(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令に基づいて誘導電動機を可変速運転する電力変換器を備えた誘導電動機の駆動装置において、前記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、演算した前記すべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、前記最大トルク発生すべり周波数へ接近した度合いに応じて、前記速度指令の変化率を低減する変化率低減手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記誘導電動機に実質的に最大トルクを発生させる前記最大トルク発生すべり周波数を演算する最大トルク発生すべり周波数演算部を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、速度指令の前記変化率低減手段は、前記速度指令の増加率を低減する増加率低減手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項４】
請求項１または２において、速度指令の前記変化率低減手段は、前記速度指令を低下させる速度指令低減手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項５】
請求項１または２において、速度指令の前記変化率低減手段は、前記速度指令の変化率を、最大トルク推定値に応じて設定する手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記速度指令または速度相当値が所定値以下の領域で、励磁電流指令Ｉｄ＊を、それ以外の領域に比べて大きく設定する手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記速度指令あるいは速度推定値のいずれかが所定値以下の領域で、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を、それ以外の領域に比べて大きく設定する手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記速度指令あるいは速度推定値のいずれかが所定値以下の領域で、負荷の大きさに依らず、前記誘導電動機の電流を実質的に一定に制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項９】
速度指令に基づいて誘導電動機を可変速運転する電力変換器を備えた誘導電動機の駆動装置において、前記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、演算した前記すべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、前記最大トルク発生すべり周波数へ接近した度合いに応じて、前記速度指令の変化率を低減する変化率低減手段と、演算した前記すべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、視覚および／または聴覚にて警報を発する報知手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項１０】
請求項９において、速度指令の前記変化率低減手段は、前記速度指令の増加率を低減する増加率低減手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項１１】
請求項９または１０において、前記速度指令または速度相当値が所定値以下の領域で、励磁電流指令Ｉｄ＊を、それ以外の領域に比べて大きく設定する手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかにおいて、負荷の大きさに依らず、前記誘導電動機の電流を実質的に一定に制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動装置。
【請求項１３】
