JPS61106090A - 回転磁界機器の制御方法及び装置 - 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、出力電圧系統の振幅、位相及び周波数が可変
であるＤＣ／ＡＣ＝ｓンパータを介して給電する、回転
磁界機器を制御する方法及び装置に関する。

〔従来技術〕

上記の方法及び上記の装置はＲ，ガブリール「マイクロ
コンピュータ制御非同期機、高い動的要求のための駆動
装置」、制御技術３２巻（１９８４年）１ｇないし２６
頁（Ｒ、Ｒａｂｒｉ＠１’　Ｍｌｋｒｏｒｅａｈｎ＊ｒ
ｇ＠ｒ＊ｇｅｌｔｅ　Ａｓｙｎｅｈｒｏｎｍａｓｃｈｌ
ｎｅ。

ｍｉｎ　　Ａｎｔｒｉａｂ　　ｆｕｒ　　ｈｏｈｅ　　
ｄｙｎａｍｉａｅｂａ　　Ａｎｆｏｒｄｅｒｕｎｇ−。

Ｒｅｇｖｌｕｎｇｍｔｅｅｈｎｉｋ　）　Ｋよシ公知で
ある。

トルクが広い回転数範囲で極めてダイナミックに所望の
値忙ｖＩ４整される回転磁界機器の給電のため忙、入力
直流電圧が定常なパルス制御ＤＣ／ＡＣ：Ｉンパータが
多くの場合使用され、しばしば磁界指向制御法が併用さ
れる。このような駆動方式は通常、制御の質に対する最
高度の技術的要求にも十分である。あらゆる所望の方法
で端子電流を印加し得ることを前提とすれば、原則とし
て回転磁界機器の磁束とトルクを常に所望の値にＩ！１
４１ｉすることができる。但しそれは電気機器の十分に
正確な記述モデルのすべての電磁系パラメータが知られ
ている場合だけであるＯ その場合、複雑な信号処理方式を用い、端子電流と回転
数の測定量に基づいて、例えばトルクの目標値に応じて
、当該の端子電圧を連続的に決定することができる。こ
の信号処理の方法はとシわけ駆動系統に対する記述形式
の選択に関係する。例えばＲ，ヨッテン、Ｈ・シーアリ
ング「弱め界磁制御領域での訴導機の制御、パワー・エ
レクトロニクスと電気駆動装置の制御」、国際自動制御
連盟シンポジウム、ローデンヌ、１９８３年、会論記録
２９７ないし３０４頁（Ｒ。

Ｊｏｔｔｅｎ　、　Ｈ、５ｃｈｉ＊ｒｌｉｎｇ　、　＠
Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅＩｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍ
ａｃｈ１ｎ＊　Ｉｎ　ｔｈａ　Ｆｉｅｌｄ　Ｗｓｍｋｅ
ｎｉｎｇＲａｎｇｅ　、　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｐｏ
ｗ＠ｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄＥｌ＠ｃｔｒ
ｉｃｍｌ　Ｄｒｌｖｓｓ　”、　ＩＦＡＣＳｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ　。

Ｌａｕｓａｎｎ＠、　１９８３　、　Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　）　　のように状態方程式による
系の表示から出発する解決策がある。

別の提案は伝達関数による系の記述に基づくものである
。信号処理の結果、すなわち必要な゛端子電圧の時間経
過は、理想的な場合には、選ばれる解決策に無関係であ
る。

記述式を簡素化し、すべ℃の過程の明快な理解を容易に
するため罠、機械の異なる相帝のすべての同種の量を組
合わせて、それぞれ１つの空間ベクトルとするのが普通
である。一般に時間的に変化する空間ベクトルの、特定
の軸上の投影は、当該の諸量のこの軸に属する時間的経
過をもたらす。種々の基準系、例えばａ−ｂ　−Ｃ（固
定子巻線軸）、α−β（直交固定子細）、ｄ−ｑ（直交
回転子軸）等による表示の間の関連は、空間ベクトル表
示によってやはり明確に見極めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

慣用の制御系の下記の難点も容易に判る事である。すな
わち入力直流電圧が定常な普通のＤＣ／ＡＣ３相；ンパ
ータでは、２個の線形独立成分を有する出力電圧の空間
ベクトルは７個の離散値を取ることしかできない。これ
らの７個の可能な空間ベクトルで一般に、空間ベクトル
のそれぞれ所望の眞時値と一致するものはない。

所望の瞬時値は、多大の費用を掛けて連続的に定められ
る主電圧の目橡値から得られる。従って所期の一致は、
有限の時間区間の平均として、例えばパルス幅変調によ
りて得ることしかできない。制御の動特性が極めて良好
でなければ々らないとすれば、平均化時間、パルス持続
時間を適当に短く選定しなければならない。

回転磁界機器の固定子操作量に対する基準入力の連続的
決定はすこぶる複雑であるから、アナログ計算法に基づ
く解決策は経済的理由から実際に成果を挙げることがで
きなかった。特Ｋ、計算要素の精度と回路特性値の定常
性に対して極めて高い要求があるからである。

高性能マイクロプロセッサ使用のディジタル信号処理（
例えば冒頭に挙けた文献を参照）によって、信号処理の
ための設備費が大幅に節減されるから、よシ広汎な応用
にとって経済的理由はもはや主たる障害とならない。と
ころが従来の解決策においては次の弱点に関して改善の
希望がある。

回転磁界機器の制御に対する動的要求が特に高い場合は
、パルス周波数もまた大きくしなければならない。この
ことはＤＣ／ＡＣコンバータの効率と費用に不利な影響
を及ぼす。

また公知の制御法では、駆動特性は運転中に変化する機
械／４’ラメータ、例えば回転子抵抗。

主インダクタンス、漏れインダクタンス等に大いに左右
される◎ またパルス幅変調に対する制御規則は、基礎となる最適
化基準と共に著しく変化する。最適化基準は駆動の目的
にも、出力部に対する装置技術的解決策にも関係する。

顕著なパラメータ依存性は、補助測定又は補助同定計算
によシ／４ラメータを絶えず決定することを必要とする
。一方では制御の動特性、他方ではインバータと機械の
良好な利用に関する要求が高い場合、パルス変調法は複
雑な、従りで費用が掛かる多相変調装置を必要とする（
例えばＪ、アイペル、Ｒ，ヨッテン「三相交流機に給電
する３レベル切換インバータのマイクロプロセッサ制御
」電気技術協会専門報告１１巻２１７ないし２２２頁、
ＶＤＥ出版所、１９８２年〔Ｊ。

Ｅｉｂ＠ｌ　、Ｒ＠　Ｊｏｔｔｅｎ　’　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ　ｏｆ　＊　３−Ｌ＠　−Ｖｅｌ−８ｗｉｔｃｈｉｎ
ｇ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ　Ｆ＠ａｄｉｎｇ　ａ　３−Ｐｈ
ａｓｅＡ　＠ＣＩ　Ｍａｃｈｌｎｏ　ｂｙ　ａ　Ｍｌｃ
ｒｏｐｒｏｃｅａｍｏｒ　’　。

