JP3530721B2 - 誘導電動機のトルク制御装置 - Google Patents
誘導電動機のトルク制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、誘導電動機のト
ルク制御装置に係り、特に速度検出器及び電圧（磁束）
検出器を用いることなく、高速・低速の回転速度及び力
行・回生動作の別なく、広範囲の動作領域にわたって高
精度、かつ高速応答のトルク制御を行うために好適な誘
導電動機のトルク制御装置に関するものである。
ルク制御装置に係り、特に速度検出器及び電圧（磁束）
検出器を用いることなく、高速・低速の回転速度及び力
行・回生動作の別なく、広範囲の動作領域にわたって高
精度、かつ高速応答のトルク制御を行うために好適な誘
導電動機のトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の速度検出器及び電圧(磁束)検出器
を用いない誘導電動機のトルク制御装置として、特開平
９−９７００号公報に開示された図１３の構成のものが
ある。
を用いない誘導電動機のトルク制御装置として、特開平
９−９７００号公報に開示された図１３の構成のものが
ある。
【０００３】図１３の誘導電動機のトルク制御装置は、
誘導電動機１、電流検出器２、ＰＷＭインバータ３、電
流成分指令演算手段４、電流成分演算手段５、すべり周
波数演算回路６、減算器７、積分器８，１０、加算器
９、電流成分制御回路１１ａ、電圧指令演算回路１２か
ら構成されており、電流制御手段は、電流成分制御回路
１１ａ、電圧指令演算回路１２及びＰＷＭインバータ３
から構成されている。この制御装置は、制御対象とする
１次電流指令を、誘導電動機の１次磁束を基準としたも
のとすることにより、高速回転時や過負荷時における１
次電圧の変動幅を抑制するものである。
誘導電動機１、電流検出器２、ＰＷＭインバータ３、電
流成分指令演算手段４、電流成分演算手段５、すべり周
波数演算回路６、減算器７、積分器８，１０、加算器
９、電流成分制御回路１１ａ、電圧指令演算回路１２か
ら構成されており、電流制御手段は、電流成分制御回路
１１ａ、電圧指令演算回路１２及びＰＷＭインバータ３
から構成されている。この制御装置は、制御対象とする
１次電流指令を、誘導電動機の１次磁束を基準としたも
のとすることにより、高速回転時や過負荷時における１
次電圧の変動幅を抑制するものである。
【０００４】図１４は電流成分指令演算手段４の詳細な
構成を示すブロック図である。図１４において、２０は
絶対値回路、２１は関数発生器、２２，２４は係数器、
２３は除算器である。
構成を示すブロック図である。図１４において、２０は
絶対値回路、２１は関数発生器、２２，２４は係数器、
２３は除算器である。
【０００５】図１５はすべり周波数演算回路６の詳細な
構成を示すブロック図である。図１５において、３０，
３２，３４及び３６は係数器、３１は微分器、３３は加
算器、３５は減算器、３７は除算器である。
構成を示すブロック図である。図１５において、３０，
３２，３４及び３６は係数器、３１は微分器、３３は加
算器、３５は減算器、３７は除算器である。
【０００６】図１６は電流成分制御回路１１ａの詳細な
構成を示すブロック図である。図１６において、４０，
４３，４６，５０及び５２は係数器、４１，４５，４７
及び５３は減算器、４２，５１は乗算器、４４は除算
器、４８，５４は増幅器、４９，５５は加算器である。
構成を示すブロック図である。図１６において、４０，
４３，４６，５０及び５２は係数器、４１，４５，４７
及び５３は減算器、４２，５１は乗算器、４４は除算
器、４８，５４は増幅器、４９，５５は加算器である。
【０００７】次に、この誘導電動機のトルク制御装置の
動作説明に先立ち、この制御装置における制御原理につ
いて説明する。
動作説明に先立ち、この制御装置における制御原理につ
いて説明する。
【０００８】まず、１次周波数で回転する回転座標軸
(ｄ−ｑ軸とする)上における誘導電動機の電圧・電流方
程式は、公知のように次式（１ａ）〜（１ｄ）によって
示される。
(ｄ−ｑ軸とする)上における誘導電動機の電圧・電流方
程式は、公知のように次式（１ａ）〜（１ｄ）によって
示される。
【０００９】
【数１】
【００１０】ただし上式（１）において、Ｖds及びＶqs
はそれぞれ１次電圧のｄ軸及びｑ軸成分、Ｉds及びＩqs
はそれぞれ１次電流のｄ軸及びｑ軸成分、Ｉdr及びＩqr
はそれぞれ２次電流のｄ軸及びｑ軸成分である。また、
Ｒsは１次抵抗、Ｒrは２次抵抗、Ｌsは１次自己インダ
クタンス、Ｌrは２次自己インダクタンス、Ｍは１次２
次相互インダクタンス、ｐは微分演算子（＝ｄ／ｄｔ）
である。さらに、ωは１次磁束ベクトルの回転周波数、
すなわち、１次周波数であり、ωsはすべり周波数であ
る。
はそれぞれ１次電圧のｄ軸及びｑ軸成分、Ｉds及びＩqs
はそれぞれ１次電流のｄ軸及びｑ軸成分、Ｉdr及びＩqr
はそれぞれ２次電流のｄ軸及びｑ軸成分である。また、
Ｒsは１次抵抗、Ｒrは２次抵抗、Ｌsは１次自己インダ
クタンス、Ｌrは２次自己インダクタンス、Ｍは１次２
次相互インダクタンス、ｐは微分演算子（＝ｄ／ｄｔ）
である。さらに、ωは１次磁束ベクトルの回転周波数、
すなわち、１次周波数であり、ωsはすべり周波数であ
る。
【００１１】次に、１次磁束のｄ軸成分及びｑ軸成分は
それぞれ、次式（２ａ）及び（２ｂ）で与えられる。
それぞれ、次式（２ａ）及び（２ｂ）で与えられる。
【００１２】
【数２】
【００１３】さて、ここで１次磁束ベクトルの方向をｄ
軸に一致させると、発生トルクτｍは次式（３）のよう
になる。
軸に一致させると、発生トルクτｍは次式（３）のよう
になる。
【００１４】
【数３】
【００１５】ただし、Ｐｍは誘導電動機の極対数であ
る。
る。
【００１６】発生トルクτmは１次磁束のｄ軸成分Φds
と１次電流Ｉqsのｑ軸成分の積に比例し、制御が容易と
なる。そこで、１次磁束のｄ軸成分Φdsを(４)式で与え
られる指令値Φds *と一致させ、さらに、１次磁束ベク
トルの方向をｄ軸に一致させる(１次磁束のｑ軸成分Φ
qs＝０とする)ための条件として、すべり周波数ωsを
(５)式のように、１次電流のｄ軸成分Ｉdsを(６)式のよ
うに与える。
と１次電流Ｉqsのｑ軸成分の積に比例し、制御が容易と
なる。そこで、１次磁束のｄ軸成分Φdsを(４)式で与え
られる指令値Φds *と一致させ、さらに、１次磁束ベク
トルの方向をｄ軸に一致させる(１次磁束のｑ軸成分Φ
qs＝０とする)ための条件として、すべり周波数ωsを
(５)式のように、１次電流のｄ軸成分Ｉdsを(６)式のよ
うに与える。
【００１７】
【数４】
【００１８】ただし、Ｉ0 *は励磁電流成分指令、σは漏
れ係数{＝１−Ｍ2／(ＬsＬr)}である。
れ係数{＝１−Ｍ2／(ＬsＬr)}である。
【００１９】(６)式から、励磁電流成分指令Ｉ0 *に対応
する励磁電流成分Ｉ0は、次式のように表される。
する励磁電流成分Ｉ0は、次式のように表される。
【００２０】
【数５】
【００２１】従って、励磁電流成分Ｉ0が指令値Ｉ0 *と
一致するように制御すれば、１次磁束のｄ軸成分Φdsは
指令値Φds *と一致させることができ、ひいては、１次
磁束ベクトルの方向をｄ軸と一致させることができる。
一致するように制御すれば、１次磁束のｄ軸成分Φdsは
指令値Φds *と一致させることができ、ひいては、１次
磁束ベクトルの方向をｄ軸と一致させることができる。
【００２２】ここで、１次周波数ωとすベり周波数ωs
との間には、公知のように次式（８）のような関係があ
る。
との間には、公知のように次式（８）のような関係があ
る。
【００２３】
【数６】
【００２４】ただし、ωmは誘導電動機の回転周波数(回
転速度)である。
転速度)である。
【００２５】このように、１次磁束ベクトルの方向をｄ
軸に一致させると、定常状態において(１ａ)式及び(１
ｂ)式は、次式(９ａ)，(９ｂ)のようになる。
軸に一致させると、定常状態において(１ａ)式及び(１
ｂ)式は、次式(９ａ)，(９ｂ)のようになる。
【００２６】
【数７】
【００２７】そこで、１次電圧のｄ軸及びｑ軸成分の指
令値Ｖds *，Ｖqs *を、次式(１０ａ)，(１０ｂ)のように
与える。
令値Ｖds *，Ｖqs *を、次式(１０ａ)，(１０ｂ)のように
与える。
【００２８】
【数８】
【００２９】ただし、ω*は制御演算に用いる１次磁束
ベクトルの設定値(推定値)である。
ベクトルの設定値(推定値)である。
【００３０】また、(６)式から、１次電流のｄ軸成分Ｉ
dsに対応するｄ軸成分指令Ｉds *を次式(１１)で与え
る。
dsに対応するｄ軸成分指令Ｉds *を次式(１１)で与え
る。
【００３１】
【数９】
【００３２】ここで、(８)式より、１次磁束ベクトルの
設定値ω*を設定するために、誘導電動機の回転周波数
ωmの値が必要となる。しかし、この制御法は速度検出
器を用いない制御法であり、誘導電動機の回転周波数を
何等かの代替方法によって、誘導電動機の回転周波数の
推定値ω＾mとして演算する必要がある。１次磁束ベク
トルはω＾mを用いて求めるため、(８)式は次式(１２)
のように置き換わる。
設定値ω*を設定するために、誘導電動機の回転周波数
ωmの値が必要となる。しかし、この制御法は速度検出
器を用いない制御法であり、誘導電動機の回転周波数を
何等かの代替方法によって、誘導電動機の回転周波数の
推定値ω＾mとして演算する必要がある。１次磁束ベク
トルはω＾mを用いて求めるため、(８)式は次式(１２)
のように置き換わる。
【００３３】
【数１０】
【００３４】この、誘導電動機の回転周波数の推定値ω
＾mの演算原理は次のようなものである。
＾mの演算原理は次のようなものである。
【００３５】いま、誘導電動機の１次電圧が指令値に一
致するようにＰＷＭインバータを用いて制御すると、ω
*＝ωであればＩqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉdsが成り立
つ。しかし、ω*≠ωの場合はＩqs *≠Ｉqs及びＩds *≠
Ｉdsとなる。したがって、Ｉqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉds
が成り立つようなω*を求めればω*＝ωとなり、誘導電
動機の回転周波数の推定値を実際値と一致させることが
できる。
致するようにＰＷＭインバータを用いて制御すると、ω
*＝ωであればＩqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉdsが成り立
つ。しかし、ω*≠ωの場合はＩqs *≠Ｉqs及びＩds *≠
Ｉdsとなる。したがって、Ｉqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉds
が成り立つようなω*を求めればω*＝ωとなり、誘導電
動機の回転周波数の推定値を実際値と一致させることが
できる。
【００３６】このため、１次電流のｑ軸成分指令Ｉqs *
とｑ軸成分Ｉqsの偏差を積分し、その積分結果を誘導電
動機の回転周波数の推定値ω＾mとすれば、定常状態に
おいてＩqs *＝Ｉqsとなり、ω*＝ωが成立する。そのと
き推定値ω＾mは、実際値ωmに一致する。
とｑ軸成分Ｉqsの偏差を積分し、その積分結果を誘導電
動機の回転周波数の推定値ω＾mとすれば、定常状態に
おいてＩqs *＝Ｉqsとなり、ω*＝ωが成立する。そのと
き推定値ω＾mは、実際値ωmに一致する。
【００３７】さて、ここで、１次電流のｄ軸成分Ｉds及
びｑ軸成分Ｉqsは、次式(１３ａ)，(１３ｂ)を用いて求
めることができる。
びｑ軸成分Ｉqsは、次式(１３ａ)，(１３ｂ)を用いて求
めることができる。
【００３８】
【数１１】
【００３９】ただし、θは１次磁束ベクトルの位相であ
り、上記の１次周波数ω、すなわち、１次磁束ベクトル
の回転周波数を積分することによって求められる。
