JPH06209589A - ベクトル制御装置の自動調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベクトル制御装置を実運転前に電動機定数測
定器として機能させ、電動機の慣性モーメントの測定結
果に基づいてその制御定数を自動設定するに好適なベク
トル制御装置の自動調整方法を提供することにある。 【構成】 交流電動機電流のトルク電流成分と励磁電流
成分を各指令に応じて制御するベルトル制御装置によっ
て、交流電動機を加減速運転し、そのときの前記電動機
の回転速度変化量と前記電動機電流のトルク電流成分と
に基づいて、前記電動機の回転子と該回転子に結合され
る負荷装置の慣性モーメントを測定し、その結果を基に
前記ベクトル制御装置の制御定数を自動設定する。 【効果】 負荷トルクの影響を排除して簡便かつ高精度
に慣性モーメントＪを測定することができ、制御定数を
最適に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機のベクトル
制御装置に係り、電動機定数、特に電動機の慣性モーメ
ントを自動測定して、その制御定数を自動設定するベク
トル制御装置の自動調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のベクトル制御装置においては、電
動機定数、例えば励磁インダクタンス、２次時定数及び
慣性モーメントなどに基づいて各制御定数が設定され
る。従来は、電動機定数の設計値に基づいてそれを行っ
ているが、使用する電動機毎に制御定数を変更する必要
があり、煩雑なこと、また電動機定数の設計値と実際値
の不一致により、制御演算誤差を生じる問題がある。な
お、従来のベクトル制御装置の例としては、例えば、特
開昭５９−６３９９８号などに述べられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決することにあり、ベクトル制御装置を実運転前に電
動機定数測定器として機能させ、電動機の慣性モーメン
トの測定結果に基づいてその制御定数を自動設定するに
好適なベクトル制御装置の自動調整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】上記目的は、交流電動機
電流のトルク電流成分と励磁電流成分を各指令に応じて
制御するベルトル制御装置によって、交流電動機を加減
速運転し、そのときの前記電動機の回転速度変化量と前
記電動機電流のトルク電流成分とに基づいて、前記電動
機の回転子と該回転子に結合される負荷装置の慣性モー
メントを測定し、その結果を基に前記ベクトル制御装置
の制御定数を自動設定することによって、達成される。

【０００５】

【作用】励磁インダクタンス値Ｌ₁，２次時定数値Ｔ₂を
設定した後、回転角速度ω_rを所定値まで上昇、加速す
る。次に、回転速度をΔω_raだけ加速し、その後、Δω
_rd（＝−Δω_ra）だけ減速し、その間のトルク電流指令
ｉ_t*を取り込み、加速及び減速時におけるｉ_t*を累積演
算し、その累積値をΔω_ra，Δω_rdで除して慣性モーメ
ントＪを測定演算する。この測定結果に基づいて、その
制御定数を自動設定する。これにより、負荷トルクの影
響を排除して簡便にかつ高精度に慣性モーメントＪを測
定することができ、制御定数を最適に設定することがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明の一実施例のベクトル制御装置の回
路構成図を示す。破線内はマイクロプロセッサを用いて
演算制御させる部分であるが、動作を解り易くするため
アナログ回路構成にて示してある。一点鎖線内は本発明
に関係のもので、その演算処理には、ベクトル制御用マ
イクロプロセッサがプログラムを変更して共通に用いら
れる。１は誘導電動機２に可変周波の交流を供給するイ
ンバ−タ、３は速度指令装置、４は回転速度検出器、５
は速度調節器、６はすべり周波数演算器、７はすべり周
波数指令ωｓ*′と回転速度信号ω_rを加算し周波数指令
ω₁*を出力する加算器、８はω₁*に比例した周波数の２
相正弦波信号を発生する信号発生器、９は磁束指令器、
１０は励磁電流演算器、１１は励磁電流指令ｉ_m*とトル
ク電流指令ｉ_t*及び信号発生器８の出力信号に基づい
て、インバ−タの出力電流指令パタ−ンｉ₁*を出力する
座標変換器、１２は出力電流ｉ₁を検出する電流検出
器、１３はｉ₁をｉ₁*に比例制御する電流調節器、な
お、１２及び１３は全体で３相分あるが、２相分は図示
を省略してある。１４は電動機電圧のｄ軸及びｑ軸成分
を検出する電圧成分検出器、１５は起電力のｄ軸成分を
検出する起電力成分検出器、１６は電動機定数演算器で
ある。

