(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機に電力を供給する電力変換器により速度センサレスベクトル制御を行うインバータ装置において，前記誘導電動機の一次電圧を検出する電圧検出器と，前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出器と，前記電圧検出器の一次電圧情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機の二次磁束を演算する二次磁束演算器と，該二次磁束演算器の演算二次磁束情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機の二次電流を演算する二次電流演算器と，該二次電流演算器の演算二次電流情報と前記二次磁束演算器の演算二次磁束情報から前記誘導電動機の回転速度を演算する速度演算器と，前記二次磁束演算器の演算二次磁束情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機のトルクと磁束を演算するトルク・磁束演算器と，該トルク・磁束演算器の演算トルク情報と演算磁束情報が所定のトルク指令値と磁束指令値に追従するように前記電力変換器の出力を制御するトルク・磁束制御器と，前記速度演算器の演算速度情報が所定の速度指令値に追従するよう前記トルク指令値を生成する速度制御器と，前記磁束指令値に交流成分を重畳する交流成分発生器を具備することを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，誘導電動機の速度制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来技術の一例のブロック線図を示し，以下この図に基づいて説明を行う。誘導電動機２に電力変換器１から電力が供給される。トルク・磁束制御器５は，誘導電動機２のトルクＴと一次磁束φ１が所定のトルク指令値Ｔ＊と一次磁束指令値φ１＊に追従するように電力変換器１の出力を制御する一次電圧指令値ｖ１＊を出力する。トルク・磁束制御器５に入力される誘導電動機２のトルクＴと一次磁束φ１は，トルク・磁束演算器７で演算される。トルク・磁束演算器７には電流検出器４の出力である誘導電動機２の一次電流ｉ１と，二次磁束演算器６の出力である誘導電動機２の二次磁束φ２が入力される。
【０００３】
誘導電動機２の二次磁束φ２は，電圧検出器３の出力である誘導電動機２の一次電圧ｖ１と，電流検出器４の出力である誘導電動機２の一次電流ｉ１を用いて二次磁束演算器６で演算される。誘導電動機２の二次電流ｉ２は，二次磁束演算器６の出力である誘導電動機２の二次磁束φ２と，電流検出器４の出力である誘導電動機２の一次電流ｉ１を用いて二次電流演算器１０で演算される。
誘導電動機２の回転速度ωｍは，二次磁束演算器６の出力である誘導電動機２の二次磁束φ２と，トルク・磁束演算器７の出力である誘導電動機２のトルクＴを用いて速度演算器（図示せず）で演算される。
【０００４】
また、誘導電動機２の回転速度ωｍを速度演算器１２では，二次磁束演算器６の出力である誘導電動機２の二次磁束φ２と二次電流演算器１０の出力である誘導電動機２の二次電流ｉ２を用いて演算している。速度制御器９は，誘導電動機２の前記それぞれの回転速度ωｍが所定の速度指令値ωｍ＊に追従するようにトルク指令値Ｔ＊を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の速度演算器（図示せず）では，例えば平成元年電気学会全国大会論文誌掲載の「瞬時空間ベクトル理論を応用したＶＶＶＦによる誘導電動機の速度センサレスベクトル制御」に記述されているように，誘導電動機２の回転速度ωｍを二次磁束φ２の回転速度からすべり速度を差し引くことによって求めている。
すべり速度の演算には誘導電動機２の二次抵抗値の情報が必要であるが，誘導電動機２の温度変化によって二次抵抗値が変動してしまうので速度演算誤差を生じる。ここでは，例えば平成５年電気学会全国大会論文誌掲載の「二次抵抗を用いない誘導機の速度演算法」に記述されている速度演算アルゴリズムを速度演算器１２として採用し、図示しない速度演算器とは別に設け，誘導電動機２の温度変化による二次抵抗値変動の影響が速度演算結果に現われないようにしている。
【０００６】
速度制御器９に速度演算器１２の演算速度をフィードバックし，誘導電動機２の速度制御を実施する。従来技術のトルク・磁束制御器５では，誘導電動機２の一次磁束φ１を所定の一次磁束指令値φ１＊に追従させるようにして，誘導電動機２の磁束の大きさが一定になるように制御を行なっている。
この時，速度演算器１２では，誘導電動機２の二次磁束φ２と二次電流ｉ２を用いて誘導電動機２の回転速度ωｍの演算を行なっている。実際，速度演算器１２において誘導電動機２の回転速度ωｍは，二次磁束φ２の時間微分値ｐ（φ２）と二次電流ｉ２の外積演算結果を二次磁束φ２と二次電流ｉ２の内積演算結果で割って求められている。
