JPH09168291A - 誘導モータの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導モータの制御装置に関し、インバータの
スイッチング回数の低減を図り、モータの制御性及び制
御効率を向上させることを目的とする。 【解決手段】 ２レベルインバータを用いた誘導モータ
の制御系において、２レベルインバータ１３ａと、イン
バータにより制御される３相誘導モータ３と、３相誘導
モータ３への１次電流を検出する電流検出部４ｂ及び１
次電圧を検出する電圧検出部４ａと、検出した１次電流
値及び１次電圧値を所定の処理をして２レベルインバー
タを制御するための瞬時空間磁束ベクトル形成部１０２
とを有し、さらに電圧ベクトル改善部２３をインバータ
１３ａと瞬時空間磁束ベクトル形成部１０２との間に設
けて構成される。このような構成により従来よりも少な
いスイッチング回数で制御することができ、その結果ス
イッチング損失や歪み電圧を低減し、モータ制御性や制
御効率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周期的に出力する
電圧ベクトルを用いて誘導モータを制御する制御装置及
び制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、誘導モータ、特に３相誘導モ
ータの制御方法に関する種々の制御装置が提案されてい
る。特に、近年は電圧及び周波数の制御装置であるイン
バータ技術の発達により、モータ駆動電源として任意の
振幅及び周波数の交流を容易に作ることができるように
なってきた。また、高速なデジタル演算可能なプロセッ
サも開発されたため、提案されていた制御装置も容易に
実用化されている。

【０００３】それらの提案の中で、一定時間毎に誘導モ
ータの１次電流及び１次電圧の瞬時値を検出し、それら
の諸量から次回の制御値を演算して制御信号をインバー
タへ出力することにより、誘導モータを制御する方法が
提案されている。例えば、長岡技術科学大学研究報告
書、第８号、１９８６，第４３〜５０頁、高橋勲著、
「瞬時空間磁束ベクトル制御法」にて提唱されている。

【０００４】本提案の制御方法は、以下に詳述する如
く、誘導モータの１次電流及び１次電圧検出値等から誘
導モータの１次磁束を計算し、１次磁束と１次電流とか
らトルクを計算する磁束演算形の制御方法であり、トル
ク制御を高速に行えることに特徴がある。本提案によれ
ば、誘導モータにおいて、１次磁束ベクトルをφ１と
し、トルクをＴとすると、 φ１＝∫（Ｖ１−Ｒ１×ｉ１）ｄｔ ・・・・・（１） Ｔ＝φ１×ｉ１ ・・・・・（２） で表される。ここで、 Ｖ１：１次電圧ベクトル Ｒ１：１次巻線抵抗 ｉ１：１次電流ベクトル である。

【０００５】以下に、瞬時空間磁束ベクトル制御法の原
理を、最初に２レベルインバータに適用した場合、次に
３レベルインバータに適用した場合について説明する。
通常、２レベルインバータでは電源電圧を２Ｅとした場
合、モータ端子に印加出来る電圧は＋Ｅ、又は−Ｅの２
値であるのに対して、３レベルインバータでは＋Ｅ、０
又は−Ｅの３値の電圧を印加することが出来る。このた
め、３レベルインバータの方が出力トルクや１次磁束を
精度よく制御することができる。

【０００６】最初に２レベルインバータを用いた従来の
制御系について以下に説明する。図８は従来のブリッジ
インバータによる制御系全体を示すブロック図であり、
２レベルインバータを用いた誘導モータの制御系全体を
示すブロック図である。図示のように、２レベルインバ
ータ１３ａと、このインバータにより制御される３相誘
導モータ（ＩＭ）３と、３相誘導モータ３への１次電流
を検出する手段４ｂ及び１次電圧を検出する手段４ａ
と、検出した１次電流値及び１次電圧値を所定の処理を
して２レベルインバータを制御するための瞬時空間磁束
ベクトル形成手段１００とを有する。これらの各手段を
実現する方法はハードウェアでもよく、ＤＳＰ(digital
signal processor)等を使用しても良い。

