(57)【要約】【課題】使用状況に応じて最適な制御が行えるモータ制御装置の実現。【解決手段】励磁電流とトルク電流を分けて制御する誘導機1を駆動するモータ制御装置であって、速度およびトルク指令に応じて第１励磁電流指令を発生する第１励磁電流指令発生器21と、第１励磁電流指令と磁束推定値の差分を使用して第２励磁電流指令を発生す磁束制御器27および第２励磁電流指令から磁束推定値を発生する磁束推定器26を有し、第２励磁電流指令を出力する第２励磁電流指令発生器22と、制御モード、あるいは外部情報に応じて、第１励磁電流指令と第２励磁電流指令の一方を選択する切り換え器31と、を有するモータ制御装置。【選択図】図１
2015130739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁電流とトルク電流を分けて制御する誘導機を駆動するモータ制御装置であって、
速度およびトルク指令に応じて第１励磁電流指令を発生する第１励磁電流指令発生手段と、
速度およびトルク指令に応じて磁束指令を発生する磁束指令発生手段、前記磁束指令と磁束推定値の差分を使用して第２励磁電流指令を発生する磁束制御器および前記第２励磁電流指令から前記磁束推定値を発生する磁束推定器を有し、前記第２励磁電流指令を出力する第２励磁電流指令発生手段と、
制御モード、あるいは上位コントローラからの情報に応じて、前記第１励磁電流指令と前記第２励磁電流指令の一方を選択する切り換え手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記切り換え手段は、
前記誘導機を速度制御している場合は、前記第１励磁電流指令を選択し、
前記誘導機を位置制御している場合は、前記第２励磁電流指令を選択する請求項１のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１励磁電流指令と前記第２励磁電流指令を選択する外部情報を受け、
前記外部情報が入力されていないときには、前記第１励磁電流指令を選択し、
前記外部情報が入力されているときには、前記第２励磁電流指令を選択する請求項１のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関し、特に磁束制御適用の有無を切り換え可能なモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、誘導機（モータ）制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【０００３】
誘導機制御システムは、励磁電流指令を発生する励磁電流指令発生器６１と、励磁電流指令と誘導機１００から検出された励磁電流成分との差分を算出する励磁電流差分演算器６２と、励磁電流差分に基づいて電圧指令を発生する励磁電流制御器６３と、トルク電流指令を発生するトルク電流指令発生器７１と、トルク電流指令と誘導機１００から検出されたトルク電流成分との差分を算出するトルク電流差分演算器７２と、トルク電流差分に基づいて電圧指令を発生するトルク電流制御器７３と、励磁電流制御器６３の出力する電圧指令およびトルク電流制御器７３の出力する電圧指令からなる磁界座標系（回転磁界）の情報を固定子座標系の情報に変換する座標変換器８０と、を有する。なお、磁界座標系における演算は、デジタル処理により行われ、磁界座標系の情報はデジタルデータであり、固定子座標系の情報は誘導機１００との入出力の段階ではアナログ信号であるが、これに限定されるものではなく、説明を容易にするために、これらを情報と称する場合がある。座標変換器８０からの出力は、ＰＷＭ制御され、電力変換装置を介して誘導機（モータ）１００に供給される。ここでは、座標変換器８０は、磁界座標系の２相情報を固定子座標系の３相情報に変換すると共に、固定子座標系の３相情報である励磁電流成分情報およびトルク電流成分情報を磁界座標系の２相情報に変換するものとする。
【０００４】
誘導機制御システムでは、励磁電流指令およびトルク指令を発生し、誘導機１００をこれらの指令に応じて制御することにより、誘導機１００において指令に対応した状態が実現されるものと想定している。図７の制御システムでは、励磁電流指令発生器６１により発生された励磁電流指令が、直接励磁電流制御器６３に入力する。これは、図７の制御システムでは、励磁電流指令を磁束指令値として扱っていることを意味する。すなわち、励磁電流指令＝磁束指令という関係が成り立ち、しかも実際の磁束は磁束指令に遅れなく追従することを想定している。励磁電流指令は、励磁電流制御器６３だけでなく、いくつかの演算器に磁束指令値として入力される。
【０００５】
図８は、図７の制御システムにおける、ステップ状に変化する（立ち上がる）磁束指令（励磁電流指令）に対する理想的な磁束値および実磁束の特性の例を示す図であり、（Ａ）が理想的な磁束値を、（Ｂ）が実磁束を示す。
