JP2004135407A

JP2004135407A - 交流電動機の制御装置

Info

Publication number: JP2004135407A
Application number: JP2002296132A
Authority: JP
Inventors: Akira Satake; 佐竹　彰; Shinichi Furuya; 古谷　真一; Satoru Kato; 加藤　覚; Tetsuya Nishio; 西尾　哲哉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Also published as: CN1489276A; CN1234204C; KR20040032739A; KR100549253B1

Abstract

【課題】交流電動機をインバータ駆動する際、電流検出器の電流変換ゲイン補正係数を簡便に求めることができる交流電動機の制御装置を提供する。
【解決手段】インバータ装置４から出力される各相電流を検出する電流検出器１０ａ−１０ｃと、電流検出器により検出される検出値に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う誤差補正演算器２１ａ，２１ｂと、外部からの補正指令に基づいて前記補正係数の測定、算出を行う係数計算器２２と、電圧指令に基づいてインバータ装置をＰＷＭ制御する信号を発生するＰＷＭ信号発生器１９と、外部からの補正指令の入力時に、電圧指令を前記係数計算器から出力される補正係数の測定用の値に切り替える信号スイッチ２３とを備え、係数計算器は、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行う。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三相交流電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、三相交流電動機を所望の速度に制御する制御装置は、三相交流を直流に変換するコンバータ装置と、コンバータ装置の直流出力に対する平滑コンデンサと、この平滑コンデンサと並列にコンバータ装置２出力側に設置されていて、コンバータ装置の直流電力を三相交流に再変換するインバータ装置を備え、インバータ装置の交流出力によって三相交流電動機が駆動される。
【０００３】
また、三相交流電動機を制御するため、三相交流電動機のＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流を検出する電流検出器と、三相交流電動機の回転子位置を検出する位置検出器が備えられており、位置検出器の出力を微分器により時間微分することにより回転子の速度フィードバック信号が得られる。そして、与えられた速度指令に対して、加算器により、微分器からの速度フィードバック信号と速度指令との速度偏差を算出し、電流指令発生器により、加算器からの速度偏差および現在の速度信号から、ベクトル制御による二相の電流指令値を作成する。
【０００４】
一方、電流検出器により検出された三相交流電動機の各相の電流は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、ベクトル制御を行うために、座標変換器により位置検出器の信号は制御座標軸上に三相／二相変換される。また、加算器により、電流指令発生器から出力される二相の電流指令と、座標変換器からの二相の電流フィードバック信号との偏差を算出し、この偏差は電流制御器により増幅して出力される。そして、この電流制御器からの出力は、座標変換器により二相／三相変換されて三相の電圧指令信号が作成され、これをＰＷＭ信号発生器によりスイッチング信号に変換される。これをゲートドライブ回路に入力してドライブ信号を作成し、このドライブ信号によりインバータ装置内の半導体パワー素子を所定のデューティー比でスイッチングさせることにより、所望の三相交流電力を三相交流電動機に出力するようにしている。
【０００５】
このような一般的な三相交流電動機の制御装置において、電流検出器およびＡ／Ｄ変換器の変換ゲインにアンバランスがあると、電動機に流れる三相電流の各相間にアンバランスが発生して、電動機のトルクに脈動を引き起こす場合があった。
【０００６】
