JP2008011625A - 誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 素早く、かつ、円滑な始動が実現できる速度センサレスベクトル制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】 電流制御器３と、ＰＷＭ制御インバータ２と、第１の電動機磁束と第１の電動機速度を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ４、速度推定機構７と、滑り算出器５と、１次周波数指令値を出力する加算器１７と、電動機磁束位相を出力する積分器１１と、第２の電動機速度を推定演算して出力する速度推定器３０と、第２の電動機磁束を推定演算して出力する電流モデル式磁束演算器３１と、上記２つの電動機磁束位相推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を出力する加算器３６，３７を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置に係り、始動を素早く、かつ、円滑に開始できるよう工夫したものである。

誘導電動機の高性能な速度制御方式として、滑り周波数制御形のベクトル制御方法が普及し、これを速度センサなしで制御する速度センサレスベクトル制御方法が知られている。
同一次元磁束オブザーバと速度適応機構とからなる速度適応２次磁束オブザーバによって誘導電動機の実速度の推定を行なう速度センサレスベクトル制御方式については、「電気学会論文誌Ｄ，１１１巻１１号，平成３年」（久保田、尾崎、松瀬、中野：「適応２次磁束オブザーバを用いた誘導電動機の速度センサレス直接形ベクトル制御」）に掲載されている。
まず、誘導電動機の電動機速度の推定について簡単に説明をする。
１次周波数ω1で回転する回転座標系（ｄ−ｑ軸）で表わした誘導電動機の電圧方程式は、次の（１）式で与えられる。

但し、
ｖ_1d，ｖ_1q…回転座標系（ｄ−ｑ軸）の１次励磁軸電圧，１次トルク軸電圧
ｉ_1d，ｉ_1q…回転座標系（ｄ−ｑ軸）の１次励磁軸電流，１次トルク軸電流
Φ_2d，Φ_2q…回転座標系（ｄ−ｑ軸）の２次励磁軸磁束，２次トルク軸磁束
ω1 …………１次周波数
ωr …………電動機速度
ωs …………滑り角周波数
Ｒ₁ ，Ｒ₂ …１次，２次抵抗
Ｌ₁ ，Ｌ₂，Ｍ …１次，２次，相互（励磁）インダクタンス
ｌ…………漏れインダクタンス （ｌ＝（Ｌ₁ Ｌ₂ −Ｍ² ）／Ｌ₂ ）
ｐ …………微分演算子

また、１次周波数ω1、電動機速度ωｒ、滑り角周波数指令値ωｓ*の関係、及び滑り角周波数指令値ωｓ＊の算出は次の（２）式で表わされる。
ω１=ωr＋ωs*、
ωs* ＝ｉ_1d* ／ｉ_1q*・T2 …………（２）
但し、T2 …………２次回路時定数（T2 ＝Ｌ₂ ／Ｒ₂ ）
添字（＊）…指令値あるいは設定値を表わす。
いま、
ｉ_1d*＝ 一定 ……………（３）
として、上記（１）式において、（２），（３）式の条件のもとに回転座標系（ｄ−ｑ軸）で表した１次電圧指令値（ｖ１ｄ*，ｖ1q*）は、次の（４）式となる。

上記（４）式を満足するように制御すると、回転座標系（ｄ−ｑ軸）上の１次電流検出値ｉ1は１次電流指令値ｉ1*（ｉ１ｄ*，ｉ１ｑ*）通りの電流が流れ、２次磁束Φ2（Φ２ｄ，Φ２ｑ）は、
Φ_2d＝Ｍｉ_1d（一定），Φ_2q＝０ …………（５）
に保たれる。

これにより、誘導電動機の発生トルクτは、
τ＝Ｍ／Ｌ₂ ・(Φ_2d・ｉ_1q−Φ_2q・ｉ_1d）＝Ｍ² ／Ｌ₂ ・(ｉ_1d・ｉ_1q） ………（６）
となり、回転座標系（ｄ−ｑ軸）上で２次磁束Φ2（Φ２ｄ，Φ２ｑ）と２次電流ｉ2（ｉ２ｄ，ｉ２ｑ）に無関係な非干渉化されたベクトル制御が成立する。

