JPS5911271B2 - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は周波数変換装置によつて給電される誘導電動
機の制御に係り、特にディジタル制御に適した誘導電動
機の制御方法に関する。

従来から誘導電動機（以下単に電動機と記す）を出力電
圧及び周波数を可変制御出来る周波数変換装置により駆
動する場合、すベー周波数制御による運転方法がある。

すベー周波数制御を行なう場合、すベー周波数を電動機
の一次電流の関数として制御することにより、電動機の
磁気飽和を考慮して常にトルク効率（一次電流に対する
出力トルクの割合）を良好にしたり、一次電流に対する
出力トルクの関係を比例させるようにしたりする１０こ
とが行なわれている。しかしこれらの制御は一次電流が
定常値であるか、変化が遅い場合には何等問題を生じな
いが、速やかな応答が要求される用途に適用して、一次
電流の速い制（財）が行なわれるような場合は出力トル
クに過度振動を生じて制御脚が不安定になる。電動機の
制御応答性が良くならない原因は、一般に周波数変換装
置が電動機の一次電流を給電するように構成されている
ため、電動機の負荷状態の変化により力率の変化が生じ
た時電流に対する２０電圧の位相変化、即ち磁束の周波
数が変化することにより不安定現象が生じるためである
ことがわかつてきた。

このため電動機のトルクを変化させる場合、その電動機
定数に応じてすベー周波数や一次電流の振幅をかえると
ともに位相も変化させ２５るように制御する等して、こ
れらの問題を解決して、直流電動機と同等な制（財）応
答を得ることが可能となつた。しかしこのような制御を
行なうためには一次電流を振幅と周波数だけでなく位相
まで含めたベクトル量として扱う必要がある。

このため電動機の定数をも考慮して演算を行なう必要が
あるため、演算回路が多くの掛算器、割算器などを要し
た非常に複雑な回路となり、停止を含めた制御を行なう
ためには周波数を零から制御する必要があり精３５度の
高いすベー周波数合成が難しく、調整がやつかいである
。又、制（財）する誘導電動機の変更に伴う調整が必要
で、正確に調整を行なつても巻線温１クワー度変化や、
磁気飽和による電動機定数の変化があり、常に最良の制
御応答を得ることが難しい。

このためこれらの演算回路の標準化が難かしく、調整の
ための人件費を含めると非常に高価なものとなる。この
発明の目的は上記の事情に鑑みなされたものであつて、
すべり周波数合成等のための周波数演算をなくして位相
演算により行なうことによりデイジタル制御が容易で、
マイクロプロセツサ等で制却出来、しかも調整が簡単で
、精度も良く電動機の定数の変化を簡単に補償出来、直
流電動機と同等な制御特性を得ることが出来る誘導電動
機の制御方法を提供することにある。

以下、本発明の一実施例の説明に先立つて、この発明の
原理を説明する。

第１図は誘導電動機の二次に鎖交する磁束Φ０の方向に
平行なｄ軸方向に起磁力を作る一次巻線１ｄと二次巻線
２ｄと、これと直交するｑ軸方向に起磁力を作る一次巻
線１ｑと二次巻線２ｑの二軸巻線に、一次二次巻線をそ
れぞれ変換したものとして表わした電動機の原理図であ
る。

磁束Φ０は角速度ω。で反時計方向に、二次（回転子）
が角速度ω，で反時計方向に回転しているものとする。
二次のｑ軸巻線２ｑは磁束Φｏをすベリ角速度ω，（ω
８＝ωｏ−ωｒ）で切り、速度起電力を生じ、ω二次抵
抗Ｒ２の抵抗値をＲ２とするとＩ２，（１２，＝？・Φ
ｏ）の電流が図示のように流れる。

また二次のｄ軸巻線２ｄは磁束Φｏを包む形となつてい
るため速度起電力はなく磁速Φｏの時間変化によ１ｄｆ
）０るＩ，，（１２ｄ＝−・−）の電流が流れる。

Ｒ２ｄｔこのようすを各巻線が作る起磁力の方向を持ち
大きさが電流の大きさに等しい電流ベクトルＩ２ｄ，−
◆１２，とし、又磁束ΦｏもΦｏを作る磁束電流として
扱つて方向はΦｏと同じ大きさがΦｏを二次インダクタ
ンスＬ２で割つた値１。

