KR20080071055A

KR20080071055A - 교류 회전기의 제어 장치 및 이 제어 장치를 사용한 교류회전기의 전기적 정수 측정 방법

Info

Publication number: KR20080071055A
Application number: KR1020070096346A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 긴파라; 다카히코 고바야시; 게이타 하타나카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-08-01
Also published as: US7800337B2; JP2008187797A; JP4519864B2; CN101237213A; US20080180054A1; CN101237213B; KR101046802B1

Abstract

본 발명은 전류 제어를 하면서 간편하고 또한 정밀하게 교류 회전기의 전기적 정수를 측정할 수 있는 교류 회전기의 제어 장치, 및 이 제어 장치를 사용한 교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법을 얻는 것을 목적으로 하고 있다. 전류 지령 id^*, iq^*과 각주파수 ωr와 교류 회전기(1)의 정수 설정값 R0, L0로부터 제 1 전압 지령 vd1^*, vq1^*을 연산하는 제 1 전압 지령 연산 수단(7), id^*, iq^*과 전류 검출값 id, iq와의 차분 전류가 0으로 수렴하도록 상기 차분 전류에 근거하여 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*을 연산하는 제 2 전압 지령 연산 수단(9), vd1^*, vq1^*과 vd2^*, vq2^*를 가산하여 제 3 전압 지령 vd3^*, vq3^*을 연산하는 제 3 전압 지령 연산 수단(10), vd3^*, vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1)에 전압을 인가하는 전압 인가 수단(2), 및 정수 설정값 R0, L0을, vd2^*, vq2^*에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단(8)을 구비하였다.

Description

교류 회전기의 제어 장치 및 이 제어 장치를 사용한 교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법{CONTROL APPARATUS FOR ROTARY MACHINE AND METHOD FOR MEASURING ELECTRICAL CONSTANT OF AC ROTARY MACHINE USING THE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 유도기나 동기기라고 한 교류 회전기의 전기적 정수를 측정할 수 있는 제어 장치 및 그 전기적 정수의 측정 방법에 관한 것이다.

종래부터, 교류 회전기의 제어 장치를 사용하여, 교류 회전기의 전기적 정수로서, 예컨대, 전기자 인덕턴스나 자속 벡터를 측정하는 방법이 소개되고 있다.

예컨대, 특허 문헌 1의 제어 장치는, 먼저, V/f 일정한 제어 처리에서, 1차 각주파수 지령 ω1에 비례하여 1차 전압 지령 V1c를 출력한다. 또한, 상기 제어 장치는 상기 1차 각주파수 지령 ω1을 적분하여 1차 전압 벡터의 위상 지령 θv1을 구한다. 그리고, 상기 제어 장치는 상기 1차 전압의 크기 지령 V1c와, 1차 전압 벡터의 위상 지령 θv1에 대응하여 PWM 신호를 출력하여, 정격 주파수 근방에서, 정격 자속(정격 주파수와 정격 전압의 비)으로 정상 운전을 행한다. 다음에, 상기 제어 장치는 일반적인 3상 교류/2상 직류 변환 처리에 의해 소정의 연산을 행하여, 무효 파워분 전류 Id와 유효 파워분 전류 Iq를 구한다. 그리고, 상기 제어 장치는 상기 Iq, Iq, 1차 각주파수 지령값 ω1 및 1차 전압 지령값 V1c와, 미리 측정한 1차 저항 r1와 합성 누설 인덕턴스 Lx(Lx≒11+12)를 기초로 소정의 연산에 의해 자기 인덕턴스, 즉, 전기자 인덕턴스 L1을 구한다.

또한, 특허 문헌 2는, 영구 자석형 동기 전동기에 전력을 공급하는 전력 변환기와 상기 동기 전동기의 영구 자석의 자속 벡터의 크기를 이용하여 전력 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어 장치로 이루어지는 것이다. 그리고, 상기 제어 장치는 상기 동기 전동기에 소정 크기의 교류 전류를 흘려서 동기 전동기를 소정의 회전수까지 회전시키는 가속 모드와 동기 전동기의 1차 전류를 0 또는 미소한 값으로 하는 계측 모드를 갖는 자속 계측용 전류 제어기와, 이 자속 계측용 전류 제어기의 계측 모드시에, 검출 또는 추정된 동기 전동기의 1차 전압 벡터를 시간 적분하여 자속 벡터를 연산하는 자속 계측용 자속 벡터 연산기와, 이 자속 계측용 자속 벡터 연산기의 출력으로부터 자속 벡터의 크기를 구하는 자속 연산기와, 이 자속 연산기의 출력을 기억하는 자속 기억기로 이루어지는 자속 계측 수단을 구비하고 있다. 그리고, 상기 제어 장치는, 자속 기억기에 기억되어 있는 자속 벡터의 크기를 갱신할 필요가 있는 경우에, 상기 자속 계측 수단을 동작시키고 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 제3019653호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-171797호 공보

특허 문헌 1과 같은 종래의 교류 회전기의 제어 장치에 있어서는, 1차 각주파수 지령값 ω1 및 1차 전압 지령값 V1c에 근거하여, 인버터를 구동하고, 교류 전동기를 정상 상태로 운전하며, 이 때의 1차 각주파수 지령을 적분한 위상과 교류 전동기의 전류 검출값으로부터, 전동기 전류 벡터 I1의 인버터 1차 전압 벡터 방향과 동일한 방향의 성분 Iq와, 인버터 1차 전압 벡터 방향과 동일한 방향으로부터 90° 느린 방향과 동일한 방향의 성분 Id를 연산한다. 그리고, 상기 제어 장치는, 1차 각주파수 지령값 ω1 및 1차 전압 지령값 V1c 또는 1차 전압 검출값 V1와, Iq 및 Id에 근거하여 교류 전동기의 1차 자기 인덕턴스 L1, 또는, 상호 인덕턴스 M을, 전압과 전류와 각주파수의 가감승제 연산만을 이용하여 산출하고 있었다. 이 때문에, 전압 검출값이나 전류 검출값에 존재하는 노이즈가 연산값에 직접 반영된다는 문제가 있었다. 또한, 측정한 정수도 노이즈의 영향을 받는다고 하는 문제가 있었다. 또한, 전기자 인덕턴스의 측정은 미리 측정한 1차 저항 r1과 합성 누설 인덕턴스 Lx(Lx≒11+12)를 기초로 한 소정의 연산에 의해 이루어지기 때문에, 미리 측정한 1차 저항 r1와 합성 누설 인덕턴스 Lx의 정밀도가 좋지 않으면, 전기자 인덕턴스의 측정 정밀도도 저하해 버리는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 2와 같은 교류 회전기의 제어 장치에 있어서는, 검출 또는 추정된 동기 전동기의 1차 전압 벡터를 시간 적분하여 자속 벡터를 연산하는 자속 계측용 자속 벡터 연산기를 이용하였다. 따라서, 상기 제어 장치는, 영구 자석의 자속 벡터의 크기를 측정하는 경우, 원 궤적을 그리는 자속 벡터의 자속 계측용 자속 벡터 연산기의 출력에 대하여, 반경의 길이로부터 영구 자석의 자속 벡터의 크기를 구하였다. 이 때문에, 자속의 진폭을 직류량으로서 측정할 수 없어, 자속 벡터의 반경의 길이를 구하기 위해서는, 매우 빠른 샘플링이 가능한 마이크로 컴퓨터 등의 연산 장치가 필요해지기 때문에, 저렴한 연산 장치에서는 실현할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 전류 제어를 하면서 간편하고 또한 정밀하게 교류 회전기의 전기적 정수를 측정할 수 있는 교류 회전기의 제어 장치, 및 이 제어 장치를 사용한 교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 교류 회전기의 제어 장치는, 교류 회전기의 각주파수로 회전하는 회전 2축 좌표(이하, d-q축이라고 칭함) 상의 전류 지령에 근거하여 교류 회전기를 구동하는 교류 회전기의 제어 장치로서, 교류 회전기의 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출값을 d-q축 상의 전류 검출값으로 변환하는 좌표 변환 수단과, d-q축 상의 전류 지령과 각주파수와 교류 회전기의 복수의 전기적 정수와의 관계식으로부터 d-q축 상의 제 1 전압 지령을 연산하는 제 1 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 전류 지령과 d-q축 상의 전류 검출값과의 차분 전류가 0으로 수렴하도록 차분 전류에 근거하여 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 연산하는 제 2 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 제 1 전압 지령과 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 가산하여 d-q축 상의 제 3 전압 지령을 연산하는 제 3 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 제 3 전압 지령에 근거하여 교류 회전기에 전압을 인가하는 전압 인가 수단을 구비하되, 제 1 전압 지령 연산 수단은, 그 복수의 전기적 정수 중 적어도 하나를 외부로부터 입력되는 정수 설정값으로 설정하도록 하고, 정수 설정값을, 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법은, 교류 회전기의 각주파수로 회전하는 회전 2축 좌표(이하, d-q축이라고 칭함) 상의 전류 지령에 근거하여 교류 회전기를 구동하는 교류 회전기의 제어 장치로서, 교류 회전기의 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출값을 d-q축 상의 전류 검출값으로 변환하는 좌표 변환 수단과, d-q축 상의 전류 지령과 각주파수와 교류 회전기의 복수의 전기적 정수와의 관계식으로부터 d-q축 상의 제 1 전압 지령을 연산하는 제 1 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 전류 지령과 d-q축 상의 전류 검출값과의 차분 전류가 0으로 수렴하도록 차분 전류에 근거하여 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 연산하는 제 2 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 제 1 전압 지령과 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 가산하여 d-q축 상의 제 3 전압 지령을 연산하는 제 3 전압 지령 연산 수단과, d-q축 상의 제 3 전압 지령에 근거하여 교류 회전기에 전압을 인가하는 전압 인가 수단을 구비하되, 제 1 전압 지령 연산 수단은, 그 복수의 전기적 정수 중 적어도 하나를 외부로부터 입력되는 정수 설정값으로 설 정하도록 하고, 정수 설정값을, 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단을 구비한 교류 회전기의 제어 장치를 사용하여 측정하는 방법으로서, 전압 지령 및 각주파수를 소정의 값 또는 범위로 설정하여 제어 장치를 기동하여, 제 2 전압 지령이 소정의 범위 내로 된 시점에서의 정수 측정 수단으로부터의 정수 설정값을, 측정 대상인 교류 회전기의 전기적 정수로서 출력하는 것이다.