【０００６】
図８の（Ａ）において、破線はステップ状に立ち上がる磁束指令（励磁電流指令）を、実線は図７の制御システムでの理想的な磁束値を示す。上記のように、図７の制御システムでは、励磁電流指令を磁束指令値として扱っており、磁束はそれに遅れなく追従し、ステップ状に立ち上がる磁束指令と同じと考えている。しかし、実際の誘導機の駆動制御において、誘導機の２次磁束の立ち上がりは遅く、このような挙動は示さない。
【０００７】
図８の（Ｂ）において、破線はステップ状に立ち上がる磁束指令（励磁電流指令）を、実線はステップ状に立ち上がる磁束指令に応じて誘導機１００において実際に発生する磁束を示す。図８の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、図７の制御システムでは、実際の誘導機に発生する磁束は、磁束指令に対して遅れて立ち上がるという特性がある。実際に磁束が立ち上がるまでの間、磁束推定値と実磁束に差が生じてしまうため、正確な制御ができなくなる。このとき、例えば誘導機の出力にうねりが発生するといった問題が生じる。
【０００８】
それに対して、特許文献１および非特許文献１に記載されるように、磁束制御を適用することで出力の安定化を図る手法が知られている。
【０００９】
図９は、磁束制御系を適用した誘導機制御システムの構成を示すブロック図である。
【００１０】
磁束制御系を適用した誘導機制御システムは、図７の制御システムにおいて、励磁電流指令発生器６１の代わりに、磁束指令発生器６４と、磁束差分演算器６５と、磁束推定器６６と、磁束制御器６７と、からなる磁束制御用励磁電流指令発生器を、設けたものである。磁束指令発生器６４は、磁束指令を発生する。磁束指令発生器６４の発生する磁束指令は、励磁電流指令発生器６１の発生する励磁電流指令と同じ情報である。磁束差分演算器６５は、磁束指令発生器６４の発生する磁束指令と、磁束推定器６６の発生する磁束推定値の磁束差分を算出する。磁束制御器６７は、磁束差分演算器６５の出力する磁束差分から励磁電流指令を発生し、励磁電流差分演算器６２に出力する。磁束推定器６６は、磁束制御器６７の出力する励磁電流指令から磁束推定値を発生する。
【００１１】
図１０は、磁束推定器６６が、ステップ状に立ち上がる励磁電流指令に対して発生する磁束推定値の例を示す図である。
【００１２】
磁束推定器６６は、図８の（Ｂ）に示したような誘導機１００における実際の磁束の立ち上りの遅れの部分を含め、磁束指令の値の変化に応じて誘導機１００において実際に発生する磁束を推定した値を発生する。これにより、磁束制御器６７の出力する励磁電流指令は、常に実際に発生する磁束を正確に推定した情報となり、正確な制御が実現でき、出力のうねりの抑制が可能となる。
【００１３】
ここで、磁束推定器６６における推定の基になる誘導機の２次磁束の挙動の導出を説明する。
【００１４】
誘導機の制御において、Ｄ相電流（励磁電流）とＱ相電流（トルク電流）を分けて制御するベクトル制御が知られている。ベクトル制御において、ＤＱ座標上の誘導機の方程式は以下の（１）〜（４）で表される。
【００１５】
【数１】
2015130739.tif 000003
【００１６】
上記の式（２）および（４）から、２次磁束と１次電流の関係式が式（５）のように求まる。
【００１７】
【数２】
2015130739.tif 000004
【００１８】
誘導機のベクトル制御では、２次Ｑ相磁束をφ2q＝０となるように制御することが前提である。このとき、上記の式（５）から次の式（６）の伝達関数が導かれる。
【００１９】
【数３】
2015130739.tif 000005
【００２０】
式（６）は、誘導機の２次磁束φ2dが励磁電流ｉ1dに対してＬ2／Ｒ2の時定数で遅れて立ち上がるということを示している。よって、磁束推定器６６は励磁電流を入力とし、式（６）の計算を行なうことで誘導機の２次磁束を正確に推定することができる。このように、磁束制御による出力の安定化により、位置制御を行なう場合の制御性が向上する。
【００２１】
位置制御を行う際には、トルクの正確な制御が重要である。磁束制御の適用により出力のうねりとともにトルクのうねりも抑えられるため、安定したトルクの制御が可能となる。よって、位置制御においては常に磁束制御を適用することで制御性能の向上が可能となる。
【００２２】
図１１は、リジッドタップ動作を行なったときの誘導機の速度とトルクの挙動を示す図であり、（Ａ）が位置制御に磁束制御を適用しない（磁束制御無し）例を、（Ｂ）が位置制御に磁束制御を適用した（磁束制御有り）例を示す。
【００２３】
トルク指令には上限値と下限値があり、トルク指令がその上限値または下限値に達した場合、位置制御における制御性が悪化してしまう。よって、トルク指令が上限値と下限値の間に収まるように、モータの加速度を設定する必要がある。加工時間を短縮するためには加速度をできるだけ大きく設定する必要があるため、トルク指令が上限値未満かつ上限値にできるだけ近づくように加速度を調整することが望ましい。
