(57)【要約】【課題】電圧および電流制御型インバータの両方に対応でき、かつ、モータ開放時の動作を安定して模擬できるモータ模擬装置を提供する。【解決手段】角回転速度指令ωから模擬モータの回転子角度θを求め、被試験体のインバータ１の、ｄ、ｑ軸上の出力電流ｉｄ、ｉｑ、および、出力電圧Ｖｄ、Ｖｑを求める。そして、電圧Ｖｄ、Ｖｑと、模擬モータの状態方程式により、模擬モータに流れるべき電流を電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として求め、また、ダミー負荷９の補償電流として模擬モータに流れるべき電流を電流指令ｉLｄ＊、ｉLｑ＊として求め、これらを加算する。そして加算した電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊と電流ｉｄ、ｉｑとが一致するように、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を生成し、これを基に模擬負荷用インバータ２の出力電圧の制御信号Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成する。【選択図】図１
2008295229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体であるモータ駆動用インバータの出力に、模擬負荷装置を接続し、前記模擬負荷装置を前記モータ駆動用インバータの模擬モータ負荷とするモータ模擬装置であって、
前記モータ駆動用インバータの交流出力側の線間に接続されインダクタンス負荷となるダミー負荷と、
前記モータ駆動用インバータの出力電流を検出する電流検出部と、
前記モータ駆動用インバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
模擬モータ負荷について設定された運転条件及び模擬モータの特性のパラメータを保持すると共に、前記電圧検出部により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記模擬モータの電圧・電流方程式に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出するＭモデル電流指令演算部と、
前記ダミー負荷について設定されたパラメータを保持すると共に、前記電圧検出部により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記ダミー負荷に流れる電流の補償電流として前記模擬モータに流れるべき電流指令を算出するＬモデル電流指令演算部と、
前記Ｍモデル電流指令演算部により算出した電流指令と、前記Ｌモデル電流指令演算部により算出した電流指令とを加算し、該加算された電流指令と前記電流検出部で検出した電流とが一致するように前記模擬負荷装置の出力電圧を制御するモータ模擬運転制御部と、
を備えることを特徴とするモータ模擬装置。
【請求項２】
前記模擬負荷装置は、
模擬負荷となる模擬負荷用インバータと、
前記模擬負荷用インバータの交流出力側に接続されるリアクトルと、を有し、
前記模擬負荷用インバータの交流出力側と前記モータ駆動用インバータの交流出力側とを前記リアクトルを介して接続して構成されること
を特徴とする請求項１に記載のモータ模擬装置。
【請求項３】
前記模擬負荷用インバータは、３相のモータ模擬負荷となるように構成されており、
前記モータ模擬運転制御部は、
前記モータ模擬運転制御部に入力される角回転速度指令信号ωから模擬モータの回転子角度θを算出するモータ角度算出回路と、
前記モータ駆動用インバータの３相出力電流と前記回転子角度θとを基に、前記３相出力電流を回転子のｄ、ｑ軸上の電流ｉｄ、ｉｑに変換する第１の３相−２相変換回路と、
前記モータ駆動用インバータの３相出力電圧と前記回転子角度θとを基に、前記３相出力電圧を回転子のｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑに変換する第２の３相−２相変換回路と、
前記電圧Ｖｄ、Ｖｑと、模擬モータの電圧・電流方程式とを基に、模擬モータに流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として求めるＭモデル電流指令演算部と、
前記電圧Ｖｄ、Ｖｑと、前記ダミー負荷のパラメータを基に、模擬モータに補償電流として流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊として求めるＬモデル電流指令演算部と、
前記Ｍモデル電流指令演算部から出力される電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊と、前記Ｌモデル電流指令演算部から出力される電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊とを加算し、加算された電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊を生成する加算器と、
前記電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊と前記電流ｉｄ、ｉｑをそれぞれ比較し、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を生成する誤差増幅回路と、
前記ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を基に、前記模擬負荷用インバータの３相出力電圧の制御指令信号Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成する２相−３相変換回路と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ模擬装置。
【請求項４】
前記モータ角度算出回路に換えて、
前記モータ駆動用インバータから、出力電圧の位相の情報を含む信号を取得し、該信号を基に、模擬モータの回転子の角度θおよび角回転速度信号ωを生成する位相・周波数検出部を
備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ模擬装置。
【請求項５】
前記モータ角度算出回路から得られる模擬モータの回転子角度θを基に、回転子角度センサの模擬信号を生成して前記モータ駆動用インバータに出力する角度センサ模擬制御部を
備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ模擬装置。
【請求項６】
前記模擬モータとしてＰＭモータを模擬する場合に、前記Ｍモデル電流指令演算部により、次式
【数１】
2008295229.tif 000011
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、ｐ：微分演算子、
により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑからｉｄ、ｉｑを求め、これを前記電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊とするように求めるように構成されたこと
を特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のモータ模擬装置。
【請求項７】
前記模擬モータとしてＰＭモータを模擬する場合に、前記でＭモデル電流指令演算部により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑから前記電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を求める際に、
ｉｄ＊＝｛Ｒ・Ｖｄ＋ω・Ｌｑ（Ｖｑ−ω・φａ）｝／（Ｒ２＋ω２・Ｌｄ・Ｌｑ）、
ｉｑ＊＝｛−ω・Ｌｄ・Ｖｄ＋Ｒ（Ｖｑ−ω・φａ）｝／（Ｒ２＋ω２・Ｌｄ・Ｌｑ）、
