(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続されたスイッチング素子で構成されこれらのスイッチング素子が互いに時間遅れを持たせて交互に制御されるインバータと、このインバータに接続された永久磁石形同期電動機とを有し、上記電動機に流れるトルク電流をトルク電流指令値とトルク電流帰還値とを照合して制御し、上記電動機に流れる無効電流を無効電流指令値と無効電流帰還値とを照合して制御して、上記電動機をパルス幅変調制御する装置において、上記トルク電流帰還値が零に近いときに、上記無効電流を上記電動機に流すことにより、上記電動機に流れる電流を零としない無効電流指令制御手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項２】
無効電流指令値は、電動機の界磁を強める方向へ流すように設定するものとした請求項１記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項３】
無効電流指令制御手段を、トルク電流帰還値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、上記トルク電流帰還値が上記第１所定値よりも大きいときは上記無効電流指令値を零に設定するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項４】
無効電流指令制御手段を、電動機電流値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、上記電動機電流値が上記第１所定値よりも大きいときは上記無効電流指令値を零に設定するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項５】
無効電流指令制御手段を、トルク電流指令値が第３所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、上記トルク電流指令値が上記第３所定値よりも大きいときは上記無効電流指令値を零に設定するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項６】
無効電流指令値を、その立上げ時は漸増させ、立下げ時は漸減させるようにしたことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項７】
無効電流指令制御手段を、トルク電流帰還値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定した後、上記トルク電流帰還値が上記第１所定値よりも大きい第４所定値を越えるまで上記第２所定値を維持するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の永久磁石形同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は永久磁石形同期電動機をトルク電流指令値と無効電流指令値に従ってパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１、図２、図４及び図１３は例えば特開平４−６９０６６号公報に記載されたものに一部回路を追加した従来の永久磁石形同期電動機の制御装置を示す図で、図１は全体構成図、図２は電流制御演算手段のハードウェア部分のブロック線図、図４は動作説明図、図１３は電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図であり、図中同一符号は同一部分を示す。
【０００３】
上記各図は、一部を除きこの発明にも使用されるので、詳細は後述するが、ここでは要点だけ説明することとする。
三相交流電源１の交流はコンバータ２で直流に変換されてインバータ４へ入力される。インバータ４はＰＷＭ制御信号１２ａ，１２ｂに従って上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂがオン・オフして、直流を三相交流に変換して永久磁石形同期電動機７を駆動する。
【０００４】
インバータ４の出力電流６ａ及び電動機７の角度データ８ａは電流制御演算手段９へ帰還され、出力電流６ａは無効電流帰還値２２ａ及びトルク電流帰還値２２ｂの２成分に分離される。無効電流帰還値２２ａは無効電流指令制御手段２３Ｃで設定された無効電流指令値ｉｄ＊（＝零）と照合して制御され、トルク電流帰還値２２ｂはトルク電流指令演算手段２４で演算されたトルク電流指令値ｉｑ＊と照合して制御され、電圧指令値９ａとして出力回路１２へ送出される。
