(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機に流れる電流を検出して回転座標系の励磁電流検出値とトルク電流検出値に変換する回転座標系変換手段と、
前記誘導電動機の二次抵抗と相互インダクタンスを含むモータ定数の設定値に基づき前記誘導電動機の周波数及び電圧を制御する周波数電圧制御手段とを備え、
前記周波数電圧制御手段は、
励磁電流指令と前記励磁電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御する励磁電流制御手段と、
トルク電流指令と前記トルク電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御するトルク電流制御手段と、
前記励磁電流制御手段と前記トルク電流制御手段の出力に基づき前記二次抵抗と前記相互インダクタンスの設定値を補正するモータ定数補正手段とを有してなる誘導電動機の制御装置において、
前記モータ定数補正手段は、前記誘導電動機の回転速度が設定値より大きい場合には補正ゲインを高くし、小さい場合には補正ゲインを低くすることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項２】
誘導電動機に流れる電流を検出して回転座標系の励磁電流検出値とトルク電流検出値に変換する回転座標系変換手段と、
前記誘導電動機の二次抵抗を含むモータ定数の設定値に基づき前記誘導電動機の周波数及び電圧を制御する周波数電圧制御手段とを備え、
前記周波数電圧制御手段は、
励磁電流指令と前記励磁電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御する励磁電流制御手段と、
トルク電流指令と前記トルク電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御するトルク電流制御手段と、
前記二次抵抗の設定値を補正するモータ定数補正手段とを具備する誘導電動機の制御装置において、
前記モータ定数補正手段は、トルク電流制御手段の出力に基づきモータ定数を同定するとともに、前記誘導電動機の回転速度が大きい場合には補正ゲインを低くし、小さい場合には補正ゲインを高くすることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
【請求項３】
誘導電動機の一次抵抗の設定値を前記二次抵抗の補正量に基づいて補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導電動機の制御装置に係り、特にモータ定数の推定値に基づいてトルクを制御する制御系を有する誘導電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導電動機の発生トルクを高精度に制御する制御方法として、ベクトル制御が知られている。ベクトル制御においては、制御装置に設定されたモータ定数の設定値に基づいてトルク制御に係るｄｑ軸の電流指令等を演算して誘導電動機を制御するようにしている。したがって、モータ定数の設定値と実際のモータ定数との間に誤差があると、発生するトルクに誤差が生じる問題がある。例えば、誘導電動機の相互インダクタンスは、励磁量によって変化することが知られている。また、誘導電動機の一次抵抗及び二次抵抗は、温度によって変化することが知られている。なお、一次抵抗と二次抵抗の変化は互いに相関があるが、一般に二次抵抗の設定値の誤差の影響が大きいことも知られている。
【０００３】
このようなモータ定数の設定値と実際値との誤差を運転中に補正するため、特開平１−１９４８８３号には、ｄ軸電圧相当の指令値の偏差を低減するように二次抵抗の設定値を補正する方法が提案されている。また、特開平４−１９３０９０号には、ｄ軸磁束相当の指令値の偏差を低減するように励磁インダクタンスの設定値を補正する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高精度なトルク制御を実現するためには、モータ定数の内、二次抵抗と相互インダクタンスの誤差を同時に補正することが必要である。しかし、特開平１−１９４８８３号及び特開平４−１９３０９０号は、それらの補正方法を同時に適用する場合、補正が相互に干渉してしまうという問題については配慮されていない。
