(57)【要約】【課題】誘導電動機の出力の大きさに依存することなく、誘導電動機の効率を高めることが可能な誘導電動機の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る誘導電動機の制御装置１０は、ベクトル制御によりインバータを介して誘導電動機を駆動する誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機の現在の出力値に適合したすべり利得設定値を演算するすべり利得演算部１３と、すべり利得演算部１３によって演算されたすべり利得設定値とトルク指令値（例えば、トルク電流指令ＩＴ）とからすべり周波数ｆｓを演算するすべり周波数演算部１５とを備える。【選択図】図２
2014023187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクトル制御によりインバータを介して誘導電動機を駆動する誘導電動機の制御装置であって、
前記誘導電動機の現在の出力値に適合したすべり利得設定値を演算するすべり利得演算部と、
前記すべり利得演算部によって演算されたすべり利得設定値とトルク指令値とからすべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、
を備える、
誘導電動機の制御装置。
【請求項２】
前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段を更に備え、
前記すべり利得演算部は、前記速度検出手段によって検出された前記誘導電動機の現在の回転速度と前記トルク指令値とから該誘導電動機の現在の出力値を推定する、
請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項３】
前記すべり利得演算部は、前記誘導電動機の異なる出力値にそれぞれ適合した複数のすべり利得設定値を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された複数のすべり利得設定値から、前記誘導電動機の現在の出力値に対応するすべり利得設定値を求める、
請求項１又は２に記載の誘導電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機のベクトル制御を行う誘導電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、誘導電動機のベクトル制御を行う誘導電動機の制御装置が開示されている。この誘導電動機の制御装置は、トルク指令値Ｔｅ＊から２次磁束の目標値φｄｎ＊を求め、この目標磁束φｄｎ＊と誘導電動機の現在の回転速度ωｍとから励磁電流指令値ｉφ＊、トルク電流指令値ｉＴ＊、及び、すべり周波数ωｓｅを求めている（例えば、図６を参照）。
【０００３】
具体的には、特許文献１に開示の誘導電動機の制御装置は、まず、トルク指令値Ｔｅ＊から誘導電動機の定常損失が最小となる回転子磁束φＬｍ演算し（定常損失最小磁束演算部１１）、この回転子磁束φＬｍからローパス特性を有する伝達関数に基づいて２次磁束の目標磁束φｄｎ＊を演算する（目標磁束演算部１２）。
【０００４】
次に、目標磁束φｄｎ＊を発生させるための励磁電流指令値ｉφｎ＊を演算し（励磁電流指令値演算部１３）、この励磁電流指令値ｉφｎ＊の正負の上限値を制限して励磁電流指令値ｉφ＊を生成する（励磁電流リミッタ部１４）。また、トルク指令値Ｔｅ＊から所定の伝達特性に基づいて誘導電動機の目標トルクＴｄ＊を演算し（目標トルク演算部１５）、この目標トルクＴｄ＊と目標磁束φｄｎ＊とからトルク電流指令値ｉＴｎ＊を演算し（トルク電流指令値演算部１６）、このトルク電流指令値ｉＴｎ＊の正負の上限値を制限してトルク電流指令値ｉＴ＊を生成する（トルク電流リミッタ部１７）。また、目標磁束φｄｎ＊とトルク電流指令値ｉＴ＊とからすべり周波数ωｓｅを演算する（すべり周波数演算部１８）。
【０００５】
なお、誘導電動機の回転速度（機械角）ωｍに誘導電動機の極対数Ｐを乗算することによって誘導電動機の回転子の角速度（電気角）ωｒｅを演算し（モータ回転数演算部１９）、この角速度ωｒｅとすべり周波数ωｓｅとを加算することによって１次周波数ωを演算する。
【０００６】
そして、特許文献１に開示の誘導電動機の制御装置は、励磁電流指令値ｉφ＊、トルク電流指令値ｉＴ＊、１次周波数ω、及び、誘導電動機の各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗから電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を演算する（座標変換電流制御ブロック２）。この電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊によって、インバータ３は、直流電源６の直流電力をＰＷＭ制御し、３相交流電力（各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を誘導電動機４に供給する（例えば、図２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１６３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に開示のベクトル制御手法よりも簡易なベクトル制御手法を利用して誘導電動機を制御することが行われている。この簡易なベクトル制御手法は、トルク指令値及び２次磁束の目標値を求める代わりに、誘導電動機の目標回転数（目標速度）及び現在の回転数から直接、励磁電流指令値、トルク電流指令値、及び、すべり周波数を求める手法である。
