JP2003284380A - 交流電動機の制御方法および制御装置 - Google Patents
交流電動機の制御方法および制御装置Info
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- JP2003284380A JP2003284380A JP2002080891A JP2002080891A JP2003284380A JP 2003284380 A JP2003284380 A JP 2003284380A JP 2002080891 A JP2002080891 A JP 2002080891A JP 2002080891 A JP2002080891 A JP 2002080891A JP 2003284380 A JP2003284380 A JP 2003284380A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フリーラン状態の交流電動機をスムーズに再
始動する制御方法を提供する。 【解決手段】 励磁電流制御回路６とトルク電流制御回
路５とＶ／ｆ変換回路８から出力される電圧指令Ｖｑｒ
ｅｆから出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧
演算回路９と出力電圧演算回路から出力する電圧の大き
さと位相に位相角演算回路から出力される位相角を加
え、速度検出回路及び電圧検出回路を持たない電力変換
器１のスイッチングを決定する制御方法において、フリ
ーラン状態の交流電動機２の始動する際に、交流電動機
に流れる電流から交流電動機の速度及び回転方向を推定
し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波数調
整回路１１を有するものである。
始動する制御方法を提供する。 【解決手段】 励磁電流制御回路６とトルク電流制御回
路５とＶ／ｆ変換回路８から出力される電圧指令Ｖｑｒ
ｅｆから出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧
演算回路９と出力電圧演算回路から出力する電圧の大き
さと位相に位相角演算回路から出力される位相角を加
え、速度検出回路及び電圧検出回路を持たない電力変換
器１のスイッチングを決定する制御方法において、フリ
ーラン状態の交流電動機２の始動する際に、交流電動機
に流れる電流から交流電動機の速度及び回転方向を推定
し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波数調
整回路１１を有するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機を始動
する場合に、フリーラン状態の交流電動機の速度を推定
して、推定した速度で運転することにより、スムーズに
交流電動機を始動することを特徴とする交流電動機の制
御方法及び装置に関する。
する場合に、フリーラン状態の交流電動機の速度を推定
して、推定した速度で運転することにより、スムーズに
交流電動機を始動することを特徴とする交流電動機の制
御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、瞬停等でフリーラン状態の交
流電動機を始動する際には、交流電動機の速度が分から
ないと、大きな電流が流れたり、交流電動機が急減速し
て大きな回生電力が電力変換器に戻ってくるために交流
電動機をスムースに始動できないので、この対策として
は、例えば、特開２００１−１６１０９４号に開示の
「交流電動機の制御方法および制御装置」の提案があ
る。図５は従来の「交流電動機の制御方法および制御装
置」のブロック図であり、交流電動機２０２の運転中に
瞬停が発生すると、電力変換器２０１は運転を停止し、
交流電動機２０２はフリーラン状態となる。電源が復帰
して電力変換器２０１が運転可能な状態になると、瞬停
再始動回路２１１が瞬停信号によりスイッチ回路を切換
えて、トルク電流指令値ｉｑｒｅｆと、励磁電流指令値
ｉｄｒｅｆと周波数ｆ１を強制的に零にする、いわゆる
零電流制御を実施する。
流電動機を始動する際には、交流電動機の速度が分から
ないと、大きな電流が流れたり、交流電動機が急減速し
て大きな回生電力が電力変換器に戻ってくるために交流
電動機をスムースに始動できないので、この対策として
は、例えば、特開２００１−１６１０９４号に開示の
「交流電動機の制御方法および制御装置」の提案があ
る。図５は従来の「交流電動機の制御方法および制御装
置」のブロック図であり、交流電動機２０２の運転中に
瞬停が発生すると、電力変換器２０１は運転を停止し、
交流電動機２０２はフリーラン状態となる。電源が復帰
して電力変換器２０１が運転可能な状態になると、瞬停
再始動回路２１１が瞬停信号によりスイッチ回路を切換
えて、トルク電流指令値ｉｑｒｅｆと、励磁電流指令値
ｉｄｒｅｆと周波数ｆ１を強制的に零にする、いわゆる
零電流制御を実施する。
【０００３】ここで零電流制御とは、交流電動機２０２
の電流が零の時の電圧指令信号は交流電動機２０２の残
留電圧と一致し、同じく、ｄ、ｑ２軸の電圧成分も一致
するので、交流電動機２０２の残留電圧はｄ軸電圧指令
値Ｖｄｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑｒｅｆとなって現れる
点に着目して、交流電動機２０２の位相、角速度を検出
して瞬停時の再始動動作が行われるが、その際に、励磁
電流指令値ｉｄｒｅｆをゼロに、トルク電流指令ｉｑｒ
ｅｆをゼロに、位相指令信号θをゼロに切替えて、交流
電動機２０２の電流をゼロとして、その時の残留電圧分
に相当するＶｄｒｅｆ、Ｖｑｒｅｆを測定する制御が、
零電流制御である。これによって出力電圧演算回路２０
９からＶｄｒｅｆとＶｑｒｅｆを入力として出力電圧指
令値Ｖ１ｒｅｆと、その電圧位相θｖを出力する。この
Ｖ１ｒｅｆは電動機の残留電圧の大きさを、θｖは残留
電圧の位相を表すので、残留電圧の位相の時間変化を一
定時間毎に測定して速度推定回路２１２により残留電圧
の周波数を測定し、フリーラン状態の交流電動機２０２
の回転速度を推定することができる。この速度を電力変
換器の出力に設定して電動機を始動させる。
の電流が零の時の電圧指令信号は交流電動機２０２の残
留電圧と一致し、同じく、ｄ、ｑ２軸の電圧成分も一致
するので、交流電動機２０２の残留電圧はｄ軸電圧指令
値Ｖｄｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑｒｅｆとなって現れる
点に着目して、交流電動機２０２の位相、角速度を検出
して瞬停時の再始動動作が行われるが、その際に、励磁
電流指令値ｉｄｒｅｆをゼロに、トルク電流指令ｉｑｒ
ｅｆをゼロに、位相指令信号θをゼロに切替えて、交流
電動機２０２の電流をゼロとして、その時の残留電圧分
に相当するＶｄｒｅｆ、Ｖｑｒｅｆを測定する制御が、
零電流制御である。これによって出力電圧演算回路２０
９からＶｄｒｅｆとＶｑｒｅｆを入力として出力電圧指
令値Ｖ１ｒｅｆと、その電圧位相θｖを出力する。この
Ｖ１ｒｅｆは電動機の残留電圧の大きさを、θｖは残留
電圧の位相を表すので、残留電圧の位相の時間変化を一
定時間毎に測定して速度推定回路２１２により残留電圧
の周波数を測定し、フリーラン状態の交流電動機２０２
の回転速度を推定することができる。この速度を電力変
換器の出力に設定して電動機を始動させる。
【０００４】また、出力電圧指令値Ｖ１ｒｅｆが任意に
設定された電圧レベルよりも小さかった場合は、交流電
動機２０２が停止又は低速度で回転しているためにＶ１
ｒｅｆが小さいのか、電動機は高速で回転しているが瞬
停時間が長いために残留電圧が小さくなってしまったの
か判断できないので、任意のレベルの直流電流を流して
速度の再測定を行う。先ず、ｄ軸電流指令ｉｄｒｅｆに
は一定値を、トルク電流指令ｉｑｒｅｆは零に、周波数
も零に設定する。この時交流電動機２０２が回転してい
れば、トルク電流検出値ｉｑｆｂは図６のように変化す
る。このｉｑｆｂの周波数を測定することで、交流電動
機２０２の速度を検出できる。また、図６（ａ）は正転
時の波形であるが、逆転時は図６（ｂ）のように変化す
る。トルク電流検出値により回転方向も推定できる。速
度推定回路２１２が交流電動機２０２の速度測定値を出
力したら、通常運転に切替えるが、直流印加状態から通
常運転に移行する場合、電力変換器２０１には速度推定
回路２１２の出力する速度推定値に相当する周波数を設
定すればよいが、瞬停再始動管理回路２１１は、Ｖ／ｆ
変換器の出力電圧が交流電動機２０２の正規の誘起電圧
に相当するまで、徐々に増加させるようにする。
設定された電圧レベルよりも小さかった場合は、交流電
動機２０２が停止又は低速度で回転しているためにＶ１
ｒｅｆが小さいのか、電動機は高速で回転しているが瞬
停時間が長いために残留電圧が小さくなってしまったの
か判断できないので、任意のレベルの直流電流を流して
速度の再測定を行う。先ず、ｄ軸電流指令ｉｄｒｅｆに
は一定値を、トルク電流指令ｉｑｒｅｆは零に、周波数
も零に設定する。この時交流電動機２０２が回転してい
れば、トルク電流検出値ｉｑｆｂは図６のように変化す
る。このｉｑｆｂの周波数を測定することで、交流電動
機２０２の速度を検出できる。また、図６（ａ）は正転
時の波形であるが、逆転時は図６（ｂ）のように変化す
る。トルク電流検出値により回転方向も推定できる。速
度推定回路２１２が交流電動機２０２の速度測定値を出
力したら、通常運転に切替えるが、直流印加状態から通
常運転に移行する場合、電力変換器２０１には速度推定
回路２１２の出力する速度推定値に相当する周波数を設
定すればよいが、瞬停再始動管理回路２１１は、Ｖ／ｆ
変換器の出力電圧が交流電動機２０２の正規の誘起電圧
に相当するまで、徐々に増加させるようにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術が解決
しようとした課題のように交流電動機の運転中に瞬停
（瞬時停電）が発生して、瞬停再始動を行う場合、交流
電動機の残留電圧と電力変換器の出力する電圧の位相が
合ってない場合や、交流電動機の速度と電力変換器の出