【０００７】次に、ベクトル制御の動作と制御定数の設
定法について述べる。ベクトル制御の原理は周知である
ので、詳細な説明は省略するが、次式に従いインバ−タ
の出力電流の大きさ｜ｉ₁｜と位相θ及び周波数ω₁を制
御して、電動機の回転速度と高速応答高精度に制御する
ものである。

【数１】

【数２】

【数３】 ここに、 ω₁：一次角周波数 ω_r：回転角周波数 ω_s：すべり角周波数 ここで、（１）及び（２）式に関連した制御は、座標変
換器１１及び電流調節器１３において行われる。また
（３）式の関係は、すべり角周波数演算器６及び加算器
７により制御される。このとき、ｉ_m*に比例して電動機
の励磁電流が、またｉ_t*に比例してトルク電流が制御さ
れ、ベクトル制御が行われる。さて、上述した励磁電流
指令ｉ_m*は、演算器１０において次式に従い取り出され
る。

【数４】 ここに、φ*は磁束指令値である。すなわち、この演算
において励磁インダクタンス値Ｌ₁が必要である。ま
た、すべり周波数演算器６においては、前述したように
（３）式の演算を行うため、２次時定数値Ｔ₂が必要で
ある。さらに、速度調整器５の制御ゲインは、機械系の
慣性モ−メントＪに応じて設定する必要がある。このよ
うに制御定数は電動機定数に基づいて設定されるが、以
下、Ｊを求めるには、Ｌ₁、Ｔ₂の測定結果に基づいて設
定した制御定数が必要であるので、Ｌ₁、Ｔ₂の測定法を
説明し、Ｊの測定法について述べる。本実施例の測定原
理は、実運転に先立ち、ベクトル制御装置を用いて所定
の電流を電動機に流し、その結果発生する電動機電圧に
基づいて電動機定数を演算測定するものである。ところ
で、電動機電流は前述したｉ_m*、ｉ_t*及びω₁*により、
以下に述べるように制御される。先ず、座標変換器１１
は、ｉ_m*、ｉ_t*及び信号発生器８の出力信号ｃｏｓω₁*
ｔ及びｓｉｎω₁*ｔに基づいて、次式に従い２相交流の
電流指令ｉ_α*及びｉ_β*を作る。

【数５】 さらに、次式に従い３相交流の電流指令ｉ₁*（ｉ_U，
ｉ_V，ｉ_W）を作る。

【数６】 そして、インバ−タの出力電流ｉ₁をｉ₁*に比例して制
御する。一方、電動機電圧は図１に示す電圧成分検出器
１４により、次式に従い検出される。

【数７】 ここで、電圧のｖ_1α，ｖ_1β，ｖ₁，ｖ₁ｄ，ｖ₁ｑの関
係並びに電流のｉ_1α，ｉ_{1 β}，ｉ₁，ｉ₁ｄ，ｉ₁ｑの関
係を図２のベクトル図に示す。α軸及びβ軸は直交固定
子座標軸であり、α軸はＵ相巻線軸と一致する。また、
ｄ軸及びｑ軸は角周波数ω₁で回転する直交回転座標軸
である。インバータ出力電流ｉ₁は、その大きさと位相
が(１)(２)式あるいは(６)式に従い制御される（図２は
ｉ_t*＝０の場合を示す)。したがって、ｄ軸電流ｉ₁ｄ及
びｑ軸電流ｉ₁ｑはｉ_m*及びｉ_t*にそれぞれ比例する。
電流が流れると、電動機電圧が誘起する。その電圧はｄ
軸成分ｖ₁ｄとｑ軸成分ｖ₁ｑに分けて考えることができ
る。定常時における１次電圧ｖ₁ｄ及びｖ₁ｑは、誘導機
の電圧方程式に基づいて次式で与えられる。

【数８】 ここに、ｉ₁ｄ，ｉ₁ｑ：１次電流のｄ軸及びｑ軸成分 ｉ₂ｄ，ｉ₂ｑ：２次電流のｄ軸及びｑ軸成分 ここで、２次電流はかご形誘導機の場合に測定できない
量であるため、これらを消去する。２次電流と１次電流
の関係は、回転子２次回路に関する電圧方程式に基づい
て次式に示される。

