(57)【要約】【課題】  誘導電動機のフリーラン状態における回転方向や回転数を検知する装置として、従来、直流電流をステップ状に印加し、その時発生する電流電圧のリップル成分の脈動周波数を計測し、この周波数がほぼフリーラン回転速度に比例する特性を検知し、また回転方向は２軸成分の各軸電圧成分の位相から検知していたが、低速域での脈動符号の変化周期が遅く、確実に把握するには時間がかかるという問題点を解決するため、回転数、回転方向を迅速かつ精度よく検知する装置を提供する。【解決手段】  電圧指令値出力装置からの指令値が印加されて、誘導電動機に流れる電流から、誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出して、その信号から回転状態を検知する。【選択図】        図１
2005192301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流検出装置とフリーラン状態検知装置とを備え、
前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、前記電圧指令値出力装置は、前記電力変換装置に電圧指令値を出力するものであり、前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出するものであり、
前記フリーラン状態検知装置は、前記電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が、前記誘導電動機に印加されることにより、前記誘導電動機に流れる電流から、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出し、前記抽出された信号からフリーラン状態にある前記誘導電動機の回転状態を検知することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項２】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流指令値出力装置と電流検出装置とフリーラン状態検知装置とを備え、
前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出するものであり、前記電流指令値出力装置は、前記電圧指令値出力装置に電流指令値を出力するものであり、
前記電圧指令値出力装置は、前記電流検出装置で検出した電流と、前記電流指令値出力装置の出力する電流指令値に基づいて算出した電圧指令値を、前記電力変換装置に出力するものであり、
前記フリーラン状態検知装置は、前記電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が、前記誘導電動機に印加されることにより、前記誘導電動機に流れる電流から、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出し、前記抽出された信号からフリーラン状態にある前記誘導電動機の回転状態を検知することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項３】
前記電圧指令値出力装置は、前記誘導電動機の固定子上の直交するα、β軸のうち、α軸に印加する電圧の指令値を前記電力変換装置に出力するものであり、
前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出してβ軸電流値を演算するものであり、
前記フリーラン状態検知装置には、積分手段と逆数演算手段と補正手段とが設けられており、前記積分手段は前記α軸に電圧印加後の前記β軸電流値を積分し、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号ｘを抽出し、前記逆数演算手段は前記信号ｘの逆数１／ｘを算出して出力し、前記補正手段は前記逆数１／ｘに、あらかじめ設定された前記誘導電動機の比例ゲインＫを積算して得られた信号ｗｍにより前記誘導電動機の回転状態を検知することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項４】
前記誘導電動機の制御装置にはさらに加えて、タイミング管理装置が設けられており、
前記タイミング管理装置は、前記α軸に電圧が印加された時点から、前記信号ｘが収束するあらかじめ設定された所定時間経過時点に、サンプリングタイミング信号を前記フリーラン状態検知装置に設けられた信号取得手段に出力するものであり、前記信号取得手段は、前記サンプリングタイミング信号が入力された時点で、前記補正手段の出力する信号ｗｍを取得することを特徴とする請求項３に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項５】
前記誘導電動機の制御装置にはさらに加えて、抵抗値検出装置が設けられており、
前記抵抗値検出装置は、前記誘導電動機の一次、二次巻線の温度を検出するとともにその時点での前記巻線の抵抗値を推定して前記補正手段に出力し、前記補正手段は前記抵抗値を入力して前記比例ゲインＫを遂次更新することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項６】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流検出装置とタイミング管理装置とフリーラン状態検知装置とを備え、
さらに前記フリーラン状態検知装置には、複数の積分手段と、信号取得手段と補正手段とが設けられており、
前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、前記電圧指令値出力装置は、前記誘導電動機の固定子上の直交するα、β軸のうち、α軸に印加する電圧の指令値を前記電力変換装置に出力するものであり、
前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出してβ軸電流値を演算するものであり、前記タイミング管理装置は、前記α軸に電圧を印加した時点から所定の時間経過後に、サンプリング信号を出力するものであり、前記複数の積分手段は、前記α軸に電圧印加後の前記β軸電流値を２回以上の積分を行って、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号Ｘｎを抽出するものであり、
前記信号取得手段は前記サンプリングタイミング信号を入力した時点で前記信号Ｘｎを前記補正手段に出力するものであり、
前記補正手段には、フリーラン周波数と前記信号Ｘｎとの関連を示すテーブルが設けられており、前記入力した信号Ｘｎからフリーラン状態にある前記誘導電動機の回転状態を検知することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項７】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流検出装置とタイミング管理装置とフリーラン状態検知装置とを備え、
