JPH07274600A - 誘導電動機の加減速制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷イナーシャの変化に応じた励磁周波数の
調整が可能な誘導電動機の加減速制御を提供する。 【構成】 誘導電動機の供給周波数を変えることにより
速度を制御する誘導電動機の一次周波数制御を行う誘導
電動機の加減速制御装置において、誘導電動機の一次側
の電流値からトルク成分電流値を求める誘導電動機の負
荷電流値を推定するトルク成分電流演算部５と、該トル
ク成分電流値によって速度指令値を変更して負荷に応じ
た励磁周波数指令を出力する加減速制御部１とを備える
構成とし、誘導電動機の一次側の電流値からトルク成分
電流値を求めることにより誘導電動機の負荷電流値を推
定し、そのトルク成分電流値により速度指令値を変更す
ることによって負荷に応じた励磁周波数指令を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の加減速制
御方法及び制御装置に関し、特に負荷に応じてインバー
タの励磁周波数を自動的に調整する制御方法及び制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機を加減速制御する方式として
電動機の速度検出を必要としないオープンループ制御が
ある。このオープンループの制御としては一次周波数制
御が知られている。一次周波数制御は、誘導電動機への
供給周波数を変化させて同期速度を変更して回転速度を
制御する方法である。この場合、供給電圧一定のままで
周波数を変更させると、モータの内部磁束が周波数に逆
比例して変化するようになり、低周波域では磁束飽和が
生じ、高周波域では磁束が不足する。これを避けるため
に、供給電圧も周波数にほぼ比例的に変化させている。
通常、このような周波数の制御はインバータを用いるこ
とにより行われており、例えば、コンバータによって商
用電源の交流電圧を変換して得られた直流電圧を、イン
バータによって電圧・周波数指令で設定された可変電圧
および可変周波数に変換する汎用インバータが用いられ
ている。一般に、インバータは直線的な加速・減速を基
本としており、この加減速時に励磁周波数をステップ状
に変化させると、有効なトルクが出力されないため、滑
らかに加減速を行うことができない。例えば、図１１の
インバータの加減速時間を示す図のように、加速時には
（電動機トルク−負荷トルク）が最小となる条件、及び
モータの設定回転数、負荷イナーシャ等で加速時間が決
まり、減速時には（電動機トルク＋負荷トルク）及びモ
ータの設定回転数、負荷イナーシャ等により減速時間が
決まる。このため、上記加減速に要する時間を考慮し
て、励磁周波数をある時定数で変化させている。通常こ
の時定数は、負荷イナーシャ等に応じてあらかじめ設定
しておき、この設定した時定数に合わせて励磁周波数を
変化させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の、設定された時
定数に従って励磁周波数を変化させることにより誘導電
動機の回転速度を制御する方法では、負荷イナーシャ等
が大きくなる場合には、設定された時定数で励磁周波数
を変化させてもその励磁周波数に追従することができな
くなる。このような場合には、再度負荷イナーシャの大
きさに対応した適切な時定数を設定し直す必要があると
いう問題点がある。そこで、本発明は前記した従来の問
題点を解決して、負荷イナーシャの変化に応じた励磁周
波数の調整が可能な誘導電動機の加減速制御を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘導電動機の
供給周波数を変えることにより速度を制御する誘導電動
機の一次周波数制御において、誘導電動機の一次側の電
流値からトルク成分電流値を求めることにより誘導電動
機の負荷電流値を推定し、そのトルク成分電流値により
速度指令値を変更することによって負荷に応じた励磁周
波数指令を求めること（請求項１に対応する構成）によ
り、前記目的を達成するものである。

【０００５】また、本発明の励磁周波数指令は、その励
磁周波数指令を用いて求めた励磁電流指令，及びトルク
成分電流値によって電圧指令を定め、この電圧指令を誘
導電動機の一次側に供給することにより誘導電動機の加
減速制御を行うものである（請求項２に対応する構
成）。本発明におけるトルク成分電流値は、誘導電動機
の一次側に供給される三相の励磁電流の内の少なくとも
二相の励磁電流をｄ−ｑ変換し、変換して得られるｑ軸
成分から求めることができる（請求項３に対応する構
成）。本発明における励磁周波数指令は、速度指令値に
応じた誘導電動機のトルク電流成分値対速度変化幅特性
からトルク成分電流値に対する速度変化幅を求め、その
速度変化幅を積分して求めることができる（請求項４に
対応する構成）。本発明の励磁周波数指令は、トルク成
分電流値から求めたすべり周波数を加えることにより誘
導電動機の速度変化による補正を行うことができる（請
求項５に対応する構成）。また、本発明は、誘導電動機
の供給周波数を変えることにより速度を制御する誘導電
動機の一次周波数制御を行う誘導電動機の加減速制御装
置において、誘導電動機の一次側の電流値からトルク成
分電流値を求める誘導電動機の負荷電流値を推定するト
ルク成分電流演算部と、該トルク成分電流値によって速
度指令値を変更して負荷に応じた励磁周波数指令を出力
する加減速制御部とを備える構成とすること（請求項６
に対応する構成）により、前記目的を達成するものであ
る。