速度指令に基づいて誘導電動機を可変速運転する電力変換器を備えた誘導電動機の駆動方法において、前記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべり周波数演算ステップと、演算した前記すべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、前記最大トルク発生すべり周波数へ接近した度合いに応じて、前記速度指令の変化率を低減する変化率低減ステップを備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動方法。
【請求項１４】
請求項１３において、速度指令の前記変化率低減ステップは、前記速度指令の増加率を低減する増加率低減ステップを備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、速度指令の前記変化率低減ステップは、前記速度指令の変化率を、最大トルク推定値に応じて設定するステップを備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかにおいて、前記速度指令または速度相当値が所定値以下の領域で、励磁電流指令Ｉｄ＊を、それ以外の領域に比べて大きく設定するステップを備えたことを特徴とする誘導電動機の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機を可変速駆動する誘導電動機の駆動装置および方法に係り、特に、荷物を吊り上げるクレーン機器などを駆動する場合に適した誘導電動機の駆動装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーン等の昇降機器を用い、荷物を加速度αで吊り上げる場合、必要なトルクτｍは（１）式に示すように、加速度αや積荷の重さｍ・ｇに依存する。尚、（１）式では、半径ｒの滑車により荷を吊り上げているものとし、Ｊは電動機や機械系（滑車等）を含む全慣性モーメント、ωは電動機回転速度、ｍは積荷の質量、ｇは重力加速度である。
【０００３】
Ｍ・α・ｒ＝Ｊ・ｄω／ｄｔ＝τｍ−ｍ・ｇ・ｒ…………………………………（１）
ここで、トルクτｍの最大値は電動機容量で決まり、ｍ・ｇ・ｒが大きいと、（１）式における加速度αが負またはゼロとなリ、荷物を持ち上げることは不可能である。また、加速度αが正であっても、速度変化率ｄω＊／ｄｔが（トルクτｍ最大値−Ｍ・ｇ・ｒ）／Ｊより大きければ、電動機は、指令に追従することができず、吊り上げは失敗する。
【０００４】
従来の誘導電動機のベクトル制御については、例えば、特許文献１に開示されている。従来の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御の概要を説明する。起動指令に応じて一次周波数が与えられ、励磁電流指令を演算し、誘導電動機が起動すると、電流や電圧指令などから速度推定値を演算する。この速度推定値が、与えられた速度指令に一致するようにトルク電流指令を演算する。ｄ，ｑ各軸の電流制御系を備え、それぞれが指令値に一致するように、ｄ，ｑ各軸の電圧を補正する。電力変換器に対する一次周波数指令は、速度指令、速度推定値、電流指令などから演算される。この一次周波数指令や各種電流指令、および電流制御部の出力を用い、ｄ，ｑ各軸の電圧指令を演算し、演算位相を用い、３相の交流電圧指令に変換し、これに基づき電力変換器によって３相交流電圧を発生させ、誘導電動機に供給する。
【０００５】
このようにして、従来のベクトル制御では、所定の速度指令に実速度が追従するように、電流、電圧を制御する。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５１２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
クレーン等の昇降機器においては、ある重さの荷物を吊り上げ、別の場所に吊り降ろし、次に、違う重さのものを吊り上げるといった動作を行う場合があり、負荷の大きさが毎回大きく異なる可能性がある。加速レートが常に一定である場合、荷重（ｍ・ｇ）が大きいと、（１）式から、加速できないケースが生じる。荷物が吊り上げられない場合は、例えば、作業者に警報を発して、荷物を減らし負荷を軽くさせた後、吊り上げを行うといった方法もあるが、作業が中断してしまい、効率が悪い。最大負荷が想定できる場合は、初期設定された加速レートでも問題はないが、負荷の大きさが毎回異なり、想定外の負荷がかかるような場合には、従来の制御方法では対応できなかった。
