(57)【要約】  状態推定器に用いる定数を変化させることなく温度変動や定数設定誤差による制御劣化を抑制し、電動機の回生状態におけるベクトル状態を考慮し、回生時においても安定的な電動機駆動を実現できるようにする。  電流誤差ベクトルを演算する電流誤差ベクトル演算器（１３）と、電流誤差ベクトルを磁束位相でベクトル変換する電流誤差ベクトル変換器（１４）と、ベクトル変換された電流誤差ベクトル、推定された固定子角速度及び電流指令ベクトルを用いて電圧補正ベクトルを演算する電圧補正ベクトル演算器（４）と、前記電圧補正ベクトルを前記電圧指令ベクトルに加算し、状態推定器(１１)に入力する電圧補正器（１５）とを備える。
2009041157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機に流れる電流の電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電動機への電流指令ベクトルと前記検出された電流ベクトルが一致するように制御して電圧指令ベクトルを得る電流制御器と、前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機に電圧を印加するインバータ部と、前記検出された電流ベクトルと前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機の電流ベクトル、磁束ベクトル及び磁束位相を推定演算する状態推定器と、前記磁束ベクトルから前記電動機の固定子角速度を推定する角速度推定器とを備えたインバータ制御装置において、
前記検出された電流ベクトルと前記推定演算された電流ベクトルを入力とし、電流誤差ベクトルを演算する電流誤差ベクトル演算器と、
前記電流誤差ベクトルを前記磁束位相でベクトル変換する電流誤差ベクトル変換器と、
前記ベクトル変換された電流誤差ベクトル、前記推定された固定子角速度及び前記電流指令ベクトルを用いて電圧補正ベクトルを演算する電圧補正ベクトル演算器と、
前記電圧補正ベクトルを前記電圧指令ベクトルに加算し、前記状態推定器に入力する電圧補正器とを備えることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記電圧補正ベクトル演算器は、
前記電流誤差ベクトルと前記電流指令ベクトルのスカラー積を演算するスカラー積演算器と、
前記電流指令ベクトルを用いてすべり角周波数を演算するすべり角周波数演算器と、
前記推定された固定子角速度から前記すべり角周波数を減算して前記電動機の回転子速度を演算する速度演算器と、
前記電動機の運転状態を判別する電動回生判別器と、
電動時と回生時で前記スカラー積の符号を変えて加算し、その大きさが等しくなるように電圧補正係数を調整する電圧補正係数調整器と、
前記電圧補正係数を前記電流指令ベクトルに乗算する乗算器とを備えたことを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記電動回生判別器は、前記電流指令ベクトルのトルク電流成分と前記速度演算器の出力の積に基づき、電動回生を判別することを特徴とする請求項２記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記電圧補正ベクトル演算器は、
前記推定された固定子角速度の絶対値を演算する絶対値演算器と、
前記電圧補正ベクトルの大きさを調整する電圧補正ベクトル調整器とを備えたことを特徴とする請求項２記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記電圧補正ベクトル調整器は、
前記推定された固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの大きさを制限することを特徴とする請求項４記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記電圧補正ベクトル調整器は、
前記推定された固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの変化量を調整することを特徴とする請求項４記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