【００２４】
図１１の（Ａ）に示す磁束制御無しのとき、トルク指令に大きなうねりが生じてしまい、うねりにより生じたトルクのピークがトルク指令の上限値に達してしまう。トルクのピーク以外のトルク指令は上限値まで余裕があるが、ピーク値が上限値を超えないようにするため、これ以上モータの加速度を大きく設定できない。
【００２５】
図１１の（Ｂ）に示す磁束制御有りのとき、トルク指令のうねりが抑えられるため、全速度域のトルク指令を上限値近くまで大きくなるように調整できる。よって、磁束制御無しのときよりも加速度を大きく設定することができ、加工時間を大幅に短縮できる。
【００２６】
一方、速度制御においても、磁束制御を適用することが望ましい場合があり、これについて説明する。
【００２７】
図１２は、速度制御において、モータの出力が制限される場合の加速時出力の変化例を示す図であり、（Ａ）が磁束制御無しの場合を、（Ｂ）が磁束制御有りの場合を示す。図１２において、実線は出力制限無しの場合を、点線は出力制限値が１３ｋＷの場合を、破線は出力制限値が９ｋＷの場合を示す。
【００２８】
電源容量の制限から、モータの出力が制限される場合がある。磁束制御無しのとき、図１２の（Ａ）に示すように、出力のうねりが大きいモータでは、うねりによって生じた出力のピークが制限目標値を大きく超えてしまう場合がある。この場合、出力のピークが制限目標値に収まるように出力制限すると、制限しすぎてしまい加速時間が長くなる。
【００２９】
これに対して、磁束制御を適用することにより、図１２の（Ｂ）に示すように、適用しない場合に比べて出力の変動を小さくできる。このように、磁束制御により、出力のうねりが抑えられ、速度制御における加減速の正確な出力制限が可能となる。これにより、出力を余分に制限する必要がなくなり、加速時間を短くできる。
【００３０】
図１３は、位置の制御を行わず、速度の制御のみを行う場合において、最高回転数をゼロから8000min-1(8000rpm)まで加速させたときの誘導機の加速時の出力変化を、磁束制御の有無で比較した図である。また、図１４は、同様の条件での速度変化を、磁束制御の有無で比較した図である。図１３および図１４において、実線が磁束制御無しの場合を、点線が磁束制御有りの場合を示す。
【００３１】
図１３に示すように、磁束制御無しのとき、加速途中でうねりによる出力の低下が生じてしまい、3000min-1(約650ms)以降の速度域では磁束制御有りの方が平均の出力が大きくなる。よって、図１４に示すように、3000min-1以降の速度域までの加速時間は、磁束制御有りの方が短くなる。このように、位置制御は行なわず、速度制御のみを行なう場合、出力のうねりが大きいと、高速までの加速においては加速時間が長くなってしまうため、磁束制御を適用することで出力のうねりを抑制し、加速性能の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２０１３−０６６３４２号公報
【非特許文献】
【００３３】
【非特許文献１】「ACサーボシステムの理論と設計の実際」（総合電子出版社第7版、122項、図5.23）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかし、磁束制御無しのとき、図１３に示すように、3000min-1までの低速域の加速においては、出力がうねって高くなるので、図１４に示すように、加速時間が短くなる場合がある。そのため、磁束制御を適用すると、逆に加速性能が悪くなる場合があるという問題がある。
【００３５】
以上説明したように、磁束制御無しの場合は出力にうねりが生じ、速度によって加速時間が短くなったり、長くなったりといったバラつきが生じる。一方、磁束制御有りの場合は出力のうねりが少なくなるため、速度による加速時間のバラつきは生じないが、磁束制御無しのときよりも加速時間が長くなる場合がある。したがって、加速時間が重視される速度制御においては、磁束制御を適用しない方が良い場合がある。
【００３６】
したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、使用状況に応じて最適な制御が行えるモータ制御装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を実現するため、本発明によれば、モータ制御装置は、励磁電流とトルク電流を分けて制御する誘導機を駆動するモータ制御装置であって、速度およびトルク電流値に応じて第１励磁電流指令を発生する第１励磁電流指令発生手段と、速度およびトルク電流値に応じて磁束指令を発生する磁束指令発生手段、磁束指令と磁束推定値の差分を使用して第２励磁電流指令を発生する磁束制御器および第２励磁電流指令から磁束推定値を発生する磁束推定器を有し、第２励磁電流指令を出力する第２励磁電流指令発生手段と、制御モード、あるいは上位コントローラからの情報に応じて、第１励磁電流指令と第２励磁電流指令の一方を選択する切り換え手段と、を備える。
