(57)【要約】【課題】  同期機のセンサレス制御において、同期機の電流擾乱の抑制や変換器の異常停止が回避可能な同期機駆動制御装置を提供する。【解決手段】  本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する変換器０１と、変換器によって駆動される同期機０２と、変換器を制御する変換器制御装置０７とから構成されている同期機駆動制御装置において、同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段０３と、この線間電圧観測手段により観測された１つの線間電圧により同期機の回転周波数ωと回転位相角θを演算して出力する推定演算手段０４とを備えたものである。【選択図】      図１
2006217754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている同期機駆動制御装置において、
前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、
前記線間電圧観測手段により観測された１つの線間電圧により前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算して出力する推定演算手段とを備えたことを特徴とする同期機駆動制御装置。
【請求項２】
上位制御手段からの同期機の回転方向の情報を受信するポートを備え、
前記推定演算手段は、前記上位制御手段からの同期機の回転方向の情報をもとにして演算する回転周波数の符号を設定し、当該符号の正負と前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧とを用いて回転周波数と回転位相角を演算することを特徴とする請求項１に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項３】
前記変換器制御装置により変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に前記変換器の動作停止からの時間を計測する停止経過時間計測手段と、
前記推定演算手段は、前記停止経過時間計測手段から入力される停止経過時間が予め設定された時間以上であるか否かを判定し、当該停止経過時間が予め設定された時間以上であった場合に前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧から前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算することを特徴とする請求項１に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項４】
直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている駆動制御装置において、
前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、
前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の振幅値を演算する電圧振幅演算手段と、
前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に、当該惰性回転中に前記電圧振幅演算手段により演算された線間電圧の振幅値と予め設定した閾値とを比較し、前記同期機の惰性回転周波数が前記閾値に対応した回転周波数より大きいか否かを示す判別信号を出力する惰性回転周波数判別手段とを備えたことを特徴とする同期機駆動制御装置。
【請求項５】
前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時において、前記惰性回転周波数判別手段によって前記同期機の惰性回転周波数が前記閾値に対応した回転周波数よりも高速に回転していると判別された際に前記線間電圧観測手段により観測された１つの線間電圧により前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算する推定演算手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項６】
直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている同期機駆動制御装置において、
前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、
前記同期機の回転方向を表す情報を上位制御手段から受信するポートと、
前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の正負符号情報から２値信号を得、当該手段によって演算出力された線間電圧の推定位相角情報から２値信号を得、これらの２値信号同士を比較して両者の重複度を演算し、前記重複度と前記上位制御手段からの同期機の回転方向を表す情報とに基づいて前記同期機の周波数と位相を推定して出力する重複度に基づく推定演算手段とを備えたことを特徴とする同期機駆動制御装置。
【請求項７】
前記重複度に基づく推定演算手段に対して推定周波数の初期値を設定する初期値設定手段を備え、
前記重複度に基づく推定演算手段は、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の正負符号情報から２値信号を得、当該手段によって演算出力された線間電圧の推定位相角情報から２値信号を得、これらの２値信号同士を比較して両者の重複度を演算し、前記推定周波数の初期値と前記重複度と前記上位制御手段からの同期機の回転方向を表す情報とに基づいて前記同期機の周波数と位相を推定することを特徴とする請求項６に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項８】
前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧のゼロクロス毎の時間間隔を計測するゼロクロス時間計測手段と、
前記ゼロクロス時間計測手段により計測された線間電圧ゼロクロスの時間間隔と前記同期機の回転方向を表す情報とを用いて線間電圧の周波数を演算する電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段とを備え、
前記初期値設定手段は、前記電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段により演算された周波数を前記推定周波数の初期値として設定することを特徴とする請求項７に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項９】
前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、
前記電圧振幅演算手段により演算された線間電圧の振幅と前記同期機の回転方向を表す情報とを用いて線間電圧の周波数を演算する電圧振幅に基づいた周波数演算手段とを備え、