ＥＴＧ−Ｆａｃｈｂ＠ｒｉｃｈｔｅ　、　ＶＤＥ−Ｖｅ
ｒｌｍｇ　）、Ａ。

ボルマン「進んだ変調技術を使用するディジタル−ｚ４
　／ｌ／ス幅変調法Ｊ　（Ａ　、　Ｐｏｌ１ｍａｎｎ＠
Ａ　Ｄｉｇｉ−ｔａｌ　Ｐｕ１ｓ　Ｗｌｄｔｈ　Ｍｏｄ
ｕＬａｔｏｒ　Ｅｎ＋ｐｌｏｙｉｎｇＡｄｖａｎｃｅｄ
　Ｍｏｄｕｌｓｔｌｏｎ　Ｔｅｃｈｎｌｑｕｅｓ　）　
、　ＩＥＥＥ−ＩＡＳ　　ｌ５ＰＣ会議、１９８２年、
オルランド、Ｇ。

ギーアゼ、Ｗ、シュルマン「２個の殊気的に結合された
三相パルス幅変調インバータのマイクロプロセッサ制御
Ｊ　（Ｇ　、　Ｇ１＠ｒｍ＠、　Ｗ　＊　Ｓｃｈ”ｕｒ
ｍａｎｎ”　Ｍｌｃｒｏｐｒｏｃｅａｍｏｒ　Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ　ｆｏｒ　ｔｗｏｍａｇｎｅｔｉ−ｃａｌｌｙ　
ｃｏｕｐｌｅｄ　ｔｈｒｅｅ−ｐｈａｓｅ　ＰＷＭ　Ｉ
ｎｖｅｒｔｅｒｍ’〕。

ＰＥ５Ｃ１９８４年、会議記録１６２ないし１６９頁を
参照）。

マイクロコンビ、−夕波術で実現する場合は、そのため
に通常、独自の高性能マイクロプロセッサと付属の周辺
ユニットが必要である。

パルス周波数及び最適化パルス幅変調から生じる困難を
回避するために、主電流の直接制御のための種々の方法
が既に提案された。この点については例えばＧ、プアｙ
　７　ｓ　Ａ　＊グイ、り「／４ルス制御Ｄ　Ｃ／Ａ　
Ｃコンバータによる三相電流駆動の場合の直接電流制御
」、制御技術の実際（Ｇ　、　Ｐｆｉｆｆ　、　Ａ　＊
Ｗｉｃｋ’　Ｄｉｒ＠ｋｔ＠Ｓｔｒｏｍｒ＊ｇ＠１ｕｎ
ｇｂ＠ｉ　Ｄｒ＠ｈｓｔｒｏｍａｎｔｒｉ＊ｂ＠ｎ　ｗ
ｉｔ　Ｐｕ１ｍｖ＠ｃｈｓ＠１ｒｉ−ｅｈｔ＊ｒ　’、
　Ｒ＊ｇｅｌｕｎｇｓｔｓｃｈｎｉｓｃｈｅ　Ｐｒｈｘ
ｌｍ　）　　２４巻（１９８３年）４７２ないし４７７
頁を参照）。

しかしその場合、直接電流制御の基準入力を得るための
、費用の掛かるその他の信号処理の問題と顕著なパラメ
ータ依存性が未解法である。

逆変換装置の利用の向上を得るために、動特性が優れた
直接電流制御と併せてやはシパルス変調法を適用するこ
とが、上述の文献で更に提案される。しかしその場合、
費用については前述の解決策と比較して著しい減少は得
られないようである。

本発明の目的とするとζろは、費用が掛かる信号処理な
しで極めて良好な動的性質が保証され、しかも／４ラメ
ータに敏感でない、冒頭に挙げた種類の、回転磁界機器
の制御の方法及び装置を示すことである。

〔問題点を解決するための手段〕

測定された固定子電流成分と固定子電圧成分から形成さ
れた固定子磁束成分の振幅を磁束制御回路の実際値とし
て使用し、磁束制御装置がＤ　Ｃ／Ａ　Ｃコンバータの
接続状態を直接指定することによって、所定の固定子磁
束目標値に応じてＤＣ／ムＣコンバータ出力電圧系統の
位相と周波数をｌＡｌ１Ｅすることにより上記の目的が
達成される。

〔作用〕

本発明によって得られる利点は、特に信号処理のために
軸回転数に関する情報も回転子のその他の童やパラメー
タ（インダクタンス、抵抗）に関する情報も不要である
ことである。本方法はパルス幅変調なしで動作し、パラ
メータにあまシ敏感でなく、極めて良好な動的性質を有
する。入力直流電圧が定常なパルス制御インバータの調
整特性が最適に利用される。

〔実施例〕

次に図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。

回転磁界機器の弱め界磁領域での磁束の直接自動制御の
説明のために１、固定子電圧と総磁束の空間ベクトル及
び磁束空間ベクトルの軌道曲線を第１図に示す。

回転磁界機器がＤＣ／ＡＣ３相コンバータを介して定常
な入力直流電圧を供給されるならば、電圧の空間ベクト
ルＴＪ　（＋）　（固定子電圧の空間ベクトル）は７個
の離散値しか取ることができない。第１図にとれらの離
散値を点０・・・・・・６で示す。点ＩＫ対する電圧空
間ベクトルの瞬時値をＵ、で示す。同様にして点０，２
，３，４，５゜６の電圧空間ベクトル値をＵｌｌ　　ｅ
Ｕ！　　ｓυ３　。

Ｇ４　　ｊ　ｕｌ　　ｔ　Ｕ＠で表す。第１図に時点ｔ
４の電圧空間ベクトルの値Ｕ（を町を記載した。

基本層＆Ｉ！、数のタイミングで電圧空間ベクトルＵ（
ｉ）は周期的順序で、点１−・・・・６が定める離散値
を取シ、各点の滞留時間は定常運転の場合、電圧周期の
６分の１である。３つの固定子巻線電圧の時間的経過は
、逆時計口シに急激に移動する電圧空間ベクトルＵ　（
ｔ）の、３個の静止する固定子巻線軸（投影軸）ａ−ｂ
−ｃ上の投影として得られる。同様に、三相電圧系のリ
ニア非依存性α分及びβ分は、相互に直交する、やはシ
静止する固定子軸α、β、例えは第１図に記載したα１
軸及びβ、軸への投影として得られる。

投影軸α１及びβ１の位置は、ａ軸とαａ軸が一致する
ことを特徴とする◇ 弱め界磁領域で通常、固定子電圧ＩＵＩＫ比して小さく
、固定子巻線の銅線抵抗で低下する電圧１＄１・Ｒｓ（
Ｒ，ｓ＝固定子巻線抵抗、ｌｓ＋＝→　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　→固定子電流）を無視すれば、電圧空
間ベクトルＵ　（ｔ）の各瞬時値は速度と方向に関する
磁束空間ベクトルＦ（ｔ）　（総磁束の空間ベクトル）
の瞬時−位置の変化を明確に規定する。嬉１図に時点ｔ
１の磁束空間ベクトル！／’（ｔ”）を記載した。

従って基本周波数のタイミングが定常ならば、磁束空間
ベクトルの先端は第１図に示すように一定の軌道速度と
僅かに脈動する角速度ωＷで等辺六角形を通過する。六
角形の軌道直線をＧ１　　＋　Ｇ、　　ｔ　ａ、　　ｓ
　’４　　ｅ　ｃ、　　ｅ　ｃ、又はＧ／。