さらに前記フリーラン状態検知装置には、複数の積分手段と、符号算出手段と符号逆転手段と信号取得手段とが設けられており、前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、
前記電圧指令値出力装置は、前記誘導電動機の固定子上の直交するα、β軸のうち、αに印加する電圧の指令値を前記電力変換装置に出力するものであり、前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出してβ軸電流値を演算するものであり、前記タイミング管理装置は、前記α軸に電圧を印加した時点から所定の時間経過後に、サンプリングタイミング信号を出力するものであり、前記複数の積分手段は、前記α軸に電圧印加後の前記β軸電流値を２回以上の積分を行って、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号Ｘｎを抽出するものであり、
前記符号算出手段は、前記信号Ｘｎを入力して符号Ｓｉｇｎ（Ｘｎ）を算出して出力するものであり、前記符号逆転手段は、前記Ｓｉｇｎ（Ｘｎ）の符号を逆転して出力するものであり、前記信号取得手段は、前記サンプリングタイミング信号を入力した時点で、前記符号逆転手段の出力する符号〔−ｓｉｇｎ（Ｘｎ）〕を出力することにより、フリーラン状態にある前記誘導電動機の回転方向を検知することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項８】
前記誘導電動機の制御装置にはさらに加えて、電流指令値出力装置が設けられており、かつ、前記電流検出装置は前記誘導電動機に流れる電流を検出してα軸電流値およびβ軸電流値を演算するものであり、前記電圧指令値出力装置は、前記電流検出装置で演算したα軸電流値およびβ軸電流値と、前記電流指令値出力装置が出力する電流指令値に基づいて算出した電圧指令値を、前記電圧変換装置に出力することを特徴とする請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項９】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流指令値出力装置と電流検出装置と、第１および第２のフリーラン状態検知装置と結果判別装置とを備え、
前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出するものであり、前記電流指令値出力装置は、前記電圧指令値出力装置に電流指令値を出力するものであり、
前記電圧指令値出力装置は、前記電流検出装置で検出した電流と、前記電流指令値出力装置の出力する電流指令値に基づいて算出した電圧指令値を、前記電力変換装置に出力するものであり、
前記第１のフリーラン状態検知装置は、前記電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が前記誘導電動機に印加されることにより、前記誘導電動機に流れる電流から、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出し、前記抽出された信号からフリーラン状態にある前記誘導電動機の第１の回転状態を検知して、前記結果判別装置に出力するものであり、
前記第２のフリーラン状態検知装置は、前記電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が前記誘導電動機に印加されることにより、前記誘導電動機に流れる電流から脈動成分を抽出するとともに、前記脈動成分が反転する回数をカウントし、前記電圧指令値印加後の時間と前記脈動成分の反転回数とから脈動周波数を算出することにより、フリーラン状態にある前記誘導電動機の第２の回転状態を検知して、前記結果判別装置に出力するものであり、
前記結果判別装置は、前記第１、第２のフリーラン状態検知装置の出力する前記第１、第２の回転状態検知結果のうち、より先に得られた結果をもって、フリーラン状態にある前記誘導電動機の回転状態とを判別することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項１０】
誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流指令値出力装置と電流検出装置とタイミング管理装置と第１、および第２のフリーラン状態検知装置と結果判別装置とを備え、
さらに前記第１のフリーラン状態検知装置には、複数の積分手段と、信号取得手段と補正手段とが設けられており、また前記第２のフリーラン状態検知装置には、脈動抽出手段と符号反転回数カウンタと脈動周波数計測手段とが設けられており、前記電力変換装置は、前記誘導電動機に電力を供給するものであり、
前記電流検出装置は、前記誘導電動機に流れる電流を検出してα軸電流値およびβ軸電流値を演算するものであり、前記電流指令値出力装置は、前記電圧指令出力装置に前記誘導電動機の固定子上のα、β軸のうちα軸に電流指令値を出力するものであり、前記電圧指令値出力装置は、前記電流検出装置が演算したα軸電流値およびβ軸電流値と、前記電流指令値出力装置が出力する電流指令値に基づいてα軸電圧指令値およびβ軸電圧指令値を算出して前記電力変換装置に出力するものであり、
前記タイミング管理装置は、前記α軸電流指令値を印加した時点から所定の時間経過後に、サンプリングタイミング信号を出力するものであり、前記第１のフリーラン状態検知装置に設けられた複数の積分手段は、前記α軸電流指令値を印加した後の前記β軸電流値を２回以上の積分を行って、前記誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号Ｘｎを抽出するものであり、
前記補正手段には、フリーラン周波数と前記信号Ｘｎとの関連を示すテーブルが設けられており、前記入力した信号Ｘｎからフリーラン状態にある前記誘導電動機の第１の回転状態を検知して前記結果判別装置に出力するものであり、
前記第２のフリーラン状態検知装置に設けられた脈動抽出手段は、前記β軸電流の脈動成分を抽出して前記符号反転回数カウンタに出力するものであり、前記符号反転回数カウンタは、前記β軸脈動電流の脈動成分の符号が反転する回数をカウントし、その値を前記脈動周波数計測手段に出力するものであり、前記脈動周波数計測手段は、前記タイミング管理装置が前記α軸に電圧を印加した時点からの時間と、前記β軸電流脈動成分の符号反転回数とから脈動周波数を算出することによりフリーラン状態にある前記誘導電動機の第２の回転状態を検知して前記結果判別装置に出力するものであり、
