JP4997825B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体電力変換装置によって誘導電動機を可変速制御する制御装置に関し、詳しくは、１次巻線が複数組の多相巻線から構成される誘導電動機の制御装置に関するものである。

図７は、通常の４極の３相誘導電動機の１次巻線構成例を簡略化して示したものである。図示するように、この１次巻線は、巻線３Ｕ_１，３Ｖ_１，３Ｗ_１からなる３相巻線と、同３Ｕ_２，３Ｖ_２，３Ｗ_２からなる３相巻線とをそれぞれ直列接続して構成されている。

一方、大容量の誘導電動機を可変速制御する方法として、誘導電動機の１次巻線を複数組の３相巻線に分割して多重巻線構成とし、各組の３相巻線に複数のインバータからそれぞれ給電する方法が知られている。
その一例として、図８は２多重巻線の構成例を示しており、この例では、図７に示した２組の３相巻線３Ｕ_１，３Ｖ_１，３Ｗ_１及び３Ｕ_２，３Ｖ_２，３Ｗ_２を個別に端子に引き出し、２台のインバータによって個別に３相電流を供給している。

この場合、各巻線の電流は図７と同じであり、巻線３Ｕ_１，３Ｕ_２、巻線３Ｖ_１，３Ｖ_２、巻線３Ｗ_１，３Ｗ_２の各電流は、それぞれ同じ大きさ、同じ位相を持った電流に制御される。電動機容量の製作限界に比べてインバータ容量の製作限界は低いので、このような多重巻線構成を採用すると、比較的容易に大容量の駆動装置を製作できる利点がある。

次に、図９は、図８に示したような２多重巻線の３相誘導電動機３を２台のインバータ２Ａ，２Ｂにより駆動する従来の駆動装置を示している。
図９の主回路において、三相電源系統に接続されたダイオード整流器１は、交流入力電力を直流電力に変換する。直流中間回路には第１，第２の３相インバータ２Ａ，２Ｂが並列に接続され、その出力側に２多重巻線の３相誘導電動機３が接続されている。電動機３の回転子には速度検出器４が接続されている。また、２台のインバータ２Ａ，２Ｂの出力側には、電流検出器５Ａ，５Ｂがそれぞれ接続されており、各検出器５Ａ，５Ｂはインバータ２Ａ，２Ｂの出力電流（電動機３の多重巻線の電流）Ｉ_ａ１，Ｉ_ｂ１，Ｉ_ｃ１とＩ_ａ２，Ｉ_ｂ２，Ｉ_ｃ２とを検出する。

図９において、破線で囲んだ部分は制御装置１００Ａのブロック図であり、ベクトル制御の例を示している。なお、ベクトル制御の詳細な内容に関しては、例えば非特許文献１に記載されている。
制御装置１００Ａ内の速度調節器６は、速度指令値ω^＊と速度検出器４からの速度検出値ωとの偏差を増幅して、トルク指令値Ｔ^＊を出力する。磁化電流演算器７は、磁束指令値Φ^＊と電動機３の等価回路定数とから磁化電流指令値Ｉ_Ｍ ^＊を演算する。除算器８は、トルク指令値Ｔ^＊を磁束指令値Φ^＊により除算してトルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊を演算する。

すべり周波数演算器９は、磁束指令値Φ^＊とトルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊とから、すべり周波数ω_ｓｌを演算する。加算器１０は、ω_ｓｌとωとを加算して１次角周波数ω_１を演算する。積分器１１は、ω_１を積分して電動機３の固定子巻線（１次巻線）に対する磁束位相θ_１を演算する。座標変換器１２は、Ｉ_Ｍ ^＊及びＩ_Ｔ ^＊の座標軸をθ_１だけ回転させて、固定座標系の電流指令値Ｉ_α ^＊，Ｉ_β ^＊を演算する。２相／３相変換器１３は、Ｉ_α ^＊，Ｉ_β ^＊から３相の電流指令Ｉ_ａ ^＊，Ｉ_ｂ ^＊，Ｉ_ｃ ^＊を演算する。

