JPH114599A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御装置Info
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- JPH114599A JPH114599A JP9152690A JP15269097A JPH114599A JP H114599 A JPH114599 A JP H114599A JP 9152690 A JP9152690 A JP 9152690A JP 15269097 A JP15269097 A JP 15269097A JP H114599 A JPH114599 A JP H114599A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転状況によって応答性が変化したり、場合
によっては不安定現象を発生するという課題があった。 【解決手段】 ゲイン演算器６ａは、推定一次電流と一
次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分
が零となるようにフィードバックゲインＨの演算を行う
ように構成し、ゲイン演算器６ａは推定一次電流と一次
電流の偏差が二次磁束に直交する成分にのみ発生するよ
うなフィードバックゲインＨの演算を行うので、回転角
速度推定手段３ａから推定回転角速度を安定に、且つ高
応答に得られ、回転角速度を安定に制御できる。
によっては不安定現象を発生するという課題があった。 【解決手段】 ゲイン演算器６ａは、推定一次電流と一
次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分
が零となるようにフィードバックゲインＨの演算を行う
ように構成し、ゲイン演算器６ａは推定一次電流と一次
電流の偏差が二次磁束に直交する成分にのみ発生するよ
うなフィードバックゲインＨの演算を行うので、回転角
速度推定手段３ａから推定回転角速度を安定に、且つ高
応答に得られ、回転角速度を安定に制御できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転角速度セン
サを用いないで誘導電動機を可変速駆動する誘導電動機
の制御装置に関するものである。
サを用いないで誘導電動機を可変速駆動する誘導電動機
の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来の誘導電動機の制御装置を
示すブロック構成図であり、図において、１は誘導電動
機、２は電流検出手段、３は回転角速度推定手段、４は
トルク制御手段、５は適応観測器、６はゲイン演算器で
ある。
示すブロック構成図であり、図において、１は誘導電動
機、２は電流検出手段、３は回転角速度推定手段、４は
トルク制御手段、５は適応観測器、６はゲイン演算器で
ある。
【０００３】次に動作について説明する。図１３におい
て、トルク制御手段４は、誘導電動機１が出力すべきト
ルク指令τ* を入力し、誘導電動機１の出力トルクがそ
のトルク指令τ* に追従するように回転角速度推定手段
３から得られた推定回転角速度ωｒ０と電流検出手段２
から得られた三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓに基づいて三
相一次電圧ｖｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを供給する。
て、トルク制御手段４は、誘導電動機１が出力すべきト
ルク指令τ* を入力し、誘導電動機１の出力トルクがそ
のトルク指令τ* に追従するように回転角速度推定手段
３から得られた推定回転角速度ωｒ０と電流検出手段２
から得られた三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓに基づいて三
相一次電圧ｖｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを供給する。
【０００４】例えば、特開平８−８４５００号公報（或
は、電気学会論文誌Ｄ，１１１巻１１号９５４頁，平成
３年発行）に示された従来の回転角速度推定手段３は、
適応観測器５およびゲイン演算器６から構成される。適
応観測器５は、トルク制御手段４から得られた一次電圧
指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* に基づいて、下記（２６）式よ
り推定一次電流Ｉｓ０および推定二次磁束Φｒ０を演算
し、一次電流誤差の大きさ｜Ｅ｜が０に収束するように
（３）式より（２６）式で用いられている推定回転角周
波数ωｒ０を修正し、そして推定回転角周波数ωｒ０を
出力する。但し、（２６）式で用いられるフィードバッ
クゲインＧは、ゲイン演算器６から得る。
は、電気学会論文誌Ｄ，１１１巻１１号９５４頁，平成
３年発行）に示された従来の回転角速度推定手段３は、
適応観測器５およびゲイン演算器６から構成される。適
応観測器５は、トルク制御手段４から得られた一次電圧
指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* に基づいて、下記（２６）式よ
り推定一次電流Ｉｓ０および推定二次磁束Φｒ０を演算
し、一次電流誤差の大きさ｜Ｅ｜が０に収束するように
（３）式より（２６）式で用いられている推定回転角周
波数ωｒ０を修正し、そして推定回転角周波数ωｒ０を
出力する。但し、（２６）式で用いられるフィードバッ
クゲインＧは、ゲイン演算器６から得る。
【０００５】
【数４】 なお、一次電圧指令Ｖｓ* のａ−ｂ軸（静止座標）成分
ｖａｓ* ，ｖｂｓ* は、三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖ
ｖｓ* ，−（ｖｕｓ* ＋ｖｖｓ* ）を三相／二相変換す
ることによって得られる。ゲイン演算器６は、適応観測
器５から得られた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、
ｖａｓ* ，ｖｂｓ* は、三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖ
ｖｓ* ，−（ｖｕｓ* ＋ｖｖｓ* ）を三相／二相変換す
ることによって得られる。ゲイン演算器６は、適応観測
器５から得られた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、
【数５】 の演算を行い、フィードバックゲインＧを出力する。ｋ
は任意の正数であり、（３７）式のフィードバックゲイ
ンＧを用いると適応観測器５の極は誘導電動機１の極の
ｋ倍になる。以上によって、回転角速度推定手段３は推
定回転角速度ωｒ０を出力する。
は任意の正数であり、（３７）式のフィードバックゲイ
ンＧを用いると適応観測器５の極は誘導電動機１の極の
ｋ倍になる。以上によって、回転角速度推定手段３は推
定回転角速度ωｒ０を出力する。
【０００６】図１４は例えばモータドライブエレクトロ
ニクス（上山直彦編著オーム社，５８頁）に示された従
来のトルク制御手段４を示すブロック構成図であり、図
において、７は電流振幅演算器、８は電流位相演算器、
９はすべり角速度演算器、１０，１１は加算器、１２は
積分器、１３は三相電流指令演算器、１４は電流制御
器、１５はＰＷＭインバータである。
ニクス（上山直彦編著オーム社，５８頁）に示された従
来のトルク制御手段４を示すブロック構成図であり、図
において、７は電流振幅演算器、８は電流位相演算器、
９はすべり角速度演算器、１０，１１は加算器、１２は
積分器、１３は三相電流指令演算器、１４は電流制御
器、１５はＰＷＭインバータである。
【０００７】定常状態の誘導電動機１において、励磁電
流ｉ０は二次磁束の大きさ｜Φｒ｜に比例し、トルク電
流ｉＴは出力トルクτに比例する。また、励磁電流ｉ０
とトルク電流ｉＴは直交し、励磁電流ｉ０は二次磁束Φ
ｒと同位相である。なお、励磁電流ｉ０，トルク電流ｉ
Ｔと電流振幅｜Ｉ｜の間、励磁電流ｉ０，トルク電流ｉ
Ｔと電流と磁束の位相差Δθｃの間、励磁電流ｉ０，ト
ルク電流ｉＴとすべり周波数ωｓの間には、それぞれ以
下の関係がある。 ｜Ｉ｜＝√（ｉ０2 ＋ｉＴ2 ） （４３） Δθｃ＝ｔａｎ-1（ｉＴ／ｉ０） （４４） ωｓ＝（Ｒｒ／Ｌｒ）（ｉＴ／ｉ０） （４５）
流ｉ０は二次磁束の大きさ｜Φｒ｜に比例し、トルク電
流ｉＴは出力トルクτに比例する。また、励磁電流ｉ０
とトルク電流ｉＴは直交し、励磁電流ｉ０は二次磁束Φ
ｒと同位相である。なお、励磁電流ｉ０，トルク電流ｉ
Ｔと電流振幅｜Ｉ｜の間、励磁電流ｉ０，トルク電流ｉ
Ｔと電流と磁束の位相差Δθｃの間、励磁電流ｉ０，ト
ルク電流ｉＴとすべり周波数ωｓの間には、それぞれ以
下の関係がある。 ｜Ｉ｜＝√（ｉ０2 ＋ｉＴ2 ） （４３） Δθｃ＝ｔａｎ-1（ｉＴ／ｉ０） （４４） ωｓ＝（Ｒｒ／Ｌｒ）（ｉＴ／ｉ０） （４５）
【０００８】そこで、電流振幅演算器７は、励磁電流ｉ
０を定数、トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例した
値とし、（４３）式から電流振幅指令｜Ｉ｜* を出力す
る。同様に電流位相演算器８は、励磁電流ｉ０を定数、
トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例した値とし、
（４４）式から一次電流と二次磁束の位相差指令Δθｃ
* を出力する。同様にすべり角速度演算器９は、励磁電
流ｉ０を定数、トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例
した値とし、（４５）式からすべり角速度指令ωｓ* を
出力する。加算器１０は、推定回転角速度ωｒ０とすべ
り角速度指令ωｓ* を加算し、一次角速度ωを出力す
る。積分器１２は、一次角速度ωを積分し位相θを出力
する。加算器１１は、積分器１２から得られた位相θに
電流位相演算器８から得られた位相差指令Δθｃ* を加
算し、一次電流位相指令θｃ* を出力する。
０を定数、トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例した
値とし、（４３）式から電流振幅指令｜Ｉ｜* を出力す
る。同様に電流位相演算器８は、励磁電流ｉ０を定数、
トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例した値とし、
（４４）式から一次電流と二次磁束の位相差指令Δθｃ
* を出力する。同様にすべり角速度演算器９は、励磁電
流ｉ０を定数、トルク電流ｉＴをトルク指令τ* に比例
した値とし、（４５）式からすべり角速度指令ωｓ* を
出力する。加算器１０は、推定回転角速度ωｒ０とすべ
り角速度指令ωｓ* を加算し、一次角速度ωを出力す
る。積分器１２は、一次角速度ωを積分し位相θを出力
する。加算器１１は、積分器１２から得られた位相θに
電流位相演算器８から得られた位相差指令Δθｃ* を加
算し、一次電流位相指令θｃ* を出力する。
【０００９】三相電流指令演算器１３は、極座標上の一
次電流振幅指令｜Ｉ｜* および一次電流位相指令θｃ*
を三相静止座標上に座標変換して三相一次電流指令値ｉ
ｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ* を出力する。電流制御器１
４は、三相一次電流指令ｉｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ*
に、電流検出手段２によって検出された三相一次電流ｉ
ｕｓ，ｉｖｓ，−（ｉｕｓ＋ｉｖｓ）がそれぞれ三相一
次電流指令ｉｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ* に追従するよ
うに三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* を
出力する。ＰＷＭインバータ１５は、三相一次電圧指令
ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* に基づいて三相一次電圧
ｖｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを誘導電動機１に供給する。こ
のような従来の誘導電動機の制御装置においては、回転
角速度センサを用いないでトルク指令τ* に追従するよ
うに誘導電動機の出力トルクを制御することが可能であ
る。
次電流振幅指令｜Ｉ｜* および一次電流位相指令θｃ*
を三相静止座標上に座標変換して三相一次電流指令値ｉ
ｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ* を出力する。電流制御器１