誘導電動機に流れる電流の電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電動機への電流指令ベクトルと前記検出された電流ベクトルが一致するように制御して電圧指令ベクトルを得る電流制御器と、前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機に電圧を印加するインバータ部と、前記検出された電流ベクトルと前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機の電流ベクトル、磁束ベクトル及び磁束位相を推定演算する状態推定器と、前記磁束ベクトルから前記電動機の固定子角速度を推定する角速度推定器とを備えたインバータ制御装置の制御方法において、
前記検出された電流ベクトルと前記推定演算された電流ベクトルを用いて電流誤差ベクトルを演算し、
前記電流誤差ベクトルを前記磁束位相でベクトル変換し、
前記ベクトル変換された電流誤差ベクトル、前記推定された固定子角速度及び前記電流指令ベクトルを用いて電圧補正ベクトルを演算し、
前記電圧補正ベクトルと前記電圧指令ベクトルを加算して前記状態推定器に入力するという手順で処理することを特徴とするインバータ制御装置の制御方法。
【請求項８】
前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、
前記電流誤差ベクトルと前記電流指令ベクトルのスカラー積を演算し、
前記電流指令ベクトルを用いてすべり角周波数を演算し、
前記推定された固定子角速度から前記すべり角周波数を減算して前記電動機の回転子速度を演算し、
前記電流指令ベクトルのトルク電流成分と前記速度演算器の出力の積に基づき、前記電動機の運転状態が電動状態か回生状態かを判別し、
電動時と回生時で前記スカラー積の符号を変えて加算し、その大きさが等しくなるように電圧補正係数を調整し、
前記電流指令ベクトルに乗算して前記電圧補正係数を求めることを特徴とする請求項７記載のインバータ制御装置の制御方法。
【請求項９】
前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、
前記推定された固定子角速度の絶対値を演算し、
前記固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの大きさ又は前記電圧補正係数の大きさを制限することを特徴とする請求項８記載のインバータ制御装置の制御方法。
【請求項１０】
前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、
前記推定された固定子角速度の絶対値を演算し、
前記固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの変化量を調整することを特徴とする請求項８記載のインバータ制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機を駆動するインバータ制御装置及びその制御方法に係り、特に速度・位置検出器を用いずに駆動し、温度変動や電動機定数設定誤差による制御劣化を抑制するインバータ制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の速度センサレスで誘導電動機を駆動するインバータ制御装置は、磁束オブザーバ（状態推定器）の出力である電流推定値と実電流値の誤差を求め、この誤差と電流推定値との内積値の積分を用いて温度係数Ｋｔｐを求め、これを用いて一次抵抗の設定誤差を小さくし、高性能な運転を行っている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、一般に状態推定器は電動機の電圧・電流方程式より（１）式で構成されることが知られている。【０００４】
2009041157.tif 000003
【０００５】
ここで、状態変数【０００６】
2009041157.tif 000004
【０００７】
は、それぞれ、α−β（静止）座標系における固定子電流ベクトル、固定子電圧ベクトル、磁束ベクトルを示す。
また、定数の定義は以下のとおりである。【０００８】
2009041157.tif 000005
【０００９】
Rs：一次抵抗、Rr’：一次換算された二次抵抗、
M’: 一次換算された相互インダクタンス、σLs：漏れインダクタンス、
Ls：一次自己インダクタンス、Lr：二次自己インダクタンス、
Tr：二次時定数、ωr: 回転子角速度、ω: 固定子角速度、
L：オブザーバフィードバックゲイン、
記号＾は推定値を、添え字refは指令値を表す。【００１０】