（ＩＯ−ｉ！！）とした電流ベクトル２１；として表二
し、。ｄ孟労向の単一位ベクトルｄと、ｑ軸方向の単位
ベクトルｑを用いて示した空間ベクトル図を第２図に示
した。電−流ベクトルで示した一次電流１，は、ベクト
ルと−１２ｄ，−１２，を加えて一次と二次の磁気結合
を考慮した係数Ｌ２／Ｍを掛けたベクトルで示される。
（Ｍは電動機の一次、二次相互インダクタンス）（１）
式はこれらの関係をベクトル式で表わした式、（２）式
は電動機の出力トルクＴを表わした式であり、磁束Φｏ
と、これに直交する電流１２，の債として示される。（
１）式、（２）式は磁束Φｏと、すベリ角周波数ω８が
−ート定まると一次電流ベクトルｉ１と出力トルクＴが
定まることを意味している。

従つて、逆に一次電ーート流ベクトルｉ１と、すベリ角
周波数ω８が与えれば磁束ΦＯがその変化率を含めて定
まり、出力トルクＴも定まることになる。

（３）式に（２）式を変形した式を示す。

即ち、所望するトルクＴ及び所望する磁束Φ０が与えら
れると、これに対応したすべり周波数ω８が決まり、更
にこのΦｏ及びω８から（１）式により所望するトルク
Ｔ及び磁束Φｏを得るための一次電流ベクトルｉ１が決
まる。

従つてこの一次電流ベクトルｉ１に応じて電動機の一次
電流を制御すれば電動機の実際のトルク及び磁束を所望
のトルクＴ及び磁束Φｏに一致させることが出来る。従
つて、直流電動機の界磁制御と等価な制御が可能で、速
度制御や位置制−を行なうために制御系を構成する場合
も直流電動機と同様な手段で応答特性の良い制御が原理
的に可能となる。前述の原理を具体化するためには、（
１）式はベクトル量であるから、実際の制御で電動機の
一次電流を制岬するためにはこのまま適用することはで
きない。

しかして、単位ベクトルイ，ｉを極座標系で表一トわし
、ｄ＝（１，θｏ）とすればｑは直交しているのでｑ＝
（１，θｏ＋一）で表わすことが出来る。

→ここでθ。

はｄの回転角であり、♂ほ二次（回．転子）に対しω８
のすべり角周波数で回転しているので回転子位置をθ，
とし、ω，の時間積分値をすべり角θ，とすればθ。＝
θ，＋θ，で表わすことが出来る。又電動機を３相誘導
電動機とし、各相巻線Ａ，ｂ，ｃの位置をθＡ，θＢ，
θ。

とすれば各相巻線２π４πＡ，ｂ，ｃの位置関係は０，
一，一となり、各相電流１ａ，ｉｂ，ｉ６と一次電流ベ
クトルＩ，とーー）の関係は第３図に示すように一次電
流ベクトルｉ１を各相の巻線軸に写影した関係となる。

第３図のＫは変換係数で３相の場合（〜へ「となる定数
であるから制（財）上特に考慮する必要がない。

従つて、各相一次電流１ａ，ｉｂ，ｉ０は、となる。（
４）式〜（９）式において、Ｋは前述したように定数で
あり、又Ｌ２／Ｍの値は磁気飽和により二次インダクタ
ンスＬ２も、一次二次相互インダクタンスＭもほぼ同様
に変化するので、一定の定数としてみなすことが出来る
ため、以後の説明では無視したもので説明する。

第４図は本発明の基本プロツク図で、図中１０は電動機
、１１は電動機１０の位置を検出する位置検出器、１２
はすベリ周波数ω５に応じた値Δθ，を順次加算し、こ
れと電動機の回転子位置に比例→した値θ，とを加算し
ｄの回転角θ。

を演算する加算回路、１３はθ。と、電動機１０のトル
クのみに影響を与える電流１１，、或はθ。と電動機１
０のトルクのみに影響を与える電流及び電動機１０の磁
束に影響を与える電流１１，とから電動機１０の一次電
流ベクトルを演算する装置、１４は電動機１０に交流電
流を供給する周波数変換装置である。第４図のプロツク
図はすべり周波数一定制御のプロツク図であるが、前述
のようにトルク及び磁束を可変制薗する場合（八これら
トルク指令及び磁束指令から演算して求められる。以下
、本発明の一実施例をトルク指令Ｔ及び磁束指令Φｏを
与えた場合に、前述（４）式、（５）式、（６）式の演
算に基づいてデイジタル制岬する場合について説明する
。

トルク指令Ｔと、磁束指令Φｏが与えられると、（１）
，（２）式からトルクのみに影響を与える電流１１，は
が得られ、更にすべり角θ，はすべり周波数ω５の債分
値であるから（３）式よりとなる。

ここですべり角θ５はサンプリング演算で求めるのであ
るから、そのサンプリング時間間隔をΔｔとし、θ８の
Δｔ前のサンプリング演算値をθ５（１−１）とし、Δ
ｔ後の演算値をθ８（。

