(57)【要約】【課題】  一次抵抗変動に起因する速度推定誤差を低減する。【解決手段】  一次電流推定誤差ベクトル算出手段１１は、ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsとｄ軸のなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを、一次電圧ｖs及び一次電流ｉsに基づき算出する。座標変換手段１４は、ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換する。回転速度推定手段１６は、δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度ωrを推定する。一次抵抗の設定誤差に起因する成分は、γ軸方向成分ｅiγsに含まれるが、δ軸方向成分ｅiδsには含まれない。したがって、δ軸方向成分ｅiδsを用いて推定した回転速度は、一次抵抗の変動の影響を受けない。【選択図】  図３
2005057963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の一次電流及び二次磁束を推定する適応二次磁束オブザーバを用いた速度センサレスベクトル制御方法において、
ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsと前記ｄ軸とのなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを、一次電圧及び一次電流に基づき算出し、
前記ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ前記角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、前記座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換し、
前記δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度を推定する、
ことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法。
【請求項２】
回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiωrと前記ｄ軸とのなす角度θωrを算出し、
この角度θωrと前記角度θRsとの差が一定以下である場合に、前記δ軸方向成分ｅiδsに前記γ軸方向成分ｅiγsを加味して前記回転速度を推定する、
請求項１記載の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法。
【請求項３】
前記角度θωrと前記角度θRsとの差が小さくなるほど前記γ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を大きくする、
請求項２記載の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法。
【請求項４】
誘導電動機の一次電流及び二次磁束を推定する適応二次磁束オブザーバを用いた速度センサレスベクトル制御方法において、
次の<1>〜<9>の手順に従って回転速度を推定することを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法。
<1>.回転座標系において状態変数を一次電流及び二次磁束とし制御入力を一次電圧とした場合の、誘導電動機の状態方程式を次の式（１）のように表わす。
【数１】
2005057963.tif 000013
ただし、
ｅは回転座標系であることを示す。
ｉes＝［ｉeds  ｉeqs］T：一次電流
φer＝［φedr  φeqr］T：二次磁束
ｖes＝［ｖeds  ｖeqs］T：一次電圧
ｘe＝［ｉes  φer］T
Ａ11＝−｛Ｒs／（σＬs）＋Ｒr（１−σ）／（σＬr）｝Ｉ＝ａr11Ｉ
Ａ12＝Ｍ／（σＬsＬr）｛（Ｒr／Ｌr）Ｉ−ωrＪ｝＝ａr12Ｉ＋ａi12Ｊ
Ａ21＝（Ｍ／τr）Ｉ＝ａr21Ｉ
Ａ22＝−（１／τr）Ｉ＋ωrＪ＝ａr22Ｉ＋ａi22Ｊ
Ｂ1＝１／（σＬs）Ｉ
Ｃ＝［Ｉ  ０］
Ｉ＝［10 01］  Ｊ＝［01 -10］
Ｒs，Ｒr：一次及び二次抵抗
Ｌs，Ｌr：一次及び二次自己インダクタンス
Ｍ：相互インダクタンス
σ：漏れ係数（σ＝１−Ｍ2／（ＬsＬr））
τr：二次時定数（τr＝Ｌr／Ｒr）
ω：電源角周波数
ωr：電動機角速度（電気角換算）
<2>.前記式（１）から、状態オブザーバを次の式（２）のように構成する。
【数２】
2005057963.tif 000014
ただし、＾は状態変数及びパラメータの推定値を表し、オブザーバゲイン行列Ｇ1は零とする。
<3>.前記式（１）から前記式（２）を減算することにより、次の式（３）を得る。
【数３】
2005057963.tif 000015
ただし、de/dt＝０、ΔＡ＝Ａ^−Ａとする。
<4>.一次抵抗以外を真値とすることにより、前記式（３）から次の式（４）を得る。
【数４】
2005057963.tif 000016
<5>.一次抵抗誤差のみを考慮した電流推定誤差ｅeiRsのベクトル方向を、前記式（４）から次の式（５）として得る。
【数５】
2005057963.tif 000017
<6>.回転速度以外を真値とすることにより、式（３）から次の式（６）を得る。