電流調節器１４Ａは、インバータ２Ａから出力される３相電流Ｉ_ａ１，Ｉ_ｂ１，Ｉ_ｃ１がそれぞれＩ_ａ ^＊，Ｉ_ｂ ^＊，Ｉ_ｃ ^＊に一致するようにフィードバック制御を行う。また、電流調節器１４Ｂは、インバータ２Ｂから出力される第２組の３相電流Ｉ_ａ２，Ｉ_ｂ２，Ｉ_ｃ２がそれぞれＩ_ａ ^＊，Ｉ_ｂ ^＊，Ｉ_ｃ ^＊に一致するようにフィードバック制御を行う。
ＰＷＭ演算器１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ電流調節器１４Ａ，１４Ｂの出力をパルス幅制御して駆動パルスを生成し、インバータ２Ａ，２Ｂをオン・オフ制御する。

さて、電動機を加速する場合や一般の運転時には、インバータは直流を交流に電力変換して電動機を駆動する。しかるに、電動機を急速に減速させる場合には、電動機は制動トルクを出力する必要がある。この制動トルクを得るためには、電動機に蓄積された運動エネルギーを何らかの方法によって吸収する必要がある。

運動エネルギーを吸収する一つの方法としては、電動機やインバータの損失により運動エネルギーを熱として消費する方法がある。他の方法としては、電動機の運動エネルギーをインバータの動作により直流中間回路に電気エネルギーとして吸収する方法がある。

しかるに、図９において直流中間回路に接続されたダイオード整流器１は、その原理上、電源系統に電力を回生できないので、吸収された電力によって直流中間回路の電圧が異常に上昇し、インバータ２Ａ，２Ｂやダイオード整流器１が過電圧により破損される問題がある。このため、電動機３やインバータ２Ａ，２Ｂの損失により制動トルクを発生する方法をとることになるが、その場合には制動トルクを電動機３やインバータ２Ａ，２Ｂの損失以上には発生させることができないので、減速時間が長くなるという別の問題がある。

そこで、例えば特許文献１では、誘導電動機のＶ／ｆ制御において、インバータの出力電圧と出力周波数との比を、減速時に加速時よりも大きくなるように制御することにより、減速時では許容範囲内で過励磁状態として電動機損失を増大させている。
また、特許文献２では、直流中間回路に回生電力（または回生電流）検出器を設け、電動機の制動時に回生電力（または回生電流）検出値に応じてインバータの出力電圧指令値を増加させ、電動機の過励磁により許容範囲内において電動機損失を増大させている。
更に、特許文献３では、誘導電動機が減速運転するときに、インバータが各相異なった搬送波によりＰＷＭ制御を行うことにより、電動機の高調波損失を増大させている。
また、先願に係る特願２００５−２４５５３７号（本願の出願時において未だ出願公開されていない）では、オープン巻線をもつ誘導電動機において、制動時にゼロ相電流を流すことにより誘導電動機の損失を増大させている。

特開平４−２４８３９７号公報（段落［０００８］〜［００１０］、図１等） 特開平７−７９８１号公報（段落［０００６］〜［００１０］、図１等） 特開２００１−２２４１９１号公報（段落［０００６］〜［００１０］、図２，図８，図９等） 中野孝良，「交流モータのベクトル制御」，第4.2.1項 制御原理とシステム構成，p.68〜p.73，日刊工業新聞社，１９９６年３月２９日発行