図７において、１０１はｑ軸電流制御器でｑ軸電流指令ｉｑ＊とｑ軸電流検出値ｉｑが一致するように比例積分制御してｑ軸電圧指令ｖｑ＊を出力し、１０２はｄ軸電流制御器でｄ軸電流指令ｉｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄが一致するように比例積分制御してｄ軸電圧指令ｖｄ＊を出力する。１０５はベクトル演算回路でｖｑ＊、ｖｄ＊および後述の磁束位相に基づきａ−ｂ（α−βと等価）座標系の電圧指令値ｖｓａ＊、ｖｓｂ＊を演算する。１０６はインバータ回路でｖｓａ＊、ｖｓｂ＊に基づいて、半導体電力変換素子をスイッチングし、誘導電動機７に電圧を供給している。インバータ回路６には外部から電源が供給されており、ｖｓａ＊、ｖｓｂ＊に基づいて半導体電力変換素子を制御する。１０７はインバータによって駆動される誘導電動機、１０８、１０９は誘導電動機１０７に流れる電流を検出する電流検出器、１１０は三相−二相変換器で電流検出器１０８、１０９で検出された電流が入力され、三相交流座標系から二相交流座標系のｉｓａ、ｉｓｂに変換する演算を行う。１１１はｄ−ｑ変換器でｉｓａ、ｉｓｂをｄ−ｑ座標系の電流値ｉｄ、ｉｑに変換する。１１２は磁束オブザーバ（状態推定器）で、電圧指令値ｖｓａ、ｖｓｂおよび電流検出値ｉｓａ、ｉｓｂから磁束推定値を演算している。１１３は位相演算器で磁束推定値から磁束位相を演算し、１１４は一次抵抗オンラインチューニング演算器である。【００１１】
図８の一次抵抗オンラインチューニング演算器１１４において、磁束オブザーバ（状態推定器）１１２の出力である電流推定値と実電流値の誤差、及び電流推定値の内積を内積演算器１１５で求め、この内積値を積分する積分器１１８の出力を温度係数Ｋｔｐとしてオンラインチューニングし、磁束オブザーバ（状態推定器）１１２の演算で用いている一次抵抗値Ｒｓを修正する。
このように、従来の速度センサレスで誘導電動機を駆動するインバータ制御装置は、駆動中にオンラインで誘導電動機の温度変動を演算し、電動機定数を直接可変させるのである。
【特許文献１】特開２００５−２０８１７号公報（第９頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のインバータ制御装置は、オンラインチューニングで求めた温度係数Ｋｔｐを用いて、磁束オブザーバ（状態推定器）の演算式の温度変動に関わる設定定数、つまり（１）式のＲsに関係する項を直接変更するので演算が複雑になる上、ノイズ成分除去やリミッタの付加などの考慮が難しいという問題があった。さらに、２相交流信号である電流推定ベクトルと検出電流から得られる電流ベクトルとのスカラー積の演算において、電流検出のタイミング遅れや電流推定の演算遅れなどで生じる両信号の位相差により、最終的に演算される温度係数の真値からのずれを生じ、制御劣化を抑制できなかった。また、電動機の回生状態においては補償方向を反転させる必要があるが、内積（以下、スカラー積と称す）を用いて演算していてこの考慮がなされていないといった問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、状態推定器に用いる定数を変化させることなく温度変動や定数設定誤差による制御劣化を抑制し、電動機の回生状態におけるベクトル状態を考慮し、回生時においても安定的な電動機駆動を実現できるインバータ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】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、誘導電動機に流れる電流の電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電動機への電流指令ベクトルと前記検出された電流ベクトルが一致するように制御して電圧指令ベクトルを得る電流制御器と、前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機に電圧を印加するインバータ部と、前記検出された電流ベクトルと前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機の電流ベクトル、磁束ベクトル及び磁束位相を推定演算する状態推定器と、前記磁束ベクトルから前記電動機の固定子角速度を推定する角速度推定器とを備えたインバータ制御装置において、前記検出された電流ベクトルと前記推定演算された電流ベクトルを入力とし、電流誤差ベクトルを演算する電流誤差ベクトル演算器と、前記電流誤差ベクトルを前記磁束位相でベクトル変換する電流誤差ベクトル変換器と、前記ベクトル変換された電流誤差ベクトル、前記推定された固定子角速度及び前記電流指令ベクトルを用いて電圧補正ベクトルを演算する電圧補正ベクトル演算器と、前記電圧補正ベクトルを前記電圧指令ベクトルに加算し、前記状態推定器に入力する電圧補正器とを備えるものである。