(57)【要約】この発明は、１からＮまでのＮ通り（Ｎ≧２）の試験番号ｎを出力するとともに、当該試験番号ｎに基づいて予め設定された所定の条件により決定される位相信号ｑを出力する試験番号選択手段１と、試験番号ｎと位相信号ｑとに基づき、回転機（誘導機）５に交番電圧を供給するとともに、試験番号ｎが１〜Ｎまでの上記位相信号ｑに基づく基準位相利得と９０度遅れ位相利得とを出力する試験手段８と、当該基準位相利得と当該９０度遅れ位相利得とが入力されたときに、それらを用いて、回転機（誘導機）５の所定の定数を演算する回転機定数演算手段７とを備えた回転機の定数測定装置である。
2004109310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１からＮまでのＮ通り（Ｎ≧２）の試験番号ｎを出力するとともに、当該試験番号ｎに基づいて予め設定された所定の条件により決定される位相信号ｑを出力する試験番号選択手段と、
上記試験番号ｎと上記位相信号ｑとに基づき、回転機に交番電圧を供給することにより、上記試験番号ｎが１〜Ｎまでの上記位相信号ｑに基づく基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを求めて出力する試験手段と、
上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と上記９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とが入力されたときに、それらを用いて、上記回転機の定数を演算する回転機定数演算手段と
を備えたことを特徴とする回転機の定数測定装置。
【請求項２】
上記回転機定数演算手段は、
上記試験番号ｎごとに予め設定されているＮ通りの角周波数について演算される回転機の伝達特性利得と上記基準位相利得と上記９０度遅れ位相利得とに基づいて回転機の上記定数を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機の定数測定装置。
【請求項３】
上記試験手段は、
上記試験番号選択手段から得られた位相信号ｑを基準位相として、上記試験番号ｎに応じて所定振幅の交番電圧を回転機に印加するインバータと、
上記インバータによる交番電圧印加時の上記回転機の電流瞬時値を検出する電流検出器と、
上記試験番号選択手段から得られた上記位相信号ｑを基準位相として、上記試験番号ｎに応じて上記電流検出器から得られた電流瞬時値から同位相成分電流ｉａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分電流ｉｂ（ｎ）とを抽出する電流抽出器と、
上記同位相成分電流ｉａ（ｎ）と上記９０度遅れ位相成分電流ｉｂ（ｎ）に基づいて、基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを算出し、上記回転機定数演算手段へ出力する伝達特性記憶器と
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機の定数測定装置。
【請求項４】
上記試験手段は、
上記試験番号選択手段から得られた位相信号ｑに基づき、試験番号ｎに応じて所定振幅の交番電流を上記回転機に供給するとともに、その時の交番電圧を出力する電流制御器と、
上記電流制御器からの上記交番電流の供給時に、上記回転機の電流瞬時値を検出する電流検出器と、
上記試験番号ｎに応じて、上記電流制御器から得た交番電圧から、上記試験番号選択手段から得られた上記位相信号ｑに基づき、同位相成分電圧ｖａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分電圧ｖｂ（ｎ）とを抽出する電圧抽出器と、
上記同位相成分電圧ｖａ（ｎ）と上記９０度遅れ位相成分電圧ｖｂ（ｎ）に基づいて、上記交番電圧の位相を基準とした基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを算出し、上記回転機定数演算手段へ出力する伝達特性記憶器と
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機の定数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は回転機の定数測定装置に関し、特に、回転機の電気的定数（例えば、一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、自己インダクタンスＬ、相互インダクタンスＭなど）を無回転で測定する回転機の定数測定装置に関するものである。
【背景技術】  従来の回転機の定数測定装置は、例えば、特開平２−３０４３８０号公報（特に、第５−９頁、第８−１０図）（以下、特許文献１とする。）に示されているように、インバータを駆動電源とする誘導機（回転機）において、単相給電状態もしくはそれと等価な給電状態となるようにインバータ出力電圧を発生させ、その電圧と周波数、及び誘導機に流れる電流とを誘導機の伝達関数式に代入演算し、一次抵抗、二次抵抗、一次自己インダクタンス、二次自己インダクタンス、及び相互インダクタンスを求めている。
また、他の従来例として、例えば、特開平６−２７３４９６号公報（特に、第４−９頁、第１−５図）（以下、特許文献２とする。）に記載されているものがある。ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令及び一次角周波数指令に従って三相電圧指令信号を生成し、これに比例して電力変換器の出力電圧を制御して回転機に印加する。また、インバータの出力電流を検出し、この検出電流と一次角周波数指令に従ってｄ軸電流成分とｑ軸電流成分を検出するに際して、一次角周波数指令とｑ軸電圧指令の各指令値をそれぞれ零とする条件下で、ｄ軸電圧指令の指令値として交流信号を与える。次に、これに基づいて生成された三相電圧指令信号に従う変換器出力電圧を回転機に印加する。このとき回転機に流れるｄ軸電流成分を検出し、この検出値を前記交流信号を基準とする三角関数によるフーリエ展開に従って分析し、この基本波成分のフーリエ係数と前記交流信号値に基づいて回転機の定数を求める。
