JP5023439B2 - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

Description

この発明はインバータなどの電力変換装置により駆動される誘導電動機の制御方法に関し、特に、前記誘導電動機を可変速制御する際に用いられる電動機定数としての励磁インダクタンスの導出方法に関する。

図１１は、下記特許文献１に開示されている誘導電動機の制御方法を含む、この種の誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図である。

図１１において、１は後述の制御装置１０からの三相の電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*（交流量）それぞれをＰＷＭ演算して内蔵するインバータ主回路を形成するそれぞれの半導体スイッチへのオン・オフ駆動信号に変換し、これらのオン・オフ駆動信号に基づき前記インバータ主回路から通常は三相の交流電圧を発生するインバータ、２はインバータ１により給電される誘導電動機、３はインバータ１から誘導電動機２への電流、すなわち、誘導電動機２の一次電流ｉ₁を検出する電流検出器、１０は指令値演算器１１と積分器１２と座標変換器１３，１４と定数演算器１５とから形成され、インバータ１を介して誘導電動機２を可変速制御する制御装置である。

この制御装置１０において、指令値演算器１１では指令される誘導電動機２の一次角周波数指令値ω₁ ^*と、この一次角周波数指令値ω₁ ^*を積分器１２による時間積分演算で得られる位相角指令値θ₁ ^*に基づき電流検出器３で検出された誘導電動機２の一次電流ｉ₁を座標変換器１３による三相−二相変換およびｄ−ｑ軸変換したｉ_1d，ｉ_1qと、後述の定数演算器１５から得られる誘導電動機２の励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#や他の電動機定数とから誘導電動機２のｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*，ｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*を演算し、これらの値を座標変換器１４へ出力している。また、この座標変換器１４では位相角指令値θ₁ ^*に基づきｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*，ｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*をα−β変換および二相−三相変換した前記電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*を生成し、これらの電圧指令値に基づいて誘導電動機２を可変速制御している。

この制御装置１０とインバータ１と電流検出器３とによる誘導電動機２の制御方法は、一般的なＶ／ｆ制御方式に磁束調節機能を付加したものと称されている。
特開２００３−２４４９８２号公報 （第３，４頁、図１など）

図１１に示した誘導電動機２の従来の制御装置１０において、定数演算器１５では、先ず誘導電動機２を無負荷状態で回転させ、このときの前記一次角周波数指令値ω₁ ^*とｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*，ｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*と電流検出値ｉ_1dとに基づいて誘導電動機２の電動機定数としての励磁インダクンス演算値Ｌｍ^#を導出するようにしているが、この定数演算器１５では誘導電動機２が機械設備などに組み込まれ、この誘導電動機２を無負荷状態で回転させることが許されないときには、前記導出方法を用いることは困難である。

この発明の目的は、誘導電動機を可変速制御する際の電動機定数としての励磁インダクタンスを、該誘導電動機を回転させること無く導出できる誘導電動機の制御方法を提供することにある。

この第１の発明の誘導電動機の制御方法は、誘導電動機の通常運転前に、この誘導電動機を駆動する電力変換装置から、これに指令される前記誘導電動機の定格誘起電圧に対応した電圧指令値に基づいて直流電圧を発生させて前記誘導電動機に印加し、このときに誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧とに基づいてこの誘導電動機の励磁電流を演算により求め、この励磁電流演算値に基づいて前記誘導電動機の励磁インダクタンスを演算により求め、この励磁インダクタンスの演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする。

第２の発明は前記第１の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₀が経過した時の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値を導出し、前記励磁インダクタンス演算値は前記定格二次磁束値を前記励磁電流演算値で除算演算して得られる値に基づくことを特徴とする。

第３の発明は前記第１の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、この時間Ｔ₀に対応したＮ（Ｎ≧１）個の時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N（Ｔ₁＜Ｔ₂＜・・・＜Ｔ_N＜Ｔ₀）を設定し、 前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N，Ｔ₀それぞれが経過した時毎の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値をそれぞれ導出し、 前記励磁インダクタンス演算値は前記定格二次磁束値に係数Ｔ₁／Ｔ₀，Ｔ₂／Ｔ₀，・・・Ｔ_N／Ｔ₀，Ｔ₀／Ｔ₀それぞれを乗じた値と対応する前記励磁電流演算値それぞれで除算演算して得られるそれぞれの値に基づくことを特徴とする。