り、上記の１次周波数ω、すなわち、１次磁束ベクトル
の回転周波数を積分することによって求められる。
【００４０】また、１次電圧指令Ｖus *、Ｖvs *及びＶws
*は、次式(１４)を用いて求めることができる。
*は、次式(１４)を用いて求めることができる。
【００４１】
【数１２】
【００４２】次に、図１３に示す誘導電動機のトルク制
御装置の具体的動作を説明する。まず、誘導電動機１の
トルク指令τ* m及び第１の積分器８から出力された誘導
電動機１の回転周波数の推定値ω＾mを電流成分指令演
算手段４に入力すると、励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトル
ク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
御装置の具体的動作を説明する。まず、誘導電動機１の
トルク指令τ* m及び第１の積分器８から出力された誘導
電動機１の回転周波数の推定値ω＾mを電流成分指令演
算手段４に入力すると、励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトル
ク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
【００４３】具体的には、図１４に示すように、絶対値
回路２０によって誘導電動機１の回転周波数の推定値ω
＾mの絶対値｜ω＾m｜が出力される。さらに、この絶対
値｜ω＾m｜を関数発生器２１に入力すると、次式(１
５)の演算が行われ、励磁電流成分指令Ｉ0 *が出力され
る。
回路２０によって誘導電動機１の回転周波数の推定値ω
＾mの絶対値｜ω＾m｜が出力される。さらに、この絶対
値｜ω＾m｜を関数発生器２１に入力すると、次式(１
５)の演算が行われ、励磁電流成分指令Ｉ0 *が出力され
る。
【００４４】
【数１３】
【００４５】ここでＩ0-100%は励磁電流成分の定格値、
ωbは誘導電動機１の定格周波数である。
ωbは誘導電動機１の定格周波数である。
【００４６】次に、この励磁電流成分指令Ｉ0 *を係数器
２２に入力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束の
ｄ軸成分指令Φds *が求められる。さらに、除算器２３
によって、外部から入力された誘導電動機１のトルク指
令τ* mを、この１次磁束のｄ軸成分指令Φds *で除算し
た後、係数器２４に入力すると、(３)式の関係からトル
ク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
２２に入力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束の
ｄ軸成分指令Φds *が求められる。さらに、除算器２３
によって、外部から入力された誘導電動機１のトルク指
令τ* mを、この１次磁束のｄ軸成分指令Φds *で除算し
た後、係数器２４に入力すると、(３)式の関係からトル
ク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
【００４７】次に、電流検出器２によって検出された１
次電流Ｉus(Ｕ相)、Ｉvs(Ｖ相)及び第２の積分器１０か
ら出力された１次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段５に入力すると、(１３)式の演算が行われ、１次電
流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsが出力される。
次電流Ｉus(Ｕ相)、Ｉvs(Ｖ相)及び第２の積分器１０か
ら出力された１次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段５に入力すると、(１３)式の演算が行われ、１次電
流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsが出力される。
【００４８】つづいて、電流成分指令演算手段４から出
力されたトルク電流成分指令Ｉqs *及び電流成分演算手
段５から出力された１次電流のｑ軸成分（トルク電流成
分）Ｉqsの偏差を減算器７で求めた後、この偏差を第１
の積分器８に入力すると、誘導電動機１の回転周波数の
推定値ω＾mが出力される。
力されたトルク電流成分指令Ｉqs *及び電流成分演算手
段５から出力された１次電流のｑ軸成分（トルク電流成
分）Ｉqsの偏差を減算器７で求めた後、この偏差を第１
の積分器８に入力すると、誘導電動機１の回転周波数の
推定値ω＾mが出力される。
【００４９】次に、電流成分指令演算手段４から出力さ
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *、電流成分演算手段５から出
力された１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをす
ベり周波数演算回路６に入力すると、すベり周波数ωs
が出力される。
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *、電流成分演算手段５から出
力された１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをす
ベり周波数演算回路６に入力すると、すベり周波数ωs
が出力される。
【００５０】具体的には、図１５に示すように、係数器
３０、３２、微分器３１及び加算器３３によって、(５)
式の右辺の分子の演算が行われる。一方、係数器３４、
３６及び減算器３５によって、(５)式の右辺の分母の演
算が行われる。従って、除算器３７によって、加算器３
３の出力を係数器３６の出力で除算すると、(５)式の演
算が行われ、すベり周波数ωsが求められる。
３０、３２、微分器３１及び加算器３３によって、(５)
式の右辺の分子の演算が行われる。一方、係数器３４、
３６及び減算器３５によって、(５)式の右辺の分母の演
算が行われる。従って、除算器３７によって、加算器３
３の出力を係数器３６の出力で除算すると、(５)式の演
算が行われ、すベり周波数ωsが求められる。
【００５１】つづいて、第１の積分器８の出力とすべり
周波数演算回路６の出力を加算器９によって加算する
と、(１２)式の演算が行われ、１次磁束ベクトルの回転
周波数の設定値ω*が求められる。さらに、この１次磁
束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第２の積分器１
０に入力すると、１次磁束ベクトルの位相θが出力され
る。
周波数演算回路６の出力を加算器９によって加算する
と、(１２)式の演算が行われ、１次磁束ベクトルの回転
周波数の設定値ω*が求められる。さらに、この１次磁
束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第２の積分器１
０に入力すると、１次磁束ベクトルの位相θが出力され
る。
【００５２】次に、電流成分指令演算手段４から出力さ
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトルク電流成分指令Ｉqs
*、加算器９から出力された１次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、電流成分演算手段５から出力された
１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをそれぞれ、
電流成分制御回路１１ａに入力すると、１次電圧のｄ軸
成分指令Ｖds *及びｑ軸成分指令Ｖqs *が出力される。
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトルク電流成分指令Ｉqs
*、加算器９から出力された１次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、電流成分演算手段５から出力された
１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをそれぞれ、
電流成分制御回路１１ａに入力すると、１次電圧のｄ軸
成分指令Ｖds *及びｑ軸成分指令Ｖqs *が出力される。
【００５３】具体的には、図１６に示すように、１次電
流のｄ軸成分Ｉdsを係数器４０に入力して得られた信号
を、減算器４１によって励磁電流成分指令Ｉ0 *から減ず
ると(Ｉ0 *−σＩds)が出力される。つづいて、乗算器４
２によってｑ軸電流成分(トルク電流成分)Ｉqsを二乗し
た後、係数器４３に入力するとσＩqs 2が出力される。
さらに、除算器４４によって、このσＩqs 2を減算器４
１から出力された(Ｉ0 *−σＩds)で除算した後、減算器
４５によって、１次電流のｄ軸成分Ｉdsから減ずると
(７)式の演算が行われ、励磁電流成分Ｉ0が出力され
る。
流のｄ軸成分Ｉdsを係数器４０に入力して得られた信号
を、減算器４１によって励磁電流成分指令Ｉ0 *から減ず
ると(Ｉ0 *−σＩds)が出力される。つづいて、乗算器４
２によってｑ軸電流成分(トルク電流成分)Ｉqsを二乗し
た後、係数器４３に入力するとσＩqs 2が出力される。
さらに、除算器４４によって、このσＩqs 2を減算器４
１から出力された(Ｉ0 *−σＩds)で除算した後、減算器
４５によって、１次電流のｄ軸成分Ｉdsから減ずると
(７)式の演算が行われ、励磁電流成分Ｉ0が出力され
る。
【００５４】つづいて、１次電流のｄ軸成分Ｉdsを係数
器４６に入力すると、１次抵抗によるｄ軸の電圧降下分
が出力される。さらに、１次電流のｄ軸成分を指令値に
一致させるために、減算器４７によって、励磁電流成分
指令Ｉ0 *と減算器４５から出力された励磁電流成分Ｉ0
の偏差を求め、この偏差を増幅器４８で増幅するととも
に、この増幅器４８の出力と係数器４６の出力を加算器
４９により加算し、得られた信号を次式(１６)で示され
る１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *として出力する。
器４６に入力すると、１次抵抗によるｄ軸の電圧降下分
が出力される。さらに、１次電流のｄ軸成分を指令値に
一致させるために、減算器４７によって、励磁電流成分
指令Ｉ0 *と減算器４５から出力された励磁電流成分Ｉ0
の偏差を求め、この偏差を増幅器４８で増幅するととも
に、この増幅器４８の出力と係数器４６の出力を加算器
４９により加算し、得られた信号を次式(１６)で示され
る１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *として出力する。
【００５５】
【数１４】
【００５６】一方、励磁電流成分指令Ｉ0 *を係数器５０
に入力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束ベクト
ルのｄ軸成分指令Φds *が出力される。さらに、このΦ
ds *と１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算
器５１によって乗算すると、ω*・Φds *が出力される。
また、トルク電流成分Ｉqsを係数器５２に入力すると、
１次抵抗によるｑ軸の電圧降下分が出力される。
に入力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束ベクト
ルのｄ軸成分指令Φds *が出力される。さらに、このΦ
ds *と１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算
器５１によって乗算すると、ω*・Φds *が出力される。
また、トルク電流成分Ｉqsを係数器５２に入力すると、
１次抵抗によるｑ軸の電圧降下分が出力される。
【００５７】さらに、トルク電流成分Ｉqsを指令値に一
致させるために、減算器５３によって、トルク電流成分