【数６】
2005057963.tif 000018
<7>.回転速度推定誤差のみを考慮した電流推定誤差ｅeiωrのベクトル方向を、前記式（６）から次の式（７）として得る。
【数７】
2005057963.tif 000019
<8>.これらのベクトル方向θRs，θωrの位相差が一定値以上あれば、次の式（８）によってｅeiδsを求める。ただし、次の（ｅeids，ｅeiqs）は電流推定誤差ｅeisの成分とする。
【数８】
2005057963.tif 000020
ただし、
2005057963.tif 000021
<9>.前記ｅeiδs及び次の（９）よって回転速度を推定する。
【数９】
2005057963.tif 000022
ただし、Ｋｐ，Ｋｉは定数とする。
【請求項５】
誘導電動機の一次電流及び二次磁束を推定する適応二次磁束オブザーバを用いた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記適応二次磁束オブザーバは、
ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsと前記ｄ軸とのなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを、一次電圧及び一次電流に基づき算出する一次電流推定誤差ベクトル算出手段と、
前記ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ前記角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、前記座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換する座標変換手段と、
前記δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度を推定する回転速度推定手段とを備えた、
ことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項６】
前記一次電流推定誤差ベクトル算出手段は、回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiωrと前記ｄ軸とのなす角度θωrを算出し、
前記回転速度推定手段は、前記角度θωrと前記角度θRsとの差が一定以下である場合に、前記δ軸方向成分ｅiδsに前記γ軸方向成分ｅiγsを加味して前記回転速度を推定する、
請求項５記載の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項７】
前記回転速度推定手段は、前記角度θωrと前記角度θRsとの差が小さくなるほど前記γ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を大きくする、
請求項６記載の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次抵抗変動にロバストな適応二次磁束オブザーバを用いた誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機のベクトル制御には、二次鎖交磁束ベクトルを精度よく検出する実用的手段が必要となる。誘導電動機の数式モデルをコンピュータ又演算回路上でシミュレータとして組み立て、それに実際の入力と同じ入力（例えば一次電圧）を加えてやれば、その数式モデルから二次鎖交磁束ベクトルを推定することができる。このとき、数式モデルを構成する定数に回転速度のように可変のものがあると、回転速度の変化に伴い数式モデルが正しくなくなるので、数式モデルの出力と実測の一次電流との間に偏差を生じる。ここで、速度センサがあれば、その出力を用いて数式モデルの定数を絶えず修正することにより、磁束ベクトル検出用の磁束オブザーバを正しく構成できる。
【０００３】
しかし、速度センサを用いずに、速度センサレスベクトル制御システムを構成しようとするならば、オブザーバを構成しても偏差が生じる。そこで、偏差の原因は数式モデルのうちのある定数（ここでは回転速度）が正しくないからであると見て、その出力偏差の関数で数式モデルの定数（回転速度）を修正する。これが適応形オブザーバであり、回転速度を適応推定させながら二次鎖交磁束を推定するものが速度適応二次磁束オブザーバである（非特許文献１，２）。
【０００４】
【非特許文献１】中野「交流モータのベクトル制御」、日刊工業新聞社、ｐｐ．９８−１１０、１９９６
【非特許文献２】久保田、松瀬、中野「適応二次磁束オブザーバの誘導電動機速度センサレス直接形ベクトル制御」電学論Ｄ−１１１巻、１１号、９５４−９６０、１９９１