４は、三相一次電流指令ｉｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ*
に、電流検出手段２によって検出された三相一次電流ｉ
ｕｓ，ｉｖｓ，−（ｉｕｓ＋ｉｖｓ）がそれぞれ三相一
次電流指令ｉｕｓ* ，ｉｖｓ* ，ｉｗｓ* に追従するよ
うに三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* を
出力する。ＰＷＭインバータ１５は、三相一次電圧指令
ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* に基づいて三相一次電圧
ｖｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを誘導電動機１に供給する。こ
のような従来の誘導電動機の制御装置においては、回転
角速度センサを用いないでトルク指令τ* に追従するよ
うに誘導電動機の出力トルクを制御することが可能であ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の誘導電動機の制
御装置は以上のように構成されているので、運転状況に
よって応答性が変化したり、場合によっては不安定現象
を発生する課題があった。これは、回転角速度推定手段
３が出力する推定回転角速度の応答性が著しく劣化して
いたり、推定回転角速度が発散したりすることがあり、
この推定回転角速度に基づいて、トルク制御手段４が動
作することが原因である。回転角速度推定手段３が起因
するこの課題は、以下のように説明できる。
御装置は以上のように構成されているので、運転状況に
よって応答性が変化したり、場合によっては不安定現象
を発生する課題があった。これは、回転角速度推定手段
３が出力する推定回転角速度の応答性が著しく劣化して
いたり、推定回転角速度が発散したりすることがあり、
この推定回転角速度に基づいて、トルク制御手段４が動
作することが原因である。回転角速度推定手段３が起因
するこの課題は、以下のように説明できる。
【００１１】回転角速度推定手段３において、推定回転
角速度の演算は（３）式で行うが、（３）式の被積分項 （ＪΦｒ０T Ｅ） （４６） は推定二次磁束Φｒ０と一次電流誤差Ｅとの外積であ
る。即ち、推定二次磁束の振幅｜Φｒ０｜が一定の場
合、この被積分項は電流誤差Ｅの推定二次磁束Φｒ０と
直交する成分に比例する値を意味する。ベクトルＪΦｒ
０は推定二次磁束Φｒ０と直交するベクトルであり、図
１５は誘導電動機１の回転角速度と推定回転角速度の間
に偏差がある場合のベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅ
との関係を示すものである。
角速度の演算は（３）式で行うが、（３）式の被積分項 （ＪΦｒ０T Ｅ） （４６） は推定二次磁束Φｒ０と一次電流誤差Ｅとの外積であ
る。即ち、推定二次磁束の振幅｜Φｒ０｜が一定の場
合、この被積分項は電流誤差Ｅの推定二次磁束Φｒ０と
直交する成分に比例する値を意味する。ベクトルＪΦｒ
０は推定二次磁束Φｒ０と直交するベクトルであり、図
１５は誘導電動機１の回転角速度と推定回転角速度の間
に偏差がある場合のベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅ
との関係を示すものである。
【００１２】例えば、ベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差
Ｅの位相差がξ１の時の一次電流誤差をＥ１とする。ま
た、ベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差がξ２
の時の一次電流誤差をＥ２とする。位相差がξ１の場
合、一次電流誤差Ｅ１の大きさに対し、位相差ξが９０
°に近いために（４６）式の値は小さくなってしまい、
結果、（３）式の演算を行うに当たって、その推定応答
性が著しく劣化する。位相差がξ２の場合では、（４
６）式の値の符号は反転してしまうので、この値を
（３）式に従って演算すると推定回転角速度は正帰還と
なり発散する。なお、位相差ξが±９０°の時、誤差ベ
クトルＥはベクトルＪΦｒ０と同位相（或は逆位相）と
なるので、推定二次磁束Φｒ０と一次電流誤差Ｅとの外
積値、即ち、被積分項（４６）式は０となる。従って、
回転角速度推定の演算式に（３）式を用いることは不可
能となる。つまり、一次電流誤差ＥがベクトルＪΦｒ０
と同位相（位相差ξ＝０°）であることが望ましく、こ
の時、回転角速度推定を良好な応答性で安定に行うこと
が可能である。
Ｅの位相差がξ１の時の一次電流誤差をＥ１とする。ま
た、ベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差がξ２
の時の一次電流誤差をＥ２とする。位相差がξ１の場
合、一次電流誤差Ｅ１の大きさに対し、位相差ξが９０
°に近いために（４６）式の値は小さくなってしまい、
結果、（３）式の演算を行うに当たって、その推定応答
性が著しく劣化する。位相差がξ２の場合では、（４
６）式の値の符号は反転してしまうので、この値を
（３）式に従って演算すると推定回転角速度は正帰還と
なり発散する。なお、位相差ξが±９０°の時、誤差ベ
クトルＥはベクトルＪΦｒ０と同位相（或は逆位相）と
なるので、推定二次磁束Φｒ０と一次電流誤差Ｅとの外
積値、即ち、被積分項（４６）式は０となる。従って、
回転角速度推定の演算式に（３）式を用いることは不可
能となる。つまり、一次電流誤差ＥがベクトルＪΦｒ０
と同位相（位相差ξ＝０°）であることが望ましく、こ
の時、回転角速度推定を良好な応答性で安定に行うこと
が可能である。
【００１３】図２（ｂ）は誘導電動機１の回転角速度と
推定回転角速度の間に偏差がある場合の回転角速度推定
手段３で演算する場合のベクトルＪΦｒ０と誤差ベクト
ルＥの関係の一例であり、図において、横軸はベクトル
ＪΦｒ０の角速度（即ち一次角速度ω）、縦軸はベクト
ルＪΦｒ０と誤差ベクトルＥの位相差ξを示している。
図中のｋは（３８）〜（４１）式のパラメータｋであ
り、図２（ｂ）から分かる通り、ｋの値によってその特
性は変化する。（３８）〜（４１）式のｋが小さいとき
には位相差ξが９０°を越える場合がある。また、大き
過ぎても小さ過ぎてもいけないｋの値を決定する方法は
不明であり、ベクトルＪΦｒ０の角速度、即ち一次角速
度が高くなるとｋの値に関わらず位相差ξの値は０°か
ら遠ざかる。
推定回転角速度の間に偏差がある場合の回転角速度推定
手段３で演算する場合のベクトルＪΦｒ０と誤差ベクト
ルＥの関係の一例であり、図において、横軸はベクトル
ＪΦｒ０の角速度（即ち一次角速度ω）、縦軸はベクト
ルＪΦｒ０と誤差ベクトルＥの位相差ξを示している。
図中のｋは（３８）〜（４１）式のパラメータｋであ
り、図２（ｂ）から分かる通り、ｋの値によってその特
性は変化する。（３８）〜（４１）式のｋが小さいとき
には位相差ξが９０°を越える場合がある。また、大き
過ぎても小さ過ぎてもいけないｋの値を決定する方法は
不明であり、ベクトルＪΦｒ０の角速度、即ち一次角速
度が高くなるとｋの値に関わらず位相差ξの値は０°か
ら遠ざかる。
【００１４】図２（ｂ）に示す通り、従来の誘導電動機
の制御装置では一次角速度ωによっては位相差ξが望ま
しい値（０°一定）にならないために回転角速度推定の
応答性が悪かったり、不安定現象を起こすことがあっ
た。その結果、トルク制御手段４に誤差を含む推定回転
角速度ωｒ０が入力されることになり、誘導電動機１の
出力トルクの応答性が運転状況によって劣化したり、不
安定現象を起こしたりする課題が発生した。
の制御装置では一次角速度ωによっては位相差ξが望ま
しい値（０°一定）にならないために回転角速度推定の
応答性が悪かったり、不安定現象を起こすことがあっ
た。その結果、トルク制御手段４に誤差を含む推定回転
角速度ωｒ０が入力されることになり、誘導電動機１の
出力トルクの応答性が運転状況によって劣化したり、不
安定現象を起こしたりする課題が発生した。
【００１５】また、図１６は誘導電動機のＴ型等価回路
として知られているが、図において、一次電圧Ｖｓが直
流、即ち、一次角速度が零の場合、相互インダクタンス
Ｍが短絡し二次側回路に電流が流れないために、回転角
速度ωｒは一次電流Ｉｓに対し干渉しない。従って、一
次角速度が零の場合、回転角速度ωｒが変化しても、一
次電圧と一次電流との関係は変わらないので、一次電圧
と一次電流から回転角速度を推定することは不可能であ
る。従来装置では運転状況によって一次角速度が零の場
合があり、この時には推定回転角速度の演算が不可能と
なり、誘導電動機１を安定に制御できない課題があっ
た。
として知られているが、図において、一次電圧Ｖｓが直
流、即ち、一次角速度が零の場合、相互インダクタンス
Ｍが短絡し二次側回路に電流が流れないために、回転角
速度ωｒは一次電流Ｉｓに対し干渉しない。従って、一
次角速度が零の場合、回転角速度ωｒが変化しても、一
次電圧と一次電流との関係は変わらないので、一次電圧
と一次電流から回転角速度を推定することは不可能であ
る。従来装置では運転状況によって一次角速度が零の場
合があり、この時には推定回転角速度の演算が不可能と
なり、誘導電動機１を安定に制御できない課題があっ
た。
【００１６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、出力トルクや回転角速度といった
運転状況に関わらず安定で、且つ高応答な回転角速度の
推定を行い、結果、誘導電動機の回転角速度または出力
トルクを安定、且つ高応答に制御することができる誘導
電動機の制御装置を得ることを目的とする。
めになされたもので、出力トルクや回転角速度といった
運転状況に関わらず安定で、且つ高応答な回転角速度の
推定を行い、結果、誘導電動機の回転角速度または出力
トルクを安定、且つ高応答に制御することができる誘導
電動機の制御装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機の一次電流を検
出する電流検出手段と、誘導電動機に供給される一次電
圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、誘導電動機の回転角
速度指令を入力し、推定回転角速度が回転角速度指令に
追従するように推定回転角速度に基づいて一次電圧を制
御する速度制御手段とを備え、回転角速度推定手段は、
一次電流および一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二
次磁束，推定一次電流および推定回転角速度を演算する
適応観測器と、その適応観測器から得られた推定回転角
速度に基づいてその適応観測器内のフィードバックゲイ
ンを演算するゲイン演算器とから構成され、ゲイン演算
器は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に含まれる推
定二次磁束と同位相成分が零となるようにフィードバッ
クゲインの演算を行うようにしたものである。
る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機の一次電流を検
出する電流検出手段と、誘導電動機に供給される一次電
圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、誘導電動機の回転角
速度指令を入力し、推定回転角速度が回転角速度指令に
追従するように推定回転角速度に基づいて一次電圧を制
御する速度制御手段とを備え、回転角速度推定手段は、
一次電流および一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二
次磁束，推定一次電流および推定回転角速度を演算する
適応観測器と、その適応観測器から得られた推定回転角
速度に基づいてその適応観測器内のフィードバックゲイ
ンを演算するゲイン演算器とから構成され、ゲイン演算
器は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に含まれる推
定二次磁束と同位相成分が零となるようにフィードバッ
クゲインの演算を行うようにしたものである。
【００１８】請求項２記載の発明に係る誘導電動機の制
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令を
入力し、誘導電動機の出力トルクがそのトルク指令に追
従するように一次電流および推定回転角速度に基づいて
一次電圧を制御するトルク制御手段とを備え、回転角速
度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づいて誘導