指令Ｉqs *とトルク電流成分Ｉqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器５４で増幅するとともに、この増幅器５４の
出力と、乗算器５１及び係数器５２の出力を加算器５５
により加算し、得られた信号を次式(１７)で示される１
次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *として出力する。
致させるために、減算器５３によって、トルク電流成分
指令Ｉqs *とトルク電流成分Ｉqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器５４で増幅するとともに、この増幅器５４の
出力と、乗算器５１及び係数器５２の出力を加算器５５
により加算し、得られた信号を次式(１７)で示される１
次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *として出力する。
【００５８】
【数１５】
【００５９】次に、電流成分制御回路１１ａから出力さ
れた１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *とｑ軸成分指令Ｖqs *
及び第２の積分器１０から出力された１次磁束ベクトル
の位相θを電圧指令演算回路１２に入力すると、(１４)
式の演算が行われ、１次電圧指令Ｖus *、Ｖvs *及びＶws
*が出力される。さらに、ＰＷＭインバータ３によっ
て、誘導電動機１の１次電圧が上記の指令に一致するよ
うに制御される。
れた１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *とｑ軸成分指令Ｖqs *
及び第２の積分器１０から出力された１次磁束ベクトル
の位相θを電圧指令演算回路１２に入力すると、(１４)
式の演算が行われ、１次電圧指令Ｖus *、Ｖvs *及びＶws
*が出力される。さらに、ＰＷＭインバータ３によっ
て、誘導電動機１の１次電圧が上記の指令に一致するよ
うに制御される。
【００６０】以上の動作によってＩ0 *＝Ｉ0及びＩqs *＝
Ｉqsが成り立つようにＩds及びＩqsが制御される。従っ
て、１次磁束のｄ軸成分Φdsが指令値に一致するととも
に、加算器９から出力される１次磁束ベクトルの設定値
ω*はω*＝ωとなり、実際値と一致する。さらに、第２
の積分器１０から出力される位相θは、１次磁束ベクト
ルの位相と一致する。その結果、誘導電動機１の発生ト
ルクτmはトルク指令τ* mに一致するように制御され
る。
Ｉqsが成り立つようにＩds及びＩqsが制御される。従っ
て、１次磁束のｄ軸成分Φdsが指令値に一致するととも
に、加算器９から出力される１次磁束ベクトルの設定値
ω*はω*＝ωとなり、実際値と一致する。さらに、第２
の積分器１０から出力される位相θは、１次磁束ベクト
ルの位相と一致する。その結果、誘導電動機１の発生ト
ルクτmはトルク指令τ* mに一致するように制御され
る。
【００６１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示した
誘導電動機のトルク制御装置においては、特に速度検出
器及び電圧（磁束）検出器を用いることなく、トルク制
御を行うことが可能となる。しかしながら、上記の制御
装置では、誘導電動機が低速で回転している場合に回生
動作を行おうとすると、制御系が不安定となり制御不能
となる問題点があった。
誘導電動機のトルク制御装置においては、特に速度検出
器及び電圧（磁束）検出器を用いることなく、トルク制
御を行うことが可能となる。しかしながら、上記の制御
装置では、誘導電動機が低速で回転している場合に回生
動作を行おうとすると、制御系が不安定となり制御不能
となる問題点があった。
【００６２】つまり、回生動作を行う場合は(１２)式で
示されるすべり周波数ωsの符号は、誘導電動機の回転
周波数の推定値ω＾mの符号と逆符号となる。特に低速
回転での回生動作を行おうとすると｛ωS nearly equal
ω＾m｝の状態に近づき、（１２）式で示されるとおり
１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*の絶対値は
｛｜ω*｜ nearly equal ０｝となる。このとき１次電
流のｑ軸成分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差の符号
は、力行動作で正常に制御が行えている場合の偏差の符
号とは逆符号となる。すなわち、ＩqsをＩqs *に一致さ
せるべく誘導電動機の回転周波数の推定値を求め、(１
０ｂ)式の演算によって１次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *を
求めて制御を行っても、Ｉqs＝Ｉqs *となる方向へ収束
せず、逆にＩqs≠Ｉqs *となる方向へ発散してしまう。
このため、ω*＝ωとなるよう制御できないことから、
１次周波数ωの演算が正常に行えず制御不能となる。以
上のことから、従来の制御装置では上記のように制御不
能とならないよう、誘導電動機の動作領域を低速回生動
作を除く領域に限定する必要があった。
示されるすべり周波数ωsの符号は、誘導電動機の回転
周波数の推定値ω＾mの符号と逆符号となる。特に低速
回転での回生動作を行おうとすると｛ωS nearly equal
ω＾m｝の状態に近づき、（１２）式で示されるとおり
１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*の絶対値は
｛｜ω*｜ nearly equal ０｝となる。このとき１次電
流のｑ軸成分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差の符号
は、力行動作で正常に制御が行えている場合の偏差の符
号とは逆符号となる。すなわち、ＩqsをＩqs *に一致さ
せるべく誘導電動機の回転周波数の推定値を求め、(１
０ｂ)式の演算によって１次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *を
求めて制御を行っても、Ｉqs＝Ｉqs *となる方向へ収束
せず、逆にＩqs≠Ｉqs *となる方向へ発散してしまう。
このため、ω*＝ωとなるよう制御できないことから、
１次周波数ωの演算が正常に行えず制御不能となる。以
上のことから、従来の制御装置では上記のように制御不
能とならないよう、誘導電動機の動作領域を低速回生動
作を除く領域に限定する必要があった。
【００６３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、特に速度検出器及び電圧（磁
束）検出器を用いることなく、低速回転かつ回生動作時
を含む広範囲の動作領域にわたって、高精度、高速応答
で常に安定したトルク制御性能を実現する誘導電動機の
トルク制御装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、特に速度検出器及び電圧（磁
束）検出器を用いることなく、低速回転かつ回生動作時
を含む広範囲の動作領域にわたって、高精度、高速応答
で常に安定したトルク制御性能を実現する誘導電動機の
トルク制御装置を提供することを目的とする。
【００６４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る誘
導電動機のトルク制御装置は、電流成分演算手段により
誘導電動機の１次電流を１次磁束ベクトルと同相の成分
(励磁電流成分)及び直交する成分(トルク電流成分)に分
解し、電流成分指令演算手段により誘導電動機が出力す
ベきトルクの指令信号及び誘導電動機の回転周波数の推
定値に基づいて１次電流の励磁電流成分指令及びトルク
電流成分指令を算出し、さらに、電流制御手段により、
上記の電流成分をそれぞれの電流成分指令に一致させる
ように誘導電動機の１次電流を制御し、かつ、速度誤差
推定手段により、上記トルク電流成分指令と上記トルク
電流成分及び上記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分
に基づいて、上記１次磁束ベクトルの回転周波数の実際
値と制御演算に用いた上記１次磁束ベクトルの回転周波
数の設定値との誤差(速度誤差)を算出し、上記速度誤差
を第１の積分器により積分して上記誘導電動機の回転周
波数の推定値となして、上記誘導電動機の回転周波数を
求め、また、すべり周波数演算回路により、上記励磁電
流成分指令または上記励磁電流成分及び上記トルク電流
成分指令または上記トルク電流成分から上記誘導電動機
のすべり周波数を求め、加算器により、上記誘導電動機
の回転周波数の推定値と上記誘導電動機のすべり周波数
を加算して上記１次磁束ベクトルの回転周波数となし、
さらに、第２の積分器により上記１次磁束ベクトルの回
転周波数を積分して、上記１次磁束ベクトルの位相とな
して、上記１次磁束ベクトルの位相を演算することによ
り、高速応答で、かつ、安定性の高いトルク制御特性が
得られるものである。
導電動機のトルク制御装置は、電流成分演算手段により
誘導電動機の１次電流を１次磁束ベクトルと同相の成分
(励磁電流成分)及び直交する成分(トルク電流成分)に分
解し、電流成分指令演算手段により誘導電動機が出力す
ベきトルクの指令信号及び誘導電動機の回転周波数の推
定値に基づいて１次電流の励磁電流成分指令及びトルク
電流成分指令を算出し、さらに、電流制御手段により、
上記の電流成分をそれぞれの電流成分指令に一致させる
ように誘導電動機の１次電流を制御し、かつ、速度誤差
推定手段により、上記トルク電流成分指令と上記トルク
電流成分及び上記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分
に基づいて、上記１次磁束ベクトルの回転周波数の実際
値と制御演算に用いた上記１次磁束ベクトルの回転周波
数の設定値との誤差(速度誤差)を算出し、上記速度誤差
を第１の積分器により積分して上記誘導電動機の回転周
波数の推定値となして、上記誘導電動機の回転周波数を
求め、また、すべり周波数演算回路により、上記励磁電
流成分指令または上記励磁電流成分及び上記トルク電流
成分指令または上記トルク電流成分から上記誘導電動機
のすべり周波数を求め、加算器により、上記誘導電動機
の回転周波数の推定値と上記誘導電動機のすべり周波数
を加算して上記１次磁束ベクトルの回転周波数となし、
さらに、第２の積分器により上記１次磁束ベクトルの回
転周波数を積分して、上記１次磁束ベクトルの位相とな
して、上記１次磁束ベクトルの位相を演算することによ
り、高速応答で、かつ、安定性の高いトルク制御特性が
得られるものである。
【００６５】請求項２の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項１の上記速度誤差推定手段が、上記
トルク電流成分指令と上記トルク電流成分の偏差及び上
記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分の偏差で表現さ
れる直交座標上の電流誤差ベクトルを座標変換して、上
記１次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に
用いた上記１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との
誤差(速度誤差)及び上記座標変換後の上記励磁電流成分
指令と上記励磁電流の偏差を出力し、さらに、上記電流
制御手段が上記偏差を入力として１次電流を制御するこ
とにより、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域に
わたって制御系を常に安定に保ち、高速応答のトルク制
御特性が得られるものである。
制御装置は、請求項１の上記速度誤差推定手段が、上記
