(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線及び補巻線を有する二巻線誘導機を電力変換器により駆動する電動機駆動装置において、
前記補巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電力変換器の駆動周波数指令値から前記主巻線の電圧指令値を生成する主巻線電圧指令値設定手段と、
前記電流検出手段により得た電流検出値と前記主巻線電圧指令値設定手段により生成した主巻線電圧指令値とを用いて前記補巻線の電圧指令値を生成する補巻線電圧指令値設定手段と、
を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電動機駆動装置において、
前記補巻線電圧指令値設定手段は、
前記電流検出値を積分する積分手段と、この積分手段の出力に所定のゲインを乗じるゲイン乗算手段と、前記主巻線電圧指令値から前記ゲイン乗算手段の出力を減算して補巻線電圧指令値を生成する減算手段と、を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載した電動機駆動装置において、
前記積分手段は、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタを用いて前記電流検出値を擬似的に積分する手段であることを特徴とする電動機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主巻線及び補巻線を備えた誘導電動機を電力変換器により駆動する電動機駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主巻線及び補巻線を備えた誘導電動機（以下、二巻線誘導機ともいう）は、もともと、補巻線と直列に進相コンデンサを接続してなる単相誘導電動機（以下、進相コンデンサ形単相誘導機ともいう）として設計されたものが多い。
この種の二巻線誘導機を電力変換器により可変速駆動する技術は既に多数公知となっており、例えば、図１４は進相コンデンサ形単相誘導機の駆動装置の従来技術を示している。図において、１１０は単相交流電源、１２０は整流回路、１３０は平滑コンデンサ、１４０は半導体スイッチング素子を単相ブリッジ接続してなる単相インバータ、１５０は進相コンデンサ、２００は二巻線誘導機、２１０は主巻線、２２０は補巻線、２３０は共通線である。
この従来技術では、単相インバータ１４０から単相交流電圧を出力することにより、二巻線誘導機２００を容易に可変速駆動することができる。
【０００３】
次に、図１５は特許文献１に記載された電動機制御装置である。この従来技術では、図１４における進相コンデンサ１５０を除去し、主巻線２１０及び補巻線２２０にそれぞれ位相の異なる電流を流すための電圧を三相インバータ１６０によって印加することにより、二巻線誘導機２００を二相誘導機として駆動している。
なお、図１５において、１５０は直流電源、３１０は電圧演算手段、３２０は電圧検出回路、３３０は電流検出回路、３４０はＰＷＭ信号発生手段、３５０は信号補正手段である。
【０００４】
電圧演算手段３１０は、周波数指令値ＦＣ、主巻線２１０の電流ＩＲ及び補巻線２２０の電流ＩＳに基づいて、主巻線２１０及び補巻線２２０に対する電圧指令値ＶＲ，ＶＳを生成する。ＰＷＭ信号発生手段３４０は、直流電圧検出値ＶＤ及び電圧指令値ＶＲ，ＶＳに基づいて三相インバータ１６０の各スイッチング素子に対する制御信号Ｐａ〜Ｐｆを生成する。