前記初期値設定手段は、前記電圧振幅に基づいた周波数演算手段により演算された周波数を前記推定周波数の初期値として設定することを特徴とする請求項７に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項１０】
直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、
前記変換器によって駆動される同期機と、
前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、
前記変換器の動作を停止させ、その後運転を再開させる変換器制御装置と、
前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧に基づいて惰性回転の周波数と位相角を演算する惰行時推定演算手段と、
前記変換器制御装置で変換器の運転が停止された状態から運転を再開する際に、前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転周波数が閾値より大きいか否かを判別する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて運転時高速域推定値と運転時低速域推定値とのどちらを使用するかを設定する切替設定手段と、
前記運転時高速域推定値の入力ポートと運転時低速域推定値の入力ポートとを有し、前記切替設定手段の設定により当該運転時高速域推定値の入力ポートと運転時低速域推定値の入力ポートとを切替え、運転時高速回転域推定値又は運転時低速回転域推定値を前記変換器制御装置に入力するスイッチとを備えたことを特徴とする同期機駆動制御装置。
【請求項１１】
出力ポートを有し、前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転の周波数と位相角を前記運転時高速回転域推定値の演算のための推定周波数及び推定位相角の初期値として当該出力ポートに設定する推定初期値設定手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項１２】
前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転の周波数と位相角を、当該惰性回転の周波数に応じて予め用意された補正値を用いて補正して前記推定初期値設定手段に与える補正手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の同期機駆動制御装置。
【請求項１３】
前記変換器が停止して惰性回転している状態から変換器を再び起動する動作時に、起動後に前記同期機を加速させるか減速させるかの情報を上位制御手段から入力させる入力ポートを有し、当該入力ポートに与えられた信号に応じて前記推定周波数及び位相角の補正手段における補正値を増減させる初期値補正値増減手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の同期機駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期機駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期機（電動機、発電機）の駆動制御を行うためには、回転子の回転角度を検出する検出器が必要である。しかし検出器を用いた駆動装置には以下に挙げるような問題点が存在する。第一に検出器の存在が同期機の容積を増大することである。これにより同期機の出力を拡大する妨げとなる。第二に検出器自体の保守点検作業が必要になることである。これにより保守点検効率が悪化する。第三には検出器からの信号線にノイズ等が重畳することにより、検出値に擾乱が乗り、制御性能が悪化することである。第四に検出器はそれを駆動するための電源を必要とするものがほとんどであり、同期機駆動とは別系統の電源を具備する必要があることである。これは電源設置空間、電力供給線、コスト等において負担増の要因となる。
【０００３】
前記理由により、検出器を用いずに回転角度を推定し、推定された回転角度により駆動制御を行う方式が開発されている。これを「センサレス制御」と称する。現在までに公知となっているセンサレス制御の主要例として、誘起電圧利用方法と高周波電圧重畳方法がある。前者は同期機の回転によって誘起される誘起電圧が同期機制御回転軸のｑ軸方向に観測されることを利用して回転角度を推定する手法であり、後者は同期機を制御するための電圧指令若しくは電流指令に高周波成分を能動的に重畳し、それに対応する周波数の応答を検出することにより同期機のインピーダンスを推定若しくは評価関数を演算することにより回転角度を推定する手法である。例えば、特開２００１−３３９９９９号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
しかし、いずれの方法も同期電動機に電力を供給する逆変換器が動作している時にのみ実施できる方法であり、逆変換器が動作していない時には上記方法を用いて回転位相角を推定することは不可能である。また上述の推定方法は、逆変換器の起動時など、推定を開始した際に推定誤差があると、正確な回転位相角に収束するまでに時間がかかる。推定位相角の収束中は位相誤差があるために同期電動機に流れる電流に擾乱を生じさせてしまうこともある。特に誘起電圧の大きい高速回転時には、電流の擾乱が大きく、同期電動機による発生トルクにも大きな擾乱が生じて、この同期電動機を有する装置に悪影響を及ぼしてしまう上、場合によっては逆変換器の保護動作により逆変換器が異常停止し、同期電動機が制御不能となる事態に陥ることも考えられる。一方逆変換器自体は、省エネルギー等の観点から、同期電動機の回転中にも逆変換器の動作を停止させることが好ましいことがあり、運転と動作停止を繰り返す運転形態が取られることもある。このような運転を行う装置の場合、上述した電流擾乱や逆変換器の異常停止を回避するような手段が必要であった。
【特許文献１】特開２００１−３３９９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、同期機のセンサレス制御において、同期機の電流擾乱の抑制や変換器の異常停止が回避可能な同期機駆動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】
【０００６】
本発明の第１の特徴は、直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている同期機駆動制御装置において、前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、前記線間電圧観測手段により観測された１つの線間電圧により前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算して出力する推定演算手段とを備えたところにある。
【０００７】
