JPH05130791A - モ−タ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧ベクトルでモータを制御する方法におい
て過渡時のトルク制御応答を改善する。 【構成】 三相インバータ２と、モータ１と、速度検出
器９と、磁束検出回路１００と、トルク検出回路５２
と、ＲＯＭ５と、ＲＯＭ制御回路とを有する。インバー
タ２はＲＯＭ５から読み出された電圧ベクトルデータに
対応して制御される。ＲＯＭ５から速度検出器９の出力
に基づいて決定されたベクトルが読み出される他に、磁
束検出器１００で検出された磁束及びトルク検出回路５
２で検出されたトルクに基づいて決定されたベクトルも
読み出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＷＭ（パルス幅変
調）のスイッチングパターン（単位ベクトルデータ）を
メモリに予め書き込んでおき、これを読み出すことによ
ってインバータを制御し、インバータに接続された交流
モータの速度制御を行う方式に関し、更に詳細には、比
較的簡単な構成によって超低速運転状態を得ることがで
きる制御方式において、過渡時のトルク制御応答、速度
制御応答を改善する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流モータの速度制御を行うために、Ｐ
ＷＭ制御インバータを使用することは公知である。ま
た、ＰＷＭ制御を行うために、近似正弦波が得られるよ
うに、ＰＷＭスイッチングパターンを予めＲＯＭに書き
込んでおき、これに基づいてインバータを制御すること
も公知である。更に、三相インバータを各相独立に制御
せずに、三相を一括制御し、所望の電圧ベクトルを発生
させ、所望の回転磁界を得る方式も既に提案されてい
る。更に、インバータをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御す
るためのＰＷＭスイッチングパターンが書き込まれてい
るメモリから、前記ＰＷＭスイッチングパターンを読み
出して前記インバータを制御することにより前記インバ
ータに接続された交流モータの速度を制御する方式にお
いて、前記モータの回転速度、または回転速度に関連し
た情報を示す検出信号を得て、この検出信号と前記モー
タの所望回転速度、または回転速度に関連した所望情報
を示す基準信号との差が小さくなるに従って前記インバ
ータのゼロベクトル出力時間が長くなるように前記メモ
リの読み出しを制御することも特開昭６２−２０７１９
６号公報に開示されている。また、インバータをパルス
幅変調（ＰＷＭ）制御するためのＰＷＭスイッチングパ
ターンが書き込まれているメモリから、前記ＰＷＭスイ
ッチングパターンを読み出して前記インバータを制御す
ることにより前記インバータに接続された交流モータの
速度を制御する方式において、前記モータの回転速度、
または回転速度に関連した情報を示す検出信号を得て、
この検出信号と前記モータの所望回転速度、または回転
速度に関連した所望情報を示す基準信号との差が小さく
なるに従って前記インバータのゼロベクトル出力時間が
長くなるように前記メモリの読み出しを制御することに
加えて、前記モータの一次鎖交磁束または一次鎖交磁束
に関連した情報を示す検出信号を得て、この検出信号と
前記モータに対する所望の一次鎖交磁束または一次鎖交
磁束に関連した所望情報を示す信号との差が小さくなる
ように、前記ベクトルの代りに法線方向のベクトルを出
力することにより、前記モータの一次鎖交磁束振幅を一
定に制御して過渡時の速度制御応答を改善する方法も提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記方法は
前記モータの所望トルク、またはトルクに関連した所望
情報を基準信号とするトルク制御としての用途には対応
不可能な方法である。これは前記方法が、前記モータの
回転速度、または回転速度に関連した情報を示す検出信
号を直接得て、この検出信号と前記モータの所望回転速
度、または回転速度に関連した所望情報を示す基準信号
との差が高速かつ安定な応答で小さくなるように、前記
インバータのゼロベクトルもしくは法線方向ベクトルの
出力時間を前記メモリの読み出しを制御することで、前
記モータのトルクが間接的に制御され、速度制御がなさ
れているだけであるためである。そこで、本発明の目的
は、高速トルク制御用途、または高速かつ安定な過渡応
答が可能な速度制御用途のどちらにも対応できる瞬時ト
ルク補償が可能なトルク・速度制御方法を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、インバータをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御
するためのＰＷＭスイッチングパターンが書き込まれて
いるメモリから、前記ＰＷＭスイッチングパターンを読
み出して前記インバータを制御することにより前記イン
バータに接続された交流モータの回転を制御する方法に
おいて、前記モータの一次鎖交磁束または一次鎖交磁束
に関連した情報を示す検出信号を得て、この検出信号と
前記モータに対する所望の一次鎖交磁束または一次鎖交
磁束に関連した所望情報を示す信号との差が小さくなる
ように、法線方向ベクトル、またはゼロベクトルを出力
することにより、前記モータの一次鎖交磁束を一定に制
御することに加えて、前記モータの発生トルクを示す検
出信号を得て、この検出信号と前記モータに対する所望
の発生トルクまたは発生トルクに関連した情報を示す信
号との差が小さくなるに従って前記インバータのゼロベ
クトル、または法線方向ベクトル出力時間が長くなるよ
うに前記メモリの読み出しを制御することにより、前記
モータの発生トルクを制御することを特徴とするインバ
ータによるモータ制御方法に係わるものである。

