JPH0870599A - 誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 速度指令値が過大になっても誘導電動機が過
回転にならないように速度を制限する。 【構成】 同一次元磁束オブザーバ４と速度適応機構７
からなる速度適応２次磁束オブザーバにより誘導電動機
１の実速度値を推定し、電動機速度推定値ω_r ^#と電動
機速度指令値ω_r ^* との比較誤差信号によって電流制御
部を制御してベクトル制御を行なう誘導電動機の速度セ
ンサレスベクトル制御装置であって、速度推定値ω_r ^#
が最大速度ω_{r max} よりも大きくなったら、過回転防止
装置２１により１次トルク軸電流指令値ｉ_1b ^* を零にし
て加速方向のトルクを生じさせず、誘導電動機１を過回
転させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御装置に係り、特に、速度センサを使用しない誘導電
動機のベクトル制御装置に関するものであり、電動機の
過回転を防止するよう工夫したものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機の高性能な速度制御方式とし
て、すべり周波数制御形のベクトル制御方法が普及し、
これを速度センサ無しで制御する速度センサレスベクト
ル制御方法が知られている。

【０００３】図３は、速度適応２次磁束オブザーバを使
用して誘導電動機の実速度を推定する、従来の誘導電動
機の速度センサレスベクトル制御装置の制御システムを
示すものである。

【０００４】まず、図３を用いて、誘導電動機１の電動
機速度（回転角周波数ω_r ）の推定について説明をす
る。

【０００５】誘導電動機１の電圧方程式は、電源角周波
数（ω₀ ）で回転する同期回転座標系からの諸量を観測
するａ−ｂ軸で表わすと、次式（１）で与えられる。

【０００６】

【数１】

【０００７】但し、 ｖ_1a，ｖ_1b…同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次励磁軸
電圧，１次トルク軸電圧（Ｖ） ｉ_1a，ｉ_1b…同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次励磁軸
電流，１次トルク軸電流（Ａ） λ_2a，λ_2b…同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の２次励磁軸
磁束，２次トルク軸磁束（Ｗｂ） ω₀ …………電源角周波数（rad/sec) ω_r …………電動機速度（回転角周波数，rad/sec) ω_s …………すべり角周波数（rad/sec) Ｒ₁ ，Ｒ₂ …１次，２次抵抗（Ω） Ｌ₁ ，Ｌ₂ …１次，２次インダクタンス（Ｈ） Ｍ …………相互（励磁）インダクタンス（Ｈ） Ｌσ…………等価漏れインダクタンス（Ｈ）（Ｌσ＝
（Ｌ₁ Ｌ₂ −Ｍ² ）／Ｌ₂ ） ｓ …………時間微分子（d/dt) そして、電源角周波数（ω₀ ）、電動機速度（ω_r ）、
すべり角周波数指令値（ω_s ^* ）の関係、及びすべり角
周波数指令値（ω_s ^* ）の算出は次式（２）で表わされ
る。 ω₀ ＝ω_r ＋ω_S ^* ω_s ^* ＝ｉ_1b ^* ／ｉ_1a ^* ・τ₂ ……（２） 但し、 τ₂ …………２次時定数（τ₂ ＝Ｌ₂ ／Ｒ₂ ） 添字（＊）…指令値あるいは設定値を表わす。いま、 ｉ_1a ^* ＝ 一定 ……………………………………………（３） とし、上記（１）式において、（２），（３）式の条件
のもとに同期回転座標系（ａ−ｂ軸）の１次電圧指令値
（ｖ_1a ^* ，ｖ_2b ^* ）をデジタル電流制御器３の構成式で
ある下記（４）式で与えると次のようになる。

【０００８】

【数２】

【０００９】上記（４）式を満足するように制御をする
と、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次電流検出値ｉ₁
は１次電流指令値ｉ₁ ^* （ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ）どおりの電
流が流れ、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の２次磁束λ₂
（λ_2a，λ_2b）は、 λ_2a＝Ｍｉ_1a（一定）， λ_2b＝０ …………………………（５） に保たれる。

【００１０】これにより、誘導電動機１のトルク（Ｔ）
は、 Ｔ＝Ｍ／Ｌ₂ ・(λ_2a・ｉ_1b−λ_2b・ｉ_1a）＝Ｍ² ／Ｌ₂ ・(ｉ_1a・ｉ_1b） …………………………（６） となり、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の２次磁束λ
₂ （λ_2a，λ_2b）と２次電流ｉ₂ （ｉ_2a，ｉ_2b）には無
関係な非干渉化制御のベクトル制御が成立する。