また、さらなる他の従来例として、例えば、特開平７−５５８９９号公報（特に、第５−１３頁、第１−３図）（以下、特許文献３とする。）に記載されているものがある。ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令並びに一次角周波数指令に従って三相電圧指令信号を生成し、これに比例して電力変換器の出力電圧を制御して回転機に印加する。また、出力電流を検出し、この検出電流と一次角周波数指令に従ってｄ軸電流成分とｑ軸電流成分を検出するに際して、一次角周波数指令とｑ軸電圧指令の各指令値をそれぞれ零とする条件下で、ｄ軸電圧指令値として交流信号を与え、これに基づいて生成された三相電圧指令信号に従う変換器出力電圧を回転機に印加する。このとき回転機に流れるｄ軸電流成分を検出し、この検出値を前記交流信号を基準とするフーリエ展開に従って分析する。この基本波成分のフーリエ係数を得るのに、前記交流信号に関して二つの周波数を用いて行い、そのフーリエ係数と回転機モデルにおける出力電流／入力電圧の周波数特性から得られる前記フーリエ係数と対応する電流成分値との関係から回転機定数を求めている。
上述した従来の回転機の定数測定装置のいずれにおいても、未知定数の数に応じた連立方程式を解くことによって定数を測定しており、この連立方程式の制約を受けるため、単相給電時の交番電圧の周波数選択回数は２回または３回という制約があり、繰り返し試験を多数行って定数の測定精度を向上させることができないという問題点があった。
また、上述の従来の回転機の定数測定装置は、回転機の利得に関する連立方程式により定数を測定していたので、利得が一定になる周波数帯域では適切な方程式の解が得られないため、単相給電する時の交番電圧の周波数帯域に制約を受けるという問題点があった。
また、磁気飽和のため回転機のインダクタンス値は電流振幅に依存するが、上述した従来の回転機の定数測定装置は電流振幅について考慮されないため、実際に回転機を駆動するために必要なインダクタンス値を測定できないという問題点があった。
【発明の開示】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、回転機を駆動するために必要な回転機の定数を正確に得ることができる回転機の定数測定装置を得ることを目的とする。
この発明は、１からＮまでのＮ通り（Ｎ≧２）の試験番号ｎを出力するとともに、当該試験番号ｎに基づいて予め設定された所定の条件により決定される位相信号ｑを出力する試験番号選択手段と、上記試験番号ｎと上記位相信号ｑとに基づき、回転機に交番電圧を供給することにより、上記試験番号ｎが１〜Ｎまでの上記位相信号ｑに基づく基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを求めて出力する試験手段と、上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と上記９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とが入力されたときに、それらを用いて、上記回転機の定数を演算する回転機定数演算手段とを備えるので、単相給電時の交番電圧の周波数選択回数の制約を受けることなく、繰り返し試験を複数回実施して定数測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、この発明の実施の形態１における回転機の定数測定装置の構成を示したブロック図、
図２は、この発明の実施の形態１における回転機の定数測定装置の試験番号選択手段における試験番号ｎと位相信号ｑの変化の様子を説明するための説明図、
図３は、この発明の実施の形態１における回転機の定数測定装置の電流抽出器の動作を説明するための説明図、
図４は、この発明の実施の形態１における回転機の定数測定装置の処理の流れを示した流れ図、
図５は、この発明の実施の形態２における回転機の定数測定装置の電流抽出器の動作を説明するための説明図、
図６は、この発明の実施の形態３における回転機の定数測定装置の電流抽出器の構成を示したブロック図、
図７は、この発明の実施の形態４における回転機の定数測定装置の電流抽出器の構成を示したブロック図、
図８は、この発明の実施の形態５における回転機の定数測定装置の構成を示したブロック図、
図９は、この発明の実施の形態５における回転機の定数測定装置の電圧抽出器の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転機の定数測定装置の構成を示した図である。図１に示すように、本実施の形態に係る回転機の定数測定装置は、試験番号の選択を行って出力する試験番号選択手段１と、試験番号選択手段１から得られる私権番号に応じた電圧を誘導機（回転機）５に印加して試験を行う試験手段８と、試験手段８からの出力を受けて誘導機（回転機）５の定数を演算して出力する回転機定数演算手段７とから構成されている。
試験番号選択手段１は、予め設定した時刻に応じて、１からＮまでの試験番号ｎを順次選択し、試験手段８に対して、Ｎ通り出力すると同時に、後述する位相信号ｑを出力する。
試験手段８は、インバータ２と電流抽出器３と伝達特性記憶器４と電流検出器６によって構成される。
インバータ２は、試験番号選択手段１から得られた上記位相信号ｑを基準位相とし、試験番号選択手段１から得られた試験番号ｎに応じて予め設定された交番電圧を誘導機（回転機）５に印加する。
電流検出器６はインバータ２が誘導機５に交番電圧を印加した時の電流瞬時値を検出する。
