JP2013143888A - 電力変換部制御装置、電動機特性測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】交流電動機の電動機定数を演算し、交流電動機のベクトル制御に必要となる制御定数として、定格トルク電流と定格励磁電流を求める。
【解決手段】電動機特性測定部１５は、交流電動機３に供給する交流電源の電力の電圧及び周波数を可変する電力変換部２に対して、電圧及び周波数の比を変える制御を行う。そして、第１及び第２の測定モードにおいて、交流電動機３の１次抵抗、合成抵抗及び合成漏れインダクタンスを測定する。さらに、第３の測定モードにおいて、交流電動機３の励磁インダクタンス、定格トルク電流及び定格励磁電流を演算した結果より、交流電動機３の電動機特性を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電動機に供給する電力を変換する電力変換部を制御して交流電動機の電動機特性を測定する場合に適用できる電力変換部制御装置、電動機特性測定方法及びプログラムに関する。

一般に、圧延機に鋼板を移動させる圧延ローラなどを回転駆動する交流電動機は、ベクトル制御を行って駆動することが主流になっている。ここで、ベクトル制御装置を用いて交流電動機のベクトル制御を行うためには、制御対象となる交流電動機に特有の電動機定数に基づいて、ベクトル制御に必要な制御定数を設定する必要がある。このため、オペレータは、予め電動機定数の設計値を取得すると共に、各種の抵抗測定試験、無負荷試験、拘束試験の測定結果によって電動機定数を演算した上で制御定数を設定していた。電動機定数には、例えば、一次側の直流抵抗である一次抵抗（ｒ₁）、二次側の直流抵抗である二次抵抗（ｒ₂′）、一次と二次の合成抵抗（ｒσ＝ｒ₁＋ｒ₂′）、一次と二次の合成漏れインダクタンス（Ｌσ＝Ｌ₁＋Ｌ₂′）等がある。また、交流電動機をベクトル制御するために定格トルク電流と定格励磁電流を設定する必要があるため、以下の説明では、電動機定数並びに、後述する定格トルク電流及び励磁電流特性を、総称して「電動機特性」ということにする。

ところで、同一規格の交流電動機であっても製品毎に電動機定数の誤差が生じる場合があるが、１台毎に電動機定数を演算する作業は煩雑であった。このため、自動的に電動機定数を演算し、制御定数を設定できる技術が求められていた。例えば、特許文献１には、電力変換部制御装置に交流電動機を接続した状態で各種の測定条件を与え、交流電圧指令値と電流検出値に従って演算した電動機定数に基づいて制御定数を設定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、電力変換部制御装置を用いて電動機定数を演算する方法が開示されている。この特許文献２に記載される技術は、交流電動機を停止したまま任意の周波数とした電圧を交流電動機に印加し、この印加した電圧の電圧値と、ＰＷＭインバータから取り出した電流検出値との関係から電動機定数を演算して制御定数を設定するものである。

さらに、特許文献３には、電力変換部制御装置に１次角周波数指令値及び１次電圧指令値を与え、定常状態で運転する交流電動機から検出した電流検出値に基づいて交流電動機の相互インダクタンスを演算する技術が開示されている。

特開昭６２−２６２６９７号公報 特開平７−５５８９９号公報 特開平６−２６５６０７号公報

ところで、電動機定数が不明である交流電動機を駆動する際、交流電動機の筐体に貼付けられている銘板に記載された情報（以下、「銘板情報」と呼ぶ）からしか交流電動機の特性を把握できない場合がある。この銘板情報には、定格周波数、定格電圧、定格電流等の特性に限って記載されるのが一般的である。このため、銘板情報から定格トルク電流と定格励磁電流を設定することは難しかった。

また、交流電動機が通常運転される運転範囲において界磁弱めの制御を行う場合がある。この場合、交流電動機が磁気飽和する特性（以下、「飽和特性」と略記する。）を持つので、磁気飽和の影響を考慮して励磁電流を変更し、界磁弱めを行わなければならない。しかし、この界磁弱めの制御において、交流電動機の速度毎に励磁電流を設定することは困難であった。

本発明の目的は、交流電動機の電動機定数を演算し、交流電動機のベクトル制御に必要な制御定数である定格トルク電流と定格励磁電流を、また、界磁弱めの制御を行う場合の励磁電流を、簡便な手法で限られた情報から設定できるようにすることである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の座標変換部が１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を三相交流電圧指令に変換し、パルス生成部が三相交流電圧指令により、交流電源から入力する交流電力の電圧及び周波数を変換し、交流電動機を駆動する電力変換部を制御するためのパルス信号を生成する。次に、第２の座標変換部が電流検出部によって検出された電力変換部が出力する交流電流の検出値を、１次角周波数指令に基づいて、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に変換する。そして、電動機特性測定部が第１の座標変換部に１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を出力することにより、電力変換部が交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行い、第２の座標変換部から入力する、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に基づいて、交流電動機の電動機特性を測定する第１の測定モードにおいて、交流電動機の１次抵抗を測定し、第２の測定モードにおいて、交流電動機の合成抵抗及び合成漏れインダクタンスを測定し、第３の測定モードにおいて、交流電動機の励磁インダクタンス、定格トルク電流及び定格励磁電流を演算した結果より、少なくとも定格トルク電流及び定格励磁電流を含む交流電動機の電動機特性を求めるものである。

本発明によれば、電力変換部に対して、交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行う。そして、第２の座標変換部から入力する、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に基づいて、第１〜第３の測定モードにおいて、少なくとも定格トルク電流及び定格励磁電流を含む交流電動機の電動機特性を求めることができる。このため、例えば、銘板情報から得られる限られた情報から定格トルク電流と定格励磁電流を自動的に設定することで、交流電動機を駆動するまでの手間を大幅に軽減し、適切な制御定数により交流電動機のベクトル制御を行うことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態例における電力変換部制御装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例における電動機特性測定部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例における電動機特性測定部が交流電動機の電動機特性を測定する際に切替えられる第１〜第３の測定モード（mode１〜３）の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態例における定格周波数ｆ_１としたまま、Ｖ／ｆ比を変更する例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態例における定格速度（トップ速度）で交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転しながら定格トルク電流ＩＴ、励磁電流Ｉｄ及び励磁インダクタンスＬｍ’を演算する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態例におけるベース速度において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転しながらＶ／ｆ比を変更して電圧を測定する様子を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例における交流電動機を界磁弱めで運転する時の電圧と磁束と励磁電流の関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例における交流電動機の飽和特性の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例における交流電動機をＶ／ｆ一定速運転しながらＶ／ｆ比を変更した場合に測定する電圧と励磁インダクタンスと励磁電流の関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例におけるベース速度において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態例における電動機特性測定部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態例におけるベース速度において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態例におけるベース速度において交流電動機のＶ／ｆ一定速運転を行う場合に、ベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’と励磁電流ＩｄＢを決定する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態例における磁束飽和特性から得られる界磁弱め運転時における磁束Φと励磁電流Ｉｄの関係を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態例におけるベース速度において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態例におけるベース速度とトップ速度の間において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態例におけるベース速度とトップ速度の間において交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転して、ベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’と励磁電流ＩｄＢを決定する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態例における交流電動機の飽和特性の例を示す説明図である。

［第１の実施の形態例］
以下、本発明の第１の実施の形態例について、図１〜図５を参照して説明する。本実施の形態例では、交流電力によって駆動する交流電動機３の電動機特性に基づいて電動機定数及び制御定数を求められるようにした交流電動機制御システム１０について説明する。交流電動機制御システム１０は、コンピュータがプログラムを実行することにより、後述する内部ブロックが連携して交流電動機３の電動機定数を演算し、少なくとも定格トルク電流、定格励磁電流を含む電動機特性を測定する電動機特性測定方法を実現する。

図１は、交流電動機制御システム１０の内部構成を示すブロック図である。
交流電動機制御システム１０は、交流電力を出力する交流電源１、交流電源１から入力する交流電力を所望の周波数の交流電力及び電圧に変換して出力する電力変換部２と、電力変換部２の動作を制御する電力変換部制御装置４とを備える。また、交流電動機制御システム１０は、電力変換部２が出力する交流電流の検出値を出力する電流検出部５と、オペレータが銘板情報を入力する入力部６と、後述する各種のモードを切替えるモード切替部１８と、交流電動機３とを備える。電力変換部２は、トランジスタ等のスイッチング素子を備え、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）インバータ等によって構成される。また、オペレータが入力部６から入力する銘板情報には、例えば、交流電動機３の容量Ｐ（ワット）、定格周波数ｆ_１、定格電圧Ｖ_１、定格電流Ｉ_１がある。

電力変換部制御装置４は、交流電動機３の電動機特性を測定する電動機特性測定部１５を備える。電動機特性測定部１５は、第１の座標変換部１２に１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を出力することにより、電力変換部２が交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行う。そして、電動機特性測定部１５は、交流電動機３の電動機定数として、交流電動機３を定格周波数、定格電圧で駆動するための定格トルク電流と定格励磁電流を設定する。

また、電力変換部制御装置４は、ベクトル制御部１１と制御定数演算部１６を備える。ベクトル制御部１１は、交流電動機３の出力トルクや速度が所望の電動機特性を満たすように交流電動機３に出力する各種の指令を演算し、交流電動機３のベクトル制御を行う。制御定数演算部１６は、電動機特性測定部１５から入力する電動機定数に基づいて演算した制御定数をベクトル制御部１１に出力する。

また、電力変換部制御装置４は、電動機特性測定部１５又はベクトル制御部１１からの入力を切替える切替部１７と、第１の座標変換部１２とを備える。第１の座標変換部１２は、切替部１７から入力する１次角周波数指令ω_１refに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖdrefとｑ軸電圧指令Ｖqrefを三相交流電圧指令に座標変換する。

