JPS6139889A - 誘導電動機の制御装置 - 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】 本発明は、誘導電動機のベクトル制御方式に関し、とく
に誘導電動機の定数変化を考慮した自動界磁弱め制御に
好適な誘導電動機の制御装置に係る。

・近年、誘導電動機の一次電流を位相まで制御すること
により、直流機と同等の性能を得ることができるベクト
ル制御方式か開発され、誘導電動機の堅牢安価なことと
相俟って注目されている。

ベクトル制御方式にも、種々の方式があるが、標準の誘
導電動機を用いることができ、かつ停止状態から高精度
の運転ができるものとして、トルク指令と磁束指令とか
ら演算によって回転子に鎖交する磁束を求め、これを基
準として一次電流を定める方式がある。

この方式の一例を第１図にしたがって説明する。

第１図は、先行技術としての、正弦波サイクロコンバー
タを用いて誘導電動機を自動界磁弱め制御するシステム
の構成結線図である。ただし、簡単のため電流制御系は
省略している。

なお、図面における同一符号は同一もしくは相当部分を
表わすものとする。

周波数変換装置である正弦波サイクロコンバータ１は誘
導電動機２へ電流基準１１；、１１′Ｖ、１１↓にした
がい、一次電流ｉ　　、’　　、ｉ　　を供給す１ｕ　
　　Ｉｖ　　　Ｉｗ る。

３は２相のセルシン発信器で、図示しない励磁回路で励
磁され、誘導電動機２の回転子の角速劇で搬送波が振幅
変調された信号が得られる。

同期整流回路６は搬送波を除去し、その出力として誘導
電動機２の回転子角速度ωを持った正弦波信号を出力す
る。

５は交流電源、８は速度基準７と回転計発電機４より得
られる誘導電動［２の回転速度ωとを比較する比較器、
９は比較器８により検出された速度偏差を増幅し誘導電
動ＩＮ２の速度ωをつねに速度指令ω９に等しく制御す
る速度制御回路であって、磁束演算値Φ２によりそのゲ
インを自動的に変化させる。

１０は回転子速度ωの絶対値１ω１をとる絶対値変換回
路、１１は磁束演算値Φ２と絶対値変換回路１０の出力
１ω１を掛算する掛算器、１３は界磁弱め開始点設定器
１２の設定量と掛算器１１の出力１ωＩＸΦ２を比較す
る比較器で、誘導電動Ｉｔ１２の回転速度ωが増加して
、１ω１×Φ２が設定器１２の設定量を越えると、偏差
がダイオード１４１を介して自動界磁弱め制御回路１４
へ導かれる。

自動界磁弱め制御回路１４は偏差信号を増幅し、ダイオ
ード１４２を経て、その信号を比較器１６へ与える。

比較器１６は強め界磁基準１５から自動界磁弱め制御回
路１４の出力と磁束演算値Φ２とを減算し、この偏差を
磁束制御回路１７へ与える。

磁束制御回路１７は比較器１６より与えられる偏差信号
を増幅して、磁束演算値Φ２が強め界磁基準１５と、自
動界磁弱め制御回路１４より与えられる弱め指令との差
に等しくなるように制御する。

したがって、低速時には磁束演算値の２は強め界磁基準
１５に等しく制御され、速度が増加して掛算器１１の出
力１ω１×Φ２が界磁弱め開始点設定量を越えると、磁
束演算値Φ２は速度ωに反比例して弱められる。

１８は一次電流瞬時基準値演算回路で、速度制御回路９
と磁束制御回路１７の出力信号から、磁束演算値Φ２な
らびに誘導電動機２へ与えるべき一次電流を演算してお
り、その一次電流の演算値はすべり角速度ω、をもった
２相正弦波１１ｃｏｓ　ｏｏ、ｔ、　　ｌ　１ｓｉｎ　
ω、ｔとして得られる。

（ω十ω８）演算回路１９は同期整流回路６より得られ
る誘導電動ＩＮ２の回転子角速度ωを持った２相正弦波
信号により、信号１　、　ＣＯ２Ｏ３し。

Ｊ１ｓ＋ｎω、ｔを誘導電動機２へ与えるべき角速度ω
１　（−ω８＋ω〉に変換する。

この変換は、つぎのく１式）、（２式）に基づいて行な
われる。

Ｉ　ｓｉｎ　（ωｔ）　−ｃｏｓ（ωｔ）＋１１ｃｏｓ
（ω、ｔ）　−ｓｉｎ　（（Ｚ）１：）Ｓ ＝　１１ｓｉｎ　　（ω、十ω）　ｔ ＝（１ｓｉｎω１ｔ　　　　　　　・・・・・・・・・
（１式）％式％（） ＝１１ＣＯ３ω１ｔ　　　　　　　・・・・・・・・・
（２式）この（ω＋ω３）演算回路１９は掛算器と直流
演算増幅器から容易に構成できる。

