(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備え、
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機を運転させる前に、前記交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、前記交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、前記交流電動機の１次抵抗値を取得するとともに、取得した前記交流電動機の１次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値を、前記トルクブースト電圧値として設定するように構成されている、交流電動機の制御装置。
【請求項２】
前記設定電流値が記憶されている記憶部をさらに備え、
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機を運転させる前に、予め前記交流電動機の１次抵抗値を演算して、前記記憶部に前記交流電動機の１次抵抗値を記憶させるように構成されている、請求項１に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項３】
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機の無負荷電流値を前記設定電流値として設定する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項４】
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記交流電動機の定格電流値を前記設定電流値として設定する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項５】
前記トルクブースト電圧値設定部は、前記電力変換部から前記交流電動機に所定の直流電流を供給して前記交流電動機に流れる電流値と前記所定の直流電流の指令電流値との偏差、または、前記電力変換部から前記交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる前記交流電動機の誘起電圧値の演算値、のいずれかの積分演算値を、前記１次抵抗値として予め演算するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項６】
交流電動機を運転させる前に、前記交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、前記交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、前記交流電動機の１次抵抗値を取得し、
その後、前記交流電動機を運転させる前に、取得した前記交流電動機の１次抵抗値と、予め設定された設定電流値との乗算値を、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から前記交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値として設定する、交流電動機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関し、特に、トルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備える交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備える交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、トルクブースト電圧を設定する中央処理装置を備える誘導電動機のトルクブースト制御装置が開示されている。このトルクブースト制御装置では、中央処理装置は、誘導電動機に交流電流を供給しながら、トルクブースト電圧を段階的に増大させて、出力電流を検出し、検出された出力電流が、所定の励磁電流設計値以上となった時点のトルクブースト電圧を、出力周波数が０（０Ｈｚ）におけるトルクブースト電圧として自動設定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された誘導電動機のトルクブースト制御装置は、誘導電動機に交流電流を供給しながら、出力周波数が０におけるトルクブースト電圧の設定を行うように構成されている。このため、制御対象となる誘導電動機は、交流電流が供給されている状態であっても、出力周波数が０におけるトルクブースト電圧を設定するために誘導電動機が静止状態（出力周波数が０の状態）であるか、または、出力電流と所定の励磁電流設計値とを比較するために誘導電動機が無負荷状態である必要がある。この場合、制御対象となる誘導電動機として、ファンやポンプ等のように運転開始の時点から（出力周波数が０の状態で）負荷が生じる誘導電動機（交流電動機）を用いることができないという不都合がある。