前記結果判別装置は、前記第１、第２のフリーラン状態検知装置の出力する前記第１、第２の回転状態検知結果のうち、より先に得られた結果をもって、フリーラン状態にある前記誘導電動機の回転状態と判別することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電車や工作機械、ファン、ポンプ等の駆動用誘導電動機の制御装置に関するものであり、特にフリーランしている誘導電動機の安定した再起動を目的としたフリーラン回転数と回転方向を検知する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導電動機の制御装置によるフリーラン回転状態の検出は、誘導電動機、ＰＷＭインバータ、電流検出手段、電流制御手段等で構成される電流制御ループに対し、直流電流指令値をステップ状に印加し、そのとき発生する電流値、電圧指令値のリップル成分の脈動周波数を計測し、この周波数がほぼフリーラン回転速度に比例する特性と利用して回転速度を検出し、またフリーラン回転方向の検出は、直交する２軸成分の電圧指令値の各軸成分に重畳した脈動成分の位相関係が、回転方向に依存することを利用していることが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−３６９４号公報（図１、図４、図５  Ｐ６３０〜Ｐ６３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に示されたフリーラン状態検出方法では、電圧指令値の各成分、あるいは電流値の各軸成分に重畳した脈動成分の位相関係を監視している。そのため、低速域で回転方向を検知する場合、脈動、符号変化の周期が遅いため、位相関係を確実に把握するのに時間がかかるという問題点があった。
例えば、フリーラン回転数が５Ｈｚの場合、７点の符号反転（３周期分）の検知にかかる時間は０．６秒である。現実には、直流の電流指令値をステップ状に印加した直後には、過度振動が存在し、これを位相変化として誤検知することを避ける目的でカウント待機時間を設けているので、この所要時間はさらに長くなる。電流脈動の符号反転の検知回数を減らせば、フリーラン回転方向の最終判定にかかる所要時間を短くできるものの、実際には誤検知が含まれても判定制度を維持するために複数回の符号反転検知が望ましい。従って検知回数の削減、所要時間の短縮を行うことに限界があるという問題点を有していた。
【０００５】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、フリーラン状態にある誘導電動機の回転数および周波数を迅速かつ確実に検知可能な制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流検出装置とフリーラン状態検知装置とを備え、
電力変換装置は、誘導電動機に電力を供給し、電圧指令値出力装置は、電力変換装置に電圧指令値を出力し、電流検出装置は、誘導電動機に流れる電流を検出し、
フリーラン状態検知装置は、電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が、誘導電動機に印加されることにより、誘導電動機に流れる電流から、誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出し、抽出された信号からフリーラン状態にある誘導電動機の回転状態を検知するものである。
【０００７】
また、さらにこの発明に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機と電力変換装置と電圧指令値出力装置と電流指令値出力装置と電流検出装置と第１および第２のフリーラン状態検知装置と結果判別装置とを備え、
電力変換装置は、誘導電動機に電力を供給し、電流検出装置は、誘導電動機に流れる電流を検出し、電流指令値出力装置は、電圧指令値出力装置に電流指令値を出力し、
電圧指令値出力装置は、電流検出装置で検出した電流と、電流指令値出力装置の出力する電流指令値に基づいて算出した電圧指令値を、電力変換装置に出力し、
第１のフリーラン状態検知装置は、電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が誘導電動機に印加されることにより、誘導電動機に流れる電流から、誘導電動機の回路時定数で決まる周波数より低い周波数成分の信号を抽出し、抽出された信号からフリーラン状態にある誘導電動機の第１の回転状態を検知して、結果判別装置に出力し、
第２のフリーラン状態検知装置は、電圧指令値出力装置の出力する電圧指令値が誘導電動機に印加されることにより、誘導電動機に流れる電流から脈動成分を抽出するとともに、脈動成分が反転する回数をカウントし、電圧指令値印加後の時間と脈動成分の反転回数とから脈動周波数を算出することにより、フリーラン状態にある誘導電動機の第２の回転状態を検知して、結果判別装置に出力し、
結果判別装置は、第１、第２のフリーラン状態検知装置の出力する第１、第２の回転状態検知結果のうち、より先に得られた結果をもって、フリーラン状態にある誘導電動機の回転状態と判別するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の誘導電動機の制御装置は、誘導電動機に流れる電流に含まれる信号のうち、誘導電動機の回路時定数に応じて緩やかに変動する成分に注目してフリーラン状態に検知するので、回転方向の情報を含むフリーラン回転周波数に比例した値を得ることができ、脈動信号の周波数計測に頼ることなく、迅速にフリーラン状態（回転方向、回転数）を検知できる。
【０００９】
またさらにこの発明の誘導電動機の制御装置は、第１のフリーラン状態検知装置によって得られる前記効果に加え、第２のフリーラン状態検知装置は、電流ループを構成することによって電力変換装置主回路のデッドタイムに起因して発生する電圧外乱の影響を抑制できて、フリーラン状態検知の精度が向上し、さらに結果判別装置によって第１、第２のいずれか先に出力する結果をもってフリーラン状態を判別しているので、低速から高速の全領域にわたって精度よく、かつ迅速にフリーラン状態を検知できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１による誘導電動機の制御装置１００を示す構成図であり、誘導電動機１、電力変換装置２、電圧指令値出力装置３ａ、電流検出装置４、フリーラン状態検知装置６ａ、タイミング管理装置７で構成され、さらに前記フリーラン状態検知装置６ａにはローパスフィルタ６０、積分手段６１、逆数演算手段６２、補正手段６３ａおよび信号取得手段６６が設けられている。
【００１１】
次に、誘導電動機１、電力変換装置２、電圧指令値出力装置３ａ、電流検出装置４の動作について説明する。なお、本説明においては電流指令値、電圧指令値、電流値を固定子座標上の直交した２軸（αβ軸）で与える。
