JPS60255084A - ベクトル軌跡の安定化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドイツ連邦共和国特許第１８０６７６９号明
細書に記載さているように、少なくとも１つの積分器を
含む計算回路内で設定ベクトルの積分により形成され１
つのベクトル物理量に対するモデルベクトルのベクトル
軌跡を安定化するための方法に関する。さらに本発明は
、この方法の応用およびこの方法を実施するための装置
に関する。

〔従来の技術〕

本発明の基礎となっている問題は、技術的過程の制御の
際に積分関係を有する物理量の数学的写像として必要と
される計算量をめる際の技術的積分器の積分誤差の影響
である。

本発明の１つの好ましい応用分野では、回転磁Ｗ機が、
その固定子電流が１つの周波数変換装置により磁束に対
して平行な固定子電流成分および磁束に対して垂直な固
定子電流成分に独立に影響する２つの磁束方向基準の制
御量に関係して予め与えられることにより良好な動特性
をもって制御または調節される。磁束方向基準の制御量
から周波数変換装置のいわゆる“固定子基準”制御量へ
移行するため、磁束ベクトルの方向に関する情報が必要
とされ、また磁束の円節が有利である場合には磁束ベク
トルの絶対値もめられなければならない。

ドイツ連邦共和国特許第１８０６７６９号明細書には、
そのために関係式 ％式％） に従って、たとえば固定子基準の直交成分（添字ｓ１お
よびｔ２）として相応の電圧および電流測定値から計算
可能である固定子電圧ベクトル且Ｓおよび固定子電流ベ
クトル３ｓと、固定子抵抗ｒ５　および漏洩インダクタ
ンスｌ　とから起電力ベクトル１ｓを、また積分器によ
り成分ごとの積分のために固定子基準の直交座標内の相
応の磁束ベクトルヱｓを計算するいわゆる“電圧モデル
”が提案されている。しかし積分器は零点ドリフトおよ
び他の積分誤差を有するので、この計算回路内で計算さ
れたモデルベクトルヱＳは設定ベクトル且Ｓの数学的積
分と異なっている。すなわち請求められた磁束ベクトル
且ｓは実際の磁束の不完全な写　“像でしかない。

第６図には空間固定の直交座標軸Ｓ１およびＳ２を基準
としてモデルベクトルヱｓが示されている。モデルベク
トルヱＳはこの座標表示で第６ＴＩ！Ｊ中に示されてい
る成分！８．および’ＰＳ２を有し、これらの成分は′
Ｉ′Ｂ、＝ｘ＝’Ｐ−ｃｏｓφＳおよび！、２＝゛２・
ｓｉｎφ８により極座標の絶対値座標！（モデルベクト
ル絶対！！［）および極座標の角度座標φ５（３１，５
２系内のモデルベクトルの方向）と数学的に等価である
。

角度座標の処理のためには、角度φＳにより予め与えら
れている華位ベクトルｉｓの直交成分を記述する角度関
数の対（ｃ　ｏ　ｓφ３、ｓｉｎφＳ）による表示が有
利であることが多い。いわゆる“ベクトルアナライザが
ベクトル成分から絶対値および角度関数対を与える。ベ
クトルヱが１つの角度８だけ回転することは座標系が同
じ角度εだけ回転することに相当し、また回転角度８が
相応の単位ベクトルｇ＝（ｃｏｓｇ、ｓ　ｌ　ｎ　ａ　
）として与えられている１つのいわゆる“ベクトル回転
器”内での角度加算により実行され得る。回転された座
標系内でのベクトルの角度座標は１つの新しい単位ベク
トル（−ψ−５＋土）に相当し、それから不変の絶対値
！を成分ごとに乗算することにより回転された座標系内
の相応の直交ベクトル成分または原座標系内の回転され
たベクトルの成分が知られる。

第６図には、空間固定の座標系内でベクトル物理量ヱＳ
が互いに同期して回転しており、従って数学的に成分！
・ｃｏｓωｔおよび！・ｓｉｎωｔにより表されるはず
である（このことは座標原点Ｏｏを中心とする１つの円
に相当する）が、技術的積分器のドリフトに起因して積
分器から与えられるモデルベクトルヱｓのベクトル軌跡
が偏心している場合が示されている。ここでベクトル軌
跡の“偏心”または６定常成分ベクトル”とは座標原点
Ｏｏからベクトル軌跡の中心点０に至るベクトルＡを意
味している。ベクトルＡは固定子基準の直交座標成分Δ
Ｘ＋およびΔＳ？を有する。従ってモデルベクトルの直
交成分’Ｐ　Ｋ＋およびｖｓｉは定常成分Δｓ１および
Δｓ２を有する”１１−Δｓ、＋Ｖ−ＣＯＳ　ａｌ　ｔ
　、　’Ｐ　Ｓ２　＝ΔＳ２ぜ甲・ｓｉｎωｔとなる。

これらの定常成分を抑制するため、前記ドイツ連邦共和
国特許第１８０６７６９号明細書に記載されている方法
では、磁束のモデルベクトルヱ。

が１つの零点開節器を介して導かれ、それにより１つの
補正ベクトルが形成される。負の補正ベクトルと起電力
の予め与えられたベクトルｅｇとのベクトル和（和ベク
トル）が次いでベクトルエｓ自体の形成のために積分を
受ける。