２０は直流演算増幅器による加算・減算回路で構成され
る２相→３相変挽回路であり、これによ’１ｗに変換さ
れる。

３相のうらＵ相として電流基準１１ｃｏｓω１ｔをその
まま用いたときの■相・Ｗ相での変換式はく３式）、（
４式）、（５式）で示される。

ｉ　１ニーＩ　１ｃｏｓω１ｔ　　　　・・・・・・・
・・・・・（３式）−Ｉ　Ｉ　ＣＯ３（ω１１−−π）
　・・・・・・（４式）そうして、正弦波サイクロコン
パ〜り１は誘導電動８１２へ一次電流’　１ｕ、’　１
ｖ、’　１ｗ’供給する。

この制御方式の主要部分は、一次電流瞬時基準値演算回
路１８であるので、この回路１８について詳しく説明し
ておこう。

第２図は、誘導電動機２を２相２極とし９０”位相差の
α−β座標系で表わした動作原理説明図である。

α−β座標系として回転子ど同じ角速度ωで反時計方向
に回転するものをとり、α軸・β軸上に一次巻線・二次
巻線の成分をとる。

２０１は一次巻線のα軸成分、２０２は一次巻線のβ軸
成分、２０３は二次巻線のα軸成分、２０４はβ軸成分
をそれぞれ表わす。

実際には静止している一次巻線を二次巻線と同じ角速度
ωで回転すると考えたため、α−β座標系における一次
巻線と二次巻線は相対的に静止していると考えられ、速
度に起因する起電力は表面に現われず、二次巻線に生ず
る起電力は一次電流が流れることによる変圧器起電力の
みとなる。

したがって、巻線２０１を流れる電流を１１（１１巻線
２０２を流れる電流をｉ　　　巻線２０３を１β・ 流れる電流をｉ　　　巻線２０４を流れる電流を２αゝ ｉ　　とすると、巻線２０３・巻線２０４につき２β 下記（６式）・（７式）が成立づ°る。

Ｒ２１２（ｘ＋ｐ（Ｍｉ１ｏ十Ｌ２１２（ｘ〉＝０　　
　・・・・・・・・・（６式）Ｒ２１２β＋ｐ（Ｍｉ１
β十’２’２β）＝Ｏ・・・・・・・・・（７式）ただ
し、巻線２０３および巻線２０４の抵抗をＲ、自己イン
ダクタンスをＬ２、巻線２０１と２０３、および巻線２
０２と２０４の相互インダクタンスをＭ、時間微分（ｄ
／ｄｔ）をｐとしている。

ここで、二次ｍ１ｉＡ２．０３に鎖交している磁束数を
Φ　　　二次巻線２０４に鎖交している磁束数２αゝ をΦ２βとすると、（６式）・（７式）は（８式）・（
９式）のように、書き直すことができる。

Ｒ２１２（ｘ＋ｐΦ２　ａ＝ｏ　　　−−・・（８式）
Ｒ２１２β＋ｐΦ２β＝Ｏ・・・・・・・・・（９式）
また、（１０式）・（１１式）が成り立つ。

Φ　α−Ｍ　ｌ　１　ａ　＋　Ｌ　２　ｊ　２　ａ　　
・・・＝・（１０式）Φ　β−Ｍ　ｉ　１β十１２’２
β　・・・・・・（１１式）しかして、二次巻線に鎖交
する磁束の総数、ずなわち二次磁束をΦ２とすると、磁
束Φ２は磁束Φ２αと磁束Φ２βのベクトル和となる。

磁束Φ２とα軸のなす角をθとすると、Φ２ａ−Φ　Ｃ
Ｏ５θ、Φ２β−Φ２　Ｓｉｎθであることよす、磁束
Φ２（ｘ、Φ２βの微分値はく１２式）・（１３式）で
与えられる。

ｐΦ２（ｘ−（ｐΦ２）Φ２ａ／Φ２−Φ２βｐθ＝（
ｐΦ２）Φ２Ｑ、／Φ２−Φ２βΦ、　　　・・・・・
・（１２式）％式％ ＝（ｐΦ２）Φ２β／Φ２−Φ２ｏω、　　　・・・・
・・（１３式）・（１２式）・（１３式）において、ｐ
θは二次磁束Φ２とα軸のなす角の変化率で、これは二
次磁束Φ２と回転子のなす角の変化率であって、すベリ
角速度ω、である。