본 발명에 따른 교류 회전기의 제어 장치는, 이상과 같이, 제 1 전압 지령 연산 수단에서 교류 회전기의 전기적 정수로서 설정하는 정수 설정값을, 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단을 구비했기 때문에, 교류 회전기의 제어 장치의 제어 정밀도가 향상하고, 또한, 전압 검출값이나 전류 검출값의 노이즈가 직접 반영되는 것을 방지하여, 측정한 전기적 정수도 노이즈의 영향을 받지 않고 정확한 측정값을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법은, 이상과 같이, 전류 지령 및 각주파수를 소정의 값 또는 범위로 설정하여 제어 장치를 기동하고, 제 2 전압 지령이 소정의 범위 내로 된 시점에서의 정수 측정 수단으로부터의 정수 설정값을, 측정 대상인 교류 회전기의 전기적 정수로서 출력하는 것이기 때문에, 교류 회전기의 전기적 정수를 간편하게 측정할 수 있고, 전압 검출값이나 전류 검출값의 노이즈가 직접 반영되는 것을 방지하여, 측정한 전기적 정수도 노이즈의 영향을 받지 않고 정확한 측정값을 얻을 수 있다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 교류 회전기(1)는 동기기이며, 여기서는 표면 자석형의 동기기이다. 교류 회전기(1)에는, 전압을 인가하고, 인버터 등의 전력 변환기에 상당하는 전압 인가 수단(2)과, 교류 회전기(1)의 전류를 검출하는 전류 검출 수단(3)과, 교류 회전기(1)의 회전 위치 θ를 검출하는 회전 위치 검출기(4)가 접속되어 있다.

전압 인가 수단(2)은 교류 회전기(1)에 3상 전압의 U상 전압 vu, V상 전압 vv, W상 전압 vw를 인가하고, 전류 검출 수단(3)은 교류 회전기(1)의 3상 전류 중 적어도 2상분의 전류를 검출한다. 본 실시예에 있어서의 전류 검출 수단(3)은 교류 회전기(1)와 전압 인가 수단(2)을 연결하는 전력선으로부터 U상 전류 iu와 V상 전류 iv를 검출한다.

또한, 전류 검출 수단(3)은 도 1에 나타내는 바와 같은 U상 전류 및 V상 전류를 직접 검출하는 방법 이외에, U상 전류 및 V상 전류에 부가하여 W상 전류도 직접 검출하는 방법이더라도 좋고, 공지 기술인 전압 인가 수단(2)의 DC 링크 전류로부터 U상 전류 및 V상 전류를 검출하는 방법(예를 들면, Y. Murai et al., "Three-Phase Current-Waveform-Detection on PWM Inverter from DC Link Current-Steps", Proceedings of IPEC-Yokohama 1995, pp.271-275, Yokohama, Japan, April 1995)을 이용해도 좋다.

미분기(5)는 회전 위치 검출기(4)가 출력하는 회전 위치 θ의 변화율을 연산하여, 교류 회전기(1)의 회전 속도 ωr로서 출력한다. 좌표 변환 수단(6)은 전류 검출 수단(3)으로부터 얻은 전류를 각주파수 ωr에서 회전하는 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류로 좌표 변환한다. 환언하면, 좌표 변환 수단(6)은 전류 검출 수단(3)이 출력하는 U상 전류 iu, V상 전류 iv로부터 얻어지는 3상 전류를, 각주파수 ω(=ωr)에서 회전하는 위상에도 있는 회전 위치 θ에 동기하여 회전하는 회전 2축 좌표(d-q축) 위로 좌표 변환하고, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 id 및 iq를 출력한다.

제 1 전압 지령 연산 수단(7)은 후술하는 (3), (4)식에 의해, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ωr에 근거하여 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력한다. 제 1 전압 지령 연산 수단(7)은 교류 회전기(1)의 전기적 정수 중 적어도 하나, 여기서는, 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 정수 측정 수단(8)으로부터 얻는다.

제 2 전압 지령 연산 수단(9)은 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 id 및 iq와의 차분 전류를 각각 연산하고, 이 차분 전류가 0으로 수렴하도록 상기 차분 전류에 근거하여 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*을 출력한다.

정수 측정 수단(8)은, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 교류 회전기(1)의 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0을 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에 출력한다.

제 3 전압 지령 연산 수단(10)은, 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*과 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*과의 가산 전압을 연산하고, 이 가산 전압에 근거하여 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*을 출력한다.

전압 인가 수단(2)은, 제 3 전압 지령 연산 수단(10)이 출력하는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1)에 전압을 인가한다.

제 2 전압 지령 연산 수단(9)은 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분 id^*으로부터 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류의 d축 성분 id를 감산하여 차분 전류를 연산하는 감산기(11)와, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 q축 성분 iq^*으로부터 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류의 q축 성분 iq을 감산하여 차분 전류를 연산하는 감산기(12)와, 감산기(11)의 출력을 비례 적분에 의해서 증폭하는 증폭기(13)와, 감산기(12)의 출력을 비례 적분에 의해서 증폭하는 증폭기(14)를 구비한다.

제 3 전압 지령 연산 수단(10)은 제 1 전압 지령의 d축 성분 vd1^*과 제 2 전 압 지령의 d축 성분 vd2^*을 가산한 가산 전압을 연산하는 가산기(15)와, 제 1 전압 지령의 q축 성분 vq1^*과 제 2 전압 지령의 q축 성분 vq2^*을 가산한 가산 전압을 연산하는 가산기(16)를 구비하고, 가산기(15)와 가산기(16)의 출력을 각각 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*으로서 출력하고 있다.

다음에, 각 연산 수단의 구체적인 연산 내용에 대해서 설명한다. 이 실시예 1에서의 교류 회전기(1)는 표면 자석형 동기기이며, 회전 직교 좌표(d-q축)의 d축이 교류 회전기(1)의 회전자 자속과 일치하고 있는 경우, 다음식이 성립한다.

단,

vd: 교류 회전기(1)의 전압의 d축 성분

vq: 교류 회전기(1)의 전압의 q축 성분

R: 교류 회전기(1)의 전기자 저항

L: 교류 회전기(1)의 전기자 인덕턴스

φf:교류 회전기(1)의 회전자 자속 진폭

한편, 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에서는, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ωr에 근거한 (3), (4)식에 의해서 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력한다.

단,

φf0: 교류 회전기(1)의 회전자 자속 진폭 설정값

여기서는, 교류 회전기(1)의 회전자 자속 진폭은 기지(旣知)로 가정하여 설명한다. 이 가정이 성립하는 경우, φf0=φf가 성립한다. 또한, 교류 회전기(1)의 회전자 자속 진폭이 미지(未知)인 경우에 대해서는 후술하는 실시예 5에서 설명한다.

이상의 제어 시스템이 기동한 후, 그 동작이 정상 상태, 여기서는, 각 전압, 전류가 거의 일정값, 예를 들면, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)의 출력인 제 2 전압 지령 연산값 vd2^* 및 vq2^*의 절대값이 0에 가까운 소정의 범위 내로 된 시점에서는 이하의 동작을 확인할 수 있다.

즉, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)에서는, 감산기(11)의 출력을 비례 적분에 의해서 증폭하는 증폭기(13)에 의해서 전류 지령의 d축 성분 id^*와 전류의 d축 성분 id가 일치하고, 또한, 감산기(12)의 출력을 비례 적분에 의해서 증폭하는 증폭기(14)에 의해서 전류 지령의 q축 성분 iq^*와 전류의 q축 성분 iq가 일치하고 있다. 또한, 전압 인가 수단(2)은 제 3 전압 지령 연산 수단(10)이 출력하는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1)에 전압을 인가하고 있기 때문에, 교류 회전기(1)의 전압의 d축 성분 vd 및 q축 성분 vq은 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^* 에 일치한다. 이들 관계를 감안하면 (5)~(10)식이 성립한다.

(1)~(10)식의 관계를 정리하면 (11), (12)식을 얻는다.

이 (11), (12)식에 의하면, 저항 오차 (R0-R) 및 인덕턴스 오차 (L0-L)가 없는 경우, vd2^* 및 vq2^*는 0이고, 저항 오차나 인덕턴스 오차가 발생하는 경우, vd2^* 및 vq2^* 중 적어도 한쪽은 0이 아니다. (11), (12)식을 정리하면 (13), (14)식을 얻는다.

교류 회전기(1)의 전기적 정수로서의 전기자 저항 R와 전기자 인덕턴스 L을 구하기 위해, 본 실시예 1에서는, id^*=0, iq^*=(플러스의 일정값)의 조건을 부여하여, ωr>0인 경우에 대해서 생각한다. (13), (14)식에 id^*=0을 대입하면, (15), (16)식으로 된다.

iq^*를 플러스의 일정값으로 하는 경우에 대해서 생각하고 있기 때문에, (15) 식의 우변은 「-vq2^*」에 비례하는 값으로 되고, (16)식의 우변은 「vd2^*÷ωr」에 비례하는 값으로 된다.

(15)식으로부터 전기자 저항에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (전기자 저항 설정값 R0)>(전기자 저항 R)의 경우, vq2^*<0

ㆍ (전기자 저항 설정값 R0)<(전기자 저항 R)의 경우, vq2^*>0

따라서, vq2^*가 플러스인 경우, 전기자 저항 설정값 R0를 크게 하면 저항 오차 (R0-R)는 0에 가깝고, vq2^*가 마이너스인 경우, 전기자 저항 설정값 R0를 작게 하면 저항 오차 (R0-R)는 0에 가깝다.

마찬가지로, (16)식으로부터 전기자 인덕턴스에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (전기자 인덕턴스 설정값 L0)>(전기자 인덕턴스 L)의 경우, vd2^*>0

ㆍ (전기자 인덕턴스 설정값 L0)<(전기자 인덕턴스 L)의 경우, vd2^*<0

따라서, vd2^*가 플러스인 경우, 인덕턴스 설정값 L0를 작게 하면 인덕턴스 오차 (L0-L)는 0에 가깝고, vd2*가 마이너스인 경우, 인덕턴스 설정값 L0를 크게 하면 인덕턴스 오차 (L0-L)는 0에 가깝다.

이상의 관계, 특히, vd2^* 및 vq2^*의 플러스 마이너스의 부호와 저항 오차 및 인덕턴스 오차의 증감과의 관계를 근거로 하여, 정수 측정 수단(8)은 (17), (18)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 교류 회전기(1)의 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0을 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에 출력한다.