すなわち、上記特許文献１のトルクブースト制御装置では、制御対象となる交流電動機の種類（用途）が限定されるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を自動設定することが可能な交流電動機の制御装置および交流電動機の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による交流電動機の制御装置は、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値を設定するトルクブースト電圧値設定部を備え、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機を運転させる前に、交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、交流電動機の１次抵抗値を取得するとともに、取得した交流電動機の１次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値を、トルクブースト電圧値として設定するように構成されている。なお、本願明細書では、「交流電動機を運転させる」とは、交流電動機に交流電流を供給して、交流電動機を駆動させることを意味するものとして記載している。また、本願明細書では、「１次抵抗値」とは、交流電動機の１次巻線の抵抗値、電力変換部から交流電動機までの配線抵抗値、および、電力変換部の抵抗成分のうちの少なくとも交流電動機の１次巻線の抵抗値を含む概念として記載している。
【０００８】
この発明の第１の局面による交流電動機の制御装置では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部を、交流電動機を運転させる前に、交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、交流電動機の１次抵抗値を取得するとともに、取得した交流電動機の１次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値をトルクブースト電圧値として設定するように構成する。これにより、交流電動機の１次抵抗値と予め設定された設定電流値との乗算値に基づいて、トルクブースト電圧値が設定されるので、交流電動機に交流電流を供給して交流電動機を駆動させることなく、トルクブースト電圧値を設定することができる。その結果、運転開始の時点から（周波数が０の状態で）負荷が生じる交流電動機を用いる場合でも、交流電動機を駆動させることなく、周波数が０におけるトルクブースト電圧値を設定することができるので、制御対象となる交流電動機の種類（用途）が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定（自動設定）することができる。
【０００９】
上記第１の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、設定電流値が記憶されている記憶部をさらに備え、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機を運転させる前に、予め交流電動機の１次抵抗値を演算して、記憶部に交流電動機の１次抵抗値を記憶させるように構成されている。このように構成すれば、予め記憶部に記憶された１次抵抗値および設定電流値に基づいて、トルクブースト電圧値を設定することができるので、交流電動機を運転させることなく、トルクブースト電圧値を設定することができる。
【００１０】
上記第１の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機の無負荷電流値を設定電流値として設定する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、設定されたトルクブースト電圧値により交流電動機を駆動させた場合、無負荷電流値は比較的小さい（たとえば、定格電流値に比べて小さい）ので、交流電動機の負荷が比較的小さい場合でも、交流電動機に過大な電流が流れるのを抑制することができる。すなわち、比較的負荷が小さい交流電動機を用いる場合に、適切に交流電動機を制御することができる。
【００１１】
上記第１の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、交流電動機の定格電流値を設定電流値として設定する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、設定されたトルクブースト電圧値により交流電動機を駆動させた場合、交流電動機の周波数（回転周波数）が比較的小さい時点でも、定格のトルクに近い大きさのトルクを生じさせることができる。その結果、交流電動機の周波数が比較的小さい時点に定格のトルクが必要な負荷を有する交流電動機を制御する場合に、生じるトルクが不足するのを抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面による交流電動機の制御装置において、好ましくは、トルクブースト電圧値設定部は、電力変換部から交流電動機に所定の直流電流を供給して交流電動機に流れる電流値と所定の直流電流の指令電流値との偏差、または、電力変換部から交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる交流電動機の誘起電圧値の演算値、のいずれかの積分演算値を、１次抵抗値として予め演算するように構成されている。このように構成すれば、トルクブースト電圧値を設定する前に、容易に１次抵抗値を演算（測定）することができる。また、交流電動機に所定の直流電流を供給した場合には、交流電動機は駆動しないので、容易に、交流電動機を駆動させずに（周波数が０の状態で）、１次抵抗値を予め演算することができる。