電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定回転角
速度を演算する適応観測器と、その適応観測器から得ら
れた推定回転角速度に基づいてその適応観測器内のフィ
ードバックゲインを演算するゲイン演算器とから構成さ
れ、ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差信
号に含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるよう
にフィードバックゲインの演算を行うようにしたもので
ある。
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令を
入力し、誘導電動機の出力トルクがそのトルク指令に追
従するように一次電流および推定回転角速度に基づいて
一次電圧を制御するトルク制御手段とを備え、回転角速
度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づいて誘導
電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定回転角
速度を演算する適応観測器と、その適応観測器から得ら
れた推定回転角速度に基づいてその適応観測器内のフィ
ードバックゲインを演算するゲイン演算器とから構成さ
れ、ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差信
号に含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるよう
にフィードバックゲインの演算を行うようにしたもので
ある。
【００１９】請求項３記載の発明に係る誘導電動機の制
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令お
よび二次磁束指令を入力し、誘導電動機の出力トルクが
トルク指令に追従するように一次電流および推定回転角
速度に基づいて一次角速度を演算し、一次電圧を制御す
るベクトル制御手段と、一次角速度および推定回転角速
度に基づいて二次磁束指令を演算する磁束指令演算手段
とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流および一次
電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電
流および推定回転角速度を演算する適応観測器と、その
適応観測器から得られた推定回転角速度に基づいて適応
観測器内のフィードバックゲインを演算するゲイン演算
器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次電流と一
次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分
が零となるようにフィードバックゲインの演算を行うよ
うにしたものである。
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令お
よび二次磁束指令を入力し、誘導電動機の出力トルクが
トルク指令に追従するように一次電流および推定回転角
速度に基づいて一次角速度を演算し、一次電圧を制御す
るベクトル制御手段と、一次角速度および推定回転角速
度に基づいて二次磁束指令を演算する磁束指令演算手段
とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流および一次
電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電
流および推定回転角速度を演算する適応観測器と、その
適応観測器から得られた推定回転角速度に基づいて適応
観測器内のフィードバックゲインを演算するゲイン演算
器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次電流と一
次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分
が零となるようにフィードバックゲインの演算を行うよ
うにしたものである。
【００２０】請求項４記載の発明に係る誘導電動機の制
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令、
誘導電動機の一次角速度および推定回転角速度に基づい
て第二のトルク指令および二次磁束指令を演算する指令
値演算手段と、第二のトルク指令および二次磁束指令を
入力し、誘導電動機の出力トルクが第二のトルク指令に
追従するように一次電流および推定回転角速度に基づい
て一次角速度を演算し、一次電圧を制御するベクトル制
御手段とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流およ
び一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定
一次電流および推定回転角速度を演算する適応観測器
と、その適応観測器から得られた推定回転角速度に基づ
いて適応観測器内のフィードバックゲインを演算するゲ
イン演算器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次
電流と一次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同
位相成分が零となるようにフィードバックゲインの演算
を行うと共に、指令値演算手段は、通常は第二のトルク
指令としてトルク指令を出力し、推定回転角速度および
一次角速度の各々の値が所定値より小さい場合は、その
第二のトルク指令としてそのトルク指令に補助トルク信
号を加算した値を発生するようにしたものである。
御装置は、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手
段と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに
基づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角
速度推定手段と、誘導電動機が出力すべきトルク指令、
誘導電動機の一次角速度および推定回転角速度に基づい
て第二のトルク指令および二次磁束指令を演算する指令
値演算手段と、第二のトルク指令および二次磁束指令を
入力し、誘導電動機の出力トルクが第二のトルク指令に
追従するように一次電流および推定回転角速度に基づい
て一次角速度を演算し、一次電圧を制御するベクトル制
御手段とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流およ
び一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定
一次電流および推定回転角速度を演算する適応観測器
と、その適応観測器から得られた推定回転角速度に基づ
いて適応観測器内のフィードバックゲインを演算するゲ
イン演算器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次
電流と一次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同
位相成分が零となるようにフィードバックゲインの演算
を行うと共に、指令値演算手段は、通常は第二のトルク
指令としてトルク指令を出力し、推定回転角速度および
一次角速度の各々の値が所定値より小さい場合は、その
第二のトルク指令としてそのトルク指令に補助トルク信
号を加算した値を発生するようにしたものである。
【００２１】請求項５記載の発明に係る誘導電動機の制
御装置は、誘導電動機が制御されるべき回転角速度指令
を入力とし、その回転角速度指令と推定回転角速度との
偏差を増幅した値をトルク指令として出力するトルク指
令演算手段を備えたものである。
御装置は、誘導電動機が制御されるべき回転角速度指令
を入力とし、その回転角速度指令と推定回転角速度との
偏差を増幅した値をトルク指令として出力するトルク指
令演算手段を備えたものである。
【００２２】請求項６記載の発明に係る誘導電動機の制
御装置は、適応観測器において、（１），（２），
（３）式に従って演算を行い、ゲイン演算器はフィード
バックゲインＨを（４）式で与えるようにしたものであ
る。
御装置は、適応観測器において、（１），（２），
（３）式に従って演算を行い、ゲイン演算器はフィード
バックゲインＨを（４）式で与えるようにしたものであ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による誘
導電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図に
おいて、１は誘導電動機、２は電流検出手段、３ａは回
転角速度推定手段、４はトルク制御手段、５ａは適応観
測器、６ａはゲイン演算器である。なお、誘導電動機
１、電流検出手段２およびトルク制御手段４は、従来装
置と同一のものである。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による誘
導電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図に
おいて、１は誘導電動機、２は電流検出手段、３ａは回
転角速度推定手段、４はトルク制御手段、５ａは適応観
測器、６ａはゲイン演算器である。なお、誘導電動機
１、電流検出手段２およびトルク制御手段４は、従来装
置と同一のものである。
【００２４】次に動作について説明する。回転角速度推
定手段３ａは、適応観測器５ａとゲイン演算器６ａとか
ら構成され、誘導電動機１の回転角速度を推定しその値
を推定回転角速度ωｒ０として出力する。トルク制御手
段４は、誘導電動機１が出力すべきトルク指令τ* を入
力し、誘導電動機１の出力トルクがそのトルク指令τ*
に追従するように回転角速度推定手段３から得られた推
定回転角速度ωｒ０と電流検出手段２から得られた三相
一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓに基づいて三相一次電圧ｖｕ
ｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを供給する。適応観測器５ａは、
（１）式の誘導電動機１の一次電圧のａ−ｂ軸（静止座
標）上の成分ｖａｓ，ｖｂｓの代わりに、三相一次電圧
指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* を三相／二相変換することによ
って得られる一次電圧指令Ｖｓ* のａ−ｂ軸（静止座
標）上の成分ｖａｓ* ，ｖｂｓ* を用いて（１），
（２）式から推定一次電流Ｉｓ０、推定一次磁束Φｓ０
および推定二次磁束Φｒ０を演算し、（３）式より推定
回転角速度ωｒ０を出力する。但し、（１）式で用いら
れるフィードバックゲインＨは、ゲイン演算器６ａから
得る。
定手段３ａは、適応観測器５ａとゲイン演算器６ａとか
ら構成され、誘導電動機１の回転角速度を推定しその値
を推定回転角速度ωｒ０として出力する。トルク制御手
段４は、誘導電動機１が出力すべきトルク指令τ* を入
力し、誘導電動機１の出力トルクがそのトルク指令τ*
に追従するように回転角速度推定手段３から得られた推
定回転角速度ωｒ０と電流検出手段２から得られた三相
一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓに基づいて三相一次電圧ｖｕ
ｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを供給する。適応観測器５ａは、
（１）式の誘導電動機１の一次電圧のａ−ｂ軸（静止座
標）上の成分ｖａｓ，ｖｂｓの代わりに、三相一次電圧
指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* を三相／二相変換することによ
って得られる一次電圧指令Ｖｓ* のａ−ｂ軸（静止座
標）上の成分ｖａｓ* ，ｖｂｓ* を用いて（１），
（２）式から推定一次電流Ｉｓ０、推定一次磁束Φｓ０
および推定二次磁束Φｒ０を演算し、（３）式より推定
回転角速度ωｒ０を出力する。但し、（１）式で用いら
れるフィードバックゲインＨは、ゲイン演算器６ａから
得る。
【００２５】（２６）式に基づいて一次電流と二次磁束
を状態変数に持つ適応観測器５と（１）式に基づいて一
次磁束と二次磁束を状態変数に持つ適応観測器５ａは、
状態変数変換をすれば、その構成は等価であるが、この
実施の形態では、適応観測器５ａのフィードバックゲイ
ンＨをゲイン演算器６ａから適応観測器５ａへ適切に与
えることによって、回転角速度推定手段３ａの特性を向
上させるものである。
