JPH10240349A - 回転機械の調節方法及び前記方法を実施するためのサーボコントロールシステム及びこのようなシステムを備えた回転機械 - Google Patents

回転機械の調節方法及び前記方法を実施するためのサーボコントロールシステム及びこのようなシステムを備えた回転機械

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JPH10240349A
JPH10240349A JP10025566A JP2556698A JPH10240349A JP H10240349 A JPH10240349 A JP H10240349A JP 10025566 A JP10025566 A JP 10025566A JP 2556698 A JP2556698 A JP 2556698A JP H10240349 A JPH10240349 A JP H10240349A
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Olivier Bethoux
オリビエ・ベトウー
Serge Poullain
セルジユ・プラン
Jean Luc Thomas
ジヤン−リユツク・トマ
Mahrez Camal Ait
カマル・エ・マレ
Guy Bornard
ギイ・ボルナール
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    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非同期回転機械の電磁トルク及び固定子フラ
ックスの調節方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、固定子位相の電圧ベクトルの
ｍn個の状態を規定する電圧インバータを介して給電さ
れたｎ個の位相をもつ回転機械の調節方法であって、前
記回転機械が電磁トルクΓと固定子フラックス│φS│
を制御される調節方法において、計算器は、トルクΓと
フラックス│φS│を設定値Γref、│φS│refに近づけ
るために、位相の電圧ベクトルのｎ個の状態の連続を計
算し、各サンプリングにおいて、現行状態の残りの適用
時間と位相ベクトルのその後の状態の更新された適用時
間を計算し、さらにサンプリング及び計算の時間と非同
期になるように、計算器は、現行状態から次の状態へ切
替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転機械の調節方
法及び前記方法を実施するためのサーボコントロールシ
ステム及びこのようなシステムを備えた回転機械に関す
るものである。
【０００２】より厳密には、本発明は、低速から高速ま
で広いダイナミックレンジを有する非同期回転機械の電
磁トルク及び固定子フラックスの調節方法に関するもの
である。
【０００３】
【従来の技術】米国特許ＵＳ−Ａ―４６７８２４８は、
制御の対象となるパラメータが電磁トルク及び固定子フ
ラックスである調節方法に関するものである。
【０００４】この方法は、回転機械と電圧インバータの
ベクトルのモデル化を通して行われる。
【０００５】回転機械については、電磁トルクは、回転
子フラックス回転ベクトルと固定子フラックス回転ベク
トルとの間に存在する角度とこれらフラックスベクトル
の係数に応じて異なることが知られている。いいかえれ
ば、電磁トルクГemは、回転フラックスベクトルのベク
トル積によって決まる。
【０００６】Γem＝Ｋ（φR×φS） 固定子電圧ベクトルＶsは、三相電圧インバータによっ
て与えられ、各相は、２状態式スイッチを備えている
（ＳＰ２ＬＬ：Single Pole 2 Logic Levels／２論理レ
ベル型単極）。このため、固定子電圧ベクトルＶsは、
インバータの三つのＳＰ２ＬＬの組合わせに応じて、八
つの状態Ｖ1…Ｖ8（２3）をとることができ、そのうち
の二つＶ1、Ｖ8は、固定子固定参照フレーム（α、β）
において振幅ゼロとなる（ゼロ状態）。
【０００７】ＤＴＣ（Direct Torque Control）と呼ば
れるシステムは、固定マーク（α、β）においては、ヒ
ステリシス帯Ｈにおける固定子フラックスの回転ベクト
ルφSの係数│φS│の保持に依拠しており、トルクГem
の増大（二つのフラックスベクトル間の角度の増大）の
ために回転子フラックスのベクトルφRに対して固定子
フラックスの回転ベクトルφSを加速することによっ
て、また回転子フラックスのベクトルφRがトルクГem
を減少させるように（二つのフラックスベクトル間の角
度の減少）それを制御するために固定子フラックスベク
トルφSを停止させることによって、トルクГemの制御
に依拠している。
【０００８】固定子フラックスベクトルφSの制御は、
有限表を介して行われる。この表は、固定子の平面
（α、β）において回転する固定子フラックスベクトル
φSの一定の位置決定Ｎi（ｉ＝１…６）のために、固定
子フラックスベクトルを停止させることができる（ゼロ
状態Ｖ1、Ｖ8）ような固定子位相電圧ベクトルＶｓの状
態Ｖ1…Ｖ8と、ヒステリシス帯Ｈにおいて固定子フラッ
クスベクトルφSを保持しながらもフラックスベクトル
φSとφR間の角度を開くことができる状態を含んでい
る。
【０００９】回転子の回転速度が小さい場合には、上記
の解決策のダイナミックレスポンスが非常に悪くなる。
特に、負の段階のレスポンス時間は、同一振幅の正の段
階のレスポンス時間のおよそ４倍となる。
【００１０】さらに、提案されている技術は、トルクの
制御に固定子フラックスの制御（ヒステリシス帯におけ
る固定子フラックスの係数の維持）を合わせるものであ
る。トルクГemの制御に付随して固定子フラックスの制
御を行おうとする構成は考えられていない。
【００１１】技術文献ＥＰ−Ａ−０６７４３８１は、ト
ルクにヒステリシスを付け加えることによって、ある速
度領域について先の方法ＤＴＣを継承する非同期回転機
械の制御方法に関するものである。さらに、この方法
は、一方は低速用、もう一方は高速用と二つの補足動作
モードを想定している。
【００１２】低速動作モードは、インバータの切換周波
数の強要に依拠している。
【００１３】高速動作モードは、全波モードである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法の大きな欠
点の一つは、位相ベクトルのある状態から他の状態への
切換えは、ヒステリシスのいずれか一つを超えたとサー
ボコントロールシステムが認める場合には、サンプリン
グの時間に行われるという点である。このため、システ
ムが優れたダイナミックレンジをもつためには（オーバ
ーシュートが大きくなりすぎるのを防ぐためには）、一
般にリアルタイム装置の中で使用されるサンプリング周
波数よりはるかに高いサンプリング周波数をもたらす非
常に短いサンプリング周期（Ｔech＝５０μｓ；ｆech＝
２０ｋＨｚ）を使用することが必要となる。
【００１５】さらに、トルクの制御に合わせられた固定
子フラックス制御の問題（ヒステリシス帯における固定
子フラックス係数の維持）は解決しない。トルクГemの
制御に付随して固定子フラックスの制御を行おうとする
構成は相変わらず想定されていない。
【００１６】さらに、全波モードへの移行を行うことも
簡単ではない。
【００１７】本発明の目的の一つは、非同期回転機械の
電磁トルク及び固定子フラックスの調節方法であって、
インバータの切換えの時間が、計算によって予想され、
サンプリングまたは計算の時間と非同期的に行われる方
法を提案することにある。このようにして、サンプリン
グ周波数はもはや従来技術ほど大きい必要がなく、従来
のリアルタイム装置において標準的に使用されている周
波数（２ｋＨｚから５ｋＨｚの間）まで下げられる。
【００１８】本発明の他の目的は、非同期回転機械の電
磁トルク及び固定子フラックスの調節方法であって、電
磁トルクと固定子フラックスの調節を同時に行うことが
できる方法を提案することにある。
【００１９】本発明の他の目的は、非同期回転機械の電
磁トルク及び固定子フラックスの調節方法であって、全
波モードへの移行がいかなるストラテジー（strategy）
の変更も必要としないような方法を提案することにあ
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、固
定子位相の電圧ベクトルのｍn個の状態を規定するｎ個
のＳＰｍＬＬスイッチを有する電圧インバータを介して
