JP2007135281A - 誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中・高速で空転している状態での速度推定を可能にして、滑らかに起動できるようにした誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置を提供する。
【解決手段】電流調節手段１０６，１０７と、座標変換手段１０９と、電流・磁束演算手段１１０と、少なくとも誘導電動機１１２の一次電流検出値、一次電流推定値、二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段１１１と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、速度推定手段１１１は、空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分（例えばトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊）を二次磁束推定値φ_ｒ ^∧により除算した結果を、回転速度推定値ω_ｒ ^∧の演算に用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、速度センサを用いずに誘導電動機をベクトル制御するための速度センサレスベクトル制御装置に関するものである。

この種の速度センサレスベクトル制御装置として、例えば特許文献１に従来技術として記載されたものが知られている。
図１１は、この特許文献１に図３として記載された速度センサレスベクトル制御装置の機能ブロック図であり、いわゆる適応二次磁束オブザーバを用いた代表的な速度センサレスベクトル制御装置を示している。

図１１において、インバータ１０１、電流検出手段１０２、３相−２相変換手段１０３，１０４、座標変換手段１０５，１０９、電流調節手段１０６，１０７、磁化電流指令演算手段１０８、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１を組み合わせて、誘導電動機１１２を駆動している。
ここで、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１が適応二次磁束オブザーバを構成している。

次に、図１１の動作を説明する。
３相−２相変換手段１０４を経た誘導電動機１１２の一次電流検出値ｉ_ｓ（その静止座標上の二軸成分をｉ_ｓａ，ｉ_ｓｂとする）は、電流・磁束推定手段１１０からの二次磁束推定値φ_ｒ ^∧（その静止座標上の二軸成分をφ_ｒａ ^∧，φ_ｒｂ ^∧とする）を回転座標の基準として座標変換手段１０５によりｄ−ｑ軸回転座標成分に変換され、トルク電流ｉ_ｑ及び磁化電流ｉ_ｄになる。
電流調節手段１０６，１０７は、トルク電流ｉ_ｑ、磁化電流ｉ_ｄがトルク電流指令ｉ_ｑ ^＊、磁化電流指令ｉ_ｄ ^＊にそれぞれ一致するように調節動作を行う。なお、磁化電流指令ｉ_ｄ ^＊は、磁束指令φ^＊が入力される磁化電流指令演算手段１０８によって計算される。

電流調節手段１０６，１０７から出力されるトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊及び磁束軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊は、座標変換手段１０９により３相の一次電圧指令値ｖ_ｓ ^＊に変換され、インバータ１０１に与えられる。インバータ１０１は、一次電圧指令値ｖ_ｓ ^＊通りの電圧を出力するように内部の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する。

電流・磁束推定手段１１０には、３相−２相変換手段１０３から出力される一次電圧相当値としての一次電圧検出値ｖ_ｓ（その静止座標上の二軸成分をｖ_ｓａ，ｖ_ｓｂとする）及び３相−２相変換手段１０４からの一次電流検出値ｉ_ｓが入力されており、この電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１では、以下のようなアルゴリズムに基づいて誘導電動機１１２の回転速度を推定している。

まず、誘導電動機１１２の状態方程式は数式１のように表される。なお、数式１において、Ｒ_ｓは一次抵抗、Ｒ_ｒは二次抵抗、Ｌ_ｓは一次インダクタンス、Ｌ_ｒは二次インダクタンス、Ｌ_ｍは相互インダクタンス、ω_ｒは回転速度、σはもれ係数である。

数式１は、制御対象への入力としての一次電圧ｖ_ｓと、出力としての一次電流ｉ_ｓ、二次磁束φ_ｒとの関係を示すもので、一次電圧ｖ_ｓが与えられれば、そのときの回転速度ω_ｒに応じた一次電流ｉ_ｓ及び二次磁束φ_ｒが求まることを示している。
しかし、速度センサを備えていない装置では、回転速度ω_ｒを正しく求めることができないため、実際の一次電流ｉ_ｓ、二次磁束φ_ｒと、数式１によって求まる一次電流ｉ_ｓ、二次磁束φ_ｒとは通常異なっている。