【０００６】本発明の加減速制御部は、励磁周波数指令
に対する励磁電流指令を出力する励磁電流演算部と、そ
の励磁電流指令と励磁周波数指令とトルク成分電流値を
入力して電圧指令を求め誘導電動機の一次側に供給する
電圧指令演算部とに接続することができる（請求項７に
対応する構成）。本発明のトルク成分電流演算部は、誘
導電動機の一次側に供給される三相の励磁電流の内で少
なくとも二相の励磁電流を入力しｄ−ｑ変換を行う演算
を行うものである（請求項８に対応する構成）。本発明
の加減速制御部は、誘導電動機のトルク電流成分値対速
度変化幅特性からトルク成分電流値に対する速度変化幅
を求め、その速度変化幅を積分して励磁周波数指令を出
力するものである（請求項９に対応する構成）。本発明
の速度変化幅の最大値は、速度指令値に応じて定められ
る値とする事ができ（請求項１０に対応する構成）、あ
るいは、あらかじめ定められた値とすることができる
（請求項１１に対応する構成）。本発明の誘導電動機の
加減速制御装置には、さらにトルク成分電流値からすべ
り周波数を求め前記励磁周波数指令に加えることにより
誘導電動機の速度変化による補正を行うすべり周波数演
算部を備えることができる（請求項１２に対応する構
成）。

【０００７】

【作用】本発明によれば、誘導電動機の供給周波数を変
えることにより速度を制御する誘導電動機の一次周波数
制御において、誘導電動機の一次側の電流値からトルク
成分電流値を求めることにより誘導電動機の負荷電流値
を推定し、そのトルク成分電流値により速度指令値を変
更することによって負荷に応じた励磁周波数指令を求
め、この励磁周波数指令に基づいて電圧指令を形成して
誘導電動機の一次側に供給することにより誘導電動機を
駆動して、負荷イナーシャの変化に応じた励磁周波数の
調整が可能な誘導電動機の加減速制御を行う。本発明の
誘導電動機のトルク成分電流演算部において、誘導電動
機の誘導電動機の一次側に供給される三相の励磁電流の
内の少なくとも二相の励磁電流をｄ−ｑ変換し、該変換
によって得られるｑ軸成分からトルク成分電流値を求め
る。そして、このトルク成分電流値を加減速制御部に入
力する。加減速制御部においては、入力される速度指令
値に応じた誘導電動機のトルク電流成分値対速度変化幅
特性を用いて、前記トルク成分電流演算部からのトルク
成分電流値に対する速度変化幅を求め、その速度変化幅
を積分して励磁周波数指令を求める。また、電圧指令演
算部は、この励磁周波数指令と励磁電流指令とトルク成
分電流値と励磁位相とからモータへの電圧指令値を形成
する。この電圧指令値の形成においては、二相の直交座
標系であるｄ−ｑ座標系の電圧指令を三相の電圧指令に
変換する座標変換が行われ、モータへの三相の電圧指令
が形成される。誘導電動機はこの電圧指令に従って駆動
されることになる。トルク成分電流値を電圧指令に寄与
させることにより誘導電動機の速度変化による補正を行
うことができる。さらに、トルク成分電流値を用いてす
べり周波数を求め、このすべり周波数を励磁周波数指令
に加えることにより誘導電動機の速度変化による補正を
行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。 〔本発明の実施例１〕はじめに、本発明の誘導電動機の
加減速制御における実施例１の構成を図１のブロック図
を用いて説明する。図１において、１は入力した速度指
令ωｒを誘導電動機の負荷電流の大きさに応じた励磁周
波数指令ωｒｃに変換する加減速制御部であり、２は加
減速制御部１からの励磁周波数指令ωｒｃから励磁電流
指令Ｉｄを求める励磁電流演算部であり、３は加減速制
御部１からの励磁周波数指令ωｒｃ，励磁電流演算部２
からの励磁電流指令Ｉｄ，及びトルク成分電流演算値Ｉ
ｑを入力して、モータ４の一次側に供給する三相電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，及びＶｗを求める電圧指令演算部であり、４
は電圧指令演算部３からの電圧指令により駆動されるモ
ータであり、５はモータ４の三相の一次側電流の内から
少なくとも二相分の一次電流からトルク成分電流値Ｉｑ
を求めるトルク成分電流演算部であり、６は前記励磁周
波数指令ωｒｃを積分して励磁位相θを求める積分演算
部である。本発明の誘導電動機の加減速制御は、誘導電
動機の負荷電流を直接求める代わりに、誘導電動機の一
次側の電流値からトルク成分電流値を求め、このトルク
成分電流値によって誘導電動機の負荷電流を推定し、こ
れによってモータの電圧変化を補正するとともに負荷に
応じた励磁周波数制御を行うものである。したがって、
この制御を行うために、本発明においては、トルク成分
電流値Ｉｑを入力して速度指令ωｒを制御する加減速制
御部１と、このトルク成分電流値Ｉｑを求めるためのト
ルク成分電流演算部５とを構成要素としている。以下、
加減速制御部１、トルク成分電流演算部５、及び電圧指
令演算部３について詳細に説明する。