【数９】 ここに、ω_s：すべり角周波数 (９)式を用いて(８)式のｉ₂ｄ及びｉ₂ｑを消去すれば、
ｖ₁ｄ，ｖ₁ｑは次式で示される。

【数１０】

【数１１】

【０００８】次に、電動機定数の測定原理について述べ
る。 〔ｒ₁＋ｒ₂´，ｌ₁＋ｌ₂´の測定〕 ｉ₁ｄ＝ｉ_m*，ｉ₁ｑ＝ｉ_t*＝０，ω₁＝ω₁*，ω₁≒ω_s すなわち、ｉ_m*を所定値に設定し、略回転停止にて一定
周波数で励磁する条件を設定すれば、

【数１２】

【数１３】 ここで、ｖ₁ｄは検出器１４より検出され、また、ｉ₁ｄ
はその指令信号ｉ_m*に比例するため既知である。したが
って、上式より１次及び２次抵抗（１次換算値）の和が
測定できる。次に、前述と同一条件においては、

【数１４】 したがって、前述と同様にして、漏れインダクタンスｌ
₁＋ｌ₂´が測定される。これらの結果は、後述するよう
に起電力検出器１５及び電動機定数演算器１６において
用いられる。次に、Ｌ₁，Ｔ₂，Ｊの測定は、ベクトル制
御装置を動作させ、速度指令ω_r*に応じてω_r，ｉ_m*，
ｉ_t*及びω₁*を制御し行う。しかし、Ｌ₁，Ｔ₂，Ｊは未
測定のため、制御定数を次のように予備設定する。先
ず、速度調整器５は、Ｊにかかわらず常に系の安定がと
れるようＰ動作に近くゲインを設定する。Ｌ₁及びＴ
₂は、電動機の出力量に応じて概略の標準値に設定す
る。また、後述する条件（φ₂ｑ＝０）が満足されるよ
うに、起電力のｄ軸成分ｅ_dを検出し、それが零となる
ようにインバータ出力周波数ω₁を制御する。すなわ
ち、起電力成分検出器１５において（１５）式に従いｅ
_dを検出し、それを増巾した後に加算器７に加え、ｅ_d＞
０のときわω₁が減少方向に、逆のときは逆となる関係
に制御する。このとき、実際のすべり角周波数ω_sはω_s
*によらず制御され、たとえＴ₂の設定が不適当であって
も、φ₂ｑ＝０の条件が満足され、ベクトル制御が行わ
れる。

【数１５】 式の右辺第２項は、(１３)式に従い測定したｒ₁＋ｒ₂´
に基づき

【数１６】 として求めたｒｉ₁ｄ＝ｉ_m*より、ｒ₁とｉ_m*の乗算で
き、また第３項はω₁*（＝ω₁）と(１４)式に従い測定
したｌ₁＋ｌ₂´及びｉ₁*（＝ｉ₁ｑ）の乗算により求め
ることができる。したがって、ｅ_dはｖ₁ｄよりこれら第
２，３項を引算して求められる。

【０００９】〔Ｌ₁の測定〕ｉ₁ｄ＝ｉ_m*＝φ*／Ｌ₁*，
ｉ₁ｑ＝ｉ_t*（速度調節器出力）、ω₁＝ω₁*（φ₂ｑ＝
０を満足する周波数）に制御すれば、φ₂ｑ＝０よりｉ₁
ｑ＝ω_sＴ₂ｉ₁ｄが成立するため、(１１)式は次式のよ
うに表わせる。

【数１７】 したがって、ｖ₁ｑ，ω₁*（＝ω₁）及びｉ_m*＝（ｉ
₁ｄ）に基づいてＬ₁を測定できる。ここで、漏れインピ
ーダンス降下ω₁ｌ₁ｉ₁ｄ及びｒ₁ｉ₁ｑは、ω₁Ｌ₁ｉ₁ｄ
に比べ小さいので無視してもよいが、考慮する場合は、
ｌ₁を次式のようにおき、

【数１８】 また、ｒ₁を（１６）式のように近似して、これらとｉ_m
*（＝ｉ₁ｄ），ｉ_t*（＝ｉ₁ｑ）及びω₁*（＝ω₁）を用
いてインピーダンス降下を演算し、これらをｖ₁ｑから
差し引くことによりＬ₁を精度よく測定できる。また、
鉄心飽和を考慮する必要があるが、それにはｖ₁ｑが定
格のときｉ_m*及びＬ₁を求めるようにすればよい。

