(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機のモータ定数誤差を補正するモータ定数補正演算手段とインバータ起動時における前記モータ定数補正演算手段の初期値を設定するモータ定数補正初期値設定手段とを有したインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、前記インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を前記交流電動機の冷却特性に基づいて決定されるモータ定数補正値の所定範囲に収まるように補間し、当該補間したモータ定数をインバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
直流電圧を交流電圧に変換するＰＷＭインバータと、前記ＰＷＭインバータにより生成された交流電圧で駆動される少なくとも１台以上の交流電動機と、前記交流電動機に流入する交流電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された交流電流を直流電流に変換する座標変換手段と、前記座標変換手段により変換された直流電流に対する指令値を生成する電流指令生成手段と、前記交流電動機の速度情報を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された速度情報と前記電流指令生成手段により生成された電流指令と前記座標変換手段により変換された直流電流から前記交流電動機を駆動するための電圧指令および電圧位相を生成するベクトル制御演算手段と、前記ベクトル制御演算手段により生成された電圧指令と電圧位相を用いてパルス幅変調方式により前記ＰＷＭインバータに対するスイッチング指令を生成するＰＷＭ制御演算手段とを有したインバータ制御装置において、
前記ベクトル制御演算手段が有するモータ定数設計値と前記交流電動機のモータ定数の誤差を自動的に補正するモータ定数補正演算手段と、前記ＰＷＭインバータ起動時における前記モータ定数補正演算手段の初期値を設定するモータ定数補正初期値設定手段を有し、前記モータ定数補正初期値設定手段は、前記ＰＷＭインバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を前記交流電動機の冷却特性に基づいて決定されるモータ定数補正値の所定範囲に収まるように補間し、当該補間したモータ定数を前記ＰＷＭインバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、前記インバータが停止している間の前記交流電動機の状態に対応した前記モータ定数補正値の下限値と上限値の範囲に収まるように前記モータ定数補正値の補間を行うことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、前記インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値をインバータ停止からの経過時間に基づいて補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインバータ制御装置において、前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値をインバータ停止直前の速度情報に基づいて補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項６】
請求項２に記載のインバータ制御装置において、前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、前記速度検出手段から速度情報を常に読み込み、その時々の速度情報に基づいて前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインバータ制御装置において、前記交流電動機の温度情報を検出する温度検出手段を追加し、前記温度検出手段から得られた温度情報に基づいて、モータ温度とモータ定数の関係から、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を、モータの冷却方法に依存するモータ温度の時間変化と、モータの温度変化とモータ定数変化の関係から決定される、モータ定数補正値の下限値と上限値の範囲に収まるように補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を、前記交流電動機が停止している場合のモータ温度変化とモータ定数変化の関係から決定されるモータ定数補正値と、最高速度で回転している場合のモータ温度変化とモータ定数変化の関係から決定されるモータ定数補正値の範囲に収まるように補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、請求項３ないし請求項７に記載した前記モータ定数補正初期値設定手段の特徴のうち、少なくとも２つ以上を併用することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
インバータ停止期間が短い場合において、前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、インバータ停止直前のモータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を保持し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、モータ定数補正値のうち抵抗誤差に対する補正値のみ補間することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１３】
請求項６に記載のインバータ制御装置において、
前記交流電動機の速度情報を前記速度検出手段から得る代わりに、前記ベクトル制御演算手段内部の電圧操作量や前記電流指令生成手段で生成される電流指令や前記座標変換手段により変換された直流電流から前記交流電動機の速度情報を推定する速度センサレスベクトル制御を用いることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１４】