【０００５】

【作用】上記発明において、例えば、前記モータの速度
基準信号が急峻に変化した場合、この速度基準信号の変
化に対応するトルクを出力させるために、モータの一次
電流を増加させる。この時、モータの一次鎖交磁束振幅
は、モータの一次巻線抵抗による電圧降下のため減少傾
向となるが、ゼロベクトルの代りに法線方向のベクトル
をインバータから出力させることでモータの一次鎖交磁
束振幅を一定に保とうとする。これにより、速度基準信
号の変化に対応する所望のトルクを高速かつ容易に得る
ことができるため速度制御における過渡応答も良好とな
る。また、速度基準信号と速度検出信号の差のもとに生
成されるトルク基準信号にリミッタを任意の値に設定す
ることで、出力トルクの制限が容易に行える。また、速
度基準信号と速度検出信号の差のもとに生成されるトル
ク基準信号と、トルク検出信号の差を高速に小さくする
ためのトルク制御部を切り放し、直接トルク基準信号を
与えることにより高速なトルク制御用途にも適応でき
る。

【０００６】

【実施例】まず、本発明の一実施例に係わるモータ制御
方法における一次鎖交磁束の検出方法の原理を説明す
る。

【０００７】誘導電動機の特性方程式は次の（１）式で
表わすことができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、ｖ1 は一次電圧ベクトル、Ｒ1 は
一次巻線抵抗、ｉ1 は一次電流ベクトル、Ｒ2 は二次巻
線抵抗、ｉ2 は二次電流ベクトル、Ｌ11は一次巻線イン
ダクタンス、Ｌ22は二次巻線インダクタンス、ωは回転
子回転角速度、 Ｍは一次。二次巻線用相互インダクタ
ンス、 ｄ／ｄｔは微分演算子、Ｐは極対数で
ある。

【００１０】一次鎖交磁束φ1 による誘導起電力Ｅは次
の（２）式で与えられる。 Ｅ＝Ｌ11ｄｉ1 ／ｄｔ＋Ｍｄｉ2 ／ｄｔ ……（２） 従って一次鎖交磁束ベクトルφ1 は次の（３）式とな
る。

【００１１】

【数２】

【００１２】（３）式の両辺をＬ11で割り、この瞬時ベ
クトルをｉ0 とすれば、次式が得られる。 ｉ0 ＝φ1 ／Ｌ11＝ｉ1 ＋Ｍｉ2 ／Ｌ11……（４） これは一次鎖交磁束に対する励磁電流に相当するもので
あり、この関係式から図１のような誘導電動機のベクト
ルｉ0 に関する等価回路が得られる。

【００１３】式（１）からｖ1 を次の式（５）で示すこ
とができる。 ｖ1 ＝（Ｒ1 ＋ｄＬ11／ｄｔ）ｉ1 ＋（ｄＭ／ｄｔ）ｉ2 ……（５） 式（３）（５）よりｉ2 を消去すると、次の式（６）が
得られる。

【００１４】 ｖ1 ＝（Ｒ1 ＋ｄＬ11／ｄｔ）ｉ1 ＋ｄ（φ1 −Ｌ11ｉ1 ）／ｄｔ ＝ｉ1 Ｒ1 ＋（ｄＬ11／ｄｔ）ｉ1 ＋ｄφ1 ／ｄｔ−（ｄＬ11／ｄｔ）ｉ1 ｄφ1 ／ｄｔ＝ｖ1 ＋ｉ1 Ｒ1 ……（６）

【００１５】一次鎖交磁束ベクトルφ1 は次の式（７）
で与えられる。

【００１６】

【数３】

【００１７】ｄ、ｑ軸直交座標で表わすと次式になる。

【００１８】

【数４】

【００１９】ここで、φd0はφ0 のｄ軸成分の初期値、
φq0はφ0 のｑ軸成分の初期値である。よって求める一
次鎖交磁束は次式で示される。

【００２０】

【数５】

【００２１】誘導電動機の瞬時トルクは一般に式（１
０）で与えられる。 Ｔ＝ＰＭｉ2 ・（−ｊｉ1 ） ……（１０） ただし、Ｐは極対数である。又・は内積記号である。 式（３）より次式が得られる。 Ｍｉ2 ＝φ1 −Ｌ11ｉ1 ……（１１） 式（１１）を式（１０）へ代入すると式（１２）が得ら
れる。 Ｔ＝Ｐ（φ1 −Ｌ11ｉ1 ）・（−ｊｉ1 ） ＝Ｐφ1 ・（−ｊｉ1 ） ……（１２） 式（１２）の瞬時トルクはｄ、ｑ軸成分の表現をするこ
とで次の式（１３）のように演算することで求められ
る。 Ｔ＝Ｐ（φ1dｉ1q−φ1qｉ1d） ……（１３） 一次電圧Ｖ1a、Ｖ1b、Ｖ1c、一次電流Ｉ1a、Ｉ1b、Ｉ1c
の３相／２相変換式は次の式（１４）（１５）で与えら
れる。