上記同期機駆動制御装置は、さらに上位制御手段からの同期機の回転方向の情報を受信するポートを備え、前記推定演算手段は、前記上位制御手段からの同期機の回転方向の情報をもとにして演算する回転周波数の符号を設定し、当該符号の正負と前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧とを用いて回転周波数と回転位相角を演算するものとすることができる。
【０００８】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に前記変換器の動作停止からの時間を計測する停止経過時間計測手段とを備え、前記推定演算手段は、前記停止経過時間計測手段から入力される停止経過時間が予め設定された時間以上であるか否かを判定し、当該停止経過時間が予め設定された時間以上であった場合に前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧から前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算するものとすることができる。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている駆動制御装置において、前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の振幅値を演算する電圧振幅演算手段と、前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に、当該惰性回転中に前記電圧振幅演算手段により演算された線間電圧の振幅値と予め設定した閾値とを比較し、前記同期機の惰性回転周波数が前記閾値に対応した回転周波数より大きいか否かを示す判別信号を出力する惰性回転周波数判別手段とを備えたところにある。
【００１０】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時において、前記惰性回転周波数判別手段によって前記同期機の惰性回転周波数が前記閾値に対応した回転周波数よりも高速に回転していると判別された際に前記線間電圧観測手段により観測された１つの線間電圧により前記同期機の回転周波数と回転位相角を演算する推定演算手段を備えたものとすることができる。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記変換器を制御する変換器制御装置とから構成されている同期機駆動制御装置において、前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、前記同期機の回転方向を表す情報を上位制御手段から受信するポートと、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の正負符号情報から２値信号を得、当該手段によって演算出力された線間電圧の推定位相角情報から２値信号を得、これらの２値信号同士を比較して両者の重複度を演算し、前記重複度と前記上位制御手段からの同期機の回転方向を表す情報とに基づいて前記同期機の周波数と位相を推定して出力する重複度に基づく推定演算手段とを備えたところにある。
【００１２】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記重複度に基づく推定演算手段に対して推定周波数の初期値を設定する初期値設定手段を備え、前記重複度に基づく推定演算手段は、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の正負符号情報から２値信号を得、当該手段によって演算出力された線間電圧の推定位相角情報から２値信号を得、これらの２値信号同士を比較して両者の重複度を演算し、前記推定周波数の初期値と前記重複度と前記上位制御手段からの同期機の回転方向を表す情報とに基づいて前記同期機の周波数と位相を推定するものとすることができる。
【００１３】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧のゼロクロス毎の時間間隔を計測するゼロクロス時間計測手段と、前記ゼロクロス時間計測手段により計測された線間電圧ゼロクロスの時間間隔と前記同期機の回転方向を表す情報とを用いて線間電圧の周波数を演算する電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段とを備え、前記初期値設定手段は、前記電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段により演算された周波数を前記推定周波数の初期値として設定するものとすることができる。
【００１４】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧の振幅を演算する電圧振幅演算手段と、前記電圧振幅演算手段により演算された線間電圧の振幅と前記同期機の回転方向を表す情報とを用いて線間電圧の周波数を演算する電圧振幅に基づいた周波数演算手段とを備え、前記初期値設定手段は、前記電圧振幅に基づいた周波数演算手段により演算された周波数を前記推定周波数の初期値として設定するものとすることができる。
【００１５】
本発明の第４の特徴は、直流電圧を交流電圧に変換する変換器と、前記変換器によって駆動される同期機と、前記同期機の複数の巻線のうち２相間に生じる１つの線間電圧を観測する線間電圧観測手段と、前記変換器の動作を停止させ、その後運転を再開させる変換器制御装置と、前記変換器の動作が停止し、前記同期機が惰性により回転している状況となる動作時に、前記線間電圧観測手段により観測された線間電圧に基づいて惰性回転の周波数と位相角を演算する惰行時推定演算手段と、前記変換器制御装置で変換器の運転が停止された状態から運転を再開する際に、前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転周波数が閾値より大きいか否かを判別する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応じて運転時高速域推定値と運転時低速域推定値とのどちらを使用するかを設定する切替設定手段と、前記運転時高速域推定値の入力ポートと運転時低速域推定値の入力ポートとを有し、前記切替設定手段の設定により当該運転時高速域推定値の入力ポートと運転時低速域推定値の入力ポートとを切替え、運転時高速回転域推定値又は運転時低速回転域推定値を前記変換器制御装置に入力するスイッチとを備えた同期機駆動制御装置にある。
【００１６】
上記同期機駆動制御装置は、さらに出力ポートを有し、前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転の周波数と位相角を前記運転時高速回転域推定値の演算のための推定周波数及び推定位相角の初期値として当該出力ポートに設定する推定初期値設定手段を備えたものとすることができる。
