(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の速度センサレス再起動方法において、
（ａ）誘導電動機に最初に印加する電圧ｖ（ｔ）＝Ｖ0 ｅj φのオンによって生じる電流の有効分の値ｉ1rを求め、
（ｂ）前記電流の有効分の値ｉ1rに基づいて前記誘導電動機の回転周波数ω2n≒−（Ｌ1 σ）／Ｖ0 〔ｉ1r（ｔ）／（ｔ2 ／２）〕（ただし、Ｌ1 は１次自己インダクタンス、Ｌ2 は２次自己インダクタンス、σは漏れ係数〔１−Ｍ2 ／（Ｌ1 Ｌ2 ）：Ｍは相互インダクタンス）を検出し、
（ｃ）前記回転周波数を用いて前記誘導電動機の再起動を行うことを特徴とする誘導電動機の速度センサレス再起動方法。
【請求項２】
誘導電動機の速度センサレス再起動方法において、
（ａ）誘導電動機へのステップ電圧ｖ（ｔ）＝Ｖ0 ｅj φ印加後の時刻ｔ1 とｔ2 にて、一次電流を求め、
（ｂ）該一次電流の有効分ｉ1r（ｔ1 ），ｉ1r（ｔ2 ）と、無効分ｉ1i（ｔ1 ），ｉ1i（ｔ2 ）とに基づいて前記誘導電動機の回転周波数ω2n＝−６Ｌ1 σｉ1i（ｔ2 ）／｛Ｖ0 ［３−〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）〕ｔ2 ］ｔ2 2 ｝（ただし、Ｌ1 は１次自己インダクタンス、Ｌ2 は２次自己インダクタンス、σは漏れ係数〔１−Ｍ2 ／（Ｌ1 Ｌ2 ）：Ｍは相互インダクタンス〕、Ｒ1 は１次抵抗、Ｒ2 は２次抵抗）を検出し、
（ｃ）前記回転周波数を用いて前記誘導電動機の再起動を行うことを特徴とする誘導電動機の速度センサレス再起動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導電動機の速度センサレス再起動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転中の誘導電動機を再起動するには、その誘導電動機の回転周波数を知る必要があるが、速度センサレス制御では直接その誘導電動機の回転周波数を検出することができない。そのため、様々な周波数の電圧を加えてインピーダンスの変化から回転周波数を求めるなどの工夫が発表されている。
【０００３】
そのような先行技術としては、例えば、電学論Ｄ，１１９巻２号，１９９９，第２１１頁〜２１６頁に開示されるものがあった。
図８は速度センサレスの誘導電動機の制御システムの構成図である。
この図において、１は誘導電動機（ＩＭ）、２はＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ、３は速度制御器、４は磁束制御器、５は電流制御器、６，７，８はベクトル回転器、９は滑り角速度（周波数）演算器、１０は出力電圧推定器、１１は誘起電圧演算器、１２は一次角周波数指令演算器、１３は磁束演算器である。
【０００４】
その誘導電動機１の速度センサレス再起動方法によれば、誘導電動機１のインピーダンス特性を利用し、誘導電動機１を自励発振させることにより、増幅した十分な振幅を持つα，β直交２軸の電流情報によりその回転速度を検出するようにしている。磁束を回転角周波数ω2 で積極的に発振させるため、２次時定数が短い場合や低速度の場合においても安定して速度を推定することができ、速度情報は発振した磁束または電流から簡単に求めるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の誘導電動機の速度センサレス再起動方法によれば、誘導電動機１とインバータ２によって発振器を構成し、α軸およびβ軸の電流を回転角周波数ω2 の発振周波数にて発振させる必要があるため、時間がかかる、計算が複雑であるなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、速度センサレスで誘導電動機を短時間に円滑に再起動させることができる誘導電動機の速度センサレス再起動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕誘導電動機の速度センサレス再起動方法において、誘導電動機に最初に印加する電圧ｖ（ｔ）＝Ｖ0 ｅj φのオンによって生じる電流の有効分の値ｉ1rを求め、前記電流の有効分の値ｉ1rに基づいて前記誘導電動機の回転周波数ω2n≒−（Ｌ1 σ）／Ｖ0 〔ｉ1r（ｔ）／（ｔ2 ／２）〕（ただし、Ｌ1 は１次自己インダクタンス、Ｌ2 は２次自己インダクタンス、σは漏れ係数〔１−Ｍ2 ／（Ｌ1 Ｌ2 ）：Ｍは相互インダクタンス）を検出し、前記回転周波数を用いて前記誘導電動機の再起動を行うことを特徴とする。