交流電流が給電されたｎ個の位相をもつ回転機械の調節
方法であって、前記回転機械は、さまざまな制御ストラ
テジーに従うことができるサーボコントロールシステム
によって、設定値Γref、│φS│refで、電磁トルクΓ
と固定子フラックス│φS│を制御され、各ストラテジ
ーは適用条件を有し、さらに前記サーボコントロールシ
ステムは、検知された値がオブザーバ−サンプラに伝達
されるようなセンサの集合を有し、一定のサンプリング
周期Ｔeに応じてサンプリングされるオブザーバの出力
が計算器に供給され、前記計算器が、出力において電圧
インバータのＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を出力する
方法に関するものである。
【００２１】本発明によれば、計算器は、使用される制
御ストラテジーの適用条件に応じて、一方では、トルク
Γとフラックス│φS│を設定値Γref、│φS│refに近
づけるために、位相の電圧ベクトルの連続したｎ個の状
態の連続的切換えによって、前記ベクトルのｎ個の状態
の連続を計算し、その一方では、前記の連続したｎ個の
状態の各々の適用時間ｄｔkｋ∈｛１、・・・、ｎ｝を計算
し、各サンプリングにおいて、計算器は、現行状態の適
用時間と位相のベクトルのその後の状態の更新された適
用時間を計算し、さらに現行状態の適用時間の終わり
に、サンプリング及び計算の時間と非同期になるよう
に、計算器が、現行状態から次の状態へ切替えるために
ＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送る。
【００２２】ある動作モードにおいて、計算器は、固定
子フラックスφSの固定子平面（φSα、φSβ）と、ト
ルクΓを表わす固定子平面（φSα、φSβ）に垂直な軸
を有する直交三次元の計算座標系において計算を行い、
設定値Γref、│φS│refは、│φS│refの半径を有
し、Γrefにおいて前記垂直軸を遮り、前記垂直軸上に
中心が位置する固定子平面（φSα、φSβ）に平行な平
面の中に含まれる円ηrefによって表わされ、回転機械
によって与えられる値Γ、φSは、│φS│の半径を有
し、Γにおいて前記垂直軸を遮り、前記垂直軸上に中心
が位置する固定子平面（φSα、φSβ）に平行な平面の
中に含まれる円ηにおける点Ａ（φSα、φSβ、Γ）に
よって表わされ、さらに制御ストラテジーは回転機械の
回転周波数との非同期ストラテジーであり、ここでは、
電圧ベクトルのｎ個の状態の連続は、点Ａ（φSα、φ
Sβ、Γ）が、予め定められた一定時間において、ｎ個
の状態の連続的適用によって、│φS│calの半径を有
し、Γcalにおいて前記垂直軸を遮り、前記垂直軸上に
中心が位置する円ηcalのいずれかの点Ｄを集めるよう
に計算され、前記計算器は、連続した状態の適用時間に
おいて、発生した平均トルクΓと平均固定子フラックス
│φS│が、それぞれ設定値Γref、│φS│refにほぼ等
しくなるように、円ηcalの方程式を計算する。
【００２３】とりわけ、ｎが３に等しくなると、制御ス
トラテジーは、計算器が、開始状態Ｖiと、Ｖiに隣接し
た二つの状態のうちの一つＶadjとゼロ状態Ｖ0を有する
三つの状態の連続を構成し、それらのそれぞれの適用時
間ｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0が正となり、それらの和がイ
ンバータの切換時間Ｔdの半分に等しいような、電圧ベ
クトルの状態の単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、
Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝の存在を求めるようなＳＯ
ＣＭＬＩサイクルの適用に基づいている。
【００２４】このため、この方法には以下の段階があ
る： ａ）計算器が単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）
ｉ∈｛２…ｍn−１｝を求め、円ηcalにおける推定到達
点Ｄ’を計算する段階、 ｂ）計算器が、状態Ｖiに切替えるためにＳＰｍＬＬス
イッチの制御信号を送る段階、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
た時間ｄｔadj及びｄｔ0を計算する段階、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖiから状態Ｖ
adjへの切換えの時間を予想する段階、 ｅ）サンプリングと計算の時間と非同期となるように、
切換えの時間が来ると、計算器が状態Ｖadjに切替える
ためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送る段階、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｂ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
間ｄｔ0を計算する段階、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器が、状態Ｖadjから状
態Ｖ0への切換えの時間を予想する段階、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送る段階、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｃ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
用時間ｄｔ0rを計算する段階、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器が、新しい単一のトリ
プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）ｉ∈｛２…ｍn−
１｝を求め、状態Ｖ0から状態Ｖ’iへの切換えの時間を
予想する段階、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ’iに切
替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送る段
階、 計算器は、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリ
プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理する。
【００２５】段階ｃ）のとき、計算器は、以下の系を解
く。
【００２６】
【数７】
【００２７】ここにおいて、λは、Ｄ’における円η
calとの接線上の点Ｄの位置を規定するパラメータであ
る。
【００２８】段階ｆ）のとき、計算器は最小２乗法によ
って以下の系を解く。
【００２９】
【数８】
【００３０】段階ｉ）のとき、計算器は、最小２乗法に
よって以下の系を解きながら、現在点Ｃ’（φSαc、φ
Sβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適用時間ｄｔ0r
を計算する。
【００３１】
【数９】
【００３２】段階ｄ）のとき、計算器は、円ηcalに向
けての点Ｂ’の軌道を再調整するために、状態Ｖiから
Ｖiに隣接する他の状態への切換えを予想することがで
きる。
【００３３】単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）
が存在しない場合には、計算器は、時間の間隔1/2Ｔdに
おいて、点Ａ（φSα、φSβ、Γ）を円ηrefにできる
だけ近づけることができるゼロ状態とは異なる二つの状
態（Ｖi、Ｖadj）の連続を求める。
【００３４】もう一つの動作モードにおいて、計算器
は、固定子フラックスφSの固定子平面（φSα、
φSβ）と、トルクΓを表わし、該固定子平面（φSα、
φSβ）に垂直な軸を有する直交三次元計算の座標系に
おいて計算を行い、設定値Γref、│φS│refは、│φS
│refの半径を有し、Γrefにおいて前記垂直軸を遮り、
前記垂直軸上に中心が位置する固定子平面（φSα、φ
Sβ）に平行な平面の中に含まれる円ηrefによって表わ
され、回転機械によって与えられる値Γ、φSは、│φS
│の半径を有し、Γにおいて前記垂直軸を遮り、前記垂
直軸上に中心が位置する固定子平面（φSα、φSβ）に
平行な平面の中に含まれる円ηにおける点Ａ（φSα、