第４の発明は前記第２または第３の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記Ｔ₀の始点としたことを特徴とする。

第５の発明は前記第２または第３の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を前記Ｔ₀時間印加した後、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）を前記Ｔ₀時間印加し、前記直流電圧（Ｖ_F）における前記励磁インダクタンス演算値と前記直流電圧（Ｖ_R）における前記励磁インダクタンス演算値との平均値を求め、この平均値を新たな前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値としたことを特徴とする。

第６の発明は前記第１の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記直流電圧が前記誘導電動機に印加された直後に該誘導電動機に流れる電流の検出値と該誘導電動機の二次抵抗値とに基づいて該誘導電動機の誘起電圧演算値を求め、
前記誘起電圧演算値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の定格二次磁束値とから該誘導電動機の二次磁束演算値を求め、前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中に該誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧値とに基づいて該誘導電動機の励磁電流演算値を求め、前記二次磁束演算値と、前記励磁電流演算値とから前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値を求め、この励磁インダクタンス演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする。

第７の発明は前記第１の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中の予め定めた区間の開始点および終了点での該誘導電動機に流れる電流の検出値それぞれと、該誘導電動機の二次抵抗値とに基づいて該誘導電動機の誘起電圧演算値を求め、前記誘起電圧演算値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の定格二次磁束値とにから該誘導電動機の二次磁束演算値を求め、前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中に該誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧値とに基づいて該誘導電動機の励磁電流演算値を求め、前記二次磁束演算値と、前記励磁電流演算値とから前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値を求め、この励磁インダクタンス演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする。

第８の発明は前記第６または第７の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₀が経過した時の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値を導出することを特徴とする。

第９の発明は前記第８の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記Ｔ₀の始点としたことを特徴とする。

この発明によれば、誘導電動機を回転させること無くその励磁インダクタンスを導出できるので、この誘導電動機が無負荷状態で回転させることを許されない用途に使用される場合にも、該誘導電動機の高精度の速度制御，トルク制御を行うことができる。

図１はこの発明の第１の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、この図において、図１１に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。

すなわち、図１に示した誘導電動機２の制御装置２０には指令値演算器１１，定数演算器１５に代えて、指令値演算器２１〜２３のうちの何れか１台と、定数演算器２４〜２７のうちの何れか１台とを備えている。

図２は、図１に示した指令値演算器２１〜２３における部分詳細回路構成図であり、指令値演算器２１にはその１部として誘起電圧発生部２１ａと電圧指令値演算部２１ｂとを備え、同様に、指令値演算器２２には誘起電圧発生部２２ａ，電圧指令値演算部２２ｂを、指令値演算器２３には誘起電圧発生部２３ａ，電圧指令値演算部２３ｂを備えている。

また、図３は図１に示した定数演算器２４〜２７の詳細回路構成図であり、定数演算器２４は励磁電流演算部２４ａ，励磁インダクタンス演算部２４ｂから形成され、同様に、定数演算器２５は励磁電流演算部２５ａ，励磁インダクタンス演算部２５ｂから、定数演算器２６は励磁電流演算部２６ａ，励磁インダクタンス演算部２６ｂから、定数演算器２７は励磁電流演算部２７ａ，励磁インダクタンス演算部２７ｂから形成されている。

図４はこの発明の第２の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１に示した回路構成と同一機能を有するものには同一符号を付しており、図１では電圧指令値，電流検出値に誘導電動機２のｄ軸成分を使用しているのに対して、図４ではｑ軸成分を使用している以外は基本的に同じである。

すなわち、図４に示した誘導電動機２の制御装置３０には指令値演算器２１〜２３に代えて、指令値演算器３１〜３３のうちの何れか１台を備えている。

図５は、図４に示した指令値演算器３１〜３３における部分詳細回路構成図であり、指令値演算器３１にはその１部として誘起電圧発生部３１ａと電圧指令値演算部３１ｂとを備え、同様に、指令値演算器３２には誘起電圧発生部３２ａ，電圧指令値演算部３２ｂを、指令値演算器３３には誘起電圧発生部３３ａ，電圧指令値演算部３３ｂを備えている。