・−・・・、Ｇ／６で表す。基本周波数のタイミングで
回転磁界機器のトルクを調節する唯一の可能性は、電圧
空間ベクトルの切換の間の時間間隔を制御することであ
る。磁束空間ベクトルの軌道速度は一定であるから、軌
道直線Ｇ８・・・−Ｇ　、の大きな六角形を通過する時
に比較的小さな平均角速度ωＷが生じる。切換回数を増
加すると、軌道直線Ｑｌ、・・・・・・Ｇ１．の小さな
六角形で循環が起こシ、平均角速度ωＶが増加する。そ
れ故、例えば誘導機の場合に不変の軸回転数のもとて平
均すベシ及びそれと共にトルクが変化する。

不要な補償過程を回避するために、新しい軌道が古い軌
道と同様に磁束空間ベクトルＦ（ｔ）の原点に対して対
称に経過するように、磁束空間ベクトルの循環軌道の動
的変動が行われなければならない。直接的磁束自動制御
によって、上記のことが従来よシ邊かに簡単に達成され
る。

種々の電圧空間ベクトル値Ｕ、・・・・・・Ｕ６の挿入
が次の規則に従りて行われる。

例えば電圧空間ベクトル値Ｕ、に属するＤＣ／ＡＣコン
バータの接続状態を、磁束成分Ｆ／ａ（−／、＆上αＦ
　（ｔ）の投影）が所望の原点間隔Ｖ、。１１すなわち
軌道直’ｆＲＧ　ｔ　と磁束空間ベクトルの原点（■点
Ｏ）との目標間隔に等しい値（磁束の値の基準入力）に
到達する丁度その瞬間に生じさせる。大きな六角形上の
循環が定常であれば、点Ａでこれが行われる。ところが
磁束空間ベクトルＦ（ｔ）が軌道直線Ｇｅ上を運動中に
軌道曲線の原点間隔が突然値Ｖ、。１１に減少するなら
ば、ＤＣ／ＡＣ−＋ンパータの切換が既に点Ｂで自動的
に正しく行われる。

磁束空間ベクトルの平均角速度を増加して定常運転を続
けると、磁束空間ベクトルは今度は内側の六角形を通る
。その場合、電圧空間ベクトル値Ｕ１はその都度、点Ｃ
にセットされる。

最後に、例えば軌道直ｋＧ’ｓを通過する時に軌道直線
の原点間隔が磁束空間ベクトルの原点から再び古い目標
値Ｖ、。１１に増加されれば、電圧空間ベクトル値Ｕ４
の挿入が従来のように既に点りにおいてではなく、遅れ
て点Ｅで自動的に正しく行われる。なぜならこの点で初
めて負の磁束成分（−Ｆ、＆）が新しい原点間ｗｈＦ、
。１１に到達するからである。

既に述べたように、投影軸α１及びβ１の位置は、ａ軸
とα、軸が一致することを特徴とする。

それに対応し℃αｂ軸、βｂ軸、β。軸と当該の磁束値
Ｖハ及びＦ／ｅが定義される。３つのすべての磁束値Ｖ
ハ、Ｖハ及び’Ｉｅと所定の原点間隔Ｆ、。１１を比較
すれば、前述のように基本周波数のタイミングで電圧空
間ベクトルを自動的に引続き接続するための基準が得ら
れる。

この点について第２図に、磁束値に対する基準入力に応
じて回転磁界機器の総磁束の直接自動制御を行うための
可能な信号処理構造を示す。

その場合、原点間隔Ｆ、。１１は例えば軸回転数ないし
はトルク制御から導き出し、基準入力として指定するこ
とができる。

入力側で定常な入力直流電圧が印加され、出力側で誘導
機ＩＭの固定子巻線軸ａ、ｂ、ｃに属する巻ｌ／ｉＡＫ
三相交流電圧を供給するＤＣ／ＡＣ３相コンバータＷＲ
が詳しく示されている。

Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃコンバータの接続状態すなわち電圧空間
ベクトルＵの挿入される瞬時値は、信号８１′。

Ｓｂｌ、Ｓｅｌ又は”’＆　ｓ　Ｓｂ　ｙ　Ｓｅの論理
的組合せＫよってきまる（この点については例えばＷ、
クー７「交流会を含むＤＣリンクによシ給電される周波
数変換器を電源とする誘導機の定常状態挙動Ｊ、　（Ｗ
ｍ　Ｋｕｈｎ　”　５ｔｅａｄｙ　５ｔａｔｅ　Ｂｅｈ
ａｖｉｏｎｏｆＩｎｄｕｃｔｌｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ
　ｆｅｄ　ｂｙ　ａ　Ｆｒ＠ｑｕ＠ｎｃｙＣｏｎｖｅｒ
ｔｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　５ｕｐｐｌｉ＠ｄ　ｂｙ　
ａ　ＤＣＬｉｎｋｗｉｔｈ　ａｎ　ＡＣＣｏｍｐｏｎｅ
ｎｔ　’第２図ＩＦＡＣシンポジウム、７８８頁を参照
）。

固定子電流成分（ハ（＝β１軸上の固定子電流空間ベク
トルｉの投影）の検出のために、変流器１（差電流変換
器）が使用され、固定子巻線軸す及びぐに属する巻線の
電流がこの変流器を流れる。固定子巻線軸１０巻線を流
れる電流、すなわち固定子電流成分％ｇ＠　（ｍ　ｄ、
軸上の固定子電流空間ベクトルの投影）は、変流器８に
よりて検出される。ｉｏ及び（ハのこの直接検出は、一
般に知られている１２０°／９０°電流変換の変型であ
る。

固定子電圧成分Ｕハ（−β１軸上の電圧空間ベクトルＵ
　（ｔ）の投影）は変圧器９によって検出される。その
端子は固定子巻線軸す及びｅに属する巻線と結合される
。固定子電圧成分Ｕ、、　（ｍα、軸上の電圧空間ベク
トルＵ　（ｔ）の投影）の検出のために変圧器１０が使
用され、その端子は固定子巻線軸ａに属する巻線及び誘
導機ＩＭの中性点と結合される。

固定子電流成分ｉハ又は（ｇ、は乗算１）又は１２によ
って固定子巻線抵抗Ｒ３が掛は合わされ、積は負の符号
で比較部１３又は１４へ送られる。

この比較部１３又は１４に正の符号で固定子電圧成分Ｕ
／ｄ又はＵ、＆が印加される。比較部１３又は１４の差
信号Ｕ／ａ　　’Ｉ＆・Ｒ６又はＵｌ−１１・Ｒ８が積
分器！へ送られる。

積分器工はこの信号から磁束成分１ハ又はＦ□を形成し
、これを成分変換器ＫＷへ送る。

この磁束成分から磁束成分’ＩＴｏ　ｙ　’／ｂ及びＦ
／ｃを検出し、これを比較器ｖ１へ送る。比較器Ｖ　１
　ハＷ’ハ＃　’／ｂ　ｔ　’ＩＯと原点間隔ＦＩＯＩ
Ｉ　（ｘ磁束値に対する差率入力）との比較に応じてＤ
Ｃ／ＡＣコンバータＷＲに接続状態変量８１′。