단, k_R. k_L: 비례 정수

본 실시예 1에 있어서의 동작 파형의 일례를 도 2에 나타낸다. 도면에서, 1단째는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교류 회전기(1)의 각주파수 ωr, 4단째는 저항 오차 (R0-R), 5단째는 인덕턴스 오차 (L0-L)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은 정지한 상태에서 전류 지령 id^* 및 iq^*은 0이다. 시각 1초 이후, iq^*는 플러스의 일정값을 유지하는 동시에, 교류 회전기(1)의 각주파수 ωr은 가속되어 간다. 정수 측정 수단(8)은 시각 3초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있으며, 시각 3초에 도달하고, 또한, (17)식에 의해 제 2 전압 지령 vq2^*에 근거하여 전기자 저항 설정값 R0를 연산함으로써, R0는 전기자 저항 R에 가깝고 저항 오차 (R0-R)는 0으로 수속한다.

전기자 인덕턴스에 대해서도, 정수 측정 수단(8)은 시각 3초에 도달하고, 또 한, (18)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값 L0을 연산함으로써, L0는 전기자 인덕턴스 L에 가깝고 인덕턴스 오차 (L0-L)는 0으로 수속한다.

(11), (12)식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각주파수 ωr이 0에 가까운 소정값보다 작으면, 인덕턴스 오차 (L0-L)의 대소에 관계없이 양쪽식의 우변 제 2 항이 0에 가까워 양쪽 오차 (R0-R), (L0-L)가 구해지지 않게 된다.

따라서, 정수 측정 수단(8)은 각주파수 ω의 크기가 소정값보다 커지는 시각 3초 이후에서 교류 회전기(1)의 전기적 정수를 연산하고, 임의의 각주파수 ω의 크기가 소정값보다 작은 시각 3초 이전에서는 전기적 정수의 연산을 정지하도록 하고 있다. 이에 따라, 각주파수 ω가 작아서 정밀하게 측정할 수 없는 경우, 정수 오차에 기인하는 제어 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 종래의 교류 회전기의 제어 장치에서는, 전압과 전류와 각주파수와의 가감승제만을 이용하여 산출하고 있었기 때문에, 전압이나 전류나 각주파수가 포함하고 있는 노이즈의 영향이 전기자 저항 설정값이나 전기자 인덕턴스 설정값에 나타나는 문제가 있었지만, 본 실시예 1의 (17), (18)식에 의한 연산은 전기자 저항이나 전기자 인덕턴스의 설정값을 제 2 전압 지령의 적분 연산으로 얻도록 했기 때문에, 전압 검출값이나 전류 검출값의 노이즈가 직접 반영되는 것을 방지하여, 측정한 정수도 노이즈의 영향을 받는 문제를 해결할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예 1의 구성에 의해, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령에 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류가 일치하도록 제어하면서 교류 회전기(1)의 정수를 정수 측정 수단(8)이 측정함으로써, 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에서 이용하는 전기적 정수를 설정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 본 실시예 1에서는 정수 측정 수단(8)이, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분의 크기를 0으로 하고, q축 성분의 크기를 일정하게 유지했을 때의 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1)의 전기적 정수를 연산하기 때문에, 전기자 저항과 전기자 인덕턴스라고 한 2종류의 전기적 정수를 측정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 연산한 교류 회전기(1)의 전기자 인덕턴스 설정값 및 전기자 저항 설정값을 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에 출력하기 때문에, 상기 교류 회전기(1)의 제어 장치의 제어 정밀도가 향상한다고 하는 효과가 있다.

또한, 전기자 저항이나 전기자 인덕턴스의 설정값을 제 2 전압 지령에 근거한 적분 연산으로부터 얻도록 했기 때문에, 전압 검출값이나 전류 검출값의 노이즈가 직접 반영되는 것을 방지하여, 측정한 정수도 노이즈의 영향을 받는 문제를 해결할 수 있다고 하는 효과가 있다.

(실시예 2)

앞서의 실시예 1에서는, 정수 측정 수단(8)은, (17), (18)식에 따라, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 교류 회전기(1)의 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 연산하고 있었지만, 이 실시예 2에서는, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 부가하여, 전류 지령의 q축 성분 iq^* 및 각주파수 ωr을 이용하여 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 연산하고 있다.

실시예 1과 비교하여 구성, 연산은 다소 복잡하게 되지만, iq^* 및 ωr의 설정이 임의로 되기 때문에, 그 만큼, 설정값 R0, L0를 측정하기 위한 운전 조건의 자유도가 높아져 적용이 용이하게 된다고 하는 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 정수 측정 수단(8a)은, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 부가하여, 전류 지령의 q축 성분 iq^* 및 각주파수 ωr에 근거하여 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 연산하고, 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에 R0 및 L0를 출력한다. 또한, 도 3에 있어서 도 1과 동일한 부호를 부여한 것은, 동일 또는 이것에 상당하는 것이며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

본 실시예 2에서는, id^*=0의 조건을 부여하는 경우를 생각한다. 앞서의 (15), (16)식을 (19), (20)식으로서 재게(再揭)한다.

이 (19)식의 우변은 -vq2^*의 크기에 비례하고, iq^*의 크기에 반비례한다. 실시예 1에서는, iq^*은 플러스의 일정값으로 했지만, 본 실시예 2에서는, 플러스의 일정값에 한정되지 않는다. 이 경우에도, (19)식의 우변은 「-(vq2^*÷iq^*)」에 비례한다고 하더라도 무방하다.

또한, (20)식의 우변은 vd2^*의 크기에 비례하고, iq^*의 크기에 반비례하고, 또한, ωr의 크기에 반비례한다. 환언하면, (20)식의 우변은 「vd2^*÷(ωr×iq^*)」에 비례한다고 하더라도 무방하다.

이것들을 감안하여, 본 실시예 2에 나타내는 정수 측정 수단(8a)은 (21), (22)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 교류 회전기(1)의 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 제 1 전압 지령 연산 수단(7)에 출력한다.

단, k_R, k_L: 비례 정수

실시예 1에서는, iq^*은 플러스의 일정값이고, 또한 각주파수 ωr도 플러스라고 하는 제약이 수반되었다. 본 실시예 2에서는, 정수 측정 수단(8a)이 (21), (22)식을 이용하기 때문에, iq^*의 부호나 ωr의 부호에 관계없이, 정확한 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 연산할 수 있다.

도 4는 본 실시예 2에 있어서의 정수 측정 수단(8a)의 내부 구성을 도시하는 도면이다. 도면에서, 승산기(20)는 전류 지령의 q축 성분 iq^*과 각주파수 ωr와의 곱을 연산하여 리미터(21)에 출력한다. 리미터(21)는 승산기(20)의 출력이 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, 승산기(20)의 출력이 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(22)가 영으로 제산하지 않도록 한다.

제산기(22)는 제 2 전압 지령의 d축 성분 vd2^*을 리미터(21)의 출력으로 제산하고, 적분기(23)는 제산기(22)의 출력값을 적분하여 -k_L배 하여, 전기자 인덕턴스 설정값 L0로서 출력한다. 승산기(20), 리미터(21), 제산기(22), 적분기(23)에 의한 일련의 연산에 의해서 상기 (22)식을 연산할 수 있다.

마찬가지로, 리미터(24)는 iq^*가 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, iq^*가 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(25)가 0으로 제산되지 않도록 한다.

제산기(25)는 제 2 전압 지령의 q축 성분 vq2^*을 리미터(24)의 출력으로 제산하고, 적분기(26)는 제산기(25)의 출력값을 적분하여 k_R배 하여, 전기자 저항 설정값 R0로서 출력한다.

본 실시예 2에 있어서의 동작 파형의 일례를 도 5에 나타낸다. 도면에서, 1 단째는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교류 회전기(1)의 각주파수 ωr, 4단째는 저항 오차 (R0-R), 5단째는 인덕턴스 오차 (L0-L)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은, 정지한 상태에서 전류 지령 id^* 및 iq^*은 0이다. 시각 1초 이후, iq^*는 플러스의 일정값을 유지하는 동시에, 교류 회전기(1)의 각주파수 ωr는 가속되어 간다. 정수 측정 수단(8a)은 시각 3초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있으며, 시각 3초에 도달하고, 또한, (21)식에 의해 제 2 전압 지령 vq2^*에 근거하여 전기자 저항 설정값 R0를 연산함으로써, R0는 전기자 저항 R에 가깝고 저항 오차 (R0-R)는 0으로 수속한다.

전기자 인덕턴스에 대해서도, 정수 측정 수단(8a)은 시각 3초에 도달하고, 또한, (22)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값 L0을 연산함으로써, L0은 전기자 인덕턴스 L에 가깝고 인덕턴스 오차 (L0-L)는 0으로 수속한다.

여기서, 도 5를 앞서의 실시예 1의 도 3과 비교하면, 인덕턴스 오차 (L0-L)의 수속성이 향상하고 있다. 실시예 1에서는, 인덕턴스 설정값의 연산은 (18)식에 근거하고 있었지만, vd2^*은 각주파수 ωr의 크기에 비례하기 때문에, 각주파수 ωr이 작은 경우에는 인덕턴스 오차 (L0-L)가 있더라도 vd2^*의 값도 작고, 인덕턴스 오 차 (L0-L)의 수속성이 양호하지 못했다.

본 실시예 2에서는 (22)식에 근거하여 인덕턴스 설정값의 연산을 행하도록 했기 때문에, 인덕턴스 오차 (L0-L)의 수속성이 향상하였다. 마찬가지로, iq^*의 크기가 변화되는 경우에도 본 실시예 2에 나타낸 정수 측정 수단(8a)을 이용하면 iq^*의 크기에 관계없이 저항 오차 (R0-R) 및 인덕턴스 오차 (L0-L)의 수속성을 일정하게 유지할 수 있고, 적절한 비례 정수 k_R, k_L을 부여함으로써 각각의 수속성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예 2에서는, 정수 측정 수단(8a)은 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령의 q축 성분 iq^* 및 각주파수 ωr에 근거하여 전기자 저항 설정값 R0와 전기자 인덕턴스 설정값 L0를 연산하도록 했기 때문에, 전류 지령의 q축 성분 iq^* 및 각주파수 ωr의 부호나 크기에 관계없이, 정확한 전기자 저항 설정값 및 전기자 인덕턴스 설정값을 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 전기자 저항 설정값 및 전기자 인덕턴스 설정값은 제 2 전압 지령을 전류 지령으로 제산하도록 했기 때문에, 전류 지령의 크기에 관계없이 저항 오차 (R0-R)의 수속성 및 인덕턴스 오차 (L0-L)의 수속성이 향상한다고 하는 효과가 있다.

또한, 전기자 인덕턴스 설정값에 대해서는, 제 2 전압 지령 vd2^*을 각주파수 ωr로 제산한 값에 근거하여 연산하도록 했기 때문에, 각주파수 ωr에 관계없이 인 덕턴스 오차 (L0-L)의 수속성이 향상한다고 하는 효과가 있다.

