(57)【要約】【課題】電力変換器により誘導電動機を駆動する誘導電動機駆動装置において、電力変換器および誘導電動機の間に設けられる変圧器における偏磁現象の発生を抑制する。【解決手段】滑り角周波数指令演算器２０は、回転子磁束指令φ２＊およびトルク指令Ｔ＊に基づいて、滑り角周波数指令ωｓ０＊を生成する。リミッタ２２は、下限角周波数以上および上限角周波数以下の範囲内となるように、滑り角周波数指令ωｓ０＊を制限する。トルク電流演算器２４は、回転子磁束指令φ２＊および、リミッタ２２から出力される滑り角周波数指令ωｓ＊に基づいて、トルク成分電流指令ｉδ１＊を生成する。リミッタ２２は、速度検出器１１により検出される誘導電動機２の回転角速度が第１の値よりも低いときには、誘導電動機２の回転角速度が第１の値よりも高いときに比べて、下限角周波数を高く設定する。【選択図】図２
2019129666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の駆動装置であって、
直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電圧を受けて前記誘導電動機に交流電圧を与える変圧器と、
前記誘導電動機の回転角速度を検出する速度検出器と、
前記電力変換器を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電力変換器を流れる磁化成分電流およびトルク成分電流が、磁化成分電流指令およびトルク成分電流指令にそれぞれ一致するように、前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記速度検出器により検出される前記誘導電動機の回転角速度に基づいて、回転子磁束指令を生成する磁束指令演算器と、
前記磁束指令演算器により生成された前記回転子磁束指令に基づいて、前記磁化成分電流指令を生成する磁化電流演算器と、
前記回転子磁束指令およびトルク指令に基づいて、滑り角周波数指令を生成する滑り角周波数指令演算器と、
下限角周波数以上および上限角周波数以下の範囲内となるように、前記滑り角周波数指令演算器により生成された前記滑り角周波数指令を制限するリミッタと、
前記回転子磁束指令および、前記リミッタから出力される前記滑り角周波数指令に基づいて、前記トルク成分電流指令を生成するトルク電流演算器とを含み、
前記リミッタは、前記速度検出器により検出される前記誘導電動機の回転角速度が第１の値よりも低いときには、前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値よりも高いときに比べて、前記下限角周波数を高く設定する、誘導電動機の駆動装置。
【請求項２】
前記リミッタは、前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値より低下するに従って、前記下限角周波数が高くなるように、前記下限角周波数を設定する、請求項１に記載の誘導電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記リミッタは、前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値よりも低い第２の値を下回るときには、前記滑り角周波数指令を、前記誘導電動機の回転角速度が低下するに従って高くなるように設定する、請求項１または２に記載の誘導電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記磁束指令演算器は、前記速度検出器により検出される前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値よりも低いときには、前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値よりも高いときに比べて、前記回転子磁束指令が小さくなるように、前記回転子磁束指令を生成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記磁束指令演算器は、前記誘導電動機の回転角速度が前記第１の値より低下するに従って、前記回転子磁束指令が小さくなるように、前記回転子磁束指令を生成する、請求項４に記載の誘導電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記電流検出器により検出される前記電力変換器に流れる電流を、γ軸電流およびδ軸電流にγ−δ変換する第１の座標変換器と、
前記γ軸電流と前記磁化成分電流指令との偏差、および前記δ軸電流と前記トルク成分電流指令との偏差に基づいて、γ軸電圧指令およびδ軸電圧指令を生成する電流制御器と、
前記γ軸電圧指令および前記δ軸電圧指令を三相電圧指令に逆γ−δ変換する第２の座標変換器とをさらに含み、