速度センサを用いない場合は速度適応２次磁束オブザーバを用い、上記（５）式を満足するような２次磁束Φ2（Φ２ｄ，Φ２ｑ）を推定し、誘導電動機の１次電流（相電流）ｉｕ ，ｉｖ ，ｉｗ を検出し、変換した静止座標系（ａ−ｂ軸）上の１次電流検出値ｉ1（ｉ1a，ｉ１ｂ）とする。この１次電流検出値ｉ1と、静止座標系（ａ−ｂ軸）上の１次電圧指令値ｖ1*（ｖ１ａ*，ｖ１ｂ*）と、速度推定値ωｒ＾（この場合の＾マークは推定値を表す記号である）とを入力として、速度適応２次磁束オブザーバの構成要素である磁束オブザーバにより、２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）と１次電流推定値ｉ1＾（ｉ１ａ＾，ｉ１ｂ＾）とを推定し、速度適応２次磁束オブザーバのもう１つの構成要素である速度適応機構で１次電流推定値ｉ1＾（ｉ１ａ＾，ｉ１ｂ＾）と１次電流検出値ｉ1（ｉ１ａ，ｉ１ｂ）とを比較した推定誤差信号（ｉ1−ｉ1＾）に基づき、次の（７）式で表わされる適応調整則により電動機速度を演算推定する。

ωr＾＝Ｋ_p （ｅ_iaΦ_2b＾−ｅ_ibΦ_2a＾）＋Ｋ_I ∫（ｅ_iaΦ_2b＾−ｅ_ibΦ_2a＾）dt …（７）
但し、推定誤差 ｅ_ia＝ｉ_1a−ｉ_1a＾、 ｅ_ib＝ｉ_1b−ｉ_1b＾
Ｋ_p ：速度推定部比例ゲイン、 Ｋ_I ：速度推定部積分ゲイン

次に、上記速度適応２次磁束オブザーバを使用した従来の速度センサレスベクトル制御方式を、特許文献１により、図５を参照して説明する。
電流制御を行うディジタル電流制御器１０３において、１次電流指令値ｉ1*（ｉ1ｄ*，ｉ1ｑ*）と１次電流検出値ｉ1（ｉ1ｄ，ｉ1ｑ）が比較され、ｉ１ｑ*＝ｉ１ｑ及びｉ１ｄ*＝ｉ１ｄとなるようにＰＷＭ制御インバータ１０２を制御する１次電圧指令値ｖ1*（ｖ１ｄ*，ｖ１ｑ*）が上記（４）式により演算される。
ディジタル電流制御器１０３の出力である、１次電圧指令値ｖ1*（ｖ１ｄ*，ｖ１ｑ*）は、座標変換器１０９により静止座標系（ａ−ｂ軸）上の１次電圧指令値ｖ1*（ｖ1a*，ｖ１ｂ*）に変換された後、２相−３相変換器１１５により変換されて、ＰＷＭ制御インバータ１０２の、三相各相の１次電圧制御指令電圧ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*に変換され、ＰＷＭ制御インバータ１０２の出力電圧を制御する。その結果、誘導電動機１０１は所望のトルク軸電流指令値ｉ１ｑ*に応じてトルク制御される。