【００２２】

【数６】

【００２３】一次電圧、一次電流から一次鎖交磁束及び
トルクを求める過程を示す式（８）、（９）、（１
３）、（１４）、（１５）をブロック図で示すと図２及
び図５になる。

【００２４】次に、本発明の一実施例に係わる三相モー
タの速度制御方式を具体的に説明する。図３において、
三相誘導電動機から成るモータ１には、ＰＷＭ制御可能
な三相インバータ２が接続されている。インバータ２
は、直流電源３にトランジスタから成るスイッチ素子Ａ
1 、Ａ2 、Ｂ1 、Ｂ2、Ｃ1 、Ｃ2 をブリッジ接続した
ものである。６個のスイッチ素子Ａ1 〜Ｃ2 は、駆動回
路４から供給される制御信号に応答してオン・オフ動作
する。なお、インバータ２の上側の３つのスイッチ素子
Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 と下側の３つのスイッチ素子Ａ2 、Ｂ
2 、Ｃ2 とは、互いに逆に動作するので、一方の制御を
特定すれば、インバータ全体の制御が特定される。ここ
では、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）５から読み出さ
れる第１、第２、及び第３の信号Ａ、Ｂ、Ｃによりイン
バータ制御状態を特定し、信号Ａ、Ｂ、Ｃが高レベル即
ち論理“１”の時にスイッチ素子Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 がオ
ン、低レベル即ち論理“０”の時にスイッチ素子Ａ1 、
Ｂ1 、Ｃ1 がオフとする。

【００２５】

【ＲＯＭアドレス説明】ＲＯＭ５はインバータ２をＰＷ
Ｍ制御するためのＰＷＭスイッチングパターン（単位ベ
クトル）を予め書き込んだものである。このＲＯＭ５は
正転ＰＷＭパターンメモリＭ1 、Ｍ5 と、正転用ゼロベ
クトルメモリＭ2 と、逆転ＰＷＭパターンメモリＭ3 、
Ｍ7 と、逆転用ゼロベクトルメモリＭ4 と、正転用法線
ベクトルＭ6 と、逆転用法線ベクトルＭ8 を有する。各
メモリＭ1 〜Ｍ8 は０〜５１１までの５１２アドレスを
各々有し、各々アップ・ダウンカウンタ６の９ビットの
２進出力ライン６ａの値でアドレス指定される。ただ
し、８つのメモリＭ1 〜Ｍ8から１つが選択され、この
選択されたメモリの出力のみがインバータ２の制御のた
めに有効に使用される。この選択を行うためにＲＯＭ５
はゼロベクトル選択制御端子７と、正転逆転選択制御信
号入力端子８と、法線ベクトル選択制御端子４２を有す
る。まず、法線ベクトル選択制御信号端子４２が論理
“０”の時はゼロベクトルメモリを含むＭ1 〜Ｍ4 が選
択される。また、論理“１”の時は法線ベクトルメモリ
を含むＭ5 〜Ｍ8 が選択される。次に、ゼロベクトル選
択制御信号入力端子７が論理“０”の時にはメモリＭ1
とＭ3 、またはＭ5 とＭ7 とのいずれか一つが選択さ
れ、論理“１”の時にはメモリＭ2 とＭ4 、またはＭ6
とＭ8とのいずれか一つが選択される。更に、正転逆転
選択制御信号入力端子８が“０”の場合にはメモリＭ1
とＭ2 、またはＭ5 とＭ6 とのいずれか一つが選択さ
れ、“１”の時にはメモリＭ3 とＭ4 、またはＭ7 とＭ
8 とのいずれか一つが選択される。今、ライン６ａの９
ビットをＢ0 〜Ｂ8 の９ビットで表わし、入力端子７の
入力ビットをＢ9 で表わし、入力端子８の入力ビットを
Ｂ10で表わし、入力端子４２の入力ビットをＢ11で表わ
すとすれば、Ｂ0〜Ｂ8 の９ビットでアドレスが指定さ
れる。また、Ｂ9 、Ｂ10、Ｂ11を［Ｂ11、Ｂ10、Ｂ9 ］
と表わせば、［０００］の時に第１のメモリＭ1 （正転
ＰＷＭスイッチングパターン）が選択され、［００１］
の時に第２のメモリＭ2 （正転用ゼロベクトル）が選択
され、同様に［１１１］でＭ8 （逆転用法線ベクトル）
が選択される。