トルク電流成分指令と上記トルク電流成分の偏差及び上
記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分の偏差で表現さ
れる直交座標上の電流誤差ベクトルを座標変換して、上
記１次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に
用いた上記１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との
誤差(速度誤差)及び上記座標変換後の上記励磁電流成分
指令と上記励磁電流の偏差を出力し、さらに、上記電流
制御手段が上記偏差を入力として１次電流を制御するこ
とにより、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域に
わたって制御系を常に安定に保ち、高速応答のトルク制
御特性が得られるものである。
【００６６】請求項３の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、上記速度誤差推定手段で行う上記１次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用いた上記
１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との誤差(速度
誤差)の推定演算を、上記トルク電流成分指令と上記ト
ルク電流成分の偏差及び上記励磁電流成分指令と上記励
磁電流成分の偏差で表現される直交座標上の電流誤差ベ
クトルを座標変換して行う際に、上記座標変換の変換位
相角を誘導電動機の力行・回生動作にて切り替えること
で、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域にわたっ
て常に安定かつ高精度、高速応答のトルク制御特性が得
られるものである。
制御装置は、上記速度誤差推定手段で行う上記１次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用いた上記
１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との誤差(速度
誤差)の推定演算を、上記トルク電流成分指令と上記ト
ルク電流成分の偏差及び上記励磁電流成分指令と上記励
磁電流成分の偏差で表現される直交座標上の電流誤差ベ
クトルを座標変換して行う際に、上記座標変換の変換位
相角を誘導電動機の力行・回生動作にて切り替えること
で、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域にわたっ
て常に安定かつ高精度、高速応答のトルク制御特性が得
られるものである。
【００６７】請求項４の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項４において、上記速度誤差推定手段
にて行う上記座標変換の上記変換位相角の切り替えを、
緩衝回路を通して行うことにより、切り替えの際の上記
変換位相角の変化の度合を抑制し、切り替え時に過渡的
に発生する振動、ショックを緩和するものである。
制御装置は、請求項４において、上記速度誤差推定手段
にて行う上記座標変換の上記変換位相角の切り替えを、
緩衝回路を通して行うことにより、切り替えの際の上記
変換位相角の変化の度合を抑制し、切り替え時に過渡的
に発生する振動、ショックを緩和するものである。
【００６８】請求項５の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項１において、上記速度誤差推定手段
の出力する上記速度誤差を、上記１次磁束ベクトルの回
転周波数の絶対値に応じて調節することにより、広範囲
の動作領域にわたって、等しい制御応答性を得るもので
ある。
制御装置は、請求項１において、上記速度誤差推定手段
の出力する上記速度誤差を、上記１次磁束ベクトルの回
転周波数の絶対値に応じて調節することにより、広範囲
の動作領域にわたって、等しい制御応答性を得るもので
ある。
【００６９】
実施の形態１.以下、請求項１及び請求項２の発明に関
連する実施の形態を説明するのに先立ち、この発明の基
礎となる速度誤差の推定方法について説明する。
連する実施の形態を説明するのに先立ち、この発明の基
礎となる速度誤差の推定方法について説明する。
【００７０】従来の技術における制御方式について説明
したとおり、１次電流のｑ軸成分指令Ｉqs *とｑ軸成分
Ｉqs及び１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *とｄ軸成分Ｉds
に関して、Ｉqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉdsが成り立つよう
な１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を求めれ
ばω*＝ωとなり、１次磁束ベクトルの回転周波数の実
際値ωを演算できる。しかし、Ｉqs *とＩqsの偏差及び
Ｉds *とＩdsの偏差は、速度誤差が一定であっても、１
次磁束ベクトルの回転周波数の実際値ω及び発生トルク
τmの状態により変動する。これを図に示すと図４及び
図５のようになる。
したとおり、１次電流のｑ軸成分指令Ｉqs *とｑ軸成分
Ｉqs及び１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *とｄ軸成分Ｉds
に関して、Ｉqs *＝ＩqsかつＩds *＝Ｉdsが成り立つよう
な１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を求めれ
ばω*＝ωとなり、１次磁束ベクトルの回転周波数の実
際値ωを演算できる。しかし、Ｉqs *とＩqsの偏差及び
Ｉds *とＩdsの偏差は、速度誤差が一定であっても、１
次磁束ベクトルの回転周波数の実際値ω及び発生トルク
τmの状態により変動する。これを図に示すと図４及び
図５のようになる。
【００７１】図４は、誘導電動機が力行動作(定格出力
トルクτm100%)にて、ある一定の速度誤差Δω（＝ω*
−ω）＞０が存在する場合に、１次磁束ベクトルの回転
周波数ωを変化させながら、速度誤差に起因して１次電
流に発生する誤差をｄ−ｑ座標軸上で電流誤差ベクトル
として表現したものである。すなわち、１次電流のｑ軸
成分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差ΔＩqs（＝Ｉqs *−
Ｉqs）が電流誤差ベクトルのｑ軸成分であり、１次電流
のｄ軸成分指令Ｉds *とｄ軸成分Ｉdsの偏差ΔＩds（＝
Ｉds *−Ｉds）が電流誤差ベクトルのｄ軸成分である。
同様に、図５は、誘導電動機が回生動作の場合のもので
ある。
トルクτm100%)にて、ある一定の速度誤差Δω（＝ω*
−ω）＞０が存在する場合に、１次磁束ベクトルの回転
周波数ωを変化させながら、速度誤差に起因して１次電
流に発生する誤差をｄ−ｑ座標軸上で電流誤差ベクトル
として表現したものである。すなわち、１次電流のｑ軸
成分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差ΔＩqs（＝Ｉqs *−
Ｉqs）が電流誤差ベクトルのｑ軸成分であり、１次電流
のｄ軸成分指令Ｉds *とｄ軸成分Ｉdsの偏差ΔＩds（＝
Ｉds *−Ｉds）が電流誤差ベクトルのｄ軸成分である。
同様に、図５は、誘導電動機が回生動作の場合のもので
ある。
【００７２】図４のように、誘導電動機が力行動作の場
合は、電流誤差ベクトルは１次磁束ベクトルの回転周波
数ωにより変動するものの、そのｄ軸成分ΔＩdsの変動
は小さくｑ軸成分ΔＩqsの変動が主体的である。また、
ｄ軸成分ΔＩds、ｑ軸成分ΔＩqsのいずれについても１
次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に応じて符号が反
転することはなく、その符号は速度誤差Δωの符号の逆
である。これは、制御系において速度誤差の推定演算に
関わる信号が常に負帰還であり、制御系が安定となるよ
う作用することを示す。
合は、電流誤差ベクトルは１次磁束ベクトルの回転周波
数ωにより変動するものの、そのｄ軸成分ΔＩdsの変動
は小さくｑ軸成分ΔＩqsの変動が主体的である。また、
ｄ軸成分ΔＩds、ｑ軸成分ΔＩqsのいずれについても１
次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に応じて符号が反
転することはなく、その符号は速度誤差Δωの符号の逆
である。これは、制御系において速度誤差の推定演算に
関わる信号が常に負帰還であり、制御系が安定となるよ
う作用することを示す。
【００７３】一方、図５のように、誘導電動が回生動作
の場合、電流誤差ベクトルは１次磁束ベクトルの回転周
波数ωにより変動し、そのｄ軸成分ΔＩdsの変動及びｑ
軸成分ΔＩqsの変動は、ともに図４の場合に比較して大
きい。また、１次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に
応じて、ｄ軸成分ΔＩds・ｑ軸成分ΔＩqsの符号が反転
する箇所が存在し、その符号は速度誤差Δωの符号と同
一の場合と逆の場合が存在する。これは、制御系におい
て速度誤差の推定演算に関わる信号が正帰還となる場合
と負帰還となる場合が混在することを示す。正帰還とな
るのは１次磁束ベクトルの回転周波数ωが低い場合であ
る。また、電流誤差ベクトルの軌跡は原点を通過する
が、このとき、速度誤差による電流誤差は発生しない。
の場合、電流誤差ベクトルは１次磁束ベクトルの回転周
波数ωにより変動し、そのｄ軸成分ΔＩdsの変動及びｑ
軸成分ΔＩqsの変動は、ともに図４の場合に比較して大
きい。また、１次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に
応じて、ｄ軸成分ΔＩds・ｑ軸成分ΔＩqsの符号が反転
する箇所が存在し、その符号は速度誤差Δωの符号と同
一の場合と逆の場合が存在する。これは、制御系におい
て速度誤差の推定演算に関わる信号が正帰還となる場合
と負帰還となる場合が混在することを示す。正帰還とな
るのは１次磁束ベクトルの回転周波数ωが低い場合であ
る。また、電流誤差ベクトルの軌跡は原点を通過する
が、このとき、速度誤差による電流誤差は発生しない。
【００７４】ここで、回生動作において速度誤差の推定
演算に関わる信号が正帰還となり速度誤差の推定演算が
発散して制御系が不安定となることが問題となる。この
問題を解決するためには、速度誤差を電流誤差ベクトル
に基づいて推定演算する場合に、電流誤差ベクトルのｄ
軸成分ΔＩds及びｑ軸成分ΔＩqsの符号の反転に関して
なんらかの対策を講じ、正帰還とならないようにする必
要がある。
演算に関わる信号が正帰還となり速度誤差の推定演算が
発散して制御系が不安定となることが問題となる。この
問題を解決するためには、速度誤差を電流誤差ベクトル
に基づいて推定演算する場合に、電流誤差ベクトルのｄ
軸成分ΔＩds及びｑ軸成分ΔＩqsの符号の反転に関して
なんらかの対策を講じ、正帰還とならないようにする必
要がある。
【００７５】そこで、本発明においては、ｄ−ｑ座標軸
上で表された電流誤差ベクトルを座標変換し、座標変換
後の電流誤差ベクトルに基づいて速度誤差の推定演算を
行うことで、上記の問題点を解消する。
上で表された電流誤差ベクトルを座標変換し、座標変換
後の電流誤差ベクトルに基づいて速度誤差の推定演算を
行うことで、上記の問題点を解消する。
【００７６】さて、図４、図５より、ある一定の速度誤
差Δω（＝ω*−ω）＞０が存在する場合に、制御系が
常に安定と成るべく上記電流誤差ベクトルが存在して欲
しい領域(以降、「望ましい領域」と呼ぶ)は図６のよう
に表される。しかし、上記のように、回生動作において
