JP2003244991A - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変電圧可変周波数の交流電力の交流電力を発
生する電力変換装置と、該電力変換装置で駆動される誘
導電動機とを高効率で運転する誘導電動機の制御方法を
提供する。 【解決手段】誘導電動機２が出力するトルクをトルク演
算手段２２で求め、Ｖ／ｆ制御のときまたは前記トルク
を発生するのに最適な二次磁束のときの電力変換装置１
の内部損失と誘導電動機２の内部損失の和をそれぞれ第
１損失演算手段２４と第２損失演算手段２５とで求め、
何れか小さい方の前記和の制御を制御装置２０に行わせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、可変電圧可変周
波数の交流電力を発生する電力変換装置を介して駆動さ
れる誘導電動機の電動機内部損失とこのときの前記電力
変換装置の変換装置内部損失との和をより小さくしつ
つ、前記誘導電動機を駆動するための誘導電動機の制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、可変電圧可変周波数の交流電力
を発生する電力変換装置を介して駆動される誘導電動機
の制御方法の従来例を示す回路構成図である。

【０００３】図４において、１は後述の制御装置１０か
らの各相の電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*（交流量）それ
ぞれをＰＷＭ演算して内蔵する変換器主回路を形成する
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変換器
主回路から三相の交流電圧を発生する電力変換装置、２
は電力変換装置１から給電される誘導電動機、１０は電
力変換装置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。

【０００４】この制御装置１０には磁束指令値演算手段
１１と電圧指令値演算手段１２と積分演算手段１３と座
標変換手段１４とを備えている。

【０００５】図４に示した制御装置１０において、磁束
指令値演算手段１１は外部から指令される誘導電動機２
の一次角周波数指令値ω₁ ^*に対応した該電動機の二次磁
束を発生させるための磁束指令値φ₂ ^*を導出する演算を
行い、図に示すようなω−φ特性、すなわち、一次角周
波数指令値ω₁ ^*が誘導電動機２の定格角周波数までは一
定値の磁束指令値φ₂ ^*を出力し、該定格角周波数を越え
ると、一次角周波数ω ₁ ^*に反比例した磁束指令値φ₂ ^*を
出力する。電圧指令値演算手段１２は前記一次角周波数
指令値ω₁ ^*と磁束指令値φ₂ ^*との乗算演算値としての誘
導電動機２の一次電圧指令値Ｖ₁ ^*を求め、さらにこの一
次電圧指令値Ｖ₁ ^*を周知の技術により該電動機の励磁
（ｄ軸）成分の一次電圧指令値ｖ_1d ^* とトルク（ｑ軸）
成分の一次電圧指令値ｖ_1q ^* とに分解する演算を行って
いる。従って、前記一次電圧指令値Ｖ₁ ^*は一次角周波数
指令値ω₁ ^*が前記定格角周波数までは一次角周波数指令
値ω ₁ ^*にほぼ比例して増大し、前記定格角周波数を越え
た領域では一次電圧指令値Ｖ ₁ ^*はほぼ一定値となる。ま
た、座標変換手段１４は一次角周波数指令値ω₁ ^*を積分
演算手段１３での時間積分演算により得られる位相角指
令値θ^* に基づき前記一次電圧指令値ｖ_1d ^* と一次電圧
指令値ｖ_1q ^* とを三相の電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*そ
れぞれに座標変換する動作を行っている。

【０００６】上述の電力変換装置１と制御装置１０とに
よる誘導電動機２の制御方法は、一般に、Ｖ／ｆ制御方
式と称されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記Ｖ／ｆ制御方式を
誘導電動機の効率の面から見ると、次のような問題点を
有している。すなわち、誘導電動機が出力するトルクの
大きさに関わらず該電動機に前述の如く予め設定した二
次磁束を発生させるため、常に比較的大きな励磁電流が
流れることとなる。これは前記電動機の銅損（抵抗損）
や鉄損を大きめに発生させる。しかるに、誘導電動機が
出力するトルクが定格値に対して小さなときには必ずし
も十分なる励磁電流が必要でなく、前記Ｖ／ｆ制御方式
では、この状態の誘導電動機に不必要な損失が発生して
該電動機の効率を低下させるので、近年の省エネルギー
の要請に対して十分ではなかった。