電圧指令値出力装置３ａは、αβ軸電圧指令値ｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆを電力変換装置２に出力する。電力変換装置は入力されたαβ軸電圧指令値ｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆに基づく実際の電圧ベクトルを誘導電動機１へと出力する。例えば主回路として電圧型インバータを用いる場合には、αβ軸電圧指令値ｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆを３相での波形に変換した後、３相のインバータのスイッチングパターンを生成する演算処理を経て、主回路の制御入力にスイッチングパターンを入力することで、誘導電動機１にパルス幅変調された３相電圧が供給される。
電流検出装置４では、実際の電流を電流センサなどで取得した３相での値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに対し、次の式１、２からαβ軸での値ｉα、ｉβに座標変換を行い、このうちｉβをフリーラン状態検知装置６ａに出力する。
【００１２】
【数１】
2005192301.tif 000003
【００１３】
【数２】
2005192301.tif 000004
【００１４】
次に、誘導電動機１がフリーラン状態のときに、電圧指令出力装置３ａが直流の電圧指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏ、ｖβ＿ｒｅｆ＝０を出力したときのαβ軸電流ｉα、ｉβの挙動について説明する。
図２は、ステップ状に直流電圧指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏ、ｖβ＿ｒｅｆ＝０が出力されたときにおける、αβ軸電流ｉα、ｉβの挙動を模式的に表したものである。
α軸電流ｉαとしては、電圧指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏと誘導電動機１のα軸インピーダンスで決まる直流値が流れる。
一方、β軸電流ｉβには、誘導電動機１におけるα軸電圧からβ軸電流までの伝達特性Ｇ＿ｉβ＿ｖαに従って、過渡的な波形が現れる。Ｇ＿ｉβ＿ｖαは、式３のように表すことができる。
【００１５】
【数３】
2005192301.tif 000005
【００１６】
前記の式３は、広く一般に公知の誘導電動機の式をもとにして導出することができる。前記一般公知の式では、固定子座標軸をｄｑ軸と表記した下式４の形で記載されているが、ｄｑの添え字をαβとし、微分演算子Ｐとラプラス演算子Ｓを置き換え、二次電流を消去する式操作を行うと、前記した式３を導出できる。
【００１７】
【数４】
2005192301.tif 000006
【００１８】
α軸電圧ステップ印加後のβ軸電流ｉβは、充分な時間が経つと０に収束するが、過渡的にはフリーラン回転周波数ｗｍで脈動する成分と、それ以外の成分とが現れる。このうち、周波数ｗｍの脈動成分を発生する特性を利用するのが従来の手法であるが、フリーラン回転周波数ｗｍが小さい条件では、脈動成分の周波数を計測するのに時間がかかる課題があることは前述したとおりである。実施の形態１では、β軸電流ｉβに含まれる信号のうち、誘導電動機の回路時定数に応じて緩やかに変動する成分に注目することでフリーラン状態を検知する。以下、その原理を説明する。
ここで、β軸電流ｉβを一回積分した信号ｘを仮定する。誘導電動機１のα軸電圧から信号ｘまでの伝達特性はＧ＿ｉβ＿ｖα／ｓとなる。この伝達特性Ｇ＿ｉβ＿ｖα／ｓの低周波数領域、特に
｜ｓ｜＜＜｜Ｒ１／Ｌ１｜（よって明らかに｜ｓ｜＜＜｜Ｒ１／σＬ１｜）、
｜ｓ｜＜＜｜Ｒ２／Ｌ２｜
における特性は、式３に上記近似条件を代入することで以下の式５のように求まる。
【００１９】
【数５】
2005192301.tif 000007
【００２０】
式５において、フリーラン回転状態検知が必要なｗｍの範囲に対し、Ｒ２／Ｌ２が充分小さいと仮定し（Ｒ２／Ｌ２）２＜＜ｗｍ２とすると、さらに次の式６が成り立つ。
【００２１】
【数６】
2005192301.tif 000008
【００２２】
式６は、Ｇ＿ｉβ＿ｖα／ｓの低周波ゲインがフリーラン周波数ｗｍの逆数に比例し、かつ比例係数の符号が負であることを示している。
なお、前記フリーラン周波数ｗｍは誘導電動機の回転方向が正転時には正、逆転時には負の値をとるためＧ＿ｉβ＿ｖα／ｓは回転方向の情報を含んでいる。
この実施の形態１における誘導電動機１のフリーラン状態検知装置６ａは、前記式６の特性を利用して回転方向の情報を含めてフリーラン回転周波数を検知するものである。すなわち、直流信号を増幅する積分手段６１によって、α軸電圧ステップを印加後のβ軸電流ｉβに対する直流成分を信号ｘとして増幅抽出する。なお、式５、式６の導出で注目した低周波数領域の信号を抽出するように、Ｒ１／Ｌ１やＲ２／Ｌ２よりも低いカットオフ周波数が設定されたローパスフィルタ６０を設置するのがさらに望ましい。図２（ａ）〜（ｄ）に印加電圧や各電流波形の模式図を、図２（ｅ）に前記信号ｘの波形模式図を示す。式６からα軸電圧ステップ指令ｖα＿ｒｅｆがＶ０である場合の信号ｘの収束値は、以下の式７のようになる。
【００２３】
【数７】
2005192301.tif 000009
【００２４】
このように、α軸電圧ステップ指令印加後のｘの収束値は、ステップ幅のＶｏに比例し、フリーラン周波数ｗｍに反比例する信号として抽出される。
従って、逆数演算手段６２にて、下記の式８で示すようにｘの逆数１／ｘを算出して出力し、補正手段６３ａに予め求められ設定されている前記誘導電動機１の下記の式９で示される比例ゲインＫを、１／ｘの収束値に積算して出力すれば、符号情報を含むフリーラン回転周波数ｗｍを得ることができる。
【００２５】
【数８】
2005192301.tif 000010
【００２６】
【数９】
2005192301.tif 000011
【００２７】
なお、ｘや１／ｘが定常値に収束するための所要時間は誘導機定数によって決まるが、従来例で示した、例えば５Ｈｚの低速域での脈動周波数計測所要時間に比較すると、１／２〜１／３程度の時間に短縮することが可能である。またタイミング管理装置７は、α軸電圧ステップ指令が、電圧指令値算出装置３ａから印加された時点から、信号ｘが収束する時間を考慮してあらかじめ設定された一定期間後にサンプリングタイミング信号を信号取得手段６６に出力すると信号取得手段６６は、タイミング管理装置７からサンプリングタイミング信号が入力された時点で、補正手段６３ａが出力する信号を取得し、フリーラン回転周波数検出結果として出力する。
以上に示したようにこの実施の形態１では、α軸電圧ステップ指令印加後のβ軸電流ｉβに対し、直流成分を抽出して積分処理、逆数演算処理を行った信号の収束値を取得することで、回転方向の情報を含み、かつフリーラン回転周波数に比例した値を得ることができ、脈動信号の周波数計測に頼ることなく、高速にかつ精度よくフリーラン状態を検知できる。