【００１１】ところで、上記（２）式から明らかなよう
に、速度センサを用いない場合は、すべり角周波数指令
値ω_s ^* が設定されていても電動機速度ω_r が未知であ
るから、電源角周波数ω₀ を決定することができない
が、該電源角周波数ω₀ で回転する同期回転座標（ａ−
ｂ軸）上の２次磁束λ₂ （λ_2a，λ_2b）が上記（５）式
を満足するように、該電源角周波数ω₀ を制御すること
により、同様に、非干渉化制御のベクトル制御を実現す
ることができる。すなわち、同一次元磁束オブザーバ４
と速度適応機構７からなる速度適応２次磁束オブザーバ
を用いて、上記（５）式を満足するような同期回転座標
（ａ−ｂ軸）上の２次磁束λ₂ （λ_2a，λ _2b）を推定
し、その２次磁束推定値λ₂ ^# （λ_2a ^# ，λ_2b ^# ）に基
づき電動機速度ω_r を推定（ω_r ^# ）することにより、
上記（２）式（ω₀ ＝ω_r ^# ＋ω_s ^*）から電源角周波
数ω₀ を求め、該電源角周波数ω₀ によりデジタル電流
制御器３を制御することによって非干渉化制御のベクト
ル制御を実現することができる。

【００１２】図３に示すベクトル制御システムにおける
従来の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法に
おいては、誘導電動機１の実速度を速度センサを用いな
いで検出するために、誘導電動機１の１次電流（相電
流）ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し３相−２相相数変換器１
４にて相数変換した固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の１次電
流検出値ｉ₁ （ｉ_1d，ｉ_1q）とする。そしてこの１次電
流検出値ｉ₁ と、固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の電動機１
次電圧指令値ｖ₁ ^* （ｖ_1d ^* ，ｖ_1q ^* ）と、速度推定値
ω_r ^# とを入力とする同一次元磁束オブザーバ４によ
り、固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の２次磁束推定値λ₂ ^#
（λ_2d ^# ，λ_2q ^# ）と１次電流推定値ｉ₁ ^#（ｉ_1d ^# ，
ｉ_1q ^# ）とを推定し、速度適応機構７にて該１次電流推
定値ｉ₁ ^# （ｉ_1d ^# ，ｉ_1q ^# ）と１次電流検出値ｉ
₁ （ｉ_1d，ｉ_1q）とを比較した推定誤差信号（ｉ₁ −ｉ
₁ ^# ）に基づき次式（７）で表わされる適応調整則によ
り電動機速度推定値（ω_r ^# ）を演算推定して誘導電動
機１の速度検出としている。

【００１３】 ω_r ^# ＝Ｋ_p （ｅ_idλ_2q ^# −ｅ_iqλ_2d ^# ） ＋Ｋ_i ∫（ｅ_idλ_2q ^# −ｅ_iqλ_2d ^# ）dt ………（７） 但し、 ｅ_id＝ｉ_1d−ｉ_1d ^# ：推定誤差 ｅ_iq＝ｉ_1q−ｉ_1q ^# ：推定誤差 Ｋ_p ：速度推定部比例ゲイン Ｋ_i ：速度推定部積分ゲイン なお、同一次元２次磁束オブザーバ４と速度適応機構７
とからなる速度適応２次磁束オブザーバによって誘導電
動機の実速度の推定を行なう誘導電動機１の速度センサ
レスベクトル制御方式については、「電気学会論文誌
Ｄ，１１１巻１１号，平成３年」（久保田、尾崎、松
瀬、中野：「適応２次磁束オブザーバを用いた誘導電動
機の速度センサレス直接形ベクトル制御」）に掲載され
ている。