また、電力変換部制御装置４は、電力変換部２にパルス信号を出力するパルス生成部１３を備える。パルス生成部１３は、第１の座標変換部１２から入力する三相交流電圧指令によりパルス信号を生成している。そして、このパルス信号によって、電力変換部２を構成するスイッチング素子のオン又はオフを制御し、交流電源１から入力する交流電力の電圧及び周波数を変換し、交流電動機３を駆動する電力変換部２を制御することができる。このパルス信号は、電力変換部２が出力する交流電圧の値が、第１の座標変換部１２が出力する三相交流電圧指令の値に一致するように演算される。

また、電力変換部制御装置４は、第２の座標変換部１４を備える。第２の座標変換部１４は、切替部１７から入力する１次角周波数指令ω_１refに基づいて、電流検出部５によって検出された電力変換部２が出力する交流電流の検出値を、ｄ軸の励磁電流Ｉｄ、ｑ軸のトルク電流Ｉｑ（以下、「Ｉｄ，Ｉｑ」とも略記する。）に変換する。そして、第２の座標変換部１４は、変換したＩｄ，Ｉｑを電動機特性測定部１５に出力する。電動機特性測定部１５は、第２の座標変換部１４から入力する、Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、交流電動機３の電動機特性を求める。

次に、各部の具体的な動作例を説明する。
電力変換部制御装置４は、電力変換部２を制御して交流電動機３を駆動する。このとき、電力変換部制御装置４は、交流電動機３の電動機定数を演算して電動機特性を求め、交流電動機３の定格トルク電流及び定格励磁電流を設定している。

電力変換部制御装置４は、電力変換部２が出力する交流電圧の値が、第１の座標変換部１２が出力する三相交流電圧指令値に一致するように電力変換部２を制御する。そして、電流検出部５は、電力変換部２が出力する交流電力から検出した交流電流の検出値を第２の座標変換部１４に出力する。

ここで、電動機特性測定部１５は、交流電動機３の電動機特性を測定する第１〜第３の測定モード（それぞれmode１〜mode３と表記）において、交流電動機３に所定の交流電圧及び交流周波数を印加するように電力変換部２を制御している。第１〜第３の測定モードについては、詳細な処理例を後述する。そして、電動機特性測定部１５は、交流電動機３を定格電圧、定格周波数で制御するために必要となる電動機定数、定格トルク電流、定格励磁電流の特性（以下、「励磁電流特性」とも呼ぶ。）を測定する。

また、電動機特性測定部１５は、第１〜第３の測定モードにおいて、電動機特性を測定するための測定信号を出力する。この測定信号には、１次角周波数指令ω_１ref、ｄ軸電圧指令Ｖdref、ｑ軸電圧指令Ｖqref等が含まれている。このとき、電動機特性測定部１５は、第２の座標変換部１４から入力するＩｄ，Ｉｑと、第１の座標変換部１２に出力する１次角周波数指令ω_１refに基づいて、電動機定数、定格トルク電流及び励磁電流特性を求める。

制御定数演算部１６は、交流電動機３をベクトル制御するベクトル制御モードにおいて、電動機特性測定部１５で演算された電動機定数、定格トルク電流及び励磁電流特性等の電動機特性から求めた電動機定数によりベクトル制御部１１の制御定数を演算する。ベクトル制御部１１は、第２の座標変換部１４から入力するＩｄ，Ｉｑ、並びに制御定数演算部１６から入力する制御定数に基づいて生成した１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令により、電力変換部２に交流電動機３をベクトル制御させる。

なお、電動機定数、定格トルク電流及び励磁電流特性を測定する時には、電力変換部制御装置４は、切替部１７への入力をベクトル制御部１１から電動機特性測定部１５に切替える。そして、電動機特性測定部１５が第１〜第３の測定モードにおいて様々に測定条件を変えた測定信号を交流電動機３に与える。このとき、電動機特性測定部１５は、測定条件に基づいて変えた１次角周波数指令ω_１ref、ｄ軸電圧指令Ｖdref、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを第１の座標変換部１２に出力する。一方、交流電動機３をベクトル制御する時には、電力変換部制御装置４は、切替部１７への入力を電動機特性測定部１５からベクトル制御部１１に切替え、適切な制御定数により交流電動機３をベクトル制御する。

そして、切替部１７は、第１〜第３の測定モードにおいて電動機特性測定部１５から入力する１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を第１の座標変換部１２に出力する。一方、切替部１７は、ベクトル制御モードにおいてベクトル制御部１１から入力する１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を第１の座標変換部１２に出力するように入力を切替える。

図２は、電動機特性測定部１５の内部構成を示すブロック図である。図２では、交流電動機制御システム１０における電動機特性測定部１５以外の構成を簡略化して図示している。

電動機特性測定部１５は、交流電動機３の電動機定数、定格トルク電流、定格励磁電流特性を測定する時に、１次角周波数指令ω_１ref、ｄ軸電圧指令Ｖdref、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを切替部１７に出力する制御部２０を備える。制御部２０にはモード切替部１８が接続されており、ベクトル制御モード又は第１〜第３の測定モードの切替えにより、制御定数演算部１６又は切替部１７への各指令が切替えられる。また、制御部２０には入力部６から銘板情報が入力される。また、制御部２０には、第２の座標変換部１４からＩｄ，Ｉｑのデータが入力する。

また、電動機特性測定部１５は、Ｉｄ，Ｉｑのデータから励磁電流を測定する励磁電流測定部２１と、励磁インダクタンスＬｍ’を測定する励磁インダクタンス測定部２２と、定格トルク電流を演算する定格トルク電流演算部２３を備える。励磁インダクタンス測定部２２は、交流電動機３に印加する電流及び電圧の関係より、励磁インダクタンスＬｍ’を測定する。定格トルク電流演算部２３は、後述する演算式を用いて第２の座標変換部１４から入力するＩｄ，Ｉｑから定格トルク電流を演算する。

また、電動機特性測定部１５は定格電圧演算部２４を備える。定格電圧演算部２４は、交流電動機３に印加する電圧及び周波数のＶ／ｆ比を一定にしたまま、測定電圧を変えて交流電動機３の定格電圧演算値Ｖを演算する。以下の説明では、交流電動機３に出力する交流電源１の電圧及び周波数の比を「Ｖ／ｆ比」と呼ぶ。そして、Ｖ／ｆ比を一定にして交流電動機３を運転することを「Ｖ／ｆ一定速運転」と呼ぶ。

また、電動機特性測定部１５は測定条件判定部２５を備える。測定条件判定部２５は、定格電圧演算値Ｖが、銘板情報から得た定格電圧Ｖ_１に一致する時点における交流電動機３の測定条件を判定する。また、定格電圧演算部２４は、オペレータが銘板情報から読出し、入力部６から入力する定格電圧Ｖ_１と、定格トルク電流演算部２３から入力するＩｄ，Ｉｑとにより、定格電圧演算値Ｖを演算する。測定条件判定部２５は、定格電圧Ｖ_１が定格電圧演算値Ｖに一致する場合に、交流電動機３の測定条件を確定し、定格励磁電流及び定格トルク電流を求めることによって交流電動機３の定格運転を実現する。

そして、測定条件判定部２５は、確定した測定条件における定格励磁電流及び定格トルク電流を制御部２０に通知する。制御部２０は、交流電動機３の動作を制御する際には、通知された定格励磁電流及び定格トルク電流を制御定数演算部１６に出力する。その後、制御定数演算部１６が演算した制御定数をベクトル制御部１１に出力することにより、ベクトル制御部１１が交流電動機３のベクトル制御を行う。

図３は、電動機特性測定部１５が交流電動機３の電動機特性を測定する際に切替えられ、交流電動機３の電動機特性を測定する第１〜第３の測定モード（mode１〜３）の例を示すフローチャートである。

始めに、オペレータは、入力部６を操作して、交流電動機３の銘板情報を電動機特性測定部１５の制御部２０に予め入力し（ステップＳ１）、第１〜第３の測定モードで用いる。この銘板情報は、交流電動機３に印加する複数の測定電圧（Ｖmode１（１）、Ｖmode１（２）・・・）の設定範囲や、交流電流検出値の基準、定格トルク電流ＩＴの演算基準、測定条件の判定基準等を定める際に用いられる。

次に、切替部１７は、第１の測定モードに切替えて、交流電動機３に単相直流励磁を行い、交流電動機３の１次抵抗ｒ_１の値を測定する（ステップＳ２）。第１の測定モードにおいて制御部２０は、測定条件として、１次角周波数指令ω_１ref＝０、ｑ軸電圧指令Ｖqref＝０、ｄ軸電圧指令Ｖdrefに複数の測定電圧（Ｖmode１（１）、Ｖmode１（２）・・・）を設定し、これらを交流電動機３に与える。そして、制御部２０は、第１の座標変換部１２にｄ軸電圧指令Ｖdrefを出力する。その後、電力変換部２は、ｄ軸電圧指令Ｖdrefを変換した測定電圧を交流電動機３に印加する。

このとき、第２の座標変換部１４は、電流検出部５が検出した交流電流の検出値を、Ｉｄ，Ｉｑに変換し、電動機特性測定部１５に出力する。電動機特性測定部１５は、交流電動機３に印加した測定電圧と、この測定電圧に対応して電力変換部２が出力する交流電流を変換したＩｄ，Ｉｑとの関係により、交流電動機３の１次抵抗ｒ_１の値を演算する。

次に、切替部１７は、第２の測定モードに切替えて、交流電動機３に単相交流励磁を行う（ステップＳ３）。第２の測定モードでは、制御部２０は測定条件として、１次角周波数指令ω_１ref＝０、ｑ軸電圧指令Ｖqref＝０、単相交流励磁を行うためのｄ軸電圧指令Ｖdrefを正弦波の測定電圧（Ｖmode２×sin（ωmode２×ｔ））として交流電動機３に与える。そして、制御部２０は、第１の座標変換部１２に正弦波の測定電圧としたｄ軸電圧指令Ｖdrefを出力する。その後、電力変換部２は、ｄ軸電圧指令Ｖdrefを変換した測定電圧を交流電動機３に印加する。