それにより形成される調節ループは積分器出力端の定常
成分を零にｙｍｍするが、動的および静的にモデルベク
トルの誤設定に通ずる角度＠差を惹起し、この誤差は周
波数が低いほど大きくなる。

従って、この定常成分調節は比較的弱くしか行われ得す
１、比較的大きな蝙差を除去することはできない。従っ
て、ドイツ連邦共和頃特許出願公開第２８３３５４２号
明細書には、帰還ループが並列に１つのｐｍｉｎｓおよ
び１つのＩｔｌｌ１節器を介して形成されており、その
逆増幅率が周波数に関係して重み付けされているいわゆ
る“適応電圧モデル”が提案されている。それにより周
波数に関係しない誤差角度が得られ、このｗ４差角度は
、その値が比較的小さく保たれ得るかぎり、制御部の設
計の際に考慮に入れられ得る。しかし、ベクトル軌跡の
充分な安定性のためには４０°までの誤差角度が必要で
あり、それを制御部内で補償することは困難である。

従って、ドイツ連邦共和国特許出蕨公開第３０２６２０
２号明細書に記載されている方法では、帰還ループ内で
モデルベクトルを零に調節せずに、他の仕方で得られる
１つの目櫟値に１１節する。

すなわち、適当な実際値から磁束を計算するための他の
方法も可能である。たとえば固定子電流、回転子位ｉ（
または回転子周波数）ならびに同期機の場合には励磁機
電流から回転機の動特性のシミュレーションにより回転
機内で電流により発生される磁束を計算する“電流モデ
ル”として知られている方法が用いられ得る。

この電流モデルは特に、低い回転数において起電力が小
さな振幅しか有さず、従って電圧モデル内での磁束計算
が１Ｆ算誤差を伴う場合に有利である。しかし、この公
知の装置では、電流モデルから計算されたモデルベクト
ルが零点調節器に対する目標値として電圧モデルの帰還
ループ内に用いられ、また零点調節器の逆増幅率が、こ
の零点調節器が実際上低い周波数においてのみ有効であ
るように周波数に関係している。そのために、低い周波
数では電圧モデルが電流モデルから導かれる。電流モデ
ルが次いで広範囲に電圧モデルのモデルベクトルを決定
し、また一層高い周波数において初めて電圧モデルの影
響が優勢となる。この方法は確かに、電流モデルと電圧
モデルとの間の切換の必要なしに大きな周波数範囲内で
磁束ベクトルをめることを可能にするけれども、電圧モ
デルの結果が電流モデルの良度に関係する。さらに、電
流モデルの存在が前提となっている。類似のことが、磁
束の調節のために予め与えられた目標値から電圧モデル
が導かれる場合にもあてはまる。その際、電圧モデルか
ら供給されたモデルベクトルならびに電流モデルから目
標値として供給されたベクトルをそれぞれ極座標に変換
して、相応の調節器により形成された補正ベクトルを極
座標でめて設定ベクトル１ｓに加えることは既に提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、このような電圧モデルにおいて（また
は一般に１つのモデルベクトルを形成すための積分器を
含む計算回路において）１つの物理量に相応し測定値か
ら形成された設定ベクトルの積分によりできるだけ誤差
のない仕方で積分器ドリフトを抑制し且つモデルベクト
ルのベクトル軌跡を安定化することである。

〔間ＢＮを解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、特に特許請求の範囲第１
１項に記載のように回転磁界機に応用され得る特許請求
の範囲第１項記載の方法により達成される。この方法を
実施するための装置は特許請求の範囲第１２項に示され
ている。本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第
２項ないし第１１、第１３項ないし第１７項に示されて
いる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第５図に示されている２つの実施例
により本発明を一層詳細に説明する。

公知の安定化方法では、設定ベクトルおよび１つの補正
ベクトルのベクトル和の積分に基礎をおいており、その
際に補正ベクトルは積分器自体から形成されたモデルベ
クトルから、たとえば電流モデルから供給された目標ベ
クトルから直接に導き出されている。その際に補正ベク
トルの絶対値および方向はモデルベクトルの絶対値およ
び方向から、すなわち動的変化の際のみではなく定常状
態でも存在する量から導き出されている。

本発明は、補正ベクトルがベクトル物理量またはそれを
写像するモデルベクトルの動的変化の際にのみ現れ、定
常状態すなわちモデルベクトルの同期回転の際には零に
なるように、補正ベクトルを形成することから出発して
いる。すなわち、ベクトル物理量から他の１つのベクト
ル物理量が、定常状態では零になるように形成されると
、このベクトル物理量の数学的写像から（すなわちモデ
ルベクトルから）導き出される相応の“揮発性”量も定
常状態で消滅しなければならない、この“揮発性”量が
ベクトル物理量の定常状態で零にならなければ、零点偏
差はモデルベクトルによる写像の不完全性の１つの尺度
である。

従って、本発明によれば、補正ベクトル絶対値がこのよ
うなモデルベクトルの“揮発性”量に比例して予め与え
られる。それに対して方向はたとえば、補正ベクトルが
常にまたは少なくとも積分の後にモデルベクトルの一巡
にねたりベクトル軌跡上で定常成分ベクトルに対して逆
平行に向けられるように選定される。従って、補正ベク
トルは１周期にわたる平均化の後にベクトル軌跡の偏心
性を、揮発性量（すなわち技術的積分器の使用により生
ずる写像誤差）が大きいほど強く補正する。従って、い
まの場合、補正ベクトルは、定常的にモデルベクトルの
位相および絶対値に誤った影響を及ぼすことな（、モデ
ルベクトル成分’Ｐ　容１および！＄２内の定常成分Δ
ｓ１およびΔＳ２を零に調節する。