φSβ、Γ）で表わされ、制御ストラテジーは、回転機
械の回転周波数との非同期ストラテジーであり、ここで
は、電圧ベクトルのｎ個の状態の連続は、点Ａ
（φSα、φSβ、Γ）が、固定子平面（φSα、φSβ）
の中の固定子フラックスベクトルの予め定められた最終
位置とともに、ｎ個の状態の連続的適用によって、│φ
S│calの半径を有し、Γcalにおいて前記垂直軸を遮
り、前記垂直軸上に中心が位置する円ηcalの点Ｄに収
束するように計算され、前記計算器は、連続の適用時間
において、発生した平均トルクΓと平均固定子フラック
ス│φＳ│がそれぞれ設定値Γｒｅｆ、│φS│refにほ
ぼ等しくなるように、円ηcalの方程式を計算する。
【００３５】固定子フラックスの順番に許可される予め
設定された位置の数は有限であり、回転機械の回転速度
の範囲によって決まる。
【００３６】とりわけ、ｎが３に等しい場合には、制御
ストラテジーは、計算器が、それらのそれぞれの適用時
間ｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0が正となるような、開始状態
Ｖiと、Ｖiに隣接した二つの状態のうちの一つＶadjと
ゼロ状態Ｖ0を有する三つの状態の連続を構成する電圧
ベクトルの状態の単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖ
adj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を認識できるようなものであ
り、前記のトリプレットは従来の点Ｄに円ηcalを合わ
せることができる。
【００３７】このため、この方法の各段階は以下のよう
になる：回転機械の初期化段階においては、回転機械の
回転速度のさまざまな範囲に応じて、固定子フラックス
ベクトルの予め定められたある位置から予め定められた
他の位置に移行させるために、計算器の中にトリプレッ
ト（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を記憶さ
せ、さらに作動段階においては、 ａ）計算器が、回転機械の回転速度及び固定子フラック
スベクトルの予め定められた位置に応じて適用されるト
リプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）を認識し、 ｂ）計算器が、状態Ｖiへ切替えるためにＳＰｍＬＬス
イッチの制御信号を送り、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
た時間ｄｔadj及びｄｔ0を計算し、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖiから状態Ｖ
adjへの切換えの時間を予想し、 ｅ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が状態Ｖadjに切替
えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｂ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
間ｄｔ0を計算し、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器は状態Ｖadjから状態
Ｖ0への切換えの時間を予想し、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器は、現在点Ｃ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
用時間ｄｔ0rを計算し、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器は、状態Ｖ0から状態
Ｖ’iへの切換えの時間を予想し、さらに、固定子フラ
ックスベクトルの到達しようとしている予め定められた
位置から次の位置に移行することができる新しい単一の
トリプレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を認識する。
さらに、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ’iに切
替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、計
算器は、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリプ
レット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理する。
【００３８】段階ｃ）のとき、計算器は以下の系を解
く。
【００３９】
【数１０】
【００４０】段階ｆ）のとき、計算器は以下の系を解
く。
【００４１】
【数１１】
【００４２】ここで、λは、トルクの軸が通り、到達し
なければならない固定子フラックスベクトルの予め定め
られた位置に平行な固定子平面に含まれる直線上の現在
点Ｂ’の予想可能な最終位置を規定するパラメータであ
る。
【００４３】段階ｉ）のとき、計算器は、以下のシステ
ムを解くことによって現在点Ｃ’（φSαc、φSβc、Γ
c）について、状態Ｖ0の残りの適用時間ｄｔ0rを計算す
る。
【００４４】
【数１２】
【００４５】ここで、Γmeanは時間間隔ｄｔi＋ｄｔadj
において計算される平均電磁トルクである。
【００４６】全波への移行は、ゼロ状態の適用時間ｄｔ
0が回転機械の回転速度の減少関数であり、回転機械の
回転速度の予め定められた値を超えてゼロに等しいとい
う事実の結果として生じる。
【００４７】本発明はまた、上述の方法を実施するため
のサーボコントロールシステムに関するものである。
【００４８】本発明はさらに、このようなサーボコント
ロールシステムを備えた回転機械に関するものである。
【００４９】本発明の第一の利点は、切換えの時間のサ
ンプリング及び計算の時間の非同期化の結果として生じ
るものである。このことから、サンプリング時間を著し
く増大させることができ、その結果、特に標準サンプリ
ング装置によってこの方法を適用することができる。
【００５０】本発明の他の利点は、出力変換器に固有の
最小伝導時間及び切換周波数の制約を高い信頼度をもっ
て考慮に入れることができる時間の観念が明白に存在す
るという事実の結果として生じる。
【００５１】本発明の他の利点は、低速であっても最良
のトルクダイナミック（torque dynamic）である。
【００５２】添付の図面を参照して、本発明の他の利点
及び特性を以下に説明する。
【００５３】
【発明の実施の形態】本発明は、固定子位相電圧ベクト
ルＶsのｍn個の状態Ｖiｉ∈｛１、…、ｍn｝を規定する
ｍ個の位置をとるｎ個のスイッチ４（ＳＰｍＬＬスイッ
チ：Single Pole m Logic Levels／ｍ個の論理レベルを
もつ単極）を有する電圧インバータ３を介して交流で給
電されるｎ個の位相をもつ回転機械１の調節方法に関す
るものである。
【００５４】回転機械１は、さまざまな制御ストラテジ
ーに従うことができるサーボコントロールシステム５に
よって設定値Γref、│φS│refで、電磁トルクΓと固
定子フラックス│φS│を制御され、各ストラテジーは
適用条件を有している。
【００５５】サーボコントロールシステム５は、検知さ
れた値がオブザーバ−サンプラ１０に伝達されるような
センサ７、８、９の集合を有している。
【００５６】一定のサンプリング周期Ｔeにしたがって
サンプリングされたオブザーバ１０の出力は、計算器１
３に供給される。
【００５７】計算器１３は、出力において、電圧インバ
ータ３のＳＰｍＬＬスイッチ４の制御信号６を出力す
る。
【００５８】オブザーバ１０の出力は、トルクΓと固定
子フラックス│φS│を表わす値である。
【００５９】サンプリングされた出力に加えて、計算器
はまた入力において、設定値Γref、│φS│refを表わ
す値を受取る。
【００６０】本発明はより厳密には、計算器１３の中で
実施する方法の段階に関するものである。
【００６１】計算器１３は、使用される制御ストラテジ
ーの適用条件に応じて、一方では、連続するｎ個の状態
の連続的切換えによって、トルクΓとフラックス│φS
│を設定値Γref、│φS│refに近づけるために、位相
電圧ベクトルＶsのｎ個の状態の連続を計算し、もう一
方では、連続するｎ個の状態の各々の適用時間ｄｔkｋ
∈｛１、・・・、ｎ｝を計算する。