電動機特性測定部１５は、電力変換部２に印加した電圧と、電力変換部２が出力する交流電流を変換したＩｄ，Ｉｑの関係により、交流電動機３の合成抵抗ｒσ（＝ｒ_１＋ｒ_２’）、合成漏れインダクタンスＬσ（＝Ｌ１＋Ｌ２’）の値を演算する。

次に、切替部１７は、第３の測定モードに切替えて、交流電動機３のトップ速度を一定にし、Ｖ／ｆ比を一定に保ちながら交流電動機３を運転する（ステップＳ４）。第３の測定モードでは、制御部２０は測定条件として、ｄ軸電圧指令Ｖdref＝０、１次角周波数指令ω_１ref＝ω_１mode３、ｑ軸電圧指令Ｖqref＝Ｖmode３として、Ｖ／ｆ一定速運転を行う電圧指令を第１の座標変換部１２に出力する。そして、制御部２０は、第１の座標変換部１２に測定電圧を出力する。その後、電力変換部２は、Ｖ／ｆ一定速運転を行う電圧指令を変換した測定電圧を交流電動機３に印加する。

電動機特性測定部１５は、電動機定数を演算するために電力変換部２に印加した電圧と、第２の座標変換部１４から入力するＩｄ，Ｉｑとの関係に基づいてトップ速度における電圧演算値Ｖを演算する。そして、電圧演算値Ｖを、判定基準として用いる定格電圧Ｖ_１に近づける制御を繰り返す。そして、トップ速度における電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致する場合に、トップ速度における励磁インダクタンスＬｍ’を確定し、ｄ軸の励磁電流Ｉｄを定格励磁電流と設定し、定格励磁電流Ｉｄから演算した定格トルク電流ＩＴを設定する。そして、交流電動機３の励磁インダクタンスＬｍ’、定格トルク電流、及び定格励磁電流を、トップ速度における交流電動機３の電動機特性として求め、磁束飽和の影響を考慮した励磁電流特性を求める。

最後に、制御定数演算部１６は、演算した電動機定数と定格トルク電流、励磁電流特性を用いて制御定数を演算し（ステップＳ５）、不図示のメモリへ制御定数を書き込む。以上の処理が終了した後、電動機特性測定部１５は、第１〜第３の測定モードを終了する。そして、切替部１７は測定モードからベクトル制御モードに切替え、ベクトル制御部１１は、ベクトル制御によって交流電動機３を可変速駆動する。

次に、図３のステップＳ４で実施される第３の測定モードにおける定格トルク電流と励磁電流特性を測定する処理例について説明する。

交流電動機３をベクトル制御するためには、直交するｄ軸とｑ軸で定格トルク電流（ｑ軸電流Ｉｑ）と定格励磁電流（ｄ軸電流Ｉｄ）を確定することが必要となる。しかし、予め交流電動機３の設計値を取得できない場合には、交流電動機３の情報は銘板情報に限られる。このような交流電動機３をベクトル制御するために、上述した図３のフローチャートに従って電動機定数を演算し、ベクトル制御に用いる制御定数を設定する。しかし、従来は定格トルク電流ＩＴや励磁電流Ｉｄを適切に設定することが困難であった。

本実施の形態例では、図３のステップＳ４に示すように、交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転を行って励磁インダクタンスＬｍ’を測定する。この測定に際して、次のように定格トルク電流ＩＴと定格励磁電流ＩｄＴを設定している。ここで、銘板情報から得たトップ速度における定格周波数ｆ_１を用いて交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転を行うことにより、トップ速度における励磁インダクタンスＬｍＴ’とｄ軸の励磁電流ＩｄＴを測定する。以下の説明では、交流電動機３のトップ（Top）速度（「最高回転速度」とも呼ばれる。）で測定される励磁インダクタンスＬｍ’を「ＬｍＴ’」と表し、ｄ軸の励磁電流Ｉｄを「ＩｄＴ」と表す。また、交流電動機３のベース（Base）速度（「基底回転速度」とも呼ばれる。）で測定される励磁インダクタンスＬｍ’を「ＬｍＢ’」と表し、ｄ軸の励磁電流Ｉｄを「ＩｄＢ」と表す。

上述したように、励磁インダクタンスＬｍ’は、励磁インダクタンス測定部２２が交流電動機３に印加する電流及び電圧の関係より既に測定している。そして、定格トルク電流演算部２３は、銘板情報から読み取った定格電流Ｉ_１と、測定した励磁電流ＩｄＴを用いて、次の（１）式により、定格トルク電流ＩＴを演算する。

ここで、交流電動機３のトップ速度における適正な定格トルク電流ＩＴと定格励磁電流ＩｄＴを演算するためには、Ｖ／ｆ一定速運転を行う際に必要な測定条件を確定する必要がある。本実施の形態例では、測定条件を確定するための判定基準として、銘板情報から読み取った定格電圧Ｖ_１を用いる。

そこで、定格電圧演算部２４は、第１の測定モードで測定したｒ_１、第２の測定モードで測定した合成漏れインダクタンスＬσ、第３の測定モードで測定したトップ速度における励磁インダクタンスＬｍＴ’、定格トルク電流ＩＴ、定格励磁電流ＩｄＴを用いて、次の（２）式、（３）式、（４）式に示す電圧方程式より定格電圧演算値Ｖを演算する。この定格電圧演算値Ｖは、ｄ軸とｑ軸に対して、それぞれＶｄとＶｑとして求めた後、ＶｄとＶｑの二乗和によって演算される。
Ｖｄ＝ｒ_１×ＩｄＴ−ω_１×Ｌσ×ＩＴ…（２）
Ｖｑ＝ｒ_１×ＩＴ＋ω_１×Ｌσ×ＩｄＴ＋ω_１×ＬｍＴ’×ＩｄＴ
＝ｒ_１×ＩＴ＋ω_１×（Ｌσ＋ＬｍＴ’）×ＩｄＴ…（３）

ここで、ω_１＝ωｒ＋ωｓである。そして、すべり周波数ωｓは、次の（５）式で示すように第１の測定モードで測定した１次抵抗ｒ_１、第２の測定モードで測定した合成抵抗ｒσ、第３の測定モードで測定した励磁インダクタンスＬｍＴ’より演算される。

次に、定格周波数ｆ_１としたまま、Ｖ／ｆ比を変更する例を説明する。
図４は、トップ速度における定格周波数ｆ_１を一定に保ったまま、電圧Ｖを変更することによってＶ／ｆ比を変更する例を示す説明図である。

電力変換部２が交流電動機３に出力する電力の定格周波数ｆ_１（ω_１ref＝ω_１mode３＝２×π×ｆ_１）を一定に保ったまま、測定電圧を変えることによりＶ／ｆ比を変更し、定格電圧演算値Ｖを演算する。本実施の形態例では、第３の測定モードにおける測定条件であるｑ軸電圧指令Ｖqref＝Ｖmode３を変更し、定格電圧演算値Ｖが、定格電圧Ｖ_１に一致する測定条件における測定値を選択する。

次に、図３のステップＳ４で切替えられる第３の測定モードにおいて実施される演算処理の例を詳述する。
図５は、定格速度（トップ速度）で交流電動機をＶ／ｆ一定速で運転しながら定格トルク電流ＩＴ、励磁電流Ｉｄ及び励磁インダクタンスＬｍ’を演算する処理の例を示すフローチャートである。

始めに、電動機特性測定部１５の制御部２０は、定格周波数ｆ_１、定格電圧Ｖ_１、定格電流Ｉ_１と、第１の測定モードで測定した１次抵抗ｒ_１、第２の測定モードで測定した合成抵抗ｒσ、合成漏れインダクタンスＬσを取り込む（ステップＳ１１）。

次に、制御部２０は、第３の測定モードにおける交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転を行う（ステップＳ１２）。このとき、制御部２０は、測定条件として、ｄ軸電圧指令Ｖdref＝０、１次角周波数指令ω_１ref＝ω_１mode３（＝２×π×ｆ_１）とし、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを初期値Ｖiniに設定する。初期値Ｖiniには、例えば銘板情報から得た定格電圧Ｖ_１が設定される。そして、制御部２０は、Ｖ／ｆ一定速運転を行う電圧指令を電力変換部２に出力する。これにより、電力変換部２は、交流電動機３がＶ／ｆ一定速運転を行うように、交流電動機３に測定電圧を印加する。

次に、電流検出部５は、電力変換部２が出力する第３の測定モードにおける交流電流を検出し、第２の座標変換部１４は、Ｉｄ，Ｉｑのデータを出力する。そして、励磁電流測定部２１は、第２の座標変換部１４からのＩｄ，Ｉｑのデータを取り込む（ステップＳ１３）。

次に、励磁インダクタンス測定部２２は、励磁インダクタンスＬｍＴ’を求めるための関数Ｆに各パラメータを入力し、交流電動機３の励磁インダクタンスＬｍＴ’の値を演算する（ステップＳ１４）。このパラメータには、ステップＳ１１で取り込んだ１次抵抗ｒ_１、合成漏れインダクタンスＬσと、１次角周波数指令ω_１ref、ｑ軸電圧指令Ｖqrefと、ステップＳ１３で取り込んだＩｄ，Ｉｑがある。

次に、定格トルク電流演算部２３は、ステップＳ１３で取り込んだデータＩｄと、ステップＳ１１で取り込んだ定格電流Ｉ_１から（１）式に従って、定格トルク電流ＩＴを演算する。また、ステップＳ１１で取り込んだ１次抵抗ｒ_１、合成抵抗ｒσと、ステップＳ１４で演算した励磁インダクタンスＬｍ’と励磁電流Ｉｄと定格トルク電流ＩＴから上述した（５）式に従って、すべり周波数ωｓを演算する。さらに、電動機特性測定部１５は、定格周波数ω_１＝２×π×ｆ_１＋ωｓを演算する（ステップＳ１５）。