一方、二次巻線に生ずるトルクＴＱは巻線２０３．２０
４にそれぞれ鎖交する磁束と二次電流より（１４式）の
ようになる。

Ｔｑ＝Φ２β’２（Ｚ−Φ２　ａ　１２　Ｂ　　　　曲
””’　（１４式）（９式）を（１４式）に代入して整
理すると、（１巨式）を得る。

理して（１６式）が得られる。

すなわち、誘導電動機２の発生トルクは二次磁束Φ２の
２乗に比例し、すべり角速度ω、に比例する。

他方、二次磁束と一次電流の関係は（８式）と（１０式
）、（９式）と（１１式）より、（１７式）・（１８式
）のように表わせる。

（１７式）・（１８式）の右辺に（１２式）・（１３式
）を代入し微分を実行すると、（１９式）・（２０式）
をうる。

・・・・・・・・・（１９式） ・・・・・・・・・（２０式） （１９式）・（２０式）をさらに で解くと、（２１式）・（２２式）をうる。

（２１式）・（２２式）をΦ２ａ／Φ２”’ＣＯ３θ。

Φ２β／Φ２＝Ｓｌｎθなることを考慮して変形すると
、（２３式）・（２４式）を得る。

（１十−ｐ）Φ２−Ｍ　ｊ　１　ａ　ＣＯ３θ＋Ｍ　！
　１．Ｂ　Ｓｌｎθ　　・・・（２３式）（２３式）に
おいて、Ｍｉ　　　ｃｏｓθ。

１　α Ｍｉ　　　ｓｉｎθはともに、二次磁束の２と平行な１
　β 成分であり、これは二次磁束Φ２の大きさとその変化率
に寄与するものである。

また、（２４式）の−Ｍｉ　　　ｓｉｎθ。

１α Ｍｉ１βＣＯＳθはともに、二次磁束Φ２と直角方向の
成分であり、これはトルクＴに寄与するものといえる。

これは、（１６式）よりトルクＴが二次磁束理解される
。

したがってトルク分電流１　　二次磁束分電流１ｑゝ ’１ｄとすると、（２３式）・（２４式）より（２５式
）・（２６式）が得られる。

・・・・・・・・・（２５式） ％式％ （２５式）・（２６式）を、巻線２０１．２０２を流れ
る電流１１１２，１１βについて解き、かつ二次磁束分
電流’１ｄ、トルク分電流１１ｑ、電流１１０！、　１
βをそれぞれ電流指令値、＊　　、＊１ｄ・　　１ｑ・ 、＊　　、＊として表わすと、（２７式）・１　α・　
　１　β （２８式）が得られる。

ｉ＊＝ｉ”ｃｏｓθ−＋　　ｓｉｎθ　　　・・・・・
・・・・・・・（２７式）％式％ ｉ　　　＝ｉ　　ｓｉｎθ−ｉ　　ｃｏｓθ　　　・・
・・・・・・・・・・（２８式）１β　１ｄ１ｑ 信号１１５は磁束制御回路１７の出力として、信号１１
；は速度制御回路９の出力の出力として得られるから、
二次磁束Φ２のα軸となす角度θがわかれば、（２７式
）・（２８式）よりα−β座標系における電流指令、　
　＊　　　Ｂを得ることが１　α′　　１　β できる。

この方式は、二次磁束Φ２とその角度θを演算によって
求める。

第３図は、その二次磁束Φ２とそのα軸となす角度θの
演算を行なう一次電流瞬時基準値演算回路のブロック線
図である。３０１はトルク分電流分指令値ｉ　＊の出力
端子、３０４は一次電流β１　α 軸成分指令値１１ｈの出力端子、３０５は二次磁束Φ２
の演算値の出力端子、３０６は座標変換回路、３０７は
二次、磁束瞬時値演算回路、３０８は二次磁束瞬時値基
準化回路、３０９は二次磁束絶対値演算回路、３１０，
３１１，３１２．３１３はおのおの掛算器、３１４，３
１５は加算器、３１６．３１７は直流演算増幅器、３１
８゜３１９は抵抗値１の抵抗器、３２０．３２１は抵は
直流演算増幅器、３２６．３２７は掛算器、３２８．３
２９，３３０．３３１は抵抗値１の抵抗器、３３２は直
流演算増幅器、３３３，３３４は抵抗値１の抵抗器、３
３５．３３６は掛算器、３３７は直流演算増幅器、３３
８，３３９゜３４０は抵抗値１の抵抗器である。

まず、二次磁束瞬時値演算回路３０７から説明する。抵
抗３１８と３１９は抵抗値１、抵抗３２０と３２１はそ
の抵抗値を一次巻線・二次巻線間の相互インダクタンス
Ｍに設定されており、３１６へ入力として信号ｉ　　を
与えると、その１α れ、これは（１７式）より−Φ２（ｘに等しい。

同様に、直流演算増幅器３１７へ信号ｉ　　を１β 与えて、その出力として一Φ２βが得られる（（１８式
）参照〕。

こうして得られた二次磁束Φ２のα−軸、β−軸成分の
演算値は、二次磁束瞬時値基準化回路３０８にて、二次
磁束Φ２の絶対値により演算される。すなわち、直流演
算増幅器３２４の出力が掛算器３２６によって、二次磁
束Φ２の絶対値と掛算したものが、帰還されるため出力
として、入力を二次磁束Φ２の絶対値で割算したものが
得られる。