は、電流誤差ベクトルは、この「望ましい領域」の外に
存在しうる。そこで図７に示すように、座標変換により
「望ましい領域」を拡大することを考える。
差Δω（＝ω*−ω）＞０が存在する場合に、制御系が
常に安定と成るべく上記電流誤差ベクトルが存在して欲
しい領域(以降、「望ましい領域」と呼ぶ)は図６のよう
に表される。しかし、上記のように、回生動作において
は、電流誤差ベクトルは、この「望ましい領域」の外に
存在しうる。そこで図７に示すように、座標変換により
「望ましい領域」を拡大することを考える。
【００７７】図７において、ｄ軸、ｑ軸は座標変換前の
座標軸であり、ｄ’軸、ｑ’軸は座標変換後の座標軸で
ある。またψは座標変換の変換位相角である。電流誤差
ベクトルは、誘導電動機の回転周波数や発生トルクなど
各動作点に応じて変化する。そこで変換位相角ψは、所
望する誘導電動機の動作範囲内において、いずれの動作
点においても制御系が常に安定に保たれるように、電流
誤差ベクトルが「望ましい領域」内に存在すべく決定さ
れる。上記の座標変換により、１次電流のｄ軸成分指令
Ｉds *とｄ軸成分Ｉdsの偏差ΔＩds、１次電流のｑ軸成
分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差ΔＩqsは、次式(１８
ａ)，(１８ｂ)のように、ΔＩ’ds、ΔＩ’qsに変換さ
れる。
座標軸であり、ｄ’軸、ｑ’軸は座標変換後の座標軸で
ある。またψは座標変換の変換位相角である。電流誤差
ベクトルは、誘導電動機の回転周波数や発生トルクなど
各動作点に応じて変化する。そこで変換位相角ψは、所
望する誘導電動機の動作範囲内において、いずれの動作
点においても制御系が常に安定に保たれるように、電流
誤差ベクトルが「望ましい領域」内に存在すべく決定さ
れる。上記の座標変換により、１次電流のｄ軸成分指令
Ｉds *とｄ軸成分Ｉdsの偏差ΔＩds、１次電流のｑ軸成
分指令Ｉqs *とｑ軸成分Ｉqsの偏差ΔＩqsは、次式(１８
ａ)，(１８ｂ)のように、ΔＩ’ds、ΔＩ’qsに変換さ
れる。
【００７８】
【数１６】
【００７９】この座標変換後の電流誤差ベクトルに基づ
いて、速度誤差の推定演算を行うことにより、推定演算
に使用する信号は力行・回生動作を問わず、いずれの動
作点においても正帰還とはならないため、制御系を安定
に保つことが可能となる。
いて、速度誤差の推定演算を行うことにより、推定演算
に使用する信号は力行・回生動作を問わず、いずれの動
作点においても正帰還とはならないため、制御系を安定
に保つことが可能となる。
【００８０】以下、請求項１及び請求項２の発明に関連
する実施の形態１について、図を用いて説明する。図１
は、実施の形態１による誘導電動機のトルク制御装置の
構成を示すブロック図である。
する実施の形態１について、図を用いて説明する。図１
は、実施の形態１による誘導電動機のトルク制御装置の
構成を示すブロック図である。
【００８１】図１において、電流成分制御回路１１ｂ、
速度誤差推定手段１３が、本実施の形態１の新規な構成
である。なお、１は誘導電動機、２は電流検出器、３は
ＰＷＭインバータ、４は電流成分指令演算手段、５は電
流成分演算手段、６はすべり周波数演算回路、８，１０
は積分器、９は加算器、１２は電圧指令演算回路であ
り、図１３の構成と同様である。また、電流制御手段
は、電流成分制御回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及
びＰＷＭインバータ３から構成されている。
速度誤差推定手段１３が、本実施の形態１の新規な構成
である。なお、１は誘導電動機、２は電流検出器、３は
ＰＷＭインバータ、４は電流成分指令演算手段、５は電
流成分演算手段、６はすべり周波数演算回路、８，１０
は積分器、９は加算器、１２は電圧指令演算回路であ
り、図１３の構成と同様である。また、電流制御手段
は、電流成分制御回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及
びＰＷＭインバータ３から構成されている。
【００８２】図２は、電流成分制御回路１１ｂの詳細な
構成を示すブロック図である。図２において、５６は加
算器である。尚、図２において、図１６と同一符号は、
同一または相当部分を示す。
構成を示すブロック図である。図２において、５６は加
算器である。尚、図２において、図１６と同一符号は、
同一または相当部分を示す。
【００８３】図３は速度誤差推定手段１３の詳細な構成
を示すブロック図である。図３において、６０、６３は
係数器、６１、６６、６７、７２及び７５は減算器、６
５は加算器、６２、７０、７１、７３及び７４は乗算
器、６４は除算器、６８は余弦関数器、６９は正弦関数
器である。
を示すブロック図である。図３において、６０、６３は
係数器、６１、６６、６７、７２及び７５は減算器、６
５は加算器、６２、７０、７１、７３及び７４は乗算
器、６４は除算器、６８は余弦関数器、６９は正弦関数
器である。
【００８４】次に、実施の形態１の誘導電動機のトルク
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機１
のトルク指令τm及び第１の積分器８から出力された誘
導電動機１の回転周波数の推定値ω＾mを電流成分指令
演算手段４に入力すると、励磁電流成分指令Ｉ0 *及びト
ルク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機１
のトルク指令τm及び第１の積分器８から出力された誘
導電動機１の回転周波数の推定値ω＾mを電流成分指令
演算手段４に入力すると、励磁電流成分指令Ｉ0 *及びト
ルク電流成分指令Ｉqs *が出力される。
【００８５】また、電流検出器２によって検出された１
次電流Ｉus(Ｕ相)、Ｉvs(Ｖ相)及び第２の積分器１０か
ら出力された１次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段５に入力すると、１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸
成分Ｉqsが出力される。
次電流Ｉus(Ｕ相)、Ｉvs(Ｖ相)及び第２の積分器１０か
ら出力された１次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段５に入力すると、１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸
成分Ｉqsが出力される。
【００８６】つづいて、電流成分指令演算手段４から出
力された励磁電流成分指令Ｉ0 *とトルク電流成分指令Ｉ
qs *、電流成分演算手段５から出力された１次電流のｄ
軸成分Ｉdsとｑ軸成分(トルク電流成分)Ｉqs及び予め設
定された電流誤差ベクトルの座標変換における変換位相
角ψを速度誤差推定手段１３に入力すると、１次磁束ベ
クトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設定
値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δω及び座標変換後
の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’dsが出力される。
力された励磁電流成分指令Ｉ0 *とトルク電流成分指令Ｉ
qs *、電流成分演算手段５から出力された１次電流のｄ
軸成分Ｉdsとｑ軸成分(トルク電流成分)Ｉqs及び予め設
定された電流誤差ベクトルの座標変換における変換位相
角ψを速度誤差推定手段１３に入力すると、１次磁束ベ
クトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設定
値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δω及び座標変換後
の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’dsが出力される。
【００８７】具体的には、図３に示すように、励磁電流
成分指令Ｉ0 *とトルク電流成分指令Ｉqs *、１次電流の
ｄ軸成分Ｉdsとｑ軸成分(トルク電流成分)Ｉqs、及び変
換位相角ψを速度誤差推定手段１３に入力する。そうす
ると、まず、１次電流のｄ軸成分Ｉdsを係数器６０に入
力して得られた信号を減算器６１によって、励磁電流成
分指令Ｉ0 *から減じてＩ0 *−σＩdsが出力される。つづ
いて、乗算器６２によってｑ軸電流成分(トルク電流成
分)Ｉqsを二乗した後、係数器６３に入力するとσＩqs 2
が出力される。さらに、除算器６４によって、このσＩ
qs 2を減算器６１から出力されたＩ0 *−σＩdsで除算し
た後、加算器６５によって励磁電流成分指令Ｉ0 *を加算
すると、１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *が出力される。
つづいて、減算器６６によって、１次電流のｄ軸成分指
令Ｉds *からｄ軸成分Ｉdsを減ずると、１次電流のｄ軸
成分の偏差ΔＩdsが出力される。また、減算器６７によ
り１次電流のｑ軸成分指令Ｉqs *からｑ軸成分Ｉqsを減
ずると、１次電流のｑ軸成分の偏差ΔＩqsが出力され
る。
成分指令Ｉ0 *とトルク電流成分指令Ｉqs *、１次電流の
ｄ軸成分Ｉdsとｑ軸成分(トルク電流成分)Ｉqs、及び変
換位相角ψを速度誤差推定手段１３に入力する。そうす
ると、まず、１次電流のｄ軸成分Ｉdsを係数器６０に入
力して得られた信号を減算器６１によって、励磁電流成
分指令Ｉ0 *から減じてＩ0 *−σＩdsが出力される。つづ
いて、乗算器６２によってｑ軸電流成分(トルク電流成
分)Ｉqsを二乗した後、係数器６３に入力するとσＩqs 2
が出力される。さらに、除算器６４によって、このσＩ
qs 2を減算器６１から出力されたＩ0 *−σＩdsで除算し
た後、加算器６５によって励磁電流成分指令Ｉ0 *を加算
すると、１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *が出力される。
つづいて、減算器６６によって、１次電流のｄ軸成分指
令Ｉds *からｄ軸成分Ｉdsを減ずると、１次電流のｄ軸
成分の偏差ΔＩdsが出力される。また、減算器６７によ
り１次電流のｑ軸成分指令Ｉqs *からｑ軸成分Ｉqsを減
ずると、１次電流のｑ軸成分の偏差ΔＩqsが出力され
る。
【００８８】次に、変換位相角ψを余弦関数器６８に入
力すると、余弦関数値ｃｏｓψが出力される。さらに余
弦関数器６８の出力と減算器６６の出力を乗算器７３に
入力するとΔＩds・ｃｏｓψが出力される。また、余弦
関数器６８の出力と減算器６７の出力を乗算器７１に入
力するとΔＩqs・ｃｏｓψが出力される。次に、正弦関
数器６９の出力と減算器６６の出力を乗算器７０に入力
するとΔＩds・ｓｉｎψが出力される。また、正弦関数
器６９の出力と減算器６７の出力を乗算器７４に入力す
るとΔＩqs・ｓｉｎψが出力される。
力すると、余弦関数値ｃｏｓψが出力される。さらに余
弦関数器６８の出力と減算器６６の出力を乗算器７３に
入力するとΔＩds・ｃｏｓψが出力される。また、余弦
関数器６８の出力と減算器６７の出力を乗算器７１に入
力するとΔＩqs・ｃｏｓψが出力される。次に、正弦関
数器６９の出力と減算器６６の出力を乗算器７０に入力
するとΔＩds・ｓｉｎψが出力される。また、正弦関数
器６９の出力と減算器６７の出力を乗算器７４に入力す
るとΔＩqs・ｓｉｎψが出力される。
【００８９】つづいて、減算器７５により、乗算器７３
の出力から乗算器７４の出力を減ずると、(１８ａ)式に
基づく座標変換後の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’
dsが求まる。また、減算器７２により、乗算器７１の出
力から乗算器７０の出力を減ずると、(１８ｂ)式に基づ