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、
として求めるように構成されたこと
を特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のモータ模擬装置。
【請求項８】
前記Ｌモデル電流指令演算部により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑから前記電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊を求める際に、
ｉＬｄ＊＝｛ＲＬ・Ｖｄ＋ω・ＬＬ・Ｖｑ）｝／（Ｒ２＋ω２・ＬＬ２）、
ｉＬｑ＊＝｛−ω・ＬＬ・Ｖｄ＋ＲＬ・Ｖｑ）｝／（Ｒ２＋ω２・ＬＬ２）、
ここで、ＲＬ：ダミー負荷のｄ、ｑ軸抵抗、ＬＬ：ダミー負荷のｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度
として求めるように構成されたこと
を特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のモータ模擬装置。
【請求項９】
前記第１の３相−２相変換回路で求めたｄ、ｑ軸上の電流ｉｄ、ｉｑを基に、前記誤差増幅器により生成されたｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算するための補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を生成するフィードフォワード演算部を
さらに備えることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載のモータ模擬装置。
【請求項１０】
前記フィードフォワード演算部により、電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算する補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を、
【数２】
2008295229.tif 000012
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌ：モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータとの間に接続されるインダクタンス、ｐ：微分演算子、
により求めるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載のモータ模擬装置。
【請求項１１】
前記フィードフォワード演算部により、電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算する補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を、
Ｖｄ´＝Ｒ・ｉｄ−ω（Ｌｑ−Ｌ）ｉｑ、
Ｖｑ´＝ω・（Ｌｄ―Ｌ）・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ω・φａ、
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌ：モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータとの間に接続されるインダクタンス、
により求めるように構成されたこと
を特徴とする請求項９に記載のモータ模擬装置。
【請求項１２】
前記第２の３相−２相変換回路により、ｄ、ｑ軸上の電圧信号Ｖｄ、Ｖｑを生成する際に、
前記モータ駆動用インバータの３相線間電圧と、
前記模擬モータの回転子角度に３０°加算した位相信号と、
を入力信号として、
前記ｄ、ｑ軸上の電圧信号Ｖｄ、Ｖｑを算出するように構成されたこと
を特徴とする請求項３から１１のいずれかに記載のモータ模擬装置。
【請求項１３】
被試験体であるモータ駆動用インバータの出力に、模擬負荷装置を接続し、前記模擬負荷装置を前記モータ駆動用インバータの模擬モータ負荷とするモータ模擬装置におけるモータ模擬方法であって、
前記モータ駆動用インバータの交流出力側の線間にインダクタンス負荷となるダミー負荷を設置するダミー負荷設置手順と、
前記モータ駆動用インバータの出力電流を検出する電流検出手順と、
前記モータ駆動用インバータの出力電圧を検出する電圧検出手順と、
模擬モータ負荷について設定された運転条件及び模擬モータの特性のパラメータを保持すると共に、前記電圧検出手順により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記模擬モータの電圧・電流方程式に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出するＭモデル電流指令演算手順と、
前記ダミー負荷について設定されたパラメータを保持すると共に、前記電圧検出手順により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記ダミー負荷に流れる電流の補償電流として前記模擬モータに流れるべき電流指令を算出するＬモデル電流指令演算手順と、
前記Ｍモデル電流指令演算手順により算出した電流指令と、前記Ｌモデル電流指令演算手順により算出した電流指令とを加算し、該加算された電流指令と前記電流検出手順により検出した電流とが一致するように前記模擬負荷装置の出力電圧を制御するモータ模擬運転制御手順と、
を含むことを特徴とするモータ模擬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを模擬した模擬負荷装置によって、被試験体のインバータの試験を行うモータ模擬装置、およびモータ模擬方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを負荷とするインバータの試験において、制御の自由度に制約があり、構成が複雑になりがちなＬ（インダクタ）、Ｒ（抵抗）並びにスイッチ群の組み合わせからなる擬似負荷に代わり、インバータをもう一系統設けて、それを模擬負荷として出力電圧の振幅・位相を制御することにより、実際の負荷であるモータを模擬的に運転した状態を作り出し、任意の運転条件で任意の負荷におけるインバータの試験を行うことができるシステムが開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００３】
ところで、インバータには、オープンループの（電流フィードバック系が無い）電圧制御型のインバータ（例えば、Ｖ／Ｆ制御型の汎用インバータ）と、クローズドループを設けてモータに流す電流を制御する電流制御型のインバータ（例えば、ベクトル制御インバータ）とがある。
【０００４】
上述した従来のインバータの試験装置においては、電流制御型のインバータに対しては、図５に示すような構成のインバータ試験装置が使用され（特許文献１）、電圧型のインバータに対しては、図６に示すような構成のインバータ試験装置が使用されていた。
【０００５】
図５に示す電流制御型のインバータのインバータ試験装置において、試験インバータ１と疑似負荷用インバータ２とがトランス４１を介して接続される。モータ模擬運転制御部１１Ｃには、ＩＰＭモータの速度Ｎ、電機子抵抗Ｒ、固定子のｄ，ｑ軸上のインダクタンスＬd ，Ｌq ，Ｌ、誘起電圧定数φａ が入力される。また、インバータ１の電流制御方式により制御される出力電流ｉu ，ｉw が変流器８により検出され、出力電流ｉu ´，ｉw´として入力され、フィルタ（Ｌ）７から出力電圧ｖu ′，ｖw ′が入力される。インバータ１、２間のインピーダンスは各出力電圧に応じて抵抗からインダクタンスまで変化する。即ち、インバータ１の出力電圧に対してインバータ２の出力電圧の振幅・位相を制御してインピーダンス変化によりインバータ１からの負荷が変化する。インバータ２の出力電圧の振幅・位相の制御により、モータの模擬的な運転を実現している。