【０００７】詳細は後述するが、図中の瞬時空間磁束ベ
クトル形成手段１００の概略の動作は以下のようであ
る。即ち、インバータ１３ａから誘導モータ３への１次
電流（ｉ１）及び１次電圧（Ｖ１）を受けて磁束（φ）
及びトルク（Ｔ）について所定の演算をし、この演算結
果と、入力された１次磁束（φ１）の指令値及びトルク
（Ｔ）の指令値との差を、超過及び不足の２レベルの過
不足判定を行うための２値ヒステリシスコンパレータ
（１０ａ）及び３値ヒステリシスコンパレータ（９ａ）
によりそれぞれ２値化及び３値化し、これらの値
（τ），（φ）と、磁束角コンパレータ（１１ａ）によ
り６値化された磁束の鎖交ベクトル角（θ）とにより、
最適スイッチングテーブルを参照し、出力電圧ベクトル
ＵＵ，ＶＵ，ＷＵをインバータ１３ａに出力する。

【０００８】なお、図中で、５ａ及び５ｂは３相電圧及
び３相電流をｄ−ｑ軸の変数で表現するために３相─２
相変換するためのものであり、６ａ及び６ｂは抵抗成分
であり、７ａ及び７ｂは積分器であって７ａはｄ軸成分
について、７ｂはｑ軸成分について、それぞれ２相電圧
から２相電流と抵抗の積を引き算した差を積分するもの
である。そして８は絶対値手段であり、積分器７ａ，７
ｂで得られた１次磁束φｄ，φｑから１次磁束の大きさ
を求めるものである。

【０００９】図９はブリッジインバータの基本構成図で
あり、図８に示した２レベルインバータのスイッチング
状態を説明している。図示のように、２レベルインバー
タ１３ａは、正母線１８ａと、負母線１８ｂと、ＵＰと
ＵＮ，ＶＰとＶＮ，ＷＰとＷＮでそれぞれ一対としたス
イッチング素子からなるＵ，Ｖ，Ｗ相の３組みの切換ス
イッチ（１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂ；１６ａ，１
６ｂ）と、これらのスイッチに正母線及び負母線を介し
て接続されている直流電源１７ａとで構成される。ここ
で、電源電圧を２Ｅとすると、各切換スイッチを切り換
えることにより３相誘導モータの各端子には＋Ｅ又は−
Ｅの電圧が印加される。

【００１０】ここで、２レベルインバータの状態を簡易
的に表す方法を示す。インバータ内部の切換スイッチに
ついて、ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ側が導通した場合を「１」、
ＵＮ，ＶＮ，ＷＮ側が導通した場合を「０」とし、Ｕ，
Ｖ，Ｗ相の順で表現すると、図８に示すインバータの状
態は（０１０）となる。図１０はブリッジインバータの
出力ベクトルの説明図であり、２レベルインバータによ
り３相誘導モータに印加される電圧ベクトルを説明する
図である。本図に示すように、各切換スイッチの導通状
態により３相誘導モータには全部で８種類(100,110,01
0,011,001,101,111,000) の電圧ベクトルを印加するこ
とができる。図から明らかなように、これらの電圧ベク
トルの中で６種類(100,110,010,011,001,101) は大きさ
が等しく、方向の異なる電圧ベクトルである。又、（０
００）の場合は３相誘導モータには負母線側の電圧が、
（１１１）の場合には正母線側の電圧が誘導モータの全
端子に印加され、大きさと方向を持たない電圧ベクトル
となる。

【００１１】図１１は１次磁束ベクトルの制御状態の説
明図（その１）であり、図８に示した２レベルインバー
タを用いた瞬時空間磁束ベクトル形成手段１００による
１次磁束ベクトルの状態を説明する図である。ここで、
１次巻線抵抗による電圧降下分を省略すると、図示のよ
うに１次磁束は電圧ベクトルのベクトル和で表現するこ
とができる。前述のように、図８の絶対値手段８は、積
分手段７ａ，７ｂで得られた１次磁束φｄ，φｑから１
次磁束の大きさを求める。また、磁束過不足判定手段１
０ａは、絶対値手段８により得られた１次磁束の大きさ
と１次磁束指令値φ１との差をとり、超過及び不足の２
レベルの過不足判定を行う。この絶対値手段８及び磁束
過不足判定手段１０ａの結果を用いて、１次磁束を増加
させたい場合には外周方向の電圧ベクトル（矢印参照）
を、減少させたい場合には内周方向の電圧ベクトル（矢
印参照）を周期的に出力することにより、１次磁束を一
定のヒステリシス幅を持った磁束円に近似させて制御す
ることができる。