）とすると、となる。ここでサンプリング時間間隔Δｔ
をΔｔ＝−（Ｃは比例定数）即ち、電動機１０の二次Ｒ
？値Ｒ２に逆比例した時間とすると、となり、電動機１
０の二次抵抗値Ｒ２の演算を行なう必要がなくなる。

このことは、サンプリング演算は、常にＴ帳のみ行なえ
ばよいことを意味する。

もし、サンプリング時間間隔Δｔを一定とすれば、二次
抵抗値Ｒ２を演算に加昧する必要がある。例えば、理解
し易いように、二次抵抗値Ｒ２が或る値から温度上昇で
２倍に変化した場合のサンプリング演算の様子を第５図
に示す。

第５図Ａは二次抵抗値がＲ２の場合で、第５図Ｂは２Ｒ
２の場合を示し、いずれの場合も各サップＣリング周期
毎に一・Ｔのみを演算しているにもΦ０２かかわらず、
ΔｔがＲ２に応じて変化しているので所望のすべり角θ
５が得られることを示している。

次に、電動機１０の磁束に影響を与える電流１１ｄは、
（１）式からとなる。

（自）式ひヱニは前述したように、磁束電流Ｌ２ｌＯに
相当するもので、電動機１０の磁気飽和特性による二次
インダクタンスＬ，の変化を考慮して、予め電動機１０
の特性を実測し、関数回路を作り、この関数回路に、磁
束指令Φｏを入力しその出力から磁束電流１。

を得るようにする。１ｄ（ＤＯ 一方、Ａ４）式の一・一の項は、サンプリングＲ２ｄｔ
演算で求めるのであるが、その時間間隔をΔｔとし、Δ
ｔ前の値をΦｏ（ｎ−１）、Δｔ後の値をΦｏ（ｎ）と
すると、ｂとなり、このサンプリング時間間隔Δｔは、
前述したように電動機の二次抵抗値Ｒ２に逆比例したＣ
時間一であるから、（代）式のΔｔにこれを代入すＲ２
ると、 となる。

前述のように、トルク指令Ｔ及び磁束指令Φ０が与えら
れると、トルクＴに影響を与える電流１１，、及び磁束
に影響を与える電流１１ｄ、及びすベリ角度θ，と電動
機１０の回転角度θ，とからθ。

が得られるため、（４）式〜（６）式の各相電流１ａ，
ｉｂ，１０を決定することが出来る。第６図はその具体
的一実施例を示すプロツク図で、図中１０は第４図と同
様制御される誘導電動機を示し、Ａ，ｂ，ｃはそれぞれ
ａ相巻線、ｂ相巻線、ｃ相巻線を示す。

１１は電動機１０の回転角度に比例したデイジタル信号
を発生する位置検出器で、その出力は或る基準位置から
回転角に比例して次第に出力が増加し、３６０ら回転で
再び０となるデイジタル信号を発生する。

位置検出器１１の出力信号をラツチ回路１５に印加し、
ラツチ回路１６にトルク指令を、ラツチ回路１７に磁束
指令Φｏをそれぞれデイジタル量で与える。ラツチ回路
１６，１７の出力を割算器１８に印加し、この割算器１
８で電動機のトルクのみに影響を与えるＩｌｑ（以後単
にＩｌ，と記す）を演算する。このＩｌｑは更に割算器
１９で？束指令Φｏで割算されすベリ周波数ω，に応じ
た信号Δθ８となる。ラツチ回路１７から出力される磁
束指令Φｏはリードオンリメモリ等で構成される関数回
路２０を介し、磁気飽和を補償した磁束電流１。に変換
される。ラツチ回路１７から出力される磁束指令Φｏは
更にレジスタ回路２１と減算回路２２の一方の入力に導
かれ、この減算回路２２の他方の入力に加わるレジスタ
回路２１の出力とからサンプリング周期間における磁束
の変化分ΔΦｏを算出する。磁束電流１。と磁束の変化
分ΔΦｏを加算回路２３に印加し、電動機１０の磁束に
影響を与える電流１１ｄ（以後単にＩｌｄと記す）を算
出する。すベリ角周波数ω８に応じた信号Δθ，は加算
回路２４によりレジスタ回路２５に記憶されている前の
すべり角θ８と加算され新しいすべり角θ，を出力しこ
れをレジスタ回路２５に記憶させる。新しいすべり角θ
８と、ラツチ回路１５から出力される電動機の回転角度
に応じた信号θ，は加算回→路２６に導かれｄ軸の回転
角度に応じた信号θ。