交流電動機のモータ定数誤差を補正するモータ定数補正演算手段とインバータ起動時における前記モータ定数補正演算手段の初期値を設定するモータ定数補正初期値設定手段とを有したインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を、前記インバータの停止直前の速度情報と前記インバータの停止からの経過時間に基づいて、前記交流電動機が停止している場合のモータ温度変化とモータ定数変化の関係から決定されるモータ定数補正値の変化と、前記交流電動機が最高速度で回転している場合のモータ温度変化とモータ定数変化の関係から決定されるモータ定数補正値の変化との範囲に収まるように補間し、補間したモータ定数をインバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のインバータ制御装置において、
前記モータ定数補正初期値設定手段は、インバータが停止している間、速度検出手段から速度情報を常に読み込み、その時々の速度情報に基づいて前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインバータ制御装置において、
前記交流電動機の速度情報を前記速度検出手段から得る代わりに、ベクトル制御演算手段内部の電圧操作量や電流指令生成手段で生成される電流指令や座標変換手段により変換された直流電流から前記交流電動機の速度情報を推定する速度センサレスベクトル制御を用いることを特徴とするインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機を駆動するインバータ制御装置に係り、特にインバータ制御装置が有するモータ定数設計値と前記交流電動機のモータ定数の誤差を自動的に補正するモータ定数補正演算手段を有し、インバータ起動時におけるモータ定数補正演算手段の初期値を設定可能なインバータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機の制御方法としては、トルク制御の高応答化、高精度化が実現可能なベクトル制御が鉄道分野などで広く普及している。ベクトル制御では、交流電動機内部に生じる回転磁束と同期して回転する直交座標系に基づいて電流と磁束を独立に定義し、交流電動機のモータ定数設計値や速度情報を用いて交流電動機を制御する。
【０００３】
ところで、モータ定数のひとつである抵抗値は交流電動機の発熱や周囲温度に伴って変化する。そのため、交流電動機の温度変化により、ベクトル制御で用いるモータ定数設計値と交流電動機のモータ定数の誤差（以下、モータ定数誤差という）が発生し制御性能が低下する。これに対して、モータ定数誤差を自動的に補正するモータ定数補正演算手段を有するインバータ制御装置が、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
前記特許文献１に記載されたインバータ制御装置では、前記直交座標系の磁束方向の電流成分（以下、励磁電流という）に対する電流制御の操作量と、励磁電流に直交する電流成分（以下、トルク電流という）に対する電流制御の操作量を用いてモータ定数誤差の補正を行う。また、前記特許文献１に記載されたインバータ制御装置では、インバータを起動する毎にモータ定数誤差がない状態を初期値としてモータ定数補正を開始する。
【特許文献１】特開２００１−１６９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、モータ定数のひとつである抵抗値は交流電動機の発熱や周囲温度に伴って変化するので、インバータ再起動時のモータ定数誤差はインバータ停止中の条件によって異なる。そのため、前記特許文献１のように、インバータを起動する毎にモータ定数誤差がない状態を初期値としてモータ定数補正を開始する場合、交流電動機の温度状態によっては、モータ定数誤差の大きい状態から制御を開始することになる。その結果、インバータ起動時の制御性能が低下するという問題点がある。前記特許文献１には、上記問題点の認識やこの問題点の解決手段についての記述はない。
【０００６】
本発明の課題は、モータ定数誤差を補正するモータ定数補正演算手段を有したインバータ制御装置において、インバータ起動時のモータ定数誤差を抑制し、インバータ起動時の制御性能を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明のインバータ制御装置は、交流電動機のモータ定数誤差を補正するモータ定数補正演算手段とインバータ起動時における前記モータ定数補正演算手段の初期値を設定するモータ定数補正初期値設定手段とを有し、前記モータ定数補正初期値設定手段は、前記インバータが停止している間、前記モータ定数補正演算手段の出力であるモータ定数補正値を補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インバータ停止中のモータ定数補正値を補間し、補間したモータ定数補正値をインバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値として設定することにより、インバータ再起動時のモータ定数誤差を抑制でき、トルク精度や電流精度といった制御性能の向上が可能となる。特に鉄道車両においては、乗り心地向上のため、インバータ起動時のトルク精度が重要であり、本発明の効果は鉄道車両にとって有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第１実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧Ｅｃｆを３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図１では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆｒは速度検出手段８により検出される。ベクトル制御演算手段９は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧Ｅｃｆを用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate  signal）を生成する。
