(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機をベクトル制御する誘導機制御方法において、
１次側としてのステータと２次側としてのロータの間の第１の熱伝達モデルから求められる第１の熱伝達量と、２次側の損失とに基づいて、２次側の温度を求め、
この２次側の温度に基づいて前記２次抵抗の抵抗値を求めることを特徴とする誘導機制御方法。
【請求項２】
１次側の温度と前記２次側の温度の差に基づいて前記第１の熱伝達量を求めることを特徴とする請求項１に記載の誘導機制御方法。
【請求項３】
前記１次側の温度を１次側に取り付けられた温度検出素子により検出することを特徴とする請求項２に記載の誘導機制御方法。
【請求項４】
前記１次側の温度を１次側巻線の抵抗値から推定することを特徴とする請求項２に記載の誘導機制御方法。
【請求項５】
前記２次側の温度に基づいて前記２次側の損失を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の誘導機制御方法。
【請求項６】
前記誘導機の回転速度に応じて前記第１の熱伝達モデルを補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の誘導機制御方法。
【請求項７】
前記第１の熱伝達モデルと異なる第２の熱伝達モデルから前記２次側と１次側の間の第２の熱伝達量を求め、この第２の熱伝達量と前記第１の熱伝達量の差に基づいて前記第１の熱伝達モデルを補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の誘導機制御方法。
【請求項８】
２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機をベクトル制御する誘導機制御方法において、
２次側としてのロータと１次側としてのステータの間の温度差に熱伝達係数を掛けて２次側と１次側の間の熱伝達量を求めるとともに、この熱伝達量と２次側の損失に基づいて、２次側の温度を求め、この２次側の温度に基づいて前記２次抵抗の抵抗値を求め、
前記２次抵抗の抵抗値に基づいて前記２次側の損失を求めることを特徴とする誘導機制御方法。
【請求項９】
２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機を制御する誘導機制御方法において、
１次側としてのステータと２次側としてのロータの間の第１の熱伝達モデルから求められる第１の熱伝達量と、２次側の損失とに基づいて、２次側の温度を求め、
この２次側の温度に基づいて前記２次抵抗の抵抗値を求めることを特徴とする誘導機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機をベクトル制御する誘導機制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機をベクトル制御するものが種々提案されている。ここで、２次抵抗の抵抗値については直接検出することができないため、誘導機を制御する制御装置は、種々の方法を用いて２次抵抗の抵抗値を推定している。
【０００３】
例えば、第１の方法として、トルク電流若しくは電圧指令値と実際の値との偏差に基づくフィードバック量が２次抵抗の抵抗値の誤差であるとみなし、２次抵抗の抵抗値の設定を補正するようにしたものがある（特公平６−６７２５２号公報、特公平７−９３８４０号公報）。
また、第２の方法として、１次側の温度から２次側の温度を求め（簡単には１次側の温度が２次側の温度と等しいとみなす）、その２次側の温度を基に２次抵抗の抵抗値を推定している。ここで、過渡時においては、１次側の温度と２次側の温度が異なるため、特公平７−２０３９号公報に示されるものにおいては、２次側での発熱による温度上昇を考慮して、２次抵抗の抵抗値を補正している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
第１の方法では、フィードバック量を全て２次抵抗の抵抗値の誤差とみなして２次抵抗の抵抗値設定を補正しているが、フィードバック量の中には２次抵抗の抵抗値の誤差以外に他の外乱要因も含まれているため、２次抵抗の抵抗値を精度よく求めることができないという問題がある。
【０００５】