【０００８】
本発明の目的は、種々の荷重に対して、作業中断などを無くし、効率の良い運転を行う誘導電動機の駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その一面において、速度指令に基づいて誘導電動機を可変速運転する電力変換器を備えた誘導電動機の駆動制御において、誘導電動機のすべり周波数を演算し、演算したすべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、速度指令の変化率を低減することを特徴とする。
【００１０】
速度指令の変化率低減手法は、望ましくは、速度指令の増加率を低減する。
【００１１】
本発明は、他の一面において、速度指令に基づいて誘導電動機を可変速運転する電力変換器を備えた誘導電動機の駆動制御において、誘導電動機のすべり周波数を演算し、このすべり周波数が、最大トルクを発生する最大トルク発生すべり周波数に所定範囲まで近づいたとき、視覚および／または聴覚にて警報を発することを特徴とする。
【００１２】
本発明の望ましい実施態様においては、誘導電動機のすべり周波数を演算するすべり周波数演算部と、最大トルクを発生させるすべり周波数を演算する最大トルク発生すべり周波数演算部を設け、すべり周波数演算値が、最大トルク発生すべり周波数に応じた所定値を超えたとき、速度指令の変化率を抑制したり、あるいは、速度指令を補正するとともに、このことを表示器とスピーカにより作業者へ報知する。
【００１３】
また、本発明の望ましい他の実施態様においては、すべり周波数演算値と、最大トルク発生すべり周波数に応じた所定値との差分に基づいて、速度指令の変化率を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、誘導電動機を加速する際、荷重に見合った最適なレートで電動機を加速できる。これにより、例えば、クレーン等の昇降機器で荷物を吊り上げる際、所定の加速レートに対し荷重が重い場合についても、最適な加速レートに変更し、装置を止めることなく、効率の良い作業を行うことができる。
【００１５】
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の中で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１による誘導電動機の駆動装置の全体制御ブロック図である。まず、ベクトル制御による誘導電動機の駆動制御系から説明する。
【００１８】
速度指令演算部１から速度指令ωｒ＊を出力する。加速の際、ωｒ＊は時間と共に所定の変化率で変化する。励磁電流指令演算部２では、励磁電流指令Ｉｄ＊を演算する。速度推定部３では、電流帰還値や電圧指令などから速度推定値ωｒ＾を演算する。尚、ωｒ＾演算方法は様々な方法があり、本発明は、この実施例以外のωｒ＾推定方法に対しても適用できる。速度制御部４は、ωｒ＾がωｒ＊に一致するようにトルク電流指令Ｉｑ＊を演算する。ｄ軸電流制御部５及びｑ軸電流制御部６では、それぞれＩｄ帰還値（ＩｄＦＢ）とＩｑ帰還値（ＩｑＦＢ）が、Ｉｄ＊とＩｑ＊に一致するように、ｄ軸、ｑ軸電圧補正値Δｄ、Δｑを演算する。一次周波数演算部７では、ωｒ＊、ωｒ＾、Ｉｑ＊等から一次周波数ω１を演算する。電圧指令演算部８では、ω１や各種電流指令、電流制御部の出力を用い、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を演算する。Ｖｄ＊、Ｖｑ＊は、位相演算部９で演算された位相θを用い、座標変換部１０で３相交流電圧指令に変換され、電力変換器１１を介して、誘導電動機１２に３相交流電圧が印加される。また、電流検出部１３からの電流検出値は、座標変換部１４で、上記位相θを用いて、電流帰還値ＩｄＦＢ、ＩｑＦＢに変換される。
【００１９】
