JP4168240B2 - 交流電動機の駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動対象の電動機の種類を判別して駆動する交流電動機の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は交流電動機の種類を判別するのに、予め人の手によって抵抗値、インダンタンスの測定や誘起電圧の測定を行い、駆動対象の電動機の種類を確認して、それに応じた駆動装置を用いて運転を行っていた。あるいは、Ｖ／ｆ制御によるオープンループ制御での運転を行っていた。こうした場合に使用される駆動装置自体も特定の電動機の駆動を対象としたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、人手による確認の場合は、電動機の磁石の有無の確認は端子間の誘起電圧を見ることで簡単に確認できるが、突極性か否か、などの確認にはインダクタンスの測定が必要なために手間がかかり、場合によっては電動機を分解して中の構造を確認するなどの作業が必要になるという問題があった。
また、制御についても単なるＶ／ｆ制御では十分な性能が得られないため、十分な性能を得るには駆動対象とする電動機の種類に応じた制御方式を選択しなければならない。
また、近年、メモリ素子の大容量化、低価格化によりプログラム容量が増えたために、一つの駆動装置に複数の制御プログラムを搭載することが可能になってきたが、その場合に使用者としてはどの方式を選択してよいか判断に困るという問題があった。
そこで、本発明は、電動機と駆動装置の配線時あるいは電動機の運転前に、駆動装置から電動機に対して所定の指令の電圧を与え、この電圧指令値とその際に流れる電流とに基づき、駆動しようとする交流電動機の種類を判別する機能を駆動装置に持たせて、これにより判別された電動機の種類に最も適した制御方式を自動的に選択して駆動することが可能な交流電動機の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の交流電動機の駆動装置の発明は、電動機一次電流を磁束成分（ｄ軸成分）とトルク成分（ｑ軸成分）とに分離し、ｄ軸成分の電流指令とｄ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御するｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｄ軸電圧指令値ｖｄ＿ｒｅｆとし、
ｑ軸成分の電流指令とｑ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするよう制御するｑ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆとし、
ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値から電圧指令の大きさｖ＿ｒｅｆと電圧位相θｖを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を３相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するようにｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を制御し、交流電動機を駆動するための電力を該交流電動機に供給し、駆動対象として誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれかあるいは複数を対象とした制御方式を有し、駆動対象とする交流電動機に応じた制御方式を選択して運転を行う交流電動機の駆動装置において、
交流電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑならびに誘起電圧Ｅあるいは鎖交磁束数φを用いて、交流電動機が誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれであるかを、
誘導電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
表面磁石型同期電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
逆突極型同期電動機 ：Ｌｄ＜Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
突極型同期電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
リラクタンス電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
の判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有し、かつ、
実運転開始前に、任意の位相に直流電流を流してこの直流電流が流れている方向をｄ軸とし、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして交流信号を前記直流電流を流すために必要な直流電圧成分に重畳して与えた場合のｄ軸電圧指令値ＶＤ１およびｄ軸電流検出値ＩＤ１および電圧指令値と電流指令値の位相差からｄ軸インダクタンスＬｄを求め、
引き続き前記直流電流を流した状態で、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃとして前記ｄ軸電圧に重畳した交流信号と同じ大きさ・周波数の信号を与えた場合のｑ軸電圧指令値ＶＱ１とｑ軸電流検出値ＩＱ１および電圧指令値と電流検出値の位相差からｑ軸インダクタンスＬｑを求め、
