JP2002262599A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents

同期電動機の制御装置

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JP2002262599A JP2001056077A JP2001056077A JP2002262599A JP 2002262599 A JP2002262599 A JP 2002262599A JP 2001056077 A JP2001056077 A JP 2001056077A JP 2001056077 A JP2001056077 A JP 2001056077A JP 2002262599 A JP2002262599 A JP 2002262599A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期電動機のインダクタンスを短時間で演算
する。 【解決手段】 電力変換器に与える電圧指令値を得るた
めに任意の一定方向に交番する第1の交流電圧を指令値
として選択する手段と、電力変換器に与える電圧指令値
を得るために第1の交流電圧に対し電気角で90°ずれ
た一定方向に交番する第2の交流電圧を指令値として選
択する手段と、第1の交流電圧を選択している時の当該
電圧と同一方向かつ同一周波数、または、直交方向かつ
同一周波数の交流電流、または、第2の交流電圧を選択
している時の当該電圧と同一方向かつ同一周波数、また
は、直交方向かつ同一周波数の交流電流、の中から少な
くとも3つの交流電流と、第1及び第2の交流電圧とを
用いて電動機の電機子巻線の直軸インダクタンス及び横
軸インダクタンスを演算する手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は同期電動機の制御装
置に関し、詳しくは、エンコーダやレゾルバなどの磁極
位置検出器によって電動機の磁極位置を検出しないで永
久磁石同期電動機等の速度やトルクを制御する、いわゆ
る位置センサレス同期電動機の制御装置において、電動
機のインダクタンスを自動測定する技術に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】永久磁石同期電動機の速度やトルクを高
性能に制御するには、一般には電動機の回転子の磁極位
置を検出する位置検出器を電動機に取り付ける必要があ
る。しかるに、上記検出器は一般に高価で、また電動機
の構造や設置環境の点から位置検出器を取り付けられな
い場合がある。この問題を解決するため、磁極位置を電
動機の電圧や電流などから電気的に演算で求める方法、
いわゆるセンサレス制御が研究されている。
【0003】センサレス制御においては、同期電動機の
電機子巻線のインダクタンスが回転子の磁極位置によっ
て相対的に変化することに基づき、同期電動機のインダ
クタンスを演算により求めて磁極位置を推定する方法
が、例えば第1の公知文献である電学論D,110巻1
1号,平成2年,P.1193〜1200に「永久磁石
界磁同期電動機の回転子位置と速度のセンサレス検出の
一方法」(渡辺氏ほか)に記載されている。
【0004】また、インダクタンスの自動測定法として
は、第2の公知文献である電学論D,119巻10号,
平成11年,P.1184〜1191に「センサレスP
MSMのパラメータ計測法」(竹下氏ほか)が知られて
いる。上記第2の公知文献による方法は、電機子巻線の
u相方向、v相方向、及び、w相方向にパルス電圧を印
加し、このときの電流値からインダクタンスを演算する
もので、回転子に突極性がある埋込磁石形の永久磁石同
期電動機やリラクタンスモータのインダクタンス測定に
適しており、また、回転子の磁極位置が分からない状態
からも回転子を動かすことなくインダクタンス測定がで
きる等の特徴を持つ優れた方式である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記竹下氏らの方式を
実用化しようとすると、電流検出器のノイズの影響を除
くため、測定を複数回行って平均演算を行う必要があ
る。しかし、パルス電圧印加時に流れた電流が零に減衰
するまでの間、次のパルス電圧を印加できないので測定
に時間がかかる。そこで本発明は、同期電動機のいわゆ
るセンサレス制御を行うに当たり、電動機のインダクタ
ンス測定を効率よく短時間で行うことができる同期電動
機の制御装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1に記載した発明は、同期電動機の制御装置
において、電動機の電機子電流及び端子電圧をベクトル
としてとらえ、電力変換器に与える電圧指令値を得るた
めに任意の一定方向に交番する第1の交流電圧を指令値
として選択する手段と、電力変換器に与える電圧指令値
を得るために第1の交流電圧に対し電気角で90°ずれ
た一定方向に交番する第2の交流電圧を指令値として選
択する手段と、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
