(57)【要約】【課題】三相交流モータの駆動を行うインバータの価格を低下させ、かつ二相交流モータのインバータと同様な故障率を実現する誘導電動機制御方法を提供する。【解決手段】本発明の誘導電動機制御装方法は、三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する方法であり、所定の座標変換行列式により、三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する変換過程と、第２指令値から、二相の巻線に供給する二相交流信号を生成するインバータを駆動する制御信号を生成する過程と、インバータが制御信号により生成する二相交流信号を三相誘導電動機における二相の巻線に供給し、三相誘導電動機を駆動させる駆動過程とを有する。【選択図】図１
2015097451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する制御方法であって、
所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する変換過程と、
前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成するインバータを駆動する制御信号を生成する過程と、
前記インバータが前記制御信号により生成する前記二相交流信号を前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させる駆動過程と
を有することを特徴とする誘導電動機制御方法。
【請求項２】
前記座標変換行列が、
γ−δ座標系における前記第１指令値を、前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する行列であり、γ−δ座標系をα−β座標系に変換する第１座標変換行列と、α−β座標系を前記二相座標系に変換する第２変換行列から生成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機制御方法。
【請求項３】
前記三相誘電電動機における三相のうちＷ相を用いずに、Ｕ相及びＶ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数１】
2015097451.tif 000039
【請求項４】
前記三相誘電電動機における三相のうちＵ相を用いずに、Ｖ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数２】
2015097451.tif 000040
【請求項５】
前記三相誘電電動機における三相のうちＶ相を用いずに、Ｕ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数３】
2015097451.tif 000041
【請求項６】
前記座標変換行列が、
γ−δ座標系における前記第１指令値を前記三相の巻線の各々に駆動電流を印加する第３指令値に変換する第３変換行列と、前記第３指令値を前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する第４変換行列から構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機制御方法。
【請求項７】
前記第３変換行列が以下の式であり、
【数４】
2015097451.tif 000042
前記第４変換行列が以下の式である
【数５】
2015097451.tif 000043
ことを特徴とする請求項６に記載の誘導電動機制御装方法。
上記式において、ｖγ、ｖδが第１指令値の電圧値であり、ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが第３指令値の電圧値であり、ｖα１２０、ｖβ１２０が第２指令値の電圧値である。
【請求項８】
三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する誘導電動機制御装置であって、
所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する座標変換部と、
前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号により生成した前記二相交流信号を、前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させるインバータと
を有することを特徴とする誘導電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流の誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法及び誘導電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流の誘導電動機、例えば三相交流モータの駆動は、３レグ構造のインバータにより行っている。この３レグ構造のインバータは、レグが１個あたりに２個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子が必要である。
そして、インバータは、３レグ構造であり、６個のスイッチング素子のオン／オフ動作により、三相交流モータのベクトル制御を実現している（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。ベクトル制御は、トルク生成電流成分と磁束生成電流とに分離し、それぞれを独立に制御する。
上述した各特許文献においては、三相全てに適切な駆動電流が供給されることにより、瞬時空間電流ベクトルを形成し、三相交流モータの駆動を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−４９７９７号公報
【特許文献２】特開昭６０−１２１９８２号公報
【特許文献３】特開平７−１１５７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、三相交流モータの駆動を行うインバータにおいて、ＩＧＢＴ及びこのＩＧＢＴを制御するための制御回路の価格が、三相交流モータを使用する装置の価格の大きな部分を占めている。
また、三相交流モータを駆動するインバータは、３レグ構造であり、ＩＢＧＴなどのスイッチング素子を６個用いているため、２レグ構造のスイッチング素子が４個の二相交流モータのインバータに比較すると故障率が高い。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、三相交流モータの駆動を行うインバータの価格を低下させ、かつ二相交流モータのインバータと同様な故障率まで低減できる誘導電動機制御方法及び誘導電動機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】
本発明の誘導電動機制御方法は、三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する制御方法であって、所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する変換過程と、前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成するインバータを駆動する制御信号を生成する過程と、前記インバータが前記制御信号により生成する前記二相交流信号を前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させる駆動過程とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の誘導電動機制御方法は、前記座標変換行列が、γ−δ座標系における前記第１指令値を、前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する行列であり、γ−δ座標系をα−β座標系に変換する第１座標変換行列と、α−β座標系を前記二相座標系に変換する第２変換行列から生成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の誘導電動機制御方法は、前記三相誘電電動機における三相のうちＷ相を用いずに、Ｕ相及びＶ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、後述する（３）式に示す前記座標変換行列を用いることを特徴とする。