【００２６】ＲＯＭ５及びカウンタ６を制御してインバ
ータ２の出力電圧を制御するために、モータ１に速度発
電機から成る速度検出器９が結合され、この出力ライン
９ａが比較回路１０に接続されている。このため、比較
回路１０は、直流レベルから成る速度検出信号と基準信
号ライン１１から与えられる所望回転速度に対応する基
準信号とを比較し、この差信号を出力する。比較回路１
０から得られる差信号は例えば、比例積分回路１２を通
る。比例積分回路１２の出力ライン１３の差信号はリミ
ッタ５０を介してトルク基準信号５１として与えられ
る。このトルク基準信号５１はトルク検出回路５２の出
力信号５３と、比較回路５４により比較され差信号５５
を出力する。この差信号５５は、この差信号５５の正負
を判別するための第１の比較器１４に入力すると共に、
絶対値回路１５を通って第２の比較器１６に入力する。

【００２７】第１の比較器１４の出力端子はカウンタ６
のアップ・ダウン入力端子Ｕ／Ｄに接続されていると共
にＲＯＭ５の正転逆転選択信号入力端子８に接続されて
いる。

【００２８】１７は発振器（ＯＳＣ）であって、２０〜
５０kHz 程度のクロックパルスを発生する。この発振器
１７の出力端子はＡＮＤゲート１８の一方の入力端子に
接続され、このＡＮＤゲート１８の出力端子がカウンタ
６のクロック入力端子ＣＬに接続されているので、ＡＮ
Ｄゲート１８のもう一方の入力端子が高レベルの時のみ
発振器１７の出力がクロックパルスとしてカウンタ６に
入力する。

【００２９】第２の比較器１６は非反転入力端子には三
角波発生器１９が接続されている。三角波発生器１９は
例えば、発振器１７の出力周波数よりは低い１．５kHz
で三角波電圧Ｖc （キャリア）を発生し、このＶc と差
信号５５の絶対値とが比較器１６で比較される。第２の
比較器１６の出力端子はＮＯＴ回路２０を介してＡＮＤ
ゲート１８の入力端子に接続されていると共に、ＲＯＭ
５の零ベクトル選択制御信号入力端子７に接続されてい
る。

【００３０】磁束検出回路１００はインバータ２の出力
電圧と電流に基づいて磁束を検出するように構成されて
いる。従って、インバータ２の３本の出力ライン３１ａ
及びモータ１の入力電流を検出するための電流センサ４
３ａ、４３ｂ、４３ｃの３本の出力ライン３４ａが磁束
検出回路１００に接続されている。磁束検出回路１００
の出力ライン１０１はＲＯＭ５の端子４２に接続されて
いる。

【００３１】図４は磁束検出回路１００を詳しく示す。
式（９）に従いインバータ２の出力ライン３１ａの電圧
値を演算増幅器により構成される三相二相変換回路３１
に入力しＶ1d、Ｖ1qの二相に変換する。また、式（１
０）に従いインバータ２の出力電流を電流センサ４３
ａ、４３ｂ、４３ｃにより検出し、演算増幅器３１と同
様に構成される三相二相変換回路３４に入力し、Ｉ1d、
Ｉ1qの二相に変換する。式（８）により、Ｉ1dに三相誘
導電動機１の一次巻線抵抗Ｒ1 を掛け算器３５で掛け算
をし加算器３２でＶ1dに加算する。更に、その値を積分
器３３により積分しｄ軸分の一次鎖交磁束φ1dを求め
る。同様にＩ1qにＲ1 を掛け算器３６で掛け算をし加算
器３７でＶ1qに加算する。更に、その値を積分器３８に
より積分しｑ軸分の一次鎖交磁束φ1qを求める。更に、
３９で各々φ1d、φ1qの２乗の和をとり加算し平方根を
とり一次鎖交磁束の検出値｜φ1 ｜を求める。Δ｜φ1
｜のヒステリシス比較幅を有するヒステリシス比較器４
０、４１にて一次鎖交磁束の検出値｜φ1 ｜と一次鎖交
磁束指令値｜φ1a｜が比較される。つまり、｜φ1 ｜が
｜φ1a｜＋△｜φ1 ｜を越えてさらに増加した時比較器
４１は論理“０”を出力し、ＲＯＭ５においてゼロベク
トルを含むブロックＭ1 〜Ｍ4 を選択する。また、｜φ
1 ｜が｜φ1a｜−△｜φ1 ｜を越えてさらに減少した場
合論理“１”を出力しＲＯＭ５において法線ベクトルを
含むブロックＭ5〜Ｍ8 を選択する。