次に、定格電圧演算部２４は、（２）式、（３）式、（４）式に基づいて、定格電圧演算値Ｖを演算する（ステップＳ１６）。次に、測定条件判定部２５は、定格電圧演算値ＶとステップＳ１１で取り込んだ銘板情報の定格電圧Ｖ_１（線間電圧の場合はＶ_１／√３）を比較する（ステップＳ１７）。

ここで定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１より大きい場合は、ステップＳ１２にて設定したｑ軸電圧指令Ｖqref（例えば、３８５Ｖ）から減少電圧Ｖstep（例えば、５Ｖ）を差し引き（ステップＳ１８）、ステップＳ１２に処理を戻す。そして、定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致するまでステップＳ１２〜Ｓ１８の処理を繰り返す。

一方、定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致すると、測定条件判定部２５は、電動機特性の測定を終了する。このとき、測定条件判定部２５は、定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致した測定条件における励磁インダクタンスＬｍ’を定格励磁インダクタンスＬｍＴ’とし、励磁電流Ｉｄを定格励磁電流ＩｄＴとする。さらに、定格励磁電流ＩｄＴから演算したトルク電流を定格トルク電流ＩＴとして確定し（ステップＳ１９）、不図示のメモリへ確定した値を書き込む。この値は、ベクトル制御モードにおいて、制御定数演算部１６から読み出され、制御定数の演算に用いられる。

以上説明した第１の実施の形態例における電動機特性測定部１５によれば、第１〜第３の測定モードにおいて、銘板情報から得た定格電圧Ｖ_１と定格電流Ｉ_１で交流電動機３を定格運転するために、電動機定数及び定格励磁電流ＩｄＴ、定格トルク電流ＩＴを自動的に選定する。このため、ベクトル制御モードにおいて、制御定数演算部１６は、演算した電動機特性から制御定数を設定し、ベクトル制御に切替えて運転する場合に、銘板情報に記されたように交流電動機３の定格運転を行うことが可能となる。

また、電動機特性測定部１５は、トップ速度における電圧演算値Ｖが、定格電圧Ｖ_１に一致するまで、交流電動機３に印加する電圧を定格電圧Ｖ_１より低い値から増加させ、又は、定格電圧Ｖ_１から減少させる制御を繰り返し行う。これにより、定格電圧Ｖ_１に近づけた電圧演算値Ｖを求めることができる。

ここで、図５において定格電圧Ｖ_１より高い電圧から定格電圧演算値Ｖの判定を開始し、定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致するまで、測定電圧を減少させている。これとは逆に、例えばＶ／ｆ比の設定を定格電圧Ｖ_１の半分の電圧から開始し、定格電圧演算値Ｖが定格電圧Ｖ_１に一致するまで、測定電圧を増加させても同様に測定条件を判定することができる。

また、常温で測定した数値に対して通常運転時の温度上昇分を考慮して、（２）式、（３）式、（５）式の演算に用いる１次抵抗の値を設定する。このため、交流電動機３の温度が上昇することによって変化する１次抵抗の値を、トップ速度における電圧演算値Ｖの演算に取り込む。これにより、通常運転時に定格運転を行って演算する定格電圧演算値Ｖと電流の値が、銘板情報から得られる定格電圧Ｖ_１と定格電流Ｉ_１に一致するように、トップ速度における電動機定数及び定格励磁電流ＩｄＴ、定格トルク電流ＩＴを選定できる。

［第２の実施の形態例］
次に、本発明の第２の実施の形態例について図６〜図１０を参照して説明する。
図６は、ベース速度において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転しながらＶ／ｆ比を変更して測定する様子を示す説明図である。このＶ／ｆ一定速運転をベース速度で実施する処理は、図３のステップＳ４で示す処理を変形したものである。

交流電動機３を界磁弱め付きで駆動する場合は、図５で確定したトップ速度時における励磁電流ＩｄＴの値に基づいて、ベース速度とトップ速度の間で励磁電流Ｉｄを変えて、ベース速度における励磁電流ＩｄＢを求める。

図７は、交流電動機３を界磁弱めで運転する時の、トップ速度及びベース速度と、電圧、磁束、及び励磁電流の関係を示す説明図である。図７Ａは速度起電力と言われる電圧Ｖemf（＝ωre×Φ）の例、図７Ｂは界磁弱めにおける磁束Φの例、図７Ｃはベース速度における励磁電流ＩｄＢと、トップ速度における励磁電流ＩｄＴの例をそれぞれ示している。

図７Ｂに示すように、ベース速度までは、磁束Φを強めた状態（界磁強め）で一定としているため、電圧Ｖemfは速度に比例して増加する（図７Ａ）。また、図７Ｂに示すように、ベース速度からトップ速度にかけては速度に反比例するように磁束Φを減少（界磁弱め）させている。このように界磁弱めを行うと、電圧Ｖemfは一定となり、ベース速度からトップ速度の間では、交流電動機３が定出力特性となる（図７Ａ）。

なお、このとき、磁束Φは「Φ＝Ｌｍ’×Ｉｄ」として求められる。このため、励磁インダクタンスＬｍ’が一定である場合には、図７Ｃの実線に示すように磁束Φの変化に合わせて、励磁電流Ｉｄは速度に反比例して変化する。そして、上述した第１の実施の形態例で決定したトップ速度における定格励磁電流ＩｄＴに基づいて、図７Ｃの実線に示すベース速度からトップ速度までの励磁電流特性を確定することが可能となる。

図８は、交流電動機３の飽和特性の例を示す説明図である。
交流電動機３の磁束Φに飽和特性がある場合は、界磁弱め域（非飽和点）における磁束Φは、トップ速度での磁束ΦＴ＝ＬｍＴ’×ＩｄＴとなり、界磁強め域（飽和点）における磁束Φは、ベース速度での磁束ΦＢ＝ＬｍＢ’×ＩｄＢとなる。ここで、励磁インダクタンスは、ＬｍＢ’＜ＬｍＴ’である。このため、磁束Φに飽和特性があると、図７Ｃの破線に示すように、ベース速度からトップ速度までの励磁電流特性を、実線の励磁電流Ｉｄよりも大きめに設定する必要がある。また、磁束Φが飽和するため、適正な値の励磁電流Ｉｄを設定し、無駄な励磁電流Ｉｄを交流電動機３に流さないようにする必要がある。

そこで、本実施の形態例では、図６で示すように第３の測定モードにおける交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転をベース速度で実施することによって、磁束Φの飽和による励磁電流特性の変化を測定している。

図９は、交流電動機３をＶ／ｆ一定速運転しながらＶ／ｆ比を変更した場合に、トップ速度及びベース速度に対する、電圧、励磁インダクタンス、及び励磁電流の関係を示す説明図である。図９Ａは、速度に対する電圧Ｖの関係を示し、図９Ｂは、速度に対する励磁インダクタンスＬｍ’の関係を示し、図９Ｃは、速度に対する励磁電流Ｉｄの関係を示す。

図９Ａに示すように、電動機特性測定部１５の制御部２０は、トップ速度における低いＶ／ｆ比から、ベース速度における高いＶ／ｆ比になるまで交流電動機３に印加する電圧を上げている。ベース速度とトップ速度の間で磁束Φが非飽和点（界磁弱め）となる場合は、図９Ｂに実線で示すように励磁インダクタンスＬｍ’がほぼ一定となる。このため、図９Ｃに実線で示すようにベース速度とトップ速度の間における励磁電流特性は速度に反比例する関係となる。なお、トップ速度で測定した定格励磁電流ＩｄＴからベース速度で測定した定格励磁電流ＩｄＢを演算で求めて設定することも可能である。

一方、交流電動機３に磁束Φの飽和がある場合には、図９Ｂの破線に示すように励磁インダクタンスＬｍ’が変化する。このとき、Ｖ／ｆ比が高い界磁強め域になるに従って励磁インダクタンスＬｍ’が小さくなり、図９Ｃの破線に示すように過大な励磁電流ＩｄＢが交流電動機３に流れてしまう。このため、交流電動機３をベース速度で運転する時に適正な値となる励磁電流ＩｄＢ及び励磁インダクタンスＬｍＢ’を測定する必要がある。そこで、第２の実施の形態例における電動機特性測定部１５は、図６で示す第３の測定モードのＶ／ｆ一定速運転をベース速度で実施することによって、磁束Φの飽和による励磁電流特性の変化を測定している。

励磁電流特性を測定する際には、上述した第１の実施の形態例で示したように、制御部２０は、トップ速度の定格点で交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転を行う。そして、トップ速度における定格トルク電流ＩＴと励磁電流ＩｄＴを演算した後に、Ｖ／ｆ比を変更して励磁電流特性を測定する。Ｖ／ｆ比が同じ条件では、励磁電流Ｉｄや励磁インダクタンスＬｍ’の測定値はほぼ同じ値となる。このため、ベース速度においては、Ｖ／ｆ比が低くなる電圧より測定を開始する。

ベース速度においてＶ／ｆ比が低い電圧とは、例えばトップ速度で決定した測定条件におけるＶ／ｆ比から得られる電圧である。このようにＶ／ｆ比が低い電圧より励磁電流特性の測定を開始するのは、交流電動機３の磁気飽和の影響で励磁電流Ｉｄが過大となることを防ぐためである。このため、Ｖ／ｆ比を低くした状態、言い換えれば低い測定電圧を交流電動機３に印加しながら励磁電流特性の測定を始める。

図１０は、ベース速度において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係を示すフローチャートである。このベース速度でＶ／ｆ一定速運転を行う処理は、図３のステップＳ４に示す第３の測定モードにおいて実施される処理を変形したものである。