【００２８】
実施の形態２．
次に実施の形態２の構成を図３に示す。この実施の形態２は前述した図１に示した実施の形態１の構成に対し、抵抗値検出装置８を付加した構成となっており以下、その詳細を説明する。
なお、前記実施の形態１と同様なものは、その説明を省略し、新たな構成要件についてのみ説明する。抵抗値検出装置８は、運転中の発熱等に起因して変動する誘導電動機１の一次抵抗値、二次抵抗値の値を検知する機能を有し、温度検出手段８１、抵抗変動補正手段８２から構成されている。温度検知手段８１では、温度センサなどを用いて誘導電動機１の巻線の温度を検知し、抵抗変動補正手段８２に出力する。抵抗変動補正手段８２には、誘導電動機１の一次抵抗Ｒ１、および二次抵抗Ｒ２の温度データが格納されており、温度検知手段８１で検知された巻線温度の値に基づいてＲ１、Ｒ２の実際値を推定し、フリーラン状態検知装置６ｂにおける補正手段６３ｂに出力する。
実施の形態１の式３でも述べたとおり、誘導電動機１におけるα軸電圧からβ軸電流までの伝達特性Ｇ＿ｉβ＿ｖαは、一次抵抗値Ｒ１、二次抵抗値Ｒ２の大きさが影響しており、α軸電圧ステップ指令印加後のｘの収束値、およびその逆数についても、式７のようにＲ１、Ｒ２が影響する。すなわち、補正手段６３ｂに設けられ予め計算して求められた補正ゲインＫを固定値として設定した場合、温度等に起因した一次抵抗Ｒ１、二次抵抗Ｒ２の実際の値が変動すると、フリーラン回転周波数検出結果も変動し、その精度が低下する場合がある。
そこで、上記抵抗値検出装置８で得られる一次抵抗値Ｒ１の推定値Ｒ１ｅ、二次抵抗値Ｒ２の推定値Ｒ２ｅ、および下記に示す式１０を用い、補正手段６３ｂ設けられている補正ゲインＫｅを逐次更新する。このようにすることによって、抵抗変動の影響を受けずにフリーラン回転周波数検出結果を取得することができる。
【００２９】
【数１０】
2005192301.tif 000012
【００３０】
なお、抵抗値検出手段８として、温度センサを用いる構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば温度センサを用いずに一次抵抗、二次抵抗を推定する方法であってもよい。
従って、それらの方法を用いて補正手段６３ｃにおける補正ゲインＫｅを更新しても良いことは言うまでもない。
以上に述べた実施の形態２では、前記実施の形態１に加えて以下の効果が得られる。
抵抗値検出装置を設け、運転中に変動する実際の一次抵抗値Ｒ１ｅ、二次抵抗値Ｒ２ｅを検出し、信号ｘに対する補正手段に実際のＲ１ｅ、Ｒ２ｅを反映させることにより、抵抗変動の影響を廃したフリーラン状態検知が可能となり、検知の精度が向上するという効果がある。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態３の構成を図４に示す。この実施の形態３は前述した図１に示した実施の形態１の構成に対し、電流制御ループを付加した構成となっており、その詳細を以下で説明する。
なお、前記実施の形態と同様なものは、その説明を省略し、新たな構成要件についてのみ説明する。電流指令値出力手段５は、αβ軸上で表される電流指令値ｉα＿ｒｅｆ、ｉβ＿ｒｅｆを電圧指令値出力装置３ｂに出力する。３ｂは電圧指令値出力装置であるが、実施の形態１における電圧指令値出力装置３ａと異なり、電流検出装置４で取得したαβ軸電流ｉα、ｉβと指令値出力装置５から出力される電流指令値ｉα＿ｒｅｆ、ｉβ＿ｒｅｆとに基づいて電圧指令値ｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆを算出し、電力変換装置２へと出力する。例えば、電圧指令値出力装置３ｂでは、以下に示す式１１、式１２のような比例積分制演算や電圧降下補償演算を行う。
【００３２】
【数１１】
2005192301.tif 000013
【数１２】
2005192301.tif 000014
【００３３】
上記制御演算によって、誘導電動機１、電力変換装置２、電流検出装置４、電圧指令値出力装置３ｂからなる電流制御ループが構成され、適切な制御ゲインＫｐα、Ｋｉα，Ｋｐβ、Ｋｉβを設定することで、電流指令値ｉα＿ｒｅｆ、ｉβ＿ｒｅｆへの追従性、或いは外乱抑圧性を調整できる。なおＲ１＊は電圧指令値出力手段内であらかじめ設定された、一次抵抗設定値であり、αβ各軸における一次抵抗による電圧降下量Ｒ１＊・ｉα、およびＲ１＊・ｉβをｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆに足し込むことで、より電流制御を高速化する。
このように、この実施の形態３では、α軸電流指令ｉα＿ｒｅｆをステップ状にｉα＿ｒｅｆ＝Ｉｏと与え、β軸電流指令ｉβ＿ｒｅｆは０として与えると、電流制御ループの動作によって、ｖα＿ｒｅｆには電流指令ステップ幅Ｉｏと誘導電動機定数で決まる電圧値Ｖｏの振幅の直流ステップが出力され、ｖβ＿ｒｅｆにはほぼ０が出力される。実施の形態１で示した図２の各状態量波形とほぼ同様に、α軸電流ｉαとしては、電圧指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏと誘導電動機１のα軸インピーダンスで決まる直流値が流れ、そしてβ軸電流ｉβには、誘導電動機１におけるα軸電圧からβ軸電流までの伝達特性Ｇ＿ｉβ＿ｖαに従って、過渡的な波形が現れる。なお厳密には、αβ軸電流ｉα、ｉβとαβ軸電圧指令値ｖα＿ｒｅｆ、ｖβ＿ｒｅｆにはフリーラン回転周波数で脈動する成分が重畳するが、この成分は利用しない点は、実施の形態１での説明と同様である。
【００３４】
この実施の形態３においては、α軸電流のステップ立ち上げの制御において、電力変換装置２におけるインバータ主回路の上下素子短絡防止期間、いわゆるデッドタイムに起因して発生する外乱電圧を、電流制御ループの効果によって抑圧可能となるため、より高精度かつ滑らかな電圧指令ｖα＿ｒｅｆを出力することができる。これに伴いデッドタイム外乱電圧の影響が抑制されたβ軸電流波形ｉβが得られ、フリーラン状態検知装置内部の信号ｘ、およびその逆数１／ｘの挙動が安定し、フリーラン状態検知の精度が向上する効果が得られる。
なお、上記のとおり、デッドタイム外乱を抑圧するためには、式１０の電流制御ゲインはなるべく大きく設定するが、フリーラン状態検知に用いるβ軸電流の低周波成分まで抑圧してしまわないよう、β軸のゲインＫｐβ、Ｋｉβに関しては過度に大きくしないことが望ましい。
以上に述べた実施の形態３では、前記実施の形態１に加えて、以下の効果がある。すなわち、電流ループを構成することによって、インバータ主回路のデッドタイムに起因して発生する電圧外乱の影響を抑制できるので、デッドタイム外乱電圧の影響が抑制されたβ軸電流波形ｉβが得られ、フリーラン状態検知装置内部の信号ｘ、およびその逆数１／ｘの挙動が安定し、フリーラン状態検知の精度が向上する効果が得られる。
【００３５】