図１に示した誘導電動機２の制御装置２０および図４に示した制御装置３０における誘導電動機２の励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#の導出方法を、図６に示した誘導電動機２の等価回路図と図７〜図１０に示した動作波形図とを参照しつつ、以下に説明をする。

図６は誘導電動機２の静止状態（すべりｓ＝１）における等価回路図を示し、この図において、励磁電流ｉ_Mは下記数１式で表される。なお、以下の数式において、励磁インダクタンスＬｍ以外の他の電動機定数Ｒ₁，Ｒ₂，Ｌσ等は固定値あるいは周知の演算方法により求めた値とする。
〔数１〕
ｉ_M ＝ｉ₁−ｉ₂＝ｉ₁−ｅ_2DC／Ｒ₂
ここで、誘起電圧ｅ_2DCは下記数２式で表される。
〔数２〕
ｅ_2DC＝ｖ₁−（Ｒ₁＋ｐＬσ）ｉ₁
ここで、ｐは微分演算子である。

励磁インダクタンスＬｍは下記数３式で表される。
〔数３〕
Ｌｍ＝φ₂／ｉ_M
ここで、φ₂は誘導電動機２の二次磁束である。

また、前記誘起電圧ｅ_2DCに対応する直流電圧を誘導電動機２に印加すると、この直流電圧の通流時間Ｔと前記φ₂，ｅ_2DCとの間には下記数４式の関係がある。
〔数４〕
φ₂ ＝ｅ_2DC・Ｔ
図７は、この発明の誘導電動機の制御方法の第１の実施例を示す動作波形図であり、図１に示した制御装置２０における指令値演算器２１，定数演算器２４、または、図４に示した制御装置３０における指令値演算器３１，定数演算器２４での動作波形図である。

すなわち、通常運転前にインバータ１より誘導電動機２に直流電圧を印加して該電動機を回転させずに通流し、励磁インダクタンスＬｍを演算するときのものであり、制御装置２０における指令値演算器２１では誘起電圧指令値発生部２１ａから誘起電圧指令値ｅ_2DC ^*として、図７に示す如く誘導電動機２の定格二次磁束値に対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0が発せられると、電圧指令値演算部２１ｂでは前記誘起電圧ｅ_2DC0と座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1dとから前記数２式を用いて、誘導電動機２の一次電圧ｖ₁に対応する値としてのｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*を出力している。なお、このときには前記誘起電圧指令値ｅ_2DC ^*が直流電圧であるため、電圧指令値演算部２１ｂからのｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*および座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1qの値は零である。

定数演算器２４では、前記誘導電動機２の定格二次磁束値φ₂₀と対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0とから、予め前記数４式に基づいた時間Ｔ₀を算出し、励磁電流演算部２４ａでは前記時間Ｔ₀が経過したときの電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と二次抵抗値（Ｒ₂）とから前記数１式に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を求め、励磁インダクタンス演算部２４ｂでは励磁電流演算値ｉ_M ^#と誘起電圧ｅ_2DC0とから前記数３式に基づいて、励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を導出し、この導出した値を定数演算器２４内のメモリ（図示せず）に記憶し、この記憶値を指令値演算器２１へ出力している。なお、定数演算器２４で得られた励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を記憶するメモリは指令値演算器２１内に設けてもよい。

その後の通常運転時には、指令値演算器２１では誘導電動機２の電動機定数としての前記記憶値と他の電動機定数とに基づいて、図１１に示した制御装置１０と同様に、電圧指令値を演算して誘導電動機２を可変速制御する。

また、制御装置３０における指令値演算器３１では、誘起電圧発生部３１ａから、図７に示す如く誘導電動機２の定格二次磁束値に対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0が発せられると、電圧指令値演算部３１ｂでは前記誘起電圧ｅ_2DC0と座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1qとから前記数２式を用いて、誘導電動機２の一次電圧ｖ₁に対応する値としてのｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*を出力している。なお、このときには電圧指令値演算部３１ｂからのｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*および座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1dの値は零である。

この場合、定数演算器２４では前述の制御装置２０の定数演算器２４における電圧指令値（ｖ_1d ^*），電流検出値（ｉ_1d）に代えて、電圧指令値（ｖ_1q ^*），電流検出値（ｉ_1q）に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を導出すること以外は、基本的に前記と同様である。