【０００５】
また、特開平１−１９４８８３号に記載の方法により二次抵抗の設定値を補正する場合、回転速度の小さい領域において、ｄ軸磁束相当の指令値の偏差の極性が反転することにより、二次抵抗の補正が発散する問題がある。
【０００６】
本発明は、誘導電動機の制御装置における二次抵抗と相互インダクタンスの設定誤差を回転速度が小さい領域においても安定して同時に補償することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導電動機の制御装置は、上記の課題を解決するため、誘導電動機に流れる電流を検出して回転座標系の励磁電流検出値とトルク電流検出値に変換する回転座標系変換手段と、前記誘導電動機の二次抵抗と相互インダクタンスを含むモータ定数の設定値に基づき前記誘導電動機の周波数及び電圧を制御する周波数電圧制御手段とを備え、前記周波数電圧制御手段は、励磁電流指令と前記励磁電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御する励磁電流制御手段と、トルク電流指令と前記トルク電流検出値との差に基づき前記誘導電動機に印加する電圧を制御するトルク電流制御手段と、前記励磁電流制御手段と前記トルク電流制御手段の出力に基づき前記二次抵抗と前記相互インダクタンスの設定値を補正するモータ定数補正手段とを有してなる誘導電動機の制御装置において、前記モータ定数補正手段は、前記誘導電動機の回転速度が設定値より大きい場合には補正ゲインを高くし、小さい場合には補正ゲインを低くすることを特徴とする。
【００１０】
なお、前述したように、誘導電動機の一次抵抗は二次抵抗に相関することから、二次抵抗の補正量に基づき一次抵抗を補正することができる。
【００１１】
このように構成することにより、回転速度が設定値より大きい領域では、例えば、励磁電流制御手段及びトルク電流制御手段の出力からｄ軸の磁束誤差を推定し、このｄ軸の磁束誤差を低減するように相互インダクタンスの設定値を補正することにより、相互インダクタンスの設定誤差を低減できる。また、例えば、励磁電流制御手段及びトルク電流制御手段の出力からｑ軸の磁束誤差を推定し、このｑ軸の磁束誤差を低減するように二次抵抗の設定値を補正することにより、二次抵抗の設定誤差を低減できる。
【００１２】
この場合において、トルク電流制御手段の出力から誘導電動機のｑ軸の起電力を求め、このｑ軸起電力にすべり周波数指令と二次時定数の設定値を乗じた値により、相互インダクタンスの設定値をさらに補正することが好ましい。この場合、誘導電動機の回転速度が大きい場合には補正ゲインを低くし、小さい場合には補正ゲインを高くすることが好ましい。これによれば、二次抵抗の補正が相互インダクタンスの補正に与える干渉を補償することができる。また、上述したｄ軸の磁束誤差により、二次抵抗の設定値をさらに補正することが好ましい。これによれば、相互インダクタンスの補正が二次抵抗の補正に与える干渉を補償することができる。
【００１３】
一方、回転速度が設定値より低い領域では、トルク電流制御手段の出力から誘導電動機のｑ軸の起電力を求め、起電力を低減するように二次抵抗の推定値を補正することにより、二次抵抗の推定誤差を低減できる。さらに、二次抵抗の補正と同様に一次抵抗の推定値を補正することにより、一次抵抗、二次抵抗及び相互インダクタンスの推定精度を一層向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。図１に、本発明の誘導電動機の制御装置の主要部である周波数電圧制御部の一実施形態の構成図を示す。図２に、本発明を車両駆動用の誘導電動機に適用した制御装置の一実施形態の全体構成図を示す。
【００１５】