【０００５】
一方、相電圧検出回路５で検出された相電圧に基づいて、上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂを同時にオフする短絡防止時間Ｔｄが設定される。各部の動作波形を図４に示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の永久磁石形同期電動機の制御装置では、短絡防止時間Ｔｄは上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂが同時にオフする期間であるため、電動機７に流れる電流ｉｕが零付近では図４（ｅ）に示すように相電圧Ｖｕが確立せず、不安定な電位となる。この現象が起きるときの相電圧検出回路５の出力信号の状態を図４（ｆ）に示す。このため、電動機７に電圧ひずみの影響が現れ、電動機７の回転にむらが発生するという問題点がある。
【０００７】
この発明は上記問題点を解消するためになされたもので、電動機に流れる電流波形のひずみをなくし、電動機を円滑に回転できるようにした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、電動機電流をトルク電流と無効電流に分離して制御する場合、トルク電流帰還値が零に近いときに、無効電流を電動機に流すことにより、電動機に流れる電流を零としないようにしたものである。
【０００９】
また、第２発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第１発明のものにおいて、無効電流指令値を電動機の界磁を強める方向へ流すようにしたものである。
【００１０】
また、第３発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第１又は第２発明のものにおいて、トルク電流帰還値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、トルク電流帰還値が第１所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたものである。
【００１１】
また、第４発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第１又は第２発明のものにおいて、電動機電流値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、電動機電流値が第１所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたものである。
【００１２】
また、第５発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第１又は第２発明のものにおいて、トルク電流指令値が第３所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、トルク電流指令値が第３所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたものである。
【００１３】
また、第６発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第３〜第５発明のものにおいて、無効電流指令値を、その立上げ時は漸増させ、立下げ時は漸減させるようにしたものである。
【００１４】
また、第７発明に係る永久磁石形同期電動機の制御装置は、第１又は第２発明のものにおいて、トルク電流帰還値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定した後、トルク電流帰還値が第１所定値よりも大きい第４所定値を越えるまで第２所定値を維持するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図４はこの発明の一実施の形態を示す図で、図１は全体構成図、図２は電流制御演算手段のハードウェア部分のブロック線図、図３は同じくソフトウェア部分のブロック線図、図４は動作説明図であり、図中同一符号は同一部分を示す（以下の実施の形態も同じ）。
【００１６】
図１において、１は三相交流電源、２はトランジスタ及びダイオードにより構成され三相交流電源１の交流を直流に変換するコンバータ、３はコンバータ２の出力側に接続された平滑コンデンサ、４は平滑コンデンサ３に接続され直流を三相交流に変換するインバータで、１相につき直列に接続された上スイッチング素子４Ａ及び下スイッチング素子４Ｂとこれらに並列に接続されたフライホイールダイオード４ａ，４ｂにより構成されている。