【００６２】各サンプリングにおいて、計算器は、現行
状態の残りの適用時間と、位相のベクトルのその後の状
態の更新された適用時間を計算し、また現行状態の適用
時間の終了時に、サンプリング及び計算の時間と非同期
となるように、現行状態から次の状態へ切替えるため
に、ＳＰｍＬＬスイッチ４の制御信号６を送る。
【００６３】したがって、上述の方法は、計算によっ
て、来るべき切換えの時間を予測するとともに、サンプ
リングまたは計算の時間とは無関係に計算された時間に
おける切換えを行うことができる。
【００６４】限定的なものとしてではないがここで説明
される実施の形態においては、計算器は、有利には固定
子フラックスφSの固定子平面（φSα、φSβ）と、ト
ルクΓを表わす固定子平面（φSα、φSβ）に垂直な軸
を有する直交三次元の計算座標系において計算を行う。
【００６５】この計算空間においては、設定値Γref、
│φS│refは、│φS│refの半径を有し、Γrefにおい
て前記垂直軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固
定子平面（φSα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる
円ηrefによって表わされる。
【００６６】同様に、回転機械によって与えられる現在
値Γ、φSは、│φSc│の半径を有し、Γcにおいて前記
垂直軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固定子平
面（φSα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる円ηに
おける点Ａ（φSαc、φSβc、Γc）によって表わされ
る。
【００６７】さらに、方法の制御ストラテジーは、点Ａ
（φSα、φSβ、Γ）が、ｎ個の状態の連続的適用によ
って、│φS│calの半径を有し、Γcalにおいて垂直軸
を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する円ηcalのいず
れかの点Ｄに収束するように、電圧ベクトルのｎ個の状
態の連続が計算されるストラテジーである。
【００６８】このため、計算器は、連続したｎ個の状態
の適用時間において、発生した平均トルクΓと平均固定
子フラックス│φS│がそれぞれ、設定値Γref、│φS
│refにほぼ等しくなるように、円ηcalの方程式を計算
する。
【００６９】ここで説明する実施の形態においては、方
法の説明を簡単にするために、回転機械は三相回転機械
であり、インバータはＳＰ２ＬＬを備えている。しかし
ながら、この方法は、ｎ個の位相をもつ回転機械及びＳ
ＰｍＬＬスイッチとともに適用することもできる。
【００７０】したがって、ここで説明する実施の形態に
おいては、位相ベクトルＶsの可能な八つの状態（Ｖ1、
…Ｖ8）が存在し、そのうちの二つ（Ｖ1、Ｖ8）は振幅
ゼロである。したがって、この方法は、設定値に達する
ために状態のトリプレットを適用する。
【００７１】都合よく、またそれが存在する限り、この
方法は、開始状態Ｖiと、Ｖiに隣接した二つの状態のう
ちの一つＶadjとゼロ状態Ｖ0を有する三つの状態の連続
で構成されたトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈
｛２…ｍn−１｝を適用するだろう。
【００７２】したがって、この方法は、トリプレットの
それぞれの適用時間ｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0を規定しな
ければならない。これら三つの時間の調節が三つの自由
度を許可するのである。ところで、トリプレットの適用
の終わりにトルク及び固定子フラックスがηcal上に存
在しなければならないような制御は、二つの自由度しか
制約しない。したがって、三つの適用時間を決定できる
ようにするためには追加制約を課さなければならない。
【００７３】本発明による方法は、各々が異なる制御ス
トラテジーを決定する二つの追加制約を提案する。
【００７４】非同期とよばれる制御ストラテジーにおい
ては、追加制約は、固定子フラックス回転ベクトルの位
置決めとは無関係なトリプレットの適用の終了時に考慮
すべき時間の制約である。
【００７５】同期と呼ばれる制御ストラテジーにおいて
は、追加制約は、トリプレットの適用のために経過した
時間とは無関係にトリプレットの適用の終了時に固定子
フラックス回転ベクトルの位置を強要する制約である。
【００７６】非同期ストラテジーの場合には（図２、図
３）、制御ストラテジーは、計算器が、開始状態Ｖ
iと、Ｖiに隣接した二つの状態のうちの一つＶadjとゼ
ロ状態Ｖ0を有する三つの状態の連続を構成し、それら
のそれぞれの適用時間ｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0が正とな
り、それらの和がインバータの切換時間Ｔdの半分に等
しいような、電圧ベクトルの状態の単一のトリプレット
（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝の存在を求め
るようなサイクルの適用に基づいており： ｄｔi＋ｄｔadj＋ｄｔ0＝1/2Ｔd が成り立つ。
【００７７】トリプレットの単一性がその存在を意味す
るわけではない。計算器が、正の三つの適用時間を有す
るトリプレットを見つけることができない場合には、こ
の方法は、後述する大型過渡現象（large transients）
と呼ばれる第三の制御ストラテジーを開始する。
【００７８】非同期制御ストラテジーの場合には、 ａ）計算器が、単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、
Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を求め、円ηcalにおける
推定到達点Ｄ’を計算し、 ｂ）計算器が、状態Ｖiに切替えるためにＳＰｍＬＬス
イッチの制御信号を送り、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
た時間ｄｔadj及びｄｔ0を計算し、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖiから状態Ｖ
adjへの切換えの時間を予想し、 ｅ）サンプリングと計算の時間と非同期となるように、
切換えの時間が来ると、計算器が状態Ｖadjに切替える
ためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器は、現在点Ｂ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
間ｄｔ0を計算し、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖadjから状態
Ｖ0への切換えの時間を予想し、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｃ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
用時間ｄｔ0rを計算し、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器は、新しい単一のトリ
プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）ｉ∈｛２…ｍn−
１｝を求め、状態Ｖ0から状態Ｖ’iへの切換えの時間を
予想し、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器は、状態Ｖ’iに切
替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、計
算器は、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリプ
レット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理する。
【００７９】本発明の方法による計算例においては（図
２、図３）、線分ＡＢには状態Ｖiが適用される。サン
プリングの各時間において（段階ｃ）、計算器は、三つ
の未知数をもつ三つの方程式系を解きながら、現在点
Ａ’についての適用時間を計算する。
【００８０】
【数１３】