【００３８】
ここで、切り換え手段は、誘導機を速度制御している場合は、第１励磁電流指令を選択し、誘導機を位置制御している場合は、２励磁電流指令を選択する。
【００３９】
ここで、当該モータ制御装置は、第１励磁電流指令と第２励磁電流指令を選択する外部情報を受け、外部情報が入力されていないときには、第１励磁電流指令を選択し、外部情報が入力されているときには、第２励磁電流指令を選択する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、磁束制御を適用する場合と適用しない場合が選択できるので、使用状況に応じて最適な制御が行えるモータ制御装置を実現することができる。
【００４１】
例えば、位置制御時には、切り換え手段は、第２励磁電流指令を選択するように切り換えられ、磁束制御が行われる。一方、速度制御を行うときには、切り換え手段は、第１励磁電流指令を選択するように切り換えられ、磁束制御は行われないようにする。
【００４２】
また外部情報によって、磁束制御有りと無しを切り換えられるようにしておき、速度制御においても、制御性が求められる場合には、外部情報を入力することで、磁束制御を有効にする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例による誘導機制御システムの構成を示すブロック図であり、（Ａ）が誘導機制御システムの構成を示し、（Ｂ）が第２励磁電流指令発生器の構成を示す。
【図２】実施例の誘導機制御システムの励磁電流指令切り換え器に関係する動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器の選択を切り換える「状態の判定」結果を、「位置制御か速度制御かの判定」結果とした場合の構成を示す図である。
【図４】実施例の誘導機制御システムで、上記の「位置制御か速度制御かの判定」結果により励磁電流指令切り換え器を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器の選択を外部情報にしたがって切り換える場合の構成を示す図である。
【図６】実施例の誘導機制御システムで、上記の外部情報により励磁電流指令切り換え器を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】誘導機制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【図８】図７の制御システムにおける、ステップ状に変化する（立ち上がる）磁束指令（励磁電流指令）に対する理想的な磁束値および実磁束の特性の例を示す図であり、（Ａ）が理想的な磁束値を、（Ｂ）が実磁束を示す。
【図９】磁束制御系を適用した誘導機制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】磁束推定器が、ステップ状に立ち上がる励磁電流指令に対して発生する磁束推定値の例を示す図である。
【図１１】リジッドタップ動作を行なったときの誘導機の速度とトルクの挙動を示す図であり、（Ａ）が位置制御に磁束制御を適用しない（磁束制御無し）例を、（Ｂ）が位置制御に磁束制御を適用した（磁束制御有り）例を示す。
【図１２】速度制御において、モータの出力が制限される場合の加速時出力の変化例を示す図であり、（Ａ）が磁束制御無しの場合を、（Ｂ）が磁束制御有りの場合を示す。
【図１３】位置の制御を行わず、速度の制御のみを行う場合において、最高回転数をゼロから8000min-1(8000rpm)まで加速させたときの誘導機の出力変化を、磁束制御の有無で比較した図である。
【図１４】位置の制御を行わず、速度の制御のみを行う場合において、最高回転数をゼロから8000min-1(8000rpm)まで加速させたときの誘導機の速度変化を、磁束制御の有無で比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本発明の実施例による誘導機制御システムの構成を示すブロック図であり、（Ａ）が誘導機制御システムの構成を示し、（Ｂ）が第２励磁電流指令発生器の構成を示す。
【００４５】
本発明の実施例の誘導機制御システムは、誘導機１を制御する。本発明の実施例によれば、誘導機制御システムは、位置制御器１１と、速度指令発生器１２と、速度指令発生器１２と、速度指令切り換え器１３と、速度制御器１４と、第１励磁電流指令発生器２１と、第２励磁電流指令発生器２２と、励磁電流指令切り換え器３１と、励磁電流差分演算器３２と、励磁電流制御器３３と、トルク電流指令発生器４１と、トルク電流差分演算器４２と、トルク電流制御器４３と、座標変換器５０と、を有する。