実施の形態４．
実施の形態４の構成を図５に示す。図１に示した実施の形態１の構成におけるフリーラン状態検知装置６ａを、フリーラン状態検知装置６ｃに置き換えた構成である。以下、その詳細を説明する。
なお、この実施の形態４でも、前記実施の形態１と同様なものは、その説明を省略する。また、α軸電圧指令にステップ指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏを出力したときのαβ軸電流ｉα、ｉβの挙動についても同様であり、その説明を省略する。そしてβ軸電流ｉβがこの実施の形態４のフリーラン状態検知装置６ｃに出力される。
フリーラン状態検知装置６ｃは、Ｎ個（Ｎ：１以上）の積分手段６１ａ〜６１ｎ、補正手段６３ｃ、信号取得手段６６から構成される。α軸電圧指令にステップ指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏが出力されたときにｉβに含まれる直流成分に注目し、誘導電動機１が有する式（５）の特性を利用する点は前述の実施の形態１〜実施の形態３と同様である。ただし、この実施の形態４のフリーラン状態検知装置６ｃは、入力されたｉβの脈動成分の除去、および直流信号の増幅処理を、Ｎ個の積分手段６１ａ〜６１ｎによって行い、抽出された信号をｘｎとして信号取得手段６６に出力する。
実施の形態１と同様にタイミング管理装置７は、電圧指令値算出装置３ａがα軸電圧ステップ指令を出力開始した時点から、信号ｘｎが生成される時間を考慮してあらかじめ設定された一定期間後にサンプリングタイミング信号を信号取得手段６６に出力する。そして信号取得手段６６では、タイミング管理装置７からサンプリングタイミング信号が入力された時点で、Ｎ個の積分手段の最終段である積分手段６１ｎが出力する信号ｘｎをサンプルホールドし、その値をｘｎ＿ｓｅｔとして補正手段６３ｃに出力する。
補正手段６３ｃには、あらかじめ算出されたｘｎ＿ｓｅｔとフリーラン周波数との関係を表すテーブルまたは計算式が備えられており、入力されたｘｎ＿ｓｅｔからフリーラン回転方向およびフリーラン回転周波数を検知、出力する。以下、動作原理の詳細を示す。
【００３６】
図６（ａ）〜（ｄ）に印加電圧や各電流波形の挙動を示す模式図を、図６（ｅ）に前記信号Ｘｎの波形模式図を示すもので、誘導電動機１がフリーラン状態のときにα軸電圧にステップ指令を出力したときのαβ軸電流ｉαβ、およびｉβを入力したＮ個の積分手段のうち、最後段の積分器６１ｎの出力である信号ｘｎの挙動を示したものである。
β軸電流ｉβに重畳している脈動成分は、ｉβの直流成分に注目する本発明においては外乱となる。しかし直列に接続された複数の積分器６１ａ〜６１ｎでは強力なローパス特性が得られるため、これにｉβを入力すると通常のローパスフィルタよりも脈動成分を効率的に除去することができる。よって、所望の信号抽出を高速かつ安定に行うことができる。
一方、式６に示したとおり、β軸電流ｉβに対して１回の積分演算を施した信号ｘは、誘導電動機定数、ステップ電圧指令の振幅Ｖｏ、フリーラン周波数ｗｍが関係した直流値に収束する。よって、β軸電流ｉβに対して２回以上の積分演算を施した信号ｘｎは、図６（ｅ）に示すように、ある時点から、フリーラン回転方向が正転の場合は負の方向に、フリーラン回転方向が逆転の場合は正の方向に、減少、或いは増加することになる。この信号ｘｎに対し、ステップ電圧出力後、一定期間Ｔが経過した時点でサンプルホールドしたｘｎ＿ｓｅｔを補正手段６３ｃに出力する。
前記実施の形態１〜３で示したβ軸電流ｉβに対して１回の積分演算を施した信号ｘの収束値に対する逆数は、式７のとおりフリーラン回転周波数に比例する。すなわちフリーラン回転周波数ｗｍと１／ｘの収束値の関係は図７のように比例関係となる。一方、この実施の形態４によるβ軸電流ｉβに対してｎ回の積分演算を一定期間施したｘｎ＿ｓｅｔは、誘導電動機定数、積分時間Ｔ、フリーラン周波数ｗｍの関数となり、模式的には図８のようになる。なお、フリーラン回転方向と１／ｘｎ＿ｓｅｔの符号の関係は、フリーラン回転方向と１／ｘ収束値の符号の関係と同様である。
図８の１／ｘｎ＿ｓｅｔとフリーラン周波数ｗｍの関係は、あらかじめ、誘導電動機定数、積分時間Ｔ、および式（３）に基づいてシミュレーションや解析で算出することが可能である。すなわち、ｘｎ＿ｓｅｔとｗｍのテーブルとしても算出しておくことが可能であり、このテーブルを補正手段６３ｃに実装しておく。そして補正手段６３ｃでは、入力される信号ｘｎ＿ｓｅｔの値について実装されたテーブルを参照または計算することで、回転方向の情報を含めたフリーラン回転周波数を検知することが可能となる。以上述べた実施の形態４では前記実施の形態１に加えて以下の効果がある。
すなわち、積分処理を複数回とすることで、β軸電流ｉβの直流成分抽出、脈動成分除去を効果的に行うことができるので、フリーラン状態をさらに高速かつ安定に検知できる効果が得られる。
【００３７】
なお、以上の説明では、図６に示したように、ｘｎが単調増加、或いは単調減少であり、その増加、減少率がフリーラン速度に依存していることを利用し、α軸電圧ステップ指令が出力開始された時点から、信号ｘｎが生成される時間を考慮してあらかじめ設定された一定期間Ｔが経過した時点で信号ｘｎをサンプルホールドし、この値ｘｎ＿ｓｅｔに基づいて、フリーラン周波数ｗｍを検知する方法について述べたが、図９に示すようにしてもフリーラン周波数ｗｍの検知が可能である。
すなわち、信号取得手段６６においては、あらかじめｘｎの増加、減少を検知するための制限値±ｘｎ＿ｌｉｍｉｔを設定しておき、タイミング管理手段７から入力される、ステップ指令印加からの時間値を監視することで、信号ｘｎが±ｘｎ＿ｌｉｍｉｔに到達する所要時間Ｔ＿ｓｅｔを計測し、この値Ｔ＿ｓｅｔを補正手段６３ｃに出力する。このＴ＿ｓｅｔの計測方法の概念図を図９に示す。所要時間Ｔ＿ｓｅｔは、誘導電動機の定数、制限値ｘｎ＿ｌｉｍｉｔ、フリーラン周波数ｗｍの関数となるので、図８に示したようにｘｎ＿ｓｅｔとｗｍの特性が得られるのと同様に、Ｔ＿ｓｅｔとｗｍの関係も得ることが可能である。したがって、あらかじめＴ＿ｓｅｔとｗｍの関係を示すテーブルまたは計算式を補正手段６３ｃに実装しておき、計測したＴ＿ｓｅｔにと補正手段６３ｃのテーブルまたは計算式に基づいてフリーラン回転周波数を検知することも可能である。
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４の説明では、α軸にステップ電圧指令値を印加する場合について述べたが、ステップ以外、例えばランプ等、単調増加、単調減少する電圧指令値を印加してもよい。