【非特許文献３】田村、久保田「低速回生領域における速度センサレスベクトル制御 誘導電動機の一次抵抗推定に関する一考察」平成１４年電気学会全国大会、４−１３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、速度センサを用いない場合、温度変化による一次抵抗のパラメータ変動により速度推定誤差を生じるので、安定な速度制御が行えない、という問題があった（非特許文献３）。特に、一次電圧が低くなる低速域では、運転が困難となっていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、一次抵抗変動に起因する速度推定誤差を低減できる、誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る速度センサレスベクトル制御方法は、誘導電動機の一次電流及び二次磁束を推定する適応二次磁束オブザーバを用いた速度センサレスベクトル制御方法において、次の<1>〜<3>の手順で回転速度を推定する。<1>.ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsと前記ｄ軸とのなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを算出する。<2>.前記ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ前記角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、前記座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換する。<3>.前記δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度を推定する。<1>〜<3>の手順では、例えば後述する式（１）〜（９）を使用する。
【０００８】
全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisは、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsや、他の各種の誤差にのみに起因する複数の一次電流推定誤差ベクトルの合成ベクトルである。ここで、一次電流推定誤差ベクトルeiRsの方向に対し、γ軸は一致し、δ軸は直交する。そのため、一次抵抗の設定誤差に起因する成分は、一次電流推定誤差ベクトルeisのγ軸方向成分ｅiγsに含まれるが、δ軸方向成分ｅiδsには含まれない。したがって、δ軸方向成分ｅiδsを用いて推定した回転速度は、一次抵抗の変動の影響を受けない。
【０００９】
また、回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiωrと前記ｄ軸とのなす角度θωrを算出し、この角度θωrと前記角度θRsとの差が一定以下である場合に、前記δ軸方向成分ｅiδsに前記γ軸方向成分ｅiγsを加味して前記回転速度を推定する、としてもよい。このとき、前記角度θωrと前記角度θRsとの差が小さくなるほど前記γ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を大きくする、としてもよい。
【００１０】
一次電流推定誤差ベクトルeisは、主に一次電流推定誤差ベクトルeiωrに依存するので、一次電流推定誤差ベクトルeiωrに接近している。そのため、角度θωrと角度θRsとの差が小さくなるほど、γ軸方向成分ｅiγsが大きくなり、δ軸方向成分ｅiδsが小さくなる。したがって、角度θωrと角度θRsとの差が小さい場合に、小さいδ軸方向成分ｅiδsだけを用いていたのでは精度が低下するので、一次抵抗の変動の影響を多少受けても、大きいγ軸方向成分ｅiγsも用いて回転速度を推定する。このとき、角度θωrと角度θRsとの差が小さくなるほどγ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を徐々に大きくすると、一次抵抗の変動の影響が最小限になる。
【００１１】
本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置は、誘導電動機の一次電流及び二次磁束を推定する適応二次磁束オブザーバを用いた速度センサレスベクトル制御装置において、前記適応二次磁束オブザーバが次の手段を備えている。<1>.ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsと前記ｄ軸とのなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを、一次電圧及び一次電流に基づき算出する一次電流推定誤差ベクトル算出手段。<2>.前記ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ前記角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、前記座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換する座標変換手段。<3>.前記δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度を推定する回転速度推定手段。すなわち、本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置は、本発明に係る速度センサレスベクトル制御方法を使用するものである。
【００１２】
また、  前記一次電流推定誤差ベクトル算出手段は、回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiωrと前記ｄ軸とのなす角度θωrを算出し、前記回転速度推定手段は、前記角度θωrと前記角度θRsとの差が一定以下である場合に、前記δ軸方向成分ｅiδsに前記γ軸方向成分ｅiγsを加味して前記回転速度を推定する、としてもよい。このとき、前記回転速度推定手段は、前記角度θωrと前記角度θRsとの差が小さくなるほど前記γ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を大きくする、としてもよい。