【００１１】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し（図１の１４項の実線部分）、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００１２】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する（図１の１４項における（Ｂ）時点のΔＲ０、ΔＭ０）。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭ（図１の１４項における（Ａ）時点のΔＲ、ΔＭ）を初期値として速度情報Ｆｒとタイマ１３から得られるインバータ停止からの経過時間Ｔを用いて、インバータ停止の間、補間することで演算される。
インバータ制御装置の例として鉄道車両を挙げ、モータ定数補正初期値設定手段１１について説明する。鉄道車両は、一般的にかご形誘導電動機により駆動される。かご形誘導電動機の場合、一般的に回転子の材質は銅である。銅の温度ｔにおける抵抗値Ｒは式（１）で表される。
Ｒ＝Ｒｔ０・（１＋αｔ０・（ｔ−ｔ０））・・・（１）
ここで、
Ｒｔ０：温度ｔ０（℃）における抵抗値（Ω）
αｔ０：温度ｔ０（℃）における温度係数（１／℃）
【００１３】
ｔ０＝２０℃の場合、α＝３．９６×１０−３（１／℃）である。鉄道車両では、誘導電動機の温度は走行中に１００℃程度上昇するため、式（１）より２次抵抗は３０％程度変動する。また、式（１）から２次抵抗値の変化と誘導電動機の温度変化は比例関係にあることがわかるので、誘導電動機の温度変化から抵抗値の変化を演算できる。
【００１４】
誘導電動機が走行風冷却される場合、インバータ停止中のモータ定数補正値は、誘導電動機の温度変化が最も小さい停車時のモータ定数の変化（図３の一点鎖線（Ａ））と誘導電動機の温度変化が最も大きい最高速度でのモータ定数補正値の変化（図３の一点鎖線（Ｂ））で囲まれた範囲となる。図３の一点鎖線（Ａ）、（Ｂ）から、インバータ停止中にモータ定数補正値が変化する範囲（図４の一点鎖線（Ａ）、（Ｂ））を求めることができる。
【００１５】
そこで、インバータ停止直前の速度情報Ｆｒとインバータ停止からの経過時間に基づいて、図４の一点鎖線（Ａ）と（Ｂ）で囲まれた範囲に収まるように、モータ定数補正値を補間する（図４の点線）。補間したモータ定数をインバータ起動時のモータ定数補正値の初期値とすることで、インバータ起動時のモータ定数誤差を抑制でき、トルク精度や電流精度といった制御性能の向上が可能となる。なお、ブロアなどによる強制冷却の場合、ブロアなどの冷却特性から図３、４の一点鎖線（Ａ）と（Ｂ）を求める。また、モータ定数補正値を補間する速度情報Ｆｒは、インバータ停止中に常に読み込むものとし、その時々の速度情報を用いてもよい。
【００１６】
なお、インバータ停止期間が短い場合には、図５のように前記モータ定数補正初期値設定手段９は、インバータが停止している間、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを保持し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値ΔＲ０、ΔＭ０として設定する方法でもよい。また、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。
【実施例２】
【００１７】
図６は、本発明の第２実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧Ｅｃｆを３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図６では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆｒは速度検出手段８により検出される。ベクトル制御演算手段９は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧Ｅｃｆを用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate signal）を生成する。
【００１８】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００１９】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを初期値として、温度検出手段１５から得られた誘導電動機の温度情報ｔを用いて式（１）の関係からインバータ停止中のモータ定数補正値を補間することで演算される。なお、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。
【実施例３】
【００２０】
図７は、本発明の第３実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧Ｅｃｆを３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図７では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆｒは速度検出手段８により検出される。ベクトル制御演算手段９は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧Ｅｃｆを用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate  signal）を生成する。
【００２１】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００２２】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを初期値として、速度情報Ｆｒとタイマ１３から得られるインバータ停止からの経過時間Ｔと温度検出手段１５から得られた誘導電動機の温度情報ｔとを用いて、図２〜４の関係からインバータ停止の間、補間することで演算される。なお、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。