(실시예 3)

앞서의 실시예 1, 2에 있어서의 교류 회전기(1)는 동기기이며, 특히, 표면 자석형의 동기기의 경우를 다루었다. 본 실시예 3에서는, 교류 회전기(1b)는 동기기이며, 특히, 매립 자석형의 동기기의 경우에 대해서 설명한다. 매립 자석형 동기기는 영구 자석을 매립하기 때문에 회전자의 자기 회로 형상이 축대칭이 아니라, 이른바 돌극성을 갖는 것으로 된다.

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 교류 회전기(1b)는 동기기로서, 매립 자석형의 동기기이다. 정수 측정 수단(8b)은 교류 회전기(1b)의 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 교류 회전기(1b)의 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0을 연산하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 Ld0 및 Lq0을 출력한다. 또한, 도 6에서, 도 1과 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이에 상당하며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

교류 회전기(1b)는 매립 자석형 동기기이며, 회전 직교 좌표(d-q축)의 d축이 교류 회전기(1b)의 회전자 자속과 일치하고 있는 경우, 다음식이 성립한다.

단,

Ld: 교류 회전기(1b)의 전기자 인덕턴스의 d축 성분

Lq: 교류 회전기(1b)의 전기자 인덕턴스의 q축 성분

한편, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에서는, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ωr에 근거한 (25), (26)식에 의해서 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력한다.

여기서는, 교류 회전기(1b)의 회전자 자속 진폭 및 전기자 저항은 기지라고 하고, φf0=φf 및 R0=R이 성립하고 있는 경우에 대해서 설명한다.

앞서의 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 동작이 정상 상태에서, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)의 출력인 제 2 전압 지령 연산값 vd2^* 및 vq2^*의 절대값이 0에 가까운 소정의 범위 내로 된 시점에서는 이하의 동작을 확인할 수 있다.

즉, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)에서는, 전류 지령의 d축 성분 id^*과 전류의 d축 성분 id가 일치하고, 또한, 전류 지령의 q축 성분 iq^*과 전류의 q축 성분 iq가 일치하고 있다. 또한, 전압 인가 수단(2)은, 제 3 전압 지령 연산 수단(10)이 출력하는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1b)에 전압을 인가하고 있기 때문에, 교류 회전기(1b)의 전압의 d축 성분 vd 및 q축 성분 vq는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 일치한다. 이들 관계를 감안하면 (27)~(32)식이 성립한다.

이상의 관계식을 정리하면 (33), (34)식을 얻는다.

이 (33), (34)식에 의하면, d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld) 및 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)가 없는 경우, vd2^* 및 vq2^*은 0이며, d축 인덕턴스 오차나 q축 인덕턴스 오차가 발생하는 경우, vd2^* 및 vq2^* 중 적어도 한쪽은 0이 아니다. (33), (34)식을 정리하면 (35), (36)식을 얻는다.

본 실시예 3에서는, id^*을 마이너스의 일정값, iq^*=-id^*의 조건을 각각 부여하고, ωr>0인 경우에 대해서 생각한다.

(35)식으로부터, 전기자 인덕턴스의 d축 성분에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (Ld0)>(Ld)의 경우, vq2^*>0

ㆍ (Ld0)<(Ld)의 경우, vq2^*<0

따라서, vq2^*가 플러스인 경우, 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0을 작게 하면 d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld)는 0에 가깝고, vq2^*가 마이너스인 경우, 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0을 크게 하면 d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld)는 0에 가깝다.

마찬가지로, (36)식으로부터 전기자 인덕턴스의 q축 성분에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (Lq0)>(Lq)의 경우, vd2^*>0

ㆍ (Lq0)<(Lq)의 경우, vd2^*<0

따라서, vd2^*가 플러스인 경우, Lq0를 작게 하면 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)는 0에 가깝고, vd2^*가 마이너스인 경우, Lq0를 크게 하면 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)는 0에 가깝다.

이상의 관계를 이용하여 정수 측정 수단(8b)은 (37), (38)식에 근거하여 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 교류 회전기의 전기자 인덕턴스 설정값의 d축 성분 Ld0 및 q축 성분 Lq0을 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 출력한다.

단, k_Ld, k_Lq: 비례 정수

본 실시예 3에 있어서의 동작 파형의 일례를 도 7에 나타낸다. 도면에서, 1단째는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교 류 회전기(1b)의 각주파수 ωr, 4단째는 d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld), 5단째는 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은, 정지한 상태에서 전류 지령 id^* 및 iq^*은 0이다. 시각 1초 이후, id^*는 마이너스의 일정값을 유지하는 동시에 iq^*는 플러스의 일정값을 유지하고, 교류 회전기(1b)의 각주파수 ωr은 발생한 토크에 의해서 가속되어 간다. 정수 측정 수단(8b)은 시각 3초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있고, 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vq2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값의 d축 성분 Ld0을 연산함으로써, Ld0는 전기자 인덕턴스의 d축 성분 Ld에 가깝고 인덕턴스 오차 (Ld0-L)는 0으로 수속한다.

전기자 인덕턴스의 q축 성분에 대해서도, 정수 측정 수단(8b)은 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vd2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값의 q축 성분 Lq0을 연산함으로써, Lq0는 전기자 인덕턴스의 q축 성분 Lq에 가깝고 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)는 0으로 수속한다.

이상과 같이, 본 실시예 3에서는, 정수 측정 수단(8b)이 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분을 마이너스의 일정값을 유지하고 또한 전류 지령의 q축 성분을 플러스의 일정값으로 유지하고, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1b)의 전기적 정수를 연산하기 때문에, 전기자 인덕턴스의 d축 성분 및 q축 성분이라고 한 2종류의 전기적 정수를 측정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 교류 회전기(1b)는 돌극성을 갖는 동기기이며, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여 연산한 교류 회전기(1b)의 q축 인덕턴스값 및 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여 연산한 교류 회전기(1b)의 d축 인덕턴스값을 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 출력하기 때문에, 돌극성을 갖는 동기기의 d축 인덕턴스값 및 q축 인덕턴스값을 정수 측정 수단(8b)이 측정하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)의 전기적 정수로서 설정할 수 있다고 하는 효과를 얻는다.

(실시예 4)

앞서의 실시예 3에서는, 정수 측정 수단(8b)은 (37), (38)식에 따라, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 교류 회전기(1b)의 전기자 인덕턴스 설정값의 d축 성분 Ld0 및 q축 성분 Lq0을 연산하고 있었지만, 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령의 d축 성분 id^*, q축 성분 iq^*, 및 각주파수 ωr에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값의 d축 성분 Ld0 및 q축 성분 Lq0을 연산해도 무방하다.

도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 여기서는, 정수 측정 수단(8c)은 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0을 연산하고 있고, 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령 id^*, iq^* 및 각주파수 ωr에 근거하여 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0을 연산하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 Ld0 및 Lq0을 출력한다. 또한, 도 8에서, 도 6과 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이에 상당하는 것이며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

앞서의 (35), (36)식을 (39), (40)식으로서 재게한다.

이 (39)식의 우변은 -vq2^*의 크기에 비례하고, id^*의 크기에 반비례하고, 또한, ωr의 크기에 반비례한다. 또한, (40)식의 우변은 vd2^*의 크기에 비례하고, iq^*의 크기에 반비례하고, 또한, ωr의 크기에 반비례한다. 이것들을 감안하여, 본 실시예 4에 나타내는 정수 측정 수단(8c)은 (41), (42)식을 이용하여, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0을 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 출력한다.

단, k_Ld, k_Lq: 비례 정수

앞서의 실시예 3에서는, id^*을 마이너스의 일정값, iq^*=-id^*의 조건을 각각 부여하고, 또한, 각주파수 ωr도 플러스라고 하는 제약이 따랐다. 이에 반하여, 본 실시예 4에서는, 정수 측정 수단(8c)이 (41), (42)식을 이용하기 때문에, id^*, iq^*의 부호나 ωr의 부호에 관계없이, 정확한 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0의 연산을 행할 수 있다.

도 9는 본 실시예 4에 있어서의 정수 측정 수단(8c)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도면에서, 승산기(30)는 전류 지령의 q축 성분 iq^*과 각주파수 ωr의 곱을 연산하여 리미터(31)에 출력한다. 리미터(31)는 승산기(30)의 출력이 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, 승산기(30)의 출력이 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(32)가 0으로 제산하지 않도록 한다.

제산기(32)는 제 2 전압 지령의 d축 성분 vd2^*을 리미터(31)의 출력으로 제산하고, 적분기(33)는 제산기(32)의 값을 적분하여 k_Lq배 하여, 전기자 인덕턴스 설정값의 q축 성분 Lq0으로서 출력한다. 승산기(30), 리미터(31), 제산기(32), 적분기(33)에 의한 일련의 연산에 의해서 (42)식을 연산할 수 있다.

마찬가지로, 승산기(34)는 전류 지령의 d축 성분 id^*과 각주파수 ωr의 곱을 연산하여 리미터(35)에 출력한다. 리미터(35)는 승산기(34)의 출력이 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, 승산기(34)의 출력이 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(36)가 0으로 제산하지 않도록 한다.

제산기(36)는 제 2 전압 지령의 q축 성분 Vq2^*을 리미터(35)의 출력으로 제산하고, 적분기(37)는 제산기(36)의 값을 적분하여 k_Ld배 하여, 전기자 인덕턴스 설정값의 d축 성분 Ld0으로서 출력한다. 승산기(34), 리미터(35), 제산기(36), 적분기(37)에 의한 일련의 연산에 의해서 (41)식을 연산할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예 4에서는, 정수 측정 수단(8c)은 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령의 id^*, iq^* 및 각주파수 ωr에 근거하여 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값 Ld0 및 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값 Lq0을 연산하도록 했기 때문에, 전류 지령 id^*, iq^* 및 각주파수 ωr의 부호나 크기에 관계없이, 정확한 전기자 인덕턴스 설정값을 얻는다고 하는 효과가 있다.

또한, 전기자 인덕턴스 설정값은 제 2 전압 지령을 전류 지령으로 제산하여 구하도록 했기 때문에, 전류 지령의 크기에 관계없이 d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld) 및 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)의 수속성이 향상한다고 하는 효과가 있다.

또한, 제 2 전압 지령 vd2^*을 각주파수 ωr로 제산한 값에 근거하여 연산하도록 했기 때문에, 각주파수 ωr에 관계없이 d축 인덕턴스 오차 (Ld0-Ld) 및 q축 인덕턴스 오차 (Lq0-Lq)의 수속성이 향상한다고 하는 효과가 있다.

(실시예 5)

앞서의 실시예예서는, 회전자 자속의 진폭 및 위상은 기지인 경우에 대해서 설명하였다.