上記の問題を解決するための三相電動機の制御装置として、三相交流電動機の各相の電流検出値のうち、１相を基準相とし、この基準相および他の１相の巻線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの各電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと他の１相の電流検出ゲインの比を求め、また、前記基準相および別の他の１相の導線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと別の他の１相の電流検出ゲインの比を求め、電動機の運転時には、求めた変換ゲイン比を用いて電流検出値の補正係数を算出し、この係数を乗じて電流検出ゲインのアンバランスを補正したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−９１７８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来交流電動機の制御装置においては、例えばＶ相の電流変換ゲインの補正係数を求める際には、Ｕ相およびＶ相の巻線にのみ所定の直流が流れるように、ＰＷＭ信号発生器への入力を設定するとされている。しかしながら、Ｕ相とＶ相の巻線の抵抗値に差がある場合、あるいは電圧指令とインバータ装置が出力する電圧との間に誤差がある場合には、大きさが同じで符号が逆の電圧を交流電動機のＵ相とＶ相の間に加えても、Ｗ相に流れる電流を０とすることが出来ず、Ｗ相に流れる電流を０にするには、Ｗ相電流を観測しながらＰＷＭ信号発生器への電圧指令を微調整する必要があり、作業が複雑になるという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、交流電動機の巻線間で抵抗値に差がある場合、あるいは電圧指令とインバータ装置が出力する電圧との間に誤差がある場合でも、電圧を微調整することなく電流変換ゲインの補正係数を求めることができる交流電動機の制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流電動機の制御装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、前記コンバータ装置の直流電力を可変電圧可変周波数の交流に変換して交流電動機に供給するインバータ装置と、前記インバータ装置から出力される各相電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出される検出値に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正手段と、外部からの補正指令に基づいて前記補正係数の測定、算出を行う係数計算器と、電圧指令に基づいて前記インバータ装置をＰＷＭ制御する信号を発生するＰＷＭ信号発生器と、前記補正手段により補正された電流検出値を三相の電圧指令信号に変換した電圧指令を出力する制御部と、通常の運転時は、前記制御部からの電圧指令を前記ＰＷＭ信号発生器に出力し、外部からの補正指令の入力時は、前記ＰＷＭ信号発生器に出力する電圧指令を前記係数計算器から出力される補正係数の測定用の値に切り替える信号スイッチとを備え、前記補正係数計算器は、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態に係る交流電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、三相交流電動機を所望の速度に制御する制御装置は、三相交流１を直流に変換するコンバータ装置２と、コンバータ装置２の直流出力を平滑する平滑コンデンサ３と、この平滑コンデンサ３と並列にコンバータ装置２の出力側に設置されていて、コンバータ装置２の直流電力を三相交流に再変換するインバータ装置４とを備え、このインバータ装置４の交流出力によって三相交流電動機５、例えば永久磁石電動機などの同期電動機が駆動される。
【００１２】
また、三相交流電動機５を制御するための制御装置として、三相交流電動機５のＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流を検出する電流検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、三相交流電動機５の回転子位置を検出する位置検出器１１が備えられており、位置検出器１１の出力を微分器１２により時間微分することにより、回転子の速度フィードバック信号が得られる。また、与えられたモータ速度指令に対して、加算器１３ａにより、微分器１２からの速度フィードバック信号と速度指令との速度偏差を算出し、電流指令発生器１４は、加算器１３ａからの速度偏差および現在の速度信号から、ベクトル制御による二相の電流指令値を作成する。
【００１３】
一方、電流検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより検出された三相交流電動機５の各相の電流は、Ａ／Ｄ変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃによりデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器１５ｂ、１５ｃの出力は、補正演算器２１ａ，２１ｂにより補正係数Ｋｖ，Ｋｗが乗ぜられ、ベクトル制御を行うために、Ａ／Ｄ変換器１５ａの出力と、補正演算器２１ａ，２１ｂを介したＡ／Ｄ変換器１５ｂ、１５ｃの出力は、座標変換器１６により、位置検出器１１の信号による制御座標軸上に三相／二相変換される。