次に再びｄ軸電流指令だけを与えてｄ軸電流を流した状態で、瞬時に前記ｄ軸電流指令を零にすると共にｄ軸電流指令値として与えていた値をｑ軸電流指令として与え、この際に該電流指令値よりも大きい電流検出値がｄ軸あるいはｑ軸に現れた場合はＥ≠０あるいはφ≠０、そうでない場合はＥ＝０あるいはφ＝０として、前記判別条件に基づき駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有することを特徴としている。
この交流電動機の駆動装置によれば、電動機定数が与えられていれば、
交流電動機の種類 Ｌｄ、Ｌｑの大小、 Ｅ、φ
誘導電動機 Ｌｄ＝Ｌｑ Ｅ＝０、φ＝０
表面磁石型同期電動機 Ｌｄ＝Ｌｑ Ｅ≠０、φ≠０
逆突極型同期電動機 Ｌｄ＜Ｌｑ Ｅ≠０、φ≠０
突極型同期電動機 Ｌｄ＞Ｌｑ Ｅ≠０、φ≠０
リラクタンス電動機 Ｌｄ＞Ｌｑ Ｅ＝０、φ＝０
という予め駆動装置が保持する判別条件と照合することで、交流電動機の種類を迅速に、正確に判別して最適な制御方式を自動的に選択できる。
また、前記電圧指令値および電流指令値は、それぞれの大きさが分かる量であればよいので、それぞれの絶対値の平均値、実効値もしくは振幅の最大値などのどれを用いてもよい。
【０００６】
また、請求項２に記載の交流電動機の駆動装置の発明は、電動機一次電流を磁束成分（ｄ軸成分）とトルク成分（ｑ軸成分）とに分離し、ｄ軸成分の電流指令とｄ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御するｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｄ軸電圧指令値ｖｄ＿ｒｅｆとし、
ｑ軸成分の電流指令とｑ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするよう制御するｑ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆとし、
ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値から電圧指令の大きさｖ＿ｒｅｆと電圧位相θｖを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を３相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するようにｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を制御し、交流電動機を駆動するための電力を該交流電動機に供給し、駆動対象として誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれかあるいは複数を対象とした制御方式を有し、駆動対象とする交流電動機に応じた制御方式を選択して運転を行う交流電動機の駆動装置において、
交流電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑならびに誘起電圧Ｅあるいは鎖交磁束数φを用いて、交流電動機が誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれであるかを、
誘導電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
表面磁石型同期電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
逆突極型同期電動機 ：Ｌｄ＜Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
突極型同期電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
リラクタンス電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
の判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有し、かつ、
実運転開始前に、任意の位相に直流電流を流してこの直流電流が流れている方向をｄ軸とし、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして交流信号を前記直流電流を流すために必要な直流電圧成分に重畳して与えた場合のｄ軸電流検出値ＩＤ１およびｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃとして前記ｄ軸電圧に重畳した交流信号と同じ大きさ・周波数の信号を与えた場合のｑ軸電流検出値ＩＱ１を用いて、ＩＤ１＞ＩＱ１の場合はＬｄ＜Ｌｑ、同様にＩＤ１＜ＩＱ１の場合はＬｄ＞Ｌｑとし、次にｄ軸電流指令だけを与えてｄ軸電流を流した状態で、瞬時に前記ｄ軸電流指令を零にすると共にｄ軸電流指令値として与えていた値をｑ軸電流指令として与え、この際に該電流指令値よりも大きい電流検出値がｄ軸あるいはｑ軸に現れた場合はＥ≠０あるいはφ≠０、そうでない場合はＥ＝０あるいはφ＝０として、前記判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有することを特徴とする。