信号補正手段３５０は、周波数指令値ＦＣと主巻線２１０の電流ＩＲとから二巻線誘導機２００の運転状況を判断し、高速運転中かつ低負荷時には、制御信号Ｐｃ，Ｐｄをオフとした制御信号Ｐｃ２，Ｐｄ２を出力して補巻線２２０への通電を停止することにより、電動機制御装置の効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５９３４８号公報（段落［００１１］〜［００２３］、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、進相コンデンサ形単相誘導機の動作原理は、進相コンデンサによって主巻線電流に対する補巻線電流の位相を進め、これら二つの交流（以下、二相交流ともいう）から回転磁界を生成して回転子の駆動トルクを生じさせるものである。このとき、二相交流の位相差が９０°(電気角)に近いほど平衡二相駆動に近づき、トルク・効率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、進相コンデンサの容量は固定値であるため、原理的に特定の駆動周波数においてのみ９０°に近い位相差の二相交流が得られ、それ以外の駆動周波数では二相交流の位相差が９０°から離れてしまう。このため、進相コンデンサ形単相誘導機を可変速駆動すると、設定された最適な周波数以外の駆動周波数では、トルク・効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献１のように、進相コンデンサを除去して三相インバータから二巻線誘導機の各巻線に任意の電圧を印加することにより二相誘導機として駆動すれば、上述した問題を解決することができ、あらゆる駆動周波数において９０°位相差の二相交流を通流することが可能である。
【０００９】
しかし、この場合には、補巻線の電流許容値に起因する問題を生じる。
図１６は、進相コンデンサ形単相誘導機及び二相誘導機の主巻線・補巻線電流特性の解析結果を示しており、横軸は誘導機の回転速度、縦軸は電流値である。なお、誘導機への印加電圧は１００〔Ｖ〕，５０〔Ｈｚ〕である。
【００１０】
この図から明らかなように、進相コンデンサ形単相誘導機では、定常状態において補巻線にほとんど電流が流れないという特徴がある。このため、一般に進相コンデンサ形単相誘導機においては、補巻線の電流許容値（線径）が主巻線のそれよりも小さく設計されており、結果として補巻線の巻線抵抗値は主巻線のそれより大きい。よって、進相コンデンサ形単相誘導機から進相コンデンサを除去して二相誘導機として駆動する場合には、補巻線に、進相コンデンサ形単相誘導機よりも大きな電流が流れることになり、補巻線の異常過熱が懸念される。
【００１１】
従って、進相コンデンサ形単相誘導機から進相コンデンサを除去した二相誘導機を駆動する場合には、補巻線電流を小さく抑えるために補巻線への印加電圧を小さくする必要があるが、図１６からわかるように二相誘導機の補巻線電流は運転負荷によって大きく変化するため、これを考慮しながら印加電圧を決定することは容易ではない。
更に、補巻線への印加電圧を必要以上に小さくすると、進相コンデンサ形単相誘導機として駆動した場合よりもトルク・効率が低下してしまうという問題がある。
【００１２】
特許文献１に係る従来技術は、特定の運転条件において補巻線に接続されたスイッチング素子をオフすることにより補巻線の端子を開放して主巻線のみに電圧を印加するものである。これはすなわち、巻線が一相分しかない純単相誘導機として駆動することを意味しており、前述したように補巻線電流が設計許容値を超えるという問題は生じないが、その反面、効率やトルクの面で問題を生じる。
図１７は、進相コンデンサ形単相誘導機及び純単相誘導機の効率特性（図１７（ａ））、トルク特性（図１７（ｂ））の解析結果を示しており、横軸は誘導機の回転速度である。また、誘導機への印加電圧は１００〔Ｖ〕，５０〔Ｈｚ〕である。
これらの図によれば、純単相誘導機では進相コンデンサ形単相誘導機に比べて効率及びトルクのいずれも低下していることがわかる。
【００１３】
そこで、本発明の解決課題は、誘導機の駆動周波数に関わらず、進相コンデンサ形単相誘導機相当またはそれ以上のトルク・効率を得ることができ、かつ、負荷の大きさに関わらず補巻線電流を小さく抑えて補巻線の過熱が生じないようにした電動機駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、主巻線及び補巻線を有する二巻線誘導機を電力変換器により駆動する電動機駆動装置において、