そこで、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１では、それぞれ数式２及び数式３に示す演算処理を行い、一次電流推定値ｉ_ｓ ^∧と一次電流検出値ｉ_ｓとの偏差をゼロにする適応動作により回転速度推定値ω_ｒ ^∧を推定すると共に、その速度推定値ω_ｒ ^∧に基づいて一次電流ｉ_ｓ及び二次磁束φ_ｒを推定している。
なお、数式２において、ｇ_１１〜ｇ_２４は適応オブザーバゲインを示し、数式３において、Ｋ_ｐは比例演算ゲイン、Ｋ_ｉは積分演算ゲインを示す。また、これらの数式において、^∧は推定値を表す記号である。

ここで、図１２は数式３を実現する速度推定手段３０１の構成を示しており、加算手段２０３により求めた一次電流偏差（ｉ_ｓ−ｉ_ｓ ^∧）と磁束推定値φ_ｒ ^∧との外積を外積手段２０２により求め、その出力をＰＩ演算手段２０１に与えて回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求めている。そして、この速度推定値ω_ｒ ^∧は電流・磁束推定手段１１０に入力されて一次電流及び磁束の推定に用いられると共に、速度目標値との偏差の算出に用いられてその偏差が速度調節手段（図示せず）に入力され、前記トルク電流指令ｉ_ｑ ^＊が生成されることになる。

特開２００１−２５８２９８号公報（［０００３］〜［００１７］、図３）

上記のように、特許文献１では、一次電流の偏差と磁束推定値φ_ｒ ^∧との外積を比例・積分演算して回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求めている。
しかし、誘導電動機１１２が中・高速で、インバータ１０１との間でエネルギー授受がなく慣性力で空回り（以下、空転ともいう）している状態から励磁電流を通流しても、回転速度に同期した交番磁界を生成できず、図１３に示すように速度実際値に対して速度推定値がかけ離れたものとなり、回転速度を正確に推定できないため誘導電動機１１２を起動できないという問題があった。
このため、本発明の解決課題は、中・高速で空転している状態からの励磁通流にて速度推定を可能にして滑らかに起動できるようにした誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値（一次電圧検出値または一次電圧指令値をいう。以下同じ。）及び回転速度推定値に基づいて一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。

請求項２に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２において、誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧指令値のトルク軸成分を用いたものである。

請求項４に記載した発明は、請求項１または２において、誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧検出値のトルク軸成分を用いたものである。

請求項５に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。

請求項６に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。

本発明によれば、誘導電動機が空転している状態からでも、磁化電流指令に応じた励磁電流を通流して一次電圧のトルク軸成分と二次磁束との比による補正項を回転速度の推定に用いることにより、誘導電動機の回転速度を正確かつ速やかに推定することができる。これにより、誘導電動機が中・高速で空転している状態からでも、不要なトルクをほとんど発生することなく滑らかに起動することが可能となる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図であり、図１１と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
すなわち、この実施形態では、図１１における速度推定手段３０１の代わりに、電流調節手段１０６から出力されるトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊も入力とする速度推定手段１１１を備えており、この速度推定手段１１１は、一次電流推定値ｉ_ｓ ^∧、一次電流検出値ｉ_ｓ、磁束推定値φ_ｒ ^∧及びトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊に基づいて回転速度推定値ω_ｒ ^∧を演算する。

次に、この実施形態の動作を説明する。なお、速度推定手段１１１以外の動作は図１１と同様である。
図１において、速度推定手段１１１は、数式４に従って速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

この数式４を数式３と比較すると、数式４では右辺の第１項が補正項として追加されており、この補正項の演算に磁束推定値φ_ｒ ^∧及びトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊を用いている。
誘導電動機１１２が空転している時に磁化電流指令ｉ_ｄ ^＊に従って励磁電流を流すと、トルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊はトルク軸の誘起電圧よりも固定子側の励磁電流による電圧降下分だけ大きくなる。このトルク軸電圧指令値ｖ_ｑを磁束推定値φ_ｒ ^∧により除算した値を数式４のように補正項として加算すると、図２の上段に示す如く回転速度推定値ω_ｒ ^∧が速度実際値を一旦超過するが、数式４の右辺第２項、第３項による従来（数式３）と同様の一次電流偏差の補正作用（一次電流推定値ｉ_ｓ ^∧を一次電流検出値ｉ_ｓに等しくするような適応動作）により、速度推定値ω_ｒ ^∧がその後、速度実際値の近辺に収束し、やがて速度実際値にほぼ一致する。