【０００８】また、上記問題点に対する解決策として、
例えば特開平７−３２２７００号公報に、電力変換装置
を介して駆動される誘導電動機のみを最大効率状態で運
転するための該電動機の二次磁束を発生させる方法が開
示されているが、この方法では前記電力変換装置の損失
と誘導電動機の損失を合計した値をより少なくするこ
と、すなわち可変速駆動設備全体の効率に対する考慮が
十分になされていない。

【０００９】この発明の目的は、電力変換装置と誘導電
動機とからなる可変速駆動設備全体の効率をより良くす
るための誘導電動機の制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この第１の発明は可変電
圧可変周波数の交流電力を発生する電力変換装置を介し
て駆動される誘導電動機の制御方法において、予め設定
される前記誘導電動機の第１の磁束指令値に基づく二次
磁束でこの誘導電動機を運転したときに生ずる第１の電
動機内部損失と第１の変換装置内部損失との和である第
１の合計損失と、前記誘導電動機が出力するトルクによ
り発生する該電動機の内部損失を最小にする第２の磁束
指令値に基づく二次磁束でこの誘導電動機を運転したと
きに生ずる第２の電動機内部損失と第２の変換装置内部
損失との和である第２の合計損失とを求め、前記第１ま
たは第２の合計損失のうち何れか小さい値の合計損失に
対応する前記誘導電動機の前記磁束指令値と一次角周波
数指令値とに基づいた該電動機の一次電圧を前記電力変
換装置から前記電動機に供給することを特徴とする。

【００１１】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、前記誘導電動機の第２の磁束指令
値は該電動機が出力するトルクの平方根に前記電動機の
一次角周波数，一次抵抗，二次抵抗，励磁インダクタン
ス，鉄損抵抗から導出される係数を乗じた値にすること
を特徴とする。

【００１２】第３の発明は可変電圧可変周波数の交流電
力を発生する電力変換装置を介して駆動される誘導電動
機の制御方法において、予め設定される前記誘導電動機
の第１の磁束指令値に基づく二次磁束でこの誘導電動機
を運転したときに生ずる第１の電動機内部損失と第１の
変換装置内部損失との和である第１の合計損失と、前記
誘導電動機が出力するトルクにより発生する該電動機の
内部損失と前記電力変換装置の定常内部損失との和を最
小にする第３の磁束指令値に基づく二次磁束でこの誘導
電動機を運転したときに生ずる第３の電動機内部損失と
第３の変換装置内部損失との和である第３の合計損失と
を求め、前記第１または第３の合計損失のうち何れか小
さい値の合計損失に対応する前記誘導電動機の前記磁束
指令値と一次角周波数指令値とに基づいた該電動機の一
次電圧を前記電力変換装置から前記電動機に供給するこ
とを特徴とする。

【００１３】第４の発明は前記第３の発明の誘導電動機
の制御方法において、前記誘導電動機の第３の磁束指令
値は該電動機が出力するトルクの平方根に前記電動機の
一次角周波数，一次抵抗，二次抵抗，励磁インダクタン
ス，鉄損抵抗および前記電力変換装置の定常内部損失に
対応した等価抵抗から導出される係数を乗じた値にする
ことを特徴とする。

【００１４】第５の発明は前記第１または第３の発明の
誘導電動機の制御方法において、前記誘導電動機の第１
の磁束指令値は該電動機の一次周波数指令値または回転
速度から導出することを特徴とする。

【００１５】第６の発明は前記第１または第３の発明の
誘導電動機の制御方法において、前記誘導電動機が出力
するトルクを該電動機の一次電圧，一次電流，一次角周
波数，一次抵抗から導出することを特徴とする。

【００１６】第７の発明は前記第１または第３の発明の
誘導電動機の制御方法において、前記誘導電動機が出力
するトルクを該電動機の一次電圧，一次電流，一次角周
波数，励磁インダクタンス，漏れインダクタンスから導
出することを特徴とする。