電流抽出器３は、試験番号選択手段１から得られた上記位相信号ｑを基準位相とし、当該基準位相と同位相の同位相成分電流ｉａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分電流ｉｂ（ｎ）とを、電流検出器６により検出された電流瞬時値から抽出し、ｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）を試験番号ｎの値が変化するタイミングで、伝達特性記憶器４に出力する。
伝達特性記憶器４は、試験番号ｎに応じて得られたｉａ（ｎ）とｉｂ（ｎ）とを、予め設定していた交番電圧の振幅Ｖ（ｎ）でそれぞれ除算し、除算した値をそれぞれ、基準位相利得ａ（ｎ）、９０度遅れ位相利得ｂ（ｎ）として記憶する。そして、試験番号選択手段１から試験番号Ｎが入力された後、インバータ２の交番電圧印加を終了させるための予め設定された所定の時間が経過すると、この伝達特性記憶器４は回転機定数演算手段７へ、基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・ｂ（Ｎ））とを出力する。
回転機定数演算手段７は、伝達特性記憶器４から上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とが入力されると、それを用いて所定の算式を演算して誘導機（回転機）５の定数、即ち、一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、一次インダクタンスＬｓ、相互インダクタンスＭとを出力する。
なお、試験番号選択手段１内部では、試験番号ｎの値ごとに、予めＮ通りの角周波数ω（ｎ）（ｎ＝１、２、・・、Ｎ）を定めておく。この角周波数ω（ｎ）は例えば、等比数列でも良いし、等差数列で与えても良い。そして、出力する試験番号ｎに応じて角周波数ω（ｎ）を選択し、下記の（１）式で示される位相信号ｑを出力する。
2004109310.tif 000003
但し、ｔは時刻、ＩＮＴ（ｘ）はｘの小数点以下を切り捨てた整数値である。
図２は、Ｎ＝４とした時の試験番号選択手段１が出力する試験番号ｎと位相信号ｑの一例を示すものである。ここでは、一例としてω（ｎ）を等比変化させると同時に、位相信号ｑが２周期に達した時刻でｎの値を変更したものを示している。
一般に、誘導機の伝達特性のボード線図は対数グラフにプロットするが、ω（ｎ）をこのように等比変化させることにより、ボード線図上では角周波数が等間隔になるような条件で試験を実施できる効果がある。
なお、ω（ｎ）を等差変化させても良いし、任意の値を与えても良い。また、位相信号ｑが他の周期に達した時刻でｎの値を変更しても良いし、位相信号ｑの周期とは独立にｎの値を変化させても良い。
インバータ２はＮ通りの交番電圧の振幅Ｖ（ｎ）（ｎ＝１、２、・・、Ｎ）を予め定めておく。この交番電圧の振幅Ｖ（ｎ）は、例えばＶ（１）＝Ｖ（２）＝・・・＝Ｖ（Ｎ）で与えても良いし、等差数列や等比数列で与えても良い。そして、位相信号ｑおよび下記の（２）式および（３）式に基づいて、誘導機５に静止直交二軸上の電圧指令ｖｄおよびｖｑを設定する。
2004109310.tif 000004
但し、
ｖｄ：静止直交二軸上のｄ軸電圧指令
ｖｑ：静止直交二軸上のｑ軸電圧指令
Ｖ（ｎ）：予め設定した交番電圧の振幅
ω（ｎ）：予め設定した試験番号ｎに対して一意に定まる角周波数
ｔ：時刻
Ｃ：任意の定数  である。
定数Ｃの値については本実施の形態では説明を容易にするためＣ＝０とするが、任意の値を与えても同様の効果を得ることが可能である。また、上記ｖｄ、ｖｑと三相電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗとの間には（４）式の関係がある。
2004109310.tif 000005
そして、インバータ２は（２）〜（４）式によって得られた三相電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを誘導機５に印加する。（２）〜（４）式によって得られた三相電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗは交番電圧となるが、交番電圧を印加する場合には、誘導機５は回転しないので、これにより、インバータ２は（２）〜（４）式によって得られた交番電圧を誘導機５に印加して、誘導機５を回転させずに、誘導機５に電流を発生させることができる効果がある。
電流抽出器３は電流検出器６から得られた電流瞬時値ｉｕ、ｉｖを下記の（５）式に基づき、直交二軸上の電流ｉｄに変換する。
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なお、このとき、本実施の形態では、電流検出器６はｉｕとｉｖしか検出できないので、ｉｗを下記の（６）式で与える。
2004109310.tif 000007
図３を用いて、電流抽出器３が、上記ｉｄを上記位相信号ｑを基準位相として同位相成分電流ｉａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分電流ｉｂ（ｎ）とに抽出する方法を説明する。上記試験番号がｎの期間中において、上記位相信号ｑがπ／２の時のｉｄをｉａ１（ｎ）、３π／２の時のｉｄをｉａ２（ｎ）とする。同様に位相信号ｑがπの時のｉｄをｉｂ１（ｎ）、２πの時のｉｄをｉｂ２（ｎ）とする。この時、同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）は。下記の（７）、（８）式で与えられる。
2004109310.tif 000008
そして、試験番号ｎがｎ＋１に変化した時点で電流抽出器３はｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）を伝達特性記憶器４に出力する。但し、試験番号がＮの場合は、試験番号はＮ＋１にならないので、所定の時間が経過してからｉａ（Ｎ）、ｉｂ（Ｎ）を伝達特性記憶器４に出力する。