【００１７】
５は電流制限抵抗５Ａ，５Ｂ及びフォトカプラ５Ｃにより構成され、相電圧Ｖｕを検出する相電圧検出回路、６はインバータ４の出力電流６ａを検出する電流検出器、７はインバータ４の出力側に接続された永久磁石形同期電動機、８は電動機７の角度データ８ａ、すなわち速度を出力するエンコーダ、９は電流６ａ及び角度データ８ａを入力して演算して電圧指令値９ａを出力する電流制御演算手段である。
【００１８】
１０は相電圧検出回路５で検出された相電圧Ｖｕを入力し、この入力信号に基づいて上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂを同時にオフする短絡防止時間Ｔｄを補正して出力する短絡防止時間補正手段、１１は短絡防止時間補正手段１０の出力に基づいて最適な短絡防止時間Ｔｄを設定する短絡防止時間作成手段、１２は電流制御演算手段９及び短絡防止時間作成手段１１に接続され上及び下スイッチング素子４Ａ，４ＢにＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号１２ａ，１２ｂを出力する出力回路である。
【００１９】
図２において、１５はＣＰＵ、１６は電流制御演算プログラムが格納されたＲＯＭ、１７はＲＡＭ、１８はインバータ４の出力電流６ａが入力されるアナログスイッチ、１９はアナログスイッチ１８に接続されたＡ／Ｄ変換器、２０は角度データ８ａが入力されるエンコーダゲートアレイで、これらの素子１５〜１７，１９，２０及び出力回路１２は相互に接続されている。
【００２０】
図３において、２１は角度データ８ａからその正弦関数及び余弦関数を演算する正弦・余弦関数演算手段、２２はインバータ４の出力電流６ａ及び正弦・余弦関数演算手段２１の出力信号を入力して三相交流を二軸直流に変換し、無効電流帰還値２２ａ及びトルク電流帰還値２２ｂを出力する座標変換手段、２３は無効電流指令値ｉｄ＊として所定値Ｋｉｄを与える無効電流指令制御手段、２４は速度指令値と実速度からトルク電流指令値ｉｑ＊を演算するトルク電流指令演算手段である。
【００２１】
２５，２６は加算手段、２７は無効電流帰還値２２ａ及びトルク電流帰還値２２ｂを入力し、これらの相互作用によって発生する誤差を補償する干渉電圧補償手段、２８は加算手段２５に接続された無効電流制御演算手段、２９は加算手段２６に接続されたトルク電流制御演算手段、３０，３１は加算手段、３２は加算手段３０，３１及び正弦・余弦関数演算手段２１に接続され二軸直流を三相交流に変換して電圧指令値９ａを出力する座標変換手段である。
【００２２】
次に、この実施の形態の動作を説明する。なお、インバータ４の三相はいずれも同じ構成であるので、１相（Ｕ相）だけについて説明する。
三相交流電源１の交流はコンバータ２で直流に変換され、平滑コンデンサ３で平滑されてインバータ４へ入力される。インバータ４は出力回路１２から入力されるＰＷＭ制御信号１２ａ，１２ｂに従って、上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂがオン・オフして、直流を三相交流に変換して永久磁石形同期電動機７に供給してこれを駆動する。
【００２３】
電流検出器６で検出された出力電流６ａとエンコーダ８で検出された角度データ８ａは、帰還されて電流制御演算手段９へ入力される。そして、出力電流６ａは座標変換手段２２へ入力され、角度データ８ａは正弦・余弦関数演算手段２１を介して正弦関数及び余弦関数が演算されて座標変換手段２２へ入力され、無効電流帰還値２２ａ及びトルク電流帰還値２２ｂが出力される。
【００２４】
無効電流指令制御手段２３から供給される無効電流指令値ｉｄ＊＝所定値Ｋｉｄと無効電流帰還値２２ａは加算手段２５で照合され、その偏差が無効電流制御演算手段２８へ入力されて、上記偏差が零になるように制御される。また、トルク電流指令演算手段２４で演算されたトルク電流指令値ｉｑ＊とトルク電流帰還値２２ｂは加算手段２６で照合され、その偏差がトルク電流制御演算手段２９へ入力されて、上記偏差が零になるように制御される。
【００２５】
無効電流制御演算手段２８の出力とトルク電流制御演算手段２９の出力及び干渉電圧補償手段２７の出力は、それぞれ加算手段３０，３１で照合された後座標変換手段３２へ入力され、三相交流に変換されて電圧指令値９ａとなる。
一方、相電圧検出回路５はフォトカプラ５Ｃを介してＵ相の相電圧Ｖｕを検出し、その入力信号に基づいて、短絡防止時間補正手段１０は上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂを同時のオフする短絡防止時間Ｔｄ（図４）を補正する。そして、短絡防止時間作成手段１１で最適な短絡防止時間信号１１ａを設定する。
