JPS6356182A - 交流電動機固定子巻線電流制御方法及び制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は概ね３相交流電動機の動作を制御するための電
動機制御装置に係る。

本発明はさらに詳細には急速な応答及び広範囲の速度制
御を必要とされる交流電動機の産業上の適用事例に圓す
る。交流機ｖＪｔａのこのような適用例のひとつに昇降
機の駆動装置がある。昇降機が停止される毎に、駆動電
動機は停止するように制動されなければならないし、引
続いて、昇降機を次の階へ移動するために再始動される
必要がある。

昇降薇駆肋用霧ｆ７Ｊ機内にトルクを作り出すために、
磁束を、電動機の回転素子である、回転子内に形成する
必要がある。磁束を生成するために電流が固定子上の巻
線に供給される、固定子とは、回転子のまわりに回転子
に対し空隙をおいて設置されている電動機の固定部位を
いう。磁束は即座に生成されるのではなく電流の指数関
数として形成される。この時間は回転子時定数に関係し
ており、この回転子時定数とは、回転子インダクタンス
（ＬＲ）と回転子抵抗（ＲＲ）との比（［１１／Ｒ，）
であり、磁束形成時間は比較的大きな時定数を有する電
ａ機になるにつれて長くなる。

［従来の技術１ 昇降機駆動型！Ｉｌｎを始動するための従来からある方
法は回転子内に定常動作用磁束を維持するために必要な
電流を供給するものであった。しかしながらこの電流が
始動時に供給されたとすると電動機の応答は、昇降機を
駆動するために必要な性能を満すのに十分な速度とはな
らない。

伯の事例に見られる電動機制御装置の始動時の技術的な
問題として、電動機内で発生する微小過渡トルクのため
に生じる回転子軸の不自然な動きが挙げられる。これら
の微小トルクの原因は残留磁気とヒステリシス効果、又
は固定子や回転子中のスロット構造に基因する磁気抵抗
変動によるものと考えられている。これらの微小トルク
は電動機に機械的な負荷がかかつていない場合に回転子
の出力軸に好ましくない動きを発生させた。

典型的な３相交流電動機制御装置は電力回路と、制御回
路とで構成されている。電力回路は通常交流／直流整流
器と、中間の直流回路それに電流電力を電動機の回転子
へ供給する交流電流に再変換するための変流器（インバ
ータ）とで構成されている。変流器は６個の半導体スイ
ッチ、例えばサイリスタや電力用トランジスタからなる
回路網で構成されている。固定子に供給される電流は従
来より知られている制御回路のいずれが１つを用い、半
導体スイッチの点弧又は導通を制御することにより精密
に調節される。制御回路の中には、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ　）手法を用いて半導体スイッチの動作を制御するも
のもある。

［発明の要約］ 本発明は上述の問題を克服するために、電動機内の始動
電流及びその結果生じる磁束を制御する方法ならびに制
御回路を含んでいる。

第１の問題を解決するために、別の始動電流を一定時間
固定子に供給し、電流と時間の積（アンペア・秒）が定
常動作時の磁束に等しくなる動作磁束を生成している。

この電流値に対する制約は３相電流変流器内の半導体ス
イッチのパルス動作時最大定格電流のみである。ここで
検討されている詳細例におけるこの定格値はひとつの相
あたり１５０アンペアである。この電流は電動機の定常
時における最大負荷電流よりも大きいが、その時間が十
分短ければ電８機内の過熱を防止できる。

例えば、１時定数（１５０ミリ秒）期間の後、固定子に
供給される電流は、回転子内の定常運転時の磁束を生成
し、維持するＩこめに通常供給される電流値にまで減衰
される。

この技法は次のような電動機制御装置においてより効力
を発揮する、すなわち、最大電流を供給している間は、
トルク発生成分を零に保つことによって全３相電流を磁
束発生成分と、１〜シルク生成分とに分解することが可
能な制御装置においてである。この技法は又最大電流供
給中に指令滑り角を零に保持できる電動機制御装置にお
いても効果的である。

本発明の目的は貸降機駆動用交流電動機の再始動に必要
なトルクを発生するために十分な磁束形成時間を短縮す
ることである。

不自然な軸運動の第２の問題は、半導体スイッチの点弧
や導通を制御して、小さいながら徐々に増加する電流を
固定子に対して供給することにより防止できる。電流強
度は、この第１番目の１５０ミリ秒の期間終了時に、定
常動作磁束の約１０％が形成されるように選ばれている
。この結果固定子磁束と同位相の回転子磁束が発生され
回転子磁束の位相は、目立ったトルクが発生する前に固
定子磁束の位相と一致しようとする。従って、その後に
定常状態磁束を発生させるための傾斜状又は階段状電流
を電ｆ！ｌ１機駆動軸に急激な過渡運動を起こさずに加
えることができる。

本発明の３番目の特徴は上記２つの始動技法をひとつの
始動手順としてまとめたことである。２つの技法は互い
に他を補完しあうものであり、すなわち、第１の技法は
始動時間を短縮するが、過渡トルクの問題を悪化させ、
その一方で第２の技法は過渡トルクは無くすが始動時間
を長くする。

本発明の以上述べた目的文、その他の目的、及び長所は
、以下の記述で明白になろう、その説明の中で添付図を
参照するか、これは説明の一部を構成するものであり、
本発明の実施例を例の形で示している。この例は本発明
の全範囲を表わす必要は無く、本発明の範囲内にある種
々の実施例であるか否かの判定は、特許請求の範囲を参
照して行われる。

［発明の実施例］ 本発明は、急速な応答及び広範囲の速度ｖ制御を必要と
する交流電動機の産業上の適用事例に関する。交流電動
機のこのような適用例のひとつに昇降機の駆動装置があ
る。昇降機が停止される度に、駆動電動機は停止するよ
うに制動されなければならないし、又昇降機を次の階に
移動させるために再始動される必要がある。

昇降機駆動用電動機内にトルクを作り出すために、磁束
を電動機の回転素子である回転子内に形成する必要があ
る。磁束を生成するために電流が固定子上の巻線に供給
される、固定子とは、回転子のまわりに回転子に対し空
隙をおいて設訂されている電ａ機の固定部位をいう。磁
束は即座に生成されるのではなく電流の指数関数として
形成される。この時間は回転子時定数と関係しており、
この６回転子時定数とは、回転子インダクタンス（Ｌ　
　）と回転子抵抗（Ｒ）との比（ＬＲ／ＲＲ ＲＲ）であり、磁束形成時間は比較的大きな時定数を有
する電１Ｆｌｌｖ４になるにつれて長くなる。本発明の
ひとつの目的は、界降閤駆動用に用いられる交流用１Ｉ
７１機を再始動するために必要なトルクを発生させるの
に十分な磁束を形成するのに要する絶対時間と、時定数
との両方を減少させることである。

第３Ａ図において太線は従来技術による交流電動機始動
時の電流形状を示す。この例において回転子時定数は１
５０ミリ秒としているが、他の例では最大６００ミリ秒
まで延ばすことができる。

従来技術による始動時の初１ＩＩｌ電流（７５アンペア
）は回転子内に通常飽和磁束を維持する大きさのもので
ある。この磁束は即座に形成されるものではないので、
回転子磁束が通常の飽和磁束、すなわち定常運転磁束に
達するまで時定数の３倍から４倍の時間を要しているの
がわかる。この磁束形状は゛従来形”磁束形状として第
３Ａ図に示されている。