【００１４】以下、上記速度適応２次磁束オブザーバを
使用して誘導電動機の実速度を推定する従来の速度セン
サレスベクトル制御方式について説明する。

【００１５】図３（制御システム構成）における動作を
説明すると、いま、電動機速度指令値（ω_r ^* ）を速度
制御部（ＡＳＲ）に与えると、前記速度指令値
（ω_r ^* ）と電動機速度推定値（ω_r ^# ）とが比較さ
れ、その比較誤差信号が速度制御器６により比例積分
（ＰＩ）制御されて、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１
次電流指令値ｉ₁ ^* のトルク軸成分である１次トルク軸
電流指令値（ｉ_1b ^* ）に変換される。次に、電流制御部
（ＡＣＲ）におけるデジタル電流制御器３において、同
期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次電圧指令値ｖ₁ ^* （ｖ
_1a ^* ，ｖ_1b ^* ）が、前記１次電流指令値ｉ
₁ ^* （ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ）と１次電流検出値ｉ₁ （ｉ_1a，
ｉ_1b）が等しく（ｉ_1a ^* ＝ｉ_1a，ｉ_1b ^* ＝ｉ_1b）なるよ
うに、非干渉化制御を可能とする条件式である上記
（４）式により演算される。

【００１６】同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次電圧指
令値ｖ₁ ^* （ｖ_1a ^* ，ｖ_1b ^* ）は、座標変換器９により
固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の１次電圧指令値ｖ₁ ^* （ｖ
_1d ^*，ｖ_1q ^* ）に変換された後、２相−３相相数変換器
１５により相数変換されてＰＷＭ制御インバータ２の三
相各相の１次電圧制御指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換
され該ＰＷＭ制御インバータ２の三相各相の出力電圧を
制御する。その結果、誘導電動機１は所望の電動機速度
指令値（ω_r ^* ）に応じて速度制御される。また、電源
角周波数ω₀ で回転する同期回転座標（ａ−ｂ軸）と、
誘導電動機１の固定子に固定された固定子座標（ｄ−ｑ
軸）との間の変換を行なう座標変換器８，９に使用され
る単位ベクトル（sin θ₀ ，cos θ₀ ）を作り出すため
の基本位相角θ₀ （θ₀ ＝ω₀ ｔ）は次のようにして求
めることができる。即ちすべり算出器５により上記
（２）式に示すように、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の
１次励磁軸電流指令値ｉ_1a ^* 、１次トルク軸電流指令値
ｉ_1b ^* 、及び誘導電動機１の２次時定数τ₂ （＝Ｌ₂ ／
Ｒ₂ ）によって求められるすべり角周波数指令値（ω_s
^* ）と、速度適応２次磁束オブザーバ（４，７）により
推定される電動機速度推定値（ω_r ^# ）とから得られる
電源角周波数（ω₀ ）を、基本位相角算出用積分器１１
で積分することによって、基本位相角θ₀ を求めること
ができる。

【００１７】なお、遅れ補償要素１２は、デジタル電流
制御器３内の制御遅れに合わせるため、すべり角周波数
指令値（ω_s ^* ）の立上り、立下りを緩やかにするため
のものである。

【００１８】以上のように、従来の速度センサレスベク
トル制御方式は、電動機速度（ω_r）を推定する演算過
程において遅れがあるため、電動機速度推定値
（ω_r ^# ）とすべり角周波数指令値（ω_s ^* ）との加算
により得られる電源角周波数ω₀ （ω ₀ ＝ω_r ^# ＋ω_s
^* ）が真値からずれてしまい、その結果、デジタル電流
制御器３における電源角周波数ω₀ に基づいて演算され
る非干渉化制御を行なうための１次電圧指令値ｖ₁ ^* の
ずれ、及び座標変換器８，９における座標変換のために
用いる基本位相角θ₀ もずれ、結局、座標変換軸がずれ
て非干渉化制御のベクトル制御が成り立たなくなってし
まう虞がある。

【００１９】このことは、とりもなおさず誘導電動機１
の速度制御において、トルク指令値どおりのトルクが得
られないという重大な問題を起こすことになる。

【００２０】そこで本願出願人は、電動機速度の推定過
程における「遅れ」となるベクトル制御座標軸のずれを
防止することにより、完全なベクトル制御を行なうこと
ができる速度センサレスベクトル制御方式を先に出願し
た（特願平５−２６５９７６号）。

【００２１】先に出願した特願平５−２６５９７６号の
技術は、次の知見を基に開発したものである。

【００２２】誘導電動機１の電動機速度推定値
（ω_r ^# ）の推定過程における「遅れ」は、誘導電動機
１側からみれば、すべり算出部５で算出されるすべり角
周波数指令値（ω_s ^* ）がずれていることに相当する。
（上記（２）式、ω₀ ＝ω_r ＋ω_s ^* ，ω_s ＝ｉ_1b ^* ／
ｉ_1a ^* ・τ₂ 参照）