以上のように電流抽出器３は、試験番号がｎの期間中において、上記位相信号ｑがπ／２、π、３π／２、２πの時にｉｄを検出し、その検出値を（７）、（８）式により同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出するので、加算と乗算という非常に簡単な演算式で積分演算を行うことなく電流の抽出ができる効果がある。
次に、伝達特性記憶器４の動作について説明する。試験番号選択手段１から得た試験番号ｎがｎ＋１に変化した時点で電流抽出器から入力されたｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）に基づいて、伝達特性記憶器４は上記ｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）を予め記憶していたＶ（ｎ）でそれぞれ除算する下記の（９）、（１０）式によりａ（ｎ）、ｂ（ｎ）を算出し、試験番号ｎとａ（ｎ）とｂ（ｎ）とを記憶する。
2004109310.tif 000009
そして、試験番号がＮになってから所定の時間が経過した時点で基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを回転機定数演算手段７に出力する。
回転機定数演算手段７では、上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とに基づいて、回転機定数Ｒｓ、Ｒｒ、Ｌｓ、Ｍを演算する。この回転機定数演算手段７の動作原理について説明する。
交番電圧から交番電流までの伝達関数は、上記の特許文献１の６頁に示されているように下記の（１１）式となる。
2004109310.tif 000010
但し、ｓ：ラプラス演算子、σ：漏れ係数
Ｔｓ＝Ｌｓ／Ｒｓ
Ｔｒ＝Ｌｒ／Ｒｒ
α１＝Ｔｓ＋Ｔｒ
α２＝σＴｓＴｒ
β０＝１／Ｒｓ
β１＝Ｔｒ／Ｒｓ  である。
次にＡ（ｓ）、Ｂ（ｓ）を（１２）、（１３）式で定義する。
2004109310.tif 000011
試験番号ｎにおける基準位相利得はａ（ｎ）であり、９０度遅れ位相利得はｂ（ｎ）である。従って、試験番号がｎにおける試験結果が示す伝達特性Ｇ０（ｊω（ｎ））は下記の（１５）式となる。
2004109310.tif 000012
一方、（１１）式に基づけば、試験番号ｎにおける伝達特性Ｇ（ｊω（ｎ））は（１６）式になる。
2004109310.tif 000013
（１６）式とをＡ（ｊω（ｎ））倍すると、下記の（１７）式となる。
2004109310.tif 000014
そこで、偏差ｅ（ｎ）を（１８）式で定義する。
2004109310.tif 000015
なお、（１７）、（１８）式における、Ｇ０（ｊω（ｎ））、Ｇ（ｊω（ｎ））は複素数であることから、偏差ｅ（ｎ）も複素数である。そこで、偏差ｅ（ｎ）の実部と虚部をそれぞれｅｒ（ｎ）、ｅｉ（ｎ）と定義する。
また、試験番号ｎによって定まるＮ通りの角周波数について演算される回転機の伝達特性利得と、上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と上記９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））との偏差に関する誤差として、偏差ベクトルＥを次の（１９）式で定義する。
2004109310.tif 000016
この時、偏差ベクトルＥと偏差ベクトルの転置ＥＴとの積は（２０）式となる。
2004109310.tif 000017
即ち、（２０）式の左辺は誤差Ｅの二乗である。一方、（１９）式に（１８）式を代入すると（２１）式となる。
2004109310.tif 000018
但し、
2004109310.tif 000019
Ｎ＞２の時、（２０）式の左辺を最小にする（α１、α２、β０、β１）Ｔ、即ち誤差Ｅを最小二乗にする（α１、α２、β０、β１）Ｔは（２２）式で与えられる。
2004109310.tif 000020
また、Ｎ＝２の場合は、（２２）式は未知数が（α１、α２、β０、β１）の４つで、誤差ベクトルＥが（ｅｒ（１）、ｅｉ（１）、ｅｒ（２）、ｅｉ（２））の４つである。即ち、Ｎ＝２の場合、（２２）式は誤差Ｅが零となる４元連立方程式の解として与えることができる。
以上によって、角周波数（ω（１）、ω（２）、・・・、ω（ｎ））と基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・ｎ（Ｎ））とに基づいて、誤差Ｅを最小二乗にする（α１、α２、β０、β１）を求めることができる。
なお、未知数を一意に定めるために一次インダクタンスＬｓと二次インダクタンスＬｒとは等しくその値はＬであるという近似（Ｌ＝Ｌｓ＝Ｌｒ）を行う。そこで、算出した（α１、α２、β０、β１）と（１１）式の係数とを比較すると（２３）式が得られる。
2004109310.tif 000021
以上のように、（２２）式と（２３）式を用いることにより、回転機定数演算手段７は、上記試験番号ｎによって定まるＮ通りの角周波数について演算される回転機の伝達特性利得と上記基準位相利得と上記９０度遅れ位相利得との関係に基づいて回転機の定数（一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、自己インダクタンスＬ、相互インダクタンスＭ）を出力する。即ち、回転機定数演算手段７は、未知定数の数に応じた連立方程式を必要としないので、単相給電時の交番電圧の周波数選択回数に制約はなく、繰り返し試験を多数行って定数の測定精度を向上させることができる効果がある。また、回転機定数演算手段７は、（２２）式と（２３）式を用いて回転機の定数（一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、自己インダクタンスＬ、相互インダクタンスＭ）を得るので、上記偏差に関する誤差を最小二乗にすることができる効果がある。
