JP3946933B2 - 電流検出装置及び電流検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出する装置及び方法に関し、特に電流検出センサの数を減らすことのできる電流検出装置及び電流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、３相交流電流を検出するには、Ｕ相、Ｖ相の電流を検出すれば、Ｗ相は、−（Ｕ相＋Ｖ相）で演算することができる。そのため、３相交流電流を検出するには、２個の電流検出センサで検出することができる。そして、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するには、各々のＵ相、Ｖ相の電流を検出するため合計４個の電流検出センサが必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の電流検出装置においては、高価な電流検出センサが４個必要なので、コストアップの原因になっていた。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するために、電流検出センサを２個で可能とし、コストダウンを図ることができる電流検出装置及び電流検出方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電流検出装置は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出手段と、
各々の電流の推定値を推定する推定手段と、
推定手段の出力に基づき電流検出手段により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算手段とを備えている。
【０００６】
また、分離演算手段は、
電流検出手段にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換手段と、
２相交流変換手段にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算手段と、
逆回転ベクトル乗算手段の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算手段とを有する。
【０００７】
また、電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、
分離演算手段は、
第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第１のベクトル減算手段と、
第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第２のベクトル減算手段とを有する。
【０００８】
また、電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、
分離演算手段は、
第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算手段と、
第１の推定値減算手段の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算手段と、
第２の推定値減算手段の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段とを有する。
【０００９】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。
【００１０】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算手段及び第２のベクトル減算手段の出力の１次遅れである。
【００１１】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段及び第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力の１次遅れである。
【００１２】
また、この発明に係る電流検出装置は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御手段とを備えている。
【００１３】
また、この発明に係る電流検出方法は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出工程と、
電流の推定値を推定する推定工程と、
推定工程の出力に基づき電流検出工程により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算工程とを備えている。
【００１４】
また、分離演算工程は、
電流検出工程にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換工程と、
２相交流変換工程にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算工程と、
逆回転ベクトル乗算工程の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算工程とを有する。
【００１５】
また、電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、
分離演算工程は、
第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第１のベクトル減算工程と、
第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第２のベクトル減算工程とを有する。
【００１６】
また、電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、
分離演算工程は、
第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算工程と、
第１の推定値減算工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算工程と、
第２の推定値減算工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程とを有する。
【００１７】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。
【００１８】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算工程及び第２のベクトル減算工程の出力の１次遅れである。
【００１９】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算工程及び第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力の１次遅れである。
【００２０】
さらに、この発明に係る電流検出方法は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御工程とを備えている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は例えば先に提案されている極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。図１において、１は、かご型巻線１ａを有する回転子である。２は、極数４極で巻かれた第１の巻線２ａ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂ（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを有する固定子である。３は、第１の巻線２ａに接続された４極励磁用の第１のベクトル制御インバータである。４は、第２の巻線２ｂに接続された８極励磁用の第２のベクトル制御インバータである。
【００２２】
また、５は、回転子１の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサである。また、６は、回転速度によりトルク指令を分配するトルク指令分配器である。
【００２３】
さらに、１１は、第１の巻線２ａのＶ１相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相の電流を検出する第１の電流センサである。１２は、第１の巻線２ａのＷ１相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相の電流を検出する第２の電流センサである。同じく、１３は、第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第２の巻線２ｂのＶ２相の電流を検出する第３の電流センサである。１４は、第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第２の巻線２ｂのＷ２相の電流を検出する第４の電流センサである。
【００２４】
回転速度センサ５の検出した回転子１の回転速度ωｍは、第１のインバータ３、第２のインバータ４、及びトルク指令分配器６に入力される。また、第１の電流センサ１１の検出する電流Ｉｗ１と第２の電流センサ１２の検出する電流Ｉｖ１は、第１のインバータ３に入力される。そして、第３の電流センサ１３の検出する電流Ｉｗ２と第４の電流センサ１４の検出する電流Ｉｖ２は、第２のインバータ４に入力される。
【００２５】
また、トルク指令分配器６は、トルク指令Ｔを入力し、入力されたトルク指令Ｔを、第１のインバータ３への出力する第１のトルク指令Ｔ１と、第２のインバータ４へ出力する第２のトルク指令Ｔ２とに分配する。
【００２６】
このような構成の電動機においては、従来技術でも述べているように、３相交流電流を検出するには、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出すれば、残りのＵ相は、−（Ｖ相＋Ｗ相）で演算することができる。そして、第１の巻線２ａと第２の巻線２ｂから出力される異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するために、第１〜第４の４個の電流センサ１１〜１４が必要である。
【００２７】