また、第２の方法においては、２次側の熱伝達による冷却を考慮していないため、周辺の温度が高くても低くても１次側の温度と２次側の温度の温度上昇は同じであるとして２次抵抗の抵抗値を推定している。つまり、実際には周囲温度が低い場合は２次側から周囲への熱伝達が大きくなり、２次側の温度上昇が抑えられるが、特公平７−２０３９号公報に示されるものでは、この点が考慮されておらず、２次抵抗の抵抗値の誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みたもので、２次抵抗の抵抗値を用いて誘導機制御を行う場合の２次抵抗の抵抗値を精度よく推定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１乃至９に記載の発明においては、１次側としてのステータと２次側としてのロータの間の熱伝達量と２次側の損失とに基づいて２次側の温度を求め、この２次側の温度に基づいて２次抵抗の抵抗値を求めることを特徴としている。このように、１次側と２次側の間の熱伝達量を考慮することによって、２次抵抗の抵抗値を精度よく求めることができる。
【０００８】
この場合、請求項６に記載の発明のように、誘導機の回転速度に応じて、２次側と１次側の間の熱伝達量を求める熱伝達モデルを補正するようにすれば、誘導機の回転数により１次側と２次側の間の熱伝達量が変化しても精度よく２次抵抗の抵抗値を求めることができる。
また、請求項７に記載の発明のように、第１の熱伝達モデルから求められた２次側と１次側の間の第１の熱伝達量と、第２の熱伝達モデルから求められた２次側と１次側の間の第２の熱伝達量の差に基づいて、第１の熱伝達モデルを補正するようにすれば、第１の熱伝達モデルの精度を高めて、２次抵抗の抵抗値をより精度よく求めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図２に、誘導機の概略構成を示す。図において、１は２次側としてのロータ、２は１次側としてのステータであり、３はステータ巻線である。ステータ２の外周には誘導機を冷却するための冷却水４が設けられている。また、ステータ２には、１次側の温度を測定するための温度検出素子としての１次側温度測定用サーミスタ５が取り付けられている。
【００１０】
誘導機は、図示しない制御装置により、２次抵抗の抵抗値を用いてベクトル制御される。このベクトル制御自体は公知であるため、説明を省略する。
図１に、誘導機の制御装置が実行する、２次抵抗の抵抗値推定処理を示す。なお、この図１は、制御装置内でソフト的に行われる処理をブロック的に示したものである。
【００１１】
１次側温度入力部１０は、１次側温度測定用サーミスタ５からの信号により１次側の温度Ｔｓを入力する。減算部１２は、１次側の温度Ｔｓと後述する処理にて求められた２次側の温度Ｔｒの差を求める。熱伝達量換算部１４は、１次側の温度Ｔｓと２次側の温度Ｔｒの差に対し、熱伝達係数ａを掛ける。１次側の温度Ｔｓと２次側の温度Ｔｒの差（Ｔｓ−Ｔｒ）は、１次側と２次側の間の熱の移動を意味するので、その温度差に熱伝達係数ａを掛けた値は、１次側と２次側の間の熱伝達量になる。
【００１２】
また、２次電流入力部１６は、２次電流の指令値若しくは推定値（１次側の電流から換算して求められたもの）を２次電流として入力設定する。２次損失演算部１８は、２次電流と後述する処理にて求められた２次抵抗の抵抗値から２次損失Ｐｒを演算する。この２次損失Ｐｒは、２次抵抗での発熱量を意味する。２次損失を銅損とした場合には、２次損失は、（２次抵抗の抵抗値）×（２次電流）2 にて求められる。
【００１３】
加算部２０は、熱伝達量換算部１４から出力されるａ（Ｔｓ−Ｔｒ）と２次損失演算部１８から出力される２次損失Ｐｒを加算する。その加算値は、２次側に蓄えられる熱のパワーを意味する。係数乗算部２２は、加算部２０からの加算値に対し、２次側の熱容量係数１／Ｃを乗算し、積分部２４はその乗算結果を積分する。従って、２次側に蓄えられる熱のパワーに対し、熱容量係数１／Ｃを乗算して積分すると、２次側の温度Ｔｒとすることができる。
【００１４】
２次抵抗値演算部２６は、２次側の温度Ｔｒから２次抵抗の抵抗値を求める。この場合、２次抵抗（導体）の物性値から基準温度に対する抵抗変化率を求めて、２次抵抗の抵抗値に換算している。この求められた２次抵抗の抵抗値により、制御装置は誘導機をベクトル制御する。
上記した実施形態では、２次側と１次側の間の熱伝達量と、２次損失Ｐｒとにより、２次側の温度を求め、この２次側の温度に基づいて２次抵抗の抵抗値を求めるようにしている。従って、１次側と２次側の間の熱伝達量を考慮することによって、２次抵抗の抵抗値を精度よく求めることができる。
【００１５】
なお、上記した実施形態においては、減算部１２にて１次側の温度Ｔｓから２次側の温度Ｔｒを引いているため、１次側から２次側への熱の移動を正方向としているが、２次側の温度Ｔｒから１次側の温度Ｔｓを引けば２次側から１次側への熱の移動が正方向となる。この場合には、２次損失Ｐｒから熱伝達量ａ（Ｔｒ−Ｔｓ）を引いて、熱容量係数１／Ｃの乗算および積分を行えば、２次側の温度Ｔｒを求めることができる。
【００１６】