図２に示すように、直流電源１から架線２と軌道３との間に直流電圧が印加されている。架線２には、図示していない車両に取り付けられた集電器４が接して、かつ摺動自由に設けられる。起動３には図示していない車両に取り付けられた車輪５が転動自由に設けられる。集電器４はリアクトル６を介して電力変換器８の電源端の正極に接続され、電力変換器８の電源端の負極は車輪５に接続されている。電力変換器８の正負極間には、リアクトル６とともにフィルタを構成するコンデンサ７が接続されている。これにより、電力変換器８から直流電源１に流れる高周波電流を低減している。このように、直流電源１の正極は架線２と集電器４とリアクトル６を介して電力変換器８の正極に接続され、直流電源１の負極は軌道３と車輪５を介して電力変換器８の負極に接続されている。
【００１６】
一方、電力変換器８の負荷端には誘導電動機９が接続されている。誘導電動機９に流れる電流は電流検出器１０により検出される。誘導電動機の回転速度は速度検出器１１により検出される。電力変換器８を制御する制御装置は、マイクロコントローラ等により構成され、大きな機能に分けると、電流座標変換部１３、周波数電圧制御部１４、電圧座標変換部１５、及び積分器１６を含んで構成される。なお、図２において、直流電源１、架線２及び軌道３は地上に設置され、残りの部分は車両に搭載される。
【００１７】
次に、制御装置の詳細構成について説明する。周波数電圧制御部１４には、トルク指令Ｔ*及び磁束指令φ*と、速度検出器１１で検出された回転速度ωｒと、電流座標変換部１３により変換されたｄ軸電流（励磁電流）検出値ｉｄ及びｑ軸電流（トルク電流）検出値ｉｑとが入力される。これにより、周波数電圧制御部１４は、誘導電動機の状態方程式にしたがって、トルク指令Ｔ*及び磁束指令φ*に応じたｄ軸電圧指令ｖｄ*とｑ軸電圧指令ｖｑ*、及び周波数指令ω*を生成して出力する。
【００１８】
周波数指令ω*は積分器１６に入力され、積分器１６からは位相θが電流座標変換部１３と電圧座標変換部１５に出力される。電流座標変換部１３では、積分器１６の出力である位相θに基づき（１）式を用いて電流検出器１０で検出したＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗを回転座標変換し、ｄ軸電流検出値ｉｄ、ｑ軸電流検出値ｉｑを求める。
【００１９】
【数１】
0003780482.tif 000002
電圧座標変換部１５では、積分器１６の出力である位相θに基づき（２）式を用いて、周波数電圧制御部１４から出力されるｄ軸電圧指令ｖｄ*とｑ軸電圧指令ｖｑ*を三相のＵ相電圧指令Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相電圧指令Ｖｗ＊に変換して電力変換器８に出力する。
【００２０】
【数２】
0003780482.tif 000003
電力変換器８は、入力される電圧指令に従い、直流電圧を三相交流電圧に変換して誘導電動機９に出力する。これによって、誘導電動機９は周波数電圧制御部１４により駆動制御されるようになっている。
【００２１】
次に、図１を用いて周波数電圧制御部１４の詳細を説明する。図１に示すように、励磁電流制御部１０１では、入力される磁束指令φ＊と定数補正部１１１で補正された相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’とから、（３）式を用いてｄ軸電流指令ｉｄ*を演算する。
【００２２】
【数３】
0003780482.tif 000004
励磁電流制御部１０１から出力されるｄ軸電流指令ｉｄ*は、減算器１０２においてｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差が求められる。その偏差は、励磁電流制御部１０３において比例積分（ＰＩ）処理され、ｄ軸補償電圧δｖｄが電圧制御部１０４に出力される。つまり、減算器１０２及び励磁電流制御部１０３では、ｄ軸電流指令ｉｄ*とｄ軸電流検出値ｉｄから（４）式を用いてｄ軸補償電圧δｖｄを求め、ｄ軸電流指令ｉｄ*にｄ軸電流検出値ｉｄが一致するよう制御する。なお、同式において、ＫｐｄとＫｉｄは制御ゲインであり、ｓは微分演算子である。