図８は、この発明の誘導電動機の制御方法の第２の実施例を示す動作波形図であり、図１に示した制御装置２０における指令値演算器２１，定数演算器２５、または、図４に示した制御装置３０における指令値演算器３１，定数演算器２５での動作波形図である。

すなわち定数演算器２５では、前記誘導電動機２の定格二次磁束値φ₂₀と対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0とから、予め前記数４式に基づいた時間Ｔ₀と、図８に示した実施例では前記Ｔ₀の、例えば、約１／２（１／２に限るものではない）の値Ｔ₁を前記Ｎ＝１として算出し、励磁電流演算部２５ａでは、先ず、前記時間Ｔ₁が経過したときの電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と誘起電圧［ｅ_2DC0・Ｔ₁／Ｔ₀］と二次抵抗値（Ｒ₂）とから前記数１式に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#（１）を求め、励磁インダクタンス演算部２４ｂでは励磁電流演算値ｉ_M ^#（１）と誘起電圧［ｅ_2DC0・Ｔ₁／Ｔ₀］とから前記数３式に基づいて、励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（１）を導出し、次に前記時間Ｔ₀が経過したときの電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と誘起電圧（ｅ_2DC00）と二次抵抗値（Ｒ₂）とから前記数１式に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#（０）を求め、励磁インダクタンス演算部２４ｂでは励磁電流演算値ｉ_M ^#（０）と誘起電圧ｅ_2DC0とから前記数３式に基づいて、励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（０）を導出し、これらの導出した値を定数演算器２５内のメモリ（図示せず）に記憶し、これらの記憶値を指令値演算器２１へ出力している。なお、定数演算器２５で得られた励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を記憶するメモリは指令値演算器２１内に設けてもよい。

その後の通常運転時には、指令値演算器２１では誘導電動機２の電動機定数としての前記記憶値と他の電動機定数とに基づいて、図１１に示した制御装置１０と同様に、電圧指令値を演算して誘導電動機２を可変速制御する。

その結果、図８に示した誘導電動機２の制御方法では励磁インダクタンスＬｍの電流依存性を考慮した演算値を導出することができる。なお、上記実施例ではＮ＝１の場合を例に挙げたが、Ｎ＝２以上として、Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N（Ｔ₁＜Ｔ₂＜・・・＜Ｔ_N＜Ｔ₀）を設定し、各時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・それぞれが経過した時毎の電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と二次抵抗値Ｒ₂とから励磁電流演算値ｉ_M ^#（１），ｉ_M ^#（２），・・・を求め、これらの演算値と誘起電圧ｅ_2DC0・Ｔ₁／Ｔ₀，ｅ_2DC0Ｔ₂／Ｔ₀，・・・とから励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（１），Ｌｍ^#（２），・・・を求めることができる。このように、前記Ｎを１個以上設定することにより、誘導電動機２を一定界磁領域から弱め界磁領域に亙って、該誘導電動機の高精度の速度制御，トルク制御を行う際に好適である。

図９は、この発明の誘導電動機の制御方法の第３の実施例を示す動作波形図であり、図１に示した制御装置２０における指令値演算器２２，定数演算器２６、または、図４に示した制御装置３０における指令値演算器３２，定数演算器２６での動作波形図である。

すなわち、図９に示した誘導電動機２の制御方法が、図８に示した制御方法と異なる点は、図９に示す如く誘導電動機２に前記誘起電圧ｅ_2DC0に対応する直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記時間Ｔ₁およびＴ₀の始点としたことであり、この制御方法を用いることにより、誘導電動機２の励磁インダクタンスＬｍを導出する際の誘導電動機２の残留磁束による影響を軽減することができる。

なお、図９に示した誘起電圧指令値ｅ_2DC ^*を用いて、前述の図７に示した方法により励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を求めてもよい。

図１０は、この発明の誘導電動機の制御方法の第４の実施例を示す動作波形図であり、図１に示した制御装置２０における指令値演算器２３，定数演算器２７、または、図４に示した制御装置３０における指令値演算器３３，定数演算器２７での動作波形図である。

