JP2000037098A - 速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３相インバータの容量を低減すること。 【解決手段】ｄｑ軸回転座標系上で３相インバータ１の
制御を行うベクトル制御手段を、磁束・トルク指令から
トルク軸・磁束軸電流指令を演算する電流指令演算手段
５、少くともトルク軸・磁束軸電流指令からｄ軸・ｑ軸
電圧指令を演算する電圧指令演算手段６、ｄ軸・ｑ軸電
圧指令からｄ軸・ｑ軸電圧指令からなる電圧指令の大き
さと磁束軸に対する角度を演算する座標変換手段７、電
動機の電流と電流指令と電圧指令の少くとも一つから３
相インバータ１の出力周波数を演算する出力周波数演算
手段11、３相インバータ１の出力周波数を積分した位相
と電圧指令の角度から３相インバータ１のゲートを制御
するゲート制御手段８、電圧指令と電圧指令の大きさと
電動機の電流と電流指令の少くとも一つから電動機の状
態量を指令と一致させるよう磁束指令を補正する磁束指
令補正手段10から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、速度検出器を用い
ずに誘導電動機の磁束とトルクとを制御する速度センサ
レスベクトル制御を適用した電力変換装置に係り、特に
３相インバータが出力電圧の大きさが一定である定電圧
可変周波数（以下、ＣＶＶＦと称する）動作をする場合
においても、出力電圧の大きさが最大値で固定としたま
ま制御可能として３相インバータの容量を低減できるよ
うにした速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、速度センサレスベクトル制御
を適用した電力変換装置に関しては、数多くの公知例が
存在する。

【０００３】例えば、“「誘導電動機の速度・電圧セン
サレスベクトル制御法」昭６２電学論Ｄ１０７第２号”
や“「センサレスベクトル制御インバータ」昭６３電学
誌１０８第２号”等に、誘導電動機を駆動する速度セン
サレスベクトル制御の一例が開示されている。

【０００４】図１８は、この種の速度センサレスベクト
ル制御を適用した従来の電力変換装置の概略構成例を示
すブロック図である。

【０００５】図１８において、直流を任意の周波数の交
流に変換する３相インバータ１と、この３相インバータ
１の交流側に接続されて駆動される誘導電動機２と、３
相インバータ１の直流側に接続されたフィルタコンデン
サ３とから主回路が構成され、速度センサレスベクトル
制御により電動機駆動制御を行なうようになっている。

【０００６】一方、速度センサレスベクトル制御は、電
流・電圧・磁束をベクトル量として制御するものであ
り、磁束軸に一致した軸をｄ軸とし、このｄ軸に直交す
る軸（トルク軸）をｑ軸とし、３相インバータ１の出力
周波数の回転角周波数と同一の速さで回転するｄｑ軸回
転座標系上で、速度検出器を用いずに３相インバータ１
の制御を行なう。

【０００７】図２０は、座標系の関係を示す概念図であ
る。

【０００８】図２０において、ａｂ軸直交座標系は、静
止座標系である。また、ｄｑ軸直交座標系は、回転座標
系であり、ａｂ軸静止座標系に対してθａｂの位相差を
有している。さらに、出力電圧Ｖは、ｄ軸から位相差θ
ｖの位置に出力されるものとする。なお、ｕｖｗ軸は、
静止座標系上で、各々１２０ｄｅｇの位相差を有する軸
であり、ａ軸とｕ軸とが一致する。

【０００９】速度センサレスベクトル制御にも様々な方
式があるが、ここでは、誘導電動機２の２次磁束とｄ軸
とが一致するように制御を行なう方式とする。従って、
以下の説明における磁束という記述は、２次磁束のこと
を指し示すものとする。

【００１０】ベクトル制御部は、電流検出器４と、電流
指令演算部５と、電圧指令演算部６と、座標変換部７
と、ゲート制御部８と、積分部９と、出力周波数演算部
１１とから構成される。

【００１１】すなわち、電流検出器４では、誘導電動機
２に流れる相電流Ｉu ，Ｉw を検出する。

【００１２】電流指令演算部５においては、磁束指令φ
^* とトルク指令Ｔｍ^* とを入力として、例えば次式によ
り、磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* とトルク軸（ｑ軸）
電流指令Ｉｑ^* とを演算する。

【００１３】

【数１】

【００１４】ただし、Ｍ：相互インダクタンス、Ｌ２：
２次インダクタンス。

【００１５】電圧指令演算部６においては、磁束軸（ｄ
軸）電流指令Ｉｄ^* とトルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^*
とを入力として、例えば次式により、ｄ軸電圧指令Ｖｄ
^* とｑ軸電圧指令Ｖｑ^* とを演算する。

【００１６】

【数２】

【００１７】ただし、Ｒ１：１次抵抗、Ｌ１：１次イン
ダクタンス、σＬ１：漏れインダクタンス（＝Ｌ１×
（１−（Ｍ×Ｍ／Ｌ１／Ｌ２）））、ωｉ：インバータ
出力周波数。

【００１８】座標変換部７においては、電圧指令演算部
６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ軸電圧指令
Ｖｑ^* とを入力して、例えば次式により、電圧指令の大
きさ｜Ｖ｜とｄ軸からの位相角θｖとを演算する。

【００１９】

【数３】

【００２０】ゲート制御部８においては、座標変換部７
からの出力である電圧指令の大きさ｜Ｖ｜と電圧指令の
ｄ軸からの位相角θｖと、３相インバータ１の出力周波
数ωｉを積分する積分部９からの出力である回転座標系
ｄ軸の静止座標系ａ軸からの位相角θａｂとに基づい
て、ゲート信号を作成する。

【００２１】例えば、三角波比較ＰＷＭ制御方式の場合
には、電圧指令の大きさ｜Ｖ｜と電圧指令のｄ軸からの
位相角θｖと、回転座標系ｄ軸の静止座標系ａ軸からの
位相角θａｂとに基づいて、例えば次式により、Ｕ相電
圧指令Ｖｕ^* とＶ相電圧指令Ｖｖ^* とＷ相電圧指令Ｖｗ
^* とを演算する。

【００２２】

【数４】

【００２３】そして、このＵ相電圧指令Ｖｕ^* とＶ相電
圧指令Ｖｖ^* とＷ相電圧指令Ｖｗ^*とを三角波と比較
し、その大小に応じて、３相インバータ１のスイッチン
グ素子のオン・オフの信号を作成するものである。

【００２４】上述の方式では、出力電圧の大きさ｜Ｖ｜
とｄ軸から出力電圧の位相θｖとにより、出力電圧の大
きさと位相とが任意に制御可能である。

【００２５】出力周波数演算部１１においては、電圧指
令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸
電圧指令Ｖｑ^* 、誘導電動機２の電流を検出する電流検
出器４からの出力である各相電流Ｉｕ，Ｉｗ、電流指令
演算部５からの出力である磁束軸電流指令Ｉｄ^* ，トル
ク軸電流指令Ｉｑ^* に基づいて、３相インバータ１の出
力周波数ωｉを演算する。

【００２６】図１９は、出力周波数演算部１１の構成例
を示すブロック図である。

【００２７】図１９において、出力周波数演算部１１
は、誘起電圧演算部２１と、除算器３２と、比例積分制
御器３３と、加算器３１とから構成される。

【００２８】誘起電圧演算器２１においては、例えば次
式により、ｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧Ｅｑとを演
算する。

【００２９】

【数５】

【００３０】

【数６】

【００３１】ただし、ｓ：ラプラス演算子。

【００３２】除算器３２においては、誘起電圧演算器２
１により演算されたｑ軸誘起電圧Ｅｑを磁束指令φ^* で
割り、出力周波数基準ωirefを演算する。

【００３３】比例積分制御器３３においては、誘起電圧
演算器２１により演算されたｄ軸誘起電圧Ｅｄを入力と
し、例えば次式により、３相インバータ１の出力周波数
ωｉへの補正量Δωｉを演算する。

【００３４】

【数７】

【００３５】ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲ
イン。

【００３６】出力周波数補正量Δωｉは、出力周波数基
準ωirefと加算器３１により加算され、出力周波数ωｉ
となる。

【００３７】図１９の構成では、ｑ軸誘起電圧Ｅｑに基
づいて演算された出力周波数基準ωirefを、ｄ軸誘起電
圧Ｅｄに基づいて補正している。

【００３８】ベクトル制御が成り立つ場合、定常状態の
ベクトル図は、例えば図２１に示すようになる。この場
合には、ｄ軸と磁束軸とが一致し、ｄ軸誘起電圧Ｅｄは
発生しない。

【００３９】また、ベクトル制御が成り立たない場合、
すなわち軸ずれを生じている場合のベクトル図は、例え
ば図２２に示すようになる。軸ずれにより、磁束軸とｄ
軸が一致しない場合には、磁束とは誘起電圧が直交する
ため、ｄ軸誘起電圧Ｅｄが発生する。従って、ｄ軸誘起
電圧Ｅｄに基づいて３相インバータ１の出力周波数ωｉ
を補正することにより、軸ずれを補償して、磁束軸とｄ
軸とを一致させることが可能である。

【００４０】積分部９においては、出力周波数演算部１
１によりこのようにして演算された出力周波数ωｉを入
力とし、出力周波数ωｉを積分して、その積分値が出力
される。この積分部９の出力は、静止座標系ａ軸から回
転座標系ｄ軸までの回転位相角θａｂである。

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の速度センサレスベクトル制御を適用した電力
変換装置においては、誘導電動機２のトルクを制御する
ために、出力電圧の大きさと位相と周波数とが可変であ
ることが必要である。

【００４２】しかしながら、３相インバータ１の容量を
低減するためには、出力電圧の大きさを最大限に利用す
ることが不可欠である。速度センサレスベクトル制御に
おいて、出力電圧の大きさを可変とするために、出力電
圧の大きさに余裕を持たせることは、３相インバータ１
の容量増加を招くことになり、好ましくない。

【００４３】本発明の目的は、３相インバータが出力電
圧の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合におい
ても、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御
可能として３相インバータの容量を低減することが可能
な速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置を
提供することにある。

【００４４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、直流を任意の周波数の交流
に変換する３相インバータと、当該３相インバータの直
流側に接続されたフィルタコンデンサと、３相インバー
タの交流側に接続されて駆動される電動機とから主回路
を構成し、磁束軸に一致した軸をｄ軸とし、当該ｄ軸に
直交する軸（トルク軸）をｑ軸とするｄｑ軸回転座標系
上で、速度検出器を用いずに３相インバータの制御を行
なうベクトル制御手段を備えて構成される電力変換装置
において、上記ベクトル制御手段として、磁束指令とト
ルク指令とに基づいて、トルク軸電流指令であるｑ軸電
流指令と磁束軸電流指令であるｄ軸電流指令とを演算す
る電流指令演算手段と、少なくとも電流指令演算手段に
より算出されたトルク軸電流指令と磁束軸電流指令とを
入力とし、当該入力に基づいてｄ軸電圧指令とｑ軸電圧
指令とを演算する電圧指令演算手段と、電圧指令演算手
段により演算されたｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを入
力とし、当該ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とからなる電
圧指令の大きさと磁束軸に対する電圧指令の角度とを演
算する座標変換手段と、電動機に流れる電流を検出する
電流検出手段と、電流検出手段により検出された電動機
の電流と電流指令演算手段により演算された電流指令と
電圧指令演算手段により演算された電圧指令のうちの少
なくとも一つに基づいて、３相インバータの出力周波数
を演算する出力周波数演算手段と、出力周波数演算手段
により演算された３相インバータの出力周波数を入力と
し、当該入力された３相インバータの出力周波数を積分
して位相を演算する積分手段と、積分手段により演算さ
れた位相と座標変換手段により演算された電圧指令の角
度とに基づいて、３相インバータのゲートを制御するゲ
ート制御手段と、電圧指令演算手段により演算された電
圧指令と座標変換手段により演算された電圧指令の大き
さと電流検出手段により検出された電動機の電流と電流
指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
とも一つに基づいて、電動機の状態量を対応する指令と
一致させるように、磁束指令を補正する磁束指令補正手
段とを備える。