向かつ同一周波数の交流電流、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
向かつ同一周波数の交流電流、 の中から少なくとも3つの交流電流と、第1の交流電圧
及び第2の交流電圧とを用いて電動機の電機子巻線の直
軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
段と、を備えたものである。
【0007】請求項2に記載した発明は、同期電動機の
制御装置において、電動機の電機子電流及び端子電圧を
ベクトルとしてとらえ、電力変換器に与える電圧指令値
を得るために任意の一定方向に交番する第1の交流電圧
を指令値として選択する手段と、電力変換器に与える電
圧指令値を得るために第1の交流電圧に対し電気角で4
5°ずれた一定方向に交番する第2の交流電圧を指令値
として選択する手段と、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
向かつ同一周波数の交流電流、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
向かつ同一周波数の交流電流、 の中から少なくとも3つの交流電流と、第1の交流電圧
及び第2の交流電圧とを用いて電動機の電機子巻線の直
軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
段と、を備えたものである。
【0008】請求項3に記載した発明は、同期電動機の
制御装置において、電動機の電機子電流及び端子電圧を
ベクトルとしてとらえ、電力変換器に与える電圧指令値
を得るために任意の一定方向に交番する第1の交流電流
を指令値として選択する手段と、電力変換器に与える電
圧指令値を得るために第1の交流電流に対し電気角で9
0°ずれた一定方向に交番する第2の交流電流を指令値
として選択する手段と、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
向かつ同一周波数の交流電圧、 の中から少なくとも3つの交流電圧と、第1の交流電流
及び第2の交流電流とを用いて電動機の電機子巻線の直
軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
段と、を備えたものである。
【0009】請求項4に記載した発明は、同期電動機の
制御装置において、電動機の電機子電流及び端子電圧を
ベクトルとしてとらえ、電力変換器に与える電圧指令値
を得るために任意の一定方向に交番する第1の交流電流
を指令値として選択する手段と、電力変換器に与える電
圧指令値を得るために第1の交流電流に対し電気角で4
5°ずれた一定方向に交番する第2の交流電流を指令値
として選択する手段と、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
向かつ同一周波数の交流電圧、 の中から少なくとも3つの交流電圧と、第1の交流電流
及び第2の交流電流とを用いて電動機の電機子巻線の直
軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
段と、を備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、請求項1に記載した発明の実施形
態である第1実施形態について、その原理を説明する。
図5に座標軸の定義を示す。d軸は回転子磁極方向、q
軸はd軸と直交方向に定義する。d軸は任意の方向に
定義し、q軸はd軸に対して直交方向に定義する。
Δθはd軸とd軸との角度差である。
【0011】図6に、Δθを横軸にとったときのd
方向のインダクタンス(以下、d軸インダクタンスと
いう)とd軸方向に流れる交流電流(以下、d軸交
流電流という)の振幅とを併せて示す。電動機のインダ
クタンスはΔθの2倍周期で変化する関数であり、最小
値が直軸インダクタンスL、最大値が横軸インダクタ
ンスLである。一方、d軸交流電流の振幅もΔθの
2倍周期で変化する関数であり、最大値を
dhmax、最小値をidhmin、平均値をI
Δθに依存した脈動の振幅をIと定義する。ここで、
直軸インダクタンスLと横軸インダクタンスLは、
dhmax,idhmin、及び、電動機に印加した
交流電圧から計算することができる。
【0012】上記idhmax,idhminを求める
方法としては、d軸方向に交流電圧を印加しながらd
軸交流電流を測定し、d軸をゆっくりと回転させて
180°(電気角、以下についても同様)以上回転した
期間のd軸交流電流の最大値からidhmaxを求
め、d軸交流電流の最小値からidhminを求める
方法がある。しかし、この方法は測定に時間がかかる欠
点がある。そこで、請求項1の発明では、電動機に印加
する電圧ベクトルの方向を電気角で90°ずらして回印
加し、このときの交流電流からidhmax,i
dhmi を演算することにより測定時間の短縮を図
る。
【0013】第1回目の測定動作として、任意の座標軸