Ｂｂｔ　　、　ＢｃＩを送出する。接続状態変量８１′
。

Ｓｂ’　ｓ　Ｓｃ’は下記の表に従って個々の電圧空間
ベクトル値Ｕ０・・・・−Ｕ・を指定する０上述の直接
磁束自動制御は、基本周波数のタイミングで不要な補償
過程なしに総磁束値ＩＦ＋の極めて迅速な変化を可能に
する。回転数に関する情報も回転子のその他の量及びパ
ラメータに関する情報も不要である。電流と磁束の間の
通常非線形の関係は、ＤＣ／ムＣコンバータの入力直流
電圧Ｕの変化と同様に、定常過程と動過程に対して事実
上全く影響しない。固定子巻線の抵抗Ｒ１だけはパラメ
ータとして信号処理に関係し、僅かに影響する。必要な
らば、この／母うメータの運転時の変化を、例えば温度
制御適応によ如考慮するのは容易でおる。

次に篩導機のかご形回転子変型に代表的な。

回転磁界機器のトルクの直接自動制御の原理を説明する
。非突極式又は突極式、電流励磁式又は永久磁石励磁式
、制動巻線付きの構造又は無しの構造のいずれかにかか
わシなく、同様に同期機に適用される。

回転磁界機器の合成磁界の値を定格値又は設計値以上に
高めるのは通常、適切でない。電圧空間ベクトルの６個
の離散値しか含まない基本周波数のタイミングで、磁束
空間ベクトルの軌道速度は一定であるため、全設計磁束
に属する磁束空間ベクトルの平均角速度を下回ることは
できない。磁束空間ベクトルの軌道曲線が一定ならば、
その平均角速度は平均軌道速度を低減することによりて
のみ減少される。

固定子面１の銅線抵抗の電流比例電圧を無視すれば、入
力直流電圧が定常なりＣ／ＡＣ３相コンバータで軌道速
度を極めて簡単に、すなわち値Ｏを有する第７の電圧空
間ベクトル値Ｕ０を挿入することによって、値ゼロまで
減少することができる。

磁束空間ベクトルの軌道速度が変化しない第１の部分間
隔及び磁束空間ベクトルが固定子細に対して静止する第
２の部分間隔から成る／４’ルスサイクルに関して、２
つの部分間隔の持続時間を選択することによりて、ノ（
ルスサイクルに関して平均した軌道速度の任意のあらゆ
る中間値を調整することができる。

よシ簡易な説明のために、磁束空間ベクトルの六角形軌
道曲線を近似的に円で表すことができる。

６個の外側の電圧空間ベクトルの１つから中心の第７の
電圧空間ベクトルへの切換及びその逆の動的過程の本質
は次の通シである。

すなわち金主電圧を含む部分間隔では、合成鎖交磁束の
空間回転部分の角速度は固定子に対して、基本回転数に
属する値ω。を有する。基本回転数と静止状態の間の中
間領域で軸回転が一定の場合、回転子のすベシは極めて
大きな正の値を有し、例えば基本回転数の２分の１でＳ
＝　＋　０．５である。すべての固定子電圧をゼロにす
ることによって、固定子に対する磁束の回転を停止すれ
ば、軸回転はそのままで回転子に対する磁束回転の方向
が逆転し、すベシは極めて大きな負の値を取り、例えば
基本回転数の２分の１でＳ−一〇、Ｓである。

すベシの値が緩和すべＦ）　Ｓｋと比較して大きな値に
飛躍的に増加し、当該の定常状態への移行が観察される
場合は、通常の運転範囲内で任意の初期状態から出発し
て、すべての重要な量の動態が簡単に認識される。更に
次のような理想的仮説を立てれば、すべての過程の本質
が一層十分に明瞭に認識される。

１、誘導機は表皮効果のない線形基本波モデルによって
、十分に厳密に記述される。

２、　固定子電圧を過轟に制御することによりて、合成
鎖交磁束の値が一定に保たれ、当該の空間ベクトルの回
転速度だけが急激に変化する。

３、軸回転数は観察期間中不変である。

この３つの仮説に基づき１回転子に対して静止する観察
者（基準系が回転子と共に回転する）に対する、第３図
に示す空間ベクトル等価回路図に従って、すべての過程
を正しく記述することができる。一般に知られているＴ
形等価回路図と異なシ、第３図の等価回路図では回転子
電圧が固定子側へ、洩れが回転子側へ変位している。等
価回路図の第１の端子に固定子巻線抵抗Ｒ８が接続され
る。固定子巻線抵抗Ｒ１を経て流れる電流は、固定子電
流空間ベクトルｉによって記述される。他方、固定子巻
線抵抗Ｒ３に回転磁界インダクタンスＬと漏れ磁界イン
ダクタンスＬσが接続される。回転磁界インダクタンス
Ｌを経て流れる磁化電流は、空間ベクトルＦ／Ｌによっ
て記述される。磁束空間ベクトルＦＫよって回転磁界イ
ンダクタンスＬに誘起される電圧はユ１である。

漏れ磁界インダクタンスＬσを経て流れる電流は、回転
子電流空間ベクトルｉｒによって記述される。他方、漏
れ磁束インダクタンスＬ、は回転子抵抗Ｈｒ／を介して
回転磁界インダクタンスＬの別の端子及び三相電源１５
（回転子電圧）に接続される。三相電源１５の電圧空間
ベクトルはｊωＶである。ここにωはＰ＝１　（Ｐ−極
対の数）で回転子と固定子の間の角速度である。三相電
源１５の別の端子は等価回路図の第２の端子をなす。等
価回路図の２つの端子の間に電圧空間ベクトルＵがある
。

等価回路のすべての要素は、仮説１に相轟する基本波装
置を完全に決定する４つのノやラメータのそれぞれの組
から明確に計算される。一方、等価回路図の４個の受動
要素Ｒ，，Ｒｒ’、Ｌ。

Ｌσは当該の基本波装置の挙動を明確かつ完全に記述す
る。上述の仮定のもとで、回転子角周波数ω１を、第３
図によって確定される系の唯一の。

独立に可変の量として選ぶことができる。そこで総磁束
ＦＫよって誘起される電圧に対してＵＦ　＝　ｄＦ／ｄ
ｔ＝ｄ（＊・ｅｊωｒｔ）／ｄｔ＝ｊωｒ−’／　　（
１）→　　　　　→　　　　　　　　　→　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　→が成）立つ。

回転子周波数が一定である過渡運転で、回転子電流−＋
ｒＩ家電圧Ｕｙ及びＬσとＲ，／の直列回路の交流電流
コンダクタンスから生じる。回転子角周波数の変動の場
合に、ω、に関係する電流空間ベクトルｉ及びイ、の軌
跡として、第４図に示す円が得られる。３つの投影軸、
ｔ　、　ｂｌ　、　ｃ／が複素表示平面で時計回シに角
速度ω、で回転するならば、この円はこの平面での位置
を変えずに保持する。

その場合、すべての位相量の時間的経過は、この回転軸
上の当該の空間ベクトルの投影として正しく表される。

ω１が正であれば第１象限にある電流軌跡部分の点が専
ら得られ、ω１が負であれば回転子の位相量の相順が逆
転し、投影軸の回転方向がここで逆転すれば、依然とし
て電圧ユｖよシ遅れる回転子電流空間ベクトルに対して
専ら軌跡円下半部の第４象限の点が得られる。

総磁束Ｖ及び磁化電流Ｆ／Ｌに対する空間ベクトルは、
上述の表示で不変である。但しこの空間ベクトルの方向
に垂直の回転子及び固定子電流空間ベクトル成分が総磁
束の回転分と共にトルクを発生する。それ故、電流空間
ベクトルのこの成分は直接的にトルクの尺度で表わされ
る。