本発明によれば、初期供給電流は、回転子内に通常又は
定常磁束を維持するための電流よりも大きくなければな
らない。実際、この初期供給電流は、電動機への電流供
給用に使用されている電力用半導体のパルス動作的最大
定格電流値の制限を受けるのみである。本例では、この
電流定格（１５０アンペア）は通常磁束発生電流である
７５アンペアの２倍と仮定している。本発明によれば、
この高電流は始！７１時の第１時定数の間供給され、ほ
ぼこの１時定数の間に回転子磁束をその定常飽和磁束の
水準まで引き上げる。この周期＜１５０ミリ秒）の終了
時点で電流は回転子内に定常飽和磁束を維持する値まで
下げられる。初期供給電流は比較的短い時問、例えば１
時定数で減衰されて、電力用半導体又は電！ｌ１機巻線
内の不適当な過熱を防止している。結果は第３Ａ図の細
線で画かれた“改良形″電流形状、“改良形”磁束形状
に示されている。

例の実施例において、通常始動電流は定常運転時に回転
子内に磁束の飽和を生じさせる電流値以下とするよう考
慮されている。

例えば、第３Ａ図において、通常の始動電流が３７．５
アンペアであるとすると、改良された始動電流（１５０
アンペアのまま）と通常始動電流３７．５アンペアとの
比は、２：１の代りに４：１となる。このような条件下
では、１５０アンペアの始動電流を供給する期間は７５
ミリ秒に短縮されるであろう。従って、電動機を始動さ
せる際に定常運転磁束の生成に関係するのは、始動電流
と始動電流供給時間との積（アンペア・秒）であるのが
判る。この積は改良形始動ＭＲグラフの階段状部分で囲
まれた部分で表わされる。

第３Ａ図に示す例では定常運転磁束を、回転子飽和磁束
に選んでいるが、別の実施例では定常運転磁束をこの水
準以下に選定することが可能なことも理解されよう。第
３Ａ図の曲線の外側に示されている回転子飽和磁束は、
定常時における磁束の制限を示し、又、雷ｖＪｖｓ内に
生成される磁束の一般的制限を示している。本発明では
、回転子飽和があるため、通常より大きな始８電流を電
動機内に過剰磁束を引起こすこと無しに供給できること
を理解している。

上述の改良された技法はより高い始動電流が供給される
１５０ミリ秒の問、指令トルクを零とすることでより強
化されることが発見された。磁束が必要な水準に達した
後にのみ電動機料ｔ！０装置は電動機に対してトルク発
生指令を出す。トルク指令は磁束生成期間中、電流（Ｉ
、）のトルク生成成分と滑り（Ｗ）とを零とすることに
より禁止される。

本発明の第２の特徴は第３Ｂ図及び第３Ｃ図に示されて
いる。交流誘導電動機が第３Ａ図に示されるような階段
状関数電流で始動される時には、電動機駆動軸に微小Ｖ
Ａ渡トルクが励起される。これらの微小トルクは残留磁
化及びヒステリシス効果、又は固定子や回転子の機械的
隙間に基因する磁気抵抗変動の結果生じるものである。

これらの微小トルクは機械的に負荷がかかつていない場
合電動機の軸に好ましくない撮動を生じさせる。

電磁気学的な観点から言えば、始動時に生じる微小過渡
トルクの理由は第３Ｃ図に示すように固定子内に生じる
磁束と、回転子内に生じる磁束の初期位相角のズレの結
果である。もし固定子磁束を示すベクトルと、回転子磁
束を示すベクトルとが同一方向を向いていれば、このよ
うなトルクは生じない。電動機内に生じるトルクは、固
定子電流（１８）、回転子磁束（φＲ）これら２つのベ
クトル滑間の偏角の正弦（ｓｉｎθＳＲ）それに係数（
Ｋ）を用いて次の式で表わされる： Ｔ＝に−（ＩＳ）−（φＲ）　−５ｉｎｏＳＲ１）本発
明の第２の特徴よれば好ましくない＠撮動は、小さいな
がらも徐々に増大する固定子電流を順次供給し、第３Ｃ
図に示すように、固定子磁束と位相の合った回転子磁束
を生成させることで防止できる。従って、以上の結果生
じる回転子磁束の位相はかなり大きなトルクが発生され
る前に固定子磁束の位相と一致する。

第３Ｂ図に示すように、小さいながらも徐々に増加する
固定子電流列は、回転子時定数で定義される最初の１５
０ミリ秒の間だけ供給される。これらはランプ状関数で
示される電流形状となる。

電流強度は、この１５０ミ秒期間の終了時に通常回転子
飽和磁束の約１０％が生成される大きさとなるように選
定されている。従って、引続いて、定常磁束を発生させ
るためのランプ状又は階段状電流を、供給しても、電動
機駆動軸に急激な過渡運動を生じることはない。

本発明の第３の特徴は、第３Ｄ図に示すように、上述の
２つの始動技法を１つの始動手順に組み合わせたことで
ある。上述の２つの技法は互いに他を補い合うものであ
り、すなわち第１の技術は、始ｖＪ時間を短縮するが、
過渡トルクの問題を悪化させ、一方、第２の技術は、過
渡トルクは無くすが、始動時間を長くする。

本発明の第３の特徴によればランプ状電流は、１回転子
時定数に相当する最初の１５０ミリ秒の問、低位電流ベ
クトル列を発生することにより作り出される。交流器内
で使用される電力用半導体の電流定格値に等しい１５０
アンペアもの高電流は、回転子時定数の２番目に相当す
る１５０ミリ秒の問供給され、回転子磁束をほぼ２時定
数の時間内に、その通常飽和磁束水準にまで引上げる。

この期間（３００ミリ秒）の終りの時点で、供給電流は
回転子内の通常飽和磁束を維持するための７５アンペア
まで減少される。

第１図において本発明は当該技術分野で゛電動機駆動装
置″と呼ばれる電動機制御装置１ｏ内で実現されている
。この電動機料ｍ＋装置は、第１図に示す３相続導電！
！１機１１のような交流誘導電動機を制御するために適
用されている。

駆動装置１０は電力部１２及び変流器部１３を有しこれ
らは電力を３相６０Ｈｚ交、流電源１４から電動機１１
に伝達する。電源１４は電源端子を介して交流／直流電
力整流器１５に接続されている。

このような整流器１５の主要部品は３相ダイオードブリ
ツジ整流器であって、これは交流電流を整流し、電動機
１１の３相のそれぞれに直流電流電力信号を供給してい
る。整流器１５は又ブリッジ内のダイオードと並列接続
された電力用半導体スイッチの組を有し、回生又は制動
し一ド時に電源１４に対し電力をフィードバックするた
めに使用される。

中間にある直流回路１６は整流器１５の出力に接続され
直流信号を入力している。ここに示された例において、
中間直流回路は大容量のギャバシタで構成されており、
本技術分野で知られるように比較的安定な（負荷変動の
影響のない）直流電源として動作する。３つの直流電圧
は、直流母線１６ａを通して、変流器部１３内の相（ハ
）、相■及び相（Ｑ駆動回路１７−１９に供給され、こ
こで直流電圧は交流信号に再変換され、交流接触器２０
を通って電動機１１の固定子に供給される。この交流接
触器は、３組の常時開放接点と、５Ｑｆｌｚでの動作に
適したコイルとで構成されている。

相（ハ）、相■及び相〈Ｑ駆動回路１７−１９は、６個
の電力用半導体の組を有し、これらは本技術分野に精通
した技術者には良く知られているブリッジ回路網に接続
されている。半導体とそれぞれ並列になるようにダイオ
ードが具備されており、回生難件時に電動機から直流回
路１６に戻される電力の整流を行なう。