【０００６】
また、図６は、電圧制御方式のインバータの試験装置の構成例を示している。図６において、制御回路５１は、電圧指令と周波数指令に応じて被試験インバータ１の出力電圧を所定の値に制御する。
【０００７】
また、モータ模擬運転制御部１１Ｄにおいて、インバータ１の出力電圧Ｖｕ、Ｖｗから電圧位相検出回路５２により電圧位相θを検出する。また、変流器８により検出される出力電流ｉｕ、ｉｗをθに基づいて３相→２相変換してｉｄ、ｉｑを得る。このｉｄ、ｉｑと、負荷指令に基づいて決定される電流の振幅位相を持つｉｄ＊、ｉｑ＊とが比較されて電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊が得られる。このＶｄ＊、Ｖｑ＊がθに基づいて２相→３相変換されることにより、Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊が得られる。そして、この相電圧指令に基づいてＰＷＭ回路５３によりインバータ２のゲート信号を生成することができる。
【０００８】
図６に示す構成によりインバータ１の出力電圧が所定の値の状態において、インバータ２の出力電流の振幅・位相を制御することにより、インバータ１にモータが接続されているのと同等の状態でインバータ１の試験を行うことができ、モータの任意の運転条件に応じて任意の負荷インピーダンスを設定して、インバータ１の試験を行うことができる。
【０００９】
上述したように、従来のインバータの負荷試験装置では、被試験体となるインバータが、電圧制御型のインバータ（電圧源）である場合と、電流制御型のインバータ（電流源）である場合には、異なる構成のインバータ試験装置となっていた。例えば、電流制御型のインバータでは、図５に示すインバータ試験装置であり、電圧制御型のインバータでは、図６に示すインバータ試験装置であった。すなわち、被試験体のインバータの制御装置に対応して、異なるインバータ試験装置を用意する必要があった。
【００１０】
このため、本願出願人は、被試験体のインバータの制御方法に依存しないモータ模擬装置（インバータ試験装置）を先に出願している（出願番号２００６−３００８１５号）。図７は、先に出願したモータ模擬装置（インバータ試験装置）の構成を示す図である。図７に示すモータ模擬装置の詳細については、本発明の実施の形態の項において合わせて説明されるので、ここでは、その概要についてだけ説明する。図７に示すモータ模擬装置１０Ｃにおいて、モータ模擬運転制御部１１Ｅに入力される角回転速度指令（角回転速度）ωからモータ角度算出器１７により模擬モータの回転子角度θを算出し、被試験体のインバータ１の出力電流ｉｕ、ｉｗと回転子角度θを基に、ｄ、ｑ軸上のフィードバック電流ｉｄ、ｉｑを求める。また、インバータ１の出力電圧Ｖｕ、Ｖｗと回転子角度θとを基に、ｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑを求める。そして、電流指令演算部１８Ａにおいて、電圧Ｖｄ、Ｖｑと、模擬モータの状態方程式により、模擬モータに流れるべき電流を電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として求め、この電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊とフィードバック電流ｉｄ、ｉｑとをそれぞれ比較し、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を生成する。この電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を基に、模擬負荷用インバータ２の出力電圧の制御信号Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成する。このような構成により、オープンループ（電流制御なし）の電圧制御型のインバータ、およびクローズドループによる電流制御型のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能なモータ模擬装置を提供することができる。
【特許文献１】特開２００３−１５３５４６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３５４７号公報
【特許文献３】特開２００５−３１２２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７に示すモータ模擬装置１０Ｃは、オープンループ（電流制御なし）の電圧制御型のインバータ、およびクローズドループによる電流制御型のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能なモータ模擬装置として使用できる優れたものであるが、モータ開放時における動作をシミュレートする場合に問題が生じる。
【００１２】
ずなわち、モータ開放を模擬する場合には、インバータ（被試験体）１から流れる電流が０（ゼロ）になるので、モータ模擬運転制御部１１Ｅ内における制御動作が不安定となり、このためインバータ（被試験体）１の出力電圧も不安定となっていた。このため、モータ開放時の動作をシミュレートできないという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、オープンループの電圧制御型（電流制御なし）のインバータ、クローズドループを持つ電流制御型のインバータの両方に対応できると共に、モータ開放時の動作のシミュレートを安定して行える、モータ模擬装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のモータ模擬装置は、被試験体であるモータ駆動用インバータの出力に、模擬負荷装置を接続し、前記模擬負荷装置を前記モータ駆動用インバータの模擬モータ負荷とするモータ模擬装置であって、前記モータ駆動用インバータの交流出力側の線間に接続されインダクタンス負荷となるダミー負荷と、前記モータ駆動用インバータの出力電流を検出する電流検出部と、前記モータ駆動用インバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、模擬モータ負荷について設定された運転条件及び模擬モータの特性のパラメータを保持すると共に、前記電圧検出部により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記模擬モータの電圧・電流方程式に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出するＭモデル電流指令演算部と、前記ダミー負荷について設定されたパラメータを保持すると共に、前記電圧検出部により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記ダミー負荷に流れる電流の補償電流として前記模擬モータに流れるべき電流指令を算出するＬモデル電流指令演算部と、前記Ｍモデル電流指令演算部により算出した電流指令と、前記Ｌモデル電流指令演算部により算出した電流指令とを加算し、該加算された電流指令と前記電流検出部で検出した電流とが一致するように前記模擬負荷装置の出力電圧を制御するモータ模擬運転制御部と、を備えることを特徴とする。
このような構成により、被試験体のモータ駆動用インバータの交流出力側の線間（相間）にインダクタンス負荷であるダミー負荷を接続する。また、被試験体のモータ駆動用インバータの出力電圧と出力電流を検出する。そして、このモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、Ｍモデル電流指令演算部は、模擬モータの電流・電圧方程式（状態方程式）に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出する。また、Lモデル電流指令演算部は、ダミー負荷に流れる電流の補償電流として模擬モータに流れるべき電流指令を算出する。Ｍモデル電流指令演算部により算出された電流指令と、Lモデル電流指令演算部により算出された電流指令は加算され、加算された電流指令となる。そして、加算された電流指令と、被試験体のモータ駆動用インバータの出力電流とを比較し、モータ駆動用インバータから流れる電流が電流指令に一致するように模擬負荷装置の出力電圧を制御する。