【００１３】
この発明の第２の局面による交流電動機の制御方法では、交流電動機を運転させる前に、交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、交流電動機の１次抵抗値を取得し、その後、交流電動機を運転させる前に、取得した交流電動機の１次抵抗値と、予め設定された設定電流値との乗算値を、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値として設定する。
【００１４】
この発明の第２の局面による交流電動機の制御方法では、上記のように、交流電動機に所定の直流電流を供給することにより流れる電流値、または、交流電動機に所定の電圧を印加することにより生じる電圧値に基づいて、交流電動機の１次抵抗値を取得し、その後、取得された交流電動機の１次抵抗値と、予め設定された設定電流値との乗算値を、電圧可変でかつ周波数可変の電力変換部から交流電動機に印加される交流電圧の電圧値をかさ上げする電圧値であるトルクブースト電圧値として設定する。これにより、交流電動機として、運転開始の時点から（周波数が０の状態で）負荷が生じる交流電動機を用いる場合でも、周波数が０におけるトルクブースト電圧値を設定することができるので、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定することが可能な交流電動機の制御方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、制御対象となる交流電動機の種類が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態および第２実施形態による交流電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態および第２実施形態による交流電動機の制御装置のＶ／ｆ制御を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態および第２実施形態による交流電動機の制御装置のトルクブースト値設定部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例による交流電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１〜図３を参照して、第１実施形態による交流電動機の制御装置１００（以下、「制御装置１００」）の構成について説明する。
【００１９】
（第１実施形態の全体の構成）
図１に示すように、制御装置１００は、電力変換部１０１を介して、交流電動機１０２の駆動を制御するように構成されている。すなわち、制御装置１００と、電力変換部１０１と、交流電動機１０２とは、交流電動機１０２の駆動システムとして構成されている。
【００２０】
電力変換部１０１は、複数のスイッチング素子を含み、制御装置１００からの指令（指令電圧Ｖ1*など）に基づいて、複数のスイッチング素子を駆動させて、交流電動機１０２に電力（交流電流または直流電流）を供給するように構成されている。
【００２１】
具体的には、電力変換部１０１は、電圧値を変更可能（電圧可変）で、かつ、出力周波数を変更可能（周波数可変）に、電力を出力するように構成されている。そして、電力変換部１０１は、制御装置１００から指令電圧Ｖ1*（指令電圧値Ｖ*および指令周波数ω*）が伝達されることにより、指令電圧値Ｖ*および指令周波数ω*（Ｖ（電圧値）／ｆ（周波数）パターン（図２参照））に基づいた交流の電力を、交流電動機１０２に供給するように構成されている。すなわち、制御装置１００は、Ｖ／ｆ制御（いわゆる、単純Ｖ／ｆ制御）により交流電動機１０２の制御を行うように構成されている。
【００２２】
交流電動機１０２は、３相交流の誘導電動機として構成されており、電力変換部１０１から供給される交流の電力により、回転駆動するように構成されている。交流電動機１０２は、たとえば、ファンまたはポンプ等の負荷を駆動するよう構成されている。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、制御装置１００は、交流電動機１０２を運転させる前に、指令周波数ω*が０における指令電圧値Ｖ*のかさ上げ量であるトルクブースト電圧値Ｖb（図２参照）を設定するように構成されている。なお、本願明細書では、「交流電動機１０２を運転させる」とは、交流電動機１０２に交流電圧（交流電流）を印加して、交流電動機１０２を回転駆動させることを意味し、交流電動機１０２を駆動させない電流（たとえば、後述する所定の直流電流Ｉ1や、無負荷電流Ｉ0）を供給する場合を含まない概念として記載している。
【００２４】
詳細には、第１実施形態では、制御装置１００は、予め演算された交流電動機１０２の１次抵抗演算値Ｒ1♯（以下、「演算値Ｒ1♯」）と、予め設定された設定電流値Ｉｓとの乗算値を、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定するように構成されている。そして、制御装置１００は、設定したトルクブースト電圧値Ｖbが考慮されたＶ／ｆパターン（図２参照）に基づいて、交流電動機１０２の駆動の制御を行う（運転を開始する）ように構成されている。