であるd軸方向に矩形波状の交流電圧を印加する。こ
の交流電圧は、請求項1における第1の交流電圧に相当
する。このとき、d軸とq軸方向に流れる交流電流
の振幅idh1,iqh1は、数式1,数式2により表
される。
【0014】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】なお、数式1,数式2における諸量は以下
の通りである。 L:直軸インダクタンス、L:横軸インダクタンス Tvh:交流電圧v の周期、Vh:交流電圧v
の振幅(0−peak) idh1:d軸交流電流の振幅(0−peak)(1回
目) iqh1:q軸交流電流の振幅(0−peak)(1回
目)
【0017】次に、d軸方向の電圧を零に制御し、d
軸に対して90°異なるq軸方向に矩形波の交流電
圧を印加する。この交流電圧は、請求項1における第2
の交流電圧に相当する。このとき、d軸とq軸方向
に流れる交流電流idh2,iqh2は、数式3,数式
4により表される。
【0018】
【数3】
【0019】
【数4】
【0020】また、図6におけるIは、数式1と数式
4との平均により、次式によって演算することができ
る。
【0021】
【数5】
【0022】一方、図6におけるIは、数式6または
数式7によって演算することができる。
【0023】
【数6】
【0024】
【数7】
【0025】従って、idhmax,idhminは、
とIから数式8,数式9によって容易に演算する
ことができる。
【0026】
【数8】idhmax=I+I
【0027】
【数9】idhmin=I−I
【0028】これらの数式8,数式9を用いて、直軸イ
ンダクタンスL及び横軸インダクタンスLは数式1
0,数式11により演算する。
【0029】
【数10】
【0030】
【数11】
【0031】図1は、第1実施形態の制御ブロック図を
示している。図1において、30はインバータ等の電力
変換器、40は永久磁石同期電動機としての埋込磁石形
同期電動機(IPMモータ)、11は電動機40の電機
子に流れるu相電流i,w相電流iを検出する電流
検出器、12はこれらの電流を図5に示したd−q
直交座標軸上のd軸交流電流idc,q軸交流電流
qcに変換する座標変換器、13は各電流idc,i
qcの高周波成分i ,iqhを検出する高周波検出
フィルタ、14d,14qは平均化演算器、SW,S
はスイッチSW,SWと共に連動するスイッ
チ、15d,15d,15q,15qはスイッ
チSW,SWからの出力信号idh1,iqh1
dh2,iqh2を記憶するメモリ、16は発振器1
7から出力される矩形波状の高周波交流電圧v と前
記idh1,iqh1,idh2,iqh2とに基づい
て電動機40の直軸インダクタンスL、横軸インダク
タンスLを演算するインダクタンス演算器、SW
SWはスイッチSW,SWに連動して動作し、前
記交流電圧v と“0”とを切り替えてd軸電圧指
令値v 、q軸電圧指令値v として出力するス
イッチ、18は各電圧指令値v ,v を三相の電
圧指令値v ,v ,v に変換する座標変換
器、19は電圧指令値v ,v ,v をキャリ
ア波形と比較して電力変換器30の各相のスイッチング
素子に対するPWM信号(駆動信号)を生成するPWM
変調器である。
【0032】この実施形態の動作を説明すると、まず、
軸位置θに零を設定する。第1回目の測定動作と
してスイッチSW,SWの上側をオンし、d軸電
圧指令値v としてvh を設定し、q軸電圧指令
値v として零を設定する。このとき、発振器17は
矩形波状の高周波交流電圧vh を出力している。
【0033】座標変換器18は、d軸位置θに従っ
てv ,v を三相電圧指令値v ,v ,v
に座標変換する。PWM変調器19は、v ,v
,v とキャリア波形とを比較するPWM動作に
より電力変換器30に対する駆動信号を演算し、これに
よって電動機40の端子電圧を所望の値に制御する。
【0034】電流検出器11はu相電流iとw相電流
を検出し、座標変換器12はi ,i及びθ
らd軸電流idcとq軸電流iqcとを演算する。
高周波検出フィルタ13は、idc,iqcを高周波交
流電圧v により同期整流してv と同一周波数成
分の交流電流idh,iqhを検出する。平均化演算器
14d,14qは、idh,iqhの平均値をそれぞれ
演算する。このとき、スイッチSW,SWに連動し
ているスイッチSW,SWは何れも上側がオンにな
っているので、平均化演算器14d,14qによる演算
結果はそれぞれメモリ15d1,15q1に格納され
る。
【0035】次に、第2回目の測定動作としてスイッチ
SW〜SWの下側をオンし、座標変換器18に入力
されるv に零を設定すると共に、v としてv
を設定して前記同様の動作を行い、この時の平均化演
算器14d,14qによる演算結果をそれぞれメモリ1
d2,15q2に格納する。
【0036】この状態で、メモリ15d1,15q1
15d2,15q2にそれぞれ格納されたidh1,i
qh1,idh2,iqh2及びv を用いて、イン