前記補巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電力変換器の駆動周波数指令値から前記主巻線の電圧指令値を生成する主巻線電圧指令値設定手段と、
前記電流検出手段により得た電流検出値と前記主巻線電圧指令値設定手段により生成した主巻線電圧指令値とを用いて前記補巻線の電圧指令値を生成する補巻線電圧指令値設定手段と、を備えたものである。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電動機駆動装置において、前記補巻線電圧指令値設定手段は、前記電流検出値を積分する積分手段と、この積分手段の出力に所定のゲインを乗じるゲイン乗算手段と、前記主巻線電圧指令値から前記ゲイン乗算手段の出力を減算して補巻線電圧指令値を生成する減算手段と、を備えたものである。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載した電動機駆動装置において、前記積分手段は、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタを用いて前記電流検出値を擬似的に積分する手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、二巻線誘導機の補巻線電流を設計許容値以下に抑えて巻線温度を許容値以下に保ちながら、進相コンデンサ形単相誘導機と同等以上のトルク・効率特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】図１における電圧指令値生成手段の構成図である。
【図３】図２における振幅指令演算手段の特性図である。
【図４】進相コンデンサ形単相誘導機における印加電圧と電圧降下との関係を示す図である。
【図５】図２における補巻線電圧指令値設定手段内の積分手段の構成図である。
【図６】純積分器、ローパスフィルタ及びバンドパスフィルタの伝達関数の周波数特性を示す図である。
【図７】図１における相電圧指令値演算手段の構成図である。
【図８】実施形態によって二巻線誘導機を駆動した場合と進相コンデンサ形単相誘導機を駆動した場合のトルク・効率特性の解析結果を示す図である。
【図９】本発明の参考形態を示す主要部の構成図である。
【図１０】図９における主巻線・補巻線電圧指令値設定手段の構成図である。
【図１１】二相誘導機の主巻線及び補巻線の電流特性の解析結果を示す図である。
【図１２】駆動周波数指令値と補正ゲインとの関係を示す図である。
【図１３】参考形態によって二巻線誘導機を駆動した場合と進相コンデンサ形単相誘導機を駆動した場合のトルク・効率特性の解析結果を示す図である。
【図１４】進相コンデンサ形単相誘導機の駆動装置の従来技術を示す回路構成図である。
【図１５】特許文献１に記載された従来技術を示す回路構成図である。
【図１６】進相コンデンサ形単相誘導機及び二相誘導機の主巻線・補巻線電流特性の解析結果を示す図である。
【図１７】進相コンデンサ形単相誘導機及び純単相誘導機の効率及びトルク特性の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の実施形態を示す回路構成図であり、１０は二巻線誘導機２００に交流電圧を印加して駆動するための電力変換器である。ここで、二相誘導機２００は、前記同様にＹ結線された主巻線２１０、補巻線２２０及び共通線２３０を備えている。
【００２３】
電力変換器１０は、単相交流電源１１０と、その両端に接続された各２個のダイオード及び平滑コンデンサからなる倍電圧整流回路１１と、その直流出力端子間に接続された半導体スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６からなる三相インバータ１２とから構成されており、三相インバータ１２の各相出力端子が主巻線２１０、補巻線２２０及び共通線２３０の各一端にそれぞれ接続されている。
なお、電力変換器１０の構成は上記構成になんら限定されるものではない。
【００２４】
また、４０は補巻線２２０の電流を検出する電流検出器であり、その電流検出値ＩＡは電圧指令値生成手段２０内の補巻線電圧指令値設定手段２３に入力されている。