【００１０】〔Ｔ₂の測定〕前述と同様に、ｉ₁ｄ＝ｉ_m*
＝φ*／Ｌ₁，ｉ₁ｑ＝ｉ_t*，ω₁＝ω₁*（φ₂ｑ＝０）か
つｉ₁ｄをステップ状に変化させる条件を設定する。な
お、この条件は、電流制御系の応答が速いため、ｉ_m*を
ステップ変化させることで実現される。 φ₂ｑ＝０及び Ｐ（ｌ₁＋Ｌ₁）ｌ₁ｑ＋ＰＭｉ₂ｑ《ω₁（ｌ₁＋Ｌ₁）ｉ₁
ｄ₁ｒ₁ｉ₁ｑ《ω₁（ｌ₁＋Ｌ₁）ｉ₁ｄ を考慮すれば

【数１９】

【数２０】 ここで、１はステップ関数である。さらに（２０）式を
用いて（１９）式のｉ₂ｄを消去すれば

【数２１】 ここで、（２１）式の右辺第２項は、ｉ₁ｄのステップ
変化に対して、時定数がＴ₂の１次遅れ変化をする。し
たがって、ｖ₁ｑよりω₁（ｌ₁＋ｌ₂´）ｉ₁ｄを差し引
いた値が、その終期値に対して６３％に達するまでの時
間を計測すれば、Ｔ₂が求められる。なお、ω₁（ｌ₁＋
ｌ₂´）ｉ₁ｄは、先に測定したｌ₁＋ｌ₂´及びω₁*，ｉ
_m*の乗算により求められるが、右辺第２項に比べ十分小
さいから、これを無視してもよい。なお、ここで求めら
れる２次時定数Ｔ_2sは、

【数２２】 であり、２次及び１次有効インダクタンスＬ_2s，Ｌ_1sが
鉄心飽和の程度(i_m*の大きさ）により変化するため、求
めるべきＴ₂と異なる。Ｔ₂への換算は次式にて示され
る。

【数２３】 ここで、Ｌ₁は先に測定されており、また、Ｌ_1sは次式
にて示される。

【数２４】 ここに、ｖ₁ｑｉ，ｉ₁ｄｉ，ｖ₁ｑＥ，ｉ₁ｄＥはｉ₁ｄ
のステップ変化前後のｖ₁ｑ及びｉ₁ｄである。

【００１１】〔Ｊの測定〕機械系の慣性モーメントＪ
は、前述したＬ₁及びＴ₂の測定結果に基づいて、演算器
１０及び６の制御定数を設定し、加減速法により測定す
る。 φ₂ｑ＝０により、 ｉ₂ｑ＝−〔Ｍ／（ｉ₂＋Ｌ₂）〕ｉ₁ｑ が成立するため、トルクは次式で与えられる。

【数２５】 ここに、Ｐ：極対数， φ₂：２次鎖交磁束 すなわち、φ₂（＝Ｍｉ₁ｄ）が一定の条件では、トルク
はｉ₁ｑ（＝ｉ_t*）に比例する。したがって、(２６)式
に基づいてＪを(２７)式に従い測定できる。

【数２６】 ここに、Ｔ：負荷トルク、 ω：回転角速度

【数２７】 ここに、Ｋ＝３Ｐφ*（定数） Δω_ra，Δω_rd：加減速時の速度変化幅 ここで、右辺第１項は加速時、第２項は減速時に対応す
る。各積分は加速及び減速のそれぞれについて行い、そ
れらの平均をとる理由は、負荷トルクの影響を除くため
にある。ｒ，ｌ，Ｌ₁，Ｔ₂，Ｊの各演算は、電動機定数
演算器１６において行われ、その測定結果に基づいてベ
クトル制御の制御定数が設定される。それらの演算処理
にはベクトル制御用マイクロプロセッサがプログラムを
変更して用いられる。図３〜図８にそのフローチャート
を示す。以下、その内容を説明する。いま、始動スイッ
チが投入されると、図３に示すフローが開始され、ブロ
ック３１にて電動機定数の自動測定を行うかどうかの判
定を行う。すでに測定済で再度行う必要がない場合に
は、ブロック３４にジャンプされ、記憶要素に書込まれ
た電動機定数を用いてベクトル制御に必要な演算、すな
わち速度指令ω_r*に応じてｉ_m*，ｉ_A*及びｓｉｎω₁*
ｔ，ｃｏｓω₁*ｔを出力する演算を行なう。一方、測定
を実施する場合は、ブロック３２において、図４に示す
順序に従い、電動機定数を演算し、その結果を記憶要素
に記憶し、次に、ブロック３３にてその測定結果を基に
ブロック３４において用いられるベクトル制御の制御定
数を演算し、記憶要素に記憶する。次に、ブロック３４
においてベクトル制御の演算を上述の制御定数を用いて
行い、電動機を速度制御する。