【００３２】トルク検出回路５２はインバータ２の出力
電流と磁束に基づいてトルクを検出するように構成され
ている。従って、磁束検出回路１００の三相二相変換回
路３４により二相に変換した出力電流Ｉ1d、Ｉ1q及び磁
束検出回路１００により検出され二相に変換した一次鎖
交磁束φ1a、φ1qがトルク検出回路５２に接続されてい
る。トルク検出回路５２の出力５３は比較回路５４に接
続されている。

【００３３】図５はトルク検出回路５２を詳しく示す。
式（１３）により一次磁束のｄ軸分φ1dと一次電流のｑ
軸分Ｉ1qを掛け算器６０で掛け算をし、これから一次磁
束のｑ軸分φ1qと一次電流のｄ軸分Ｉ1dを掛け算器６１
で掛け算をした結果を比較器６２により差し引く。更
に、その値を演算増幅器６３でＰ倍にしてトルクの検出
値Ｔを求める。

【００３４】

【ＲＯＭの内容】ＲＯＭ５には図６に原理的に示す如く
データが書き込まれている。即ちＲＯＭ５の書メモリＭ
1 〜Ｍ8 はアドレス０〜５１１を有し、正転ＰＷＭパタ
ーンメモリＭ1 、Ｍ5 のアドレス０〜３には例えば電圧
ベクトルＶ6 、Ｖ2 、Ｖ6 、Ｖ2のデータが順に書き込
まれ、正転用ゼロベクトルメモリＭ2 のアドレス０〜３
には零ベクトルＶ7 、Ｖ0 、Ｖ7 、Ｖ0 のデータが順に
書き込まれ、逆転ＰＷＭパターンメモリＭ3 、Ｍ7 のア
ドレス０〜３には電圧ベクトルＶ1 、Ｖ5 、Ｖ1 、Ｖ5
のデータが順に書き込まれ、逆転用ゼロベクトルメモリ
Ｍ4 には零ベクトルＶ0 、Ｖ7 、Ｖ0 、Ｖ7 のデータが
順に書き込まれ、正転用法線ベクトルメモリＭ6 のアド
レス０〜３には正転用ＰＷＭパターンメモリＭ1 のアド
レス０〜３のベクトルに対応する法線ベクトルＶ4 が書
き込まれ、逆転用法線ベクトルメモリＭ8 のアドレス０
〜３には逆転用ＰＷＭパターンメモリＭ3 のアドレス０
〜３のベクトルに対応する法線ベクトルＶ4 が書き込ま
れている。残りのアドレス４〜５１１にもアドレス０〜
３と同一の原理でベクトルデータが書き込まれている。
図６の各アドレスのベクトルデータは原理を示すもので
あるため、実際のデータとは異なる。今、正転ＰＷＭパ
ターンメモリＭ1 のアドレス０〜８４（０度〜６０度区
間に対応）の実際の電圧ベクトルデータを示すと、 Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ6 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、Ｖ2 、 Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 、Ｖ3 になる。

【００３５】

【電圧ベクトル】図７は６個の電圧ベクトルＶ1 〜Ｖ6
と、２つの零ベクトルＶ0 、Ｖ7 とを示す。インバータ
２のスイッチ素子Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 のとりうるスイッチ
ング状態は、（０００）、（００１）、（０１０）、
（０１１）、（１００）、（１０１）、（１１０）、
（１１１）の８つであるので、これをＶ0 、Ｖ1 、Ｖ2
、Ｖ3、Ｖ4 、Ｖ5 、Ｖ6 、Ｖ7 で表わすことにする。
本実施例の装置では、電圧ベクトルＶ0 〜Ｖ7 がＲＯＭ
５に書き込まれ、これが制御データ（Ａ、Ｂ、Ｃ）とし
て出力される。８つのベクトルＶ0 〜Ｖ7 を組み合せる
と、正弦波出力電圧及び回転磁界ベクトルを得ることが
できる。

【００３６】

【ベクトル選択】図８は回転磁界ベクトルφ1 を得るた
めの電圧ベクトルの選択を示すものである。回転磁界ベ
クトルφ1 の先端（終点）の軌跡を円に近づけるために
は、３３０度〜３０度区間で第６及び第２のベクトルＶ
6、Ｖ2 、３０度〜９０度区間で第２及び第３のベクト
ルＶ2 、Ｖ3 、９０度〜１５０度区間で第３及び第１の
ベクトルＶ3 、Ｖ1、１５０度〜２１０度区間で第１及
び第５のベクトルＶ1 、Ｖ5 、２１０度〜２７０度区間
で第５及び第４のベクトルＶ5 、Ｖ4 、２７０度〜３３
０度区間で第４及び第６のベクトルＶ4 、Ｖ6 を選択す
る。原理的に示す図８の３３０度〜３０度区間では有意
ベクトルとしてＶ6 とＶ2 とが選択され、ベクトル回転
を止める時に零ベクトルＶ7が選択されている。また、
法線ベクトルとは磁束の円軌跡の中心から半径方向に向
かうベクトルのことであり、図８の３３０度〜３０度区
間ではＶ4 、３０度〜９０度区間ではＶ6 が選択され
る。モータ１を正転させる時には図８でＵＰで示す方向
に回転磁界ベクトルφ1 が回転され、逆転又は制動する
時には、ＤＯＷＮで示す方向に回転される。