【００２５】
（制御装置の各部の構成）
図１に示すように、制御装置１００は、指令値発生部１と、指令電圧値演算部２と、積分器３と、座標変換器４と、１次抵抗値演算部５と、トルクブースト値設定部６と、電流ベクトル回転器７と、電流検出器８と、操作部９とを備える。なお、指令値発生部１、１次抵抗値演算部５、および、トルクブースト値設定部６は、特許請求の範囲の「トルクブースト電圧値設定部」の一例である。また、図１では、制御装置１００の各部を、機能ブロックとして図示しているが、それぞれ別々のハードウェア（たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ））として構成されていてもよいし、複数の機能ブロックを含むハードウェアとして構成されていてもよい。
【００２６】
指令値発生部１は、交流電動機１０２を制御するための指令信号を発生（生成）するように構成されている。また、指令値発生部１は、指令電圧値演算部２と、積分器３と、１次抵抗値演算部５とに接続されている。そして、指令値発生部１は、指令周波数ω*を、指令電圧値演算部２および積分器３に伝達するように構成されている。また、指令値発生部１は、演算値Ｒ1♯を演算する際には、１次抵抗値演算部５に、指令電流値ｉ1d*を伝達するように構成されている。
【００２７】
指令電圧値演算部２は、図２に示すように、指令値発生部１から取得した指令周波数ω*と、トルクブースト値設定部６から取得したトルクブースト電圧値Ｖbとに基づいて、指令電圧値Ｖ*を設定するように構成されている。そして、指令電圧値演算部２は、座標変換器４に接続されており、設定した指令電圧値Ｖ*を、座標変換器４に伝達するように構成されている。
【００２８】
図２では、横軸を指令周波数ω*とし、縦軸を指令電圧値Ｖ*として、指令周波数ω*に対応する指令電圧値Ｖ*を示すグラフ（Ｖ／ｆパターン）の一例を表している。そして、指令電圧値演算部２は、上記のＶ／ｆパターンに基づいて、指令周波数ω*の入力に対して、指令電圧値Ｖ*を出力するように構成されている。
【００２９】
ここで、図２中の点線は、基本的なＶ／ｆパターン（トルクブースト電圧値Ｖbを０とする場合）を示している。基本的なＶ／ｆパターンでは、指令周波数ω*が交流電動機１０２の基底周波数ωb*未満では、指令電圧値Ｖ*が指令周波数ω*に比例するように制御（演算）が行われる。言い換えると、指令電圧値演算部２は、Ｖ／ｆの値が一定（たとえば、定格電圧値Ｖrate／基底周波数ωb*）になるように制御を行う。そして、指令電圧値演算部２は、指令周波数ω*が、基底周波数ωb*以上では、定格電圧値Ｖrateを指令電圧値Ｖ*として設定するように構成されている。
【００３０】
ここで、交流電動機１０２は、誘導電動機として構成されているため、固定子巻線の抵抗等（１次抵抗）および漏れインダクタンスによる電圧降下が生じる。このため、基本的なＶ／ｆパターンに基づいて制御が行われた場合には、この電圧降下に起因して、発生するトルクが不足する場合がある。特に、交流電動機１０２が駆動する周波数（指令周波数ω*）が低い程、１次抵抗と漏れインダクタンスによる電圧降下の影響が大きくなり、必要とされるトルクを発生させることが困難になる。
【００３１】
そこで、図２中の実線に示すように、指令電圧値演算部２は、トルクブースト電圧値Ｖbにより指令電圧値Ｖ*をかさ上げする演算を（制御を）行うように構成されている。具体的には、指令電圧値演算部２は、指令周波数ω*が０の場合に、トルクブースト電圧値Ｖbを指令電圧値Ｖ*として設定するように構成されている。
【００３２】
詳細には、指令電圧値演算部２は、指令周波数ω*が０のときに、指令電圧値Ｖ*をトルクブースト電圧値Ｖbとし、指令周波数ω*が基底周波数ωb*のときに、指令電圧値Ｖ*を定格電圧値Ｖrateとするような１次関数の関係を有するように制御を行う。
【００３３】
積分器３は、指令値発生部１から指令周波数ω*を取得して、指令周波数ω*に基づいて、指令位相値θ*を演算するように構成されている。そして、積分器３は、座標変換器４に接続されており、演算した指令位相値θ*を伝達するように構成されている。
【００３４】
座標変換器４は、指令電圧値演算部２から指令電圧値Ｖ*を、積分器３から指令位相値θ*を、それぞれ取得して、指令電圧値Ｖ*と指令位相値θ*とに基づいて、指令電圧Ｖ1*（Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*）を演算するように構成されている。そして、座標変換器４は、指令電圧Ｖ1*を電力変換部１０１に伝達するように構成されている。また、座標変換器４は、１次抵抗値演算部５からの指令電圧値Ｖ1d*に基づいて、１次抵抗値演算用の指令電圧Ｖ1**を生成し、電力変換装置１０１に伝達するように構成されている。
【００３５】
電流ベクトル回転器７は、電流検出器８（図１参照）により検出された３相の検出電流値ｉ♯（交流電動機１０２の１次電流値）および１次抵抗値演算用の検出電流値ｉ1♯を、ｄ−ｑ変換するように構成されている。すなわち、電流ベクトル回転器７は、検出電流値ｉ♯（ｉ1♯）を、ｄ軸（磁化）検出電流値ｉd♯の成分（ｉ1d♯の成分）と、ｑ軸（トルク）検出電流値ｉq♯（ｉ1d♯の成分）とに分解するように構成されている。