【００４５】従って、請求項１の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、電動機の状態量と
対応する各指令との差異に基づいて磁束指令を補正する
ことにより、電動機の各状態量と対応する指令とが一致
し、３相インバータの出力トルクをその指令に追従させ
ることができる。１パルスモードにおいても動作可能で
あり、３相インバータの電圧を最大限に利用することが
できる。

【００４６】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置において、上記磁束指令補正手段としては、電圧指
令演算手段により演算された電圧指令と座標変換手段に
より演算された電圧指令の大きさと電流検出手段により
検出された電動機の電流と電流指令演算手段により演算
された電流指令のうちの少なくとも一つに基づいて、磁
束補正量を演算する磁束補正量演算手段と、磁束補正量
演算手段により演算された磁束補正量と磁束指令とを加
算する加算手段とから成る。

【００４７】従って、請求項２の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、電動機の各状態量
と対応する指令との差異に基づいて磁束補正量を演算
し、この磁束補正量を磁束指令に加算することで磁束指
令を補正することにより、電動機の状態量と対応する各
指令とが一致し、３相インバータの出力トルクをその指
令に追従させることができる。１パルスモードにおいて
も動作可能であり、３相インバータの電圧を最大限に利
用することができる。

【００４８】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
２の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変
換装置において、上記磁束補正量演算手段としては、３
相インバータの出力電圧の大きさを示す電圧長を演算す
る出力電圧長演算手段と、出力電圧長演算手段により演
算された出力電圧の大きさから座標変換手段により演算
された電圧指令の大きさを減算して偏差を演算する減算
手段と、減算手段にて演算された電圧の偏差に基づい
て、磁束の補正量を演算する第２の磁束補正量演算手段
とから成る。

【００４９】従って、請求項３の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、３相インバータか
ら実際に出力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* と電圧指
令に基づく出力電圧の大きさ｜Ｖ｜との偏差に基づい
て、この偏差が零となるように磁束補正量を演算し、こ
の磁束補正量を磁束指令に加算することで磁束指令を補
正することにより、３相インバータから出力され、電動
機にかかる実際の電圧長と電圧指令長とが一致すること
で、電動機の各状態量が対応する各指令と一致し、３相
インバータの出力トルクをその指令に追従させることが
できる。１パルスモードにおいても動作可能であり、３
相インバータの電圧を最大限に利用することができる。

【００５０】さらにまた、請求項４の発明では、上記請
求項３の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電
力変換装置において、上記出力電圧長演算手段として
は、フィルタコンデンサにかかる直流リンク電圧を検出
する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された直
流リンク電圧に基づいて、出力電圧長を演算する第２の
出力電圧長演算手段とから成る。

【００５１】従って、請求項４の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、３相インバータか
ら出力される実際の出力電圧の大きさと指令としての出
力電圧の大きさとの偏差に基づいて、この偏差が零とな
るように磁束補正量を演算し、この磁束補正量を磁束指
令に加算することで磁束指令を補正することにより、電
動機にかかる実際の電圧長と電圧指令長とが一致するこ
とで、電動機の各状態量が対応する各指令と一致し、出
力トルクをその指令に追従させることができる。１パル
スモードにおいても動作可能であり、３相インバータの
電圧を最大限に利用することができる。

【００５２】特に、直流リンク電圧が変動するような場
合にも、直流リンク電圧に応じた出力電圧の大きさを算
出することで、直流リンク電圧の変動にも関わらず、出
力トルクをその指令に追従させることができる。

【００５３】一方、請求項５の発明では、上記請求項２
の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置において、上記磁束補正量演算手段としては、電圧
指令演算手段により演算された電圧指令と電流検出手段
により検出された電動機の電流と電流指令演算手段によ
り演算された電流指令のうちの少なくとも一つに基づい
て、磁束の大きさを示す磁束長を演算する磁束長演算手
段と、磁束長演算手段により演算された磁束の大きさか
ら磁束指令補正手段により補正された磁束指令を減算し
て偏差を演算する減算手段と、減算手段により演算され
た磁束の偏差に基づいて、磁束補正量を演算する第２の
磁束補正量演算手段とから成る。

【００５４】従って、請求項５の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算された磁
束の大きさと磁束指令との偏差に基づいて、この偏差が
零となるように磁束補正量を演算する。ＣＶＶＦ動作の
場合、磁束指令が実際の磁束量に一致しないと、出力電
圧の指令値と実際の出力電圧とが一致しない。電動機に
かかる実際の磁束長と磁束指令長とが一致することで、
電動機の各状態量が対応する各指令と一致し、３相イン
バータの出力トルクをその指令に追従させることができ
る。１パルスモードにおいても動作可能であり、３相イ
ンバータの電圧を最大限に利用することができる。

【００５５】また、請求項６の発明では、上記請求項２
の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置において、上記磁束補正量演算手段としては、電圧
指令演算手段により演算された電圧指令と電流検出手段
により検出された電動機の電流と電流指令演算手段によ
り演算された電流指令のうちの少なくとも一つに基づい
て、ｄｑ軸回転座標系上でのｄ軸磁束を演算するｄ軸磁
束演算手段と、ｄ軸磁束演算手段により演算されたｄ軸
磁束の大きさから磁束指令補正手段により補正された磁
束指令を減算して偏差を演算する減算手段と、減算手段
により演算された磁束の偏差に基づいて、磁束補正量を
演算する第２の磁束補正量演算手段とから成る。

【００５６】従って、請求項６の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、電動機に発生する
実際のｄ軸磁束の大きさと補正後の磁束指令との偏差に
基づいて、この偏差が零となるように磁束補正量を演算
する。ベクトル制御においては、ｄ軸と磁束軸が一致す
る、すなわちｑ軸磁束が零であるように制御する。ＣＶ
ＶＦ動作の場合、実際に電動機に発生するｄ軸磁束と磁
束指令が一致しないと、電圧指令と実際の出力電圧とが
一致しない。電動機のｄ軸磁束を推定演算し、磁束指令
との偏差に応じて磁束指令量を演算することで、電動機
の各状態量が対応する各指令と一致し、３相インバータ
の出力トルクをその指令に追従させることができる。１
パルスモードにおいても動作可能であり、３相インバー
タの電圧を最大限に利用することができる。

【００５７】さらに、請求項７の発明では、上記請求項
２の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変
換装置において、上記磁束補正量演算手段としては、電
圧指令演算手段により演算された電圧指令と電流検出手
段により検出された電動機の電流と電流指令演算手段に
より演算された電流指令のうちの少なくとも一つに基づ
いて、ｄｑ軸回転座標系上におけるｄ軸誘起電圧とｑ軸
誘起電圧とを演算する誘起電圧演算手段と、誘起電圧演
算手段により演算されたｄ軸誘起電圧とｑ軸誘起電圧と
に基づいて、当該誘起電圧の大きさを示す誘起電圧長を
演算する誘起電圧長演算手段と、磁束指令補正手段によ
り補正された磁束指令と出力周波数演算手段により演算
された３相インバータの出力周波数とに基づいて、誘起
電圧基準を演算する誘起電圧基準演算手段と、誘起電圧
長演算手段により演算された誘起電圧長から誘起電圧基
準演算手段により演算された誘起電圧基準を減算して偏
差を演算する減算手段と、減算手段により演算された誘
起電圧の偏差に基づいて、磁束補正量を演算する第２の
磁束補正量演算手段とから成る。

【００５８】従って、請求項７の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算された誘
起電圧の大きさと誘起電圧基準との偏差に基づいて、こ
の偏差が零となるように磁束補正量を演算する。ＣＶＶ
Ｆ動作の場合、磁束指令が実際の磁束量に一致しない
と、誘起電圧基準と実際の誘起電圧の大きさとが一致し
ない。推定演算された誘起電圧と誘起電圧基準との偏差
に基づいて磁束補正量を演算することで、電動機の各状
態量が対応する各指令と一致し、３相インバータの出力
トルクをその指令に追従させることができる。１パルス
モードにおいても動作可能であり、３相インバータの電
圧を最大限に利用することができる。

【００５９】さらにまた、請求項８の発明では、上記請
求項２の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電
力変換装置において、上記磁束補正量演算手段として
は、電圧指令演算手段により演算された電圧指令と電流
検出手段により検出された電動機の電流と電流指令演算
手段により演算された電流指令のうちの少なくとも一つ
に基づいて、ｄｑ軸回転座標系上におけるｄ軸誘起電圧
とｑ軸誘起電圧とを演算する誘起電圧演算手段と、磁束
指令補正手段により補正された磁束指令と出力周波数演
算手段により演算された３相インバータの出力周波数と
に基づいて、誘起電圧基準を演算する誘起電圧基準演算
手段と、誘起電圧演算手段により演算されたｑ軸誘起電
圧から誘起電圧基準演算手段により演算された誘起電圧
基準を減算して偏差を演算する減算手段と、減算手段に
より演算された誘起電圧の偏差に基づいて、磁束補正量
を演算する第２の磁束補正量演算手段とから成る。

【００６０】従って、請求項８の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、３相イ
ンバータがＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算されたｑ
軸誘起電圧の大きさと誘起電圧基準との偏差に基づい
て、この偏差が零となるように磁束補正量を演算する。
ベクトル制御を施す場合、ｄ軸に磁束を一致させるた
め、ｑ軸誘起電圧のみが発生し、ｄ軸誘起電圧は発生し
ない。３相インバータがＣＶＶＦ動作を行なう場合、磁
束指令が実際の磁束量に一致しないと、誘起電圧基準と
実際のｑ軸誘起電圧とが一致しない。推定演算されたｑ
軸誘起電圧と誘起電圧基準との偏差に基づいて磁束補正
量を演算することで、電動機の各状態量が対応する各指
令と一致し、３相インバータの出力トルクをその指令に
追従させることができる。１パルスモードにおいても動
作可能であり、３相インバータの電圧を最大限に利用す
ることができる。

【００６１】一方、請求項９の発明では、上記請求項１
の発明の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置において、上記請求項１の発明の速度センサレスベ
クトル制御を用いた電力変換装置において、上記電圧指
令演算手段としては、電流指令演算手段により演算され
たトルク軸電流指令と磁束軸電流指令と電流検出手段に
より検出された電動機の電流とを入力とし、当該入力に
基づいてｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを演算するよう
にする。

【００６２】従って、請求項９の発明の速度センサレス
ベクトル制御を用いた電力変換装置においては、トルク
軸電流指令と磁束軸電流指令の他に、電動機の電流に基
づいてｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを演算することに
より、磁束補正に対する過補正を抑制することができ
る。

【００６３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００６４】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置の概略構成例を示すブロック図であり、図１８と同
一要素には同一符号を付して示している。