を状態変数に持つ適応観測器５と（１）式に基づいて一
次磁束と二次磁束を状態変数に持つ適応観測器５ａは、
状態変数変換をすれば、その構成は等価であるが、この
実施の形態では、適応観測器５ａのフィードバックゲイ
ンＨをゲイン演算器６ａから適応観測器５ａへ適切に与
えることによって、回転角速度推定手段３ａの特性を向
上させるものである。
【００２６】従来装置のゲイン演算器６では、誘導電動
機１の極に対して適応観測器５の極がｋ倍になるように
フィードバックゲインＧの演算を行っていた。しかし、
上述したとおり、このフィードバックゲインＧを用いる
と一次角速度が変化するなどの運転状況によってベクト
ルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差ξが大きく変化す
る課題があった。このために従来装置では、推定回転角
速度の応答性や安定性に問題が生じていたので、この実
施の形態では、ゲイン演算器６ａにおいて、一次電流誤
差ＥがベクトルＪΦｒ０との位相差ξが運転状況によっ
て変化しないようなフィードバックゲインＨの演算を行
う。位相差ξは零が望ましいので、ゲイン演算器６ａは
上記推定一次電流Ｉｓ０と上記一次電流Ｉｓの偏差信号
（一次電流誤差）Ｅに含まれる推定二次磁束Φｄｒ０と
同位相成分が零となるようにフィードバックゲインＨの
演算を行う。例えば、（１８）式に十分に小さいεを与
え、（４），（２５）式によって得られるフィードバッ
クゲインＨは、位相差ξを零に収束させる一手法であ
る。この手法は、回転角速度の誤差が起因して発生する
一次電流誤差Ｅを周波数領域で平均的にするものであ
る。なお、（２５）式はリッカチ方程式として知られて
いる方程式である。
機１の極に対して適応観測器５の極がｋ倍になるように
フィードバックゲインＧの演算を行っていた。しかし、
上述したとおり、このフィードバックゲインＧを用いる
と一次角速度が変化するなどの運転状況によってベクト
ルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差ξが大きく変化す
る課題があった。このために従来装置では、推定回転角
速度の応答性や安定性に問題が生じていたので、この実
施の形態では、ゲイン演算器６ａにおいて、一次電流誤
差ＥがベクトルＪΦｒ０との位相差ξが運転状況によっ
て変化しないようなフィードバックゲインＨの演算を行
う。位相差ξは零が望ましいので、ゲイン演算器６ａは
上記推定一次電流Ｉｓ０と上記一次電流Ｉｓの偏差信号
（一次電流誤差）Ｅに含まれる推定二次磁束Φｄｒ０と
同位相成分が零となるようにフィードバックゲインＨの
演算を行う。例えば、（１８）式に十分に小さいεを与
え、（４），（２５）式によって得られるフィードバッ
クゲインＨは、位相差ξを零に収束させる一手法であ
る。この手法は、回転角速度の誤差が起因して発生する
一次電流誤差Ｅを周波数領域で平均的にするものであ
る。なお、（２５）式はリッカチ方程式として知られて
いる方程式である。
【００２７】この手法の有効性を確認するために、ベク
トルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの関係を検証してみる。
従来のフィードバックゲインＧを用いた場合のベクトル
ＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの関係を図２（ｂ）に示した
が、（４），（２５）式によって得られるフィードバッ
クゲインＨを用いた場合のベクトルＪΦｒ０と一次電流
誤差Ｅの関係を図２（ａ）に示す。図を見て分かるよう
に、εを小さくしていくと一次角速度を問わず位相差ξ
が零に収束していく。なお、（４）式の値は回転角速度
によって異なるのでゲイン演算器６ａは、推定回転角速
度ωｒ０に基づいてフィードバックゲインＨを適応観測
器５ａに出力する。
トルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの関係を検証してみる。
従来のフィードバックゲインＧを用いた場合のベクトル
ＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの関係を図２（ｂ）に示した
が、（４），（２５）式によって得られるフィードバッ
クゲインＨを用いた場合のベクトルＪΦｒ０と一次電流
誤差Ｅの関係を図２（ａ）に示す。図を見て分かるよう
に、εを小さくしていくと一次角速度を問わず位相差ξ
が零に収束していく。なお、（４）式の値は回転角速度
によって異なるのでゲイン演算器６ａは、推定回転角速
度ωｒ０に基づいてフィードバックゲインＨを適応観測
器５ａに出力する。
【００２８】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、運転状況に関わらず安定で、且つ高応答に推定され
た推定回転角速度ωｒ０を適応観測器５ａから得ること
ができる。従来装置においては、フィードバックゲイン
Ｇを演算するために必要なｋは大きくても小さくてもい
けなかったが、この実施の形態で用いられるεは十分小
さい値を用いるだけで良い。このような誘導電動機の制
御装置は、安定で、且つ高応答な回転角速度推定手段３
ａに基づいて制御しているために、運転状況を問わずに
安定で、且つ高応答に誘導電動機１の出力トルクをトル
ク指令τ* に追従させることができる。
ば、運転状況に関わらず安定で、且つ高応答に推定され
た推定回転角速度ωｒ０を適応観測器５ａから得ること
ができる。従来装置においては、フィードバックゲイン
Ｇを演算するために必要なｋは大きくても小さくてもい
けなかったが、この実施の形態で用いられるεは十分小
さい値を用いるだけで良い。このような誘導電動機の制
御装置は、安定で、且つ高応答な回転角速度推定手段３
ａに基づいて制御しているために、運転状況を問わずに
安定で、且つ高応答に誘導電動機１の出力トルクをトル
ク指令τ* に追従させることができる。
【００２９】実施の形態２．上記実施の形態１では、誘
導電動機１が出力すべきトルク指令τ* を入力し、誘導
電動機１の出力トルクがトルク指令τ* に追従するよう
に制御していたが、図３の構成をとることによって、誘
導電動機１の回転角速度指令ωｒ* を入力し、誘導電動
機１の回転角速度ωｒが回転角速度指令ωｒ* に追従す
るように制御することができる。図３はこの発明の実施
の形態２による誘導電動機の制御装置を示すブロック構
成図であり、図において、２１は誘導電動機１の回転角
速度指令ωｒ* を入力し、誘導電動機１の回転角速度ω
ｒが回転角速度指令ωｒ* に追従するように制御する速
度制御手段である。なお、その他の構成は、実施の形態
１と同一のものであり、その説明を省略する。
導電動機１が出力すべきトルク指令τ* を入力し、誘導
電動機１の出力トルクがトルク指令τ* に追従するよう
に制御していたが、図３の構成をとることによって、誘
導電動機１の回転角速度指令ωｒ* を入力し、誘導電動
機１の回転角速度ωｒが回転角速度指令ωｒ* に追従す
るように制御することができる。図３はこの発明の実施
の形態２による誘導電動機の制御装置を示すブロック構
成図であり、図において、２１は誘導電動機１の回転角
速度指令ωｒ* を入力し、誘導電動機１の回転角速度ω
ｒが回転角速度指令ωｒ* に追従するように制御する速
度制御手段である。なお、その他の構成は、実施の形態
１と同一のものであり、その説明を省略する。
【００３０】次に動作について説明する。図４は速度制
御手段２１を示すブロック構成図であり、図において、
２２は減算器、２３は速度調整器、２４は加算器、２５
はＶ／Ｆパターン発生器、２６は三相電圧指令演算器、
１５はＰＷＭインバータであり、ＰＷＭインバータ１５
は従来装置と同一のものである。減算器２２は、回転角
速度指令ωｒ* から回転角速度推定手段３ａより得られ
た推定回転角速度ωｒ０を減算する。速度調整器２３
は、減算器２２の出力を増幅しすべり角速度指令ωｓ*
として出力する。加算器２４は、回転角速度推定手段３
ａから得られた推定回転角速度ωｒ０と速度調整器２３
から得られたすべり角速度指令ωｓ* を加算し、一次角
速度ωとして出力する。Ｖ／Ｆパターン発生器２５は、
加算器２４から得られた一次角速度ωに基づいて一次電
圧振幅指令｜Ｖ｜* を発生する。三相電圧指令演算器２
６は、一次電圧振幅指令｜Ｖ｜* と一次角速度ωに基づ
いて、三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ*
を発生する。ＰＷＭインバータ１５は、三相一次電圧指
令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* に基づいて三相電圧ｖ
ｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを誘導電動機１に供給する。
御手段２１を示すブロック構成図であり、図において、
２２は減算器、２３は速度調整器、２４は加算器、２５
はＶ／Ｆパターン発生器、２６は三相電圧指令演算器、
１５はＰＷＭインバータであり、ＰＷＭインバータ１５
は従来装置と同一のものである。減算器２２は、回転角
速度指令ωｒ* から回転角速度推定手段３ａより得られ
た推定回転角速度ωｒ０を減算する。速度調整器２３
は、減算器２２の出力を増幅しすべり角速度指令ωｓ*
として出力する。加算器２４は、回転角速度推定手段３
ａから得られた推定回転角速度ωｒ０と速度調整器２３
から得られたすべり角速度指令ωｓ* を加算し、一次角
速度ωとして出力する。Ｖ／Ｆパターン発生器２５は、
加算器２４から得られた一次角速度ωに基づいて一次電
圧振幅指令｜Ｖ｜* を発生する。三相電圧指令演算器２
６は、一次電圧振幅指令｜Ｖ｜* と一次角速度ωに基づ
いて、三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ*
を発生する。ＰＷＭインバータ１５は、三相一次電圧指
令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗｓ* に基づいて三相電圧ｖ
ｕｓ，ｖｖｓ，ｖｗｓを誘導電動機１に供給する。
【００３１】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、回転角速度推定手段３ａが回転角速度ωｒに追従す
るように推定回転角速度ωｒ０を安定に推定し、速度制
御手段２１が推定回転角速度ωｒ０を回転角速度指令ω
ｒ* に追従するように制御するので、回転角速度指令ω
ｒ* に回転角速度ωｒが安定に追従するように制御でき
る。
ば、回転角速度推定手段３ａが回転角速度ωｒに追従す
るように推定回転角速度ωｒ０を安定に推定し、速度制
御手段２１が推定回転角速度ωｒ０を回転角速度指令ω
ｒ* に追従するように制御するので、回転角速度指令ω
ｒ* に回転角速度ωｒが安定に追従するように制御でき
る。
【００３２】実施の形態３．図１６に示した誘導電動機
のＴ型等価回路から分かる通り、一次角速度ωが零の場
合、推定回転角速度ωｒ０が回転角速度ωｒと一致して
いなくても一次電流Ｉｓに一致する推定一次電流Ｉｓ０
を誤差なく演算することが可能であり、結果、この時の
一次電流誤差の振幅｜Ｅ｜は零である。上記実施の形態
１では、ベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差ξ
に注目して、回転角速度推定手段３ａを構成したが、一
次角速度ωが零の場合は一次電流誤差の振幅｜Ｅ｜が零
であるため、位相差ξに関わらず推定回転角速度ωｒ０
の演算を（３）式で行うことは不可能である。しかし、
図５の構成をとれば、一次角速度ωと推定回転角速度ω
ｒ０に基づいて二次磁束指令Φｄｒ* を変化させて一次
角速度ωを一定値以上に保つことが可能なので、回転角
速度と推定回転角速度の間に偏差がある場合、一次電流
誤差の振幅｜Ｅ｜が零にならず、運転状況に関わらず推
定回転角速度ωｒ０の演算を安定、且つ高応答に行え
る。その結果、運転状況に関わらず安定、且つ高応答に
誘導電動機１の出力トルクを制御することが可能であ
る。
のＴ型等価回路から分かる通り、一次角速度ωが零の場
合、推定回転角速度ωｒ０が回転角速度ωｒと一致して
いなくても一次電流Ｉｓに一致する推定一次電流Ｉｓ０
を誤差なく演算することが可能であり、結果、この時の
一次電流誤差の振幅｜Ｅ｜は零である。上記実施の形態
１では、ベクトルＪΦｒ０と一次電流誤差Ｅの位相差ξ
に注目して、回転角速度推定手段３ａを構成したが、一
次角速度ωが零の場合は一次電流誤差の振幅｜Ｅ｜が零
であるため、位相差ξに関わらず推定回転角速度ωｒ０
の演算を（３）式で行うことは不可能である。しかし、
図５の構成をとれば、一次角速度ωと推定回転角速度ω
ｒ０に基づいて二次磁束指令Φｄｒ* を変化させて一次