【０００８】
〔２〕誘導電動機の速度センサレス再起動方法において、誘導電動機へのステップ電圧ｖ（ｔ）＝Ｖ0 ｅj φ印加後の時刻ｔ1 とｔ2 にて、一次電流を求め、この一次電流の有効分ｉ1r（ｔ1 ），ｉ1r（ｔ2 ）と、無効分ｉ1i（ｔ1 ），ｉ1i（ｔ2 ）とに基づいて前記誘導電動機の回転周波数ω2n＝−６Ｌ1 σｉ1i（ｔ2 ）／｛Ｖ0 ［３−〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）〕ｔ2 ］ｔ2 2 ｝（ただし、Ｌ1 は１次自己インダクタンス、Ｌ2 は２次自己インダクタンス、σは漏れ係数〔１−Ｍ2 ／（Ｌ1 Ｌ2 ）：Ｍは相互インダクタンス〕、Ｒ1 は１次抵抗、Ｒ2 は２次抵抗）を検出し、前記回転周波数を用いて前記誘導電動機の再起動を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５は本発明に係る誘導電動機への電圧オン時の電流の変化を示す図であり、図１はそのステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝０Ｈｚ）の起動特性図、図２はそのステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝５０Ｈｚ）の起動特性図、図３はそのステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝１００Ｈｚ）の起動特性図、図４はそのステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝１５０Ｈｚ）の起動特性図、図５はそのステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝２００Ｈｚ）の起動特性図である。
【００１０】
なお、本発明に係る誘導電動機の制御システムとしては図８に示したものを用いることができる。
【００１１】
【数１】
0004493784.tif 000002
ここで、α4 は次式で表される定数であり、
α4 ＝−Ｒ2 ／Ｌ2 ＋ｊω2n
σは次式で表される漏れ係数であり、
σ＝１−Ｍ2 ／（Ｌ1 Ｌ2 ）
ｓ1 ，ｓ2 は誘導機の伝達関数の極、すなわち次の二次方程式の根である。
【００１２】
ｓ2 ＋〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）−ｊω2n〕ｓ
＋Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）〔（Ｒ2 ／Ｌ2 ）−ｊω2n〕＝０
ω2nは回転周波数、Ｌ1 は１次自己インダクタンス、Ｌ2 は２次自己インダクタンス、Ｒ2 は２次抵抗、ｉ1rは電流の有効分、ｉ1iは電流の無効分である。
ステップ電圧印加時の一次電流｜ｉ｜，有効分ｉ1r，無効分ｉ1iの時間変化を図１〜図５に示す。
【００１３】
これらの図からわかるように、時間ｔが十分短ければ、電流の近似式は、ｔ2 の項のみを用いてもよい。
この時
ｉ1r（ｔ）≒Ｖ0 ／（Ｌ1 σ）（Ｒ2 ／Ｌ2 ）（ｔ2 ／２）
ｉ1r（ｔ）≒Ｖ0 ／（Ｌ1 σ）（−ω2n）（ｔ2 ／２）
と表される。
【００１４】
従って、ｉ1rの式から次のように、回転角周波数ω2nを求めることができる。
ω2n≒−（Ｌ1 σ）／Ｖ0 〔ｉ1r（ｔ）／（ｔ2 ／２）〕
なお、特に、図１及び図２を見ると、無効分ｉ1rの代わりに、一次電流の振幅｜ｉ1 ｜を用いることができる。
このように、この実施例によれば、誘導電動機の動特性を利用して、誘導電動機への最初の電圧印加時の電流の値とから、誘導電動機２次抵抗値と回転周波数をごく短時間で決定することができる。
【００１５】
次に、本発明の他の実施例の誘導電動機の回転周波数の検出方法について説明する。
図６は本発明の他の実施例を示すものであり、誘導電動機のステップ電圧印加後の経過時間（ｔ1 ）が０．５ｍｓ時点の一次電流を示す図、図７は本発明の実施例を示すものであり、誘導電動機のステップ電圧印加後の経過時間（ｔ2 ）が１ｍｓ時点の一次電流を示す図である。
【００１６】