く座標変換後の１次電流のｑ’軸成分の偏差ΔＩ’qsが
求まる。ここでｑ’軸成分の偏差ΔＩ’qsを、１次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設
定値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δωとする。
の出力から乗算器７４の出力を減ずると、(１８ａ)式に
基づく座標変換後の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’
dsが求まる。また、減算器７２により、乗算器７１の出
力から乗算器７０の出力を減ずると、(１８ｂ)式に基づ
く座標変換後の１次電流のｑ’軸成分の偏差ΔＩ’qsが
求まる。ここでｑ’軸成分の偏差ΔＩ’qsを、１次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設
定値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δωとする。
【００９０】次に、この速度誤差Δωを第１の積分器８
に入力すると、誘導電動機１の回転周波数の推定値ω＾
mが出力される。ここで、第１の積分器８のゲインＫ
は、加減速運転中においても上記の速度誤差Δωが十分
小さくなるように設定される。
に入力すると、誘導電動機１の回転周波数の推定値ω＾
mが出力される。ここで、第１の積分器８のゲインＫ
は、加減速運転中においても上記の速度誤差Δωが十分
小さくなるように設定される。
【００９１】つづいて、電流成分指令演算手段４から出
力されたトルク電流成分指令Ｉqs *、電流成分演算手段
５から出力された１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分
Ｉqsをすベり周波数演算回路６に入力すると、すベり周
波数ωsが出力される。
力されたトルク電流成分指令Ｉqs *、電流成分演算手段
５から出力された１次電流のｄ軸成分Ｉds及びｑ軸成分
Ｉqsをすベり周波数演算回路６に入力すると、すベり周
波数ωsが出力される。
【００９２】つづいて、第１の積分器８の出力ω＾mと
すべり周波数演算回路６の出力ωsを加算器９によって
加算すると、(１２)式の演算が行われ、１次磁束ベクト
ルの回転周波数の設定値ω*が求められる。さらに、こ
の１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第２の
積分器１０に入力すると、１次磁束ベクトルの位相θが
出力される。
すべり周波数演算回路６の出力ωsを加算器９によって
加算すると、(１２)式の演算が行われ、１次磁束ベクト
ルの回転周波数の設定値ω*が求められる。さらに、こ
の１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第２の
積分器１０に入力すると、１次磁束ベクトルの位相θが
出力される。
【００９３】次に、電流成分指令演算手段４から出力さ
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトルク電流成分指令Ｉqs
*、加算器９から出力された１次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、速度誤差推定手段１３から出力され
た座標変換後の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’ds、
電流成分演算手段５から出力された１次電流のｄ軸成分
Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをそれぞれ、電流成分制御回路１
１ｂに入力すると、１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *及び
ｑ軸成分指令Ｖqs *が出力される。
れた励磁電流成分指令Ｉ0 *及びトルク電流成分指令Ｉqs
*、加算器９から出力された１次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、速度誤差推定手段１３から出力され
た座標変換後の１次電流のｄ’軸成分の偏差ΔＩ’ds、
電流成分演算手段５から出力された１次電流のｄ軸成分
Ｉds及びｑ軸成分Ｉqsをそれぞれ、電流成分制御回路１
１ｂに入力すると、１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *及び
ｑ軸成分指令Ｖqs *が出力される。
【００９４】具体的には、図２に示すように、１次電流
のｄ軸成分Ｉdsを係数器４０に入力して得られた信号
を、減算器４１によって励磁電流成分指令Ｉ0 *から減ず
ると、Ｉ0 *−σＩdsが出力される。つづいて、乗算器４
２によってｑ軸電流成分(トルク電流成分)Ｉqsを二乗し
た後、係数器４３に入力するとσＩqs 2が出力される。
さらに、除算器４４によって、このσＩqs 2を減算器４
１から出力されたＩ0 *−σＩdsで除算した後、加算器５
６によって、励磁電流成分指令と加算され、１次電流の
ｄ軸成分指令Ｉds *が出力される。
のｄ軸成分Ｉdsを係数器４０に入力して得られた信号
を、減算器４１によって励磁電流成分指令Ｉ0 *から減ず
ると、Ｉ0 *−σＩdsが出力される。つづいて、乗算器４
２によってｑ軸電流成分(トルク電流成分)Ｉqsを二乗し
た後、係数器４３に入力するとσＩqs 2が出力される。
さらに、除算器４４によって、このσＩqs 2を減算器４
１から出力されたＩ0 *−σＩdsで除算した後、加算器５
６によって、励磁電流成分指令と加算され、１次電流の
ｄ軸成分指令Ｉds *が出力される。
【００９５】つづいて、１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *
を係数器４６に入力すると、１次抵抗によるｄ軸の電圧
降下分が出力される。さらに、１次電流のｄ軸成分を指
令値に一致させるために、座標変換後の１次電流のｄ’
軸成分の偏差ΔＩ’dsを増幅器４８で増幅するととも
に、この増幅器４８の出力と係数器４６の出力を加算器
４９により加算して得られた信号を、下記の式（１９）
で示される１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *として出力す
る。
を係数器４６に入力すると、１次抵抗によるｄ軸の電圧
降下分が出力される。さらに、１次電流のｄ軸成分を指
令値に一致させるために、座標変換後の１次電流のｄ’
軸成分の偏差ΔＩ’dsを増幅器４８で増幅するととも
に、この増幅器４８の出力と係数器４６の出力を加算器
４９により加算して得られた信号を、下記の式（１９）
で示される１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *として出力す
る。
【００９６】
【数１７】
【００９７】一方、励磁電流成分指令を係数器５０に入
力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束のｄ軸成分
指令Φds *が出力される。さらに、このΦds *と１次磁束
ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算器５１によっ
て乗算するとω*・Φds *が出力される。また、トルク電
流成分Ｉqsを係数器５２に入力すると、１次抵抗による
ｑ軸の電圧降下分が出力される。
力すると、(４)式の演算が行われ、１次磁束のｄ軸成分
指令Φds *が出力される。さらに、このΦds *と１次磁束
ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算器５１によっ
て乗算するとω*・Φds *が出力される。また、トルク電
流成分Ｉqsを係数器５２に入力すると、１次抵抗による
ｑ軸の電圧降下分が出力される。
【００９８】さらに、トルク電流成分を指令値Ｉqsに一
致させるために、減算器５３によって、トルク電流成分
指令Ｉqs *とトルク電流成分Ｉqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器５４で増幅するとともに、この増幅器５４の
出力と、乗算器５１及び係数器５２の出力を加算器５５
により加算して得られた信号を、次式(２０)で示される
１次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *として出力する。
致させるために、減算器５３によって、トルク電流成分
指令Ｉqs *とトルク電流成分Ｉqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器５４で増幅するとともに、この増幅器５４の
出力と、乗算器５１及び係数器５２の出力を加算器５５
により加算して得られた信号を、次式(２０)で示される
１次電圧のｑ軸成分指令Ｖqs *として出力する。
【００９９】
【数１８】
【０１００】次に、電流成分制御回路１１ｂから出力さ
れた１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *と、ｑ軸成分指令Ｖ
qs *、及び第２の積分器１０から出力された１次磁束ベ
クトルの位相θを、電圧指令演算回路１２に入力する
と、１次電圧指令であるＶus *、Ｖvs *及びＶws *が出力
される。さらに、ＰＷＭインバータ３によって、誘導電
動機１の１次電圧が上記の指令に一致するように制御さ
れる。
れた１次電圧のｄ軸成分指令Ｖds *と、ｑ軸成分指令Ｖ
qs *、及び第２の積分器１０から出力された１次磁束ベ
クトルの位相θを、電圧指令演算回路１２に入力する
と、１次電圧指令であるＶus *、Ｖvs *及びＶws *が出力
される。さらに、ＰＷＭインバータ３によって、誘導電
動機１の１次電圧が上記の指令に一致するように制御さ
れる。
【０１０１】以上の動作にしたがって、Ｉ0 *＝Ｉ0及び
Ｉqs *＝Ｉqsが成り立つようにＩds及びＩqsが制御され
る。従って、１次磁束のｄ軸成分Φdsが指令値に一致す
ると共に、加算器９から出力される１次磁束ベクトルの
回転周波数の設定値ω*は、その実際値と一致する。さ
らに、第２の積分器１０から出力される位相θは、１次
磁束ベクトルの位相と一致する。その結果、誘導電動機
１の発生トルクτmはトルク指令τ* mに一致するように
制御される。
Ｉqs *＝Ｉqsが成り立つようにＩds及びＩqsが制御され
る。従って、１次磁束のｄ軸成分Φdsが指令値に一致す
ると共に、加算器９から出力される１次磁束ベクトルの
回転周波数の設定値ω*は、その実際値と一致する。さ
らに、第２の積分器１０から出力される位相θは、１次
磁束ベクトルの位相と一致する。その結果、誘導電動機
１の発生トルクτmはトルク指令τ* mに一致するように
制御される。
【０１０２】実施の形態２.次に、請求項３及び請求項
４の発明に関連する実施の形態２を、図に基づいて説明
する。
４の発明に関連する実施の形態２を、図に基づいて説明
する。
【０１０３】図８は、本実施の形態２による誘導電動機
のトルク制御装置の構成を示すブロック図である。尚、
図中、従来のもの及び図１と同一符号は、同一または相
当部分を示すため説明を省略する。
のトルク制御装置の構成を示すブロック図である。尚、
図中、従来のもの及び図１と同一符号は、同一または相
当部分を示すため説明を省略する。
【０１０４】図８において、１４は位相角選択回路、１
５は位相角緩衝回路である。ここで、電流制御手段は、
電流成分制御回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及びＰ
ＷＭインバータ３から構成されている。
５は位相角緩衝回路である。ここで、電流制御手段は、
電流成分制御回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及びＰ