【００１２】電動機定数の測定は、図４に示すようにブ
ロック４１〜４４まで４つのモードがあり、順に、ｒ₁
＋ｒ₂′及びｌ₁＋ｌ₂′，Ｔ₂，Ｊの各測定を行う。各測
定原理については前述したので、以下では各測定の手順
について、図５〜図８のフローチャートを用いて説明す
る。 〔ｒ₁＋ｒ₂′，ｌ₁＋ｌ₂′の測定〕図５に示すように、
先ず、ブロック５１にてｉ_t*＝０，ｉ_m*，ω₁*を所定値
に設定する。次に、ブロック５２にてｖ₁ｄ，ｖ₁ｑの信
号を取込み、ブロック５３にて(１３)式よりｒ₁＋ｒ₂′
を演算、またブロック５４にて(１４)式に従いｌ₁＋
ｌ₂′を演算する。 〔Ｌ₁の測定〕図６に示すように、先ず、ブロック６１
にて、ｉ_m*を電動機容量に応じて概略の標準値に設定
し、ｉ_t*及びω₁*を設定原理に述べたように制御して、
ω_rを所定値まで徐々に上昇させ加速する。次に、ブロ
ック６２にてｖ₁ｑの信号を取込み、ブロック６３にて
ｉ_m*を変化させ、ｖ₁ｑが定格値となるときのｉ_m*を記
憶する。ブロック６４にて(１７)式に従いＬ₁を演算す
る。 〔Ｔ₂の測定〕図７に示すように、ブロック７１にて、
ｉ_m*を上述の定格値に設定し、ｉ_t*，ω₁*を制御してω
_rをＬ₁の測定に引き続き所定値に保つ。次に、ブロック
７２にて、ｉ_m*のステップ変化を行い、ブロック７３に
て、その変化時点より所定時間ｖ₁ｑを取込み記憶す
る。次に、ブロック７４にて、記憶されたｖ₁ｑの変化
が終期値の６３％に達するまでの時間よりＴ₂を演算す
る。さらに、ブロック７５にて、(２３)式に従い鉄心飽
和の影響を補正する。 〔Ｊの測定〕図８に示すように、先ず、ブロック８１に
て、励磁電流演算器１０及びすべり周波数演算器６の制
御定数を前述のＬ₁，Ｔ₂に基づいて設定する。その後
は、起電力成分検出器１５の出力信号は加算器７に加え
る必要がない。そして、ω_rを所定値まで上昇、加速す
る。次に、ブロック８２にて、回転速度をΔω_raだけ加
速し、その後、Δω_rd（＝−Δω_ra）だけ減速し、その
間のｉ_t*を記憶する。ブロック８３にて、加速及び減速
時におけるｉ_t*の累積演算を求め、ブロック８４にて、
その累積値をΔω_ra，Δω_rdで除してＪを演算する。以
上の測定結果に基づいて、制御定数を設定し、その後、
ベクトル制御による速度制御を行う。

【００１３】以上述べたように、本発明によれば、ベク
トル制御装置を利用して電動機定数を簡便に測定し、そ
の測定結果に基づいて自動調整を行うため、試運転調整
の手間が大幅に削減され、また、電動機及び負荷の変更
時においても同様に調整不要、取扱いが容易なベクトル
制御装置を提供できる。