【００１７】第８の発明は前記第１または第３の発明の
誘導電動機の制御方法において、前記変換装置内部損失
は前記電力変換装置が前記誘導電動機に前記二次磁束を
発生させたときに生ずる定常内部損失とスイッチング損
失との和から導出することを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、電力変換装置とこの電
力変換装置を介して駆動される誘導電動機とからなる可
変速駆動設備全体の損失をより少なくするための該電動
機の二次磁束を発生させることにより、この設備全体を
最大効率状態で運転することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の誘導電動機の
制御方法の第１の実施の形態を示す回路構成図であり、
図４に示した従来例回路と同一機能を有するものには同
一符号を付して、ここではその詳細説明を省略する。

【００２０】すなわち図１に示した回路構成では従来の
電力変換装置１の内部の直流中間電圧ｅ_DCを検出し出力
する機能が付加された電力変換装置１ａと、この電力変
換装置１ａから供給される誘導電動機２の一次電流ｉ₁
を検出するに電流検出器３と、制御装置２０とを備えて
いる。

【００２１】図１に示した制御装置２０には従来例回路
と同一機能の磁束指令値演算手段１１，電圧指令値演算
手段１２，積分演算手段１３，座標変換手段１４の他
に、座標変換手段２１と、トルク演算手段２２と、第２
磁束指令値演算手段２３と、第１損失演算手段２４と、
第２損失演算手段２５と、比較手段２６と、切替手段２
７とを備えている。なお、磁束指令値演算手段１１は誘
導電動機２の第１の磁束指令値φ₂₁ ^* を出力するように
している。

【００２２】この制御装置２０の動作を、図２に示す鉄
損を考慮した誘導電動機の等価回路図を参照しつつ、以
下に説明する。

【００２３】トルク演算手段２２では電圧指令値演算手
段１２からの誘導電動機２の一次電圧指令値ｖ_1d ^* ，一
次電圧指令値ｖ_1q ^* と一次角周波数指令値ω₁ ^*と一次電
流ｉ ₁ を座標変換手段２１によりベクトル回転させたｄ
−ｑ軸成分ｉ_1d，ｉ_1qとを入力し、誘導電動機が出力す
るトルクは一次磁束ベクトルおよび一次電流ベクトルそ
れぞれの転置行列の外積で表されることから、トルク演
算値τ^# を得るために、下記式（１）の演算を行ってい
る。

【００２４】 τ^# ＝φ_1d・ｉ_1q−φ_1q・ｉ_1d ＝（１／ω₁ ^*） ×｛ｖ_1q・ｉ_1q＋ｖ_1d・ｉ_1d−Ｒ₁（ｉ_1d ²＋ｉ_1q ²）｝…（１） ここで、φ_1dは一次磁束φ₁ のｄ軸成分，φ_1qはｑ軸成
分，Ｒ₁ は一次抵抗である。

【００２５】次に、第２磁束指令値演算手段２３では誘
導電動機２が出力するトルクにより発生する該電動機の
内部損失を最小にする第２の磁束指令値φ₂₂ ^* を得るた
めに、下記式（２）〜式（７）に従った演算を行ってい
る。

【００２６】誘導電動機の内部損失Ｐ_LOSSＭは、Ｒ₂ を
二次抵抗，Ｒ_C を鉄損抵抗，ｉ_T をトルク電流，ｉ_C を
鉄損電流とすると、下記式（２）で表すことができる。

【００２７】 Ｐ_LOSSＭ＝Ｒ₁・ｉ₁ ²＋Ｒ₂・ｉ_T ²＋Ｒ_C・ｉ_C ² …（２） 上記式（２）に、ｉ_C＝ω₁・Ｌｍ・ｉ_M ／Ｒ_C なる関係
を代入すると、下記式（３）となる。ここで、ω₁ は誘
導電動機の一次角周波数，Ｌｍは励磁インダクタンス，
ｉ_M は励磁電流である。

【００２８】 Ｐ_LOSSＭ＝Ｒ₁（ｉ_T ²＋ｉ_M ²）＋Ｒ₂・ｉ_T ² ＋Ｒ_C（ω₁・Ｌｍ・ｉ_M／Ｒ_C）² …（３） 上記式（３）における（ω₁・Ｌｍ）² ／Ｒ_C をＲｍと
おいて、式（３）を整理すると式（４）となる。