【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電圧補正ベクトル演算器は、前記電流誤差ベクトルと前記電流指令ベクトルのスカラー積を演算するスカラー積演算器と、前記電流指令ベクトルを用いてすべり角周波数を演算するすべり角周波数演算器と、前記推定された固定子角速度から前記すべり角周波数を減算して前記電動機の回転子速度を演算する速度演算器と、前記電動機の運転状態を判別する電動回生判別器と、電動時と回生時で前記スカラー積の符号を変えて加算し、その大きさが等しくなるように電圧補正係数を調整する電圧補正係数調整器と、前記電圧補正係数を前記電流指令ベクトルに乗算する乗算器とを備えるものである。【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電動回生判別器は、前記電流指令ベクトルのトルク電流成分と前記速度演算器の出力の積に基づき、電動回生を判別するものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電圧補正ベクトル演算器は、前記推定された固定子角速度の絶対値を演算する絶対値演算器と、前記電圧補正ベクトルの大きさを調整する電圧補正ベクトル調整器とを備えるものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電圧補正ベクトル調整器は、前記推定された固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの大きさを制限するものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電圧補正ベクトル調整器は、前記推定された固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの変化量を調整するものである。【００１６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項７に記載の発明は、誘導電動機に流れる電流の電流ベクトルを検出する電流検出器と、前記電動機への電流指令ベクトルと前記検出された電流ベクトルが一致するように制御して電圧指令ベクトルを得る電流制御器と、前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機に電圧を印加するインバータ部と、前記検出された電流ベクトルと前記電圧指令ベクトルに基づき前記電動機の電流ベクトル、磁束ベクトル及び磁束位相を推定演算する状態推定器と、前記磁束ベクトルから前記電動機の固定子角速度を推定する角速度推定器とを備えたインバータ制御装置の制御方法において、前記検出された電流ベクトルと前記推定演算された電流ベクトルを用いて電流誤差ベクトルを演算し、前記電流誤差ベクトルを前記磁束位相でベクトル変換し、前記ベクトル変換された電流誤差ベクトル、前記推定された固定子角速度及び前記電流指令ベクトルを用いて電圧補正ベクトルを演算し、前記電圧補正ベクトルと前記電圧指令ベクトルを加算して前記状態推定器に入力するという手順をとったのである。【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、前記電流誤差ベクトルと前記電流指令ベクトルのスカラー積を演算し、前記電流指令ベクトルを用いてすべり角周波数を演算し、前記推定された固定子角速度から前記すべり角周波数を減算して前記電動機の回転子速度を演算し、前記電流指令ベクトルのトルク電流成分と前記速度演算器の出力の積に基づき、前記電動機の運転状態が電動状態か回生状態かを判別し、電動時と回生時で前記スカラー積の符号を変えて加算し、その大きさが等しくなるように電圧補正係数を調整し、前記電流指令ベクトルに乗算して前記電圧補正係数を求めるという手順をとったのである。