【００３６】
電流検出器８は、電力変換部１０１と交流電動機１０２とを接続する配線の近傍に配置されており、電力変換部１０１から交流電動機１０２に供給される電流の電流値（１次電流値）を検出する（検出電流値ｉ♯を取得する）ように構成されている。そして、電流検出器８は、検出電流値ｉ♯を電流ベクトル回転器７に伝達するように構成されている。
【００３７】
操作部９は、操作者からの設定操作を受け付け可能に構成されており、たとえば、キーボード等により構成されている。そして、操作部９は、制御装置１００の各部と接続されており、操作者からの設定操作を各部に伝達するように構成されている。たとえば、操作部９は、操作者から、トルクブースト電圧値Ｖbを設定するモードを実行させる操作、演算値Ｒ1♯を演算するモードを実行させる操作、および、設定電流値Ｉsを設定するモードを実行させる操作などを受け付けるように構成されている。
【００３８】
〈１次抵抗値の演算に関する構成〉
ここで、第１実施形態では、１次抵抗値演算部５は、たとえば、操作部９からの演算値Ｒ1♯を演算するモードを実行させる操作に基づいて、演算値Ｒ1♯を予め（トルクブースト電圧値Ｖbを設定する前に）演算するように構成されている。たとえば、制御装置１００は、制御装置１００が配備（導入）される際に、このモードが実行されて、演算値Ｒ1♯を演算し、トルクブースト値設定部６の記憶部６１（図３参照）に１次抵抗収束値Ｒ1♯（０）として記憶するように構成されている。
【００３９】
具体的には、たとえば、１次抵抗値演算部５は、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の直流電流Ｉ1（図１参照）を供給して交流電動機１０２に流れる電流値ｉ1d♯と所定の直流電流の指令電流値ｉ1d*との偏差（ｉ1d♯−ｉ1d*）の積分演算値を、演算値Ｒ1♯（１次抵抗収束値Ｒ1♯（０））として予め演算するように構成されている。
【００４０】
すなわち、１次抵抗値演算部５は、所定の直流電流Ｉ1を供給して交流電動機１０２に流れる電流値ｉ1d♯に基づいて、演算値Ｒ1♯を演算することにより、交流電動機１０２を静止させた状態で、演算値Ｒ1♯を演算するように構成されている。
【００４１】
詳細には、指令値発生部１は、指令電流値ｉ1d*を生成するとともに、生成した指令電流値ｉ1d*を１次抵抗値演算部５に伝達するように構成されている。
【００４２】
そして、１次抵抗値演算部５は、指令電流値ｉ1d*と、電流ベクトル回転器７からのｄ軸検出電流値ｉ1d♯（負の値）とを加算して偏差を算出するように構成されている。そして、１次抵抗値演算部５は、積分演算回路または比例積分演算回路を含み、上記の偏差（ｉ1d*−ｉ1d♯）に基づいて、演算値Ｒ1♯を演算（算出）するように構成されている。具体的には、比例積分演算回路の比例ゲインＫp、および、積分演算回路（比例積分演算回路）の積分ゲインＫiを用いて、たとえば、以下の式（１）または（２）に示す演算値Ｒ1♯を演算するように構成されている。なお、１次抵抗値演算部５に、積分演算回路が設けられている場合には、式（１）により演算値Ｒ1♯が演算され、１次抵抗値演算部５に、比例積分演算回路が設けられている場合には、式（２）により演算値Ｒ1♯が演算される。
【数１】
0006665570.tif 000002
【００４３】
そして、１次抵抗値演算部５は、直流電流の電流指令値ｉ1d*と、電流ベクトル回転器７からのｄ軸検出電流値ｉ1d♯との偏差が０（略０）となる状態（定常状態）で、１次抵抗収束値Ｒ1♯（０）（以下、収束値Ｒ1♯（０））をトルクブースト値設定部６（の記憶部６１）に伝達するように構成されている。
【００４４】
〈トルクブースト電圧値の設定に関する構成〉
図３を参照して、トルクブースト電圧値Ｖbの設定に関する構成（トルクブースト値設定部６）の構成（トルクブースト電圧値Ｖbを設定するモード）について説明する。
【００４５】
第１実施形態では、トルクブースト電圧値設定部６は、交流電動機１０２を運転（通常運転）させる（Ｖ／ｆ制御を行う）前に、予め演算された交流電動機１０２の演算値Ｒ1♯と予め設定された設定電流値Ｉsとの乗算値を、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定（自動設定）するように構成されている。また、トルクブースト電圧値設定部６は、交流電動機１０２を静止させた状態で、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定するように構成されている。たとえば、トルクブースト電圧値設定部６は、操作部９からのトルクブースト電圧値Ｖbを設定するモードを実行させる操作に応じて、トルクブースト電圧値Ｖbを設定するように構成されている。
【００４６】
ここで、交流電動機１０２の電圧方程式は、Ｖ1を１次電圧値、ｉ1を１次電流値、φ2を２次磁束、Ｒ1を１次抵抗値、Ｌσを漏れインダクタンス、ω1を１次周波数、ｐを微分演算子、ｄおよびｑを回転座標のｄ軸およびｑ軸として、以下の式（３）および（４）として表すことが可能である。
【数２】
0006665570.tif 000003
【００４７】
ここで、１次周波数ω1が０の場合、上記式（３）および（４）に示す電圧値は、以下の式（５）および（６）に示すようになる。