入力が−Φ２ｏであるから出力はΦ２ａ／Φ２となり、
Φ２（ｘ／Φ２はすでに述べたようにＣＯＳθに等しい
。

同様に直流演算増幅器３２５の出力はΦ２β／Φ２（＝
　ｓｉｎθ）が得られる・ 直流演算増幅器３３２は符号反転し、−Φ２β／Φ２（
＝−ｓｉｎθ）を得るためのものであり、３０．９は二
次磁束Φ２の絶対値を演算し、掛算器３３５は一Φ２ａ
とΦ２ａ／Φ２、掛算器３３６は一Φ２βとΦ２β／Φ
２がそれぞれ入力として与えられ、これらの出力と直流
演算増幅器３３７による加算器で加算するから、直流演
算増幅器る。

こうして得られた二次磁束絶対値Φ２の演算値は、磁束
制御回路１７へ磁束検出値として帰還される。

二次磁束瞬時値基準化回路３０８にて、二次磁束Φ２の
α−軸に対する角度θが演算されたので、トルク分電流
指令値１１．と二次磁束分電流指令値１１ｈを演算する
ことができる。

□掛算器３１０．３１１と加算器３１４によって、（２
７式）に基づき演算が行なわれて指令値１１λをえ、掛
算器３１２．３１３と加粋器３１５によって（２８式）
に基づき演算が行なわれて指令値１１を得る。

１　β 指令値１１＊Ｂを得る。

掛算器３１０，３１１と加算器３１４によって、（２７
式）・（２８式）へ変形して、（２９式）・（３０式）
を得る。

’１”Ｑ＝ＩＩＣＯ名（θ＋φ）　　・・・・・・（２
９式）！　１”Ｂ、　＝　Ｉ　Ｉ　Ｓ！ｎ　、（θ＋φ
）　　・・・・・・（３０式）ただし、一次電流１１お
よび位相φは（３１式）およ□び（３２式）に示すとお
りである。

−１’１ｑ φ−ｔａｎ　　７　　　　　・・・・・・・・・（３２
式）また、磁束Φ２とα軸のなす角θについては、（２
６式）より（３３式〉が得られる。

これに、く２５式）にり二次磁束Φ２について解き、代
入するとく３４式）が得られる。

ωｓ＝ｐθ （２９式）・（３０式）で与えられる巻１ｉ１２０１゜
２０２を流れる電流指令値１　＊　１　＊は、角１　α
・　　１　β の正弦波となる。

指令値、　　＊、　、　　＊を変えると、振幅と角速度
が１ｄ・　　１ｑ ともに（３１式〉・（３４式）にしたがって変化し、ま
た位相φは（３２式）にしたがい瞬時に変化して、速度
制御系と磁束制御系が干渉し合うことを避ける。

ロコンバータ１を運転する。

このようにしてこの制御方式は、誘導電動機２の二次磁
束の２を演算より求め、それにしたがって一次電流を与
えることにより、標準の誘導電動機２を用いて、零速度
（停止）から高範囲にわたり、高精度の運転を行なうこ
とができ、かつ磁束検出値として演算値を適用している
から、磁束検出値が滑らかであり、速い磁束制御が可能
となる。

しかし、さきに述べたことが成り立つのは、演算回路に
おける定数と、誘導電動機の実際の定数が一致している
場合である。

第３図の演算回路の定数は一定であるが、誘導電動機の
実際の定数は運転条件によって変化する。

とくに、二次巻線の抵抗値Ｒ２は温度に依存し、誘導電
動機が負荷を背負って長時１ｉＳ３運転されると、二次
巻線の温度は上昇するから、それとともに変化すると考
えねばならない。

ここで、二次巻線の抵抗のＲ２の値が、演算回路１８と
誘導電動機２とで異なっている場合に生じる現象につい
て考察する。

（２７式）・（２８式）に基づき、巻線２０１゜２０２
を流れる電流の指令値１　　＊　１　８が演１　α・　
　１　β 算され、これにしたがい誘導電動機２へ一次巻線を流れ
る電流’１（ｘ、１１βが供給され、誘導電動機２の内
部では（２５式）・（２６式）が成りしかしながら、二
次巻線の抵抗のＲ２の値が電流’１ｄもこの指令値１１
コと異なっている。

与えて、二次磁束Φ２を確立するときについて述べＪ：
う。

指令値１１；が零であるから、（２９式）ないしく３４
式）からすべり角速度ω　、位相φは零で流指令値１１
′８は零の直流となる。

二次抵抗Ｒ２の値が異なるため、実際の誘導電動機内の
磁束と演算磁束とでは、確率されるまでの時間が違う。

したがって、磁束制御を行なった場合、二次磁束分電流
指令値１１５は誘導電動機内の二次磁束Φ２が磁束指令
値に達しない前に定常値に弱められたり、磁束指令値に
達しても、′演算磁束が磁束指令値に達するまでは、定
常値に弱められないという現象が生じる。

このため誘導電動機内の二次磁束Φ２は、その電流指令
値１１５が定常値に達した後は、ゆっくりと誘導電動機
２の二次巻線の時定□゛数によって、磁束指令値に収束
する。

