(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相当を検出する電圧検出器と，該誘導電動機の一次電流相当を検出する電流検出器と，誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と，該電圧検出器の出力である一次電圧情報と前記電流検出器の出力である一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の回転速度を演算する第１速度演算器と，前記速度検出器から得た速度情報と，前記第１速度演算器から得た演算速度情報の平均値とを用いて補正速度を求め，該補正速度を用いて前記第１速度演算器から得た演算速度情報を補正することにより瞬時速度情報を演算するよう構成した第２速度演算器とから構成されたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記第１速度演算器から得た演算速度情報の演算としては，前記一次電流情報と前記瞬時速度情報及び前記誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第１二次磁束演算器，該第１二次磁束演算器から得た第１演算二次磁束情報及び前記一次電圧情報，一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第２二次磁束演算器，該第２二次磁束演算器から得た第２演算二次磁束情報と前記一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから前記演算速度情報を演算するよう構成したことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ装置に係わり，特に低分解能のパルス・ジェネレータを用いた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は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。  図２において、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φ２ｉが入力される。誘導電動機２の二次磁束φ２ｉ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と速度検出器３の出力である誘導電動機２の回転速度ωｍを用いて二次磁束演算器６で演算される。速度制御器８は，誘導電動機２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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の二次磁束演算器６や速度制御器８では，速度検出器３の出力である誘導電動機２の回転速度ωｍを用いている。誘導電動機２の回転速度ωｍは，速度センサからの情報に基づいて速度検出器３で検出される。
速度センサとしては，ディジタル制御に適応したパルス・ジェネレータを用いるのが一般的である。また，コスト面において安価な低分解能のパルス・ジェネレータが用いられる。実際，速度検出器３において次のように誘導電動機２の回転速度ωｍが検出される。
サンプリング周期内において，パルス・ジェネレータから発生したパルスの数と計測時間を用いて誘導電動機２の回転速度ωｍが検出される。誘導電動機２の回転速度が低くなると，サンプリング周期内においてパルス・ジェネレータから発生するパルスの数が減少し，さらに極低速ではサンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しないときがある。また，低分解能のパルス・ジェネレータを用いた場合においては，サンプリング周期内にパルスが発生しない割合が増加する。サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においては，誘導電動機２の瞬時の回転速度をサンプリング周期毎に検出することが不可能となる。従って，速度検出器３の出力に含まれる速度検出誤差によって安定な速度制御を行うことが困難となる。
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、これらの課題を解消したインバータ装置を提供することにある。
【０００４】
［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、
１．請求項１において、
誘導電動機に電力を供給する電力変換器により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相当を検出する電圧検出器と，該誘導電動機の一次電流相当を検出する電流検出器と，誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と，該電圧検出器の出力である一次電圧情報と前記電流検出器の出力である一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の回転速度を演算する第１速度演算器と，前記速度検出器から得た速度情報と，前記第１速度演算器から得た演算速度情報の平均値とを用いて補正速度を求め，該補正速度を用いて前記第１速度演算器から得た演算速度情報を補正することにより瞬時速度情報を演算するよう構成した第２速度演算器とから構成されたことを特徴とするインバータ装置である。
【０００５】
２．請求項２について、