電圧指令値生成手段２０は、主巻線２１０及び補巻線２２０にそれぞれ与える電圧指令値ＶＭ＊，ＶＡ＊を生成する手段であり、駆動周波数指令値設定手段２１、主巻線電圧指令値設定手段２２及び補巻線電圧指令値設定手段２３から構成されている。ここで、補巻線電圧指令値設定手段２３は、主巻線電圧指令値ＶＭ＊と補巻線電流検出値ＩＡとから補巻線電圧指令値ＶＡ＊を生成する。なお、各電圧及び電流はベクトル量であるが、この明細書本文では便宜上、「・」（ドット）を省略してある。
【００２５】
３０は、電圧指令値ＶＭ＊，ＶＡ＊通りの電圧を三相インバータ１２から出力させるためにスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に対する制御信号（ゲート駆動信号）を生成する制御信号生成手段である。この制御信号生成手段３０は、電圧指令値ＶＭ＊，ＶＡ＊に基づいて三相各相の電圧指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を演算する相電圧指令値演算手段３１と、これらの相電圧指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を例えば三角波キャリアと比較して各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に対するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生手段３２と、これらのＰＷＭ信号からゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生手段３３とから構成されている。
制御信号生成手段３０の具体的な構成、動作は公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００２６】
次に、図２は、図１における電圧指令値生成手段２０の構成図である。
主巻線電圧指令値設定手段２２は、図３に示すような特性に従って駆動周波数指令値ｆ＊から主巻線電圧の振幅指令を演算する振幅指令演算手段２２ａと、駆動周波数指令値ｆ＊を積分して位相角指令θ＊を演算する積分手段２２ｂと、位相角指令θ＊に応じたｓｉｎ波を出力するｓｉｎテーブル２２ｃと、このｓｉｎ波と振幅指令とを乗算して主巻線電圧指令値（瞬時値）ｖＭ＊を演算する乗算手段２２ｄとから構成されている。
【００２７】
また、図２における補巻線電圧指令値設定手段２３は、補巻線２２０の電流検出値（瞬時値）ｉＡを積分する積分手段２３ａと、その出力に所定のゲインを乗算するゲイン乗算手段２３ｂと、主巻線電圧指令値（瞬時値）ｖＭ＊からゲイン乗算手段２３ｂの出力を減算して補巻線電圧指令値（瞬時値）ｖＡ＊を演算する減算手段２３ｃとから構成されている。
本実施形態では、運転負荷の大きさに関わらず補巻線電流を設計許容値に抑えられるという進相コンデンサ形単相誘導機の特性を二巻線誘導機にて実現するために、補巻線電圧指令値設定手段２３により、補巻線２２０への印加電圧を進相コンデンサ形単相誘導機の場合と同様にしている。
【００２８】
ここで、図４は、進相コンデンサ形単相誘導機における印加電圧と電圧降下との関係を示している。図４において、ＶＭは共通線２３０を基準とした主巻線２１０への印加電圧、ＶＡは同じく補巻線２２０への印加電圧、ＶＣは進相コンデンサ１５０の電圧降下である。
図４によれば、補巻線２２０への印加電圧ＶＡは、数式１によって表される。
【００２９】
【数１】
0005549229.tif 000002
【００３０】
本発明の実施形態では、数式１に基づき、二巻線誘導機の補巻線２２０への印加電圧指令値ｖＡ＊を下記の数式２により決定する。この数式２において、Ｃは進相コンデンサ１５０の容量値である。
これにより、進相コンデンサ形単相誘導機における補巻線２２０への印加電圧を、二巻線誘導機において再現することができる。
【００３１】
【数２】
0005549229.tif 000003
【００３２】