【０００９】
本発明の誘導電動機制御方法は、前記三相誘電電動機における三相のうちＵ相を用いずに、Ｖ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、後述する（７）式に示す前記座標変換行列を用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明の誘導電動機制御方法は、前記三相誘電電動機における三相のうちＶ相を用いずに、Ｕ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、後述する（９）式に示す前記座標変換行列を用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明の誘導電動機制御方法は、前記座標変換行列が、γ−δ座標系における前記第１指令値を前記三相の巻線の各々に駆動電流を印加する第３指令値に変換する第３変換行列と、前記第３指令値を前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する第４変換行列から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記第３変換行列が後述する（３３）式であり、前記第４変換行列が後述する（３４）式であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の誘導電動機制御装置は、三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する誘導電動機制御装置であって、所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する座標変換部と、前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号により生成した前記二相交流信号を、前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させるインバータとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、三相誘導電動機（例えば、三相交流モータ）を二相のみにより駆動させるため、駆動を行うインバータの価格を低下させ、かつ二相交流モータのインバータと同様な故障率まで低減できる誘導電動機制御方法及び誘導電動機制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態による誘導電動機制御装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】γ−δ座標系（γ軸及びδ軸からなる座標系）とα−β座標系（α軸及びβ軸からなる座標系）との対応関係を示す図である。
【図３】α−β座標系（α軸及びβ軸からなる座標系）とα１２０−β１２０座標系（α１２０軸及びβ１２０軸からなる座標系）との対応関係を示す図である。
【図４】三相交流モータ１０を駆動する、本実施形態におけるインバータ８の構成例を示す図である。
【図５】γ−δ座標系とα−β座標系との対応関係を示す図である。
【図６】α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｗ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。
【図７】α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｕ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。
【図８】α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｖ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。
【図９】この発明の第２の実施形態による誘導電動機制御装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による誘導電動機制御装置の構成例を示す概略ブロック図である。この第１の実施形態は、三相誘導電動機である三相交流モータ（後述する三相交流モータ１０）における三相の巻線（ステータの巻線）のうち二相の巻線のみを用い、この二相の巻線に対して、三相の指令値を座標変換行列により二相に変換した指令値に対応する交流信号を生成する。そして、生成した交流信号を三相交流モータ１０の二相の巻線に供給し、三相の巻線に対してそれぞれ交流信号を与えた場合と同様の回転磁界を発生させる。この回転磁界は、三相誘導電動機における三相の巻線に対し、平衡三相交流電圧を印加した場合における平衡回転磁界である。そして、本実施形態においては、三相交流モータ１０の二相の巻線のみに駆動電流を流す制御により、三相で制御した場合と同様の等速回転によりロータを回転させる誘導電動機制御装置の構成を提供するものである。
【００１７】
本実施形態においては、三相交流モータ１０の２つの相の端子に供給する交流信号を、三相交流の制御を示すγ−δ座標系の指令値から、α−β座標系を介さず直接に、三相交流モータ１０の駆動を制御するα１２０−β１２０座標系の２相の交流信号に変換する構成を特徴としている。また、本実施形態においては、三相交流モータ１０のＷ相を用いずに、Ｕ相及びＶ相の２相を制御することにより、三相交流モータ１０の駆動を制御する構成について説明している。しかしながら、使用しない相は、Ｗ相だけに限られるものではなく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１個であれば良い。
【００１８】
ここで、γ−δ座標系は、二次側鎖交磁束方向をγ軸とした座標系である。δは、磁極位置と二次側鎖交磁束軸との変位角である磁極角である。
α−β座標系は、直交２相座標系であり、直交するα軸とβ軸とに対して、α軸とＵ相軸を合うように配置し、固定子巻線に三相電流ｉa、ｉb、ｉcがそれぞれ流れている状態を二相座標系のα軸、β軸で表現している。
【００１９】
α１２０−β１２０座標系は、ａ相（Ｕ相）の０[ｄｅｇ]をα１２０軸に対応させ、ｂ相（Ｖ相）の１２０［ｄｅｇ]をβ１２０軸に対応させた、二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系である。すなわち、α１２０−β１２０座標系は、Ｕ相及びＶ相に対して平衡磁界を発生させる駆動電流の電流制御を行うため、後述するインバータ（インバータ８）におけるスイッチング素子を駆動する電圧を示す二相座標系である。上述したように、α１２０−β１２０座標系は、三相の巻線に対して平衡三相交流を供給した場合と同様に、二相の巻線の電流制御のみで平衡回転磁界を発生させるために、平衡三相交流の電圧値を二相の巻線に印加する電圧値（あるいは電流値）に変換する座標系である。
【００２０】