次に、本発明により付加した速度変化率修正制御系を、その概要から説明する。
【００２０】
まず、すべり周波数推定値演算部１５で、誘導電動機１２のすべり周波数ωｓ＾を推定演算する。一方、最大トルク発生すべり演算部１６では、最大トルクを発生させるすべり周波数ωｓｍａｘを演算する。次に、推定した誘導電動機１２のすべり周波数ωｓ＾が、最大トルクを発生させるすべり周波数ωｓｍａｘを超えてはいけないので、速度変化率演算部１７で、前記ωｓｍａｘに応じたしきい値を演算する。そして、速度変化率補正部１８において、速度指令ωｒ＊の変化率が正の場合、その変化率、特に、増加率が、速度変化率演算部１７で設定した値を超えないように補正するのである。
【００２１】
これによって、誘導電動機１２を加速する際、荷重に見合った最適なレートで電動機を加速できる。以下に、速度変化率修正制御系を、詳細に説明する。
【００２２】
まず、すべり周波数推定値演算部１５で、誘導電動機１２のすべり周波数ωｓ＾を推定演算する。すべり周波数ωｓは、例えば、以下のように演算できる。
【００２３】
電圧指令演算部８では、Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を（２）式、（３）式のように演算する。
【００２４】
Ｖｄ＊＝ｒ１＊・Ｉｄ＊−ω１＊・Ｌσ＊・Ｉｑ＊＋Δｄ………………………（２）
Ｖｑ＊＝ｒ１＊・Ｉｑ＊＋ω１＊・Ｌσ＊・Ｉｄ＊
＋ω１＊・（Ｍ＊／Ｌ２＊）・Φ２ｄ＊＋Δｑ…………………………（３）
ここで、電動機の定数の符号は、ｒ１＊が一次抵抗、Ｌσ＊は１次＋２次漏れインダクタンス、Ｍ＊は相互インダクタンス、Ｌ２＊は相互インダクタンスと二次側漏れインダクタンスの和の設定値、Φ２ｄ＊は二次側ｄ軸磁束指令値である。Δｄ、Δｑは、前述のｄ軸電流制御部５、ｑ軸電流制御部６の出力である。一方、電動機１２の内部では、（４）、（５）式の関係が成り立つ。アスタリスク（＊）がないものは電動機側の実値であり、Φ２ｑは２次側ｑ軸磁束である。
【００２５】
Ｖｄ＝ｒ１・Ｉｄ−ω１・Ｌσ・Ｉｑ−ω１・（Ｍ／Ｌ２）・Φ２ｑ…………（４）
Ｖｑ＝ｒ１・Ｉｑ＋ω１・Ｌσ・Ｉｄ＋ω１・（Ｍ／Ｌ２）・Φ２ｄ…………（５）
電流制御系により、Ｉｄ＝Ｉｄ＊、Ｉｑ＝Ｉｑ＊に制御され、低速領域においては、（３）、（５）式の右辺第２項は、それぞれ右辺第３項に比べ小さく無視できる。また、ｒ１、ω１、Ｍ、およびＬ２は、設定値通りと仮定し、一般的には、Ｖｄ＊＝Ｖｄ、Ｖｑ＊＝Ｖｑであることから、Φ２ｄ＾、Φ２ｑ＾を求めると、（６）、（７）式となる。
【００２６】
Φ２ｄ＾＝
（Δｑ＋ω１＊（Ｍ＊／Ｌ２＊）Φ２ｄ＊）／ω１＊（Ｍ＊／Ｌ２＊）……（６）
Φ２ｑ＾＝−Δｄ／（ω１＊（Ｍ＊／Ｌ２＊））…………………………………（７）
これを用いて、ωｓ＾を下記のように求める。一般に、Φ２ｑ、Φ２ｄは、（８）、（９）式を満たす。ここで、Ｔ２は電動機二次時定数、ｓは微分演算子である。
【００２７】
Φ２ｄ＝（Ｍ・Ｉｄ＋ωｓ・Ｔ２・Φ２ｑ）／（１＋Ｔ２・ｓ）………………（８）
Φ２ｑ＝（Ｍ・Ｉｑ−ωｓ・Ｔ２・Φ２ｄ）／（１＋Ｔ２・ｓ）………………（９）
ここで、低速時において高トルクを発生させるために、Ｉｄを、定格電流程度（定格励磁電流の２倍以上程度）流し、且つ、Ｉｑ＝０に制御する場合、ωｓの定常解は、（９）式から（１０）式のようになる。
【００２８】
ωｓ＝−１／Ｔ２・Φ２ｑ／Φ２ｄ………………………………………………（１０）
したがって、（６）、（７）、および（１０）式からωｓを演算し、ωｓ＾とする。
【００２９】
次に、最大トルク発生すべり演算部１６で、最大トルクを発生させるすべり周波数ωｓｍａｘを演算する。トルクτｍは（１１）式のようになる。尚、（１１）式で、Ｐは電動機の極数である。
【００３０】
τｍ＝３・（Ｐ／２）・（Ｍ／Ｌ２）・（Φ２ｄ・Ｉｑ−Φ２ｑ・Ｉｄ）…（１１）
ここで、上記と同様に、Ｉｄを通常より大きくし、Ｉｑ＝０に制御する場合は、トルクは（１２）式のようになる。
【００３１】
τｍ＝３・（Ｐ／２）・（Ｍ／Ｌ２）・（−Φ２ｑ・Ｉｄ）…………………（１２）