前記第１および第２の座標変換器の各々は、前記リミッタから出力される前記滑り角周波数指令と、前記速度検出器により検出される前記誘導電動機の回転角速度との和を時間積分して得られた位相を用いて、γ−δ変換する、請求項１から５のいずれか１項に記載の誘導電動機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導電動機の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−７９９５号公報（特許文献１）には、誘導電動機の駆動装置として、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器と誘導電動機との間に変圧器を設けた構成が開示される。この構成では、変圧器の一次巻線の端子間に電力変換器により生成された交流電圧が印加されると、二次巻線の端子間に、この交流電圧に応じた電圧レベルの交流電圧が発生する。誘導電動機は、二次巻線に発生した交流電圧によって駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の誘導電動機の駆動装置においては、誘導電動機の始動時などの誘導電動機の回転子の回転速度が低い場合において、電力変換器の出力電圧に直流成分が発生することがある。電力変換器の出力電圧に直流成分が発生すると、変圧器において偏磁現象が発生し、励磁電流が増大する虞がある。
【０００５】
特許文献１では、電力変換器と変圧器の一次巻線との間に遮断器を介して三相短絡器を接続し、誘導電動機の回転子の回転速度が零から所定の回転速度に上昇するまでの期間、遮断器を閉じて三相短絡器を作動させ、変圧器の一次巻線側の三相を短絡している。これにより、回転速度が零近傍において変圧器における偏磁現象が発生することを防止している。しかしながら、特許文献１によれば、遮断器および三相短絡器を設置することが必要となり、装置が大型化および高コスト化することが懸念される。したがって、より簡易な構成で、変圧器における偏磁現象の発生を抑制することが求められる。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、電力変換器により誘導電動機を駆動する誘導電動機駆動装置において、電力変換器および誘導電動機の間に設けられる変圧器における偏磁現象の発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る誘導電動機の駆動装置は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器と、電力変換器の出力電圧を受けて誘導電動機に交流電圧を与える変圧器と、誘導電動機の回転角速度を検出する速度検出器と、電力変換器を流れる電流を検出する電流検出器と、電力変換器を流れる磁化成分電流およびトルク成分電流が、磁化成分電流指令およびトルク成分電流指令にそれぞれ一致するように、電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、速度検出器により検出される誘導電動機の回転角速度に基づいて、回転子磁束指令を生成する磁束指令演算器と、磁束指令演算器により生成された回転子磁束指令に基づいて、磁化成分電流指令を生成する磁化電流演算器と、回転子磁束指令およびトルク指令に基づいて、滑り角周波数指令を生成する滑り角周波数指令演算器と、下限角周波数以上および上限角周波数以下の範囲内となるように、滑り角周波数指令演算器により生成された滑り角周波数指令を制限するリミッタと、回転子磁束指令および、リミッタから出力される滑り角周波数指令に基づいて、トルク成分電流指令を生成するトルク電流演算器とを含む。リミッタは、速度検出器により検出される誘導電動機の回転角速度が第１の値よりも低いときには、誘導電動機の回転角速度が第１の値よりも高いときに比べて、下限角周波数を高く設定する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、電力変換器により誘導電動機を駆動する誘導電動機駆動装置において、電力変換器および誘導電動機の間に設けられる変圧器における偏磁現象の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置の回路構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示した制御装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】滑り角周波数指令リミッタの動作を説明するための図である。
【図４】滑り角周波数指令リミッタにおける上限角周波数および下限角周波数を説明するための図である。
【図５】磁束指令演算器の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中における同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態に係る誘導電動機（ＩＭ）の駆動装置の回路構成を示す概略ブロック図である。図１を参照して、本実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置１００は、インバータ３と、変圧器４と、電流検出器８，９，１０と、速度検出器１１と、制御装置５とを備える。