力する周波数とが一致していないと、交流電動機に過大
な電流が流れたりして、スムーズな始動ができない。こ
れを防止するためには残留電圧と、電力変換器の出力す
る電圧の大きさと位相と周波数を合わせて運転すれば良
いが、電力変換器の出力する電圧の大きさと位相と周波
数を合わせることは困難である。このため、交流電動機
の残留電圧がなくなってしまうのを待つことで、電圧の
大きさと位相の条件を排除して、交流電動機の速度を速
度検出器から算出し、その速度に一致した周波数で電力
変換器を始動するとか、交流電動機の速度とは無関係に
指令の周波数で電力変換器を始動させていた。このよう
に交流電動機をスムーズに始動するためには、残留電圧
がなくなるのを待つ必要があったり、速度検出器が必要
であるという問題があった。また、上記従来の技術にお
いては、交流電動機が高速度でフリーランしている場合
や、印加する直流電流のレベルによっては、電力変換器
の出力電流検出信号から、交流電動機の速度に相当する
周波数成分を分離するのが不可能な場合があるという問
題があった。
しようとした課題のように交流電動機の運転中に瞬停
（瞬時停電）が発生して、瞬停再始動を行う場合、交流
電動機の残留電圧と電力変換器の出力する電圧の位相が
合ってない場合や、交流電動機の速度と電力変換器の出
力する周波数とが一致していないと、交流電動機に過大
な電流が流れたりして、スムーズな始動ができない。こ
れを防止するためには残留電圧と、電力変換器の出力す
る電圧の大きさと位相と周波数を合わせて運転すれば良
いが、電力変換器の出力する電圧の大きさと位相と周波
数を合わせることは困難である。このため、交流電動機
の残留電圧がなくなってしまうのを待つことで、電圧の
大きさと位相の条件を排除して、交流電動機の速度を速
度検出器から算出し、その速度に一致した周波数で電力
変換器を始動するとか、交流電動機の速度とは無関係に
指令の周波数で電力変換器を始動させていた。このよう
に交流電動機をスムーズに始動するためには、残留電圧
がなくなるのを待つ必要があったり、速度検出器が必要
であるという問題があった。また、上記従来の技術にお
いては、交流電動機が高速度でフリーランしている場合
や、印加する直流電流のレベルによっては、電力変換器
の出力電流検出信号から、交流電動機の速度に相当する
周波数成分を分離するのが不可能な場合があるという問
題があった。
【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、残留電圧
がなくなるのを待つという始動時間の遅れを無くして迅
速な復帰が可能であり、速度検出器や電圧検出器を有し
なくても、速度推定精度が悪い場合でも出力周波数を微
調整することにより、交流電動機をスムーズに始動する
ことができる交流電動の制御方法及び制御装置を提供す
ることである。本発明の第２の目的は、任意の直流電流
を予め設定した時間供給し、電力変換器の出力電流検出
信号から交流電動機の速度に相当する周波数成分を分離
することが不可能な場合であっても、交流電動機が回転
中か、停止中かを判断し、回転中であればスムーズに運
転継続することができる交流電動機の制御方法及び制御
装置を提供することである。
がなくなるのを待つという始動時間の遅れを無くして迅
速な復帰が可能であり、速度検出器や電圧検出器を有し
なくても、速度推定精度が悪い場合でも出力周波数を微
調整することにより、交流電動機をスムーズに始動する
ことができる交流電動の制御方法及び制御装置を提供す
ることである。本発明の第２の目的は、任意の直流電流
を予め設定した時間供給し、電力変換器の出力電流検出
信号から交流電動機の速度に相当する周波数成分を分離
することが不可能な場合であっても、交流電動機が回転
中か、停止中かを判断し、回転中であればスムーズに運
転継続することができる交流電動機の制御方法及び制御
装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の交流電動機制御方法の発明は、交流
電動機へ任意の電力を出力する電力変換器と、前記交流
電動機に供給される電流を検出する電流検出回路と、前
記交流電動機に供給される電流を励磁電流検出値とトル
ク電流検出値に変換して出力する座標変換回路と、前記
励磁電流指令値と前記励磁電流検出値とが一致するよう
に励磁電流方向電圧を制御する励磁電流制御回路と、前
記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値とが一致す
るようにトルク電流方向電圧を制御するトルク電流制御
回路と、与えられた出力周波数指令から交流電動機の誘
起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路と、与えられた出力周
波数指令を積分することにより得られる位相角を演算す
る位相角演算回路と、前記励磁電流制御回路と前記トル
ク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換回路から出力される電
圧指令から出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電
圧演算回路と、前記出力電圧演算回路から出力する電圧
の大きさと位相に前記位相角演算回路から出力される位
相角を加え、速度検出器と電圧検出器を持たない電力変
換器のスイッチングを決定する制御方法において、フリ
ーラン状態の前記交流電動機を始動する際に、交流電動
機に流れる電流から交流電動機の速度と回転方向を推定
し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波数調
整回路を有することを特徴としている。また、請求項２
記載の発明は、請求項１記載の交流電動機制御方法にお
いて、前記周波数調整回路が、トルク電流検出値を入力
として、トルク電流検出値が正であれば出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば出力周波数を上げ、
トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数を調
整することにより、フリーラン状態の前記交流電動機と
前記電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動
することを特徴としている。また、請求項３記載の発明
は、前記周波数調整回路が出力周波数の初期値を０にし
て始動することにより、トルク電流検出値が負であれば
正転している、正であれば逆転していると推定すること
を特徴としている。また、請求項４記載の交流電動機制
御装置の発明は、交流電動機へ任意の電力を出力する電
力変換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出す
る電流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を
励磁電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する
座標変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検
出値とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励
磁電流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク
電流検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制
御するトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指
令から交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路
と、与えられた出力周波数指令を積分することにより得
られる位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電
流制御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換
回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び
位相を演算する出力電圧演算回路と、前記出力電圧演算
回路から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算
回路から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッ
チングを決定する速度検出器と電圧検出器を持たない制
御装置において、フリーラン状態の前記交流電動機を始
動する際に、交流電動機に流れる電流から交流電動機の
速度と回転方向を推定し、電力変換器から出力する周波
数を調整する周波数調整回路を有することを特徴として
いる。
め、請求項１記載の交流電動機制御方法の発明は、交流
電動機へ任意の電力を出力する電力変換器と、前記交流
電動機に供給される電流を検出する電流検出回路と、前
記交流電動機に供給される電流を励磁電流検出値とトル
ク電流検出値に変換して出力する座標変換回路と、前記
励磁電流指令値と前記励磁電流検出値とが一致するよう
に励磁電流方向電圧を制御する励磁電流制御回路と、前
記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値とが一致す
るようにトルク電流方向電圧を制御するトルク電流制御
回路と、与えられた出力周波数指令から交流電動機の誘
起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路と、与えられた出力周
波数指令を積分することにより得られる位相角を演算す
る位相角演算回路と、前記励磁電流制御回路と前記トル
ク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換回路から出力される電
圧指令から出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電