方向設定は一般に、場合によってはベクトル物理量の状
態を考慮に入れて、補正ベクトルとモデルベクトルとの
間の角度を（また好ましくは補正ベクトル絶対値と揮発
性量との間の比例性をも）定めるために、適当な入力量
の所与の関数により行われ得る。

揮発性量の一例はモデルベクトルヱ＄の角加速度φ、で
あり、この角加速度は、モデルベクトルが第１図に示さ
れているように正方向に回転する場合（φｓ−ｄφ、／
ｄｔ＞Ｏ）には、左方に破線０ｏ−０を越えている半平
面内では正であり、他の半平面内では負である。揮発性
量の他の例は特にモデルベクトル絶対値の負導関数（−
φ−−ｄ’Ｐ／ｄｔ）であり、これは正の回転方向にお
いて左上の半平面内では負であり、他の半平面内では正
である。

最も簡単な場合には、補正ベクトル軌跡の方向は、モデ
ルベクトルの方向角度φＳに相当する単位ベクトルｉｓ
がε−π／２だけ回転されることにより予め与えられて
いる。第１図には、φく０の左上の半平面内で揮発性量
−φ−１φ１から固定子基準の座標内で補正ベクトル亘
が δ！５１−Ｉφ１−ｃｏｓ（φｓ　＋　ｙｃ　／　２　
）δ’Ｐｓ２”ｌ’ｊ’ｌ−ｓ　ｉｎ　（φＳ＋π／２
）により得られ、その左上への投影が負である（δ！Δ
くσ）ことを示している。他の半平面内では、φ〉０で
あるため、固定子基準の補正ベクトルは δ′Ｐ８１　”−φ−ｃｏｓ　（φＳ＋π／２）δ！ｓ
２−−φ・５ｉｎ（φＳ＋π／２）により得られ、その
左上への投影は、固定子基準のモデルベクトルヱＳの種
々の角度位置に対して第１図に示されているように負で
ある。その際、Ａに対して平行な成分δ甲Δは、補正ベ
クトル絶対値、従ってまたモデルベクトルに対して垂直
な成分が零になれば（６’Ｐ＝０）　、零になる。この
ことは、しかし、ヱｓが直線０−００上にあり、またこ
の絶対値を定める量−φがその符号を反転する場合のみ
成立する。すなわち、Ａに対して平行な成分δ！６はε
＝π／２を予め与える際に常に負またはたかだか零であ
る。それに対して、Ａに対して垂直な成分は＠１図中で
その符号を、ヱ、が直線０−Ｏｏを通過するときに、反
転する。

それは１回転の際に平均化され、従って、ヱＳが回転す
るかぎり（＜ｆｌｓ≠０）、影響なしにとどまる。この
場合、状態φＳ＝Ｏは１つの特異状態であり、この状態
は静止磁束において（たとえば回転機の停止状態におい
て）補正ベクトルが無作用にされることにより回避され
得る。

第２図には、モデルベクトルの負の回転方向（＄ｓ＜Ｏ
）の際の補正ベクトルの形成が示されている。この場合
、補正絶対値は角度ε−π／２の保持のもとにφに比例
して、または角度ε−一π／２への移行のもとにさらに
一φに比例して予め与えられる。その際に補正ベクトル
についても第１図中と同様な状況が生じ、特にヱとｌヱ
との間の角度は左上の半平面内では（＃ｓ−’Ｐの正符
号に相応して）＋Ｔｃ／２により、また他の半平面内で
は（＄ｓ−φの負符号゛に相応して）−π／２により与
えられている。その際にδ！Δはいずれにせよ負にとど
まる。

設定ベクトル！Ｓおよび補正ベクトル軌跡の和−ベクト
ルを形成する加算部は、和ベクトルの積分により形成さ
れるモデルベクトルヱＳに対して実際上、ベクトル軌跡
内の定常成分を零に調節する１つの調節ループであり、
その際に定常的には誤差、特に位相ｌｌＩ差は発生され
ず、電流モデルによる指令も必要とされない。それどこ
ろか、それにより自動的に安定なベクトル軌跡に属する
揮発性量の目標値零に調節される。

この調節は磁束の計算の際の１つの減衰に相当し、従っ
てまた磁束の不安定な運動の際にも使用可能な結果を与
える。しかし、ベクトル物理量の運動の際の減衰の影響
をわずかに保つためには、この調節部に揮発性量に対す
る目標値（たとえば制御部により予め与えられる磁束目
標値の変更、または電流モデル内で計算された磁束の導
関数）を予め与えることが目的にかなっている。この場
合、補正ベクトル絶対値は揮発性量−十のみによっては
決定されず、揮発性量と指令量φ°との間の差−（ｖ−
ｖ’）により決定される。

さらに定常状態ではモデルベクトルが設定ベクトルに対
して垂直であるので、良好な近似およびほぼ同一の良好
な結果をもって揮発性量としてモデルベクトルに対して
垂直な設定ベクトルの成分も使用され得る。