上述した実施の形態の動作を図４を参照しながら説明する。図４は実施の形態１記載の回転機の定数測定装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１で回転機の定数測定を開始すると、試験番号選択手段１は、ステップＳ１２で、試験番号ｎを１からＮまで選択する。ステップＳ１３では、インバータ２が誘導機５に交番電圧を印加するとともに、電流検出器６が交番電流を検出する。
ステップＳ１４では、電流抽出器３が電流検出器６から得られた電流瞬時値からインバータ２が出力する交番電圧との同位相成分ｉａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）とを抽出する。
ステップＳ１５において、伝達特性記憶器４は電流抽出器３から入力されたｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）に基づいて、ａ（ｎ）、ｂ（ｎ）を算出し、ａ（ｎ）とｂ（ｎ）とを記憶する。
ステップＳ１６において、ｎ≠ＮであればステップＳ１２からの動作を繰り返し、ｎ＝Ｎであれば伝達特性記憶器４は所定の時間が経過した後、基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを回転機定数演算手段７に出力する。
ステップＳ１７では、上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とに基づいて、回転機定数演算手段７が誤差ベクトルＥを最小二乗にする伝達関数の係数（α１、α２、β０、β１）を求める。
ステップＳ１８では、上記算出した（α１、α２、β０、β１）に基づき、回転機定数演算手段７が、上記の（２３）式の演算を行い、Ｒｓ、Ｒｒ、Ｍ、Ｌを出力し、ステップＳ１９にて終了する。
なお、電流検出器６はＵ相とＶ相に設けたものを示したが、Ｕ相だけに電流検出器６を設けてもよい。インバータ２が静止状態で（２）〜（４）式で示した交番電圧を印加する場合、ｉｖ＝ｉｗの関係が成り立つので、ｉｖを（２４）式で、ｉｗを（６）式でそれぞれ与えればよい。
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以上のように、この実施の形態によれば、試験手段８が試験番号ｎと位相信号ｑとに基づき、誘導機５に所定の交番電圧を供給するとともに、上記位相信号ｑに基づく基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを出力し、誘導機５の伝達関数の実部と虚部に基づいた回転機の電気的定数（一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、自己インダクタンスＬ、相互インダクタンスＭ）の測定を多数回実施することが可能であるため、定数測定の精度を向上させることができる。また、本実施の形態においては、回転機の利得に関する連立方程式を必要としないため、利得が一定になる周波数帯域を含んでいても、基準位相利得と９０度遅れ位相利得が異なっていれば良く、交番電圧の周波数帯域を任意に選択できる効果がある。
実施の形態２．
上記実施の形態１の電流抽出器３では、電流抽出器３が試験番号選択手段１から得た位相信号ｑが、π／２、π、３π／２、２πとなる時にｉｄをサンプリングして、同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出する方法について説明したが、ｉｄの最大値と最小値と位相に基づく電流抽出器３ａ（図示せず）に置き換えてもよい。
本実施の形態においては、当該置き換えた例について説明する。なお、本実施の形態における回転機の定数測定装置は、基本的に実施の形態１と同じ構成であるため、図１を参照し、図１の電流抽出器３を３ａと置き換えることとする。
図５は、電流抽出器３ａの動作原理を示すものである。試験番号ｎにおいて、上記直交二軸上のｄ軸電圧指令ｖｄの交番電圧はｓｉｎ（ｑ）と同位相であり、その振幅はＶ（ｎ）である。そこで、電流抽出器３ａは、試験番号ｎの期間中のｉｄの最大値Ｉｍａｘ（ｎ）とｉｄの最小値Ｉｍｉｎ（ｎ）とを記憶する。この時、交番電流の振幅Ｉｎは（２５）式で与えられる。
2004109310.tif 000023
また、電流抽出器３ａはｉｄが零クロスする時のｑの値、即ち、符号が負から正に変化した時点のｑの値を記憶しｑ０（ｎ）とする。（２６）、（２７）式よりｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）を出力する。
2004109310.tif 000024
そして、試験番号ｎがｎ＋１に変化した時点でｉａ（ｎ）、ｉｂ（ｎ）を伝達特性記憶器４に出力する。
以上のように電流抽出器３ａは、試験番号がｎの期間中において、ｉｄの最大値Ｉｍａｘ（ｎ）とｉｄの最小値Ｉｍｉｎ（ｎ）とｉｄが零クロスするｑの値とにより同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出するようにしたので、積分演算を必要としない簡単な演算で電流抽出ができる効果がある。
実施の形態３．
正弦波の交番電圧を印加したとき、交番電流の正弦波波形が同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出するのに十分な波形であれば良いが、雑音に埋もれていることがある。そこで、上記実施の形態１の電流抽出器３の代わりに、相互相関関数に基づいた図６に示す電流抽出器３ｂに置き換えても良い。
本実施の形態においては、当該置き換えた例について説明する。なお、本実施の形態における回転機の定数測定装置の全体の構成は、基本的に実施の形態１と同じ構成であるため、図１を参照し、図１の電流抽出器３を３ｂと置き換えることとする。図６において、２０、２１は関数演算器、２２はｉｄ演算器、２３、２４は乗算器、２５，２６はスイッチ、２７、２８は積分器、２９、３０はゲインである。