この交流電動機の駆動装置によれば、検出電流ＩＤ１、ＩＱ１は、Ｌｄ、Ｌｑに反比例する原理を基に、Ｌｄ、Ｌｑの大小関係を検出電流値ＩＤ１、ＩＱ１から、ＩＤ１＞ＩＱ１ならばＬｄ＜Ｌｑ、同様にＩＤ１＜ＩＱ１ならばＬｄ＞Ｌｑと推定して、交流電動機の種類の判別を行い自動的に最適な制御方式を選択するので、請求項１の発明よりも演算量が軽減できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置が保持する交流電動機の種類と電動機定数の関係を示す図である。
図１において、２０は交流電動機の種類の項目で、２１はＬｄ（ｄ軸漏れインダクタンス）とＬｑ（ｑ軸漏れインダクタンス）の大小関係を示す項目、２２はＥ（誘起電圧）と、φ（鎖交磁束数）の有無を示す項目である。
交流電動機の種類２０は構造・特性上から、誘導電動機２３、表面磁石型同期電動機２４、逆突極型同期電動機２５、突極型同期電動機２６、リラクタンス電動機２７の５種類に分かれる。
【０００８】
つぎに各電動機それぞれについて説明する。
先ず、誘導電動機２３は、円筒状の回転子の周囲に導体の管を配置し、その両端をそれぞれ短絡環で短絡したものであり、回転子は均一な形状をしているのでｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑは等しく、ＬｄとＬｑの大小関係の項目２は、Ｌｄ＝Ｌｑである。（なお、誘導電動機２３の場合一般的にはＬｄ、Ｌｑといった呼び方はしないで、漏れインダクタンスＬで表しているが、ここでは便宜上Ｌｄ、Ｌｑと呼ぶ）。
また、誘導電動機２３は、磁石を有していないので回転子が回転することによる磁束変化で、固定子巻線に発生する誘起電圧Ｅ＝０となる。（図１参照）。
次に、表面磁石型同期電動機２４は、円筒状の回転子の表面に永久磁石を貼付けた構造なので、磁石から発生する磁束の通り方はどこでも均一で、図１に示すように、Ｌｄ＝Ｌｑであり、磁石を有するので誘起電圧Ｅは零ではなくＥ≠０、φ≠０である。
次に、逆突極型同期電動機２５は、回転子の内部に磁石を埋込んだ構造で、例えば、磁石板を回転子円周に内接するような形に埋込むと、各磁石板の両端は回転子の外周表面に内接するように接近した位置に、又、磁石の中央は回転子表面まで距離が最も遠くなるような位置関係になる。このように磁石の両端が表面に近い構造のため、磁束は場所によって異なり通り方に差が生じ、大小関係は、Ｌｄ＜Ｌｑの関係が生ずる。そして誘起電圧Ｅも磁石があるために、Ｅ≠０、φ≠０である。
次に、突極型同期電動機２６は、回転子の磁石を貼付ける部分を回転子表面より飛出た突極形状としたもので、回転子内部を通って固定子巻線と鎖交する磁束の通り方が場所によって異なり、この場合はＬｄ＞Ｌｑの関係がある。また、磁石があるために誘起電圧Ｅ≠０、φ≠０である。
最後に、リラクタンス電動機２７は、突極型同期電動機２６から磁石を取り除いた形状のものである。固定子巻線に流れる電流によって誘導される磁束と回転子表面から飛出した部分があることによって、この磁束の通り方が場所によって異なることによる磁気抵抗を利用したものである。従って、ｄ軸とｑ軸でインダクタンスが異なり、Ｌｄ＞Ｌｑの関係がある。また、磁石を有しないので回転子が回転することによって固定子巻線に生じる誘起電圧Ｅ＝０、φ＝０である。
このように、交流電動機の種類を、図１に示したように、電動機定数のＬｄ、Ｌｑの大小関係、および誘起電圧Ｅ、鎖交磁束数φ、の有無より判別し、誘導電動機２３か、表面磁石型同期電動機２４か、逆突極型同期電動機２５か、突極型同期電動機２６か、リラクタンス電動機２７かを判別する。
この場合、例えば、交流電動機の駆動装置に、図１に示したような判別条件をテーブル等の形式で保持して置き、電動機の種類判別に使用すればよい。
【０００９】
次に、本発明の第２の実施の形態について図を参照して説明する。
図２は本発明の第２の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置の構成を示す図である。第２の実施の形態は、図２に示すような実際の交流電動機の駆動装置に、図１に示した交流電動機の機種判別表を搭載して実際に運転する場合を示した例である。（なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態が請求項１および請求項２に該当する）。
先ず、第１の実施の形態に示したように、電動機の特性データとして電動機定数が予め与えられている場合、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、および誘起電圧（又は誘起電圧定数）Ｅ、あるいは鎖交磁束数φを、設定すると、制御装置は、これらの値を図１の判別条件と比較して交流電動機の種類を判別し、その交流電動機に適した制御方式を選択して、自動的に制御方式の切替えを行う。これによって、電動機の制御方式の選択方法が曖昧な場合でも自動的に最も適した方式で運転することが可能となる。
いま、仮に、電動機を図１の判別条件に照合して、Ｌｄ＝Ｌｑ、Ｅ＝０、から誘導電動機と判別されたとすると、駆動装置は自動的に誘導電動機の制御プログラムをセットして運転を開始することになる。
図２はこうした状態の誘導電動機の駆動装置の構成の一例を示した図である。また、以下の誘導電動機の動作自体は従来のものと変りないので簡略化して説明する。図２において、２は電力変換器、３は交流電動機、４および５は電流検出器、９は座標変換器、１０はｑ軸電流ＰＩ制御器、１１はｄ軸電流ＰＩ制御器、１２は電圧指令演算器、１４は速度制御器、２８は速度検出器である。
速度制御器１４は速度指令に基づいて、交流電動機３に取り付けられた速度検出器２８で検出された速度が速度指令に一致するように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆおよび出力周波数値ｆｐｈｉを演算して、一般的なベクトル制御を実施している。