図２はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法を説明するブロック図である。また、図３は図２の電流分離器の動作を説明する図である。図２において、１５は、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）をまとめて検出する第１の電流検出手段としての第１の電流センサである。また、１６は、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相の電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）をまとめて検出する第２の電流検出手段としての第２の電流センサである。
【００２８】
１７は、分離演算手段としての電流分離器である。電流分離器１７は、第１の電流センサ１５が検出した電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）と第２の電流センサ１６が検出した電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）を入力し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｄｓ１及び電流Ｉｑｓ１、電流Ｉｄｓ２及び電流Ｉｑｓ２に分離して、それぞれ、第１のベクトル制御インバータ３、第２のベクトル制御インバータ４に出力する。
【００２９】
最初に、図３に沿って、電流分離器１７の動作の概略を説明する。電流分離器１７は、まず、第１の巻線２ａから入力した上述の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）を通常の３相−２相変換する（ステップＳ３１）。次に、得られた２相交流に対し、第１の巻線２ａの周波数ω１（一般に、誘導機のベクトル制御では、ベクトル制御インバータ内に周波数のデータを持っている）と逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を乗算する（ステップＳ３２）。θ１＝ω１ｔである。
【００３０】
これにより、第１の周波数ω１で回転する回転座標上での電流値を得ることができる。そして、この電流値は、第１の巻線２ａのｄ−ｑ軸上での電流（直流値）に、第２の巻線２ｂの電流値の第２の周波数ω２で回転するｄ−ｑ軸上での電流に、（第２の周波数θ２−第１の周波数θ１）で回転する単位ベクトルを乗算した値が加わったものとなる。θ２＝ω２ｔ，θ１＝ω１ｔ，以下同様である。
【００３１】
従って、この余分に加わっている成分を減算すれば第１のｄ−ｑ軸での第１の電流（Ｉｄｓ１及びＩｑｓ１）が求められる。余分な成分を減算するためには、電流の推定値（ｉｄｓ２*，ｉｑｓ２*）に上記回転成分（周波数の差）を掛けたもの（ｅ-j( θ 1- θ 2)）を引き算して所望の電流検出値を得る（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
同様の方法で、第２の巻線２ｂの所望の電流（Ｉｄｓ２及びＩｑｓ２）を求めることができる（ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５）。
【００３２】
次に、電流分離器１７の演算方法を詳しく説明する。
［３相→２相変換］
電流分離器１７の演算方法を、さらに詳細に説明する。一般に、３相交流すなわち１２０度位相がずれている電流ｉu，ｉv，ｉwを、α軸及びβ軸の位相が９０度ずれている２相交流の電流Ｉα，Ｉβに変換するには、以下の式（１）を使って変換することができる。
【００３３】
【数１】
【００３４】
式（１）より以下の式（２）が求まる。
【００３５】
【数２】
【００３６】
このとき、ｉu＝−ｉv−ｉwであるから、
【００３７】
【数３】
【００３８】
よって、ｉvとｉwが解れば、２相交流の電流に変換することができる。
そこで、周波数が異なる２つの３相交流ｕ1、ｖ1、ｗ1およびｕ2、ｖ2、ｗ2の合成電流であり、各々の電流センサ１５，１６が検出したｖ1＋ｖ2、ｗ1＋ｗ2に対して、式（３）を使って同様に演算すると以下の式（４）のようになる。
【００３９】
【数４】
【００４０】
［分離］
ここでＩα，Ｉβを複素数にて表すと、
【００４１】
【数５】
【００４２】
と表すことができる。式（５）において、ｅj( ω 1t+ φ 1)は、ω1で回転し位相がφ1である電流である。ここで、各々の極の電流の周波数が解っているので、ｅ-j ω 1t及びｅ-j ω 2tを乗算すると以下の式（６）となる。
【００４３】
【数６】
【００４４】
ここで、所望の電流である以下の
【００４５】
【数７】
【００４６】
を求めたい。ここで、各々の電流の推定値を、以下の
【００４７】
【数８】
【００４８】
とすれば、以下の式（９）となる。
【００４９】
【数９】
【００５０】
ここで、Δ1，Δ2は推定値の誤差であるので、この誤差をなくすように制御または推定値の推定をすれば、所望の電流Ｉ1ｅjf1、Ｉ2ｅjf2を検出することができる。
【００５１】
以上の演算を装置として構成する場合、実際には以下のように算出する。
まず、複素数の式を実部、虚部の成分で表すと以下の式（１０）となる。
【００５２】
【数１０】
【００５３】
ここで、実部に逆回転する単位ベクトルであるｅ-j θ 1を乗算すると、
【００５４】
【数１１】
【００５５】
となる。また、虚部にも同様に逆回転する単位ベクトルであるｅ-j θ 2を乗算すると、
【００５６】
【数１２】
【００５７】
となり、ここで推定値（Ｉ1ｅj φ 1）*をＡから減算すると、
（図３中では、推定値（Ｉ1ｅj φ 1）*は、Ｉｑｓ１*，Ｉｄｓ１*に相当）
【００５８】
【数１３】
【００５９】
のようになり、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dを検出することができる。
（図３中では、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dは、Ｉｑｓ２，Ｉｄｓ２に相当）
【００６０】
同様に、虚部についても、推定値（Ｉ1ｅj φ 2）*をＢから減算すると、
（図３中では、推定値（Ｉ1ｅj φ 2）*は、Ｉｑｓ２*，Ｉｄｓ２*に相当）
【００６１】
【数１４】
【００６２】
のようになり、所望の電流Ｉ1q，Ｉ1dを検出することができる。
（図３中では、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dは、Ｉｑｓ２，Ｉｄｓ２に相当）
【００６３】
上述の演算に基づいてこの発明の電流検出装置１７においては、図３に示されるように、分離演算手段／工程として、
電流センサ１５の出力（ｉｖ１＋ｉｖ２）と電流センサ１６の出力（ｉｗ１＋ｉｗ２）とを２相交流に変換する２相交流変換手段／工程（ステップＳ３１）と、
第１の交流電流の周波数θ１で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を２相交流変換手段／工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３２）と、
第２の交流電流の周波数θ２で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 2を２相交流変換手段／工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３３）と、
第１の交流電流の推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅj( θ 1- θ 2)を乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３４）と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程の出力を減算する第１のベクトル減算手段／工程（ステップＳ３５）と、
第２の交流電流の推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅ-j( θ 2- θ 1)を乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３６）と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程の出力を減算する第２のベクトル減算手段／工程（ステップＳ３７）と
を有し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｑｓ１及び電流Ｉｄｓ１、電流Ｉｑｓ２及び電流Ｉｄｓ２に分離する。
【００６４】
実施の形態２．
図４はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法の他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。実施の形態１の電流分離器の演算手順は、図３に示すものであったが、演算手順はこれに限るものではない。
【００６５】
図４に示されるように、本実施の形態の電流分離器１７は、分離演算手段／工程として、
電流センサ１５の出力（ｉｖ１＋ｉｖ２）と電流センサ１６の出力（ｉｗ１＋ｉｗ２）とを２相交流に変換する２相交流変換手段／工程（ステップＳ３１）と、
第１の交流電流の周波数θ１で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を２相交流変換手段／工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３２）と、
第２の交流電流の周波数θ２で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 2を２相交流変換手段／工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３３）と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第１の交流電流の推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）を減算する第１の推定値減算手段／工程（ステップＳ４４）と、