従りて電流軌跡の上側の半円に専ら正の値のトルクが現
れ、下側の半円には時計回シに働く負のトルクが占める
。ωの符号を考慮すれば、すなわち軸の回転方向に従り
て、電動機運転又は発電機運転のいずれが行われている
かが明らかである。

合成鎖交磁束の値ＩＦ＋が一定かつ回転子角周波数ω１
が一定でちる定常運転の場合だけ、固定子及び回転子電
流の空間ベクトルが第４図に示す円軌跡上にある。電流
空間ベクトル平面の他の各点は、原則として動的運転条
件のもとて同じく可能な３つの回転子電流の２つのｙ−
７非依存状態量の値に相当する。定常運転で電流軌跡上
の点Ｐによってきまる回転子電流をもたらす、回転子周
波数の値ω１．によシ、式（１）に従って電圧シの時間
的経過を考えれば、１＝０の任意の初期状態から当該の
周期的運転状態への移行をたやすく記述することができ
る。１−００初期状態を第４図に点Ｏで表す。この時点
で瞬時回転子電流と、定常条件でこの時点に流れる回転
子電流との差は、空間ベクトル工、。（０）で表示され
る。この時点の回転軸、ｌ　、ｂｌ　、Ｃ′上のこのベ
クトルの投影は、回転子ｔｍの動的補償侠素の初期値を
もたらし、これらの３つのすべての値が等しい時定数Ｌ
σ／Ｒ２′でその後ゼロまで減衰する。

回転軸に対して相対的に見れば、空間ベクトル工、。（
１）はその方向を保持する。なぜなら３つのすべての補
償電流が均一に変化するので、その比が変わらないから
である。量に、。（ｔ）１だけが時定数Ｌσ／Ｒ２′で
減少する。第４図で静止する軌跡円に対して相対的な、
補償空間ベクトル工、。（１）の時間的経過を追跡すれ
ば、一定の角速度ω７．で時計回シに回転するベクトル
が得られ、その値は指数関数に従って時定数Ｌσ／Ｈｒ
１で０へ向かりて行く。従って補償ベクトル工、。（１
）の軌道曲線は、点Ｐに収束中心がある螺旋形である。

第４図で明らかなように１に垂直なｉ　ｒ（＋）の成分
、それと共に機械のトルクは十冨００後に極めて急速に
増大する。補償曲線上の点１に到達した時に、回転子角
周波数が大きな負の値ω、Ｎを取るように固定子電圧を
変化すれは、この新しい回転子角周波数に軌跡円上の定
常な点Ｎが位置する。この点がここで新しい補償空間ベ
クトルｔ、、＜ｔ＞の収束点で６１、その値はやはシ時
定数Ｌσ／Ｒ７′で指数的に減少するが、角速度ωｒＮ
で逆時計回ＤＫ回転する。なぜならここで投影軸ａ′、
ｂ′、Ｃ′もこの方向に回転するからである。直ちに判
るように、今や機械のトルクは極めて急速に減少する。

新しい補償螺旋曲線の点２で回転子角周波数を再びωｙ
Ｐに等しくすれば、回転子空間ベクトルｉｒの、１の方
向にある成分の値が全体としてやや増加するが、初めに
述べた過程が繰返される。

回転子角周波数ωｒｐ及びωｒＮ°の間の切換方法を、
前述のように上または下のトルク値に到達した時その都
度継続すれば、第４図に記載した補償軌跡の限界例を含
む定常限界サイクルが生じる。２つの補償螺旋曲線の周
期的通過区間の始点と終点は一致し、第４図に１〜及び
２〜で表す。２つの補償軌跡の、その間にある部分区間
はすこぶる密接しているので、第４図には差が認められ
ない。点３〜は３つの回転子電流の基本振動に属し、円
軌跡上にある。

回転子角周波数ω、？及びωｒＮの値が、定常な総磁束
に対する定常緩和点にの回転子角周波数ω、ｋに比して
大きければ、Ｖに垂直に方向づけられた回転子電流空間
ベクトルの成分の変化速度は事実上、回転子抵抗ＲｒＩ
に関係せず、比Ｆ／Ｌ、にだけ関係する。つまシ運転時
に広い範囲で変化するパラメータＲｒ′は、トルクの急
速な変化の除の動態に対して著しい影響を持た々いので
ある。

磁束角速度の急激な変化の際の上述の諸過程に基づき、
トルクの極めて簡単な直接自動制御を優れた動特性で実
現することができる。この点について第５図に回転磁界
機器のトルクと磁束の直接自動制御のための信号処理の
回路図を示す。

ユニットＷＲ，ＩＵ、Ｉ、ＫＷ、ＶＪ、７ないし１４か
ら成る回路装置は、第２図で述べたようＫｍ成されてい
る。そのほか固定子電流成分＄、、、Ｓハと磁束成分Ｖ
ハｒＶ’ａ＆がトルク計算機ＭＲに送られる。トルク計
算機ＭＲは固定子電流と合成鎖交磁束の経過から内部ト
ルクＭ１の実際値を形成する。

その場合、回転磁界機の内部トルクは次の関係に従って
計算される。

Ｍｌ＝１．５ＣＦ□・イム−１ハ・イ。ａ）　　　　（
２）第５図に示す、拡張された信号処理系において、ト
ルク計算機ＭＲで形成されたこの量は、比較部１６で所
定のトルク目標値Ｍ、。１１と比較される。その場合、
基本回転数範囲で次の規則に従って簡単な調整が得られ
る。

すなわち内部トルクＭＬの実際値が目標値Ｍｓｏｌｌを
、許容される公差値ＥＭよ〕多く超えるときは磁束自動
制御によシ主電圧の６個の外側の空間ベクトル値から定
められる実際空間ベクトル値（Ｓ、！Ｓ、′、５ｂ−８
ｂ′、Ｓｅ謬Ｓｃ′）の代シに、値ゼロの第７の空間ベ
クトル値を、トルクの実際値が目標値をＥＭ以上下回る
まで、挿入しなければならない。その上で再び磁束自動
制御がＤＣ／ＡＣ＝ｒンパータの接続状態を定める。

第５図の回路図で制御偏差ΔＨ！　Ｍ、。１１−Ｍｌが
トルク比較器ｖ２で公差値ＥＭと比較され、比較器ｖ２
が送出する回路変量Ｓ、によシ、符号で示したトルク依
存性切換装置ＭＵを介して、信号切換スイッチＳＵのス
イッチＳＵＪが接続状態変量Ｓａ’　　ｓ　Ｓｂ’　　
ｐ　Ｓａ’　（電圧空間ベクトル値ＳＮ（を圧空間ベク
トル値Ｕｏの形成のため）を導通することによって、接
続状態が変更される。

値Ｏの第７の電圧空間ベクトル値Ｕｏは、２つの異なる
接続状態によシ実現することができる。適当な選択基準
によシ副次的条件、例えば最小切換回数、接続状態最小
時間の保証等が満足される。第５図ではそのためにゼロ
状態選択ＮＡが使用される。