【００１４】図９は、本発明の他の実施例であり、速度
センサを用いないベクトル制御装置への適用例を示す。
先ず、同装置の動作を述べる。詳細は特願昭５７−１７
３１８４（特開昭５９−６３９９８）及び特願昭５８−
２９１４３に述べているので、ここでは簡単に述べる。
図９において、１〜３，５〜８，１１〜１３は図１のも
のと同一物であるので説明を省略する。１４，１５は演
算内容は図１のものと同一であるが、本装置においては
ベクトル制御のための構成要素である。これらは回転速
度を直接検出する代りに、電動機電圧に基づいて回転速
度を演算推定し、速度制御を行うために、また誘導起電
力を基準としてそれに平行（同位相）なトルク電流成分
及びそれに直交（９０度位相差）な励磁電流成分を各指
令値ｉ_t*，ｉ_m*に応じて制御し、それらの合成に従い電
動機電流ｉ₁を制御してベクトル制御を行うために用い
られる。１７は誘導起電力のｑ軸成分を検出する起電力
検出器、１８は励磁電流指令器、１９は周波数指令ω₁*
と起電力検出信号ｅ_qの偏差に応じて励磁電流指令の補
正分Δｉ_m*を出力する起電力調節器、２０は励磁電流指
令ｉ_m**と補正分Δｉ_m*の加算点、２１は起電力検出信
号ｅ_qからすべり角周波数の推定値ω_sを減算し、回転速
度の推定値を取り出す減算点である。この装置において
も、前述した(１)〜(３)式に従い電動機電流を制御し
て、ベクトル制御を行うことに変りはない。ここで、
(１)及び(２)式に関係した制御は、図１と全く同様であ
るが、(３)式に関係した制御は、前記実施例のように速
度検出信号ω_rとすべり周波数指令ω_s*の和に応じて周
波数ω₁を制御する代りに、起電力成分検出器１５によ
り検出されたｅ_dに応じ、ｅ_d＝０となるようω₁を制御
して行う。このとき、φ₂ｑ＝０が成立し、その結果
(３)式が満足される。一方、本装置には、誘導起電力を
周波数に比例して制御する起電力調節器１９が設けてあ
り、次に述べる動作に従い磁束を一定に制御する。すな
わち、起電力検出器１７において次式に従い起電力ｅ_q
を検出する。

【数２８】 ここで、ｖ₁ｑは電圧成分検出器１４の出力信号であ
る。調節器１９において、ω₁*とｅ_qの偏差に応じてΔ
ｉ_m*を取り出し、ｉ_m*及びｅ_qを制御する。このとき、
次式の関係が得られる。

【数２９】 ここで、ω₁＝ω₁*であるゆえ、φ₂ｄ＝φ₂ｄ*（設定
値：一定）となり、磁束は一定に制御される。なお、励
磁電流指令器１８の指令ｉ_m**は、Δｉ_m*が定常時にお
いてΔｉ_m*＝０となるような値に設定される。次に、速
度制御は次のようにして行う。減算点２１において、ｅ
_q（前述した を出力し、速度制御を行う。

【００１５】以上が本装置の動作であるが、制御定数の
設定のために、次のように電動機定数が必要である。 １）起電力成分検出器１５及び１７における漏れインピ
ーダンス降下の演算のために、１次抵抗ｒ及び漏れイン
ダクタンスｌ ３）起電力調節器１９のゲイン設定のために、励磁イン
ダクタンスＬ₁及びＴ₂ ４）速度調節器５のゲイン設定のために、慣性モーメン
トＪ これら電動機定数の測定原理は、前述したものと同じで
あるが、各測定におけるベクトル制御関係の条件設定が
図６〜図８のものと異なるところがあるので、それらに
ついて図１０〜図１２のフローチャートを用いて説明す
る。Ｌ₁，Ｔ₂，Ｊの測定に先立ち、速度調節器５及び起
電力調節器１９は、ＪあるいはＬ₁，Ｔ₂にかかわらず常
に系の安定がとれるようゲインを設定する。また、すべ
り周波数演算器６のＴ₂は、電動機の出力容量に応じて
概略の標準値に設定する。その後Ｌ₁，Ｔ₂，Ｊの順で以
下のように測定する。 〔Ｌ₁の測定〕図１０に示すように、先ず、ブロック１
０１にて(２９)式に示すφ₂ｄ*を電動機の電圧定格に応
じ設定し、ｉ_m**を電動機容量に応じ概略の標準値に設
定する。そして、ｉ_t*及びω₁*をベクトル制御に従い制
御してω_r*を所定値まで徐々に上昇させて加速する。次
にブロック１０２にて、Δｉ_m*が略零となるようにｉ_m*
*をｉ_m**−Δｉ_m*に変更する。次に、ブロック１０３に
て、ｖ₁ｑ及びｉ_m*の信号取込みを行い記憶する。ブロ
ック１０４にて、(１７)式に従いＬ₁を演算する。 〔Ｔ₂の測定〕図１１に示すように、先ず、ブロック１
１１にて、速度調節器５の出力信号ｉ_t*及び起電力調節
器１９の出力信号Δｉ_m*をそれまでの値に保持し、ω_r*
をＬ₁の測定に引き続き略所定値に保つ。次に、ブロッ
ク１１２にて、ｉ_m*のステップ変化を行い、以下は図７
と同一である。なお、ブロック１１３の終了後は、ｉ_t*
及びΔｉ_m*の保持を解除し、元通りの速度制御を行う。 〔Ｊの測定〕図１２に示すように、先ず、ブロック１２
１にて、起電力調節器１９及びすべり周波数演算器６の
制御定数を前述のＬ₁，Ｔ₂に基づいて設定し、ベクトル
制御により回転速度ω_rを所定値に保つ。次に、ブロッ
ク１２１にて、ω_rをΔω_rだけ加減速し、以下は図８と
同一である。以上の測定結果に基づいて各制御定数を設
定し、その後、ベクトル制御による速度制御を行う。以
上述べたように、本実施例においても、前述した発明の
効果が得られる。