【００１４】
また、加算器１３ｂ、１３ｃは、電流指令発生器１４から出力される二相の電流指令と、座標変換器１６からの二相の電流フィードバック信号との偏差を算出し、この偏差は電流制御器１７ａ、１７ｂにより増幅して出力される。そして、この電流制御器１７ａ、１７ｂからの出力は、座標変換器１８により二相／三相変換され、三相の電圧指令信号が作成される。
【００１５】
また、外部からの電流センサゲイン係数補正指令により、補正演算器２１ａ，２１ｂの補正係数Ｋｖ、ｋｗの測定、算出を行う電流センサゲイン係数計算器２２と、外部からの電流センサゲイン係数補正指令により、ＰＷＭ信号発生器１９に与える電圧指令を、電流センサゲイン係数計算器２２から出力される電流検出ゲインの補正係数の測定用の値に切り替える信号スイッチ２３を備えている。なお、通常の運転動作では、電流センサゲイン係数補正指令は与えられず、そのため、信号スイッチ２３は座標変換器１８からの電圧指令をＰＷＭ信号発生器１９に出力され、三相交流電動機５のベクトル制御が行われる。
【００１６】
信号スイッチ２３を介した電圧指令は、ＰＷＭ信号発生器１９に入力されて、スイッチング信号に変換され、これをゲートドライブ回路２０に入力してドライブ信号を作成し、このドライブ信号によりインバータ装置４内の半導体パワー素子を所定のデューティー比でスイッチングさせることにより、所望の三相交流電力を三相交流電動機５に出力するようにしている。なお、以上の構成のうち、一点鎖線で囲んだ部分の制御装置は、ＣＰＵ、メモリ、論理回路等（いずれも図示せず）によるデジタル回路、および同回路に搭載されたソフトウェアにより実現されている場合が多い。
【００１７】
上記の如く構成された図１に示す三相交流電動機の制御装置によれば、三相交流電動機の各相の電流検出値のうち、１相（例えばＵ相）を基準相とし、この基準相および他の１相の巻線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの各電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと他の１相の電流検出ゲインの比を求める。また、前記基準相および別の他の１相の導線にのみ所定の直流が流れるようにし、このときの電流検出値から、基準相の電流検出ゲインと別の他の１相の電流検出ゲインの比を求める。電動機の運転時には、求めた変換ゲイン比を用いて電流検出値の補正係数を算出し、この係数を乗じて電流検出ゲインのアンバランスを補正する。
【００１８】
すなわち、図１に示す制御装置においては、Ａ／Ｄ変換器１５ｂ、１５ｃの出力に、補正係数Ｋｖ、Ｋｗを乗じて電流検出値の補正を行う補正演算器２１ａ、２１ｂ、電流検出ゲインの補正係数の測定を指示する電流センサゲイン係数補正指令により、補正係数Ｋｖ、Ｋｗの測定、算出を行う電流センサゲイン係数計算器２２、および電流センサゲイン係数補正指令により、ＰＷＭ信号発生器１９に与える電圧指令を、電流センサゲイン係数計算器２２から出力される電流検出ゲインの補正係数の測定用の値に切り替える信号スイッチ２３が加えられている。
【００１９】
通常の運転動作では、電流センサゲイン係数補正指令は与えられず、そのため信号スイッチ２３は座標変換器１８からの電圧指令をＰＷＭ信号発生器１９に出力され、三相交流電動機５のベクトル制御が行われる。この時、図１に示した制御装置においては、Ａ／Ｄ変換器１５ｂ、１５ｃの出力に、補正演算器２１ａ、２１ｂにより補正係数Ｋｖ、Ｋｗが乗ぜられて、基準相であるＵ相に対するＶ、Ｗ相の電流検出およびＡ／Ｄ変換のゲインのアンバランスが補正され、補正後の電流値によりベクトル制御が行われる。電流センサゲイン係数補正指令は与えられない通常の運転動作では、補正係数Ｋｖ、Ｋｗは一定に保たれる。上記の補正後の電流検出値を座標変換器１６により三相二相変換したものを、フィードバック信号として用いて電流を制御することにより、各相の電流検出器による変換ゲインの差は解消され、電流のアンバランスがなくなり、トルク脈動を低減できる。
【００２０】
次に、電流検出ゲインの補正係数の測定を行う時の動作について説明する。
まず、ある瞬間に交流電動機５の各相に流れる電流のデジタル信号値Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗと、電流変換ゲインＡｖ、Ａｗの関係について検討してみる。中性点が外部に接続されていない一般の三相交流電動機においては、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗについて式（１）が成り立つ。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０　　　（１）