【０００９】（加減速制御部）はじめに、加減速制御部
１について、図２の本発明の加減速制御部のブロック構
成図、図３の本発明のトルク成分電流値Ｉｑに対する速
度変化量ωｒｑの関係図，及び図４の本発明のトルク成
分電流値Ｉｑに対する設定速度変化量Δωｒｑの図を用
いて説明する。図２のブロック構成図において、加減速
制御部１は、絶対値回路部１０とクランプ回路部１１と
速度変化幅設定部１２と積分回路部１３の直列構成によ
り構成されており、速度指令ωｒは絶対値回路部１０に
入力され、出力信号である励磁周波数指令ωｒｃは積分
回路部１３から出力される。絶対値回路部１０の入力段
には、速度指令ωｒと励磁周波数指令ωｒｃの差（ωｒ
−ωｒｃ）が入力されており、この絶対値回路部１０で
はこの差の大きさである絶対値と、速度指令ωｒと励磁
周波数指令ωｒｃの何れが大きいかを示す符号を出力す
る。この絶対値回路部１０の絶対値の信号はクランプ回
路部１１に入力され、符号を表す信号は積分回路部１３
に入力される。

【００１０】クランプ回路部１１は、前記絶対値回路部
１０からの絶対値信号をあらかじめ定められたレベル値
にクランプする回路であり、このクランプ回路部からの
出力である速度変化幅Δωｒは、差の絶対値信号の大き
さがクランプレベル以上場合にはすべてそのクランプレ
ベルの値を速度変化量設定部１２に出力し、一方、差の
絶対値信号の大きさがクランプレベル以下場合にはその
絶対値信号の値がレベル値として速度変化量設定部１２
に出力する。

【００１１】そして、このクランプ回路部１１における
信号処理は任意の一定周期毎に行われ、該一定周期の間
隔毎に速度変化幅Δωｒが出力される。そのため、速度
指令ωｒと励磁周波数指令ωｒｃの差（ωｒ−ωｒｃ）
を入力とする絶対値回路部１０及びクランプ回路部１１
の出力Δωｒの出力間隔は一定周期となり、その値の大
きさは速度指令に向かって加減速する速度変化量を表す
ことになる。したがって、このクランプ回路部１１から
の速度変化幅Δωｒは、誘導電動機の加減速を行うため
の励磁周波数指令の時定数を表しており、絶対値回路部
１０及びクランプ回路部１１は一種の時定数回路とする
ことができる。

【００１２】つまり、速度変化幅Δωｒが大きい場合に
は速度指令ωへ向かって加減速を行うための速度変化量
が大きいことを示しており、逆に速度変化幅Δωｒが小
さい場合には速度指令ωへ向かって加減速を行うための
速度変化量が小さいことを示している。

【００１３】速度変化幅設定部１２の入力端には、クラ
ンプ回路部１１で設定された速度変化幅Δωｒが入力さ
れ、その出力端からはトルク成分電流値Ｉｑに応じた設
定速度変化量Δωｒｑが求められる。この速度変化幅設
定部１２は、モータの持つトルク特性として、例えば、
図２に示すような横軸にトルク成分電流値Ｉｑ，縦軸に
設定速度変化量Δωｒｑの関係を持ち、前記クランプ回
路部１１からの速度変化幅Δωｒを上限として、トルク
成分電流値Ｉｑに応じた設定速度変化量Δωｒｑを出力
する。なお、前記速度変化量Δωｒｑの最大値を、モー
タの最大加速度に基づいて設定することもできる。この
モータの最大加速度は、通常モータ単体のおける最大加
速度となる。

【００１４】このトルク特性は、例えば、図中の速度変
化幅設定部１２に示す特性においては、トルク成分電流
値Ｉｑが大きい場合、つまり負荷電流が大きな場合には
モータが一定時間内に速度変化できる量Δωｒｑは小さ
く、逆に、トルク成分電流値Ｉｑが小さい場合、つまり
負荷電流が小さい場合には、モータが速度変化できる量
Δωｒｑは大きいことを示している。そして、このモー
タの設定速度変化量Δωｒｑの最大値は、クランプ回路
部１１で設定された速度変化幅Δωｒあるいはあらかじ
め定められた速度変化幅Δωｒ（例えば、モータの最大
加速度）によりその上限が制限されることになる。

【００１５】速度変化幅設定部１２で求められた設定速
度変化量Δωｒｑは積分回路部１３において積分され、
励磁周波数指令ωｒｃが求めらる。

【００１６】図３及び図４により、速度変化量設定部１
２について設定説明する。図３のトルク成分電流値Ｉｑ
に対する速度変化量ωｒｑの関係図は、速度変化幅Δω
ｒとしてΔωｒ１〜Δωｒ４の場合を示している。