【００６５】図１において、直流を任意の周波数の交流
に変換する３相インバータ１と、この３相インバータ１
の交流側に接続されて駆動される誘導電動機２と、３相
インバータ１の直流側に接続されたフィルタコンデンサ
３とから主回路が構成され、速度センサレスベクトル制
御により電動機駆動制御を行なうようになっている。な
お、本実施の形態では、電動機として誘導電動機２を駆
動する場合について述べる。

【００６６】一方、速度センサレスベクトル制御は、電
流・電圧・磁束をベクトル量として制御するものであ
り、磁束軸に一致した軸をｄ軸とし、このｄ軸に直交す
る軸（トルク軸）をｑ軸とするｄｑ軸回転座標系上で、
速度検出器を用いずに３相インバータ１の制御を行な
う。

【００６７】ベクトル制御部は、電流検出器４と、電流
指令演算部５と、電圧指令演算部６と、座標変換部７
と、ゲート制御部８と、積分部９と、磁束指令補正部１
０と、出力周波数演算部１１とから構成している。

【００６８】電流検出器４は、誘導電動機２に流れる相
電流Ｉｕ，Ｉｗを検出する。

【００６９】電流指令演算部５は、後述する補正後の磁
束指令φ^* cmp とトルク指令Ｔｍ^*とを入力とし、この
入力に基づいて、トルク軸電流指令であるｑ軸電流指令
Ｉｑ^* と磁束軸電流指令であるｄ軸電流指令Ｉｄ^* とを
演算する。

【００７０】電圧指令演算部６は、電流指令演算部５に
より演算されたトルク軸電流指令Ｉｑ^* と磁束軸電流指
令Ｉｄ^* とを入力とし、この入力に基づいてｄ軸電圧指
令Ｖｄ^* とｑ軸電圧指令Ｖｑ^* とを演算する。

【００７１】出力周波数演算部１１は、電流検出器４に
より検出された誘導電動機２の相電流Ｉｕ，Ｉｗと、電
流指令演算部５により演算された電流指令Ｉｄ^* ，Ｉｑ
^* と、電圧指令演算部６により演算された電圧指令Ｖｄ
^* ，Ｖｑ^* のうちの少なくとも一つに基づいて、３相イ
ンバータ１の出力周波数ωｉを演算する。

【００７２】積分部９は、出力周波数演算部１１により
演算された３相インバータ１の出力周波数ωｉを入力と
し、この入力された３相インバータ１の出力周波数ωｉ
を積分して位相θａｂを演算する。

【００７３】座標変換部７は、電圧指令演算部６により
演算されたｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ軸電圧指令Ｖｑ^* と
を入力とし、この入力に基づいて電圧指令の大きさ｜Ｖ
｜とｄ軸からの位相角θｖとを演算する。

【００７４】ゲート制御部８は、座標変換部７により演
算された電圧指令のｄ軸からの位相角θｖと、積分部９
により演算された回転座標系ｄ軸の静止座標系ａ軸から
の位相角θａｂとに基づいて、３相インバータ１のゲー
トを制御する。

【００７５】磁束指令補正部１０は、電圧指令演算部６
により演算された電圧指令Ｖｄ^* ，Ｖｑ^* と、座標変換
部７により演算された電圧指令の大きさ｜Ｖ｜と、電流
検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉｕ，
Ｉｗの少なくとも一つに基づいて、誘導電動機２の電流
・電圧・磁束といった状態量を対応する指令と一致させ
るように、上記磁束指令φ^* を補正して補正後の磁束指
令φ^* cmp を演算する。

【００７６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【００７７】図１において、磁束指令補正部１０には磁
束指令φ^* が入力され、詳細を後述するように補正し
て、補正後の磁束指令φ^* cmp が出力される。

【００７８】電流指令演算部５には、補正後の磁束指令
φ^* cmp とトルク指令Ｔｍ^* とが入力され、例えば次式
により、磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* とトルク軸（ｑ
軸）電流指令Ｉｑ^* とが演算される。

【００７９】

【数８】

【００８０】ただし、Ｍ：相互インダクタンス、Ｌ２：
２次インダクタンス。

【００８１】電圧指令演算部６には、磁束軸（ｄ軸）電
流指令Ｉｄ^* と、トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^* とが
入力され、例えば次式により、ｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ
軸電圧指令Ｖｑ^* とが演算される。

【００８２】

【数９】

【００８３】ただし、Ｒ１：１次抵抗、Ｌ１：１次イン
ダクタンス、σＬ１：漏れインダクタンス（＝Ｌ１×
（１−Ｍ×Ｍ／Ｌ１／Ｌ２）））、ωｉ：インバータ出
力周波数。

【００８４】座標変換部７には、電圧指令演算部６から
の出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令Ｖｑ^*
が入力され、例えば次式により、電圧指令の大きさ｜Ｖ
｜とｄ軸からの位相角θｖとが演算される。

【００８５】

【数１０】

【００８６】ゲート制御部８では、座標変換部７からの
出力である電圧指令のｄ軸からの位相角θｖと、積分部
９からの出力である回転座標系ｄ軸の静止座標系ａ軸か
らの位相角θａｂとに基づいて、ゲート信号が生成され
る。

【００８７】例えば、３相インバータ１が最大の電圧を
出力可能な１パルスモードでの動作を簡単に説明する。

【００８８】１パルスモードは、３相インバータ１の各
相が出力１周期のうち、１８０度ずつオン・オフを行な
う動作モードである。ゲート制御部８に入力される電圧
指令のｄ軸からの位相角θｖと、回転座標系ｄ軸の静止
座標系ａ軸からの位相角θａｂとから、各相の出力電圧
の位相θuu、θvv、θwwが、例えば次式により、決めら
れる。

【００８９】

【数１１】

【００９０】そして、この３相インバータ１の各相の位
相θuu、θvv、θwwに基づいて、例えば次式のような出
力を得るゲート信号が生成されるものとする。

【００９１】

【数１２】

【００９２】ただし、Ｖｄｃ：直流リンク電圧。

【００９３】１パルスモードでは、３相インバータ１の
出力電圧の大きさは一定であり、位相のみを制御するこ
とが可能である。３相インバータ１の出力電圧の大きさ
は、３相インバータ１が出力し得る最大の値となるのが
特徴である。

【００９４】３相インバータ１が１パルスモードを代表
とするＣＶＶＦ動作をする場合、出力電圧の大きさは制
御不能で、出力電圧の位相と周波数のみを制御すること
ができる。

【００９５】磁束指令補正部１０では、電圧指令演算部
６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令
Ｖｑ^* と、座標変換部７からの出力である電圧指令の大
きさ｜Ｖ｜と、電流検出器４により検出された誘導電動
機２の各相電流、Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、実際の誘導
電動機２の状態量と対応する指令との相違を判断して、
磁束指令φ^* が補正される。誘導電動機２の電圧は、概
ね磁束×周波数で表わされるため、磁束指令φ^* を補正
することで、出力電圧の大きさを補正していることにな
る。

【００９６】出力周波数演算部１１では、電圧指令演算
部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指
令Ｖｑ^* と、電流指令演算部５からの出力である磁束軸
（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉ
ｑ^* と、電流検出器４により検出された誘導電動機２の
各相電流、Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、３相インバータ１
の出力周波数ωｉが演算される。

【００９７】ここで、出力周波数演算部１１は、例えば
図２に示すように、出力周波数基準量演算器２７と、出
力周波数補正量演算器２８と、乗算器３０と、加算器３
１とから構成される。

【００９８】出力周波数基準量演算器２７では、電圧指
令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸
電圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である磁
束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指
令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機２
の各相電流、Ｉｕ，Ｉｗのうちの少なくとも一つに基づ
いて、出力周波数基準量が演算され、乗算器３０へ入力
される。

【００９９】また、乗算器３０には、ゲインＫも入力さ
れる。このゲインＫは、０か１をとるものとする。

【０１００】乗算器３０では、出力周波数基準量演算器
２７からの出力である出力周波数基準量にゲインＫを乗
じて、出力周波数基準量ωirefが出力される。

【０１０１】また、出力周波数補正量演算器２８では、
電圧指令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖ
ｄ^* ，ｑ軸電圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出
力である磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ
軸）電流指令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘
導電動機２の各相電流、Ｉｕ，Ｉｗのうちの少なくとも
一つに基づいて、出力周波数基準量ωirefへの補正量Δ
ωｉが演算される。

【０１０２】加算器３１には、乗算器３０からの出力で
ある出力周波数基準ωirefと、出力周波数補正量演算器
２８からの出力である出力周波数補正量Δωｉとが入力
され、この出力周波数基準ωirefと出力周波数補正量Δ
ωｉとを加算して、３相インバータ１の出力周波数ωｉ
が演算される。

【０１０３】このようにして、出力周波数演算部１１に
より演算された３相インバータ１の出力周波数ωｉは、
積分部９に入力され、その積分値が出力される。この積
分部９の出力は、静止座標系ａ軸から回転座標系ｄ軸ま
での回転位相角θａｂである。

【０１０４】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、誘導電動機２の
電流・電圧・磁束といった各状態量と対応する各指令と
の差異に基づいて磁束指令φ^* を補正することにより、
誘導電動機２の各状態量とその各指令とが一致し、３相
インバータ１の出力トルクをその指令に追従させること
ができる。１パルスモードにおいても動作可能であり、
３相インバータ１の電圧を最大限に利用することができ
る。

【０１０５】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０１０６】（第１の実施の形態の変形例）前記第１の
実施の形態の出力周波数演算部１１において、前記ゲイ
ンＫが１の場合には、出力周波数基準量ωirefと出力周
波数補正量Δωｉとの加算値により出力周波数ωｉとす
るもので、ゲインＫ＝０の場合には、出力周波数基準量
ωirefを演算せず、出力周波数補正量Δωｉを出力周波
数ωｉとする構成の速度センサレスベクトル制御とな
る。

【０１０７】図３は、出力周波数演算部１１の他の構成
例を示すブロック図である。

【０１０８】図３において、出力周波数演算部１１は、
出力周波数基準量演算器２７と、出力周波数補正量演算
器２８と、乗算器３０と、加算器３１とから構成され
る。

【０１０９】また、出力周波数基準量演算器２７は、誘
起電圧演算器２１と、除算器３２とから構成される。

【０１１０】さらに、出力周波数補正量演算器２８は、
誘起電圧演算器２１と、比例積分制御器３３とから構成
される。

【０１１１】誘起電圧演算器２１では、例えば次式によ
り、ｑ軸誘起電圧Ｅｑを演算する。

【０１１２】

【数１３】

【０１１３】除算器３２では、誘起電圧演算器２１の出
力であるｑ軸誘起電圧Ｅｑを、補正後の磁束指令値φ^*
cmp で割る。

【０１１４】除算器３２からの出力は、ゲインＫと乗算
されて、出力周波数基準ωirefとなる。

【０１１５】出力周波数補正量演算器２８では、誘起電
圧演算器２１により演算されたｄ軸誘起電圧Ｅｄが比例
積分制御器３３に入力され、比例積分制御器３３では、
例えば次式により、出力周波数補正量Δωｉが演算され
る。