まず、ステップ電圧印加後の時刻ｔ1 とｔ2 にて、一次電流を求め、これらの有効分をｉ1r（ｔ1 ），ｉ1r（ｔ2 ）、無効分をｉ1i（ｔ1 ），ｉ1i（ｔ2 ）とすると、次の式が成り立つ。
ω2n［３ｔ1 2 −〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）〕ｔ1 3 ］
＝（−６Ｌ1 σ／Ｖ0 ）〔ｉ1i（ｔ1 ）〕
ω2n［３ｔ2 2 −〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）〕ｔ2 3 ］
＝（−６Ｌ1 σ／Ｖ0 ）〔ｉ1i（ｔ2 ）〕
これらより、
Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）＝３〔ｔ1 2 ｉ1i（ｔ2 ）
−ｔ2 2 ｉ1i（ｔ1 ）／〔ｔ1 3 ｉ1i（ｔ2 ）−ｔ2 3 ｉ1i（ｔ1 ）〕
ω2n＝−６Ｌ1 σｉ1i（ｔ2 ）／｛Ｖ0 ［３−〔Ｒ1 ／（Ｌ1 σ）
＋Ｒ2 ／（Ｌ2 σ）（１＋σ）〕ｔ2 ］ｔ2 2 ｝
このように、この実施例の方法では、二度一次電流を求める必要があるが、電流にｔ3 の項の影響が加わっても回転角周波数を求めることができる。
【００１７】
このように、この実施例によれば、ステップ電圧印加後の時刻ｔ1 とｔ2 にて、一次電流を求め、これらの有効分ｉ1r（ｔ1 ），ｉ1r（ｔ2 ）と無効分ｉ1i（ｔ1 ），ｉ1i（ｔ2 ）に基づいた、誘導電動機の動特性を利用して、誘導電動機２次抵抗値と回転周波数をごく短時間で決定することができる。
そして、誘導電動機とインバータの制御に何ら新しい要素を付加することなく、しかも１ｍ秒程度のごく短時間で誘導電動機の回転周波数を検出することができ、速度センサレスで誘導電動機の再起動を円滑に行うことができる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、速度センサレスで誘導電動機を短時間に円滑に再起動することができる。しかも制御上付加するものが不要であり、速度センサレス制御の実用化への寄与は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る誘導電動機のステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝０Ｈｚ）の起動特性図である。
【図２】  本発明に係る誘導電動機のステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝５０Ｈｚ）の起動特性図である。
【図３】  本発明に係る誘導電動機のステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝１００Ｈｚ）の起動特性図である。
【図４】  本発明に係る誘導電動機のステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝１５０Ｈｚ）の起動特性図である。
【図５】  本発明に係る誘導電動機のステップ電圧印加時の誘導電動機の一次電流（ｆ2n＝２００Ｈｚ）の起動特性図である。
【図６】  本発明の他の実施例を示す誘導電動機のステップ電圧印加後（ｔ1 ）が０．５ｍｓ時点の一次電流を示す図である。
【図７】  本発明の他の実施例を示す誘導電動機のステップ電圧印加後（ｔ2 ）が１ｍｓ時点の一次電流を示す図である。
【図８】  速度センサレスの誘導電動機の制御システムの構成図である。
【符号の説明】
１    誘導電動機（ＩＭ）
２    ＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ
３    速度制御器
４    磁束制御器
５    電流制御器
６，７，８    ベクトル回転器
９    滑り角速度（周波数）演算器
１０    出力電圧推定器
１１    誘起電圧演算器
１２    一次角周波数指令演算器
１３    磁束演算器
【図１】
0004493784.tif 000003
【図２】
0004493784.tif 000004
【図３】
0004493784.tif 000005
【図４】
0004493784.tif 000006
【図５】
0004493784.tif 000007
【図６】
0004493784.tif 000008
【図７】
0004493784.tif 000009
【図８】
0004493784.tif 000010