ダクタンス演算器16は、前記数式5によりIを求
め、数式6または数式7によりIを求める。更に、数
式8、数式9によりidhmax,idhminを求
め、数式10、数式11により直軸インダクタンス
、横軸インダクタンスLを演算する。
【0037】次いで、請求項2に記載した発明の実施形
態である第2実施形態を説明する。この実施形態は、電
圧ベクトルの方向を電気角で45°ずらして2回印加し
たときの電流情報からidhmax,idhminを演
算することにより、直軸インダクタンスL及び横軸イ
ンダクタンスLを演算するものである。
【0038】第1回目の測定動作として、第1実施形態
と同様に、d軸方向に矩形波の交流電圧v を印加
する。この交流電圧は、請求項1における第1の交流電
圧に相当する。このとき、前述の数式1、数式2に示す
電流idh1,iqh1が流れる。次に、d軸とq
軸を1回目の交流電圧印加時から45°進ませて交流電
圧v をd軸方向に印加する。この交流電圧は、請
求項1における第2の交流電圧に相当する。このとき、
軸とq軸に流れる交流電流の振幅idh2,i
qh2は、数式12,数式13のようになる。
【0039】
【数12】
【0040】
【数13】
【0041】なお、数式12,数式13において、 idh2:d軸交流電流の振幅(0−peak)(2回
目) iqh2:q軸交流電流の振幅(0−peak)(2回
目) である。
【0042】Iは、数式14に示すように数式1と数
式13とから、または、数式15に示すように数式2と
数式12とから演算することができる。
【0043】
【数14】I=idh1+iqh2
【0044】
【数15】I=−iqh1+idh2
【0045】一方、図6におけるIは、数式2及び数
式13から次式によって演算することができる。
【0046】
【数16】I=√(iqh1 +iqh2
【0047】以上により、数式14または数式15、数
式16の演算結果、及び、数式8〜数式11から、直軸
インダクタンスL及び横軸インダクタンスLを演算
することができる。
【0048】図2は本実施形態の制御ブロック図であ
り、図1と同一の構成要素には同一の符号を付してあ
る。この実施形態では、図1におけるスイッチSW
SWが除去され、交流電圧v がそのままv
して座標変換器18に入力され、v としては零が入
力されている。また、スイッチSW,SWに連動す
るスイッチSWが設けられており、d軸位置θ
して零または45°がスイッチSWによって選択され
た上、座標変換器12,18に入力されるようになって
いる。
【0049】以下、この実施形態の動作を説明すると、
第1回目の測定動作として、スイッチSWの上側をオ
ンし、d軸位置θを零に設定する。発振器17は矩
形波状の高周波交流電圧v を出力し、d軸電圧指
令値v としてv 、q 軸電圧指令値v とし
て零が設定される。このときの交流電圧v は、請求
項2における第1の交流電圧に相当する。この状態で図
1の実施形態と同様の動作により、電動機40のu相電
流i、w相電流iを座標変換器12により座標変換
してidc,iqcを求め、高周波フィルタ13、平均
化演算器14d,14qを介して上側がオンになってい
るスイッチSW,SW経由でメモリ15d1,15
q1にそれぞれ格納する。
【0050】次に、第2回目の測定動作として、スイッ
チSWの下側をオンし、d軸位置θを45°に設
定することによりd軸を45°動かして電圧ベクトル
の方向を45°ずらす。このときの交流電圧v は、
請求項2における第2の交流電圧に相当する。これと同
時にスイッチSW,SWも下側がオンになり、平均
化演算器14d,14qの演算結果はそれぞれメモリ1
d2,15q2に格納される。インダクタンス演算器
16は、メモリ15d1,15q1,15d2,15
の内容、及びv に基づいて、数式14〜数式16
と数式8〜数式11とを用いて直軸インダクタンスL
及び横軸インダクタンスLを演算する。
【0051】次いで、請求項3に記載した発明の実施形
態である第3実施形態を説明する。前述した第1実施形
態及び第2実施形態は、交流電圧を印加したときの交流
電流からインダクタンスを測定する方法であるが、第3
実施形態は、これとは逆に交流電流を通流したときの交
流電圧からインダクタンスを測定するものである。すな
わち、本実施形態では電流ベクトルの方向を電気角で9
0°ずらして2回通流し、このときの交流電圧から直軸
インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する。
【0052】第1回目の測定動作として、最初に任意の
座標軸であるd軸方向に交流電流を通流する。このと
きの交流電流は、請求項3における第1の交流電流に相
当する。具体的には、d軸電流idcとq軸電流i
qcを数式17のように制御する。
【0053】
【数17】idc=Isinωt, iqc=0
【0054】このとき、d軸とq軸の交流電圧のco
s成分は、それぞれ数式18,数式19によって表され
る。
【0055】
【数18】
【0056】
【数19】