つまり、トルク分電流指令値１１♂が零であるケースに
ついて、二次磁束分電流指令値１１１が一定である場合
と、磁束演算値によりその指令値１１５を制御する場合
において、生じる現象について述べており、指令値１１
；が零であるときは（３４式）からすべり角速度ω　は
零であり、二次抵抗Ｒ２の値に依存せず、指令値１１コ
とその電流’１ｄは等しかった。

つぎに、二次磁束Φ２がある磁束指令の下に定常状態に
あるとき、トルク分電流指令値１１；を零からある値に
ステップ的に変化したときを考える。

巻線２０１．２０２への電流指令値１１；。

１１は（２９式）から（３４式）に基づき、直１　β 線から正弦波に瞬時に変化する。すなわち、一次電流の
ベクトルは回転子に固定したα−β座標系に対して回転
し始める。

すべり角速度ω　は二次磁束分電流指令値１１νこの一
次電流と二次磁束間の関係は、（１７式）・（１８式）
で表わされ、（１７式）・（１８式〉は前定数としてＬ
２　／Ｒ２を含んでいるから、定常状態でも誘導電動機
内と演算回路とでは、二次磁束の大きさ、位相とも異な
ったものとなるが、それは誘導電動機と演算回路とで、
二次磁束分電流’１ｄとその指令値１１トトルク分電流
１１ｑとその指令値１１：が違うことを意味する。

これによって発生するトルクも、当然、トルク分電流指
令値ｉ１５により指令される値とは異なる。

ざらに、このとぎトルクは誘導電動機内の二次磁束Φ２
が定常値に落ちつくまでの間、過渡現象を持つ。

したがって、トルク分電流指令値１１；は誘導電動機内
の磁束の値により、所要のトクルを発生するように制御
され、さらにこれによって磁束が変化するから、速い速
度制御は望めない。

自動界磁弱め制御を行なうと、トルク電流指令値１１　
二次磁束分電流指令値１１１ともに変化１ｑゝ するから、ざらに複雑な過渡現象となる。

ここにおいて、本発明はこ、れらの不具合を解決するた
めになされたものである。

すなわち、さきに述べた問題点は、誘導電動機の二次抵
抗と演算回路にて設定された値が異なることにより生ず
るものであるから、演算回路の設定値を誘導電動機の二
次抵抗の値に追従させることにより解決される。

そこで本発明は、さきの演算回路における二次抵抗の設
定値を、誘導電動機の真の二次抵抗の値に追従させるこ
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。

以下、本発明の一実施例を第４図ないし第６図によって
説明する。

この実施例は、誘導電動機２の一次電圧と一次電流を検
出し、これらに基づき演算回路１８−２の二次抵抗設定
値を調整するものである。

第４図はこの実施例のシステム構成を示づ゛ブロックダ
イアグラム、第５図はその二次抵抗Ｒ２調整回路の概要
ブロック図、第６図はその一次電流瞬時基準値演篩回路
の結線図である。

第４図において、２１〜２３は変流器（第１図とは異な
り電流制御系も表わす）、２４はそれら２１〜２３の変
流器にて検出された一次電流瞬時値を制御回路レベルに
変換する電流検出回路、２５〜２７は各相の電流基準値
’ｉ：、’ｉ′％／°１；と電流検出回路２４より与え
られる帰還値を比較する比較器、２８〜３０は各相の比
較器より与えられる偏差信号を増幅し電流値を基準値に
一致するように制御する電流制御回路、３１は電流検出
回路より得られる３相信号を２相に変換する３相→２相
変換回路、３２は誘導電動機２の一次電圧を検出する電
圧検出回路、３３は一次電圧の検出値を２相に変換する
３相→２相変挽回路である。

そして、３４は二次抵抗Ｒ２修正回路で、３相→２相変
挽回路３１．３３の一次電流・−数置圧のそれぞれの２
相信号と絶対値演算回路１０の出力から二次磁束Φ２を
検出し、−数置流瞬時基準値演算回路１８−２にて演算
した結果と比較して、演算磁束が検出磁束に等しくなる
よう一次電流瞬時基準値演算回路１８−２に設定する二
次抵抗Ｒ２の値を調整するようにしである。

これらの構成かられかるように、この実施例では、−数
置圧検出値と一次電流検出値とから二次磁束Φ２を求め
ており、これは第２図の原理図においてα−β座標軸を
静止していると考えると得られる。

混同を避【プるため、固定子に静止した座標軸をａ−ｂ
軸とし、それぞれの軸上に一次巻線・二次巻線の成分を
とると、一次巻線ａ軸成分につき下記（３５式）が成立
する。

また、一次巻線す軸成分につき、同様に下記（３６式）
が成り立つ。

ただし、■１ａは一次電圧ａ軸成分、■１ｂはそのｂ軸
成分、’２ａ、１２ｂは二次電流のａ軸、ｂ軸成分、Ｒ
１は一次巻線の抵抗値、Ｌｌは一次巻線の自己インダク
タンス、Ｍは一次・二次巻線間の相互インダクタンスで
ある。