直流信号を交流信号に変換して電動機１１に供給する際
に本駆動装置１０はパルス幅変調手法を用いている、こ
の方法は、直流／交流電力変換と、電！ｌＪ機１１の速
度及びトルク制御とを同時に行なえる。パルス幅変調に
ついては駆動装置１０の制御部２１を説明する際にさら
に詳しく述べる。

好適な交流／直流電力整流器１４、中間直流回路１６及
び変流器部１３の電力部等についての詳細は、フルトン
（Ｆｕｌｔｏｎ）他に付与された米国特許第６４６，４
１１号、１９８４年８月３１日付を参照されたい。

駆動装置１０の制御部２１は３つのパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）モジュール２２−２４を有し、相（ハ）、相■及び
相（０駆動回路１７−１９を通り電動機１１に供給され
る電流を制御している。ＰＷＭモジュール２２及び２３
はアナログ信号、例えば相電流指令（１，Ｉｂ）及び相
電圧指令（■８゜Ｖ、）信号をＤ／Ａ変換回路２５から
入力する。

電流指令信号（Ｉ　　、１ｂ）は、ベクトル制御部ラメ
ータをもとに各相に分解され、このパラメータは電動機
１１の３相固定子巻線に供給される電流の強度（１）と
位相角（θ）を含／υでいる。

ａｇ ベクトル制御パラメータはマイクロコンピュータ２６で
計算され、Ｄ／Ａ変換回路２５へ伝送される。

各々のＰＷＭモジュール２２及び２３に対する電流制御
系は線２７及び２８経出で入力される電流フィードバッ
ク信号と、相（ハ）、相０に対する電流指令信号（１，
１ｂ＞とを代数的に加算することによって構成されてい
る。米国特許第４．３０６．１８２号°゛平衡変調を備
えた多相電動機駆動装置”に述べられているように、第
３のＰＷＭモジュール２４は他の２つの相の電流偏差信
号の和に対し符号を反転した信号を入力し、相（Ｑ駆動
回路１９の電流指令信号を生成する。これは、相（ハ）
、及び相（Ｉ３）駆動回路１７及び１８駆動用電流指令
信号と平衡している。

以下でさらに詳細に説明するように、マイクロコンピュ
ータ２６はあらかじめ記憶されたプログラムを実行し、
先に述べた回路を通して電動機１１の速度及びトルクを
制御する。マイクロコンピュータ２６は軸位置データを
電動機１１の回転子軸上に装備された軸符号器２９から
入力する。このデータをもとに、マイクロコンピュータ
２６は、回転子軸の偏角と、軸回転時の角速度とを決定
できる。速度制御系を実行するために、マイクロコンピ
ュータ２６は又、速度指令信号を、第１図に示される使
用者入力装置の１つから入力される。

速度指令信号と、実速度との差は、マイクロコンピュー
タ２６により求められ速度偏差信号となる。

この速度偏差信号は、トルク指令信号に伝わり、次にそ
れぞれの相の′Ｆｉ流信号（１，１ｂ）に伝わりこの電
流信号が電ｅ機を指令された速度及びトルクで駆動する
。

第２Δ図はマイクロコンピュータ２６の詳細を示す。制
御素子はマイクロコントローラ３ｏであり、本実施例で
はカリフォルニア、サンタクララのインテル社製Ｈｏｄ
ｅｌ　８０３１マイクロコンｌ−Ｃ１−うである。本装
置はＣＰＵと、同一基板上の発振器及びクロック回路、
同一基板上のタイマ及びカウンタ回路、同一基板上の直
列１１０部及びプール代数（単一ピッ１〜処理）演口器
と組合わされている。水晶６６がマイクロコントローラ
３０のＸＴＡＬＩ及びＸＴＡＬ２人力に接続されており
ＣＰＵを好適な周波数例えば１２Ｈｔｌｚで駆動する。

マイクロコントローラ３０は４つの双方向１１０部（Ｉ
１０ボートＯ〜３）を有している。Ｉ１０ボート０は多
重バスに接続し、このバスはある時刻には８ビツトのア
ドレス情報を伝送し、別の時刻には８ビツトのデータを
伝送する。このバスはアドレス−時記憶解読回路３１の
一部であるアドレス−時記憶部に接続されている。アド
レス情報の下位８ビツトは一時記憶部で捕捉され、アド
レスの上位８ビツトのデータが伝送されるまで保持され
る。Ｉ１０ボート２はアドレスバスに接続されており、
このバスはマイクロコンピュータ３０で生成される１６
ビツトアドレスの上位８ビツトを転送する。アドレス情
報の上位ビットのあるものは回路３１で符号解読され、
記憶素子回路及び駆動ｌ！！置のマイクロコンピュータ
部内のその他の回路に対しチップ動作可能信号を発生す
る。

マイク１］］ント［１−ラ３０の１１０ボート１内にあ
る線の１本は一対の８人力１出力ゲイジタルマルチブレ
クサ３２の出力に接続され、ておりこのマルチプレクサ
はマイクロコントローラ３ｏへの複数の外部故障表示入
力のインタフェースとなっている。３木の選択線及び１
本の入力可能線が回路３１からマルチプレクサ３２の入
力に接続され、マイクロコントローラ３０が指定された
時間に検出した個々の故障信号を選別同定する。

Ｉ１０ボート３はマイクロコントローラ３ｏを直列デー
タ通信線３３に接続するための特定目的入出力を有して
いる。この例において、線３３は電動機制御装置１０用
直列Ｉ１０ボート３４に接続されている。この直列通信
接続はプログラミング用端末装置（図示せず）とマイク
ロコンピュータ２６との接続に一般的に用いられる方法
である。

第２Ａ図においてマイクロコントローラ３０に接続され
ている別の要素にリセット回路６７がある。この回路は
電源立上げ、システム・リセットを行ない、マイクロコ
ントローラ３０の対応するＲＥＳＥＴ入力に接続されて
いる。

これはマイクロコントローラ３ｏのハードウェア・イン
タフェースの一般的使用法に従って行っている。このマ
イクロコントローラ３０についてのアーキテクチャ、動
作及び命令群についての詳細は、１９８５年版マイクロ
コントローラハンドブック及び、インテル社、サンタク
ララ、カリフォルニアから出版されているその他の文献
を参照することができる。

マイクロコントローラ３０は、データバス線３５、及び
、アドレス指定兼チップ動作可能化線３６を介して、４
８にバイトのＥＰＲＯＭ（再生害込み可能読取り専用記
憶素子）３７．４にバイトのＲＡＭ　（随時読取り、占
込み可能記憶素子）３８及び２にバイトのＥＥＩ）ＲＯ
Ｍ（電気的に再生書込み可能読取り専用記憶素子）３９
に接続されている。マイクロコントローラ３０の動作を
指定し、最終的には電動機１１の動作を制御する、電動
機制御プログラム４９は実行可能なコードでＥＰＲＯＭ
３７に記憶されている。プログラム４９の実行時に用い
られる変数はＲＡＭ３８に記憶されている。めったに行
わないか、マイクロコントローラプログラム４９の実行
時間に比べればゆっくりと変化する電動機のパラメータ
はＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ　３９に記憶されている。これら
の変更は書込み動作を実′行することにより行えるが、
十分な時間がある時にのみ、又電動機の新しい動作パラ
メータがマイクロコントローラ３０に通信された場合に
のみ行なわれる。マイクロコントローラ３ｏは又データ
バス線３５及びアドレス指定兼チップ動作可能化線３６
を介して並列Ｉ１０インタフェース回路４０に接続され
ている。本例ではこのインタフェース回路はカリフォル
ニア、サンタフラブにあるインテル社製の８２５５△プ
ログラム可能周辺インタフェース回路である。この回路
はアドレス指定可能なＩ１０ボー１〜の役を果し、マイ
クロコントローラ３０は第２Ｂ図に示すような別のＩ１
０インタフェース回路とデータの送受信を行なう際に使
用できる。データはデータバス線３５と並列Ｉ１０イン
タフェース回路４゜を通って第２Ｂ図に示すような回路
と通信される。

