(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機のトルク分電流と磁束分電流を検出し、トルク分電流指令と前記トルク分電流を入力してトルク分誤差を出力するトルク比較器と、磁束分電流指令と前記磁束分電流を入力して磁束分誤差を出力する磁束比較器と、前記トルク分誤差を比例増幅するトルク分比例増幅器と、前記磁束分誤差を比例増幅する磁束分比例増幅器と、前記トルク分比例増幅器の出力と電動機の回転角速度または一次角速度と定数との積を演算するトルク分比例増幅器（B）と、前記磁束分比例増幅器の出力と電動機の回転角速度または一次角速度と定数との積を演算する磁束分比例増幅器（B）と、前記トルク分比例増幅器の出力と前記磁束分比例増幅器（B）の出力を加算及び積分増幅してトルク分積分電圧を出力するトルク分積分増幅器と、前記磁束分比例増幅器の出力から前記トルク分比例増幅器（B）の出力を減算及び積分増幅して磁束分積分電圧を出力する磁束分積分増幅器と、前記トルク分比例増幅器の出力とトルク分積分電圧を加算しトルク分電圧を出力するトルク分電圧加算器と、前記磁束分比例増幅器の出力と磁束分積分電圧を加算し磁束分電圧を出力する磁束分電圧加算器とを備え、前記トルク分電圧と磁束分電圧を前記電動機に印加することにより電動機のトルクと磁束を制御する電動機の制御装置において、 前記トルク分積分増幅器の出力の大きさを所定の値に制限するトルク積分リミッタと、前記磁束分積分増幅器の出力の大きさを所定の値に制限する磁束積分リミッタを設け、トルク分電圧と磁束分電圧の合成電圧が所定の電圧以上でトルク分電流制御優先の場合は、前記磁束分積分増幅器はゼロから前記トルク分比例増幅器（B）の出力を減算及び積分増幅して磁束分積分電圧を出力し、前記トルク_積分リミッタを有効にし、前記磁束_積分リミッタを無効にし、また、前記合成電圧が所定の電圧以上で磁束分電流制御優先の場合は、前記磁束分積分増幅器は前記磁束分比例増幅器の出力を積分増幅して磁束分積分電圧を出力し、前記トルク_積分リミッタを無効にし、前記磁束_積分リミッタを有効にすることを特徴とする電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機のトルクと磁束を制御する電動機の制御装置に係り、特に高速運転時や電圧一定制御時における制御特性の改善を図った電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来例を示すブロック図であり、トルク比較器１はトルク分電流指令（ＩＱ＊）と検出されたトルク分電流（ＩＱ）とを入力し、次式（１）よりトルク分誤差（ＩＱＥ）を演算して出力する。
ＩＱＥ＝ＩＱ＊−ＩＱ                  （１）
磁束比較器２は磁束分電流指令（ＩＤ＊）と検出された磁束分電流（ＩＤ）とを入力し、次式（２）より磁束分誤差（ＩＤＥ）を演算して出力する。
ＩＤＥ＝ＩＤ＊−ＩＤ                  （２）
トルク分比例増幅器３はトルク分誤差ＩＱＥを入力し、次式（３）よりトルク分比例電圧（ＶＱＰ）を演算して出力する。ただし、Ｋ１は定数
ＶＱＰ＝Ｋ１・ＩＱＥ                  （３）
【０００３】
磁束分比例増幅器４は磁束分誤差ＩＤＥを入力し、次式（４）より磁束分比例電圧（ＶＤＰ）を演算して出力する。ただしＫ２は定数
ＶＤＰ＝Ｋ２・ＩＤＥ                  （４）
トルク分積分器７１はトルク分比例電圧ＶＱＰを入力し、次式（５）よりトルク分積分電圧（ＶＱＩ）を演算して出力する。ただし、Ｋ３は定数、Ｓは微分演算子
ＶＱＩ＝Ｋ３・ＶＱＰ／Ｓ              （５）
磁束分積分器８１は磁束分比例電圧ＶＤＰを入力し、次式（６）より磁束分積分電圧（ＶＤＩ）を演算して出力する。ただしＫ４は定数
ＶＤＩ＝Ｋ４・ＶＤＰ／Ｓ              （６）
【０００４】
トルク分電圧加算器９は前記ＶＱＰとＶＱＩを入力し、次式（７）よりトルク分電圧（ＶＱ）を演算して出力する。
ＶＱ＝ＶＱＰ＋ＶＱＩ                （７）
磁束分電圧加算器１０は前記ＶＤＰとＶＤＩを入力し、次式（８）より磁束分電圧（ＶＤ）を演算して出力する。
ＶＤ＝ＶＤＰ＋ＶＤＩ                （８）