ゼロ状態選択ＮＡが送出する接続状態変量ＳＮは接続状
態変量れ’　　、Ｓｂ’　　ｒ　”’ｅ’に応じて次の
値を有する。

（Ｌ＝ｔＬｏｗ　、　　Ｈ＝Ｈ１ｇｈ　）合成鎖交磁束
の回転分の、パルスサイクルに関して平均した角速度は
上述の上うにして、軸回転数及びインダクタンスと回転
子抵抗の実際値及び在来の制御法で知られていなければ
ならない、その他の量やパラメータに関する一切の情報
なしに、所望のトルクの発生のために必要な値に自動的
に調整される。ＤＣ／ＡＣコンバータの入力直流電圧Ｕ
の、通常必ず存在する緩慢及び急速な変動は直接自動制
御によりて自動的に完全に考慮され、従って２　Ｅｗの
幅の公差帯で生じるトルクに対して影響し々い。

例えば基本回転数の３０−以下の範囲の小さな回転数の
場合は、トルク目標値の飛躍によって制御偏差ΔＭの大
きな負値が生じるが、動特性を一層改善することができ
る。この場合はトルク比較器ｖ２を介して、値ゼロの電
圧空間ベクトルＵ０の代シに空間ベクトル値Ｕ、・・・
・・・Ｕ６→　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　→　　　　　　　　　
→が、接続状態変量”’＆　ｔ　Ｓｂ　＋　Ｓｅによっ
て挿入される。上記の空間ベクトル値Ｕ、・−・・・Ｕ
６は符号を除いて、磁束自動制御が選定する電圧空間ベ
クトル値と一致する。

第６図にこのための実施例を示す。信号切換スイッチＳ
Ｕの切換スイッチＳＵＪに切換スイッチＳＵＪが前置さ
れる。切換スイッチＳＵ、？は接続状態変ｉｓＭ又は逆
接続状態変量Ｓ、′。

Ｓｂ’　　ｙ　”’ｃ’を導通する。逆変量Ｓ＆’　　
ｅ　Ｓｂ’　　ｒＳ０′の形成のため忙インバータＩｖ
が設けられている。切換スイッチＳＵＪは回転数依存性
の切換装置ＤＶによシ駆動される。小さな回転数（例え
ば基本回転数の３０％以下）の検出のために、比較器ｖ
４が使用される。比較器ｖ４は小さ々回転数が現れると
回路変量ＳＤを切換装置ＤＵに送出する（町、ｔＭ軸回
転数実際値。

ｎｎｌ工＝小さな回転数、例えば基本回転数の３０チに
対する限界値）。これの代案として、入力側に制御偏差
ΔＭと公差値ＥＭ′が送られる比較器ｖ５によって回路
変量ＳＤを形成してもよい。

ここにＥＭ′〉ＥＭ　である。この変法は、回転数を検
出しないでよい利点がある。

逆接続状態変量が指定された場合は総磁束空間ベクトル
が変動しないはかシでなく、直線的に通る軌道曲線上で
従来と逆の方向に全速で移動する。こうして例えば極め
て小さな正の軸角速度でも、回転子周波数ω１の大きな
負の値を得ることができる。トルクを急速に減少しよう
とする時に、このような値が必要である。

定常運転の点でトルクの実際値は、所望の目標値の周辺
で振幅ＥＭでのと歯状に振動する。Δルスサイクルの持
続時間は近似的に振動の幅２ＥＭに比例する。比例定数
はまず第一に回転数に関係する。基本回転数のおよそ半
分で最大値が生じる。それ故、使用するＤＣ／ＡＣコン
バータの最高許容ノ中ルス周波数を考慮して下回りては
ならない、ｊｋ　Ｅｗの限界値は、この回転数範囲にあ
る。当該のトルクの脈動はＤＣ／ムＣコンバータの性質
に原因し、直接自動制御の場合のように精々被制御運転
で、但しこれを下回らない場合に得られる。

磁束自動制御によって定められ、電圧空間ベクトルの新
しい外部値に初めて切換えられる時点に、磁束空間ベク
トルは第１図で原点間隔Ｆ、。１１によって定義される
磁束軌道曲線の目標直線上にある。しかし磁束空間ベク
トルは次の軌道曲線区間に交替するまでの時間の間、目
標直線に正確に従わない。原因は、固定子巻線抵抗に生
じる電圧ｉ−ｎ、である。適正な軌道曲線区間を通過す
る時に、磁束空間ベクトルの値は、当該の理想軌道直線
で生じる値と比較して減少する。次の新しい軌道区間に
到達するまでに経過する時間と共に、偏差が増大する。

すなわち一定の目標値Ｖ、。１１の場合、磁束値の平均
値は固定子周波数と共に低下するのである。

到達可能な停動トルクは磁束値の二乗に関係する。全停
動トルクが必要な場合は、毎周期６回だけ磁束値を正し
い値にするだけでは、極めて小さな固定子周波数にはも
はや十分でない。

そこで低い固定子周波数の場合の磁束値の直接自動制御
を次に取上げる。

ＤＣ／ＡＣ３相コンバータの出力電圧は、２個の独立の
操作量の系である。理想的な場合には、それによって誘
導機の２つの量、すなわち所定の目標過程を、操作量の
制限によって規定される範囲内で誤差なく追従すること
ができる。

公知の磁界指向制御法では、例えば回転子磁束値とトル
クに対する目標過程が指定され、固定子電流はその場合
、必然的に生じるままに受容しなければならず、理想的
な場合はそのままの形で、ＤＣ／ＡＣコンバータ電圧を
介して機械に印加しなければならない。

これまで述べた直接自動制御法では、理想的な場合（Ｅ
Ｍ→０）にやは、９）ルクと磁束量の所望の経過が誤差
なしに得られるようでちる。磁束量で問題になるのは、
／４ラメータ１．。１１の時間的経過を自由に指定する
ことができる、自動制御によって確定された種類の、磁
束空間ベクトルの軌道曲線区間である。２つの独立の操
作量しか利用できないので、ＥＭ→０の場合はＶ、。ｎ
（ｔ）の指定によりて満足できない別の要求を許容する
ことはできない。

そこでＥ　Ｍ　＞　Ｏの実際の二位置トルク制御は次の
特徴を有する。すなわちトルクの実賑値が有限な幅２Ｅ
Ｍの公差帯の内部で経過する場合に、必ずしも操作量状
態を変更しなければならない訳でないが、変更してもよ
い。従って一種の時間多重法で別の第３の量を、原則と
して自由に指定できる、公差を含む目標値に追従させる
ことが実際に可能である。数量形成袋［ＢＢが磁束成分
’／ｃ　ｅ　’／ｂ　＊　Ｆ／ａから形成したｉｌＦ／
１の補助二位置制御によって、例えば低い固定子周波数
の場合に６分の１周期内の磁束空間ベクトルの適正な軌
道曲線が、共通の原点を通る理想軌道直線から許容され
る以上に偏ることがこうして防止される。低い軸回転数
でトルクが比較的緩ｔ＆ＫＬか変化しないノクルスサイ
クルの時間区間でだけ、この第３の制御を働かせるのが
適当である。

これを可能にする信号処理構造の例を第５図に示す。更
に比較部１７が設けられておシ、量ＩＦ／ｌ及びＦ、。

１１がここに現れ、制御偏差Δｖ−Ｖ、。１ｌ−ＩＦ／
Ｉを磁束比較器ｖ３に送出する。比較器ｖ３の入力側に
公差値Ｂｙが印加される。比較器ｖ３の出力側は回路変
量Ｓｙを磁束依存性の切換装［ＦＵに送出する。