【００２３】そこで、ベクトル制御が成立するときの電
源角周波数ω₀ を決定する要件、すなわち、同期回転座
標（ａ−ｂ軸）上の２次磁束推定値λ₂ ^# のトルク軸成
分（λ_2b ^# ）を零（上式（５），（６）式参照）にする
ために、該２次トルク軸磁束推定値λ_2b ^# を積分（ω_sc
＝Ｋω_i ∫λ_2b ^# ・dt Ｋω_i ：積分ゲイン）して得ら
れたすべり角周波数修正値ω_scをすべり角周波数指令値
ω_s ^* に加える（ω_s ^* ＋ω_sc）ことにより、電動機速
度推定値ω_r ^# の「遅れ」に伴う電源角周波数ω₀ のず
れΔω₀ を修正することができ、座標軸のずれが防止さ
れ、完全なベクトル制御が行なわれる。（次式、参照） ω₀ ＋Δω₀ ＝ω_r ^# ＋ω_s ^* ＋ω_sc Δω₀ ＝ω_sc

【００２４】図４は、特願平５−２６５９７６号の実施
例を示すものである。

【００２５】図示制御システムにおいて、いま、速度制
御部（ＡＳＲ）において、電動機速度指令値（ω_r ^* ）
を与えると、該速度指令値（ω_r ^* ）と負帰還信号であ
る電動機速度推定値（ω_r ^# ）とが比較され、その比較
誤差信号が速度制御器６において比例積分（ＰＩ）制御
され、同期回転座標（ａ−ｂ軸）上の１次電流指令値ｉ
₁ ^* の１次トルク軸電流指令値（ｉ_1b ^* ）に変換され
る。次に、電流制御部（ＡＣＲ）におけるデジタル電流
制御器３において、前記１次電流指令値ｉ₁ ^* の１次ト
ルク軸電流指令値（ｉ_1b ^* ）及び１次励磁軸電流指令値
（ｉ_1a ^* ）と、１次電流検出値ｉ₁ の１次トルク軸電流
検出値（ｉ_1b）及び１次励磁軸電流検出値（ｉ_1a）とが
比較され、ｉ_1b ^* ＝ｉ_1b、及びｉ_1a ^* ＝ｉ_1aに制御され
るように、ＰＷＭ制御インバータ２を制御する同期回転
座標軸（ａ−ｂ軸）上の１次電圧指令値ｖ
₁ ^* （ｖ_1a ^* ，ｖ_1b ^* ）が上記（４）式により演算され
る。

【００２６】デジタル電流制御器３の出力である１次電
圧指令値ｖ₁ ^* （ｖ_1a ^* ，ｖ_1b ^* ）は、座標変換器９に
より固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の１次電圧指令値ｖ₁ ^*
（ｖ _1d ^* ，ｖ_1q ^* ）に変換された後、２相−３相相数変
換器１５により相数変換されて、ＰＷＭ制御インバータ
２の三相各相の１次電圧制御指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ
に変換され、該ＰＷＭ制御インバータ２の出力電圧を制
御する結果、誘導電動機１は所望の電動機速度指令値
（ω_r ^* ）に応じて速度制御される。

【００２７】誘導電動機１の実際の電動機速度（ω_r ）
としては、次のようにして推定された電動機速度推定値
ω_r ^# を用いる。即ち誘導電動機１の固定子座標（ｄ−
ｑ軸）上の１次電流検出値ｉ₁ （ｉ_1d，ｉ_1q）、１次電
圧指令値ｖ₁ ^* （ｖ_1d ^* ，ｖ _1q ^* ）及び電動機速度推定
値（ω_r ^# ）を入力とする同一次元磁束オブザーバ４
と、該同一次元磁束オブザーバ４により推定された１次
電流推定値ｉ₁ ^# （ｉ_1d ^# ，ｉ_1q ^# ）と２次磁束推定値
λ₂ ^# （λ_2d ^# ，λ_2q ^# ）及び１次電流検出値ｉ ₁ （ｉ
_1d，ｉ_1q）に基づく上記（７）式により演算する速度適
応機構７と、からなる速度適応２次磁束オブザーバを使
用して、その電動機速度推定値ω_r ^# を推定する。