また、請求項９に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、前記推定された固定子角速度の絶対値を演算し、前記固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの大きさ又は前記電圧補正係数の大きさを制限するという手順をとったのである。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記電圧補正ベクトルを演算する処理は、前記推定された固定子角速度の絶対値を演算し、前記固定子角速度の絶対値に基づき、前記電圧補正ベクトルの変化量を調整するという手順をとったのである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項に記載の発明によると、状態推定器に用いる定数を可変させずに状態推定器に入力する電圧ベクトルを補正するようにしたので、複雑な演算を必要としなくても温度変動や定数設定誤差による制御劣化を抑制でき、電動機の回生状態においても安定的な電動機駆動を実現することができる。さらに、運転周波数や負荷状況により電圧補正ベクトルの補正量を制限するようにしたので、電動機の挙動によらない安定した駆動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例を示すインバータ制御装置の制御ブロック図
【図２】電圧補正ベクトル演算器４の詳細ブロック図
【図３】電動回生判別器２６の詳細ブロック図
【図４】電動機の運転状態が電動時のベクトル関係図
【図５】電動機の運転状態が回生時のベクトル関係図
【図６】本発明の第２実施例を示す電圧補正ベクトル演算器４’の詳細ブロック図
【図７】従来のベクトル制御装置の制御ブロック図
【図８】従来の一次抵抗オンラインチューニング演算器１１４の制御ブロック図
【符号の説明】
【００２０】
１  電流制御器
２、４５  加算器
３  前向き補償器
４、４’  電圧補正ベクトル演算器
５  電圧制御器
６  インバータ部
７、１０７  誘導電動機
８、１０８、１０９  電流検出器
９  第１のベクトル変換器
１０  第２のベクトル変換器
１１  状態推定器
１２  角速度推定器
１３  電流誤差ベクトル演算器
１４  電流誤差ベクトル変換器
１５  電圧補正器
２１  スカラー積演算器
２２、２４、２５、３１、４３、４４  乗算器
２３  電圧補正係数調整器
２６  電動回生判別器
２７  減算器
２８  すべり角周波数演算器
２９  絶対値演算器
３０  電圧補正ベクトル調整器
３２  トルク係数
３３  不感帯
３４  符号判別器
４０、４１  ベクトル分解器
４２  ベクトル合成器
１０１  ｄ軸電流制御器
１０２  ｑ軸電流制御器
１０５  ベクトル演算回路
１０６  インバータ回路
１１０  三相−二相変換器
１１１  ｄ−ｑ変換器
１１２  磁束オブザーバ
１１３  位相演算器
１１４  一次抵抗オンラインチューニング演算器
１１５  内積演算器
１１６、１１９  リミッタ
１１７  ローパスフィルタ
１１８  積分器
１２０  遅延回路
１２１  切り替えスイッチ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の誘導電動機を駆動するインバータ制御装置の制御ブロック図を示す。図１は図４と異なり、図で示される信号はベクトルを表している。図において、１は電流制御器で、電流指令ベクトルｉｓｒｅｆと後述の第２のベクトル変換器１０出力の電流ベクトルｉｓ２  が一致するように制御して電圧ベクトルを出力する。２は加算器、３は前向き補償器でこれらは必要に応じて設けられ、加算器２は電流制御器１が出力する電圧指令ベクトルと前向き補償器３が出力する前向き補償ベクトルｕcを加算して、電圧指令ベクトルｕｓｒｅｆを演算する。４は電圧補正ベクトル演算器で、電圧補正ベクトルｕｓΔを出力するが、この動作については詳細に後述する。【００２３】
５は電圧制御器で、電圧指令ベクトルｕｓｒｅｆを相電圧指令に変換し、指令どおりの電圧が出力されるように例えばオンディレイ補償を行い、後述のインバータ部６に出力する。６はインバータ部で、電圧指令ベクトルｕｓｒｅｆに基づき、例えばＰＷＭ制御して後述の誘導電動機７に電圧を印加する。７は誘導電動機で、インバータ部６に接続されている。８は電流検出器で、電動機の相電流を検出し、９は第１のベクトル変換器で、検出された相電流は三相−二相変換し電流ベクトルｉｓ１を求める。１０は第２のベクトル変換器で、電流ベクトルｉｓ１を磁束位相θ＾でｄ−ｑ変換し電流ベクトルｉｓ２を求める。１１は状態推定器で、誘導電動機７の数式モデル、電流ベクトルｉｓ１及び電圧ベクトルｕｓ１ｒｅｆに基づき電流ベクトルｉｓ１＾、磁束ベクトルφｒ＾及び磁束の位相θ＾を推定演算する。１２は角速度推定器で、状態推定器１１で推定された磁束推定ベクトルφｒ＾から固定子角速度ω＾を推定し、１３は電流誤差ベクトル演算器で電流ベクトルｉｓ１と電流推定ベクトルｉｓ１＾の差を電流誤差として演算する。１４は電流誤差ベクトル変換器で、電流誤差ベクトル演算器１３の出力をｄ−ｑ変換して電流誤差ベクトルΔｉを出力する。なお、１５は加算器であり、電圧指令ベクトルｕｓｒｅｆと電圧補正ベクトルｕｓΔを加算したベクトル（ｕｓｒｅｆ＋ｕｓΔ）を状態推定器１１に出力する。