第２の実施の形態における電動機特性測定部１５は、第３の測定モードにおいて、交流電動機３のベース速度を一定とする周波数を維持し、交流電動機３に印加する電圧及び周波数の比を変更して、交流電動機３を界磁弱めで駆動させる。そして、第２の座標変換部１４から入力するＩｄ，Ｉｑに基づいて演算したベース速度における電圧演算値Ｖを、判定基準として用いる定格電圧に近づける制御を繰り返す。その後、電圧演算値Ｖが定格電圧に一致する場合に電動機特性測定部１５は、ベース速度における励磁インダクタンス及び励磁電流を確定し、励磁インダクタンス及び励磁電流をベース速度における交流電動機３の電動機特性として求める。

始めに、制御部２０は、銘板情報の定格電圧Ｖ_１、トップ速度にて確定した定格トルク電流ＩＴ、第１の測定モードで測定した１次抵抗ｒ_１、第２の測定モードで測定した合成抵抗ｒσ、合成漏れインダクタンスＬσを、演算に使用するために取り込む（ステップＳ２１）。

次に、制御部２０は、第３の測定モードにおける測定条件として、ｄ軸電圧指令Ｖdref＝０、１次角周波数指令ω_１ref＝ω_１mode３（＝２×π×ｆＢ）、及びベース速度を設定し、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを初期値Ｖiniに設定する。ここでｆＢはベース速度の周波数である。初期値Ｖiniには、トップ速度での測定によって確定した測定条件におけるＶ／ｆ比となる電圧を設定してもよい。そして、制御部２０は、Ｖ／ｆ一定速運転を行う電圧指令を出力し、交流電動機３に測定電圧を印加する（ステップＳ２２）。

次に、制御部２０は、電力変換部２を制御して交流電動機３に測定電圧を印加する。そして、電流検出部５が交流電流の検出値を検出すると、励磁電流測定部２１は、第２の座標変換部１４からＩｄ，Ｉｑのデータを取り込む（ステップＳ２３）。

続いて、励磁インダクタンス測定部２２は、ステップＳ２１で取り込んだ１次抵抗ｒ_１、合成漏れインダクタンスＬσ、１次角周波数指令ω_１ref、ｑ軸電圧指令Ｖqref、及びＩｄ，Ｉｑのデータを関数Ｆに入れて、ベース速度における交流電動機３の励磁インダクタンスＬｍ’の値を演算する（ステップＳ２４）。

次に、定格トルク電流演算部２３は、ステップＳ２１で取り込んだ定格トルク電流ＩＴと、ステップＳ２３で取り込んだ励磁電流Ｉｄと、ステップＳ２１で取り込んだ１次抵抗ｒ_１、合成抵抗ｒσと、ステップＳ２４で演算した励磁インダクタンスＬｍ’から（５）式に従って、すべり周波数ωｓを演算し、ω_１＝２×π×ｆＢ＋ωｓとする（ステップＳ２５）。

そして、定格電圧演算部２４は、（２）式、（３）式、（４）式に基づき、定格電圧演算値Ｖを演算する（ステップＳ２６）。次に、測定条件判定部２５は、定格電圧演算値Ｖと、ステップＳ２１で取り込んだ銘板情報から得られた定格電圧Ｖ_１（線間電圧の場合はＶ_１／√３）を比較する（ステップＳ２７）。ベース速度においては１次角周波数ω_１が小さくなるので、ω_１×Ｌσ×ＩＴやω_１×Ｌσ×ＩｄＢの成分が小さくなる。このため、測定条件判定部２５は、定格電圧Ｖ_１の代わりに、速度比分だけ小さくなるように低めに設定した判定基準電圧Ｖαを定格電圧演算値Ｖとの比較に用いる。

定格電圧演算値Ｖが判定基準電圧Ｖαより小さい場合は、ステップＳ２２にて設定したｑ軸電圧指令Ｖqrefに増加分Ｖstepを加えて、ステップＳ２２に戻る（ステップＳ２８）。そして、定格電圧演算値Ｖが判定基準電圧Ｖαに一致するまでステップＳ２２〜Ｓ２７の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２７で、定格電圧演算値Ｖが判定基準電圧Ｖαに一致したと判定された場合には、測定を終了する。そして、測定条件判定部２５は、判定基準電圧Ｖαに一致した測定条件におけるＬｍ’をベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’、Ｉｄをベース速度における励磁電流ＩｄＢとして決定する（ステップＳ２９）。

以上説明した第２の実施の形態例における電動機特性測定部１５によれば、交流電動機３をベース速度で定格運転する時に交流電動機３に出力する交流電圧と交流電流の値が、少なくとも銘板情報から得られる値より小さくなるように、電動機定数及びベース速度における励磁電流ＩｄＢを選定する。このため、得られた電動機特性に基づいて、制御定数演算部１６が交流電動機３の界磁弱めを考慮した制御定数を設定することができる。また、電動機特性測定部１５がベクトル制御モードに切替えて交流電動機３を運転した場合においても、励磁電流及び電圧を過大にせずに交流電動機３の定格運転を行うことが可能となる。

また、電動機特性測定部１５は、ベース速度における電圧演算値Ｖが、定格電圧Ｖ_１に一致するまで、交流電動機３に印加する電圧を定格電圧Ｖ_１より低い値から増加させ、又は、定格電圧Ｖ_１から減少させる制御を繰り返し行う。これにより、定格電圧Ｖ_１に近づけた電圧演算値Ｖを求めることができる。

第２の実施の形態例においても、常温で測定した数値に対して交流電動機３を通常運転する時に温度上昇によって抵抗値が上がることを考慮して、（２）式、（３）式、（５）式の演算に用いる抵抗値を設定する。このため、交流電動機３の温度が上昇することによって変化する１次抵抗の値を、ベース速度における電圧演算値Ｖの演算に取り込む。これにより、通常運転時の定格運転における電圧と電流が銘板情報から得られる定格電圧Ｖ_１を超えないようにしながら、電動機定数と、ベース速度における励磁電流ＩｄＢを選定できる。

［第３の実施の形態例］
次に、本発明の第３の実施の形態例における電力変換部制御装置４の動作例について図１１〜図１４を参照して説明する。
第３の実施の形態例では、磁束を判定基準とした点で、電圧を判定基準とした第１及び第２の実施の形態例とは異なっている。以下の説明において、既に第１の実施の形態で説明した部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１１は、第３の実施の形態例における電動機特性測定部３０の内部構成を示すブロック図である。
電動機特性測定部３０の内部構成は、上述した第１の実施の形態例における電動機特性測定部１５とほとんど同じ構成を採用している。ただし、図１１の電動機特性測定部３０では、図２の電動機特性測定部１５の定格電圧演算部２４の代わりに、交流電動機３の磁束を演算する磁束演算部２６を用いている点が異なる。この磁束演算部２６は、交流電動機３をＶ／ｆ一定速運転する際に、測定した励磁電流Ｉｄと励磁インダクタンスＬｍ’から磁束Φを演算するものである。

図１２は、ベース速度において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係の例を示す説明図である。図１２Ａは、ベース速度を一定としたまま、Ｖ／ｆ比が高い状態で測定電圧を上げる例を示し、図１２Ｂは、励磁電流Ｉｄによって変化する磁束Φの特性の例を示す。

図１２Ａに示すように、磁束演算部２６は、（α）、（β）、（γ）が示す各Ｖ／ｆ比で測定した励磁電流Ｉｄと、励磁インダクタンスＬｍ’から、（６）式に従って磁束Φを演算する。
Φ＝Ｌｍ’×Ｉｄ…（６）
このとき、図１２Ｂに示す（α）、（β）、（γ）のように磁束Φの飽和特性が得られる。

ここで、図７に示すように界磁弱めを行う場合における磁束Φは、ベース速度からトップ速度にかけて速度に反比例となる関係にある。このため、第１の実施の形態例において決定したトップ速度における励磁電流ＩｄＴと励磁インダクタンスＬｍＴ’から得たトップ速度時における磁束ΦＴ＝ＬｍＴ’×ＩｄＴを予め演算する。そして、次の（７）式を用いて、磁束ΦＴにトップ速度ωreＴとベース速度ωreＢの比率を掛け合わせたベース速度における磁束ΦＢの値を判定基準磁束ΦＢとして演算する。
判定基準磁束ΦＢ＝ΦＴ×ωreＴ／ωreＢ…（７）

そして、電動機特性測定部３０は、測定電圧を増加してＶ／ｆ比を変更しながら励磁電流特性を測定する。このとき、電動機特性測定部３０は、各Ｖ／ｆ比において測定した励磁電流及び励磁インダクタンスより磁束Φを演算し、この磁束Φが（７）式で演算した判定基準磁束ΦＢに一致した時に測定を終了する。そして、測定の終了時点における測定条件で測定した励磁電流Ｉｄをベース速度における励磁電流ＩｄＢとし、励磁インダクタンスＬｍ’をベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’とする。

次に、図３のステップＳ４に示す第３の測定モードにおいて実施される演算処理について説明する。
図１３は、ベース速度において交流電動機３のＶ／ｆ一定速運転を行う場合に、ベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’と励磁電流ＩｄＢを決定する処理の例を示すフローチャートである。

第３の実施の形態における電動機特性測定部３０は、第３の測定モードにおいて、交流電動機３のベース速度を一定とする周波数を維持する。そして、交流電動機３に印加する電圧及び周波数の比を変更して、交流電動機３を界磁弱めで駆動させて演算した磁束演算値Φを、トップ速度における磁束よりベース速度とトップ速度の比率で演算した判定基準磁束ΦＢに近づける制御を行う。その後、磁束演算値Φが判定基準磁束ΦＢに一致する場合における、励磁インダクタンスＬｍ’及び励磁電流Ｉｄをベース速度における交流電動機３の電動機特性として求める。