【００２３】
【数４】
0003780482.tif 000005
一方、磁束推定部１０５では、入力される磁束指令φ*から（５）式を用いて磁束推定値φ’を演算し、電圧制御部１０４に出力する。なお、同式において、Ｔ２*は二次時定数の設定値である。
【００２４】
【数５】
0003780482.tif 000006
トルク電流演算部１０６では、入力されるトルク指令Ｔ＊と磁束推定値φ’から（６）式を用いてｑ軸電流指令ｉｑ*を求める。なお、同式において、Ｌ２*は二次インダクタンスの設定値、Ｍ*は相互インダクタンスの設定値、Ｐは誘導電動機９の極数である。
【００２５】
【数６】
0003780482.tif 000007
トルク電流演算部１０６から出力されるｑ軸電流指令ｉｑ*は、減算器１０７においてｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差が求められ、その偏差はトルク電流制御部１０８においてＰＩ処理され、ｑ軸補償電圧δｖｑが電圧制御部１０４に出力される。つまり、減算器１０７及びトルク電流制御部１０８では、ｑ軸電流指令ｉｑ*とｑ軸電流検出値ｉｑから（７）式を用いてｑ軸補償電圧δｖｑを求め、ｑ軸電流指令ｉｑ*にｑ軸電流検出値ｉｑが一致するように制御する。なお、同式で、ＫｐｑとＫｉｑは制御ゲインである。
【００２６】
【数７】
0003780482.tif 000008
また、すべり制御部１０９では、ｑ軸電流指令ｉｑ*、磁束推定値φ’、及び二次抵抗の補正設定値Ｒ２’から（８）式を用いてすべり周波数指令ωｓ*を演算する。
【００２７】
【数８】
0003780482.tif 000009
加算器１１０では、すべり制御部１０９で演算したすべり周波数指令ωｓ*に回転速度ωｒを加算して周波数指令ω*を求めて電圧制御部１０４に出力する。
【００２８】
電圧制御部１０４では、ｄ軸電流指令ｉｄ*、ｑ軸電流指令ｉｑ*、磁束推定値φ’、ｄ軸補償電圧δｖｄ、ｑ軸補償電圧δｖｑ、回転速度ωｒ、周波数指令ω*、及び二次抵抗の補正設定値Ｒ２’から、（９）式によりｄ軸電圧指令ｖｄ*及びｑ軸電圧指令ｖｑ*を求める。なお、同式で、ｌσ＊は一次換算漏れインダクタンス設定値である。
【００２９】
【数９】
0003780482.tif 000010
定数補正部１１１では、ｄ軸電流指令ｉｄ*、ｑ軸電流指令ｉｑ*、磁束推定値φ’、ｄ軸補償電圧δｖｄ、ｑ軸補償電圧δｖｑ、及びすべり周波数指令ωｓ*から、一次抵抗の補正設定値Ｒ１’、二次抵抗の補正設定値Ｒ２’、及び相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’を演算により求める。
【００３０】
図１において、一次抵抗の補正設定値Ｒ１’、二次抵抗の補正設定値Ｒ２’、及び相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が入力されるブロックには、斜め矢印を付して、各補正設定値の入力の図示を省略している。
【００３１】
次に、図３を用いて、本発明の特徴部に係る定数補正部１１１の詳細を説明する。図において、起電力演算部２０１は、ｄ軸補償電圧δｖｄとｑ軸補償電圧δｖｑを取り込み、（１０）式を用いてｄ軸起電力ｅｄ及びｑ軸起電力ｅｑを演算する。
【００３２】
【数１０】
0003780482.tif 000011
磁束誤差演算部２０２は、起電力演算部２０１で求められたｄ軸起電力ｅｄ及びｑ軸起電力ｅｑを取り込み、（１１）式を用いてｄ軸磁束誤差δφｄ及びｑ軸磁束誤差δφｑを演算する。
【００３３】
【数１１】
0003780482.tif 000012