【００２１】
各相の電流値をデジタル変換すると、前述したように検出・変換による誤差が生じるが、例えばＵ相のデジタル変換ゲインを基準として、これに対するＶ、Ｗ相の電流変換ゲインの補正係数をＫｖ、Ｋｗとすると、デジタル変換後の信号値の間には、式（２）が成り立つ。
Ｘｕ＋Ｋｖ・Ｘｖ＋Ｋｗ・Ｘｗ＝０　　　（２）
【００２２】
これより、ある瞬間（タイミング１）と別の瞬間（タイミング２）の各相電流のデジタル信号値の間には、次の式（３−１）、（３−２）が成り立つ（添字１はタイミング１の信号、添字２はタイミング２の信号を表す）。
Ｘｕ１＋Ｋｖ・Ｘｖ１＋Ｋｗ・Ｘｗ１＝０　　　（３−１）
Ｘｕ２＋Ｋｖ・Ｘｖ２＋Ｋｗ・Ｘｗ２＝０　　　（３−２）
【００２３】
上記の式（３−１）、（３−２）において、未知数はＫｖ、Ｋｗの二つであるから、二式を連立して解けばＫｖ、Ｋｗを求めることができる。この場合、測定時にいずれかの相の電流を零にする必要はないので、ＰＷＭ信号発生器１９への電圧指令を微調整する必要がなくなる。
【００２４】
次に、式（３−１）、（３−２）より、電流変換ゲインの補正係数Ｋｖ、Ｋｗを求める具体的方法について説明する。
【００２５】
式（３−１）、（３−２）を整理してマトリクス表現すると、式（４）のように表せる。
【００２６】
【数１】

【００２７】
式（４）を変形して式（５）を得る。
【００２８】
【数２】

【００２９】
上記式（５）を用いれば、２つのタイミングでの２組の各相電流のデジタル信号値（Ｘｕ１，Ｘｖ１，Ｘｗ１）と（Ｘｕ２，Ｘｖ２，Ｘｗ２）から、電流変換ゲインの補正係数Ｋｖ、Ｋｗを求めることができる。なお、式（５）右辺の逆行列は、具体的には式（６）で表される。
【００３０】
【数３】

【００３１】
ここで、もし大きさが一定の誤差が測定ノイズ等により各デジタル信号値に混入した場合に、式（５）で求めるＫｖ、Ｋｗの計算精度に着目すれば、Ｕ相に流れる電流が同じ場合、式（６）右辺の分母が大きいほど、誤差の影響が少なくなることが分かる。これは、Ｕ相とＶ相の間に電流が流れてＷ相にはほとんど流れない状態（タイミング１）と、Ｕ相とＷ相の間に電流が流れてＶ相にはほとんど流れない状態（タイミング２）の２組のデジタル信号値を用いた場合に、上記の電流変換ゲインの補正係数Ｋｖ、Ｋｗの計算精度が良くなることを示している。
【００３２】
次に、この発明の実施の形態１による交流電動機の制御装置において、電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器２２の動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず、第１ステップ４０にて、電流センサゲイン係数計算器２２は、ＰＷＭ信号発生器１９への入力に、Ｕ相およびＶ相の巻線に概ね所定の直流が流れ、一方、Ｗ相巻線にはほとんど電流が流れないような、電圧設定値を与える。例えば、Ｕ相とＶ相に大きさが同じで符号が逆の電圧指令を与え、Ｗ相には０電圧指令を与える。次に、第２ステップ４１にて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流を、電流検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより検出してＡ／Ｄ変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃによりデジタル変換し、そのデジタル信号値をそれぞれＸｕ１（Ｕ相）、Ｘｖ１（Ｖ相）、Ｘｗ１（Ｗ相）として記憶する。
【００３４】
次に、第３ステップ４２にて、今度はＵ相およびＷ相の巻線について、第１ステップ同様に一定の直流電流が流れるようにする。次に、第４ステップ４３にて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流を、第２ステップ同様に検出して、デジタル変換し、そのデジタル信号値を、それぞれＸｕ２（Ｕ相）、Ｘｖ２（Ｖ相）、Ｘｗ２（Ｗ相）として記憶する。
【００３５】
最後に、各デジタル信号値Ｘｕ１、Ｘｖ１、Ｘｗ１およびＸｕ２、Ｘｖ２、Ｘｗ２の各値を用いて、補正係数計算を行う第５ステップ４４にて、前述の式（５）からＵ相に対するＶ相およびＷ相の補正係数Ｋｖ、Ｋｗをそれぞれ求める。
【００３６】
以上の動作により補正係数Ｋｖ、Ｋｗを求めた後、補正演算器２１ａ、２１ｂに設定された係数を新たに計算した係数に更新して、電流検出ゲインの補正係数の測定動作を完了する。
【００３７】