これらの回路は、第２Ａ図に示ずブツブ選択線４１を介
して通信可能化指令や選択指令を受ける。

これらのＩ！！１１４１上への信号伝送は、並列Ｉ１０
インタフェース回路４０ヘアドレス指定兼チップ動作可
能化線３６を通して送られた情報の符号解読の結果に応
じて行なわれる。又−組のアナログ多重化（ＡＮＡｒｌ
ＯＧ　ＨＩＩＸ）　１ｉ１４２が示されティるがこれは
後で述べるように特定の入力を多重化回路を通して選択
し連結するために用意されている。

又第２Ａ図に示されているインタフェース４３−４５は
色々な外部機器との接続用に用意されている。アドレス
指定兼チップ動作可能化線３６及びデータバス線３５は
インタフェース４３−４５に接続し、マイクロコントロ
ーラ３０との通信を行なう。これらのうち第１番目のイ
ンタフェース４３はディス・クリート（単一ビット処理
）Ｉ１０装置用である。このインタフェース４３は直流
２４Ｖ固体素子入出力端子に接続され、例えば始動（Ｒ
ＵＮ）、！動（ＪＯＧ）、トルク制限（ＴＯＲＱｔｌＥ
ＬＩＭＩＴ　）加速度増／減（＋１　ＩＧＩＩ　／　Ｌ
Ｏ１４＾ＣＣＥＬ　ＲＡＴ［）等を入力し、例えば５ビ
ツトの故障コード、電動機制動信号、故障信号及び速度
指示信号を出力する。このインタフェースは又、継電器
出力信号や、固体素子出力信号も備えている。

外部使用者用礪器に接続されている残りのインタフェー
スは角度方位用インタフェース４４及び指示計出力用Ｄ
／Ａ変換インタフェース４５である。方位用インタフェ
ース４４は電動機軸があらかじめ定められた角からどれ
だけ偏位しているかを測定する外部機器に接続されてい
る。指示４１出力用Ｄ／Ａ変換インタフエース４５は、
０−１０ボルトの単極性アナログ電圧を用い、電動機１
１の現速度、トルク及び動力を示すための指示計に接続
される。

第２Ａ図には又、マイクロコント【］−ラ３０が、軸符
号化器２９からの信号を受信するためのインタフェース
も示されている。この符号化器は、軸の回転角が増加す
る方向に対して積分する２つの信号（９０度位相差あり
）と、軸が一回転する毎に区切信号とを出力する。この
インタフェースはこれらの信号を符号解読用ＰＲＯＭ４
７に接続するための光学的結合回路４６を有し、この符
号解読用ＰＩ”（ＯＭはこれらの入力をビット列に変換
し、８ビットＩＩＰ／ｄｏｗｎ計数器４８に入力する。

軸回転の方向を示す信号は計数器４８のＵＰ／　ｄｏｗ
ｎ制御２１１人力に送られる。軸位置のディジタル値は
周期的にラッチ回路（図示せず）に伝送されマイクロ：
ｌシトローラ３０で周期的に読み込まれる。このインタ
フェースに関する詳細については、デュマームース（Ｄ
ｕｍｍｃｒｍｕｔｈ）に付与された米国特許第４゜５１
０．５６５号、１９８５年４月９日付に示されている。

第２Ａ図及び第２Ｂ図に示されているマイクロコントロ
ーラ３０用回路にはバス・バッファとして知られる多数
のインタフェース素子が使用されている。これらのバッ
ファはさして重要ではないので図面からはふいである。

これらのバッファの数や位置は用いるプリント基板の数
によっても変化し、これらのバス・バッファを必要とす
る場所に用いることは、当該技術分野において自明のこ
とと考える。

第２Ｂ図はディジタル／アナログ変換回路２５と、第１
図に示すＡ相、Ｂ相及びＣ相駆動回路１７−１９の詳細
を示している。第２Ｂ図には又、さらに、いくつかの電
動機パラメータを検出し、使用溝又は外部機器からの入
力を受けるためのインタフェースが示されている。

ディジタル／アナログ変換回路２５は４つの８ピッ１−
ディジタル／アナログ回路５０−５３を有し、これらの
回路はＰＩＯデータバス５４を介して並列［１０インタ
フェース回路４０からバイトデータを入力し、ディジタ
ル情報をアナログ信号に変換する。ディジタル／アナロ
グ回路５０として使用に適した市販の回路としては、マ
サチューセッツ　ノーウッドにある、アナログ・ディバ
イス社のＡＤ７５２８　２回路内蔵８ビット　モノシリ
ツクＤ／Ａ変換器があげられる。第１のＤ／Ａ変換回路
５０はＡ相電流（Ｉ、）に相当するアナログ信号を出力
する。第２のＤ／△変換回路５１はＢ相電流（Ｉ、）に
相当するアナログ信号を出力する。第３及び第４のＤ／
Ａ変換回路５２及び５３はそれぞれＡ相及びＢ相の電圧
（■８）及び（Ｖｂ）に相当するアナログ信号を出力す
る。

ディジタル／アナログ変換回路５０−５３のアナログ出
力は電流制御及びＰＷＭ発生回路５５の入力に送られる
、これらは第１図のブロック２２−２４の結合を示して
いる。相１ｆｆｉＦＥ（＋８＞及び（Ｉｂ）のこれらア
ナログ出力はＰＷＭ回路から受信される正弦波信号であ
って、電動１１１１１のＡ相及びＢ相線に取付けられた
電流検出器６８及び６９から出力されるそれぞれの電流
フィードバック信号（Ｔ８．）及び（Ｉ、、）と代数的
に加算される。この演算結果は電流偏差信号であり、本
技術分野で良く知られるように各相の電流制御系を構成
する。相電流制御ループの出力は正弦波電流信号として
ＰＷＭ発生器に送られる。三角波がそれぞれの発生器５
６で発生され、ＰＷＭ発生回路５５のもう一つの入力に
供給される。三角波は正弦波に重ね合わされその交点は
パルス列信号の矩形波信号のパルス幅やパルス間隔を変
更するために利用される。パルス幅変調された信号はＡ
相、Ｂ相及びＣ相駆動回路１７−１９を制御するために
用いられる。この技法により、直流バス電圧を短時間電
動機１１の端子に印加することが可能となり、周波数と
大きさとが調整可能である交流電流を作り出すことがで
きる。

１つの相駆動回路１７は第２Ｂ図に非常に詳細に示され
ており、残りの２つの回路１８及び１９は区別がわかる
程度に図示されている。駆動回路１７はラッチ、ゲート
及び差動部１１ＪＷ５７を有し、この回路は並列Ｉ１０
インタフェース回路４０からのデツプ選択線４１を通し
て動作可能信号を入力されると同時に回路５５からのパ
ルス幅変調信号をも受信する。パルス幅変調信号はトラ
ンジスタベース駆動回路５８で好適な信号に変換され、
２つの電力用トランジスタ５９及び６０をそれらのベー
ス端子を介してオン・オフ切換する、従ってこれらの信
号はベース駆動信号と言われている。