（以後単にθ。と記す）を出力する。加算回路２７はθ
。

とθ。とを加算し（θｏ＋θａ）を出力するが、ここで
θ。は切換回路２８によりのいずれかが選択される。関
数向路２９は（θｏ＋θ。

）を入力とし、ＣＯＳ（θｏ＋θａ）に応じた信号を発
生この出力信号ＣＯＳ（θｏ＋θａ）が掛算回路３０に
加わる。掛算回路３０には、更に切換回路３１から与え
られる１１，又はＩｌ，が印加され、Ｉｌ，ＸＣＯＳ（
θｏ＋θａ）の演算結果をラツチ回路３２に入力し、Ｉ
，ｄＸＣＯＳ（θｏ＋θａ）の演算結果をラツチ回路３
３に入力する。加算回路３４はラツチ回路３２，３３の
出力を加算し、これをデイジタルアナログ変換回路３５
に印加する。

デイジタルアナログ変換回路３５は加算回路３４の出力
であるデイジタル信号をアナログ信号に変換する。サン
プルホールド回路３６，３７はデイジタルアナログ変換
回路３５から導入されるアナログ信号をサンプリング周
期毎に保持し、この保持された信号に応じて周波数変換
装置１４は電動機１０の入力交流電流を制卿する。

かくして、切換回路２８，３１の切換タイミング及びサ
ンプリング演算を進行させるためのステツプ信号はシー
ケンスコントローラ３９から出される。

サンプリング時間間隔を決定するパルスは発振回路４０
から出され、そのサンプリング間隔は前述したように電
動機１０の温度、即ち電動機１０の二次抵抗値Ｒ２に逆
比例するように電動機１０の温度検出器４１によつて可
変される。

以下、第６図の動作を説明する。

シーケンスコントローラ３９から出力されるサンプリン
グパルスとステツプ１信号とが同時に出されるものとし
、このステツプ１信号によりラツチ回路１５，１６，１
７はそれぞれθ，、トルク指令Ｔｓ磁束指令Φ０を保持
する。この保持された信号から割算回路１８はＩｌｑを
算出し、この信号１１ｑは更に割算回路１９により磁束
指令Φｏで割算されすべり周波数に応じた信号Δθ，と
なる。

この信号Δθ，は加算回路２４により、レジスタ回路２
５に記憶されている前のすべり角信号θ８と加算され新
しいすベリ角信号θ８となる。この新しいすべり角信号
θ８はシーケンスコントローラ３９から出されるステツ
プ２の信号で、レジスタ回路２５に記憶される。このす
ベリ角信号θ８はラロチ回路１５により保持されている
電動機１０の回転角信号θ１と加算回路２６により加算
され新しい信号θ。

となる。一方、ラツチ回路１７に保持されている磁束指
令Φｏは減算回路２２により、レジスタ２１に記憶され
ている前の磁束指令値が引かれ、サンプリング周期間に
変化した磁束変化分ΔΦｏを出力する。もし磁束指令Φ
ｏが一定ならこのΔΦｏは零である。関数発生回路２０
はラツチ回路１７に保持されている磁束指令Φｏに応じ
た磁束電流１。を出力し、この磁束電流１。と減算回路
２２の出力とが加算回路２３で加算されＩｌｄとなる。
シーケンスコントローラ３８から出されるステツプ３の
信号で切換回路２８はθ。

＝０を選択し、加算回路２７はθ。を出力するため関数
回路２９はＣＯＳＯＯに応じたデイジタル信号を発生す
る。シーケンスコントローラ３９から出される次のステ
ツプ４の信号で切換回路３１は掛算回路３０にＩｌｄを
導入し、掛算回路３０はＩｌｄＸＣＯＳＯＯを算出し、
これを次のステツプ５の信号でラツチ回路３３に保持さ
せる。Φ０１ｄ（１）０ 以上のシーケンスにより、（４式の（−＋−ー一）Ｌ２
Ｒ２ｄｔＣＯＳＯＯの項の演算が行なわれラツチ回路３
３に保持されたことになる。

次に再びステツプ３の信号が出され切換回路２８は加算
回路２７に？に応じたディジタル信号πを導入し、加算
回路２７からは（θｏ＋−）が出力πされ、関数回路２
９からはＣＯＳ（θｏ＋一）が出力される。