【００２９】 Ｐ_LOSSＭ＝（Ｒ₁＋Ｒ₂）ｉ_T ²＋（Ｒ₁＋Ｒｍ）ｉ_M ² …（４） 上記式（４）において、誘導電動機の励磁電流ｉ_M ，ト
ルク電流ｉ_T を該電動機が出力するトルクτと発生する
二次磁束φ₂ で表すと、τ＝φ₂ ・ｉ_T ，φ₂＝Ｌｍ・
ｉ_M なる関係があることから、下記式（５）が導出され
る。

【００３０】 Ｐ_LOSSＭ＝（Ｒ₁＋Ｒ₂）（τ／φ₂）² ＋（Ｒ₁＋Ｒｍ）（φ₂／Ｌｍ）² …（５） 上記式（５）において、誘導電動機が出力するトルクτ
の条件で、Ｐ_LOSSＭを最小にする二次磁束φ₂ を求める
ために両辺をφ₂ で微分すると、下記式（６）で表され
る。

【００３１】 （ｄ／ｄφ₂）Ｐ_LOSSＭ ＝−２（Ｒ₁＋Ｒ₂）τ²・φ₂ ^-3 ＋２（Ｒ₁＋Ｒｍ）Ｌｍ^-2・φ₂ …（６） 上記式（６）の右辺を０にする、すなわち、誘導電動機
の内部損失Ｐ_LOSSＭを最小にする該電動機の二次磁束φ
₂ は、下記式（７）で表される。

【００３２】 φ₂＝［Ｌｍ・｛（Ｒ₁＋Ｒ₂）／（Ｒ₁＋Ｒｍ）｝^1/2］^1/2 ×τ^1/2 …（７） すなわち、第２磁束指令値演算手段２３ではトルク演算
手段２２で導出された誘導電動機２が出力するトルク演
算値τ^# の平方根を上記式（７）の右辺のτの平方根に
置き換え、この値に誘導電動機２の一次角周波数指令値
ω₁ ^*，一次抵抗Ｒ₁ ，二次抵抗Ｒ₂ ，励磁インダクタン
スＬｍ，鉄損抵抗Ｒ_C から導出される上記式（７）の右
辺で示した係数を乗じた値を第２の磁束指令値φ₂₂ ^* と
して出力している。

【００３３】また、第１損失演算手段２４では予め設定
される磁束指令値演算手段１１からの第１の磁束指令値
φ₂₁ ^*に基づく二次磁束で誘導電動機２を運転したとき
の電動機内部損失Ｐ_LOSSＭ１と、このときに電力変換装
置１に生ずる変換器内部損失Ｐ_LOSSＡ１との和Ｐ_LOSS１
を求めるために下記式（８）〜式（１０）の演算を行っ
ている。

【００３４】先ず、電動機内部損失Ｐ_LOSSＭ１は前記式
（５）から下記式（８）となる。

【００３５】 Ｐ_LOSSＭ１＝（Ｒ₁＋Ｒ₂）（τ^#／φ₂₁ ^*）² ＋（Ｒ₁＋Ｒｍ）（φ₂₁ ^*／Ｌｍ）² …（８） また、変換器内部損失Ｐ_LOSSＡ１は定常内部損失Ｐ_LOSS
Ｂ１とスイッチング損失Ｐ_LOSSＣ１とからなり、この定
常内部損失Ｐ_LOSSＢ１は、下記式（９）で表される。

【００３６】 Ｐ_LOSSＢ１＝（Ｒ_INV）（τ^#／φ₂₁ ^*）² ＋（Ｒ_INV）（φ₂₁ ^*／Ｌｍ）² …（９） ここで、Ｒ_INV は電力変換装置１の定常内部損失に対応
する等価抵抗であり、この値は電力変換装置１の定常内
部損失設計値とこの設計値に対応する定格電流値とから
導出される。

【００３７】さらに、スイッチング損失Ｐ_LOSSＣ１は、
下記式（１０）で表される。

【００３８】Ｐ_LOSSＣ１＝Ｋ_LOSS・ｅ_DC ×［｜ｉ₁｜・｛１−ｃｏｓψ・ｓｉｎ（θ_PWM1／２）｝］^H …（１０） ここで、Ｋ_LOSSはスイッチング損失係数、ｅ_DCは直流中
間電圧、ｃｏｓψは力率、θ_PWM1 は第１の磁束指令値
φ₂₁ ^* の条件における前記電圧指令値と直流中間電圧と
から導出される電圧半周期当たりでＰＷＭスイッチング
のない期間の位相角、Ｈは電流の指数である。