この例において、電動機１１の固定子又は外部固定部分
はＹ−結線された相巻線を有している。

直流３２０Ｖ電源がトランジスタ５９及び６ｏに印加さ
れており、そのうちの一つの１−ランジスタが、もう一
つの相駆動回路１８又は１９内のひとつの１−ランジス
タと同時に導通状態となると、電流は相巻線の２つを通
って（Ｙの２つの足）流れるように構成されている。ト
ランジスタ５９は電動機１１の固定子部分に巻かれたそ
れぞれの相巻線を通して電流を前進方向に流す、従って
これはＦ　Ｗ　Ｄ　”と名付けられている。又もう一方
のトランジスタ６０は電流が逆転方向に流れるように導
通するのでＲＥ　Ｖ　”と名付けられている。それぞれ
の駆動回路１７−１９内のトランジスタ対のスイッチン
グ時間をパルス幅変調信号に応じて制御することにより
、指令された強度及び相（１）及び（θ）を有する電流
ベクトルが電Ｉｌａｇ ！’１８！　１１　ニ供給２”−ｈル。

第２Ｂ図には又、各種の電動機パラメータ検出用及び使
用者又は外部ｉ器からの入力受信用インタフェースが示
されている。これらのパラメータとは、第１図に示す直
流バス上の電圧及び電流、直流パストルク基準値それに
電ＩＪ　＊温度入力等である。これらの信号は図には示
されていない検出器により作り出される。インタフェー
スは又、使用者からの速度指令入力及び手動入力トルク
指令又は、外部機器からのトルク・フィードバック信号
を受信する、この外部機器は、先に述べた機器と共に使
用されるものである。

インタフェースは２つの差動増幅器６１及び６２を有し
、速度指令信号及びトルク指令又はフィードバック信号
を８チヤンネル　アナログ多重回路６３の２つのアナロ
グ入力に接続している。この回路の残り４つの入力は直
流バス１６ａ上の電圧及び電流信号、直流パストルク基
準信号及び電動機温度信号を受信している。並列Ｉ１０
インタフェース回路４ｏからのアナログ多重切換信号（
八ＮＡＬＯＧ　ＨＵＸ）に応じて１つの入力チャンネル
の信号が選択され、アナログ出力端子（へＨへＯＵＴ　
＞を通ってＡ／Ｄ変換器６４のアナログ入力端子（ＡＮ
Ａ　ＩＮ）に接続される。

Ａ／［）変換器６４は１０ビツトのアナログ／ディジタ
ル変換器であり、これはＰＩＯデータバス５４上に１０
ビツトデータを連続する２バイト、８ビツトを１つのバ
イトで又残り２ビツトをもうひとつのバイトで出力する
。これはチップ選択線４１を介して回路６４の出力が活
性化された時に行なわれる。Ａ／Ｄ変換器６４として使
用するのに好適な市販の回路はカリフォルニア、サンタ
クララにあるナショナル・セミコンダクタ社製のＡＤｏ
ｌｏｏｌ　　１０ビツトＡ／Ｄ変換器であり、アナログ
多重切換器６３として使用するのに好適な市販の回路は
、いくつかの製造会社、例えばアリシナ、フェニックス
にあるモトローラ・セミコンダクタ又は、ニューシャー
シー、ツマ−ビルのＲＣＡソリッド・ステート社製のＴ
ｙｐｅ４０５１１／８アナログ・多重切換器である。

今まで本発明を遂行するための電子回路について述べた
ので、次にマイクロコントローラ３０のプログラムされ
た動作について述べる。第４図に示すようにマイクロコ
ントローラ３０は第２Ｂ図に関連して説明したハードウ
ェアを通して使用者から速度指令を受信する。マイクロ
コントローラ３０は又軸符号化器２９から位置信号をも
受信する。マイクロコントローラ３０はブロック７０に
おいて微分演算（ｄ／ｄｔ）を行ない実速度を求める。

この実速度信号は速度指令に対して代数加算（この場合
は引算）され速度偏差信号を求めて、伝達関数で表わさ
れるブロック７１に入力され、トルク指令値が演算され
る。伝達関数は基本的には比例積分関数でこの技術分野
では良く知られたものであってＫＰは比例定数、Ｋ１は
積分定数、そして１／Ｓは積分を示すラプラス伝達関数
である。これらの動作で速度制御ループを構成１−る。

トルク指令はいくつかのトルク制限値と比較され、もし
もこれらの制限値を越える場合は、その制限値が電動機
１１の動作を維持するために用いられる。トルク指令は
（Ｉ、）で表わされておりこれは指令されたトルクを電
動機１１内に発生させるために必要なＩＩのベクトル成
分である。この指令はブロック７２で示されるマイクロ
コントローラ動作部の入力となり、このブロックではベ
クトル処理が行なわれる。ベクトル処３！ｔ！動作を実
行する際に、マイクロコントローラ３０４よ強度（１）
及び位相角（θ）を有し、指令されたｌａ（］ トルク及び速度を生成するのに必要な３相のベクトルを
計算する。

電流ベクトルＩ　　〈θのトルク発生成分ａｇ （Ｉ、）の他にベクトル処理部に入力されるのは、トル
ク発生成分から９０度位相の遅れた磁束発生成分（１，
）と、基準軸角度（ＯＲ）とであり、これらを基にマイ
クロコントローラ３０は軸が動くべき角度を篇出する。

基準軸角度（θ１１）は実軸角と、電動機が運転される
べき滑り角との代数和として求められる。滑り角はトル
ク指令に滑り係数（Ｋ　　　）を掛算して求められる。

電動機１ＬＩＰ １に固有の滑り係数の表はＥＰＲＯＭ３７に記憶されて
いる。

こ、の点に関連して言えば電動機は第５図に示すように
２つの領域、一定トルク域及び定馬力域で運転される。

しばらく始動運転時のことを無視すれば、一定トルクは
電動機が、速度零から゛基底速度″として知られる個々
の電動機に個有の速度との間で運転される場合に発生さ
れる。基底速度に達した侵は、電動機速度が増加すると
、電場を弱め回転子に作用する磁束を減少させる。電流
ベクトル制御装置内において、このことは、電流（Ｉ、
）の磁束発生成分を制御することによって実現される。

本電動嶺駆動装置において、マイクロコントローラ３０
　）、を電動機が電場弱化（一定馬力）領域で運転され
ている場合には磁束指令を演算する。これは電場弱化制
御回路の第１人力となり又、電動例の実速度を第２人力
として第４図のブロック７３で示される、マイクロコン
トローラ・プログラムで組まれた前記電場弱化演算が実
行される。この演算の出力が電流（Ｉｄ）の磁束制御成
分である。

ベクトル処理演算７２の出力は、マイクロコントローラ
の演算処理部の入力となり相電流（Ｉ、）及び（Ｉｂ）
をディジタル値として求め、この演算結果は、ディジタ
ル／アナログ変換回路２５に入力される。この回路はデ
ィジタル信号をアナログ信号に変換し、変換された信号
は電流制御兼ＰＷＭ回路５５に供給され電動機１１を制
御する。