図１において、第１の実施形態の誘導電動機制御装置は、γ−δ座標系指令値生成部１１、電流制御部１２、第１変換部１３、制御信号生成部１４、第２変換部１５及び速度制御部１６を備えている。
γ−δ座標系指令値生成部１１は、外部装置（不図示）から、三相交流モータ１０の回転の指令値として、有効磁束φとトルク指令値Ｔとの各々が入力される。γ−δ座標系指令値生成部１１は、指令値である有効磁束φと、速度制御部１６から供給されるトルク指令値Ｔと、回転磁界方向θとにより、三相交流モータ１０の制御を行う指令値である、γ−δ座標系で示される電流値ｉγ及び電流値ｉδとを生成する。
【００２１】
電流制御部１２は、γ−δ座標系指令値生成部１１から指令値である電流値ｉγ及び電流値ｉδと、三相交流モータ１０において実測されたγ−δ座標系における電流値ｉＳγ及び電流値ｉＳδとの各々、及び回転磁界方向θが入力される。電流制御部１２は、電流値ｉγと電流値ｉＳγとの差、及び電流値ｉδと電流値ｉＳδとの差、及びロータの回転磁界方向θにより、γ−δ座標系で示される、三相交流モータ１０を制御する指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとを生成する。
【００２２】
第１変換部１３は、γ−δ座標系における指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとの各々を以下の変換式により、α１２０−β１２０座標系における指令値である電圧ｖα１２０と電圧値ｖβ１２０とにそれぞれ変換する。
ここで、第１変換部１３は、指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとの各々を以下の（１）式によるγ−δ座標系からα−β座標系への座標変換と、（２）式によるα−β座標系からα１２０−β１２０座標系への座標変換を行う。ここで、第１変換部１３は、指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとの各々を、γ−δ座標系からα１２０−β１２０座標系への変換を（３）式により行う。
【００２３】
【数１】
2015097451.tif 000003
【００２４】
【数２】
2015097451.tif 000004
【００２５】
【数３】
2015097451.tif 000005
【００２６】
（１）式の示す座標変換行列Ｃγ２αにより、γ−δ座標系における指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとの各々が、α−β座標系における指令値である電圧ｖαと電圧値ｖβとのそれぞれに変換される。
図２は、γ−δ座標系（γ軸及びδ軸からなる座標系）とα−β座標系（α軸及びβ軸からなる座標系）との対応関係を示す図である。この図２において、電流値の座標変換が示されているが、電圧値でも同様の座標変換の対応関係にある。また、角度θは、原点Ｏを回転中心とした場合におけるγ−δ座標系のα−β座標に対する回転角を示している。
【００２７】
図１に戻り、（２）式の示す座標変換行列Ｃα２α１２０により、α−β座標系における指令値である電圧値ｖαと電圧値ｖβとの各々が、α１２０−β１２０座標系における指令値である電圧ｖα１２０と電圧値ｖβ１２０とのそれぞれに変換される。
図３は、α−β座標系（α軸及びβ軸からなる座標系）とα１２０−β１２０座標系（α１２０軸及びβ１２０軸からなる座標系）との対応関係を示す図である。座標軸α及び座標軸α１２０とは同一の軸となっている。この図３において、電流値の座標変換が示されているが、電圧値でも同様の座標変換の対応関係にある。また、角度θは、１２０度であり、原点Ｏを中心とした場合におけるα１２０軸とβ１２０軸とのなす角度を示している。
【００２８】
図１に戻り、したがって、（３）式の示す座標変換行列Ｃγ２α１２０は、（１）の座標変換行列Ｃγ２αと、（２）の座標変換行列Ｃα２α１２０とを乗算したものであり、γ−δ座標系からα１２０−β１２０座標系へ、一括して座標変換する式である。
また、第１変換部１３は、座標変換した結果の電圧値ｖα及び電圧値ｖβの各々を制御信号生成部１４に対して出力する。
【００２９】
制御信号生成部１４は、第１変換部１３から供給される電圧ｖα１２０と電圧値ｖβ１２０とに基づき、後述するインバータ（インバータ８）におけるスイッチング素子の各々を制御するための制御信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２の各々を生成する。制御信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２の各々は、電圧ｖα１２０と電圧値ｖβ１２０とに対応した駆動電流を三相交流モータ１０のＵ相及びＶ相の巻線の各々に流す、インバータにおけるスイッチング素子の各々を駆動する制御信号である。
【００３０】
第２変換部１５は、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々を以下の変換式により、γ−δ座標系における電流値ｉαと電流値ｉβとにそれぞれ変換する。ここで、測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々は、三相交流モータ１０のＵ相の巻線、Ｖ相の巻線それぞれに流れる電流値を不図示の電流センサにより測定した電流値である。
【００３１】
ここで、第２変換部１５は、測定値である電流値ｉαと電流値ｉβとの各々を以下の（４）式によるα１２０−β１２０座標系からα−β座標系への座標変換と、（５）式によるα−β座標系からγ−δ座標系への座標変換を行う。ここで、第２変換部１５は、測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々を、α１２０−β１２０座標系からγ−δ座標系への変換を（６）式により行う。
【００３２】
【数４】
2015097451.tif 000006
【００３３】
【数５】
2015097451.tif 000007
【００３４】
【数６】
2015097451.tif 000008
【００３５】
（４）式の示す座標変換行列Ｃα１２０２αにより、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々が、α−β座標系における測定値である電流値ｉαと電流値ｉβとのそれぞれに変換される。
（５）式の示す座標変換行列Ｃα２γにより、α−β座標系における測定値である電流値ｉαと電流値ｉβとの各々が、γ−δ座標系における測定値である電流値ｉＳγと電流値ｉＳδとのそれぞれに変換する。
したがって、（６）式の示す座標変換行列Ｃα１２０２γは、（４）の座標変換行列Ｃα１２０２αと、（５）の座標変換行列Ｃα２γとを乗算したものであり、α１２０−β１２０座標系からγ−δ座標系へ、一括して座標変換する式である。
また、第２変換部１５は、座標変換した結果の電流値ｉＳγ及び電流値ｉＳδの各々を電流制御部１２に対して出力する。
【００３６】
速度制御部１６は、指令値である回転速度ωと、三相交流モータ１０の実測の回転速度ＦＢとが比較され、その差を０とするトルク指令値Ｔを出力する。ここで、回転速度ＦＢは、三相交流モータ１０に設けられた図示しない回転検出センサにより測定され、この回転検出センサから速度制御部１６に出力される。
【００３７】
次に、図４は、三相交流モータ１０を駆動する、本実施形態におけるインバータ８の構成例を示す図である。