上述した特許文献１〜３に記載された従来技術、及び、特願２００５−２４５５３７号に係る先願発明は、電動機等の損失により制動トルクを発生させて減速時間を短縮するという点で、本発明と同一の課題を有している。
しかし、特許文献１，２に記載された過励磁により電動機損失を増大する方法では、電動機の磁束を増大させるために固定子と回転子との間に働く電磁吸引力が大きくなると共に、磁気飽和による磁束の歪みも増大する。この結果、電動機の異常な振動や騒音発生の原因となるため、損失の増大効果に限界がある。
特許文献３に記載された従来技術では、電動機に高調波電流を流すことになるので、電動機のトルクリプルが増大し、上記と同様な問題が生じる。
また、先願発明ではゼロ相電流を流すことが必要であるため、電動機の巻線はオープン巻線など特殊な条件でしか適用することができない。

そこで、本発明の解決課題は、千ｋＷ級以上の大容量可変速駆動において多く適用されている多重巻線電動機を対象として、磁束や高調波電流を増加する方法によらず、電動機やインバータの損失を広範囲に制御して制動トルクの増大、減速時間の短縮を可能にした誘導電動機の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記載の発明は、１次巻線が２組の多相巻線から構成される誘導電動機を半導体電力変換装置により可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記２組の多相巻線の電流をそれぞれ独立に制御する手段と、
前記誘導電動機が制動状態である場合に、
前記２組の多相巻線の電流が同位相であるときと同一のトルクが得られるように、前記２組の多相巻線の電流の間に所定の位相差を持たせることによって前記２組の多相巻線の電流が同位相であるときよりも大きい電流を前記電力変換装置から前記誘導電動機に供給するための電流位相制御手段と、を備えたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載した誘導電動機の制御装置において、
２組の多相巻線に共通した電流位相基準となる基準位相を有し、
前記電流位相制御手段は、
第１組の多相巻線の電流位相を、前記基準位相から所定のオフセット角度を減算した位相に制御し、かつ、第２組の多相巻線の電流位相を、前記基準位相に前記オフセット角度を加算した位相に制御するものである。

請求項３記載の発明は、１次巻線が偶数組の多相巻線から構成される誘導電動機を半導体電力変換装置により可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記偶数組の多相巻線の電流をそれぞれ独立に制御する手段と、
前記誘導電動機が制動状態である場合に、
前記偶数組の多相巻線を更に第１群と第２群とに分割し、第１群の多相巻線の電流と第２群の多相巻線の電流とが同位相であるときと同一のトルクが得られるように、第１群及び第２群の多相巻線の電流の間に所定の位相差を持たせることによって第１群及び第２群の多相巻線の電流が同位相であるときよりも大きい電流を前記電力変換装置から前記誘導電動機に供給するための電流位相制御手段と、を備えたものである。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載した誘導電動機の制御装置において、
各組の多相巻線に共通した電流位相基準となる基準位相を有し、
前記電流位相制御手段は、
第１群の多相巻線の電流位相を、前記基準位相から所定のオフセット角度を減算した位相に制御し、かつ、第２群の多相巻線の電流位相を、前記基準位相に前記オフセット角度を加算した位相に制御するものである。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載した誘導電動機の制御装置において、前記誘導電動機が駆動状態である場合には全ての組の多相巻線の電流位相を同相に制御する手段を備えたものである。

請求項６記載の発明は、請求項２または４に記載した誘導電動機の制御装置において、
各組の多相巻線の電流指令値に前記オフセット角度の余弦の逆数のゲインを乗じるものである。

請求項１に係る発明では、２組の多相巻線をもつ２多重巻線の誘導電動機において、２組の多相巻線の電流に所定の位相差を持たせ、また、請求項３に係る発明では、偶数組の多相巻線をもつ多重巻線の誘導電動機において、偶数組の多相巻線を第１群と第２群とに分割して両群の多相巻線の電流に所定の位相差を持たせるものである。
従って、従来技術のように磁束や高調波電流を増大させることなく誘導電動機の１次電流を増加させて電動機及びインバータの損失を大きくすることができる。
これにより、交流電源に電力を回生しなくても大きな制動トルクが得られるため、電動機を速やかに減速することが可能になる。