【００８１】上記の三つの未知数をもつ三つの方程式系
は、推定される到達点Ｄ’を、Ｄ’において円ηcalに
接している平面Ｇに置き換えることによって、線形化さ
れる。
【００８２】上記の線形化された系は、結局以下の系を
解くことになる。
【００８３】
【数１４】
【００８４】ここで、λは、以下のような、Ｄ’におけ
る円ηcalとの接線上の点Ｄの位置を規定するパラメー
タである。
【００８５】
【数１５】
【００８６】Ｄは強要されるものではなく、さらにここ
で
【００８７】
【数１６】
【００８８】は、固定子位相ベクトルＶsの状態Ｖindex
に従う
【００８９】
【数１７】
【００９０】の方向導関数である。
【００９１】方向導関数の計算のためには、回転機械の
モデルが予め計算器の中に導入されていなければならな
い。
【００９２】したがって、（ＳＡ１）は、線分ＡＢにお
けるサンプリングの各時間に、三つの適用時間ｄｔir、
ｄｔadj、ｄｔ0を与えることができる。
【００９３】Ｖadjが適用されるとき（線分ＢＣ）、Ｖi
に関連した自由度の損失によって、この方法は、トリプ
レットの終了時において精度についての厳密さを減少さ
せてしまうことになる。というのも、ｄｔi＝０である
場合の系（ＳＡ１）の解法は、正確な解をもたらさない
からである。計算器は、誤差を最小化する近似解を選択
する。たとえば、計算器は最小２乗法を使用する。
【００９４】計算器は、最小２乗法によって以下の系を
解く（段階ｆ）：
【００９５】
【数１８】
【００９６】（ＳＡ２）は適用時間ｄｔadjrとｄｔ0を
与える。
【００９７】Ｖ0が適用されるとき（線分ＣＤ）、Ｖadj
に関連した自由度の損失によって、この方法は、トリプ
レットの終了時において精度についての厳密さを減少さ
せてしまうことになる。
【００９８】したがって、トリプレットの適用の終了時
には、トリプレットの適用時間について、さらにトリプ
レットの終了時のトルクの値について、二重の不正確が
生じてしまう。というのも、ｄｔadj＝０である場合の
系（ＳＡ２）の解法は、正確な解をもたらさないからで
ある。計算器は、誤差を最小化する近似解を選択する。
たとえば、計算器は最小２乗法を使用する。
【００９９】計算器は、最小２乗法によって以下の系を
解く（段階ｉ）：最小２乗法によって以下の系が解かれ
る。
【０１００】
【数１９】
【０１０１】（ＳＡ３）はｄｔ0rの計算を可能にする。
【０１０２】段階ｄ）のとき、計算器は、円ηrefに向
けての点Ｂ’の軌道を再調整するために、状態Ｖiから
Ｖiに隣接する他の状態への切換えを予想することがで
きる。このことは、ｄｔiの経過中に必要となることも
あり、設定値はほぼ変更された。このため、計算器は、
Ｖiに隣接する他の状態の適用がより最適であると決定
することができる。このとき、Ｖiに隣接する他の状態
は、予想された時間ｄｔadj中に適用される。
【０１０３】図３においては、円ηcal、ηrefは同じ半
径を有している。しかしながら、計算器は、異なる半径
を有する円を決定することもできる。
【０１０４】正のｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0をともなう単
一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）が存在しない場
合には、計算器は、“大型過渡現象”とよばれる制御ス
トラテジーに転換する。
【０１０５】計算器は、時間の間隔1/2Ｔdにおいて、点
Ａ（φSα、φSβ、Γ）を円ηrefにできるだけ近づけ
ることができるゼロ状態とは異なる二つの隣接する状態
（Ｖi、Ｖadj）の連続を求める。
【０１０６】計算器は、例示的なものとして、誤差を最
小化する一対の隣接状態を求めることができる。
【０１０７】ε＝χ・εφ＋（１−χ）・εΓ この誤差によって、バランスよく、固定子フラックス及
びトルクに関する誤差を考慮に入れることができる。
【０１０８】さらに、ｄｔi＋ｄｔadj＝1/2Ｔdが絶対必
要になることによって、方法の特徴的なパラメータにつ
いてある程度の幅をもたせることができる。
【０１０９】同期ストラテジーの場合においては（図
４、図５）、電圧ベクトルのｎ個の状態の連続は、点Ａ
（φSα、φSβ、Γ）が、ｎ個の状態の連続的適用によ
って、固定子平面（φSα、φSβ）の固定子フラックス
の予め定められた位置とともに円ηcalのいずれかの点
Ｄを集めるように計算される。
【０１１０】固定子フラックスの順番に許可された予め
設定された位置の数は有限であり、回転機械の回転速度
の範囲に応じて決まる。
【０１１１】ＳＰ２ＬＬ型インバータによる三相回転機
械の場合には、制御ストラテジーは、計算器が、それら
のそれぞれの適用時間ｄｔi、ｄｔadj、ｄｔ0が正とな
るような、開始状態Ｖiと、Ｖiに隣接した二つの状態の
うちの一つＶadjとゼロ状態Ｖ0を有する三つの状態の連
続を構成する電圧ベクトルの状態の単一のトリプレット
（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を認識できる
ようなものであり、前記のトリプレットは要求された点
Ｄに円ηcalを合わせることができる。
【０１１２】この方法によれば、回転機械の初期化段階
において、回転機械の回転速度のさまざまな範囲に従っ
て、固定子フラックスベクトルの予め定められたある位
置から他の位置に移行させるために、計算器の中にトリ
プレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を記
憶させ、さらに作動において、 ａ）計算器が、回転機械の回転速度及び固定子フラック
スベクトルの予め定められた位置に応じて適用されるト
リプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）を認識し、 ｂ）計算器が、状態Ｖiへ切替えるためにＳＰｍＬＬス
イッチの制御信号を送り、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
た時間ｄｔadj及びｄｔ0を計算し、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖiから状態Ｖ
adjへの切換えの時間を予想し、 ｅ）サンプリングと計算の時間と非同期となるように、
切換えの時間が来ると、計算器が状態Ｖadjに切替える
ためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｂ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
間ｄｔ0を計算し、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖadjから状態
Ｖ0への切換えの時間を予想し、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｃ’
（φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
用時間ｄｔ0rを計算し、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器が、状態Ｖ0から状態
Ｖ’iへの切換えの時間を予想し、さらに、固定子フラ
ックスベクトルの到達しようとしている予め定められた
位置から次の位置に移行することができる新しい単一の
トリプレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を認識する。
さらに、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ’iに切
替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、計
算器は、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリプ
レット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理する。
【０１１３】本発明による計算例においては（図４、図
５）、線分ＡＢにおいて状態Ｖiが適用される。サンプ
リングの各段階において、計算器は、現在の点Ａ’につ
いて、以下の系を解きながら適用時間を計算する。
【０１１４】
【数２０】
【０１１５】ここでθは先験的に強要される点Ｄに到達
するために定められた角度である。