Ｉｄは一定値であるため、（１２）式から、Φ２ｑが負に最大のときに、最大トルクが発生する。さらに、（８）、（９）式を、Φ２ｄ、Φ２ｑについて定常解を導くと、（１３）、（１４）式になる。尚、（１３）、（１４）式の＾は、べき乗をあらわす記号である。
【００３２】
Φ２ｄ＝Ｍ・Ｉｄ／（１＋（ωｓ・Ｔ２）＾２）………………………………（１３）
Φ２ｑ＝−ωｓ・Ｔ２・Ｍ・Ｉｄ／（１＋（ωｓ・Ｔ２）＾２）……………（１４）
ここで、Ｉｄとして、定格励磁電流以上を流すため、磁束飽和領域まで磁束が増加し、磁束がγ・Φ０になっているものとする。Φ０は電動機の定格磁束を示し、通常γは１．１〜１．３程度である。このとき、Φ２ｄ、Φ２ｑは、（１５）式を満たし、（１６）式のような関係になる。
【００３３】
√（Φ２ｄ＾２＋Φ２ｑ＾２）＝γ・Φ０………………………………………（１５）
Ｍ・Ｉｄ／（１＋（ωｓ・Ｔ２）＾２）＝γ・Φ０……………………………（１６）
（１６）式と（１４）式から、Φ２ｑは（１７）式のようになる。
【００３４】
Φ２ｑ＝−ωｓ・Ｔ２・γ・Φ０／（１＋（ωｓ・Ｔ２）＾２）……………（１７）
クレーンでの荷物吊り上げ時に、一次周波数ω１を上げ、Ｉｄを定格以上に与えている場合、Φ２ｑは（１７）式に従い、ωｓに対し単調増加する。一次周波数ω１は、電動機が静止状態から回転するまではωｓに等しい。しかし、この一次周波数ω１が増加し続けると、磁気飽和が解け、Φ２ｑは（１４）式に従う。
【００３５】
図２は、本発明の実施例１による誘導電動機の駆動装置における誘導電動機の速度に対するｑ軸磁束特性図であり、速度ωｓ（所定値で規格化）に対する磁束Φ２ｑの絶対値（所定値で規格化）を示したものである。この実施例では、所定の低速域では、励磁電流Ｉｄを、定格励磁電流以上の実質的に一定値で制御し、Ｉｑを実質的にゼロに固定する制御を採用している。所定速度まで加速すると、励磁電流を速度の増加に伴って定格励磁電流相当値まで減少させる。この励磁電流Ｉｄの減少により、（１４）式と（１７）式のカーブが交差したところで飽和が解け、Φ２ｑすなわちトルクが最大となる。（１７）式から、トルクが最大となるすべり周波数ωｓｍａｘは、（１８）式のようになり、そのときの最大トルクτｍｍａｘは（１９）式のようになる。（１８）式では、ＩｄはＩｄＦＢやＩｄ＊を用いて求めればよく、γは、例えば１．１〜１．３程度の値を入れておけばよい。
【００３６】
ωｓｍａｘ＝√（（Ｍ・Ｉｄ／γ／Φ０）＾２−１）／Ｔ２…………………（１８）
τｍｍａｘ＝３・（Ｐ／２）・（Ｍ／Ｌ２）・γ・Φ０・√（Ｉｄ＾２−（γ・Φ０／Ｍ）＾２）………………………………………………………………………………（１９）
また、Ｉｄは定格励磁電流以上の一定値で制御し、Ｉｑは０で一定制御する場合、負荷の大きさに依らず、電流値は次に述べる所定速度ωｒ１まで実質的に一定となる。
【００３７】
図３は、本発明の実施例１において、速度指令に対する電流制御特性図である。この図に示すように、速度指令ωｒ＊が、ゼロ速度から所定速度ωｒ１までの定速域では、励磁電流Ｉｄを所定の大きな一定値とし、従来のセンサレスベクトル制御においてトルク電流と呼ばれるｑ軸電流Ｉｑを実質的にゼロに保つ。この低速域では、大きな励磁電流Ｉｄによって同期電動機の磁束は飽和状態にあり、したがって、図２に示した飽和時の|Φｑ|に基く電動機トルクによって起動・加速する。速度指令ωｒ＊が所定値ωｒ１に達すると、速度指令ωｒ＊の増加につれてＩｄを減少させる。所定速度ωｒ２で、Ｉｄが定格励磁電流相当値まで減少するように、励磁電流指令演算部２を構成すれば、ｑ軸電流Ｉｑは、速度制御部４によって、速度ωｒ＾を速度指令ωｒ＊に追従させるように、負荷に応じた電流値を流し、加速トルクを発生させる。
【００３８】
図４は、本発明の実施例１における速度変化率演算部１７の具体的構成例図である。図に示すように、しきい値演算部１７１で、ωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨを演算する。例えば、ωｓｍａｘをａ倍（ａ≦１）する。比較部１７２では、ωｓ＾とωｓｍａｘＴＨを比較し、ωｓ＾≦ωｓｍａｘＴＨであれば、速度変化率設定部１７４において、初期設定されている速度変化率を設定する。一方、ωｓ＾＞ωｓｍａｘＴＨであれば、最適速度変化率演算部１７３で演算された速度変化率ｄω／ｄｔ２を設定する。最適速度変化率演算部１７３では、例えば、（１２）式と（７）式からτｍ＾を推定演算し、（１）式を用いて演算されるｄω／ｄｔを、新しい速度変化率ｄω／ｄｔｎｅｗとして出力する。