【０００５】
一般に同期電動機の特性式は次式（９），（１０）となる。
ＶＤ＝（Ｒ＋Ｓ・Ｌｄ）・ＩＤ−ω・Ｌｑ・ＩＱ            （９）
ＶＱ＝（Ｒ＋Ｓ・Ｌｑ）・ＩＱ＋ω・Ｌｄ・ＩＤ＋ω・Φ    （１０）
ここで、Ｒは一次抵抗、ＬｄはＤ軸インダクタンス、ＬｑはＱ軸インダクタンス、ωは一次角速度、Φは永久磁石の磁束である。(リラクタンスモータの場合はΦはゼロとなる)
また、誘導電動機の特性式は次式（１１），（１２）となる。
ＶＤ＝（Ｒ＋Ｓ・Ｌ）・ＩＤ−ω・Ｌ・ＩＱ＋Ｓ・Ｍ／Ｌ２・Φ２    （１１）
ＶＱ＝（Ｒ＋Ｓ・Ｌ）・ＩＱ＋ω・Ｌ・ＩＤ＋ω・Ｍ／Ｌ２・Φ２    （１２）
ここで、Ｌ＝Ｌ１−Ｍ・Ｍ／Ｌ２であり、Ｌ１は一次インダクタンス、Ｌ２は二次インダクタンス、Ｍ相互インダクタンス、Φ２は二次磁束である。
従来例では、式９〜式１２の右辺１項のＩＤまたはＩＱの誤差を増幅して左辺のＶＤまたはＶＱを得ることから、右辺の２項や３項は積分器によって補償されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
式９〜１２の右辺の２項や３項は積分器で補償されているが、式１１の３項以外は一次角速度に比例して増加し、回転数が増すと補償する量も増加する。特に２項はＩＱまたはＩＤによって直接変動する。
従来例はＩＤの誤差増幅でＶＤを得、ＩＱの誤差増幅でＶＱを得るため、2項の様にＩＱの影響がＶＤに、ＩＤの影響がＶＱに現れる項は1項のように直接的に補償されず、間接的に補償されるため、高速になると応答性が悪化して不安定になる。
また、電動機に印加できる電圧には限界があり、ＶＤとＶＱの合成電圧がその限界を超えると、ＩＤおよびＩＱを独立に制御することは出来ず、ＩＤ，ＩＱのいずれか一方、または両方共に制御不能になり所望のトルクを得ることが困難になる。
本発明はこれらの問題を解決するためのものである。
【０００７】
【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、請求項１において、電動機のトルク分電流と磁束分電流を検出し、トルク分電流指令と前記トルク分電流を入力してトルク分誤差を出力するトルク比較器と、磁束分電流指令と前記磁束分電流を入力して磁束分誤差を出力する磁束比較器と、前記トルク分誤差を比例増幅_するトルク分比例増幅器と、前記磁束分誤差を比例増幅_する磁束分比例増幅器と、前記トルク分比例増幅器の出力と電動機の回転角速度または一次角速度と定数との積を演算_するトルク分比例増幅器（B）と、前記磁束分比例増幅器の出力と電動機の回転角速度または一次角速度と定数との積を演算＿する磁束分比例増幅器（B）と、前記トルク分比例増幅器の出力と前記磁束分比例増幅器（B）の出力を加算及び積分増幅してトルク分積分電圧を出力するトルク分積分増幅器と、前記磁束分比例増幅器の出力から前記トルク分比例増幅器（B）の出力を減算及び積分増幅して磁束分積分電圧を出力する磁束分積分増幅器と、前記トルク分比例増幅器の出力とトルク分積分電圧を加算しトルク分電圧を出力するトルク分電圧加算器と、前記磁束分比例増幅器の出力と磁束分積分電圧を加算し磁束分電圧を出力する磁束分電圧加算器とを備え、前記トルク分電圧と磁束分電圧を前記電動機に印加することにより電動機のトルクと磁束を制御する電動機の制御装置において、前記トルク分積分増幅器の出力の大きさを所定の値に制限するトルク積分リミッタと、前記磁束分積分増幅器の出力の大きさを所定の値に制限する磁束積分リミッタを設け、トルク分電圧と磁束分電圧の合成電圧が所定の電圧以上でトルク分電流制御優先の場合は、前記磁束分積分増幅器はゼロから前記トルク分比例増幅器（B）の出力を減算及び積分増幅して磁束分積分電圧を出力し、前記トルク積分リミッタを有効にし、前記磁束積分リミッタを無効にし、また、前記合成電圧が所定の電圧以上で磁束分電流制御優先の場合は、前記磁束分積分増幅器は前記磁束分比例増幅器の出力を積分増幅して磁束分積分電圧を出力し、前記トルク積分リミッタを無効にし、前記磁束積分リミッタを有効にすることを特徴とする電動機の制御装置である。
【０００８】