【００２６】
出力回路１２は電流制御演算手段９で演算された電圧指令値９ａと短絡防止時間作成手段１１で設定された短絡防止時間信号１１ａを入力し、ＰＷＭ制御信号１２ａ，１２ｂを出力して、上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂをオン・オフ制御する。
【００２７】
次に、この実施の形態の動作を、従来装置を含めて図４により説明する。
図４（ａ）は理想インバータの出力相電圧、図４（ｂ）は上スイッチング素子４Ａがオンし、下スイッチング素子４Ｂがオフしており、出力電流Ｉｕが図示の方向に流れている状態で、上スイッチング素子４Ａがオフして短絡防止時間Ｔｄへ移行する場合の上スイッチング素子の動作信号、図４（ｃ）は下スイッチング素子４Ｂがオンし、電流Ｉｕが図示の方向に流れている状態で、上スイッチング素子４Ａがオフしており、下フライホイールダイオード４ｂが電動機７による誘導電流を通じている状態から下スイッチング素子４Ｂがオフして短絡防止時間Ｔｄへ移行する場合の下スイッチング素子の動作信号を示す。
【００２８】
図４（ｄ）はこのときの相電圧Ｖｕを示す。
短絡防止時間Ｔｄは上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂが同時にオフする期間であるため、従来装置では電動機７に流れる電流が零付近では、相電圧Ｖｕの電位が確立せず、図４（ｅ）に示すような不安定な値となる。そのため、上及び下スイッチング素子４Ａ，４Ｂのオン・オフの検出値を数１０Ｖとしている場合には、不安定電圧が発生する短絡防止時間Ｔｄにおいて、両素子４Ａ，４Ｂのオン・オフはほとんどオンと判断されてしまい、相電圧検出回路５の出力は図４（ｆ）のようになる。
【００２９】
この実施の形態では、無効電流指令値ｉｄ＊に所定値Ｋｉｄを与えているため、たとえトルク電流指令値ｉｑ＊が零となっても、無効電流は流れ続け、その分出力電流Ｉｕが零近傍になることはない。したがって相電圧Ｖｕの電位も確立して図４（ｄ）に示す波形となり、相電圧検出回路５の出力は図４（ａ）に示す波形となり、安定した短絡防止時間Ｔｄを得ることが可能となる。
【００３０】
なお、このとき電動機７の界磁側の磁束は永久磁石によるものと、励磁電流成分すなわち無効電流成分によるものとの合成となる。この場合前者に対して後者は十分に小さいので、電動機界磁は、永久磁石による磁束に、無効電流成分による磁束が重畳され強め界磁となる。そして、電動機７が回転速度制御されている場合には、トルク電流は更に増加するように作用するが、その影響は少ない。
【００３１】
つまり、電動機７が回転速度制御されている場合などには、注入する無効電流成分の電流の方向を、強め界磁側にすることにより、トルク電流成分も自動的に増加することにより、注入すべき無効電流成分の絶対値を小さく設定することが可能となる。すなわち、電動機の基本関係式は、
Ｎ＝Ｅ／ｋφ＝ＩＲ／ｋφ
と表される。ここに、Ｎは回転速度、Ｅは電圧、ｋは定数、φは磁束、Ｉは電流、Ｒは巻線抵抗である。上式において、回転速度Ｎを一定としたとき、磁束φを増加すれば電流Ｉは増加する。
【００３２】
実施の形態２．
図５及び図６はこの発明の第１〜第４発明の一実施の形態を示す図で、図５は電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図、図６は無効電流指令制御動作フローチャートである。なお、図１，図２及び図４は実施の形態２にも共用する。
図５において、２３Ａはトルク電流帰還値２２ｂを入力して無効電流指令値ｉｄ＊を制御する無効電流指令制御手段であり、これ以外は図３と同様である。
【００３３】
次に、この実施の形態の動作を図６を参照して説明する。
ステップＳ１でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大きいかを判断し、大きければステップＳ２で無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定する。また、第１所定値Ｋｉｇ以下であればステップＳ３で無効電流指令値ｉｄ＊を第２所定値Ｋｉｄに設定する。
このように、トルク電流帰還値２２ｂが零に近いとき、すなわち第１所定値Ｋｉｑ以下のときだけ、無効電流を注入して出力電流Ｉｕが零近傍の値にならないようにしている。
【００３４】
したがって、必要時以外は余分な無効電流を流すことなく、電動機７の温度上昇を防ぎ、電動機７の運転効率を向上することが可能となる。