【００１７】クランプ回路部１１から速度変化幅Δωｒ
が速度変化幅設定部１２に入力されると、この速度変化
幅Δωｒは設定速度変化量Δωｒｑの上限を定めること
になる。例えば、図３において、入力される速度変化幅
ΔωｒがΔωｒ４の場合には、そのΔωｒ４の大きさは
モータのトルク特性の上限値（実線の折れ線で示す）よ
り大きいため、設定速度変化量Δωｒｑの上限はモータ
のトルク特性の上限値と一致して設定される。また、速
度変化幅ΔωｒがΔωｒ３の場合には、そのΔωｒ３の
大きさはモータのトルク特性の上限値（実線の折れ線で
示す）と一致しているため、設定速度変化量Δωｒｑの
上限はモータのトルク特性の上限値と一致して設定され
る。さらに、速度変化幅ΔωｒがΔωｒ２あるいはΔω
ｒ１の場合には、そのΔωｒ２あるいはΔωｒ１の大き
さはモータのトルク特性の上限値（実線の折れ線で示
す）よりも小さいため、設定速度変化量Δωｒｑの上限
は速度変化幅Δωｒ２あるいはΔωｒ１の大きさに応じ
て制限され、その値に設定される。

【００１８】したがって、速度変化幅Δωｒにより設定
速度変化量Δωｒｑの上限が定められることになる。

【００１９】次に、上記設定速度変化量Δωｒｑの上限
が定められたトルク特性により、トルク成分電流値Ｉｑ
に対して設定速度変化量Δωｒｑを求める状態を図４に
より説明する。なお、図４の（ａ）は図３における速度
変化幅ΔωｒがΔωｒ４あるいはΔωｒ３の場合であ
り、図４の（ｂ）は図３における速度変化幅Δωｒがω
ｒ１の場合である。図４の（ａ）において、速度変化幅
ΔωｒがΔωｒ４あるいはΔωｒ３の場合には、トルク
成分電流値Ｉｑに対する設定速度変化量Δωｒｑの特性
はモータのトルク特性と一致する。図４に示す例は、負
荷電流に対応するトルク成分電流値ＩｑがＩｑ１〜Ｉｑ
４に順に大きい場合を示している。トルク成分電流値Ｉ
ｑ１に対応する設定速度変化量Δωｒｑ１は、図中の特
性図の水平線部分に対応する上限値となり、また、トル
ク成分電流値Ｉｑ２〜Ｉｑ４に対応する設定速度変化量
Δωｒｑ２〜Δωｒｑ４は、図中の特性図の斜線部分に
対応して順に小さな値となる。また、図４の（ｂ）にお
いて、速度変化幅Δωｒがωｒ１の場合には、トルク成
分電流値Ｉｑに対する設定速度変化量Δωｒｑの特性は
速度変化幅Δωｒ１の大きさによりその上限が制限され
る。図４の（ｂ）に示す例は、負荷電流に対応するトル
ク成分電流値ＩｑがＩｑ１〜Ｉｑ４に順に大きい場合を
示している。トルク成分電流値Ｉｑ１〜Ｉｑ３に対応す
る設定速度変化量Δωｒｑ１は、図中の特性図の水平線
部分（一点鎖線）に対応する上限値となり、また、トル
ク成分電流値Ｉｑ４に対応する設定速度変化量Δωｒｑ
４は、図中の特性図の斜線線部分に対応した値となる。
次に、上記絶対値回路部１０，クランプ回路部１１，速
度変化幅設定部１２，及び積分回路部１３の信号の変化
を図５を用いて説明する。図５において、（ａ）は速度
指令ωｒと励磁周波数指令ωｒｃとの関係を示し、
（ｂ）は（ａ）に示した速度指令ωｒと励磁周波数指令
ωｒｃとの差（ωｒ−ωｒｃ）を示し、（ｃ）は絶対値
回路の絶対値信号である差（ωｒ−ωｒｃ）の絶対値を
示し、（ｄ）は絶対値回路の符号信号である差（ωｒ−
ωｒｃ）の符号を示し、（ｅ）は前記（ｃ）の絶対値信
号を入力とするクランプ回路の出力Δωｒを示し、
（ｆ）は速度変化量設定部の出力である設定速度変化量
Δωｒｑを示し、（ｇ）は積分回路部の出力である励磁
周波数指令ωｒｃを示している。そして、図５の左半分
の（Ａ）はＩｑが小さい場合を示し、図５の右半分の
（Ｂ）はＩｑが大きい場合を示している。

【００２０】トルク電流線分Ｉｑが小さい場合には、図
５の（Ａ）に示すように、クランプ回路の出力Δωｒの
第１番目の周期において、その上限はクランプ値によっ
て制限され、第２番目以降の周期においては、絶対値回
路の絶対値が出力されている。そして、速度変化量設定
部１２においては、トルク電流線分Ｉｑが小さいため、
設定速度変化量Δωｒｑの上限はクランプ値となり、ク
ランプ値以下に制限されているΔωｒはその値がそのま
ま設定速度変化量Δωｒｑとして出力される。積分回路
部では、この設定速度変化量Δωｒｑを積分して励磁周
波数指令ωｒｃを出力する。この場合、（ｄ）の絶対値
回路の符号がマイナスであるため、励磁周波数指令ωｒ
ｃは減少することになる。