なお、電流検出器を使用する際には、使用に先立って時間的に減衰する交流電流を流して、電流検出器内の磁気回路のヒステリシスを除去する消磁動作を行うこと、さらに消磁動作後の電流０の状態での検出出力を記憶し、この値を電流検出のオフセット値として、実際の測定時の検出値から減じたものを電流検出値とすることが一般的である。これらの動作については、この発明の実施の形態には記載していないが、これらの動作を電流検出ゲインの補正係数の測定を行う前に実施することにより、この発明においても電流検出および電流検出ゲインの補正係数の精度を向上できることは言うまでもない。さらに、電流検出値を適切なローパスフィルタを介して処理することにより、ノイズの影響を少なくできることはもちろんである。
【００３８】
また、上記の実施の形態では、電流変換ゲインの補正係数を求める際、交流電動機の三相中の二相に主に電流が流れるようにしたが、式（５）は各相の電流の大きさにかかわらず成立するので、任意の通電状態でも電流変換ゲインの補正係数を求めることができるのは勿論である。さらに、上記の実施の形態では、直流電流を流して電流検出値を測定し、電流変換ゲインの補正係数を求めたが、流す電流は直流である必要はなく、測定に支障の無い程度の低い周波数の交流電流でもかまわない。さらに、上記の実施の形態では、図２に示した処理を１回行って、電流変換ゲインの補正係数を求めるものとしたが、図２の動作を複数回行って、得られた複数の電流変換ゲインの補正係数の平均値を算出すれば、より高い精度の電流変換ゲインの補正係数が得られることは言うまでもない。
【００３９】
従って、上記実施の形態１によれば、電流センサゲイン係数計算器２２がある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行うようにしたので、補正係数の測定時にいずれかの相の電流を零にする必要がなくなり、電圧指令を微調整する必要がなくなる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では位置検出器を用いて交流電動機をベクトル制御し、速度制御を行う場合について説明したが、速度検出器を用いる誘導電動機のベクトル制御、及び速度制御・位置検出器を用いないセンサレスベクトル制御等においても同様な効果があることはいうまでもなく、また、速度制御以外の制御方式（位置制御、トルク制御など）においても有効であることは勿論である。さらに、この発明の範囲は、電流フィードバックを行うベクトル制御に限定されるものではなく、検出した電流を用いて電圧指令を演算する制御方式に適用可能なものであり、同様の効果を有する。
【００４１】
実施の形態２．
次に、上記の実施の形態１とは異なるアルゴリズムによる、この発明による交流電動機の制御装置の実施の形態２の動作について説明する。図３は、この発明の実施の形態２による交流電動機の制御装置において、電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器２２の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
実施の形態２においても、ステップ４１〜４３の動作は実施の形態１と同じであり、２回の電流測定のデジタル信号値Ｘｕ１、Ｘｖ１、Ｘｗ１、およびＸｕ２、Ｘｖ２、Ｘｗ２が記憶される。第５ステップ４５では、Ｕ相に対するＶ相およびＷ相の補正係数Ｋｖ、Ｋｗをそれぞれ求めるが、そのアルゴリズムは実施の形態１とは異なる。
【００４３】
実施の形態２の第５ステップ４５においては、補正係数Ｋｖ、Ｋｗは繰り返し計算により求められる。まず、計算初期値設定部となるステップ４６にて、繰り返し計算のカウンタｎを０に設定すると共に、計算過程の補正係数Ｋｖ（ｎ）、Ｋｗ（ｎ）の初期値Ｋｖ（０）、Ｋｗ（０）を０に設定する。
【００４４】
次に、計算部となるステップ４７では補正係数の計算を行う。まず、Ｖ相の補正係数Ｋｖ（ｎ）を計算するが、前回の計算で求めたＫｗ（ｎ）を用いて、Ｗ相のデジタル信号値Ｘｗ１をも用いて計算を行う。なお、一回目であるｎ＝０の時には前回計算値が存在しないので、補正係数Ｋｗ（ｎ）の初期値Ｋｗ（０）は計算初期値設定部４６にて１に設定してある。次に、同様にＷ相の補正係数Ｋｗ（ｎ）を計算するが、このときには直前に求めたＫｖ（ｎ）を用いて、Ｖ相のデジタル信号値Ｘｖ２も用いて計算を行う。
【００４５】
繰り返し制御部となるステップ４８は、前回と今回の計算での補正係数の差Ｋｖ（ｎ＋１）−Ｋｖ（ｎ）、Ｋｗ（ｎ＋１）−Ｋｗ（ｎ）を計算し、その差が所定の許容値ｅより大きければ再度計算部４７を動作させ、許容値ｅ以下であれば計算を終了させる。最後に、係数設定部となるステップ４９にて、計算が終わった補正係数Ｋｖ（ｎ＋１）、Ｋｗ（ｎ＋１）を最終的な補正係数Ｋｖ、Ｋｗとして保存する。
【００４６】
従って、この実施の形態２による計算では、逆行列計算を行うことなく計算が行われるので、計算結果が直感的に理解しやすいという特徴があり、また、補正係数Ｋｖ、Ｋｗが元々１に近い場合、収束が速い為、計算量が少なくなることが期待できる。