ただし、駆動周波数の変化によってトルク・効率が低下するという進相コンデンサ形単相誘導機の問題点を回避するため、本実施形態では、駆動周波数に応じて補巻線電流ＩＡの積分結果に乗じる前記ゲイン乗算手段２３ｂのゲイン（前記容量値Ｃの擬似的な値という意味で、以下では擬似容量値ともいう）を変化させる。
【００３３】
図５は、図２における積分手段２３ａの構成図である。実際問題として、補巻線電流ＩＡを検出する電流検出器４０の出力信号には、直流オフセット成分が含まれる。このため、図２における積分手段２３ａとして純積分器を用いると、この直流オフセット成分を積分してしまい、所望の動作を実現することができない。そこで、直流オフセット成分の影響を低減するため、図５に示すごとく、積分手段２３ａとして純積分器の代わりにローパスフィルタＬＰＦまたはバンドパスフィルタＢＰＦを用いることにより、擬似的に積分を行う。
【００３４】
図６は、純積分器、ローパスフィルタＬＰＦ及びバンドパスフィルタＢＰＦの伝達関数の周波数特性を示しており、図６（ａ）はゲイン特性、図６（ｂ）は位相特性である。
これらの図６（ａ），（ｂ）によれば、ローパスフィルタＬＰＦやバンドパスフィルタＢＰＦでは直流ゲインが小さいため直流オフセット成分の影響を抑えることができ、かつ、二巻線誘導機の駆動周波数が数十〔Ｈｚ〕オーダーであれば、問題なく補巻線電流ＩＡの積分を行えることがわかる。
【００３５】
図７は、図１における相電圧指令値演算手段３１の構成図である。
相電圧指令値演算手段３１では、三相インバータ１２から指令値通りの主巻線電圧ＶＭ、補巻線電圧ＶＡを出力させるために相電圧指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を生成する必要があるが、これらの相電圧指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊の組み合わせは無数にある。その一例として数式３〜数式５を挙げることができ、これらの相電圧指令値は図７のブロック図によって演算可能である。
【００３６】
【数３】
0005549229.tif 000004
【００３７】
【数４】
0005549229.tif 000005
【００３８】
【数５】
0005549229.tif 000006
【００３９】
このようにして生成した相電圧指令値ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を図１のＰＷＭ信号発生手段３２に入力し、ゲート駆動信号発生手段３３を介して半導体スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を駆動することにより、三相インバータ１２から、電圧指令値ＶＭ＊，ＶＡ＊通りの電圧を主巻線２１０、補巻線２２０にそれぞれ印加することができる。
【００４０】
図８は、この実施形態によって二巻線誘導機を駆動した場合（図では「本発明」と表記してある）と進相コンデンサ形単相誘導機を駆動した場合とのトルク・効率特性の解析結果を示しており、図８（ａ）は回転速度−効率特性、図８（ｂ）は回転速度−トルク特性、図８（ｃ）は巻線電流−トルク特性である。なお、誘導機への印加電圧は６０〔Ｖ〕，３０〔Ｈｚ〕である。
図１７及び図８（ａ），（ｂ）によれば、進相コンデンサ形単相誘導機では駆動周波数が変化するとトルク・効率が変化してしまうことがわかる。これに対し、本実施形態では、駆動周波数に応じて図２のゲイン乗算手段２３ｂにおけるゲイン（擬似容量値）を変化させることにより、進相コンデンサ形単相誘導機よりもトルク・効率が改善されている。
【００４１】
また、図８（ｃ）によれば、本実施形態による補巻線電流は約０．７７〔Ａ〕以下となっている。図１６に示したように印加電圧・周波数によっては進相コンデンサ形単相誘導機でも同程度の補巻線電流が流れることから、この程度の電流であれば設計許容値を超えることはないと判断される。すなわち、本実施形態により、負荷の状況とは無関係に補巻線電流を設計許容値以下に抑えることができる。
【００４２】
次いで、図９は本発明の参考形態の主要部を示す構成図である。