圧演算回路と、前記出力電圧演算回路から出力する電圧
の大きさと位相に前記位相角演算回路から出力される位
相角を加え、速度検出器と電圧検出器を持たない電力変
換器のスイッチングを決定する制御方法において、フリ
ーラン状態の前記交流電動機を始動する際に、交流電動
機に流れる電流から交流電動機の速度と回転方向を推定
し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波数調
整回路を有することを特徴としている。また、請求項２
記載の発明は、請求項１記載の交流電動機制御方法にお
いて、前記周波数調整回路が、トルク電流検出値を入力
として、トルク電流検出値が正であれば出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば出力周波数を上げ、
トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数を調
整することにより、フリーラン状態の前記交流電動機と
前記電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動
することを特徴としている。また、請求項３記載の発明
は、前記周波数調整回路が出力周波数の初期値を０にし
て始動することにより、トルク電流検出値が負であれば
正転している、正であれば逆転していると推定すること
を特徴としている。また、請求項４記載の交流電動機制
御装置の発明は、交流電動機へ任意の電力を出力する電
力変換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出す
る電流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を
励磁電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する
座標変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検
出値とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励
磁電流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク
電流検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制
御するトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指
令から交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路
と、与えられた出力周波数指令を積分することにより得
られる位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電
流制御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換
回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び
位相を演算する出力電圧演算回路と、前記出力電圧演算
回路から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算
回路から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッ
チングを決定する速度検出器と電圧検出器を持たない制
御装置において、フリーラン状態の前記交流電動機を始
動する際に、交流電動機に流れる電流から交流電動機の
速度と回転方向を推定し、電力変換器から出力する周波
数を調整する周波数調整回路を有することを特徴として
いる。
【０００８】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の交流電動機制御装置において、前記周波数調整回路
が、トルク電流検出値を入力として、トルク電流検出値
が正であれば出力周波数を下げ、トルク電流検出値が負
であれば出力周波数を上げ、トルク電流検出値を０に近
づけるように出力周波数を調整することにより、フリー
ラン状態の前記交流電動機と前記電力変換器の出力周波
数を一致させスムーズに始動することを特徴としてい
る。また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の交流
電動機制御装置において、前記周波数調整回路は出力周
波数の初期値を０にして始動することにより、トルク電
流検出値が負であれば正転している、正であれば逆転し
ていると推定することを特徴としている。また、請求項
７記載の交流電動機制御方法の発明は、交流電動機へ任
意の電力を出力する電力変換器と、前記交流電動機に供
給される電流を検出する電流検出回路と、前記交流電動
機に供給される電流を励磁電流検出値とトルク電流検出
値に変換して出力する座標変換回路と、前記励磁電流指
令値と前記励磁電流検出値とが一致するように励磁電流
方向電圧を制御する励磁電流制御回路と、前記トルク電
流指令値と前記トルク電流検出値とが一致するようにト
ルク電流方向電圧を制御するトルク電流制御回路と、与
えられた出力周波数指令から交流電動機の誘起電圧を演
算するＶ／ｆ変換回路と、与えられた出力周波数指令を
積分することにより得られる位相角を演算する位相角演
算回路と、前記励磁電流制御回路と前記トルク電流制御
回路と前記Ｖ／ｆ変換回路から出力される電圧指令から
出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧演算回路
と、前記出力電圧演算回路から出力する電圧の大きさと
位相に前記位相角演算回路から出力される位相角を加
え、電力変換器のスイッチングを決定する制御方法によ
り、速度検出器と電圧検出器を持たない交流電動機の制
御方法を用いて、フリーラン状態の前記交流電動機の始
動する際に、前記交流電動機に直流電流あるいは直流電
圧を印加し、その時流れる二次電流から前記交流電動機
の速度を推定する制御方法において、前記交流電動機の
フリーラン速度を検出できない場合でも、前記交流電動
機が回転していることを検出した場合には、周波数調整
回路に予め設定した周波数と検出した回転方向を設定
し、トルク電流検出値を入力として、トルク電流検出値
が正であれば、出力周波数を下げ、トルク電流検出値が
負であれば、出力周波数を上げ、トルク電流検出値を０
に近づけるように出力周波数を調整することにより、フ
リーラン状態の前記交流電動機と前記電力変換器の出力
周波数を一致させスムーズに始動することを特徴として
いる。
載の交流電動機制御装置において、前記周波数調整回路
が、トルク電流検出値を入力として、トルク電流検出値
が正であれば出力周波数を下げ、トルク電流検出値が負
であれば出力周波数を上げ、トルク電流検出値を０に近
づけるように出力周波数を調整することにより、フリー
ラン状態の前記交流電動機と前記電力変換器の出力周波
数を一致させスムーズに始動することを特徴としてい
る。また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の交流
電動機制御装置において、前記周波数調整回路は出力周
波数の初期値を０にして始動することにより、トルク電
流検出値が負であれば正転している、正であれば逆転し
ていると推定することを特徴としている。また、請求項
７記載の交流電動機制御方法の発明は、交流電動機へ任
意の電力を出力する電力変換器と、前記交流電動機に供
給される電流を検出する電流検出回路と、前記交流電動
機に供給される電流を励磁電流検出値とトルク電流検出
値に変換して出力する座標変換回路と、前記励磁電流指
令値と前記励磁電流検出値とが一致するように励磁電流
方向電圧を制御する励磁電流制御回路と、前記トルク電
流指令値と前記トルク電流検出値とが一致するようにト
ルク電流方向電圧を制御するトルク電流制御回路と、与
えられた出力周波数指令から交流電動機の誘起電圧を演
算するＶ／ｆ変換回路と、与えられた出力周波数指令を
積分することにより得られる位相角を演算する位相角演
算回路と、前記励磁電流制御回路と前記トルク電流制御
回路と前記Ｖ／ｆ変換回路から出力される電圧指令から
出力電圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧演算回路
と、前記出力電圧演算回路から出力する電圧の大きさと
位相に前記位相角演算回路から出力される位相角を加
え、電力変換器のスイッチングを決定する制御方法によ
り、速度検出器と電圧検出器を持たない交流電動機の制
御方法を用いて、フリーラン状態の前記交流電動機の始
動する際に、前記交流電動機に直流電流あるいは直流電
圧を印加し、その時流れる二次電流から前記交流電動機
の速度を推定する制御方法において、前記交流電動機の
フリーラン速度を検出できない場合でも、前記交流電動
機が回転していることを検出した場合には、周波数調整
回路に予め設定した周波数と検出した回転方向を設定
し、トルク電流検出値を入力として、トルク電流検出値
が正であれば、出力周波数を下げ、トルク電流検出値が
負であれば、出力周波数を上げ、トルク電流検出値を０
に近づけるように出力周波数を調整することにより、フ
リーラン状態の前記交流電動機と前記電力変換器の出力
周波数を一致させスムーズに始動することを特徴として
いる。
【０００９】また、請求項項８記載の交流電動機制御装
置の発明は、交流電動機へ任意の電力を出力する電力変
換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する電
流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励磁
電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座標
変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出値
とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁電