【００１７】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記惰行時推定演算手段により演算された惰性回転の周波数と位相角を、当該惰性回転の周波数に応じて予め用意された補正値を用いて補正して前記推定初期値設定手段に与える補正手段を備えたものとすることができる。
【００１８】
上記同期機駆動制御装置は、さらに前記変換器が停止して惰性回転している状態から変換器を再び起動する動作時に、起動後に前記同期機を加速させるか減速させるかの情報を上位制御手段から入力させる入力ポートを有し、当該入力ポートに与えられた信号に応じて前記推定周波数及び位相角の補正手段における補正値を増減させる初期値補正値増減手段を備えたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の同期機駆動制御装置によれば、回転子位置センサを用いることなく同期機回転子の回転位置を把握して、小型化、低コスト化並びにメンテナンスの容易化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００２１】
（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形態の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図である。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、直流電源００と、逆変換器０１と、同期電動機０２と、線間電圧観測手段０３と、回転周波数及び位相角推定演算手段０４、逆変換器制御装置０７とから構成されている。
【００２２】
逆変換器０１は、直流電源００から直流電圧の供給を受け、逆変換器０１へ入力される駆動指令によって、直流電圧を交流電圧に変換する。ここで駆動指令とは、例えばＰＷＭ変調により変調された電圧指令で、具体的には逆変換器０１の各スイッチングデバイスへのスイッチング信号である。同期電動機０２は、回転子の磁束により、電動機の回転時には固定子に誘起電圧を誘起する特性を持つ同期電動機であり、線間電圧観測手段０３は、同期電動機０２の２相の巻き線間に生じる１つの線間電圧を観測する。推定演算手段０４は、得られた１つの線間電圧を入力として、同期電動機０２の回転位相角又は回転周波数又はその両方を推定演算する。
【００２３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。同期電動機０２は、回転子の磁束により、固定子に回転に同期した誘起電圧が誘起される。線間電圧を観測すると、この誘起電圧が線間電圧の形で観測される。従って、逆変換器０１の停止時には、線間電圧のみにより推定演算手段０４にて同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を推定することができる。
【００２４】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時にも、同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００２５】
（第２の実施の形態）図２は、本発明の第２の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図２に示すように、第１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に上位制御手段０５を付加した構成となっていて、上位制御手段０５から与えられる情報を受信するポート０１０を推定演算手段０４が有している。この上位制御手段０５は、同期電動機０２の運転中の回転方向の情報を保持し、ポート０１０を通して推定演算手段０４にその回転方向を設定する。
【００２６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。推定演算手段０４を用いて回転周波数や回転位相角を推定演算する際には、回転方向に応じて推定に必要なゲイン等の数値を変化させることが必要な場合があり、回転方向が不明の場合は推定演算が発散する可能性もある。しかし本実施の形態をとることにより、上位制御手段０５で保持している同期電動機０２の回転方向の情報を用いて推定演算することができる。
【００２７】
以上のように、簡単な装置構成で、同期電動機０２の回転方向が正転又は逆転のどちらであっても、逆変換器０１の停止時において発散することなく当該同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００２８】
（第３の実施の形態）図３は、本発明の第３の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図３に示すように、第１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に逆変換器０１の停止時間計測手段０６と、逆変換器０１の制御装置０７とを付加した構成となっている。
【００２９】
時間計測手段０６は、逆変換器０１への停止信号を観測しており、停止信号の「運転状態から停止状態への移行を示す信号変化」を検知し、信号変化が生じてからの時間を計測し、推定演算手段０４へ出力する。逆変換器制御装置０７は、例えば外部からの停止指令や内部での条件判別結果に基づいて、逆変換器０１の停止信号を出力する。
【００３０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。推定演算手段０４は線間電圧観測手段０３から得られる線間電圧情報に基づいて同期電動機０２の回転周波数と回転位相角を推定演算するが、逆変換器０１が停止する際に、同期電動機０２の誘起電圧の変化とは無関係な線間電圧の変化が生じる可能性があり、これが外乱となることで、停止直後から推定演算を実施すると実際とは異なった周波数や位相角が推定されてしまう可能性がある。しかし本実施の形態をとることにより、逆変換器０１の停止から一定時間だけ待機することが可能となり、前述の線間電圧の変化の影響を受けずに、正しく推定を行うことが可能となる。
【００３１】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時において、同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を正しく推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００３２】
（第４の実施の形態）図４は、本発明の第４の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、直流電源００の直流を交流に変換する逆変換器０１と、同期電動機０２と、線間電圧観測手段０３と、電圧振幅演算手段０８と、電圧振幅比較手段０９とから構成されている。
【００３３】