【０１１６】

【数１４】

【０１１７】ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲ
イン。

【０１１８】そして、この出力周波数補正量Δωｉは、
加算器３１により出力周波数基準量ωirefと加算され
て、３相インバータ１の出力周波数ωｉとなる。

【０１１９】図３の出力周波数演算部１１においては、
ゲインＫが１であるとすると、ｑ軸誘起電圧に基づいて
演算された出力周波数基準ωirefを、ｄ軸誘起電圧Ｅｄ
に基づいて補正している。

【０１２０】前述した図２１のように、ベクトル制御が
成り立つ場合、すなわちｄ軸と磁束軸とが一致する場合
には、ｄ軸誘起電圧は発生しない。ｄ軸誘起電圧に基づ
いて出力周波数を補正することで、軸ずれを補償して、
磁束軸とｄ軸とを一致させることが可能である。

【０１２１】また、ゲインＫが０であり、出力周波数基
準ωirefが存在しない場合でも、比例積分制御器３３の
積分の作用により、軸ずれを補償した安定な動作が可能
である。

【０１２２】図４は、出力周波数演算部１１の他の構成
例を示すブロック図である。

【０１２３】なお、本例では、前記ゲインＫが０である
場合の例であるため、出力周波数基準量演算器は存在し
ない。

【０１２４】図４において、出力周波数演算部１１は、
座標系変換器３４と、減算器３５と、比例積分制御器３
３とから構成される。

【０１２５】座標系変換器３４では、例えば次式によ
り、誘導電動機２の各相電流Ｉｕ，Ｉｗを、ｄｑ軸回転
座標系上での電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。

【０１２６】ただし、θａｂは、静止座標系ａ軸から回
転座標系ｄ軸までの位相角。

【０１２７】

【数１５】

【０１２８】減算器３５では、トルク軸（ｑ軸）電流指
令Ｉｑ^* からトルク軸（ｑ軸）電流Ｉｑを減算して、偏
差ΔＩｑを演算する。

【０１２９】比例積分制御器３３には、このトルク軸
（ｑ軸）電流の偏差ΔＩｑが入力され、３相インバータ
１の出力周波数ωｉを出力する。

【０１３０】図４の出力周波数演算部１１においては、
トルク軸（ｑ軸）電流の偏差ΔＩｑに基づいて、３相イ
ンバータ１の出力周波数ωｉを補正している。

【０１３１】前述した図２１のように、ベクトル制御が
成り立つ場合には、トルク軸 （ｑ軸）電流指令Ｉｑ^*
とトルク軸（ｑ軸）電流Ｉｑとは一致する。このトルク
軸（ｑ軸）電流の偏差ΔＩｑは、３相インバータ１の出
力周波数ωｉがベクトル制御として適切に与えられない
ために生じるものであると考えられる。

【０１３２】このトルク軸電流の偏差ΔＩｑに基づい
て、３相インバータ１の出力周波数ωｉを補正演算する
ことで、ベクトル制御の条件である磁束軸とｄ軸とを一
致させることが可能である。

【０１３３】（第２の実施の形態）図５は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置における磁束指令補正部１０の概略構成例を示すブ
ロック図であり、前記図１と同一要素には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【０１３４】すなわち、図５に示すように、本実施の形
態の磁束指令補正部１０は、磁束補正量演算器１２と、
加算器１３とから構成している。

【０１３５】磁束補正量演算器１２は、電圧指令演算部
６により演算された電圧指令Ｖｄ^*，Ｖｑ^* と、座標変
換部７により演算された電圧指令の大きさ｜Ｖ｜と、電
流検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉ
ｕ，Ｉｗと、電流指令演算部５により演算された電流指
令Ｉｑ^* ，Ｉｄ^* のうちの少なくとも一つに基づいて、
磁束補正量φcmp を演算する。

【０１３６】加算器１３は、磁束補正量演算器１２によ
り演算された磁束補正量φcmp と磁束指令φ^* とを加算
して、補正後の磁束指令φ^* cmp を出力する。

【０１３７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０１３８】なお、ここでは、前記図１と異なる部分の
作用についてのみ述べる。

【０１３９】図５において、磁束補正量演算器１２で
は、電圧指令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖ
ｄ^* ，ｑ軸電圧指令Ｖｑ^* 、座標変換部７からの出力で
ある電圧指令の大きさ｜Ｖ｜、電流指令演算部５からの
出力である磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸
（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出され
た誘導電動機２の各相電流Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、実
際の誘導電動機２の状態量と対応する指令との差異を判
断し、磁束指令φ^* への磁束補正量φcmp が演算され
る。

【０１４０】そして、この磁束指令φ^* への磁束補正量
φcmp は、加算器１３により磁束指令φ^* と加算され
て、補正後の磁束指令φ^* cmp が出力される。

【０１４１】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、誘導電動機２の
電流・電圧・磁束といった各状態量と対応する各指令と
の差異に基づいて磁束補正量φcmp を演算し、この磁束
補正量φcmp を磁束指令φ^* に加算することで磁束指令
φ^* を補正することにより、誘導電動機２の各状態量と
その各指令とが一致し、３相インバータ１の出力トルク
をその指令に追従させることができる。１パルスモード
においても動作可能であり、３相インバータ１の電圧を
最大限に利用することができる。

【０１４２】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０１４３】（第３の実施の形態）図６は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器１
２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１およ
び図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１４４】すなわち、図６に示すように、本実施の形
態の磁束補正量演算器１２は、出力電圧長演算器１５
と、減算器１６と、第２の磁束補正量演算器１４とから
構成している。

【０１４５】出力電圧長演算器１５は、３相インバータ
１の出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* を示す電圧長を演算す
る。

【０１４６】減算器１６は、出力電圧長演算器１５によ
り演算された出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* から前記座標変
換部７により演算された電圧指令の大きさ｜Ｖ｜を減算
して、偏差Δ｜Ｖ｜を演算する。

【０１４７】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された電圧の偏差Δ｜Ｖ｜に基づいて、前
記磁束補正量φcmp を演算する。

【０１４８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０１４９】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０１５０】図６において、出力電圧長演算器１５で
は、３相インバータ１がＣＶＶＦ動作をする場合に、実
際に３相インバータ１から出力される出力電圧の大きさ
が演算される。

【０１５１】例えば、３相インバータ１が１パルスモー
ドの場合、実際に３相インバータ１から出力される出力
電圧の大きさ｜Ｖ｜^* は、例えば次式により、直流リン
ク電圧Ｖｄｃから一意に決まる。

【０１５２】出力電圧長演算器１５では、実際に３相イ
ンバータ１から出力される出力電圧長、すなわち出力電
圧の大きさ｜Ｖ｜^* が出力される。

【０１５３】

【数１６】

【０１５４】減算器１６では、出力電圧長演算器１５か
らの出力である実際の出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* から、
座標変換部７からの出力である指令としての出力電圧の
大きさ｜Ｖ｜が減算される。

【０１５５】この減算器１６からの出力Δ｜Ｖ｜は、３
相インバータ１の出力電圧の大きさの実際値と指令値と
の偏差を表わし、第２の磁束補正量演算器１４に入力さ
れる。

【０１５６】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である出力電圧の大きさの実際値と指令
値との偏差Δ｜Ｖ｜が零となるように、例えば次式によ
り、比例積分制御により磁束補正量φcmp が演算され
る。

【０１５７】

【数１７】

【０１５８】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０１５９】すなわち、実際に３相インバータ１から出
力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^*が、指令としての出
力電圧の大きさ｜Ｖ｜よりも大きい場合（Δ｜Ｖ｜＞
０）には、磁束指令φ^* を大きくするような、すなわち
正の磁束補正量φcmp を出力するように、ゲインＫｐ，
Ｋｉが設定される。

【０１６０】出力電圧の大きさ｜Ｖ｜は、高速回転領域
では概ね磁束指令φ^* に比例するため、補正後の磁束指
令φ^* cmp が大きくなることにより、指令としての出力
電圧の大きさ｜Ｖ｜を大きくすることができる。

【０１６１】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、３相インバータ
１から実際に出力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* と電
圧指令に基づく出力電圧の大きさ｜Ｖ｜との偏差Δ｜Ｖ
｜に基づいて、この偏差Δ｜Ｖ｜が零となるように磁束
補正量φcmp を演算し、この磁束補正量φcmp を磁束指
令φ^* に加算することで磁束指令φ^* を補正することに
より、３相インバータ１から出力され、誘導電動機２に
かかる実際の電圧の大きさと電圧指令の大きさとが一致
することで、誘導電動機２の各状態量とその各指令とが
一致し、３相インバータ１の出力トルクをその指令に追
従させることができる。１パルスモードにおいても動作
可能であり、３相インバータ１の電圧を最大限に利用す
ることができる。

【０１６２】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０１６３】（第４の実施の形態）図７は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器１
２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１およ
び図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１６４】すなわち、図７に示すように、本実施の形
態の磁束補正量演算器１２は、直流電圧検出器１７と、
第２の出力電圧長演算器１８と、減算器１６と、第２の
磁束補正量演算器１４とから構成している。

【０１６５】直流電圧検出器１７は、フィルタコンデン
サ３にかかる直流リンク電圧Ｖｄｃを検出する。

【０１６６】第２の出力電圧長演算器１８は、電圧検出
器１７により検出された直流リンク電圧Ｖｄｃに基づい
て、３相インバータ１の出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* を示
す電圧長を演算する。

【０１６７】減算器１６は、第２の出力電圧長演算器１
８により演算された出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* から前記
座標変換部７により演算された電圧指令の大きさ｜Ｖ｜
を減算して、偏差Δ｜Ｖ｜を演算する。

【０１６８】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された電圧の偏差Δ｜Ｖ｜に基づいて、前
記磁束補正量φcmp を演算する。

【０１６９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０１７０】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０１７１】図７において、直流電圧検出器１７では、
３相インバータ１の直流側に接続されたフィルタコンデ
ンサ３にかかる直流リンク電圧Ｖｄｃが検出され、この
検出された直流リンク電圧Ｖｄｃは、第２の出力電圧長
演算器１８に入力される。

【０１７２】第２の出力電圧長演算器１８では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作をする場合に、実際に３相イ
ンバータ１から出力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* が
演算される。

【０１７３】例えば、３相インバータ１が１パルスモー
ドの場合、実際に３相インバータ１から出力される出力
電圧の大きさ｜Ｖ｜^* は、例えば次式により、直流リン
ク電圧Ｖｄｃに応じて演算される。

【０１７４】

【数１８】

【０１７５】減算器１６では、第２の出力電圧長演算器
１８からの出力である実際の出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^*
から、座標変換部７からの出力である指令としての出力
電圧の大きさ｜Ｖ｜が減算される。

【０１７６】この減算器１６からの出力Δ｜Ｖ｜は、３
相インバータ１から出力される実際の出力電圧の大きさ
と指令としての出力電圧の大きさとの偏差を表わし、第
２の磁束補正量演算器１４に入力される。

【０１７７】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である出力電圧の大きさの実際値と指令
値との偏差Δ｜Ｖ｜が零となるように、例えば次式によ
り、比例制御により磁束補正量φcmp が演算される。

【０１７８】

【数１９】

【０１７９】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０１８０】すなわち、実際に３相インバータ１から出
力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^*が、指令としての出
力電圧の大きさ｜Ｖ｜よりも大きい場合（Δ｜Ｖ｜＞
０）には、磁束指令φ^* を大きくするような、すなわち
正の磁束補正量φcmp を出力するように、ゲインＫｐ，
Ｋｉが設定される。