【００３９】すなわち、第１損失演算手段２４では誘導
電動機２の磁束指令値φ₂₁ ^* ，一次電圧指令値ｖ_1d ^* ，
一次電圧指令値ｖ_1q ^* ，一次角周波数指令値ω₁ ^*，ｄ軸
電流成分ｉ_1d，ｑ軸電流成分ｉ_1q，トルク演算値τ^# を
入力し、Ｐ_LOSS１を出力するためにＰ_LOSS１＝Ｐ_LOSSＭ
１＋Ｐ_LOSSＢ１＋Ｐ_LOSSＣ１を上記式（８）〜式（１
０）から求めている。

【００４０】さらに、第２損失演算手段２５では、上述
の第１損失演算手段２４と同様に、第２磁束指令値演算
手段２３からの誘導電動機２の磁束指令値φ₂₂ ^* 、誘導
電動機２の一次電圧指令値ｖ_1d ^* ，一次電圧指令値ｖ_1q
^* ，一次角周波数指令値ω₁ ^*，ｄ軸電流成分ｉ_1d，ｑ軸
電流成分ｉ_1q，トルク演算値τ^# を入力し、これらから
Ｐ_LOSS２を出力するためにＰ_LOSS２＝Ｐ_LOSSＭ２＋Ｐ
_LOSSＢ２＋Ｐ_LOSSＣ２を下記式（１１）〜式（１３）か
ら求めている。

【００４１】 Ｐ_LOSSＭ２＝（Ｒ₁＋Ｒ₂）（τ^#／φ₂₂ ^*）² ＋（Ｒ₁＋Ｒｍ）（φ₂₂ ^*／Ｌｍ）² …（１１） Ｐ_LOSSＢ２＝（Ｒ_INV）（τ^#／φ₂₂ ^*）² ＋（Ｒ_INV）（φ₂₂ ^*／Ｌｍ）² …（１２） Ｐ_LOSSＣ２＝Ｋ_LOSS・ｅ_DC ×［｜ｉ₁｜・｛１−ｃｏｓψ・ｓｉｎ（θ_PWM2／２）｝］^H …（１３） ここで、θ_PWM2 は第２の磁束指令値φ₂₂ ^* の条件にお
ける前記電圧指令値と直流中間電圧とから導出される電
圧半周期当たりでＰＷＭスイッチングのない期間の位相
角である。

【００４２】比較手段２６では第１損失演算手段２４で
導出されたＰ_LOSS１の値と、第２損失演算手段２５で導
出されたＰ_LOSS２の値との大小比較を行い、いずれか小
さい方の前記磁束指令値を切替手段２７で選択し出力す
る指令を送っている。

【００４３】従って、この制御装置２０によれば、電力
変換装置１とこの電力変換装置１を介して駆動される誘
導電動機２とからなる可変速駆動設備全体の損失をより
少なくするための該電動機の二次磁束を発生させること
により、この設備全体の効率を改善することができる。

【００４４】図３は、この発明の誘導電動機の制御方法
の第２の実施の形態を示す回路構成図であり、図１に示
した第１の実施形態回路と同一機能を有するものには同
一符号を付して、ここではその詳細説明を省略する。

【００４５】すなわち図３に示した回路構成は電力変換
装置１ａと誘導電動機２と電流検出器３と制御装置３０
とから形成され、この制御装置３０には図１の回路と同
様の磁束指令値演算手段１１，電圧指令値演算手段１
２，積分演算手段１３，座標変換手段１４，座標変換手
段２１，第１損失演算手段２４，比較手段２６，切替手
段２７の他に、トルク演算手段３１と第３磁束指令値演
算手段３２と第３損失演算手段３３とを備えている。