本発明による方法を実施するための１つの適当な装置が
第３図に示されている。ベクトル信号の伝達の役割をす
る導線は（１つのベクトルの両成分の１つに対する各１
つの個別導線に相応して）二重矢印で示されている。乗
算器、加算器およびｍ筒器のような構成要素は、それら
が１つのベクトル入力端を有するかぎり、両ベクトル成
分の各々に対するそれぞれ１つの個別構成要素を含んで
いるが、単一のシンボルとして示されているゆ第３図に
よる装置では、計算回路１は固定子座標で示された固定
子電圧ベクトルｕ３および固定子電流ベクトル土Ｓに対
する入力端を含んでおり、その際に固定子電圧ベクトル
に対しては既に１つの弱い定常成分Ｗ筒器２が投けられ
ていてよい。その際、大きな時定数を有する１つの積分
器によりｕｇの定常成分が形成されて、ｕｇから差し引
かれる。この定常成分分離は且Ｓの交流電圧成分を実際
上角度誤差なしに発生するが、非常に緩慢にしか作用し
ない。

さて計算回路１は起電力ベクトル（３ｇ　−ｕ　＠−ｒ
Ｓ　・上、−１’−ｄ±ｓ／ｄｔを形成するための手段
を含んでおり、その際に固定子抵抗のパラメータｒｓ　
および漏洩インダクタンスのパラメータ１１はそれぞれ
乗算器３および４において設定されている。いま積分５
！５による設定ベクトルの成分ごとの積分により磁束に
対するモデルベクトルヱＳを得るため、電圧ベクトルの
交流電圧成分にベクトルｒｓ　・工ｓを積分前に、また
ベクトル１　・土＄を積分後に負に加える。すなわち、
積分すべき和ベクトルは、いまの場合、出力端６に与え
られている補正ベクトル６Ｙと１つの設定ベクトル土’
Ｓ−’ｅｓ＋１　・ｄ土、／ｄｔとから加算要素７にお
いて形成されている。

計算回路１の後にベクトルアナライザ８が接続されてお
り、その役割は計算回路により形成されたモデルベクト
ルに対するベクトル信号ヱＳからモデル絶対値！および
角度信号φＳを形成することである。特にこの角度信号
は１つの角度関数対ｃｏｓφ＠、ｓｉｎφＳとして、す
なわち相応の単位ベクトルＬｓとして出力され得る。

第１の微分要素９は角度信号から角速度−＄を形成する
。ベクトル信号ｌ＄を使用する際には、このような微分
要素はたとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第３１３
９１３６号明細書に従って構成されていてよい。

第２の微分要素１０はモデル絶対値からその微分φを形
成する。この微分要素は１つの差し引き点１１を含んで
いてよく、この場合にはモデル絶対値からめられて微分
されたモデルベクトル絶対値と相応の指令量φ”との差
が形成される。

微分要素１０により形成された量は１つの回転角度形成
器１２から供給される回転角度畠と共に１つのベクトル
形成器」３に与えられる０回転角度形成器が回転角度と
して相応の単位ベクトル上の成分ｃｏｓｔ、５ｉｎｓを
形成することは有利である。

ベクトル形成器１３はいま補正ベクトル互ヱを供給し、
この補正ベクトルは絶対値Ｈａヱ１−（φ“−φ）と、
たとえば角度加算によりベクトル回転器１４内で定めら
れる角度δ−８＋φ＄とを有する。絶対値は１つの絶対
値形成器１５内で成分ごとに単位ベクトル上およびｌｊ
の１つの乗算により考慮に入れられ得る。ベクトル回転
器１４の使用により補正ベクトルは、加算要素７におい
て必要とされる固定子基準の成分で出力される。

和ベクトル６　’、　＋　ａヱの積分は第３図の回路で
は積分器５による固定子基準の成分の積分により行われ
る。しかし、設定ベクトルが１つの回転座標系内に変換
され、また補正ベクトルが既に回転座標系内で形成され
てもよい、この場合、和ベクトルの積分は回転座標系内
で行われる。

このことは第４図に示されており、回転座標系は、座標
系の座標軸１′Ｓの角度がモデルベクトルと固定子基準
３１軸との間の角度φＳに追従させられることにより決
定される。この“磁界基準”座標系は固定子基準座標系
に対して角度φ′、だけ回転されている。このような（
添字）を付されている）座標系では、もちろん、設定ベ
クトルとモデルベクトルとの間の積分物理関係は１つの
回転成分を考慮に入れて下式のようになる。

ヱｖ”、’ＪＣ１，・＋ｆ、・）ｄｔ ここで　ｅ×！１・−Ｓ／、・！詑・、ｅ〜・−−ｉ′
、・！、１・その際、平衡機態（−φ−′ｓ１＄且つ回
転周波数φ′Ｓ−磁束周波数−Ｓ）では、この座標系内
のモデルベクトルの成分に対して下式の関係が成り立つ
。

！！２・−１ヱ、・１・５ｉｎ（φ＄−φ′＄）→σ、
”？Ｉ””ｌヱ！用゛ｃｏａ　（φ＄−φ’ｓ　）→！
−；ヱ！１１ すなわち　土！−１ｓ−φ′５−ＯＳ ！！１・−１ヱ！・Ｉ−’、 ヱ！・−宇・土、−ヱＳ。