次に再びステツプ４の信号が出され切換回路３１は掛算
回路３０に１１ｑを導入し、掛算回路π３０はＩｌｑＸ
ＣＯＳ（θｏ＋一）を算出する。

掛算回路π３０で算出されたＩｌｑＸＣＯＳ（θｏ＋一
）の信号は再び出される次のステツプ５の信号によりラ
ツチ回路３２に保持される。

シーケンスコントローラ３９から出される次のステツプ
６の信号により、ラツチ回路３２，３３に保持さわてい
る信号は加算回路３４及びデイジタルアナログ回路を介
し、サンプルホールド回路３６にアナログ信号として保
持される。

以上のシーケンスの進行により電動機１０のａ相に供給
すべく電流１ａが決定される。

次に阿びステツプ３、ステツプ４、ステツプ５、ステツ
プ３、ステツプ４、ステツプ５、ステツプ６の信号によ
るシーケンスの進行によりサンプルホールド回路３７に
電動機１０のｂ相に供給すべく電流１ｂが保持されるこ
とになる。

電動機１０のｃ相電流１６は対称三相であるのでＩａ＋
Ｉｂ＋ＩＯ−０の関係からＩ。

＝−（Ｉａ＋Ｉｂ）となるため、前述のａ相電流１ａ（
！：．ｂ相電流が決定すればｃ相電流が決まる。電動機
各相電流１ａ，ｉｂ，ｉ０が演算された後にステツプ７
の信号でレジスタ回路２１の前の磁束指令をラツチ回路
１７に保持されている新しい磁束指令Φｏに書きかえて
一連の演算を終了する。

即ち、ステツプ１信号が出されてからサンプリング時間
Δｔ後にステツプ１信号が出力される間に前述一連のシ
ーケンスが終了することになる。第７図はサンプリング
時間Δｔと、シーケンスコントローラ３９から指令され
る各ステツプ信号の進行を示した図で、時刻Ｔ。でサン
プリング開始され、時刻ｔ１で新しいθ。が決定され時
刻Ｔ２でａ相電流、時刻Ｔ３でｂ相電流、ｃ相電流が決
定される。時刻Ｔ４でレジスタ回路２１の内容が現在の
磁束指令Φｏに書きかえられる。時刻Ｔ３から次のサン
プリングパルスが達来する時刻Ｔ５の間が制御期間とな
る。第８図はすベリ角θ５の２周期の変化に対し、電動
機１０の回転角θ，が５周期で変化しているπ場合の定
常運転におけるθ５，θＲ，ＯＯ及び（θ０＋−２），
２π（００−一）（θｏ−ー）の変化の様子を示した図
で、例えば時刻Ｔ。

におけるサンプリング期間（図示出来ない幅であるため
Δｔの幅は省略している。）ではデイジタル量ＤＯはデ
イジタル量Ｄｓ，！：．Ｄγの加算値となる。ここで２
πに対応するデイジタル量をＤ２７とすればＤ１は（Ｄ
Ｏ＋一・Ｄ２ょ）、Ｄ２は（ＤＯ−一・Ｄ２７ｃ′）、
Ｄ３は１。−一・Ｄ２７Ｃ′）となる。第８図において
、ＤＯが決まるタイミングは前述説明及び第７図かられ
かるようにｔ１の時点で、又Ｄ３が決まるタイミングは
第７図のＴ２ｌの時点であり、時間差があるが、具体的
には使用する演算回路にもよるが、ＴＯ−Ｔ４が２００
μｓとすれば式が決まつてからＤ３が決まるまでは約１
４０μｓ位であるので、第８図にはこの時間差を持たせ
て示すことが出来ずほぼ同一時点と考えることが出来る
。第９図は、θ０．１５−ａ相電流１ａとの関係を示し
た図で、第６図の加算回路２６でθ。

が決まると、πこれにθ。

＝０，θ。−Σを加算回路２７で加算πすることにより
θ。

，θｏ＋一が決まる。次に関数回路２７でＣＯＳＯＯ，
ＣＯＳ（θｏ＋優）の関数に変換し、掛算回路３０で１
１Ｄ，ｉｌ，を掛算する。ここで例えばＩｌｄが１．５
、Ｉｌ，が２であるとすればＩｌ，・ＣＯＳＯＯはその
最大値が１．５のＣＯＳ関数となπり、Ｉｌ，・ＣＯＳ
（θｏ＋一）はその最大値が２のＣＯＳ関数となる。

そしてこの両者を加算回路３４で加算することにより、
その最大値が２．５のＣＯＳ関数となり、これをデイジ
タルアナログ変換回路３５で変換することによりａ相電
流１ａの基準信号１，が得られる。ｂ相、ｃ相も同様に
して得られるので、各サンプリング毎にａ相、ｂ相、ｃ
相の各電流をいくらにすればよいかが決る。前述説明は
（４）式、（５）式、（６）式を演算して制卿する例で
あるが、（７）式、（８）式、（９）式を演算して制御
してもよい。