【００４６】
位置制御器１１は、外部情報である位置指令およびモータ速度検出器５１からのフィードバックデータを積分した誘導機１の回転位置情報から、位置指令で指示された位置に回転するための第２速度指令を発生する。速度指令発生器１２は、外部情報である速度指令に応じて指示された速度で回転するための第１速度指令を発生する。速度指令切り換え器１３は、速度制御時には第１速度指令が速度制御器１４に入力し、位置制御時には第２速度指令が速度制御器１４に入力するように切り換える。
【００４７】
速度制御器１４は、第１速度指令または第２速度指令の一方と、モータ速度検出器５１からの誘導機１の速度情報とから、指示された速度で回転するためのトルク指令を発生する。トルク指令は、第１励磁電流指令発生器２１、第２励磁電流指令発生器２２およびトルク電流指令発生器４１に入力する。
【００４８】
第１励磁電流指令発生器２１は、トルク指令に応じて第１励磁電流指令を発生し、励磁電流指令切り換え器３１に出力する。第１励磁電流指令は、図７の励磁電流指令発生器６１の発生する励磁電流指令と同じ指令で、例えば所望の回転を行わせるための磁界座標系の磁束軸成分である。
【００４９】
図１の（Ｂ）に示すように、第２励磁電流指令発生器２２は、磁束指令発生器２４と、磁束差分演算器２５と、磁束推定器２６と、磁束制御器２７と、を有する。
【００５０】
磁束指令発生器２４は、トルク指令に応じて磁束指令を発生する。例えば、磁束指令発生器２４の発生する磁束指令は、第１励磁電流指令発生器２１の発生する第１励磁電流指令と同じ指令で、その場合には、磁束指令発生器２４を設けずに、第１励磁電流指令発生器２１の発生する第１励磁電流指令を利用してもよい。磁束差分演算器２５は、磁束指令発生器２４の発生する磁束指令と、磁束推定器２６の発生する磁束推定値の磁束差分を算出する。磁束制御器２７は、磁束差分演算器２５の出力する磁束差分から第２励磁電流指令を発生し、励磁電流指令切り換え器３１および磁束推定器２６に出力する。磁束推定器２６は、磁束制御器２７の出力する第２励磁電流指令から磁束推定値を発生する。以上の通り、第２励磁電流指令発生器２２は、図９の磁束制御用励磁電流指令発生器と同様の構成を有する。
【００５１】
励磁電流指令切り換え器３１は、「状態の判定」結果に関する情報に応じて、第１励磁電流指令と第２励磁電流指令の一方が、励磁電流差分演算器３２に入力するように切り換える。
【００５２】
励磁電流差分演算器３２は、励磁電流指令切り換え器３１により選択された第１励磁電流指令と第２励磁電流指令の一方と、誘導機１から検出された励磁電流成分との励磁電流差分を算出する。励磁電流制御器３３は、励磁電流差分演算器３２の出力する励磁差分に基づいて電圧指令を発生する。
【００５３】
トルク電流指令発生器４１は、速度制御器１４の出力するトルク指令からトルク電流指令を発生する。トルク電流差分演算器４２は、トルク電流指令と誘導機１から検出されたトルク電流成分とのトルク電流差分を算出する。トルク電流制御器４３は、トルク電流差分に基づいて電圧指令を発生する。
【００５４】
座標変換器５０は、励磁電流制御器３３の出力する電圧指令およびトルク電流制御器４３の出力する電圧指令からなる磁界座標系（回転磁界）の情報を固定子座標系の情報に変換する。座標変換器５０からの出力は、ＰＷＭ制御され、電力変換装置を介して誘導機１に供給される。ここでは、座標変換器５０は、磁界座標系の２相情報を固定子座標系の３相情報に変換する。また、座標変換器５０は、固定子座標系の励磁電流成分、トルク電流成分を磁界座標系の情報に変換する。
【００５５】
以上説明したように、実施例の誘導機制御システムは、励磁電流指令切り換え器３１が第１励磁電流指令を選択した場合には、図７に示す磁束制御が適用されない制御系を形成し、励磁電流指令切り換え器３１が第２励磁電流指令を選択した場合には、図９に示す磁束制御が適用される制御系を形成することになる。
【００５６】
図２は、実施例の誘導機制御システムの励磁電流指令切り換え器３１に関係する動作を示すフローチャートである。
【００５７】
ステップＳ１１では、状態の判定を行い、状態１であればステップＳ１２に進み、状態２であればステップＳ１３に進む。
【００５８】
ステップ１２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。
【００５９】
ステップ１３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。
【００６０】
なお、速度指令切り換え器１３の制御は、ステップＳ１２およびＳ１３の制御に特に関係せず、任意に設定される。
【００６１】
図３は、実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器３１の選択を切り換える「状態の判定」結果を、「位置制御か速度制御かの判定」結果とした場合の構成を示す図である。