第１の推定値減算手段／工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅj( θ 1- θ 2)を乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳＳ４５）と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第２の交流電流の推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）を減算する第２の推定値減算手段／工程（ステップＳ４６）と、
第２の推定値減算手段／工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅ-j( θ 2- θ 1)を乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ４７）と
を有し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｑｓ１及び電流Ｉｄｓ１、電流Ｉｑｓ２及び電流Ｉｄｓ２に分離する。
【００６６】
実施の形態３．
図５はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。また、図６は図５の電流分離器の動作を説明する図である。 本実施の形態においては、図５に示されるように、電流分離器１８は、電流の推定値を入力しない。
【００６７】
本実施の形態においては、図６に示されるように、電流分離器１８は、内部に電流（ｄ−ｑ軸）の推定手段（Ｓ５１，Ｓ５２）を有している。
第１の推定手段（ステップＳ５１）は、第１のベクトル減算手段（ステップＳ３５）の出力の１次遅れを、電流の推定値として、第１の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ３４）に入力する。
また、第２の推定手段（ステップＳ５２）は、第２のベクトル減算手段（ステップＳ３７）の出力の１次遅れを、電流の推定値として、第２の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ３６）に入力する。
その他の演算手順は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
各々の推定手段は、演算した電流と、推定した値の誤差が０になるように誤差を積分した値を推定値から引き、新たな推定値とする（すなわち、１次遅れである）。
【００６９】
実施の形態４．
図７はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
本実施の形態においても、電流分離器１８は、電流の推定値を入力しない。
本実施の形態においては、図７に示されるように、電流分離器１８は、内部に電流（ｄ−ｑ軸）の推定手段（Ｓ６１，Ｓ６２）を有している。
【００７０】
第１の推定手段（ステップＳ６１）は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ４５）の出力の１次遅れを、第１の推定値減算手段（ステップＳ４４）に入力する。第１の推定値減算手段（ステップＳ４４）は、推定手段（ステップＳ６１）の出力を推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）として入力し、第１の逆回転ベクトル乗算手段（ステップＳ３２）の出力からこれを減算する。
また、第２の推定手段（ステップＳ６２）は、第２の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ４７）の出力の１次遅れを、第２の推定値減算手段（ステップＳ４６）に入力する。第２の推定値減算手段（ステップＳ４６）は、推定手段（ステップＳ６２）の出力を推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）として入力し、第２の逆回転ベクトル乗算手段（ステップＳ３３）の出力からこれを減算する。
その他の演算手順は、実施の形態２と同様である。
【００７１】
各々の推定手段は、演算した電流と、推定した値の誤差が０になるように誤差を積分した値を推定値から引き、新たな推定値とする（すなわち、１次遅れである）。
【００７２】
実施の形態５．
上述の実施の形態１〜４では、得られる所望の電流（Ｉｄｓ１，Ｉｑｓ１，Ｉｄｓ２，Ｉｑｓ２）ｄ−ｑ軸上の電流である。しかし、これらの電流に各周波数θ１，θ２で回転する単位ベクトルを乗算すれば、固定子座標で見た電流を求めることができる。
【００７３】
尚、ベクトル制御の場合、このように各回転座標で表した電流Ｉ1d、Ｉ1qおよびＩ2d、Ｉ2qがわかれば所望の電流を求めることができるが、固定子座標で表すには、各周波数で回転する単位ベクトルを乗算して求めた以下の電流Ｉ1 α 、Ｉ1 βおよびＩ2 α 、Ｉ2 βが必要になる。
【００７４】
【数１５】
【００７５】
実施の形態６．
上述の実施の形態５では、得られたｄ−ｑ軸上の電流（Ｉｄｓ１，Ｉｑｓ１，Ｉｄｓ２，Ｉｑｓ２）に、単位ベクトルを乗算して、固定子座標で見た電流を求めたが、この固定子座標の電流を実施の形態１と逆に２相−３相変換すれば、各々のコイルの線電流瞬時値を求めることができる。
【００７６】
実施の形態７．
図８はこの発明の電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。図８において、第１の電流検出手段としての第１の電流センサ１５は、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）をまとめて検出し、第１のベクトル制御インバータ３に出力する。
【００７７】
また、第２の電流検出手段としての第２の電流センサ１６は、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相の電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）をまとめて検出し、第１のベクトル制御インバータ３、第２のベクトル制御インバータ４に出力する。
【００７８】
そして、本実施の形態のベクトル制御インバータ３，４は、いずれか一方の巻線の電流を検出するときは、他方の巻線へ出力する電流をあらかじめ０にする。このような制御方法とすることにより、電流センサが２個であっても所望の電流を検出することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明に係る電流検出装置は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出手段と、電流の推定値を推定する推定手段と、推定手段の出力に基づき電流検出手段により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算手段とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００８０】
また、分離演算手段は、電流検出手段にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換手段と、２相交流変換手段にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算手段と、逆回転ベクトル乗算手段の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算手段とを有する。そのため、簡単な構成で電流検出手段の数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。
【００８１】
また、電流検出手段は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、分離演算手段は、第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第１のベクトル減算手段と、第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と、第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第２のベクトル減算手段とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００８２】
また、電流検出手段は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、分離演算手段は、第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算手段と、第１の推定値減算手段の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算手段と、第２の推定値減算手段の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００８３】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。そのため、電流検出の応答を速くすることができる。
【００８４】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算手段及び第２のベクトル減算手段の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００８５】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段及び第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００８６】
また、この発明に係る電流検出装置は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と、いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御手段とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、また、構成を簡単とすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００８７】