【００４６】この制御装置３０の動作を、図２に示す誘
導電動機の等価回路図を参照しつつ、以下に説明する。

【００４７】トルク演算手段３１では電圧指令値演算手
段１２からの誘導電動機２の一次電圧指令値ｖ_1d ^* ，一
次電圧指令値ｖ_1q ^* と一次角周波数指令値ω₁ ^*と一次電
流ｉ ₁ のｄ−ｑ軸成分ｉ_1d，ｉ_1qとを入力し、誘導電動
機が出力するトルクは一次磁束ベクトルおよび一次電流
ベクトルそれぞれの転置行列の外積で表されることか
ら、トルク演算値τ^# を得るために、下記式（１４）〜
式（１９）の演算を行っている。

【００４８】図２に示した誘導電動機のＴ形等価回路に
おいて、鉄損を無視（Ｒ_C を等価回路から削除する）し
たときの無効電力Ｑは、下記式（１４）で表される。

【００４９】 Ｑ＝（１／２）（ω₁・Ｌｍ・ｉ₁ ²＋ω₁・Ｌσ・ｉ_M ²） …（１４） ここで、Ｌσは漏れインダクタンスである。

【００５０】また、上記無効電力Ｑは一次電圧ベクトル
および一次電流ベクトルそれぞれの転置行列の外積とし
て、下記式（１５）で表される。

【００５１】 Ｑ＝ｖ_1q・ｉ_1d−ｖ_1d・ｉ_1q …（１５） 上記式（１４）と式（１５）とにより、励磁電流ｉ_M と
二次磁束φ₂ はそれぞれ式（１６），式（１７）で表さ
れる。

【００５２】 ｉ_M＝［（１／Ｌｍ）｛（２Ｑ／ω₁）−Ｌσ・ｉ₁ ²｝］^1/2 …（１６） φ₂＝Ｌｍ・ｉ_M ＝［Ｌｍ｛（２Ｑ／ω₁）−Ｌσ・ｉ₁ ²｝］^1/2 …（１７） ここで、誘導電動機の一次電流ｉ₁ と励磁電流ｉ_M とト
ルク電流ｉ_T との間には、ｉ₁ ＝（ｉ_M ² ＋ｉ_T ² ）^1/2
なる関係があることから、上記式（１６）より下記式
（１８）が導出される。

【００５３】 ｉ_T＝［｛１＋（Ｌσ／Ｌｍ）｝・ｉ₁ ²−（１／Ｌｍ）（２Ｑ／ω₁）］^1/2 …（１８） よって、トルク演算値τ^# は、下記式（１９）として導
出される。

【００５４】 τ^#＝φ₂・ｉ_T ＝［Ｌｍ｛（２Ｑ／ω₁）−Ｌσ・ｉ₁ ²｝］^1/2 ×［｛１＋（Ｌσ／Ｌｍ）｝・ｉ₁ ²−（１／Ｌｍ）（２Ｑ／ω₁）］^1/2 …（１９） 次に、第３磁束指令値演算手段３２では誘導電動機２が
出力するトルクにより発生する該電動機の内部損失と電
力変換装置１の定常内部損失との和を最小にする第３の
磁束指令値φ₂₃ ^* を得るために、下記式（２０）〜式
（２２）に従った演算を行っている。

【００５５】誘導電動機の内部損失Ｐ_LOSSＭは前記式
（５）で表され、また、電力変換装置１の定常内部損失
Ｐ_LOSSＢは前記式（９）の一般式として、下記式（２
０）で表される。

【００５６】 従って、前記Ｐ_LOSSＭとＰ_LOSSＢとの和は、下記式（２
１）で表される。

【００５７】 Ｐ_LOSSＭ＋Ｐ_LOSSＢ ＝（Ｒ₁＋Ｒ_INV＋Ｒ₂）（τ／φ₂）² ＋（Ｒ₁＋Ｒ_INV＋Ｒｍ）（φ₂／Ｌｍ）² …（２１） よって、上記式（２１）の右辺で表される損失を最小に
する誘導電動機の二次磁束φ₂ は前記式（７）に対応し
て、下記式（２２）となる。