この場合の演算回路を第１０図に示す。第１０図におい
て、第６図と同一機能を有する回路には同一記号を付し
て示しており、θ８，θＲ，θｏ及びＩｌｄ，ｉｌ，を
決定する演算も第６図と同様である。

第１０図ではＩｌｄ，ｉｌ，を割算回路４２に導入し、
その出力を関数回路４３に印加してθ、を決定する。

更にこのθ、とθ。とを加算回路２７に加えθ。＋θ、
を求める。一方、Ｉｌ，，ｉｌｄを掛算回路４４，４５
に各別に導入しそれぞれ２乗し、その結果を加算回路４
６で加算して、更に関数回路４７により平方根を求め信
号１ｘを決定する。

信号１ｘをデイジタルアナログ変換回路４８を介し、ア
ナログ信号との掛算機能を有するデイジタルアナログ変
換回路４９に印加する。切換回路５０はシーケンスコン
トローラ３９か２πらのステツプ３の信号により、θ。

として０，−一，４π−？のいずれかを選択し加算回路
３４に与える。

従つて加算回路３４は（θｏ＋θ、＋θ。）を出力する
。前述のように構成された第１０図に於いて、ラツチ回
路１５，１６，１７にシーケンスコントローラからステ
ツプ１の信号が加わると新しいθ，，Ｔ，Φが保持され
、新しいθ、が決まる。

ステツプ２の信号がレジスタ回路２５に加わることによ
りレジスタ回路２５の内容は新しいすべり角θ８に書き
かえられ、これとθ，とが加算され新しいθ。

が決まる。ステツプ３の信号により切換回路５０はθ。

−０を選択し、これにより加算回路３４の出力が（θｏ
＋θｘ）となり、デイジタノげナログ変換回路４９の出
力はＩｘ−ＣＯＳ（θｏ＋θｘ）となる。ステツプ４の
信号によりサンプルホールド回路３６は前述演算結果の
１ａを保持する。次のステツプ３、ステツプ４の信号で
もＩｂ−２πＩｘ−ＣＯＳ（θｏ＋θ、一一）が演算さ
れこれがサンプルホールド回路３７に保持される。

更に次のステツプ３、ステツプ４の信号でＩ。

４π ＝Ｉｘ−ＣＯＳ（θｏ＋θ、一ー）が演算され、これが
サンプルホールド回路３８に保持され、最後にステツプ
５の信号によりレジスタ回路２１の内容が現在の磁束指
令Φｏに書き換えられ、そのサンプリング期間の一連の
演算が終了し、この一連の演算はそれぞれ各サンプリン
グ周期毎に行なわれる。

前述のように各サンプリング毎に決定される電流となる
ように電動機１０を変換装置１４を介して制ｍｌする。
第１０図の実施例は第６図の実施例に比較し、演算が多
少複雑となるが、第６図の実施例では電流基準値が２つ
の脣だけ位相の異なつた正弦波を用いて演算しているの
に対し、第１０図の実施例では関数回路２９を所望の関
数とすることにより、その関数に応じた電流波形で電動
機１０を制岬することが出来る。

この発明を原理通りに実現するためには電流波形として
は正弦波形でなければならないが、用途により多少のト
ルク脈動等が許容される場合は周波数変換装置１４とし
て比較的安価な台形波電流を供給するサイクロコンバー
タや、方形波電流を供給する電流形インバータを用いて
も従来より安定した制御が出来る。

このことは台形波或は方形波電流の大部分を占める基本
波に対しては本発明の原理が適用されていることになる
ことからして理解される。更に前述実施例はトルク指令
Ｔ及び磁束指令を可変する場合を例として説明したが、
用途によつては磁束一定制（財）でトルクのみを可変す
る場合があり、この場合は磁束に関係する演算回路が省
略され、更に簡単な構成となる。

第１１図は前述のような用途に適用出来る本発明の他の
実施例を示す構成図で、周波数変換装置として整流装置
と電流形インバータを用いた例である。

即ち、交流電源ＡＣから供給される交流を制（財）整流
装置ＣＲＥＣで直流に変換した後、直流リアクトルＤＣ
Ｌを介し、サイリスタＳｌ，Ｓ２・・・Ｓ６、ダイオー
ドＤｌ，Ｄ２・・・Ｄ６及び転流コンデンサＣｌ，Ｃ２
・・・Ｃ６で構成される直列ダイオード形と呼ばれる電
流形インバータに印加し、所望周波数の交流を得て電動
機１０を駆動する。