また、実施の形態２では、出力電流６ａをトルク電流成分と、無効電流成分とに分離した後に、トルク電流帰還値２２ｂで無効電流の注入を判断しているが、分離する前の出力電流６ａ自体で電流零近傍を検出して、無効電流成分の注入を判断しても、同様の効果を得ることが可能である（図示省略）。
【００３５】
実施の形態３．
図７及び図８はこの発明の第５発明の一実施の形態を示す図で、図７は電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図、図８は無効電流指令制御動作フローチャートである。なお、図１、図２及び図４は実施の形態３にも共用する。
図７において、２３Ｂはトルク電流指令値ｉｑ＊を入力して無効電流指令値ｉｄ＊を制御する無効電流指令制御手段であり、これ以外は図３と同様である。
【００３６】
次に、この実施の形態の動作を図８を参照して説明する。
ステップＳ５でトルク電流指令値ｉｑ＊が第３所定値Ｋｉｑよりも大きいかを判断し、大きければステップＳ２で無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定する。また、第３所定値Ｋｉｑ以下であればステップＳ３で無効電流指令値ｉｄ＊を第２所定値に設定する。
実施の形態２では、実際の電動機電流を監視して、これが零に近づいたときに無効電流を流すようにしたが、ここでは、トルク電流指令値ｉｑ＊を監視して、これが零に近いときに無効電流を流すようにしたもので、換言すれば零になることを予測して無効電流を注入するものである。
【００３７】
この場合、電流値でなく指令値で注入を判断しているので、例えば実施の形態２で説明したように、電動機電流値によって無効電流の注入を判断する場合には、電動機電流値が所定値以下となって無効電流を注入し、合成した電流が流れると所定値よりも大きくなって注入が止まる動作が繰り返される。つまり、注入の有無が反覆発生して、いわゆる発振状態になるが、指令値で注入を判断することでこの発振を防止することが可能になる。
【００３８】
実施の形態４．
図９及び図１０はこの発明の第６発明の一実施の形態を示す図で、図９は無効電流指令制御動作フローチャート、図１０はトルク電流帰還値及び無効電流指令値曲線図である。なお、図１、図２、図４及び図５は実施の形態４にも共用する。
【００３９】
次に、この実施の形態の動作を説明する。
ステップＳ１でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大きいかを判断し、大きければステップＳ１１でフラグＦｉｄが「１」かを判断する。ステップＳ１５で後述するように、図１０の時刻Ｔ１以前はフラグＦｉｄは「０」であるので、ステップＳ２へ進み無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定し、ステップＳ１４でフラグＦｉｄを「０」に設定する。
【００４０】
時刻Ｔ１でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑ以下になると、ステップＳ１からステップＳ１５へ進み、フラグＦｉｄを「１」に設定する。ステップＳ１６で無効電流指令値ｉｄ＊が第２所定値Ｋｉｄ以上であるかを判断する。まだ、第２所定値Ｋｉｄには達していないので、ステップＳ１７で無効電流指令値ｉｄ＊に微小値Δｉｄ＊を演算周期ごとに加算することで、無効電流指令値ｉｄ＊は所定の傾斜（一次遅れ）で漸増する。その結果、無効電流指令値ｉｄ＊が第２所定値Ｋｉｄに達すると、その状態が維持される。
【００４１】
時刻Ｔ２でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大になると、ステップＳ１→Ｓ１１→Ｓ１２と進み、無効電流指令値ｉｄ＊が零以下であるかを判断する。まだ、第２所定値Ｋｉｄを維持しているので、ステップＳ１３で無効電流指令値ｉｄ＊から微小値Δｉｄ＊を演算周期ごとに減算することで、無効電流指令値ｉｄ＊は所定の傾斜で漸減する。その結果、無効電流指令値ｉｄ＊が零になると、ステップＳ１２→Ｓ２と進み、無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定し、ステップＳ１４でフラグＦｉｄを「０」に設定する。
【００４２】
なお、上記は図５のように、トルク電流帰還値２２ｂを監視して無効電流指令値ｉｄ＊を制御する場合を説明したが、図７のように、トルク電流指令値ｉｑ＊を監視して無効電流指令値ｉｄ＊を制御する場合にも適用可能である。また、電動機電流６ａを監視して無効電流指令値ｉｄ＊を制御する場合にも適用可能である。
【００４３】