【０１１６】段階ｃ）の時には、計算器は、以下の線形
系を解く。
【０１１７】
【数２１】
【０１１８】ここでＤは先験的に強要される。
【０１１９】したがって、（ＳＳ１）は、サンプリング
の各時間において、線分ＡＢにおいて、三つの適用時間
ｄｔir、ｄｔadj、ｄｔ0を与えることが可能である。
【０１２０】Ｖadjが適用されると（線分ＢＣ）、Ｖiに
関連した自由度の損失によって、この方法は、トリプレ
ットの終了において精度についての厳密さを減少させる
ことになる。固定子フラックスの振幅に関連する目標は
切り捨てられる。このため、段階ｆ）のときには、計算
器は以下の系を解く。
【０１２１】
【数２２】
【０１２２】ここで、λは、トルクの軸が通り、到達し
なければならない固定子フラックスベクトルの予め定め
られた位置に平行な固定子平面に含まれる直線上の現在
点Ｂ’の予想可能な最終位置を規定するパラメータであ
る。
【０１２３】したがって、（ＳＳ２）は、線分ＢＣ上の
サンプリングの各時間において、二つの適用時間ｄｔ
adjr、ｄｔ0とλの値を与えることができる。
【０１２４】Ｖ0が適用されると（線分ＣＤ）、Ｖadjに
関連した自由度の損失によって、この方法は、トリプレ
ットの終了において精度についての厳密さを減少させる
ことになる。トルクの目標のみが保たれる。このこと
は、機械的速度が大きいことから、適切に選択される。
このため、段階ｉ）のときには、計算器は、以下の系を
解くことによって、現在点Ｃ’（φSαc、φSβc、
Γc）について、状態Ｖ0の残りの適用時間ｄｔ0rを計算
する。
【０１２５】
【数２３】
【０１２６】ここで、Γmeanは時間間隔ｄｔi＋ｄｔadj
において計算される平均電磁トルクである。
【０１２７】図５においては、円ηcal、ηrefは同じ半
径を有している。しかしながら、計算器は、異なる半径
を有する円を決定することもできるだろう。
【０１２８】ゼロ状態の適用時間ｄｔ0は回転機械の回
転速度の減少関数であり、回転機械の回転速度の予め定
められた値を超えてゼロに等しくなる。
【０１２９】この最後の特性によって、同期制御ストラ
テジーから全波ストラテジーへ非常に簡単に移行させる
ことができる。まず初めにゼロ状態の適用時間ｄｔ0は
ゼロをめざし、さらにゼロになる。このとき系は全波型
である。
【０１３０】全波モードにおいては、ゼロ状態の適用時
間ｄｔ0はゼロに等しいことから、トルクをもはや直接
調節できない。このとき、回転機械では、以下の規則に
したがってフラックスを介してトルクの誘導が行われ
る。
【０１３１】トルクΓを大きくするためには、固定子フ
ラックスと回転子フラックスとの間の角度を大きくしな
ければならない。そのためには、固定子フラックスベク
トルの回転を加速させる。そのことはまた、固定子フラ
ックスノルムを減らすことを意味している。
【０１３２】トルクΓを小さくさせるためには、固定子
フラックスと回転子フラックスとの間の角度を小さくし
なければならない。そのためには固定子フラックスベク
トルの回転速度を下げる。そのことはまた、固定子フラ
ックスノルムを増やすことを意味している。
【０１３３】この誘導を行うためには、時間トルクと設
定トルクとの間の差の関数である適用された固定子フラ
ックスの補正が使用される。
【０１３４】トルクは、以下の規則にしたがって、ΔΓ
＝Γref−Γcに応じてフラックスの補正によって調節さ
れる。
【０１３５】ΔΓ＞０については、補正は、固定子フラ
ックスのノルムを減少させる。
【０１３６】ΔΓ＜０については、補正は、固定子フラ
ックスのノルムを増大させる。
【０１３７】本発明はまた、上述の方法を実施するため
のサーボコントロールシステムに関するものである。
【０１３８】本発明はさらに、このようなサーボコント
ロールシステムを備えた回転機械に関するものである。
【０１３９】もちろん、本発明は、ここで説明した実施
または使用形態に限定されるわけではなく、本発明を逸
脱しない限り、当業者によって考えうる数多くの変形形
態が可能である。とりわけ、本発明を逸脱しない限り、
位相の数、各単極の論理レベルの数、計算空間、計算シ
ステムを変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の概略図である。
【図２】本発明による非同期モードにおける計算例の概
略を示す第１の図である。
【図３】本発明による非同期モードにおける計算例の概
略を示す第２の図である。
【図４】本発明による同期モードにおける計算例の概略
を示す第１の図である。
【図５】本発明による同期モードにおける計算例の概略
を示す第２の図である。
【図６】本発明による全波モードにおける補正例の概略
を示す図である。
【符号の説明】
１ 回転機械 ２ 状態式スイッチ ３ 電圧インバータ ４ スイッチ ６ 制御信号 ７、８、９ センサ １０ オブザーバ−サンプラ １３ 計算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セルジユ・プラン フランス国、91700・サント−ジユヌビエ ーブ−デ−ボワ、アブニユ・ガブリエル・ ペリ・87 (72)発明者 ジヤン−リユツク・トマ フランス国、77810・トメリー、シユマ ン・デ・プレ・58 (72)発明者 カマル・エ・マレ フランス国、45200・アミリー、リユ・ド ユ・ラゾワール・310 (72)発明者 ギイ・ボルナール フランス国、38330・ビビエール、ドメ ヌ・デ・プランテ・36

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定子位相の電圧ベクトルのｍn個の状
    態を規定するｎ個のＳＰｍＬＬスイッチを有する電圧イ
    ンバータを介して交流電流が給電されたｎ個の位相をも
    つ回転機械の調節方法であって、前記回転機械は、さま
    ざまな制御ストラテジーに従うことができるサーボコン
    トロールシステムによって、設定値Γref、│φS│ref
    で、電磁トルクΓと固定子フラックス│φS│を制御さ
    れ、各ストラテジーは適用条件を有し、さらに前記サー
    ボコントロールシステムは、検知された値がオブザーバ
    −サンプラに伝達されるようなセンサの集合を有し、一
    定のサンプリング周期Ｔeに応じてサンプリングされる
    オブザーバの出力が計算器に供給され、前記計算器は、
    出力において電圧インバータのＳＰｍＬＬスイッチの制
    御信号を出力し、さらに計算器は、使用される制御スト
    ラテジーの適用条件に応じて、一方では、トルクΓとフ
    ラックス│φS│を設定値Γref、│φS│refに近づける
    ために、位相の電圧ベクトルの連続したｎ個の状態の連
    続的切換えによって、前記ベクトルのｎ個の状態の連続
    を計算し、その一方では、前記の連続したｎ個の状態の
    各々の適用時間ｄｔkｋ∈｛１、・・・、ｎ｝を計算し、 各サンプリングにおいて、計算器は、現行状態の残りの
    適用時間と位相ベクトルのその後の状態の更新された適
    用時間を計算し、さらに現行状態の適用時間の終わり
    に、サンプリングと計算の時間と非同期になるように、
    計算器が、現行状態から次の状態へ切替えるためにＳＰ
    ｍＬＬスイッチの制御信号を送ることを特徴とする調節
    方法。
  2. 【請求項２】 計算器は、固定子フラックスφSの固定
    子平面（φSα、φSβ）と、トルクΓを表わす固定子平
    面（φSα、φSβ）に垂直な軸を有する直交三次元の計
    算座標系において計算を行い、設定値Γref、│φS│
    refは、│φS│refの半径を有し、Γrefにおいて前記垂
    直軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固定子平面
    （φSα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる円ηref
    によって表わされ、回転機械によって与えられる値Γ、
    φSは、│φS│の半径を有し、Γにおいて前記垂直軸を
    遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固定子平面（φ
    Sα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる円ηにおける
    点Ａ（φSα、φSβ、Γ）によって表わされ、さらに制