請求項２に係る発明では第１組、第２組の多相巻線の電流位相を、また、請求項４に係る発明では第１群、第２群の多相巻線の電流位相を対象として、基準位相にオフセット角度をそれぞれ加算または減算した値に制御するため、制御特性を対称にすることができる。

請求項５に係る発明によれば、電動機が駆動状態である場合には、各組または各群の電流を同相にして電動機等の損失を増加させない制御が可能になるため、高効率な運転を行うことができる。

請求項６に係る発明によれば、電流指令値にオフセット角度の余弦の逆数で与えられるゲインを乗じることにより、複数組の磁化電流を合成した磁化電流値は磁化電流指令値に一致し、複数組のトルク電流を合成したトルク電流値はトルク電流指令値に一致するので、制御系のループゲインを一定にして安定した運転が行えるという効果がある。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示す構成図である。図１において、主回路の構成は図９に示した従来技術と同一であるため、説明を省略する。また、誘導電動機３の多重巻線は、図８と同様に２組の３相巻線３Ｕ_１，３Ｖ_１，３Ｗ_１及び３Ｕ_２，３Ｖ_２，３Ｗ_２からなる２多重巻線であるものとする。
また、図１に破線で囲んだ制御装置１００において、図９と同一の部分については図示を省略してある。以下、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。

この実施形態では、図９と異なって一対の座標変換器１２Ａ，１２Ｂ及び２相／３相変換器１３Ａ，１３Ｂが設けられている。また、加算器１６が追加されており、この加算器１６により基準位相θ_１とオフセット角度Δθ_１とを加算して角度信号θ_１Ｂを演算するようになっている。なお、座標変換器１２Ａ，１２Ｂ、加算器１６、基準位相θ_１、オフセット角度Δθ_１及び角度信号θ_１Ｂ等は、請求項１における電流位相制御手段を構成している。
この制御装置１００の構成を、更に具体的に説明する。

座標変換器１２Ａは、Ｉ_Ｍ ^＊及びＩ_Ｔ ^＊の座標軸をθ_１だけ回転させて、第１のインバータ２Ａ側の固定座標系の電流指令値Ｉ_α１ ^＊，Ｉ_β１ ^＊を演算する。２相／３相変換器１３Ａは、Ｉ_α１ ^＊，Ｉ_β１ ^＊から３相の電流指令Ｉ_ａ１ ^＊，Ｉ_ｂ１ ^＊，Ｉ_ｃ１ ^＊を演算する。電流調節器１４Ａは、第１のインバータ２Ａ側の３相電流（第１組の３相巻線３Ｕ_１，３Ｖ_１，３Ｗ_１の電流）Ｉ_ａ１，Ｉ_ｂ１，Ｉ_ｃ１がそれぞれＩ_ａ１ ^＊，Ｉ_ｂ１ ^＊，Ｉ_ｃ１ ^＊に一致するようにフィードバック制御を行う。

一方、座標変換器１２Ｂは、Ｉ_Ｍ ^＊及びＩ_Ｔ ^＊の座標軸を、加算器１６から出力されるθ_１Ｂ（＝θ_１＋Δθ_１）だけ回転させて、第２のインバータ２Ｂ側の固定座標系の電流指令値Ｉ_α２ ^＊，Ｉ_β２ ^＊を演算する。２相／３相変換器１３Ｂは、Ｉ_α２ ^＊，Ｉ_β２ ^＊から３相の電流指令Ｉ_ａ２ ^＊，Ｉ_ｂ２ ^＊，Ｉ_ｃ２ ^＊を演算する。電流調節器１４Ｂは、第２のインバータ２Ｂ側の３相電流（第２組の３相巻線３Ｕ_２，３Ｖ_２，３Ｗ_２の電流）Ｉ_ａ２，Ｉ_ｂ２，Ｉ_ｃ２がそれぞれＩ_ａ２ ^＊，Ｉ_ｂ２ ^＊，Ｉ_ｃ２ ^＊に一致するようにフィードバック制御を行う。
これらの制御により、第１，第２のインバータ２Ａ，２Ｂの出力電流Ｉ_ａ１，Ｉ_ｂ１，Ｉ_ｃ１及びＩ_ａ２，Ｉ_ｂ２，Ｉ_ｃ２は、それぞれθ_１Ｂとθ_１との差であるΔθ_１だけ位相差をもった電流となる。