図９は、実施形態の電圧指令値生成手段２０に相当する参考形態の電圧指令値生成手段２０Ａを示している。参考形態における電圧指令値生成手段２０Ａは、駆動周波数指令値設定手段２１と、駆動周波数指令値ｆ＊に基づいて主巻線電圧指令値ＶＭ＊及び補巻線電圧指令値ＶＡ＊を生成する主巻線・補巻線電圧指令値設定手段２４とから構成されており、主巻線・補巻線電圧指令値設定手段２４は、主巻線電流に対する補巻線電流の比率を所定値以下に制御するような各電圧指令値ＶＭ＊，ＶＡ＊を生成する。
なお、この電圧指令値生成手段２０Ａでは、電圧指令値の生成に当たり、実施形態のように電流検出器４０による補巻線電流検出値ＩＡを用いることはない。また、電力変換器１０、制御信号生成手段３０の構成は、実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
図１０は、図９における主巻線・補巻線電圧指令値設定手段２４の構成を示しており、２２は図２と同一構成の主巻線電圧指令値設定手段、２３Ａは補巻線電圧指令値設定手段である。なお、ここでは補巻線電圧ＶＡの位相を主巻線電圧ＶＭの位相に対して９０°進みとする場合について説明する。
補巻線電圧指令値設定手段２３Ａは、駆動周波数指令値ｆ＊に応じた補正ゲインＫＣを出力する補正ゲインテーブル２３ｄと、振幅指令演算手段２２ａから出力される主巻線電圧振幅指令と上記補正ゲインＫＣとを乗算する乗算手段２３ｆと、積分手段２２ｂから出力される位相角指令θ＊に応じたｃｏｓ波を出力するｃｏｓテーブル２３ｅと、このｃｏｓ波と乗算手段２３ｆの出力とを乗算して主巻線電圧指令値ｖＭ＊（瞬時値）より９０°進んだ補巻線電圧指令値（瞬時値）ｖＡ＊を演算する乗算手段２３ｇとから構成されている。
【００４４】
上記補正ゲインテーブル２３ｄは、補巻線電流ＩＡを小さく抑えて補巻線２２０の温度を許容温度以下にするために、主巻線電流ＩＭに対する補巻線電流ＩＡの比率（電流比率）が所定値以下になるように補巻線電圧の振幅指令を制御するためのものである。
以下に、上記の電流比率について説明する。
前述したように、一般に補巻線２２０の線径は主巻線２１０のそれより細く設計されており、補巻線２２０の巻線抵抗値も主巻線２１０より大きい。巻線の発熱量は銅損によって決まるため、主巻線電流ＩＭと同等の大きさの補巻線電流ＩＡが補巻線２２０に流れたとすると、補巻線２２０は異常過熱して最悪の場合には焼損してしまう。よって、補巻線電流ＩＡは主巻線電流ＩＭに比べて十分に小さくする必要がある。
【００４５】
ここで、主巻線電流ＩＭ及び補巻線電流ＩＡの大きさについて考察する。
図１６に示したように、二相誘導機の主巻線電流ＩＭは進相コンデンサ形単相誘導機の主巻線電流よりも小さいことから、二相誘導機駆動時に流れる電流によって主巻線２１０の温度が許容温度を超えるおそれはない。
このため、二相誘導機として駆動する場合には、補巻線２２０の単位体積当たりで発生する銅損を、主巻線２１０の単位体積当たりで発生する銅損と同等以下になるような補巻線電流ＩＡを流せば、補巻線２２０の単位体積当たりの発熱量が主巻線２１０の単位体積当たりの発熱量と同等以下になるので、補巻線２２０の温度が許容温度を超えるおそれはなくなる。
【００４６】
補巻線２２０の単位体積当たりで発生する銅損が、主巻線２１０の単位体積当たりで発生する銅損と同等以下になるような主巻線電流ＩＭに対する補巻線電流ＩＡの比率（ＩＡ／ＩＭ）は、主巻線２１０及び補巻線２２０の線径、長さが既知であれば、数式６によって求められる。ただし、数式６において、ＲＭは主巻線の抵抗、ＷＭは主巻線の線径、ＬＭは主巻線の長さ、ＲＡは補巻線の抵抗、ＷＡは補巻線の線径、ＬＡは補巻線の長さである。
【００４７】
【数６】
0005549229.tif 000007
【００４８】
また、主巻線２１０及び補巻線２２０の線径、長さが既知でない場合には、次のようにして電流比率（ＩＡ／ＩＭ）を求める。
まず、一般的に、主巻線及び補巻線に用いられる導体材料は同一であるので、数式６は数式７のように表すことができる。ただし、数式７においてρは導体材料の抵抗率である。
【００４９】
【数７】
0005549229.tif 000008