【０００９】
具体的には、予め誘導電動機をインバータにより駆動して簡易な実験を実施し、誘導電動機の効率が最適となるように、励磁電流指令値を算出するための励磁電流設定値、及び、すべり周波数を算出するためのすべり利得設定値を設定する。そして、通常の誘導電動機の制御時において、これら予め設定された励磁電流設定値及びすべり利得設定値を用いて、励磁電流指令値及びすべり周波数を演算する。
【００１０】
なお、トルク電流指令値は、誘導電動機の目標回転数と現在の回転数などから求められ、すべり周波数は、トルク電流指令値とすべり利得設定値などから求められる。
【００１１】
しかしながら、励磁電流設定値やすべり利得設定値を一定値とする上記の手法では、誘導電動機の出力が低い場合に、誘導電動機の効率が最適値より低下してしまう場合があった。
【００１２】
そこで、本発明は、誘導電動機の出力の大きさに依存することなく、誘導電動機の効率を高めることが可能な誘導電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の誘導電動機の制御装置は、ベクトル制御によりインバータを介して誘導電動機を駆動する誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機の現在の出力値に適合したすべり利得設定値を演算するすべり利得演算部と、すべり利得演算部によって演算されたすべり利得設定値とトルク指令値とからすべり周波数を演算するすべり周波数演算部とを備える。
【００１４】
この誘導電動機の制御装置によれば、すべり利得演算部が、誘導電動機の現在の出力値に適合したすべり利得設定値を演算するので、誘導電動機の出力の大きさに依存することなく、誘導電動機の効率を高めることができる。
【００１５】
上記した誘導電動機の制御装置は、誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段を更に備え、上記したすべり利得演算部は、速度検出手段によって検出した誘導電動機の現在の回転速度とトルク指令値とから誘導電動機の現在の出力値を推定してもよい。
【００１６】
誘導電動機の出力Ｐは、回転数ωとトルクＴとからＰ＝ωＴという式で表される。つまり、誘導電動機の現在の出力値は、誘導電動機の現在の回転速度（回転数）とトルク指令値（トルク電流指令値）とから推定することができる。
【００１７】
また、上記したすべり利得演算部は、前記誘導電動機の異なる出力値にそれぞれ適合した複数のすべり利得設定値を記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶された複数のすべり利得設定値から、誘導電動機の現在の出力値に対応するすべり利得設定値を求めてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、誘導電動機の出力の大きさに依存することなく、誘導電動機の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ駆動系の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る誘導電動機の制御装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示すすべり利得演算部における、モータ出力に対するすべり利得設定値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動系の構成を示す図である。このモータ駆動系１は、電気自動車やバッテリフォークリフト等における走行用や荷役用に用いられるものであり、バッテリ２と、インバータ３と、モータ（誘導電動機）４と、回転センサ（速度検出手段）５と、電流センサ６ｕ，６ｖ，６ｗと、制御装置１０とを備える。
【００２２】
インバータ３は、６個のスイッチング素子によって構成された３相インバータであり、バッテリ２の直流電力を３相交流電力に変換し、この３相交流電力をモータ４へ供給する。モータ４は、３相誘導モータである。回転センサ５は、モータ４の回転数（回転速度）ＮＡを検知して制御装置１０へ送信する。電流センサ６ｕ，６ｖ，６ｗそれぞれは、各相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検知して制御装置１０へ送信する。