流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流
検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御す
るトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令か
ら交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路と、
与えられた出力周波数指令を積分することにより得られ
る位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電流制
御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換回路
から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び位相
を演算する出力電圧演算回路と、前記出力電圧演算回路
から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算回路
から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチン
グを決定する制御方法により、速度検出器と電圧検出器
を持たない交流電動機の制御装置を用いて、フリーラン
状態の前記交流電動機の始動する際に、前記交流電動機
に直流電流あるいは直流電圧を印加し、その時流れる二
次電流から前記交流電動機の速度を推定する制御装置に
おいて、前記交流電動機のフリーラン速度を検出できな
い場合でも、前記交流電動機が回転していることを検出
した場合には、周波数調整回路に予め設定した周波数と
検出した回転方向を設定し、トルク電流検出値を入力と
して、トルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周波数を上
げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数
を調整することにより、フリーラン状態の前記交流電動
機と前記電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに
始動することを特徴としている。
置の発明は、交流電動機へ任意の電力を出力する電力変
換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する電
流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励磁
電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座標
変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出値
とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁電
流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流
検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御す
るトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令か
ら交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路と、
与えられた出力周波数指令を積分することにより得られ
る位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電流制
御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換回路
から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び位相
を演算する出力電圧演算回路と、前記出力電圧演算回路
から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算回路
から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチン
グを決定する制御方法により、速度検出器と電圧検出器
を持たない交流電動機の制御装置を用いて、フリーラン
状態の前記交流電動機の始動する際に、前記交流電動機
に直流電流あるいは直流電圧を印加し、その時流れる二
次電流から前記交流電動機の速度を推定する制御装置に
おいて、前記交流電動機のフリーラン速度を検出できな
い場合でも、前記交流電動機が回転していることを検出
した場合には、周波数調整回路に予め設定した周波数と
検出した回転方向を設定し、トルク電流検出値を入力と
して、トルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周波数を上
げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数
を調整することにより、フリーラン状態の前記交流電動
機と前記電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに
始動することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第
１の実施の形態に係る交流電動機の制御装置の構成を示
すブロック図である。図２は図１に示す交流電動機のフ
リーラン状態における励磁電流制御した場合のベクトル
関係を示す図である。図１において、電動機の制御装置
は、電力変換器１、交流電動機２、電流検出器３、電流
座標変換回路４、トルク電流制御回路５、励磁電流制御
回路６、位相演算回路７、Ｖ／ｆ変換回路８、出力電圧
演算回路９、スイッチングパターン発生回路１０、周波
数調整回路１１を備えている。電力変換器１は、パワー
素子により三相交流を変換した直流電圧をＰＷＭ制御方
式により任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動
機２に供給する。電流検出器３は交流電動機２に供給さ
れる電流を検出する。電流座標変換回路４は電流検出器
３で検出された電流をトルク電流検出値と励磁電流検出
値に分離する。トルク電流制御回路５は与えられたトル
ク電流指令値とトルク電流検出値とが一致するように第
１のｑ軸電圧指令値を演算する。励磁電流制御回路６は
与えられた励磁電流指令値と励磁電流検出値とが一致す
るようにｄ軸電圧指令値を演算する。位相演算回路７は
与えられた周波数を積分することにより位相を演算す
る。Ｖ／ｆ変換回路８は与えられた周波数から、交流電
動機の誘起電圧に相当する電圧を演算する。出力電圧演
算回路９は前記トルク電流制御回路５の出力である第１
のｑ軸電圧指令値とＶ／ｆ変換回路８の出力である電圧
を加算し、第２のｑ軸電圧指令値を演算し、第２のｑ軸
電圧指令値とｄ軸電圧指令値とから、出力電圧指令値と
その電圧位相を出力する。スイッチングパターン発生回
路１０は、出力電圧指令値及び前記電圧位相と前記位相
を加算した電力変換器出力位相から、電力変換器１のス
イッチングパターンを決定する。周波数調整回路１１
は、フリーラン状態の交流電動機２を再始動する場合
に、電力変換器１から出力される周波数を調整すること
によりスムーズに始動できるようにするための回路であ
る。また、前記周波数調整回路１１は前記交流電動機の
回転方向を推定するための回路でもある。
について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第
１の実施の形態に係る交流電動機の制御装置の構成を示
すブロック図である。図２は図１に示す交流電動機のフ
リーラン状態における励磁電流制御した場合のベクトル
関係を示す図である。図１において、電動機の制御装置
は、電力変換器１、交流電動機２、電流検出器３、電流
座標変換回路４、トルク電流制御回路５、励磁電流制御
回路６、位相演算回路７、Ｖ／ｆ変換回路８、出力電圧
演算回路９、スイッチングパターン発生回路１０、周波
数調整回路１１を備えている。電力変換器１は、パワー
素子により三相交流を変換した直流電圧をＰＷＭ制御方
式により任意の周波数と電圧の交流に変換し、交流電動
機２に供給する。電流検出器３は交流電動機２に供給さ
れる電流を検出する。電流座標変換回路４は電流検出器
３で検出された電流をトルク電流検出値と励磁電流検出
値に分離する。トルク電流制御回路５は与えられたトル
ク電流指令値とトルク電流検出値とが一致するように第
１のｑ軸電圧指令値を演算する。励磁電流制御回路６は
与えられた励磁電流指令値と励磁電流検出値とが一致す
るようにｄ軸電圧指令値を演算する。位相演算回路７は
与えられた周波数を積分することにより位相を演算す
る。Ｖ／ｆ変換回路８は与えられた周波数から、交流電
動機の誘起電圧に相当する電圧を演算する。出力電圧演
算回路９は前記トルク電流制御回路５の出力である第１
のｑ軸電圧指令値とＶ／ｆ変換回路８の出力である電圧
を加算し、第２のｑ軸電圧指令値を演算し、第２のｑ軸
電圧指令値とｄ軸電圧指令値とから、出力電圧指令値と
その電圧位相を出力する。スイッチングパターン発生回
路１０は、出力電圧指令値及び前記電圧位相と前記位相
を加算した電力変換器出力位相から、電力変換器１のス
イッチングパターンを決定する。周波数調整回路１１
は、フリーラン状態の交流電動機２を再始動する場合
に、電力変換器１から出力される周波数を調整すること
によりスムーズに始動できるようにするための回路であ
る。また、前記周波数調整回路１１は前記交流電動機の
回転方向を推定するための回路でもある。
【００１１】次に、図２の交流電動機が速度ｆｒでフリ
ーラン状態の場合に励磁電流制御した場合のベクトル関
係を使って、出力周波数を調整することについて説明す
る。フリーラン状態の交流電動機２に、電力変換器１か
ら出力周波数ｆ１=０の状態で、励磁電流指令を与え磁
束を立ち上げると、誘起電圧が発生し、トルク電流が流