インバータ８は、スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１及びＳＷ２２の各々から構成されている。スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１及びＳＷ２２の各々は、例えばＩＧＢＴである。スイッチング素子ＳＷ１１及びＳＷ１２は直列に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２１及びＳＷ２２は直列に接続されている。直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１１及びＳＷ１２と、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ２１及びＳＷ２２とは並列に接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ１１は、ゲートに制御信号Ｓ１１が供給されている。スイッチング素子ＳＷ１２は、ゲートに制御信号Ｓ１２が供給されている。スイッチング素子ＳＷ２１は、ゲートに制御信号Ｓ２１が供給されている。スイッチング素子ＳＷ２２は、ゲートに制御信号Ｓ２２が供給されている。
【００３８】
スイッチ素子ＳＷ１１及びＳＷ１２の接続点は、三相交流モータ１０におけるＵ相の巻線ＬＵの一端と接続する端子１０Ｕに接続されている。スイッチ素子ＳＷ２１及びＳＷ２２の接続点は、三相交流モータ１０におけるＶ相の巻線ＬＶの一端と接続する端子１０Ｖに接続されている。また、三相交流モータ１０におけるＷ相の巻線ＬＷの一端と接続する端子１０Ｗはオープン状態となっている。また、インバータ８には、直列に接続されたコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２が、後述する整流回路９からの供給されるＤＣ電圧の入力端子間に介挿されている。このコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は通常の三相インバータにも実装されている。ここで、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の各々は、同様の容量値を有している。これにより、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の接続点の電圧は、整流回路９から供給されるＤＣ電圧の電圧値の１／２の電圧値となっている。また、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の接続点には、三相交流モータ１０の巻線ＬＵ、巻線ＬＶ及び巻線ＬＷの各々の他端が共通に接続された中性点Ｏが接続されている。このコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２とにより、インバータ８で二相で動作させた場合に非平衡となる三相交流モータ１０における中性点Ｏを、通常の三相インバータで動作させたときと同様に平衡化させている。
【００３９】
整流回路９は、例えば、商用電源から供給される三相交流のＵ相、Ｖ相及びＷ相の交流電流を整流し、所定の電圧値のＤＣ電圧を生成し、インバータ８に対して出力する。
【００４０】
上述したように、本実施形態は、三相交流モータ１０におけるＵ相、Ｖ相及びＷ相のうち、Ｕ相及びＶ相の２相のみにより、この三相交流モータ１０を駆動することが可能である。これにより、本実施形態によれば、三相交流モータ１０を駆動するために、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各々に２個ずつ、計６個のスイッチング素子が従来必要であったが、駆動するのがＵ相及びＶ相の巻線のみであるため、４個のスイッチング素子で駆動でき、インバータ８の価格を低減することができる。
また、本実施形態によれば、インバータ８におけるスイッチング素子の数が減少するため、インバータ８の故障率を、スイッチング素子が６個の場合に比較して低減させることができる。
【００４１】
さらに、本実施形態によれば、通常モードで三相交流モータ１０を動作させ、通常の三相インバータのいずれかのスイッチング素子が壊れた場合、壊れたスイッチング素子に接続されている三相交流モータ１０の巻線をオープンとし、オープンとした巻線以外の２相の巻線を用いて三相交流モータ１０を駆動させる故障モードを、予めソフトウェアなどで設定しておくことにより、突発的に機械を停止させる状態を防止することができる。例えば、通常の三相インバータにおいて、Ｗ相の巻線の端子１０Ｗに接続されるスイッチング素子が故障した場合、端子１０Ｗをオープン状態とし、通常モードから故障モードに遷移し、本実施形態において、すでに説明したように、インバータ８のようにスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２により、Ｕ相及びＶ相の各々を駆動し、三相交流モータ１０を回転させる。
【００４２】
また、上述した本実施形態の場合、三相交流モータ１０におけるＷ相の巻線を使用しない構成を説明したが、Ｕ相あるいはＶ相のいずれか一方の巻線を使用しない構成としても良い。
三相交流モータ１０のＵ相の巻線を使用せず、Ｖ相及びＷ相の巻線のみにより、三相交流モータ１０を駆動する場合、以下の（７）式及び（８）式の各々により、第１変換部１３及び第２変換部１５が信号の座標変換を行う。
【００４３】
【数７】
2015097451.tif 000009
【００４４】
【数８】
2015097451.tif 000010
【００４５】
すなわち、第１変換部１３は、（７）式に示す座標変換の行列式（Ｃγ２ｕ＝Ｃγ２α１２０）を用いた処理により、γ−δ座標系における指令値である電圧値ｖγ及び電圧値ｖδの各々を、α１２０−β１２０座標系における制御値である電圧値ｖα１２０及び電圧値Ｖβ１２０それぞれに座標変換する。また、第２変換部１５は、（８）式に示す座標変換の行列式（Ｃｕ２γ＝Ｃα１２０２γ）を用いた処理により、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα２００及び電流値ｉβ２００の各々を、γ−δ座標系における測定値である電流値ｉγ及び電流値ｉδそれぞれに座標変換する。
【００４６】
また、三相交流モータ１０のＶ相の巻線を使用せず、Ｕ相及びＷ相の巻線のみにより、三相交流モータ１０を駆動する場合、以下の（９）式及び（１０）式の各々により、第１変換部１３及び第２変換部１５が信号の座標変換を行う。
【００４７】
【数９】
2015097451.tif 000011
【００４８】
【数１０】
2015097451.tif 000012
【００４９】
すなわち、第１変換部１３は、（９）式に示す座標変換の行列式（Ｃγ２ｖ＝Ｃγ２α１２０）を用いた処理により、γ−δ座標系における指令値である電圧値ｖγ及び電圧値ｖδの各々を、α１２０−β１２０座標系における制御値である電圧値ｖα１２０及び電圧値Ｖβ１２０それぞれに座標変換する。また、第２変換部１５は、（１０）式に示す座標変換の行列式（Ｃｖ２γ＝Ｃα１２０２γ）を用いた処理により、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα１２０及び電流値ｉβ１２０の各々を、γ−δ座標系における測定値である電流値ｉγ及び電流値ｉδそれぞれに座標変換する。
【００５０】
次に、Ｗ相の巻線を用いない場合の座標変換行列である（３）式及び（６）式と、Ｕ相の巻線を用いない場合の座標変換行列である（７）式及び（８）式と、Ｖ相の巻線を用いない場合の座標変換行列である（９）式及び（１０）式との各々の導出を説明する。
まず、γ−δ座標系とα−β座標系との相互の座標系への変換行列（１）式及び（５）式の導出について説明する。
【００５１】
図５は、γ−δ座標系とα−β座標系との対応関係を示す図である。この図５において、γ−δ座標系の電流値ｉγ及び電流値ｉδの各々は、以下の（１１）式、（１２）式それぞれにより、α−β座標系における電流値ｉα及び電流値ｉβそれぞれとの対応関係を示している。