さらに、ａ−ｂ軸表示における二次磁束Φ　・Φゎは、
（３７式）・（３８式）で表わされる。

Φ　−’２　　’　２ａ十Ｍ’　１ａ　　　　・１旧・
・（３７式）Φｂ　＝１２　’２ｂ十Ｍ’Ｉｂ　　　町
・・・・・（３８式）（３７式）・（３８式）より、二
次電流１２８゜’２ｂを求め（３５式）・（３６式）に
代入して、二次電流ｉ　、ｉ　を消去するとく３９式）
・２ａ　　　　２ｂ （４０式）が得られる。

ただし１．Ｉｌｏは（４１式）で与えられる。

ρｏ−（Ｌ１Ｌ２−Ｍ２）／Ｌ２　・・・（４１式）（
３９式）・（４０式）の両辺を積分すると、二次磁束Φ
２のａ−ｂ軸成分Φ８．Φｂが（４２式）・（４３式）
より与えられる。

したがって、−数置圧と一次電流のａ軸、ｂ軸成分ｖ　
　、ｖ　　とｉ　　、ｉ　　がら、二次磁束のａｌａ　
　　　１ｂ　　　　ｌａ　　　　ｌｂ軸、ｂ軸成分Φ　
、Φ　を求めることができる。

ｂ 第５図は、これら（４２式）・〈４３式）に基づく二次
抵抗Ｒ２修正回路３４の一実施例の路線である。

７０１．７０２はそれぞれ一次電圧のａ軸、ｂ軸成分の
入力端子、７０３．７０４はおのおのの一次電流のａ軸
、ｂ軸成分の入力端子、７０５は一次電流瞬時基準値演
算回路１８−２で演算された二次磁束Φ２の演算値の入
力端子、７０６は誘導電動Ｉ１２の回転速度ωの絶対値
１ωＩの入力端子、７０７は二次抵抗Ｒ２を制御する制
御信号の出力端子、７０８．７０９は入力信号をＲ１倍
する倍率器、７１０．７１’１は減算器、７１２゜７１
３は積分器、７１４，７１５は入力信号を、１１８倍す
る倍率器、７１６，７１７は減算器、７１８．７１９は
入力信号を１２７Ｍ倍する倍率器、７２０は絶対値演算
回路、７２１は減算器、７２２は制御回路、７２３は入
力信号が設定値ω「を越えたときのみ信号を発生するレ
ベル検出器、７２４は入力信号の時間積分値が一定値に
達する毎にパルスを発生ずる発振器、７２５は論理回路
、７２６は入力信号と設定値ωｉを越えたとぎのみ信号
を発生するレベル検出器、７２７は論理回路７２５とレ
ベル検出器７２６の出力の論理和をとるオア（、Ｃ）Ｒ
）回路、７２８は保持回路で、オア回路７２７より信号
を与えられると入力信号をそのまま出力し、制御信号が
切れると、制御信号が切れる寸前の出力状態をそのまま
保持する。

さて、倍率器７０８、減算器７１０１積分器７１２、倍
率器７１４、減算器７１６、倍率器７１８にて（４２式
）の関係を構成しているから、倍率器７１８の出力とし
て二次磁束ａ−軸成分の２ａが得られ、同様に倍率器７
１９の出力として（４３式）に基づく二次磁束す一軸成
分Φ２．がえられる。

絶対値演算回路７２０は、その成分Φ２ａ、Φ２ｂより
二次磁束の絶対値Φ２を演算するもので、従来技術の第
３図におけるその成分Φ　　　Φ２α′　２β より二次磁束絶対値を演算した回路３−０９と同様な回
路である。

絶対値演算回路７２０の出力として得られた二次磁束Φ
　の検出値をΦ′２とすれば、この検出値Φ′２は誘導
電動機内の二次抵抗Ｒ２の値が演算回路１８−２に設定
した値より大きいと演算磁束Φ２Ｊ：り大ぎくなり、誘
導電動機内の二次抵抗Ｒ２が演算回路１８−２に設定し
た値より小さいと演算磁束Φ２より小さくなる。

したがって、検出値Φ′２が演算値Φ２より大きければ
、演算回路１８−２の二次抵抗Ｒ２の値を増加させ、検
出値Φ′２が演算値Φ２より小さければ、演算回路１８
−２の二次抵抗Ｒ２の値を減少させればよい。

減算器７２１にて二次磁束の検出値Φ′２と演算値Φ２
の偏差をとり、制御回路７２２にて偏差を増幅し、演算
回路１８−２の二次抵抗Ｒ２の値を制御する。

ところで、（４２式）・（４３式）に基づくこの回路は
二つの問題点を含んでいる。

第１には、誘導電動機内の渇痕上昇により一次抵抗Ｒ１
も変化すること、 第２には、低速領域において、−送電圧に占める誘起電
圧の割合が小ざくなり、精度良く演算でき少いことであ
る。