【００１２】図１２は磁束象限図（その１）であり、図
８に示した２レベルインバータを用いた制御系における
１次磁束ベクトルの象限を説明している。図示のよう
に、ｄ−ｑ座標を６等分割している。図８に示した磁束
象限判定手段１１ａは、積分手段７ａ，７ｂで得られた
１次磁束φｄ，φｑから位相を求め、１次磁束が６等分
割されたどの領域に存在しているかを判定し、その結果
をスイッチングテーブルに出力する。

【００１３】図８に示したトルク過不足判定手段９ａは
式（２）で示したように、ｄ−ｑ座標で表された１次磁
束と１次電流との外積にて算出される出力トルクと、ト
ルク指令値との差をとり過不足を判定する。２レベルイ
ンバータは出力できる電圧ベクトルの大きさが１種類で
あるため、過不足判定は、超過、適正、不足の３レベル
で行い、スイッチングテーブルへ出力する。誘導モータ
のトルクは凡そスベリに比例するため、トルクを増加さ
せたい場合には１次磁束をモータの正回転方向に回転さ
せる電圧ベクトルを、トルクを減少させたい場合には１
次磁束をモータの逆回転方向に回転させる電圧ベクトル
を選択しトルクの制御に用いる。

【００１４】図１３は図８に示したスイッチングテーブ
ルの説明図（その１）である。図示のようにスイッチン
グテーブルには磁束過不足判定、トルク過不足判定の結
果に対して、各磁束象限での電圧ベクトルが予め設定さ
れている。この電圧ベクトル（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）が、
前述のように、磁束過不足判定手段１０ａ、磁束象限判
定手段１１ａ、トルク過不足判定手段９ａの結果に基づ
き選択され、スイッチングテーブルから２レベルインバ
ータに出力される。

【００１５】以上は２レベルインバータについての説明
であったが、次に３レベルインバータを用いた制御系に
ついて説明する。図１４は３レベルインバータによる従
来の制御系の全体構成図である。図示のように、瞬時空
間磁束ベクトル形成手段の構成は図８と同様である。図
示のように、３レベルインバータ１３ｂと、このインバ
ータにより制御される３相誘導モータ（ＩＭ）３と、３
相誘導モータへの１次電流を検出する手段４ｂ及び１次
電圧を検出する手段４ａと、検出した１次電流値及び１
次電圧値を処理して３レベルインバータを制御するため
の瞬時空間磁束ベクトル形成手段１０１とで構成され
る。これらの各手段を実現する方法は、図８と同様にハ
ードウェアでもよく、ＤＳＰ等のデジタルプロセッサで
もよい。

【００１６】図１５は３レベルインバータの基本構成図
であり、図１４に示した３レベルインバータのスイッチ
ング状態を示す。本図に示す３レベルインバータは、正
母線１８ｃと、負母線１８ｄと、（Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕ，Ｓ
３ｕ，Ｓ４ｕ），（Ｓ１ｖ，Ｓ２ｖ，Ｓ３ｖ，Ｓ４
ｖ），（Ｓ１ｗ，Ｓ２ｗ，Ｓ３ｗ，Ｓ４ｗ）でそれぞれ
一組をなすスイッチング素子(14c,14d,14,e,14f; 15c,1
5d,15,e,15f; 16c,16d,16,e,16f)からなるＵ，Ｖ，Ｗ相
の３組の切換スイッチと、これらのスイッチに正母線及
び負母線を介して接続されている直流電源１７ｂと、正
母線と負母線間に直列接続されたコンデンサ１９ａ，１
９ｂにより構成される。ここで、直流電源の電圧を２Ｅ
とすると、各切換スイッチを切り換えることにより３相
誘導モータの各端子には、＋Ｅ，０又は−Ｅの３レベル
の電圧が印加される。