これにより、オープンループ（電流制御なし）の電圧制御型のインバータ、およびクローズドループによる電流制御型のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能であり、かつ、モータ開放時におけるシミュレーションを安定して行うことができるモータ模擬装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記模擬負荷装置は、模擬負荷となる模擬負荷用インバータと、前記模擬負荷用インバータの交流出力側に接続されるリアクトルと、を有し、前記模擬負荷用インバータの交流出力側と前記モータ駆動用インバータの交流出力側とを前記リアクトルを介して接続して構成されることを特徴とする。
このような構成により、模擬負荷装置をインバータとリアクトルで構成し、模擬負荷用インバータの交流出力側とモータ駆動用インバータの交流出力側とをリアクトルを介して接続する。
これにより、電圧および電流制御型のインバータの両方に対応でき、かつモータ開放時の模擬動作を安定して行うことができる効果に加えて、擬負荷装置の出力電圧の振幅、位相を容易に制御することができる。また、リアクトルにより、２つのインバータ間の出力電圧差、位相差が大きい場合の突入電流を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記模擬負荷用インバータは、３相のモータ模擬負荷となるように構成されており、前記モータ模擬運転制御部は、前記モータ模擬運転制御部に入力される角回転速度指令信号ωから模擬モータの回転子角度θを算出するモータ角度算出回路と、前記モータ駆動用インバータの３相出力電流と前記回転子角度θとを基に、前記３相出力電流を回転子のｄ、ｑ軸上の電流ｉｄ、ｉｑに変換する第１の３相−２相変換回路と、前記モータ駆動用インバータの３相出力電圧と前記回転子角度θとを基に、前記３相出力電圧を回転子のｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑに変換する第２の３相−２相変換回路と、前記電圧Ｖｄ、Ｖｑと、模擬モータの電圧・電流方程式とを基に、模擬モータに流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として求めるＭモデル電流指令演算部と、前記電圧Ｖｄ、Ｖｑと、前記ダミー負荷のパラメータを基に、模擬モータに補償電流として流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊として求めるＬモデル電流指令演算部と、前記Ｍモデル電流指令演算部から出力される電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊と、前記Ｌモデル電流指令演算部から出力される電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊とを加算し、加算された電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊を生成する加算器と、前記電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊と前記電流ｉｄ、ｉｑをそれぞれ比較し、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を生成する誤差増幅回路と、前記ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を基に、前記模擬負荷用インバータの３相出力電圧の制御指令信号Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成する２相−３相変換回路と、を備えることを特徴とする。
このような構成により、モータ模擬運転制御部に入力される角回転速度指令信号ωから模擬モータの回転子角度θを算出し、被試験体であるモータ駆動用インバータの３相出力電流と回転子角度θとを基に、ｄ、ｑ軸上の電流ｉｄ、ｉｑを求める。また、モータ駆動用インバータの３相出力電圧と回転子角度θとを基に、ｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑを求める。そして、電圧Ｖｄ、Ｖｑと、模擬モータの電流・電圧方程式（状態方程式）により、模擬モータに流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として求める。また、ダミー負荷のパラメータを基に、模擬モータに補償電流として流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊として求める。電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊と、電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊とは加算され、電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊となる。この電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊と前記電流ｉｄ、ｉｑをそれぞれ比較し、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を生成する。このｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊を基に、模擬負荷用インバータの３相出力電圧の制御指令信号Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成する。
これにより、オープンループ（電流制御なし）の電圧制御型のインバータ、およびクローズドループによる電流制御型のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能であり、かつ、モータ開放時におけるシミュレーションを安定して行うことができるモータ模擬装置を実現することができる。
【００１７】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記モータ角度算出回路に換えて、前記モータ駆動用インバータから、出力電圧の位相の情報を含む信号を取得し、該信号を基に、模擬モータの回転子の角度θおよび角回転速度信号ωを生成する位相・周波数検出部を備えることを特徴とする。
このような構成により、例えば、被試験体であるモータ駆動用インバータが電圧型インバータである場合に、該インバータから出力電圧の位相情報を含む信号（電圧指令信号など）を取得し、これを基に、模擬モータの回転子の角度θおよび角回転速度信号ωを生成する。
これにより、モータ開放時の模擬動作を安定して行うことができる効果に加えて、被試験体であるモータ駆動用インバータと、モータ模擬装置とを容易に同期して運転することができる。
【００１８】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記モータ角度算出回路から得られる模擬モータの回転子角度θを基に、回転子角度センサの模擬信号を生成して前記モータ駆動用インバータに出力する角度センサ模擬制御部を備えることを特徴とする。
このような構成により、モータ角度算出回路から得られる模擬モータの回転子角度θを基に、例えば、回転子の回転角度検出用のレゾルバと同様な出力信号を生成する。