【０１８１】出力電圧の大きさ｜Ｖ｜は、高速回転領域
では概ね磁束指令φ^* に比例するため、補正後の磁束指
令φ^* cmp が大きくなることにより、指令としての出力
電圧の大きさ｜Ｖ｜を大きくすることができる。

【０１８２】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、３相インバータ
１から実際に出力される出力電圧の大きさ｜Ｖ｜^* と電
圧指令に基づく出力電圧の大きさ｜Ｖ｜との偏差Δ｜Ｖ
｜に基づいて、この偏差Δ｜Ｖ｜が零となるように磁束
補正量φcmp を演算し、この磁束補正量φcmp を磁束指
令φ^* に加算することで磁束指令φ^* を補正するように
している。

【０１８３】従って、３相インバータ１から出力され、
誘導電動機２にかかる実際の電圧長と電圧指令長とが一
致することで、誘導電動機２の各状態量とその各指令と
が一致し、３相インバータ１の出力トルクをその指令に
追従させることができる。１パルスモードにおいても動
作可能であり、３相インバータ１の電圧を最大限に利用
することができる。

【０１８４】特に、直流リンク電圧Ｖｄｃが変動するよ
うな場合にも、直流リンク電圧Ｖｄｃに応じた出力電圧
の大きさを算出することにより、直流リンク電圧Ｖｄｃ
の変動にも関わらず、３相インバータ１の出力トルクを
その指令に追従させることができる。

【０１８５】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となり、さらに３相インバータ１の出力電圧の変動に
も対処することが可能となる。

【０１８６】（第５の実施の形態）図８は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器１
２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１およ
び図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１８７】すなわち、図８に示すように、本実施の形
態の磁束補正量演算器１２は、磁束長演算器１９と、減
算器１６と、第２の磁束補正量演算器１４とから構成し
ている。

【０１８８】磁束長演算器１９は、前記電圧指令演算部
６により演算された電圧指令Ｖｄ^*，Ｖｑ^* と、前記電
流検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉ
ｕ，Ｉｗと、前記電流指令演算部５により演算されたト
ルク軸電流指令Ｉｑ^* ，磁束軸電流指令Ｉｄ^* のうちの
少なくとも一つに基づいて、磁束の大きさ｜φ｜を示す
磁束長を演算する。

【０１８９】減算器１６は、磁束長演算器１９により演
算された磁束の大きさ｜φ｜から前記磁束指令補正部１
０により補正された磁束指令φ^* cmp を減算して、偏差
Δ｜φ｜を演算する。

【０１９０】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された磁束の偏差Δ｜φ｜に基づいて、前
記磁束補正量φcmp を演算する。

【０１９１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０１９２】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０１９３】図８において、磁束長演算器１９では、例
えば次式により、磁束推定の演算が行なわれる。

【０１９４】

【数２０】

【０１９５】

【数２１】

【０１９６】

【数２２】

【０１９７】この場合、磁束推定の方法としては、上述
の演算以外にも多数存在するものであり、その方法をこ
こで限定するものではない。

【０１９８】減算器１６では、磁束長演算器１９からの
出力である磁束の大きさ｜φ｜から、補正後の磁束指令
φ^* cmp が減算される。

【０１９９】この減算器１６からの出力Δ｜φ｜は、推
定演算された磁束の大きさと指令値との偏差を表わし、
第２の磁束補正量演算器１４に入力される。

【０２００】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である推定演算された磁束の大きさと指
令値との偏差Δ｜φ｜が零となるように、例えば次式に
より、比例積分制御により磁束補正量φcmp が演算され
る。

【０２０１】

【数２３】

【０２０２】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０２０３】すなわち、推定演算された磁束の大きさ｜
φ｜が、補正後の磁束指令φ^* cmpよりも大きい場合
（Δ｜φ｜＞０）には、磁束指令φ^* を大きくするよう
な、すなわち正の磁束補正量φcmp を出力するように、
ゲインＫｐ，Ｋｉが設定される。

【０２０４】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算された
磁束の大きさ｜φ｜と補正後の磁束指令φ^* cmp との偏
差Δ｜φ｜に基づいて、この偏差Δ｜φ｜が零となるよ
うに磁束補正量φcmp を演算する。

【０２０５】ＣＶＶＦの場合、磁束指令が実際の磁束量
に一致しないと、出力電圧の指令値と実際の出力電圧と
が一致しない。誘導電動機２にかかる実際の磁束長と磁
束指令長とが一致することで、誘導電動機２の各状態量
とその各指令とが一致し、３相インバータ１の出力トル
クをその指令に追従させることができる。１パルスモー
ドにおいても動作可能であり、３相インバータ１の電圧
を最大限に利用することができる。

【０２０６】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０２０７】（第６の実施の形態）図９は、本実施の形
態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換
装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器１
２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１およ
び図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２０８】すなわち、図９に示すように、本実施の形
態の磁束補正量演算器１２は、ｄ軸磁束演算器２０と、
減算器１６と、第２の磁束補正量演算器１４とから構成
している。

【０２０９】ｄ軸磁束演算器２０は、前記電圧指令演算
部６により演算された電圧指令Ｖｄ^* ，Ｖｑ^* と、前記
電流検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉ
ｕ，Ｉｗと、前記電流指令演算部５により演算されたト
ルク軸電流指令Ｉｑ^*，磁束軸電流指令Ｉｄ^* のうちの
少なくとも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上で
のｄ軸磁束φｄを演算する。

【０２１０】減算器１６は、ｄ軸磁束演算器２０により
演算されたｄ軸磁束の大きさφｄから前記磁束指令補正
部１０により補正された磁束指令φ^* cmp を減算して、
偏差Δ｜φ｜を演算する。

【０２１１】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された磁束の偏差Δ｜φ｜に基づいて、前
記磁束補正量φcmp を演算する。

【０２１２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０２１３】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０２１４】図９において、ｄ軸磁束演算器２０では、
例えば前述の（２１）式，（２２）式，（２３）式によ
り、ｄ軸磁束推定の演算が行なわれる。

【０２１５】この場合、ｄ軸磁束推定の方法としては、
上述の演算以外にも多数存在するものであり、その方法
をここで限定するものではない。

【０２１６】減算器１６では、ｄ軸磁束演算器２０から
の出力である推定演算されたｄ軸磁束φｄから、補正後
の磁束指令値φ^* cmp が減算される。

【０２１７】この減算器１６からの出力Δ｜φ｜は、推
定演算されたｄ軸磁束φｄと補正後の磁束指令値φ^* cm
p との偏差を表わし、第２の磁束補正量演算器１４に入
力される。

【０２１８】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である推定演算されたｄ軸磁束φｄと補
正後の磁束指令値φ^* cmp との偏差Δ｜φ｜が零となる
ように、例えば次式により、比例積分制御により磁束補
正量φcmp が演算される。

【０２１９】

【数２４】

【０２２０】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０２２１】すなわち、推定演算されたｄ軸磁束φｄ
が、補正後の磁束指令φ^* cmp よりも大きい場合（Δ｜
φ｜＞０）には、磁束指令φ^* を大きくするような、す
なわち正の磁束補正量φcmp を出力するように、ゲイン
Ｋｐ，Ｋｉが設定される。

【０２２２】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、誘導電動機２に
発生する実際のｄ軸磁束の大きさφｄと補正後の磁束指
令φ^* cmp との偏差Δ｜φ｜に基づいて、この偏差Δ｜
φ｜が零となるように磁束補正量φcmp を演算する。

【０２２３】ベクトル制御においては、ｄ軸と磁束軸が
一致する、すなわちｑ軸磁束が零であるように制御す
る。ＣＶＶＦ動作の場合、実際に誘導電動機２に発生す
るｄ軸磁束と磁束指令とが一致しないと、電圧指令と実
際の出力電圧とが一致しない。誘導電動機２のｄ軸磁束
を推定演算し、磁束指令との偏差に応じて磁束指令量を
演算することで、誘導電動機２の各状態量とその各指令
とが一致し、３相インバータ１の出力トルクをその指令
に追従させることができる。１パルスモードにおいても
動作可能であり、３相インバータ１の電圧を最大限に利
用することができる。

【０２２４】特に、この場合には、前記第５の実施の形
態と比較して、過渡的には演算量が少なくて済み、結果
として演算に関するプログラムサイズを小さくすること
ができる。

【０２２５】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０２２６】（第７の実施の形態）図１０は、本実施の
形態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変
換装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器
１２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１お
よび図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２２７】すなわち、図１０に示すように、本実施の
形態の磁束補正量演算器１２は、誘起電圧演算器２１
と、誘起電圧長演算器２２と、誘起電圧基準演算器２３
と、減算器１６と、第２の磁束補正量演算器１４とから
構成している。

【０２２８】誘起電圧演算器２１は、前記電圧指令演算
部６により演算された電圧指令Ｖｄ^* ，Ｖｑ^* と、前記
電流検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉ
ｕ，Ｉｗと、前記電流指令演算部５により演算されたト
ルク軸電流指令Ｉｑ^*，磁束軸電流指令Ｉｄ^* のうちの
少なくとも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上に
おけるｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧Ｅｑとを演算す
る。

【０２２９】誘起電圧長演算器２２は、誘起電圧演算器
２１により演算されたｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧
Ｅｑとに基づいて、この誘起電圧の大きさ｜Ｅ｜を示す
誘起電圧長を演算する。

【０２３０】誘起電圧基準演算器２３は、前記磁束指令
補正部１０により補正された磁束指令φ^* cmp と、前記
出力周波数演算部１１により演算された３相インバータ
１の出力周波数ωｉとに基づいて、誘起電圧基準Ｅref
を演算する。

【０２３１】減算器１６は、誘起電圧長演算器２２によ
り演算された誘起電圧長｜Ｅ｜から誘起電圧基準演算器
２３により演算された誘起電圧基準Ｅref をを減算し
て、偏差Δ｜Ｅ｜を演算する。

【０２３２】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された誘起電圧の偏差Δ｜Ｅ｜に基づい
て、前記磁束補正量φcmp を演算する。

【０２３３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０２３４】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０２３５】図１０において、誘起電圧演算器２１で
は、例えば次式により、誘起電圧推定の演算が行なわれ
る。

【０２３６】

【数２５】

【０２３７】

【数２６】

【０２３８】この誘起電圧演算器２１からの出力である
ｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧Ｅｑは、誘起電圧長演
算器２２に入力される。

【０２３９】誘起電圧長演算器２２では、例えば次式に
より、推定演算された誘起電圧の大きさ｜Ｅ｜が演算さ
れる。

【０２４０】

【数２７】

【０２４１】誘起電圧基準演算器２３では、補正後の磁
束指令φ^* cmp と３相インバータ１の出力周波数ωｉと
に基づいて、例えば次式により、誘起電圧基準Ｅref が
演算される。

【０２４２】

【数２８】

【０２４３】減算器１６では、誘起電圧演算器２１から
の出力である推定演算された誘起電圧の大きさ｜Ｅ｜か
ら、誘起電圧基準演算器２３からの出力である誘起電圧
基準Ｅref が減算される。

【０２４４】この減算器１６からの出力Δ｜Ｅ｜は、推
定演算された誘起電圧の大きさ｜Ｅ｜と誘起電圧基準Ｅ
ref との偏差を表わし、第２の磁束補正量演算器１４に
入力される。