すなわち、図１０に示した誘導電動機２の制御方法が図８に示した制御方法と異なる点は、図１０に示す如く誘導電動機２に誘起電圧ｅ_2DC0に対応する前記直流電圧（Ｖ_F）を前記Ｔ₀時間印加した後、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）を前記Ｔ₀時間印加し、このとき、前記直流電圧（Ｖ_F）における図１０に示した時間Ｔ₁での励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（１_F）と前記直流電圧（Ｖ_R）における図１０に示した時間Ｔ₁での励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（１_R）との平均値を求め、この平均値を誘導電動機２の励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（１）とし、また、前記直流電圧（Ｖ_F）における図１０に示す時間Ｔ₀での励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#（０）としていることであり、この制御方法を用いることにより、誘導電動機２の励磁インダクタンスＬｍのヒステリシス特性を相殺することができる。

また、図９，図１０に示した実施例においても、Ｎ＝２以上として、Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N（Ｔ₁＜Ｔ₂＜・・・＜Ｔ_N＜Ｔ₀）を設定し、各時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・それぞれが経過した時毎の電圧指令値と電流検出値と二次抵抗値Ｒ₂とから励磁電流演算値それぞれを求め、これらの演算値に基づいてそれぞれの励磁インダクタンス演算値を求めてもよい。

図１２は、この発明の第３の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、この図において、図１１に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。

すなわち、図１２に示した誘導電動機２の制御装置４０には指令値演算器１１，定数演算器１５に代えて、指令値演算器４１，４２のうちの何れか１台と、定数演算器４３〜４６のうちの何れか１台とを備えている。

図１３は、図１２に示した指令値演算器４１，４２における部分詳細回路構成図であり、指令値演算器４１にはその１部として誘起電圧発生部４１ａと電圧指令値演算部４１ｂとを備え、同様に、指令値演算器４２には誘起電圧発生部４２ａ，電圧指令値演算部４２ｂを備えている。

また、図１４は図１２に示した定数演算器４３〜４６の詳細回路構成図であり、定数演算器４３は励磁電流演算部４３ａ，補正部４３ｂ，励磁インダクタンス演算部４３ｃから形成され、同様に、定数演算器２５は励磁電流演算部４４ａ，補正部４４ｂ，励磁インダクタンス演算部４４ｃから、定数演算器４５は励磁電流演算部４５ａ，補正部４５ｂ，励磁インダクタンス演算部４５ｃから、定数演算器４６は励磁電流演算部４６ａ，補正部４６ｂ，励磁インダクタンス演算部４６ｃから形成されている。

図１５は、この発明の第４の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図１２に示した回路構成と同一機能を有するものには同一符号を付しており、図１２では電圧指令値，電流検出値に誘導電動機２のｄ軸成分を使用しているのに対して、図１５ではｑ軸成分を使用している以外は基本的に同じである。

すなわち、図１５に示した誘導電動機２の制御装置５０には指令値演算器４１，４２に代えて、指令値演算器５１，５２のうちの何れか１台を備えている。

図１６は、図１５に示した指令値演算器５１，５２における部分詳細回路構成図であり、指令値演算器５１にはその１部として誘起電圧発生部５１ａと電圧指令値演算部５１ｂとを備え、同様に、指令値演算器３２には誘起電圧発生部５２ａ，電圧指令値演算部５２ｂを備えている。

図１２に示した誘導電動機２の制御装置４０および図１５に示した制御装置５０における誘導電動機２の励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#の導出方法を、図１７〜図２０に示した動作波形図を参照しつつ、以下に説明をする。

図１７は、この発明の誘導電動機の制御方法の第５の実施例を示す動作波形図であり、図１２に示した制御装置４０における指令値演算器４１，定数演算器４３、または、図１５に示した制御装置５０における指令値演算器５１，定数演算器４３での動作波形図である。

すなわち、通常運転前にインバータ１より誘導電動機２に直流電圧を印加して該電動機を回転させずに通流し、励磁インダクタンスＬｍを演算するときのものであり、制御装置４０における指令値演算器４１では、誘起電圧発生部４１ａから誘起電圧指令値ｅ_2DC ^*として、誘導電動機２の定格二次磁束値に対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0が発せられると、電圧指令値演算部４１ｂでは、誘起電圧ｅ_2DC0と座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1dとから前記数２式を用いて、誘導電動機２の一次電圧ｖ₁に対応する値としてのｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*を出力している。なお、このときには前記誘起電圧指令値ｅ_2DC ^*が直流電圧であるため、電圧指令値演算部４１ｂからのｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*および座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1qの値は零である。