レベル検出器７２３，７２６、発振器７２４、論理回路
７２５、オア回路７２７、保持回路７２８は上記の二つ
の問題点を解消する手段である。

レベル検出器７２６は速度の絶対値１ω１を設定値ω１
と比較し、絶対値１ω１が設定値ωｉを越えたときのみ
信号を発生す゛るが、その設定値ω晶は誘導電動機２の
高速領域に設定し、このレベル検出器７２６の出力はオ
ア回路７２７を介して保持回路７２８の制御信号とされ
る。

そこで、誘導電動１１２の速度が最高速度から設定値ω
１の間であるときは、制御回路７２２の出力は保持回路
７２８をそのまま通過し、速度が低下すると、速度が設
定値ω晶になった瞬間に保持回路７２８の保持機能が働
き、そのときの制御回路７２２の出力が、速度の低い範
囲でも保たれる。

したがって、二次抵抗Ｒ２の修正は高速時にのみ行なわ
れるから、（４２式）・（４３式）において−送電圧に
占める一次抵抗Ｒ１による電圧降下分の割合が小さくな
り、一次抵抗Ｒ１の値の変化は磁束の検出値Φ′２に殆
んど影響せず、精度良く検出することができる。

一方、レベル検出器７２３、発振器７２４、論理回路７
２５は、誘導電動機２を中低速で長時間運転する場合に
備えたものである。

発振器７２４はレベル検出器７２６と接続されており、
絶対速度１ω１がレベル検出器７２６の設定値ω晶より
低いときにのみ発振する。

他方、レベル検出器７２３は速度の絶対値１ω１と設定
値ω７と比較し、１θ）１がω７を越えているとぎのみ
信号を発生する。

論理回路７２５は発振器７２４のパルスの後、レベル検
出器７２３の信号にて初めて一定幅のパルスを発生し、
この信号はオア回路７２７を介して保持回路７２８へ与
えられ、保持回路７２８はこの信号の期間だけ、制御回
路７２２の出力をそのまま通過させ、二次抵抗Ｒ２の値
を制御し、パルス期間が終了するとともに、終了時の出
力状態をそのまま保つ。

ここで、二次磁束Φ２の検出精度は高速領域の方が良く
、二次抵抗Ｒ２（７）変化は温度によるものであり、誘
導電動１２の通常の加減速運転では、高速領域における
二次抵抗Ｒ２制御信号がそのまま保持されるよう、発振
器７２４の周期を充分長くしなければならない。

さもないと、実際の二次抵抗Ｒ２の値はさほど変化して
いないのに、中低速における精度の悪い検出値が却で二
次抵抗Ｒ２に誤差を含ませることになるからである。

また、設定値ω１の値は二次磁束Φ２の検出端度と、発
振器７２４の発振周期により決定される量であり、中低
速時には誘導電動機２の温度上昇は早くなり、二次抵抗
Ｒ２の変化も早くなるから、発振周期間の二次抵抗Ｒ２
の変化が、速度設定値ωτにおける検出誤差より大きけ
れば、演算回路１８−２の二次抵抗Ｒ２の値は改善され
る。

そのようにしで得られた二次抵抗Ｒ２制御信月は、第６
図に示す一次電流瞬時値基準値演算回路１８−２の入力
端：ｆ４４６へ与えられる。

４０７は、第３図と同様、−数置流α−β軸成分指令値
ｉ　　＊　　ｉ　　＊より二次磁束の瞬時値１　α゛　
　１　β Φ２（ｘ、Φ２βを演算する二次磁束瞬時値演算回路で
ある。

誘導電動機２の使用条件から、最も二次巻線の温度が高
いとぎの二次抵抗の値Ｒ２Ｌと、最も二次巻線の温度が
低いときの二次抵抗の値Ｒ２Ｓを求めぞれ設定されてい
るものとする。

この実施例では誘導電動１１２の二次磁束Φ２を一次電
圧から検出し、この検出値Φ′２に磁束演算値が等しく
なるよう演算回路１８−２の二次抵抗Ｒ２の設定値を可
変するから温度センサ２１は不用である。