【００２８】そして、実際の電動機速度（ω_r ）を推定
する過程における電動機速度推定値（ω_r ^# ）の「遅
れ」によって生じる電源角周波数ω₀ （ω₀ ＝ω_r ^# ＋
ω_s ^*）のずれを修正するために、同一次元磁束オブザ
ーバ４により推定した固定子座標（ｄ−ｑ軸）上の２次
磁束推定値λ₂ ^# （λ_2d ^# ，λ_2q ^# ）を座標変換器１０
で同期回転座標軸（ａ−ｂ軸）上の２次磁束λ₂ ^# （λ
_2a ^# ，λ_2b ^# ）に座標変換し、該２次磁束推定値λ₂ ^#
の２次トルク軸磁束推定値（λ_2b ^# ）をすべり角周波数
修正用積分器１６にて積分しすべり角周波数修正値ω_sc
（ω_sc＝Ｋω_s ∫λ_2b ^# ・dt）を求め、加算器１７にて
すべり角周波数指令値ω_s ^* に加算する。

【００２９】すべり角周波数修正値ω_scをすべり角周波
数指令値ω_s ^* に加算することは、電動機速度推定値
（ω_r ^# ）のずれを、前記すべり角周波数修正値ω_scに
よって修正することにより、上記（２）式により決定さ
れる電源角周波数（ω₀ ）のずれによる基本位相角（θ
₀ ）のずれを防止し、座標変換軸のずれを防止して、精
度のよい非干渉化制御のベクトル制御が成立することと
なる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところで誘導電動機１
の回転数が過大になると危険であるため、電動機速度指
令値ω_r ^* が過大になっても誘導電動機１の回転数が過
大にならないように制限（リミット制御）することが望
まれている。

【００３１】速度センサを用いたベクトル制御装置で
は、ＰＷＭ制御インバータの出力周波数の上限値を設定
しておき、出力周波数が上限値を越えないように出力周
波をリミット制御することにより、誘導電動機の過回転
を防止している。

【００３２】一方、速度センサレスベクトル制御装置に
おいて、上述したのと同様に、ＰＷＭ制御インバータ２
の出力周波数をリミット制御することにより誘導電動機
１の過回転を防止しようとすると、過回転領域では、速
度推定演算して求めた電動機速度推定値ω_r ^# と実際の
電動機速度との間にズレが生じ、速度制御が不安定にな
ってしまうという問題が生じる。これは、ＰＷＭ制御イ
ンバータ２の出力周波数を制限してしまうと電動機速度
推定値ω_r ^* とフィードバックされた１次電流検出値
（Ｉ_1d，Ｉ_1q）と１次電圧指令値（Ｖ_1d ^* ，Ｖ_1q ^* ）の
関係が正常な場合から崩れてしまい、速度推定が正常に
行われなくなるためである。

【００３３】本発明は、上記従来技術に鑑み、安定した
速度制御を維持しつつ誘導電動機の過回転を防止するこ
とのできる誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装
置を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、誘導電動機（１）の電動機速度指令値（ω
_r ^* ）と電動機速度推定値（ω_r ^#）とを比較した比較
誤差信号に基づいて１次電流指令値（ｉ₁ ^* ）を得る速
度制御器（６）と、１次電流指令値（ｉ₁ ^* ）と１次電
流検出値（ｉ₁ ）と電源角周波数（ω₀ ）を入力し、誘
導電動機の電流非干渉化制御を行ない１次電圧指令値
（ｖ₁ ^* ）を出力する電流制御器（３）と、前記電流制
御器（３）の出力である１次電圧指令値（ｖ₁ ^* ）を基
に誘導電動機を速度制御する電力変換器（２）と、１次
電流検出値（ｉ₁ ）と１次電圧指令値（ｖ₁ ^* ）と電動
機速度推定値（ω _r ^# ）をそれぞれ入力し、１次電流推
定値ｉ₁ ^# と２次磁束推定値λ₂ ^# を推定する同一次元
磁束オブザーバ（４）と、前記同一次元磁束オブザーバ
（４）の出力である１次電流推定値ｉ₁ ^# と２次磁束推
定値λ₂ ^# と、１次電流検出値（ｉ₁ ）をそれぞれ入力
し、電動機速度推定値（ω_r ^# ）を推定演算して出力す
る速度適応機構（７）と、１次電流指令値（ｉ₁ ^* ）の
励磁軸成分とトルク軸成分を基に該電動機のすべり角周
波数指令値（ω_s ^* ）を演算し出力するすべり算出器
（５）と、前記すべり算出器（５）の出力であるすべり
角周波数指令値（ω_s ^* ）に電動機速度推定値
（ω_r ^# ）を加算して前記電流制御器（３）の制御入力
である電源角周波数（ω₀ ）を出力する加算器（１７）
と、を具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制
御装置において、前記電動機速度指令値（ω_r ^* ）があ
らかじめ設定した最大速度ω_{r max} よりも大きくなった
ら、前記電流制御器（３）に入力する１次電流指令値
（ｉ₁ ^* ）のうちトルク軸成分である１次トルク軸電流
指令値（ｉ_1b ^* ）の値を制限する過回転防止装置（２
１）を備えたことを特徴とする。