【0057】なお、数式18,数式19において、 Vdh1:d軸交流電圧の振幅(0−peak)(1回目) Vqh1:q軸交流電圧の振幅(0−peak)(1回目) である。次に、2回目の測定動作として、d軸に直交
するq軸方向に交流電流を通流する。このときの交流
電流は、請求項3における第2の交流電流に相当する。
具体的には、d軸電流idcとq軸電流iqcを数
式20のように制御する。
【0058】
【数20】idc=0, iqc=Isinωt
【0059】このとき、d軸とq軸の交流電圧のco
s成分は、それぞれ数式21,数式22によって表され
る。
【0060】
【数21】
【0061】
【数22】
【0062】なお、数式21,数式22において、 Vdh2:d軸交流電圧の振幅(0−peak)(2回目) Vqh2:q軸交流電圧の振幅(0−peak)(2回目) である。ここで、数式18、数式22から、次式が得ら
れる。
【0063】
【数23】
【0064】また、数式18、数式19、数式22から
数式24が得られ、または、数式18、数式21、数式
22から数式25が得られる。ただし、L>Lであ
る。
【0065】
【数24】
【0066】
【数25】
【0067】上記より、直軸インダクタンスLは数式
23と数式24との差、または、数式23と数式25と
の差から演算することができる。一方、横軸インダクタ
ンスLは数式23と数式24との和、または、数式2
3と数式25との和から演算することができる。
【0068】図3は本実施形態を示す制御ブロック図で
あり、第1,第2実施形態と同一の構成要素には同一の
符号を付してある。この実施形態では、高周波の正弦波
の交流電流i を出力する発振器20が設けられ、そ
の出力側にスイッチSW,SWと連動するスイッチ
SW,SWが設けられている。スイッチSW,S
はi と零とを切り替え可能であり、スイッチS
,SWの出力信号は、d軸電流指令値i
軸電流指令値i として加算器21d,21qに
それぞれ入力されている。また、これらの加算器21
d,21qには座標変換器12の出力であるd軸電流
dc、q軸電流iqcも図示の符号で入力されてい
る。
【0069】更に、加算器21d,21qから出力され
るd軸電流偏差とq軸電流偏差がそれぞれd軸電流
調節器22d、q軸電流調節器22qに入力され、その
出力がそれぞれd軸電圧指令値v 、q軸電圧指
令値v として座標変換器18に入力されると共に、
高周波検出フィルタ13にも入力されている。なお、座
標変換器12,18に入力されるd軸位置θは零に
設定されている。
【0070】この実施形態の動作を説明すると、まず、
第1回目の測定動作としてスイッチSW,SWの上
側をオンし、d軸電流指令値i として正弦波状の
高周波電流i を設定し、q軸電流指令値i
して零を設定する。d軸電流調節器22dはi とd
軸電流idcとの偏差を増幅してd軸電圧指令値v
を演算する。q軸電流調節器22qはi とq
軸電流i との偏差を増幅してq軸電圧指令値v
を演算する。
【0071】高周波検出フィルタ13は、v ,v
からi と同じ周波数成分の交流電圧Vdh,V
qhを検出する。平均化演算器14d,14qは
dh,V の平均値をそれぞれ演算し、これらの演
算結果は上側がオンになっているスイッチSW,SW
を介しVdh1,Vqh1としてそれぞれメモリ15
d1,15q1に格納される。
【0072】次に、第2回目の測定動作として、スイッ
チSW〜SWの下側をオンし、i を零、i
をi に設定する。そして、第1回目と同様の動作に
より、平均化演算器14d,14qによる演算結果は、
下側がオンになっているスイッチSW,SWを介し
dh2,V qh2としてそれぞれメモリ15d2,1
q2に格納される。
【0073】インダクタンス演算器16は、メモリ15
d1、メモリ15q1、メモリ15 d2及びメモリ15
q2にそれぞれ格納されたVdh1,Vqh1,V
dh2,Vqh2とi の値を用い、数式18、数式
19、数式21〜数式25を演算する。そして、前述し
たように数式23〜数式25のうちの2つの数式の和ま
たは差を求めて直軸インダクタンスL及び横軸インダ
クタンスLを演算する。
【0074】次いで、請求項4に記載した発明の実施形
態である第4実施形態を説明する。この実施形態は、電
流ベクトルの角度を電気角で45°変えて2回通流した
ときの交流電圧から直軸インダクタンス及び横軸インダ
クタンスを測定するものである。第1回目の測定動作と
して、第3実施形態と同様に、d軸方向に交流電流を
通流する。このときの交流電流は、請求項4における第
1の交流電流に相当する。具体的には、数式17に示し
た電流を通流する。このときの交流電圧は、先に述べた
ように数式18,数式19となる。
【0075】次に、第2回目の測定動作としてd軸と
軸とを1回目の交流電流通流時から45°進ませて
から、d軸方向に交流電流を通流する。このときの交
流電流は、請求項4における第2の交流電流に相当す
る。d軸とq軸の交流電圧のcos成分は、それぞれ
数式26,数式27のようになる。
【0076】
【数26】
【0077】
【数27】