次に第６図において、電動機制御プログラムが、各処理
単位毎に、その実行頻度別に構成して示されている。バ
ックグラウンド処理皇位は、帯７６で示されており、こ
れは、残り３本の帯７７−７９で示されるより高い優先
順位の処理単位の割り込みが無い場合にのみ実行される
。この例において、バック・グラウンド処理単位７６は
基本的には、第２Ａ図で示す直列Ｉ１０ボート３４を介
しての通信処理を行なう。

電ｅ機１１の実時間動作を維持するために頻繁に実行さ
れなければならない処理単位は、３００マイクロ秒割込
み処理７７の組に含まれている。

これらの処理単位には、軸符号化器２９の読み取り命令
、実速度の算出、ベクトル処理器入力への角度信号の更
新及び相電流（＋　　＞および（■、）用ディジタル値
の出力が含まれる。

電動機１１の実時間動作を維持するために頻繁に、かと
いって、３００マイクロ秒割込み処理７７はと頻繁では
ない程度に実行されなければならない第２の処理単位は
、２．４ミリ秒割込み処理７８グループに含まれている
。これらの処理単位には、電動機上に配置された検出器
からの状態読込み命令、及び速度制御動作の実行が含ま
れる。

処理単位の第３群は、第１及び第２割込み処理７７及び
７８からの値を受信して、電動機駆動運転の全体的制御
及び監視を行ない、これらは１９．２ミリ秒割込み処理
７９の群に含まれる。

マイクロコントローラ内においてタイマ割込みが発生さ
れて、これらそれぞれの割込処理群が実行される。マイ
クロコントローラ３０の動作が開始すると、３００マイ
クロ秒内部タイマを初期化し、このタイマは周期の終了
時点で割込信号を発生する。この信号が発生するとマイ
クロコントローラ３０は、バックグラウンド処理７６の
実行を中断し、３００マイクロ秒割込み処理７７の実行
を行なうようにジャンプする。これは第６図の最初の実
線で示されている。実行が完了（３００マイクロ秒以内
で）すると、マイクロコントローラ３０は、第６図の最
初の点線で示すようにバックグラウンド処理７６の実行
に復帰する。

電動機制御プログラムは、２つの計数器を有し、２．４
ミリ秒及び１９．２ミリ秒割込み処理を発生さける。第
１の計数器は８に初期化され、各３００マイクロ秒割込
み処Ｌ’ｌ！７７が完了される度に１づつ減数される。

計数値が零に達すると、マイクロコントローラ３ｏはバ
ックグラウンド処理７６に戻らずに、第６図の太線矢印
で示されるように２．４ミリ秒割込み処理７８にジャン
プする。

注意しておかなければならない点は、２．４ミリ秒割込
み処理７８は、２．４ミリ秒の全てを使うわけではなく
、１つの２．４ミリ秒実行周期の開始から次の２．４ミ
リ秒実行処理周期の開始までが２．４ミリ秒かかるとい
うことである。

２．４ミリ秒割込み処理７８の実行中も、３００マイク
ロ秒割込み処理７７による割込みは継続し、これは実線
による割込み矢印及び点線による戻り矢印で示されてい
る。帯７７−７９の中で斜線の無い部分は実行期間を表
わし、斜線部分は割込部分を表わしている斜線部及び非
斜線部の幅は、割込みを表現するのに必要なように決め
たのであって、実際の値を示すものではない。

第２の計数器は８で初期化され、各２．４ミリ秒割込み
処理７８が完了する度に１づつ減数される。計数値が零
に達すると、マイクロコントローラ３０はバックグラウ
ンド処理７６又は３００マイクロ秒割込み処理７７に戻
らず図の第２の点線矢印で示されるように１９．２ミリ
秒割込み処理７９にジャンプする。

１９．２ミリ秒割込み処理７つの実行中に、３００マイ
クロ秒割込み処１！Ｉ！７７は実線の割込み矢印及び点
線の戻り矢印で示されるように継続し、このような割込
みが８回行なわれた後２．４ミリ秒割込み処理７８が開
始される。２．４ミリ秒割込み処理周期が完了した時点
でマイクロコントローラ３０は、次の３００マイクロ秒
割込みが始まるまでの短時間１９．２ミリ秒割込み処理
７９の実行に復帰する。

磁束及び電流形状指令値は１９．２ミリ秒割込み処理７
９の中で計算され、３００マイクロ秒割込み処理７７中
に出力される。第７図内の開始ブロック８０で表わされ
る１９．２ミリ秒割込みが開始された後、マイクロコン
トローラ３０は命令ブロック８１を実行し、ハードウェ
ア及びプログラム実行時の異常とを検査する。次に、入
力／出力ブロック８２で表わされるように、第２Ａ図の
所で述べたようにインタフェース４３に接続されたディ
スクリート入出力装置からの信号が読み込まれる。処理
ブロック８３で示されるように、マイクロコントローラ
３０は次にプログラムの状態順序処理部に入り、ここで
マイクロコントローラ３０はプログラムに保持されてい
る現在の状態に従って選択された処理を実行する。

状態順序処理過程において、状態変数は零に初期化され
、状８０時処理を実行する過程で何らかの条件に依って
、状態変数を次の状態、すなわち状態１に変更するか否
かの判断が行なわれる。状態変数が更新されると、状態
１時処理が、次の１９．２ミリ秒割込み処理７９の周期
中に実行される。

状態処理は第７図の処理ブロック８４−８８で表わされ
ている。処理ブロック８４で示される状＠Ｏ時処理は、
電源が最初に投入された時に実行される。この処理の間
に駆動装置１０内の電子回路は電動機１１の制御するた
めの準備を行なう。

処理ブロック８５で示される状Ｂ１時処理は、引続く周
期内で実行され、駆動装置１０内の接触器を閉じ電動Ｉ
ａ１１に電源を供給する。処理ブロック８６で示される
状態２処理は、その次の周期で実行され、先に第３Ａ図
から第３Ｄ図の所で説明したように、磁束及び電流形状
に対する指令を発生する。処理ブロック８７で示される
状態３処理は、その次の周期で実行され、先に第４図の
所で述べたように速度制御動作を行なう。そして、処理
ブロック８７で示される状態４処理は、その次の周期で
実行され、駆動装置に対し電動機１１への電源を遮断す
る準備を行わせる。状態２処理及び状態３処理は、状態
変数を次の状態に更新する前に、１９６２ミリ秒割込み
処理の中で何回も実行される。

状態順序処理８４から８８の適当な１つが実行された後
でマイクロコントローラ３０は処理ブロック８９で示さ
れる手順を実行し、新しい電動機パラメータをＥＥＰＲ
ＯＭ３９に書き込む。次に、処理ブロック９０で示され
るように、マイクロコントローラ３０は、電動機１１に
供給されている電力の平均値を計口する。次に入力／出
力ブロック９１で示されるように、信号は、先に第２Ａ
図で説明した指示計インタフェース４５に伝送され、使
用者が用意した指示計表示装置に信号を送る。

これに引続いて、マイクロコントローラ３ｏは徐々に変
化するパラメータ、例えば、基底速度以上の速度に達す
るためにどれだけ電場を弱めなければならないか等を算
出する、これは処理ブロック９２で示されている。これ
らの動作に引続いて、マイクロコントローラ３０は第６
図に示す残りの処理単位のいずれかひとつに戻り、この
ことは第７図の戻りブロック９３で示されている。