定数演算器４３では、前記誘導電動機２の定格二次磁束値φ₂₀と対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0とから、予め前記数４式に基づいた時間Ｔ₀を算出し、励磁電流演算部４３ａにおいて前記時間Ｔ₀が経過したときの電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と二次抵抗値（Ｒ₂）とから前記数１式に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を求めている。

このとき補正部４３ｂでは、電圧指令値（ｖ_1d ^*）が誘導電動機２に印加された直後の励磁インダクタンス（Ｌｍ）への電流（ｉ_M）がほぼ零と見做せることに着目し（図６参照）、電圧指令値（ｖ_1d ^*）が印加された直後の電流検出値（ｉ_1d）と、誘導電動機２の二次抵抗値（Ｒ₂）とから下記数５式により、誘起電圧演算値ｅ_2DCを求めている。
［数５］
ｅ_2DC＝Ｒ₂・ｉ₁
さらに、補正部４３ｂでは上記数５式から得られたｅ_2DCと誘導電動機２の定格二次磁束値（φ₂₀）と対応する誘起電圧（ｅ_2DC ^*）とから補正された二次磁束値（φ_2C）を下記数６式に従って求め、励磁インダクタンス演算部２４ｂに出力している。
［数６］
φ_2C＝（ｅ_2DC／ｅ_2DC ^*）φ₂₀
すなわち、励磁インダクタンス演算部４３ｃでは、前記励磁電流演算値（ｉ_M ^#）と、前記二次磁束（φ_2C）とから下記数７式に基づいて、励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を導出している。
［数７］
Ｌｍ^#＝φ_2C／ｉ_M ^#
上記数７式で導出した値を定数演算器２４内のメモリ（図示せず）に記憶し、この記憶値を指令値演算器２１へ出力している。なお、定数演算器４３で得られた励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を記憶するメモリは指令値演算器４１内に設けてもよい。

その後の通常運転時には、指令値演算器４１では誘導電動機２の電動機定数としての前記記憶値と他の電動機定数とに基づいて、図１１に示した制御装置１０と同様に、電圧指令値を演算して誘導電動機２を可変速制御する。

また、制御装置５０における指令値演算器５１では誘起電圧発生部５１ａから誘導電動機２の定格二次磁束値に対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0が発せられると、電圧指令値演算部５１ｂでは誘起電圧ｅ_2DC0と座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1qとから前記数２式を用いて、誘導電動機２の一次電圧ｖ₁に対応する値としてのｑ軸電圧指令値ｖ_1q ^*を出力している。なお、このときには電圧指令値演算部５１ｂからのｄ軸電圧指令値ｖ_1d ^*および座標変換器１３からの電流検出値ｉ_1dの値は零である。

この場合、定数演算器４３では前述の制御装置４０の定数演算器４３における電圧指令値（ｖ_1d ^*），電流検出値（ｉ_1d）に代えて、電圧指令値（ｖ_1q ^*）と電流検出値（ｉ_1q）とに基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を導出すること以外は、基本的に前記と同様である。

図１８は、この発明の誘導電動機の制御方法の第６の実施例を示す動作波形図であり、図１２に示した制御装置４０における指令値演算器４１，定数演算器４４、または、図１５に示した制御装置５０における指令値演算器５１，定数演算器４４での動作波形図である。

すなわち定数演算器４４では、前記誘導電動機２の定格二次磁束値φ₂₀と対応する直流の誘起電圧ｅ_2DC0とから、予め前記数４式に基づいた時間Ｔ₀を算出し、励磁電流演算部４４ａにおいて前記時間Ｔ₀が経過したときの電圧指令値（ｖ_1d ^*）と電流検出値（ｉ_1d）と二次抵抗値（Ｒ₂）とから前記数１式に基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を求めている。