【００５２】
【数１１】
2015097451.tif 000013
【００５３】
【数１２】
2015097451.tif 000014
【００５４】
そして、（１１）式及び（１２）式を整理すると、以下の（１３）式が生成される。
【００５５】
【数１３】
2015097451.tif 000015
【００５６】
上記（１３）式の右辺の行列は、α−β座標系をγ−δ座標系に変換する変換行列であり、すでに説明した座標変換行列Ｃα２γである（５）式が求められた。
また、（１３）式の逆行列である、以下に示す（１４）式が、γ−δ座標系をα−β座標系に変換する変換行列であり、すでに説明した座標変換行列Ｃγ２αである（１）式が求められた。
【００５７】
【数１４】
2015097451.tif 000016
【００５８】
次に、Ｗ相の巻線を用いず、Ｕ相及びＶ相の各々の巻線を用いた場合におけるγ−δ座標系とα１２０−β１２０（Ｗ相欠相）座標系との相互の座標系への変換行列（３）式及び（６）式の導出について説明する。本実施形態においては、欠相とは三相交流において制御に使用しない相を示している。
図６は、α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｗ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。βｗの軸はＶ相のコイル（巻線）方向を示し、αｗの軸はＵ相のコイル方向を示している。Ｗ相欠相状態の場合、Ｕ相及びＶ相の各々が制御可能であり、それぞれのコイルの座標軸をαｗとβｗとしている。αの軸とαｗとの軸は、方向が一致している。
この図６において、α−β座標系の電流値ｉα及び電流値ｉβの各々は、以下の（１５）式、（１６）式それぞれにより、Ｗ相欠相座標系における電流値ｉαｗ及び電流値ｉβｗそれぞれとの対応関係を示している。
【００５９】
【数１５】
2015097451.tif 000017
【００６０】
【数１６】
2015097451.tif 000018
【００６１】
そして、（１５）式及び（１６）式を整理すると、以下の（１７）式が生成される。
【００６２】
【数１７】
2015097451.tif 000019
【００６３】
上記（１７）式の右辺の行列は、α−β座標系をＷ相欠相座標系に変換する変換行列であり、すでに説明した（２）式に対応しており、座標変換行列Ｃα２ｗとして定義する。
また、（１７）式の逆行列である、以下に示す（１８）式が、Ｗ欠相座標系をα−β座標系に変換する変換行列であり、すでに説明した（４）式に対応しており、座標変換行列Ｃｗ２αとして定義する。
【００６４】
【数１８】
2015097451.tif 000020
【００６５】
上述した（１４）式の座標変換行列Ｃγ２αと、（１７）式の右辺の座標変換行列Ｃα２ｗとを乗算することにより、γ−δ座標系をＷ相欠相座標系に変換する、以下に示す（１９）式の変換行列Ｃγ２ｗが生成される。この変換行列Ｃγ２ｗは、すでに説明した（３）式と同様な式である。
【００６６】
【数１９】
2015097451.tif 000021
【００６７】
上述した（１３）式の右辺における座標変換行列Ｃα２γと、（１８）式の座標変換行列Ｃｗ２αとを乗算することにより、Ｗ相欠相座標系をγ−δ座標系に変換する、以下に示す（１９）式の変換行列Ｃｗ２γが生成される。この変換行列Ｃｗ２γは、すでに説明した（６）式と同様な式である。また、（１９）式と（２０）式とは互いに逆行列の関係となっている。
【００６８】
【数２０】
2015097451.tif 000022
【００６９】
次に、Ｕ相の巻線を用いず、Ｖ相及びＷ相の各々の巻線を用いた場合におけるγ−δ座標系とα１２０−β１２０（Ｕ相欠相）座標系との相互の座標系への変換行列（７）式及び（８）式の導出について説明する。
図７は、α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｕ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。αｕの軸はＶ相のコイル（巻線）方向を示し、βｕの軸はＷ相のコイル方向を示している。Ｕ相欠相状態の場合、Ｖ相及びＷ相の各々が制御可能であり、それぞれのコイルの座標軸をαｕとβｕとしている。
この図７において、α−β座標系の電流値ｉα及び電流値ｉβの各々は、以下の（２１）式、（２２）式それぞれにより、Ｕ相欠相座標系における電流値ｉαｕ及び電流値ｉβｕそれぞれとの対応関係を示している。
【００７０】
【数２１】
2015097451.tif 000023
【００７１】
【数２２】
2015097451.tif 000024
【００７２】
そして、（２１）式及び（２２）式を整理すると、以下の（２３）式が生成される。
【００７３】
【数２３】
2015097451.tif 000025
【００７４】
上記（２３）式の右辺の行列は、α−β座標系をＵ相欠相座標系に変換する変換行列であり、座標変換行列Ｃα２ｕとして定義する。
また、（２３）式の逆行列である、以下に示す（２４）式が、Ｕ相欠相座標系をα−β座標系に変換する変換行列であり、座標変換行列Ｃｕ２αとして定義する。
【００７５】
【数２４】
2015097451.tif 000026
【００７６】
上述した（１４）式の座標変換行列Ｃγ２αと、（２３）式の右辺の座標変換行列Ｃα２ｕとを乗算することにより、γ−δ座標系をＵ相欠相座標系に変換する、以下に示す（２５）式の変換行列Ｃγ２ｕが生成される。この変換行列Ｃγ２ｕは、すでに説明した（７）式と同様の式である。
【００７７】
【数２５】
2015097451.tif 000027
【００７８】
上述した（１３）式の右辺の座標変換行列Ｃα２γと、（２４）式の座標変換行列Ｃｕ２αとを乗算することにより、以下に示すＵ相欠相座標系をγ−δ座標系に変換する、以下に示す（２６）式の変換行列Ｃｕ２γが生成される。この変換行列Ｃｕ２γは、すでに説明した（８）式と同様の式である。また、（２５）式と（２６）式とは互いに逆行列の関係となっている。
【００７９】
【数２６】
2015097451.tif 000028
【００８０】
次に、Ｖ相の巻線を用いず、Ｕ相及びＷ相の各々の巻線を用いた場合におけるγ−δ座標系とα１２０−β１２０（Ｖ相欠相）座標系との相互の座標系への変換行列（９）式及び（１０）式の導出について説明する。
図８は、α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｖ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。βＶの軸はＵ相のコイル（巻線）方向を示し、αｖの軸はＶ相のコイル方向を示している。Ｖ相欠相状態の場合、Ｕ相及びＷ相の各々が制御可能であり、それぞれのコイルの座標軸をαｖとβｖとしている。
この図８において、α−β座標系の電流値ｉα及び電流値ｉβの各々は、以下の（２７）式、（２８）式それぞれにより、Ｖ相欠相座標系における電流値ｉαｖ及び電流値ｉβｖそれぞれとの対応関係を示している。
【００８１】
【数２７】
2015097451.tif 000029
【００８２】
【数２８】
2015097451.tif 000030
【００８３】
そして、（２７）式及び（２８）式を整理すると、以下の（２９）式が生成される。
【００８４】
【数２９】
2015097451.tif 000031
【００８５】
上記（２９）式の右辺の行列は、α−β座標系をＶ相欠相座標系に変換する変換行列であり、座標変換行列Ｃα２ｖとして定義する。
また、（２９）式の逆行列である、以下に示す（３０）式が、Ｖ相欠相座標系をα−β座標系に変換する変換行列であり、座標変換行列Ｃｖ２αとして定義する。
【００８６】
【数３０】