れる。このベクトル関係を表すと図２（ａ）となる。も
ちろん、交流電動機が逆転している場合には、トルク電
流検出値の符号が反転する。電力変換器１の出力周波数
が0＜ｆ１＜ｆｒの状態で出力周波数ｆ１を大きくして
いくと、トルク電流は次第に小さくなる。このベクトル
関係を表すと図２（ｂ）となる。電力変換器１の出力周
波数ｆ１と交流電動機２の速度ｆｒと、交流電動機２の
残留電圧の周波数が等しくなったところでトルク電流は
０に小さくなる。このベクトル関係を表すと図２（ｃ）
となる。更に、電力変換器１の、出力周波数ｆ１＞交流
電動機の速度ｆｒ、となったところでトルク電流の符号
が逆転する。このベクトル関係を表すと図２（ｄ）とな
る。フリーラン状態の交流電動機２の回転速度に電力変
換器１の出力周波数を一致させるためには、図２のよう
にトルク電流検出値を０に近づければ良い。また、出力
周波数ｆ１＝０のときのトルク電流検出値の符号を観察
することにより、交流電動機の回転方向も推定できる。
ーラン状態の場合に励磁電流制御した場合のベクトル関
係を使って、出力周波数を調整することについて説明す
る。フリーラン状態の交流電動機２に、電力変換器１か
ら出力周波数ｆ１=０の状態で、励磁電流指令を与え磁
束を立ち上げると、誘起電圧が発生し、トルク電流が流
れる。このベクトル関係を表すと図２（ａ）となる。も
ちろん、交流電動機が逆転している場合には、トルク電
流検出値の符号が反転する。電力変換器１の出力周波数
が0＜ｆ１＜ｆｒの状態で出力周波数ｆ１を大きくして
いくと、トルク電流は次第に小さくなる。このベクトル
関係を表すと図２（ｂ）となる。電力変換器１の出力周
波数ｆ１と交流電動機２の速度ｆｒと、交流電動機２の
残留電圧の周波数が等しくなったところでトルク電流は
０に小さくなる。このベクトル関係を表すと図２（ｃ）
となる。更に、電力変換器１の、出力周波数ｆ１＞交流
電動機の速度ｆｒ、となったところでトルク電流の符号
が逆転する。このベクトル関係を表すと図２（ｄ）とな
る。フリーラン状態の交流電動機２の回転速度に電力変
換器１の出力周波数を一致させるためには、図２のよう
にトルク電流検出値を０に近づければ良い。また、出力
周波数ｆ１＝０のときのトルク電流検出値の符号を観察
することにより、交流電動機の回転方向も推定できる。
【００１２】次に、瞬停が発生してフリーラン状態にな
った交流電動機を再始動する場合の動作について説明す
る。交流電動機２を運転中に瞬停が発生すると、電力変
換器１は運転を停止し、交流電動機２はフリーラン状態
となる。電源が復帰し、電力変換器１が運転可能な状態
になると、図１の３つのスイッチがＡ側の通常運転状態
から、Ｂ側のフリーラン始動状態になる。そのため、ト
ルク電流指令値＝０となり、励磁電流指令はＶ／ｆ変換
回路８から出力され、出力周波数は周波数調整回路１１
からの出力となる。出力周波数調整回路には、瞬停前に
運転していた周波数を初期値として設定する。Ｖ／ｆ変
換回路８は、二次回路時定数に従い磁束が立ち上がるよ
うに励磁電流指令を演算し、磁束と与えられた周波数か
ら、交流電動機２の誘起電圧に相当する電圧を交流電動
機２に演算して出力する。周波数調整回路１１では、ト
ルク電流検出値が０に近づくようにトルク電流検出値が
正であれば、周波数を減らし、トルク電流検出値が負で
あれば、出力周波数を増やすように調整する。磁束が通
常運転時のレベルになった後、トルク電流検出値が０に
近いある設定レベルに達すると、正常に始動できたと判
断して、３つのスイッチがＡ側に切り替わる。実施例で
は、瞬停発生時に運転していた周波数を初期値とした
が、残留電圧から推定された速度推定値や直流励磁し
て、電流検出値に表れる周波数から推定した速度を初期
値として、設定することもできる。また、上記実施例で
は、交流電動機２に流れる電流をトルク電流と励磁電流
に分離して、それぞれ独立に制御するベクトル制御を行
う電力変換装置として説明したが、Ｖ／ｆ一定制御を行
う電力変換装置においても、瞬停再始動時に交流電動機
に流れる電流をトルク電流と励磁電流に分離して、それ
ぞれ独立に制御する電流制御回路を付加すれば全く同様
の処理で本発明を実施することができる。また、上記実
施例では瞬停再始動時の動作として説明したが、長時
間、交流電動機がフリーランしている状態で始動する場
合にも、上記と同様の処理で本発明を実施することがで
きる。この場合、回転方向や速度が予めある程度わかっ
ていれば、その値を周波数調整回路の初期値とすれば良
い。回転方向も速度もわからない場合には、周波数を０
から始動すればよい。
った交流電動機を再始動する場合の動作について説明す
る。交流電動機２を運転中に瞬停が発生すると、電力変
換器１は運転を停止し、交流電動機２はフリーラン状態
となる。電源が復帰し、電力変換器１が運転可能な状態
になると、図１の３つのスイッチがＡ側の通常運転状態
から、Ｂ側のフリーラン始動状態になる。そのため、ト
ルク電流指令値＝０となり、励磁電流指令はＶ／ｆ変換
回路８から出力され、出力周波数は周波数調整回路１１
からの出力となる。出力周波数調整回路には、瞬停前に
運転していた周波数を初期値として設定する。Ｖ／ｆ変
換回路８は、二次回路時定数に従い磁束が立ち上がるよ
うに励磁電流指令を演算し、磁束と与えられた周波数か
ら、交流電動機２の誘起電圧に相当する電圧を交流電動
機２に演算して出力する。周波数調整回路１１では、ト
ルク電流検出値が０に近づくようにトルク電流検出値が
正であれば、周波数を減らし、トルク電流検出値が負で
あれば、出力周波数を増やすように調整する。磁束が通
常運転時のレベルになった後、トルク電流検出値が０に
近いある設定レベルに達すると、正常に始動できたと判
断して、３つのスイッチがＡ側に切り替わる。実施例で
は、瞬停発生時に運転していた周波数を初期値とした
が、残留電圧から推定された速度推定値や直流励磁し
て、電流検出値に表れる周波数から推定した速度を初期
値として、設定することもできる。また、上記実施例で
は、交流電動機２に流れる電流をトルク電流と励磁電流
に分離して、それぞれ独立に制御するベクトル制御を行
う電力変換装置として説明したが、Ｖ／ｆ一定制御を行
う電力変換装置においても、瞬停再始動時に交流電動機
に流れる電流をトルク電流と励磁電流に分離して、それ
ぞれ独立に制御する電流制御回路を付加すれば全く同様
の処理で本発明を実施することができる。また、上記実
施例では瞬停再始動時の動作として説明したが、長時
間、交流電動機がフリーランしている状態で始動する場
合にも、上記と同様の処理で本発明を実施することがで
きる。この場合、回転方向や速度が予めある程度わかっ
ていれば、その値を周波数調整回路の初期値とすれば良
い。回転方向も速度もわからない場合には、周波数を０
から始動すればよい。
【００１３】次に、本発明の第２の実施の形態について
図を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施の形
態に係る交流電動機フリーラン中に直流電流を与えた場
合のトルク電流検出値の波形を示す図である。図４は交
流電動機が高速でフリーラン中に直流電流を与えた場合
のトルク電流検出値を示す図である。なお、図１に示す
制御装置のブロック図は前実施の形態と共通となる。図
１において、電動機の制御装置は、電力変換器１、交流
電動機２、電流検出器３、電流座標変換回路４、トルク
電流制御回路５、励磁電流制御回路６、位相演算回路
７、Ｖ／ｆ変換回路８、出力電圧演算回路９、スイッチ
ングパターン発生回路１０、周波数調整回路１１を備え
ている。電力変換器１は、パワー素子により三相交流を
変換した直流電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数
と電圧の交流に変換し、交流電動機２に供給する。電流
検出器３は、前記交流電動機２に供給される電流を検出
する。電流座標変換回路４は、電流検出器３で検出され
た電流をトルク電流検出値と励磁電流検出値に分離す
る。トルク電流制御回路５は、与えられたトルク電流指
令値とトルク電流検出値とが一致するように第１のｑ軸
電圧指令値を演算する。励磁電流制御回路６は、与えら
れた励磁電流指令値と励磁電流検出値とが一致するよう
にｄ軸電圧指令値を演算する。位相演算回路７は、与え
られた周波数を積分することにより、位相を演算する。
Ｖ／ｆ変換回路８は、与えられた周波数から、交流電動
機の誘起電圧に相当する電圧を演算する。出力電圧演算
回路９は、トルク電流制御回路５の出力である第１のｑ
軸電圧指令値と前記Ｖ／ｆ変換回路８の出力である電圧
を加算し、第２のｑ軸電圧指令値を演算し、第２のｑ軸
電圧指令値とｄ軸電圧指令値とから、出力電圧指令値と
その電圧位相を出力する。スイッチングパターン発生回
路１０は、出力電圧指令値及び電圧位相と位相を加算し
た電力変換器出力位相から、電力変換器１のスイッチン
グパターンを決定する。周波数調整回路１１は、フリー
ラン状態の交流電動機２を再始動する場合に、電力変換
器１から出力される周波数を調整することによりスムー
ズに始動できるようにするための回路である。
図を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施の形
態に係る交流電動機フリーラン中に直流電流を与えた場
合のトルク電流検出値の波形を示す図である。図４は交
流電動機が高速でフリーラン中に直流電流を与えた場合
のトルク電流検出値を示す図である。なお、図１に示す
制御装置のブロック図は前実施の形態と共通となる。図
１において、電動機の制御装置は、電力変換器１、交流
電動機２、電流検出器３、電流座標変換回路４、トルク
電流制御回路５、励磁電流制御回路６、位相演算回路
７、Ｖ／ｆ変換回路８、出力電圧演算回路９、スイッチ
ングパターン発生回路１０、周波数調整回路１１を備え
ている。電力変換器１は、パワー素子により三相交流を
変換した直流電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数
と電圧の交流に変換し、交流電動機２に供給する。電流
検出器３は、前記交流電動機２に供給される電流を検出
する。電流座標変換回路４は、電流検出器３で検出され
た電流をトルク電流検出値と励磁電流検出値に分離す