また、この発明に係る電流検出方法は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出工程と、電流の推定値を推定する推定工程と、推定工程の出力に基づき電流検出工程により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算工程とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００８８】
また、分離演算工程は、電流検出工程にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換工程と、２相交流変換工程にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算工程と、逆回転ベクトル乗算工程の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算工程とを有する。そのため、簡単な方法で電流検出手段の数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。
【００８９】
また、電流検出工程は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、分離演算工程は、第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、 第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第１のベクトル減算工程と、第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と、第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第２のベクトル減算工程とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００９０】
また、電流検出工程は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、分離演算工程は、第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算工程と、第１の推定値減算工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算工程と、第２の推定値減算工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００９１】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。そのため、電流検出の応答を速くすることができる。
【００９２】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算工程及び第２のベクトル減算工程の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００９３】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算工程及び第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００９４】
さらに、この発明に係る電流検出方法は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と、いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御工程とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、また、手順を簡単とすることができ、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 例えば先に提案されている極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。
【図２】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法を説明するブロック図である。
【図３】 図２の電流分離器の動作を説明する図である。
【図４】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法の他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
【図５】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。
【図６】 図５の電流分離器の動作を説明する図である。
【図７】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
【図８】 この発明の電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１５ 第１の電流検出手段、１６ 第２の電流検出手段、Ｓ３１ ２相交流変換手段、Ｓ３２ 第１の逆回転ベクトル乗算手段、Ｓ３３ 第２の逆回転ベクトル乗算手段、Ｓ３４ 第１の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ３５ 第１のベクトル減算手段、Ｓ３６ 第２の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ３７ 第２のベクトル減算手段、Ｓ４４ 第１の推定値減算手段、Ｓ４５ 第１の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ４６ 第２の推定値減算手段、Ｓ４７ 第２の周波数差分ベクトル乗算手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出する装置及び方法に関し、特に電流検出センサの数を減らすことのできる電流検出装置及び電流検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、３相交流電流を検出するには、Ｕ相、Ｖ相の電流を検出すれば、Ｗ相は、−（Ｕ相＋Ｖ相）で演算することができる。そのため、３相交流電流を検出するには、２個の電流検出センサで検出することができる。そして、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するには、各々のＵ相、Ｖ相の電流を検出するため合計４個の電流検出センサが必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の電流検出装置においては、高価な電流検出センサが４個必要なので、コストアップの原因になっていた。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するために、電流検出センサを２個で可能とし、コストダウンを図ることができる電流検出装置及び電流検出方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電流検出装置は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出手段と、
各々の電流の推定値を推定する推定手段と、
推定手段の出力に基づき電流検出手段により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算手段とを備えている。
【０００６】
また、分離演算手段は、
電流検出手段にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換手段と、
２相交流変換手段にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算手段と、
逆回転ベクトル乗算手段の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算手段とを有する。
【０００７】
また、電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、
分離演算手段は、
第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第１のベクトル減算手段と、
第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第２のベクトル減算手段とを有する。
【０００８】
また、電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、
分離演算手段は、
第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算手段と、
第１の推定値減算手段の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算手段と、
第２の推定値減算手段の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段とを有する。
【０００９】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。
【００１０】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算手段及び第２のベクトル減算手段の出力の１次遅れである。
【００１１】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段及び第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力の１次遅れである。
【００１２】
また、この発明に係る電流検出装置は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御手段とを備えている。
【００１３】
また、この発明に係る電流検出方法は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出工程と、
電流の推定値を推定する推定工程と、
推定工程の出力に基づき電流検出工程により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算工程とを備えている。