【００２１】さらに、次の周期においては、前周期にお
ける出力である励磁周波数指令ωｒｃが（ａ）における
励磁周波数指令ωｒｃの値となり、その後前周期と同様
の処理が行われる。この第２番目以降の周期において
は、絶対値回路の絶対値がクランプ値以下であるため、
絶対値回路の絶対値がそのままクランプ回路の出力とな
る。

【００２２】一方、トルク電流線分Ｉｑが大きい場合に
は、図５の（Ｂ）に示すように、クランプ回路の出力Δ
ωｒの第１番目の周期において、その上限はクランプ値
によって制限され、第２番目以降の周期においては、絶
対値回路の絶対値が出力されている。そして、速度変化
量設定部１２においては、トルク電流線分Ｉｑが大きい
ため、設定速度変化量Δωｒｑは特性図の斜線部分とな
り、該斜線の特性で制限された値が出力される。積分回
路部では、この設定速度変化量Δωｒｑを積分して励磁
周波数指令ωｒｃを出力する。この場合、（ｄ）の絶対
値回路の符号がマイナスであるため、励磁周波数指令ω
ｒｃは減少することになる。

【００２３】さらに、次の周期においては、絶対値
（Ａ）の場合と同様に、前周期における出力である励磁
周波数指令ωｒｃが（ａ）における励磁周波数指令ωｒ
ｃの値となり、その後前周期と同様の処理が行われる。
この第２番目以降の周期においては、絶対値回路の絶対
値がクランプ値以下であるため、絶対値回路の絶対値が
そのままクランプ回路の出力となる。

【００２４】（トルク成分電流演算部）次に、トルク成
分電流演算部５について説明する。トルク成分電流演算
部５は、モータ４の三相の一次側電流の内の少なくとも
二相分の一次電流からトルク成分電流値Ｉｑを求める機
能を有する演算部である。モータ４の三相の一次側電流
は固定軸ｕ，ｖ，ｗに対応している。この固定軸に対し
て一次周波数で回転する直交する２軸（ｄ−ｑ軸）を考
えると、ｄ軸成分は励磁電流成分であり、ｑ軸成分はト
ルク電流成分を表している。また、一般に、回転してい
る座標系の直交した静止座標系への変換は、ｄ−ｑ変換
によって行うことができる。そこで、このトルク成分電
流演算部５においては、モータ４の三相の一次側電流を
ｄ−ｑ変換し、そのｑ軸成分をトルク電流成分として求
めるものである。

【００２５】ここで、モータ４の三相の一次側電流をそ
れぞれＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗとし、ｕ軸に対するｄ軸の位相
をθとすると、励磁電流成分の電流をＩｄ，トルク電流
成分の電流をＩｑは次式によって表すことができる。 Ｉｄ＝Ｉｕ・ｃｏｓθ＋Ｉｖ・ｃｏｓ（θ−１２０°） ＋Ｉｗ・ｃｏｓ（θ−２４０°） …（１） Ｉｑ＝−Ｉｕ・ｓｉｎθ−Ｉｖ・ｓｉｎ（θ−１２０°） −Ｉｗ・ｓｉｎ（θ−２４０°） …（２） なお、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの内のいずれか一相の電流につ
いては、他の二相の電流を用いて表すことができるの
で、トルク成分電流演算部５においては、モータ４の三
相の一次側電流の内の少なくとも二相分の一次電流を入
力信号としてトルク成分電流値Ｉｑを求めることができ
る。なお、上記式（１），（２）による励磁電流成分電
流Ｉｄ及びトルク電流成分電流Ｉｑの演算における励磁
位相θは、積分演算部６からの出力を用いることができ
る。この積分演算部６は、励磁周波数指令ωｒｃを積分
して励磁位相θを求める演算部である。このトルク成分
電流演算部５における上式（２）によるトルク電流成分
電流Ｉｑは、例えば、該演算式を記憶手段に記憶してお
き、該演算式をＣＰＵに読み出し、入力した一次電流
（例えば、図１に示すＩｕ，Ｉｖ）により演算を実行す
ることにより求めることができる。