この電流形インバータ装置は周知のものであるのでその
詳細な動作説明を省略するが、この電流形インバータ装
置は出力電流の振幅は制ｍｌ整流装置ＣＲＥＣ側で制御
し、出力周波数はサイリスタＳ１〜Ｓ６のゲートパルス
の周波数を可変することによつて制岬できる特徴を有す
る。

位置検出器で得られる電動機１０の回転角θ，とトルク
指令Ｔはシーケンスコントローラ３９から出される点線
で示すステツプ信号によりラツチ回路１５及び１６にそ
れぞれ保持されることは前述と同様である。

すベリ角θ５は磁束を一定としているためトルク指令Ｔ
から直接加算回路２４とレジスタ回路２５により演算出
来、その結果と、θ，と加算回路２６で加算されてθ。
となる。又トルク指令Ｔは直接関数回路４３に印加され
Ｔａｎ関数変換されθ、となる。この２つの信号θ。と
θ、が加算回路２７により加算され信号（θｏ＋θｘ）
となり、関数回路５１に導入される。関数回路５１は電
流形インバータの各サイリスタＳ１〜Ｓ６のゲート信号
に対応した一πの通電期間を有するスイツチング関数が
設定されている。即ち、第１２図に示すように、関数回
路５１は２π入力信号（θｏ＋θｘ）の値がＯ〜−πで
出力Ｇｌ５π４πを発生し、π〜−で出力Ｇ２を発生し
、４πでＧ３、−〜π及び０〜一でＧ４、−〜２πで３
３３Ｇ５、片〜πでＧ６の信号をそれぞれ発生する。

そして、これらの信号Ｇ１〜Ｇ６はゲート信号増幅回路
５２でサイリスタのゲート信号に適したパルスに変換さ
れ、電流形インバータを構成するサイリスタＳ１〜Ｓ６
の点弧パルス信号が形成される。ここで信号Ｇ１がＳ１
ゲート信号、Ｇ２がＳ２、以下同様にしてＧ６がＳ６に
対応するものとすれば電動機１０の各相電流１ａ，ｉｂ
，ｉ０は第１２図に示すようになる。一方、トルク指令
Ｔは関数回路５３に設定されている磁束一定時のトルク
指令に対する一次電流振幅関数により信号１ｘに変換さ
れ、これがデイジタルアナログ変換回路５４でアナログ
信号のＩｘに変換される。

このアラログ信号のＩｘと電流検出器ＣＴで検出される
電流形インバータの帰還電流とを比較しその結果に応じ
て位相制御装置５５を制卿し、制脚整流装置ＣＲＥＣの
出力電流がＩｘに比例した値となるように制薗する。即
ち第１２図に示した各相電流１ａ，ｉｂ，ｉ０の振幅は
Ｉｘに比例するように制御されることになる。この場合
の電動機１０の電流は方形波電流であるが、その大部分
を占める基本波に関しては、前述原理で説明した電流で
制御されていることになる。尚、前述実施例はラツチ回
路、関数回路、レジスタ回路等を用いたサンプリング演
算による制御を例として説明したが、これは容易にマイ
クロコンピユータ等でソフトウエア化したプログラムに
より実行出来る。

即ちプロセツサユニツトの演算機能を利用して各加減乗
除算を順次行ない、この演算の順序制御及びシーケンス
コントローラが行なつている機能は同様にプロセツサユ
ニツトの制御機能を利用でき、ラツチ回路、関数回路、
レジスタ回路等はプロセツサユニツトの制却下に置かれ
る記憶装置のリードオンメモリやランダムアクセスメモ
リに置き換えられる。又、第１１図に示した実施例のよ
うに周波数変換装置の種類により、或は磁束制岬やトル
ク指令に対する出力トルクの直線性等の要、不要に応じ
て不要の演算を省略した形態で実施出来る。

更に、磁束指令を微分するために前の磁束指令と新しい
磁束指令との差を求めて制御を行なう例を説明したが、
演算回路の内部の信号がデイジタル値で扱われていて、
その桁数（ビツト数）が少ない場合は、差分を取る微小
時間をすべり角の演算の微小時間より長くして平均化し
たり、デイジタルフイルタ一の技術を導入してサンプリ
ング演算の欠点を少なくすればより良い制岬が可能とな
る。以上説明したように、本発明によれば、トルク指令
に対して実際の電動機の出力トルクを、磁束指令に対し
実際の電動機の磁束を一対一で対応するように、一次電
流を振輻のみならず位相をも自めて制御するようにした
ので、トルクのみに影響を与える電流と、磁束に影響を
与える電流とを常に直交させて制御出来るため、従来の
ように一次電流の振幅のみを制御する場合に、過渡的に
前記直交状態がくずれ、これに伴なつて生ずる振動現象
等の不安定現象が発生しない。