このとき補正部４４ｂでは、電圧指令値（ｖ_1d ^*）が誘導電動機２に印加された直後の電流検出値（ｉ_1d）は、主として、漏れインダクタンスＬσ（図６参照）の影響で一次遅れの変化をすることから、前記直流電圧が印加されている期間中で、電流検出値（ｉ_1d）が直線状に変化する（図１８参照）印加開始時からの時間ｔ（１）とｔ（２）での誘導電動機２に流れる電流ｉ₁（１）とｉ₁（２）それぞれから下記数８式に基づいて、前記数５式と等価的な電流ｉ_1Linを求めている。
［数８］
ｉ_1Lin＝ｉｉ（１）
−ｔ（１）｛ｉ₁（２）−ｉ₁（１）｝／｛ｔ（２）−ｔ（１）｝
また、補正部４４ｂでは上記数８式での電流ｉ_1Linと、誘導電動機２の二次抵抗値Ｒ₂とから下記数９式により、誘起電圧演算値ｅ_2DCを求めている。
［数９］
ｅ_2DC＝Ｒ₂・ｉ_1Lin
さらに、補正部４４ｂでは上記数９式から得られたｅ_2DCと誘導電動機２の定格二次磁束値（φ₂₀）と対応する誘起電圧（ｅ_2DC ^*）とから補正された二次磁束値（φ_2C）を前記数６式に従って求め、励磁インダクタンス演算部２４ｃに出力している。

すなわち、励磁インダクタンス演算部４４ｃでは、前記励磁電流演算値（ｉ_M ^#）と、前記二次磁束（φ_2C）とから前記数７式に基づいて励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を導出した値を、定数演算器２４内のメモリ（図示せず）に記憶し、この記憶値を指令値演算器２１へ出力している。なお、定数演算器４３で得られた励磁インダクタンス演算値Ｌｍ^#を記憶するメモリは指令値演算器４１内に設けてもよい。

また、制御装置５０における定数演算器４４では、前述の制御装置４０の定数演算器４４における電圧指令値（ｖ_1d ^*），電流検出値（ｉ_1d）に代えて、電圧指令値（ｖ_1q ^*）と電流検出値（ｉ_1q）とに基づいて誘導電動機２の励磁電流演算値ｉ_M ^#を導出すること以外は、基本的に前記と同様である。

図１９は、この発明の誘導電動機の制御方法の第７の実施例を示す動作波形図であり、図１２に示した制御装置４０における指令値演算器４２，定数演算器４５、または、図１５に示した制御装置５０における指令値演算器５２，定数演算器４５での動作波形図である。

すなわち、図１９に示した誘導電動機２の制御方法が、図１７に示した制御方法と異なる点は、図１９に示す如く誘導電動機２に前記誘起電圧ｅ_2DC0に対応する直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記時間Ｔ₀の始点としたことであり、この制御方法を用いることにより、誘導電動機２の励磁インダクタンスＬｍを導出する際の誘導電動機２の残留磁束による影響を軽減することができる。

図２０は、この発明の誘導電動機の制御方法の第８の実施例を示す動作波形図であり、図１２に示した制御装置４０における指令値演算器４２，定数演算器４６、または、図１５に示した制御装置５０における指令値演算器５２，定数演算器４６での動作波形図である。

すなわち、図２０に示した誘導電動機２の制御方法が、図１８に示した制御方法と異なる点は、図２０に示す如く誘導電動機２に前記誘起電圧ｅ_2DC0に対応する直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記時間Ｔ₀およびｔ（１），ｔ（２）の始点としたことであり、この制御方法を用いることにより、誘導電動機２の励磁インダクタンスＬｍを導出する際の誘導電動機２の残留磁束による影響を軽減することができる。

この発明の第１の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図 図１の部分詳細回路構成図 図１の部分詳細回路構成図 この発明の第２の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図 図４の部分詳細回路構成図 図１および図４の動作を説明する誘導電動機の等価回路図 この発明の第１の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第２の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第３の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第４の実施例の動作を説明する波形図 従来例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図 この発明の第３の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図 図１２の部分詳細回路構成図 図１２の部分詳細回路構成図 この発明の第４の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図 図１５の部分詳細回路構成図 この発明の第５の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第６の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第７の実施例の動作を説明する波形図 この発明の第８の実施例の動作を説明する波形図

１…インバータ、２…誘導電動機、３…電流検出器、１０…制御装置、１１…指令値演算器、１２…積分器、１３，１４…座標変換器、１５…定数演算器、２０…制御装置、２１〜２３…指令値演算器、２４〜２７…定数演算器、３０…制御装置、３１〜３３…指令値演算器、４０…制御装置、４１，４２…指令値演算器、４３〜４６…定数演算器、５０…制御装置、５１，５２…指令値演算器。