2015097451.tif 000032
【００８７】
上述した（１４）式の座標変換行列Ｃγ２αと、（２９）式の右辺の座標変換行列Ｃα２ｖとを乗算することにより、γ−δ座標系をＶ相欠相座標系に変換する、以下に示す（３１）式の変換行列Ｃγ２ｖが生成される。この変換行列Ｃγ２ｖは、すでに説明した（９）式と同様の式である。
【００８８】
【数３１】
2015097451.tif 000033
【００８９】
上述した（１３）式の右辺の座標変換行列Ｃα２γと、（２４）式の座標変換行列Ｃｖ２αとを乗算することにより、以下に示すγ−δ座標系をＶ相欠相座標系に変換する、以下に示す（３２）式の変換行列Ｃｖ２γが生成される。この変換行列Ｃｖ２ｗは、すでに説明した（１０）式と同様の式である。また、（３１）式と（３２）式とは互いに逆行列の関係となっている。
【００９０】
【数３２】
2015097451.tif 000034
【００９１】
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２の実施形態による誘導電動機制御装置の構成例を示す概略ブロック図である。この第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、三相交流モータを２相の交流信号により制御する構成を示すものである。本実施形態においては、三相交流モータの２つの相の端子に供給する交流信号を、三相交流の制御を示すγ−δ座標系の指令値から、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相全ての制御値を生成し、この三相の制御値を、三相交流モータ１０の駆動を制御するα１２０−β１２０座標系の２相の交流信号に変換する構成を特徴としている。また、本実施形態においては、三相交流モータのＷ相を用いずに、Ｕ相及びＶ相の２相を制御することにより、三相交流モータ１０の駆動を制御する構成で説明している。しかしながら、使用しない相は、Ｗ相だけに限られるものではなく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１個であれば良い。
【００９２】
図９において、第２の実施形態の誘導電動機制御装置は、γ−δ座標系指令値生成部２１、電流制御部２２、第３変換部２３、第４変換部２４、制御信号生成部２５、速度制御部２６及び第５変換部２７を備えている。
γ−δ座標系指令値生成部２１は、第１の実施形態におけるγ−δ座標系指令値生成部１１と同様の構成であり、外部装置（不図示）から、三相交流モータ１０の回転の指令値として、有効磁束φとトルク指令値Ｔとの各々が入力される。γ−δ座標系指令値生成部２１は、指令値である有効磁束φと、速度制御部１６から供給されるトルク指令値Ｔと、ロータの回転磁界方向θとにより、三相交流モータ１０の制御を行う指令値である、γ−δ座標系で示される電流値ｉγ及び電流値ｉδとを生成する。
【００９３】
電流制御部２２は、第１の実施形態における電流制御部１２と同様の構成であり、γ−δ座標系指令値生成部２１から指令値である電流値ｉγ及び電流値ｉδと、三相交流モータ１０において実測されたγ−δ座標系における電流値ｉＳγ及び電流値ｉＳδとの各々、及びロータの回転磁界方向θが入力される。電流制御部１２は、電流値ｉγと電流値ｉＳγとの差、及び電流値ｉδと電流値ｉＳδとの差、及びロータの回転磁界方向θにより、γ−δ座標系で示される、三相交流モータ１０を制御する指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとを生成する。
【００９４】
第３変換部２３は、以下に示す（３３）式により、γ−δ座標系における二相の指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとから、固定座標系の三相の指令値である電圧値ｖｕ、電圧値ｖｖ及び電圧値ｖｗの各々に変換する。
【００９５】
【数３３】
2015097451.tif 000035
【００９６】
第４変換部２４は、以下に示す（３４）式により、電圧値ｖｕ、電圧値ｖｖ及び電圧値ｖｗの各々を、α１２０−β１２０（Ｗ相欠相）座標系に変換する。三相交流における指令値の電圧値ｖｕ、電圧値ｖｖ及び電圧値ｖｗの各々を、二相交流における指令値の交流電圧ｖα１２０及びｖβ１２０に変換する。
【００９７】
【数３４】
2015097451.tif 000036
【００９８】
（３４）式における三相交流におけるＵ相、Ｖ相及びＷの各々の交流電圧ｖｕ、交流電圧ｖｖ、交流電圧ｖｗそれぞれは、同期速度と出力トルクが一定のとき、以下の（３５）式で表される。
そして、（３４）式に（３５）式を代入することにより、以下の（３６）式に示す二相交流におけるＵ相及びＶ相の各々の交流電圧ｖα１２０及びｖβ１２０が生成される。
【００９９】
【数３５】
2015097451.tif 000037
【０１００】
【数３６】
2015097451.tif 000038
【０１０１】
制御信号成部２５は、第１の実施形態の制御信号１４と同様の構成であり、第４変換部２４から供給される電圧ｖα１２０と電圧値ｖβ１２０とに基づき、インバータ８におけるスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１及びＳＷ２２の各々を制御するための制御信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２それぞれを生成する。
【０１０２】
速度制御部２６は、第１の実施形態における速度制御部１６と同様の構成であり、指令値である回転速度ωと、モータ１０の実測の回転速度ＦＢとが比較され、その差を０とするトルク指令値Ｔを出力する。ここで、回転速度ＦＢは、三相交流モータ１０に設けられた図示しない回転検出センサにより測定され、この回転検出センサから速度制御部１６に出力される。
【０１０３】
第５変換部２７は、第１の実施形態における第２変換部１５と同様の構成であり、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々を以下の変換式により、γ−δ座標系における電流値ｉαと電流値ｉβとにそれぞれ変換する。ここで、測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々は、三相交流モータ１０のＵ相の巻線、Ｖ相の巻線それぞれに流れる電流値を不図示の電流センサにより測定した電流値である。
【０１０４】
ここで、第５変換部２７は、測定値である電流値ｉαと電流値ｉβとの各々をすでに説明した（４）式によるα１２０−β１２０座標系からα−β座標系への座標変換と、（５）式によるα−β座標系からγ−δ座標系への座標変換を行う。ここで、第５変換部２７は、測定値である電流値ｉα１２０と電流値ｉβ１２０との各々を、α１２０−β１２０座標系からγ−δ座標系への変換を（６）式により行う。
【０１０５】
上述したように、本実施形態は、三相交流モータ１０におけるＵ相、Ｖ相及びＷ相のうち、Ｕ相及びＶ相の２相のみにより、この三相交流モータ１０を駆動することが可能である。これにより、本実施形態によれば、従来三相交流モータ１０を駆動するために、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各々に２個ずつ、計６個のスイッチング素子が必要であったが、駆動するのがＵ相及びＶ相の巻線のみであるため、４個のスイッチング素子で駆動でき、インバータ８の価格を低減することができる。
また、本実施形態によれば、インバータ８におけるスイッチング素子の数が減少するため、インバータ８の故障率を低減させることができる。
【０１０６】