【００３７】

【動作】次に、図９及び図１０を参照して図３の回路の
動作を説明する。ライン９ａに得られる速度検出信号と
ライン１１の速度基準信号（目標信号）とを比較した差
信号（速度偏差）を比例積分回路１２、リミッタ回路５
０を介すことでトルク制御におけるトルク基準信号５１
として出力している。そして、このトルク基準信号５１
とライン５３のトルク検出信号とが比較され、その差信
号（トルク偏差）５５が“０”となるように後続の回路
によりインバータのスイッチングパターンが書き込まれ
ているメモリの読み出しが制御され、全体として速度制
御と同時にトルクの制御も実現している。まずこのトル
ク差信号５５の正負が第１の比較器１４で判定され、
今、正信号であるとすれば、図９の（Ｃ）のｔ4 以前に
示す如く比較出力が低レベル“０”となり、これがカウ
ンタ６に入力する。このため、カウンタ６はこの期間に
はアップ動作する。第２の比較器１６においては、差信
号５５の絶対値と三角波電圧Ｖc とが図９の（Ａ）に示
す如く比較され、図９の（Ｂ）の出力が発生する。即ち
三角波電圧Ｖc が差信号５５の絶対値よりも高い時（ｔ
1 〜ｔ2 ）に高レベル出力“１”を発生し、逆の時（ｔ
2 〜ｔ3 ）には低レベル出力“０”を発生する。ｔ1 〜
ｔ2 のように第２の比較器１６の出力ビットＢ9 が高レ
ベル“１”であり、第１の比較器１４の出力ビットＢ10
が低レベル“０”であり、更に、図９の（Ｄ）に示すよ
うに図４のヒステリシス比較器４０、４１の出力が低レ
ベル（Ｌ）であるｔ10以前の時には、ＲＯＭ５において
は［Ｂ11 Ｂ10 Ｂ9 ］＝［００１］に応答して正転用
ゼロベクトルメモリＭ2 が選択され、ｔ2 〜ｔ3 のよう
に［Ｂ11 Ｂ10 Ｂ9 ］＝［０００］の時には正転ＰＷ
ＭパターンＭ1 が選択される。また、第２の比較器１６
の出力が高レベル（Ｈ）の期間（ｔ1 〜ｔ2 ）では、Ｎ
ＯＴ回路２０の出力が低レベルになり、ＡＮＤゲート１
８を発振器１７のクロックパルスが通過することが阻止
され、カウンタ６がインクリメントされないため、同一
アドレスを指定し続ける。一方、第２の比較器１６の出
力が低レベルの期間（ｔ2 〜ｔ3 ）ではＮＯＴ回路２０
の出力が高レベルになるため、発振器１７の出力クロッ
クパルスはＡＮＤゲート１８を通過してカウンタ６の入
力パルスとなる。これにより、カウンタ６の９ビットＢ
0〜Ｂ8 の値がアップ動作で増大し、メモリＭ1のアドレ
スが順次に指定される。しかし、ｔ3 時点で第２の比較
器１６の出力が高レベルになると、カウンタ６のクロッ
ク入力が禁止され、カウンタ６はこの時点のアドレス指
定を保持する。例えば、図６に示す如くアドレス２でメ
モリＭ1 のベクトルＶ6 が読み出されている時に、メモ
リＭ2 が選択されると、同一のアドレス２における正転
用零ベクトルＶ7 （１１１）が選択される。零ベクトル
Ｖ7 は第２の比較器１６の出力が高レベルの間発生し続
け、比較出力が低レベルに戻って再びカウンタ６にクロ
ックパルスが入力し、カウンタ６の出力が１段インクリ
メントされると、正転ＰＷＭパターンメモリＭ1 のアド
レス３の電圧ベクトルＶ2 （０１０）が選択される。零
ベクトルはＶ0 （０００）とＶ7 （１１１）との２種類
から成るが、スイッチ素子Ａ1 〜Ｃ2 の切換えが少なく
てすむ方のベクトルが選択される。カウンタ６が１０進
数の０〜５１１に対応する２進数を発生し終ると、正転
ＰＷＭパターンの０〜３６０度の全電圧ベクトルデータ
が読み出され、インバータ２から三相の近似正弦波電圧
が発生し、且つモータ１に円軌跡に近い回転磁界ベクト
ルが生じる。