【0078】なお、数式26,数式27において、 Vdh2:d軸交流電圧の振幅(0−peak)(2回目) Vqh2:q軸交流電圧の振幅(0−peak)(2回目) である。ここで、数式18、数式27から数式28が得
られ、または、数式19、数式26から数式29が得ら
れる。
【0079】
【数28】
【0080】
【数29】
【0081】また、数式19、数式27から数式30が
得られる。ただし、L>Lである。
【0082】
【数30】
【0083】上記より、直軸インダクタンスLは数式
28と数式30との差、または、数式29と数式30と
の差から演算することができる。一方、横軸インダクタ
ンスLは数式28と数式30との和、または、数式2
9と数式30との和から演算することができる。
【0084】図4は本実施形態の制御ブロック図を示す
ものであり、第3実施形態と同一の構成要素には同一の
符号を付してある。この実施形態では、図3におけるス
イッチSW,SWが除去され、交流電流i がそ
のままi として加算器21dに入力され、i
して零が加算器21qに入力されている。また、スイッ
チSW,SWに連動するスイッチSWが設けられ
ており、d軸位置θとして零または45°がスイッ
チSWによって選択された上、座標変換器12,18
に入力されるようになっている。
【0085】次に、本実施形態の動作を説明する。第1
回目の測定動作として、スイッチSWの上側をオン
し、d軸位置θを零に設定する。発振器20は正弦
波状の高周波電流i を出力し、これをd 軸電流指
令値i として設定すると共に、q軸電流指令値i
として零を設定する。前記同様に、d軸電流調節器
22d及びq軸電流調節器22qから出力されるd
電圧指令値v 及びq軸電圧指令値v は、高周
波検出フィルタ13に入力され、高周波成分Vdh,V
qhが平均化演算器14d,14qを介し上側がオンで
あるスイッチSW,SW経由でメモリ15d1,1
q1に格納される。
【0086】次いで、2回目の測定動作としてスイッチ
SWの下側をオンし、d軸位置θを45°動かし
て電流ベクトルの方向を45°ずらす。スイッチSW
に連動するスイッチSW,SWも下側がオンになる
ので、平均化演算器14d,14qの演算結果はスイッ
チSW,SWを介してメモリ15d2,15q2
格納される。
【0087】インダクタンス演算器16は、メモリ15
d1、メモリ15q1、メモリ15 d2、メモリ15
q2にそれぞれ格納されたVdh1,Vqh1,V
dh2,V qh2及びi を用い、数式18、数式1
9、数式26〜数式30を演算する。そして、前述した
ように数式28〜数式30のうちの2つの数式の和また
は差を求めて直軸インダクタンスL及び横軸インダク
タンスLを演算する。
【0088】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ンサレス制御時のように回転子の磁極位置が分からない
場合でも、回転子に突極性のある埋込磁石形の永久磁石
同期電動機やリラクタンスモータ等の同期電動機の直軸
インダクタンス及び横軸インダクタンスを容易に測定す
ることができる。特に、パルス電圧を使った測定の場合
に必要であった電流が零に減衰するまでの待ち時間が不
要になるので、測定時間を短縮できるという効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
【図2】本発明の第2実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
【図3】本発明の第3実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
【図4】本発明の第4実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
【図5】座標軸の定義を説明する図である。
【図6】インダクタンスと交流電流との関係を示す波形
図である。
【符号の説明】
11 電流検出器 12,18 座標変換器 13 高周波検出フィルタ 14d,14q 平均化演算器 15d1,15d2,15q1,15q2 メモリ 16 インダクタンス演算器 17,20 発振器 19 PWM変調器 21d,21q 加算器 22d d軸電流調節器 22q q軸電流調節器 30 電力変換器 40 埋込磁石形同期電動機(IPMモータ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山嵜 高裕 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 糸魚川 信夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 5H560 BB04 BB17 DA12 DC12 EB01 GG03 TT08 TT11 XA02 XA12 XA13 5H576 BB02 DD02 DD07 EE01 EE15 GG04 HB01 JJ17 JJ20 JJ26 LL22 LL40