このように、実施の形態２及び実施の形態３において、無効電流を注入するときに、ステップ的に指令を出すと、制御系の応答性によっては、電動機７のトルクに影響を与え、その結果回転方向成分の振動が発生することがある。つまり、無効電流として所定値を一度に加えることは、制御系の入力を急激に変化させることになり、その変化に応答するために電動機７の回転速度に変動が生じることがある。ここでは、無効電流を注入するときにはランプ入力とし、振動の発生を抑制し、回転を円滑にすることが可能となる。
【００４４】
なお、無効電流の注入で永久磁石の磁束の外に無効電流による磁束で、電動機界磁が変化することになり、回転速度制御系において、回転速度が基準指令となるため、トルク電流値にも影響を受けることになる。したがって、上記ランプ入力は、トルク電流変化、すなわちトルク電流制御系が十分に追従できる値であることが望ましい。
【００４５】
実施の形態５．
図１１及び図１２はこの発明の第７発明の一実施の形態を示す図で、図１１は無効電流指令制御動作フローチャート、図１２はトルク電流帰還値及び無効電流指令値曲線図である。なお、図１、図２、図４及び図５は実施の形態５にも共用する。
【００４６】
次に、この実施の形態の動作を説明する。
ステップＳ１でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大きいかを判断し、大きければステップＳ１１でフラグＦｉｄが「１」かを判断する。図１２の時刻Ｔ１以前はフラグＦｉｄは「０」であるので、ステップＳ２２へ飛んでフラグＦｉｄを「０」に、無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定する。
【００４７】
時刻Ｔ１でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑ以下になると、ステップＳ１からステップＳ１５へ進み、フラグＦｉｄを「１」に設定する。ステップＳ２３で無効電流指令値ｉｄ＊を第２所定値Ｋｉｄに設定してこれを維持する（無効電流指令値ｉｄ＊の立上げは既述のように漸増させるが説明は省略する）。時刻Ｔ２でトルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大になっていると、ステップＳ１→Ｓ１１→Ｓ２１と進み、トルク電流帰還値２２ｂが第４所定値Ｋｉｑｍａｘよりも大きいかを判断し、第４所定値Ｋｉｑｍａｘ以下であれば、ステップＳ２３で無効電流指令値ｉｄ＊を第２所定値Ｋｉｄに設定する。
【００４８】
第４所定値Ｋｉｑｍａｘよりも大きければ、ステップＳ２２でフラグＦｉｄを「０」に、無効電流指令値ｉｄ＊を零に設定する。すなわち、フラグＦｉｄが「１」の区間では、トルク電流帰還値２２ｂが第１所定値Ｋｉｑよりも大になっても、ステップＳ１→Ｓ１１→Ｓ２１と進んで、トルク電流帰還値２２ｂが第４所定値Ｋｉｑｍａｘよりも大きくならない限り、無効電流指令値ｉｄ＊は零にならない。
【００４９】
このように、無効電流指令値ｉｄ＊を与えてから、これを零に戻すまでを、第４所定値Ｋｉｑｍａｘで判断するため、相電圧の電位が確立し、電流波形のひずみを矯正し、電動機７の振動を抑制することが可能となる。
すなわち、無効電流を注入すると、トルク電流指令値ｉｑ＊にも影響を与え、場合によってはトルク電流指令値ｉｑ＊又はトルク電流自身が増加して、第１所定値Ｋｉｑを挟んで無効電流の注入が断続され、いわゆる発振状態を起こすことが懸念される。
【００５０】
また、電流検出器６の出力電流６ａをトルク電流と無効電流に分離し、前者で無効電流の注入を判断しているが、これを電動機電流自体で判断することも考えられるが、この場合、無効電流の注入で直ちに第１所定値Ｋｉｑを越えることもあり、無効電流の注入が断続され、いわゆる発振状態を起こすこともある。ここでは、注入条件にヒステリシス性を持たせることにより、発振を防止するようにしている。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したとおりこの発明の第１発明では、トルク電流帰還値が零に近いときに、無効電流を電動機に流すことにより、電動機に流れる電流を零としないようにしたため、インバータの出力電流が零になることはなく、相電圧の電位も確立し、電流波形のひずみがなく、電動機の振動を抑制することができる。
【００５２】
また、第２発明では、無効電流指令値を電動機の界磁を強める方向へ流すようにしたため、注入すべき無効電流成分の絶対値を小さくすることができる。
【００５３】