【００３９】
次に、速度変化率補正部１８では、速度指令ωｒ＊の変化率が正の場合、その変化率が速度変化率演算部１７の出力値を超えないように補正する。なお、ωｒ＊の変化率が負の場合は、その絶対値が速度変化率演算部１７の出力の絶対値を超えないように補正する。速度変化率演算部１７による補正値は、ωｓ＾≦ωｓｍａｘＴＨの場合は、初期設定されている速度変化率を設定するため、速度変化率補正部１８ではωｒ＊の変化率は補正されない。一方、ωｓ＾＞ωｓｍａｘＴＨであれば、速度変化率演算部１７からは最適速度変化率演算部１７３による新しい速度変化率が出力され、速度変化率補正部１８でその値に補正される。
【００４０】
一方、比較部１７２は、ωｓ＾がωｓｍａｘＴＨを超えた場合、過荷重であると判断し、警報手段１９の警報出力部１９１へ過荷重信号を出し、表示部１９２で視覚的に表示し、音声出力部１９３で音声による警報を発する。
【００４１】
以上のように、本実施例では、すべり周波数推定値ωｓ＾が最大トルクを発生するすべり周波数ωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨを超えた場合、速度指令ωｒ＊の変化率を変更し、再設定した値に補正する。このため、荷重に比べて速度指令ωｒ＊の変化率が大きすぎる場合は、その変化率を下げて、安定に加速できるようにする。
【００４２】
また、すべり周波数推定値ωｓ＾が、最大トルク発生すべり周波数ωｓｍａｘに近づきすぎた時点で警報を発することによって、クレーン等の作業者に、その旨を伝達する。
【実施例２】
【００４３】
本発明の実施例２による誘導電動機の駆動装置について、実施例１と異なる部分について説明する。例えば、実施例１とは逆に、低速域において、励磁電流Ｉｄを実質的にゼロすなわちＩｄ＝０に保ち、ｑ軸電流Ｉｑを通常の定格トルク電流よりも大きな定格電流相当を流した場合を考える。速度推定値ωｓ＾は、（８）式で、Ｉｄ＝０とした定常解として、（２０）式のようになる。例えば、Φ２ｄ、Φ２ｑとしては、（６）式、（７）式のΦ２ｄ＾、Φ２ｑ＾を用いればよい。
【００４４】
ωｓ＾＝１／Ｔ２・Φ２ｄ／Φ２ｑ………………………………………………（２０）
（２０）式のωｓ＾は、実施例１の（１０）式において、ｄとｑの添え字を入替え、極性符号を逆転したものである。したがって、発生最大トルクτｍｍａｘやその時のすべり周波数ωｓｍａｘは、それぞれ（１８）式、（１９）式のｄとｑを入替えたものと等価的に等しい。このため、次に、実施例１と同様に、図４のしきい値演算部１７１で、ωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨを、例えばωｓｍａｘをａ倍（ａ≦１）して演算する。そして、速度推定値ωｓ＾がωｓｍａｘＴＨを超えた場合に、速度指令ωｒ＊の変化率を変更することで、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４５】
本発明の実施例３による誘導電動機の駆動装置について、実施例１と異なる部分について説明する。本実施例３では、図４の最適速度変化率演算部１７３において、ｄω／ｄｔ２としてゼロを与える。これにより、速度指令ωｒ＊の変化率が荷重に比べて大きすぎ、速度変化率設定部１７４においてωｓ＾がωｓｍａｘＴＨを上回った際、ｄω／ｄｔｎｅｗとしてゼロが出力され、図１の速度変化率補正部１８において、ωｒ＊が固定される。この後、ωｓ＾がωｓｍａｘＴＨ以下に下がった場合、速度変化率設定部１７４から、初期設定されている速度変化率を出力するため、速度変化率補正部１８では、ωｒ＊の変化率は補正されない。本実施例３では、速度指令の変化率を実質的にゼロとする速度指令の変化阻止手段を形成しており、実施例１、２に比べて最適速度変化率演算部１７３での設定が簡素化され、速度変化率は平均的に最適値になる。
【実施例４】
【００４６】