数値形成装置ＢＢの出方信号ＩＦ／１　　が目標値Ｖ、
。１１を許容される公差値ＥＦ以上に下回ると、信号Ｓ
Ｆによシ始動される当該の比較器ｖ３を介して、切換装
置ＦＨのスイッチＳＵＪから切換信号への代〕に１２０
°変位した切換信号Ｓ、′。

Ｓｂ’　ｙ　Ｓｅ’が切換装置ＭＵのスイッチＳＵＪに
転送される。またこの切換装置がその比較器ｖ２によシ
作動されると、今度はｓ、ｗｓｂ’　；Ｓｂ　”　Ｓｃ
’　；　Ｓｃ＝　Ｓａ’が成シ立つ。すなわち機械は、
パルスサイクルの第１の部分区間で有効で６０た値に対
してｌ　２０’の遅れ角位置差を有する電圧空間ベクト
ル値を入力する。

その結果、磁束空間ベクトルは停止しないで、目標軌道
直線に対して約１２０°変化した方向に全速で移動する
。新しい軌道上で、実際Ｆ、酸成分値は極めて急速に増
加する。もしその間にトルクが目標値をＥＭ以上下回る
ならば、切換装置ＭＵによって過程が直ちに中断される
。すなわちトルク制御が侵先する。そうでない場合は貴
ＩＦ／Ｉ　が原点間隔Ｖ、。１１に到達した時に、初め
て磁束値の増加が切換装置ＦＵによって終了させられる
。このようにして任意に低い固定子周波数でも、磁束空
間ベクトルの適正な軌道曲線が目標軌道直線に常に極め
て密接して保持される。磁束値は、磁束軌道曲線の六角
形がもたらす範囲で、ごく僅かしか変化しない。

実際のＦ、・−成分の値は、磁束自動調整によって選定
された値に対して１２００遅れる電圧空間ベクトル値に
よってしか増加できない訳でなく、６０°しか遅れない
電圧空間ベクトル値でも増加が行われる。このようにし
て所望の効果は、ＤＣ／ＡＣコンバータの各々２つの異
なる接続状態で得ることができる。適当な選択基準によ
って、ゼロ状態の選択の場合のように補足的副次条件が
考慮される。

第７図、第８図、第９図にかご形誘導機のトルクの急速
な変化の除の主要量の時間的経過を示す。その場合パル
ス周波数ｆ、はそれぞれ３Ｘ３００　Ｈｚであシ、周波
数の定格ｆ０は６０又は５０　Ｈｚである。第７図と第
８図に磁束曲線ＩＦ／ｌ、トルク目標値Ｍｓｏｉｌ、ト
ルク実際値Ｍｉｓｔ−ｍれ電圧Ｕ、＆及び導体電流Ｓ、
＆の経過を示す。

第７図ではトルク目標値Ｍ、。１１が、値８３チＭｋ及
び７５チＭｋ（Ｍｋ＝停動トルク）の間で変化させられ
る。回転数実際値ｆＬｉｓｔは０．２５ｎｏである（ｎ
ｏ＝基本回転数）。磁束曲線ＩＦ／Ｉの矢印によって短
い時間間隔が表示される。この時間間隔で前述のように
ｊｉＬＩＦｌｌが、低い固定子周波数で二位置制御によ
シ、その目標値まで高められる。量１Ｆｚｌの急激な上
昇を含む、図示しない未衣示の残余の部位で、前述の磁
束自動制御によシこれが行われる。■で表す電圧曲線の
部位に、トルクの必要な、急速な減少のために回転磁界
の回転方向が固定子に対して短時間逆転する。

第８図でもトルク目標値Ｍ、。１１が値８３％Ｍｋ及び
７５％Ｍｋの間で変化させられる。但し回転数実際値は
０．７５　ｎ６である。トルクＭ、。１１の急速な増加
が必要な場合は、磁束ＩＦ／Ｉが動的に大幅に減少され
ることが明らかである。この上うにして回転数ｎｉｍｔ
が基本回転数ｎ０の２分の１より著しく高い時は、大き
な正の回転子すベシ値を得ることができる。

第９図にトルク目標値Ｍ、。１１．トルク実際値Ｍ’１
　ｓ　ｔ％相電圧Ｕ０及び３つの変換器電流の和ｌ５ａ
ｌ＋Ｉ’ｂｌ　＋　ｌ嶋１　の時間的経過を示す。トル
ク目標値Ｍ、。１１は値１１２．５％Ｍ、及び１２５チ
ＭＷの間で変化させられる（　ＭＮ＝定格トルク）。回
転数実際値１１１ｓｔは０．４ｎ６である。電流和曲線
が明らかＫしているように、動過程においても３つのイ
ンバータ電流ｌ５ａｌ＋ｌ５ｂｌ＋１ｓｅｌのピーク値
が、比較可能な定常運転値よシ大きくならないことが、
直接制御によって自動的に達成される０