る。トルク電流制御回路５は、与えられたトルク電流指
令値とトルク電流検出値とが一致するように第１のｑ軸
電圧指令値を演算する。励磁電流制御回路６は、与えら
れた励磁電流指令値と励磁電流検出値とが一致するよう
にｄ軸電圧指令値を演算する。位相演算回路７は、与え
られた周波数を積分することにより、位相を演算する。
Ｖ／ｆ変換回路８は、与えられた周波数から、交流電動
機の誘起電圧に相当する電圧を演算する。出力電圧演算
回路９は、トルク電流制御回路５の出力である第１のｑ
軸電圧指令値と前記Ｖ／ｆ変換回路８の出力である電圧
を加算し、第２のｑ軸電圧指令値を演算し、第２のｑ軸
電圧指令値とｄ軸電圧指令値とから、出力電圧指令値と
その電圧位相を出力する。スイッチングパターン発生回
路１０は、出力電圧指令値及び電圧位相と位相を加算し
た電力変換器出力位相から、電力変換器１のスイッチン
グパターンを決定する。周波数調整回路１１は、フリー
ラン状態の交流電動機２を再始動する場合に、電力変換
器１から出力される周波数を調整することによりスムー
ズに始動できるようにするための回路である。
【００１４】フリーラン状態の交流電動機に直流電流あ
るいは直流電圧を印加した場合に、図３のようなトルク
電流検出値ｉｑｆｂを測定できる。このトルク電流検出
値ｉｑｆｂの周波数を測定することで、フリーランして
いる交流電動機の速度を推定することができる。また、
このトルク電流検出値ｉｑｆｂにより正転中か逆転中か
判断することができる。図３（ａ）のように正転の場合
は正弦波状の信号が１８０°位相から始まり、図３
（ｂ）のように逆転では０位相から始まることから判別
できる。しかしながら、交流電動機が高速でフリーラン
している場合や印加する直流電流の大きさあるいは印加
する直流電圧の大きさが大きすぎる場合には、図４のよ
うなトルク電流検出値ｉｑｆｂとなり、このトルク電流
検出値ｉｑｆｂの周波数を測定することが困難となる。
本発明では、直流電流あるいは直流電圧を印加した時の
トルク電流検出値の積算値が任意の設定レベルを越えた
場合には、交流電動機２が高速でフリーランしていると
判断して、周波数調整回路１１に予め設定していた周波
数及び検出した回転方向を初期値に設定し運転する。周
波数調整回路１１はトルク電流検出値ｉｑｆｂが０にな
るように周波数を調整して、交流電動機２のフリーラン
状態の速度と電力変換器の出力周波数を一致させること
により、交流電動機をスムーズに始動することができ
る。
るいは直流電圧を印加した場合に、図３のようなトルク
電流検出値ｉｑｆｂを測定できる。このトルク電流検出
値ｉｑｆｂの周波数を測定することで、フリーランして
いる交流電動機の速度を推定することができる。また、
このトルク電流検出値ｉｑｆｂにより正転中か逆転中か
判断することができる。図３（ａ）のように正転の場合
は正弦波状の信号が１８０°位相から始まり、図３
（ｂ）のように逆転では０位相から始まることから判別
できる。しかしながら、交流電動機が高速でフリーラン
している場合や印加する直流電流の大きさあるいは印加
する直流電圧の大きさが大きすぎる場合には、図４のよ
うなトルク電流検出値ｉｑｆｂとなり、このトルク電流
検出値ｉｑｆｂの周波数を測定することが困難となる。
本発明では、直流電流あるいは直流電圧を印加した時の
トルク電流検出値の積算値が任意の設定レベルを越えた
場合には、交流電動機２が高速でフリーランしていると
判断して、周波数調整回路１１に予め設定していた周波
数及び検出した回転方向を初期値に設定し運転する。周
波数調整回路１１はトルク電流検出値ｉｑｆｂが０にな
るように周波数を調整して、交流電動機２のフリーラン
状態の速度と電力変換器の出力周波数を一致させること
により、交流電動機をスムーズに始動することができ
る。
【００１５】次に、フリーラン状態になった交流電動機
を再始動する場合の動作について詳細に説明する。交流
電動機２がフリーラン状態の場合、図１の３つのスイッ
チがＡ側の通常運転状態から、Ｂ側のフリーラン始動状
態になる。そのため、トルク電流指令値＝０となり、励
磁電流指令はＶ／ｆ変換回路８から出力され、出力周波
数は周波数調整回路１１からの出力となる。但し、出力
周波数調整回路１１には、零周波数を初期値として設定
する。こうして、設定した時間任意の直流電流を交流電
動機２に供給する。この時に流れるトルク電流検出値か
ら、周波数及び回転方向が検出された場合には、この周
波数及び回転方向を出力周波数調整回路１１に設定し直
す。トルク電流検出値ｉｑｆｂから周波数が検出されな
い場合には、トルク電流検出値の積算値が設定された値
以上であれば、高速でフリーランしていると判断し、予
め設定しておいた周波数及び検出した回転方向を出力周
波数調整回路１１に設定し直す。但し、トルク電流検出
値の積算値が、設定された値未満であれば、交流電動機
は停止していると判断して、電力変換器１は零周波数か
ら予め設定された加速レートで始動すれば良いので、３
つのスイッチはＡ側の通常運転に切り替わる処理とな
る。フリーランしている場合について、説明を続ける。
出力周波数調整回路１１に周波数及び回転方向を再設定
すると、Ｖ／ｆ変換回路８は、二次回路時定数に従い磁
束が立ち上がるように励磁電流指令を演算し、磁束と前
記設定された周波数から、交流電動機の誘起電圧に相当
する電圧を演算して出力する。周波数調整回路１１で
は、トルク電流検出値が０に近づくようにトルク電流検
出値が正であれば、周波数を減らし、トルク電流検出値
が負であれば、出力周波数を増やすように調整する。磁
束が通常運転時のレベルになった後、トルク電流検出値
が０に近いある設定レベルに達すると、正常に始動でき
たと判断して、３つのスイッチがＡ側に切り替わる。ま
た、本実施の形態でも、交流電動機２に流れる電流をト
ルク電流と励磁電流に分離して、それぞれ独立に制御す
るベクトル制御を行う電力変換装置として説明したが、
Ｖ／ｆ一定制御を行う電力変換装置においても、フリー
ラン始動時に交流電動機に流れる電流をトルク電流と励
磁電流に分離して、をそれぞれ独立に制御する電流制御
回路を付加すれば、全く同様の処理で本発明を実施する
ことができる。
を再始動する場合の動作について詳細に説明する。交流
電動機２がフリーラン状態の場合、図１の３つのスイッ
チがＡ側の通常運転状態から、Ｂ側のフリーラン始動状
態になる。そのため、トルク電流指令値＝０となり、励
磁電流指令はＶ／ｆ変換回路８から出力され、出力周波
数は周波数調整回路１１からの出力となる。但し、出力
周波数調整回路１１には、零周波数を初期値として設定
する。こうして、設定した時間任意の直流電流を交流電
動機２に供給する。この時に流れるトルク電流検出値か
ら、周波数及び回転方向が検出された場合には、この周
波数及び回転方向を出力周波数調整回路１１に設定し直
す。トルク電流検出値ｉｑｆｂから周波数が検出されな
い場合には、トルク電流検出値の積算値が設定された値
以上であれば、高速でフリーランしていると判断し、予
め設定しておいた周波数及び検出した回転方向を出力周
波数調整回路１１に設定し直す。但し、トルク電流検出
値の積算値が、設定された値未満であれば、交流電動機
は停止していると判断して、電力変換器１は零周波数か
ら予め設定された加速レートで始動すれば良いので、３
つのスイッチはＡ側の通常運転に切り替わる処理とな
る。フリーランしている場合について、説明を続ける。
出力周波数調整回路１１に周波数及び回転方向を再設定
すると、Ｖ／ｆ変換回路８は、二次回路時定数に従い磁
束が立ち上がるように励磁電流指令を演算し、磁束と前
記設定された周波数から、交流電動機の誘起電圧に相当
する電圧を演算して出力する。周波数調整回路１１で
は、トルク電流検出値が０に近づくようにトルク電流検
出値が正であれば、周波数を減らし、トルク電流検出値
が負であれば、出力周波数を増やすように調整する。磁
束が通常運転時のレベルになった後、トルク電流検出値
が０に近いある設定レベルに達すると、正常に始動でき
たと判断して、３つのスイッチがＡ側に切り替わる。ま
た、本実施の形態でも、交流電動機２に流れる電流をト
ルク電流と励磁電流に分離して、それぞれ独立に制御す
るベクトル制御を行う電力変換装置として説明したが、
Ｖ／ｆ一定制御を行う電力変換装置においても、フリー
ラン始動時に交流電動機に流れる電流をトルク電流と励
磁電流に分離して、をそれぞれ独立に制御する電流制御
回路を付加すれば、全く同様の処理で本発明を実施する
ことができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
励磁電流制御回路とトルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変
換回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及
び位相を演算する出力電圧演算回路と、出力電圧演算回
路から出力する電圧の大きさと位相に位相角演算回路か
ら出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチング
を決定する交流電動機の制御方法において、速度検出器
や電圧検出器を有しない電力変換器により、フリーラン
状態の交流電動機を始動する際に、交流電動機に流れる
電流から交流電動機の速度と回転方向を推定し、電力変
換器から出力する周波数を調整する周波数調整回路を有
して、周波数調整回路はトルク電流検出値を入力とし
て、トルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周波数を上
げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数
を調整することにより、フリーラン状態の交流電動機と
電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動でき
るように構成したので、電流検出分解能が粗く速度推定
精度が悪い場合にも、出力周波数を微調整することによ
り、スムーズに交流電動機を始動させることができる効
果がある。また、励磁電流制御回路とトルク電流制御回
路とＶ／ｆ変換回路から出力される電圧指令から出力電
圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧演算回路と、出
力電圧演算回路から出力する電圧の大きさと位相に位相
角演算回路から出力される位相角を加え、電力変換器の
スイッチングを決定する制御方法において、速度検出器
と電圧検出器を持たない交流電動機の制御方法により、
フリーラン状態の交流電動機の始動する際に、交流電動
機に直流電流あるいは直流電圧を印加し、その時流れる
二次電流から交流電動機の速度を推定する方法を用い
て、交流電動機のフリーラン速度を検出できない場合で
も、交流電動機が回転していることを検出した場合に
は、周波数調整回路に予め設定した周波数と検出した回
転方向を設定し、トルク電流検出値を入力として、トル
ク電流検出値が正であれば、出力周波数を下げ、トルク
電流検出値が負であれば、出力周波数を上げ、トルク電
流検出値を０に近づけるように出力周波数を調整するこ
とにより、フリーラン状態の交流電動機と電力変換器の
出力周波数を一致させスムーズに始動できるように構成
したので、速度検出器や電圧検出器を持たない電力変換
器で、フリーラン状態の交流電動機をスムーズに再始動
できるという効果がある。
励磁電流制御回路とトルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変
換回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及
び位相を演算する出力電圧演算回路と、出力電圧演算回
路から出力する電圧の大きさと位相に位相角演算回路か
ら出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチング
を決定する交流電動機の制御方法において、速度検出器
や電圧検出器を有しない電力変換器により、フリーラン
状態の交流電動機を始動する際に、交流電動機に流れる
電流から交流電動機の速度と回転方向を推定し、電力変
換器から出力する周波数を調整する周波数調整回路を有
して、周波数調整回路はトルク電流検出値を入力とし
て、トルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下
げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周波数を上
げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出力周波数
を調整することにより、フリーラン状態の交流電動機と
電力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動でき
るように構成したので、電流検出分解能が粗く速度推定
精度が悪い場合にも、出力周波数を微調整することによ
り、スムーズに交流電動機を始動させることができる効
果がある。また、励磁電流制御回路とトルク電流制御回
路とＶ／ｆ変換回路から出力される電圧指令から出力電
圧の大きさ及び位相を演算する出力電圧演算回路と、出
力電圧演算回路から出力する電圧の大きさと位相に位相
角演算回路から出力される位相角を加え、電力変換器の
スイッチングを決定する制御方法において、速度検出器
と電圧検出器を持たない交流電動機の制御方法により、
フリーラン状態の交流電動機の始動する際に、交流電動
機に直流電流あるいは直流電圧を印加し、その時流れる
二次電流から交流電動機の速度を推定する方法を用い
て、交流電動機のフリーラン速度を検出できない場合で
も、交流電動機が回転していることを検出した場合に
は、周波数調整回路に予め設定した周波数と検出した回
転方向を設定し、トルク電流検出値を入力として、トル
ク電流検出値が正であれば、出力周波数を下げ、トルク
電流検出値が負であれば、出力周波数を上げ、トルク電
流検出値を０に近づけるように出力周波数を調整するこ
とにより、フリーラン状態の交流電動機と電力変換器の
出力周波数を一致させスムーズに始動できるように構成
したので、速度検出器や電圧検出器を持たない電力変換
器で、フリーラン状態の交流電動機をスムーズに再始動
できるという効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る交流電動機の
制御装置の構成を表すブロック図である。
制御装置の構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示す交流電動機がフリーラン状態の場合
のベトル関係を示した図である。
のベトル関係を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る交流電動機が
フリーラン中に直流電流を与えた場合のトルク電流検出
値を示す図で、（ａ）は正転時、（ｂ）は逆転時をそれ
ぞれ表している。
フリーラン中に直流電流を与えた場合のトルク電流検出
値を示す図で、（ａ）は正転時、（ｂ）は逆転時をそれ
ぞれ表している。
【図４】交流電動機が高速でフリーラン中に直流電流を
与えた場合のトルク電流検出値を示す図である。
与えた場合のトルク電流検出値を示す図である。
【図５】従来の交流電動機の制御装置のブロック図であ
る。
る。
【図６】図５に示す交流電動機の電流検出値を示す図
で、（ａ）は正転時、（ｂ）は逆転時をそれぞれ表して
いる。
で、（ａ）は正転時、（ｂ）は逆転時をそれぞれ表して
いる。
１ 電力変換器
２ 交流電動機
３ 電流検出器
４ 電流座標変換回路
５ トルク電流制御回路
６ 励磁電流制御回路
７ 位相演算回路
８ Ｖ／ｆ変換回路
９ 出力電圧演算回路
１０ スイッチングパターン発生回路
１１ 周波数調整回路
フロントページの続き
(72)発明者 松塚 美紀
福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号
株式会社安川電機内
Ｆターム(参考） 5H576 CC05 DD02 DD04 EE01 EE04
EE11 GG04 HB01 JJ01 JJ25
LL14 LL22 LL37 MM13
Claims (8)
- 【請求項１】 交流電動機へ任意の電力を出力する電力
変換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する
電流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励
磁電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座
標変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出
値とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁
電流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電
流検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御
するトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令
から交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路
と、与えられた出力周波数指令を積分することにより得
られる位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電
流制御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換
回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び
位相を演算する出力電圧演算回路と前記出力電圧演算回
路から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算回
路から出力される位相角を加え、速度検出器と電圧検出
器を持たない電力変換器のスイッチングを決定する制御
方法において、 フリーラン状態の前記交流電動機の始動する際に、交流
電動機に流れる電流から交流電動機の速度と回転方向を
推定し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波
数調整回路を有することを特徴とする交流電動機の制御
方法。 - 【請求項２】 前記周波数調整回路は、トルク電流検出
値を入力として、トルク電流検出値が正であれば、出力
周波数を下げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周
波数を上げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出
力周波数を調整することにより、フリーラン状態の前記
交流電動機と前記電力変換器の出力周波数を一致させス
ムーズに始動することを特徴とする請求項１に記載の交
流電動機の制御方法。 - 【請求項３】 前記周波数調整回路は出力周波数の初期
値を０にして始動することにより、トルク電流検出値が
負であれば正転している、正であれば逆転していると推
定することを特徴とする請求項1記載の交流電動機の制
御方法。 - 【請求項４】交流電動機へ任意の電力を出力する電力変
換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する電
流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励磁
電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座標
変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出値
とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁電
流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流
検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御す
るトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令か
ら交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路と、
与えられた出力周波数指令を積分することにより得られ
る位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電流制
御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換回路
から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び位相
を演算する出力電圧演算回路と前記出力電圧演算回路か
ら出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算回路か
ら出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチング
を決定する速度検出器と電圧検出器を持たない交流電動
機の制御装置において、 フリーラン状態の前記交流電動機の始動する際に、交流
電動機に流れる電流から交流電動機の速度と回転方向を
推定し、電力変換器から出力する周波数を調整する周波
数調整回路を有することを特徴とする交流電動機の制御
装置。 - 【請求項５】 前記周波数調整回路は、トルク電流検出
値を入力として、トルク電流検出値が正であれば、出力
周波数を下げ、トルク電流検出値が負であれば、出力周
波数を上げ、トルク電流検出値を０に近づけるように出
力周波数を調整することにより、フリーラン状態の前記
交流電動機と前記電力変換器の出力周波数を一致させス
ムーズに始動することを特徴とする請求項４記載の交流
電動機の制御装置。 - 【請求項６】 前記周波数調整回路は出力周波数の初期
値を０にして始動することにより、トルク電流検出値が
負であれば正転している、正であれば逆転していると推
定することを特徴とする請求項４記載の交流電動機の制
御装置。 - 【請求項７】 交流電動機へ任意の電力を出力する電力
変換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する
電流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励
磁電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座
標変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出
値とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁
電流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電
流検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御
するトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令
から交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路
と、 与えられた出力周波数指令を積分することにより
得られる位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁
電流制御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変
換回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及
び位相を演算する出力電圧演算回路と前記出力電圧演算
回路から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算
回路から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッ
チングを決定する制御方法により、速度検出器と電圧検
出器を持たない交流電動機の制御方法を用いて、フリー
ラン状態の前記交流電動機を始動する際に、前記交流電
動機に直流電流あるいは直流電圧を印加し、その時流れ
る二次電流から前記交流電動機の速度を推定する制御方
法において、 前記交流電動機のフリーラン速度を検出できない場合で
も、前記交流電動機が回転していることを検出した場合
には、周波数調整回路に予め設定した周波数と検出した
回転方向を設定し、トルク電流検出値を入力として、ト
ルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下げ、トル
ク電流検出値が負であれば、出力周波数を上げ、トルク
電流検出値を０に近づけるように出力周波数を調整する
ことにより、フリーラン状態の前記交流電動機と前記電
力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動するこ
とを特徴とする交流電動機の制御方法。 - 【請求項８】 交流電動機へ任意の電力を出力する電力
変換器と、前記交流電動機に供給される電流を検出する
電流検出回路と、前記交流電動機に供給される電流を励
磁電流検出値とトルク電流検出値に変換して出力する座
標変換回路と、前記励磁電流指令値と前記励磁電流検出
値とが一致するように励磁電流方向電圧を制御する励磁
電流制御回路と、前記トルク電流指令値と前記トルク電
流検出値とが一致するようにトルク電流方向電圧を制御
するトルク電流制御回路と、与えられた出力周波数指令
から交流電動機の誘起電圧を演算するＶ／ｆ変換回路
と、与えられた出力周波数指令を積分することにより得
られる位相角を演算する位相角演算回路と、前記励磁電
流制御回路と前記トルク電流制御回路と前記Ｖ／ｆ変換
回路から出力される電圧指令から出力電圧の大きさ及び
位相を演算する出力電圧演算回路と前記出力電圧演算回
路から出力する電圧の大きさと位相に前記位相角演算回
路から出力される位相角を加え、電力変換器のスイッチ
ングを決定する制御方法によりる速度検出器と電圧検出
器を持たない制御装置を用いて、フリーラン状態の前記
交流電動機の始動する際に、前記交流電動機に直流電流
あるいは直流電圧を印加し、その時流れる二次電流から
前記交流電動機の速度を推定する交流電動機の制御装置
において、 前記交流電動機のフリーラン速度を検出できない場合で
も、前記交流電動機が回転していることを検出した場合
には、周波数調整回路に予め設定した周波数と検出した
回転方向を設定し、トルク電流検出値を入力として、ト
ルク電流検出値が正であれば、出力周波数を下げ、トル
ク電流検出値が負であれば、出力周波数を上げ、トルク
電流検出値を０に近づけるように出力周波数を調整する
ことにより、フリーラン状態の前記交流電動機と前記電
力変換器の出力周波数を一致させスムーズに始動するこ
とを特徴とする交流電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080891A JP4032229B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 交流電動機の制御方法および制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080891A JP4032229B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 交流電動機の制御方法および制御装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007194649A Division JP4539689B2 (ja) | 2007-07-26 | 2007-07-26 | 交流電動機の制御方法および制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003284380A true JP2003284380A (ja) | 2003-10-03 |
| JP4032229B2 JP4032229B2 (ja) | 2008-01-16 |
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ID=29229738
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP4032229B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005171843A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Toshiba Kyaria Kk | ファン制御装置 |
| JP2005192301A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機の制御装置 |
| CN1303752C (zh) * | 2003-11-28 | 2007-03-07 | 富士电机机器制御株式会社 | 交流电动机的控制装置 |
| JP2007236102A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
| JP2009033931A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
| JP2010011571A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 同期電動機制御装置 |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002080891A patent/JP4032229B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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