さらに、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、通常モードで三相交流モータを動作させ、通常の三相インバータのいずれかのスイッチング素子が壊れた場合、壊れたスイッチング素子に接続されている三相交流モータの巻線をオープンとし、オープンとした巻線以外の２相の巻線を用いて三相交流モータを駆動させる故障モードを、予めソフトウェアなどで設定しておくことにより、突発的に機械を停止させる状態を防止することができる。例えば、通常の三相インバータにおいて、Ｗ相の巻線の端子に接続されるスイッチング素子が故障した場合、Ｗ相の巻線の端子をオープン状態とし、通常モードから故障モードに遷移し、本実施形態において、すでに説明したように、インバータ８のようにスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２により、Ｕ相及びＶ相の各々を駆動し、三相交流モータを回転させる。
【０１０７】
また、図１及び図９の誘導電動機制御装置による三相交流の指令値を二相交流の指令値に変換する機能を実現するためのプログラムコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより三相交流の指令値を二相交流の指令値に変換する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１０８】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１０９】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１１０】
１１，２１…γ−δ座標系指令値生成部
１２，２２…電流制御部
１３…第１変換部
１４，２５…制御信号生成部
１５…第２変換部
１６，２６…速度制御部
２３…第３変換部
２４…第４変換部
２７…第５変換部
【図１】
2015097451.tif 000044
【図２】
2015097451.tif 000045
【図３】
2015097451.tif 000046
【図４】
2015097451.tif 000047
【図５】
2015097451.tif 000048
【図６】
2015097451.tif 000049
【図７】
2015097451.tif 000050
【図８】
2015097451.tif 000051
【図９】
2015097451.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月11日(2014.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する制御方法であって、
所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する変換過程と、
前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成するインバータを駆動する制御信号を生成する過程と、
前記インバータが前記制御信号により生成する前記二相交流信号を前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させる駆動過程と
を有することを特徴とする誘導電動機制御方法。
【請求項２】
前記座標変換行列が、
γ−δ座標系における前記第１指令値を、前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する行列であり、γ−δ座標系をα−β座標系に変換する第１座標変換行列と、α−β座標系を前記二相座標系に変換する第２変換行列から生成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機制御方法。
【請求項３】
前記三相誘電電動機における三相のうちＷ相を用いずに、Ｕ相及びＶ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数１】
2015097451.tif 000053
【請求項４】
前記三相誘電電動機における三相のうちＵ相を用いずに、Ｖ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数２】
2015097451.tif 000054
【請求項５】
前記三相誘電電動機における三相のうちＶ相を用いずに、Ｕ相及びＷ相のみで前記三相誘導電動機を制御する場合、
以下に示す前記座標変換行列を用いる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導電動機制御方法。
【数３】
2015097451.tif 000055
【請求項６】
前記座標変換行列が、
γ−δ座標系における前記第１指令値を前記三相の巻線の各々に駆動電流を印加する第３指令値に変換する第３変換行列と、前記第３指令値を前記二相の巻線の各々の位相角の軸に対応した二相座標系における前記第２指令値に変換する第４変換行列から構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機制御方法。
【請求項７】
前記第３変換行列が以下の式であり、
【数４】
2015097451.tif 000056
前記第４変換行列が以下の式である
【数５】
2015097451.tif 000057
ことを特徴とする請求項６に記載の誘導電動機制御方法。
上記式において、ｖγ、ｖδが第１指令値の電圧値であり、ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが第３指令値の電圧値であり、ｖα１２０、ｖβ１２０が第２指令値の電圧値である。
【請求項８】
三相誘導電動機を構成する三相の巻線のうち二相の巻線のみへ電流を供給し、前記三相誘導電動機を駆動する誘導電動機制御装置であって、
所定の座標変換行列式により、前記三相の巻線に供給する平衡三相交流信号を与える第１指令値を、三相の場合と同様の平衡回転磁界を生成させる前記二相の巻線に供給する二相交流信号を与える第２指令値に変換する座標変換部と、
前記第２指令値から、前記二相の巻線に供給する前記二相交流信号を生成する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号により生成した前記二相交流信号を、前記三相誘導電動機における前記二相の巻線に供給し、前記三相誘導電動機を駆動させるインバータと
を有することを特徴とする誘導電動機制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかしながら、三相交流モータの駆動を行うインバータにおいて、ＩＧＢＴ及びこのＩＧＢＴを制御するための制御回路の価格が、三相交流モータを使用する装置の価格の大きな部分を占めている。
また、三相交流モータを駆動するインバータは、３レグ構造であり、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を６個用いているため、２レグ構造のスイッチング素子が４個の二相交流モータのインバータに比較すると故障率が高い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【数１】
2015097451.tif 000058
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【数３】
2015097451.tif 000059
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図１に戻り、したがって、（３）式の示す座標変換行列Ｃγ２α１２０は、（１）の座標変換行列Ｃγ２αと、（２）の座標変換行列Ｃα２α１２０とを乗算したものであり、γ−δ座標系からα１２０−β１２０座標系へ、一括して座標変換する式である。