電圧振幅演算手段０８は、線間電圧観測手段０３からの線間電圧情報を元に、当該線間電圧の振幅を演算する。電圧振幅比較手段０９は、電圧振幅演算手段０８からの線間電圧振幅情報と予め設定されている電圧振幅閾値とを比較し、線間電圧振幅が閾値よりも大きいときは高速に回転しており、逆に小さいときは低速に回転しているというフラグを出力する。
【００３４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。同期電動機０２の惰性回転中に回転周波数を推定演算したりする場合、惰性回転の周波数が高速／低速のどちらであるかを判別することが必要となる場合がある。また、逆変換器０１の停止中の線間電圧には前述の誘起電圧が観測されるが、この誘起電圧は同期電動機０２の回転周波数に比例した振幅を持つ。すなわち、本実施の形態をとることにより、１つの線間電圧を観測し、その線間電圧の振幅を判別することで、同期電動機０２の回転周波数の概略値を得ることができる。
【００３５】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時において、惰性で回転している同期電動機０２の回転周波数が閾値よりも高速か低速か判別することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機の回転周波数の高速／低速を把握することが可能となる。
【００３６】
（第５の実施の形態）図５は、本発明の第５の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図５に示すように、第４の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に回転周波数及び位相角推定演算手段０４を付加した構成としている。
【００３７】
推定演算手段０４は、得られた１つの線間電圧及び回転周波数高速／低速フラグを入力として、高速である場合に、線間電圧の情報に基づいて同期電動機０２の回転位相角又は回転周波数又はその両方を推定演算する。
【００３８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。推定演算手段０４では線間電圧の観測手段０３から得られる線間電圧情報を用いて推定演算を行うが、同期電動機０２の回転周波数が低い場合、得られる線間電圧が小さいか概略ゼロの場合がある。このとき、線間電圧の観測手段０３で得られる情報にノイズ等が含まれている場合、誘起電圧の情報がノイズに埋もれてしまい、推定演算手段０４によって正しい推定ができない。しかし本実施の形態をとることにより、前述したように線間電圧の振幅から回転周波数の概略値を得ることができ、回転周波数が十分高速、すなわち得られた線間電圧から推定演算する際に、線間電圧がノイズに埋もれない十分な大きさとなっている状況でのみ推定演算を実施することが可能となる。
【００３９】
以上のように、簡単な装置構成で、同期電動機０２の回転周波数若しくは位相角を、高速に回転している場合に得られる線間電圧の情報に基づいて回転位相角又は回転周波数を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００４０】
（第６の実施の形態）図６は、本発明の第６の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１〜図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図２の第２の実施の形態に対して、周波数及び位相角の推定演算手段０４に代えて、回転方向の情報を上位制御手段０５から入力するポート０１０を有する、重複度に基づく推定演算手段１０を備えた構成となっている。
【００４１】
重複度に基づく推定演算手段１０は、線間電圧観測手段０３から得られる線間電圧を２値化した値と、出力である推定位相角を２値化した値と、上位制御手段０５から受信ポート０１０に与えられる同期電動機０２の回転方向の情報を入力とし、線間電圧を２値化した値と推定位相角を２値化した値の重複度、及び回転方向に基づいて同期電動機０２の回転周波数及び回転位相角を推定する。
【００４２】
この重複度に基づく推定演算手段１０の演算動作を図７及び図８を用いて説明する。図７に示すように、線間電圧観測手段０３からの電圧波形Ｖｉｎに対して２値化部０２１によって振幅の正負に対応して＋をＨ、−をＬとし、あるいはその逆にした２値化処理を行う。同様に２値化部０２２によって、本回路１０の出力である三角波形の回転数推定値θｏｕｔに対しても同様の２値化処理を行う。そしてこれら２つの２値化信号を入力１、入力２として重複度計算部０２３に入力し、ここで図８のように重複度を演算する。つまり、２値化入力１、入力２に対してそれらのＨ，Ｌ値のＸＯＲを求め、１周期ＴあたりのＸＯＲの出力がＨである期間ＴＨを重複度（＝ＴＨ／Ｔ）として求める。そして、５０％の重複度指令値との差をとり、この差値に対してＰＩ制御部０２４によってＰＩ制御演算を行い、回転周波数ωｏｕｔを求め、これに対して１／ｓ演算部０２５によって回転位相角θｏｕｔを求める。重複度に基づく推定演算手段１０は、こうして求めた回転周波数ωｏｕｔと回転位相角θｏｕｔを推定周波数ωｄｅｔ、推定位相角θｄｅｔとして出力する。
【００４３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。上述したように、同期電動機０２の惰性回転中は誘起電圧が線間電圧に現れる。この線間電圧は回転に同期した正弦波となっているため、この正弦波の位相と周波数を演算することにより、同期電動機０２の回転位相角及び回転周波数を推定することが可能となる。このとき、重複度に基づく推定演算手段１０のように、２値化された２つの入力の重複度を用いることにより、ＰＩ制御器のようなアナログ調整器による推定演算を実施でき、ゲインによる応答の調整も可能となる。
【００４４】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時にも、同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００４５】
（第７の実施の形態）図９は、本発明の第７の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図６と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図９に示すように、第６の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に初期値設定手段１１を付加した構成となっている。この初期値設定手段１１は、重複度に基づく推定演算手段１０に対して、予め設定された推定の初期位相角及び初期周波数を設定する。
【００４６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。重複度に基づく推定演算手段１０は、線間電圧観測手段０３からの入力と自手段の出力を２値化した信号の重複度に基づいて入力の位相角及び周波数に出力が一致、若しくは相対的に一定の関係となるように推定を行う。このとき、推定周波数の初期値によっては、入力信号と異なる周波数に収束してしまう可能性がある。しかし本実施の形態によれば、初期値設定手段１１により適切な初期値を設定することで、入力信号と同じ周波数に推定を収束させることが可能となる。