【０２４５】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である推定演算された誘起電圧の大きさ
｜Ｅ｜と誘起電圧基準Ｅref との偏差Δ｜Ｅ｜が零とな
るように、例えば次式により、比例積分制御により磁束
補正量φcmp が演算される。

【０２４６】

【数２９】

【０２４７】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０２４８】すなわち、推定演算された誘起電圧の大き
さ｜Ｅ｜が、誘起電圧基準Ｅref よりも大きい場合（Δ
｜Ｅ｜＞０）には、磁束指令φ^* を大きくするような、
すなわち正の磁束補正量φcmp を出力するように、ゲイ
ンＫｐ，Ｋｉが設定される。

【０２４９】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算された
誘起電圧の大きさ｜Ｅ｜と誘起電圧基準Ｅref との偏差
Δ｜Ｅ｜に基づいて、この偏差Δ｜Ｅ｜が零となるよう
に磁束補正量φcmp を演算する。

【０２５０】ＣＶＶＦ動作の場合、磁束指令が実際の磁
束量に一致しないと、誘起電圧基準と実際の誘起電圧の
大きさとが一致しない。推定演算された誘起電圧と誘起
電圧基準との偏差に基づいて磁束補正量を演算すること
で、誘導電動機２の各状態量とその各指令とが一致し、
３相インバータ１の出力トルクをその指令に追従させる
ことができる。１パルスモードにおいても動作可能であ
り、３相インバータ１の電圧を最大限に利用することが
できる。

【０２５１】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０２５２】（第８の実施の形態）図１１は、本実施の
形態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変
換装置における磁束指令補正部１０の磁束補正量演算器
１２の概略構成例を示すブロック図であり、前記図１お
よび図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２５３】すなわち、図１１に示すように、本実施の
形態の磁束補正量演算器１２は、誘起電圧演算器２１
と、誘起電圧基準演算器２３と、減算器１６と、第２の
磁束補正量演算器１４とから構成している。

【０２５４】誘起電圧演算器２１は、前記電圧指令演算
部６により演算された電圧指令Ｖｄ^* ，Ｖｑ^* と、前記
電流検出器４により検出された誘導電動機２の相電流Ｉ
ｕ，Ｉｗと、前記電流指令演算部５により演算されたト
ルク軸電流指令Ｉｑ^*，磁束軸電流指令Ｉｄ^* のうちの
少なくとも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上に
おけるｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧Ｅｑとを演算す
る。

【０２５５】誘起電圧基準演算器２３は、前記磁束指令
補正部１０により補正された磁束指令φ^* cmp と、前記
出力周波数演算部１１により演算された３相インバータ
１の出力周波数ωｉとに基づいて、誘起電圧基準Ｅref
を演算する。

【０２５６】減算器１６は、誘起電圧演算器２１により
演算されたｑ軸誘起電圧Ｅｑから誘起電圧基準演算器２
３により演算された誘起電圧基準Ｅref を減算して、偏
差Δ｜Ｅ｜を演算する。

【０２５７】第２の磁束補正量演算器１４は、減算器１
６により演算された誘起電圧の偏差Δ｜Ｅ｜に基づい
て、前記磁束補正量φcmp を演算する。

【０２５８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０２５９】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０２６０】図１１において、誘起電圧演算器２１で
は、例えば前述の（２７）式，（２８）式により、誘起
電圧推定の演算が行なわれる。

【０２６１】誘起電圧基準演算器２３では、補正後の磁
束指令φ^* cmp と３相インバータ１の出力周波数ωｉと
に基づいて、例えば前述の（３０）式により、誘起電圧
基準Ｅref が演算される。

【０２６２】減算器１６では、誘起電圧演算器２１から
の一方の出力であるｑ軸誘起電圧Ｅｑから、誘起電圧基
準演算器２３からの出力である誘起電圧基準Ｅref が減
算される。

【０２６３】この減算器１６からの出力Δ｜Ｅ｜は、減
算器１６からの出力である推定演算されたｑ軸誘起電圧
Ｅｑと誘起電圧基準Ｅref との偏差を表わし、第２の磁
束補正量演算器１４に入力される。

【０２６４】第２の磁束補正量演算器１４では、減算器
１６からの出力である推定演算されたｑ軸誘起電圧Ｅｑ
と誘起電圧基準Ｅref との偏差Δ｜Ｅ｜が零となるよう
に、例えば次式により、比例積分制御により磁束補正量
φcmp が演算される。

【０２６５】

【数３０】

【０２６６】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０２６７】すなわち、実際のｑ軸誘起電圧Ｅｑが誘起
電圧基準Ｅref よりも大きい場合（Δ｜Ｅ｜＞０）に
は、磁束指令φ^* を大きくするような、すなわち正の磁
束補正量φcmp を出力するように、ゲインＫｐ，Ｋｉが
設定される。

【０２６８】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、推定演算された
ｑ軸誘起電圧の大きさＥｑと誘起電圧基準Ｅref との偏
差Δ｜Ｅ｜に基づいて、この偏差Δ｜Ｅ｜が零となるよ
うに磁束補正量φcmp を演算する。

【０２６９】ベクトル制御を施す場合、ｄ軸に磁束を一
致させるため、ｑ軸誘起電圧のみが発生し、ｄ軸誘起電
圧は発生しない。３相インバータ１がＣＶＶＦ動作を行
なう場合、磁束指令が実際の磁束量に一致しないと、誘
起電圧基準と実際のｑ軸誘起電圧とが一致しない。推定
演算されたｑ軸誘起電圧と誘起電圧基準との偏差に基づ
いて磁束補正量を演算することで、誘導電動機２の各状
態量とその各指令とが一致し、３相インバータ１の出力
トルクをその指令に追従させることができる。１パルス
モードにおいても動作可能であり、３相インバータ１の
電圧を最大限に利用することができる。

【０２７０】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０２７１】（第９の実施の形態）図１２は、本実施の
形態による速度センサレスベクトル制御を用いた電力変
換装置における出力周波数演算部１１の概略構成例を示
すブロック図であり、前記図１と同一要素には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【０２７２】本実施の形態は、前記第１の実施の形態に
おいて、３相インバータ１に接続される電動機が特に誘
導電動機２であると限定した場合の出力周波数演算部１
１の構成例について特定している。

【０２７３】すなわち、図１２に示すように、本実施の
形態の出力周波数演算部１１は、ロータ回転周波数演算
部２４と、滑り周波数演算部２５と、加算器２６とから
構成している。

【０２７４】ロータ回転周波数演算部２４は、電圧指令
演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電
圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である磁束
軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指令
Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機２の
各相電流、Ｉu ，Ｉw のうちの少なくとも一つに基づい
て、誘導電動機２のロータの回転周波数を推定演算し、
ロータ周波数ωrhを出力する。

【０２７５】滑り周波数演算部２５は、電流指令演算部
５からの出力である磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，ト
ルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検
出された誘導電動機２の各相電流、Ｉu ，Ｉw のうちの
少なくとも一つに基づいて、誘導電動機２の滑り周波数
を演算し、滑り周波数ωshを出力する。

【０２７６】加算器２６は、ロータ周波数演算部２４か
らの出力ωrhと、滑り周波数演算部２５からの出力ωsh
とを加算し、３相インバータ１の出力周波数を出力す
る。

【０２７７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０２７８】なお、ここでは、前記図１および図５と異
なる部分の作用についてのみ述べる。

【０２７９】図１２において、ロータ周波数演算部２４
では、電圧指令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令
Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５の出力
である磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* やトルク軸（ｑ
軸）電流指令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘
導電動機２の各相電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、誘導電動
機２のロータの回転周波数が推定演算され、ロータ周波
数ωrhが出力される。

【０２８０】滑り周波数演算部２５では、電流指令演算
部５からの出力である磁束軸 （ｄ軸）電流指令Ｉ
ｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^* 、電流検出器４
により検出された誘導電動機２の各相電流Ｉｕ，Ｉｗに
基づいて、誘導電動機２に与えるべき滑り周波数が演算
され、滑り周波数ωshが出力される。

【０２８１】この場合、滑り周波数演算部２５では、例
えば次式により、滑り周波数ωshが演算される。

【０２８２】

【数３１】

【０２８３】加算器２６では、ロータ周波数演算部２４
からの出力であるロータ周波数ωrhと、滑り周波数演算
部２５からの出力である滑り周波数ωshとが加算され
て、３相インバータ１の出力周波数ωｉが演算される。

【０２８４】ここで、ロータ周波数演算部２４は、例え
ば図１３に示すように、ロータ周波数基準演算部３６
と、ロータ周波数補正量演算部３７と、加算器３８とか
ら構成される。

【０２８５】ロータ周波数基準演算部３６では、電圧指
令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸
電圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である磁
束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指
令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機２
の各相電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、誘導電動機２のロー
タの回転周波数の基準量ωrh^* が推定演算される。

【０２８６】ロータ周波数補正量演算部３７では、電圧
指令演算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ
軸電圧指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である
磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流
指令Ｉｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機
２の各相電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、誘導電動機２のロ
ータの回転周波数への補正量ωrhcmp が演算される。

【０２８７】加算器３８では、ロータ周波数基準演算部
３６からの出力であるロータ周波数基準量ωrh^* と、ロ
ータ周波数補正量演算部３７からの出力であるロータ周
波数補正量ωrhcmp とが加算されて、ロータ周波数ωrh
が演算される。

【０２８８】ここで、ロータ周波数補正量演算部３７
は、例えば図１４に示すように、ｑ軸磁束演算器３９
と、比例積分制御器４０とから構成される。

【０２８９】ｑ軸磁束演算器３９では、電圧指令演算部
６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令
Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である磁束軸
（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉ
ｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機２の各
相電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、例えば（２１）式，（２
２）式，（２３）式により、ｑ軸磁束φｑが推定演算さ
れる。

【０２９０】そして、この演算されたｑ軸磁束φｑは、
比例積分制御器４０に入力され、例えば次式により、ロ
ータ周波数補正量ωrhcmp が演算される。

【０２９１】

【数３２】

【０２９２】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０２９３】ロータ周波数が正確に演算される場合、速
度センサ付きの滑り周波数形ベクトル制御と等価であ
り、ｄ軸と磁束軸とが一致し、ｑ軸磁束は発生しない。

【０２９４】このようにして、ｑ軸磁束φｑを推定演算
し、このｑ軸磁束φｑに基づいてロータ周波数を補正す
ることにより、ロータ周波数の誤差を補正して、ｄ軸と
磁束軸とを一致させる速度センサレスベクトル制御を行
なうことができる。

【０２９５】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、誘導電
動機２の各状態量から誘導電動機２のロータ周波数を推
定演算し、誘導電動機２の各状態量から与えるべき滑り
周波数を演算し、これらロータ周波数と滑り周波数とを
加算して３相インバータ１の出力周波数とすることによ
り、磁束軸とｄ軸とが一致するように制御を行なうこと
ができる。

【０２９６】また、３相インバータ１がＣＶＶＦ動作す
る場合に、誘導電動機２の電流・電圧・磁束といった各
状態量と対応する各指令との差異に基づいて磁束指令φ
^* を補正することにより、誘導電動機２の各状態量とそ
の各指令とが一致し、３相インバータ１の出力トルクを
その指令に追従させることができる。１パルスモードに
おいても動作可能であり、３相インバータ１の電圧を最
大限に利用することができる。

【０２９７】以上により、３相インバータ１が出力電圧
の大きさが一定であるＣＶＶＦ動作をする場合において
も、出力電圧の大きさが最大値で固定としたまま制御可
能として、３相インバータ１の容量を低減することが可
能となる。