【００１７】ここで、３レベルインバータの状態を簡易
的に示す方法を示す。インバータ内部の切換スイッチに
ついて、Ｓ１とＳ２が導通の場合を「Ｐ」、Ｓ２とＳ３
が導通の場合を「Ｏ」、Ｓ３とＳ４が導通の場合を
「Ｎ」とし、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順に表すと、Ｕ相ではＳ３
−Ｓ４が導通なのでＮ，Ｖ相ではＳ２−Ｓ３が導通なの
でＯ，Ｗ相ではＳ１−Ｓ２が導通なのでＰ，と表すこと
ができ、図１５に示すインバータの状態は（ＮＯＰ）と
なる。

【００１８】図１６は３レベルインバータにより３相誘
導モータに印加される電圧ベクトルの説明図である。図
示のように、各切換スイッチの導通状態により３相誘導
モータには、全部で２７種類の電圧ベクトルを印加する
ことができる。これらの電圧ベクトルは、大きさが等し
く方向の異なる６種類の電圧ベクトルが３組み(PNN,NP
P; PPN,NNP; PNP,NPN) 、大きさ及び方向を持たない３
種類の電圧ベクトルが１組み(PPP/OOO/NNN) 、で構成さ
れる。

【００１９】図１７は１次磁束ベクトルの制御状態の説
明図（その２）であり、図１４に示した３レベルインバ
ータ１３ｂを用いた瞬時空間磁束ベクトル形成手段１０
１による１次磁束ベクトルの状態を説明している。ここ
で、１次巻線抵抗での電圧降下分を省略すると、図１７
に示すように、１次磁束は電圧ベクトルのベクトル和で
表現することができる。前述と同様に、図１４に示した
絶対値手段８は、積分手段７ａ，７ｂで得られた１次磁
束φｄ，φｑから１次磁束の大きさを求める。同様に、
磁束過不足判定手段１０ｂは、絶対値手段８により得ら
れた１次磁束の大きさと１次磁束指令値との差をとり、
超過、不足の２レベルの過不足を判定する。この絶対値
手段及び磁束過不足判定手段の結果を用いて、１次磁束
を増加させたい場合には外周方向の電圧ベクトルを、減
少させたい場合には内周方向の電圧ベクトルを周期的に
出力することにより、１次磁束を一定のヒステリシス幅
を持った磁束円に近似させて制御することができる。

【００２０】図１８は磁束象限図の説明図（その２）で
あり、図１４に示した３レベルインバータを用いた制御
系による１次磁束ベクトルの象限を説明している。図示
のように、ｄ−ｑ座標を１２等分割する。図１４に示し
た磁束象限判定手段１１ｂは、積分手段７ａ，７ｂで得
られた１次磁束φｄ，φｑから位相を求め、１次磁束が
１２等分割されたどの領域に存在しているかを判定し、
その結果をスイッチングテーブルに出力する。

【００２１】図１４に示したトルク過不足判定手段９ｂ
は、式（２）に示したように、ｄ−ｑ座標で表された１
次磁束と１次電流との外積で算出される出力トルクと、
トルク指令値との差をとり、過不足を判定する。３レベ
ルインバータは同じ方向を持つ電圧ベクトルの大きさが
２種類あるため、過不足判定は超過大、超過小、適正、
不足小、不足大、の５レベルで行い、スイッチングテー
ブルへ出力する。過不足が大きいときには、大きい電圧
ベクトルを、小さいときには小さい電圧ベクトルを選択
する。また、誘導モータのトルクは凡そスベリに比例す
るため、トルクを増加させたい場合には１次磁束をモー
タの正回転方向に回転させる電圧ベクトルを、トルクを
減少させたい場合には１次磁束をモータの逆回転方向に
回転させる電圧ベクトルを選択し、トルクの制御に用い
る。