角速度ωを一定値以上に保つことが可能なので、回転角
速度と推定回転角速度の間に偏差がある場合、一次電流
誤差の振幅｜Ｅ｜が零にならず、運転状況に関わらず推
定回転角速度ωｒ０の演算を安定、且つ高応答に行え
る。その結果、運転状況に関わらず安定、且つ高応答に
誘導電動機１の出力トルクを制御することが可能であ
る。
【００３３】図５はこの発明の実施の形態３による誘導
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、４ａは誘導電動機１が出力するべきトルク指令τ
* と二次磁束指令Φｄｒ* と電流検出手段２から得られ
た三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓと回転角速度推定手段３
ａから得られた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、一次
角速度ωを演算し、一次電圧を誘導電動機１に供給する
ベクトル制御手段、２７はベクトル制御手段４ａから得
られた一次角速度ωと回転角速度推定手段３ａから得ら
れた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、二次磁束指令Φ
ｄｒ* を演算する磁束指令演算手段である。なお、その
他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説
明を省略する。
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、４ａは誘導電動機１が出力するべきトルク指令τ
* と二次磁束指令Φｄｒ* と電流検出手段２から得られ
た三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓと回転角速度推定手段３
ａから得られた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、一次
角速度ωを演算し、一次電圧を誘導電動機１に供給する
ベクトル制御手段、２７はベクトル制御手段４ａから得
られた一次角速度ωと回転角速度推定手段３ａから得ら
れた推定回転角速度ωｒ０に基づいて、二次磁束指令Φ
ｄｒ* を演算する磁束指令演算手段である。なお、その
他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説
明を省略する。
【００３４】次に動作について説明する。磁束指令演算
手段２７では、二次磁束指令Φｄｒ* の候補として、Φ
ｄｒＨ*とΦｄｒＬ* の二種類（但し、ΦｄｒＨ* ＞Φ
ｄｒＬ* ＞０）を予め用意してあり、図６に示す表に従
ってΦｄｒ* としてΦｄｒＨ* またはΦｄｒＬ* を出力
する。ここで、Δωは任意の正数とする。図６に示した
表において、例えば、ωｒ０の符号が正でω＞Δωの場
合、ΦｄｒＨ* をΦｄｒ* として出力するが、一次角速
度ωが０＜ω≦Δωの範囲に変化するとΦｄｒＬ* をΦ
ｄｒ* として出力する。Φｄｒ* が変化すると、（４
５）式から分かるようにすべり角速度ωｓが変化する。
すべり角速度ωｓが変化するように二次磁束指令を切替
えれば、一次角速度ωはωｓ＋ωｒであるので、ω自身
も変化し、結果−Δω≦ω≦Δω以外の範囲に一次角速
度ωを保つことが可能である。
手段２７では、二次磁束指令Φｄｒ* の候補として、Φ
ｄｒＨ*とΦｄｒＬ* の二種類（但し、ΦｄｒＨ* ＞Φ
ｄｒＬ* ＞０）を予め用意してあり、図６に示す表に従
ってΦｄｒ* としてΦｄｒＨ* またはΦｄｒＬ* を出力
する。ここで、Δωは任意の正数とする。図６に示した
表において、例えば、ωｒ０の符号が正でω＞Δωの場
合、ΦｄｒＨ* をΦｄｒ* として出力するが、一次角速
度ωが０＜ω≦Δωの範囲に変化するとΦｄｒＬ* をΦ
ｄｒ* として出力する。Φｄｒ* が変化すると、（４
５）式から分かるようにすべり角速度ωｓが変化する。
すべり角速度ωｓが変化するように二次磁束指令を切替
えれば、一次角速度ωはωｓ＋ωｒであるので、ω自身
も変化し、結果−Δω≦ω≦Δω以外の範囲に一次角速
度ωを保つことが可能である。
【００３５】従来装置では運転状況によっては一次角速
度ωが零になることがあったが、この様な構成にするこ
とにより、常に一次角速度が−Δω≦ω≦Δω以外の範
囲で運転することができる。
度ωが零になることがあったが、この様な構成にするこ
とにより、常に一次角速度が−Δω≦ω≦Δω以外の範
囲で運転することができる。
【００３６】図７はベクトル制御手段４ａを示すブロッ
ク構成図であり、図において、３１は回転座標（ｄ−ｑ
軸）上の一次電流のｄ軸成分ｉｄｓに対して一次遅れ演
算を施すことによって、二次磁束Φｄｒ１を出力する磁
束演算器、３２はｉ０＝ＭΦｄｒ１，ｉＴ＝ｉｑｓと
し、（４５）式に基づいてｄ−ｑ軸上の一次電流のｑ軸
成分ｉｑｓと二次磁束Φｄｒ１からすべり角速度ωｓを
演算するすべり角速度演算器、３３は回転角速度推定手
段３ａから得られた推定回転角速度ωｒ０とすべり角速
度ωｓとを加算して一次角速度ωを出力する加算器、３
４は二次磁束指令Φｄｒ* と二次磁束Φｄｒ１との偏差
を出力する減算器、３５は減算器３４の出力を増幅し、
ｄ−ｑ軸上の一次電流指令のｄ軸成分ｉｄｓ* を出力す
る磁束制御器、３６はｉｄｓ* とｉｄｓとの偏差を出力
する減算器、３７は減算器３６の出力を増幅し、ｄ−ｑ
軸上の一次電圧のｄ軸成分指令ｖｄｓ* を出力するｄ軸
電流制御器である。
ク構成図であり、図において、３１は回転座標（ｄ−ｑ
軸）上の一次電流のｄ軸成分ｉｄｓに対して一次遅れ演
算を施すことによって、二次磁束Φｄｒ１を出力する磁
束演算器、３２はｉ０＝ＭΦｄｒ１，ｉＴ＝ｉｑｓと
し、（４５）式に基づいてｄ−ｑ軸上の一次電流のｑ軸
成分ｉｑｓと二次磁束Φｄｒ１からすべり角速度ωｓを
演算するすべり角速度演算器、３３は回転角速度推定手
段３ａから得られた推定回転角速度ωｒ０とすべり角速
度ωｓとを加算して一次角速度ωを出力する加算器、３
４は二次磁束指令Φｄｒ* と二次磁束Φｄｒ１との偏差
を出力する減算器、３５は減算器３４の出力を増幅し、
ｄ−ｑ軸上の一次電流指令のｄ軸成分ｉｄｓ* を出力す
る磁束制御器、３６はｉｄｓ* とｉｄｓとの偏差を出力
する減算器、３７は減算器３６の出力を増幅し、ｄ−ｑ
軸上の一次電圧のｄ軸成分指令ｖｄｓ* を出力するｄ軸
電流制御器である。
【００３７】３８はトルク指令τ* に比例し、二次磁束
指令Φｄｒ* に反比例する値をｄ−ｑ軸上の一次電流の
ｑ軸成分指令ｉｑｓ* として出力するｑ軸電流指令演算
器、３９はｉｑｓ* とｉｑｓとの偏差を出力する減算
器、４０は減算器３９の出力を増幅し、ｄ−ｑ軸上の一
次電圧のｑ軸成分指令ｖｑｓ* を出力するｑ軸電流制御
器、４１は一次角速度ωを積分し位相θを出力する積分
器、４２は三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓおよび位相θに
基づいて回転座標（ｄ−ｑ軸）上の一次電流ｉｄｓ，ｉ
ｑｓを出力する座標変換器、４３は回転座標（ｄ−ｑ
軸）上の一次電圧指令ｖｄｓ* ，ｖｑｓ* および位相θ
に基づいて三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗ
ｓ* を出力する座標変換器である。これらの構成によ
り、三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓと推定回転角速度ωｒ
０に基づいて、誘導電動機１の出力トルクをトルク指令
τ* に、二次磁束の振幅を二次磁束指令Φｄｒ* に、そ
れぞれ追従するように制御可能である。
指令Φｄｒ* に反比例する値をｄ−ｑ軸上の一次電流の
ｑ軸成分指令ｉｑｓ* として出力するｑ軸電流指令演算
器、３９はｉｑｓ* とｉｑｓとの偏差を出力する減算
器、４０は減算器３９の出力を増幅し、ｄ−ｑ軸上の一
次電圧のｑ軸成分指令ｖｑｓ* を出力するｑ軸電流制御
器、４１は一次角速度ωを積分し位相θを出力する積分
器、４２は三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓおよび位相θに
基づいて回転座標（ｄ−ｑ軸）上の一次電流ｉｄｓ，ｉ
ｑｓを出力する座標変換器、４３は回転座標（ｄ−ｑ
軸）上の一次電圧指令ｖｄｓ* ，ｖｑｓ* および位相θ
に基づいて三相一次電圧指令ｖｕｓ* ，ｖｖｓ* ，ｖｗ
ｓ* を出力する座標変換器である。これらの構成によ
り、三相一次電流ｉｕｓ，ｉｖｓと推定回転角速度ωｒ
０に基づいて、誘導電動機１の出力トルクをトルク指令
τ* に、二次磁束の振幅を二次磁束指令Φｄｒ* に、そ
れぞれ追従するように制御可能である。
【００３８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、従来装置では一次角速度ωが零になるような運転状
況でも、この実施の形態では、一次角速度ωが零になる
ことがないので、安定に誘導電動機１を制御することが
できる。
ば、従来装置では一次角速度ωが零になるような運転状
況でも、この実施の形態では、一次角速度ωが零になる
ことがないので、安定に誘導電動機１を制御することが
できる。
【００３９】実施の形態４．上記実施の形態では、回転
角速度ωｒが零の場合は、二次磁束Φｄｒの値に関わら
ず無負荷時に一次角速度が零になる問題があった。この
問題は（４５）式において、ｉＴ（即ちｉｑｓ）が零の
場合は二次磁束Φｄｒ（即ちｉ０）の値に関わらず、す
べり角速度ωｓは零となり、回転角速度ωｒが零ならば
一次角速度ωも零になることから説明できる。従って、
回転角速度ωｒが零、且つｄ−ｑ軸上の一次電流のｑ軸
成分ｉｑｓが零の場合は、ｉｑｓが発生するようなトル
ク指令を与えれば良い。
角速度ωｒが零の場合は、二次磁束Φｄｒの値に関わら
ず無負荷時に一次角速度が零になる問題があった。この
問題は（４５）式において、ｉＴ（即ちｉｑｓ）が零の
場合は二次磁束Φｄｒ（即ちｉ０）の値に関わらず、す
べり角速度ωｓは零となり、回転角速度ωｒが零ならば
一次角速度ωも零になることから説明できる。従って、
回転角速度ωｒが零、且つｄ−ｑ軸上の一次電流のｑ軸
成分ｉｑｓが零の場合は、ｉｑｓが発生するようなトル
ク指令を与えれば良い。
【００４０】図８はこの発明の実施の形態４による誘導
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、４ｂはベクトル制御手段、２８は誘導電動機１が
出力するべきトルク指令τ* とベクトル制御手段４ｂか
ら得られた一次角速度ωと推定回転角速度ωｒ０に基づ
いて二次磁束指令Φｄｒ* と第二のトルク指令τ２*を
出力する指令値演算手段である。ベクトル制御手段４ｂ
は、ベクトル制御手段４ａと同一構成であるが、トルク
指令τ* を入力する代わりに第二のトルク指令τ２* を
入力する。その他の構成は、実施の形態３と同一のもの
であり、その説明を省略する。
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、４ｂはベクトル制御手段、２８は誘導電動機１が
出力するべきトルク指令τ* とベクトル制御手段４ｂか
ら得られた一次角速度ωと推定回転角速度ωｒ０に基づ
いて二次磁束指令Φｄｒ* と第二のトルク指令τ２*を
出力する指令値演算手段である。ベクトル制御手段４ｂ
は、ベクトル制御手段４ａと同一構成であるが、トルク
指令τ* を入力する代わりに第二のトルク指令τ２* を
入力する。その他の構成は、実施の形態３と同一のもの
であり、その説明を省略する。
【００４１】図９は指令値演算手段２８を示すブロック
構成図であり、図において、２７は磁束指令演算手段で
あり、上記実施の形態３と同一のものである。５１はト
ルク指令τ* と補助トルク信号Δτ* の加算値を出力す
る加算器、５２は一次角速度ωと推定回転角速度ωｒ０
に基づいて補助トルク信号Δτ* を発生する補助トルク
信号発生器である。
構成図であり、図において、２７は磁束指令演算手段で
あり、上記実施の形態３と同一のものである。５１はト
ルク指令τ* と補助トルク信号Δτ* の加算値を出力す
る加算器、５２は一次角速度ωと推定回転角速度ωｒ０
に基づいて補助トルク信号Δτ* を発生する補助トルク
信号発生器である。
【００４２】次に動作について説明する。補助トルク信
号発生器５２では、Δω２を任意の実数とし、 ω2 ＋ωｒ０2 ≧Δω２2 （４７） の場合はΔτ* に補助トルク信号として、例えばランダ
ム信号を与え、それ以外の場合はΔτ* ＝０とする。図
１０は補助トルク信号発生器５２が補助トルク信号とし
てΔτ* をランダム信号で与える範囲の一例である。図
において、破線は二次磁束指令がΦｄｒＬ* の場合の一
次角速度ω＝０の軌跡であり、一点鎖線は二次磁束指令