【００５８】 φ₂ ＝［Ｌｍ・｛（Ｒ₁＋Ｒ_INV＋Ｒ₂）／（Ｒ₁＋Ｒ_INV＋Ｒｍ）｝^1/2］^1/2 ×τ^1/2 …（２２） すなわち、第３磁束指令値演算手段３２ではトルク演算
手段３１で導出された誘導電動機２が出力するトルク演
算値τ^# の平方根を上記式（２２）の右辺のτの平方根
に置き換え、この値に誘導電動機２の一次角周波数指令
値ω₁ ^*，一次抵抗Ｒ₁ ，二次抵抗Ｒ₂ ，励磁インダクタ
ンスＬｍ，鉄損抵抗Ｒ_C および電力変換装置１の等価抵
抗Ｒ_INV から導出される上記式（２２）の右辺で示した
係数を乗じた値を第３の磁束指令値φ₂₃ ^* として出力し
ている。

【００５９】さらに、第３損失演算手段３３では、上述
の第１損失演算手段２４と同様に、第３磁束指令値演算
手段３２からの誘導電動機２の磁束指令値φ₂₃ ^* 、誘導
電動機２の一次電圧指令値ｖ_1d ^* ，一次電圧指令値ｖ_1q
^* ，一次角周波数指令値ω₁ ^*，ｄ軸電流成分ｉ_1d，ｑ軸
電流成分ｉ_1q，トルク演算値τ^# を入力し、これらから
Ｐ_LOSS３を出力するためにＰ_LOSS３＝Ｐ_LOSSＭ３＋Ｐ
_LOSSＢ３＋Ｐ_LOSSＣ３を下記式（２３）〜式（２５）か
ら求めている。

【００６０】 Ｐ_LOSSＭ３＝（Ｒ₁＋Ｒ₂）（τ^#／φ₂₃ ^*）² ＋（Ｒ₁＋Ｒｍ）（φ₂₃ ^*／Ｌｍ）² …（２３） Ｐ_LOSSＢ３＝（Ｒ_INV）（τ^#／φ₂₃ ^*）² ＋（Ｒ_INV）（φ₂₃ ^*／Ｌｍ）² …（２４） Ｐ_LOSSＣ３＝Ｋ_LOSS・ｅ_DC ×［｜ｉ₁｜・｛１−ｃｏｓψ・ｓｉｎ（θ_PWM3／２）｝］^H …（２５） ここで、θ_PWM3 は第３の磁束指令値φ₂₃ ^* の条件にお
ける前記電圧指令値と直流中間電圧とから導出される電
圧半周期当たりでＰＷＭスイッチングのない期間の位相
角である。

【００６１】比較手段２６では第１損失演算手段２４で
導出されたＰ_LOSS１の値と、第３損失演算手段３３で導
出されたＰ_LOSS３の値との大小比較を行い、いずれか小
さい方の前記磁束指令値を切替手段２７で選択し出力す
る指令を送っている。

【００６２】従って、この制御装置３０によれば、電力
変換装置１とこの電力変換装置１を介して駆動される誘
導電動機２とからなる可変速駆動設備全体の損失をより
少なくするための該電動機の二次磁束を発生させること
により、この設備全体の効率をより改善することができ
る。

【００６３】なお、図１に示した第1の実施形態回路に
おけるトルク演算手段２２に代えて、トルク演算手段３
１を設けてもよく、同様に、図３に示した第２の実施形
態回路におけるトルク演算手段３１に代えて、トルク演
算手段２２を設けてもよい。

【００６４】

【発明の効果】この発明によれば、電力変換装置とこの
電力変換装置を介して駆動される誘導電動機とからなる
可変速駆動設備全体の損失をより少なくするための該電
動機の二次磁束を発生させることにより、この設備全体
を最大効率状態で運転することができるので、近年の省
エネルギーの要請に十分に対応できる誘導電動機の制御
方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路構成図

【図２】図１の動作を説明する誘導電動機の等価回路図

【図３】この発明の第２の実施の形態を示す回路構成図

【図４】従来例を示す回路構成図

【符号の説明】

１，１ａ…電力変換装置、２…誘導電動機、３…電流検
出器、１０…制御装置、１１…磁束指令値演算手段、１
２…電圧指令値演算手段、１３…積分演算手段、１４…
座標変換手段、２０…制御装置、２１…座標変換手段、
２２…トルク演算手段、２３…第２磁束指令値演算手
段、２４…第１損失演算手段、２５…第２損失演算手
段、２６…比較手段、２７…切替手段、３０…制御装
置、３１…トルク演算手段、３２…第３磁束指令値演算
手段、３３…第３損失演算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 BB02 DD02 DD04 EE01 EE07 EE11 HB01 JJ04 JJ22 LL22 LL24 LL28 LL38 LL60