第４図にはさらに、前記の方法および装置が回転磁界機
の制御部とどのように共同作用するかが示されている。

制御部内で１つの磁界基準の電流目標ベクトルｉｔ！が
形成され、これは１つのベクトル回転器３０で角度φ、
だけの回転により固定子基準の座標系に変換され、また
それにより１つの固定子基準の目標ベクトル１−を供給
し、これが（たとえば図示されていない固定子電流調節
部および制御装置により）周波数変換装置を、回転磁界
機（たとえば非同期機３２）の固定子が相応の実際電流
±３を供給されるように＠御する。その際に磁界に対し
て垂直な成分ｉν２は固定子電流の磁界に対して垂直な
成分く有効電流）に対する指令量として回転磁界機の回
転トルクを定め、また１つの上位調節器たとえば回転数
調節器３３により予め与えられ得る。他方、磁界に対し
て平行な成分ｌ”、１は磁界に対して平行な電流成分（
磁化電流）に対する指令量であり、また回転機磁束の大
きさに影響を与え、従ってたとえば磁束の目標絶対値１
！Ｘ１に対する１つの磁束調節器３４により予め与えら
れ得る。この原理（１つの制御ベクトルの磁界基準成分
として磁束および回転トルクに対する減結合された指令
量の設定および磁束角度φ＄による電流の固定子基準の
操作量への変換）は種々の他の仕方で実現されていても
よい。

回転機３２の固定子電流端子からベクトルＪｊおよび上
Ｓが３ン２変換器３５．３６を介して取り出され、その
際に電圧ベクトル！ｊに対しては同じく１つの緩慢な定
常成分除去フィルタ（２）が設けられている。

起電力検出器１′は、この場合、ドイツ連邦共和国特許
出庫公開第３０３４２７５号明細書の第１２図および第
１３図に従って構成されていてよく、また電流および電
圧の測定値から形成されたベクトル２を供給する。この
ベクトルは平滑化時定数ｔにより平滑化された回転機の
起電力まｊに対応づけられている。そのために積分器３
７　（積分定数ｔ）が用いられている。積分回路３８内
でこの平滑化の影響は、積分された和ベクトルと、平滑
化された起電力に平滑化時定数を乗算したベクトル（乗
算器３８’）とから、非平滑化磁束に対応づけられるモ
デルベクトルが加算（加算要素３９′）により形成され
ることにより再び除去され得る。設定ベクトル（この場
合には固定子基準座標系内の平滑化された起電力のベク
トルＩコ）から、信号土′＄を与えられるベクトル回転
器３９により、磁界基準の座標系内に変換された設定ベ
クトル五が形成される。この信号は一′＄　１すなわち
実際上は磁束周波数）を与えられる積分器４０から形成
される。この積分器の後に、直交成分φ’＄ｊ　”　Ｃ
Ｏａφ′Ｓ、φ’＠２−ｓｉｎφ′、を形成するための
１つの関数形成器４１が接続されている。なぜならば、
角度φ′＄は単位ベクトルＬ’ｓとして処理されなけれ
ばならないからである。

積分器５による積分の際に回転成分ｊ５・を考慮に入れ
るため、積分器５において積分さた起電力ベクトルの磁
界基準の直交成分を表す出力信号が磁界周波数ｄ”　ｓ
または一′＄を乗算され、また続いて、変換された起電
力の固定子基準の成分に対する対応づけの入れ換えのち
とに且つ１つの符号反転（インバータ４３）のもとに追
加ベクトルｆ、・が形成され、この追加ベクトルが積分
Ｉ１５の前に接続されている１つの加算器４４に与えら
れている。

座標変換のためにベクトル回転器３９内で用いられる座
標系の磁界オリエンテーシ四ンは、モデルベクトル土〒
／の成分！覧・が１つの零点調節器４５に与えられ、こ
の零点調部器が周波数ｉ′＄を、じ磁界垂直”）成分！
に・が零になるまで、すなわちモデルベクトルが座標軸
Ｌ’ｓに一致するまで変更することにより強制され得る
。

１つの切換スイッチ４６の切換により座標系の回転周波
数は、φ′Ｓと１つの相応の角度指令量φ−との間の角
度差（相応のベクトルｆ’ｓ　％　ＩＩ’ｓの使用の際
にはこの角度差はこれらのベクトルを与えられる１つの
、ベクトル回転［Ｉ４８の１つの成分と等価である）を
与えられている１つの追従調節器４７によっても形成さ
れ得る。その際に指令量φ″＄はたとえば、±Ｓおよび
回転子角度λを供給される電流モデル４９で、または計
算さた磁束に対する１つの指令ベクトル土０の設定のた
めに回転磁界機制御部に設けられている１つの他の装置
で取り出され得る。角度調節器４７は、積分の基礎とな
る座標系が準定常的に方向指令量上＄により予め与えら
れていることを強制するが、電圧モデルは磁束の動的な
変化（、Ｌｓおよび！！：ｓからの一時的な偏差）をな
お正しく検出する。準定′富的状態でモデルベクトルが
実際に座標系の指令に相応して磁界方向に向けられてい
るように、追加的に、モデル磁束ベクトルを１つの比較
点４９′において指令ベクトル（これは指令された座標
系内で成分′Ｐ’？！・−虻のみを有する）と共に１つ
の絶対値追従調節器５０に与え、これがベクトル差から
１つの追加ベクトルを形成し、このベクトルが同じく加
算点４４に与えられている。