がΦｄｒＨ* の場合の一次角速度ω＝０の軌跡である。
図１０より、出力トルクが零、且つ回転速度が零の場合
は、二次磁束指令を変化させてもω＝０になることが回
避できないことが分かる。そこで、この実施の形態で
は、回転角速度および一次角速度が小さい楕円内部では
ω＝０にならないように補助トルク信号を発生させるも
のである。
号発生器５２では、Δω２を任意の実数とし、 ω2 ＋ωｒ０2 ≧Δω２2 （４７） の場合はΔτ* に補助トルク信号として、例えばランダ
ム信号を与え、それ以外の場合はΔτ* ＝０とする。図
１０は補助トルク信号発生器５２が補助トルク信号とし
てΔτ* をランダム信号で与える範囲の一例である。図
において、破線は二次磁束指令がΦｄｒＬ* の場合の一
次角速度ω＝０の軌跡であり、一点鎖線は二次磁束指令
がΦｄｒＨ* の場合の一次角速度ω＝０の軌跡である。
図１０より、出力トルクが零、且つ回転速度が零の場合
は、二次磁束指令を変化させてもω＝０になることが回
避できないことが分かる。そこで、この実施の形態で
は、回転角速度および一次角速度が小さい楕円内部では
ω＝０にならないように補助トルク信号を発生させるも
のである。
【００４３】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、回転角速度が低い範囲でも一次角速度ωが零になら
ないように運転することができる。したがって、回転角
速度が低い範囲でも回転角速度推定器は安定、且つ正確
に推定回転角速度ωｒ０を演算することができ、その結
果、誘導電動機１を安定、且つ高応答に制御することが
できる。
ば、回転角速度が低い範囲でも一次角速度ωが零になら
ないように運転することができる。したがって、回転角
速度が低い範囲でも回転角速度推定器は安定、且つ正確
に推定回転角速度ωｒ０を演算することができ、その結
果、誘導電動機１を安定、且つ高応答に制御することが
できる。
【００４４】実施の形態５．実施の形態２では、速度制
御手段２１は、電流検出手段２から得られた一次電流を
フィードバックしないために、回転角速度指令に対する
回転角速度の応答性は十分でなく、更に、インパクト負
荷等の急変する負荷に対して過電流が発生し装置がトリ
ップする問題がある。一方、実施の形態１では、電流検
出手段２から得られた一次電流をフィードバックするの
で、過電流に関する問題を解決することができる。しか
しながら、トルク制御手段４はトルクを制御することは
可能であるが、回転角速度を直接制御することはできな
い。この実施の形態は、過電流に関する問題を解決しな
がら、誘導電動機１の回転角速度を制御するものであ
る。
御手段２１は、電流検出手段２から得られた一次電流を
フィードバックしないために、回転角速度指令に対する
回転角速度の応答性は十分でなく、更に、インパクト負
荷等の急変する負荷に対して過電流が発生し装置がトリ
ップする問題がある。一方、実施の形態１では、電流検
出手段２から得られた一次電流をフィードバックするの
で、過電流に関する問題を解決することができる。しか
しながら、トルク制御手段４はトルクを制御することは
可能であるが、回転角速度を直接制御することはできな
い。この実施の形態は、過電流に関する問題を解決しな
がら、誘導電動機１の回転角速度を制御するものであ
る。
【００４５】図１１はこの発明の実施の形態５による誘
導電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図に
おいて、６１は誘導電動機１が制御されるべき回転角速
度指令ωｒ* を入力とし、回転角速度推定手段３ａから
得られた推定回転角速度ωｒ０との偏差を増幅した値を
トルク指令τ* として指令値演算手段２８に出力するト
ルク指令演算手段である。その他の構成は、実施の形態
４と同一のものであり、その説明を省略する。
導電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図に
おいて、６１は誘導電動機１が制御されるべき回転角速
度指令ωｒ* を入力とし、回転角速度推定手段３ａから
得られた推定回転角速度ωｒ０との偏差を増幅した値を
トルク指令τ* として指令値演算手段２８に出力するト
ルク指令演算手段である。その他の構成は、実施の形態
４と同一のものであり、その説明を省略する。
【００４６】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、一次電流のフィードバックループを持つので過電流
を抑制することが可能であり、安定、且つ高応答に回転
角速度が回転角速度指令に追従するように誘導電動機を
制御することができる。
ば、一次電流のフィードバックループを持つので過電流
を抑制することが可能であり、安定、且つ高応答に回転
角速度が回転角速度指令に追従するように誘導電動機を
制御することができる。
【００４７】実施の形態６．上記実施の形態では、適応
観測器５ａを静止座標（ａ−ｂ軸）上で構成していた
が、回転座標（ｄ−ｑ軸）上で構成してもその効果は同
じである。図１２はこの発明の実施の形態６による誘導
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、３ｂは回転角速度推定手段、４ｃはベクトル制御
手段である。このベクトル制御手段４ｃは、上記実施の
形態５のベクトル制御手段４ｂと同一構成であるが、回
転座標（ｄ−ｑ軸）上の一次電圧指令ｖｄｓ，ｖｑｓ*
と一次電流ｉｄｓ，ｉｑｓを出力する点が異なる。回転
角速度推定手段３ｂは、適応観測器５ｂとゲイン演算器
６ａから構成される。ゲイン演算器６ａは上記実施の形
態５と同一であり、その説明は省略する。
観測器５ａを静止座標（ａ−ｂ軸）上で構成していた
が、回転座標（ｄ−ｑ軸）上で構成してもその効果は同
じである。図１２はこの発明の実施の形態６による誘導
電動機の制御装置を示すブロック構成図であり、図にお
いて、３ｂは回転角速度推定手段、４ｃはベクトル制御
手段である。このベクトル制御手段４ｃは、上記実施の
形態５のベクトル制御手段４ｂと同一構成であるが、回
転座標（ｄ−ｑ軸）上の一次電圧指令ｖｄｓ，ｖｑｓ*
と一次電流ｉｄｓ，ｉｑｓを出力する点が異なる。回転
角速度推定手段３ｂは、適応観測器５ｂとゲイン演算器
６ａから構成される。ゲイン演算器６ａは上記実施の形
態５と同一であり、その説明は省略する。
【００４８】次に動作について説明する。適応観測器５
ｂでは、
ｂでは、
【数６】 の演算を行う。但し、
【数７】 Ｉｓ′ 誘導電動機の一次電流 Ｉｓ０′ 誘導電動機の推定一次電流 Φｓ０′ 誘導電動機の推定一次磁束 Φｒ０′ 誘導電動機の推定二次磁束 Ｖｓ′ 誘導電動機の一次電圧 Ｅ′ 誘導電動機の一次電流誤差 ｉｄｓ０ 誘導電動機の推定一次電流のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｄ軸成分 ｉｑｓ０ 誘導電動機の推定一次電流のｄ一ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分 Φｄｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｄ軸成分 Φｑｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分 Φｄｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｄ軸成分 Φｑｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分
転座標）上のｄ軸成分 ｉｑｓ０ 誘導電動機の推定一次電流のｄ一ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分 Φｄｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｄ軸成分 Φｑｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分 Φｄｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｄ軸成分 Φｑｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のｄ−ｑ軸（回
転座標）上のｑ軸成分
【００４９】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、適応観測器５ｂは上記実施の形態の適応観測器５ａ
と構成する座標軸が異なるだけであり、その本質は等価
である。従って、この実施の形態６により実施の形態５
と同一の効果を得ることができる。
ば、適応観測器５ｂは上記実施の形態の適応観測器５ａ
と構成する座標軸が異なるだけであり、その本質は等価
である。従って、この実施の形態６により実施の形態５
と同一の効果を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段
と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに基
づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角速
度推定手段と、誘導電動機の回転角速度指令を入力し、
推定回転角速度が回転角速度指令に追従するように推定
回転角速度に基づいて一次電圧を制御する速度制御手段
とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流および一次
電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電
流および推定回転角速度を演算する適応観測器と、その
適応観測器から得られた推定回転角速度に基づいてその
適応観測器内のフィードバックゲインを演算するゲイン
演算器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次電流
と一次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相
成分が零となるようにフィードバックゲインの演算を行
うように構成したので、ゲイン演算器は推定一次電流と
一次電流の偏差が二次磁束に直交する成分にのみ発生す
るようなフィードバックゲインの演算を行うので、回転
角速度推定手段から推定回転角速度を安定に、且つ高応
答に得られ、回転角速度を安定に制御できる効果があ
る。
れば、誘導電動機の一次電流を検出する電流検出手段
と、誘導電動機に供給される一次電圧と一次電流とに基
づいて誘導電動機の推定回転角速度を演算する回転角速
度推定手段と、誘導電動機の回転角速度指令を入力し、
推定回転角速度が回転角速度指令に追従するように推定
回転角速度に基づいて一次電圧を制御する速度制御手段
とを備え、回転角速度推定手段は、一次電流および一次
電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電
流および推定回転角速度を演算する適応観測器と、その
適応観測器から得られた推定回転角速度に基づいてその
適応観測器内のフィードバックゲインを演算するゲイン
演算器とから構成され、ゲイン演算器は、推定一次電流
と一次電流の偏差信号に含まれる推定二次磁束と同位相
成分が零となるようにフィードバックゲインの演算を行
うように構成したので、ゲイン演算器は推定一次電流と
一次電流の偏差が二次磁束に直交する成分にのみ発生す
るようなフィードバックゲインの演算を行うので、回転
角速度推定手段から推定回転角速度を安定に、且つ高応
答に得られ、回転角速度を安定に制御できる効果があ
る。
【００５１】請求項２記載の発明によれば、誘導電動機
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令を入力し、誘導電動機の
出力トルクがそのトルク指令に追従するように一次電流
および推定回転角速度に基づいて一次電圧を制御するト
ルク制御手段とを備え、回転角速度推定手段は、一次電
流および一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁
束，推定一次電流および推定回転角速度を演算する適応
観測器と、その適応観測器から得られた推定回転角速度
に基づいてその適応観測器内のフィードバックゲインを
演算するゲイン演算器とから構成され、ゲイン演算器
は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に含まれる推定
二次磁束と同位相成分が零となるようにフィードバック
ゲインの演算を行うように構成したので、ゲイン演算器
は推定一次電流と一次電流の偏差が二次磁束に直交する
成分にのみ発生するようなフィードバックゲインの演算