本発明の実施例４による誘導電動機の駆動装置について、実施例１と異なる部分について説明する。本実施例４では、図４の最適速度変化率演算部１７３において、ｄω／ｄｔ２として、最大トルク推定値×所定値／Ｊとして与える。最大トルク推定値は、例えば、（１９）式から演算できる。通常、最大トルクと荷重トルクの差である加速トルクは、最大トルクの０．１倍から０．７倍程度であると考えられ、上記所定値を、０．１〜０．７程度に設定すればよい。本実施例４では、実施例３と同様、実施例１、２に比べて最適速度変化率演算部１７３での設定が簡素化され、しかも、実施例３に比べて、速い加速が可能となるメリットがある。
【実施例５】
【００４７】
図５は、本発明の実施例５による誘導電動機の駆動装置における速度変化率演算部の構成図である。実施例５について、実施例１と異なる部分について説明する。
【００４８】
まず、しきい値演算部１７１で、ωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨを演算する。例えば、実施例１と同じく、ωｓｍａｘをａ倍（ａ≦１）する。減算部１７５において、ωｓ＾と、ωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨとの偏差を取り出し、速度変化率設定部１７６によりｄω／ｄｔｎｅｗを演算する。例えば、速度変化率設定部１７６は、比例あるいは比例積分器で構成する。これにより、ωｓ＾が最大トルクを出すωｓｍａｘに近づくように、ωｒ＊変化率が補正される。
【００４９】
本実施例５によれば、荷重に対し速度変化率が大きすぎる場合は、その変化率を下げ、逆に、速度変化率が小さい場合は、変化率を上げることによって、最適な速度変化率を設定することができる。
【実施例６】
【００５０】
図６は、本発明の実施例６による誘導電動機の駆動装置の全体制御ブロック図である。実施例６について、実施例１と異なる部分について説明する。
【００５１】
速度補正値演算部２０において、ωｓ＾とωｓｍａｘに応じたしきい値ωｓｍａｘＴＨとの差に応じて、速度補正値Δωｒ＊を出力する。速度補正部２１では、Δωｒ＊によりωｒ＊を補正する。例えば、Δωｒ＊は、ωｓ＾がωｓｍａｘＴＨを超えた場合に、ωｒ＊を所定値だけ下げたり、ωｓ＾とωｓｍａｘＴＨの差分に応じた値に比例ゲインをかけた値や、比例積分ゲインをかけた値で補正する。
【００５２】
この実施例５においては、速度指令を低下させる速度指令低減手段を形成しており、実施例１や実施例４と等価な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例１による誘導電動機の駆動装置の全体制御ブロック図。
【図２】本発明の実施例１による誘導電動機の速度に対するｑ軸磁束特性図。
【図３】本発明の実施例１における速度指令に対する電流制御特性図。
【図４】本発明の実施例１における速度変化率演算部１７の具体的構成例図。
【図５】本発明の実施例５による誘導電動機駆動装置の速度変化率演算部の構成図。
【図６】本発明の実施例６による誘導電動機の駆動装置の全体制御ブロック図。
【符号の説明】
【００５４】
１…速度指令演算部、２…励磁電流指令演算部、３…速度推定部、４…速度制御部、５…ｄ軸電流制御部、６…ｑ軸電流制御部、７…一次周波数演算部、８…電圧指令演算部、９…位相演算部、１０，１４…座標変換部、１１…電力変換器、１２…誘導電動機、１３…電流検出部、１５…すべり周波数推定値演算部、１６…最大トルク発生すべり演算部、１７…速度変化率演算部、１７１…しきい値演算部、１７２…比較部、１７３…最適速度変化率演算部、１７４，１７６…速度変化率設定部、１７５…減算部、１８…速度変化率補正部、１９…警報手段、１９１…警報出力部、１９２…表示部、１９３…音声出力部、２０…速度補正値演算部、２１…速度補正部。
【図１】
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【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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