Claims (9)

1. 誘導電動機の通常運転前に、この誘導電動機を駆動する電力変換装置から、これに指令される前記誘導電動機の定格誘起電圧値に対応した電圧指令値に基づいて直流電圧を発生させて前記誘導電動機に印加し、このときに誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧値とに基づいてこの誘導電動機の励磁電流を演算により求め、この励磁電流演算値に基づいて前記誘導電動機の励磁インダクタンスを演算により求め、この励磁インダクタンスの演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
2. 請求項１に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、
   前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₀が経過した時の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値を導出し、
   前記励磁インダクタンス演算値は前記定格二次磁束値を前記励磁電流演算値で除算演算して得られる値に基づくことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
3. 請求項１に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、この時間Ｔ₀に対応したＮ（Ｎ≧１）個の時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N（Ｔ₁＜Ｔ₂＜・・・＜Ｔ_N＜Ｔ₀）を設定し、
   前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₁，Ｔ₂，・・・Ｔ_N，Ｔ₀それぞれが経過した時毎の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値をそれぞれ導出し、
   前記励磁インダクタンス演算値は前記定格二次磁束値に係数Ｔ₁／Ｔ₀，Ｔ₂／Ｔ₀，・・・Ｔ_N／Ｔ₀，Ｔ₀／Ｔ₀それぞれを乗じた値と対応する前記励磁電流演算値それぞれで除算演算して得られるそれぞれの値に基づくことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記Ｔ₀の始点としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
5. 請求項２又は請求項３に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を前記Ｔ₀時間印加した後、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）を前記Ｔ₀時間印加し、
   前記直流電圧（Ｖ_F）における前記励磁インダクタンス演算値と前記直流電圧（Ｖ_R）における前記励磁インダクタンス演算値との平均値を求め、この平均値を新たな前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
6. 請求項１に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記直流電圧が前記誘導電動機に印加された直後に該誘導電動機に流れる電流の検出値と該誘導電動機の二次抵抗値とに基づいて該誘導電動機の誘起電圧演算値を求め、
   前記誘起電圧演算値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の定格二次磁束値とから該誘導電動機の二次磁束演算値を求め、
   前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中に該誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧値とに基づいて該誘導電動機の励磁電流演算値を求め、
   前記二次磁束演算値と、前記励磁電流演算値とから前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値を求め、
   この励磁インダクタンス演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
7. 請求項１に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中の予め定めた区間の開始点および終了点での該誘導電動機に流れる電流の検出値それぞれと、該誘導電動機の二次抵抗値とに基づいて該誘導電動機の誘起電圧演算値を求め、
   前記誘起電圧演算値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の定格二次磁束値とにから該誘導電動機の二次磁束演算値を求め、
   前記直流電圧が前記誘導電動機に印加されている期間中に該誘導電動機に流れる電流の検出値と前記定格誘起電圧値とに基づいて該誘導電動機の励磁電流演算値を求め、
   前記二次磁束演算値と、前記励磁電流演算値とから前記誘導電動機の励磁インダクタンス演算値を求め、
   この励磁インダクタンス演算値を前記誘導電動機の可変速制御における電動機定数としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機の定格二次磁束値を前記定格誘起電圧値で除算して得られる値に基づいた時間Ｔ₀を予め算出し、
   前記誘導電動機に前記直流電圧を印加した後の前記時間Ｔ₀が経過した時の該電動機の電流検出値と、前記定格誘起電圧値と、前記誘導電動機の二次抵抗値とから該誘導電動機の励磁電流演算値を導出することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
9. 請求項８に記載の誘導電動機の制御方法において、
   前記誘導電動機に前記直流電圧（Ｖ_F）を印加する前に、先ず、前記Ｖ_Fとは逆極性でほぼ等しい振幅の直流電圧（Ｖ_R）をＴ_R（Ｔ_R＜Ｔ₀）時間印加し、その直後から前記直流電圧（Ｖ_F）を印加して前記時間Ｔ_Rが経過した時点を前記Ｔ₀の始点としたことを特徴とする誘導電動機の制御方法。

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