【０００７】
ここで，ｐ（）は（）内量の時間微分を表わす。トルク・磁束制御器５の制御結果によって誘導電動機２の磁束の大きさが一定値になれば，誘導電動機２の二次磁束φ２と二次電流ｉ２のベクトルが直交するので速度演算器１２の出力が零となり，速度演算が不可能となる。一般に，電力変換器１の出力電圧の制御方式にＰＷＭを利用しているのがほとんどで，誘導電動機２の磁束にリップルが生じてその大きさが一定値にならないので，速度演算器１２によって速度演算が可能となる。しかしながら，誘導電動機２の磁束の基本波成分に対するリップル成分が小さいので，速度演算器１２による速度演算結果の精度の確保が困難となる。また，電力変換器１のスイッチング周波数の高周波数化や制御周期の高速化によるトルク・磁束制御器５の高応答化に伴って誘導電動機２の磁束に生じるリップルが抑制されることから，速度演算器１２による速度演算が困難となる。
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの点を解決したインバータ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、
誘導電動機に電力を供給する電力変換器により速度センサレスベクトル制御を行うインバータ装置において，前記誘導電動機の一次電圧を検出する電圧検出器と，前記誘導電動機の一次電流を検出する電流検出器と，前記電圧検出器の一次電圧情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機の二次磁束を演算する二次磁束演算器と，該二次磁束演算器の演算二次磁束情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機の二次電流を演算する二次電流演算器と，該二次電流演算器の演算二次電流情報と前記二次磁束演算器の演算二次磁束情報から前記誘導電動機の回転速度を演算する速度演算器と，前記二次磁束演算器の演算二次磁束情報と前記電流検出器の一次電流情報から前記誘導電動機のトルクと磁束を演算するトルク・磁束演算器と，該トルク・磁束演算器の演算トルク情報と演算磁束情報が所定のトルク指令値と磁束指令値に追従するように前記電力変換器の出力を制御するトルク・磁束制御器と，前記速度演算器の演算速度情報が所定の速度指令値に追従するよう前記トルク指令値を生成する速度制御器と，前記磁束指令値に交流成分を重畳する交流成分発生器を具備することを特徴とするインバータ装置である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図２と同符号の部分は同じ構成、機能を有する部分である。また図２との差異は、交流成分発生器１１を設けた点が異なる。
図１において、交流成分発生器１１から正弦波関数，三角波関数，及び矩形波関数といった交流成分を出力し，一次磁束指令値φ１＊にリップル成分として重畳させる。交流成分発生器１１は，ディジタル・フィルタといったディジタル信号処理を用いてソフトウェアで構成することができる。
【００１０】
トルク・磁束制御器５の制御結果によって，誘導電動機２の磁束に交流成分発生器１１から出力された交流成分に基づいたリップル成分が現われる。誘導電動機２の磁束に生じたリップル成分によって，誘導電動機２の二次磁束φ２と二次電流ｉ２のベクトルが直交するという位相関係が成立しないので，速度演算器１２による速度演算が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、交流成分発生器１１の出力を一次磁束指令値φ１＊に重畳させることによって誘導電動機２の磁束にリップルを生じさせることができるので，速度演算器１２による速度演算が確実に行えるようにできる。
交流成分発生器１１は，ディジタル・フィルタといったディジタル信号処理を用いてソフトウェアで構成することができるので，既存のシステムに対する拡張性に優れている。
また，交流成分発生器１１から出力される交流成分の振幅値が大きくなるように調整することによって，速度演算器１２による速度演算結果の精度を向上させることができるので，高精度の速度制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック線図である。
【図２】従来の一例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１  電力変換器
２  誘導電動機
３  電圧検出器
４  電流検出器
５  トルク・磁束制御器
６  二次磁束演算器
７  トルク・磁束演算器
９  速度制御器
１０  二次電流演算器
１１  交流成分発生器
１２  速度演算器
【図１】
0003990044.tif 000002
【図２】
0003990044.tif 000003