これにより、誘導電動機１１２が中・高速で空転している状態からでも、正しい回転速度を速やかに推定して滑らかに起動することが可能になる。また、図２の下段から明らかなように、磁化電流指令ｉ_ｄ ^＊を与えた当初に発生する不要なトルクも、速度推定値ω_ｒ ^∧の安定に伴って徐々に抑制されることとなる。

次に、図３は本発明の第２実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図１における速度推定手段１１１の代わりに、磁束指令φ^＊も入力として速度推定値ω_ｒ ^∧を演算する速度推定手段１２０を備えている。なお、速度推定手段１２０以外の構成及び動作は図１と同様である。
速度推定手段１２０は、数式５に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

数式５では、その右辺第１項のみが数式４と異なっており、本実施形態では、数式５の右辺第１項が補正項として作用している。すなわち、数式４の右辺第１項における磁束推定値φ_ｒａ ^∧，φ_ｒｂ ^∧の２乗和の平方根と磁束指令φ^＊とはほぼ等しいため、第１実施形態と同様に、励磁電流通流時にトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊がトルク軸誘起電圧より大きくなることに着目した補正項を加えることで、速度実際値にほぼ等しい速度推定値ω_ｒ ^∧が得られるものである。
これにより、第１実施形態と同様に空転状態の誘導電動機１１２を速やかに起動することができる。

図４は、本発明の第３実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図１においてトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊が入力されていた速度推定手段１１１に代えて、トルク軸電圧ｖ_ｑが入力される速度推定手段１２２を備え、更にこのトルク軸電圧ｖ_ｑを生成する座標変換手段１２１を追加したものである。その他の構成及び動作は第１実施形態と同様である。

この実施形態の動作を説明すると、座標変換手段１２１は、３相−２相変換手段１０３を経た一次電圧検出値ｖ_ｓａ，ｖ_ｓｂをｄ−ｑ軸回転座標成分に変換して、トルク軸電圧ｖ_ｑを算出する。このトルク軸電圧ｖ_ｑは速度推定手段１２２に入力され、数式６に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧が演算される。

数式４と数式６との比較から明らかなように、この第３実施形態は、数式４におけるトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊が数式６におけるトルク軸電圧ｖ_ｑとほぼ一致することに着目したものであり、トルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊の代わりにトルク軸電圧ｖ_ｑを用いることにより第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図５は、本発明の第４実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図４に示した第３実施形態に、すべり周波数演算手段１３２、加算手段１３３、積分手段１３４を追加し、電流・磁束推定手段１３０及び速度推定手段１３１の演算処理をｄ−ｑ軸回転座標上で行うようにしたものである。

すなわち、トルク電流推定値ｉ_ｑ ^∧及び磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧がすべり周波数演算手段１３２に入力され、その出力であるすべり周波数ω_ｓと速度推定値ω_ｒ ^∧とが加算手段１３３にて加算されると共に、その加算結果を積分手段１３４により積分して基準位相角θが算出される。この基準位相角θは、座標変換手段１０９，１２１，１０５にそれぞれ入力されている。

なお、座標変換手段１２１は、一次電圧検出値ｖ_ｓをｄ−ｑ軸回転座標上のトルク軸電圧ｖ_ｑび磁束軸電圧ｖ_ｄに分解し、これらの電圧成分は磁化電流ｉ_ｄ及びトルク電流ｉ_ｑと共に電流・磁束推定手段１３０に入力される。電流・磁束推定手段１３０ではトルク電流推定値ｉ_ｑ ^∧、磁化電流推定値ｉ_ｄ ^∧、トルク軸磁束推定値φ_ｑ ^∧及び磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧が演算され、これらの推定値が速度推定手段１３１に入力されている。

この実施形態の動作を説明すると、すべり周波数演算手段１３２は、数式７に従ってすべり周波数ω_ｓを求める。

積分手段１３３は、加算手段１３２により得たすべり周波数ω_ｓと回転速度推定値ω_ｒ ^∧との和（インバータ周波数ω_１）を積分して基準位相角θを演算する。
電流・磁束推定手段１３０では、数式８に従って、トルク電流推定値ｉ_ｑ ^∧、磁化電流推定値ｉ_ｄ ^∧、トルク軸磁束推定値φ_ｑ ^∧及び磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧を計算する。