座標変換器９は相電流の検出値をｄｑ座標系に変換する座標変換器であり、ｑ軸ＰＩ電流制御器１０、ｄ軸電流制御器１１は電流指令値と電流検出値が一致するようにする制御器、電圧指令演算器１２はｑ軸電圧指令電圧指令、ｄ軸電圧指令値および磁束位相θｐｈｉから三相交流電圧の電圧の大きさｖ＿ｒｅｆと電圧位相θｒｅｆを計算している。磁束位相θｐｈｉは出力周波数ｆｐｈｉを積分することで求めている。電力変換器２はｖ＿ｒｅｆおよびθｒｅｆに基づいて三相交流電力を交流電動機３へ供給するものである。
このように、速度制御器１４の中に誘導電動機、各種同期電動機、リラクタンス電動機などの各種制御方式が組み込まれていて、種類判別の結果でこれを適宜切替えるものである。図２には交流電動機の判別種類が誘導電動機の例を示したが、電動機定数Ｌｄ≠Ｌｑ、Ｅ≠０、ならば他の同期電動機と判別され、それらに適した制御方式がセットされることになる。
また、図２はＰＧ（速度検出器）付きベクトル制御の図を示したが、ＰＧなしベクトルの場合やＶ／ｆ制御でも、通常運転時の制御方式が異なるだけで、本発明の種類判別方法はそのまま適用できる。
【００１０】
次に、本発明の第３の実施の形態について図を参照して説明する。
図３は本発明の第３の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置の構成を示す図である。
図３に示す第３の実施の形態は、請求項３に関する部分であり、図２に示した第２の実施の形態では電動機定数は全て与えられているものとしたが、ここでは電流制御器の出力に電圧指令の振幅成分としてｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃおよびｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃを重畳してＬｄ、Ｌｑ、誘起電圧Ｅ等を求めてから、電動機種類を判別して運転するようにした例である。
また、図２の速度制御器１４の代わりに交流電動機判別器１により機種の判別や、各指令の生成および検出値の処理を行っている。その他の図２と同一構成には、同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１１】
つぎに第３の実施の形態の場合の動作について説明する。
先ず、位相としてθｐｈｉ＝０、ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃ＝０、ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃ＝０、ｑ軸電流指令ｉｑ＿ｒｅｆ＝０、ｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆ＝モータ定格電流の４０％を与えて駆動装置を作動させる。（ここでθｐｈｉおよびｉｄ＿ｒｅｆは任意の値でよい）。
電流が立ち上がって安定になるまで待ち時間を置いた後、電流制御器１０および１１の比例ゲインＫｉを零として、電流制御器の出力を固定することにより一定の直流電圧ｖｄ＿ｄｃを出力させて直流電流を流す。
次に、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして振幅の大きさがｖｄ＿ｄｃ、周波数ｆｘ（Ｈｚ）の交流信号を指令として与える。この振幅値や周波数も任意に選んでよい。出力が安定になるまでの時間待った後、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＿ｒｅｆおよびｄ軸電流検出値ｉｄ＿ｆｂからｄ軸電圧指令値の振幅分の絶対値の平均値ＶＤ１とｄ軸電流検出値の振幅分の絶対値の平均値ＩＤ１を演算し、ＶＤ１／ＩＤ１／（２π・ｆｘ）より、ｄ軸インダクタンスＬｄを求める。
次に、ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃ＝０として、ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃに先のｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして与えた交流信号と同じ信号を与える。ｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆおよびｑ軸電流検出値ｉｑ＿ｆｂからｑ軸電圧指令値の振幅の絶対値の平均値ＶＱ１とｑ軸電流検出値の振幅の絶対値の平均値ＩＱ１を演算し、ＶＱ１／ＩＱ１／（２π・ｆｘ）より、ｑ軸インダクタンスＬｑを求める。
次に、ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃ＝０とし、安定な状態になるまでの時間待った後、ｄ軸電流制御の積分値を零クリアしてｄ軸電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆを零とすると同時に、この直前のｖｄ＿ｒｅｆの値を、ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃに転送することにより、ｄ軸電圧指令を瞬時にｑ軸電圧指令として、直流電流をｄ軸からｑ軸に切替える。
この時、磁石を有するモータの場合は、電流位相の変化によって回転子が回転することにより誘起電圧Ｅが発生し、この誘起電圧によって駆動装置から供給している電圧に相当する電流よりも大きい電流が一時的に流れる。
従って、始めに流れていた電流よりも大きい電流が検出されれば、磁石を有した電動機であると判断でき、Ｅ≠０、φ≠０とする。