ＷＭインバータ３から構成されている。
【０１０５】図８で示される誘導電動機のトルク制御装
置の構成は、図１で示される実施の形態１での誘導電動
機のトルク制御装置の構成に、位相角選択回路１４と位
相角緩衝回路１５を加えたものである。
置の構成は、図１で示される実施の形態１での誘導電動
機のトルク制御装置の構成に、位相角選択回路１４と位
相角緩衝回路１５を加えたものである。
【０１０６】図９は位相角選択回路１４の詳細な構成を
示すブロック図である。図９において、８０は符号判定
器、８１は選択スイッチである。図１０は位相角緩衝回
路１５の構成を示すブロック図である。図１０におい
て、８２は１次遅れ回路である。
示すブロック図である。図９において、８０は符号判定
器、８１は選択スイッチである。図１０は位相角緩衝回
路１５の構成を示すブロック図である。図１０におい
て、８２は１次遅れ回路である。
【０１０７】次に、実施の形態２の誘導電動機のトルク
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機１
のトルク指令τm *、予め設定された誘導電動機１が力行
動作の場合の変換位相角ψP及び回生動作の場合の変換
位相角ψRを位相角選択回路１４へ入力すると、ψP、ψ
Rのいずれかが選択され、ψとして出力される。
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機１
のトルク指令τm *、予め設定された誘導電動機１が力行
動作の場合の変換位相角ψP及び回生動作の場合の変換
位相角ψRを位相角選択回路１４へ入力すると、ψP、ψ
Rのいずれかが選択され、ψとして出力される。
【０１０８】具体的には、図９において、トルク指令τ
m *を符号判定器８０に入力すると、τm *の符号により力
行動作と回生動作の別が判定され、力行動作の場合は１
が、回生動作の場合は−１が出力される。
m *を符号判定器８０に入力すると、τm *の符号により力
行動作と回生動作の別が判定され、力行動作の場合は１
が、回生動作の場合は−１が出力される。
【０１０９】続いて、符号判定器８０の出力を選択スイ
ッチ８１へ入力すると、位相角ψとして、入力が１の場
合にはψPが、−１の場合にはψRが出力される。次に、
位相角緩衝回路１５に位相角ψを入力すると、１次遅れ
回路８２により上記のψPとψRの切り替えが発生した際
のψの変化率を抑制したがψ’出力される。このψ’を
速度誤差推定手段１３に入力して実施の形態１に説明し
た動作が行われる。
ッチ８１へ入力すると、位相角ψとして、入力が１の場
合にはψPが、−１の場合にはψRが出力される。次に、
位相角緩衝回路１５に位相角ψを入力すると、１次遅れ
回路８２により上記のψPとψRの切り替えが発生した際
のψの変化率を抑制したがψ’出力される。このψ’を
速度誤差推定手段１３に入力して実施の形態１に説明し
た動作が行われる。
【０１１０】実施の形態３.図１及び図２で示されるよ
うに、一定の速度誤差Δω（＝ω*−ω）が存在する場
合に、速度誤差に起因して発生する電流誤差の絶対量
は、１次磁束ベクトルの回転周波数により変動する。そ
こで、図１における第１の積分器８の入力を１次磁束ベ
クトルの回転周波数に応じて調節する。
うに、一定の速度誤差Δω（＝ω*−ω）が存在する場
合に、速度誤差に起因して発生する電流誤差の絶対量
は、１次磁束ベクトルの回転周波数により変動する。そ
こで、図１における第１の積分器８の入力を１次磁束ベ
クトルの回転周波数に応じて調節する。
【０１１１】以下、請求項５の発明に関連する実施の形
態３を図に基づいて説明する。図１１は、本実施の形態
による誘導電動機のトルク制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。尚、図中、従来のもの及び図１と同一符号
は、同一または相当部分を示すため説明を省略する。
態３を図に基づいて説明する。図１１は、本実施の形態
による誘導電動機のトルク制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。尚、図中、従来のもの及び図１と同一符号
は、同一または相当部分を示すため説明を省略する。
【０１１２】図１１において、１６は回転周波数推定演
算回路である。ここで、電流制御手段は、電流成分制御
回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及びＰＷＭインバー
タ３から構成されている。
算回路である。ここで、電流制御手段は、電流成分制御
回路１１ｂ、電圧指令演算回路１２及びＰＷＭインバー
タ３から構成されている。
【０１１３】図１１で示される誘導電動機のトルク制御
装置の構成は、図１で示される実施の形態１の誘導電動
機のトルク制御装置の構成において、第１の積分器８の
代わりに回転周波数推定演算回路１６を用いたものであ
る。
装置の構成は、図１で示される実施の形態１の誘導電動
機のトルク制御装置の構成において、第１の積分器８の
代わりに回転周波数推定演算回路１６を用いたものであ
る。
【０１１４】図１２は回転周波数推定演算回路１６の詳
細な構成を示すブロック図である。図１２において、９
０は絶対値回路、９１は関数発生器、９２は乗算器、９
３は積分器である。
細な構成を示すブロック図である。図１２において、９
０は絶対値回路、９１は関数発生器、９２は乗算器、９
３は積分器である。
【０１１５】次に実施の形態３の誘導電動機のトルク制
御装置の動作について説明する。まず、加算器９から出
力される１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を
絶対値回路９０に入力すると、絶対値｜ω*｜が出力さ
れる。さらに、この絶対値｜ω*｜を関数発生器９１に
入力すると、｜ω*｜に応じて速度誤差Δωを調節する
ための調節係数(ゲイン)が出力される。さらに、この調
節係数(ゲイン)と速度誤差Δωが乗算器９２により乗算
され、さらに積分器９３へ入力されると、誘導電動機１
の回転周波数の推定値ω＾mが出力される。ここで、積
分器９３のゲインＫは、加減速運転中においても上記の
速度誤差Δωが十分小さくなるように設定される。以上
により、広範囲の動作領域にわたって、等しい制御応答
性を得ることができる。
御装置の動作について説明する。まず、加算器９から出
力される１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を
絶対値回路９０に入力すると、絶対値｜ω*｜が出力さ
れる。さらに、この絶対値｜ω*｜を関数発生器９１に
入力すると、｜ω*｜に応じて速度誤差Δωを調節する
ための調節係数(ゲイン)が出力される。さらに、この調
節係数(ゲイン)と速度誤差Δωが乗算器９２により乗算
され、さらに積分器９３へ入力されると、誘導電動機１
の回転周波数の推定値ω＾mが出力される。ここで、積
分器９３のゲインＫは、加減速運転中においても上記の
速度誤差Δωが十分小さくなるように設定される。以上
により、広範囲の動作領域にわたって、等しい制御応答
性を得ることができる。
【０１１６】実施の形態４．上記の実施の形態１〜３で
は、電流成分演算手段５から出力された１次電流のｑ軸
成分(トルク電流成分)Ｉqsを用いて、すベり周波数ωs
の演算を行ったが、第１の積分器８によってＩqsは電流
成分指令演算手段４から出力されたトルク電流成分指令
Ｉqs *に一致するように制御される。従ってＩqsの代わ
りにＩqs *を用いてすベり周波数ωsの演算を行うように
してもよい。
は、電流成分演算手段５から出力された１次電流のｑ軸
成分(トルク電流成分)Ｉqsを用いて、すベり周波数ωs
の演算を行ったが、第１の積分器８によってＩqsは電流
成分指令演算手段４から出力されたトルク電流成分指令
Ｉqs *に一致するように制御される。従ってＩqsの代わ
りにＩqs *を用いてすベり周波数ωsの演算を行うように
してもよい。
【０１１７】実施の形態５．上記の実施の形態１〜４で
は、電流成分制御回路１１ｂにて、１次抵抗によるｄ軸
の電圧降下分については１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *
を用いて、ｑ軸の電圧降下分については１次電流のｑ軸
成分Ｉqsを用いて演算したが、電流制御手段により１次
電流のｄ軸成分ＩdsはＩds *に、Ｉqsは１次電流のｑ軸
成分指令Ｉqs *に一致するよう制御される。したがっ
て、Ｉds *の代わりにＩdsを、Ｉqsの代わりにＩqs *を用
いて、それぞれの電圧降下分を演算するようにしてもよ
い。
は、電流成分制御回路１１ｂにて、１次抵抗によるｄ軸
の電圧降下分については１次電流のｄ軸成分指令Ｉds *
を用いて、ｑ軸の電圧降下分については１次電流のｑ軸
成分Ｉqsを用いて演算したが、電流制御手段により１次
電流のｄ軸成分ＩdsはＩds *に、Ｉqsは１次電流のｑ軸
成分指令Ｉqs *に一致するよう制御される。したがっ
て、Ｉds *の代わりにＩdsを、Ｉqsの代わりにＩqs *を用
いて、それぞれの電圧降下分を演算するようにしてもよ
い。
【０１１８】実施の形態６．尚、実施の形態３で説明し
た構成は、実施の形態２で説明した構成と相互に組み合
わせて用いることが可能である。また、上記実施の形態
でハードウェアによって構成したものについては、マイ
クロコンピュータを用いたソフトウェア処理によって実
現してもよい。
た構成は、実施の形態２で説明した構成と相互に組み合
わせて用いることが可能である。また、上記実施の形態
でハードウェアによって構成したものについては、マイ
クロコンピュータを用いたソフトウェア処理によって実
現してもよい。
【０１１９】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜請求項４記載
の発明によれば、誘導電動機の１次磁束ベクトルと同相
である１次電流の励磁電流成分の指令と実際値の偏差及
び１次磁束ベクトルと直交する１次電流のトルク電流成
分の指令と実際値の偏差とから表現される電流誤差ベク
トルに対して、座標変換を行い、座標変換後のトルク電
流成分の偏差を用いて制御に使用する誘導電動機の回転
周波数の推定演算を行うよう構成したことにより、電流
検出器を用いることなく、従来は不安定となり制御不可
能であった低速回転−回生動作域を含む広範囲の動作領
域にわたって、常に安定で、高精度、高速応答のトルク
制御特性が得られる効果がある。
の発明によれば、誘導電動機の１次磁束ベクトルと同相
である１次電流の励磁電流成分の指令と実際値の偏差及
び１次磁束ベクトルと直交する１次電流のトルク電流成
分の指令と実際値の偏差とから表現される電流誤差ベク
トルに対して、座標変換を行い、座標変換後のトルク電
流成分の偏差を用いて制御に使用する誘導電動機の回転
周波数の推定演算を行うよう構成したことにより、電流
検出器を用いることなく、従来は不安定となり制御不可
能であった低速回転−回生動作域を含む広範囲の動作領
域にわたって、常に安定で、高精度、高速応答のトルク
制御特性が得られる効果がある。
【０１２０】請求項５の発明によれば、制御に使用する
誘導電動機の回転周波数の推定演算を行う構成におい
て、推定演算の入力信号である速度誤差(誘導電動機の
１次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用
いた設定値の偏差)を、１次磁束ベクトルの回転周波数
の設定値で調整することにより、回転周波数に依らず均
一な制御応答性が得られる効果がある。
誘導電動機の回転周波数の推定演算を行う構成におい
て、推定演算の入力信号である速度誤差(誘導電動機の
１次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用
いた設定値の偏差)を、１次磁束ベクトルの回転周波数
の設定値で調整することにより、回転周波数に依らず均