これにより、電圧および電流制御型のインバータの両方に対応でき、かつモータ開放時の模擬動作を安定して行うことができる効果に加えて、モータ模擬装置を回転子角度センサ付きの模擬モータとし機能させることができる。
【００１９】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記模擬モータとしてＰＭモータを模擬する場合に、前記Ｍモデル電流指令演算部により、次式
【数１】
2008295229.tif 000003
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、ｐ：微分演算子、
により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑからｉｄ、ｉｑを求め、これを前記電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊とするように求めるように構成されたことを特徴とする。
これにより、Ｍモデル電流指令演算部において、周知のＰＭモータの電圧・電流方程式により、ｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑから模擬モータに流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として容易に求めることができる。
【００２０】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記模擬モータとしてＰＭモータを模擬する場合に、前記でＭモデル電流指令演算部により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑから前記電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を求める際に、
ｉｄ＊＝｛Ｒ・Ｖｄ＋ω・Ｌｑ（Ｖｑ−ω・φａ）｝／（Ｒ２＋ω２・Ｌｄ・Ｌｑ）、
ｉｑ＊＝｛−ω・Ｌｄ・Ｖｄ＋Ｒ（Ｖｑ−ω・φａ）｝／（Ｒ２＋ω２・Ｌｄ・Ｌｑ）、
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、として求めるように構成されたことを特徴とする。
これにより、Ｍモデル電流指令演算部において、周知のＰＭモータの電圧・電流方程式により、ｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑから模擬モータに流れるべき電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊として容易に求めることができる。
【００２１】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記Ｌモデル電流指令演算部により、前記モータ駆動用インバータの出力電圧Ｖｄ、Ｖｑから前記電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊を求める際に、
ｉＬｄ＊＝｛ＲＬ・Ｖｄ＋ω・ＬＬ・Ｖｑ）｝／（Ｒ２＋ω２・ＬＬ２）、
ｉＬｑ＊＝｛−ω・ＬＬ・Ｖｄ＋ＲＬ・Ｖｑ）｝／（Ｒ２＋ω２・ＬＬ２）、
ここで、ＲＬ：ダミー負荷のｄ、ｑ軸抵抗、ＬＬ：ダミー負荷のｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、として求めるように構成されたこと  を特徴とする
これにより、Ｌモデル電流指令演算部において、ダミー負荷のパラメータを基に、ｄ、ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖｑから模擬モータに流れるべき補償電流を、ｄ、ｑ軸上の電流指令ｉLｄ＊、ｉLｑ＊として容易に求めることができる。
【００２２】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記第１の２／３相変換回路で求めたｄ、ｑ軸上の電流ｉｄ、ｉｑを基に、前記誤差増幅器により生成されたｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算するための補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を生成するフィードフォワード演算部をさらに備えることを特徴とする。
このような構成により、模擬負荷用インバータのｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊にフィードフォワード信号を加算し、模擬負荷用インバータの出力電圧の応答を早める。
これにより、電圧および電流制御型のインバータの両方に対応でき、かつモータ開放時の模擬動作を安定して行うことができる効果に加えて、モータ模擬装置の応答性を改善することができる。特に、被試験体であるモータ駆動用インバータが電流制御型のインバータである場合に効果がある。
【００２３】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記フィードフォワード演算部により、電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算する補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を、
【数２】
2008295229.tif 000004
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌ：モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータとの間に接続されるインダクタンス、ｐ：微分演算子、により求めるように構成されたことを特徴とする。
これにより、モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータと間に接続されたフィルタのリアクトル（インダクタンスＬ）の影響を考慮して、モータ模擬装置の応答性を改善することができる。
【００２４】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記フィードフォワード演算部により、電圧指令Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊のそれぞれに加算する補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を、
Ｖｄ´＝Ｒ・ｉｄ−ω（Ｌｑ−Ｌ）ｉｑ、
Ｖｑ´＝ω・（Ｌｄ―Ｌ）・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ω・φａ、
ここで、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌ：モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータと間に接続されるインダクタンス、により求めるように構成されたことを特徴とする。
これにより、モータ駆動用インバータと模擬負荷用インバータと間に接続されたフィルタのリアクトル（インダクタンスＬ）の影響を考慮して、モータ模擬装置の応答性を改善することができる。
【００２５】
また、本発明のモータ模擬装置は、前記第２の２／３相変換回路により、ｄ、ｑ軸上の電圧信号Ｖｄ、Ｖｑを生成する際に、前記モータ駆動用インバータの３相線間電圧と、前記模擬モータの回転子角度に３０°加算した位相信号と、を入力信号として、前記ｄ、ｑ軸上の電圧信号Ｖｄ、Ｖｑを算出するように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、入力した３相線間電圧を３０°位相を進めることにより、相電圧として扱うようにする。
これにより、被試験体であるモータ駆動用インバータの線間電圧を基に、電圧信号Ｖｄ、Ｖｑを生成することができる。すなわち、線間電圧から相電圧を生成する回路が不要となる。
【００２６】