【０２９８】（第９の実施の形態の変形例）図１５は、
ロータ周波数補正量演算部３７の他の構成例を示すブロ
ック図である。

【０２９９】図１５において、ロータ周波数補正量演算
部３７は、ｄ軸誘起電圧演算部４１と、比例積分制御器
４０とから構成される。

【０３００】ｄ軸誘起電圧演算器４１では、電圧指令演
算部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧
指令Ｖｑ^* 、電流指令演算部５からの出力である磁束軸
（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* ，トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉ
ｑ^* 、電流検出器４により検出された誘導電動機２の各
相電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、例えば（２１）式，（２
２）式により、ｄ軸誘起電圧Ｅｄが推定演算される。

【０３０１】そして、この演算されたｄ軸誘起電圧Ｅｄ
は、比例積分制御器４０に入力され、例えば次式によ
り、ロータ周波数補正量ωrhcmp が演算される。

【０３０２】

【数３３】

【０３０３】ただし、ｓ：ラプラス演算子、Ｋｐ：比例
ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン。

【０３０４】ロータ周波数が正確に演算される場合、速
度センサ付きの滑り周波数形ベクトル制御と等価であ
り、ｄ軸と磁束軸とが一致し、ｑ軸誘起電圧は発生しな
い。

【０３０５】このようにして、ｄ軸誘起電圧Ｅｄを推定
演算し、このｄ軸誘起電圧Ｅｄに基づいてロータ周波数
を補正することにより、ロータ周波数の誤差を補正し
て、ｄ軸と磁束軸とを一致させる速度センサレスベクト
ル制御を行なうことができる。 （第１０の実施の形態）図１６は、本実施の形態による
速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の概
略構成例を示すブロック図であり、前記図１と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０３０６】本実施の形態は、前記第１乃至第９の各実
施の形態において、電動機として誘導電動機を駆動する
場合の構成例について示したものを、誘導電動機に限ら
ず全ての電動機について同様に適用可能とした場合の構
成例について示している。

【０３０７】なお、ここでは、その一例として、電動機
として永久磁石電動機を駆動する場合の構成例について
示している。

【０３０８】すなわち、図１６に示すように、本実施の
形態の電力変換装置は、前記図１における誘導電動機２
を、永久磁石電動機４１に置き換えた点のみが異なって
いる。

【０３０９】図１６は、３相インバータ１と、３相イン
バータ１の直流側に接続されたフィルタコンデンサ３
と、該３相インバータ１の交流側に接続された永久磁石
電動機２とより主回路が構成され、ベクトル制御により
電動機駆動制御を行うものとする。

【０３１０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置の
作用について説明する。

【０３１１】図１４において、磁束指令補正部１０には
磁束指令φ^* が入力され、詳細を後述するように補正し
て、補正後の磁束指令φ^* cmp が出力される。

【０３１２】電流指令演算部５には、補正後の磁束指令
φ^* cmp とトルク指令Ｔｍ^* とが入力され、例えば次式
により、磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* とトルク軸（ｑ
軸）電流指令Ｉｑ^* とが演算される。

【０３１３】

【数３４】

【０３１４】ただし、ΔＬ：Ｌｄ−Ｌｑ。

【０３１５】電圧指令演算部６には、磁束軸（ｄ軸）電
流指令Ｉｄ^* と、トルク軸（ｑ軸）電流指令Ｉｑ^* とが
入力され、例えば次式により、ｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ
軸電圧指令Ｖｑ^* とが演算される。

【０３１６】

【数３５】

【０３１７】ただし、Ｒ：抵抗、Ｌｄ：ｄ軸インダクタ
ンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、ωｉ：インバータ出
力周波数、φｆ：永久磁石磁束。

【０３１８】座標変換部７には、電圧指令演算部６から
の出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令Ｖｑ^*
が入力され、例えば次式により、電圧指令の大きさ｜Ｖ
｜とｄ軸からの位相角θｖとが演算される。

【０３１９】

【数３６】

【０３２０】ゲート制御部８では、座標変換部７からの
出力である電圧指令のｄ軸からの位相角θｖと、積分部
９からの出力である回転座標系ｄ軸の静止座標系ａ軸か
らの位相角θａｂとに基づいて、ゲート信号が生成され
る。

【０３２１】なお、このゲート制御部８の動作は、前記
第１の実施の形態におけるゲート制御部８の動作と同一
であるため、ここではその説明を省略する。

【０３２２】磁束指令補正部１０では、電圧指令演算部
６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指令
Ｖｑ^* と、座標変換部７からの出力である電圧指令の大
きさ｜Ｖ｜と、電流検出器４により検出された永久磁石
電動機４１の各相電流Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、実際の
永久磁石電動機４１の状態量と対応する指令との相違を
判断して、磁束指令φ^* が補正される。永久磁石電動機
４１の電圧は、概ね磁束×周波数で表わされるため、磁
束指令φ^* を補正することで、出力電圧の指令を補正し
ていることになる。

【０３２３】なお、この磁束指令補正部１０について
も、前記第１の実施の形態における磁束指令補正部１０
と同一の構成をとることができる。

【０３２４】出力周波数演算部１１では、電圧指令演算
部６からの出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* ，ｑ軸電圧指
令Ｖｑ^* と、電流検出器４により検出された永久磁石電
動機４１の各相電流Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、３相イン
バータ１の出力周波数ωｉが演算される。

【０３２５】ここで、出力周波数演算部１１は、例えば
図１７に示すように、出力周波数基準量演算部２７と、
出力周波数補正量演算部２８と、加算器３１から構成さ
れる。

【０３２６】また、出力周波数基準量演算部２７は、誘
起電圧演算器４２と、除算器３２とから構成される。

【０３２７】誘起電圧演算器４２では、例えば次式によ
り、ｄ軸誘起電圧Ｅｄとｑ軸誘起電圧Ｅｑとが演算され
る。

【０３２８】

【数３７】

【０３２９】そして、この誘起電圧演算器４２により演
算されたｑ軸誘起電圧Ｅｑは、除算器３２に入力され
て、補正後の磁束指令値φ^* cmp により除算される。こ
の除算器３２からの出力は、出力周波数基準ωirefとな
る。

【０３３０】一方、出力周波数補正量演算部２８は、誘
起電圧演算器４２と、比例積分制御器３３とから構成さ
れる。

【０３３１】上記誘起電圧演算器４２により演算された
誘起電圧のうち、ｄ軸誘起電圧Ｅｄが比例積分制御器３
３に入力される。

【０３３２】比例積分制御器３３では、例えば次式によ
り、出力周波数補正量Δωｉが演算される。

【０３３３】

【数３８】

【０３３４】ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲ
イン。

【０３３５】そして、この出力周波数補正量Δωｉは、
加算器３１により出力周波数基準量ωirefと加算され
て、３相インバータ１の出力周波数ωｉが演算される。

【０３３６】このようにして、前述した誘導電動機２の
駆動制御の場合と同様に、永久磁石電動機４１の駆動制
御の場合にも、ベクトル制御が成り立つ場合、すなわち
ｄ軸と磁束軸とが一致する場合、ｄ軸誘起電圧は発生し
ない。

【０３３７】このｄ軸誘起電圧に基づいて、３相インバ
ータ１の出力周波数ωｉを補正するで、軸ずれを補償し
て、磁束軸とｄ軸とを一致させることが可能である。

【０３３８】このようにして、出力周波数演算部１１に
より演算された３相インバータ１の出力周波数ωｉは、
積分部９に入力され、その積分値が出力される。この積
分部９の出力は、静止座標系ａ軸から回転座標系ｄ軸ま
での回転位相角θａｂである。

【０３３９】上述したように、本実施の形態の速度セン
サレスベクトル制御を用いた電力変換装置では、３相イ
ンバータ１がＣＶＶＦ動作する場合に、永久磁石電動機
４１の電流・電圧・磁束といった各状態量と対応する各
指令との差異に基づいて磁束指令φ^* を補正することに
より、永久磁石電動機４１の各状態量とその各指令とが
一致し、３相インバータ１の出力トルクをその指令に追
従させることができる。１パルスモードにおいても動作
可能であり、３相インバータ１の電圧を最大限に利用す
ることができる。

【０３４０】（その他の実施の形態）前記第１乃至第１
０の各実施の形態では、電圧指令演算部６においては、
磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* と、トルク軸（ｑ軸）電
流Ｉｑ^* とのみに基づいて、前述した（２）式により、
ｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ軸電圧指令Ｖｑ^* とを演算する
場合について説明したが、これに限定されるものではな
い。

【０３４１】例えば、電動機２の相電流Ｉｕ，Ｉｗも入
力し、磁束軸（ｄ軸）電流指令Ｉｄ^* と、トルク軸（ｑ
軸）電流Ｉｑ^* と、電流検出器４により検出された電動
機の相電流Ｉｕ，Ｉｗとに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ
^* とｑ軸電圧指令Ｖｑ^*とを演算するようにしてもよ
い。Ｉｕ，Ｉｗは、例えば前述した（６）式により、Ｉ
ｄ，Ｉｑへ変更される。

【０３４２】この場合の演算式としては、前述した
（２）式におけるｄ軸電圧指令Ｖｄ^* とｑ軸電圧指令Ｖ
ｑ^* の演算式として、 Ｖｄ^* ＝Ｒ１・Ｉｄ^* −ωｉ・σＬ１・Ｉｑ^* Ｖｑ^* ＝Ｒ１・Ｉｑ^* ＋ωｉ・Ｌ１・Ｉｄ^* に代えて、 Ｖｄ^* ＝Ｒ１・Ｉｄ^* −ωｉ・σＬ１・Ｉｑ Ｖｑ^* ＝Ｒ１・Ｉｑ^* ＋ωｉ・σＬ１・Ｉｄ＋ωｉ・Ｌ
２／Ｍ² ・Ｉｄ^* とする場合もある。

【０３４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置によれば、３相インバータが速度センサレスベクト
ル制御により出力電圧の大きさが一定であるＣＶＶＦ動
作をする場合においても、電動機の情報に基づいて磁束
指令を補正して、電動機の電流・電圧・磁束といった状
態量を対応する指令と一致させることにより、３相イン
バータのトルク出力をその指令に追従させることができ
る。

【０３４４】これにより、出力電圧の大きさが最大値で
固定としたまま制御可能として、１パルスモードにおい
ても動作可能であり、３相インバータの電圧を最大限に
利用して、３相インバータの容量を低減することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第１の実施の形態を示すブロック
図。