【００４７】
また、上記の場合は、所定の許容値ｅの範囲にまた補正係数Ｋｖ、Ｋｗが収束した状態で計算を終了するが、補正係数Ｋｖ、Ｋｗの必要な精度を得るために要求される繰り返し計算回数が、あらかじめ予想できる場合は、所定のｎ０回の所定の回数ｎ０だけ、カウンタｎを増やしながら計算部となるステップ４７を繰り返し動作させてもよく、アルゴリズムを単純化することが出来る。
【００４８】
実施の形態３．
以上の説明では、電流変換ゲインの補正係数を求める際に、通常の運転とは異なる動作をインバータ装置に行わせる方法について説明したが、インバータが通常の運転を行っている場合でも、同様に電流変換ゲインの補正係数を求めることが可能である。図４に、通常同期モータの制御でよく用いられるｄ軸電流０制御を行っている場合の、回転子電気角と各相電流の関係を示すが、図より分かるように、タイミング１付近（電気角６０°付近）ではＵ相とＶ相に電流が流れてＷ相にはほとんど電流が流れず、またタイミング２付近（電気角１２０°付近）ではＵ相とＷ相に電流が流れてＶ相にはほとんど電流が流れなくなることが分かる。これらのタイミングにあわせて電流の測定を行えば、通常の運転中のインバータにおいても電流変換ゲインの補正係数を求めることが可能になる。
【００４９】
図５は、この発明の実施の形態３による交流電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。図５に示す実施の形態３において、電流センサゲイン補正計算部２２は、Ａ／Ｄ変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃから得られるデジタル信号値、および位置検出器１１からの回転子位置信号から補正係数Ｋｖ、Ｋｗを算出する。
【００５０】
図６は、電流センサゲイン補正計算部２２の動作を示すフローチャートである。以下ではこの図に基づいて、この発明の実施の形態３の動作を説明する。なお、両図において、図１、図２と同じ番号の部分は同様の機能を有する。
【００５１】
この発明の実施の形態３では、電流変換ゲインの補正係数を求める際にもインバータは通常の運転を持続する。電流変換ゲインの補正係数を求める際に、電流センサゲイン補正計算部２２は、まず、第１ステップ５０にて回転子位置信号をモニタして、タイミング１の状態になるまで待機し、回転子がタイミング１に相当する電気角になると、第２ステップ４１にて各相電流を検出、記憶する。
【００５２】
次に、第３ステップ５１にてタイミング２の状態になるまで待機し、回転子がタイミング２に相当する電気角になると、第４ステップ４３にて各相電流を検出、記憶する。最後に第５ステップにて補正係数Ｋｖ、Ｋｗを計算する。計算が完了した時点で、誤差補正演算器２１ａ、２１ｂに設定された補正係数は、新しく計算された補正係数に更新される。
【００５３】
なお、上記の説明では、各相電流を検出するタイミングを電気角６０°と１２０°の二つとしたが、同様のタイミングは電気角２４０°と３００°にも現れ、後者のタイミングを用いても効果が同様であることは言うまでも無い。式（５）による補正係数Ｋｖ、Ｋｗの計算は、原理的には特に上記で述べたタイミング以外でも成立するので、計算精度があまり重要でない場合は、上記以外のタイミングで電流検出を行っても良い。
【００５４】
また、実施の形態３による運転中の電流変換ゲイン補正係数の計算は、各相電流の振幅が大きいほど、また電流の周波数が低いほど、計算に用いる電流値が大きくなりかつ安定して、計算の精度が向上することは自明であるから、運転状態にかかわりなく電流変換ゲイン補正係数を計算、更新するのではなく、上に述べた大電流・低周波数駆動時には補正係数の計算、更新を行い、そうでない運転条件の場合には、補正係数の計算、更新を停止するようにした方が、適切な電流変換ゲイン補正係数の更新を行うことが出来る。
【００５５】
また、上記の実施の形態３では、電流センサゲイン補正計算部は回転子位置信号をモニタして電流測定のタイミングを判断していたが、回転子位置のかわりにベクトル制御の制御軸位相により測定タイミングを判断してもかまわないことはもちろんであり、同様の効果が得られる。
【００５６】