【実施例４】
【００２３】
図８は、本発明の第４実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧Ｅｃｆを３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図８では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒは、速度センサレスベクトル制御演算手段１６内部の電圧操作量や前記電流指令生成手段７で生成される電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐや座標変換手段６により変換された直流電流Ｉｄ、Ｉｑから誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒを推定する、速度センサレスベクトル制御により生成される。速度センサレスベクトル制御演算手段１６は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆ＾ｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧Ｅｃｆを用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate  signal）を生成する。
【００２４】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し（図１の１４項の実線部分）、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００２５】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを初期値として速度情報Ｆ^ｒとタイマ１３から得られるインバータ停止からの経過時間Ｔを用いて、図２〜４の関係から、インバータ停止の間、補間することで演算される。
【００２６】
なお、インバータ停止期間が短い場合には、図５のように前記モータ定数補正初期値設定手段９は、インバータが停止している間、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを保持し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値ΔＲ０、ΔＭ０として設定する方法でもよい。また、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。
【実施例５】
【００２７】
図９は、本発明の第５実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧Ｅｃｆを３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図９では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒは、速度センサレスベクトル制御演算手段１６内部の電圧操作量や前記電流指令生成手段７で生成される電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐや座標変換手段６により変換された直流電流Ｉｄ、Ｉｑから誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒを推定する、速度センサレスベクトル制御により生成される。速度センサレスベクトル制御演算手段１６は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆ＾ｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧Ｅｃｆを用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate signal）を生成する。
【００２８】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し（図１の１４項の実線部分）、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００２９】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを初期値として、温度検出手段１５から得られた誘導電動機の温度情報ｔを用いて式（１）の関係からインバータ停止中のモータ定数補正値を補間することで演算される。なお、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。
【実施例６】
【００３０】
図１０は、本発明の第６実施例のインバータ制御装置を示している。ＰＷＭインバータ１は、直流電源２から受電フィルタ３を介して得た直流電圧を３相の交流電圧に変換する。ＰＷＭインバータ１により生成された３相交流電圧は誘導電動機４に印加され、誘導電動機４を駆動する。図１０では１台の誘導電動機として図示しているが、複数台の誘導電動機であってもよい。誘導電動機４に流入する交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは電流検出手段５で検出され、座標変換手段６で交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換される。直流電流Ｉｄ、Ｉｑに対する目標値である電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐは電流指令生成手段７で生成される。誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒは、速度センサレスベクトル制御演算手段１６内部の電圧操作量や前記電流指令生成手段７で生成される電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐや座標変換手段６により変換された直流電流Ｉｄ、Ｉｑから誘導電動機４の速度情報Ｆ＾ｒを推定する、速度センサレスベクトル制御により生成される。速度センサレスベクトル制御演算手段１６は、電流指令Ｉｄｐ、Ｉｑｐと直流電流Ｉｄ、Ｉｑと速度情報Ｆ＾ｒと受電フィルタ３から得られる直流電圧を用いて、誘導電動機４を駆動するための変調率Ｖｃと電圧位相θを演算する。ＰＷＭ制御演算手段１０は、ベクトル制御演算手段９により生成された変調率Ｖｃと電圧位相θからパルス幅変調方式によりＰＷＭインバータに対するスイッチング指令であるゲート信号（gate  signal）を生成する。