【００２３】
制御装置１０は、ベクトル制御によりインバータを介してモータ４を駆動制御するものであり、目標回転数ＮＴと現在の回転数（回転速度）ＮＡとに基づいて、励磁電流指令、トルク電流指令、及び、１次周波数を生成する。そして、制御装置１０は、これらの励磁電流指令、トルク電流指令、１次周波数、及び、各相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから、インバータ３における各相用スイッチング素子を駆動するための制御電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態に係る誘導電動機の制御装置の構成を示す図である。この制御装置１０は、励磁電流演算部１１と、トルク電流指令演算部１２と、すべり利得演算部１３と、すべり周波数演算部１５と、モータ速度演算部１６と、１次周波数演算部１７と、制御電圧生成部１８とを備えている。
【００２５】
励磁電流演算部１１は、現在のモータ回転数ＮＡから励磁電流指令値ＩＭを演算する。また、トルク電流指令演算部１２は、モータ回転数指令値ＮＴと現在のモータ回転数ＮＡとからトルク電流指令値ＩＴを演算する。
【００２６】
すべり利得演算部１３は、例えばメモリなどの記憶部１４を有しており、異なるモータ出力にそれぞれ適合した複数のすべり利得設定値を記憶している。モータ出力はモータの回転数ωとトルクＴとからＰ＝ωＴとして表されるものである。複数のすべり利得設定値は、予め、異なるモータ出力にてモータをインバータ駆動する簡易な実験を実施し、モータ出力ごとに、モータ電流が最小となるように演算・設定される。
【００２７】
図３に、モータ出力に対するすべり利得設定値の一例を示す。図３に示すように、モータ出力が小さくなるほど、すべり利得設定値が大きくなるように設定している。ここで、すべり利得演算部１３の記憶部に記憶されるすべり利得設定値は、離散的な異なるモータ出力、即ち、いくつかの代表的なモータ出力にそれぞれ対応する離散的な値であってもよいし、連続的な異なるモータ出力、即ち、連続して変化するモータ出力にそれぞれ対応する連続的な値であってもよい。
【００２８】
そして、すべり利得演算部１３は、記憶している複数のすべり利得設定値のうち、現在のモータ出力に対応するすべり利得設定値を求める。なお、本実施形態では、すべり利得演算部１３は、トルク指令値（すなわち、トルクＴの目標値）と相関するトルク電流指令値ＩＴと、現在のモータ回転数ＮＡ（すなわち、ωの実測値）とから現在のモータ出力Ｐ＝ωＴを推定する。なお、すべり利得演算部１３は、トルク指令値と現在のモータ回転数とからモータ出力を推定してもよい。
【００２９】
なお、すべり周波数演算部１５において、すべり利得演算部１３により算出されたすべり利得設定値に現在のモータ温度に対応する係数を乗算することによって、温度補正したすべり利得を演算してもよい。
【００３０】
すべり周波数演算部１５は、例えば乗算器を有しており、トルク電流指令値ＩＴにすべり利得を乗算することによってすべり周波数ｆｓを演算する。
【００３１】
モータ速度演算部１６は、例えば乗算器を有しており、現在のモータ回転数ＮＡに極数又は極対数Ｐを乗算することによってモータ速度ｆｍを演算する。そして、１次周波数演算部１７が、モータ速度ｆｍにすべり周波数ｆｓを加算することにより１次周波数ｆ１を演算する。
【００３２】
制御電圧生成部１８は、励磁電流指令ＩＭ、トルク電流指令ＩＴ、１次周波数ｆ１、及び、各相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから、インバータ３における各相のスイッチング素子を駆動するための制御電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。
【００３３】
このように、本実施形態のモータ４の制御装置１０によれば、すべり利得演算部１３が、異なるモータ出力値にそれぞれ適合した複数のすべり利得設定値を予め演算して有しており、これらのすべり利得設定値から、現在のモータ出力値に対応したすべり利得設定値を求めるので（すなわち、現在のモータ出力値に適合したすべり利得設定値を演算するので）、モータ出力の大きさに依存することなく、モータ効率を高めることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１…モータ駆動系、２…バッテリ、３…インバータ、４…モータ（誘導電動機）、５…回転センサ（速度検出手段）、６ｕ，６ｖ，６ｗ…電流センサ、１０…誘導電動機の制御装置、１１…励磁電流演算部、１２…トルク電流指令演算部、１３…すべり利得演算部、１４…記憶部（記憶手段）、１５…すべり周波数演算部、１６…モータ速度演算部、１７…１次周波数演算部、１８…制御電圧生成部。
【図１】
2014023187.tif 000003
【図２】
2014023187.tif 000004
【図３】
2014023187.tif 000005