又、制岬応答に影響を及ぼす電動機の定数の変化、即ち
磁気飽和や温度による二次抵抗値の変化にも容易に対処
でき、特に二次抵抗値の変化に対してはサンプリング制
御の特質を生かして、演算回路を変更することなくサン
プリング周期を変更するのみで対処出来、電動機の変更
時には、このサンプリング周期と、周波数変換装置の電
流基準値に対する出力電流の利得を調整するだけで対処
出来、特にマイクロコンピユータ等でデイジタル演算す
る場合は演算回路の調整がらく、所望の精度の演算が出
来、調整による制御特性のバラツキを無くすることが出
来る。

更に、界磁制御を行なう場合は、特別な装置を必要とす
ることなく、一台の周波数変換装置ですべての制薗が行
なうことが出来る。

更に又、本発明の実施例に速度帰還制御系、位置帰還制
御系或は自動界磁弱め制御系を付加することにより、直
流電動機と同等の性能で速度制岬、自動界磁弱め制岬を
実現出来、直流電動機の優れた利点と、誘導電動機の優
れた利点とを合せ持つた制岬特性の優れた、安価、堅牢
で保守点検の省力化出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための誘導電動機のモ
デル図、第２図は第１図のモデル化された誘導電動機の
ベクトル図、第３図はモデル化された誘導電動機の一次
電流ベクトルと、三相誘導電動機の各相一次電流ベクト
ルの関係を示したベクトル図、第４図は本発明の基本プ
ロツク図、第５図はサンプリング演算ですべり角を導出
する方法を説明するための図、第６図は本発明の一実施
例を示すプロツク図、第７図はサンプリング時間とサン
プリング演算を進行させるステツプ信号との関係を示し
た図、第８図はすべり角と、誘導電動機の回転角とをサ
ンプリング演算によつて加算する様子を示した図、第９
図はすべり角と、誘導電動機の回転角との加算信号を基
にして誘導電動機の所定の一相に供給すべき電流の関係
を示した図、第１０図、第１１図本発明のそれぞれ異る
他の実施例のプロツク図、第１２図は第１１図の動作を
説明するための図である。 １０・・・・・・誘導電動機、１１・・・・・・位置検
出器、１２・・・・・・加算回路、１３・・・・・・一
次電流ベクトル演算装置、１４・・・・・・周波数変換
装置、１５，１６，１７，３２，３３・・・・・・ラツ
チ回路、１８，１９，４２・・・・・・割算回路、２０
，２９，４３，４７，５１，５３・・・・・・関数回路
、２１，２５・・・・・・レジスタ回路、２２・・・・
・・減算回路、２３，２４，２６，２７，３４，４６・
・・・・・加算回路、２８，３１，５０・・・・・・切
換回路、３０，４４，４５・・・・・・掛算回路、３５
，４８，４９，５４・・・・・・デイジタルアナログ変
換回路、３６，３７，３８・・・・・・サンプルホール
ド回路、３９・・・・・・シーケンスコントローラ、４
０・・・・・・温度検出器、４１・・・・・・発振回路
、５２・・・・・・ゲート信号増幅回路、５５・・・・
・・位相制薗装置、ＡＣ・・・・・・交流電源、ＣＲＥ
Ｃ・・・・・・制薗整流装置、ＤＣＬ・・・・・・直流
リアクトル、ＣＴ・・・・・・電流検出器、Ｓ１〜Ｓ６
・・・・・・サイリスタ、Ｄ１〜Ｄ６・・・・・・ダイ
オード、Ｃ１〜Ｃ６・・・・・・転流コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘導電動機のトルク指令及び磁束指令とから算出さ
   たる誘導電動機のすべり周波数に応じたディジタル量を
   所定の時間間隔で順次加算した値と、前記誘導電動機の
   回転角に比例したディジタル量とを加算し、この加算値
   と前記トルク指令及び磁束指令から算出される前記誘導
   電動機のトルクのみに影響を与える電流成分及び前記磁
   束指令から算出される前記誘導電動機の磁束に影響を与
   える電流成分とから前記誘導電動機の一次電流ベクトル
   を演算し、この一次電流ベクトルに基づいて前記誘導電
   動機の一次電流を制御するようにした誘導電動機の制御
   方法。 ２ 前記所定の時間間隔は、前記誘導電動機の二次抵抗
   値に逆比例した時間間隔としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の誘導電動機の制御装置。 ３ 前記磁束指令は、一定値としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項及び第２項記載の誘導電動機の制御
   方法。