まず、動作原理について説明する。上記実施の形態１と同様に（２）、（３）式に基づいて、誘導機５に直交二軸上のｄ軸電圧指令ｖｄを与えた場合、上記ｉｄが（２８）式であったとする。
2004109310.tif 000025
但し、ξ（ｔ）：雑音  である。
また、上記ｖｄと同位相の信号γを（２９）式で定義する。
2004109310.tif 000026
この時、ｉｄとγの相互相関関数Ｆ（τ）を求めると（３０）式となる。
2004109310.tif 000027
但し、γ（ｔ＋τ）＝ｓｉｎ（ω（ｎ）×（ｔ＋τ））  である。
ｂ充分長い時間の平均をとると（３０）式の第２項は零となるので、Ｆ（τ）は（３１）式となる。
2004109310.tif 000028
（３１）式より、Ｆ（０）、Ｆ（ｑ１）は、それぞれ、（３２）、（３３）式となる。
2004109310.tif 000029
但し、ｑ１＝π／（２ω（ｎ））  である。
（３２）、（３３）式よりｉｄの同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）は（３４−１）、（３４−２）式となる。
2004109310.tif 000030
なお、τ＝ｑ１の時、γ（ｔ＋τ）は（３５）式となる。
2004109310.tif 000031
続いて、電流検出手段３ｂを図６により説明する。（３０）式を実際に計算するにあたり、積分する期間Ｔを無限大にすることは不可能であるので、期間２π／ω（ｎ）よりも充分大きな所定の時間でＴを与える。期間２π／ω（ｎ）の５〜１０倍程度が目安にしても良い。
関数演算器２０は、位相信号ｑ（＝ω（ｎ）×ｔ）に基づいてｓｉｎ（ｑ）（＝γ（ｔ））を出力する。関数演算器２１は、位相信号ｑ（＝ω（ｎ）×ｔ）に基づいてｃｏｓ（ｑ）（＝γ（ｔ＋ｑ１））を出力する。
ｉｄ演算器２２は、（５）、（６）式に基づいてｉｄを演算して出力する。
乗算器２３は、関数演算器２０とｉｄ演算器２２の出力を乗算し、ｉｄ・γ（ｔ）を出力する。
乗算器２４は、関数演算器２１とｉｄ演算器２２の出力を乗算し、ｉｄ・γ（ｔ＋ｑ１）を出力する。
スイッチ２５およびスイッチ２６は、試験番号がｎ−１からｎに変化してから所定の期間Ｔが経過するまで短絡動作をし、所定の期間Ｔが経過てから試験番号がｎからｎ＋１に変化するまで開放動作をする。
積分器２７は試験番号がｎ−１からｎに変化した直後リセット動作をし、リセットから所定期間Ｔが経過するまでの間、積分動作をして∫ｉｄ・γ（ｔ）ｄｔを出力する。
積分器２８は試験番号がｎ−１からｎに変化した直後リセット動作をし、リセットから所定期間Ｔが経過するまでの間、積分動作をして∫ｉｄ・γ（ｔ＋ｑ１）ｄｔを出力する。
ゲイン２９は積分器２７から入力された∫ｉｄ・γ（ｔ）ｄｔを２／Ｔ倍してｉａ（ｎ）（＝２×Ｆ（０））として出力する。
ゲイン３０は積分器２８から入力された∫ｉｄ・γ（ｔ＋ｑ１）ｄｔを２／Ｔ倍してｉｂ（ｎ）（＝２×Ｆ（ｑ１））として出力する。
以上の相互相関関数に基づく構成により、電流抽出３ｂはｉｄが雑音に埋もれていても同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出することができる効果がある。
なお、上記実施の形態３では、期間Ｔとして任意の値を設けたものであるので、２π／ω（ｎ）の整数倍に設定してもよい。
また、期間Ｔは任意の値であるので、電流検出器６のサンプリング周期の関係で２π／ω（ｎ）の整数倍に出来なくても、電流抽出器３ｂの電流サンプリング周期の整数倍に設定することにより、ｉｄが雑音に埋もれていても同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出することができる効果が得られる。
以上のように、本実施の形態においては、相互相関関数に基づく構成により、電流抽出３ｂはｉｄが雑音に埋もれていても同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出することができるので、そのような場合にも、回転機を駆動するために必要な回転機の定数を正確に得ることができる。
実施の形態４．
上記実施の形態３では、相互相関関数により交番電圧ｖｄと同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出する手法について説明したが、上記実施の形態３の電流抽出器３ｂの代わりに、図７に示すフィルタを用いた電流抽出器３ｃに置き換えても良い。図７において、２０〜２４は図６に示したものと同一またはこれに相当するものであるため、ここでは説明を省略する。
本実施の形態においては、当該置き換えた例について説明する。なお、本実施の形態における回転機の定数測定装置の全体の構成は、基本的に実施の形態１と同じ構成であるため、図１を参照し、図１の電流抽出器３を３ｃと置き換えることとする。図７において、３１、３２はゲイン、３３、３４はフィルタである。
ゲイン３１は乗算器２３の出力を２倍し、２・ｉｄ・γ（ｔ）を出力する。ｉｄが（２８）式で与えられるとすると、ゲイン３１の出力｛２・ｉｄ・γ（ｔ）｝は（３６）式に変形できる。
2004109310.tif 000032
（３６）式右辺第１項は定数、第２項は角周波数２ω（ｎ）で変化する正弦波、第３項は雑音である。
ゲイン３２は乗算器２３の出力を２倍し、２・ｉｄ・γ（ｔ＋ｑ１）を出力する。上記と同様にｉｄが（２８）式で与えられるとすると、ゲイン３２の出力｛２・ｉｄ・γ（ｔ＋ｑ１）｝は（３７）式に変形できる。
2004109310.tif 000033
（３７）式右辺第１項は定数、第２項は角周波数２ω（ｎ）で変化する正弦波、第３項は雑音である。