【００６２】
図４は、実施例の誘導機制御システムで、上記の「位置制御か速度制御かの判定」結果により励磁電流指令切り換え器３１を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ２１では、「位置制御か速度制御かの判定」を行い、位置制御であればステップＳ２２に進み、速度制御であればステップＳ２３に進む。
【００６４】
ステップ２２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。この時、速度指令切り換え器１３が第２速度指令を選択し、第２速度指令が速度制御器１４に入力するようにされる。これにより、実施例による誘導機制御システムは、磁束制御有りの位置制御を行う制御系を形成する。
【００６５】
ステップ２３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。この時、速度指令切り換え器１３が第１速度指令を選択し、第１速度指令が速度制御器１４に入力するようにされる。これにより、実施例による誘導機制御システムは、磁束制御無しの速度制御を行う制御系を形成する。
【００６６】
図５は、実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器３１の選択を外部情報にしたがって切り換える場合の構成を示す図である。
【００６７】
図６は、実施例の誘導機制御システムで、上記の外部情報により励磁電流指令切り換え器３１を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ３１では、外部情報がＯＮ（入力有り）かＯＦＦ（入力無し）かの判定を行い、ＯＮであればステップＳ３２に進み、ＯＦＦであればステップＳ３３に進む。
【００６９】
ステップ３２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。
【００７０】
ステップ３３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。
【００７１】
なお、速度指令切り換え器１３の制御は、ステップＳ３２およびＳ３３の制御に特に関係せず、任意に設定される。
【００７２】
例えば、誘導機１の回転を立ち上げる場合に、立ち上げ直後の所定期間は磁束制御無しの速度制御を行い、その後は磁束制御有りの速度制御を行い、さらにある程度高回転になった後は磁束制御有りの位置制御を行うように制御する場合を考える。この場合には、立ち上げから所定期間の間、外部情報をＯＦＦし且つ速度指令切り換え器１３が第１速度指令を選択するように設定して、磁束制御無し速度制御を行う。所定期間経過後は、外部情報をＯＮし且つ速度指令切り換え器１３は第１速度指令を選択する状態を維持し、磁束制御有り速度制御を行う。さらに、その後は、外部情報をＯＮした状態を維持し且つ速度指令切り換え器１３は第２速度指令を選択する状態にすることにより、磁束制御有り位置制御を行う。これにより誘導機１の回転を立ち上げるときに高い加速度が得られ、ある程度速度が高くなると安定した回転が行える制御系が実現される。
【００７３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、記載した実施形態は発明を説明するためのもので、当業者には、特許請求の範囲において各種の変形例があり得ることが容易に理解可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１    誘導機
１１    位置制御器
１２    速度指令発生器
１３    速度指令切り換え器
１４    速度制御器
２１    第１励磁電流指令発生器
２２    第２励磁電流指令発生器
２４    磁束指令発生器
２６    磁束推定器
２７    磁束制御器
３１    励磁電流指令切り換え器
３２    励磁電流差分演算器
４１    トルク電流指令発生器
４２    トルク電流差分演算器
４３    トルク電流制御器
５０    座標変換器
５１    速度検出器
【図１】
2015130739.tif 000006
【図２】
2015130739.tif 000007
【図３】
2015130739.tif 000008
【図４】
2015130739.tif 000009
【図５】
2015130739.tif 000010
【図６】
2015130739.tif 000011
【図７】
2015130739.tif 000012
【図８】
2015130739.tif 000013
【図９】
2015130739.tif 000014
【図１０】
2015130739.tif 000015
【図１１】
2015130739.tif 000016
【図１２】
2015130739.tif 000017