즉, 회전자 자속의 진폭이 기지인 경우란, 회전자 자속에 관해서, φf0=φf가 성립하고 있는 경우를 가리킨다. 교류 회전기 단체 시험 등으로 회전기의 유기 전압 정수를 미리 얻고 있는 경우 등이 해당한다.

또한, 회전자 자속의 위상이 기지인 경우란, 위치 센서의 절대 위치와 회전자 자속과의 관계가 일의로 정해져 있는 경우를 가리킨다. 구체예로서는, 인코더 등의 위치 센서를 부착할 때에 회전자 자속의 위상을 고려하여 부착 작업을 행하거나, 인코더 부착 후에 회전기 단체 시험 등으로 유기 전압과 회전 위치의 관계를 미리 얻고 있는 경우 등이 해당한다.

회전자 자속의 진폭이 기지가 아닌 경우로서, 기계에 내장된 기설(旣設) 회전기와 같은 회전기 단체 시험 등이 불가능한 경우가 있다. 또한, 회전자 자속의 위상이 기지가 아닌 경우로서는, 인코더 등의 위치 센서의 0°와 회전자 자속이 일치하지 않는 경우가 있다. 회전자 자속의 진폭이나 위상이 기지가 아닌 경우, 예컨대, 앞서의 실시예 1에서는, 회전자 자속의 진폭과 위상이 기지일 필요가 있으므로, 본 실시예 5에 의해서 이것들을 기지로 함으로써, 실시예 1로의 전개가 가능한 이점이 있다.

본 실시예 5에서는, 교류 회전기(1b)는 동기기이며, 특히, 회전자 자속의 진폭 및 위상이 불명확한 경우에 대해서 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예 5에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 정수 측정 수단(8d)은 교류 회전기(1b)의 자속 진폭 설정값 φf0 및 회전 직교 좌표(d-q축)의 d축과 교류 회전기(1b)의 회전자 자속과의 위상차 Δθ를 연산하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 φf0를 출력하고, 또한, 감산기(40)에 위상차 Δθ를 출력한다. 또한, 도 6과 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이것에 상당하는 것이며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

교류 회전기(1b)는 매립 자석형 동기기이며, 회전 직교 좌표(d-q축)의 d축과 교류 회전기(1b)의 회전자 자속 사이에 위상차 Δθ가 있는 경우, 다음식이 성립한다.

한편, 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에서는, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ωr에 근거한 (25), (26)식에 의해서 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력한다. (25), (26)식을 (45), (46)식으로서 재게한다.

즉, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)에서는, 전류 지령의 d축 성분 id^*과 전류 의 d축 성분 id가 일치하고, 또한, 전류 지령의 q축 성분 iq^*과 전류의 q축 성분 iq가 일치하고 있다. 또한, 전압 인가 수단(2)은, 제 3 전압 지령 연산 수단(10)이 출력하는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1b)에 전압을 인가하고 있기 때문에, 교류 회전기(1b)의 전압의 d축 성분 vd 및 q축 성분 vq은, 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 일치한다. 이것들의 관계를 감안하면 (47)~(52)식이 성립한다.

(43)~(52)식의 관계를 정리하면 (53), (54)식을 얻는다.

여기서는, 전류 지령을 id^*=iq^*=0으로 부여한다. 또한, 후단의 도 11에 따른 동작 설명에서 언급되지만, 구체적으로는, 교류 회전기(1b)를 어떤 방법으로 회전시킨 후에, id^*=iq^*=0으로 설정하여, 회전자 자속의 진폭과 위상을 측정하게 된다.

이 경우, (53), (54)식은 (55), (56)식으로 된다.

이 (55), (56)식에 의하면, 위상차 Δθ 및 자속 오차 (φf0-φf)가 없는 경우, vd2^* 및 vq2^*은 0이며, 위상차 Δθ 또는 자속 오차 (φf0-φf)가 발생하는 경우, vd2^* 또는 vq2^* 중 적어도 한쪽은 0이 아니다.

sinΔθ≒Δθ, cosΔθ≒1로 하여, (55), (56)식을 정리하면 (57), (58)식을 얻는다.

(57)식으로부터 위상차 Δθ에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (회전 직교 좌표의 d축 위상)>(회전자 자속의 위상)의 경우, vd2^*<0

ㆍ (회전 직교 좌표의 d축 위상)<(회전자 자속의 위상)의 경우, vd2^*>0

따라서, vd2^*가 플러스인 경우, 회전 직교 좌표의 d축 위상을 크게 하면 위상차 Δθ는 0에 가깝고, vd2^*가 마이너스인 경우, 회전 직교 좌표의 d축 위상을 작게 하면 위상차 Δθ는 0에 가깝다.

마찬가지로, 상기 (58)식으로부터 회전자 자속의 진폭에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (φf0)>(φf)의 경우, vq2^*<0

ㆍ (φf0)<(φf)의 경우, vq2^*>0

따라서, vq2^*가 플러스인 경우, φf0를 크게 하면 자속 진폭 오차 (φf0-φf)는 0에 가깝고, vq2^*가 마이너스인 경우, φf0를 작게 하면 자속 진폭 오차 (φf0-φf)는 0에 가깝다.

이상의 관계를 이용하여 정수 측정 수단(8d)은 (59), (60)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 위상차 Δθ를 회전 위치 검출기(4)가 출력하는 회전 위치 θ에 가산하고, 또한, 자속 진폭 설정값 φf0를 제 1 전압 지령 연산 수단(7b)에 출력한다.

단, k_θ, k_φ: 비례 정수

이상과 같이, 본 실시예 5에서는, 정수 측정 수단(8d)이 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분 및 q축 성분을 일정값으로 유지하고, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1b)의 전기적 정수를 연산하기 때문에, 위상차 Δθ 및 자속 진폭 설정값 φf0라고 한 2종류의 전기적 정수를 측정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

본 실시예 5에 있어서의 동작 파형의 일례를 도 11에 나타낸다. 도면에서, 1단째는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교류 회전기(1b)의 각주파수 ωr, 4단째는 위상차 Δθ, 5단째는 자속 진폭 오차 (φf0-φf)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은 정지한 상태에서 전류 지령 id^* 및 iq^*은 0이다. 시각 1초 이후, id^*는 0을 유지하는 동시에 iq^*는 플러스의 일정값을 유지하고, 교류 회전기(1b)의 각주파수 ωr은 발생한 토크에 의해서 가속되어 간다. 정수 측정 수단(8d)은 시각 6초에 도달할 때까지는 동작을 정지해 놓는다. 시각 6초에 도달하면, id^* 및 iq^*는 0을 유지하고, 정수 측정 수단(8)은 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 위상차 Δθ 및 자속 진폭 설정값 φf0를 연산함으로써, 위상차 Δθ 및 자속 진폭 오차 (φf0-φf)는 0으로 수속한다.

id^*=iq^*=0의 조건을 만족시켜 놓으면, R이나 L에 기인하는 전압 강하가 발생하지 않기 때문에, R이나 L이 미지이더라도 φf0나 Δθ를 얻는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시예 5에서는, 정수 측정 수단(8d)이, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령을 0으로 유지하고, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1b)의 전기적 정수를 연산하기 때문에, 위상차 Δθ 및 자속 진폭 설정값 φf0라고 한 2종류의 전기적 정수를 측정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

(실시예 6)

앞서의 각 실시예에 있어서의 교류 회전기는 동기기를 다루었다. 본 실시예 6에 있어서는, 교류 회전기(1e)가 유도기인 경우에 대해서 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 교류 회전기(1e)는 유도기이다. 또한, 도 12에서, 앞서의 실시예와 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이에 상당하는 것이며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

제 1 전압 지령 연산 수단(7e)은 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ω에 근거하여 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력하고, 또한, 슬립 각주파수 ωs를 출력한다.

정수 측정 수단(8e)은 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0 및 교류 회전기(1e)의 회전자 저항 설정값 Rr0을 연산하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 Ls0 및 Rr0을 출력한다.

속도 검출기(50)는 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr을 검출하고, 가산기(51)는 회전 각주파수 ωr와 슬립 각주파수 ωs를 가산하여, 각주파수 ω를 출력한다. 적분기(52)는 가산기(51)로부터 얻은 각주파수 ω를 적분하여 위상 θ을 출력한다.

교류 회전기(1e)는 유도기이며, 회전 직교 좌표(d-q축)가 임의의 각주파수 ω로 회전하고 있는 경우, 다음식이 성립한다.

단,

Rs: 교류 회전기(1e)의 전기자 저항

Rr: 교류 회전기(1e)의 회전자 저항

Ls: 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스

M: 교류 회전기(1e)의 상호 인덕턴스

Lr: 교류 회전기(1e)의 회전자 인덕턴스

σ: 교류 회전기(1e)의 누설 계수

φdr: 교류 회전기(1e)의 회전자 자속의 d축 성분

φqr: 교류 회전기(1e)의 회전자 자속의 q축 성분

ωs: 교류 회전기(1e)의 슬립 각주파수

한편, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에서는, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령 id^* 및 iq^*과 각주파수 ω에 근거하여 (65), (66)식에 의해서 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 제 1 전압 지령 vd1^* 및 vq1^*을 출력하고, 또한, (67)식에 의해서 슬립 각주파수 ωs를 출력한다.

단,

Rs0: 교류 회전기(1e)의 전기자 저항 설정값

Rr0: 교류 회전기(1e)의 회전자 저항 설정값

Ls0: 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스 설정값

Lr0: 교류 회전기(1e)의 회전자 인덕턴스 설정값

σ0: 교류 회전기(1e)의 누설 계수 설정값

여기서는, 교류 회전기(1e)의 누설 계수는 기지이고 또한 전기자 인덕턴스와 회전자 인덕턴스가 동등하며, 즉, σ0=σ 및 Ls0=Lr0, Ls=Lr이 성립하고 있는 경우에 대해서 설명한다.

앞서의 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 동작이 정상 상태이고, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)의 출력인 제 2 전압 지령 연산값 vd2^* 및 vq2^*의 절대값이 0에 가까운 소정의 범위 내로 된 시점에서는 이하의 동작을 확인할 수 있다.

즉, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)에서는, 전류 지령의 d축 성분 id^*과 전류의 d축 성분 id가 일치하고, 또한, 전류 지령의 q축 성분 iq^*과 전류의 q축 성분 iq가 일치하고 있다. 또한, 전압 인가 수단(2)은, 제 3 전압 지령 연산 수단(10)이 출력하는 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 근거하여 교류 회전기(1e)에 전압을 인가하고 있기 때문에, 교류 회전기(1e)의 전압의 d축 성분 vd 및 q축 성분 vq은 제 3 전압 지령 vd3^* 및 vq3^*에 일치한다. 이것들의 관계를 감안하면 (68)~(73)식이 성립한다.