【００３５】

【作用】本発明では、電動機速度指令値ω_r ^* が最大速
度ω_{r max} よりも大きくなったら、１次電流指令値ｉ₁
^* のトルク軸成分を零にして加速方向のトルクを零にし
て誘導電動機の過回転を防ぐ。

【００３６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符号を付
し重複する説明は省略する。

【００３７】図１は本発明の実施例に係る誘導電動機の
速度センサレスベクトル制御装置を示す。本実施例は、
図４に示す従来の制御装置に、更に過回転防止装置２１
を付加した構成となっている。

【００３８】この過回転防止装置２１には、速度制御器
６から１次励磁軸電流指令値ｉ_1b ^*が入力され、速度適
応機構７から電動機速度推定値ω_r ^# が入力される。ま
た過回転防止装置２１には、図２に示すように、電動機
速度推定値ω_r ^# があらかじめ設定した最大速度ω
_{r max} よりも小さいときには、入力された１次トルク軸
電流指令値ｉ_1b ^* をそのまま出力し（出力１００％）、
電動機速度推定値ω_r ^# が最大速度ω_{r max} よりも大き
いときには、１次トルク軸電流指令値ｉ_1b ^* の値を零に
して出力する（出力０％）特性が設定されている。

【００３９】したがって電動機速度推定値ω_r ^# が最大
速度ω_{r max} よりも小さいときには、従来と同様に、速
度指令値ω_r ^* に応じた速度で誘導電動機１が回転す
る。

【００４０】一方、電動機速度推定値ω_r ^# が最大速度
ω_{r max} よりも大きくなったときには、過回転防止装置
２１から出力される１次トルク軸電流指令値ｉ_1b ^* の値
が零（出力０％）となるため、誘導電動機１では加速方
向のトルクは生じることはなく、誘導電動機１の速度は
最大速度ω_{r max} を上限として制限される。かくて誘導
電動機１の過回転が防止される。

【００４１】推定値ω_r ^# が最大速度ω_{r max} よりも大
きくなって、過回転防止装置２１から出力される１次ト
ルク軸電流指令値ｉ_1b ^* の値を零にしても、オブザーバ
４に入力される、電動機速度推定値ω_r ^# と１次電流検
出値（Ｉ_1d，Ｉ_1q）と１次電圧指令値（Ｖ_1d ^* ，
Ｖ_1q ^* ）の関係が崩れないので、速度推定演算は正確に
実行できる。つまり推定演算した電動機速度推定値ω_r
^# は、実際の電動機速度（最大速度ω_{r max} ）と一致
し、安定した速度制御を確保することができる。

【００４２】なお電動機速度推定値ω_r ^# が最大速度ω
_{r max} よりも大きくなったときに、過回転防止装置２１
から出力される１次トルク軸電流指令値ｉ_1b ^* の値を負
（マイナス）にするようなリミット特性にしておけば、
負荷側より回された場合においても過回転になるのを防
ぐことができる。例えば、本装置を電気自動車に適応し
た場合、下り坂においても誘導電動機１が過回転になる
のを防ぐことができ、車の暴走を防ぐことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、速度指令値があらかじめ設定した最
大速度よりも小さくなったら、過回転防止装置により１
次トルク軸電流指令値の値を制限して加速方向のトルク
を生じさせないようにしたため、誘導電動機の過回転を
防止することができる。

【００４４】この場合、速度推定に用いる電動機速度推
定値ω_r ^# と１次電流検出値（Ｉ_1d，Ｉ_1q）と１次電圧
指令値（Ｖ_1d ^* ，Ｖ_1q ^* ）の関係が崩れないので、速度
推定演算は正確に実行でき、安定した速度制御を保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図。