また、第１変換部１３は、座標変換した結果の電圧値ｖα１２０及び電圧値ｖβ１２０の各々を制御信号生成部１４に対して出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
【数５】
2015097451.tif 000060
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
【数６】
2015097451.tif 000061
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
【数７】
2015097451.tif 000062
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
【数８】
2015097451.tif 000063
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
すなわち、第１変換部１３は、（７）式に示す座標変換の行列式（Ｃγ２ｕ＝Ｃγ２α１２０）を用いた処理により、γ−δ座標系における指令値である電圧値ｖγ及び電圧値ｖδの各々を、α１２０−β１２０座標系における制御値である電圧値ｖα１２０及び電圧値Ｖβ１２０それぞれに座標変換する。また、第２変換部１５は、（８）式に示す座標変換の行列式（Ｃｕ２γ＝Ｃα１２０２γ）を用いた処理により、α１２０−β１２０座標系における測定値である電流値ｉα１２０及び電流値ｉβ１２０の各々を、γ−δ座標系における測定値である電流値ｉγ及び電流値ｉδそれぞれに座標変換する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
【数９】
2015097451.tif 000064
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
【数１０】
2015097451.tif 000065
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
【数１３】
2015097451.tif 000066
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
【数１４】
2015097451.tif 000067
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
【数１９】
2015097451.tif 000068
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
上述した（１３）式の右辺における座標変換行列Ｃα２γと、（１８）式の座標変換行列Ｃｗ２αとを乗算することにより、Ｗ相欠相座標系をγ−δ座標系に変換する、以下に示す（２０）式の変換行列Ｃｗ２γが生成される。この変換行列Ｃｗ２γは、すでに説明した（６）式と同様な式である。また、（１９）式と（２０）式とは互いに逆行列の関係となっている。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
【数２０】
2015097451.tif 000069
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
【数２５】
2015097451.tif 000070
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
【数２６】
2015097451.tif 000071
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次に、Ｖ相の巻線を用いず、Ｕ相及びＷ相の各々の巻線を用いた場合におけるγ−δ座標系とα１２０−β１２０（Ｖ相欠相）座標系との相互の座標系への変換行列（９）式及び（１０）式の導出について説明する。
図８は、α−β座標系とα１２０−β１２０（Ｖ相欠相）座標系との対応関係を示す図である。βＶの軸はＵ相のコイル（巻線）方向を示し、αｖの軸はＷ相のコイル方向を示している。Ｖ相欠相状態の場合、Ｕ相及びＷ相の各々が制御可能であり、それぞれのコイルの座標軸をαｖとβｖとしている。
この図８において、α−β座標系の電流値ｉα及び電流値ｉβの各々は、以下の（２７）式、（２８）式それぞれにより、Ｖ相欠相座標系における電流値ｉαｖ及び電流値ｉβｖそれぞれとの対応関係を示している。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
【数３１】
2015097451.tif 000072
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
上述した（１３）式の右辺の座標変換行列Ｃα２γと、（３０）式の座標変換行列Ｃｖ２αとを乗算することにより、以下に示すγ−δ座標系をＶ相欠相座標系に変換する、以下に示す（３２）式の変換行列Ｃｖ２γが生成される。この変換行列Ｃｖ２γは、すでに説明した（１０）式と同様の式である。また、（３１）式と（３２）式とは互いに逆行列の関係となっている。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
【数３２】
2015097451.tif 000073
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図９において、第２の実施形態の誘導電動機制御装置は、γ−δ座標系指令値生成部２１、電流制御部２２、第３変換部２３、第４変換部２４、制御信号生成部２５、速度制御部２６及び第５変換部２７を備えている。
γ−δ座標系指令値生成部２１は、第１の実施形態におけるγ−δ座標系指令値生成部１１と同様の構成であり、外部装置（不図示）から、三相交流モータ１０の回転の指令値として、有効磁束φとトルク指令値Ｔとの各々が入力される。γ−δ座標系指令値生成部２１は、指令値である有効磁束φと、速度制御部２６から供給されるトルク指令値Ｔと、ロータの回転磁界方向θとにより、三相交流モータ１０の制御を行う指令値である、γ−δ座標系で示される電流値ｉγ及び電流値ｉδとを生成する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
電流制御部２２は、第１の実施形態における電流制御部１２と同様の構成であり、γ−δ座標系指令値生成部２１から指令値である電流値ｉγ及び電流値ｉδと、三相交流モータ１０において実測されたγ−δ座標系における電流値ｉＳγ及び電流値ｉＳδとの各々、及びロータの回転磁界方向θが入力される。電流制御部２２は、電流値ｉγと電流値ｉＳγとの差、及び電流値ｉδと電流値ｉＳδとの差、及びロータの回転磁界方向θにより、γ−δ座標系で示される、三相交流モータ１０を制御する指令値である電圧値ｖγと電圧値ｖδとを生成する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
【数３３】
2015097451.tif 000074
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
速度制御部２６は、第１の実施形態における速度制御部１６と同様の構成であり、指令値である回転速度ωと、モータ１０の実測の回転速度ＦＢとが比較され、その差を０とするトルク指令値Ｔを出力する。ここで、回転速度ＦＢは、三相交流モータ１０に設けられた図示しない回転検出センサにより測定され、この回転検出センサから速度制御部２６に出力される。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2015097451.tif 000075