【００１６】なお、前記実施例においては、Ｔ₂の測定
はｉ_m*のステップ変化に対するｖ₁ｑの変化から求める
方法を述べたが、次のような方法によっても測定でき
る。すなわち、起電力検出器１５から加算器７に加えら
れる信号Δω_sは、すべり周波数演算器６の出力信号が
適正であれば零となる。したがって、演算器６の出力信
号がω_s*＋Δω_sとなるようにＴ₂を設定変更すれば、そ
のときのＴ₂が求めるべきものである。すなわち、Ｔ₂は
次式で与えられる。

【数３０】 ここに、 Ｔ₂*：設定変更前の２次時定数 ω_s*：設定変更前の演算器６の出力信号 Δω_s：設定変更前の検出器１５の出力信号 また、前述したベクトル制御装置においては、周波数指
令ω₁*をω_rとω_s*の加算により求め、さらに２相交流
信号ｓｉｎω₁*ｔ，ｃｏｓω₁*ｔを作り、電流指令ｉ₁*
を演算する方式について説明したが、他の方式であって
も（１）〜（３）式の関係に電流を制御することにおい
て同一であり、同様に本発明が適用できる。また、電動
機を駆動する変換器はインバータに限らずサイクロコン
バータ等であってもよい。さらに本発明は、誘導電動機
を対象とするものに限らず、同期電動機駆動にも適用で
きる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ベ
クトル制御装置を利用し、負荷トルクの影響を排除して
簡便ににかつ高精度に慣性モーメントＪを測定すること
ができ、その測定結果に基づいて制御定数を最適に設定
することができるので、試運転調整の手間が大幅に削減
され、また、電動機及び負荷の変更時においても同様に
調節不要、取扱いが容易なベクトル制御装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すベクトル制御装置の回
路構成図

【図２】本発明の動作原理を説明するためのベクトル図

【図３】本発明における演算内容のフローチャート

【図４】本発明における演算内容のフローチャート

【図５】本発明における演算内容のフローチャート

【図６】本発明における演算内容のフローチャート

【図７】本発明における演算内容のフローチャート

【図８】本発明における演算内容のフローチャート

【図９】本発明の他の実施例を示すベクトル制御装置の
回路構成図

【図１０】本発明の他の実施例における演算内容のフロ
ーチャート

【図１１】本発明の他の実施例における演算内容のフロ
ーチャート

【図１２】本発明の他の実施例における演算内容のフロ
ーチャート

【符号の説明】

１ インバータ ２ 電動機 １４ 電圧成分検出器 １６ 電動機定数演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 潤一 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電動機に可変周波数の交流を供給す
   る変換器を制御するところの、交流電動機電流のトルク
   電流成分と励磁電流成分を各指令に応じて制御するベク
   トル制御装置の自動調整方法において、前記電動機を加
   減速運転し、そのときの前記電動機の回転速度変化量と
   前記電動機電流のトルク電流成分とに基づいて、前記電
   動機の回転子と該回転子に結合される負荷装置の慣性モ
   ーメントを測定し、その結果を基に前記ベクトル制御装
   置の制御定数を自動設定するようにしたことを特徴とす
   るベクトル制御装置の自動調整方法。