電ＶＪ機始動時の電流及び磁束形状を決める状態３処理
の詳細が第８図に示されている。これらの処理は１９．
２ミリ秒割込み処理７９の実行を制御するより大きな状
態順序管理器の中に組込まれた状態管理器によって制御
されている。磁束形状決定用状態処理の開始は、開始ブ
ロック９４で示されている。これに続いて、処理ブロッ
ク９５で示される、組込み状態管理者が実行され、磁束
形状処理の現周期の中でどの状態が実行されるべきかが
決定される。

第８図内に示す処理は、第３Ｄ図に示すような２区間関
数の電流及び磁束形状に対して適用可能な乙のであるが
、これらの処理の一部を抜き出すだけで第３Δ図及び第
３Ｂ図に示すような１区間関数の電流及び磁束形状を形
成するように実行できることが理解されよう。

磁束形状手順管理の磁束形状状態０が実行されたと仮定
すると、マイクロコントローラ３ｏは、処理ブロック９
６で示される命令を実行し、小さいが徐々に増加する固
定子電流列指令の準備を行なう。この電流信号は、第３
Ｂ図及び第３Ｄ図の改良された電流形状のランプ状関数
部となる。例えば、“時間遅れ１″の初期化（準備）を
行なう命令が実行される。命令の初期化を行なっている
間は、指令された磁束は零である。磁束形状状態０内の
適当な初＋１１１　（１Ｂ機能が完了した後で、状態順
序変数は磁束形状状態１に変更され、磁束形状処理の次
の周期内において、磁束形状状態１の処理手順が実行さ
れる。マイクロコントローラ３０はここで磁束形状処理
を抜け、出口ブロック１０３で示されるように別の１９
．２ミリ秒割込み処理７９に戻る。

次に磁束形状制御管理の磁束形状状態１が実行されると
仮定すると、マイクロコントローラ３０は、処理ブロッ
ク９７で示される命令を実行し、第３Ｂ図及び第３Ｄ図
に示す改良された電流形状のランプ状関数部の形に従う
、小さいながらも除徐に増大する固定子電流列を発生す
る。第１の時間遅れが開始され、この時間遅れは、例え
ば第３Ｂ図及び第３Ｄ図に示すように１５０ミリ秒であ
る。時間遅れ、及びランプ状関数は、遅れＩＩ間が終了
した時点で、通常の飽和回転子磁束の１０％を発生する
ように選択されている。遅れの実行は判断ブロック９８
で示されており、これは、磁束形状状態１の処理が行わ
れる毎に遅れが終了したか否かの判定を行なう命令を実
行することを示している。遅延が完了すると、“Ｙ　Ｅ
　Ｓ　”で示されるように、分校は判断ブロック９８か
ら下方に切換わり、マイクロコントローラ３０は処理ブ
ロック９９で示される次の命令を実行し、第３Ａ図及び
第３Ｄ図に示すような高電流（１５０アンペア）指令を
行なう。状態管理変数は次に磁束形状状態２に変更され
磁束形状処理の次の周期の時に磁束形状状態２が実行さ
れる。そして、磁束形状状態２内での°゛時間遅延２″
の実行準備がなされる。

マイクロコントローラ３０はここで磁束形状処理を扱け
、出口ブロック１０３で示されるように別の１９．２ミ
リ秒割込み処理７９に戻る。

次に磁束形状手順管理の磁束形状状態２が実行されると
仮定すると、マイクロコントローラ３゜は判断ブロック
１００で示される命令を実行し、第２時間遅延を行なっ
て、この期間の問、高電流（１５０アンペア）が電動１
１１に供給される。

この遅延が完了した時点で、Ｙ　Ｅ　Ｓ　”で示される
ように分校は判断ブロック１００の下方側に切換わり、
マイクロコントローラ３０は処理ブロック１０１で示さ
れる次の命令を実行し、状態管理変数を磁束形状状態３
に更新し、磁束形状処理の次の周期が実行される時にこ
の磁束形状状Ｉｒ３３が実行されるように準備する。次
にマイクロコントローラ３ｏは磁束形状処理を央け、出
口ブロック１０３で示されるように別の１９．２ミリ秒
割込み処理７９に戻る。

次に磁束形状制御管理の磁束形状状態３が実行されると
仮定すると、マイクロコントローラ３゜は処理ブロック
１０２で示される命令を実行し、電１１１１１１１の固
定子電流を通常の飽和回転子磁束を維持する値（７５ア
ンペア）に指令する。磁束形状制ｔｌＩＩ管理は、電動
機１１への電源が、第７図の処理ブロック８８で切られ
るまで磁束形状状態３を継続する。電動機への電源が切
られると、磁束形状制御管理は磁束形状状態Ｏにリセッ
トされる。