    御ストラテジーは、回転機械の回転周波数との非同期ス
    トラテジーであり、ここでは、電圧ベクトルのｎ個の状
    態の連続は、点Ａ（φSα、φSβ、Γ）が、予め定めら
    れた一定時間において、ｎ個の状態の連続的適用によっ
    て、│φS│calの半径を有し、Γcalにおいて前記垂直
    軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する円ηcalのい
    ずれかの点Ｄを集めるように計算され、前記計算器は、
    連続の適用時間において、発生した平均トルクΓと平均
    固定子フラックス│φS│がそれぞれ設定値Γref、│φ
    S│refにほぼ等しくなるように、円ηcalの方程式を計
    算することを特徴とする請求項１に記載の調節方法。
  3. 【請求項３】 ｎが３に等しく、制御ストラテジーは、
    計算器が、開始状態Ｖiと、Ｖiに隣接した二つの状態の
    うちの一つＶadjとゼロ状態Ｖ0を有する三つの状態の連
    続を構成し、それらのそれぞれの適用時間ｄｔi、ｄｔ
    adj、ｄｔ0が正となり、それらの和がインバータの切換
    周期Ｔdの半分に等しいような、電圧ベクトルの状態の
    単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn
    −１｝の存在を求めるようなＳＯＣＭＬＩサイクルの適
    用に基づいていることを特徴とする請求項２に記載の調
    節方法。
  4. 【請求項４】 ａ）計算器が単一のトリプレット
    （Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を求め、円η
    calにおける推定到達点Ｄ’を計算し、 ｂ）計算器が、状態Ｖiに切替えるためにＳＰｍＬＬス
    イッチの制御信号を送り、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
    用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
    た時間ｄｔadjとｄｔ0を計算し、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が、状態Ｖiから状態Ｖ
    adjへの切換えの時間を予想し、 ｅ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
    に、切換えの時間が来ると、計算器が状態Ｖadjに切替
    えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｂ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
    適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
    間ｄｔ0を計算し、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器が、状態Ｖadjから状
    態Ｖ0への切換えの時間を予想し、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
    に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
    えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｃ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
    用時間ｄｔ0rを計算し、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器が、新しい単一のトリ
    プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）ｉ∈｛２…ｍn−
    １｝を求め、状態Ｖ0から状態Ｖ’iへの切換えの時間を
    予想し、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
    に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ’iに切
    替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 計算器が、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリ
    プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理することを
    特徴とする請求項３に記載の調節方法。
  5. 【請求項５】 段階ｃ）のとき、計算器が以下の系を解
    き、 【数１】 ここにおいて、λは、Ｄ’における円ηcalとの接線上
    の点Ｄの位置を規定するパラメータであり、 段階ｆ）のとき、計算器が、最小２乗法によって以下の
    系、 【数２】 を解くことを特徴とする請求項４に記載の調節方法。
  6. 【請求項６】 段階ｉ）のとき、 計算器が、最小２乗法によって以下の系、 【数３】 を解きながら、現在点Ｃ’（φSαc、φSβc、Γc）に
    ついて、状態Ｖ0の残りの適用時間ｄｔ0rを計算するこ
    とを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 段階ｄ）のとき、計算器は、円ηcalに
    向けての点Ｂ’の軌道を再調整するために、状態Ｖiか
    らＶiに隣接する他の状態への切換えを予想することを
    特徴とする請求項４に記載の方法。
  8. 【請求項８】 単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、
    Ｖadj）が存在しない場合には、計算器は、時間の間隔1
    /2Ｔdにおいて、点Ａ（φSα、φSβ、Γ）を円ηrefに
    できるだけ近づけることができるゼロ状態とは異なる二
    つの状態（Ｖi、Ｖadj）の連続を求めることを特徴とす
    る請求項４または５に記載の方法。
  9. 【請求項９】 計算器は、固定子フラックスφSの固定
    子平面（φSα、φSβ）と、トルクΓを表わす固定子平
    面（φSα、φSβ）に垂直な軸を有する直交三次元の計
    算座標系において計算を行い、設定値Γref、│φS│
    refは、│φS│refの半径を有し、Γrefにおいて前記垂
    直軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固定子平面
    （φSα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる円ηref
    によって表わされ、回転機械によって与えられる値Γ、
    φSは、│φS│の半径を有し、Γにおいて前記垂直軸を
    遮り、前記垂直軸上に中心が位置する固定子平面（φ
    Sα、φSβ）に平行な平面の中に含まれる円ηにおける
    点Ａ（φSα、φSβ、Γ）で表わされ、 さらに、制御ストラテジーが、回転機械の回転周波数と
    の同期ストラテジーであり、ここでは、電圧ベクトルの
    ｎ個の状態の連続は、点Ａ（φSα、φSβ、Γ）が、固
    定子平面（φSα、φSβ）の中の固定子フラックスベク
    トルの予め定められた最終位置とともに、ｎ個の状態の
    連続的適用によって、│φS│calの半径を有し、Γcal
    において前記垂直軸を遮り、前記垂直軸上に中心が位置
    する円ηcalの点Ｄを集めるように計算され、前記計算
    器は、連続の適用時間において、発生した平均トルクΓ
    と平均固定子フラックス│φS│が、それぞれ設定値Γ
    ref、│φS│refにほぼ等しくなるように、円ηcalの方
    程式を計算することを特徴とする請求項１に記載の調節
    方法。
  10. 【請求項１０】 固定子フラックスの順番に許可される
    予め定められた位置数は有限であり、回転機械の回転速
    度の範囲によって決まることを特徴とする請求項９に記
    載の調節方法。