ここで、図２は第１，第２のインバータ２Ａ，２Ｂの出力電流（例えばＩ_ａ１，Ｉ_ａ２，）の位相が異なる場合の電動機巻線の起磁力への影響を説明するための図である。簡単のため、１相分としてＵ_１相（Ｉ_ａ１が流れる相）の巻線３Ｕ_１とＵ_２相（Ｉ_ａ２が流れる相）の巻線３Ｕ_２との結線状態を示している。この例では隣極接続と呼ばれる巻線構成を採用しており、Ｕ_１相とＵ_２相すなわち巻線３Ｕ_１と３Ｕ_２とは互いに近接している。
電動機巻線の起磁力はＩ_ａ１とＩ_ａ２との合成電流によって決まるため、Ｉ_ａ１とＩ_ａ２との位相差Δθ_１に起因してそれぞれの瞬時値が異なっていても磁束分布に歪みは発生せず、異常な振動や騒音が発生するおそれはない。

また、同一のトルクを得たい場合（トルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊が同一である場合）、本実施形態のように第１，第２のインバータ２Ａ，２Ｂの出力電流に位相差を持たせれば、これらの電流が同位相である場合に比べて合成電流を大きくすることができる。従って、電動機３及びインバータ２Ａ，２Ｂの損失を増大させ、交流電源に電力を回生しなくても大きな制動トルクを得て電動機３を速やかに減速することができる。

次に、図３は本発明の第２実施形態を示す構成図である。
この実施形態の主回路構成は図１と同様であるため、図３では制御装置１１０の構成のみを示している。なお、図１と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
図３において、座標変換器１２Ａ，１２Ｂ、減算器１６Ａ、加算器１６Ｂ、基準位相θ_１、オフセット角度Δθ_１及び角度信号θ_１Ａ，θ_１Ｂ等は、請求項２における電流位相制御手段を構成している。

第１実施形態では、座標変換器の入力部の角度信号が、第２のインバータ２Ｂ側の座標変換器１２Ｂにのみ基準位相θ_１にオフセット角度Δθ_１を加算した信号θ_１Ｂを用い、第１のインバータ２Ａ側の座標変換器１２Ａの角度信号はθ_１である。このため、第２のインバータ２Ｂ側のＩ_Ｍ ^＊，Ｉ_Ｔ ^＊に対してのみ信号θ_１Ｂが寄与して変化を生じさせ、過渡的には上記変化を第１のインバータ２Ａ側で補償しなくてはならないので、制御特性に対称性がなく、制御性能が悪化するという問題がある。

そこで、第２実施形態では、図３に示すように減算器１６Ａと加算器１６Ｂとを備え、第１のインバータ２Ａ側については、減算器１６Ａにより基準位相θ_１からオフセット角度Δθ_１を減算し、その減算値θ_１Ａを用いてＩ_Ｍ ^＊，Ｉ_Ｔ ^＊を座標変換器１２Ａにより座標変換し、電流指令値Ｉ_α１ ^＊，Ｉ_β１ ^＊を演算する。
一方、第２のインバータ２Ｂ側については、加算器１６Ｂにより基準位相θ_１にオフセット角度Δθ_１を加算し、その加算値θ_１Ｂを用いてＩ_Ｍ ^＊，Ｉ_Ｔ ^＊を座標変換器１２Ｂにより座標変換し、電流指令値Ｉ_α２ ^＊，Ｉ_β２ ^＊を演算する。その他の制御内容は図１と同様であるため、説明を省略する。