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同期電動機の制御装置において、 電動機の電機子電流及び端子電圧をベクトルとしてとら
    え、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために任意の一定
    方向に交番する第1の交流電圧を指令値として選択する
    手段と、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために第1の交流
    電圧に対し電気角で90°ずれた一定方向に交番する第
    2の交流電圧を指令値として選択する手段と、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
    向かつ同一周波数の交流電流、 の中から少なくとも3つの交流電流と、第1の交流電圧
    及び第2の交流電圧とを用いて電動機の電機子巻線の直
    軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
    段と、 を備えたことを特徴とする同期電動機の制御装置。
  2. 【請求項2】 同期電動機の制御装置において、 電動機の電機子電流及び端子電圧をベクトルとしてとら
    え、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために任意の一定
    方向に交番する第1の交流電圧を指令値として選択する
    手段と、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために第1の交流
    電圧に対し電気角で45°ずれた一定方向に交番する第
    2の交流電圧を指令値として選択する手段と、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第1の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と同一方
    向かつ同一周波数の交流電流、 第2の交流電圧を選択している時の当該電圧と直交方
    向かつ同一周波数の交流電流、 の中から少なくとも3つの交流電流と、第1の交流電圧
    及び第2の交流電圧とを用いて電動機の電機子巻線の直
    軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
    段と、 を備えたことを特徴とする同期電動機の制御装置。
  3. 【請求項3】 同期電動機の制御装置において、 電動機の電機子電流及び端子電圧をベクトルとしてとら
    え、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために任意の一定
    方向に交番する第1の交流電流を指令値として選択する
    手段と、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために第1の交流
    電流に対し電気角で90°ずれた一定方向に交番する第
    2の交流電流を指令値として選択する手段と、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 の中から少なくとも3つの交流電圧と、第1の交流電流
    及び第2の交流電流とを用いて電動機の電機子巻線の直
    軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
    段と、 を備えたことを特徴とする同期電動機の制御装置。
  4. 【請求項4】 同期電動機の制御装置において、 電動機の電機子電流及び端子電圧をベクトルとしてとら
    え、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために任意の一定
    方向に交番する第1の交流電流を指令値として選択する
    手段と、 電力変換器に与える電圧指令値を得るために第1の交流
    電流に対し電気角で45°ずれた一定方向に交番する第
    2の交流電流を指令値として選択する手段と、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第1の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と同一方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 第2の交流電流を選択している時の当該電流と直交方
    向かつ同一周波数の交流電圧、 の中から少なくとも3つの交流電圧と、第1の交流電流
    及び第2の交流電流とを用いて電動機の電機子巻線の直
    軸インダクタンス及び横軸インダクタンスを演算する手
    段と、 を備えたことを特徴とする同期電動機の制御装置。
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