【００１２】
インバータ３は、直流電源１および誘導電動機２の間に接続されており、直流電源１から供給される直流電圧を、誘導電動機２の駆動に適した電圧に変換するように構成される。
【００１３】
インバータ３は、制御装置５から供給される制御信号Ｓ１〜Ｓ６によって制御され、直流電源１から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。変圧器４は、インバータ３によって生成された交流電圧に応じたレベルの交流電圧を誘導電動機２に供給する。誘導電動機２は、変圧器４から供給される交流電圧によって駆動される。換言すると、直流電源１の直流電力がインバータ３によって交流電力に変換され、その交流電力が変圧器４を介して誘導電動機２に供給され、誘導電動機２が交流電力によって駆動される。
【００１４】
インバータ３は、半導体スイッチング素子を含む半導体スイッチにより構成される。本実施の形態では、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられる構成を例示する。インバータ３は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６と、ダイオードＤ１〜Ｄ６とを含む。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレインはともに直流正母線ＰＬに接続され、それらのソースはそれぞれ交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のドレインはそれぞれ交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに接続され、それらのソースはともに直流負母線ＮＬに接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６に逆並列に接続される。
【００１５】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６は、それぞれ制御装置５から供給される制御信号Ｓ１〜Ｓ６によってオンオフが制御される。本実施の形態では、ＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６の制御方式として、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御を適用することができる。
【００１６】
インバータ３によって生成された交流電圧が変圧器４の一次巻線４ａに印加されると、二次巻線４ｂに交流電圧に応じたレベルの交流電圧が発生する。一次巻線４ａに印加される交流電圧の振幅と二次巻線４ｂに発生する交流電圧の振幅との比は、一次巻線４ａの巻回数と二次巻線４ｂの巻回数との比に等しい。
【００１７】
速度検出器１１は、誘導電動機２の回転軸に設けられ、誘導電動機２の回転角速度を検出する。速度検出器１１は、誘導電動機２の回転角速度ωｍを示す信号を制御装置５に出力する。電流検出器８，９，１０は、インバータ３の出力電流（Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ）を検出し、出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを示す信号を制御装置５に出力する。
【００１８】
制御装置５は、速度検出器１１からの回転角速度ωｍを示す信号、および電流検出器８，９，１０からのインバータ３の出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを示す信号等を受けてＰＷＭ制御を実行することにより、制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。
【００１９】
図２は、図１に示した制御装置５の構成を示す回路ブロック図である。
制御装置５は、誘導電動機２の固定子電流を、回転子鎖交磁束と同相の電流成分である「磁化成分電流」と、回転子鎖交磁束に直交してトルクを発生する電流成分である「トルク成分電流」とに分解し、各電流成分を独立に制御することで、回転子鎖交磁束を直接検出することなく誘導電動機２の瞬時トルクを制御するように構成されている。このような制御は、「間接形ベクトル制御」または「滑り周波数形ベクトル制御」とも呼ばれる。
【００２０】
滑り周波数形ベクトル制御においては、回転子鎖交磁束指令φ２＊およびトルク指令Ｔ＊を用いて、磁化成分電流指令ｉγ１＊およびトルク成分電流指令ｉδ１＊を生成する。なお、制御装置５内部では、回転角速度ωｍおよび滑り角周波数指令ωｓ＊の和に相当する角速度で回転する推定ｄ軸（γ軸）と、これに直交するδ軸とからなるγ−δ座標系を利用する。γ−δ座標系において、各軸の状態量は直流量となる。ただし、γ−δ座標軸上の状態量は直接測定できないため、固定子に直交した座標系であるα−β座標軸上の測定値を推定位置により座標変換して使用する。