【数３】
0006665570.tif 000004
【００４８】
上記式（５）および（６）から、以下の式（７）が成り立つ。
【数４】
0006665570.tif 000005
【００４９】
すなわち、式（７）に示すＶ1の大きさは、１次周波数ω1が０の場合の１次抵抗値および漏れインダクタンスが考慮された電圧値であるので、このＶ1の大きさをトルクブースト電圧値Ｖbとして設定することにより、交流電動機１０２にとって適切なトルクブースト電圧値Ｖbとなる。具体的には、１次抵抗値Ｒ1の演算値である演算値Ｒ1♯と、流すべき電流値（式（７）の電流値成分（ｉ1dおよびｉ1q）に対応する設定電流値Ｉs）との乗算値を、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定することにより、適切なトルクブースト電圧値Ｖbを設定することが可能である。
【００５０】
ここで、第１実施形態では、トルクブースト電圧値設定部６は、交流電動機１０２の無負荷電流値Ｉ0♯を設定電流値Ｉsとして設定する制御（設定電流値Ｉsを設定するモード）を行うように構成されている。
【００５１】
具体的には、図３に示すように、トルクブースト値設定部６には、記憶部６１が設けられている。記憶部６１は、たとえば、不揮発性メモリからなり、記憶部６１には、演算値Ｒ1♯（収束値Ｒ1♯（０））の情報および設定電流値Ｉsの情報が記憶されている。なお、記憶部６１は、特許請求の範囲の「記憶部」の一例である。
【００５２】
ここで、予め（トルクブースト値設定部６によるトルクブースト電圧値Ｖbが設定される前であり、たとえば、制御装置１００の製造時に設計データの値として）、制御装置１００は、交流電動機１０２の無負荷電流値Ｉ0♯を取得して、無負荷電流値Ｉ0♯を設定電流値Ｉsとして記憶部６１に記憶するように構成されている。なお、製造時に限らず、制御装置１００を、操作部９からの設定電流値Ｉsを設定するモードを実行する操作に応じて、の無負荷電流値Ｉ0♯を取得するように構成してもよいし、演算値Ｒ1♯を演算するモードを実行させる操作に応じて、無負荷電流値Ｉ0♯の測定と演算値Ｒ1♯の演算とを順次実行するように構成してもよい。
【００５３】
具体的には、制御装置１００は、図１に示すように、電力変換装置１０１から無負荷状態（負荷（図示せず）に接続されていない状態）の交流電動機１０２に、所定の１次周波数ω**および所定の１次電圧Ｖ**を有する電力（無負荷電流Ｉ0）を供給する制御を行うように構成されている。そして、制御装置１００は、電流検出器８からの検出電流値ｉ♯を取得して、この時の検出電流値ｉ♯を無負荷電流値Ｉ0♯として、記憶部６１に記憶するように構成されている。なお、無負荷電流値Ｉ0♯は、交流電動機１０２の定格電流値Ｉrateよりも小さい。
【００５４】
そして、図３に示すように、トルクブースト値設定部６には、演算部６２が設けられており、演算部６２は、記憶部６１に記憶された演算値Ｒ1♯（収束値Ｒ1♯（０））および設定電流値Ｉs（無負荷電流値Ｉ0♯）に基づいて、トルクブースト電圧値Ｖbを演算するように構成されている。すなわち、演算部６２は、以下の式（８）を用いて、トルクブースト電圧値Ｖbを設定するように構成されている。
【数５】
0006665570.tif 000006
【００５５】
そして、図２の実線部分に示すように、制御装置１００は、設定されたトルクブースト電圧値Ｖbに基づいて、電力変換部１０１を介して、交流電動機１０２の駆動を制御するように構成されている。
【００５６】
（交流電動機の制御方法）
〈トルクブースト電圧値Ｖbを設定するための動作〉
図３を参照して、第１実施形態における制御装置１００のトルクブースト電圧値Ｖbを設定するための動作（モード）について説明する。なお、トルクブースト電圧値Ｖbを設定するための動作は、交流電動機１０２を運転させる（Ｖ／ｆ制御を行う）前に行われる。この例では、トルクブースト値設定部６の記憶部６１には、無負荷電流値Ｉ0♯が予め設定電流値Ｉsとして記憶されている。
【００５７】
まず、第１実施形態では、トルクブースト電圧値Ｖbを設定する前に（予め）、１次抵抗値演算部５により、演算値Ｒ1♯（収束値Ｒ1♯（０））の演算が行われる。具体的には、操作部９からの演算値Ｒ1♯を演算するモードを実行させる操作に応じて、１次抵抗値演算部５により、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の直流電流Ｉ1を供給して交流電動機１０２に流れる検出電流値ｉ1♯のｄ軸検出電流値ｉ1d♯と、所定の直流電流の指令電流値ｉ1*との偏差（ｉ1*−ｉ1d♯）の積分演算値を、演算値Ｒ1♯とする演算（上記式（１）または（２）参照）が行われる。そして、演算値Ｒ1♯の収束値である収束値Ｒ1♯（０）が記憶部６１に記憶される。
【００５８】
そして、トルクブースト値設定部６は、操作部９からのトルクブースト電圧値Ｖbを設定するモードを実行させる操作に応じて、演算部６２により、記憶部６１から演算値Ｒ1♯と設定電流値Ｉsとが読み出されるとともに、演算値Ｒ1♯と設定電流値Ｉs（無負荷電流値Ｉ0♯）との乗算値が、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定される。そして、トルクブースト電圧値Ｖbを設定するための動作が終了される。