【００２６】（電圧指令演算部）次に電圧指令演算部に
ついて、図６の誘導電動機の等価回路、図７の電流ベク
トル図、図８，図９の誘導電動機の等価回路上の電圧ベ
クトル図を用いて説明する。電圧指令演算部３は、加減
速制御部１からの励磁周波数指令ωｒｃ及び励磁電流演
算部２からの励磁電流指令Ｉｄを入力して、モータ４の
一次側に供給する三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，及びＶｗを求め
る機能を有する演算部である。誘導電動機の等価回路を
二次側のインダクタンスが０となるようにして表すと図
６となる。ここで、Ｒ１は一次抵抗、Ｒ２は二次抵抗、
Ｌ１は一次インダクタンス、Ｌ２は二次インダクタン
ス、ＬＬ１は一次漏れインダクタンス、ＬＬ２は二次漏
れインダクタンス、Ｍは相互インダクタンス、ｓはすべ
りであり、また、Ｍ’＝Ｍ² ／Ｌ２、Ｒ２’＝（Ｍ／Ｌ
２）² ・Ｒ２、ＬＬ２’＝Ｍ・ＬＬ２／Ｌ２である。そ
して、等価回路において、Ｒ１と（ＬＬ１＋ＬＬ２’）
成分は直列しており、電流Ｉ１が流れている。なお、こ
の電流Ｉ１は、図７に示すように励磁電流成分電流Ｉｄ
とトルク電流成分電流Ｉｑのベトクル和である。また、
Ｍ’成分とＲ２’成分は並列して、前記Ｒ１と（ＬＬ１
＋ＬＬ２’）成分に直列接続されている。そして、Ｍ’
成分には励磁電流成分電流Ｉｄが流れ、Ｒ２’／ｓ成分
にはトルク電流成分電流Ｉｑが流れる。

【００２７】等価回路上の各成分における電圧指令のｄ
軸成分及びｑ軸成分を図８を用いて説明する。図８の
（ａ）はＲ１における電圧指令成分を表しており、ｄ軸
成分は（Ｒ１・Ｉｄ）、ｑ軸成分は（Ｒ１・Ｉｑ）であ
り、図８の（ｂ）は（ＬＬ１＋ＬＬ２’）成分における
電圧指令成分を表しており、ｄ軸成分は−ωｒｃ・（Ｌ
Ｌ１＋ＬＬ２’）・Ｉｑ、ｑ軸成分はωｒｃ・（ＬＬ１
＋ＬＬ２’）・Ｉｄであり、また、図８の（ｃ）は
（Ｍ’）成分における電圧指令成分を表しており、ｄ軸
成分は０、ｑ軸成分は（ω・Ｍ’・Ｉｄ）であり、さら
に、図８の（ｄ）は（Ｒ２’／ｓ）成分における電圧指
令成分を表しており、ｄ軸成分及びｑ軸成分は０であ
る。これらの各電圧指令成分を合成すると図９の破線で
示す電圧指令となり、ｄ軸成分の電圧指令をＶｄとし、
ｑ軸成分の電圧指令をＶｑとすると以下の式（３），
（４）によって表される。 Ｖｄ＝Ｒ１・Ｉｄ−ωｒｃ・（ＬＬ１＋ＬＬ２’）・Ｉｑ …（３） Ｖｑ＝Ｒ１・Ｉｑ＋ωｒｃ・（ＬＬ１＋ＬＬ２’＋Ｍ’）・Ｉｄ…（４） 上記式において、Ｉｑの項はトルク成分電流値Ｉｑを電
圧指令演算部３に入力することによって、本発明の誘導
電動機の加減速制御にモータの電圧変化を導入して、モ
ータの速度変化による電圧補正を行うものである。

【００２８】上記直交する二相の電圧指令をモータ４に
供給する三相の電圧指令に変換すると、次の式（５），
（６），及び（７）により表される。 Ｖｕ＝Ｖｄ・ｃｏｓθ−Ｖｑ・ｓｉｎ（θ−１２０°） …（５） Ｖｖ＝Ｖｄ・ｃｏｓ（θ−１２０°）−Ｖｑ・ｓｉｎ（θ−１２０°） …（６） Ｖｗ＝Ｖｄ・ｃｏｓ（θ−２４０°）−Ｖｑ・ｓｉｎ（θ−２４０°） …（７） 上記式（５），（６），（７）の変換において用いられ
る励磁位相θは、積分演算部６において励磁周波数指令
ωｒｃを積分して得られる値を用いることができる。し
たがって、トルク電流成分電流Ｉｑを導入して得られる
式（３），（４）によるｄ軸成分の電圧指令Ｖｄと、ｑ
軸成分の電圧指令Ｖｑを、上記式（５），（６），及び
（７）の変換式により変換して得られる三相の電圧指令
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをモータ４に供給することにより、誘
導電動機の加減速制御において負荷イナーシャの変化に
応じた励磁周波数の調整が可能となるとともに、モータ
の速度変化による電圧補正を行うことができる。

【００２９】なお、直交した静止座標系であるｄ−ｑ座
標系上の電圧指令をＶ１で表すと、この電圧指令Ｖ１の
大きさは速度指令ωに比例し、比例定数をＫとするとＫ
ωにより表すことができる。したがって、電圧指令のｄ
軸成分Ｖｄ及びｑ軸成分Ｖｄｑは、 Ｖｄ＝Ｖ１・ｃｏｓθ＝Ｋω・ｃｏｓθ …（８） Ｖｑ＝Ｖ１・ｓｉｎθ＝Ｋω・ｓｉｎθ …（９） それぞれ上記式（８），（９）により表すことができ、
この電圧指令を前記式（５）〜（７）の変換式により三
相の電圧指令に変換して、誘導電動機の負荷イナーシャ
の変化に応じた励磁周波数調整による加減速制御を行う
こともできる。