なお、状態推定器は上記（１）式で示した演算を行うが、（１）式に入力される電圧ベクトル（ｕｓｒｅｆ＋ｕｓΔ）は、磁束の位相θ＾を用いて状態推定器１１内で（２）式により、２相交流ベクトルである電圧ベクトルｕｓ１ｒｅｆに変換される。【００２４】
2009041157.tif 000006
【００２５】
上記のように、電流ベクトルｉｓ１、電流推定ベクトルｉｓ１＾、及び電流誤差ベクトル演算器１３出力の電流誤差ベクトルは２相の交流電流であり、電流誤差ベクトル変換器１４が出力するベクトルΔｉは、ｄ−ｑ変換された電流誤差ベクトルとして（３）式に示される。【００２６】
2009041157.tif 000007
【００２７】
さらに、状態推定器１１で推定された磁束ベクトルφｒ＾から固定子角速度ω＾を推定する角速度演算器１２では、（４）式の演算を実施している。【００２８】
2009041157.tif 000008
【００２９】
本発明が従来技術と異なる部分は、電圧補正ベクトル演算器４を設け、状態推定器１１での演算式（１）式で用いる定数を直接可変調整せず、状態推定器１１へ入力される電圧指令ベクトルを補正するようにしたことである。【００３０】
図２は、電圧補正ベクトル演算器４の詳細ブロック図である。図において、２１はスカラー積演算器で、ｄ−ｑ変換された電流誤差ベクトルΔｉと電流指令ベクトルｉｓｒｅｆを、それぞれベクトル分解器４０、４１でｄ、ｑ成分に分解し、スカラー積を乗算器４３、４４及び加算器４５を用いて演算している。
一方、回転子角速度ωｒ＾は、固定子角速度の推定量ω＾からすべり角周波数演算器２８で演算されたすべり角周波数ωsを減算器２７で減算して推定演算される。２６は電動回生判別器で、トルク電流指令に相当するiｑrefと回転子角速度ωｒ＾を用いて後述する演算により電動機の電動あるいは回生かを判別し、電動の場合は１を回生の場合は−１を出力する。
乗算器２２では、スカラー積演算器２１の出力と電動回生判別器２６の出力を乗算して、電圧補正係数調整器２３に出力し、電圧補正係数調整器２３は入力の積算値が零となるように電圧補正係数を出力し、その出力された電圧補正係数は、電流指令ベクトルｉｓｒｅｆのｄ、ｑ軸成分とそれぞれ乗算器２４、２５を用いて乗算し、それぞれをｄ、ｑ軸成分としたベクトルにベクトル合成器４２を用いて合成し、電圧補正ベクトルｕｓΔとして出力している。
このようにして、電動機の運転状態が電動か回生かにより上述のスカラー積の符号を変えて加算し、電圧補正係数を演算している。【００３１】
図３は、電動回生判別器２６の詳細ブロック図を示すものである。図において、３１は乗算器でトルク電流指令に相当するiｑrefと回転子角速度の演算量ωｒ＾の積を演算し、３２はトルク係数で乗算器３１の出力と乗算され二次電力を求める。３３は不感帯で電動・回生判別の切替時や低負荷時のチャタリングを防ぎ、３４は符号判別器で不感帯３３の出力をその符号により電動か回生かを判別し、電動の場合は１を回生の場合は−１を出力する。
このようにして、電動回生判別器２６では、トルク電流と回転子角速度との積の符号に基づき、電動機の運転状態（電動、回生）を判別している。【００３２】
次に、電圧補正係数を演算において、誘導電動機の運転状態（電動、回生）の考慮の必要であることについて説明する。
まず、一次側のインピーダンス降下と誘起電圧ベクトル推定値について簡単に説明する。
状態推定器１１へ入力される電圧ベクトルをｄ−ｑ座標系に変換して求められる電圧ベクトルｕｓ１ｒｅｆは、一次側のインピーダンスRs、σLsによる電圧降下と誘起電圧ベクトル推定値ｅ＾から（５）式で表される。誘起電圧ベクトル推定値ｅ＾は状態推定器１１では実際には演算されないが、固定子角速度の推定量ω＾と磁束ベクトルφｒ＾との積に相当する。【００３３】
2009041157.tif 000009
【００３４】
ここで、＊は設定値を示している。【００３５】
（５）式で示されるベクトル関係を、電動時を図４、回生時を図５に示す。
図４（電動時）において、左図は一次抵抗設定値Rｓ*が実際値より大きく設定された場合、右図は小さく設定された場合を示している。なお、漏れインダクタンスσLsの設定値は、低速領域での影響が少ないので、ここではその設定誤差の影響は省略している。