図４は、このようにして得られた第１のインバータ２Ａ側の電流指令値Ｉ_α１ ^＊，Ｉ_β１ ^＊に相当する磁化電流Ｉ_Ｍ１及びトルク電流Ｉ_Ｔ１、第２のインバータ２Ｂ側の電流指令値Ｉ_α２ ^＊，Ｉ_β２ ^＊に相当する磁化電流Ｉ_Ｍ２及びトルク電流Ｉ_Ｔ２、これらの合成値である磁化電流Ｉ_Ｍ及びトルク電流Ｉ_Ｔを示すベクトル図である。ここでは、前記オフセット角度Δθ_１を６０度としてある。

通常は、Ｉ_Ｍ１及びＩ_Ｍ２の絶対値の単純加算値がＩ_Ｍとなり、Ｉ_Ｔ１及びＩ_Ｔ２の絶対値の単純加算値がＩ_Ｔになるのに対し、本実施形態では、Ｉ_Ｍの絶対値はＩ_Ｍ１及びＩ_Ｍ２の絶対値にそれぞれ等しく、Ｉ_Ｔの絶対値はＩ_Ｔ１及びＩ_Ｔ２の絶対値にそれぞれ等しくなる。
このため、図４の場合には、通常の制御に比べて同一のトルクを得るのに２倍の電流が必要になる。電動機の損失として銅損が支配的であるとすると、銅損は電流の２乗に比例するので、同一のトルクに対しては損失は４倍に増加する。従って、この損失の分だけ制動トルクを増加させることができ、電動機３を速やかに減速することができる。
また、図４から明らかなように、Ｉ_Ｍ１，Ｉ_Ｍ２はＩ_Ｍに対して、Ｉ_Ｔ１，Ｉ_Ｔ２はＩ_Ｔに対して、それぞれ同じだけ寄与することになるので、第１のインバータ２Ａ側と第２のインバータ２Ｂ側とで制御特性が対称になり、制御性能を向上させることができる。

次いで、本発明の第３，第４実施形態を図５に基づいて説明する。
第３，第４実施形態は、２多重巻線を超える数（組数）の多重巻線を備えた誘導電動機を対象とし、多重数が偶数である場合の制御装置に関するものであり、図５は４多重巻線の誘導電動機を対象とした制御装置１２０を示している。

これらの実施形態では、偶数組（この例では４組）の多重巻線を第１群と第２群に分割する。第１群の電流指令値Ｉ_ａ１ ^＊〜Ｉ_ｃ１ ^＊及び第２群の電流指令値Ｉ_ａ２ ^＊〜Ｉ_ｃ２ ^＊を演算するまでの構成は、第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
第１群の電流指令値Ｉ_ａ１ ^＊〜Ｉ_ｃ１ ^＊は電流調節器１４Ａ_１，１４Ａ_２に入力され、第２群の電流指令値Ｉ_ａ２ ^＊〜Ｉ_ｃ２ ^＊は電流調節器１４Ｂ_１，１４Ｂ_２に入力される。これらの電流調節器１４Ａ_１，１４Ａ_２，１４Ｂ_１，１４Ｂ_２は、制御対象としての誘導電動機の電流である４組の電流Ｉ_ａ１１〜Ｉ_ｃ１１，Ｉ_ａ１２〜Ｉ_ｃ１２，Ｉ_ａ２１〜Ｉ_ｃ２１，Ｉ_ａ２２〜Ｉ_ｃ２２をそれぞれフィードバック制御する。
このとき、第２実施形態と同様に、座標変換器１２Ａに入力される角度信号θ_１Ａは基準位相θ_１からオフセット角度Δθ_１を減算した信号であり、座標変換器１２３Ｂに入力される角度信号θ_１Ｂは基準位相θ_１にオフセット角度Δθ_１を加算した信号となっている。