【００１４】
また、分離演算工程は、
電流検出工程にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換工程と、
２相交流変換工程にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算工程と、
逆回転ベクトル乗算工程の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算工程とを有する。
【００１５】
また、電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、
分離演算工程は、
第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第１のベクトル減算工程と、
第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第２のベクトル減算工程とを有する。
【００１６】
また、電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、
分離演算工程は、
第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算工程と、
第１の推定値減算工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算工程と、
第２の推定値減算工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程とを有する。
【００１７】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。
【００１８】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算工程及び第２のベクトル減算工程の出力の１次遅れである。
【００１９】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算工程及び第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力の１次遅れである。
【００２０】
さらに、この発明に係る電流検出方法は、
同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御工程とを備えている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は例えば先に提案されている極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。図１において、１は、かご型巻線１ａを有する回転子である。２は、極数４極で巻かれた第１の巻線２ａ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂ（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを有する固定子である。３は、第１の巻線２ａに接続された４極励磁用の第１のベクトル制御インバータである。４は、第２の巻線２ｂに接続された８極励磁用の第２のベクトル制御インバータである。
【００２２】
また、５は、回転子１の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサである。また、６は、回転速度によりトルク指令を分配するトルク指令分配器である。
【００２３】
さらに、１１は、第１の巻線２ａのＶ１相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相の電流を検出する第１の電流センサである。１２は、第１の巻線２ａのＷ１相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相の電流を検出する第２の電流センサである。同じく、１３は、第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第２の巻線２ｂのＶ２相の電流を検出する第３の電流センサである。１４は、第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第２の巻線２ｂのＷ２相の電流を検出する第４の電流センサである。
【００２４】
回転速度センサ５の検出した回転子１の回転速度ωｍは、第１のインバータ３、第２のインバータ４、及びトルク指令分配器６に入力される。また、第１の電流センサ１１の検出する電流Ｉｗ１と第２の電流センサ１２の検出する電流Ｉｖ１は、第１のインバータ３に入力される。そして、第３の電流センサ１３の検出する電流Ｉｗ２と第４の電流センサ１４の検出する電流Ｉｖ２は、第２のインバータ４に入力される。
【００２５】
また、トルク指令分配器６は、トルク指令Ｔを入力し、入力されたトルク指令Ｔを、第１のインバータ３への出力する第１のトルク指令Ｔ１と、第２のインバータ４へ出力する第２のトルク指令Ｔ２とに分配する。
【００２６】
このような構成の電動機においては、従来技術でも述べているように、３相交流電流を検出するには、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出すれば、残りのＵ相は、−（Ｖ相＋Ｗ相）で演算することができる。そして、第１の巻線２ａと第２の巻線２ｂから出力される異なる２つの周波数の３相交流電流を検出するために、第１〜第４の４個の電流センサ１１〜１４が必要である。
【００２７】
図２はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法を説明するブロック図である。また、図３は図２の電流分離器の動作を説明する図である。図２において、１５は、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）をまとめて検出する第１の電流検出手段としての第１の電流センサである。また、１６は、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相の電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）をまとめて検出する第２の電流検出手段としての第２の電流センサである。
【００２８】
１７は、分離演算手段としての電流分離器である。電流分離器１７は、第１の電流センサ１５が検出した電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）と第２の電流センサ１６が検出した電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）を入力し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｄｓ１及び電流Ｉｑｓ１、電流Ｉｄｓ２及び電流Ｉｑｓ２に分離して、それぞれ、第１のベクトル制御インバータ３、第２のベクトル制御インバータ４に出力する。
【００２９】
最初に、図３に沿って、電流分離器１７の動作の概略を説明する。電流分離器１７は、まず、第１の巻線２ａから入力した上述の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）を通常の３相−２相変換する（ステップＳ３１）。次に、得られた２相交流に対し、第１の巻線２ａの周波数ω１（一般に、誘導機のベクトル制御では、ベクトル制御インバータ内に周波数のデータを持っている）と逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を乗算する（ステップＳ３２）。θ１＝ω１ｔである。
【００３０】
これにより、第１の周波数ω１で回転する回転座標上での電流値を得ることができる。そして、この電流値は、第１の巻線２ａのｄ−ｑ軸上での電流（直流値）に、第２の巻線２ｂの電流値の第２の周波数ω２で回転するｄ−ｑ軸上での電流に、（第２の周波数θ２−第１の周波数θ１）で回転する単位ベクトルを乗算した値が加わったものとなる。θ２＝ω２ｔ，θ１＝ω１ｔ，以下同様である。
【００３１】
従って、この余分に加わっている成分を減算すれば第１のｄ−ｑ軸での第１の電流（Ｉｄｓ１及びＩｑｓ１）が求められる。余分な成分を減算するためには、電流の推定値（ｉｄｓ２*，ｉｑｓ２*）に上記回転成分（周波数の差）を掛けたもの（ｅ-j( θ 1- θ 2)）を引き算して所望の電流検出値を得る（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
同様の方法で、第２の巻線２ｂの所望の電流（Ｉｄｓ２及びＩｑｓ２）を求めることができる（ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５）。
【００３２】
次に、電流分離器１７の演算方法を詳しく説明する。
［３相→２相変換］
電流分離器１７の演算方法を、さらに詳細に説明する。一般に、３相交流すなわち１２０度位相がずれている電流ｉu，ｉv，ｉwを、α軸及びβ軸の位相が９０度ずれている２相交流の電流Ｉα，Ｉβに変換するには、以下の式（１）を使って変換することができる。
【００３３】
【数１】
式（１）より以下の式（２）が求まる。
【００３５】
【数２】
このとき、ｉu＝−ｉv−ｉwであるから、
【００３７】
【数３】
よって、ｉvとｉwが解れば、２相交流の電流に変換することができる。
そこで、周波数が異なる２つの３相交流ｕ1、ｖ1、ｗ1およびｕ2、ｖ2、ｗ2の合成電流であり、各々の電流センサ１５，１６が検出したｖ1＋ｖ2、ｗ1＋ｗ2に対して、式（３）を使って同様に演算すると以下の式（４）のようになる。
【００３９】
【数４】
［分離］
ここでＩα，Ｉβを複素数にて表すと、
【００４１】
【数５】
と表すことができる。式（５）において、ｅj( ω 1t+ φ 1)は、ω1で回転し位相がφ1である電流である。ここで、各々の極の電流の周波数が解っているので、ｅ-j ω 1t及びｅ-j ω 2tを乗算すると以下の式（６）となる。
【００４３】
【数６】
ここで、所望の電流である以下の
【００４５】
【数７】
を求めたい。ここで、各々の電流の推定値を、以下の
【００４７】
【数８】
とすれば、以下の式（９）となる。
【００４９】
【数９】