電圧指令ベクトルｕｓ１ｒｅｆを基準にして、インピーダンス降下分から誘起電圧ベクトルｅの位置が決まり、推定磁束ベクトルｅはそれに直交する位置（γ軸）に生成される。
一次抵抗設定値Rｓ*が実際値より大きく設定された場合、推定磁束ベクトルφｒ＾は、実磁束ベクトルφｒ（ｄ軸に発生）よりも進み位相となり、負荷がかかると位相はさらに進むことになる。このとき推定磁束ベクトルφｒ＾の振幅は実磁束より小さくなる。ベクトル制御により励磁電流成分は推定磁束の振幅になるように制御されるので、電圧指令ベクトルｕｓ１ｒｅｆは減少するように調整される。この結果、起動に必要な電圧に達せずに脱調現象を生じることがある。
一方、Rｓ*が実際値より小さく設定された場合、磁束推定ベクトルφｒ＾は実磁束ベクトルφｒ（ｄ軸に発生）よりも遅れ位相となり、負荷がかかると位相はさらに遅れることになる。このとき推定磁束ベクトルφｒ＾の振幅は実磁束より大きくなる。ベクトル制御により励磁電流成分は推定磁束の振幅になるように制御されるので、電圧指令ベクトルｕｓ１ｒｅｆは増加するように調整される。【００３６】
図５（回生時）において、一次抵抗設定値Rｓ*が実際値より大きく設定された場合、推定磁束ベクトルφｒ＾は、電圧指令ベクトルｕｓ１ｒｅｆは増加するように調整され、Rｓ*が小さく設定されると電圧指令ベクトルｕｓ１ｒｅｆは減少するように調整され、ベクトル関係は電動時と逆になる。【００３７】
以上のように、一次抵抗の設定誤差による影響は、電流ベクトルｉｓ１と状態推定器で推定された電流推定ベクトルｉｓ１＾との誤差ベクトルΔｉの大きさで観測することができ、設定誤差によるｕｓ１ｒｅｆの電圧増加分あるいは減少分は、電流誤差ベクトルΔｉと電流推定ベクトルΔｉのスカラー積により求まることが、図４、５からも理解される。【００３８】
上記のようにして、電流ベクトルｉｓ１と電流推定ベクトルｉｓ１＾との誤差ベクトルを電流誤差ベクトル演算器１３で演算し、その値を磁束の位相の推定量θ＾でｄ−ｑ座標系、つまり直流信号に変換し、その直流信号に変換された電流誤差ベクトルとやはり直流信号である電流指令ベクトルのスカラー積を演算するようにすることで、電流検出遅れや推定演算遅れが、電圧補正係数演算に影響しないようにし、さらに、電動機の運転状態の電動、回生状態におけるベクトル状態を考慮して、電圧補正係数を調整している。【００３９】
このように、状態推定器に用いる定数を可変させることなく温度変動や定数設定誤差による制御劣化を抑制するようにしているので、電動機の回生状態においても安定的な電動機駆動を実現することができる。
【実施例２】
【００４０】
図８は、第２実施例の構成を示す電圧補正ベクトル演算器４’の詳細ブロック図である。図おいて、図２を用いて説明した電圧補正ベクトル演算器４の構成に、絶対値演算器２９と電圧補正ベクトル調整器３０を追加した構成となっている。
絶対値演算器２９は、固定子角速度推定量ω＾の絶対値を演算し、電圧補正ベクトル調整器３０は、絶対値演算器２９で演算した固定子角速度推定量ω＾の絶対値に基づき、電圧補正ベクトルｕｓΔの大きさを制限し、また電圧補正ベクトルｕｓΔの変化量を調整する。
運転周波数を高くなるにつれ、一次抵抗の設定値誤差による影響は、運転周波数により増加する変圧器起電力で観測しにくく、かつ電動機制御に与える影響も小さくなるため、電圧補正ベクトル調整器３０には、運転周波数に応じて電圧補正ベクトルｕｓΔの大きさを制限するようにしたものである。
さらに、電圧補正ベクトル調整器３０には、例えば一次遅れフィルタ等のフィルタ要素を内蔵するようにし、電動機の過渡的な挙動により、過剰に反応する電圧補正ベクトルの応答を制限することができるようしている。【００４１】
このように、状態推定器１１へ入力される電圧ベクトルｕｓｒｅｆに補正する電圧補正ベクトルｕｓΔの大きさと変化量を制限しているので、電動機のいかなる挙動によらず、安定的な電動機駆動を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、誘導電動機を速度・位置検出器を用いずに駆動し、温度変動や電動機定数設定誤差による制御劣化を抑制して駆動するインバータ制御装置及びその制御方法に適用可能である。
【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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【国際調査報告】
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