基本的には、式５、６に示した伝達関数表記を利用すれば、任意のα軸電圧波形に対する、ｉβの低周波信号波形を事前に算出することができる。すなわち、単調増加、単調減少のα軸電圧を一定期間印加した場合の信号波形ｘｎの終端値をｘｎ＿ｓｅｔとしてテーブルデータとしてあらかじめ取得しておくことは、ステップ電圧を印加する場合と全く同様に可能である。従って、あらかじめ、α軸電圧に単調増加指令値を印加した場合のｘｎ＿ｓｅｔとフリーラン周波数ｗｍの関係を補正手段６３ｃにテーブルデータとして設定しておき、運転中に実際に検出されるｘｎ＿ｓｅｔとテーブルデータとを用いて、フリーラン周波数ｗｍを検知することも可能である。
【００３８】
実施の形態５．
次に実施の形態５の構成を図１０に示す。この実施の形態５は前記した実施の形態の構成図５に電流制御ループを付加した構成となっている。図１０に示す誘導電動機１、電力変換装置２、電圧指令値出力装置３ｂ、電流検出装置４、電流指令値出力装置５は、前述した実施の形態３と同様に構成された電流ループである。
一方、フリーラン状態検知装置６ｃは、前記実施の形態４で述べたものと同一である以上の各構成装置の動作は既に説明のものと同拝であるので省略する。
この実施の形態５の構成によって、前記実施の形態４に加え以下の効果を得ることができる。
すなわち電流ループを構成することによって、インバータ主回路のデッドタイムに起因して発生する電圧外乱の影響を抑制できるので、デッドタイム外乱電圧の影響が抑制されたβ軸電流波形ｉβが得られ、フリーラン状態検知装置内部の信号ｘ、およびその逆数１／ｘの挙動が安定し、フリーラン状態検知の精度が向上する効果が得られる。
【００３９】
実施の形態６．
次に実施の形態６の構成を図１１に示す。この実施の形態６は前記した実施の形態１の構成図１に示したフリーラン状態検知装置６ａを、フリーラン状態検知装置６ｄで置き換えた構成である。フリーラン状態検知手段６ｄは、実施の形態１〜５におけるフリーラン状態検知装置６ａ、６ｂ、６ｃ、が有するフリーラン回転周波数の大きさを検知する機能を持たない代わりに、フリーラン回転方向の検知をさらに高速に行う機能を有する。再起動時にフリーラン回転方向のみを検知すればよい用途、例えば、安価な回転計が既に組み込まれた装置のフリーラン再起動機能を向上させる場合など、フリーラン回転周波数の大きさのみ別の手段にて取得できる用途においては、この実施の形態６に示す機能が効果的である。以下、動作の詳細について説明する。
誘導電動機１、電力変換装置２、電圧指令値出力装置３ａ、電流検出装置４は、前記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。また、α軸電圧指令にステップ指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏを出力したときのαβ軸電流ｉα、ｉβの挙動についても同様であり、その説明を省略する。そしてβ軸電流ｉβがフリーラン状態検知装置６ｄに出力される。
フリーラン状態検知装置６ｄは、Ｎ個（Ｎ：１以上）の積分手段６１ａ〜６１ｎ、符号算出手段６４、符号逆転手段６５、信号取得手段６６から構成される。α軸電圧指令にステップ指令ｖα＿ｒｅｆ＝Ｖｏ  が出力されたときにｉβに含まれる直流成分に注目し、誘導電動機が有する式５の特性を利用する点も前記実施の形態１〜５と同様である。
フリーラン状態検知装置６ｄは、入力されたｉβの脈動成分の除去、および直流信号の増幅処理を、Ｎ個の積分手段６１ａ〜６１ｎによって行う。最後段の積分器６１ｎの出力である信号ｘｎの挙動は、実施の形態４の説明に用いた図６と同様である。信号ｘｎが入力された符号算出手段６４では、ｘｎの符号ｓｉｇｎ（ｘｎ）を求めて符号逆転手段６５に出力する。符号逆転手段６５ではｓｉｇｎ（ｘｎ）の符号を逆転して信号取得手段６６に出力する。信号ｘｎは図６（ｅ）のように、フリーラン回転方向が正転の場合には負の方向に減少し、逆転のときには正の方向に増加するため、符号算出手段６４からは正転時にマイナス、逆転時にプラスが出力される。そこで符号逆転手段６５は、正転時にプラス、逆転時にマイナスの信号としてフリーラン回転方向判別結果を出力するために、符号算出手段６４の出力信号の符号を逆転する操作を行う。
また、タイミング管理装置７では、電圧指令値出力装置３ａにてα軸電圧にステップ電圧指令が印加されてからの時間を監視しておき、一定期間Ｔが経過したときに、サンプリングタイミング信号を信号取得装置６６に出力する。そして信号取得手段６６では、タイミング管理装置７からサンプリングタイミング信号が入力された時点で、符号逆転手段６５が出力する信号（−ｓｉｇｎ（ｘｎ））を取得し、フリーラン回転周波数検出結果として出力する。
【００４０】
ここで、フリーラン状態検知に必要な時間の観点から、前記実施の形態１〜５と、この実施の形態６との比較をする。前記実施の形態１〜３のフリーラン状態検知装置６ａ、６ｂにおいては、信号ｘが収束する期間が必要であり、検知に必要な時間に下限が必要である。前記実施の形態４、５のフリーラン状態検知装置６ｃにおいても、フリーラン回転周波数の大きさの情報を含む信号としてｘｎのＳ／Ｎ比を確保する必要があるため、検知に必要な一定期間Ｔの大きさに下限が存在する。しかし、フリーラン回転方向の検知に機能を特化したこの実施の形態６のフリーラン状態検知装置６ｄにおいては、信号ｘｎの符号判別のみを考慮したＳ／Ｎ比を確保すれば良いため、検知に必要な一定期間Ｔを短縮することができる。
以上、この実施の形態６の構成によって、以下の効果が得られる。
α軸電圧ステップ指令印加後のβ軸電流ｉβに対し、積分処理を行うことで、ｉβの直流成分に含まれるフリーラン回転方向の情報を得ることができるので、脈動信号の周波数計測に頼ることなく、すなわちフリーラン周波数の大小に関わらず、高速にフリーラン回転方向を検知できる効果が得られる。
また、積分処理を複数回とすることで、β軸電流ｉβの直流成分抽出、脈動成分除去を効果的に行うことができるので、フリーラン回転方向検知をさらに高速かつ安定に検知できる効果が得られる。
【００４１】
実施の形態７．
次に実施の形態７の構成を図１２に示す。この実施の形態７は前記した実施の形態６の構成図１１に対し、電流制御ループを付加した構成となっている。
図１２に示す誘導電動機１、電力変換装置２、電圧指令値出力装置３ｂ、電流検出装置４、電流指令値出力装置５は、前述した実施の形態３と同様に構成された電流ループである。一方、フリーラン状態検知装置６ｄは、前記実施の形態６で述べたものと同一である。
この実施の形態７の構成によって、前記実施の形態６に加え以下の効果を得ることができる。すなわち、電流ループを構成することによって、インバータ主回路のデッドタイムに起因して発生する電圧外乱の影響を抑制できるので、デッドタイム外乱電圧の影響が抑制されたβ軸電流波形ｉβが得られ、フリーラン状態検知装置内部の信号ｘｎ、の挙動が安定し、フリーラン回転方向検知の精度が向上する効果が得られる。
【００４２】
実施の形態８．