また、本発明のモータ模擬方法は、被試験体であるモータ駆動用インバータの出力に、模擬負荷装置を接続し、前記模擬負荷装置を前記モータ駆動用インバータの模擬モータ負荷とするモータ模擬装置におけるモータ模擬方法であって、前記モータ駆動用インバータの交流出力側の線間にインダクタンス負荷となるダミー負荷を設置するダミー負荷設置手順と、前記モータ駆動用インバータの出力電流を検出する電流検出手順と、前記モータ駆動用インバータの出力電圧を検出する電圧検出手順と、模擬モータ負荷について設定された運転条件及び模擬モータの特性のパラメータを保持すると共に、前記電圧検出手順により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記模擬モータの電圧・電流方程式に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出するＭモデル電流指令演算手順と、前記ダミー負荷について設定されたパラメータを保持すると共に、前記電圧検出手順により検出したモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、前記ダミー負荷に流れる電流の補償電流として前記模擬モータに流れるべき電流指令を算出するＬモデル電流指令演算手順と、前記Ｍモデル電流指令演算手順により算出した電流指令と、前記Ｌモデル電流指令演算手順により算出した電流指令とを加算し、該加算された電流指令と前記電流検出手順により検出した電流とが一致するように前記模擬負荷装置の出力電圧を制御するモータ模擬運転制御手順と、を含むことを特徴とする。
このような手順により、被試験体のモータ駆動用インバータの交流出力側の線間（相間）にインダクタンス負荷であるダミー負荷を接続する。また、被試験体のモータ駆動用インバータの出力電圧と出力電流を検出する。そして、このモータ駆動用インバータの出力電圧を基に、Ｍモデル電流指令演算部は、模擬モータの電流・電圧方程式（状態方程式）に従い、模擬モータとして流れるべき電流の電流指令を算出する。また、Lモデル電流指令演算部は、ダミー負荷に流れる電流の補償電流として模擬モータに流れるべき電流指令を算出する。Ｍモデル電流指令演算部により算出された電流指令と、Lモデル電流指令演算部により算出された電流指令は加算され、加算された電流指令となる。そして、加算された電流指令と、被試験体のモータ駆動用インバータの出力電流とを比較し、モータ駆動用インバータから流れる電流が電流指令に一致するように模擬負荷装置の出力電圧を制御する。
これにより、オープンループ（電流制御なし）の電圧制御型のインバータ、およびクローズドループによる電流制御型のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能であり、かつ、モータ開放時におけるシミュレーションを安定して行うことができるモータ模擬装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のモータ模擬装置においては、オープンループの電圧制御（電流制御なし）のインバータ、クローズドループによる電流制御のインバータの両方に、また、いずれにも属さない制御方法のインバータにも対応可能であり、かつ、モータ開放時におけるシミュレーションを安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
図１は本発明によるモータ模擬装置の第１の実施の形態の構成例を示す図である。
図１に示すモータ模擬装置において、被試験体のモータ駆動用インバータであるインバータ１の電源入力側にはチョッパ回路６及びコンデンサＣ１を介してＡＣ／ＤＣコンバータとしての回生コンバータ（正弦波コンバータ）６２が接続され、模擬負荷用インバータであるインバータ２の電源入力側にはコンデンサＣ２を介してＡＣ／ＤＣコンバータとしての回生コンバータ６３が接続されている。
【００３０】
また、被試験体のインバータ１の交流出力側は、モータ模擬装置１０のＵ、Ｖ、Ｗ端子と接続されており、インバータ１の交流出力側は、フィルタ（Ｌ）７を介して、インバータ２の交流出力側と接続されている。また、インバータ１の交流出力側の線間（相間）には、ダミー負荷（ＬＬ）９として、インダクタ（インダクタンス負荷）が接続されている。このダミー負荷（ＬＬ）９は、図に示す例ではインダクタの３相Ｙ（スター）結線で構成されているが、Δ結線であってもよい。このダミー負荷９は、モータ模擬装置１０においてモータ開放時の動作をシミュレートする場合に、インバータ１の出力電流がセロ（０）となり、インバータ１の出力電圧が不安定になることを防止するために、ダミー負荷９に電流ＩＬＬを流して出力電圧の安定化を図るために使用される。
【００３１】
また、回生コンバータ６２には、商用交流電源３からの３相交流電圧がトランス４、リアクトル（インダクタンス）６４を通じて加えられ、コンデンサＣ１に得られるＤＣ（直流）電圧がチョッパ回路６で調整された後、インバータ１に供給される。また、回生コンバータ６３には、商用交流電源３からの３相交流電圧がトランス４、トランス６１及びリアクトル（インダクタンス）６５を通じて加えられ、コンデンサＣ２に得られるＤＣ電圧がインバータ２に供給される。このトランス６１によりインバータ１とインバータ２を交流電源側において分離し、直流的に絶縁するようにしている。
【００３２】
また、回生コンバータ６２、６３はインバータ１、２に対して直流（ＤＣ）電圧を供給するために設けられる。即ち、回生コンバータ６２、６３は入力交流電圧をＡＣ／ＤＣ変換してコンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積する。
【００３３】
モータの力行運転を模擬する場合は、回生コンバータ６２を制御して交流電源電圧より振幅が大きく、かつ位相の遅れた電圧を発生させることにより、その差の電圧がインダクタンス６４にかかり、交流電圧と同相の電流が流れ、コンデンサＣ１にエネルギーが蓄積され、チョッパ回路６を介してインバータ１に供給される。即ち、インバータ１が交流電源からエネルギーを供給されることになる。
【００３４】
一方、インバータ２はインバータ１から供給されたエネルギーをコンデンサＣ２に蓄積し、また、回生コンバータ６３を制御して交流電源電圧より振幅が大きく、かつ位相の進んだ電圧を発生させることにより、コンデンサＣ２からインダクタンス６５にかかる交流電圧と逆相の電流が流れ、この電流はトランス６１を通じて交流電源側に戻される。
【００３５】
モータの回生運転を模擬する場合は、上記と逆に回生コンバータ６２により交流電源電圧より振幅が大きく、かつ位相の進んだ電圧を発生させることにより、インダクタンス６４にかかる交流電圧と逆向きの電流が流れる。また、インバータ２は回生コンバータ６３からのエネルギーをコンデンサＣ２に蓄積し、これをインバータ２からインバータ１に供給することになる。
【００３６】
上述したモータの力行運転、および回生運転は、インバータ１とモータ模擬負荷装置の運転状態によって決まる。
【００３７】
次に、本発明の特徴部分となるモータ模擬運転制御部１１の構成と動作について説明する。
【００３８】
モータ模擬装置１０中のモータ模擬運転制御部１１には、インバータ１から出力されるＰＷＭ１信号のＵ相及びＷ相の各電流ｉｕ、ｉｗが変流器８で検出されてモータ模擬運転制御部１１に加えられる。また、上記ＰＷＭ１信号をＹ（スター）接続抵抗１５と絶縁アンプ１４を通じて相電圧Ｖｕ、Ｖｗが検出されてモータ模擬運転制御部１１に取り込まれる。
【００３９】
また、モータ模擬運転制御部１１には、負荷としてのモータの運転条件とモータ特性が入力され設定される。運転条件としては、所望の角回転速度（モータ回転速度）ω、トルク（負荷）である。モータ特性としては、モータ定数や電圧・電流方程式（状態方程式）である。モータ定数は、モータ等価回路の各構成要素である。ＰＭモータの場合のモータ定数としては、モータの電機子抵抗Ｒ、モータ回転子上のｄ、ｑ軸におけるｄ軸上のモータインダクタンＬｄとq軸上のモータインダクタンスＬｑ、モータ誘起電圧定数φａ、及びフィルタ７のリアクトルのインダクタンスＬが入力される。また、ダミー負荷となるインダクタ（ＬＬ）９の定数として、インダクタンスＬＬと抵抗分ＲＬが入力される（ただし、ｄ、ｑ軸上に変換した定数）。