【００４７】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時にも、同期電動機０２の回転位相角若しくは回転周波数を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００４８】
（第８の実施の形態）図１０は、本発明の第８の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図９と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１０に示すように、第７の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に線間電圧のゼロクロス時間計測手段１２と、電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段１３とを付加した構成となっている。線間電圧のゼロクロス時間計測手段１２は、線間電圧観測手段０３からの出力である線間電圧情報の各ゼロクロスの時間間隔を計測し、出力する。電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段１３は、線間電圧のゼロクロス時間計測手段１２からのゼロクロス時間の情報と上位制御手段０５から受信ポート０１０を通じて与えられる回転方向の情報を入力とし、ゼロクロス時間を元に同期電動機０２の概略回転数を演算し、出力する。
【００４９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。上述したように、同期電動機０２の惰性回転中には、電動機の線間電圧に誘起電圧が現れる。この線間電圧は電動機の回転に同期している正弦波となるので、１回転に２回のゼロクロスが観測できる。従って、このゼロクロスの時間間隔を計測することにより、回転周波数が演算できる。本実施の形態では、線間電圧のゼロクロス時間計測手段１２でゼロクロス時間間隔を計測し、電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段１３にて同期電動機０２の回転周波数を演算する。周波数演算手段１３で演算された周波数を、初期値設定手段１１の設定値として、重複度に基づく推定演算手段１０の初期値に設定することにより、当該推定演算手段１０の推定周波数、推定位相角を確実に実周波数、実位相角に収束させることが可能となる。
【００５０】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時にも、同期電動機０２の回転周波数若しくは回転位相角を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００５１】
（第９の実施の形態）図１１は、本発明の第９の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１０と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１１に示すように、第７の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に対して電圧振幅演算手段１４と、電圧振幅に基づいた周波数演算手段１５とを付加した構成としている。
【００５２】
電圧振幅演算手段１４は、線間電圧観測手段０３から出力される線間電圧情報を入力として、交流信号である当該線間電圧の振幅を演算し、出力する。電圧振幅に基づいた周波数演算手段１５は、電圧振幅演算手段１４から出力される線間電圧振幅を入力とし、当該振幅値に基づいて同期電動機０２の回転周波数を演算する。
【００５３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。上述したように、同期電動機０２の惰性回転中には、電動機の線間電圧に誘起電圧が現れる。この誘起電圧の振幅値は同期電動機０２の回転周波数に比例しているため、誘起電圧すなわち線間電圧の振幅から回転周波数が演算できる。本実施の形態では、線間電圧の振幅演算手段１４で線間電圧の振幅値を演算し、電圧振幅に基づいた周波数演算手段１５にて同期電動機０２の回転周波数を演算する。当該周波数演算手段１５で演算された周波数を、初期値設定手段１１の設定値として、重複度に基づく推定演算手段１０の初期値に設定することにより、当該推定演算手段１０の推定周波数、推定位相角を確実に実周波数、実位相角に収束させることが可能となる。
【００５４】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の停止時にも、同期電動機０２の回転周波数若しくは回転位相角を推定することが可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００５５】
（第１０の実施の形態）図１２は、本発明の第１０の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１〜９と同一要素には同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１２に示すように、逆変換器０１と、同期電動機０２と、逆変換器制御装置０７と、時間計測手段０６と、比較手段１６とから構成されている。
【００５６】
逆変換器制御装置０７は、例えば外部からの停止指令や内部での条件判別結果に基づいて、逆変換器０１の停止信号を出力し、また外部から運転許可信号が入力されたときは停止信号の出力を停止する。時間計測手段０６は、逆変換器制御装置０７から出力される停止信号を監視し、停止信号が有効、すなわち逆変換器０１を停止させる信号が出力された瞬間からの時間を計測し、出力する。比較手段１６は、時間計測手段から出力される停止からの時間と予め設定された停止時間設定値を比較し、停止からの時間が停止時間設定値よりも大きい場合に、逆変換器制御装置０７に運転許可信号を出力する。
【００５７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。同期電動機０２の惰性回転中すなわち逆変換器０１の停止中にも逆変換器０１制御手段において何らかの演算を実施して次の運転再開に備える必要がある場合、運転再開時には、当該演算が終了して適切な数値や状態が得られることが必要となる。しかし、演算内容や演算への入力値等によっては当該演算にある一定の時間がかかることがあり、その時間が経過しないうちに運転を再開してしまうと、再開した直後に不安定な動作をすることがあり、最悪の場合は異常停止に陥る。そこで、本実施の形態をとることにより、運転停止から予め設定した時間が経過していなければ、逆変換器０１の運転を再開しないような運転形態とすることができ、前述の不安定動作や異常停止を防止することが可能となる。特に、当該演算が惰性回転周波数や位相角の演算であった場合は、推定値が実際値に収束する十分な時間が経過してから運転を再開することで、運転再開直後の電流の擾乱などを抑制し、安定した再開が可能となる。