を行うので、回転角速度推定手段から推定回転角速度を
安定に、且つ高応答に得られるで、誘導電動機の出力ト
ルクがトルク指令に安定、且つ高応答に追従させること
ができる効果がある。
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令を入力し、誘導電動機の
出力トルクがそのトルク指令に追従するように一次電流
および推定回転角速度に基づいて一次電圧を制御するト
ルク制御手段とを備え、回転角速度推定手段は、一次電
流および一次電圧に基づいて誘導電動機の推定二次磁
束，推定一次電流および推定回転角速度を演算する適応
観測器と、その適応観測器から得られた推定回転角速度
に基づいてその適応観測器内のフィードバックゲインを
演算するゲイン演算器とから構成され、ゲイン演算器
は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に含まれる推定
二次磁束と同位相成分が零となるようにフィードバック
ゲインの演算を行うように構成したので、ゲイン演算器
は推定一次電流と一次電流の偏差が二次磁束に直交する
成分にのみ発生するようなフィードバックゲインの演算
を行うので、回転角速度推定手段から推定回転角速度を
安定に、且つ高応答に得られるで、誘導電動機の出力ト
ルクがトルク指令に安定、且つ高応答に追従させること
ができる効果がある。
【００５２】請求項３記載の発明によれば、誘導電動機
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令および二次磁束指令を入
力し、誘導電動機の出力トルクがトルク指令に追従する
ように一次電流および推定回転角速度に基づいて一次角
速度を演算し、一次電圧を制御するベクトル制御手段
と、一次角速度および推定回転角速度に基づいて二次磁
束指令を演算する磁束指令演算手段とを備え、回転角速
度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づいて誘導
電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定回転角
速度を演算する適応観測器と、その適応観測器から得ら
れた推定回転角速度に基づいて適応観測器内のフィード
バックゲインを演算するゲイン演算器とから構成され、
ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に
含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるようにフ
ィードバックゲインの演算を行うように構成したので、
一次角速度と推定回転角速度に基づいて磁束指令を演算
するので、回転角速度が推定不可能になる一次角速度が
零という状態になることを防止し、誘導電動機のトルク
指令に出力トルクを安定に追従させることができる効果
がある。
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令および二次磁束指令を入
力し、誘導電動機の出力トルクがトルク指令に追従する
ように一次電流および推定回転角速度に基づいて一次角
速度を演算し、一次電圧を制御するベクトル制御手段
と、一次角速度および推定回転角速度に基づいて二次磁
束指令を演算する磁束指令演算手段とを備え、回転角速
度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づいて誘導
電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定回転角
速度を演算する適応観測器と、その適応観測器から得ら
れた推定回転角速度に基づいて適応観測器内のフィード
バックゲインを演算するゲイン演算器とから構成され、
ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差信号に
含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるようにフ
ィードバックゲインの演算を行うように構成したので、
一次角速度と推定回転角速度に基づいて磁束指令を演算
するので、回転角速度が推定不可能になる一次角速度が
零という状態になることを防止し、誘導電動機のトルク
指令に出力トルクを安定に追従させることができる効果
がある。
【００５３】請求項４記載の発明によれば、誘導電動機
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令、誘導電動機の一次角速
度および推定回転角速度に基づいて第二のトルク指令お
よび二次磁束指令を演算する指令値演算手段と、第二の
トルク指令および二次磁束指令を入力し、誘導電動機の
出力トルクが第二のトルク指令に追従するように一次電
流および推定回転角速度に基づいて一次角速度を演算
し、一次電圧を制御するベクトル制御手段とを備え、回
転角速度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づい
て誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定
回転角速度を演算する適応観測器と、その適応観測器か
ら得られた推定回転角速度に基づいて適応観測器内のフ
ィードバックゲインを演算するゲイン演算器とから構成
され、ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差
信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるよ
うにフィードバックゲインの演算を行うと共に、指令値
演算手段は、通常は第二のトルク指令としてトルク指令
を出力し、推定回転角速度および一次角速度の各々の値
が所定値より小さい場合は、その第二のトルク指令とし
てそのトルク指令に補助トルク信号を加算した値を発生
するように構成したので、一次角速度と推定回転角速度
に基づいて推定回転角速度と一次角速度の各々の値が所
定値より小さい場合は、第二のトルク指令としてトルク
指令に補助トルク信号を加算した値を発生するので、回
転角速度が零の場合でも、回転角速度が推定不可能にな
る一次角速度が零という状態になることを防止するの
で、誘導電動機のトルク指令に出力トルクを安定に追従
させることができる効果がある。
の一次電流を検出する電流検出手段と、誘導電動機に供
給される一次電圧と一次電流とに基づいて誘導電動機の
推定回転角速度を演算する回転角速度推定手段と、誘導
電動機が出力すべきトルク指令、誘導電動機の一次角速
度および推定回転角速度に基づいて第二のトルク指令お
よび二次磁束指令を演算する指令値演算手段と、第二の
トルク指令および二次磁束指令を入力し、誘導電動機の
出力トルクが第二のトルク指令に追従するように一次電
流および推定回転角速度に基づいて一次角速度を演算
し、一次電圧を制御するベクトル制御手段とを備え、回
転角速度推定手段は、一次電流および一次電圧に基づい
て誘導電動機の推定二次磁束，推定一次電流および推定
回転角速度を演算する適応観測器と、その適応観測器か
ら得られた推定回転角速度に基づいて適応観測器内のフ
ィードバックゲインを演算するゲイン演算器とから構成
され、ゲイン演算器は、推定一次電流と一次電流の偏差
信号に含まれる推定二次磁束と同位相成分が零となるよ
うにフィードバックゲインの演算を行うと共に、指令値
演算手段は、通常は第二のトルク指令としてトルク指令
を出力し、推定回転角速度および一次角速度の各々の値
が所定値より小さい場合は、その第二のトルク指令とし
てそのトルク指令に補助トルク信号を加算した値を発生
するように構成したので、一次角速度と推定回転角速度
に基づいて推定回転角速度と一次角速度の各々の値が所
定値より小さい場合は、第二のトルク指令としてトルク
指令に補助トルク信号を加算した値を発生するので、回
転角速度が零の場合でも、回転角速度が推定不可能にな
る一次角速度が零という状態になることを防止するの
で、誘導電動機のトルク指令に出力トルクを安定に追従
させることができる効果がある。
【００５４】請求項５記載の発明によれば、誘導電動機
が制御されるべき回転角速度指令を入力とし、その回転
角速度指令と推定回転角速度との偏差を増幅した値をト
ルク指令として出力するトルク指令演算手段を備えるよ
うに構成したので、一次電流をフィードバックする構成
でありながら、回転角速度指令からトルク指令が得られ
るので、過電流といった問題を解決しながら誘導電動機
の回転速度を制御することができる効果がある。
が制御されるべき回転角速度指令を入力とし、その回転
角速度指令と推定回転角速度との偏差を増幅した値をト
ルク指令として出力するトルク指令演算手段を備えるよ
うに構成したので、一次電流をフィードバックする構成
でありながら、回転角速度指令からトルク指令が得られ
るので、過電流といった問題を解決しながら誘導電動機
の回転速度を制御することができる効果がある。
【００５５】請求項６記載の発明によれば、適応観測器
において、（１），（２），（３）式に従って演算を行
い、フィードバックゲインＨを（４）式で与えるように
構成したので、推定一次電流と一次電流の偏差が二次磁
束に直交する成分にのみ発生するので、安定に、且つ高
応答で推定回転角速度の演算が行える効果がある。
において、（１），（２），（３）式に従って演算を行
い、フィードバックゲインＨを（４）式で与えるように
構成したので、推定一次電流と一次電流の偏差が二次磁
束に直交する成分にのみ発生するので、安定に、且つ高
応答で推定回転角速度の演算が行える効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による誘導電動機の
制御装置を示すブロック構成図である。
制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】 実施の形態１および従来装置における一次角
速度と位相差の関係を示す特性図である。
速度と位相差の関係を示す特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による誘導電動機の
制御装置を示すブロック構成図である。
制御装置を示すブロック構成図である。
【図４】 速度制御手段を示すブロック構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による誘導電動機の
制御装置を示すブロック構成図である。
制御装置を示すブロック構成図である。
【図６】 磁束指令演算手段の入力および出力の関係を
示す表図である。
示す表図である。
【図７】 ベクトル制御手段を示すブロック構成図であ
る。
る。
【図８】 この発明の実施の形態４による誘導電動機の
制御装置を示すブロック構成図である。
制御装置を示すブロック構成図である。
【図９】 指令値演算手段を示すブロック構成図であ
る。
る。
【図１０】 補助トルク信号発生器が補助トルク信号を
発生する範囲を示した特性図である。
発生する範囲を示した特性図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５による誘導電動機
の制御装置を示すブロック構成図である。
の制御装置を示すブロック構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態６による誘導電動機
の制御装置を示すブロック構成図である。
の制御装置を示すブロック構成図である。
【図１３】 従来の誘導電動機の制御装置を示すブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図１４】 トルク制御手段を示すブロック構成図であ
る。
る。
【図１５】 従来の誘導電動機の制御装置の推定一次電
流と一次電流の偏差信号とベクトルと位相差を示す説明
図である。
流と一次電流の偏差信号とベクトルと位相差を示す説明
図である。
【図１６】 誘導電動機のＴ型等価回路図である。
１ 誘導電動機、２ 電流検出手段、３ａ 回転角速度
推定手段、４ トルク制御手段、４ａ，４ｂ ベクトル
制御手段、５ａ 適応観測器、６ａ ゲイン演算器、２
１ 速度制御手段、２７ 磁束指令演算手段、２８ 指
令値演算手段、６１ トルク指令演算手段。
推定手段、４ トルク制御手段、４ａ，４ｂ ベクトル
制御手段、５ａ 適応観測器、６ａ ゲイン演算器、２
１ 速度制御手段、２７ 磁束指令演算手段、２８ 指
令値演算手段、６１ トルク指令演算手段。
Claims (6)
- 【請求項１】 誘導電動機の一次電流を検出する電流検
出手段と、上記誘導電動機に供給される一次電圧と上記
一次電流とに基づいてその誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、上記誘導電動機の回