また、二次抵抗値Ｒ２の変更は、誘導電動１ａ２の高速
時における二次磁束検出値Φ′２を、中低速時に優先さ
せて行なうことにより、積置の低下を防いでいる。

本発明は上述のように、トルク指令値、磁束指令値およ
び誘導電動機の相互インダクタンス、二次巻線抵抗、二
次巻線自己インダクタンスの各設定値に基づく一次電流
基準値によって周波数変換装置を動作させて誘導電動機
の一次電流を制御するにつき、電動機の一次電圧、−数
置流の検出値から求めた二次磁束とトルク指令および磁
束指令かあ求めた二次磁束とが一致するように上記二次
巻線抵抗の設定値を修正するようにしたため、トルク指
令に線形的に対応するトルクを発生させることができ、
且つ磁束指令に対する磁束の応答が正確になり、速度制
御特性および磁束制御特性の良好な制御装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術としての正弦波サイクロコンバータを
用いて誘導電動機を自動界磁弱め制御するシステムの構
成結線図、第２図は誘導電動機を２相２極どし９０°位
相差のα−β座標系で表わした動作原理図、第３図はそ
の二次磁束Φ２とそのα軸となづ角度θの演算を行なう
一次電流瞬時基準値演算回路のブロック線図、第４図は
本発明の一実施例を示すブロックダイアグラム、第５図
はその二次抵抗調整回路の概要ブロック図、第６図はそ
の一次電流瞬時基準値演算回路の結線図である。 １・・・周波数変換装置く正弦波サイクロコンバータ） ２・・・誘Ｓ霜動機 ３・・・２相セルシン発信器 ４・・・回転計発電機 ５・・・交流電源 ６・・・同期整流回路 ７・・・速度基準 ８．１３．１６，２５．２７・・・比較器９・・・速東
制御回路 １０・・・絶対値変換回路 １１．３１０〜３１３，３２６，３２７゜３３５．３３
６，４４２．４４３・・・掛算器１２・・・界磁弱め開
始点設定器 １４・・・自動界磁弱め制御回路 １５・・・強め界磁基準 １７・・・磁束制御回路 １８．１８−１．１８−２・・・−数置流瞬時基準値演
算回路 １９・・・（ω＋ω　）演算回路 ２０・・・２相→３相変挽回路 ２１Ｔ・・・温度検出器 ２１〜２３・・・変流器 ２４・・・電流検出回路 ２８〜３０・・・電流制御回路 ３１．３３・・・３相→２相変挽回路 ３２・・・電圧検出回路 ３４・・・二次抵抗Ｒ２修正回路 １４１．１４２・・・ダイオード ２０１・・・一次巻線のα軸成分 ２０２・・・一次巻線のβ軸成分 ２０３・・・二次巻線のα軸成分 ２０４・・・二次巻線のβ軸成分 ３０２・・・二次磁束分電流指令値ｉ、５の入力端子３
０３・・・−数置流α軸成分指令値１１の出力１　α 端子 端子 ３０５・・・二次磁束Φ２の演算値の出力端子３０６・
・・座標変換回路 ３０７．４０７・・・二次磁束瞬時値演算回路３０８・
・・二次磁束瞬時値基準化回路３０９・・・二次磁束絶
対値演算回路 ３１４、］１５・・・加算器 ３１６．３１７，３２４，３２５，３３２゜３３７・・
・直流演算増幅器 ３３４．３３８〜３４０・・・抵抗値１の抵抗器３１８
．３１９，３２８〜３３１，３３３゜３２０．３２１・
・・抵抗値Ｍの抵抗器４４１・・・関数発生器 ４４４．４４５・・・静電容量 のコンデンサ ４４６・・・温度検出器２１Ｔに接続される入力端子 ７０１．７０２・・・−数置圧のａ軸、ｂ軸成分Ｖ　　
、’Ｖ１．の入力端子 ７０３．７０４・・・−数置流のａ軸、ｂ軸成分ｊ　ａ
　、ｊ　６の入力端子 ７０５・・・二次磁束Φ２の演算値の入力端子７０６・
・・誘ｙｓ電動機２の回転速度ωの絶対値１ω１の入力
端子 ７０７・・・二次抵抗Ｒ２を制御する信号の出力端子 ７０８．７０９・・・入力信号を８１倍する倍率器７１
０．７１１，７１６，７１７．７２１・・・減算器 ７１２．７１３・・・積分器 ７１４．７１５・・・入力信号をｊ！。倍する倍率器７
１８．７１９・・・入力信号を１２／Ｍ倍する倍率器 ７２０・・・絶対値演算回路 ７２２・・・制御回路（偏差増幅） ７２３・・・入力信号が設定値ω７を越えたときのみ信
号を発生するレベル検出器 ７２４・・・発振器 ７２５・・・論理回路 ７２６・・・入力信号が設定値ω晶を越えたときのみ信
号を発生するレベル検出器 ７２７・・・オア（論理和）回路 ７２８・・・保持回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トルク指令値および磁束指令値の両指令値ならびに誘導
   電動機の一次巻線、二次巻線間の相互インダクタンス値
   、二次巻線の抵抗値、二次巻線の自己インダクタンス値
   の各設定値に基づき、すべりを含んだ瞬時値として前記
   誘導電動機に供給すべき一次電流の基準値を演算し、こ
   の基準値に基づいて前記誘導電動機に一次電流を供給す
   るための周波数変換装置を制御するようにした誘導電動
   機の制御装置において、前記誘導電動機の一次電圧、一
   次電流の各検出値から二次磁束を求める手段と、前記ト
   ルク指令値および磁束指令値から二次磁束を求める手段
   と、前記両二次磁束が一致するように前記二次巻線抵抗
   の設定値を修正する手段とをそなえ、前記二次巻線抵抗
   の設定値をその真値に追従させるようにしたことを特徴
   とする誘導電動機の制御装置。