始めに、電動機特性測定部３０の制御部２０は、第１の測定モードで測定した１次抵抗ｒ_１と、第２の測定モードで測定した合成抵抗ｒσと、合成漏れインダクタンスＬσを演算に使用するために取り込む。また、トップ速度における磁束ΦＴから（７）式に従って演算したベース速度における磁束ΦＢを、判定基準磁束ΦＢとして取り込む（ステップＳ３１）。

次に、制御部２０は、第３の測定モードにおける測定条件として、ｄ軸電圧指令Ｖdref＝０、１次角周波数指令ω_１ref＝ω_１mode３（＝２×π×ｆＢ）とベース速度を設定し、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを初期値Ｖiniに設定する。初期値Ｖiniには、トップ速度での測定にて確定した測定条件におけるＶ／ｆ比となる電圧を設定してもよい。

次に、制御部２０は、Ｖ／ｆ一定速運転を行う電圧指令を出力し、交流電動機３に測定電圧を印加する（ステップＳ３２）。そして、電流検出部５が交流電流の検出値を検出すると、励磁電流測定部２１は、第２の座標変換部１４からＩｄ，Ｉｑのデータを取り込む（ステップＳ３３）。

続いて、励磁インダクタンス測定部２２は、ステップＳ３１で取り込んだ１次抵抗ｒ_１、合成漏れインダクタンスＬσと、１次角周波数指令ω_１ref、ｑ軸電圧指令Ｖqref、Ｉｄ，Ｉｑのデータを関数Ｆに入れて、ベース速度における交流電動機３の励磁インダクタンスＬｍ’の値を演算する（ステップＳ３４）。

そして、磁束演算部２６は、ステップＳ３３で取り込んだ励磁電流Ｉｄと、ステップＳ３４で演算した励磁インダクタンスＬｍ’より、（６）式に従って磁束Φを演算する（ステップＳ３５）。

次に、測定条件判定部２５は、演算磁束ΦとステップＳ３１で取り込んだベース速度時における判定基準磁束ΦＢを比較する（ステップＳ３６）。演算磁束Φが判定基準磁束ΦＢより小さい場合は、ステップＳ３２にて設定したｑ軸電圧指令Ｖqrefに増加分Ｖstepを加えて（ステップＳ３７）、ステップＳ３２に戻る。そして、演算磁束Φが判定基準磁束ΦＢに一致するまでステップＳ３２〜Ｓ３５の処理を繰り返す。

ステップＳ３６で、演算磁束Φが判定基準磁束ΦＢに一致したと判定された場合は測定を終了する。そして、判定基準磁束ΦＢに一致した測定条件における励磁インダクタンスＬｍ’をベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’として決定し、励磁電流Ｉｄをベース速度における励磁電流ＩｄＢとして決定する（ステップＳ３８）。

図１４は、磁束飽和特性から得られる界磁弱め運転時における磁束Φと励磁電流Ｉｄの関係を示す説明図である。図１４Ａは励磁電流Ｉｄと磁束Φの関係、図１４Ｂは速度と磁束Φの関係、及び図１４Ｃは速度と励磁電流ＩｄＢ，ＩｄＴの関係をそれぞれ示している。

図１４Ａに示すように、トップ速度の励磁電流ＩｄＴにおける磁束ΦＴより、ベース速度の励磁電流ＩｄＢにおける磁束ΦＢが高いことが分かる。
また、図１４Ｂより、ベース速度とトップ速度の間において、速度に対する磁束Φは反比例の関係にあることが分かる。また、図１４Ｃより、ベース速度とトップ速度の間において、速度に対する励磁電流Ｉｄは磁束飽和の影響を考慮した関係にあることが分かる。
このため、電動機定数の測定過程によって得られる磁束飽和特性に基づいて、ベース速度からトップ速度の間における励磁電流特性を決定できる。

以上説明した第３の実施の形態例に係る電動機特性測定部３０によれば、界磁弱め付きで交流電動機３を運転し、また交流電動機３に飽和特性がある場合においても、ベース速度にてＶ／ｆ比を変更する。このとき、電動機特性測定部３０は、磁束演算値Φが、判定基準磁束ΦＢに一致するまで、交流電動機３に印加する電圧を定格電圧Ｖ_１より低い値から増加させる制御を繰り返し行い、磁束演算値Φが判定基準磁束ΦＢを超えない範囲で磁束を測定する。これにより、測定時の過電流を防止し、ベース速度における適正な励磁電流ＩｄＢを決定できる。

また、電動機特性測定部１５は、磁束演算値Φが、判定基準磁束ΦＢに一致するまで、交流電動機３に印加する電圧を定格電圧Ｖ_１より低い値から増加させる制御を繰り返し行う。この過程において、磁束演算値Φの飽和特性より、ベース速度からトップ速度の間における励磁電流特性を演算する。このため、測定の過程で得られる磁束飽和特性からベース速度からトップ速度にかけての励磁電流Ｉｄの励磁電流特性を設定することができる。さらに界磁弱め付きで交流電動機３を運転する場合においても、磁束Φの飽和特性を考慮して各速度における励磁電流Ｉｄを設定することができる。このため、電動機定数が不明な交流電動機３であっても界磁弱め付きで容易にベクトル制御することができる。

［第４の実施の形態例］
次に、本発明の第４の実施の形態例における電力変換部制御装置４の動作例について図１５〜図１８を参照して説明する。
本実施の形態例における電力変換部制御装置４は、第３の実施形態例に示した磁束による判定を行う場合において、励磁電流リミッタＩｄlimによる保護機能を持たせたものである。つまり、第４の実施の形態例では、励磁電流リミッタＩｄlimにより測定が制限された場合に、測定する速度を変更して最適なベース速度を決定する点が第３の実施の形態例と異なっている。

図１５は、ベース速度において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係の例を示す説明図である。図１５Ａは、ベース速度を一定のまま、Ｖ／ｆ比が高い状態で電圧Ｖを高める状態の例を示し、図１５Ｂは、励磁電流Ｉｄによって変化する磁束Φの特性の例を示す。

交流電動機３の磁束Φの飽和特性によっては、図１２Ｂに示すような判定基準磁束ΦＢに磁束Φが一致する条件がなく、交流電動機３に過電流が流入する場合がある。このとき、図１５Ｂに示すように磁束Φが判定基準磁束ΦＢとなる前に励磁電流Ｉｄが過大となり、ベース速度における励磁電流ＩｄＢを特定できない。ここで、測定した励磁電流Ｉｄが過大にならないようにし、電動機特性測定部３０が電力変換部２の許容電流の範囲内で励磁電流特性の測定を行えるように、励磁電流Ｉｄを一定の値に抑える保護機能としての励磁電流リミッタＩｄlimを設定する。ここで、励磁電流リミッタＩｄlimは、電力変換部２の許容電流Ｉinvに安全率αを乗じ、定格トルク電流ＩＴに過負荷率ＯＬを乗じた値を考慮して、次の（８）式により演算する。

しかし、励磁電流リミッタＩｄlimにより励磁電流特性の測定が制限されると、交流電動機３の飽和特性によりベース速度において必要な磁束Φを生じさせることができない。このことは、図７に示したような界磁弱め運転時における電圧Ｖemf、磁束Φ及び励磁電流Ｉｄの関係が成立せず、ベース速度とトップ速度の間において定出力特性にならないことを意味する。従って、交流電動機３の飽和特性に応じて最適なベース速度と、ベース速度における励磁電流ＩｄＢを設定する必要がある。

図１６は、ベース速度とトップ速度の間において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転して測定する励磁電流Ｉｄと磁束演算値Φの関係の例を示す説明図である。図１６Ａは、ベース速度とトップ速度の間で交流電動機３の速度を変える例、図１６Ｂは、判定基準磁束ΦＢに基づいてベース速度の励磁電流ＩｄＢを確定する例を示す。

図１６Ａに示すように、第４の実施の形態例における電動機特性測定部３０は、励磁電流リミッタＩｄlimにより励磁電流特性の測定が制限されると、当初設定したベース速度とトップ速度の中間速度である第１中間速度（ωre1c）に交流電動機３の速度を変更する。そして、トップ速度で確定した測定条件におけるＶ／ｆ比と同じになる点に測定電圧の初期値を設定する。その後、電動機特性測定部３０は、測定電圧を徐々に増加させて測定を行い、（７）式を用いて演算される速度比から得た判定基準磁束Φ１ｃに一致するか、又は励磁電流リミッタＩｄlimにより測定が制限されるかを判定する。

励磁電流リミッタＩｄlimにより励磁電流特性の測定が制限された場合は、さらに、図１６Ａに示す第１中間速度（ωre1c）とトップ速度の中間速度である第２中間速度で測定を繰り返す。逆に、測定した磁束Φが判定基準磁束Φ１ｃに一致する場合は、当初設定したベース速度と第１中間速度の中間速度である第３中間速度で再び測定を実施する。このように速度を変える処理を繰り返していき、この過程で得たデータから示される磁束の飽和特性により、最適なベース速度と励磁電流ＩｄＢを設定することが可能となる。

次に、図３のステップＳ４に示す第３の測定モードにおいて実施される演算処理について、図１７のフローチャートを参照して説明する。
図１７は、ベース速度とトップ速度の間において交流電動機３をＶ／ｆ一定速で運転して、ベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’と励磁電流ＩｄＢを決定する処理の例を示すフローチャートである。

電動機特性測定部３０は、第３の測定モードにおいて、交流電動機３のベース速度を一定とする周波数を維持する。そして、交流電動機３に印加する電圧及び周波数の比を変更して、交流電動機３を界磁弱めで駆動させて演算した磁束演算値Φを、トップ速度における磁束よりベース速度とトップ速度の比率で演算した判定基準磁束ΦＢに近づける制御を行う。この過程で、第２の座標変換部１４から入力するｄ軸の励磁電流が励磁電流リミッタを超えた場合には、ベース速度からトップ速度の間で交流電動機３の速度を変更する。そして、磁束演算値Φが変更した速度とトップ速度の比率でトップ速度における磁束より演算した判定基準磁束に一致する場合における、変更した速度をベース速度とし、励磁インダクタンス及び励磁電流をベース速度における交流電動機３の電動機特性として求める。