転角速度指令を入力し、上記推定回転角速度が上記回転
角速度指令に追従するようにその推定回転角速度に基づ
いて上記一次電圧を制御する速度制御手段とを備え、上
記回転角速度推定手段は、上記一次電流および上記一次
電圧に基づいて上記誘導電動機の推定二次磁束，推定一
次電流および上記推定回転角速度を演算する適応観測器
と、その適応観測器から得られた上記推定回転角速度に
基づいてその適応観測器内のフィードバックゲインを演
算するゲイン演算器とから構成され、上記ゲイン演算器
は、上記推定一次電流と上記一次電流の偏差信号に含ま
れる上記推定二次磁束と同位相成分が零となるように上
記フィードバックゲインの演算を行うことを特徴とする
誘導電動機の制御装置。 - 【請求項２】 誘導電動機の一次電流を検出する電流検
出手段と、上記誘導電動機に供給される一次電圧と上記
一次電流とに基づいてその誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、上記誘導電動機が出
力すべきトルク指令を入力し、その誘導電動機の出力ト
ルクがそのトルク指令に追従するように上記一次電流お
よび上記推定回転角速度に基づいて上記一次電圧を制御
するトルク制御手段とを備え、上記回転角速度推定手段
は、上記一次電流および上記一次電圧に基づいて上記誘
導電動機の推定二次磁束，推定一次電流および上記推定
回転角速度を演算する適応観測器と、その適応観測器か
ら得られた上記推定回転角速度に基づいてその適応観測
器内のフィードバックゲインを演算するゲイン演算器と
から構成され、上記ゲイン演算器は、上記推定一次電流
と上記一次電流の偏差信号に含まれる上記推定二次磁束
と同位相成分が零となるように上記フィードバックゲイ
ンの演算を行うことを特徴とする誘導電動機の制御装
置。 - 【請求項３】 誘導電動機の一次電流を検出する電流検
出手段と、上記誘導電動機に供給される一次電圧と上記
一次電流とに基づいてその誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、上記誘導電動機が出
力すべきトルク指令および二次磁束指令を入力し、その
誘導電動機の出力トルクがそのトルク指令に追従するよ
うに上記一次電流および上記推定回転角速度に基づいて
上記一次角速度を演算し、その一次電圧を制御するベク
トル制御手段と、上記一次角速度および上記推定回転角
速度に基づいて上記二次磁束指令を演算する磁束指令演
算手段とを備え、上記回転角速度推定手段は、上記一次
電流および上記一次電圧に基づいて上記誘導電動機の推
定二次磁束，推定一次電流および上記推定回転角速度を
演算する適応観測器と、その適応観測器から得られた上
記推定回転角速度に基づいてその適応観測器内のフィー
ドバックゲインを演算するゲイン演算器とから構成さ
れ、上記ゲイン演算器は、上記推定一次電流と上記一次
電流の偏差信号に含まれる上記推定二次磁束と同位相成
分が零となるように上記フィードバックゲインの演算を
行うことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項４】 誘導電動機の一次電流を検出する電流検
出手段と、上記誘導電動機に供給される一次電圧と上記
一次電流とに基づいてその誘導電動機の推定回転角速度
を演算する回転角速度推定手段と、上記誘導電動機が出
力すべきトルク指令、その誘導電動機の一次角速度およ
び上記推定回転角速度に基づいて第二のトルク指令およ
び二次磁束指令を演算する指令値演算手段と、上記第二
のトルク指令および上記二次磁束指令を入力し、上記誘
導電動機の出力トルクがその第二のトルク指令に追従す
るように上記一次電流および上記推定回転角速度に基づ
いて上記一次角速度を演算し、上記一次電圧を制御する
ベクトル制御手段とを備え、上記回転角速度推定手段
は、上記一次電流および上記一次電圧に基づいて上記誘
導電動機の推定二次磁束，推定一次電流および上記推定
回転角速度を演算する適応観測器と、その適応観測器か
ら得られた上記推定回転角速度に基づいて上記適応観測
器内のフィードバックゲインを演算するゲイン演算器と
から構成され、上記ゲイン演算器は、上記推定一次電流
と上記一次電流の偏差信号に含まれる上記推定二次磁束
と同位相成分が零となるように上記フィードバックゲイ
ンの演算を行うと共に、上記指令値演算手段は、通常は
第二のトルク指令として上記トルク指令を出力し、上記
推定回転角速度および上記一次角速度の各々の値が所定
値より小さい場合は、その第二のトルク指令としてその
トルク指令に補助トルク信号を加算した値を発生するこ
とを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項５】 誘導電動機が制御されるべき回転角速度
指令を入力とし、その回転角速度指令と推定回転角速度
との偏差を増幅した値をトルク指令として出力するトル
ク指令演算手段を備えたことを特徴とする請求項２から
請求項４のうちのいずれか１項記載の誘導電動機の制御
装置。 - 【請求項６】 適応観測器は、 【数１】 に従って演算を行い、ゲイン演算器はフィードバックゲ
インＨを、 Ｈ＝ＰＣT Ｒ-1 （４） で与えることを特徴とする請求項１から請求項５のうち
のいずれか１項記載の誘導電動機の制御装置。但し、 【数２】 【数３】 とし、また、 ε 任意の正数 Ｒｓ 誘導電動機の一次抵抗値 Ｒｒ 誘導電動機の二次低抗値 Ｍ 誘導電動機の相互インダクタンス値 Ｌｓ 誘導電動機の一次インダクタンス値 Ｌｒ 誘導電動機の二次インダクタンス値 ωｒ０ 誘導電動機の推定回転角速度 Ｉｓ 誘導電動機の一次電流 Ｉｓ０ 誘導電動機の推定一次電流 Φｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束 Φｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束 Ｖｓ 誘導電動機の一次電圧 Ｅ 誘導電動機の一次電流誤差 ｉａｓ 誘導電動機の一次電流のａ−ｂ軸（静止座
標）上のａ軸成分 ｉｂｓ 誘導電動機の一次電流のａ−ｂ軸（静止座
標）上のｂ軸成分 ｉａｓ０ 誘導電動機の推定一次電流のａ−ｂ軸（静止
座標）上のａ軸成分 ｉｂｓ０ 誘導電動機の推定一次電流のａ−ｂ軸（静止
座標）上のｂ軸成分 ｖａｓ 誘導電動機の一次電圧のａ−ｂ軸（静止座
標）上のａ軸成分 ｖｂｓ 誘導電動機の一次電圧のａ−ｂ軸（静止座
標）上のｂ軸成分 Φａｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のａ−ｂ軸（静止
座標）上のａ軸成分 Φｂｓ０ 誘導電動機の推定一次磁束のａ−ｂ軸（静止
座標）上のｂ軸成分 Φａｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のａ−ｂ軸（静止
座標）上のａ軸成分 Φｂｒ０ 誘導電動機の推定二次磁束のａ−ｂ軸（静止
座標）上のｂ軸成分 ｓ 微分演算子（ラプラス演算子） Ｐ 方程式（２５）式の解 ＰＡT ＋ＡＰ−ＰＣT Ｒ-1ＣＰ＋ＧＱＧT ＝０ （２５）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15269097A JP3683382B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15269097A JP3683382B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114599A true JPH114599A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3683382B2 JP3683382B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=15546012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15269097A Expired - Lifetime JP3683382B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3683382B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041486A1 (fr) * | 2000-11-20 | 2002-05-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Procede de controle d'un moteur a induction |
| JP2002330600A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Fuji Electric Co Ltd | 速度センサを持たない誘導モータドライブの制御システム、オブザーバ及び制御方法 |
| JP2004266885A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-24 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置および制御逸脱検出方法 |
| DE112021008144T5 (de) | 2021-08-24 | 2024-06-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Steuerungseinrichtung für eine rotierende maschine |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5398861B2 (ja) | 2012-03-07 | 2014-01-29 | 三菱電機株式会社 | 多重巻線モータの駆動装置 |
| US8994308B2 (en) | 2012-09-21 | 2015-03-31 | Canadian Space Agency | Method and apparatus for improving output of a multi-winding motor |
-
1997
- 1997-06-10 JP JP15269097A patent/JP3683382B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041486A1 (fr) * | 2000-11-20 | 2002-05-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Procede de controle d'un moteur a induction |
| JPWO2002041486A1 (ja) * | 2000-11-20 | 2004-03-25 | 三菱電機株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
| US6777906B1 (en) | 2000-11-20 | 2004-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of controlling induction motor |
| JP4601900B2 (ja) * | 2000-11-20 | 2010-12-22 | 三菱電機株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
| JP2002330600A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Fuji Electric Co Ltd | 速度センサを持たない誘導モータドライブの制御システム、オブザーバ及び制御方法 |
| JP2004266885A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-24 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置および制御逸脱検出方法 |
| DE112021008144T5 (de) | 2021-08-24 | 2024-06-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Steuerungseinrichtung für eine rotierende maschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3683382B2 (ja) | 2005-08-17 |
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