【００２１】
γ−δ座標系において、誘導電動機２の電圧方程式および発生瞬時トルクは式（１）および（２）でそれぞれ与えられる。
【００２２】
【数１】
2019129666.tif 000003
【００２３】
また、回転子磁束と電流との関係は式（３）となる。
【００２４】
【数２】
2019129666.tif 000004
【００２５】
ただし、ｒ１，Ｌ１：固定子巻線の抵抗および自己インダクタンス、ｒ２，Ｌ２：回転子巻線の抵抗および自己インダクタンス、Ｍ：固定子巻線および回転子巻線の相互インダクタンス、Ｐ＝ｄ／ｄｔ、ｐ：極対数、φδ１：δ軸固定子鎖交磁束、φδ２：δ軸回転子鎖交磁束、ｉγ１：γ軸固定子電流、ｉγ２：γ軸回転子電流、ｉδ１：δ軸固定子電流、ｉδ２：δ軸回転子電流である。
【００２６】
ここで、回転子鎖交磁束の方向をγ軸とし、これと直交する方向をδ軸とすると、式（４）のようにおくことができる。
【００２７】
【数３】
2019129666.tif 000005
【００２８】
式（１）に式（４）の条件を導入すると、式（５）および式（６）が得られる。
【００２９】
【数４】
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【００３０】
【数５】
2019129666.tif 000007
【００３１】
また、発生トルクＴは、式（４）の条件のもとで回転子磁束φ２および回転子電流の出δ軸成分ｉδ２の積として式（７）のように表すことができる。
【００３２】
【数６】
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【００３３】
さらに、式（３）の関係からｉδ２を求めて式（７）に代入すれば、発生トルクＴは、回転子磁束φ２およびトルク成分電流ｉδ１で式（８）のように表すことができる。
【００３４】
【数７】
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【００３５】
式（８）に式（６）を代入することにより、滑り角周波数ωｓは、式（９）のように表すことができる。
【００３６】
【数８】
2019129666.tif 000010
【００３７】
図２を参照して、制御装置５は、滑り角周波数指令演算器２０、滑り角周波数指令リミッタ２２、トルク電流演算器２４、磁束指令演算器２６、磁化電流演算器２８、電流制御部３０、座標変換器３２，３６、ＰＷＭ回路３４、積分器３８、および加算器４０を含む。
【００３８】
磁束指令演算器２６は、速度検出器１１により検出される誘導電動機２の回転角速度ωｍに基づいて、回転子磁束指令φ２＊を生成する。回転子磁束指令φ２＊は、一般に、定格出力時の値に一定に維持される。トルク指令に対する発生過渡トルクの時間遅れをなくすためである。
【００３９】
磁化電流演算器２８は、磁束指令演算器２６により生成された回転子磁束指令φ２＊を式（５）に代入することにより、磁化成分電流指令ｉγ１＊を生成する。生成された磁化成分電流指令ｉγ１＊は、電流制御部３０に与えられる。
【００４０】
滑り角周波数指令演算器２０は、トルク指令Ｔ＊および回転子磁束指令φ２＊を、式（９）に代入することにより、滑り角周波数指令ωｓ０＊を演算する。
【００４１】
滑り角周波数指令リミッタ２２は、下限角周波数ωＬ以上および上限角周波数ωＨ以下の範囲内となるように、滑り角周波数指令ωｓ０＊を制限する。図３は、滑り角周波数指令リミッタ２２の動作を説明するための図である。図３の横軸は滑り角周波数指令ωｓ０＊を示し、縦軸は滑り角周波数指令ωｓ＊を示す。
【００４２】
図３を参照して、滑り角周波数指令リミッタ２２は、正側に上限角周波数ωＨを有し、負側に下限角周波数ωＬを有している。上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬは、インバータ３の出力電流が許容電流を超えるのを制限するために設定されている。
【００４３】
滑り角周波数指令リミッタ２２は、滑り角周波数指令ωｓ０＊が上限角周波数ωＨを超える場合には、上限角周波数ωＨを滑り角周波数指令ωｓ＊に設定する。また、滑り角周波数指令リミッタ２２は、滑り角周波数指令ωｓ０＊が下限角周波数ωＬを下回る場合には、下限角周波数ωＬを滑り角周波数指令ωｓ＊に設定する。滑り角周波数指令ωｓ０＊が下限角周波数ωＬ以上および上限角周波数ωＨ以下である場合には、滑り角周波数指令リミッタ２２は、滑り角周波数指令ωｓ０＊を、そのまま滑り角周波数指令ωｓ＊に設定する（ωｓ＊＝ωｓ０＊）。
【００４４】
滑り角周波数指令リミッタ２２は、さらに、速度検出器１１により検出される誘導電動機２の回転角速度ωｍに応じて、上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬを調整するように構成されている。誘導電動機２の回転角速度ωｍと上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬとの関係については、後述する。
【００４５】