始めに、電動機特性測定部３０の制御部２０は、第１の測定モードで測定した一次抵抗ｒ_１とモード２で測定した合成抵抗ｒσと合成漏れインダクタンスＬσを演算に使用するために取り込む（ステップＳ４１）。

次に、制御部２０は、第３の測定モードにおける測定条件として、周波数指令の初期値ｆiniにベース速度における周波数ｆＢを設定し、一次角周波数指令ω_１ref＝ω_１mode３（＝２×π×ｆini）とする。そして、トップ速度における磁束ΦＴ、トップ周波数ωｒｅＴと、設定した一次角周波数指令ω_１refを用いて、（７）式に従って、判定基準磁束Φｒを演算する（ステップＳ４２）。

そして、制御部２０は、ｄ軸電圧指令Ｖdref＝０、ｑ軸電圧指令Ｖqrefを初期値Ｖiniに設定する。初期値Ｖiniには、トップ速度での測定にて確定した測定条件において、Ｖ／ｆ比となる電圧を設定してもよい。続いて、制御部２０は、Ｖ／ｆ一定速運転を行うｄ軸電圧指令Ｖdref，ｑ軸電圧指令Ｖqrefを出力し、交流電動機３に測定電圧を印加する（ステップＳ４３）。

次に、電流検出部５が交流電流を検出すると、励磁電流測定部２１は、第２の座標変換部１４からＩｄ，Ｉｑのデータを取り込む（ステップＳ４４）。そして、測定条件判定部２５は、ステップＳ４４で取り込んだ励磁電流Ｉｄと、（８）式で演算した励磁電流リミッタＩｄlimを比較する（ステップＳ４５）。

励磁電流Ｉｄが励磁電流リミッタＩｄlimより大きい場合は、電動機特性測定部３０が測定条件である周波数指令を変更し、交流電動機３を増速する（ステップＳ４６）。このとき、例えば、トップ速度と前回設定値の中間値を演算した後、ステップＳ４２に戻りステップＳ４２〜Ｓ４５の処理を繰り返す。以下の説明では、前ステップＳ４２〜Ｓ４５までの処理を行って前回設定した速度の値を、「前回設定値」と呼び、ステップＳ４２〜Ｓ４５までの処理を行って今回設定した速度を、「今回設定値」と呼ぶ。このため、ステップＳ４６の処理を繰り返すと、徐々に中間値がトップ速度に近づいていく。

次に、ステップＳ４４で取り込んだ励磁電流Ｉｄが励磁電流リミッタＩｄlim以下である場合、ステップＳ４１で取り込んだ一次抵抗ｒ_１、合成漏れインダクタンスＬσと、測定条件として設定した１次角周波数指令ω_１ref、ｑ軸電圧指令Ｖqrefと、測定のため印加した各電圧に対応して流れるＩｄ，Ｉｑのデータを用いて、交流電動機３の励磁インダクタンスＬｍ’の値を演算する（ステップＳ４７）。

次に、電動機特性測定部３０は、ステップＳ４４で取り込んだデータＩｄと、ステップＳ４７で演算した励磁インダクタンスＬｍ’より、（６）式に従って磁束演算値Φを演算する（ステップＳ４８）。そして、磁束演算値ΦとステップＳ４２で演算した判定基準磁束Φｒを比較する（ステップＳ４９）。

磁束演算値Φが判定基準磁束Φｒより小さい場合は、ステップＳ４３にて設定したｑ軸電圧指令Ｖqrefに増加分Ｖstepを追加する（ステップＳ５０）。その後、ステップＳ４３に戻り、磁束演算値Φが判定基準磁束Φｒに一致するまでステップＳ４２〜Ｓ４９の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ４９で、磁束演算値Φが判定基準磁束Φｒに一致したと判定された場合、励磁インダクタンスＬｍ’と励磁電流Ｉｄを、設定した測定周波数（速度）における励磁インダクタンスＬｍｃ’、励磁電流Ｉｄｃとして決定する（ステップＳ５１）。

次に、前回測定と今回測定における磁束演算値Φの変化量に対する励磁電流Ｉｄの変化量を示す飽和度判定基準値ΔΦ／ΔＩｄを飽和度判定基準値として用いて、基準値ｄΦと比較する（ステップＳ５２）。この飽和度判定基準値ΔΦ／ΔＩｄは、トップ速度における励磁電流の変化に対する磁束変化を示す値からベース速度における励磁電流の変化に対する磁束変化を示す値である。そして、電動機特性測定部３０は、交流電動機３の速度を変更して測定したｄ軸の励磁電流の変化に対する磁束の変化の値が飽和度判定基準値に一致した場合における交流電動機３の速度をベース速度として確定し、励磁電流をベース速度における励磁電流と確定する。

ここで、界磁弱め範囲を広くとり、無駄に励磁電流を流さないようにする必要がある。ここで、交流電動機３の飽和特性における励磁電流Ｉｄと磁束Φの関係について図１８を参照して説明する。

図１８は、交流電動機３の飽和特性の例を示す説明図である。
リミッタ励磁電流Ｉｄlimより小さな励磁電流ＩｄＢが最適点であるとする。ここで、非飽和点である界磁弱め域では、飽和度判定基準値ΔΦ／ΔＩｄ≒ＬｍＴ’となるため、トップ速度における磁束ΦＴは、ＬｍＴ’×ＩｄＴとして求めることができる。

一方、磁束Φが飽和するに従って、界磁弱め範囲を広くし、無駄な励磁電流を流さないように励磁電流Ｉｄを小さくし、飽和度判定基準値ΔΦ/ΔＩｄ＜基準値ｄΦの範囲で励磁電流Ｉｄに制限をかける（０＜ｄΦ＜ＬｍＴ’）。このとき、ベース速度における最適点となる励磁電流ＩｄＢにより、ベース速度における磁束ΦＢが、ＬｍＢ’×ＩｄＢとして求めることができる。

このように交流電動機３の飽和特性における飽和度合いを示す励磁電流Ｉｄの変化に対する磁束の変化量が基準値ｄΦより小さくならないように励磁電流Ｉｄの制限をかける。こうすることで、磁束の変化量が規定の判定基準磁束ΦＢより小さくなった時点において、ベース速度における最適な励磁電流ＩｄＢを設定することができる。

図１７のフローチャートの説明に戻る。図１７のステップＳ５２で飽和度判定基準値ΔΦ／ΔＩｄが基準値ｄΦよりも大きいと判定された場合は、測定条件である周波数指令を変更する（ステップＳ５３）。例えば、ベース速度と前回設定値の中間値を演算した後、ステップＳ４２に戻りステップＳ４３以降の処理を繰り返す。

電動機特性測定部３０は、ステップＳ５２で飽和度判定基準値ΔΦ／ΔＩｄが基準値ｄΦに一致したと判定された場合は、測定を終了する。そして、ステップＳ５４にて、条件成立時の速度をベース速度とし、励磁インダクタンスＬｍ’をベース速度における励磁インダクタンスＬｍＢ’とし、励磁電流Ｉｄをベース速度における励磁電流ＩｄＢとして決定する。このとき、測定過程によって得られる各速度における磁束飽和特性から、図１４に示すようなベース速度からトップ速度における励磁電流特性を決定できる。

以上説明した第４の実施の形態例に係る電動機特性測定部３０によれば、交流電動機３を界磁弱め付きで運転する際に、磁束Φの飽和特性によって当初のベース速度で励磁電流ＩｄＢを特定できない場合においても、速度条件とＶ／ｆ比を変更して励磁電流特性を測定することが可能となる。これにより測定時に交流電動機３へ過電流が流入することを防止しながら、適正なベース速度とベース励磁電流ＩｄＢの値を決定できる。また、測定の過程で得られる磁束飽和特性からベース速度からトップ速度にかけての励磁電流特性を設定することができる。

また、電動機特性測定部３０は、交流電動機３の速度を変更してｄ軸の励磁電流及び磁束演算値Φを繰り返し求める過程において、演算した磁束の飽和特性より、ベース速度からトップ速度におけるｄ軸の励磁電流の励磁電流特性を求めることができる。

なお、上述した第１〜第４の実施の形態例では、Ｖ／ｆ比を変更して測定を行うときに周波数をトップ速度又はベース速度に固定して、電圧を変更している。しかし、電圧を固定して周波数を変更したり、任意の組み合わせでＶ／ｆ比を変更したりして測定を行ってもよい。

また、上述した実施の形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、又は各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータ等に所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。

また、上述した実施の形態例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵ等の制御装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。

この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態例の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態例の機能が実現される場合も含まれる。

また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

１…交流電源、２…電力変換部、３…交流電動機、４…電力変換部制御装置、５…電流検出部、６…入力部、１０…交流電動機制御システム、１１…ベクトル制御部、１２…第１の座標変換部、１３…パルス生成部、１４…第２の座標変換部、１５…電動機特性測定部、１６…制御定数演算部、１７…切替部、１８…モード切替部、２０…制御部、２１…励磁電流測定部、２２…励磁インダクタンス測定部、２３…定格トルク電流演算部、２４…定格電圧演算部、２５…測定条件判定部

Claims (16)