【００２２】図１９はスイッチングテーブルの説明図
（その２）である。図示のように、スイッチングテーブ
ルには磁束過不足判定、トルク過不足判定の結果に対し
て、各磁束象限での電圧ベクトルが予め設定されてい
る。この電圧ベクトルが、前述のようにして磁束過不足
判定手段１０ｂ、磁束象限判定手段１１ｂ、トルク過不
足判定手段９ｂの結果に基づき選択され、３レベルイン
バータに出力される。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
インバータを用いた誘導モータ制御法では、インバータ
内のスイッチング素子のスイッチング回数が増加するの
に伴い、スイッチング損失及び短絡防止期間における歪
み電圧の発生が増加するため、誘導モータの制御性の悪
化や、制御効率の低下といった問題が発生している。

【００２４】瞬時空間磁束ベクトル制御法では、周期的
にトルク過不足判定、磁束過不足判定、磁束象限判定等
を行い、その結果を用いてスイッチングテーブルを参照
することにより、電圧ベクトルを決定しインバータへ出
力している。このため、誘導モータに対して同じ作用
（大きさと方向が同じ）を持つ電圧ベクトルが複数存在
する場合にも、スイッチングテーブルから得られる電圧
ベクトルは一意である。このため、スイッチング回数の
多い電圧ベクトルが出力される場合がある。

【００２５】本発明の目的は、現周期にて瞬時空間磁束
ベクトル形成手段により求めた電圧ベクトルを基に誘導
モータに対して同じ作用を持つ電圧ベクトルを検索し、
その電圧ベクトルの中から前周期にて出力した電圧ベク
トルからの遷移に必要なスイッチング回数が最も少なく
なる電圧ベクトルを求め、それをインバータの制御に用
いることにより、スイッチング回数の低減を図り、モー
タの制御性及び制御効率を向上させることにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１に記載
の構成により、誘導モータへの１次電流及び１次電圧値
を検出し、それらの諸量を用いて１次磁束の過不足、１
次磁束の位相、トルクの過不足に関する判定を行い、こ
れらの判定結果を用いて、瞬時空間磁束ベクトル形成手
段において、現周期にてモータの制御に必要な作用を持
つ電圧ベクトルを決定し、決定した電圧ベクトルを用い
て、モータに対して同じ作用を持つ電圧ベクトルの検索
し、前回出力した電圧ベクトルからの遷移に必要なスイ
ッチング回数を求めて比較を行い、スイッチング回数が
最も少なくなる電圧ベクトルを選択し、選択された電圧
ベクトルを現周期においてインバータへ出力することに
より、従来より少ないスイッチング回数で同等の制御を
実現することができる。

【００２７】そして、本発明を、瞬時空間磁束ベクトル
制御法に用いられている電圧ベクトル選択アルゴリズム
により選択された電圧ベクトルに対し適用することによ
り、最もスイッチング回数が少なく、かつ誘導モータに
対して同じ作用を持つ電圧ベクトルを制御に用いること
ができ、無駄なスイッチングをなくすことができ、その
結果、スイッチング損失や短絡防止期間に発生する歪み
電圧を低減することができ、モータ制御性や制御効率を
向上させることができる効果がある。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の基本構成を示すブ
ロック図であり、また、図２は図１の最適電圧ベクトル
選択手段１にて行う処理フローチャートである。本発明
による電圧ベクトル改善部２３は、図示のように、前周
期に出力した電圧ベクトルの記憶手段２と、前記記憶手
段２からの前周期に出力した電圧ベクトル（Ｖ’（ｎ−
１））と、瞬時空間磁束ベクトル制御法により求められ
た電圧ベクトル（Ｖ（ｎ））とを入力とし、現周期にお
けるスイッチング回数を最小にした電圧ベクトル（Ｖ’
（ｎ））を出力する最適電圧ベクトル選択手段１より構
成される。