次に実施の形態８の構成を図１３に示す。この実施の形態８は前記した実施の形態５の構成図１０に対し以下の点が相違する。すなわち、図１０で示したフリーラン状態検知装置６ｃと同一構成である本実施の形態８のフリーラン状態を検知する装置を、第１のフリーラン状態検知装置６ｅとし、その内部構成要件の機能、動作の説明は省略する。そして、前記第１のフリーラン状態検知装置６ｅに並列に設けられた第２のフリーラン状態検知装置９と、前記第１、第２のフリーラン状態検知装置６ｅ、９の出力を入力して結果を判別する結果判別装置１０が設けられている。前記第２のフリーラン状態検知装置９は、例えば、脈動抽出手段９１、符号反転回数カウンタ９２、脈動周波数計測手段９３、補正手段９４からなる。脈動抽出手段９１はハイパス特性を持つフィルタで構成されており、α軸電流指令としてステップ指令が印加されたときに発生するβ軸電流の脈動成分を抽出し、符号反転回数カウンタ９２に抽出する。符号反転回数カウンタ９２では、β軸電流の脈動成分の符号が反転する回数をカウントし、カウント値を脈動周波数計測手段９３に出力する。脈動周波数計測手段９３では、タイミング管理手段７が監視していステップ電圧指令印加時点からの時間とβ軸電流の脈動成分の符号反転回数とから、β軸電流の脈動周波数を算出する。例えば、Ｎ回の符号反転の間に経過した時間をＴ＿ｃｏｕｎｔとすると、β軸電流の脈動周波数ｆβは、
【００４３】
【数１３】
2005192301.tif 000015
【００４４】
として算出できる。
ｆβは、ほぼフリーラン周波数ｗｍに比例し、これを検出結果最終判別手段１０へと出力する。なお、ｆβの計測に必要な時間としてＴ＿ｃｏｕｎｔを逆算すると、
【００４５】
【数１４】
2005192301.tif 000016
【００４６】
であり、計測精度を維持するために最低限必要なＮを７（脈動３周期分）とするとＴ＿ｃｏｕｎｔ＝３／ｆβ［ｓｅｃ］である。Ｎを固定すると仮定すると、フリーラン周波数が低い、すなわちｆβが低いほどＴ＿ｃｏｕｎｔが長くなるが、しかし、フリーラン周波数が高い、すなわちｆβが高い場合には、短いＴ＿ｃｏｕｎｔで計測を終了できる。
【００４７】
一方、第１のフリーラン状態検知装置６ｅは、実施の形態１、３などの説明で述べたとおり、β軸電流の低周波成分の大きさに基づいてフリーラン周波数を検知するため、フリーラン周波数検知に必要な所要時間Ｔを、低速域においても小さくできる利点がある。
この実施の形態８に設けられた結果判別装置１０には、第１のフリーラン状態検知装置６ｃの出力と、第２のフリーラン状態検知装置９の出力の両者が入力され、その第１、第２の回転状態検知結果のうち、より先に入力した結果をフリーラン状態にある誘導電動機１のフリーラン回転周波数検知結果として選択、出力する。この構成により、全ての速度域においてより高速にフリーラン状態検知が可能となる。
この実施の形態８では、前記実施の形態５で示した効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、第１、第２のフリーラン状態検知装置を並設し、その双方の出力を入力して判別する結果判別装置を備えているので、前記第１、第２の出力のうち、より先に入力した結果でもって最終的なフリーラン回転周波数検知結果として選択、出力することにより、全ての速度域においてより高速にフリーラン状態検知が可能となる効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のようなこの発明の実施の形態１〜８を電車、工作機械、ファン、ポンプ等の駆動用誘導電動機などのフリーラン状態から再起動を必要とする誘導電動機の制御装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１の誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の印加電圧、各電流波形の挙動を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態２の誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３の誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４の誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４の印加電圧、各電流波形の挙動を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１〜３のフリーラン回転周波数と収束値との関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４のフリーラン回転周波数と収束値との関係を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４の信号と所要時間との関係を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５の誘導電動機の制御装置を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６の誘導電動機の制御装置を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態７の誘導電動機の制御装置を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態８の誘導電動機の制御装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  誘導電動機、２  電力変換装置、３ａ，３ｂ  電圧指令値出力装置、
４  電流検出装置、５  電流指令値出力装置、
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  フリーラン状態検知装置、
６ｅ  第１のフリーラン状態検知装置、７  タイミング管理装置、
８  抵抗値検出装置、９  第２のフリーラン状態検知装置、１０  結果判別装置、
６１，６１ａ〜６１ｎ  積分手段、６２  逆数演算手段、６６  信号取得手段、
９４  補正手段、１００  誘導電動機の制御装置。
【図１】
2005192301.tif 000017
【図２】
2005192301.tif 000018
【図３】
2005192301.tif 000019
【図４】
2005192301.tif 000020
【図５】
2005192301.tif 000021
【図６】
2005192301.tif 000022
【図７】
2005192301.tif 000023
【図８】
2005192301.tif 000024
【図９】
2005192301.tif 000025
【図１０】
2005192301.tif 000026
【図１１】
2005192301.tif 000027
【図１２】
2005192301.tif 000028
【図１３】
2005192301.tif 000029