【００３８】このような制御において、目標回転速度と
検出速度との差が小さくなると、第２の比較器１６の出
力が高レベルになる期間が相対的に長くなり、零ベクト
ルが選択される期間が長くなる。

【００３９】また、ｔ20〜ｔ4 のようにライン１１の基
準信号のレベルを下げて低速回転指令状態にすれば、差
信号５５の絶対値のレベルも低下し、インバータ２の出
力周波数ｆが低下すると共に出力電圧Ｖも低下し、モー
タ１が低速駆動状態になる。

【００４０】図９のｔ4 において逆転指令に切り換り、
差信号５５が負になると、第１の比較器１４の出力が高
レベルになり、逆転制御になる。なお、上記ＰＷＭ制御
において、電圧ベクトルの切り換えが行われる時には、
一対のスイッチ素子Ａ1 、Ａ2 、又はＢ1 、Ｂ2 、又は
Ｃ1 、Ｃ2 間がストレージ等で短絡され、これらが破壊
するおそれがあるので、これを防止するために、ベクト
ル相互間に無制御期間を設けることが望ましい。

【００４１】図１１は図３のリミッタ回路５０の機能を
説明する図である。図３のライン９ａに得られる速度検
出信号とライン１１の基準信号（速度に関する）を比較
したものを比例積分回路１２を介して出力される信号１
３をリミッタ回路５０の入力とし、リミッタ回路５０の
出力信号５１の関係を示したものである。入力レベルと
出力レベルの関係は出力レベルがリミット値に達するま
では線形の関係になる。しかし、出力レベルがリミット
値に達した状態では、出力レベルは入力レベルが増加し
てもリミット値以上にはならない。このように、リミッ
タ回路５０の入力信号１３のレベルが大きくリミッタが
動作する期間ではリミッタ回路の出力は一定値を出力す
るため、リミッタ値で制限された値で一定なトルク基準
信号が出力されることになる。つまり、トルク一定動作
が実現される。従って、リミッタ回路５０を設けること
で任意に設定したリミッタ値でトルク制限制御、または
トルク一定制御を実現することが可能となる。

【００４２】図９のｔ10〜ｔ20は図４のヒステリシス比
較器４０、４１の出力が高レベルになる期間である。つ
まり、ｔ10において図３のライン１１の速度基準信号が
急激に増加した場合、差信号５５は図９の（Ａ）のよう
に急激に増加し、従って正転ベクトルを出力する期間が
急激に増加しモータの回転速度を急激に増加しようと動
作する。その結果、所望の加速度を得るためにモータの
一次電流は急激に増加する。しかし、モータの一次巻線
抵抗による電圧降下も増加しモータの一次鎖交磁束｜φ
1 ｜は逆に図９の（Ｇ）のｔ10以後のように低下する。
｜φ1a｜−Δ｜φ1 ｜以下に低下するとヒステリシス比
較器が動作し、高レベルを出力する。この時は、ＲＯＭ
５においては端子４２が高レベルとなるため法線ベクト
ルを含むブロックＭ5 〜Ｍ8 が選択される。従って、ｔ
10〜ｔ20の期間でかつ第２の比較器が高レベルの期間ｔ
11〜ｔ12では正転用ゼロベクトルメモリＭ2 の代りに正
転用法線ベクトルメモリＭ6 が選択される。図１０は３
０度〜９０度区間におけるこの様子を示したものであ
る。また、同様に第２の比較器が低レベルの期間ｔ12〜
ｔ13はＭ5 が選択される。このようにゼロベクトルの代
りに法線ベクトルを出力することによりモータの一次鎖
交磁束の大きさが増加されモータの一次鎖交磁束｜φ1
｜を｜φ1a｜−Δ｜φ1 ｜以上にすることが可能にな
る。その結果モータは所望の加速度が得られ応答良く速
度基準信号の増加に追従し、所望の回転速度に達するこ
とが可能になる。次に、例えばライン１１の速度基準信
号のレベルが低下し、一次電流が減少すると一次巻線抵
抗による電圧降下も減少し一次鎖交磁束は結果として増
加する。ｔ20において一次鎖交磁束が｜φ1a｜＋Δ｜φ
1 ｜を越えるとヒステリシス比較器の出力は低レベルに
なり、従ってＲＯＭ５においては端子４２が低レベルに
なるためゼロベクトルを含むブロックＭ1 からＭ4 が選
択され一次鎖交磁束は減少し｜φ1a｜＋Δ｜φ1 ｜以下
になる。以上により、モータの一次鎖交磁束｜φ1 ｜は
｜φ1a｜±Δ｜φ1 ｜の範囲内に制御されることにな
る。回転方向が逆転すると、ｔ4 以後も同様な動作が行
われる。