【００４０】
モータ模擬運転制御部１１中の２／３相変換回路（第１の２／３相変換回路）１６Ａでは、変流器８から取り込まれる電流信号ｉｕ、ｉｗを基に、３相→２相変換を行い、ｄ軸、ｑ軸の直交座標系における電流ｉｄ、ｉｑを算出する。なお、３相→２相変換の演算に必要な模擬モータの回転子の回転角度θ（模擬角度信号）は、角回転速度指令ωをモータ角度算出器１７で積分することにより得られる。ここで、角回転速度指令ωは例えば、特願２００４−１２９４２８の図７に示す構成で決定される。
【００４１】
同様にして、２／３相変換回路（第２の２／３相変換回路）１６Ｂでは、絶縁アンプ１４から取り込まれる電圧信号Ｖｕ、Ｖｗを基に、３相→２相変換を行い、ｄ、ｑ軸の直交座標系における電圧Ｖｄ、Ｖｑを算出する。なお、３相→２相変換の演算に必要な模擬モータの回転子の回転子角度θは、角回転速度指令ωをモータ角度算出器１７で積分することにより得られる。このｄ、ｑ軸における電圧Ｖｄ、Ｖｑの信号はＭモデル電流指令演算部１８およびＬモデル電流指令演算部１９に出力される。
【００４２】
図２は、Ｍモデル電流指令演算部１８およびＬモデル電流指令演算部１９について説明するための図である。
図２に示すように、本発明のモータ模擬装置においては、モータ模擬装置１０とインバータ（被試験体）１とを接続すると共に、インバータ（被試験体）１の出力側にダミー負荷（ＬＬ）９を接続し、模擬モータの開放時をシミュレートする際に、インバータ１の出力電圧が不安定になることを回避している。このダミー負荷（ＬＬ）９に流れる電流ＩＬＬをモータ模擬装置１０において補償するために、モータ模擬装置１０においては、Ｍモデル（モータモデル）により電流指令を演算するＭモデル電流指令演算部１８の他に、Ｌモデル（ダミー負荷のモデル）により電流指令を演算するＬモデル電流指令演算部１９を設けている。
【００４３】
Ｍモデル電流指令演算部１８では、インバータ１の出力電圧Ｖを基に、後述するＭモデルを使用して模擬モータとして流れるべき電流指令ｉ＊を生成する。また、Ｌモデル電流指令演算部１９では、インバータ１の出力電圧Ｖを基に、後述するＬモデルを使用してダミー負荷９に流れる電流を補償するための電流指令ｉＬ＊を生成する。Ｍモデル電流指令演算部１８から出力される電流指令ｉ＊と、Ｌモデル電流指令演算部１９から出力される電流指令ｉＬ＊とは加算され、電流制御部（ＡＣＲ）２３の入力となる。電流制御部（ＡＣＲ）２３では電流指令（ｉＬ＊＋ｉＬ＊）と変流器８により検出したインバータ２に流れる電流Ｉとが一致するように、インバータ出力電圧指令Ｖ＊を生成し、インバータ２の出力電圧を制御する。
【００４４】
次に、上述したＭモデル（モータモデル）とＭモデル電流指令演算部１８により行われる電流指令の演算方法について説明する。よく知られているように、回転座標系ｄ軸、ｑ軸で表されるモータの電圧・電流方程式（Mモデル）は、ＰＭモータの場合、以下のように表される。
【００４５】
【数３】
2008295229.tif 000005
【００４６】
ここで、Ｖｄ，Ｖｑ：ｄ，ｑ軸の電機子電圧、ｉｄ，ｉｑ：ｄ，ｑ軸の電機子電流、Ｒ：電機子抵抗、Ｌｄ,Ｌｑ：ｄ,ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度（回転数Ｎに対応）、Ｐ：ｄ／ｄｔ、φａ：永久磁石による電機子鎖交磁束である。
【００４７】
また、簡単のために過渡項を無視する（微分演算子Ｐの項を無視する）と、以下の式となる。
【００４８】
【数４】
2008295229.tif 000006
【００４９】
上式を変形すると、以下の式により、電圧Ｖｄ、Ｖｑより、電流ｉｄ、ｉｑを求めることができる。
【００５０】
【数５】
2008295229.tif 000007
【００５１】
すなわち、モータの電圧Ｖｄ、Ｖｑが分かれば、モータのパラメータおよびモータの運転条件（例えば、回転数）を基に、モータ（実際には模擬モータとなるインバータ２）に流れるべき電流を決めることができる。
【００５２】
従って、Ｍモデル電流指令演算部１８では上記（３）式を基に、電圧Ｖｄ、Ｖｑから、模擬モータ（インバータ２）に流れるべき電流を電流指令ｉｄ＊およびｉｑ＊として求める。
【００５３】
一方、Ｌモデル電流指令演算部１９においては、ダミ−負荷（ＬＬ）９に流れる電流ＩＬＬの補償電流を模擬モータに流すための電流指令ｉＬｄ＊、ＩＬｑ＊を求める演算を行う。この電流指令ｉＬｄ＊、ＩＬｑ＊は、以下の式により求められる。
【００５４】
【数６】
2008295229.tif 000008
【００５５】
上式を変形すると、以下の式により、電圧Ｖｄ、Ｖｑより、電流ｉLｄ、ｉLｑを求めることができる。
【００５６】
【数７】
2008295229.tif 000009
【００５７】
ここで、ＲＬ：ダミー負荷のｄ、ｑ軸抵抗、ＬＬ：ダミー負荷のｄ，ｑ軸インダクタンス、ω：角回転速度
【００５８】
従って、Ｌモデル電流指令演算部１９では上記（６）式を基に、電圧Ｖｄ、Ｖｑから、模擬モータ（インバータ２）に流れるべき電流を電流指令ｉＬｄ＊およびｉＬｑ＊として求める。
【００５９】
また、図１に示すように、Ｌモデル電流指令演算部１９により求められた電流指令ｉＬｄ＊、ＩＬｑ＊と、Ｍモデル電流指令演算部１８で算出された電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊とが加算器２１により加算され、ｄ軸上の電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊と、ｑ軸上の電流指令ｉｑ＊＋ｉＬｑ＊、が生成される。
【００６０】
加算された電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、およびｉｑ＊＋ｉＬｑ＊は、２／３相変換回路１６Ａにより検出された実電流ｉｄ、ｉｑと比較され、誤差増幅器２０Ａ、２０Ｂにより増幅されて、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、およびＶｑｏ＊となる。この、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、およびＶｑｏ＊は２／３相変換回路（第３の２／３相変換回路）１６Ｃに出力される。
【００６１】
２／３相変換回路１６Ｃでは、ｄ、ｑ軸上の電圧指令Ｖｄｏ＊、およびＶｑｏ＊に対し、２相→３相変換を行い、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の電圧指令Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊を生成し、この電圧指令Ｖｏｕ＊、Ｖｏｖ＊、Ｖｏｗ＊に従い、インバータ２をＰＷＭ制御する。なお、３相→２相変換の演算に必要な回転子の回転角度θは、角回転速度指令ωをモータ角度算出器１７で積分することにより得られる。
【００６２】
このように、モータ模擬装置１０では、モータ模擬負荷として動作する場合に、モータ電圧（インバータ１の出力電圧）Ｖｄ，Ｖｑを検出し、この電圧におけるＭモデルの電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を（３）式の電圧・電流方程式（状態方程式）により求め、また、Ｌモデルの電流指令ｉＬｄ＊、ｉＬｑ＊を（６）式の電圧・電流方程式により求め、これらを加算した電流指令ｉｄ＊＋ｉＬｄ＊、およびｉｑ＊＋ｉＬｑ＊、に相当する電流が流れるようにインバータ２の出力電圧を制御する。
【００６３】