【００５９】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６０】
第１実施形態では、上記のように、トルクブースト値設定部６を、交流電動機１０２を運転させる前に、予め演算された交流電動機１０２の収束値Ｒ1♯（０）と予め設定された設定電流値Ｉsとの乗算値を、トルクブースト電圧値Ｖbとして設定するように構成する。これにより、予め演算された交流電動機１０２の収束値Ｒ1♯（０）と予め設定された設定電流値Ｉsとの乗算値に基づいて、トルクブースト電圧値Ｖbが設定されるので、交流電動機１０２に交流電流を供給して交流電動機１０２を駆動させることなく、トルクブースト電圧値Ｖbを設定することができる。また、演算値Ｒ1♯は、所定の直流電流Ｉ1を交流電動機１０２に供給することにより、予め演算されるので、演算値Ｒ1♯は、交流電動機１０２が駆動されることなく、予め演算される。この結果、運転開始の時点から（指令周波数ω*が０の状態で）負荷が生じる交流電動機１０２を用いる場合でも、交流電動機１０２を駆動させることなく、演算値Ｒ1♯の演算を行い、指令周波数ω*が０におけるトルクブースト電圧値Ｖbを設定することができる。その結果、制御対象となる交流電動機１０２の種類（用途）が限定されるのを防止しながら、トルクブースト電圧値Ｖbを設定することができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、トルクブースト値設定部６を、交流電動機１０２を運転させる前に、予め交流電動機１０２の演算値Ｒ1♯を演算して、記憶部６１に交流電動機１０２の演算値Ｒ1♯を記憶させるように構成する。これにより、予め記憶部６１に記憶された演算値Ｒ1♯および設定電流値Ｉsに基づいて、トルクブースト電圧値Ｖbを設定することができるので、交流電動機１０２を運転させることなく、トルクブースト電圧値Ｖbを設定することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部６を、交流電動機１０２の無負荷電流値Ｉ0♯を設定電流値Ｉsとして設定する制御を行うように構成する。これにより、設定されたトルクブースト電圧値Ｖbにより交流電動機１０２を駆動させた場合、無負荷電流値Ｉ0♯は比較的小さい（たとえば、定格電流値Ｉrate（第２実施形態参照）に比べて小さい）ので、交流電動機１０２の負荷が比較的小さい場合でも、交流電動機１０２に過大な電流が流れるのを抑制することができる。すなわち、交流電動機１０２として比較的負荷が小さい交流電動機１０２を用いる場合に、適切に交流電動機１０２を制御することができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部６を、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の直流電流Ｉ1を供給して交流電動機１０２に流れる検出電流値ｉ1d♯と所定の直流電流Ｉ1の指令電流値ｉ1d*との偏差の積分演算値を、演算値Ｒ1♯（上記式（１）または（２）参照）として予め演算するように構成する。これにより、交流電動機１０２に所定の直流電流Ｉ1を供給した場合に、交流電動機１０２は駆動しないので、容易に、交流電動機１０２を駆動させずに（指令周波数ω*が０の状態で）、１次抵抗値（演算値Ｒ1♯）を予め演算することができる。
【００６４】
[第２実施形態]
次に、図１を参照して、第２実施形態による交流電動機１０２の制御装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、設定電流値Ｉsとして無負荷電流値Ｉ0♯を設定するように構成されていた第１実施形態による制御装置１００と異なり、設定電流値Ｉsとして交流電動機１０２の定格電流値Ｉrateを設定するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
（第２実施形態による制御装置の構成）
図１に示すように、第２実施形態による制御装置２００には、トルクブースト値設定部２０６が設けられている。そして、図３に示すように、トルクブースト値設定部２０６の記憶部２６１には、予め（たとえば、制御装置２００の製造時点から）、交流電動機１０２の定格電流値Ｉrateが記憶されている。なお、定格電流値Ｉrateは、無負荷電流値Ｉ0♯よりも大きい値である。また、記憶部２６１には、予め演算された交流電動機１０２の演算値Ｒ1♯（収束値Ｒ1♯（０））が記憶されている。
【００６６】
ここで、第２実施形態では、トルクブースト値設定部２０６は、記憶部２６１に記憶された定格電流値Ｉrateを設定電流値Ｉsとして設定するとともに、演算値Ｒ1♯（収束値Ｒ1♯（０））と設定電流値Ｉs（定格電流値Ｉrate）との乗算値をトルクブースト電圧値Ｖbとして設定するように構成されている。すなわち、トルクブースト値設定部２０６は、トルクブースト電圧値Ｖbを以下の式（９）を用いて演算するように構成されている。
【数６】
0006665570.tif 000007
【００６７】
また、第２実施形態による制御装置２００のその他の構成は、第１実施形態における制御装置１００と同様である。
【００６８】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６９】