【００２９】最適電圧ベクトル選択手段１は、図２に示
すように、瞬時空間磁束ベクトル形成手段により求めら
れた電圧ベクトルと同じ作用（大きさと方向が同じ）を
モータに対して持つ電圧ベクトルを検索する手段２０
と、前周期に出力した電圧ベクトルから同じ作用をモー
タに対して持つ電圧ベクトルを検索する手段２０により
求められた各電圧ベクトルへの遷移に必要なスイッチン
グ回数を求める手段２１と、各スイッチング回数を比較
する手段２２とにより構成される。これらを従来のモー
タ制御装置の電圧ベクトル出力部に付加することによ
り、誘導モータに対し同じ作用を持ち、かつスイッチン
グ回数を最小に抑えた電圧ベクトル制御に用いることが
できる。

【００３０】第１の実施形態 図３は本発明の１実施形態による誘導モータ制御装置の
ブロック構成図であり、図４は電圧ベクトルの説明図
（その１）であり、図５は２レベルインバータにおける
スイッチング回数テーブルの説明図であり、図６は電圧
ベクトルの説明図（その２）であり、図７は３レベルイ
ンバータにおけるスイッチング回数テーブルの説明図で
ある。なお、図３の構成において、誘導モータ３、イン
バータ１３ａ、電流検出手段４ｂ、電圧検出手段４ａ、
瞬時空間磁束ベクトル形成手段１０２、等は、前述の図
８の構成と同様である。図示のように、本発明では図１
に示す電圧ベクトル改善部２３がインバータ１３ａと瞬
時空間磁束ベクトル形成手段１０２との間に設けられ
る。

【００３１】第１の実施形態は本発明を２レベルインバ
ータに適用したものであり、全制御系のブロック図であ
る。なお、２レベルインバータの詳細構成は前述の図９
と同様である。２レベルインバータの制御信号として使
用する電圧ベクトルを決定するまでの手順を以下に示
す。例として、前周期にて出力した電圧ベクトルを（１
０１）、スイッチングテーブル１６で求められた電圧ベ
クトルを（０００）とする。ここで、前述したように、
インバータ１３ａ内部の切換スイッチについて、ＵＰ，
ＶＰ，ＷＰ側が導通した場合を「１」、ＵＮ，ＶＮ，Ｗ
Ｎ側が導通した場合を「０」とし、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順で
表現する。

【００３２】最初に同じ作用を誘導モータに対してもつ
電圧ベクトルを検索する手段２０により、スイッチング
テーブル１２ｃより求めた（０００）と同じ作用を誘導
モータに対し持つ電圧ベクトルの検索を行う。検索は、
図４に示すように、２レベルインバータが出力可能な電
圧ベクトル（８種類）に対し、誘導モータに対して同じ
作用を持つ電圧ベクトルを対応させたテーブルを用いて
行う。出力として得られた電圧ベクトルは、自分自身を
含んでいるため、検索結果が唯一の場合は、無条件でそ
の電圧ベクトルがインバータへ出力される。今回の例で
は、電圧ベクトル（０００）と同じ作用を誘導モータに
対して持つ電圧ベクトルとして（０００），（１１１）
が得られる（図５参照）。

【００３３】次に、前周期に出力した電圧ベクトルから
同じ作用を誘導モータに対して持つ電圧ベクトルを検索
する手段２０で検索した電圧ベクトルへのスイッチング
回数を求める手段２１により、各電圧ベクトルへの遷移
に必要なスイッチング回数を求める。スイッチング回数
は、図５に示すように、前周期にて出力した電圧ベクト
ルと、これから出力する電圧ベクトルの２つを基に、遷
移に必要なスイッチング回数により構成されたテーブル
で行う。今回の例では、前周期において出力した電圧ベ
クトルが（１０１）であるため、このテーブルよりスイ
ッチングに必要な回数は（０００）を出力する場合に２
回、（１１１）を出力する場合に１回であることが分か
る（図５の矢印参照）。