【図１３】
2015130739.tif 000018
【図１４】
2015130739.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月27日(2014.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図１１は、リジッドタップ動作を行なったときの誘導機の速度とトルク指令の挙動を示す図であり、（Ａ）が位置制御に磁束制御を適用しない（磁束制御無し）例を、（Ｂ）が位置制御に磁束制御を適用した（磁束制御有り）例を示す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図１１の（Ａ）に示す磁束制御無しのとき、トルク指令に大きなうねりが生じてしまい、うねりにより生じたトルク指令のピークがその上限値に達してしまう。トルク指令がピークを迎える速度以外のトルク指令は上限値まで余裕があるが、ピーク値が上限値を超えないようにするため、これ以上モータの加速度を大きく設定できない。
【手続補正３】
【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】
電源容量の制限から、モータの最大出力が制限される場合がある。磁束制御無しのとき、図１２の（Ａ）に示すように、出力のうねりが大きいモータでは、うねりによって生じた出力のピークが制限目標値を大きく超えてしまう場合がある。この場合、出力のピークが制限目標値に収まるように出力制限すると、制限しすぎてしまい加速時間が長くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記目的を実現するため、本発明によれば、モータ制御装置は、励磁電流とトルク電流を分けて制御する誘導機を駆動するモータ制御装置であって、速度およびトルク指令に応じて第１励磁電流指令を発生する第１励磁電流指令発生器と、速度およびトルク指令に応じて磁束指令を発生する磁束指令発生器、磁束指令と磁束推定値の差分を使用して第２励磁電流指令を発生する磁束制御器および第２励磁電流指令から磁束推定値を発生する磁束推定器を有し、第２励磁電流指令を出力する第２励磁電流指令発生器と、制御モード、あるいは外部情報に応じて、第１励磁電流指令と第２励磁電流指令の一方を選択する切り換え器と、を備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
ここで、切り換え器は、誘導機を速度制御している場合は、第１励磁電流指令を選択し、誘導機を位置制御している場合は、２励磁電流指令を選択する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
例えば、位置制御時には、切り換え器は、第２励磁電流指令を選択するように切り換えられ、磁束制御が行われる。一方、速度制御を行うときには、切り換え器は、第１励磁電流指令を選択するように切り換えられ、磁束制御は行われないようにする。
【手続補正７】
【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】
【図１】本発明の実施例による誘導機制御システムの構成を示すブロック図であり、（Ａ）が誘導機制御システムの構成を示し、（Ｂ）が第２励磁電流指令発生器の構成を示す。
【図２】実施例の誘導機制御システムの励磁電流指令切り換え器に関係する動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器の選択を切り換える「状態の判定」結果を、「位置制御か速度制御かの判定」結果とした場合の構成を示す図である。
【図４】実施例の誘導機制御システムで、上記の「位置制御か速度制御かの判定」結果により励磁電流指令切り換え器を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例による誘導機制御システムで、励磁電流指令切り換え器の選択を外部情報にしたがって切り換える場合の構成を示す図である。
【図６】実施例の誘導機制御システムで、上記の外部情報により励磁電流指令切り換え器を切り換える場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】誘導機制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【図８】図７の制御システムにおける、ステップ状に変化する（立ち上がる）磁束指令（励磁電流指令）に対する理想的な磁束値および実磁束の特性の例を示す図であり、（Ａ）が理想的な磁束値を、（Ｂ）が実磁束を示す。
【図９】磁束制御系を適用した誘導機制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】磁束推定器が、ステップ状に立ち上がる励磁電流指令に対して発生する磁束推定値の例を示す図である。