여기서, 전기자 저항 및 회전자 저항에 대해서 Rs0=Rs, Rr0=Rr이 성립하는 경우, (65)~(73)식에 대입하여 vd2^*, vq2^*에 관한 근사해를 구하면 (74), (75)식을 얻는다.

이 (74), (75)식에 의하면, 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)가 없는 경우, vd2^* 및 vq2^*은 0이며, 전기자 인덕턴스 오차가 발생하는 경우, vd2^* 및 vq2^*은 0이 아니게 된다.

한편, 전기자 저항 및 전기자 인덕턴스에 대해서 Rs0=Rs, Ls0=Ls가 성립하는 경우, (65)~(73)식에 대입하여 vd2^*, vq2^*에 관한 근사해를 구하면 (76), (77)식을 얻는다.

상기 (74)~(77)식을 감안하면, 전기자 저항이 기지이며, 회전자 저항 및 전기자 인덕턴스가 미지인 경우, vd2^*, vq2^*에 관해서 (78), (79)의 근사식이 성립한다.

Ls0=Lr0로 하여 (78), (79)식을 정리하면 (80), (81)식을 얻는다.

그리고, 본 실시예 6에서는, id^*과 iq^*를 플러스의 일정값 I1^*로 부여하여, ω>0인 경우에 대해서 생각한다. 이때, (80), (81)식은 (82), (83)식으로 된다.

(82)식으로부터 전기자 인덕턴스에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (Ls0)>(Ls)의 경우, (vd2^*+vq2^*)<0

ㆍ (Ls0)<(Ls)의 경우, (vd2^*+vq2^*)>0

따라서, (vd2^*+vq2^*)가 플러스인 경우, 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0을 크게 하면 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)는 0에 가깝고, (vd2^*+vq2^*)가 마이너스인 경우, 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0을 작게 하면 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)는 0에 가깝다.

마찬가지로, 상기 (83)식으로부터 회전자 저항에 대해서 이하의 것을 알 수 있다.

ㆍ (Rr0)>(Rr)의 경우, (vd2^*-vq2^*)>0

ㆍ (Rr0)<(Rr)의 경우, (vd2^*-vq2^*)<0

따라서, (vd2^*-vq2^*)가 플러스인 경우, Rr0를 작게 하면 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr)는 0에 가깝고, (vd2^*-vq2^*)가 마이너스인 경우, Rr0를 크게 하면 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr)는 0에 가깝다.

이상의 관계를 이용하여 정수 측정 수단(8e)은, (84), (85)식에 의해 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 연산한 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0 및 회전자 저항 설정값 Rr0을 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 출력한다.

단, k_Ls, k_Rr: 비례 정수

본 실시예 6에 있어서의 동작 파형의 일례를 도 13에 나타낸다. 도면에서, 1단째는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr, 4단째는 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr), 5단째는 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은, 정지한 상태에서 id^*는 I1^*, iq^*는 0이다. 시각 1초 이후, id^*와 iq^*의 크기는 I1^*를 유지하고, 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr는 발생한 토크에 의해서 가속되어 간다.

정수 측정 수단(8e)은 시각 3초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있고, 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0을 연산함으로써, Ls0는 전기자 인덕턴스 Ls에 가깝고 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)는 0으로 수속한다.

회전자 저항에 대해서도, 정수 측정 수단(8e)은 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 회전자 저항 설정값 Rr0을 연산함으로써, Rr0는 회전자 저항 Rr에 가깝고 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr)는 0으로 수속한다.

또한, (84), (85)식은 회전자 저항이나 전기자 인덕턴스의 설정값을 제 2 전압 지령을 적분해서 얻도록 했기 때문에, 전압 검출값이나 전류 검출값의 노이즈가 직접 반영되는 것을 방지하여, 측정한 정수도 노이즈의 영향을 받는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 실시예 6에 나타낸 정수 측정 수단(8e)은 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0의 연산을 행했지만, 유도기인 교류 회전기(1e)에는 Ls≒Lr≒M의 관계가 있기 때문에, 정수 측정 수단(8e)은 Ls0 대신에 회전자 인덕턴스 또는 상호 인덕턴스의 설정값을 연산해도 좋다.

이상과 같이, 본 실시예 6에서는, 교류 회전기(1e)는 유도기이며, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)은, 정수 측정 수단(8e)이 출력하는 전기적 정수를 이용하여 교류 회전기(1e)의 슬립 각주파수 ωs를 연산하고, 또한, 이 슬립 각주파수 ωs와 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr와의 합을 임의의 각주파수 ω로서 출력하는 가산기(51)를 구비했기 때문에, 교류 회전기(1e)가 슬립이 발생하는 유도기이더라도, 상기 교류 회전기(1e)의 전기적 정수를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 교류 회전기(1e)는 유도기이며, 정수 측정 수단(8e)은 상호 인덕턴스값, 전기자 인덕턴스값, 회전자 저항값을 제 2 전압 지령에 근거해서 연산하여 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 출력하기 때문에, 유도기의, 전기자 인덕턴스값과 회전자 저항값을 정수 측정 수단(8e)이 측정하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에서 이용하는 전기적 정수로서 설정할 수 있다.

또한, 정수 측정 수단(8e)은 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 합에 근거하여, 전기자 인덕턴스값을 연산하고, 그 연산 결과를 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 출력하기 때문에, 유도기인 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스값을 보다 정확하게 측정하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에서 이용하는 전기적 정수를 설정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 정수 측정 수단(8e)은 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 차에 근거하여 회전자 저항값을 연산하고, 그 연산 결과를 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 출력하기 때문에, 유도기인 교류 회전기(1e)의 회전자 저항을 정확하게 측정하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에서 이용하는 전기적 정수를 설정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 실시예 6에서는, 정수 측정 수단(8e)이 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분과 q축 성분을 소정값 I1^*으로 유지하고, 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1e)의 전기 적 정수를 연산하기 때문에, 유도기의 전기자 인덕턴스 및 회전자 저항이라고 한 2종류의 전기적 정수를 측정할 수 있다고 하는 효과가 있다. 즉, 정수 측정 수단(8e)은, 회전 2축 좌표(d-q축) 상의 전류 지령의 d축 성분의 크기와 q축 성분의 크기가 동등할 때의 제 2 전압 지령 연산 수단(9)이 출력하는 제 2 전압 지령에 근거하여 교류 회전기(1e)의 전기적 정수를 연산하기 때문에, 전기자 인덕턴스와 회전자 저항이라고 한 교류 회전기의 전기적 정수를 측정하여, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에서 이용하는 전기적 정수를 설정할 수 있다고 하는 효과가 있다.

(실시예 7)

앞서의 실시예 6에서는, 정수 측정 수단(8e)은 (84), (85)식에 따라, 제 2 전압 지령 vd2^*및 vq2^*에 근거하여 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0과 회전자 저항 설정값 Rr0을 연산하고 있었지만, 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령 id^*, iq^* 및 각주파수 ω에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0와 회전자 저항 설정값 Rr0를 연산해도 좋다.

도 14는 본 발명의 실시예 7에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 정수 측정 수단(8f)은 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0과 회전자 저항 설정값 Rr0을 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령 id^*, iq^* 및 각주파수 ω에 근거하여 연산하고, 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 Ls0 및 Rr0를 출력한다. 또한, 도 14에서, 도 1과 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이에 상당하는 것이며, 중복되는 부분의 각각의 설명은 생략한다.

(80), (81)식을 (86), (87)식으로서 재게한다.

이 (86)식의 우변은, -(vd2^*×iq^*+vq2^*×id^*)의 크기에 비례하고, id^*2의 크기에 반비례하고, 또한, ω의 크기에 반비례한다.

또한, (87)식의 우변은, (vd2^*×iq^*-vq2^*×id^*)의 크기에 비례하고, (id^*×iq^*)의 크기에 반비례하고, 또한, ω의 크기에 반비례한다.

이를 감안하여, 본 실시예 7에 나타내는 정수 측정 수단(8f)은 (88), (89)식에 근거하여 교류 회전기(1e)의 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0와 회전자 저항 설정값 Rr0를 제 1 전압 지령 연산 수단(7e)에 출력한다.

단, k_Ls, k_Rr: 비례 정수

앞서의 실시예 6에서는, id^*과 iq^*는 플러스의 일정값이고, 또한 각주파수 ω도 플러스라고 하는 제약이 수반되었다. 본 실시예 7에서는, 정수 측정 수단(8f)이 (88), (89)식을 이용하기 때문에, iq^*의 부호나 크기, 및 ω의 부호나 크 기에 관계없이, 정확한 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0과 회전자 저항 설정값 Rr0을 연산할 수 있다.

도 15는 본 실시예 7에 있어서의 정수 측정 수단(8f)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도면에서, 승산기(60)는 제 2 전압 지령의 d축 성분 vd2^*와 전류 지령의 q축 성분 iq^*와의 곱을 연산하고, 승산기(61)는 제 2 전압 지령의 q축 성분 vq2^*와 전류 지령의 d축 성분 id^*와의 곱을 연산한다. 가산기(62)는 승산기(60)의 출력과 승산기(61)의 출력을 가산한다. 승산기(63)는 전류 지령의 d축 성분 id^*의 자승과 각주파수 ω의 곱을 연산하여 리미터(64)에 출력한다. 리미터(64)는 승산기(63)의 출력이 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, 승산기(63)의 출력이 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(65)가 0으로 제산하지 않도록 한다. 제산기(65)는 가산기(62)의 출력을 리미터(64)의 출력으로 제산하고, 적분기(66)는 제산기(65)의 값을 적분하여 k_Ls배 하여, 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0로서 출력한다. 승산기(60), 승산기(61), 가산기(62), 승산기(63), 리미터(64), 제산기(65), 적분기(66)에 의한 일련의 연산에 의해서 (88)식을 연산할 수 있다.