【００１３】
換言すると、本発明は、誘導電動機の一次電流と二次磁束を推定するオブザーバを構成し、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する電流推定誤差ベクトルの方向と速度推定誤差にのみ起因する電流推定誤差ベクトルの方向とを把握し、一次抵抗誤差に影響を受けない方向の電流誤差情報を基に、速度推定を行う。すなわち、誘導電動機の一次電流と二次磁束を推定するオブザーバを構成し、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する電流推定誤差ベクトルの方向と速度推定誤差にのみ起因する電流推定誤差ベクトルの方向とを把握する。両者のベクトル方向が近くない場合は、一次抵抗誤差にのみ起因する電流推定誤差ベクトルと直交する電流成分を用いて、速度推定を行う。両者のベクトル方向が近い場合は、直交方向の成分に水平方向の重みを付けて、速度推定を行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る速度センサレスベクトル制御方法及び装置によれば、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルｅisの一次抵抗の設定誤差に起因しないδ軸方向成分ｅiδsを用いて、回転速度を推定することにより、一次抵抗変動の影響を受けない正確な回転速度を得ることができる。
【００１５】
すなわち、一次抵抗の設定誤差の影響を極力低減した速度推定が可能となる。これにより、指令値と実測値との誤差を低減できるので、インバータのデッドタイムや素子の電圧降下の影響も低減できる。同様に、一次抵抗を推定する際に、速度推定誤差の影響を抑制できる。
【００１６】
また、回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルｅiωrと一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルｅiRsとのなす角度｜θRs−θωr｜が一定以下である場合に、一次電流推定誤差ベクトルｅisの一次抵抗の設定誤差に起因するγ軸方向成分ｅiγsも使って回転速度を推定することにより、一次抵抗の設定誤差に起因しないδ軸方向成分ｅiδsを使ったときの精度低下を抑制できる。このとき、角度｜θRs−θωr｜が小さくなるほど一次抵抗の設定誤差に起因するγ軸方向ｅiγsを用いる比率を大きくすることにより、一次抵抗の変動の影響を最小限にしつつ、一次抵抗の設定誤差に起因しないδ軸方向成分ｅiδsを使ったときの精度低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置の第一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１８】
本実施形態の速度センサレスベクトル制御装置１０は、速度調節器１１、ベクトル回転器１２、電流調節器１３、電圧形ＰＷＭインバータ１４、電流センサ１５等の一般的な構成の他に、誘導電動機２０の一次電流及び二次磁束を推定する新規な適応二次磁束オブザーバ２１を備えている。誘導電動機２０はカゴ形かつ三相である。ベクトル回転器１２は、推定二次磁束ベクトルφr^を用いて電流指令値ｉsM*，ｉsT*を固定子座標上における電流指令値ｉsα*，ｉsβ*に座標変換し、これを更に二相／三相変換した上で、各相の電流指令値として出力する。速度調節器１１、ベクトル回転器１２及び適応二次磁束オブザーバ２１は、例えばＤＳＰ及びそのプログラムによって実現されている。電流調整器１３は、例えばＰＩレギュレータである。電圧形ＰＷＭインバータ１４は、例えばパワートランジスタからなるスイッチング回路である。
【００１９】
適応二次磁束オブザーバ２１は、回転速度推定値ωr^を算出することに特徴がある。これ以外の速度センサレスベクトル制御装置１０の動作は、従来技術と同じであるので、その説明を省略する。
【００２０】
図２は、図１のセンサレスベクトル制御装置における適応二次磁束オブザーバを示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００２１】
適応二次磁束オブザーバ２０は、回転速度推定値ωr^を算出する新規な速度適応機構３０を有することに特徴がある。これ以外の適応二次磁束オブザーバ２０の動作は、従来技術と同じであるので、その説明を省略する。
【００２２】
図３は、図２の適応二次磁束オブザーバにおける速度適応機構を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００２３】
速度適応機構３０は、一次電流推定誤差ベクトル算出手段３１、座標変換手段３２、回転速度推定手段３３等を備えている。一次電流推定誤差ベクトル算出手段１１は、ｄ軸及びｑ軸からなる直交座標系において、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsとｄ軸とのなす角度θRsと、全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisの座標（ｅids，ｅiqs）とを、一次電圧ｖs及び一次電流ｉsに基づき算出する。座標変換手段１４は、ｄ軸及びｑ軸をその原点を中心にそれぞれ角度θRsだけ回転して得られたγ軸及びδ軸からなる直交座標系において、座標（ｅids，ｅiqs）を座標（ｅiγs，ｅiδs）に変換する。回転速度推定手段１６は、δ軸方向成分ｅiδsを用いて回転速度ωrを推定する。このように、速度適応機構３０は、本発明に係る速度センサレスベクトル制御方法を使用するものである。