また、１次周波数ω1で回転する回転座標系（ｄ−ｑ軸）と、誘導電動機１０１の固定子に固定された静止座標系（ａ−ｂ軸）との間の変換を行なう座標変換器１０８，１０９に使用される単位ベクトル（ｓｉｎθ0，ｃｏｓθ0）を作り出すための基本位相角θ０（θ0＝ω1・ｔ）は、上記（２）式を基に、滑り算出器１０５で１次励磁軸電流指令値ｉ１ｄ*、１次トルク軸電流指令値ｉ１ｑ*、及び誘導電動機１０１の２次回路時定数Ｔ２（＝Ｌ２／Ｒ2）より求められる滑り角周波数指令値ωs*と、後述する減算器１２４出力である修正電動機速度推定値ωｒ＾’を加算器１１７に送出して、加算器１１７出力として得た１次周波数ω1を、基本位相角算出用積分器１１１で積分することによって求める。
（修正電動機速度推定値ωｒ＾’の演算方法の説明は省略している。）

誘導電動機１０１の実際の電動機速度ωｒは、上述したように、上記（７）式により演算する速度適応機構１０７と、磁束オブザーバ１０４からなる速度適応２次磁束オブザーバを使用して推定する。そして、実際の電動機速度ωｒを推定する過程における、電動機速度推定値ωｒ＾の「遅れ」によって生じる１次周波数ω1のずれを修正するために、磁束オブザーバ１０４により推定した静止座標系（ａ−ｂ軸）上の２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）を座標変換器１１０で回転座標系（ｄ−ｑ軸）上の２次磁束Φ2＾（Φ２ｄ＾，Φ２ｑ＾）に座標変換する。このうち、２次励磁軸磁束推定値Φ２ｄ＾が減算器１２３に入力される。

また、特許文献２には、始動からの時間関数で始動補償用の一次角周波数ω1を与えることによって、正の滑り角周波数を得る方式が、特許文献３には、運転開始後の所定時間だけ磁束指令を修正することで零速度からの運転を円滑に開始できる方式が提案されている。

特開平０８−８４４９９号公報（段落番号［０００５］〜［００４１］及び、図１） 特開平０９−１４９６６７号公報（段落番号［００２６］〜［００３９］） 特開２００５−１２８５６号公報

一般に、１次電圧指令値と実際のモータ電圧値との間には誤差があり、特に出力電圧の低い低速度領域ほど誤差の割合が大きくなる。この電圧誤差に起因して２次磁束推定値にその振幅、位相に誤差が生じる。この結果、電動機速度推定値や電動機磁束位相に誤差が生じ、素早く、円滑な始動動作ができにくい。特許文献１では、２次磁束が確立するまでの状態把握が困難なため、誘導電動機を始動した時点から、モータ２次磁束が確立する遅延時間が経過した以降から、推定速度の修正演算を行うように工夫している。このため、始動開始直後には推定速度の修正が行えないため、円滑な始動の対策にはならない。また、特許文献２では、始動時に補償用の１次角周波数を任意の時間関数により与えて始動を補償しているが、始動時に発生する誘導電動機トルクは指令方向と同じという前提としているので、負荷に引っ張られて始動することがある機械には適用できないという問題があった。さらに、特許文献３では、運転開始からの磁束を弱める方向に修正しているので、トルク不足で素早い始動が難しいという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、低速でも始動を素早く、かつ、円滑に開始できる誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置とその制御方法を提供することを目的としている。

上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、１次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と第１の電動機速度を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値に前記第１の電動機速度推定値を加算して前記電流制御器の制御入力である１次周波数指令値を前記電流制御器へ出力する加算器と、前記１次周波数指令値を積分して電動機磁束位相を出力する積分器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力する速度推定器と、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力する電流モデル式磁束演算器と、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力する加算器を備えたことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、１次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と電動機磁束位相を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記電動機磁束位相の微分情報から前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値を減算して第１の電動機速度推定値を出力する減算器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力する速度推定器と、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力する電流モデル式磁束演算器と、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力する加算器を備えたことを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、１次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と第１の電動機速度を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値に前記第１の電動機速度推定値を加算して前記電流制御器の制御入力である１次周波数指令値を前記電流制御器へ出力する加算器と、前記１次周波数指令値を積分して電動機磁束位相を出力する積分器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法において、速度推定器では、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力し、電流モデル式磁束演算器では、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力し、加算器では、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力するという手順をとったのである。