【００３４】最後に、各スイッチング回数を比較する手
段２２により、誘導モータに対して同じ作用を持つ電圧
ベクトルの候補全てに対してスイッチング回数を比較
し、最もスイッチング回数の少ない電圧ベクトルをイン
バータへ出力する。今回の例では（０００）と（１１
１）について比較し、（１１１）が最もスイッチング回
数が少ないので、これを現周期の電圧ベクトルとしてイ
ンバータへ出力する。

【００３５】また、出力した電圧ベクトルは、次周期に
おいて必要なため記憶する。以上の結果、従来では（０
００）を出力していたため２回のスイッチングを行って
いたが、最適パターン（１１１）を選択することにより
スイッチング回数を１回に低減させることができる。第２の実施形態 第２の実施形態では、本発明を３レベルインバータに適
用している。全制御系の構成は、図３において、２レベ
ルインバータを３レベルインバータに置き換えた構成と
なる。なお、３レベルインバータの詳細構成は前述の図
１５と同様である。３レベルインバータの制御信号とし
て使用する電圧ベクトルを決定するまでの手順を以下に
示す。

【００３６】例として、前周期にて出力した電圧ベクト
ルを（ＰＯＯ）、スイッチングテーブル１６で求められ
た電圧ベクトルを（ＯＮＯ）とする。ここで、前述のよ
うに、インバータ内部の切換スイッチについて、Ｓ１と
Ｓ２が導通の場合を「Ｐ」、Ｓ２とＳ３が導通の場合を
「Ｏ」、Ｓ３とＳ４が導通の場合を「Ｎ」とする。初め
に、同じ作用をモータに対して持つ電圧ベクトル検索手
段２０により、スイッチングテーブル１２ｃより求めた
（ＰＯＯ）と同じ作用を誘導モータに対して持つ電圧ベ
クトルの検索を行う。検索は、図６に示すように、３レ
ベルインバータが出力可能な電圧ベクトルに対し、誘導
モータに対して同じ作用を持つ電圧ベクトルを対応させ
たテーブルを用いて行う。

【００３７】出力として得られる電圧ベクトルは、自分
自身を含んでいるため、検索結果が唯一の場合は無条件
でその電圧ベクトルがインバータへ出力される。今回の
例では電圧ベクトル（ＯＮＯ）と同じ作用をモータに対
して持つ電圧ベクトルとして（ＯＮＯ），（ＰＯＰ）が
得られる（図６の矢印参照）。次に、前周期に出力した
電圧ベクトルから同じ作用をモータに対して持つ電圧ベ
クトルを検索する手段２０で検索した電圧ベクトルへの
スイッチング回数を求める手段２１により、各電圧ベク
トルへの遷移に必要なスイッチング回数を求める。スイ
ッチング回数は、図７に示すように、前周期にて出力し
た電圧ベクトルと、これから出力する電圧ベクトルの２
つを基に、遷移に必要なスイッチング回数により構成さ
れたテーブルで行う。今回の例では、前周期において出
力した電圧ベクトルが（ＰＯＯ）であるため、このテー
ブルよりスイッチングに必要な回数は（ＯＮＯ）を出力
する場合に２回、（ＰＯＰ）を出力する場合に１回であ
ることが分かる（図７の（ａ）参照）。

【００３８】最後に、各スイッチング回数を比較する手
段２２により、誘導モータに対して同じ作用を持つ電圧
ベクトルの候補全てに対してスイッチング回数を比較
し、最もスイッチング回数の少ない電圧ベクトルをイン
バータへ出力する。今回の例では（ＯＮＯ）と（ＰＯ
Ｐ）について比較し、（ＰＯＰ）が最もスイッチング回
数が少ない（１回）ので、これを現周期の電圧ベクトル
としてインバータへ出力する。

【００３９】また、出力した電圧ベクトルは、次周期に
おいて必要なため記憶手段２（図１参照）に記憶する。
以上の結果、従来では（ＯＮＯ）を出力していたため２
回のスイッチングで行っていたが、最適パターン（ＰＯ
Ｐ）を選択することによりスイッチング回数を１回に低
減させることができる。