【００２４】
全ての誤差に起因する一次電流推定誤差ベクトルeisは、一次抵抗の設定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiRsや、他の各種の誤差にのみに起因する複数の一次電流推定誤差ベクトルの合成ベクトルである。ここで、一次電流推定誤差ベクトルeiRsの方向に対し、γ軸は一致し、δ軸は直交する。そのため、一次抵抗の設定誤差に起因する成分は、一次電流推定誤差ベクトルeisのγ軸方向成分ｅiγsに含まれるが、δ軸方向成分ｅiδsには含まれない。したがって、δ軸方向成分ｅiδsを用いて推定した回転速度は、一次抵抗の変動の影響を受けない。
【００２５】
次に、速度適応機構３０を含む適応二次磁束オブザーバ２０の動作について、更に詳しく説明する。
【００２６】
《１》．はじめに
本実施形態では、適応オブザーバを用いた誘導電動機の速度センサレスベクトル制御において、低速領域での一次抵抗変動に起因する回転速度推定誤差を補償する。簡潔に言えば、一次抵抗誤差のみに依存するベクトル方向を算出し、電流推定誤差を座標変換し、その軸に対して９０°ずれたベクトル方向の電流推定誤差成分だけを用いて速度推定を行う。これにより、回転速度推定値は一次抵抗変動に対して不感となる。
【００２７】
《２》．適応二次磁束オブザーバ
誘導電動機の状態方程式は、回転座標系において、状態変数を一次電流及び二次磁束とし、制御入力を一次電圧とすると、式（１）のように表わすことができる。なお、ｅは回転座標系であることを示す。
【００２８】
【数１０】
2005057963.tif 000003
ただし、
ｉes＝［ｉeds  ｉeqs］T：一次電流
φer＝［φedr  φeqr］T：二次磁束
ｖes＝［ｖeds  ｖeqs］T：一次電圧
ｘe＝［ｉes  φer］T
Ａ11＝−｛Ｒs／（σＬs）＋Ｒr（１−σ）／（σＬr）｝Ｉ＝ａr11Ｉ
Ａ12＝Ｍ／（σＬsＬr）｛（Ｒr／Ｌr）Ｉ−ωrＪ｝＝ａr12Ｉ＋ａi12Ｊ
Ａ21＝（Ｍ／τr）Ｉ＝ａr21Ｉ
Ａ22＝−（１／τr）Ｉ＋ωrＪ＝ａr22Ｉ＋ａi22Ｊ
Ｂ1＝１／（σＬs）Ｉ
Ｃ＝［Ｉ  ０］
Ｉ＝［10 01］  Ｊ＝［01 -10］
Ｒs，Ｒr：一次及び二次抵抗
Ｌs，Ｌr：一次及び二次自己インダクタンス
Ｍ：相互インダクタンス
σ：漏れ係数（σ＝１−Ｍ2／（ＬsＬr））
τr：二次時定数（τr＝Ｌr／Ｒr）
ω：電源角周波数
ωr：電動機角速度（電気角換算）
式（１）より、状態オブザーバを式（２）のように構成する。
【００２９】
【数１１】
2005057963.tif 000004
ただし、＾は状態変数及びパラメータの推定値を表す。本実施形態では、計算を簡略化するため、オブザーバゲイン行列Ｇ1を零とする。
【００３０】
《３》．一次抵抗に依存しない速度推定法
まず、一次抵抗誤差のみに依存する電流推定誤差ｅeiRsについて、そのベクトル方向の導出を以下に示す。
【００３１】
式（１）から式（２）を減算すると、式（３）が得られる。
【００３２】
【数１２】
2005057963.tif 000005
ｅは回転座標系で直流量であるので、定常状態においてde/dtは零となる。ただし、ΔＡ＝Ａ^−Ａとする。
【００３３】
ここで、一次抵抗以外が真値の場合、定常誤差は式（４）のようになる。
【００３４】
【数１３】
2005057963.tif 000006
式（４）より、一次抵抗誤差のみを考慮した電流推定誤差ｅeiRsのベクトル方向は式（５）となる。
【００３５】
【数１４】
2005057963.tif 000007
同様に、回転速度以外が真値の場合、定常誤差は式（６）のようになる。
【００３６】
【数１５】
2005057963.tif 000008
式（６）より、回転速度推定誤差のみを考慮した電流推定誤差ｅeiωrのベクトル方向は式（７）となる。
【００３７】
【数１６】
2005057963.tif 000009
これらのベクトル方向θRs，θωrの位相差が接近していなければ、一次抵抗誤差に依存しない速度推定が可能となる。ただし、次の（ｅeids，ｅeiqs）は電流推定誤差ｅeisの成分である。
【００３８】
【数１７】
2005057963.tif 000010
ただし、
2005057963.tif 000011
式（８）は、電流推定誤差をθRs回転させることを示す。以上の関係を図４に示す。式（１）〜（７）及び図４［１］は一次電流推定誤差ベクトル算出手段３１（図３）の動作に対応し、式（８）及び図４［２］は座標変換手段３２（図３）の動作に対応する。
【００３９】
これにより、ｅeiδsは一次抵抗誤差に影響されないので、ｅeiδsのみを用いて、式（９）により速度推定する。
【００４０】
【数１８】
2005057963.tif 000012
ただし、Ｋｐ，Ｋｉは定数とする。式（９）は、回転速度推定手段３３（図３）の動作に対応する。
【００４１】
図５は、本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置の第二実施形態を示すグラフである。以下、この図面に基づき説明する。ただし、第一実施形態と同じ部分は説明を省略する。