上記の数式８は、従来技術として説明した数式２をｄ−ｑ軸回転座標に変換することにより求めることができる。なお、数式８の適応オブザーバゲインｇ'_１１〜ｇ'_２４は、数式２の適応オブザーバゲインｇ_１１〜ｇ_２４と異なるので、両者を区別する意味で「’」を付けてある。
また、速度推定手段１３１は、数式９に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

数式９の右辺第２項及び第３項における中括弧の成分は、一次電流偏差と推定磁束との外積をｄ−ｑ回転座標で記したものであり、第１〜第３実施形態の数式４〜６において固定座標で記したものと等価である。
従って、本実施形態においても、トルク軸電圧ｖ_ｑを用いた数式９の右辺第１項の補正項の作用により、前記各実施形態と同様に速度推定値ω_ｒ ^∧を正確に得ることができる。

次いで、図６は、本発明の第５実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態では、図５の第４実施形態における速度推定手段１３１の代わりに、トルク軸磁束推定値φ_ｑ ^∧を入力としない速度推定手段１４０を備えている。この速度推定手段１４０以外は、第４実施形態と構成及び動作が同一であるため、説明を省略する。
速度推定手段１４０は、数式１０に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を演算する。

数式９と数式１０とを比較してわかるように、数式１０は、数式９におけるφ_ｑ ^∧をゼロとおいたものに相当している。トルク軸磁束φ_ｑは理論上はゼロであるため、数式１０のようにφ_ｑ ^∧をゼロとおいて回転速度推定値ω_ｒ ^∧を算出しても、第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図７は、本発明の第６実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図６の第５実施形態における速度推定手段１４０の代わりに、磁束指令φ^＊も入力とする速度推定手段１５０を備えている。この速度推定手段１５０以外は、第５実施形態と構成及び動作が同一であるため、説明を省略する。
速度推定手段１５０は、数式１１に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

すなわち、この実施形態は、トルク軸磁束推定値φ_ｑ ^∧がゼロである時に磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧と磁束指令φ^＊とがほぼ等しいことに着目したものであり、速度推定手段１５０は、数式１１の右辺第１項の補正項の演算に、数式１０におけるφ_ｄ ^∧に代えてφ^＊を用いている。
本実施形態においても、第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、図５の第４実施形態における速度推定手段１３１、図６の第５実施形態における速度推定手段１４０、図７の第６実施形態における速度推定手段１５０は、演算に何れもトルク軸電圧ｖ_ｑを用いているが、図４の第３実施形態に関して説明したように、トルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊とトルク軸電圧ｖ_ｑとはほぼ一致しているので、トルク軸電圧ｖ_ｑの代わりにトルク軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊を用いても良い。

次いで、図８は本発明の第７実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図５の第４実施形態においてトルク軸電圧ｖ_ｑが入力されている速度推定手段１３１に代えて、トルク軸誘起電圧ｅ_ｑが入力される速度推定手段１６０を備え、更にトルク軸誘起電圧演算手段１６１を追加したものである。他の構成は図５と同様である。

次に、この実施形態の動作を説明する。なお、速度推定手段１６０及びトルク軸誘起電圧演算手段１６１以外は、図５の第４実施形態と同様であるため説明を省略する。
トルク軸誘起電圧演算手段１６１には、トルク軸電圧ｖ_ｑと、インバータ周波数ω_１と、磁化電流ｉ_ｄ及びトルク電流ｉ_ｑが入力されており、数式１２に従ってトルク軸誘起電圧ｅ_ｑを求める。なお、前述の如く、Ｒ_ｓは一次抵抗、Ｌ_ｓは一次インダクタンス、σはもれ係数である。

一方、速度推定手段１６０は、数式１３に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

この実施形態では、数式１３の右辺第１項の補正項の分子として、第４実施形態の数式９におけるｖ_ｑに代えてｅ_ｑを用いると共に、第５実施形態と同様にφ_ｑ ^∧をゼロとして前記補正項の分母にφ_ｄ ^∧を用いている。
本実施形態においても、誘導電動機１１２が空転している状態で励磁電流を流すと、上記補正項の作用によって回転速度推定値ω_ｒ ^∧が回転速度実際値にほぼ一致するようになり、不要なトルクをほとんど発生せずに滑らかに起動することが可能となる。

図９は、本発明の第８実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図８の第７実施形態における速度推定手段１６０の代わりに、磁束指令φ^＊も入力とする速度推定手段１７０を備えており、その他の構成は図８と同様である。
速度推定手段１７０は、数式１４に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