図３において、一点鎖線２３１で囲まれたブロックが相互インダクタンスの定数補正部２３１であり、一点鎖線２３２で囲まれたブロックが一次抵抗及び二次抵抗の定数補正部２３２である。また、図において、係数器２０６，２０７，２１６，２１７のゲインＧＨは、図４に示すように、回転速度ωｒが設定値ωｒ１以下のとき「０」で、ωｒ１を超えてωｒ２未満のとき「０」から「１」に比例して変化し、ωｒ２以上のとき「１」となるように設定されている。また、係数器２１９のゲインＧＬは、図４に示すように、ゲインＧＨに相反するように設定されている。つまり、係数器２０６，２０７，２１６，２１７及び２１９は、ゲインが「１」のときに信号を伝達し、「０」のときに信号の伝達を遮断する実質的なスイッチとして作用する。ただし、ωｒ１を超えてωｒ２未満のときは、双方の係数器のゲインに応じて信号が伝達される。
【００３４】
次に、定数補正部１１１の原理について説明する。
（設定値に誤差がないとき）
誘導電動機９のモータ定数と制御装置に設定されたモータ定数とに誤差がない場合を説明する。ここで、定常状態すなわちｓ＝０について考えるものとする。周波数ω*で回転する回転座標軸上での誘導電動機の状態方程式は、一般に（１２）式、（１３）式、（１４）式及び（１５）式で表される。それらの式において、ｖｄはｄ軸電圧、ｖｑはｑ軸電圧、φｄはｄ軸磁束、φｑはｑ軸磁束、Ｒσは一次換算の抵抗、ｌσは一次換算の漏れインダクタンス、Ｍは相互インダクタンス、Ｒ２は二次抵抗、Ｌ２は二次インダクタンス、Ｔ２は二次時定数である。
【００３５】
【数１２】
0003780482.tif 000013
【００３６】
【数１３】
0003780482.tif 000014
【００３７】
【数１４】
0003780482.tif 000015
【００３８】
【数１５】
0003780482.tif 000016
ここで、（１４）式と（１５）式に着目する。（３）式、（５）式及び（８）式を代入すると、ｄ軸磁束φｄとｑ軸磁束φｑは（１６）式と（１７）式となる。なお、ｄ軸電流ｉｄは、励磁電流制御部１０３の働きによりｄ軸電流指令ｉｄ*に一致する。また、ｑ軸電流ｉｑも同様に、トルク電流制御部１０８によりｑ軸電流指令ｉｑ*に一致する。
【００３９】
【数１６】
0003780482.tif 000017
【００４０】
【数１７】
0003780482.tif 000018
一方、誘導電動機９の出力トルクＴは、（１８）式で表される。
【００４１】
【数１８】
0003780482.tif 000019
（１８）式に（６）式、（１６）式及び（１７）式を代入するとトルク指令Ｔ*と出力トルクＴが一致することがわかる。よって、モータ定数の設定値に誤差がない場合、トルク指令Ｔ*と出力トルクＴは一致する。
【００４２】
一方、電力変換器８により、ｄ軸電圧指令ｖｄ*とｄ軸電圧ｖｄ、ｑ軸電圧指令ｖｑ*とｄ軸電圧ｖｑが一致するよう制御されるため、（９）式、（１２）式及び（１３）式から（１９）式及び（２０）式が導出できる。
【００４３】
【数１９】
0003780482.tif 000020
【００４４】
【数２０】
0003780482.tif 000021
この（１９）式及び（２０）式を（１０）式に代入すると、（２１）式及び（２２）式が導出できる。
【００４５】
【数２１】
0003780482.tif 000022
【００４６】
【数２２】
0003780482.tif 000023
さらに、（２１）式及び（２２）式を（１１）式に代入すると（２３）式及び（２４）式が導出できる。
【００４７】
【数２３】
0003780482.tif 000024
【００４８】
【数２４】
0003780482.tif 000025
したがって、誘導電動機９のモータ定数と制御装置に設定されたモータ定数の設定値に誤差が無く、（１６）式及び（１７）式が成り立つ場合は、ｄ軸磁束誤差δφｄ及びｑ軸磁束誤差δφｑは０となり、定数補正部１１１から出力される相互インダクタンス、一次抵抗、二次抵抗の補正設定値Ｍ’、Ｒ１’、Ｒ２’は、それぞれ設定値Ｍ*、Ｒ１*、Ｒ２*に一致する。
（設定値に誤差が生じたとき）
ここで、モータ定数の設定値に誤差が生じた場合について考える。なお、ここでは、ｌσ及びＭ／Ｌ２については、誘導電動機９のモータ定数と制御装置に設定されたモータ定数の設定値に誤差が無いものと仮定し、相互インダクタンス、一次抵抗、二次抵抗にのみ誤差があり、さらに一次抵抗と二次抵抗の誤差の割合が等しいものとする。