また、熱伝達量換算部１４の熱伝達係数ａは固定値でなく、誘導機の回転数の応じて熱伝達係数ａを補正するようにしてもよい。この場合、誘導機の回転数により１次側と２次側の間の熱伝達量が変化しても精度よく２次抵抗の抵抗値を求めることができる。
（第２実施形態）
この第２実施形態では、第１実施形態で用いた第１の熱伝達モデルと異なる第２の熱伝達モデルから１次側と２次側の間の第２の熱伝達量を求め、熱伝達量換算部１４から出力される第１の熱伝達量と等しくなるように、熱伝達量換算部１４の熱伝達係数ａを補正している。
【００１７】
第１実施形態と異なる第２の熱伝達モデルを構成するため、本実施形態では、図２に示すように、冷却水４の温度を測定するためのサーミスタ６が設けられている。
図３に、この第２実施形態における、２次抵抗の抵抗値推定処理を示す。
水温入力部２８は、冷却水温測定用サーミスタ６からの信号により冷却水温Ｔｗを入力する。減算部３０は、１次側の温度Ｔｓと冷却水温Ｔｗの差を求める。熱伝達量換算部３２は、１次側の温度Ｔｓと冷却水温Ｔｗの差の値に対し、熱伝達係数ａ’を掛ける。この場合、冷却水４の水量が一定ならば熱伝達係数ａ’は一定の値である。１次側の温度Ｔｓと冷却水温Ｔｗの差（Ｔｓ−Ｔｗ）は、１次側から冷却水４への熱の移動を意味するので、その温度差に熱伝達係数ａ’を掛けた値は、１次側と冷却水４間の熱伝達量になる。
【００１８】
また、１次電流入力部３４は、１次電流の指令値若しくは推定値を１次電流として入力設定する。１次損失演算部３６は、１次側の温度からステータ巻線（１次側巻線）３の抵抗値を求め、この抵抗値と設定された１次電流とから１次損失Ｐｓを演算する。この演算は２次損失演算部１８の演算と同じである。
さらに、係数乗算部３８は、１次側の温度Ｔｓに対し、１次側の熱容量係数Ｃを乗算し、微分部４０はその乗算結果を微分する。このことにより、１次側の温度Ｔｓの時間的変化が求められる。この１次側の温度Ｔｓの時間的変化は、２次側から１次側への熱の入出量を意味する。
【００１９】
そして、減算部４２は、１次損失Ｐｓから、冷却水４への熱伝達量および２次側から１次側への熱の入出量を減算する。その結果は、１次側と２次側の間の熱伝達量になる。
そこで、熱伝達量換算部１４の出力である第１の熱伝達量と減算部４２の出力である第２の熱伝達量との偏差εを減算部４４にて求め、熱伝達量換算部１４の熱伝達係数ａを補正する。
【００２０】
図４にその補正処理を示す。
まず、上記した偏差εを読み込み（ステップ１０１）、その偏差εの絶対値が所定のしきい値ε0 より小さいか否かを判定する（ステップ１０２）。偏差εの絶対値が所定のしきい値ε0 より小さい場合は、熱伝達量換算部１４の熱伝達係数ａの補正を行わない。
【００２１】
しかし、偏差εの絶対値が所定のしきい値ε0 以上になると、次に、偏差εの正負を判定する（ステップ１０３）。偏差εが正の時には、熱伝達係数ａを所定値Δａだけ増加させ（ステップ１０４）、偏差εが負の時には、熱伝達係数ａを所定値Δａだけ減少させる（ステップ１０４）。その結果、偏差εの大きさを所定のしきい値ε0 以内にすることができる。
【００２２】
従って、１次側から２次側への熱伝達量を精度よく求めることができるため、２次抵抗の抵抗値の推定精度を高めることができる。
なお、上記した第１、第２実施形態では、１次側の温度をサーミスタ５で測定するものを示したが、誘導機の回転停止時に特定の相間に電圧を印加し、このときに流れる電流から１次側巻線の抵抗値を同定し、１次側巻線の抵抗値から１次側の温度を求めるようにしてもよい。
【００２３】
また、２次損失を銅損の場合を例にとって説明したが、銅損に鉄損を加えて２次損失を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、２次抵抗の抵抗値推定処理を示すブロック図である。
【図２】誘導機の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における、２次抵抗の抵抗値推定処理を示すブロック図である。
【図４】熱伝達係数の補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ロータ、２…ステータ、３…ステータ巻線、４…冷却水、
５…１次側温度測定用サーミスタ、６…冷却水温測定用のサーミスタ、
１０…１次側温度入力部、１２…減算部、１４…熱伝達量換算部、
１６…２次電流入力部、１８…２次損失演算部、２０…加算部、
２２…係数乗算部、２４…積分部、２６…２次抵抗値演算部。
【図１】
0003711634.tif 000002
【図２】
0003711634.tif 000003
【図３】
0003711634.tif 000004
【図４】
0003711634.tif 000005