【図２】過回転防止装置のリミット特性を示す特性図。

【図３】従来技術を示す構成図。

【図４】従来技術を示す構成図。

【符号の説明】

１ 誘導電動機 ２ ＰＷＭ制御インバータ ３ デジタル電流制御器 ４ 同一次元磁束オブザーバ ５ すべり算出器 ６ 速度制御器 ７ 速度適応機構 ８ 座標変換器 ９ 座標変換器 １０ 座標変換器 １１ 基本位相角算出用積分器 １６ すべり角周波数修正用積分器 １７ 加算器 ２１ 過回転防止装置 ω_s すべり角周波数 ω_s ^* すべり角周波数指令値 ω_sc すべり角周波数修正値 ω₀ 電源角周波数 ω_r 電動機速度 ω_r ^* 電動機速度指令値 ω_r ^# 電動機速度推定値 ω_{r max} 電動機速度最大値 ｖ₁ １次電圧 ｖ_1a １次励磁軸電圧 ｖ_1b １次トルク軸電圧 ｖ₁ ^* １次電圧指令値 ｖ_1a ^* ，ｖ_1d ^* １次励磁軸電圧指令値 ｖ_1b ^* ，ｖ_1q ^* １次トルク軸電圧指令値 ｉ_u ，ｉ_v ，ｉ_w １次電流 ｉ₁ １次電流検出値 ｉ_1a，ｉ_1d １次励磁軸電流検出値 ｉ_1b，ｉ_1q １次トルク軸電流検出値 ｉ₁ ^* １次電流指令値 ｉ_1a ^* １次励磁軸電流指令値 ｉ_1b ^* １次トルク軸電流指令値 ｉ₁ ^# １次電流推定値 ｉ_1d ^# １次励磁軸電流推定値 ｉ_1q ^# １次トルク軸電流推定値 λ₂ ２次磁束 λ_2a，λ_2d ２次励磁軸磁束 λ_2b，λ_2q ２次トルク軸磁束 λ₂ ^# ２次磁束推定値 λ_2a ^# ，λ_2d ^# ２次励磁軸磁束推定値 λ_2b ^# ，λ_2q ^# ２次トルク軸磁束推定値 ｖ_u ，ｖ_v ，ｖ_w １次電圧制御指令電圧 θ₀ 基本位相角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導電動機（１）の電動機速度指令値
   （ω_r ^* ）と電動機速度推定値（ω_r ^# ）とを比較した
   比較誤差信号に基づいて１次電流指令値（ｉ₁ ^* ）を得
   る速度制御器（６）と、 １次電流指令値（ｉ₁ ^* ）と１次電流検出値（ｉ₁ ）と
   電源角周波数（ω₀ ）を入力し、誘導電動機の電流非干
   渉化制御を行ない１次電圧指令値（ｖ₁ ^* ）を出力する
   電流制御器（３）と、 前記電流制御器（３）の出力である１次電圧指令値（ｖ
   ₁ ^* ）を基に誘導電動機を速度制御する電力変換器
   （２）と、 １次電流検出値（ｉ₁ ）と１次電圧指令値（ｖ₁ ^* ）と
   電動機速度推定値（ω _r ^# ）をそれぞれ入力し、１次電
   流推定値ｉ₁ ^# と２次磁束推定値λ₂ ^# を推定する同一
   次元磁束オブザーバ（４）と、 前記同一次元磁束オブザーバ（４）の出力である１次電
   流推定値ｉ₁ ^# と２次磁束推定値λ₂ ^# と、１次電流検
   出値（ｉ₁ ）をそれぞれ入力し、電動機速度推定値（ω
   _r ^# ）を推定演算して出力する速度適応機構（７）と、 １次電流指令値（ｉ₁ ^* ）の励磁軸成分とトルク軸成分
   を基に該電動機のすべり角周波数指令値（ω_s ^* ）を演
   算し出力するすべり算出器（５）と、 前記すべり算出器（５）の出力であるすべり角周波数指
   令値（ω_s ^* ）に電動機速度推定値（ω_r ^# ）を加算し
   て前記電流制御器（３）の制御入力である電源角周波数
   （ω₀ ）を出力する加算器（１７）と、 を具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装
   置において、 前記電動機速度指令値（ω_r ^* ）があらかじめ設定した
   最大速度ω_{r max} よりも大きくなったら、前記電流制御
   器（３）に入力する１次電流指令値（ｉ₁ ^* ）のうちト
   ルク軸成分である１次トルク軸電流指令値（ｉ_1b ^* ）の
   値を制限する過回転防止装置（２１）を備えたことを特
   徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装
   置。