以上により求めたＬｄ、ＬｑおよびＥあるいはφを用いて図１に示す判別条件から駆動対象の交流電動機を判別して、最適な制御方式を選択して運転を開始する。
【００１２】
次に、本発明の第４の実施の形態について図を参照して説明する。
第４の実施の形態は、請求項４に該当し、図３に示す第３の実施の形態において、ｄ軸およびｑ軸に与える電圧指令の交流信号の振幅および周波数が等しければ、Ｉｄ１、ＩＱ１はＬｄ、Ｌｑに反比例するので、Ｌｄ、Ｌｑの演算は行わずに、ＩＤ１、ＩＱ１を用いて推定するものである。
なお、図３は第３の実施の形態と、第４の実施の形態では共通とする。
図３において第３の実施の形態と同様に直流電流を流して、この直流電流の流れている方向をｄ軸とし、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして交流信号を直流電圧成分に重畳して与えた場合のｄ軸電流検出値の振幅分の絶対値の平均値ＩＤ１を演算する。
次に、ｑ軸電圧指令ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃとして先にｄ軸に与えた交流信号と同じ大きさ・周波数の信号を与えた場合のｑ軸電流検出値ＩＱ１を求める。
求めたＩＤ１とＩＱ１の大小関係から、ＩＤ１＞ＩＱ１の時はＬｄ＜Ｌｑ、あるいは、ＩＤ１＜ＩＱ１の時はＬｄ＞Ｌｑと推定する。
こうして得られたＬｄ、Ｌｑの大小関係と、前実施の形態と同様にして求めた誘起電圧Ｅあるいはφと合わせて、図１に示す判別条件より交流電動機の種類を判別して、最適な制御方式を自動的に選択して実際の運転を行う。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動対象とする交流電動機の種類を判別する機能を制御装置に持たせることによって、交流電動機の種類が不明な場合に、手間を掛けずに自動的に該交流電動機に適した制御方法を自動的に選択して運転できるという効果がある。
また、電動機定数と交流電動機の種類と電動機定数とが不明な場合にも、電動機定数を迅速に同定して、交流電動機の種類を判別し、自動的に最適な制御方式を選択して運転できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置が保持する交流電動機の種類と電動機定数の関係を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置の構成図である。
【図３】本発明の第３および第４の実施の形態に係る交流電動機の駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 交流電動機判別器
２ 電力変換器
３ 交流電動機
４、５ 電流検出器
９ 座標変換器
１０ ｑ軸電流ＰＩ制御器
１１ ｄ軸電流ＰＩ制御器
１２ 電圧指令演算器
１４ 速度制御器
２０ 交流電動機の種類
２１ Ｌｄ、Ｌｑの大小関係
２２ Ｅあるいはφ
２３ 誘導電動機
２４ 表面磁石型同期電動機
２５ 逆突極型同期電動機
２６ 突極型同期電動機
２７ リラクタンス電動機
２８ 速度検出器

Claims (2)

1. 電動機一次電流を磁束成分（ｄ軸成分）とトルク成分（ｑ軸成分）とに分離し、ｄ軸成分の電流指令とｄ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御するｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｄ軸電圧指令値ｖｄ＿ｒｅｆとし、
   ｑ軸成分の電流指令とｑ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするよう制御するｑ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆとし、
   ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値から電圧指令の大きさｖ＿ｒｅｆと電圧位相θｖを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を３相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するようにｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を制御し、交流電動機を駆動するための電力を該交流電動機に供給し、駆動対象として誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれかあるいは複数を対象とした制御方式を有し、駆動対象とする交流電動機に応じた制御方式を選択して運転を行う交流電動機の駆動装置において、
   交流電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑならびに誘起電圧Ｅあるいは鎖交磁束数φを用いて、交流電動機が誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれであるかを、
   誘導電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
   表面磁石型同期電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   逆突極型同期電動機 ：Ｌｄ＜Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   突極型同期電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   リラクタンス電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