フィルタ３３は、ゲイン３１から出力された（３６）式が入力され、ローパスフィルタまたはノッチフィルタ、あるいはその両方によって、角周波数２ω（ｎ）の信号成分と雑音の信号成分とを遮断し、（３６）式右辺第１項だけを通過させてｉａ（ｎ）として出力する。
フィルタ３４は、ゲイン３２から出力された（３７）式が入力され、ローパスフィルタまたはノッチフィルタ、あるいはその両方によって、角周波数２ω（ｎ）の信号成分と雑音の信号成分とを遮断し、（３７）式右辺第１項だけを通過させてｉｂ（ｎ）として出力する。
電流検出手段３ｃは、ローパスフィルタまたはノッチフィルタ、あるいはその両方によって、角周波数２ω（ｎ）の信号成分と雑音の信号成分とを遮断し、（３７）式右辺第１項だけを通過させてｉｂ（ｎ）として出力するので、ｉｄが雑音に埋もれていても同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出することができる効果がある。
実施の形態５．
上記実施の形態４では交番電圧を印加し、検出した電流ｉｄから同位相成分ｉａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｉｂ（ｎ）を抽出し、その結果を用いて試験番号ｎについての伝達特性を記憶し、Ｎ通りの結果を用いて回転機定数を演算する例について説明した。
しかしながら、交番電圧を印加する場合、電流ｉｄの振幅が試験番号ｎによって異なるため、磁気飽和しやすい回転機では試験番号によってインダクタンス値が異なってしまう。
この実施の形態では、飽和によるインダクタンスの変動が大きい回転機でも交番電流の振幅が試験番号ｎに係わらず一定し、インダクタンス値の測定精度向上を図るものである。
図８は、この発明を実施するための本実施の形態５による回転機の定数測定装置を説明するための図である。なお、図８において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであるため、ここでは説明を省略する。図８において、１ｄは試験番号選択手段、４ｄは伝達特性記憶器、５０は電流制御器、５１は電圧抽出器、８ｄは試験手段である。
図８において、試験番号選択手段１ｄは予め設定した時刻に応じて試験手段８ｄへ試験番号ｎを１からＮまでＮ通り出力すると同時に位相信号ｑを出力する。
試験手段８ｄは、電流制御器５０と電圧抽出器５１と伝達特性記憶器４ｄと電流検出器６によって構成される。
電流制御器５０は試験番号選択手段１ｄから得られた試験番号ｎに応じて予め設定された交番電流が誘導機（回転機）５に発生するように電流検出器６から得られた電流瞬時値に基づいて電圧を印加するとともに、直交二軸上の交番電圧指令ｖｄ＊を電圧抽出器に出力する。また、電流制御器５０は試験番号ｎに応じて試験番号選択手段から得た位相信号ｑと試験番号ｎとに基づいて交番電流指令値を（３８）式のように設定する。
2004109310.tif 000034
但し、Ｃ：任意の定数  である。
Ｃの値については本実施の形態では説明を容易にするためＣ＝０とするが、任意の値を与えても同様の効果を得ることが可能である。
電流検出器６から得られたｉｕ、ｉｖと（５）、（６）式に基づいて、電流指令ｉｄを演算する。そして、（３９）式に従ってｉｄ＊とｉｄを一致させる電圧指令ｖｄ＊を演算する。
2004109310.tif 000035
但し、Ｋｐ：比例ゲイン、
Ｋｉ：積分ゲイン  である。
そして、三相電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを（４０）式で与える。
2004109310.tif 000036
電圧抽出器５１は、試験番号ｎに応じて電流制御器から得られたｖｄ＊から交番電流指令との同位相成分ｖａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分ｖｂ（ｎ）とを抽出し、ｖａ（ｎ）、ｖｂ（ｎ）を試験番号ｎが変化する時に、伝達特性記憶器４ｄに出力する。
電圧抽出器５０では、試験番号選択手段１から得た位相信号ｑがπ／２、π、３π／２、２πとなる時にｖｄ＊をサンプリングして、同位相成分ｖａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｖｂ（ｎ）を抽出する。
図９を用いて、電圧抽出器５１が、電流制御器５０から得たｖｄ＊から試験番号ｎに応じてインバータ２が出力する交番電圧との同位相成分ｖａ（ｎ）と９０度遅れ位相成分ｖｂ（ｎ）とを抽出する方法を説明する。
試験番号選択手段１から得た試験番号がｎの期間中において、試験番号選択手段１から得た位相信号ｑがπ／２の時のｖｄ＊をｖａ１（ｎ）、３π／２の時のｖｄ＊をｖａ２（ｎ）とする。同様に位相信号ｑがπの時のｖｄ＊をｖｂ１（ｎ）、２πの時のｖｄ＊をｖｂ２（ｎ）とする。この時、同位相成分ｖａ（ｎ）および９０度遅れ位相成分ｖｂ（ｎ）は（４１）、（４２）式で与えられる。
2004109310.tif 000037
そして、試験番号ｎがｎ＋１に変化した時点で電圧抽出器５１はｖａ（ｎ）、ｖｂ（ｎ）を伝達特性記憶器４ｄに出力する。但し、試験番号がＮの場合は、所定の時間が経過して時点でｖａ（Ｎ）、ｖｂ（Ｎ）を伝達特性記憶器４ｄに出力する。
続いて伝達特性記憶器４ｄの動作について説明する。
伝達特性記憶器４ｄは試験番号選択手段から得た試験番号ｎがｎ＋１に変化した時点で電流抽出器から入力されたｖａ（ｎ）、ｖｂ（ｎ）に基づいて、ｖｄ＊の振幅Ｖ（ｎ）及び、ｉｄとｖｄ＊との位相差ψに関する正弦と余弦を演算する。
2004109310.tif 000038
上記Ｖ（ｎ）とψと予め記憶していた交番電流指令の振幅Ｉとに基づき、（４６）、（４７）式に従ってａ（ｎ）、ｂ（ｎ）を算出する。
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そして、試験番号がＮになってから所定の時間が経過して時点で基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・、ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とを回転機定数演算手段７に出力する。