ここで、Δ1，Δ2は推定値の誤差であるので、この誤差をなくすように制御または推定値の推定をすれば、所望の電流Ｉ1ｅjf1、Ｉ2ｅjf2を検出することができる。
【００５１】
以上の演算を装置として構成する場合、実際には以下のように算出する。
まず、複素数の式を実部、虚部の成分で表すと以下の式（１０）となる。
【００５２】
【数１０】
ここで、実部に逆回転する単位ベクトルであるｅ-j θ 1を乗算すると、
【００５４】
【数１１】
となる。また、虚部にも同様に逆回転する単位ベクトルであるｅ-j θ 2を乗算すると、
【００５６】
【数１２】
となり、ここで推定値（Ｉ1ｅj φ 1）*をＡから減算すると、
（図３中では、推定値（Ｉ1ｅj φ 1）*は、Ｉｑｓ１*，Ｉｄｓ１*に相当）
【００５８】
【数１３】
のようになり、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dを検出することができる。
（図３中では、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dは、Ｉｑｓ２，Ｉｄｓ２に相当）
【００６０】
同様に、虚部についても、推定値（Ｉ1ｅj φ 2）*をＢから減算すると、
（図３中では、推定値（Ｉ1ｅj φ 2）*は、Ｉｑｓ２*，Ｉｄｓ２*に相当）
【００６１】
【数１４】
のようになり、所望の電流Ｉ1q，Ｉ1dを検出することができる。
（図３中では、所望の電流Ｉ2q，Ｉ2dは、Ｉｑｓ２，Ｉｄｓ２に相当）
【００６３】
上述の演算に基づいてこの発明の電流検出装置１７においては、図３に示されるように、分離演算手段／工程として、
電流センサ１５の出力（ｉｖ１＋ｉｖ２）と電流センサ１６の出力（ｉｗ１＋ｉｗ２）とを２相交流に変換する２相交流変換手段／工程（ステップＳ３１）と、
第１の交流電流の周波数θ１で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を２相交流変換手段／工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３２）と、
第２の交流電流の周波数θ２で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 2を２相交流変換手段／工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３３）と、
第１の交流電流の推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅj( θ 1- θ 2)を乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３４）と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程の出力を減算する第１のベクトル減算手段／工程（ステップＳ３５）と、
第２の交流電流の推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅ-j( θ 2- θ 1)を乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３６）と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程の出力を減算する第２のベクトル減算手段／工程（ステップＳ３７）と
を有し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｑｓ１及び電流Ｉｄｓ１、電流Ｉｑｓ２及び電流Ｉｄｓ２に分離する。
【００６４】
実施の形態２．
図４はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法の他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。実施の形態１の電流分離器の演算手順は、図３に示すものであったが、演算手順はこれに限るものではない。
【００６５】
図４に示されるように、本実施の形態の電流分離器１７は、分離演算手段／工程として、
電流センサ１５の出力（ｉｖ１＋ｉｖ２）と電流センサ１６の出力（ｉｗ１＋ｉｗ２）とを２相交流に変換する２相交流変換手段／工程（ステップＳ３１）と、
第１の交流電流の周波数θ１で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 1を２相交流変換手段／工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３２）と、
第２の交流電流の周波数θ２で逆回転する単位ベクトルｅ-j θ 2を２相交流変換手段／工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ３３）と、
第１の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第１の交流電流の推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）を減算する第１の推定値減算手段／工程（ステップＳ４４）と、
第１の推定値減算手段／工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅj( θ 1- θ 2)を乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳＳ４５）と、
第２の逆回転ベクトル乗算手段／工程の出力から第２の交流電流の推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）を減算する第２の推定値減算手段／工程（ステップＳ４６）と、
第２の推定値減算手段／工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルｅ-j( θ 2- θ 1)を乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段／工程（ステップＳ４７）と
を有し、所望のｄ−ｑ軸上での電流（直流値）、すなわち、電流Ｉｑｓ１及び電流Ｉｄｓ１、電流Ｉｑｓ２及び電流Ｉｄｓ２に分離する。
【００６６】
実施の形態３．
図５はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。また、図６は図５の電流分離器の動作を説明する図である。 本実施の形態においては、図５に示されるように、電流分離器１８は、電流の推定値を入力しない。
【００６７】
本実施の形態においては、図６に示されるように、電流分離器１８は、内部に電流（ｄ−ｑ軸）の推定手段（Ｓ５１，Ｓ５２）を有している。
第１の推定手段（ステップＳ５１）は、第１のベクトル減算手段（ステップＳ３５）の出力の１次遅れを、電流の推定値として、第１の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ３４）に入力する。
また、第２の推定手段（ステップＳ５２）は、第２のベクトル減算手段（ステップＳ３７）の出力の１次遅れを、電流の推定値として、第２の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ３６）に入力する。
その他の演算手順は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
各々の推定手段は、演算した電流と、推定した値の誤差が０になるように誤差を積分した値を推定値から引き、新たな推定値とする（すなわち、１次遅れである）。
【００６９】
実施の形態４．
図７はこの発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
本実施の形態においても、電流分離器１８は、電流の推定値を入力しない。
本実施の形態においては、図７に示されるように、電流分離器１８は、内部に電流（ｄ−ｑ軸）の推定手段（Ｓ６１，Ｓ６２）を有している。
【００７０】
第１の推定手段（ステップＳ６１）は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ４５）の出力の１次遅れを、第１の推定値減算手段（ステップＳ４４）に入力する。第１の推定値減算手段（ステップＳ４４）は、推定手段（ステップＳ６１）の出力を推定値（Ｉｄｓ１*，Ｉｑｓ１*）として入力し、第１の逆回転ベクトル乗算手段（ステップＳ３２）の出力からこれを減算する。
また、第２の推定手段（ステップＳ６２）は、第２の周波数差分ベクトル乗算手段（ステップＳ４７）の出力の１次遅れを、第２の推定値減算手段（ステップＳ４６）に入力する。第２の推定値減算手段（ステップＳ４６）は、推定手段（ステップＳ６２）の出力を推定値（Ｉｄｓ２*，Ｉｑｓ２*）として入力し、第２の逆回転ベクトル乗算手段（ステップＳ３３）の出力からこれを減算する。
その他の演算手順は、実施の形態２と同様である。
【００７１】
各々の推定手段は、演算した電流と、推定した値の誤差が０になるように誤差を積分した値を推定値から引き、新たな推定値とする（すなわち、１次遅れである）。
【００７２】
実施の形態５．
上述の実施の形態１〜４では、得られる所望の電流（Ｉｄｓ１，Ｉｑｓ１，Ｉｄｓ２，Ｉｑｓ２）ｄ−ｑ軸上の電流である。しかし、これらの電流に各周波数θ１，θ２で回転する単位ベクトルを乗算すれば、固定子座標で見た電流を求めることができる。
【００７３】
尚、ベクトル制御の場合、このように各回転座標で表した電流Ｉ1d、Ｉ1qおよびＩ2d、Ｉ2qがわかれば所望の電流を求めることができるが、固定子座標で表すには、各周波数で回転する単位ベクトルを乗算して求めた以下の電流Ｉ1 α 、Ｉ1 βおよびＩ2 α 、Ｉ2 βが必要になる。
【００７４】
【数１５】
実施の形態６．
上述の実施の形態５では、得られたｄ−ｑ軸上の電流（Ｉｄｓ１，Ｉｑｓ１，Ｉｄｓ２，Ｉｑｓ２）に、単位ベクトルを乗算して、固定子座標で見た電流を求めたが、この固定子座標の電流を実施の形態１と逆に２相−３相変換すれば、各々のコイルの線電流瞬時値を求めることができる。
【００７６】
実施の形態７．