これで本発明の１つの実施例の説明を終わる。

もちろん本技術分野に精通した技術者は、ここで述べた
詳細部分の多くが本発明の範囲内で変更できることは理
解されよう、従って、本発明の範囲を用確にするために
、特許請求の範囲を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を取り入れた電動機制御装置のブロック
図； 第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１図に示す装置のさらに詳
細なブロック図； 第３八図は、本発明の第１の特徴を示す固定子電流及び
磁束対時間のグラフ； 第３Ｂ図は、本発明の第２の特徴を示す固定子電流及び
磁束対時間のグラフ： 第３Ｃ図は、本発明の第２の特徴を採用した効果を示す
模式図； 第３Ｄ図は、本発明の第１及び第２の特徴を組み合わせ
た場合の固定子電流及び磁束対時間のグラフ； 第４図は、第１図、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示す電動機
制御装置の制御ループ図； 第５図は、第１図に示す型の典型的交流電動機の磁束対
電動機速度のグラフ； 第６図は第１図、第２Ａ図及び第２Ｂ図に示す電動機料
ｍ＋装置で実行されるプログラム処理の組み合わせ図； 第７図は、第６図に１９．２ミリ秒割り込み処理と示さ
れた部分の流れ図； 第８図は、第７図に磁束形状処理と示された部分の流れ
図を示す。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を制
   御し前記電動機の回転子内の定常運転時磁束の形成を改
   善するための方法において、この方法が： 複数個の半導体スイッチを通して、固定子巻線に電流を
   供給し； 固定子電流の初期電流として、前記半導体スイッチのパ
   ルス動作時最大定格電流が供給されるように前記半導体
   スイッチを操作し； 前記初期電流を、電流と時間との積が、電動機内に定常
   運転時磁束を生成するのに十分となる時間だけ維持し； そのような時間の経過後に、前記半導体スイッチを操作
   し、固定子巻線に供給される電流を回転子内の定常運転
   時磁束を維持するためだけの電流に減少させる； 以上の方法で構成されていることを特徴とする交流電動
   機固定子巻線電流制御方法。
2. （２）特許請求の範囲１項に記載の方法において、前記
   時間間隔がほぼ１回転子時定数に対応することを特徴と
   する交流電動機固定子巻線電流制御方法。
3. （３）特許請求の範囲１項の方法において、さらに、前
   記複数の半導体スイッチに供給される電流を磁束発生成
   分とトルク発生成分とに分解し；前記時間間隔の間、ト
   ルク発生成分を零と指令し、この間に回転子内の磁束を
   定常運転磁束にまで上昇させる； 方法とを含むことを特徴とする交流電動機固定子巻線電
   流制御方法。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の方法において、さ
   らに、交流電動機運転時の滑り角に基づいて、複数の半
   導体スイッチに供給される電流の位相角を計算し； 前記時間間隔の間、滑り角を零に指令し、回転子内の磁
   束を回転子の定常運転磁束にまで上昇させる： 方法とを含むことを特徴とする交流電動機固定子巻線電
   流制御方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の方法においてさら
   に：交流電動機運転時の滑り角に基づいて、複数の半導
   体スイッチに供給される電流の位相角を計算し；そして 前記時間間隔の間滑り角を零に指令し、回転子内の磁束
   を回転子の定常運転磁束にまで上昇させる： 方法とを含むことを特徴とする交流電動機固定子巻線電
   流制御方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項に記載の方法において、さ
   らに：前記複数の半導体スイッチに供給される電流を磁
   束発生成分とトルク発生成分とに分解し； 前記時間間隔の間、トルク発生成分を零と指令し、この
   間に回転子内の磁束を定常運転磁束にまで上昇させる； 方法とを含むことを特徴とする交流電動機固定子巻線電
   流制御方法。
7. （７）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を制
   御し、回転子を介して駆動される電動機出力軸上の過渡
   トルクの発生を防止する方法において： 複数個の半導体スイッチを通して、固定子巻線に電流を
   供給し； 固定子巻線に対し、ほぼ１回転子時定数の時間の間、複
   数の徐々に増加する電流を供給して、回転子内に定常運
   転時磁束の約１０％の磁束が形成されるように前記半導
   体スイッチを操作し；そして 前記約１回転子時定数に対応する時間経過後に、半導体
   スイッチを操作して、固定子巻線に供給される電流を増
   加させ、回転子内の通常定常運転磁束を維持する、方法
   とを含むことを特徴とした交流電動機固定子巻線電流制
   御方法。
8. （８）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を制
   御し電動機の回転子内の定常運転時磁束の形成を改善す
   ると同時に回転子を介して駆動される電動機出力軸上の
   過渡トルクの発生を防止する方法において： 複数個の半導体スイッチを通して、固定子巻線に電流を
   供給し；固定子巻線に対し、ほぼ１回転子時定数の時間
   の間、複数の徐々に増加する電流を供給して、回転子内
   に定常運転時磁束の約１０％の磁束が形成されるように
   前記半導体スイッチを操作し； ほぼ１回転子時定数に相当する時間を経過した後で、半
   導体スイッチを操作し、前記半導体スイッチのパルス動
   作時最大定格電流が、前記固定子巻線に供給されるよう
   になし； 前記最大定格電流を、電流と時間との積が、電動機内に
   定常運転時磁束を生成するのに十分となる時間だけ維持
   し； そのような時間の経過後に、前記半導体スイッチを操作
   し固定子巻線に供給される電流を回転子内の定常運転時
   磁束を維持するためだけの電流に減少させる； 以上の方法で構成されていることを特徴とする交流電動
   機固定子巻線電流制御方法。
9. （９）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を制
   御し電動機の回転子内の定常運転時磁束の形成を改善す
   るための装置において、該電流制御装置が； 直流母線に電力を供給するための装置と； 前記直流母線に結合され固定子巻線への電流を供給する
   ための複数の半導体スイッチを含む駆動装置と； 該駆動装置に接続され、前記半導体スイッチを制御して
   固定子巻線に対し、前記半導体スイッチのパルス動作時
   最大定格電流に相当する初期電流を供給する制御装置と
   で構成され； 該制御装置が、さらに前記初期電流を電流と時間との積
   が、電動機内に定常運転時磁束を生成するのに十分とな
   る時間だけ維持するように前記半導体スイッチを制御し
   ； そのような時間の経過後に、前記制御装置が、固定子巻
   線に供給される電流を回転子内の定常運転時磁束を維持
   するためだけの電流に減少させるように動作可能である
   ことを特徴とする交流電動機固定子巻線電流制御装置。
10. （１０）特許請求の範囲第９項に記載の装置において、
    前記時間間隔がほぼ１回転子時定数に相当することを特
    徴とする交流電動機固定子巻線電流制御装置。
11. （１１）特許請求の範囲第９項に記載の装置において、
    前記制御装置が、前記半導体を通して供給される電流を
    磁束発生成分と、トルク発生成分とに分解するための装
    置を有し、又前記制御装置が、前記回転子磁束が定常運
    転時磁束にまで上昇される時間間隔の間トルク発生成分
    を零に指令するための装置を有することを特徴とする交
    流電動機固定子巻線電流制御装置。
12. （１２）特許請求の範囲第１１項に記載の装置において
    、さらに、前記制御装置が、交流電動機運転時の滑り角
    に基づいて、複数の半導体スイッチに供給される電流の
    位相角を計算するための装置と回転子磁束が定常運転時
    磁束にまで上昇される時間間隔の問、前記滑り角を零に
    指令するための装置とを有することを特徴とする交流電
    動機固定子巻線電流制御装置。
13. （１３）特許請求の範囲第９項に記載の装置において、
    さらに前記制御装置が、交流電動機運転時の滑り角に基
    づいて、複数の半導体スイッチに供給される電流の位相
    角を計算するための装置と、回転子磁束が定常運転時磁
    束にまで上昇される時間間隔の問、前記滑り角を零に指
    令するための装置とを有することを特徴とする交流電動
    機固定子巻線電流制御装置。
14. （１４）特許請求の範囲第１３項に記載の装置において
    、 前記制御装置が、前記複数の半導体スイッチに供給され
    る電流を磁束発生成分とトルク発生成分とに分解するた
    めの装置と、回転子磁束が定常運転時磁束にまで増加形
    成される時間間隔の間、前記トルク発生成分を零に指令
    するための装置を有することを特徴とする交流電動機固
    定子電流制御装置。
15. （１５）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を
    制御し回転子を介して駆動される電動機出力軸上の過渡
    トルクの発生を防止させる装置において； 直流母線に電力を供給するための装置と； 前記直流母線に結合され固定子巻線への電流を供給する
    ための複数の半導体スイッチを含む駆動装置と； 該駆動装置に接続され、ほぼ１回転子時定数の時間の間
    、複数の徐々に増加する電流を固定子巻線に供給し、回
    転子内に定常運転時磁束の約１０％の磁束が形成される
    ように前記半導体スイッチを制御するための制御装置と
    で構成され、 前記１回転子時定数に相当する時間間隔の後に、前記制
    御装置が、前記半導体スイッチを制御し、固定子巻線に
    供給される電流を、定常運転磁束を形成し維持する値に
    まで増加させることを特徴とする交流電動機固定子巻線
    電流制御装置。
16. （１６）交流電動機内の固定子巻線に供給される電流を
    制御し電動機の回転子内の定常運転時磁束の形成を改善
    すると同時に回転子を介して駆動される電動機出力軸上
    の過渡トルクの発生を防止する装置において； 直流母線に電力を供給するための装置と； 前記直流母線に結合され前記固定子巻線への電流を供給
    するための複数の半導体スイッチを含む駆動装置と； 該駆動装置に接続され、ほぼ１回転子時定数の時間の間
    、複数の徐々に増加する電流を固定子巻線に供給し、回
    転子内に定常運転時磁束の約１０％の磁束が形成される
    ように前記半導体スイッチを制御するための制御装置と
    で構成され、 ほぼ１回転子時定数に相当する時間を経過した後に、前
    記制御装置は、前記半導体スイッチのパルス動作時最大
    定格電流を電流と時間との積が電動機内に定常運転時磁
    束を生成するのに十分な時間だけ流すように前記半導体
    スイッチを制御し、最後に述べた時間が経過した後に、
    前記制御装置は固定子巻線に供給される電流を、回転子
    内の定常動作磁束を維持するための電流に減少させるよ
    うに前記半導体スイッチを制御することを特徴とする、
    交流電動機固定子巻線電流制御装置。