【図１１】リジッドタップ動作を行なったときの誘導機の速度とトルク指令の挙動を示す図であり、（Ａ）が位置制御に磁束制御を適用しない（磁束制御無し）例を、（Ｂ）が位置制御に磁束制御を適用した（磁束制御有り）例を示す。
【図１２】速度制御において、モータの出力が制限される場合の加速時出力の変化例を示す図であり、（Ａ）が磁束制御無しの場合を、（Ｂ）が磁束制御有りの場合を示す。
【図１３】位置の制御を行わず、速度の制御のみを行う場合において、最高回転数をゼロから8000min-1(8000rpm)まで加速させたときの誘導機の出力変化を、磁束制御の有無で比較した図である。
【図１４】位置の制御を行わず、速度の制御のみを行う場合において、最高回転数をゼロから8000min-1(8000rpm)まで加速させたときの誘導機の速度変化を、磁束制御の有無で比較した図である。
【手続補正８】
【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】
本発明の実施例の誘導機制御システムは、誘導機１を制御する。本発明の実施例によれば、誘導機制御システムは、位置制御器１１と、速度指令発生器１２と、速度指令切り換え器１３と、速度制御器１４と、第１励磁電流指令発生器２１と、第２励磁電流指令発生器２２と、励磁電流指令切り換え器３１と、励磁電流差分演算器３２と、励磁電流制御器３３と、トルク電流指令発生器４１と、トルク電流差分演算器４２と、トルク電流制御器４３と、座標変換器５０と、を有する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
ステップＳ１２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
ステップＳ１３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
ステップＳ２２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。この時、速度指令切り換え器１３が第２速度指令を選択し、第２速度指令が速度制御器１４に入力するようにされる。これにより、実施例による誘導機制御システムは、磁束制御有りの位置制御を行う制御系を形成する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ステップＳ２３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。この時、速度指令切り換え器１３が第１速度指令を選択し、第１速度指令が速度制御器１４に入力するようにされる。これにより、実施例による誘導機制御システムは、磁束制御無しの速度制御を行う制御系を形成する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
ステップＳ３２では、励磁電流指令切り換え器３１が、第２励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用する（磁束制御有り）制御系を形成する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
ステップＳ３３では、励磁電流指令切り換え器３１が、第１励磁電流指令を選択し、磁束制御を適用しない（磁束制御無し）制御系を形成する。
【手続補正１５】
【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】
励磁電流とトルク電流を分けて制御する誘導機を駆動するモータ制御装置であって、
速度およびトルク指令に応じて第１励磁電流指令を発生する第１励磁電流指令発生器と、
速度およびトルク指令に応じて磁束指令を発生する磁束指令発生器、前記磁束指令と磁束推定値の差分を使用して第２励磁電流指令を発生する磁束制御器および前記第２励磁電流指令から前記磁束推定値を発生する磁束推定器を有し、前記第２励磁電流指令を出力する第２励磁電流指令発生器と、
制御モード、あるいは外部情報に応じて、前記第１励磁電流指令と前記第２励磁電流指令の一方を選択する切り換え器と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記切り換え器は、
前記誘導機を速度制御している場合は、前記第１励磁電流指令を選択し、
前記誘導機を位置制御している場合は、前記第２励磁電流指令を選択する請求項１のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１励磁電流指令と前記第２励磁電流指令を選択する外部情報を受け、
前記外部情報が入力されていないときには、前記第１励磁電流指令を選択し、
前記外部情報が入力されているときには、前記第２励磁電流指令を選択する請求項１のモータ制御装置。