마찬가지로, 승산기(67)는 제 2 전압 지령의 d축 성분 vd2^*과 전류 지령의 d축 성분 id^*와의 곱을 연산하고, 승산기(68)는 제 2 전압 지령의 q축 성분 vq2^*과 전류 지령의 q축 성분 iq^*와의 곱을 연산한다. 감산기(69)는 승산기(67)의 출력으로부터 승산기(68)의 출력을 감산한다. 승산기(70)는 전류 지령 id^*과 iq^*와 각주파수 ω와의 곱을 연산하여 리미터(71)에 출력한다. 리미터(71)는 승산기(70)의 출력이 플러스인 경우에는 플러스의 소정값 이상으로 되도록 리미트 동작을 행하고, 또한, 승산기(70)의 출력이 마이너스인 경우에는 마이너스의 소정값 이하로 되도록 리미트 동작을 행함으로써, 제산기(72)가 영으로 제산하지 않도록 한다. 제산기(72)는 감산기(69)의 출력을 리미터(71)의 출력으로 제산하고, 적분기(73)는 제산기(72)의 값을 적분하여 -k_Rr배 하여, 회전자 저항 설정값 Rr0로서 출력한다. 승산기(67), 승산기(68), 감산기(69), 승산기(70), 리미터(71), 제산기(72), 적분기(73)에 의한 일련의 연산에 의해서 (89)식을 연산할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예 7에서는, 정수 측정 수단(8f)은 제 2 전압 지령 vd2^*, vq2^*, 전류 지령의 id^*, iq^* 및 각주파수 ω에 근거하여 회전자 저항 설정값 Rr0과 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0을 연산하도록 했기 때문에, 전류 지령 id^*, iq^* 및 각주파수 ω의 부호나 크기에 관계없이, 정확한 회전자 저항 설정값 및 전기자 인덕턴스 설정값을 얻는 효과가 있다.

(실시예 8)

앞서의 실시예 7에서는, 전류 지령의 d축 성분 id^*을 소정값으로 부여하고 있었지만, 각주파수 ω가 기준 각주파수 ω_BASE(전압 포화가 발생하지 않는 최대 각주파수)일 때 전압 인가 수단(2)이 출력 가능한 최대 전압 진폭으로 되도록 id^*을 조정해도 좋다.

교류 회전기(1e)의 전압 진폭을 크게 할 수 있으면, 동일한 출력에 대하여 전류 진폭을 작게 할 수 있어, 동손(銅損) 등의 손실 저감에 의한 고효율 제어가 가능하게 된다. 그러나, 전압 인가 수단(2)이 출력할 수 없는 전압 진폭으로 제어하고자 하면 전압 포화가 발생하여, 소망하는 제어 특성을 얻을 수 없다. 그래서, 전압 인가 수단(2)이 출력하는 각주파수가 기준 각주파수 ω_BASE일 때에 출력 가능한 최대 전압 진폭으로 되도록 id^*을 조정함으로써, 각주파수 ω가 기준 각주파수 ω_BASE 이하에서는 전압 포화가 발생하지 않는 범위에서 전압 진폭이 크게 되도록 한다.

이상의 관점에서, 이 실시예 8은 전기적 정수의 개념을 넓게 파악하여, 전류 지령의 d축 성분 id^*을 전기적 정수로서 취급하고, 이 id^*를 구하는 자속 조정 수단(80)을 새롭게 마련한 것이다.

도 16은 본 발명의 실시예 8에 따른 구성을 나타내는 블럭도이며, 자속 조정 수단(80)은 전압 인가 수단(2)에 입력되는 제 3 전압 지령 vd3^*, vq3^* 및 각주파수 ω에 근거하여 전류 지령의 d축 성분 id^*을 출력한다. 공지한 바와 같이, 교류 회 전기(1e)의 자속 진폭은 전류 지령의 d축 성분 id^*에 비례하기 때문에, id^*를 조정하는 것은 교류 회전기(1e)의 자속을 조정하는 것이기도 하다. 또한, 도 16에서 도 14와 동일한 부호를 부여한 것은 동일 또는 이에 상당하는 것이며, 중복 부분의 각각의 설명은 생략한다.

자속 조정 수단(80)의 동작을 설명하기 전에, 교류 회전기(1e)의 전압 진폭, 즉, 전압 인가 수단(2)에 입력되는 제 3 전압 지령의 진폭과, 전류 지령의 d축 성분 id^*과의 관계에 대해서 설명한다.

도 17은 각주파수 50÷2π[rad/s] 및 60÷2π[rad/s]에 있어서 전류 지령 id^*와 전압 지령의 진폭과의 관계를 나타내는 도면이며, 전압 지령의 진폭은 (90)식으로 정의된다.

도 17을 보고서 알 수 있는 바와 같이, 전류 지령의 d축 성분 id^*를 100%보다 크게 하면 전압 지령의 진폭은 커지는 동시에, id^*를 20%보다 크게 하더라도 전압 지령의 진폭은 커지기 때문에, id^*와 전압 지령의 진폭은 비례 관계는 아니다. 그러나, id^*가 100% 근방인 범위에 한정되면, 도 17의 근사 직선과 같이, id^*와 전압 지령의 진폭이 비례하는 관계라고 간주해도 좋다.

도 18은 각주파수 ω와 전압 지령의 진폭과의 관계를 나타내는 도면이고, id^*가 50~20%의 범위이면, 각주파수 ω와 전압 지령의 진폭과의 관계는 대략 비례 관계라고 말해도 좋다. 특히, 기준 각주파수 ω_BASE를 60×2π[rad/s]로 설정하는 경우, 전류 지령의 d축 성분 id^*가 50~200%, 또한, 각주파수 ω가 기준 각주파수 ω_BASE 근방에서는, 각주파수 ω와 전압 지령의 진폭은 비례 관계에 있고, 또한, id^*와 전압 지령의 진폭도 비례 관계에 있다고 말해도 좋다. 환언하면, 다음의 관계가 성립한다.

전압 지령의 진폭 ∝ ω×id^*

단, 전류 지령의 d축 성분 id^*는 100% 근방이고, 또한, 각주파수 ω는 ω_BASE 근방이라고 한다.

이상의 관계를 감안하여, 자속 조정 수단(80)은 전압 인가 수단(2)에 입력되는 제 3 전압 지령 vd3^*, vq3^* 및 각주파수 ω에 근거하여, 각주파수 ω가 기준 각주파수 ω_BASE일 때에 전압 인가 수단(2)이 출력 가능한 최대 전압 진폭으로 되도록 id^*을 조정한다.

도 19는 본 실시예에서의 자속 조정 수단(80)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 도면에서, 절대값 연산기(90)는 각주파수 ω의 절대값을 연산하고, 이득 연산기(91)는 절대값 연산기(90)의 출력을 1/ω_BASE배 한다. 승산기(92)는 제 3 전압 지령의 d축 성분 vd3^*의 자승을 연산하고, 승산기(93)는 제 3 전압 지령의 q축 성분 vq3^*의 자승을 연산한다.

가산기(94)는 승산기(92)의 출력과 승산기(93)의 출력을 가산 연산하고, 평방 연산기(95)는 가산기(94)의 평방을 연산하고, 이득 연산기(96)는 평방 연산기(95)의 출력을 1/V_BASE배 한다. 여기서, V_BASE는 전압 인가 수단(2)이 출력 가능한 최대 전압 진폭이다.

감산기(97)는 이득 연산기(91)의 출력으로부터 이득 연산기(96)의 출력을 감산하고, 증폭기(98)는 감산기(97)의 출력을 적분 또는 비례 적분에 의해서 증폭한다. 이 비례 적분에 의해서 「절대값 연산기(90)의 출력의 1/ω_BASE배」와 「평방 연산기(95)의 출력의 1/V_BASE배」를 일치시키는 것이 가능하고, 그 결과, 각주파수 ω가 ω_BASE일 때에 전압 지령의 진폭이 V_BASE로 되는 전류 지령의 d축 성분 id^*를 출력할 수 있다. 리미터(99)는 증폭기(98)의 출력이 id^*의 50~200%로 되도록 상한과 하한을 리미트한다.

정수 측정 수단으로서 기능하는 자속 조정 수단(80)을 도 19의 구성으로 함으로써, 각주파수 ω가 ω_BASE일 때에 전압 지령의 진폭이 V_BASE로 되는 전류 지령의 d축 성분 id^*를 출력할 수 있다.

본 실시예 8에서의 동작 파형의 일례를 도 20에 나타낸다. 도면에서, 1단째 는 전류 지령의 d축 성분 id^*, 2단째는 전류 지령의 q축 성분 iq^*, 3단째는 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr, 4단째는 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr), 5단째는 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)를 나타내고 있다.

시각 0~1초의 기간은, 정지한 상태에서 id^*는 I1^*, iq^*는 0이다. 시각 1초 이후, id^*와 iq^*의 크기는 I1^*를 유지하고, 교류 회전기(1e)의 회전 각주파수 ωr는 발생한 토크에 의해서 가속되어 간다. 정수 측정 수단(8f)은 시각 3초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있고, 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 전기자 인덕턴스 설정값 Ls0을 연산함으로써, Ls0는 전기자 인덕턴스 Ls에 가깝고 전기자 인덕턴스 오차 (Ls0-Ls)는 0으로 수속한다.

회전자 저항에 대해서도, 정수 측정 수단(8f)은 시각 3초에 도달하면, 제 2 전압 지령 vd2^* 및 vq2^*에 근거하여 회전자 저항 설정값 Rr0을 연산함으로써, Rr0는 회전자 저항 Rr에 가깝고 회전자 저항 오차 (Rr0-Rr)는 0으로 수속한다.

자속 조정 수단(80)은 시각 8초에 도달할 때까지는 동작을 정지하고 있다. I1^*으로 유지되고 있는 전류 지령의 d축 성분 id^*은 100% 근방이며, 또한, 시각 8초에 도달한 시점에서 각주파수 ω는 ω_BASE 근방으로 되기 때문에, 시각 8초부터 자속 조정 수단(80)은 동작을 개시하고, 각주파수 ω가 ω_BASE일 때에 전압 인가 수단(2) 이 출력 가능한 최대 전압 진폭 V_BASE로 되는 id^*를 조정할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예 8에서는, 자속 조정 수단(80)이 소정 속도 근방으로 전압 지령의 진폭의 정수배가 각주파수 ω의 정수배에 일치하도록 전류 지령의 d축 성분 id^*을 조정함으로써, 교류 회전기(1e)의 자속을 조정하도록 했기 때문에, 전압 인가 수단(2)이 기준 각주파수 ω_BASE일 때에 출력 가능한 최대 전압 진폭으로 되는 id^*를 얻고, 각주파수 ω가 기준 각주파수 ω_BASE 이하에서는 전압 포화가 발생하지 않는 범위에서 전압 진폭이 커지도록 할 수 있기 때문에, 교류 회전기(1e)를 안정하고 또한 효율적으로 제어할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 각 변형예에 있어서, 정수 측정 수단은 정수 설정값을, 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령, 전류 지령 및 각주파수에 근거하여 연산하기 때문에, 정수 설정값을 연산하는 조건이 완화되어, 정수 설정값을 구하는 연산의 수속성이 향상한다.

또한, 교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 저항 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 전기자 저항이 간편하고 정밀하게 구해진다.