一な制御応答性が得られる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１の誘導電動機のトル
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の電流成分制御回路
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の速度誤差推定手段
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の動作原理説明図で
ある。
ある。
【図５】 この発明の実施の形態１の動作原理説明図で
ある。
ある。
【図６】 この発明の実施の形態１の動作原理説明図で
ある。
ある。
【図７】 この発明の実施の形態１の動作原理説明図で
ある。
ある。
【図８】 この発明の実施の形態２の誘導電動機のトル
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態２の位相角選択回路の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２の位相角緩衝回路
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３の誘導電動機のト
ルク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
ルク制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３の回転周波数推定
演算回路の構成を示すブロック図である。
演算回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の全体
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図１４】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の電流
成分指令演算手段の構成を示すブロック図である。
成分指令演算手段の構成を示すブロック図である。
【図１５】 従来の誘導電動機のトルク制御装置のすべ
り周波数演算回路の構成を示すブロック図である。
り周波数演算回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の電流
成分制御回路の構成を示すブロック図である。
成分制御回路の構成を示すブロック図である。
１ 誘導電動機、２ 電流検出器、３ ＰＷＭインバー
タ、４ 電流成分指令演算手段、５ 電流成分演算手
段、６ すべり周波数演算回路、７, ３５, ４１, ４
５, ４７, ５３, ６１, ６６, ６７, ７２, ７５ 減算
器、８ 第１の積分器、９, ３３, ４９, ５５, ５６,
６５ 加算器、１０ 第２の積分器、１１ｂ電流成分制
御回路、１２ 電圧指令演算回路、１３ 速度誤差推定
手段、１４位相角選択回路、１５ 位相角緩衝回路、２
０, ９０ 絶対値回路、２１, ９１ 関数発生器、２
２, ２４, ３０, ３２, ３４, ３６, ４０, ４３, ４
６, ５０, ５２, ６０, ６３ 係数器、２３, ３７, ４
４, ６４ 除算器、３１ 微分器、４２, ５１, ６２,
７０, ７１, ７３, ７４, ９２ 乗算器、４８, ５４増
幅器、６８ 余弦関数器、６９ 正弦関数器、８０ 符
号判定器、８１ 選択スイッチ、８２ １次遅れ回路、
９３ 積分器。
タ、４ 電流成分指令演算手段、５ 電流成分演算手
段、６ すべり周波数演算回路、７, ３５, ４１, ４
５, ４７, ５３, ６１, ６６, ６７, ７２, ７５ 減算
器、８ 第１の積分器、９, ３３, ４９, ５５, ５６,
６５ 加算器、１０ 第２の積分器、１１ｂ電流成分制
御回路、１２ 電圧指令演算回路、１３ 速度誤差推定
手段、１４位相角選択回路、１５ 位相角緩衝回路、２
０, ９０ 絶対値回路、２１, ９１ 関数発生器、２
２, ２４, ３０, ３２, ３４, ３６, ４０, ４３, ４
６, ５０, ５２, ６０, ６３ 係数器、２３, ３７, ４
４, ６４ 除算器、３１ 微分器、４２, ５１, ６２,
７０, ７１, ７３, ７４, ９２ 乗算器、４８, ５４増
幅器、６８ 余弦関数器、６９ 正弦関数器、８０ 符
号判定器、８１ 選択スイッチ、８２ １次遅れ回路、
９３ 積分器。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 7/63
H02P 21/00
Claims (5)
- 【請求項１】 誘導電動機と、 上記誘導電動機が出力すベきトルクの指令信号を入力
し、上記誘導電動機の１次磁束ベクトルと同相の励磁電
流成分指令と上記１次磁束ベクトルに直交するトルク電
流成分指令を演算する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 上記１次電流と上記１次磁束ベクトルの位相に基づいて
上記誘導電動機の励磁電流成分及びトルク電流成分を演
算する電流成分演算手段と、 上記トルク電流成分指令と上記トルク電流成分及び上記
励磁電流成分指令と上記励磁電流成分を入力し、上記１
次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用い
た上記１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との誤差
(速度誤差)を演算する速度誤差推定手段と、 上記速度誤差推定手段から出力される上記速度誤差を積
分し、上記誘導電動機の回転周波数となす第１の積分器
と、 上記電流成分指令演算手段の出力及び上記電流成分演算
手段の出力に基づいて上記誘導電動機のすベり周波数を
演算するすべり周波数演算回路と、 上記誘導電動機の回転周波数と上記すベり周波数を加算
して得られた信号を上記１次磁束ベクトルの回転周波数
の設定値となす加算器と、 上記１次磁束ベクトルの回転周波数の設定値を積分して
得られた信号を上記１次磁束ベクトルの位相となす第２
の積分器と、 上記励磁電流成分及び上記トルク電流成分がそれぞれ上
記励磁電流成分指令及び上記トルク電流成分指令に追従
するように上記誘導電動機の１次電流を制御する電流制
御手段とを備えたことを特徴とする誘導電動機のトルク
制御装置。 - 【請求項２】 上記速度誤差推定手段が、上記トルク電
流成分指令と上記トルク電流成分の偏差及び上記励磁電
流成分指令と上記励磁電流成分の偏差で表現される直交
座標上の電流誤差ベクトルを座標変換し、速度誤差及び
座標変換後の上記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分
の偏差を出力すると共に、 上記電流制御手段が、上記速度誤差推定手段が出力する
上記座標変換後の上記励磁電流成分指令と上記励磁電流
成分の偏差を入力することを特徴とする請求項１記載の
誘導電動機のトルク制御装置。 - 【請求項３】 上記速度誤差推定手段において、上記電
流誤差ベクトルに対して座標変換を行う際の変換位相角
を、上記誘導電動機の力行動作、回生動作にて切り替え
る位相角選択回路を備えることを特徴とする請求項２記
載の誘導電動機のトルク制御装置。 - 【請求項４】 上記位相角選択回路が出力する上記変換
位相角を入力し、上記位相角切り替えの際の位相角の変
化の度合いを抑制して出力する位相角緩衝回路を備える
ことを特徴とする請求項３記載の誘導電動機のトルク制
御装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の誘導電動機のトルク制御
装置において、 上記速度誤差推定手段が出力する上記速度誤差と上記１
次磁束ベクトルの回転周波数の設定値を入力し、上記回
転周波数に応じて上記速度誤差を調節し、調節後の速度
誤差を積分して上記誘導電動機の回転周波数となす回転
周波数推定演算回路を備えたことを特徴とする誘導電動
機のトルク制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25955397A JP3530721B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 誘導電動機のトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25955397A JP3530721B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 誘導電動機のトルク制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1198891A JPH1198891A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3530721B2 true JP3530721B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=17335722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25955397A Expired - Fee Related JP3530721B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 誘導電動機のトルク制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530721B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000116199A (ja) | 1998-10-01 | 2000-04-21 | Toshiba Corp | 電動機制御装置 |
| US9369078B2 (en) | 2013-03-11 | 2016-06-14 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Method of current reference generation for a motor |
| US9461574B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-10-04 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Motor control system for determining a reference d-axis current and a q-axis current |
| US9531311B2 (en) | 2013-03-13 | 2016-12-27 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Generation of a current reference to control a brushless motor |
| US10526008B1 (en) | 2018-07-31 | 2020-01-07 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Machine current limiting for permanent magnet synchronous machines |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP25955397A patent/JP3530721B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1198891A (ja) | 1999-04-09 |
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