前記第１速度演算器から得た演算速度情報の演算としては，前記一次電流情報と前記瞬時速度情報及び前記誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第１二次磁束演算器，該第１二次磁束演算器から得た第１演算二次磁束情報及び前記一次電圧情報，一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第２二次磁束演算器，該第２二次磁束演算器から得た第２演算二次磁束情報と前記一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから前記演算速度情報を演算するよう構成したことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置である。
【０００７】
すなわち、図２に示す従来技術に，後述する図１に示す誘導電動機２の一次電圧ｖ１を検出する電圧検出器９と，電圧検出器９の一次電圧ｖ１と電流検出器４の一次電流ｉ１と第１二次磁束演算器１１の演算二次磁束φ２ｉから誘導電動機２の二次磁束φ２を演算する第２二次磁束演算器１０と，電流検出器４の一次電流ｉ１と第２速度演算器１３の演算速度ωｍ＾から誘導電動機２の二次磁束φ２ｉを演算する第１二次磁束演算器１１と，第２二次磁束演算器１０の演算二次磁束φ２と電流検出器４の一次電流ｉ１から誘導電動機２の回転速度を演算する第１速度演算器１２と，速度検出器３の回転速度ωｍと第１速度演算器１２の演算速度ωｍｃから該演算速度ωｍｃを補正する第２速度演算器１３を具備したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１のブロック図に基づいて説明する。
図１において、電圧検出器９と第２二次磁束演算器１０と第１二次磁束演算器１１と第１速度演算器１２と第２速度演算器１３が具備されている点が従来技術と異なる。
第１速度演算器１２は第２二次磁束演算器１０の演算二次磁束φ２と電流検出器４の一次電流ｉ１を用いて，演算速度ωｍｃを次の（１）式に示す，
ωｍｃ＝ｐ（φ２）−Ｒ２・Ｍ・（φ２ｄ・ｉ１ｑ−φ２ｑ・ｉ１ｄ）／Ｌ２／（φ２ｄ・φ２ｄ＋φ２ｑ・φ２ｑ）        （１）
より求める。ここでｉ１ｄとｉ１ｑは一次電流ｉ１の成分であり，φ２ｄとφ２ｑは演算二次磁束φ２の成分である。また，ｐ（）は（）内量の時間微分を表わす。Ｒ２は二次抵抗，Ｍは相互インダクタンス，Ｌ２は二次自己インダクタンスである。
【０００９】
第２速度演算器１３は高品質な瞬時速度情報を演算するものであり，速度検出器３の回転速度ωｍと第１速度演算器１２の演算速度ωｍｃを用いて，演算速度ωｍ＾を（２）式に示す，
ωｍ＾＝ωｍｃ＋｛ωｍ［ｋ］−（Σωｍｃ［ｍ］）／ｎ｝      （２）
より求める。ここでωｍ［ｋ］のｋはパルス・ジェネレータからパルスが発生する時系列を表し，この時系列毎に速度検出器３から回転速度ωｍが検出される。また，ωｍｃ［ｍ］のｍはベクトル制御が実行される時系列を表す。
【００１０】
（２）式の例では，パルス・ジェネレータからパルスが発生しパルスの数が更新されるまでにベクトル制御がｎ回実行したときを表し，Σωｍｃ［ｍ］で演算速度ωｍｃをｎ回足し合わせている。そして，（Σωｍｃ［ｍ］）／ｎでｎ点の演算速度ωｍｃを用いてその平均値を求めている。
他の手段としては，パルス・ジェネレータからパルスが発生したときの演算速度ωｍｃを二点取りその平均値を求める方法がある。また，パルス・ジェネレータのパルス間のｎ点の演算速度ωｍｃに対して移動平均とか最小二乗法などの統計処理を適用することによってその平均値を求める方法がある。第２二次磁束演算器１０は電圧検出器９の一次電圧ｖ１と電流検出器４の一次電流ｉ１と第１二次磁束演算器１１の演算二次磁束φ２ｉを用いて，演算二次磁束φ２を（３）式に示す，
φ２＝∫｛（ｖ１−Ｒ１・ｉ１）・Ｌ２／Ｍ−（Ｌ１・Ｌ２／Ｍ−Ｍ）・ｐ（ｉ１）−Ｋ・（φ２−φ２ｉ）｝ｄｔ              （３）
より求める。
ここで，Ｒ１は一次抵抗，Ｌ１は一次自己インダクタンス，Ｋはドリフト補償ゲインである。
【００１１】
第１二次磁束演算器１１は電流検出器４の一次電流ｉ１と第２速度演算器１３の演算速度ωｍ＾を用いて，演算二次磁束φ２ｉを（４）式に示す，
φ２ｉ＝∫（Ｍ／Ｌ２・Ｒ２・ｉ１−Ｒ２／Ｌ２・φ２ｉ
＋ｊ・ωｍ＾・φ２ｉ）ｄｔ          （４）
より求める。  ここで，ｊは回転行列を表す。
誘導電動機２の回転速度が低くなり，サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においては，（２）式によってサンプリング周期毎（ベクトル制御周期毎）に演算される誘導電動機２の瞬時の回転速度ωｍ＾を速度制御器８や第１二次磁束演算器１１にフィードバックすることで安定な速度制御が実現できる。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、（２）式を用いてサンプリング周期毎（ベクトル制御周期毎）に誘導電動機２の瞬時の回転速度ωｍ＾を演算し速度制御器８や第１二次磁束演算器１１にフィードバックすることによって，サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においても安定な速度制御が実現できる。
また，第１速度演算器１２の演算速度ωｍｃは電圧検出器９や電流検出器４の出力に含まれる検出誤差や誘導電動機２のパラメータ変動による設定誤差によって演算誤差を生じるが，（２）式ではパルス・ジェネレータからパルスが発生する毎に速度検出器３の回転速度ωｍを用いて演算速度ωｍｃを補正しているので，安定な速度制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ装置の一実施例を示すブロック線図である。
【図２】従来技術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  速度検出器
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
８  速度制御器
９  電圧検出器
１０  第２二次磁束演算器
１１  第１二次磁束演算器
１２  第１速度演算器
１３  第２速度演算器
【図１】
0004274618.tif 000002
【図２】
0004274618.tif 000003