上記のように、誘導電動機の４組以上の多重巻線を第１群及び第２群に分割した場合に、第１群の多重巻線に流す電流の位相を、基準位相θ_１から所定のオフセット角度Δθ_１を減算した値に制御すると共に、第２群の多重巻線に流す電流の位相を、基準位相θ_１に所定のオフセット角度Δθ_１を加算した値に制御することにより、第１群、第２群の多重巻線の電流に所定の位相差を持たせる着想が、請求項４の発明の実施形態に相当する。
また、図５における減算器１６Ａまたは加算器１６Ｂの何れか一方を省略し、第１群、第２群の何れか一方の群の多重巻線に流す電流の位相のみを所定のオフセット角度Δθ_１の減算または加算によって制御することにより、他方の群の多重巻線に流す電流との間に所定の位相差を持たせる着想が、請求項３の発明の実施形態に相当する。

次いで、本発明の第５，第６実施形態を図６に基づいて説明する。
まず、第５実施形態は、誘導電動機の制動状態、駆動状態を判別して制動状態の場合にのみ、上述した第１〜第４実施形態による電流位相の制御動作を行わせるようにしたものである。

図６は、第１〜第４実施形態における磁化電流指令値Ｉ_Ｍ ^＊、トルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊及びオフセット角度Δθ_１を生成するためのブロック図である。
図６において、乗算器１７はトルク指令値Ｔ^＊と電動機３の速度検出値ωとを乗算して電動機３の出力Ｐ_ｏを演算し、関数器１８に入力する。Ｐ_ｏが正であれば電動機３は駆動状態にあり、Ｐ_ｏが負であれば電動機３は制動状態にあるため、関数器１８はＰ_ｏの正負に応じて駆動状態、制動状態を判別し、駆動状態ではオフセット角度Δθ_１＝０を、制動状態ではオフセット角度Δθ_１≠０を出力する。

すなわち、電動機３が制動状態である場合にのみ所定の値を持つオフセット角度Δθ_１が出力されることにより、第１〜第４実施形態におけるオフセット角度Δθ_１の加算または減算が有効になり、２組または２群の電流に位相差を持たせる制御が可能になる。
上記の構成が、請求項５の発明の実施形態に相当する。

次に、請求項６の発明の実施形態を説明する。なお、この実施形態は、前述した第２または第４実施形態に適用されるものである。
図６において、余弦関数器１９は関数器１８から出力されるΔθ_１の余弦cos（Δθ_１）を演算する。除算器８は、トルク指令値Ｔ^＊を磁束指令値Φ^＊により除算して第１のトルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊＊を演算する。後段の除算器２０は、このＩ_Ｔ ^＊＊をcos（Δθ_１）により除算して第２のトルク電流指令値（最終的なトルク電流指令値）Ｉ_Ｔ ^＊を演算する。
また、磁束指令値Φ^＊は磁化電流演算器７により第１の磁化電流指令値Ｉ_Ｍ ^＊＊に変換され、除算器２１は、第１の磁化電流指令値Ｉ_Ｍ ^＊＊をcos（Δθ_１）により除算して第２の磁化電流指令値（最終的な磁化電流指令値）Ｉ_Ｍ ^＊を演算する。

上記の構成は、トルク電流指令値及び磁化電流指令値にcos（Δθ_１）の逆数のゲインをそれぞれ乗算することに相当しており、図４に示した関係から、複数組の磁化電流を合成した磁化電流値は磁化電流指令値Ｉ_Ｍ ^＊に一致し、複数組のトルク電流を合成したトルク電流値はトルク電流指令値Ｉ_Ｔ ^＊に一致するので、制御系のループゲインを一定にでき、安定した運転を行うことができる。