図８はこの発明の電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。図８において、第１の電流検出手段としての第１の電流センサ１５は、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相に接続され、第１の巻線２ａのＶ１相と第２の巻線２ｂのＶ２相の電流（ｉＶ１＋ｉＶ２）をまとめて検出し、第１のベクトル制御インバータ３に出力する。
【００７７】
また、第２の電流検出手段としての第２の電流センサ１６は、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相に接続され、第１の巻線２ａのＷ１相と第２の巻線２ｂのＷ２相の電流（ｉＷ１＋ｉＷ２）をまとめて検出し、第１のベクトル制御インバータ３、第２のベクトル制御インバータ４に出力する。
【００７８】
そして、本実施の形態のベクトル制御インバータ３，４は、いずれか一方の巻線の電流を検出するときは、他方の巻線へ出力する電流をあらかじめ０にする。このような制御方法とすることにより、電流センサが２個であっても所望の電流を検出することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明に係る電流検出装置は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出手段と、電流の推定値を推定する推定手段と、推定手段の出力に基づき電流検出手段により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算手段とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００８０】
また、分離演算手段は、電流検出手段にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換手段と、２相交流変換手段にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算手段と、逆回転ベクトル乗算手段の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算手段とを有する。そのため、簡単な構成で電流検出手段の数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。
【００８１】
また、電流検出手段は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、分離演算手段は、第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第１のベクトル減算手段と、第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と、第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第２のベクトル減算手段とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００８２】
また、電流検出手段は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段とを有し、分離演算手段は、第１の電流検出手段の出力と第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算手段と、第１の推定値減算手段の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算手段と、第２の推定値減算手段の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００８３】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。そのため、電流検出の応答を速くすることができる。
【００８４】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算手段及び第２のベクトル減算手段の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００８５】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段及び第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００８６】
また、この発明に係る電流検出装置は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と、いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御手段とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、また、構成を簡単とすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００８７】
また、この発明に係る電流検出方法は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出工程と、電流の推定値を推定する推定工程と、推定工程の出力に基づき電流検出工程により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算工程とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００８８】
また、分離演算工程は、電流検出工程にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換工程と、２相交流変換工程にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算工程と、逆回転ベクトル乗算工程の出力から、推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算工程とを有する。そのため、簡単な方法で電流検出手段の数を減らすことができ、さらにコストダウンを図ることができる。
【００８９】
また、電流検出工程は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、分離演算工程は、第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、第１の交流電流の推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、 第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第１のベクトル減算工程と、第２の交流電流の推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と、第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第２のベクトル減算工程とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００９０】
また、電流検出工程は、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程とを有し、分離演算工程は、第１の電流検出工程の出力と第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の交流電流の推定値を減算する第１の推定値減算工程と、第１の推定値減算工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の交流電流の推定値を減算する第２の推定値減算工程と、第２の推定値減算工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程とを有する。そのため、電流検出手段の数を減らすことができコストダウンを図ることができると共に、所望の電流を正確に検出することができる。
【００９１】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である。そのため、電流検出の応答を速くすることができる。
【００９２】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算工程及び第２のベクトル減算工程の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００９３】
また、第１の交流電流の推定値および第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算工程及び第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力の１次遅れである。そのため、所望の電流をさらに正確に検出することができる。
【００９４】
さらに、この発明に係る電流検出方法は、同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と、いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御工程とを備えている。そのため、電流検出手段の数を減らすことができ、また、手順を簡単とすることができ、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 例えば先に提案されている極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。
【図２】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法を説明するブロック図である。
【図３】 図２の電流分離器の動作を説明する図である。
【図４】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法の他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
【図５】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。
【図６】 図５の電流分離器の動作を説明する図である。
【図７】 この発明の電流検出装置及び電流検出方法のさらに他の例を説明する電流分離器の動作を説明する図である。