また、請求項４に記載の発明は、１次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と電動機磁束位相を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記電動機磁束位相の微分情報から前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値を減算して第１の電動機速度推定値を出力する減算器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法において、速度推定器では、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力し、電流モデル式磁束演算器では、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力し、加算器では、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力するという手順をとったのである。

この誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置によれば、トルク指令値を入力とした速度推定器で第２の電動機速度推定値を演算し、第２の電動機速度推定値、及び、１次電流検出値を用いて電流モデル式磁束演算器により、第２の電動機磁束位相を演算し、同一次元磁束オブザーバ出力である電動機磁束位相とベクトル的に加算（合成）することにより、新たな電動機磁束位相を作成する。電流モデル式磁束演算器は、低速域での安定性が高く、低速でも安定な電動機磁束演算ができるようになるので、誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置での始動を、素早く、かつ、円滑に実現できるようになる。

本発明によれば、速度センサレスベクトル制御装置は、トルク指令値を入力とした速度推定器で第２の電動機速度推定値を演算し、第２の電動機速度推定値、及び、１次電流検出値を用いて電流モデル式磁束演算器により、第２の電動機磁束位相を演算し、同一次元磁束オブザーバ出力である電動機磁束位相とベクトル的に加算（合成）することにより、新たな電動機磁束位相を作成する構成にしたので、低速でも安定な電動機磁束演算ができるようになり、素早く、かつ、円滑な始動が実現できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置のブロック図である。図１において、本実施の形態では、図５に示した従来図から、座標変換器１１０、関数発生器１２１、係数器１２２、減算器１２３、１２４を削除し、速度適応機構１０７の出力である電動機速度推定値ωｒ＾を、加算器１７の入力とし、第２の電動機速度推定値ωｒ#を演算する速度推定器３０、電流モデル式磁束演算器３１、ハイパスフィルタ３２，３３、ローパスフィルタ３４，３５、加算器３６，３７を追加している。図５に示した従来図と同一構成には、同一符号を付して重複する説明は省略する。

次に動作について説明する。ただし、同一次元磁束オブザーバ４、速度推定機構７の動作については、図５に示した従来技術と同様であるので重複する説明は省略する。
ディジタル電流制御器３は、励磁軸電流指令値ｉ１ｄ*と、トルク軸電流指令値ｉ１ｑ*からなる１次電流指令値ｉ1*とＡ／Ｄ変換器１３で検出され、３相−２相変換器１４，座標変換器８で回転座標系（ｄ−ｑ軸）に変換された１次電流検出値ｉ1（ｉ１ｄ，ｉ１ｑ）が一致するように電流制御する。

ディジタル電流制御器３出力である１次電圧指令値ｖ1*（ｖ１ｄ*，ｖ１ｑ*）は、座標変換器９、２相−３相変換器１５により１次電圧制御指令電圧ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*に変換され、ＰＷＭ制御インバータ２の出力電圧を制御する。また、座標変換器８，９で使用される単位ベクトル（ｓｉｎθ0，ｃｏｓθ0）用の位相角θ0は、滑り算出器５で作成する滑り角周波数指令値ωｓ*と、後述する速度推定機構７出力である電動機速度推定値ωｒ＾を加算器１７で加算した１次周波数ω1を積分器１１で積分することによって求める。

誘導電動機１の電動機速度ωｒは、静止座標系（ａ−ｂ軸）上の１次電流指令値ｉ1*と１次電圧指令値ｖ1*とから上記（７）式により速度推定機構７で推定演算し、加算器１７の入力とする一方、トルク指令値T*とともに速度推定器３０へ入力される。なお、トルク指令値T*は図示していないが、トルク軸電流指令値ｉ１ｑ*と電動機磁束指令値の積で求まり、電動機磁束指令値が一定（定格値）であれば、トルク軸電流指令値ｉ１ｑ*で代用できる。

