(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器より電力が供給される電動機の出力トルクを、トルク指令値に追従するように前記電力変換器を制御するトルク制御器をもつ電動機の制御装置において、
前記電動機の速度及び温度をそれぞれ検出する検出器を具備し、
前記トルク制御器で用いる電動機の電気的定数を、少なくとも前記電動機の入力電流及び電動機速度とを用いて演算で推定する定数同定器と、
前記温度検出器の出力と変換係数とを用いて、前記定数同定器と同じ電気的定数を推定する温度による定数推定器と、
電動機に印加される電圧の周波数または電動機の回転速度が所定の値より大きい場合には高速モード信号を、小さい場合には低速モード信号を出力するモード判定器と、
このモード判定器の出力が高速モード信号の場合には、前記定数同定器の出力を選択し、低速モード信号の場合には、前記温度による定数推定器の出力を選択して前記トルク制御器に出力する選択器をもち、かつ、前記モード判定器出力と、定数同定器出力と、温度による定数推定器出力とにより、定数同定器出力と温度による定数推定器出力とを一致させる変換係数を、前記温度による定数推定器へ出力する変換係数調整器とで構成されたことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記電動機が誘導電動機であって、前記定数同定器や前記温度による定数推定器で推定される電気的定数を前記誘導電動機の二次抵抗値とすることを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の定数同定器において、前記誘導電動機の入力電流と入力電圧とから求めた瞬時無効電力と、前記誘導電動機の入力電流と回転速度及び前記定数同定器出力の推定された二次抵抗値とを用いて求められた瞬時無効電力とが一致するように前記定数同定器出力の二次抵抗値を修正することで前記二次抵抗値を求めることを特徴とする請求項１及び２記載の電動機の制御装置。
【請求項４】
前記電動機が永久磁石形同期電動機であって、前記定数同定器や前記温度による定数推定器で推定される電気的定数を前記永久磁石形同期電動機の永久磁石の磁束量とすることを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機の出力トルクを高精度に制御する制御装置において、トルク制御に用いる電動機の電気的定数のうち電動機の温度によって変動する電気的定数を同定または推定する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導電動機のトルク制御の場合を、従来技術の１例として説明する。
誘導電動機の二次抵抗値を用いてトルクを制御する方法においては、二次抵抗値は誘導電動機の回転子の温度に依存して変化するため、回転子の温度が変化すると、制御に用いる二次抵抗値と実際の二次抵抗値が異なるようになり、該誘導電動機の出力トルクが所望のトルクに制御できなくなる問題が生じる。
【０００３】
その問題を解決するために、第１の解決策として図２に示すように二次抵抗値を同定する技術が開発されている。図２について以下に説明する。
第１瞬時無効電力演算器８１は、誘導電動機の入力電圧ｖと入力電流ｉより誘導電動機の瞬時無効電力Ｑ１を計算する。第２瞬時無効電力演算器８２は、誘導電動機の入力電流ｉと回転速度Ｎと同定された二次抵抗値Ｒ２とを用いて誘導電動機の瞬時無効電力Ｑ２を演算する。これら２つの瞬時無効電力Ｑ１とＱ２は同一であるため、一致するはずであるが、同定された二次抵抗値Ｒ２が実際値と異なればＱ１とＱ２は異なる値となる。よってＲ２調整器８３によりＱ１とＱ２が一致するように二次抵抗値Ｒ２を修正する。こうしてＲ２調整器８３の出力の二次抵抗値Ｒ２は実際の二次抵抗値と同じ値となる。
【０００４】
また第２の解決策として、誘導電動機に温度検出器を装備して、その温度検出器の出力に応じて二次抵抗値を推定する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法で説明した第１の解決策は、瞬時無効電力を用いて二次抵抗値を同定しているが、瞬時無効電力は誘導電動機に印加される電圧の周波数に比例して小さな値となる。従って、周波数が低い領域では瞬時無効電力の値が小さくなって、二次抵抗値の同定が正確にできなくなる恐れがあった。
【０００６】
また、従来の方法で説明した第２の解決策では、温度検出器を用いているが、温度検出器を二次抵抗の近くである回転子につけた場合には、二次抵抗の温度を正確に検出可能であるが、回転子は回転しているため検出された温度情報を制御装置に入力することが困難であり、スリップリング等が必要となる。一方、温度検出器を固定子に付けた場合には、前記スリップリング等は必要無いが、回転子と固定子間には大きな温度差が存在するために、検出された固定子の温度から回転子の温度を推定することが必要となり、その推定を誤ると正確な二次抵抗推定ができなくなる恐れがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、
電力変換器より電力が供給される電動機の出力トルクを、トルク指令値に追従するように前記電力変換器を制御するトルク制御器をもつ電動機の制御装置において、前記電動機の速度及び温度をそれぞれ検出する検出器を具備し、前記トルク制御器で用いる電動機の電気的定数を、少なくとも前記電動機の入力電流及び電動機速度とを用いて演算で推定する定数同定器と、前記温度検出器の出力と変換係数とを用いて、前記定数同定器と同じ電気的定数を推定する温度による定数推定器と、電動機に印加される電圧の周波数または電動機の回転速度が所定の値より大きい場合には高速モード信号を、小さい場合には低速モード信号を出力するモード判定器と、このモード判定器の出力が高速モード信号の場合には、前記定数同定器の出力を選択し、低速モード信号の場合には、前記温度による定数推定器の出力を選択して前記トルク制御器に出力する選択器をもち、かつ、前記モード判定器出力と、定数同定器出力と、定数推定器出力とにより、定数同定器出力と定数推定器出力とを一致させる変換係数を、前記定数推定器へ出力する変換係数調整器とで構成する。