トルク電流演算器２４は、式（１０）を用いて、滑り角周波数指令ωｓ＊および回転子磁束指令φ２＊に基づいて、トルク成分電流指令ｉδ１＊を生成する。生成されたトルク成分電流指令ｉδ１＊は電流制御部３０に与えられる。
【００４６】
【数９】
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【００４７】
γ軸およびδ軸は、α軸およびβ軸上を角周波数ω＊（＝ωｍ＋ωｓ＊）で回転する。γ軸とα軸とのなす角である位相θ＊は、式（１１）のように示される。
【００４８】
【数１０】
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【００４９】
加算器４０は、滑り角周波数指令ωｓ＊と、速度検出器１１により検出した回転角周波数ωｍとの和（ωｍ＋ωｓ＊）を求める。積分器３８は、和（ωｍ＋ωｓ＊）を時間積分して位相θ＊を求める。
【００５０】
座標変換器３６は、位相θ＊を用いて、電流検出器８，９，１０により検出したインバータの出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、磁化成分電流ｉγ１およびトルク成分電流ｉδ１に変換する。
【００５１】
電流制御部３０は、磁化成分電流ｉγ１およびトルク成分電流ｉδ１を、磁化成分電流指令ｉγ１＊およびトルク成分電流指令ｉδ１＊にそれぞれ一致させるための制御演算を実行することにより、γ軸電圧指令Ｖγ＊およびδ軸電圧指令Ｖδ＊を生成する。
【００５２】
座標変換器３２は、位相θ＊を用いて、γ軸電圧指令Ｖγ＊およびδ軸電圧指令Ｖδ＊を、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊に変換する。
【００５３】
ＰＷＭ回路３４は、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊に基づいて、インバータ３のＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６のオンオフを制御するための制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。
【００５４】
以上説明したように、滑り周波数形ベクトル制御においては、回転子磁束指令φ２＊およびトルク指令Ｔ＊より求めた磁化成分電流指令ｉγ１＊およびトルク成分電流指令ｉδ１＊に一致するように、磁化成分電流ｉγ１およびトルク成分電流ｉδ１を制御する。
【００５５】
しかしながら、誘導電動機２の始動時のように誘導電動機２の回転角周波数ωｍが低い場合には、インバータ３の出力電圧の波形が、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊に従った理想的な正弦波にならず、正側と負側とが非対称な波形となることがある。この場合、インバータ３の出力電圧には直流成分が発生する。
【００５６】
ここで、インバータ３および誘導電動機２の間には変圧器４が接続されているため、インバータ３の出力電圧に直流成分が発生すると、変圧器４の鉄心４ｃ内の磁束に直流成分が発生する。鉄心４ｃ内の磁束に直流成分が発生することを偏磁という。偏磁が発生すると、変圧器４の励磁電流が増大し、インバータ３の出力電圧の波形が劣化したり、変圧器４に過電流が流れて電力変換器が破壊する虞がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置１００においては、変圧器４において偏磁現象が発生する可能性がある、誘導電動機２の回転角周波数ωｍが低いときには、滑り周波数形ベクトル制御における滑り角周波数指令ωｓ＊を高める制御を実行する。
【００５８】
具体的には、滑り角周波数指令リミッタ２２において、誘導電動機２の回転角周波数ωｍが低くなるに従って下限角周波数ωＬを高くする。図４は、滑り角周波数指令リミッタ２２における上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬを説明するための図である。図４の横軸は誘導電動機２の回転角周波数ωｍを示し、縦軸は上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬを示す。
【００５９】
図４を参照して、誘導電動機２の回転角速度ωｍが回転角速度ω１（第１の値）よりも高いときには、上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬはともに一定値に設定される。これに対して、回転角速度ωｍが回転角速度ω１より低いときには、下限角周波数ωＬは、より高い値に設定される。図４の例では、下限角周波数ωＬは、回転角速度ωｍが低くなるにつれて高くなるように設定される。さらに、下限角周波数ωＬが上限角周波数ωＨと一致する回転角速度ω２（第２の値）を下回ると、上限角周波数ωＨおよび下限角周波数ωＬの規定がなくなり、回転角周波数ωｍに対して滑り角周波数指令ωｓ＊が一対一に設定されている。図４の例では、滑り角周波数指令ωｓ＊は、回転角速度ωｍの低下とともに線形的に増加するように設定されている。