従来の回転機の定数測定装置は電流振幅について考慮されないため実際に回転機を駆動するために必要なインダクタンス値を測定できない問題点があったが、本実施の形態によれば、電流制御器５０により試験番号ｎに係わらず電流ｉｄの振幅が等しくなるようにしたので、試験番号ｎに係わらずインダクタンスの磁気飽和の影響を一定にすることができ、従って、インダクタンスの測定精度が向上する効果がある。
また、本実施の形態５では、電圧抽出器５１は電流抽出器３と同様の原理で動作するものについて説明したが、電流抽出器３ａと同様の原理で動作するものであってもよく、本実施の形態５と同様の効果がある。また、電圧抽出器５１は電流抽出器３ｂと同様の原理で動作するものであってもよく、本実施の形態５と同様の効果がある。また、電圧抽出器５１は電流抽出器３ｃと同様の原理で動作するものであってもよく、本実施の形態５と同様の効果がある。
実施の形態６．
上記実施の形態５では、回転機の未知定数をＲｓ、Ｒｒ、Ｍ、Ｌの４つとして、回転機定数演算手段にて誤差ベクトルＥを最小二乗にする（α１、α２、β０、β１）を演算していた。しかしながら、一次抵抗Ｒｓに関しては公知（特許文献１参照）の通り、回転機に予め直流電圧を印加することにより測定できる。
そこで、本実施の形態６ではＲｓは既知として、３つの回転機の未知定数Ｒｒ、Ｍ、Ｌの測定について説明する。
Ｒｓが既知である場合、上記実施の形態１〜５において、回転機定数演算手段７ｅ（図示せず）に置き換えてもよい。本実施の形態においては、当該置き換えた例について説明する。なお、本実施の形態における回転機の定数測定装置の全体の構成は、基本的に実施の形態１〜５と同じ構成であるため、図１または図８を参照し、図１または図８の回転機定数演算手段７を７ｅと置き換えることとする。
回転機定数演算手段７ｅは、伝達特性記憶器４から上記基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とが入力されると、所定の算式を演算して回転機の定数Ｒｒ、Ｌ、Ｍとを出力する。
回転機定数演算手段７ｅの動作原理について説明する。交番電圧から交番電流までの伝達関数（１１）式の両辺をＲｓ倍すると（４８）式となる。
2004109310.tif 000040
次にＡｘ（ｓ）、Ｂｘ（ｓ）を（４９）、（５０）式で定義する。
2004109310.tif 000041
試験番号ｎによる試験結果では、基準位相利得はａ（ｎ）であり、９０度遅れ位相利得はｂ（ｎ）である。従って、試験番号ｎにおける試験結果が示す伝達特性Ｇ０（ｊω（ｎ））は（５１）式となる。
2004109310.tif 000042
（５１）式の両辺をＲｓ倍すると（５２）式となる。
2004109310.tif 000043
一方、試験番号ｎにおける（４８）式は（５３）式である。
2004109310.tif 000044
（５３）式をＡｘ（ｊω（ｎ））倍すると（５４）式となる。
2004109310.tif 000045
そこで、偏差ｅｘ（ｎ）を（５５）式で定義する。
2004109310.tif 000046
なお、Ｇ０（ｊω（ｎ））、Ｇ（ｊω（ｎ））は複素数であることから、偏差ｅｘ（ｎ）も複素数であり、偏差ｅｘ（ｎ）の実部と虚部をそれぞれｅｘｒ（ｎ）ｅｘｉ（ｎ）と定義する。
偏差ベクトルＥｘを（５６）式で定義する。
2004109310.tif 000047
この時、Ｅｘとその転置ＥｘＴとの積は（５７）式となる。
2004109310.tif 000048
即ち、（５７）式の左辺は誤差Ｅｘの二乗である。一方、（５６）式に（５５）式を代入すると（５８）式となる。
2004109310.tif 000049
但し、
2004109310.tif 000050
Ｎ≧２の時、（５８）式の左辺を最小にする（α１、α２、Ｔｒ）Ｔ、即ち誤差Ｅｘを最小二乗にする（α１、α２、Ｔｒ）Ｔは（５９）式で与えられる。
2004109310.tif 000051
以上によって、電圧角周波数（ω（１）、ω（２）、・・・ω（ｎ））と基準位相利得（ａ（１）、ａ（２）、・・・ａ（Ｎ））と９０度遅れ位相利得（ｂ（１）、ｂ（２）、・・・、ｂ（Ｎ））とに基づいて、誤差ベクトルＥｘを最小二乗にする（α１、α２、Ｔｒ）を求めることができる。
なお、未知数を一意に定めるために一次インダクタンスと二次インダクタンスとは等しくその値はＬであるという近似を行う。そこで、算出した（α１、α２、Ｔｒ）と（４８）式の係数とを比較することによって（６０）式が得られる。
2004109310.tif 000052
実施の形態１では、（２２）式のＸ１ＴＸ１が４行４列の行列であるため、４行４列の逆行列の演算が必要であった。しかし、この実施の形態の回転機定数演算手段７ｅでは、（５９）式のＹ１ＴＹ１が３行３列の行列であるので、３行３列の逆行列の演算を行えば、４行４列の逆行列の演算は必要ではなく、演算を簡素化できる効果がある。
【図１】
2004109310.tif 000053
【図２】
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【図３】
2004109310.tif 000055
【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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【国際調査報告】
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2004109310.tif 000064
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