【００３０】〔本発明の実施例２〕次に、本発明の誘導
電動機の加減速制御における実施例２の構成を図１０の
ブロック図を用いて説明する。図１０に示す本発明の実
施例２の構成は、図１に示す前記実施例１の構成とほぼ
同様であるが、すべり周波数演算部７によるモータの速
度変化を補正する構成の点で相違している。そこで、以
下の説明では実施例１と相違するすべり周波数演算部７
の部分について主に説明し、その他の部分の構成につい
ては説明を省略する。すべり周波数演算部７は、トルク
成分電流値Ｉｑを入力とし、すべり周波数ωｓを出力と
するものであり、一端はトルク成分電流演算部５の出力
端に接続され、他端は加減速制御部１からの励磁周波数
指令ωｒｃとの加算点に接続される。そして、この加算
点において、励磁周波数指令ωｒｃとすべり周波数ωｓ
との加算が行われて励磁周波数指令ω₁ （＝ωｒｃ＋ω
ｓ）が得られる。この励磁周波数指令ω₁ は、前記実施
例１の励磁周波数指令ωｒｃと同様に電圧指令演算部３
に入力される。本発明の誘導電動機の加減速制御は、誘
導電動機の負荷電流を直接求める代わりに、誘導電動機
の一次側の電流値からトルク成分電流値を求め、このト
ルク成分電流値によって誘導電動機の負荷電流を推定
し、これによって負荷に応じた励磁周波数制御を行うも
のであり、この制御を行うために、前記実施例１で説明
したようにトルク成分電流値Ｉｑを入力して速度指令ω
ｒを制御する加減速制御部１と、このトルク成分電流値
Ｉｑを求めるためのトルク成分電流演算部５とを構成要
素とし、また、誘導電動機の加減速制御にモータの電圧
変化を導入してモータの速度変化による電圧補正を行う
ために、トルク成分電流を電圧指令演算部３に入力する
ことを構成要素としている。

【００３１】そして、実施例２においては、この構成に
加えてこのすべり周波数演算部７を追加した構成とする
ことによって、本発明の誘導電動機の加減速制御にモー
タの速度変化を導入して、モータの速度変化による速度
補正を行うものである。

【００３２】以下、すべり周波数演算部７について説明
する。 （すべり周波数演算部）誘導電動機において、モータの
回転中においては、回転磁界は回転子を追い越して回転
しており、二次側の巻線においては、この差の速度で磁
束が変化することになる。二次側に現れる交流の周波数
は（励磁周波数指令ωｒｃ−回転数ω）となる。このと
きの空隙磁束をΦ₂ とすると、二次側には（励磁周波数
指令ωｒｃ−回転数ω）・Φ₂ の電圧が発生する。一
方、二次側の抵抗分をＲ₂ とし、電流ｉ₂ が流れている
ものとすると、この抵抗分にはＲ₂ ・ｉ₂ の電圧が発生
することになる。したがって、上記関係から二次側回路
方程式を求めると以下の式（１０）となる。 Ｒ₂ ・ｉ₂ −（ωｒｃ−ω）・Φ₂ ＝０ …（１０） ここで、（励磁周波数指令ωｒｃ−回転数ω）をすべり
周波数ωｓとして、上記式（１０）をすべり周波数ωｓ
について解くと、 ωｓ＝Ｒ₂ ・ｉ₂ ／Φ₂ ＝（Ｒ₂ ／Φ₂ ）・ｉ₂ …（１１） となり、Ｒ₂ ／Φ₂ を一定値ｋとすると、 ωｓ＝ｋ・ｉ₂ …（１２） となる。ここで、電流ｉ₂ は一次周波数で回転する直交
する２軸（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸成分であるトルク電流成
分Ｉｑに対応しており、上記式（１０）は ωｓ＝ｋ・Ｉｑ …（１３） と書き直すことができ、すべり周波数ωｓはトルク電流
成分Ｉｑと比例関係にあることになる。

【００３３】したがって、すべり周波数演算部７におい
ては、トルク成分電流値Ｉｑに上記（１３）の演算を行
うことによりすべり周波数ωｓを得ることができる。す
べり周波数ωｓは、加算点において加減速制御部１から
の励磁周波数指令ωｒｃと加算されて、新たな励磁周波
数指令ω₁ （＝ωｒｃ＋ωｓ）が得られる。このすべり
周波数ωｓは（励磁周波数指令ωｒｃ−回転数ω）であ
って、モータの回転数ωにより変化するため、励磁周波
数指令ω₁ はモータの回転数の変化に対応して補正され
た指令値となる。電圧指令演算部３はこの励磁周波数指
令ω₁ によって電圧指令を形成し、モータの駆動を行
う。したがって、この実施例２においては、前記実施例
１と同様に誘導電動機の負荷イナーシャの変化に応じた
励磁周波数調整による加減速制御、及びモータの速度変
化による電圧補正を行うとともに、すべり周波数演算部
によりモータの速度変化に対応した補正を行うこともで
きる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷イナーシャの変化に応じた励磁周波数の調整が可能
な誘導電動機の加減速制御を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導電動機の加減速制御における実施
例１の構成を説明するブロック図である。