1. １次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を三相交流電圧指令に座標変換する第１の座標変換部と、
   前記三相交流電圧指令により、交流電源から入力する交流電力の電圧及び周波数を変換し、交流電動機を駆動する電力変換部を制御するためのパルス信号を生成するパルス生成部と、
   電流検出部によって検出された前記電力変換部が出力する交流電流の検出値を、前記１次角周波数指令に基づいて、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に変換する第２の座標変換部と、
   前記第１の座標変換部に前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を出力することにより、前記電力変換部が前記交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行い、前記第２の座標変換部から入力する、前記ｄ軸の励磁電流及び前記ｑ軸のトルク電流に基づいて、少なくとも定格トルク電流及び定格励磁電流を含む前記交流電動機の電動機特性を求める電動機特性測定部と、を備え、
   前記電動機特性測定部は、
   前記交流電動機の電動機特性を測定する第１の測定モードにおいて、前記交流電動機の１次抵抗を測定し、
   前記交流電動機の電動機特性を測定する第２の測定モードにおいて、前記交流電動機の合成抵抗及び合成漏れインダクタンスを測定し、
   前記交流電動機の電動機特性を測定する第３の測定モードにおいて、前記交流電動機の励磁インダクタンス、定格トルク電流及び定格励磁電流を演算する、
   電力変換部制御装置。
2. 前記電動機特性測定部は、前記第３の測定モードにおいて、
   前記交流電動機のトップ速度を一定にし、前記交流電動機に印加する電圧及び周波数の比を変更して、前記第２の座標変換部から入力する前記ｄ軸の励磁電流及び前記ｑ軸のトルク電流に基づいて演算したトップ速度における電圧演算値を、判定基準として用いる定格電圧に近づける制御を繰り返し、
   前記電圧演算値が前記定格電圧に一致する場合に、トップ速度における励磁インダクタンスを確定し、前記ｄ軸の励磁電流を定格励磁電流と設定し、
   前記定格励磁電流から演算した定格トルク電流を設定して、前記定格励磁電流及び前記定格トルク電流をトップ速度における前記交流電動機の電動機特性として求める
   請求項１記載の電力変換部制御装置。
3. 前記電動機特性測定部は、トップ速度における前記電圧演算値が、前記定格電圧に一致するまで、前記交流電動機に印加する電圧を前記定格電圧より低い値から増加させ、又は、前記定格電圧から減少させる制御を繰り返し行う
   請求項２記載の電力変換部制御装置。
4. 前記電動機特性測定部は、前記交流電動機の温度が上昇することによって変化する前記１次抵抗の値を、トップ速度における前記電圧演算値の演算に取り込む
   請求項３記載の電力変換部制御装置。
5. さらに、前記交流電動機をベクトル制御するベクトル制御モードにおいて、前記電動機特性から求めた電動機定数により前記交流電動機の動作を制御するベクトル制御部の制御定数を演算する制御定数演算部と、
   前記第２の座標変換部から入力するｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流、並びに前記制御定数演算部から入力する前記制御定数に基づいて生成した前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令により、前記電力変換部に前記交流電動機をベクトル制御させるベクトル制御部と、
   前記第１〜第３の測定モードにおいて前記電動機特性測定部から入力する前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を前記第１の座標変換部に出力し、前記ベクトル制御モードにおいて前記ベクトル制御部から入力する前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を前記第１の座標変換部に出力するように入力を切替える切替部と、を備える
   請求項４記載の電力変換部制御装置。
6. 前記電動機特性測定部は、前記第３の測定モードにおいて、
   前記交流電動機のベース速度を一定とする周波数を維持し、前記交流電動機に印加する電圧及び周波数の比を変更して、前記交流電動機を界磁弱めで駆動させ、
   前記第２の座標変換部から入力する前記ｄ軸の励磁電流及び前記ｑ軸のトルク電流に基づいて演算したベース速度における電圧演算値を、判定基準として用いる定格電圧に近づける制御を繰り返し、
   前記電圧演算値が前記定格電圧に一致する場合にベース速度における励磁インダクタンス及び励磁電流を確定し、
   前記励磁インダクタンス及び前記励磁電流をベース速度における前記交流電動機の電動機特性として求める
   請求項１記載の電力変換部制御装置。
7. 前記電動機特性測定部は、前記電圧演算値が、前記定格電圧に一致するまで、前記交流電動機に印加する電圧を前記定格電圧より低い値から増加させ、又は、前記定格電圧から減少させる制御を繰り返し行う
   請求項６記載の電力変換部制御装置。
8. 前記電動機特性測定部は、前記交流電動機の温度が上昇することによって変化する前記１次抵抗の値を、前記定格電圧の演算に取り込む
   請求項７記載の電力変換部制御装置。
9. 前記電動機特性測定部は、前記第３の測定モードにおいて、
   前記交流電動機のベース速度を一定とする周波数を維持し、
   前記交流電動機に印加する電圧及び周波数の比を変更して、前記交流電動機を界磁弱めで駆動させて演算した磁束演算値を、トップ速度における磁束よりベース速度とトップ速度の比率で演算した判定基準磁束に近づける制御を行い、
   前記磁束演算値が前記判定基準磁束に一致する場合における、前記励磁インダクタンス及び前記励磁電流をベース速度における前記交流電動機の電動機特性として求める
   請求項１記載の電力変換部制御装置。
10. 前記電動機特性測定部は、前記磁束演算値が、前記判定基準磁束に一致するまで、前記交流電動機に印加する電圧を前記定格電圧より低い値から増加させる制御を繰り返し行う
    請求項９記載の電力変換部制御装置。
11. 前記電動機特性測定部は、前記磁束演算値が、前記判定基準磁束に一致するまで、前記交流電動機に印加する電圧を前記定格電圧より低い値から増加させる制御を繰り返し行う過程において、前記磁束演算値の飽和特性より、ベース速度からトップ速度の間における励磁電流特性を演算する
    請求項１０記載の電力変換部制御装置。
12. 前記電動機特性測定部は、前記第３の測定モードにおいて、
    前記交流電動機のベース速度を一定とする周波数を維持し、
    前記交流電動機に印加する電圧及び周波数の比を変更して、前記交流電動機を界磁弱めで駆動させて演算した磁束演算値を、トップ速度における磁束よりベース速度とトップ速度の比率で演算した判定基準磁束に近づける制御を行う過程で、前記第２の座標変換部から入力する前記ｄ軸の励磁電流が励磁電流リミッタを超えた場合には、前記ベース速度から前記トップ速度の間で前記交流電動機の速度を変更し、
    前記磁束演算値が、変更した速度とトップ速度の比率でトップ速度における磁束より演算した判定基準磁束に一致する場合における、変更した速度をベース速度とし、前記励磁インダクタンス及び前記励磁電流をベース速度における前記交流電動機の電動機特性として求める
    請求項１記載の電力変換部制御装置。
13. 前記電動機特性測定部は、
    トップ速度における前記励磁電流の変化に対する磁束変化を示す値からベース速度における励磁電流の変化に対する磁束変化を示す飽和度判定基準値を設定し、
    前記交流電動機の速度を変更して測定した前記ｄ軸の励磁電流の変化に対する磁束の変化の値が前記飽和度判定基準値に一致した場合における前記交流電動機の速度をベース速度として確定し、
    前記励磁電流をベース速度における励磁電流と確定する
    請求項１２記載の電力変換部制御装置。
14. 前記電動機特性測定部は、前記交流電動機の速度を変更して前記ｄ軸の励磁電流及び磁束演算値を繰り返し求める過程において、演算した磁束の飽和特性より、ベース速度からトップ速度における前記ｄ軸の励磁電流の励磁電流特性を求める
    請求項１３記載の電力変換部制御装置。
15. 第１の座標変換部が１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を三相交流電圧指令に座標変換するステップと、
    パルス生成部が前記三相交流電圧指令により、交流電源から入力する交流電力の電圧及び周波数を変換し、交流電動機を駆動する電力変換部を制御するためのパルス信号を生成するステップと、
    第２の座標変換部が電流検出部によって検出された前記電力変換部が出力する交流電流の交流電流の検出値を、前記１次角周波数指令に基づいて、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に変換するステップと、
    電動機特性測定部が前記第１の座標変換部に前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を出力することにより、前記電力変換部が前記交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行い、前記第２の座標変換部から入力する、前記ｄ軸の励磁電流及び前記ｑ軸のトルク電流に基づいて、少なくとも定格トルク電流及び定格励磁電流を含む前記交流電動機の電動機特性を求めるステップと、を含み、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第１の測定モードにおいて、前記交流電動機の１次抵抗を測定し、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第２の測定モードにおいて、前記交流電動機の合成抵抗及び合成漏れインダクタンスを測定し、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第３の測定モードにおいて、前記交流電動機の励磁インダクタンス、定格トルク電流及び定格励磁電流を演算する
    電動機特性測定方法。
16. 第１の座標変換部が１次角周波数指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を三相交流電圧指令に座標変換する手順、
    パルス生成部が前記三相交流電圧指令により、交流電源から入力する交流電力の電圧及び周波数を変換し、交流電動機を駆動する電力変換部を制御するためのパルス信号を生成する手順、
    第２の座標変換部が電流検出部によって検出された前記電力変換部が出力する交流電流の交流電流の検出値を、前記１次角周波数指令に基づいて、ｄ軸の励磁電流及びｑ軸のトルク電流に変換する手順、
    電動機特性測定部が前記第１の座標変換部に前記１次角周波数指令、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を出力することにより、前記電力変換部が前記交流電動機に出力する電圧及び周波数の比を変える制御を行い、前記第２の座標変換部から入力する、前記ｄ軸の励磁電流及び前記ｑ軸のトルク電流に基づいて、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第１の測定モードにおいて、前記交流電動機の１次抵抗を測定する手順、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第２の測定モードにおいて、前記交流電動機の合成抵抗及び合成漏れインダクタンスを測定する手順、
    前記交流電動機の電動機特性を測定する第３の測定モードにおいて、前記交流電動機の励磁インダクタンス、定格トルク電流及び定格励磁電流を演算する手順、
    をコンピュータで実行することにより、
    少なくとも定格トルク電流及び定格励磁電流を含む前記交流電動機の電動機特性を求めるためのプログラム。
    

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