速度推定器３０は、例えば図３のように構成され、トルク指令値T*は、減算器４０出力、つまり、速度推定機構７出力である電動機速度推定値ωｒ＾と後述する第２の電動機速度推定値ωｒ^#の差と係数器４１で乗算した値と加算器４２で加算され、この加算値を積分器４３で積分することで第２の電動機速度推定値ωｒ^#を演算し、電流モデル式磁束演算器３１に出力する。なお、積分器４３の積分ゲインは、１／Ｊ（Ｊは、図示していない機械と誘導電動機１の電動機軸換算の合計イナーシャ値）としている。

誘導電動機の電流方程式に基づく電流モデル式磁束演算器３１は、例えば第４図のように構成され、誘導電動機の静止座標系（ａ−ｂ軸）に変換された１次電流検出値ｉ1（ｉ1ａ，ｉ１ｂ）と第２の電動機速度推定値ωｒ^#とから、係数器５０、５１、積分器５２、５３、帰還用の係数器５４，５５、加減算器５６，５７、および乗算器５８，５９により、静止座標系（ａ−ｂ軸）上の第２の２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）を演算する。

同一次元磁束オブザーバ４出力の２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）と、電流モデル式磁束演算器３１出力の第２の２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）をハイパスフィルタ３２，３３、とローパスフィルタ３４，３５にそれぞれを通したのち、加算器３６，３７で加算し、新たに静止座標系（ａ−ｂ軸）上の２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）を演算し、速度推定機構７に出力する。

このように構成しているため、本実施の形態によれば、始動時のように電動機停止状態から始動開始状態においては、電流モデル式磁束演算器３１出力が２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）の主成分となり、トルク指令T*が立ち上がれば、速度推定器３０の出力である第２の電動機速度推定値ωｒ^#が上昇をはじめる。これに伴い、電流モデル式磁束演算器３１出力の第２の２次磁束推定値Φ2＾が回転をはじめ、速度推定機構７出力のωｒ＾が立ち上がり、座標変換器８，９で使用される位相角θ0が変化し始める。また、一旦位相角θ0が変化をはじめると、同一次元磁束オブザーバ４出力が、２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）の主成分となるように円滑に変化する。
このように、始動開始時において、座標変換器８，９で使用される位相角θ0を素早く、かつ、円滑に動作するようにできる。

図２は本発明の第２の実施形態に係る誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置のブロック図である。図２において、前実施の形態と異なる点は、速度推定機構７の演算処理を１部変更し速度推定機構７’としたことで、積分器１１と加算器１７を除去し、替わりに微分器１２、減算器１８を追加している。その他の図１と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。

つぎに動作について説明する。
速度推定機構７’は、速度推定機構７’で演算される２次磁束推定値Φ2＾（Φ２ａ＾，Φ２ｂ＾）を用いて、位相角θ0＾をｔａｎ^−１（Φ２ａ＾／Φ２ｂ＾）で演算出力し、座標変換器８，９，微分器１２に入力する。微分器１２は、速度推定機構７’出力である位相角θ0＾を微分し１次周波数ω1を出力し、減算器１８に入力する。減算器１８は、微分器１２出力の１次周波数ω1から滑り算出器５出力である滑り角周波数指令値ωｓ*を減算し、電動機速度推定値ωｒ＾を出力する。演算出力された１次周波数ω1と電動機速度推定値ωｒ＾は、それぞれディジタル電流制御器３と速度推定器３０に送出される。
以降の速度推定器３０、電流モデル式磁束演算器３１、ハイパスフィルタ３２，３３、ローパスフィルタ３４，３５、加算器３６．３７以降の処理は第１の実施形態と同様である。

このように第２の実施形態による速度センサレスベクトル制御装置でも、速度適応２次磁束オブザーバの使用方法が変わるだけで、基本的考え方は全く変わらないので第１の実施形態と同様な効果が得られる。