また、図１に示す構成例では、角度センサ模擬制御部１２を備えている。この角度センサ模擬制御部１２は、モータの回転軸と共に回転する回転角度検出用のレゾルバの機能を模擬するものであり、インバータ１内の角度センサＩ／Ｆからの励振信号に応答して、帰還信号（ｓｉｎθ、ｃｏｓθ）を出力するように構成されている。これにより、モータ模擬装置１０をレゾルバ付きの模擬モータ負荷として機能させることができる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
また、図３は本発明の第２の実施の形態を示す図である。図３に示す構成例は、モータ模擬装置１０Ａが、被試験体のインバータ１Ａから出力電圧の位相θの情報を含む信号を受け取るように構成した例である。
【００６５】
図３に示す被試験体のインバータ１Ａは、電圧型のインバータを示しており、ごく一般的な構成のものである。このインバータ１Ａでは、周波数指令Ｆに対し、乗算器３１により回転方向（正転：１または逆転：−１）を乗算し、これを積分器３２により積分し電圧信号の位相θを求め、ｓｉｎ信号発生器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃにより各相のｓｉｎ信号（２π／３の位相差を持つ信号）を生成する。そして、乗算器３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃにより、各相のｓｉｎ信号と電圧指令とを乗算し、各相の電圧指令信号Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成し、この電圧指令信号Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊をＰＷＭ回路３５によりＰＷＭ変調し、主回路３６のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）をＯＮ・ＯＦＦ制御する。
【００６６】
そして、インバータ１Ａは、ｓｉｎ信号発生器３３Ａから生成されたＵ相のｓｉｎθ信号を、モータ模擬運転制御部１１Ａ内の位相・周波数検出部１３に出力する。また、インバータ１Ａは、回転方向信号生成回路３７により回転方向信号（０：正転、１：逆転）を生成し、この回転方向信号を位相・周波数検出部１３に出力する。
【００６７】
位相・周波数検出部１３では、インバータ１Ａから受け取ったＵ相のｓｉｎθ信号と回転方向の信号（０：正転、１：逆転）を基に、回転子の角度を模擬する回転子角度θと角周波数（角回転速度）ωの信号を生成する。なお、モータ模擬運転制御部１１Ａの他の構成部分は図１に示したものと同様である。
【００６８】
このように、被試験体となるインバータ１Ａから位相θの情報を含む信号を得られる場合には、これを基に、モータ模擬運転制御部１１Ａとインバータ１Ａの同期を取って、インバータの負荷シミュレータを行うことができる。また、ダミー負荷（ＬＬ）９により、モータ開放時の動作も安定してシミュレーションできるようになる。
【００６９】
［第３の実施の形態］
また、図４は本発明のモータ模擬装置の第３の実施の形態を示す図である。図４に示す構成例は、図１に示す構成例と比較して、モータ模擬運転制御部１１Ｂに、ＦＦ（フィードフォワード）演算部２２を新たに追加した例であり、被試験体のインバータ１が電流制御型のインバータなどの場合に、模擬モータとしての応答性を改善するようにしたものである。
【００７０】
また、２／３相変換回路１６Ｂに入力する電圧信号を線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｗｕとし、かつモータ角度算出器１７から得られる位相θ（模擬モータの回転子角度信号）に３０°を加算し、線間電圧の位相を相電圧の位相に一致させるようにして、Ｙ接続抵抗１５（図１を参照）を省略した構成としている。
【００７１】
上記ＦＦ演算部２２では、電流フィードバック信号ｉｄ、ｉｑより、以下の式に従い、フィードフォワード補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を生成し、このフィードフォワード補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を電圧指令信号Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊に加算する。
【００７２】
【数８】
2008295229.tif 000010
【００７３】
すなわち、ｄ，ｑ軸のインダクタンスＬｄ、Ｌｑのそれぞれからフィルタ７のインダクタンスＬを引いた（７）式によりフィードフォワード補償信号Ｖｄ´、Ｖｑ´を生成し、これを電圧指令信号Ｖｄｏ＊、Ｖｑｏ＊に加算することにより、インバータ２の出力電圧の応答を早め、これにより、モータ模擬負荷としての応答性を改善することができる。また、ダミー負荷（ＬＬ）９により、モータ開放時の動作も安定してシミュレーションできるようになる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のモータ模擬装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明のモータ模擬装置の第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】Ｍモデル電流指令演算部とＬモデル電流指令演算部について説明するための図である。
【図３】本発明のモータ模擬装置の第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【図４】本発明のモータ模擬装置の第３の実施の形態の構成例を示す図である。
【図５】電流制御型インバータを試験するための従来のインバータ試験装置の構成例を示す図である。
【図６】電圧型インバータを試験するための従来のインバータ試験装置の構成例を示す図である。
【図７】被試験体のインバータの制御方法に依存しないモータ模擬装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ・・・インバータ（被試験体のモータ駆動用インバータ）、２・・・インバータ（模擬負荷用インバータ）、３・・・商用交流電源、４・・・トランス、５・・・整流回路、６・・・チョッパ回路、７・・・フィルタ、８・・・変流器、１０、１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ・・・モータ模擬装置、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ・・・モータ模擬運転制御部、１２・・・角度センサ模擬制御部、１３・・・位相・周波数検出部、１４・・・絶縁アンプ、１５・・・Ｙ接続抵抗、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ・・・２／３相変換回路、１７・・・モータ角度算出器、１８・・・Ｍモデル電流指令演算部、１９・・・Lモデル電流指令演算部、２０Ａ、２０Ｂ・・・誤差増幅器、２１・・・加算器、２２・・・ＦＦ（フィードフォワード）演算部、２３・・・電流制御部、３１・・・乗算器、３２・・・積分器、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ・・・ｓｉｎ信号発生器、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ・・・乗算器、３５・・・ＰＷＭ回路、３６・・・主回路、３７・・・回転方向信号生成回路、６１・・・トランス、６２・・・回生コンバータ、６３・・・回生コンバータ、６４・・・リアクトル（インダクタンス）、６５・・・リアクトル（インダクタンス）
【図１】
2008295229.tif 000013
【図２】
2008295229.tif 000014
【図３】
2008295229.tif 000015
【図４】
2008295229.tif 000016
【図５】
2008295229.tif 000017
【図６】
2008295229.tif 000018
【図７】
2008295229.tif 000019