第２実施形態では、上記のように、トルクブースト電圧値設定部２０６を、交流電動機１０２の定格電流値Ｉrateを設定電流値Ｉsとして設定する制御を行うように構成する。これにより、設定されたトルクブースト電圧値Ｖbにより交流電動機１０２を駆動させた場合、交流電動機１０２の周波数（回転周波数）が比較的小さい時点（指令周波数ω*が基底周波数ωb*よりも小さい時点）でも、定格のトルクに近い大きさのトルクを生じさせることができる。その結果、交流電動機１０２の周波数（指令周波数ω*）が比較的小さい時点に定格のトルクが必要な負荷を有する交流電動機１０２を制御する場合に、生じるトルクが不足するのを抑制することができる。
【００７０】
また、第２実施形態による制御装置２００のその他の効果は、第１実施形態における制御装置１００と同様である。
【００７１】
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。
【００７２】
たとえば、上記第１実施形態および第２実施形態では、トルクブースト電圧値Ｖbを演算するための１次抵抗値として、演算値Ｒ1♯の収束値Ｒ1♯（０）を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、１次抵抗値は、１次抵抗値として推定される値として、収束する前の演算値Ｒ1♯を、トルクブースト電圧値Ｖbを演算するための１次抵抗値として用いてもよいし、交流電動機１０２の１次抵抗値が既知の場合には、この１次抵抗値を予め記憶部６１に記憶しておいて、改めて１次抵抗値を演算することなく用いてもよい。
【００７３】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、無負荷電流値Ｉ0♯または定格電流値Ｉrateを設定電流値Ｉsとする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、設定電流値Ｉsは、交流電動機１０２の負荷の大きさに応じて、適切な電流値であればよく、たとえば、無負荷電流値Ｉ0♯と定格電流値Ｉrateとの中間値を設定電流値Ｉsとしてもよいし、トルクブースト値設定部６または２０６を、操作部９からの設定操作に応じて、無負荷電流値Ｉ0♯と定格電流値Ｉrateとを切り替え設定可能に構成してもよい。
【００７４】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、制御装置１００を、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の直流電流Ｉ1を供給して交流電動機１０２に流れる検出電流値ｉ1d♯と所定の直流電流Ｉ1の指令電流値ｉ1d*との偏差の積分演算値を、演算値Ｒ1♯として予め演算するように構成するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、図４に示す第１実施形態および第２実施形態の変形例による制御装置３００のように、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の電圧Ｖ10を印加することにより生じる交流電動機１０２の誘起電圧値Ｅの演算値である磁束軸電圧値ＥMの積分演算値を、演算値Ｒ1♯として予め演算するように構成してもよい。
【００７５】
ここで、図４に示すように、変形例による制御装置３００は、１次抵抗値演算部３０５と、電圧ベクトル回転器３０７と、電圧検出器３１０とを含む。制御装置３００は、トルクブースト電圧値Ｖbを設定する前に、予め（たとえば、操作部９からの演算値Ｒ1♯を演算するモードを実行させる操作に基づいて）、演算値Ｒ1♯を演算するように構成されている。具体的には、制御装置３００は、電力変換部１０１から交流電動機１０２に所定の電圧Ｖ10を印加させる制御を行うように構成されている。そして、電圧検出器３１０は、交流電動機１０２に所定の電圧Ｖ10を印加することにより生じる交流電動機１０２の誘起電圧値Ｅを取得するように構成されている。また、電圧検出器３１０は、電圧ベクトル回転器３０７に誘起電圧値Ｅを伝達し、電圧ベクトル回転器３０７は、誘起電圧値ＥのＭ軸成分（磁束軸に平行な成分）の演算値である磁束軸電圧値ＥMを１次抵抗値演算部３０５に伝達するように構成されている。
【００７６】
そして、１次抵抗値演算部３０５は、所定の電圧Ｖ10が印加されることにより生じる交流電動機１０２の磁束軸電圧値ＥMの積分演算値を、演算値Ｒ1♯として予め演算するように構成されている。詳細には、１次抵抗値演算部３０５は、磁束軸電圧値ＥMを積分するか（以下式（１０））ＥMを比例積分する（以下式（１１））ことにより、抵抗値Ｒ1♯を演算するように構成されている。
【数７】
0006665570.tif 000008
【符号の説明】
【００７７】
１  指令値発生部（トルクブースト電圧値設定部）
５、３０５  １次抵抗値演算部（トルクブースト電圧値設定部）
６１、２６１  記憶部
６、２０６  トルクブースト値設定部（トルクブースト電圧値設定部）
１００、２００、３００  制御装置（交流電動機の制御装置）
１０１  電力変換部
１０２  交流電動機
【図１】
0006665570.tif 000009
【図２】
0006665570.tif 000010
【図３】
0006665570.tif 000011
【図４】
0006665570.tif 000012