この指令は第４図に示されている切換スイッチ４６の位
置においては必要とされないので、追従調節器４７およ
び５０はそれらの短絡スイッチにより不作動にされ得る
。

指令ベクトル土“がモデルベクトル土ｓの定常値を定め
るので、（たとえば本発明による減衰に対して）磁束ベ
クトルの定常的な値のみが必要とされるときには常に、
角度φＳは追従により定められる角度φ′＄に近似的に
等しく、また絶対値！はφ′＄基準の座標系内で計算さ
れたベクトル土９・のｌ′ｓに対して平行な成分！′？
１に近似的に等しく設定される（！籠絢σ）、シかし、
たとえば制御部内でベクトル回転Ｗ３０により必要とさ
れるような動的に正しい磁束検出のためには、追従され
た座標軸φ′＄とＬ’ｓ基準の磁束方向Ｌ！・との間の
角度を考慮に入れるため、正確な磁束角度φ＄が１つの
角度加算φ＄〜φ′＄＋φ！により形成されなければな
らない、第４図では１つのベクトルアナライザ５５がモ
デルベクトル絶対値！および方向ＬＣを形成し、また角
度加算は１つのベクトル回転器５６により行われる。

本発明によるベクトル軌跡の安定化は第４１１！Ｊによ
り、積分器５の入力端における加算点４４に１つの（い
ま磁束基準の成分により予め与えるべき）補正ベクトル
互ヱ！が予め与えられ、この補正ベクトルが絶対値形成
！１１５から取り出されることによっても行われる。第
３ＷＪに示されている回転角度形成器１２は前記の変形
例では必要とされない、なぜならば、角度６−±π／２
の設定の際に磁界基準の補正ベクトル回転ノが簡単にそ
の両成分δ！！１−一φ・ｃｏｓｇｙＱまたはδ！賓−
壬φ・ｓ１ｎε−壬φにより与えられており、１つの微
分８５１を介して直接に（またはφ−φ０を形成するた
めの１つの差し引き点５２により）磁界に対して平行な
磁束成分に対する出力端から取り出され得るからである
。さらに、はぼ等しい結果が、モデル絶対値！の導関数
φの代わりに、破線の導線５４により示されているよう
に、成分ｅ　？Ｉを使用することにより得られることが
判明している。

本発明による減衰のために一般に、回転角度８として簡
単に角度π／２を予め与えるのではなく、この角度を周
波数Ｓｓに関係して変更することは有利である。第５図
には１つの制御ベクトル土！の磁界基準のベクトル軌跡
が示されている。この制御ベクトルに揮発性量、ここで
は量−φ、十〇−φ、−〇？２またはφ”−ｅ　？２の
１つ、を乗算することにより補正ベクトル回転！が形成
される、場合によってはｅ？Ｚは同様に良好にｅｑ、（
３Ｈ・またはｉにより置換され得る。

このベクトル軌跡かられかるように、制御ベクトル上、
は０．１を越える周波数に対してはほぼ方向±π／２を
とり（すなわちｌ　’　−１〉Ｉ　”　＝１１）　、＄
　３−〇に対してのみ１８０°に漸近する。

その際、ε？２−Ｑは特異状態−５−０に相当し、この
状態は装置において相応の補正ベクトル互ヱテが停止状
態に近い周波数において不作用にされることにより排除
される。さらに、第５Ｆ！ｇＪに示されているベクトル
軌跡は、回転方向の反転の際に第１ＷＪおよび第２図に
示されている補正ベクトルの方向関係が維持されること
を保証する。その際、電動機運転か発電機運転かに応じ
て土〒は４つの象限のいずれか１つに位置し得る。

第５ＦｇＪにより予め与えられる制御ベクトル１ノは第
４図による装置では簡単に、積分ｌ！４００Å力端に現
れる信号によりアクセスされる１つの関数メモリ５５か
ら取り出され得る。その際、回転磁界機の制御部に対し
ては、この制御ベクトルを計算回路自体の減衰だけでな
く、その回転機制御部への作用を介して非定常な回転機
状態の減衰のためにも利用することが有利であり得る。

この目的で、回転機から適当な運転状態量Ｗ（たとえば
電圧と電流との間の角度）を取り出し、関数メモリ５５
内に制御ベクトル土！がこの状態量Ｗの関数としても記
憶されているかぎり、この状態量Ｗにより関数メモリに
アクセスすることは有利であり得る。その際、絶対値ト
Ｌ＝　１により補正ベクトル絶対値と揮発性量との間の
比例係数も機能的に運転状態に関係して変更され得るこ
とは特に有利である。

最後に言及すべきこととして、第４図による装置は、五
ノ（または￥）の成分ごとの積分の代わりに成分ｅ　？
＋のみが積分されることにより簡単化され得る。要素４
２および４３を経由する帰還導線は比ｅｙ２／’Ｐの形
成のための１つの除算器により置換され、その際にこの
比が調節器４５の出力信号の代わりに使用され得る。そ
れにより特に調節ｍ４５が省略され得るので、積分およ
び本発明による安定化のために直流量のみを処理すれば
充分である装置が得られる。このことは特にマイクロプ
ロセラ号を応用する場合に有利である。