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変電圧可変周波数の交流電力を発生す
   る電力変換装置を介して駆動される誘導電動機の制御方
   法において、 予め設定される前記誘導電動機の第１の磁束指令値に基
   づく二次磁束でこの誘導電動機を運転したときに生ずる
   第１の電動機内部損失と第１の変換装置内部損失との和
   である第１の合計損失と、 前記誘導電動機が出力するトルクにより発生する該電動
   機の内部損失を最小にする第２の磁束指令値に基づく二
   次磁束でこの誘導電動機を運転したときに生ずる第２の
   電動機内部損失と第２の変換装置内部損失との和である
   第２の合計損失とを求め、 前記第１または第２の合計損失のうち何れか小さい値の
   合計損失に対応する前記誘導電動機の前記磁束指令値と
   一次角周波数指令値とに基づいた該電動機の一次電圧を
   前記電力変換装置から前記電動機に供給することを特徴
   とする誘導電動機の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の誘導電動機の制御方法
   において、 前記誘導電動機の第２の磁束指令値は該電動機が出力す
   るトルクの平方根に前記電動機の一次角周波数，一次抵
   抗，二次抵抗，励磁インダクタンス，鉄損抵抗から導出
   される係数を乗じた値にすることを特徴とする誘導電動
   機の制御方法。
3. 【請求項３】 可変電圧可変周波数の交流電力を発生す
   る電力変換装置を介して駆動される誘導電動機の制御方
   法において、 予め設定される前記誘導電動機の第１の磁束指令値に基
   づく二次磁束でこの誘導電動機を運転したときに生ずる
   第１の電動機内部損失と第１の変換装置内部損失との和
   である第１の合計損失と、 前記誘導電動機が出力するトルクにより発生する該電動
   機の内部損失と前記電力変換装置の定常内部損失との和
   を最小にする第３の磁束指令値に基づく二次磁束でこの
   誘導電動機を運転したときに生ずる第３の電動機内部損
   失と第３の変換装置内部損失との和である第３の合計損
   失とを求め、 前記第１または第３の合計損失のうち何れか小さい値の
   合計損失に対応する前記誘導電動機の前記磁束指令値と
   一次角周波数指令値とに基づいた該電動機の一次電圧を
   前記電力変換装置から前記電動機に供給することを特徴
   とする誘導電動機の制御方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の誘導電動機の制御方法
   において、 前記誘導電動機の第３の磁束指令値は該電動機が出力す
   るトルクの平方根に前記電動機の一次角周波数，一次抵
   抗，二次抵抗，励磁インダクタンス，鉄損抵抗および前
   記電力変換装置の定常内部損失に対応した等価抵抗から
   導出される係数を乗じた値にすることを特徴とする誘導
   電動機の制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１または３に記載の誘導電動機の
   制御方法において、 前記誘導電動機の第１の磁束指令値は該電動機の一次周
   波数指令値または回転速度から導出することを特徴とす
   る誘導電動機の制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１または３に記載の誘導電動機の
   制御方法において、 前記誘導電動機が出力するトルクを該電動機の一次電
   圧，一次電流，一次角周波数，一次抵抗から導出するこ
   とを特徴とする誘導電動機の制御方法。
7. 【請求項７】 請求項１または３に記載の誘導電動機の
   制御方法において、 前記誘導電動機が出力するトルクを該電動機の一次電
   圧，一次電流，一次角周波数，励磁インダクタンス，漏
   れインダクタンスから導出することを特徴とする誘導電
   動機の制御方法。
8. 【請求項８】 請求項１または３に記載の誘導電動機の
   制御方法において、 前記変換装置内部損失は前記電力変換装置が前記誘導電
   動機に前記二次磁束を発生させたときに生ずる定常内部
   損失とスイッチング損失との和から導出することを特徴
   とする誘導電動機の制御方法。