【図２】同第１の実施の形態の速度センサレスベクトル
制御を用いた電力変換装置における出力周波数演算部の
詳細な第１の構成例を示すブロック図。

【図３】同第１の実施の形態の速度センサレスベクトル
制御を用いた電力変換装置における出力周波数演算部の
詳細な第２の構成例を示すブロック図。

【図４】同第１の実施の形態の速度センサレスベクトル
制御を用いた電力変換装置における出力周波数演算部の
詳細な第３の構成例を示すブロック図。

【図５】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第２の実施の形態を示すブロック
図。

【図６】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第３の実施の形態を示すブロック
図。

【図７】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第４の実施の形態を示すブロック
図。

【図８】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第５の実施の形態を示すブロック
図。

【図９】本発明による速度センサレスベクトル制御を用
いた電力変換装置の第６の実施の形態を示すブロック
図。

【図１０】本発明による速度センサレスベクトル制御を
用いた電力変換装置の第７の実施の形態を示すブロック
図。

【図１１】本発明による速度センサレスベクトル制御を
用いた電力変換装置の第８の実施の形態を示すブロック
図。

【図１２】本発明による速度センサレスベクトル制御を
用いた電力変換装置の第９の実施の形態を示すブロック
図。

【図１３】同第９の実施の形態の速度センサレスベクト
ル制御を用いた電力変換装置におけるロータ周波数演算
部の詳細な第１の構成例を示すブロック図。

【図１４】同第９の実施の形態の速度センサレスベクト
ル制御を用いた電力変換装置におけるロータ周波数演算
部の詳細な第２の構成例を示すブロック図。

【図１５】同第９の実施の形態の速度センサレスベクト
ル制御を用いた電力変換装置におけるロータ周波数演算
部の詳細な第３の構成例を示すブロック図。

【図１６】本発明による速度センサレスベクトル制御を
用いた電力変換装置の第１０の実施の形態を示すブロッ
ク図。

【図１７】同第１０の実施の形態の速度センサレスベク
トル制御を用いた電力変換装置における出力周波数演算
部の詳細な構成例を示すブロック図。

【図１８】従来の速度センサレスベクトル制御を適用し
た電力変換装置の概略構成例を示すブロック図。

【図１９】従来の速度センサレスベクトル制御を適用し
た電力変換装置における出力周波数演算部の一例を示す
ブロック図。

【図２０】座標系の関係を示す概念図。

【図２１】軸ずれのない定常状態での誘導電動機のベク
トル図。

【図２２】軸ずれのある定常状態での誘導電動機のベク
トル図。

【符号の説明】

１…３相インバータ、 ２…誘導電動機、 ３…フィルタコンデンサ、 ４…電流検出器、 ５…電流指令演算部、 ６…電圧指令演算部、 ７…座標変換部、 ８…ゲート制御部、 ９…積分部、 １０…磁束指令補正部、 １１…出力周波数演算部、 １２…磁束補正量演算部、 １３…加算器、 １４…第２の磁束補正量演算器、 １５…出力電圧長演算器、 １６…減算器、 １７…直流電圧検出器、 １８…第２の出力電圧長演算器、 １９…磁束長演算器、 ２０…ｄ軸磁束演算器、 ２１…誘起電圧演算器、 ２２…誘起電圧長演算器、 ２３…誘起電圧基準演算器、 ２４…ロータ周波数演算部、 ２５…滑り周波数演算部、 ２６…加算器、 ２７…出力周波数基準量演算器、 ２８…出力周波数補正量演算器、 ２９…比例積分器、 ３０…乗算器、 ３１…加算器、 ３２…除算器、 ３３…比例積分制御器、 ３４…座標系変換器、 ３５…減算器、 ３６…ロータ周波数基準演算部、 ３７…ロータ周波数補正量演算部、 ３８…加算器、 ３９…ｑ軸磁束演算器、 ４０…比例積分制御器、 ４１…永久磁石電動機、 ４２…誘起電圧演算器、 φ^* …磁束指令、 φ^* cmp …補正後の磁束指令、 Ｔｍ^* …トルク指令、 Ｉｄ^* …磁束軸（ｄ軸）電流指令、 Ｉｑ^* …トルク軸（ｑ軸）電流指令、 Ｖｄ^* …ｄ軸電圧指令、 Ｖｑ^* …ｑ軸電圧指令、 ｜Ｖ｜…電圧指令長（大きさ）、 θｖ…電圧指令のｄ軸からの位相角度、 θａｂ…回転座標系ｄ軸の固定座標ａ軸からの位相角
度、 ｓ…ラプラス演算子、 ωiref…出力周波数基準量、 Δωｉ…出力周波数補正量、 Ｉｄ…磁束軸（ｄ軸）電流、 Ｉｑ…トルク軸（ｑ軸）電流、 ωｉ…インバータ出力周波数、 Ｒ１…誘導電動機２の１次抵抗、 Ｒ２…誘導電動機２の２次抵抗、 Ｌ１…誘導電動機２の１次インダクタンス、 Ｌ２…誘導電動機２の２次インダクタンス、 Ｍ…誘導電動機２の相互インダクタンス、 σＬ１…誘導電動機２の漏れインダクタンス、 φcmp …磁束指令補正量、 Ｖｄｃ…直流リンク電圧、 ｜Ｖ｜^* …実際にインバータから出力される出力電圧の
大きさ、 Ｒ…永久磁石電動機４１の抵抗、 Ｌｄ…永久磁石電動機４１のｄ軸インダクタンス、 Ｌｑ…永久磁石電動機４１のｑ軸インダクタンス、 φｆ…永久磁石電動機４１の永久磁石磁束量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 BB09 BB10 CC01 DD02 DD04 DD07 EE01 GG05 GG10 HB01 JJ05 JJ22 JJ24 JJ25 LL14 LL22 LL24 LL30 LL34 LL60

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流を任意の周波数の交流に変換する３
   相インバータと、当該３相インバータの直流側に接続さ
   れたフィルタコンデンサと、前記３相インバータの交流
   側に接続されて駆動される電動機とから主回路を構成
   し、 磁束軸に一致した軸をｄ軸とし、当該ｄ軸に直交する軸
   （トルク軸）をｑ軸とするｄｑ軸回転座標系上で、速度
   検出器を用いずに前記３相インバータの制御を行なうベ
   クトル制御手段を備えて構成される電力変換装置におい
   て、 前記ベクトル制御手段として、 磁束指令とトルク指令とに基づいて、トルク軸電流指令
   であるｑ軸電流指令と磁束軸電流指令であるｄ軸電流指
   令とを演算する電流指令演算手段と、 少なくとも前記電流指令演算手段により演算されたトル
   ク軸電流指令と磁束軸電流指令とを入力とし、当該入力
   に基づいてｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを演算する電
   圧指令演算手段と、 前記電圧指令演算手段により演算されたｄ軸電圧指令と
   ｑ軸電圧指令とを入力とし、当該ｄ軸電圧指令とｑ軸電
   圧指令とからなる電圧指令の大きさと前記磁束軸に対す
   る電圧指令の角度とを演算する座標変換手段と、 前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段により検出された電動機の電流と前記
   電流指令演算手段により演算された電流指令と前記電圧
   指令演算手段により演算された電圧指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、前記３相インバータの出力周波数
   を演算する出力周波数演算手段と、 前記出力周波数演算手段により演算された３相インバー
   タの出力周波数を入力とし、当該入力された３相インバ
   ータの出力周波数を積分して位相を演算する積分手段
   と、 前記積分手段により演算された位相と前記座標変換手段
   により演算された電圧指令の角度とに基づいて、前記３
   相インバータのゲートを制御するゲート制御手段と、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   座標変換手段により演算された電圧指令の大きさと前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、前記電動機の状態量を対応する指
   令と一致させるように、前記磁束指令を補正する磁束指
   令補正手段と、 を備えて成ることを特徴とする速度センサレスベクトル
   制御を用いた電力変換装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束指令補正手段としては、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   座標変換手段により演算された電圧指令の大きさと前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、磁束補正量を演算する磁束補正量
   演算手段と、 前記磁束補正量演算手段により演算された磁束補正量と
   前記磁束指令とを加算する加算手段と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束補正量演算手段としては、 前記３相インバータの出力電圧の大きさを示す電圧長を
   演算する出力電圧長演算手段と、 前記出力電圧長演算手段により演算された出力電圧の大
   きさから前記座標変換手段により演算された電圧指令の
   大きさを減算して偏差を演算する減算手段と、 前記減算手段にて演算された電圧の偏差に基づいて、前
   記磁束の補正量を演算する第２の磁束補正量演算手段
   と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記出力電圧長演算手段としては、 前記フィルタコンデンサにかかる直流リンク電圧を検出
   する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段により検出された直流リンク電圧に基
   づいて、出力電圧長を演算する第２の出力電圧長演算手
   段と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
5. 【請求項５】 前記請求項２に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束補正量演算手段としては、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、磁束の大きさを示す磁束長を演算
   する磁束長演算手段と、 前記磁束長演算手段により演算された磁束の大きさから
   前記磁束指令補正手段により補正された磁束指令を減算
   して偏差を演算する減算手段と、 前記減算手段により演算された磁束の偏差に基づいて、
   前記磁束補正量を演算する第２の磁束補正量演算手段
   と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
6. 【請求項６】 前記請求項２に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束補正量演算手段としては、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上でのｄ軸
   磁束を演算するｄ軸磁束演算手段と、 前記ｄ軸磁束演算手段により演算されたｄ軸磁束の大き
   さから前記磁束指令補正手段により補正された磁束指令
   を減算して偏差を演算する減算手段と、 前記減算手段により演算された磁束の偏差に基づいて、
   前記磁束補正量を演算する第２の磁束補正量演算手段
   と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
7. 【請求項７】 前記請求項２に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束補正量演算手段としては、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上における
   ｄ軸誘起電圧とｑ軸誘起電圧とを演算する誘起電圧演算
   手段と、 前記誘起電圧演算手段により演算されたｄ軸誘起電圧と
   ｑ軸誘起電圧とに基づいて、当該誘起電圧の大きさを示
   す誘起電圧長を演算する誘起電圧長演算手段と、 前記磁束指令補正手段により補正された磁束指令と前記
   出力周波数演算手段により演算された３相インバータの
   出力周波数とに基づいて、誘起電圧基準を演算する誘起
   電圧基準演算手段と、 前記誘起電圧長演算手段により演算された誘起電圧長か
   ら前記誘起電圧基準演算手段により演算された誘起電圧
   基準を減算して偏差を演算する減算手段と、 前記減算手段により演算された誘起電圧の偏差に基づい
   て、前記磁束補正量を演算する第２の磁束補正量演算手
   段と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
8. 【請求項８】 前記請求項２に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記磁束補正量演算手段としては、 前記電圧指令演算手段により演算された電圧指令と前記
   電流検出手段により検出された電動機の電流と前記電流
   指令演算手段により演算された電流指令のうちの少なく
   とも一つに基づいて、前記ｄｑ軸回転座標系上における
   ｄ軸誘起電圧とｑ軸誘起電圧とを演算する誘起電圧演算
   手段と、 前記磁束指令補正手段により補正された磁束指令と前記
   出力周波数演算手段により演算された３相インバータの
   出力周波数とに基づいて、誘起電圧基準を演算する誘起
   電圧基準演算手段と、 前記誘起電圧演算手段により演算されたｑ軸誘起電圧か
   ら前記誘起電圧基準演算手段により演算された誘起電圧
   基準を減算して偏差を演算する減算手段と、 前記減算手段により演算された誘起電圧の偏差に基づい
   て、前記磁束補正量を演算する第２の磁束補正量演算手
   段と、 から成ることを特徴とする速度センサレスベクトル制御
   を用いた電力変換装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１に記載の速度センサレスベ
   クトル制御を用いた電力変換装置において、 前記電圧指令演算手段としては、 前記電流指令演算手段により演算されたトルク軸電流指
   令と磁束軸電流指令と前記電流検出手段により検出され
   た電動機の電流とを入力とし、当該入力に基づいてｄ軸
   電圧指令とｑ軸電圧指令とを演算することを特徴とする
   速度センサレスベクトル制御を用いた電力変換装置。