교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 전기자 인덕턴스가 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 q축 성분과 전류 지령의 q축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 저항 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 전기자 저항이 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분과 전류 지령의 q축 성분과 각주파수에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 전기자 인덕턴스가 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 돌극성을 갖는 동기기의 전기자 인덕턴스의 d축 성분이 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 돌극성을 갖는 동기기의 전기자 인덕턴스의 q축 성분이 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 q축 성분과 전류 지령의 d축 성분과 각주파수에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 돌극성을 갖는 동기기의 전기자 인덕턴스의 d축 성분이 간편 신속하고 정밀하게 구 해진다.

또한, 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며, 정수 측정 수단은, 제 2 전압 지령의 d축 성분과 전류 지령의 q축 성분과 각주파수에 근거하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 돌극성을 갖는 동기기의 전기자 인덕턴스의 q축 성분이 간편 신속하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, d-q축의 d축과 교류 회전기의 회전자 자속의 위상차를 연산하고, 또한, 위상차와 교류 회전기의 회전 위치 검출값에 근거하여, 정수 설정값으로서의 교류 회전기의 각주파수 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 각주파수가 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 동기기이며, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 정수 설정값으로서의 교류 회전기의 자속 진폭 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 동기기의 자속 진폭이 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 교류 회전기는 유도기이며, 제 1 전압 지령 연산 수단은 d-q축 상의 전류 지령과 전기적 정수에 근거하여, 교류 회전기의 슬립 각주파수를 연산하고, 슬립 각주파수와 교류 회전기의 각주파수 검출값으로부터 교류 회전기의 각주파수를 연산하는 가산기를 구비했기 때문에, 교류 회전기인 유도기의 각주파수가 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 합에 근거 하여, 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값, 회전자 인덕턴스 설정값 또는 상호 인덕턴스 설정값 중 어느 하나를 연산하기 때문에, 교류 회전기인 유도기의 전기자 인덕턴스, 회전자 인덕턴스 또는 상호 인덕턴스가 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 정수 측정 수단은 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 차에 근거하여, 정수 설정값으로서의 회전자 저항 설정값을 연산하기 때문에, 교류 회전기인 유도기의 회전자 저항이 간편하고 정밀하게 구해진다.

또한, 정수 측정 수단은 정수 설정값을, 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령, 전류 지령 및 각주파수에 근거하여 연산하기 때문에, 정수 설정값을 연산하는 조건이 완화되어, 정수 설정값을 구하는 연산의 수속성이 향상한다.

또한, 정수 측정 수단은 각주파수가 소정값 이상의 범위에 있는 경우에만 정수 설정값을 연산하고, 각주파수가 소정값 미만의 범위에서는 정수 설정값의 연산을 정지하도록 했기 때문에, 정수 오차에 기인하는 제어 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 전압 포화가 발생하지 않는 최대 각주파수를 ω_BASE, 전압 인가 수단이 출력 가능한 최대 전압 진폭을 V_BASE로 했을 때, 제 3 전압 지령과 각주파수에 근거하여, (상기 교류 회전기의 각주파수)/상기 ω_BASE=(제 3 전압 지령의 진폭)/V_BASE가 성립하도록, 전류 지령의 d축 성분을 연산하는 자속 조정 수단을 구비했기 때문에, 전압 포화가 발생하지 않는 범위에서 전압 진폭이 커지도록 할 수 있기 때문에, 교류 회전기를 안정하고 또한 효율적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 4는 도 3의 정수 측정 수단(8a)의 내부 구성을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 7은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 9는 도 8의 정수 측정 수단(8c)의 내부 구성을 나타내는 도면,

도 10은 본 발명의 실시예 5에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 11은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면,

도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 13은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면,

도 14는 본 발명의 실시예 7에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 15는 도 14의 정수 측정 수단(8f)의 내부 구성을 나타내는 도면,

도 16은 본 발명의 실시예 8에 따른 교류 회전기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 17은 본 발명의 실시예 8에 있어서의 전류 지령 id^*과 전압 지령의 진폭과의 관계를 나타내는 도면,

도 18은 본 발명의 실시예 8에 있어서의 각주파수 ω와 전압 지령의 진폭과의 관계를 나타내는 도면,

도 19는 도 16의 자속 조정 수단(80)의 내부 구성을 나타내는 도면,

도 20은 본 발명의 실시예 8에 있어서의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 1b, 1c, 1e : 교류 회전기

2 : 전압 인가 수단

3 : 전류 검출 수단

4 : 회전 위치 검출기

6 : 좌표 변환 수단

7, 7b, 7c, 7e : 제 1 전압 지령 연산 수단

8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f : 정수 측정 수단

9 : 제 2 전압 지령 연산 수단

10 : 제 3 전압 지령 연산 수단

80 : 자속 조정 수단

Claims

교류 회전기의 각주파수로 회전하는 회전 2축 좌표(이하, d-q축이라고 함) 상의 전류 지령에 근거하여 상기 교류 회전기를 구동하는 교류 회전기의 제어 장치로서,

상기 교류 회전기의 전류를 검출하는 전류 검출 수단과,

상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출값을 상기 d-q축 상의 전류 검출값으로 변환하는 좌표 변환 수단과,

상기 d-q축 상의 전류 지령과 상기 각주파수와 상기 교류 회전기의 복수의 전기적 정수와의 관계식으로부터 상기 d-q축 상의 제 1 전압 지령을 연산하는 제 1 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 전류 지령과 상기 d-q축 상의 전류 검출값과의 차분 전류가 0으로 수렴하도록 상기 차분 전류에 근거하여 상기 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 연산하는 제 2 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 제 1 전압 지령과 상기 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 가산하여 상기 d-q축 상의 제 3 전압 지령을 연산하는 제 3 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 제 3 전압 지령에 근거하여 상기 교류 회전기에 전압을 인가하는 전압 인가 수단

을 구비하되,

상기 제 1 전압 지령 연산 수단은, 그 상기 복수의 전기적 정수 중 적어도 하나를 외부로부터 입력되는 정수 설정값으로 설정하도록 하고,

상기 정수 설정값을, 상기 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단을 구비한 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 정수 측정 수단은, 상기 정수 설정값을, 상기 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령, 상기 전류 지령 및 상기 각주파수에 근거하여 연산하는 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 저항 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 q축 성분과 상기 전류 지령의 q축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 저항 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분과 상기 전류 지령의 q축 성분과 상기 각주파수에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 q축 성분과 상기 전류 지령의 d축 성분과 상기 각주파수에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 d축 성분 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 돌극성을 갖는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분과 상기 전류 지령의 q축 성분과 상기 각주파수에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스의 q축 성분 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분에 근거하여, 상기 d-q축의 d축과 상기 교류 회전기의 회전자 자속과의 위상차를 연산하고, 또한, 상기 위상차와 상기 교류 회전기의 회전 위치 검출값에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 상기 교류 회전기의 각주파수 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 동기기이며,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 q축 성분에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 상기 교류 회전기의 자속 진폭 설정값을 연산하는 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 교류 회전기는 유도기이며,

상기 제 1 전압 지령 연산 수단은, 상기 d-q축 상의 전류 지령과 상기 전기적 정수에 근거하여, 상기 교류 회전기의 슬립 각주파수(a slip angular frequency)를 연산하고,

상기 슬립 각주파수와 상기 교류 회전기의 각주파수 검출값으로부터 상기 교류 회전기의 각주파수를 연산하는 가산기를 구비한 것

을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 합에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 전기자 인덕턴스 설정값, 회전자 인덕턴스 설정값 또는 상호 인덕턴스 설정값 중 어느 하나를 연산하는 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 정수 측정 수단은, 상기 제 2 전압 지령의 d축 성분과 q축 성분의 차에 근거하여, 상기 정수 설정값으로서의 회전자 저항 설정값을 연산하는 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 정수 측정 수단은, 상기 정수 설정값을, 상기 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령, 상기 전류 지령 및 상기 각주파수에 근거하여 연산하는 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 정수 측정 수단은, 상기 각주파수가 소정값 이상의 범위에 있는 경우에만 상기 정수 설정값을 연산하고, 상기 각주파수가 상기 소정값 미만의 범위에서는 상기 정수 설정값의 연산을 정지하도록 한 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

전압 포화가 발생하지 않는 최대 각주파수를 ω_BASE, 상기 전압 인가 수단이 출력 가능한 최대 전압 진폭을 V_BASE로 했을 때,

상기 제 3 전압 지령과 상기 각주파수에 근거하여,

(상기 교류 회전기의 각주파수)/상기 ω_BASE=(제 3 전압 지령의 진폭)/V_BASE

가 성립하도록, 상기 전류 지령의 d축 성분을 연산하는 자속 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 교류 회전기의 제어 장치.
교류 회전기의 각주파수로 회전하는 회전 2축 좌표(이하, d-q축이라고 함) 상의 전류 지령에 근거하여 상기 교류 회전기를 구동하는 교류 회전기의 제어 장치로서,

상기 교류 회전기의 전류를 검출하는 전류 검출 수단과,

상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출값을 상기 d-q축 상의 전류 검출값으로 변환하는 좌표 변환 수단과,

상기 d-q축 상의 전류 지령과 상기 각주파수와 상기 교류 회전기의 복수의 전기적 정수와의 관계식으로부터 상기 d-q축 상의 제 1 전압 지령을 연산하는 제 1 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 전류 지령과 상기 d-q축 상의 전류 검출값과의 차분 전류가 0으로 수렴하도록 상기 차분 전류에 근거하여 상기 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 연산하는 제 2 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 제 1 전압 지령과 상기 d-q축 상의 제 2 전압 지령을 가산하여 상기 d-q축 상의 제 3 전압 지령을 연산하는 제 3 전압 지령 연산 수단과,

상기 d-q축 상의 제 3 전압 지령에 근거하여 상기 교류 회전기에 전압을 인가하는 전압 인가 수단

을 구비하되,

상기 제 1 전압 지령 연산 수단은, 그 상기 복수의 전기적 정수 중 적어도 하나를 외부로부터 입력되는 정수 설정값으로 설정하도록 하고,

상기 정수 설정값을, 상기 제 2 전압 지령 연산 수단으로부터의 제 2 전압 지령에 근거하여 연산하는 정수 측정 수단을 구비한 교류 회전기의 제어 장치를 사용하고,

상기 전류 지령 및 상기 각주파수를 소정의 값 또는 범위로 설정해서 상기 제어 장치를 기동하여, 상기 제 2 전압 지령이 소정의 범위 내로 된 시점에서의 상 기 정수 측정 수단으로부터의 상기 정수 설정값을, 측정 대상인 상기 교류 회전기의 전기적 정수로서 출력하는

교류 회전기의 전기적 정수 측정 방법.