   の判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有し、かつ、
   実運転開始前に、任意の位相に直流電流を流してこの直流電流が流れている方向をｄ軸とし、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして交流信号を前記直流電流を流すために必要な直流電圧成分に重畳して与えた場合のｄ軸電圧指令値ＶＤ１およびｄ軸電流検出値ＩＤ１および電圧指令値と電流指令値の位相差からｄ軸インダクタンスＬｄを求め、
   引き続き前記直流電流を流した状態で、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃとして前記ｄ軸電圧に重畳した交流信号と同じ大きさ・周波数の信号を与えた場合のｑ軸電圧指令値ＶＱ１とｑ軸電流検出値ＩＱ１および電圧指令値と電流検出値の位相差からｑ軸インダクタンスＬｑを求め、
   次に再びｄ軸電流指令だけを与えてｄ軸電流を流した状態で、瞬時に前記ｄ軸電流指令を零にすると共にｄ軸電流指令値として与えていた値をｑ軸電流指令として与え、この際に該電流指令値よりも大きい電流検出値がｄ軸あるいはｑ軸に現れた場合はＥ≠０あるいはφ≠０、そうでない場合はＥ＝０あるいはφ＝０として、前記判別条件に基づき駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有することを特徴とする交流電動機の駆動装置。
2. 電動機一次電流を磁束成分（ｄ軸成分）とトルク成分（ｑ軸成分）とに分離し、ｄ軸成分の電流指令とｄ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御するｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｄ軸電圧指令値ｖｄ＿ｒｅｆとし、
   ｑ軸成分の電流指令とｑ軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするよう制御するｑ軸電流ＰＩ（比例積分）制御器を有し、このＰＩ制御器の出力をｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆとし、
   ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値から電圧指令の大きさｖ＿ｒｅｆと電圧位相θｖを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を３相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するようにｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を制御し、交流電動機を駆動するための電力を該交流電動機に供給し、駆動対象として誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれかあるいは複数を対象とした制御方式を有し、駆動対象とする交流電動機に応じた制御方式を選択して運転を行う交流電動機の駆動装置において、
   交流電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑならびに誘起電圧Ｅあるいは鎖交磁束数φを用いて、交流電動機が誘導電動機、表面磁石型同期電動機、突極型同期電動機、逆突極型同期電動機、リラクタンス電動機のいずれであるかを、
   誘導電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
   表面磁石型同期電動機 ：Ｌｄ＝Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   逆突極型同期電動機 ：Ｌｄ＜Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   突極型同期電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ≠０あるいはφ≠０
   リラクタンス電動機 ：Ｌｄ＞Ｌｑ、 Ｅ＝０あるいはφ＝０
   の判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有し、かつ、
   実運転開始前に、任意の位相に直流電流を流してこの直流電流が流れている方向をｄ軸とし、ｄ軸成分の電圧指令ｖｄ＿ｒｅｆ＿ａｃとして交流信号を前記直流電流を流すために必要な直流電圧成分に重畳して与えた場合のｄ軸電流検出値ＩＤ１およびｑ軸電圧指令値ｖｑ＿ｒｅｆ＿ａｃとして前記ｄ軸電圧に重畳した交流信号と同じ大きさ・周波数の信号を与えた場合のｑ軸電流検出値ＩＱ１を用いて、ＩＤ１＞ＩＱ１の場合はＬｄ＜Ｌｑ、同様にＩＤ１＜ＩＱ１の場合はＬｄ＞Ｌｑとし、次にｄ軸電流指令だけを与えてｄ軸電流を流した状態で、瞬時に前記ｄ軸電流指令を零にすると共にｄ軸電流指令値として与えていた値をｑ軸電流指令として与え、この際に該電流指令値よりも大きい電流検出値がｄ軸あるいはｑ軸に現れた場合はＥ≠０あるいはφ≠０、そうでない場合はＥ＝０あるいはφ＝０として、前記判別条件に基づき、駆動対象とする交流電動機を判別する手段を有することを特徴とする交流電動機の駆動装置。

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