  11. 【請求項１１】 ｎが３であり、制御ストラテジーは、
    計算器が、それらのそれぞれの適用時間ｄｔi、ｄ
    ｔadj、ｄｔ0が正となるような、開始状態Ｖiと、Ｖiに
    隣接した二つの状態のうちの一つＶadjとゼロ状態Ｖ0を
    有する三つの状態の連続を構成する電圧ベクトルの状態
    の単一のトリプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…
    ｍn−１｝を認識できるようなものであり、前記トリプ
    レットは円ηcalを従来の点Ｄに合わせることができる
    ことを特徴とする請求項９及び１０に記載の調節方法。
  12. 【請求項１２】 回転機械の初期化段階においては、回
    転機械の回転速度のさまざまな範囲に応じて、固定子フ
    ラックスベクトルの予め定められたある位置から予め定
    められた他の位置に移行させるために、計算器の中にト
    リプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）ｉ∈｛２…ｍn−１｝を
    記憶させ、さらに作動段階においては、 ａ）計算器が、回転機械の回転速度及び固定子フラック
    スベクトルの予め定められた位置に応じて適用されるト
    リプレット（Ｖ0、Ｖi、Ｖadj）を認識し、 ｂ）計算器が、状態Ｖiへ切替えるためにＳＰｍＬＬス
    イッチの制御信号を送り、 ｃ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ａ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖiの残りの適
    用時間ｄｔirと、その後の状態Ｖadj及びＶ0の更新され
    た時間ｄｔadjとｄｔ0を計算し、 ｄ）ｄｔir≦Ｔeのとき、計算器が状態Ｖiから状態Ｖ
    adjへの切換えの時間を予想し、 ｅ）サンプリングと計算の時間と非同期となるように、
    切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖadjに切替え
    るためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｆ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｂ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖadjの残りの
    適用時間ｄｔadjrと、その後の状態Ｖ0の更新された時
    間ｄｔ0を計算し、 ｇ）ｄｔadjr≦Ｔeのとき、計算器は状態Ｖadjから状態
    Ｖ0への切換えの時間を予想し、 ｈ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
    に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ0に切替
    えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 ｉ）各サンプリングにおいて、計算器が、現在点Ｃ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
    用時間ｄｔ0rを計算し、 ｊ）ｄｔ0r≦Ｔeのとき、計算器が、状態Ｖ0から状態
    Ｖ’iへの切換えの時間を予想し、さらに、固定子フラ
    ックスベクトルの到達しようとしている予め定められた
    位置から次の位置への移行を可能にする新しい単一のト
    リプレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を認識し、さら
    に、 ｋ）サンプリング及び計算の時間と非同期となるよう
    に、切換えの時間が来ると、計算器が、状態Ｖ’iに切
    替えるためにＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を送り、 計算器が、段階ｃ）からｋ）にしたがって、新しいトリ
    プレット（Ｖ’0、Ｖ’i、Ｖ’adj）を処理することを
    特徴とする請求項１１に記載の調節方法。
  13. 【請求項１３】 段階ｃ）のとき、計算器が以下の系を
    解き、 【数４】 段階ｆ）のときには、計算器が以下の系を解き、 【数５】 ここで、λは、トルクΓの軸が通り、到達しなければな
    らない固定子フラックスベクトルの予め定められた位置
    に平行な固定子平面に含まれる直線上の現在点Ｂ’の予
    想可能な最終位置を規定するパラメータであることを特
    徴とする請求項１２に記載の調節方法。
  14. 【請求項１４】 段階ｉ）のとき、 計算器が、以下の系を解きながら、現在点Ｃ’
    （φSαc、φSβc、Γc）について、状態Ｖ0の残りの適
    用時間ｄｔ0rを計算し、 【数６】 ここで、Γmeanは時間間隔ｄｔi＋ｄｔadjにおいて計算
    される平均電磁トルクであることを特徴とする請求項１
    ２または１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ゼロ状態の適用時間ｄｔ0が回転機械
    の回転速度の減少関数であり、回転機械の回転速度の予
    め定められた値を超えてゼロに等しいことを特徴とする
    請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 ゼロ状態の適用時間ｄｔ0がゼロに等
    しいとき、 ΔΓ＞０については、補正は、固定子フラックスのノル
    ムを減少させ、 ΔΓ＜０については、補正は、固定子フラックスのノル
    ムを増大させるという規則にしたがって、トルクが、Δ
    Γ＝Γref−Γcに応じたフラックスの補正によって調節
    されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 固定子位相の電圧ベクトルのｍn個の
    状態を規定するｎ個のＳＰｍＬＬスイッチを有する電圧
    インバータを介して交流電流が給電されたｎ個の位相を
    もつ回転機械のサーボコントロールシステムであって、
    さまざまな制御ストラテジーに従うことができ、設定値
    Γref、│φS│refで、回転機械の電磁トルクΓと固定
    子フラックス│φS│を制御し、各ストラテジーは適用
    条件を有し、検知された値がオブザーバ−サンプラに伝
    達されるようなセンサの集合を有し、一定のサンプリン
    グ周期Ｔeに応じてサンプリングされるオブザーバの出
    力が計算器に供給され、前記計算器が、出力において電
    圧インバータのＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を出力
    し、さらに、請求項１から１６のいずれか一項に記載の
    方法を実施することを特徴とするシステム。
  18. 【請求項１８】 固定子位相の電圧ベクトルのｍn個の
    状態を規定するｎ個のＳＰｍＬＬスイッチを有する電圧
    インバータを介して交流電流が給電されたｎ個の位相を
    もつ回転機械であって、前記回転機械は、さまざまな制
    御ストラテジーに従うことができるサーボコントロール
    システムによって、設定値Γref、│φS│refで、電磁
    トルクΓと固定子フラックス│φS│を制御され、各ス
    トラテジーは適用条件を有し、さらに前記サーボコント
    ロールシステムは、検知された値がオブザーバ−サンプ
    ラに伝達されるようなセンサの集合を有し、一定のサン
    プリング周期Ｔeに応じてサンプリングされるオブザー
    バの出力が計算器に供給され、前記計算器が、出力にお
    いて電圧インバータのＳＰｍＬＬスイッチの制御信号を
    出力し、さらにサーボコントロールシステムが請求項１
    ７に記載のシステムであることを特徴とする回転機械。
JP10025566A 1997-02-06 1998-02-06 回転機械の調節方法及び前記方法を実施するためのサーボコントロールシステム及びこのようなシステムを備えた回転機械 Pending JPH10240349A (ja)

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