【００５８】
以上のよう、簡単な装置構成で、逆変換器０１の運転再開時にも、安定して運転することができる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００５９】
（第１１の実施の形態）図１３は、本発明の第１１の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１〜１０と同一要素には同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１３に示すように、逆変換器０１と、同期電動機０２と、線間電圧観測手段０３と、逆変換器制御装置０７と、惰行時推定演算手段１７と、比較手段１８と、切替設定手段１９と、運転時高速回転域推定演算手段２０と、運転時低速回転域推定演算手段２１と、これらの運転時高速回転域推定値と運転時低速回転域推定値とをそれぞれ入力するポート０１２，０１３を有し、切替設定手段１９の切替信号によって入力ポートを切替えて逆変換器制御装置０７に推定位相角θｄｅｔ、推定周波数ωｄｅｔを与えるスイッチ２２とを備えた構成としている。
【００６０】
逆変換器制御装置０７は、与えられた指令により、逆変換器０１を適切に制御する。惰行時推定演算手段１７は、線間電圧観測手段０３からの線間電圧情報を入力として同期電動機０２の惰行時の回転周波数を推定し、出力する。比較手段１８は、惰行時推定周波数と周波数閾値を入力として両者の大小を比較し、比較結果を切替設定手段１９に出力する。切替設定手段１９は、逆変換器制御装置０７から出力される運転開始信号と比較手段１８から出力される比較結果を入力とし、運転開始信号が有効になった時点で、比較結果に応じて切り替え信号をスイッチ２５に出力し、後述する運転時高速回転域推定演算手段２０と運転時低速回転域推定演算手段２１を切り替える。運転時高速回転域推定演算手段２０は、逆変換器０１の運転中に同期電動機０２の回転が高速な場合において、同期電動機０２の回転周波数及び回転位相角を推定して出力する。運転時低速回転域推定演算手段２１は、逆変換器０１の運転中に同期電動機０２の回転が低速な場合において、同期電動機０２の回転周波数及び回転位相角を推定して出力する。
【００６１】
運転時高速回転域推定演算手段２０は、上述した重複度に基づく推定演算手段１０による演算処理を実行し、あるいは、特開２０００−１３４９８１号公報に記載されている演算処理を実行して高速回転域での回転周波数及び回転位相角を算出し、その結果をスイッチ２５の入力ポート０１２に入力する。一方、運転時低速回転域推定演算手段２１は、例えば、特開２００１−３３９９９９号公報に記載されている演算方法によって低速回転域での回転周波数及び回転位相角を算出し、その結果をスイッチ２５の入力ポート０１３に入力する。
【００６２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。同期電動機０２のセンサレス運転においては、高速回転域推定演算手段と低速回転域推定演算手段の２つの推定演算手段を備えることが必要な場合が多い。この場合、逆変換器０１の運転を再開するとき、運転が再開されてから高速回転域推定演算手段と低速回転域推定演算手段のどちらかの手段により推定された速度を用いて、前述２つの推定演算手段を切り替える動作が必要であったが、例えば同期電動機０２の回転速度が高い場合、運転が再開されてから切り替えるのでは電流の擾乱等を抑制することができず、逆変換器０１の異常停止につながることがある。しかし本実施の形態をとることにより、逆変換器０１が停止していて同期電動機０２が回転している状態、すなわち同期電動機０２の惰行時における回転周波数を惰行時推定演算手段１７により推定し、その周波数の高／低によって運転開始の瞬間に運転時高速回転域推定演算手段２０と運転時低速回転域推定演算手段２１とを切り替えることができ、電流の擾乱等を抑制することが可能となる。
【００６３】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の運転再開時にも、電流擾乱等を抑制した再開が可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００６４】
（第１２の実施の形態）図１４は、本発明の第１２の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図１３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわち、本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１４に示すように、第１１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に対して、推定初期値設定手段２２を付加した構成となっている。この推定初期値設定手段２２は、惰行時推定演算手段１７によって推定された惰行時推定周波数と惰行時推定位相角と、切替設定手段１９から出力される切り替え信号を入力とし、運転時高速回転域推定演算手段２０に推定周波数初期値及び推定位相角初期値を設定する。
【００６５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。同期電動機０２が高速で惰行している場合、逆変換器０１の運転を再開した後は運転時高速回転域推定演算手段２０によって同期電動機０２の回転周波数及び回転位相角が推定され、制御が行われる。しかし、運転再開時に、当該推定演算手段２０での推定周波数初期値と推定位相角初期値が、実際の周波数及び位相角とかけ離れた値、例えば０等に設定されていた場合、推定演算により各推定値が実際値に収束するのに比較的長い時間がかかることがあり、この収束時間中に電流擾乱などが生じ、最悪の場合には逆変換器０１の異常停止につながることがある。しかしながら本実施の形態をとることにより、同期電動機０２の惰行中の推定周波数及び推定位相角を、運転再開時の当該推定演算手段２０での推定初期値として設定することができ、運転再開後の推定演算の収束時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００６６】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の運転再開時にも、電流擾乱等を抑制した再開が可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００６７】
（第１３の実施の形態）図１５は、本発明の第１３の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置のブロック図であり、図１４と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１５に示すように、第１２の実施の形態の同期電動機駆動制御装置の推定初期値設定手段２２に入力される惰行時推定周波数と惰行時推定位相角を、初期値補正値設定手段２３が与える、それぞれに対する初期値補正値で補正する信号処理を付加した構成としている。