【図面の簡単な説明】

第１図は固定子電圧と総磁束の空間ベクトル及び磁束空
間ベクトルの軌道曲線の図、第２図は直接磁束自動制御
のための信号処理の回路図、第３図は表皮効果のない直
線基本波誘導機の等価回路図、第４図は総磁束値が一定
の誘導機の電流空間ベクトルの定常軌跡と動軌跡の図、
第５図は回転磁界機器のトルクと磁束の直接自動制御の
ための信号処理の回路図、第６図は第５図の実施態様の
因、第７図、第８図、第９図はかご形誘導機のトルクの
急速な変化の際の主要量の時間的経過の図を示す。 ｉｌｌ、・・・固定子電流成分、ｉ／、・−固定子電流
成分、Ｕ、・−固定子電圧成分、Ｕハ・・・固定子電圧
成分、Ｆ／ａ・・・固定子磁束成分、Ｆ／ｂ’−固定子
磁束成分、Ｆ／ｃ・・・固定子磁束成分、Ｆｌ。！！・
・・固定子磁束目積値、Ｖｌ・・・磁束制御装置、ＷＲ
・・・Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃコ／パータ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦Ｃ≧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）出力電圧系統の振幅、位相及び周波数が可変である
   ＤＣ／ＡＣコンバータを介して給電する、回転磁界機器
   を制御する方法において、測定された固定子電流成分（
   ｉ＿α＿ａ、ｉ＿β＿ａ）と固定子電圧成分（Ｕ＿α＿
   ａ、Ｕ＿β＿ａ）から形成された固定子磁束成分（Ψ＿
   β＿ａ、Ψ＿β＿ｂ、Ψ＿β＿ｃ）の振幅を磁束制御回
   路の実際値として使用し、磁束制御手段（Ｖ１）がＤＣ
   ／ＡＣコンバータ（ＷＲ）の接続状態を直接指定するこ
   とによって、所定の固定子磁束目標値（Ψ＿ｓ＿ｏ＿ｌ
   ＿ｌ）に応じてＤＣ／ＡＣコンバータの出力電圧系統の
   位相と周波数を調整することを特徴とする回転磁界機器
   の制御方法。 ２）測定された固定子電流成分（ｉ＿α＿ａ、ｉ＿β＿
   ａ）と計算された固定子磁束成分（Ψ＿α＿ａ、Ψ＿β
   ＿ａ）から形成された機器のトルク（Ｍ＿ｉ）をトルク
   制御回路の実際値として使用し、トルク制御手段（Ｖ２
   ）が中間タイミングを取ることによってＤＣ／ＡＣコン
   バータの出力電圧系統の振幅と周波数を、所定のトルク
   目標値（Ｍ＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ）に応じて調整することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の制御方法。 ３）６個の異なる正常な電圧空間ベクトル （■＿１・・・■＿６）を形成する６個の正常な接続状
   態と、電圧空間ベクトル・ゼロ（■＿０）を形成する２
   個の不正常な接続状態を有する三相６パルス制御ＤＣ／
   ＡＣコンバータの使用の際に、固定子磁束成分が６個の
   正常な電圧空間ベクトルの方向に対して垂直に形成され
   、次に接続しようとする電圧空間ベクトルの方向に垂直
   の磁束空間ベクトルの成分が所定の固定子磁束目標値（
   Ψ＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ）に到達又は超過する時に、或る実
   際の正常状態から後続の正常な接続状態へのＤＣ／ＡＣ
   コンバータの出力電圧系統の切換が行われることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の制御
   方法。 ４）パルス制御ＤＣ／ＡＣコンバータを使用する際に、
   前記ＤＣ／ＡＣコンバータをトルク制御装置により、磁
   束制御装置が指定する正常な電圧状態と電圧状態ゼロと
   の間で二位置制御の方向に往復切換することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第３項に記載の制御方法。 ５）小さな回転数の場合にトルク制御手段により、磁束
   制御手段が指定する正常な電圧状態と、これと逆の電圧
   状態との間で切換を行うことを特徴とする、特許請求の
   範囲第３項に記載の制御方法。 ６）入力側で積分器（Ｉ）及び成分変換器 （ＫＷ）が形成する磁束成分（Ψ＿β＿ａ、Ψ＿β＿ｂ
   、Ψ＿β＿ｃ）の振幅と固定子磁束目標値（Ψ＿ｓ＿ｏ
   ＿ｌ＿ｌ）とを入力し、出力側でＤＣ／ＡＣコンバータ
   （ＷＲ）の駆動のために接続状態変量（Ｓ＿ａ′、Ｓ＿
   ｂ′、Ｓ＿ｃ′）を送出する第１の比較器（Ｖ１）が、
   磁束制御手段として使用されることを特徴とする、回転
   磁界機器の制御装置。 ７）信号切換スイッチ（ＳＵ）が第１比較器（Ｖ１）と
   ＤＣ／ＡＣコンバータ（ＷＲ）の間に設けられ、その第
   １スイッチ（ＳＵ１）が磁束制御手段（Ｖ１）の指定す
   る接続状態変量（Ｓ＿ａ′、Ｓ＿ｂ′、Ｓ＿ｃ′）と接
   続状態ゼロ（Ｓ＿Ｎ）の間で往復切換することを特徴と
   する、特許請求の範囲第６項に記載の制御装置。 ８）信号切換スイッチ（ＳＵ）の第１スイッチ（ＳＵ１
   ）がトルク制御手段（Ｖ２）により、トルク依存性の切
   換手段（ＭＵ）を介して駆動されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第７項に記載の制御装置。 ９）トルク制御手段として第２の比較器 （Ｖ２）が設けられ、トルク制御偏差（−ΔＭ）と所定
   の第１のトルク公差値（Ｅ＿Ｍ）とを比較することを特
   徴とする、特許請求の範囲第８項に記載の制御装置。 １０）固定子電流成分（ｉ＿β＿ａ、ｉ＿α＿ａ）と磁
   束成分（Ψ＿β＿ａ、Ψ＿α＿ａ）から内部トルク（Ｍ
   ＿ｉ）を形成するためにトルク計算機（ＭＲ）が設けら
   れ、トルク制御偏差（−ΔＭ）を形成するために内部ト
   ルク（Ｍ＿ｉ）と所定のトルク（Ｍ＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ）
   が比較されることを特徴とする、特許請求の範囲第９項
   に記載の制御装置。 １１）信号切換スイッチ（ＳＵ）が第２のスイッチ（Ｓ
   Ｕ２）を有し、該スイッチが接続状態ゼロ（Ｓ＿Ｍ）と
   、磁束制御装置（Ｖ１）によって指定され、１２０°の
   遅れ角位置差を有する接続状態変量との間で往復切換す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の制
   御装置。 １２）信号切換スイッチ（ＳＵ）の第２スイッチ（ＳＵ
   ２）が磁束依存性の切換手段（ΨＵ）を介して駆動され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１１項に記載の
   制御装置。 １３）数値形成手段が磁束成分（Ψ＿β＿ａ＿１、Ψ＿
   β＿ｂ＿１、Ψ＿β＿ｃ）の振幅の値（｜Ψ＿β｜）を
   形成し、この値が固定子磁束目標値（Ψ＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿
   ｌ）と比較され、磁束制御偏差（ΔΨ）が第３の比較器
   （Ｖ３）に送られ、磁束制御偏差（ΔΨ）が所定の磁束
   公差値（Ｅ＿Ψ）を超えるならば、第３比較器が磁束依
   存性の切換装置（ΨＵ）を駆動することを特徴とする、
   特許請求の範囲第１２項に記載の制御装置。 １４）信号切換スイッチ（ＳＵ）が第３のスイッチ（Ｓ
   Ｕ３）を有し、該スイッチが接続状態ゼロ（Ｓ＿Ｎ）と
   、磁束制御手段（Ｖ１）によって指定される、逆の接続
   状態変量との間で往復切換することを特徴とする、特許
   請求の範囲第７項に記載の制御装置。 １５）逆の接続状態変量を形成するために、インバータ
   （ＩＶ）が設けられていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１４項に記載の制御装置。 １６）信号切換スイッチ（ＳＵ）の第３スイッチ（ＳＵ
   ３）が回転数依存性の切換手段（ＤＵ）を介して駆動さ
   れることを特徴とする、特許請求の範囲第１４項に記載
   の制御装置。 １７）入力側で誘導機（ＩＭ）の回転数実際値（ｎ＿ｉ
   ＿ｓ＿ｔ）及び最小限界値を入力する第４の比較器（Ｖ
   ４）によって、回転数依存性の切換装置（ＤＵ）が駆動
   されることを特徴とする、特許請求の範囲第１６項に記
   載の制御装置。 １８）入力側でトルク制御偏差（−ΔＭ）と、第１の公
   差値（Ｅ＿Ｍ）より大きい第２のトルク公差値（Ｅ＿Ｍ
   ′）を入力する第５の比較器（Ｖ５）によって、回転数
   依存性の切換手段（ＤＵ）が駆動されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第９項及び第１６項のいずれか１項
   に記載の制御装置。 １９）固定子磁束目標値（Ψ＿ｓ＿ｏ＿ｌ＿ｌ）が制御
   手段（ＰＩＤ）によりトルク制御偏差（−ΔＭ）から形
   成されるととを特徴とする、特許請求の範囲第６項ない
   し第１８項のいずれか１項に記載の装置。 ２０）ゼロ状態選択（ＮＡ）が、磁束制御手段（Ｖ１）
   の指定する接続状態変量に応じて接続状態ゼロ（Ｓ＿Ｎ
   ）を形成することを特徴とする、特許請求の範囲第７項
   ないし第１９項のいずれか１項に記載の制御装置。