【図８】 この発明の電流検出方法のさらに他の例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１５ 第１の電流検出手段、１６ 第２の電流検出手段、Ｓ３１ ２相交流変換手段、Ｓ３２ 第１の逆回転ベクトル乗算手段、Ｓ３３ 第２の逆回転ベクトル乗算手段、Ｓ３４ 第１の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ３５ 第１のベクトル減算手段、Ｓ３６ 第２の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ３７ 第２のベクトル減算手段、Ｓ４４ 第１の推定値減算手段、Ｓ４５ 第１の周波数差分ベクトル乗算手段、Ｓ４６ 第２の推定値減算手段、Ｓ４７ 第２の周波数差分ベクトル乗算手段。
Claims (16)
- 同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の該２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出手段と、
電流の推定値を推定する推定手段と、
上記推定手段の出力に基づき上記電流検出手段により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算手段と
を備えたことを特徴とする電流検出装置。 - 上記分離演算手段は、
上記電流検出手段にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換手段と、
上記２相交流変換手段にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算手段と、
上記逆回転ベクトル乗算手段の出力から、上記推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。 - 上記電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と
を有し、
上記分離演算手段は、
上記第１の電流検出手段の出力と上記第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
第１の交流電流の上記推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
上記第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第１のベクトル減算手段と、
第２の交流電流の上記推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と、
上記第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算手段の出力を減算する第２のベクトル減算手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。 - 上記電流検出手段は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と
を有し、
上記分離演算手段は、
上記第１の電流検出手段の出力と上記第２の電流検出手段の出力とを２相交流に変換する２相交流変換手段と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換手段の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算手段と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換手段の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算手段と、
上記第１の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第１の交流電流の上記推定値を減算する第１の推定値減算手段と、
上記第１の推定値減算手段の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算手段と、
上記第２の逆回転ベクトル乗算手段の出力から第２の交流電流の上記推定値を減算する第２の推定値減算手段と、
上記第２の推定値減算手段の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか記載の電流検出装置。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算手段及び第２のベクトル減算手段の出力の１次遅れである
ことを特徴とする請求項３記載の電流検出装置。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算手段及び第１の周波数差分ベクトル乗算手段の出力の１次遅れである
ことを特徴とする請求項４記載の電流検出装置。 - 同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の該２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出手段と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出手段と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御手段と
を備えたことを特徴とする電流検出装置。 - 同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の該２個の巻線から各々出力される周波数が異なる複数の３相交流電流をまとめて検出する電流検出工程と、
電流の推定値を推定する推定工程と、
上記推定工程の出力に基づき上記電流検出工程により検出した電流を各周波数毎に分離する分離演算工程と
を備えたことを特徴とする電流検出方法。 - 上記分離演算工程は、
上記電流検出工程にて検出した電流を２相交流に変換する２相交流変換工程と、
上記２相交流変換工程にて変換された値に各周波数で逆回転するベクトルを乗算する逆回転ベクトル乗算工程と、
上記逆回転ベクトル乗算工程の出力から、上記推定値に各周波数の差で回転するベクトルを乗算したものを減算する周波数差分ベクトル乗算減算工程と
を有することを特徴とする請求項９記載の電流検出方法。 - 上記電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と
を有し、
上記分離演算工程は、
上記第１の電流検出工程の出力と上記第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
第１の交流電流の上記推定値に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
上記第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第１のベクトル減算工程と、
第２の交流電流の上記推定値に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と、
上記第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の周波数差分ベクトル乗算工程の出力を減算する第２のベクトル減算工程と
を有することを特徴とする請求項９記載の電流検出方法。 - 上記電流検出工程は、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と
を有し、
上記分離演算工程は、
上記第１の電流検出工程の出力と上記第２の電流検出工程の出力とを２相交流に変換する２相交流変換工程と、
第１の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換工程の出力に乗算する第１の逆回転ベクトル乗算工程と、
第２の交流電流の周波数で逆回転する単位ベクトルを上記２相交流変換工程の出力と乗算する第２の逆回転ベクトル乗算工程と、
上記第１の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第１の交流電流の上記推定値を減算する第１の推定値減算工程と、
上記第１の推定値減算工程の出力に（第１の交流電流の周波数−第２の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第１の周波数差分ベクトル乗算工程と、
上記第２の逆回転ベクトル乗算工程の出力から第２の交流電流の上記推定値を減算する第２の推定値減算工程と、
上記第２の推定値減算工程の出力に（第２の交流電流の周波数−第１の交流電流の周波数）で回転する単位ベクトルを乗算する第２の周波数差分ベクトル乗算工程と
を有することを特徴とする請求項９記載の電流検出方法。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は各々の電流の指令値である
ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか記載の電流検出方法。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は、第１のベクトル減算工程及び第２のベクトル減算工程の出力の１次遅れである
ことを特徴とする請求項１１記載の電流検出方法。 - 上記第１の交流電流の推定値および上記第２の交流電流の推定値は、第１の周波数差分ベクトル乗算工程及び第１の周波数差分ベクトル乗算工程の出力の１次遅れである
ことを特徴とする請求項１２記載の電流検出方法。 - 同一の固定子鉄心に巻装された２個の巻線を有する回転電機の該２個の巻線から各々出力される周波数が異なる第１の交流電流と第２の交流電流に関し、
第１の交流電流の第１相と第２の交流電流の第１相の電流をまとめて検出する第１の電流検出工程と、
第１の交流電流の第２相と第２の交流電流の第２相の電流をまとめて検出する第２の電流検出工程と、
いずれか一方の巻線の電流を検出する際に、他方の巻線の電流を０にする制御工程と
を備えたことを特徴とする電流検出方法。
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