【図２】本発明の加減速制御部のブロック構成図であ
る。

【図３】本発明のトルク成分電流値Ｉｑに対する速度変
化量ωｒｑの関係図である。，及び本発明の速度指令に
対する速度変化幅の関係図である。

【図４】本発明のトルク成分電流値Ｉｑに対する設定速
度変化量Δωｒｑの図である。

【図５】本発明の加減速制御部における信号図である。

【図６】誘導電動機の等価回路である。

【図７】電流ベクトル図である。

【図８】誘導電動機の等価回路上の電圧ベクトル図であ
る。

【図９】誘導電動機の等価回路上の電圧ベクトル図であ
る。

【図１０】本発明の誘導電動機の加減速制御における実
施例２の構成を説明するブロック図である。

【図１１】インバータの加減速時間を示す図である。

【符号の説明】

１ 加減速制御部 ２ 励磁電流演算部 ３ 電圧指令演算部 ４ モータ ５ トルク成分電流演算部 ６ 積分演算部 ７ すべり周波数演算部 １０ 絶対値回路部 １１ クランプ回路部 １２ 速度変化量設定部 １３ 積分回路部 ωｒ 速度指令 ωｒｃ 励磁周波数指令 ωｓ すべり周波数 Ｉｑ トルク成分電流値 Ｉｄ 励磁電流指令

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導電動機の供給周波数を変えることに
   より速度を制御する誘導電動機の一次周波数制御におい
   て、誘導電動機の一次側の電流値からトルク成分電流値
   を求めることにより誘導電動機の負荷電流値を推定し、
   該トルク成分電流値により速度指令値を変更することに
   よって負荷に応じた励磁周波数指令を求めることを特徴
   とする誘導電動機の加減速制御方法。
2. 【請求項２】 前記励磁周波数指令，該励磁周波数指令
   により求めた励磁電流指令，及びトルク成分電流値によ
   り電圧指令を求め、該電圧指令を誘導電動機の一次側に
   供給する請求項１記載の誘導電動機の加減速制御方法。
3. 【請求項３】 前記トルク成分電流値は、誘導電動機の
   一次側に供給される三相の励磁電流の内の少なくとも二
   相の励磁電流をｄ−ｑ変換して得られるｑ軸成分である
   請求項１，又は２記載の誘導電動機の加減速制御方法。
4. 【請求項４】 前記励磁周波数指令は、速度指令値に応
   じた誘導電動機のトルク電流成分値対速度変化幅特性か
   らトルク成分電流値に対する速度変化幅を求め、該速度
   変化幅を積分して求める請求項１，２，又は３記載の誘
   導電動機の加減速制御方法。
5. 【請求項５】 前記励磁周波数指令は、前記トルク成分
   電流値から求めたすべり周波数を加えることにより誘導
   電動機の速度変化による補正を行う請求項１，２，３，
   又は４記載の誘導電動機の加減速制御方法。
6. 【請求項６】 誘導電動機の供給周波数を変えることに
   より速度を制御する誘導電動機の一次周波数制御を行う
   誘導電動機の加減速制御装置において、誘導電動機の一
   次側の電流値からトルク成分電流値を求める誘導電動機
   の負荷電流値を推定するトルク成分電流演算部と、該ト
   ルク成分電流値によって速度指令値を変更して負荷に応
   じた励磁周波数指令を出力する加減速制御部とを備えた
   ことを特徴とする誘導電動機の加減速制御装置。
7. 【請求項７】 前記加減速制御部は、励磁周波数指令に
   対する励磁電流指令を出力する励磁電流演算部と、該励
   磁電流指令と励磁周波数指令とトルク成分電流値を入力
   して電圧指令を求め誘導電動機の一次側に供給する電圧
   指令演算部とに接続される請求項６記載の誘導電動機の
   加減速制御装置。
8. 【請求項８】 前記トルク成分電流演算部は、誘導電動
   機の一次側に供給される三相の励磁電流の内で少なくと
   も二相の励磁電流を入力しｄ−ｑ変換を行う請求項６，
   又は７記載の誘導電動機の加減速制御装置。
9. 【請求項９】 前記加減速制御部は、誘導電動機のトル
   ク電流成分値対速度変化幅特性からトルク成分電流値に
   対する速度変化幅を求め、該速度変化幅を積分して励磁
   周波数指令を出力する請求項６，７，又は８記載の誘導
   電動機の加減速制御装置。
10. 【請求項１０】 前記速度変化幅の最大値は、速度指令
    値に応じて定められる請求項９記載の誘導電動機の加減
    速制御装置。
11. 【請求項１１】 前記速度変化幅の最大値は、あらかじ
    め定められた値である請求項９記載の誘導電動機の加減
    速制御装置。
12. 【請求項１２】 前記トルク成分電流値からすべり周波
    数を求め前記励磁周波数指令に加えることにより誘導電
    動機の速度変化による補正を行うすべり周波数演算部を
    備えた請求項６，７，８，９，１０，又は１１記載の誘
    導電動機の加減速制御装置。