本発明により安定化される磁束決定は回転磁界機におい
て壇々の仕方で使用され得る。たとえば制御部への作用
の代わりに磁束は単に検査および調整の目的で使用され
得る。制御部がたとえば運転状態に関係して変化する回
転子抵抗のパラメータをも必要とする場合には、磁束は
回転子抵抗パラメータに関係する仕方で計算され得る。

この計算された磁束とモデルベクトルとの間の差が、運
転中にこのパラメータの変化により両磁束のアイデンテ
ィティを設定し、こうして自動的に磁束の各変化を検出
するのに使用され得る。

また、特に低い周波数において制御部内で必要とされる
磁束データを他の１つの装置たとえば電流モデルから取
り出し、本発明による装置を回転機制御部への作用なし
に“準備運転”で並列に作動させ、また高い周波数にお
いてのみ電流モデルからこの減衰された電圧モデルに切
換えることもできる。第４図中に示されている切換器と
指令量ヱ″オよびφ０の使用とにより、電圧モデルを先
ず定常状態では他の量により指令し、しかしその際に電
圧モデルにより動的な磁束変化を検出して、回転機制御
部内で処理するようにすることもできる。その際に、指
令されない状態への移行はたとえば１つの特定の限界回
転数への到達時に不連続的に行われ得る。しかし、パル
ス状の運転も行われ得る。その場合には、交互に指令さ
れた状態と指令さない状態との間で切換が行われる。そ
の際、たとえば切換の時比率ば、両状態の間の移行が滑
らかに行われるように回転数に関係して予め与えられ得
る。