【００５０】
巻線の長さが巻数に比例するとすれば、主巻線に対する補巻線の巻数比α（＝補巻線巻数ＮＡ／主巻線巻数ＮＭ）と巻線の長さの比（ＬＡ／ＬＭ）とは等しくなると考えられるので、数式７は数式８によって表される。
【００５１】
【数８】
0005549229.tif 000009
【００５２】
数式８によれば、主巻線２１０及び補巻線２２０の線径、長さが既知でない場合であっても、巻数比α及び各巻線の抵抗ＲＭ，ＲＡが既知であれば、電流比率（ＩＡ／ＩＭ）を求めることが可能である。
従って、数式６または数式８によって求めた電流比率（ＩＡ／ＩＭ）となるように補巻線電圧ＶＡの振幅を制御すれば、補巻線電流ＩＡを設計許容値以下、すなわち補巻線の許容温度以下で通流することができる。
【００５３】
次いで、図１０における補正ゲインテーブル２３ｄについて具体的に説明する。ここで、表１は、二相誘導機の電動機定数の一例を示している。
【００５４】
【表１】
0005549229.tif 000010
【００５５】
表１及び数式８より、この二相誘導機の電流比率（ＩＡ／ＩＭ）は数式９となる。
【００５６】
【数９】
0005549229.tif 000011
【００５７】
図１１は、二相誘導機の駆動周波数が３０〔Ｈｚ〕において、電流比率（ＩＡ／ＩＭ）が数式９を満足するように主巻線に６０〔Ｖ〕、補巻線に４９．３〔Ｖ〕（いずれも実効値）を印加したときの主巻線及び補巻線電流特性の解析結果を示している。
図１１では、定格出力時（回転速度１７００〔ｒ／ｍ〕の時点）に電流比率（ＩＡ／ＩＭ）が数式９の右辺の０．２４２となっている。そして、負荷が軽くなっても（速度が上昇しても）補巻線電流ＩＡは増えることがないため、この印加電圧の比率によって補巻線に許容温度内で通流することが可能である。
【００５８】
また、図１２は、各周波数の定格出力時における補巻線電圧振幅値ＶＡｒａｔと主巻線電圧振幅値ＶＭｒａｔとの比率を示した図である。この振幅比率（ＶＡｒａｔ／ＶＭｒａｔ）を補正ゲインＫＣとすれば、図１０の補正ゲインテーブル２３ｄとしては、入力である駆動周波数指令値ｆ＊に応じた補正ゲインＫＣを予め決定しておき、この補正ゲインＫＣを乗算手段２３ｆにおいて主巻線電圧の振幅指令に乗算することにより、補巻線電流ＩＡを設計許容値以下にするような補巻線電圧の振幅指令を算出することができる。
【００５９】
図１３は、この参考形態によって二巻線誘導機を駆動した場合（図では「本発明」と表記してある）と進相コンデンサ形単相誘導機を駆動した場合のトルク・効率特性の解析結果を示しており、図１３（ａ）は回転速度−効率特性、図１３（ｂ）は回転速度−トルク特性である。
本参考形態においては、駆動周波数に応じて補正ゲインＫＣを変化させることにより、電流比率（ＩＡ／ＩＭ）を所定値以下に制御し、結果として進相コンデンサ形単相誘導機よりもトルク・効率を改善することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０：電力変換器
１１：倍電圧整流回路
１２：三相インバータ
２０，２０Ａ：電圧指令値生成手段
２１：駆動周波数指令値設定手段
２２：主巻線電圧指令値設定手段
２２ａ：振幅指令演算手段
２２ｂ：積分手段
２２ｃ：ｓｉｎテーブル
２２ｄ：乗算手段
２３，２３Ａ：補巻線電圧指令値設定手段
２３ａ：積分手段
２３ｂ：ゲイン乗算手段
２３ｃ：減算手段
２３ｄ：補正ゲインテーブル
２３ｅ：ｃｏｓテーブル
２３ｆ，２３ｇ：乗算手段
２４：主巻線・補巻線電圧指令値設定手段
３０：制御信号生成手段
３１：相電圧指令値演算手段
３２：ＰＷＭ信号発生手段
３３：ゲート駆動信号発生手段
４０：電流検出器
１１０：単相交流電源
２００：二巻線誘導機
２１０：主巻線
２２０：補巻線
２３０：共通線
Ｓ１〜Ｓ６：半導体スイッチング素子
ＬＰＦ：ローパスフィルタ
ＢＰＦ：バンドパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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