【００４３】次に、図３の一部を変更した別の実施例を
示す図１２を説明する。但し、図１２において図３と共
通する部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。図１２の回路では、図３における速度検出器９を削
除し、その代りにトルク検出回路５２の出力を５３とし
て基準信号１１と比較している。この場合、基準信号１
１はトルク基準信号となり、トルク制御のみを実行す
る。比例積分回路の出力信号１３が図３の実施例の差信
号５５と同様の意味合いとなり、この差信号１３を
“０”となるように制御される動作は図３の実施例と同
様である。

【００４４】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 比例積分回路１２を比例回路又は積分回路とし
てもよい。また、この種の定数回路をライン９ａ側に設
けてもよい。 （２） 速度検出器９の代りに、モータ１の回転数に対
応して得られる温度検出信号、位置検出信号、圧力検出
信号、濃度検出信号等を検出信号とし、これと基準信号
とを比較してもよい。 （３） 磁束検出信号１００を磁束センサによって構成
し、これでモータ１における磁束を直接に検出してもよ
い。 （４） 第１のベクトルデータとして電圧ベクトルデー
タのみを使用しないで、電圧ベクトルデータと零ベクト
ルデータとの組み合せを使用して波形を改善してもよ
い。即ちメモリＭ1 、Ｍ3 の電圧ベクトルの配列の中に
零ベクトルを配置してもよい。 （５） メモリＭ1 〜Ｍ8 のアドレス数を例えば８１９
３のように多くして波形を良くしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば過渡時のトルク制御応答
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一次磁束と一次及び二次電流との関係を説明す
るための図である。

【図２】磁束検出の原理を示す回路図である。

【図３】実施例のモータ制御回路を示すブロック図であ
る。

【図４】磁束検出回路を示す回路図である。

【図５】トルク検出回路を示す回路図である。

【図６】図３のＲＯＭの内容の一部を原理的に示す図で
ある。

【図７】電圧ベクトルを示す図である。

【図８】回転磁界ベクトルを示す図である。

【図９】図３の各部の状態を示す図である。

【図１０】磁束変化とベクトルの関係を示す図である。

【図１１】トルクリミッタ回路を示す図である。

【図１２】別の実施例のモータ制御回路を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ モータ ２ インバータ ５ ＲＯＭ ５２ トルク検出回路 １００ 磁束検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータをパルス幅変調（ＰＷＭ）制
   御するためのＰＷＭスイッチングパターンが書き込まれ
   ているメモリから、前記ＰＷＭスイッチングパターンを
   読み出して前記インバータを制御することにより前記イ
   ンバータに接続された交流モータの回転を制御する方法
   において、前記モータの一次鎖交磁束または一次鎖交磁
   束に関連した情報を示す検出信号を得て、この検出信号
   と前記モータに対する所望の一次鎖交磁束または一次鎖
   交磁束に関連した所望情報を示す信号との差が小さくな
   るように、法線方向ベクトル、またはゼロベクトルを出
   力することにより、前記モータの一次鎖交磁束を一定に
   制御することに加えて、前記モータの発生トルクを示す
   検出信号を得て、この検出信号と前記モータに対する所
   望の発生トルクまたは発生トルクに関連した情報を示す
   信号との差が小さくなるに従って前記インバータのゼロ
   ベクトル、または法線方向ベクトル出力時間が長くなる
   ように前記メモリの読み出しを制御することにより、前
   記モータの発生トルクを制御することを特徴とするイン
   バータによるモータ制御方法。
2. 【請求項２】 インバータをパルス幅変調（ＰＷＭ）制
   御するためのＰＷＭスイッチングパターンが書き込まれ
   ているメモリから、前記ＰＷＭスイッチングパターンを
   読み出して前記インバータを制御することにより前記イ
   ンバータに接続された交流モータの回転を制御する方法
   において、前記モータの一次鎖交磁束または一次鎖交磁
   束に関連した情報を示す検出信号を得て、この検出信号
   と前記モータに対する所望の一次鎖交磁束または一次鎖
   交磁束に関連した所望情報を示す信号との差が小さくな
   るように、法線方向ベクトル、またはゼロベクトルを出
   力することにより、前記モータの一次鎖交磁束を一定に
   制御することに加えて、前記モータの回転速度、または
   回転速度に関連した情報を示す検出信号を得て、この検
   出信号と前記モータの所望回転速度、または回転速度に
   関連した所望情報を示す信号との差を前記モータの発生
   トルクを示す基準信号とし、前記モータの発生トルクを
   示す検出信号を得て、この検出信号と前記モータの発生
   トルクを示す基準信号との差が小さくなるに従って前記
   インバータのゼロベクトル、または法線方向ベクトル出
   力時間が長くなるように前記メモリの読み出しを制御す
   ることにより、前記モータの発生トルクを制御すること
   により前記モータの速度を制御することを特徴とするイ
   ンバータによるモータ制御方法。