本発明の第１実施形態を示す構成図である。 第１実施形態において、第１，第２のインバータの出力電流の位相が異なる場合の電動機巻線の起磁力への影響を説明するための図である。 本発明の第２実施形態を示す構成図である。 第２実施形態における磁化電流及びトルク電流のベクトル図である。 本発明の第３，第４実施形態を示す構成図である。 本発明の第５，第６実施形態の主要部を示す構成図である。 ４極の３相誘導電動機の１次巻線構成例を示す図である。 ２多重巻線の構成例を示す図である。 ２多重巻線の３相誘導電動機を駆動する駆動装置の構成図である。

符号の説明

１：ダイオード整流器
２Ａ，２Ｂ：３相インバータ
３：誘導電動機
３Ｕ_１，３Ｕ_２，３Ｖ_１，３Ｖ_２，３Ｗ_１，３Ｗ_２：巻線
４：速度検出器
５Ａ，５Ｂ：電流検出器
７：磁化電流演算器
８，２０，２１：除算器
１０，１６，１６Ｂ：加算器
１１：積分器
１２Ａ，１２Ｂ：座標変換器
１３Ａ，１３Ｂ：２相／３相変換器
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ａ_１，１４Ｂ_１，１４Ａ_２，１４Ｂ_２：電流調節器
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ａ_１，１５Ｂ_１，１５Ａ_２，１５Ｂ_２：ＰＷＭ演算器
１６Ａ：減算器
１７：乗算器
１８：関数器
１９：余弦関数器
１００，１１０，１２０：制御装置

Claims (6)

1. １次巻線が２組の多相巻線から構成される誘導電動機を半導体電力変換装置により可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
   前記２組の多相巻線の電流をそれぞれ独立に制御する手段と、
   前記誘導電動機が制動状態である場合に、
   前記２組の多相巻線の電流が同位相であるときと同一のトルクが得られるように、前記２組の多相巻線の電流の間に所定の位相差を持たせることによって前記２組の多相巻線の電流が同位相であるときよりも大きい電流を前記電力変換装置から前記誘導電動機に供給するための電流位相制御手段と、
   を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
2. 請求項１に記載した誘導電動機の制御装置において、
   ２組の多相巻線に共通した電流位相基準となる基準位相を有し、
   前記電流位相制御手段は、
   第１組の多相巻線の電流位相を、前記基準位相から所定のオフセット角度を減算した位相に制御し、かつ、第２組の多相巻線の電流位相を、前記基準位相に前記オフセット角度を加算した位相に制御することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
3. １次巻線が偶数組の多相巻線から構成される誘導電動機を半導体電力変換装置により可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
   前記偶数組の多相巻線の電流をそれぞれ独立に制御する手段と、
   前記誘導電動機が制動状態である場合に、
   前記偶数組の多相巻線を更に第１群と第２群とに分割し、第１群の多相巻線の電流と第２群の多相巻線の電流とが同位相であるときと同一のトルクが得られるように、第１群及び第２群の多相巻線の電流の間に所定の位相差を持たせることによって第１群及び第２群の多相巻線の電流が同位相であるときよりも大きい電流を前記電力変換装置から前記誘導電動機に供給するための電流位相制御手段と、
   を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
4. 請求項３に記載した誘導電動機の制御装置において、
   各組の多相巻線に共通した電流位相基準となる基準位相を有し、
   前記電流位相制御手段は、
   第１群の多相巻線の電流位相を、前記基準位相から所定のオフセット角度を減算した位相に制御し、かつ、第２群の多相巻線の電流位相を、前記基準位相に前記オフセット角度を加算した位相に制御することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載した誘導電動機の制御装置において、
   前記誘導電動機が駆動状態である場合には全ての組の多相巻線の電流位相を同相に制御する手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
6. 請求項２または４に記載した誘導電動機の制御装置において、
   各組の多相巻線の電流指令値に前記オフセット角度の余弦の逆数のゲインを乗じることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
   

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