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及び図２は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図１はトルク分電流優先制御、図２は磁束分電流優先制御である。図２は図１に対してトルク分電流制御と磁束分電流制御を入れ替えたものであり、説明は省略する。また、従来技術の図３と同一符号の部分の説明は省略する。
図１において、トルク分比例増幅器（Ｂ）５は、ＶＱＰと電動機の一次角速度（ω）を入力し、次式（１３）よりトルク分比例電圧（ＶＱＰ２）を演算して出力する。ただし、Ｋ５は定数
ＶＱＰ２＝Ｋ５・ＶＱＰ・ω              （１３）
磁束分比例増幅器（Ｂ）６はＶＤＰと電動機の一次角速度（ω）を入力し、次式（１４）より磁束分比例電圧（ＶＤＰ２）を演算して出力する。ただしＫ６は定数
ＶＤＰ２＝Ｋ６・ＶＤＰ・ω              （１４）
【００１０】
磁束分積分入力選択器８３と条件演算器１３はＶＤＰ、ＶＱ、ＶＤ、を入力し、次式（１５）より磁束分比例電圧（ＶＤＰ３）を演算して出力する。ここでＫ７は定数であり電動機に印加できる限界の電圧または低い値である。
ＶＤ＾２＋ＶＱ＾２≦Ｋ７＾２なら
ＶＤＰ３＝ＶＤＰ
ＶＤ＾２＋ＶＱ＾２＞Ｋ７＾２なら
ＶＤＰ３＝０                              （１５）
トルク分積分入力用加算器７２はＶＱＰとＶＤＰ２を入力し、次式（１６）よりトルク積分器入力値（ＶＱＸ）を演算して出力する。
【００１１】
ＶＱＸ＝ＶＱＰ＋ＶＤＰ２ （１６）
磁束分積分入力用減算器８２はＶＤＰ３とＶＱＰ２を入力し、次式（１７）より磁束分積分入力値（ＶＤＸ）を演算して出力する。
ＶＤＸ＝ＶＤＰ３−ＶＱＰ２ （１７）
トルク分積分器７１は従来例で入力したＶＱＰの代わりにＶＱＸを入力する。磁束分積分器８１も同様にＶＤＰの代わりにＶＤＸを入力する。トルク_積分リミッタ１２はＶＱＩを入力し、次式（１８）よりＶＱＩを演算して出力する。ただしＫ８は定数
−Ｋ８≦ＶＱＩ≦Ｋ８なら
ＶＱＩ＝ＶＱＩ
ＶＱＩ＜−Ｋ８なら
ＶＱＩ＝−Ｋ８
Ｋ８＜ＶＱＩなら
ＶＱＩ＝Ｋ８ （１８）
本願発明は、以上のごとく構成されたものである。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一次角速度に比例したＩＤの誤差をＶＱの積分器に加算し、一次角速度に比例したＩＱの誤差をＶＤの積分器に加算することにより、式９〜式１２の右辺2項の様にＩＱの影響がＶＤに、ＩＤの影響がＶＱに現れる項を直接的に補償することができるため、特に高速運転時に制御特性が改善される。
また、ＶＤとＶＱの合成電圧が電動機に印加できる限界を超えた場合でも、トルク分電流優先制御ではＶＤの積分器はＩＱを制御し、トルク分積分リミッタはＩＤの誤差でＶＱの積分器が発散するのを防ぎ、トルク分電流（ＩＱ）の優先制御を実現している。磁束分電流優先制御ではＶＱの積分器はＩＤを制御し、磁束分積分リミッタはＩＱの誤差でＶＤの積分器が発散するのを防ぎ、磁束分電流（ＩＤ）の優先制御を実現することが可能となり、実用上、極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すトルク分電流優先制御のブロック図である。
【図２】図１のトルク分電流優先制御と磁束分電流優先制御を入れ替えたものを示すブロック図である。
【図３】従来の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    トルク比較器
２    磁束比較器
３    トルク分比例増幅器
４    磁束分比例増幅器
５    トルク分比例増幅器（Ｂ）
６    磁束分比例増幅器（Ｂ）
７    トルク分積分増幅器
７１    トルク分積分器
７２    トルク分積分入力用加算器
７３    トルク分積分入力選択器
８    磁束分積分増幅器
８１    磁束分積分器
８２    磁束分積分入力用減算器
８３    磁束分積分入力選択器
９    トルク分電圧加算器
１０    磁束分電圧加算器
１１    トルク積分リミッタ
１２    磁束積分リミッタ
１３    条件演算器
【図１】
0004059651.tif 000002
【図２】
0004059651.tif 000003
【図３】
0004059651.tif 000004