また、第３発明では、トルク電流帰還値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、トルク電流帰還値が第１所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたため、インバータの出力電流が零近傍になることを防止して電動機の振動を抑制することができるとともに、必要時以外は無効電流を流すことなく、電動機の温度上昇を防ぎ、電動機の運転効率を向上することができる。
【００５４】
また、第４発明では、電動機電流値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、電動機電流値が第１所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたため、電動機の振動を抑制し、温度上昇を防止し、かつ運転効率を向上することができるとともに、電動機電流からトルク電流成分を分離する手段を削除することができる。
【００５５】
また、第５発明では、トルク電流指令値が第３所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定し、トルク電流指令値が第３所定値よりも大きいときは無効電流指令値を零に設定するようにしたため、電動機の振動を抑制し、温度上昇を防止し、かつ運転効率を向上することができるとともに、指令値で無効電流の注入を判断することにより、制御系の発振を防止することができる。
【００５６】
また、第６発明では、無効電流指令値を、その立上げ時は漸増させ、立下げ時は漸減させるようにしたため、電動機の振動を抑制し、温度上昇を防止し、かつ運転効率を向上することができるとともに、無効電流指令値の注入を緩やかにすることにより、電動機の回転を円滑にすることができる。
【００５７】
また、第７発明では、トルク電流指令値が第１所定値以下のときは無効電流指令値を第２所定値に設定した後、トルク電流帰還値が第１所定値よりも大きい第４所定値を越えるまで第２所定値を維持するようにしたため、電動機の振動を抑制し、温度上昇を防止し、かつ運転効率を向上することができるとともに、第２所定値を維持することにより、発振状態の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１及び従来の永久磁石形同期電動機の制御装置を示す全体構成図。
【図２】  図１の電流制御演算手段のハードウェア部分のブロック線図。
【図３】  この発明の実施の形態１を示す電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図。
【図４】  この発明の実施の形態１及び従来の永久磁石形同期電動機の制御装置を示す動作説明図。
【図５】  この発明の実施の形態２を示す電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図。
【図６】  この発明の実施の形態２を示す無効電流指令制御動作フローチャート。
【図７】  この発明の実施の形態３を示す電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図。
【図８】  この発明の実施の形態３を示す無効電流指令制御動作フローチャート。
【図９】  この発明の実施の形態４を示す無効電流指令制御動作フローチャート。
【図１０】  この発明の実施の形態４を示すトルク電流帰還値及び無効電流指令値曲線図。
【図１１】  この発明の実施の形態５を示す無効電流指令制御動作フローチャート。
【図１２】  この発明の実施の形態５を示すトルク電流帰還値及び無効電流指令値曲線図。
【図１３】  従来の永久磁石形同期電動機の制御装置の電流制御演算手段のソフトウェア部分のブロック線図。
【符号の説明】
４  インバータ、４Ａ  上スイッチング素子、４Ｂ  下スイッチング素子、５  相電圧検出回路、６  電流検出器、６ａ  インバータ出力電流、７  永久磁石形同期電動機、８  エンコーダ、８ａ  角度データ、９  電流制御演算手段、１０  短絡防止時間補正手段、１１  短絡防止時間作成手段、１２  出力手段、２２  座標変換手段、２２ａ  無効電流帰還値、２２ｂ  トルク電流帰還値、２３，２３Ａ，２３Ｂ  無効電流指令制御手段、２４  トルク電流指令演算手段、２８  無効電流制御演算手段、２９  トルク電流制御演算手段、ｉｄ＊  無効電流指令値、ｉｑ＊  トルク電流指令値、Ｉｕ  インバータ出力電流。
【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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