以上、１次電圧指令値ｖ1*（ｖ１ｄ*，ｖ１ｑ*）は、ディジタル電流制御器３の出力でのみ求めるように記載したが、誘導電動機１の電動機定数等を用いて、フィードフォワード的に１次電圧指令値を演算し、ディジタル電流制御器３の出力に加算するようにしても良い。

本発明の第１の実施形態に係る誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置のブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置のブロック図である。 図１、図２に示す速度推定器３０のブロック図である。 図１、図２に示す電流モデル式磁束演算器３１のブロック図である。 従来の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置のブロック図である。

符号の説明

１ 誘導電動機
２ ＰＷＭ制御インバータ
３ ディジタル電流制御器
４ 同一次元磁束オブザーバ
５ 滑り算出器
６、４１、５０、５１、５４、５５ 係数器
７、７’ 速度推定機構
８、９ 座標変換器
１１、４３、５２、５３ 積分器
１２ 微分器
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ ３相−２相変換器
１５ ２相−３相変換器
１７、３６、３７、４２ 加算器
１８、４０ 減算器
３０ 速度推定器
３１ 電流モデル式磁束演算器
３２、３３ ハイパスフィルタ
３４、３５ ローパスフィルタ
５６、５７ 加減算器
５８、５９ 乗算器
１０１ 誘導電動機
１０２ ＰＷＭ制御インバータ
１０３ ディジタル電流制御器
１０４ 磁束オブザーバ
１０５ 滑り算出器
１０７ 速度適応機構
１０８、１０９、１１０ 座標変換器
１１１ 積分器
１１４ ３相−２相変換器
１１５ ２相−３相変換器
１１７ 加算器
１２３、１２４ 減算器

Claims (4)

1. １次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と第１の電動機速度を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値に前記第１の電動機速度推定値を加算して前記電流制御器の制御入力である１次周波数指令値を前記電流制御器へ出力する加算器と、前記１次周波数指令値を積分して電動機磁束位相を出力する積分器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
   トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力する速度推定器と、
   第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力する電流モデル式磁束演算器と、
   上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力する加算器を備えたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
2. １次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と電動機磁束位相を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記電動機磁束位相の微分情報から前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値を減算して第１の電動機速度推定値を出力する減算器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
   トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力する速度推定器と、
   第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力する電流モデル式磁束演算器と、
   上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力する加算器を備えたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
3. １次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と第１の電動機速度を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値に前記第１の電動機速度推定値を加算して前記電流制御器の制御入力である１次周波数指令値を前記電流制御器へ出力する加算器と、前記１次周波数指令値を積分して電動機磁束位相を出力する積分器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法において、
   速度推定器では、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力し、
   電流モデル式磁束演算器では、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力し、
   加算器では、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力することを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法。
4. １次電流指令値と１次電流検出値と１次周波数指令値を入力し、１次電圧指令値を出力する電流制御器と、前記電流制御器の出力である前記１次電圧指令値を基に誘導電動機に電圧を出力するＰＷＭ制御インバータと、前記１次電流検出値と前記１次電圧指令値を入力し、第１の電動機磁束と電動機磁束位相を推定演算して出力する同一次元磁束オブザーバ、速度推定機構と、前記１次電流指令値の励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機の滑り周波数指令値を演算し出力する滑り算出器と、前記電動機磁束位相の微分情報から前記滑り算出器の出力である滑り角周波数指令値を減算して第１の電動機速度推定値を出力する減算器とを具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法において、
   速度推定器では、トルク指令値あるいは前記１次電流指令値のトルク軸成分値と前記第１の電動機速度推定値を入力とし、第２の電動機速度を推定演算して出力し、
   電流モデル式磁束演算器では、第２の電動機速度推定値と前記１次電流検出値を入力し、第２の電動機磁束を推定演算して出力し、
   加算器では、上記２つの電動機磁束推定値を加算して新たな電動機磁束推定値を前記速度推定機構へ出力することを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置の制御方法。