【００４２】
本実施形態では、一次電流推定誤差ベクトル算出手段は、回転速度推定誤差にのみ起因する一次電流推定誤差ベクトルeiωrとｄ軸とのなす角度θωrを算出する。そして、回転速度推定手段は、一次電流推定誤差ベクトルeiRsと一次電流推定誤差ベクトルeiωrとのなす角度｜θRs−θωr｜が一定値θth以下である場合に、δ軸方向成分ｅiδsにγ軸方向成分ｅiγsを加味して回転速度を推定する。図５［１］が｜θRs−θωr｜＞θthの場合であり、図５［２］が｜θRs−θωr｜≦θthの場合である。
【００４３】
すなわち、
｜θRs−θωr｜＞θthの場合は、ｅiδsのみに基づき回転速度を推定する。
｜θRs−θωr｜≦θthの場合は、Ｋ1ｅiδs＋Ｋ2ｅiγsに基づき回転速度を推定する。ただし、Ｋ1，Ｋ2は定数とする。
【００４４】
このとき、角度｜θRs−θωr｜が小さくなるほど、γ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を大きくするようにしてもよい。例えば、Ｋ1＝｜θRs−θωr｜／θth，Ｋ2＝１−Ｋ1とする。
【００４５】
図示しない一次電流推定誤差ベクトルeisは、主に一次電流推定誤差ベクトルeiωrに依存するので、一次電流推定誤差ベクトルeiωrに接近している。そのため、図５に示すように、角度｜θRs−θωr｜が小さくなるほど、γ軸方向成分ｅiγsが大きくなり、δ軸方向成分ｅiδsが小さくなる。そのため、角度｜θRs−θωr｜が小さい場合に、小さいδ軸方向成分ｅiδsだけを用いていたのでは精度が低下するので、一次抵抗の変動の影響を多少受けても、大きいγ軸方向成分ｅiγsを用いて回転速度を推定する。このとき、角度｜θRs−θωr｜が小さくなるほどγ軸方向成分ｅiγsを用いる比率を徐々に大きくすると、一次抵抗の変動の影響が最小限になる。
【実施例】
【００４６】
次に、第一実施形態を更に具体化した実施例について、そのシミュレーション結果を説明する。使用した誘導電動機の定格は下記表１のとおりである。
【００４７】
速度指令の初期値を４０［ｒｐｍ］とし、７［Ｎｍ］の負荷を加え、３０秒後より速度指令をランプ的に０．５［ｒｐｍ／ｓ］ずつ減少させ、５０秒後には速度指令３０［ｒｐｍ］となるようにする。
【００４８】
ここで、一次抵抗値に＋３０％の誤差を持たせ、従来技術を用いた場合と本実施例を用いた場合とで、シミュレーションを行った。ただし、従来技術では、非特許文献３で示されている回転速度推定式を用いた。なお、一次抵抗の推定は行っていない。
【００４９】
図６［１］に示すように、従来技術では、速度が下がるほど、速度推定誤差が大きくなっている。これに対し、図６［２］に示すように、本実施例では、速度誤差なく収束し、指令速度を減少させても安定な速度制御が行えている。
【００５０】
表１．誘導電動機定格
定格出力                  ３．７［ｋＷ］
定格電圧                  ２００［Ｖ］
定格電流                  １５［Ａ］
定格周波数                ５０［Ｈｚ］
定格回転速度              １４２０［ｒｐｍ］
定格トルク                ２４．８８２［Ｎｍ］
極数                      ４
ステータ抵抗              ０．３３２［Ω］
ロータ抵抗                ０．２３４［Ω］
ステータ・インダクタンス  ５２．４６［ｍＨ］
ロータ・インダクタンス    ５２．４６［ｍＨ］
相互インダクタンス        ５０．６６［ｍＨ］
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置の第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のセンサレスベクトル制御装置における適応二次磁束オブザーバを示すブロック図である。
【図３】図２の適応二次磁束オブザーバにおける速度適応機構を示すブロック図である。
【図４】図３の速度適応機構の動作を示すグラフであり、図４［１］は図３における一次電流推定誤差ベクトル算出手段の動作に対応し、図４［２］は図３における座標変換手段の動作に対応する。
【図５】本発明に係る速度センサレスベクトル制御装置の第二実施形態を示すグラフであり、図５［１］が｜θRs−θωr｜＞θthの場合であり、図５［２］が｜θRs−θωr｜≦θthの場合である。
【図６】本発明の実施例を示すグラフであり、図６［１］が従来技術の場合であり、図６［２］が本実施例の場合である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  速度センサレスベクトル制御装置
１１  速度調節器
１２  ベクトル回転器
１３  電流調節器
１４  電圧形ＰＷＭインバータ
１５  電流センサ
２０  誘導電動機
２１  適応二次磁束オブザーバ
３０  速度適応機構
３１  一次電流推定誤差ベクトル算出手段
３２  座標変換手段
３３  回転速度推定手段
【図１】
2005057963.tif 000023
【図２】
2005057963.tif 000024
【図３】
2005057963.tif 000025
【図４】
2005057963.tif 000026
【図５】
2005057963.tif 000027
【図６】
2005057963.tif 000028