【００３１】
モータ定数補正演算手段１２は、インバータが起動している間、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数設計値と誘導電動機４のモータ定数の誤差を補正する変数であるモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを演算し（図１の１４項の実線部分）、ベクトル制御演算手段９が有するモータ定数補正設計値を補正することで制御性能の向上を実現する。モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭの演算は、ベクトル制御演算手段９内部の電圧操作量などを用いて行うが、ここでは図示していない。また、モータ定数補正演算手段１２の詳細は、前記特許文献１などの公知例があるため省略する。
【００３２】
モータ定数補正初期値設定手段１１は、モータ定数補正値ΔＲ、ΔＭに対するインバータ起動時の初期値ΔＲ０、ΔＭ０を設定する。ΔＲ０、ΔＭ０は、インバータ停止直前のモータ定数補正値ΔＲ、ΔＭを初期値として、速度情報Ｆ^ｒとタイマ１３から得られるインバータ停止からの経過時間Ｔと温度検出手段１５から得られた誘導電動機の温度情報ｔとを用いて、図２〜４の関係からインバータ停止の間、補間することで演算される。
【００３３】
なお、インバータ停止中に補間するモータ定数補正値として、温度変化に対する変動が大きい抵抗値に対するモータ定数補正値のみ補間する方法でもよい。本発明の一例として、インバータ停止期間が短い場合において、インバータ停止時のモータ定数補正値を保持する方法についてシミュレーションを行った。シミュレーション条件は抵抗誤差＋３０％、速度一定とし、時間１秒でゲートスタート、９秒でゲートストップ、１１秒で再ゲートスタートとした。
【００３４】
図１１、１２は、シミュレーション結果を示す。図１１は、従来技術のように、インバータを起動する毎にモータ定数誤差がない状態を初期値としてモータ定数補正を開始した場合である。図１２は、本発明の一例として、インバータ停止期間が短い場合において、インバータ停止時のモータ定数補正値を保持し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値とした場合である。また、図１１、１２において（ａ）は抵抗誤差に対するモータ定数補正値であり、１．０が抵抗誤差が無い状態を表す。（ｂ）はトルク指令に対する実トルクの偏差を示している。
【００３５】
図１１では、インバータ起動毎にモータ定数誤差がない状態からモータ定数補正を開始しているため、インバータ起動時毎に８％程度のトルク偏差が生じている。一方、図１２では、インバータ停止時のモータ定数補正値を保持し、インバータ再起動時の初期値として用いることで、インバータ再起動時のトルク偏差が４％程度に抑制できている。
【００３６】
このように、本発明によりインバータ再起動時のモータ定数誤差を抑制し、トルク精度や電流精度といった制御性能の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
鉄道車両では、駅停車や惰行時などインバータ停止と再起動を頻繁に繰り返す。そのため、インバータを起動する毎にモータ定数補正値を再計算するのではなく、インバータが停止している間、インバータ停止中の速度情報やインバータ停止からの経過時間によってモータ定数補正値を補間し、インバータ再起動時のモータ定数補正値の初期値とすることで、トルク精度や電流精度といった制御性能の向上が可能となる。
【００３８】
特に鉄道車両では、インバータ起動時のトルク精度は乗り心地に影響するため、本発明の効果であるトルク精度の向上は実用上有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図２】モータ温度と抵抗値の関係を示す図である。
【図３】インバータ停止中のモータ温度変化を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例のモータ定数補正値の補間を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例のモータ定数補正値の保持を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図７】本発明の第３実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図９】本発明の第５実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施例のインバータ制御装置を示す図である。
【図１１】従来技術によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明によるシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    ＰＷＭインバータ
２    直流電源
３    受電フィルタ
４    誘導電動機
５    電流検出手段
６    座標変換手段
７    電流指令生成手段
８    速度検出手段
９    ベクトル制御演算手段
１０    ＰＷＭ制御演算手段
１１    モータ定数補正初期値設定手段
１２    モータ定数補正演算手段
１３    タイマ
１４    モータ定数補正値の変化
１５    温度検出手段
１６    速度センサレスベクトル制御演算手段
【図１】
0004805679.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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