【００４０】なお、以上で示したスイッチングテーブル
等は、各手段において必要な操作を実現するための一例
であるため、同様の作用を持つならば、異なった方法で
実現してもよいことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】図１の最適電圧ベクトル選択手段にて行う処理
フローチャートである。

【図３】本発明の１実施形態による誘導モータ制御装置
のブロック構成図である。

【図４】電圧ベクトルの説明図（その１）である。

【図５】２レベルインバータにおけるスイッチング回数
テーブルの説明図である。

【図６】電圧ベクトルの説明図（その２）である。

【図７】３レベルインバータにおけるスイッチング回数
テーブルの説明図である。

【図８】従来の２レベルインバータにおける制御系の全
体構成図である。

【図９】図８の２レベルインバータの基本構成図であ
る。

【図１０】図８の２レベルインバータの出力ベクトルの
説明図である。

【図１１】１次磁束ベクトルの制御状態の説明図（その
１）である。

【図１２】磁束象限図（その１）である。

【図１３】図８に示したスイッチングテーブルの説明図
（その１）である。

【図１４】従来の３レベルインバータにおける制御系の
全体構成図である。

【図１５】図１４の３レベルインバータの基本構成図で
ある。

【図１６】図１４の３レベルインバータから３相誘導モ
ータに印加される電圧ベクトルの説明図である。

【図１７】１次磁束ベクトルの制御状態の説明図（その
２）である。

【図１８】磁束象限図の説明図（その２）である。

【図１９】スイッチングテーブルの説明図（その２）で
ある。

【符号の説明】

１…最適電圧ベクトル選択手段 ２…記憶手段 ３…誘導モータ ４ａ…電圧検出手段 ４ｂ…電流検出手段 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ…スイッチングテーブル １３ａ，１３ｂ…インバータ ２３…電圧ベクトル改善部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導モータに周期的に電圧ベクトルを印
   加する誘導モータの制御装置において、 前記誘導モータへの１次電流を検出する電流検出手段
   と、 前記誘導モータへの１次電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記電流検出手段により検出された１次電流及び前記電
   圧検出手段により検出された１次電圧について所定の処
   理を行い、処理結果と磁束及びトルク指令値との差に基
   づき、周期的に１次磁束の位相、１次磁束の過不足、及
   びトルクの過不足を判定し、判定結果を基に電圧ベクト
   ルを形成する瞬時空間磁束ベクトル形成手段と、 前周期に出力した前記電圧ベクトルを記憶する記憶手段
   と、 前記瞬時空間磁束ベクトル形成手段と前記記憶手段の出
   力を受け、現周期にて前記瞬時空間磁束ベクトル形成手
   段により形成した電圧ベクトルを基に、誘導モータに対
   して大きさと方向が同じ電圧ベクトルの中から、前記記
   憶手段から前周期にて出力した電圧ベクトルからのスイ
   ッチング回数が最も少ない電圧ベクトルを、現周期にお
   いて出力する最適電圧ベクトルとして選択する電圧ベク
   トル選択手段と、 を具備することを特徴とする誘導モータの制御装置。
2. 【請求項２】 誘導モータに周期的に電圧ベクトルを印
   加する誘導モータの制御装置における電圧ベクトルの制
   御方法において、 前記誘導モータへの１次電流及び１次電圧値を検出し、 検出結果を用いて１次磁束の過不足、１次磁束の位相、
   トルクの過不足について判定を行い、 判定結果を用いて現周期にてモータの制御に必要な作用
   を持つ電圧ベクトルを決定し、 決定された電圧ベクトルに基づいて、大きさと方向が同
   じ作用をモータに対して持っている電圧ベクトルを前周
   期に出力した電圧ベクトルから検索し、 検索して求めた各電圧ベクトルへの遷移に必要なスイッ
   チング回数を求め、 求めた各スイッチング回数の大小を比較し、 スイッチング回数が最も少ない電圧ベクトルを、現周期
   において出力する最適電圧ベクトルとして選択し、 選択された電圧ベクトルを現周期においてインバータへ
   出力する、 ことを特徴とする誘導モータの制御装置における電圧ベ
   クトルの制御方法。