この実施形態は図７の第６実施形態と同様の着想に基づき、磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧と磁束指令φ^＊とがほぼ等しい点に着目したものであり、数式１３の右辺第１項におけるφ_ｄ ^∧を数式１４ではφ^＊に置き換えた点のみが相違している。
本実施形態でも、第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図１０は本発明の第９実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図９の第８実施形態における速度推定手段１７０の代わりに、トルク軸磁束推定値φ_ｑ ^∧を入力としない速度推定手段１８０を備えている。その他の構成は図９と同様である。

本実施形態において、速度推定手段１８０は、数式１５に従って回転速度推定値ω_ｒ ^∧を求める。

この実施形態は図６の第５実施形態と同様の着想に基づくものであり、理論上はトルク軸磁束φ_ｑがゼロであることから、数式１４におけるφ_ｑ ^∧をゼロとして数式１５により回転速度推定値ω_ｒ ^∧を算出している。
本実施形態でも、第８実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上述した第４〜第９実施形態では、すべり周波数ω_ｓをすべり周波数演算手段１３２により数式７にて演算している。しかし、数式７のトルク電流推定値ｉ_ｑ ^∧の代わりにトルク電流検出値ｉ_ｑあるいはトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊を用いると共に、磁束軸磁束推定値φ_ｄ ^∧の代わりに磁束指令φ^＊を用いても、同様にすべり周波数ω_ｓの演算が可能である。

また、上述した各実施形態では、電流・磁束推定手段１１０または１３０において、一次電流推定値ｉ_ｓ ^∧及び磁束推定値φ_ｒ ^∧の演算に一次電圧相当値としての一次電圧検出値ｖ_ｓを用いているが、一次電圧指令値ｖ_ｓ ^＊を用いても良い。この場合には、電圧検出器を備えないシステムにも本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図である。 第１実施形態の動作説明図である。 本発明の第２実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第３実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第５実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第６実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第７実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第８実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の第９実施形態を示す機能ブロック図である。 従来技術を示す機能ブロック図である。 従来技術における速度推定手段の構成図である。 従来技術の動作説明図である。

符号の説明

１０１：インバータ
１０２：電流検出手段
１０３，１０４：３相−２相変換手段
１０５，１０９，１２１：座標変換手段
１０６，１０７：電流調節手段
１０８：磁化電流指令演算手段
１１０，１３０：電流・磁束推定手段
１１１，１２０，１２２，１３１，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，３０１：速度推定手段
１１２：誘導電動機
１３２：すべり周波数演算手段
１３３：加算手段
１３４：積分手段
２０１：ＰＩ演算手段
２０２：外積手段
２０３：加算手段
φ^＊：磁束指令
ｉ_ｑ ^＊：トルク電流指令値
ｉ_ｄ ^＊：磁化電流指令値
ｖ_ｑ ^＊：トルク軸電圧指令値
ｖ_ｄ ^＊：磁束軸電圧指令値
ｖ_ｓ ^＊：一次電圧指令値
ｖ_ｓ：一次電圧検出値
ｉ_ｓ：一次電流検出値
ｖ_ｑ：トルク軸電圧検出値
ｖ_ｄ：磁束軸電圧検出値
ｉ_ｑ：トルク電流検出値
ｉ_ｄ：磁化電流検出値
ｉ_ｑ ^∧：トルク電流推定値
ｉ_ｄ ^∧：磁化電流推定値
φ_ｄ ^∧：磁束軸磁束推定値
φ_ｑ ^∧：トルク軸磁束推定値
θ：基準位相角
ω_ｒ ^∧：速度推定値
ω_１：インバータ周波数
ｅ_ｑ：トルク軸誘起電圧検出値

Claims (6)

1. 速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
   誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
   この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
   誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値に基づいて一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
   少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
   を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
   前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を、回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
2. 速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
   誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
   この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
   誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
   少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
   を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
   前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
3. 請求項１または２に記載した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
   誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧指令値のトルク軸成分を用いたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
4. 請求項１または請求項２に記載した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
   誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧検出値のトルク軸成分を用いたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
5. 速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
   誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
   この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
   誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
   少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
   を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
   前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
6. 速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
   誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
   この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
   誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
   少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
   を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
   前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。

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