従って、実施の形態３によれば、電流センサゲイン係数計算器２２がインバータ装置の所定の制御電気角位相に基づいて補正係数の測定、算出、更新を行うようにし、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行うようにしたので、通常の運転中のインバータにおいても電流変換ゲインの補正係数を求めることが出来る。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、電流検出値を補正するための補正係数を求める係数計算器により、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行うようにしたので、補正係数の測定時にいずれかの相の電流を零にする必要がなくなり、電圧指令を微調整する必要がなくなり、電流変換ゲインの補正係数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る交流電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器２２の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２による電流変換ゲインの補正係数を求める際の電流センサゲイン係数計算器２２の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態３による電流変換ゲインの補正係数を求める際の動作を説明するもので、通常同期モータの制御でよく用いられるｄ軸電流０制御を行っている場合の、回転子電気角と各相電流の関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３による交流電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電流センサゲイン補正計算部２２の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　三相交流、２　コンバータ装置、３　平滑コンデンサ、４　インバータ装置、５　三相交流電動機、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　電流検出器、１１　位置検出器、１２　微分器、１３ａ　加算器、１４　電流指令発生器、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　Ａ／Ｄ変換器、１６　座標変換器、１７ａ、１７ｂ　電流制御器、１８　座標変換器、１９　ＰＷＭ信号発生器、２０　ゲートドライブ回路、２１ａ、２１ｂ　補正演算器、２２　電流センサゲイン係数計算器、２３　信号スイッチ。

Claims

交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置の直流電力を可変電圧可変周波数の交流に変換して交流電動機に供給するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される各相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出される検出値に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正手段と、
外部からの補正指令に基づいて前記補正係数の測定、算出を行う係数計算器と、
電圧指令に基づいて前記インバータ装置をＰＷＭ制御する信号を発生するＰＷＭ信号発生器と、
前記補正手段により補正された電流検出値を三相の電圧指令信号に変換した電圧指令を出力する制御部と、
通常の運転時は、前記制御部からの電圧指令を前記ＰＷＭ信号発生器に出力し、外部からの補正指令の入力時は、前記ＰＷＭ信号発生器に出力する電圧指令を前記係数計算器から出力される補正係数の測定用の値に切り替える信号スイッチと
を備え、
前記補正係数計算器は、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行う
ことを特徴とする交流電動機の制御装置。
交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置の直流電力を可変電圧可変周波数の交流に変換して交流電動機に供給するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される各相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出される検出値に補正係数を乗じて電流検出値の補正を行う補正手段と、
前記インバータ装置の所定の制御電気角位相に基づいて前記補正係数の測定、算出、更新を行う係数計算器と、
電圧指令に基づいて前記インバータ装置をＰＷＭ制御する信号を発生するＰＷＭ信号発生器と、
前記補正手段により補正された電流検出値を三相の電圧指令信号に変換した電圧指令を前記ＰＷＭ信号発生器に出力する制御部と
を備え、
前記係数計算器は、ある相の補正係数を求める際に、その相および基準相の電流検出値以外に、その他の相の電流検出値をも用いて計算を行う
ことを特徴とする交流電動機の制御装置。
請求項２に記載の交流電動機の制御装置において、
前記係数計算器は、前記位置検出器による回転子位置の検出に基づいて所定の制御電気角位相を求める
ことを特徴とする交流電動機の制御装置。