【０００８】
また前記電動機が誘導電動機であって、前記定数同定器や前記温度による定数推定器で推定される電気的定数を前記誘導電動機の二次抵抗値とし、前記定数同定器によって、前記誘導電動機の入力電流と入力電圧とから求めた瞬時無効電力と、前記誘導電動機の入力電流と回転速度及び前記定数同定器出力の推定された二次抵抗値とを用いて求められた瞬時無効電力とが一致するように前記定数同定器出力の二次抵抗値を修正することで前記二次抵抗値を求める。
【０００９】
また前記電動機が永久磁石形同期電動機であって、前記定数同定器や前記温度による定数推定器で推定される電気的定数を前記永久磁石形同期電動機の永久磁石の磁束量とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の１実施例を表すブロック線図を示し、図１に基づいて本発明の実施例を説明する。
電力変換器１は、トルク制御器７の出力の制御信号に基づいて電動機２に電力を供給する。トルク制御器７は電動機２の出力トルクが所定の値となるように電力変換器１を制御する制御信号Ｓを出力する。ここでトルク制御器７は電動機２の電気的定数Ｃを用いて前記制御信号Ｓを求める。定数同定器８は、電流検出器３の出力である電動機２の入力電流ｉと、電圧検出器４の出力である電動機２の入力電圧ｖ及び速度検出器６の出力である電動機２の回転速度Ｎをそれぞれ入力して、前記電動機２の電気的定数を実際値と同じとなるように同定してＣ１として出力する。温度による定数推定器９は、温度検出器５の出力である電動機２の固定子の温度θと変換係数調整器の出力である変換係数Ｋとを入力とし、前記電動機２の電気的定数を推定してＣ２として出力する。モード判定器１１は、速度検出器６の出力である電動機２の回転速度Ｎが所定の値より大きい場合には出力信号Ｍを高速モードとし、前記所定の値より小さい場合は出力信号Ｍを低速モードとする。選択器１２は、モード判定器の出力Ｍが高速モードの場合はＣ１を選択し、Ｍが低速モードの場合はＣ２を選択してトルク制御器７に電気的定数Ｃとして出力する。変換係数調整器１０は、モード判定器の出力Ｍが高速モードの場合に、Ｃ１とＣ２が一致するように温度による定数推定器９で用いる変換係数Ｋを調整する。
【００１１】
電動機２が誘導電動機であり、電気的定数が誘導電動機の二次抵抗値の場合において、定数同定器８は、従来技術の第１の解決策と同様に図２で示された内容となり、図２のＲ２が定数同定器８の出力のＣ１となる。また温度による定数推定器９は従来技術の第２の解決策と同じであり、例えば
Ｃ２＝｛２３４．５＋Ｋ・（θ―θ０）＋θ０｝／（２３４．５＋θ０）・Ｒ２０
で二次抵抗値Ｃ２を推定できる。ここでθ０は規定温度であり、Ｒ２０は回転子が規定温度θ０の時の二次抵抗値である。固定子と回転子の温度が同じであればこの式でＫ＝１とすればＣ２は正確に二次抵抗値を表す。一般に回転子の温度のほうが固定子の温度より高いのでＫ＞１とすることでＫ・（θ―θ０）の項で回転子の温度上昇を推定して二次抵抗値を推定できる。モード判定器１１と選択器１２により低速度では定数同定器８の出力を用いないので、従来技術の第１の解決策における問題点を回避できる。また変換係数調整器１０により変換係数Ｋの値を的確に調整できるので、低速度で温度による定数推定器９を選択された場合における従来技術の第２の解決策における問題点は発生しない。
【００１２】
電動機２が永久磁石形同期電動機の場合は、電動機の電気的定数Ｃは永久磁石同期電動機の永久磁石の磁束量φとなる。この場合定数同定器８では、
Ｃ１＝（Ｇ１・Ｖｑ−Ｎ・Ｇ２・ｉｄ＋Ｇ３・ｉｑ）／Ｎ
で前記永久磁石の磁束量を求める。ここでＧ１、Ｇ２、Ｇ３は前記永久磁石形同期電動機に関する定数であり、Ｖｑ、ｉｑはそれぞれ永久磁石と直交する方向の電圧成分と電流成分であり、ｉｄは永久磁石と平行な方向の電流成分である。またこの場合の温度による定数推定器９は
Ｃ２＝｛１―Ｋ・（θ―θ０）｝・φ０
により前記永久磁石の磁束量を推定する。ここでφ０は規定温度での前記永久磁石の磁束量である。
なお電圧検出器４は、直接電動機２の入力端子より電圧を検出する代わりに、電力変換器１の制御信号Ｓより電動機２の入力電圧を推定してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
定数同定器の出力と温度による定数推定器の出力を速度や周波数に応じて切り替えることにより、定数同定器の問題点を回避することができる。また定数同定器の出力によって温度による定数推定器に用いる変換係数を調整することにより、温度による定数推定器における問題点を抑制できる。よって本発明により、全速度範囲において電動機の電気的定数を正確に推定でき、高精度がトルク制御が可能となり実用上大いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を表すブロック線図である。
【図２】電動機が誘導電動機の場合における定数同定器の１例を表した説明図である。
【符号の説明】
１・・・電力変換器
２・・・電動機
３・・・電流検出器
４・・・電圧検出器
５・・・温度検出器
６・・・速度検出器
７・・・トルク制御器
８・・・定数同定器
９・・・温度による定数推定器
１０・・・変換係数調整器
１１・・・モード判定器
１２・・・選択器
８１・・・第１瞬時無効電力演算器
８２・・・第２瞬時無効電力演算器
８３・・・Ｒ２調整器
【図１】
0003634683.tif 000002
【図２】
0003634683.tif 000003