【００６０】
これによると、誘導電動機２の回転角周波数ωｍが回転角周波数ω１よりも低いときには、回転角周波数ωｍが回転角周波数ω１よりも高いときに比べて、下限周波数ωＬが嵩上げされることになる。その結果、トルク指令Ｔ＊が同じ大きさであっても、滑り角周波数指令ωｓ＊が高い値になる。この場合、滑り角周波数指令ωｓ＊と回転角周波数ωｍとの和である出力角周波数ω＊も高い値となる。したがって、高められた出力角周波数ω＊でインバータ３が駆動されるため、インバータ３の出力電圧に直流成分が発生することを抑制することができる。この結果、変圧器４において偏磁現象が発生することを防止することができる。
【００６１】
しかしながら、その一方で、滑り角周波数指令リミッタ２２によって滑り角周波数指令ωｓ＊を高くすると、式（１０）において、トルク成分電流指令ｉδ１＊が、滑り角周波数指令ωｓ＊に比例して大きくなる。このトルク成分電流指令ｉδ１＊に従ってトルク成分電流ｉδ１も大きくなると、インバータ３の出力電流が増大して定格電流を超えてしまう可能性がある。
【００６２】
そこで、本実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置１００においては、滑り角周波数指令リミッタ２２における下限角周波数ωＬの嵩上げに並行して、回転子磁束指令φ２＊を制限する制御を実行する。
【００６３】
図５は、磁束指令演算器２６の動作を説明するための図である。図５の横軸は誘導電動機２の回転角周波数ωｍを示し、縦軸は回転子磁束指令φ２＊を示す。
【００６４】
磁束指令演算器２６は、図５に示される誘導電動機２の回転角周波数ωｍおよび回転子磁束指令φ２＊の関係を参照して、回転角周波数ωｍに基づいて回転子磁束指令φ２＊を生成するように構成される。
【００６５】
図５に示すように、誘導電動機２の回転角速度ωｍが回転角速度ω１よりも高いときには、回転子磁束指令φ２＊は、定格出力時の値φ０に一定に維持される。トルク指令に対する発生過渡トルクの時間遅れをなくすためである。なお、回転角速度ωｍが増加して基底速度に達すると、電源の制約からインバータ３の出力電圧を上げられなくなるため、回転子磁束指令φ２＊は定トルク領域から弱め界磁領域に移行する。弱め界磁領域では、回転子磁束指令φ２＊は、回転角速度ωｍに逆比例する。
【００６６】
これに対して、回転角速度ωｍが回転角速度ω１よりも低いときには、回転角速度ωｍが低くなるにつれて回転子磁束指令φ２＊が低くなるように設定する。ただし、回転子磁束指令φ２＊は、滑り角周波数指令ωｓ＊の増加によってもインバータ３の出力電流が許容電流を超えないように、制限される。たとえば、トルク成分電流指令ｉδ１＊および磁化成分電流指令ｉγ１＊からなるインバータ３の出力電流指令が許容電流と等しい大きさとなるように、回転子磁束指令φ２＊を設定することができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置１００においては、誘導電動機２の回転角周波数ωｍが低く、インバータ３の出力電圧に直流成分が発生する可能性がある場合には、滑り周波数形ベクトル制御において、下限角周波数ωＬの嵩上げによる滑り角周波数指令ωｓ＊を高める制御を実行する。これによると、インバータ３の出力角周波数ω＊が高められるため、インバータ３の出力電圧に直流成分が発生することを抑制することができる。この結果、変圧器４において偏磁現象が発生することを防止することができる。
【００６８】
さらに、誘導電動機２の回転角周波数ωｍが低いときには、上述した滑り角周波数指令ωｓ＊を高める制御と並行して、回転子磁束指令φ２＊を制限する制御を実行することで、滑り角周波数指令ωｓ＊を高めたことによりインバータ３の出力電流が増大することを抑制することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態に係る誘導電動機の駆動装置１００は、インバータ３を制御するための制御構成を変更することで、変圧器４における偏磁現象の発生を防止することができるため、従来の誘導電動機の駆動装置における遮断器および三相短絡器の設置が不要となる。したがって、駆動装置の小型化および低コスト化を実現することができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１  交流電源、２  誘導電動機、３  電力変換器、４  変圧器、５  制御装置、８〜１０  電流検出器、１１  検出器、２０  滑り角周波数指令演算器、２２  滑り角周波数指令リミッタ、２４  トルク電流演算器、２６  磁束指令演算器、２８  磁化電流演算器、３０  電流制御部、３２，３６  座標変換器、３４  ＰＷＭ回路、３８  積分器、４０  加算器、１００  駆動装置。 
【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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