【図面の簡単な説明】

第１ＷＪは−１の回転方向の際のモデルベクトルのベク
トル軌跡図、第２図は負の回転方向の際のモデルベクト
ルのベクトル軌跡図、第３図は固定子座標内で作動する
計算回路により本発明による方法を実施するための装置
の接続図、第４図は磁束基準の座標にも使用される計算
回路を有する装置の接続図、第５図は補正ベクトルに対
して１つの制御ベクトルを予め与える場合のベクトル軌
跡図、第６ＷＪは空間固定の直交座標系でモデルベクト
ルを示す図である。 １・・・計算回路、２・・・定常成分調節器、３．４・
・・乗算器、５・・・積分器、６・・・入力端、７・・
・加算要素、８・・・ベクトルアナライザ、９．１０・
・・微分要素、１１・・・差し引き点、１２・・・回転
角度形成器、１３・・・ベクトル形成器、１４・・・ベ
クトル回転器、１５・・・絶対値形成器、３０・・・ベ
クトル回転器、３２・・・非同期機、３３・・・回転数
調節器、３４・・・磁束調節器、３５．３６・・・３／
２変換器、３７・・・積分器、３８・・・積分回路、３
８′・・・乗算器、３９・・・ベクトル回転器、３９′
・・・加算要素１，４０・・・積分器、４１・・・関数
形成器、４２・・・乗算器、４３・・・インバータ、４
４・・・加算要素、４５・・・零点調節器、４６・・・
切換スイッチ、４７・・・追従調節器、４８・・・ベク
トル回転器、４９・・・電流モデル、４９′・・・比較
点、５０・・・絶対値追従調節器、５１・・・微分器、
５２・・・差し引き点、５５・・・関数メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１つの積分器（５）を含む計算回°路（
   １）内で設定ベクトルおよび補正ベクトルの和ベクトル
   （ｅ’ｇ＋Ａψ）の積分により形成されベクトル物理量
   を写像するモデルベクトル（−ψ−Ｓ）のベクトル軌跡
   を安定化するための方法において、補正ベクトル（王立
   ）に、モデルベクトル（ｉｓ）に対する予め定められた
   角度（８）と、モデルベクトルのいわゆる揮発性量（す
   なわちベクトル物理量の定常状態で零になる物理量の写
   像）から導き出された絶対値（１δψ１−灸）とが予め
   与えられることを特徴とするベクトル軌跡の安定化方法
   。 ２）補正ベクトルがベクトル軌跡上で一巡にわたる平均
   の後にモデルベクトルの定常成分と平行であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）補正ベクトル（互！）の方向（ε＋φ＄）が、その
   モデルベクトルに対して垂直な成分がたかだか、補正ベ
   クトルの絶対値も零になるときに零になるように予め与
   えられることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の方法。 ４）モデルベクトル（ｆｓ）に対する補正ベクトル（土
   りの方向（８＋φ＄）が予め定められた正または負の回
   転角（ε）の回転により定められ、その際に回転角の符
   号が揮発性量とモデルベクトルの角速度との積の符号に
   より変更可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の方法。 ５）回転角（８）がモデルベクトルの角速度の１つの関
   数から、好ましくはモデルベクトルの角速度（＄　’ｓ
   　）および１つの状態量（Ｗ）の１つの関数から、決定
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれかに記載の方法。 ６）補正ベクトル絶対値が揮発性量に比例して予め与え
   られ、また揮発性量としてモデルベクトル絶対値の導関
   数（’Ｆｖ’）が利用されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の方法。 ７）補正ベクトル絶対値が揮発性量および１つの指令量
   （φ０）の差（φ！−申°）に比例して予め与えられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８）比例係数がモデルベクトルの角速度の関数として、
   好ましくはモデルベクトルの角速度（杏’ｓ　）および
   １つの状態量（Ｗ）の関数として予め与えられることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項または第７項記載の方
   法。 ９）物理量を定める測定値（ｉ３、工Ｓ）の微分から設
   定ベクトルが予め与えられた平滑化時定数（１）により
   平滑化された物理量の微分（工〒）に相応して形成され
   、また和ベクトル（工〒十エヱりと平滑化時定数（１）
   により乗算され平滑化された微分（ｉ５・）とから平滑
   化されない物理量に対するモデルベクトル（ヱ！・）が
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第７項のいずれかに記載の方法。 １０）和ベクトル（土！・＋ｌヱマ）の積分が回転座標
   系（ｆ’ｓ−φ’８１、φ′Ｓ２）内で行われ、また回
   転座標系の周波数（ａ　’ｓ　）が、回転座標軸の１つ
   がモデルベクトル（’１”ｖ）および（または）指令量
   （Ｅｓ）により予め与えられた指令ベクトルの方向に追
   従させられる（ｍ筒器４５．４７）ように決定されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のい
   ずれかに記載の方法。 １１）電流（土Ｓ）および電圧（且Ｓ）の測定値から形
   成された起電力ベクトル（ｊス）−（Ｄ積分（５）によ
   り回転磁界機の磁束に対するモデルベクトル（！、・）
   を決定するために用いられ、回転磁界機に固定子電流（
   土Ｓ）が周波数変換装置（３１）から、モデルベクトル
   に関連する２つの制御量であって固定子電流（上、）の
   磁界に対して平行な成分および磁界に対して垂直な成分
   に独立に影響する制御量（ｉ〜７、ｌ−）に関係して強
   制的に与えられ、また特に補正ベクトルとモデルベクト
   ルとの間の方向羞（８りが回転磁界機の負荷状態を示す
   状態量（Ｗ）に関係して変更されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の
   方法。 １２）少なくとも１つの積分器（５）を含む計算回路（
   １）内で設定ベクトル（ｅ　’ｓ　）の積分により形成
   され１つのベクトル物理量に対応づけられているモデル
   ベクトル（Ｊ＝　ｓ　）のベクトル軌跡を安定化するた
   めの装置であって、ａ）１つの検出器（２，３，３′）
   が予め与えられた物理的個別量から１つの設定ベクトル
   （ｅ　’ｓ　）を決定し、 ｂ）計ｇ回路がモデルベクトル（工、）から導き出され
   た補正ベクトル（土ヱ）を形成するための補正ベクトル
   形成器（１３）を含んでおり、 Ｃ）計算回路が設定ベクトル（ユ′、）および補正ベク
   トル（ｉＬ’Ｐ）の和ベクトル（加算回路７）を積分す
   るための１つの積分回路（５）を含んでいる 装置において、 ｄ）補正ベクトル形成器が、モデルベクトルの揮発性量
   （φ）に比例している補正ベクトル絶対値を予め与える
   ための絶対値形成手段（１０，１１，１５）と、モデル
   ベクトルに対して回転された補正ベクトル（ｌヱの方向
   を予め与えるための方向決定手段（１２，１４）とを含
   んでいる ことを特徴とするベクトル軌跡の安定化装置。 １３）方向決定手段が、モデルベクトルの方向（Ｌ　ｓ
   　）に対してモデルベクトルの周波数（参＄）の１つの
   関数により、好ましくほこの周波数および１つの状態量
   の１つの関数により、決定される角度だけ回転されてい
   る１つの方向を有する１つのＷＡｌｌｌｌベクトル（土
   ）を定める１つの回転角度形成器（１２）を含んでおり
   、また絶対値形成手段が制御ベクトルの成分に揮発性量
   、特に揮発性量（φ）自体または揮発性量と１つの指令
   量（９Ｍ）との差（Φ−φ”）、の１つの関数を乗算す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置
   。 １４）揮発性量（φ−ヤ゛）がモデルベクトルに対する
   １つの出力端から微分回路（５１）を介して、または積
   分回路の１つの入力端（５４）から取り出されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１２項または第１３項記載
   の装置。 １５）検出器（１′）が設定ベクトルとして１つの平滑
   化時定数（１）により平滑化されたベクトル（￥Ｓ）を
   形成するための手段（３７）を含んでおり、またモデル
   ベクトル（！Ｓ）が積分回路の出力端から、積分された
   和ベクトルと平滑化時定数を乗算された設定ベクトルと
   の和（’Ｐ　ｙ−＋　（ｔ　／Ｔ）　・ｚ）として取り
   出されていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
   ないし第１４項のいずれかに記載の装置。 １６）積分の和ベクトルが１つの回転座標系に従わせら
   れ（ベクトル回転器３９）、また追従装置（４０，４１
   ，４５）が回転座標系を、回転座標系の座標軸をモデル
   ベクトルの方向に一致させるように決定することを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項ないし第１５項のいずれ
   かに記載の装置。 １７）座標軸の方向（φ’ｓ　）が１つの積分器（４０
   ）により予め与えられ、この積分器の前に座標軸（ｊＬ
   ’ｓ　）から、または座標軸の方向に対する指令量（φ
   ゝ、）からのモデルベクトルの方向偏差（”ｖｚ　＝　
   ’ｉ’　・ｓ　ｉ　Ｈφ、〆または５ｉｎ（φ７、＝φ
   ′Ｓ））に対する１つの調節器（４５または４７）が接
   続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１６項
   記載の装置。