【００６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。惰行時推定演算手段１７は、内部で行われる推定演算の特性やその他の影響により、その出力である推定値に誤差が含まれてしまう場合がある。例えば、線間電圧観測手段０３から得られる線間電圧情報にノイズが乗っていて推定演算に不都合を来たす場合には、線間電圧情報にローパスフィルタ等を適用してノイズを除去する処理を行うのが有効であるが、ローパスフィルタを適用するとフィルタの出力位相が遅れたりする場合があり、そのような場合には推定位相角は実位相角と一致しない。このような場合、誤差のある推定位相角を運転時高速回転域推定演算手段２０に入力すると、逆変換器０１の再起動の際に電流擾乱等が生じ、最悪の場合は異常停止につながることがある。しかし本実施の形態をとることにより、推定演算の特性やその他の影響により、惰行時推定演算手段１７からの出力に誤差が生じてしまう場合においても、補正値を加算することでその誤差を減ずることができ、上記のような電流擾乱等の発生しない安定した再起動が可能となる。なお、補正は正負どちらの値にも設定可能であり、誤差が正の値の場合は補正値を負の値とすることにより同等の効果を得ることができる。
【００６９】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の運転再開時にも、電流擾乱等を抑制した再開が可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【００７０】
（第１４の実施の形態）図１６は、本発明の第１４の実施の形態による直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器０１によって駆動される同期電動機０２を制御する同期電動機駆動制御装置の構成例を示す機能ブロック図であり、図１５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態の同期電動機駆動制御装置は、図１６に示すように、第１３の実施の形態の同期電動機駆動制御装置に対して、上位制御手段０５と、この上位制御手段０５からの加減速情報を受信するポート０１０を有する初期値補正値増減手段２３とを付加した構成としている。
【００７１】
上位制御手段０５は、同期電動機０２の運転再開後、同期電動機０２を加速させるか減速させるかの情報を保持し、初期値補正値増減手段２４の受信ポート０１０に対して出力する。初期値補正値増減手段２４は、上位制御手段０５からの加減速情報を入力とし、加速の場合には初期値位相角補正値を微増、減速の場合には初期値位相角補正値を微減させる。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による同期電動機駆動制御装置の作用について説明する。高速で回転している同期電動機０２の運転を再開する際には、惰行時推定演算手段１７において推定された推定周波数及び推定位相角のそれぞれを運転時高速回転域推定演算手段２０の推定初期値として設定することが有効であり、またその初期値を補正する手段を持つことにより、さらに安定した再起動が可能である。しかし、惰行時推定演算手段１７や初期値補正を用いたとしても、再起動時の推定誤差を厳密に０にすることはできず、大きな電流擾乱等は防止できるが、微小な過渡的擾乱を完全に防止することはできない。このような場合、例えば再起動後に同期電動機０２を加速させる際に、擾乱によって減速側に働くようなトルクが発生すれば、微小に減速側に運転された後、指令によって加速されるという運転となる。これは、当該同期電動機０２を乗り物の主電動機として用いたとき、乗り心地の悪化につながる。しかし、運転再開後に加速するか減速するかがわかっている場合、擾乱を完全に抑制できないまでも、なるべく意図した方向に擾乱が出るよう補正することは可能である。すなわち、例えば運転再開後に加速する場合は加速トルクが発生するような擾乱が生じるように補正すれば、乗り心地の極端な悪化にはつながらない。本実施の形態をとることにより、運転再開後に加速するか減速するかの情報を用いて初期値補正値を増減できる。初期値補正値を適当な値に増減すると、運転再開時に上記効果を得ることができる。
【００７３】
以上のように、簡単な装置構成で、逆変換器０１の運転再開時にも、運転指令に反した電流擾乱を抑制した再開が可能となる。よって、本実施の形態による同期電動機駆動制御装置では、回転子角度センサを用いることなく逆変換器０１の停止時にも同期機回転子の位置を把握して、小型化、低コスト化、ならびにメンテナンスの容易化を図るとともに、安定した逆変換器０１の再起動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図７】上記実施の形態における重複度に基づく推定演算手段の機能構成を示すブロック図。
【図８】上記重複度に基づく推定演算手段による重複度演算処理のタイミングチャート。
【図９】本発明の第７の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１３】本発明の第１１の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１４】本発明の第１２の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１５】本発明の第１３の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【図１６】本発明の第１４の実施の形態の同期電動機駆動制御装置のブロック図。
【符号の説明】
【００７５】
００  直流電源
０１  逆変換器
０２  同期電動機
０３  線間電圧観測手段
０４  位相角推定演算手段
０５  上位制御手段
０６  時間計測手段
０７  逆変換器の制御手段
０８  電圧振幅演算手段
０９  電圧振幅比較手段
１０  重複度に基づく推定演算手段
１１  初期値設定手段
１２  ゼロクロス時間計測手段
１３  電圧ゼロクロスに基づいた周波数演算手段
１４  電圧振幅演算手段
１５  電圧振幅に基づいた周波数演算手段
１６  比較手段
１７  惰行時推定演算手段
１８  比較手段
１９  切替設定手段
２０  運転時高速回転域推定演算手段
２１  運転時低速回転域推定演算手段
２２  推定初期値設定手段
２３  初期値補正値設定手段
２４  初期値補正値増減手段
０１０  ポート
０１２  ポート
０１３  ポート
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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