【００４９】
−回転速度が設定値より大きい場合―
回転速度ωｒが例えばωｒ２より大きい場合を考える。相互インダクタンスの設定誤差ΔＭ、一次抵抗の設定誤差ΔＲ１、二次抵抗の設定誤差ΔＲ２に対するｄ軸磁束の変動Δφｄは、（１４）式より（２５）式となる。
【００５０】
【数２５】
0003780482.tif 000026
（２５）式より、相互インダクタンスの設定誤差ΔＭにより、ｄ軸磁束が変動することがわかる。一方、ｄ軸磁束が変動した場合、（２３）式に示すようにｄ軸磁束誤差δφｄで検出することができる。さらに、ｄ軸磁束誤差δφｄに基づき、図３の相互インダクタンスの定数補正部２３１により、相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が補正される。つまり、ｄ軸磁束誤差δφｄが０になるように相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が変化する。
【００５１】
ここで、ｄ軸磁束誤差δφｄが０になると、（２５）式から相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が誘導電動機９の相互インダクタンスＭと一致することになり、相互インダクタンスの設定誤差を補償することができる。
【００５２】
そこで、図３の相互インダクタンスの定数補正部２３１は、基本的にｄ軸磁束誤差δφｄを０に低減することにより、相互インダクタンスの設定値Ｍ*と実際値との誤差を補正するように構成されている。まず、係数器２０３において、ｄ軸磁束誤差δφｄに定数Ｋｐｆｄが乗算されて第１の補正量が求められる。この第１の補正量は、加算器２０５，係数器２０６，及び加算器２０８を介して係数器２１０に伝達され、係数器２１０に設定されている相互インダクタンスの設定値Ｍ*に乗算される。これにより相互インダクタンスの設定値Ｍ*が補正され、係数器２１０から相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が出力される。
【００５３】
また、係数器２０４において、ｄ軸磁束誤差δφｄに定数Ｋｉｆｄが乗算されて第２の補正量が求められる。この第２の補正量は、係数器２０６，積分器２０９、及び加算器２０８を介して、第１の補正量に加算される。つまり、第１の補正量の系と第２の補正量の系により、ＰＩ処理による補正系が構成されている。これにより、相互インダクタンスの設定誤差によって生ずるｄ軸磁束誤差δφｄが０になるように相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が、実際の相互インダクタンスＭに一致される。
【００５４】
ところで、（１４）式右辺の第３項によりｑ軸磁束φｑの変動がｄ軸磁束φｄの変動を引き起こし、（１５）式右辺の第２項によりｄ軸磁束φｄの変動がｑ軸磁束φｑの変動を引き起こす。すなわち、（１４）式右辺の第３項及び（１５）式右辺の第２項によりｄ軸磁束とｑ軸磁束は互いに干渉している。このため、相互インダクタンスや二次抵抗の設定値を安定して補正するためには、この干渉の影響を取り除く必要がある。そこで、ｄ軸磁束誤差δφｄに基づき、係数器２１２を介して二次抵抗の補正設定推Ｒ２’を調整することにより、（１５）式の第２項の影響を非干渉化する。すなわち、図３の係数器２１１において、ｑ軸磁束誤差δφｑにすべり周波数指令ωｓ*と二次時定数の設定値Ｔ２*が乗算されて第３の補正量が求められる。この第３の補正量は加算器２０５において第１の補正量に加算され、これにより干渉が抑制される。
【００５５】
一方、相互インダクタンスの設定誤差ΔＭ、一次抵抗の設定誤差ΔＲ１、二次抵抗の設定誤差ΔＲ２に対するｑ軸磁束の変動Δφｑは、（１５）式より（２６）式となる。
【００５６】
【数２６】
0003780482.tif 000027
相互インダクタンスの誤差による影響は、前述したように補償されるため、ｑ軸磁束の変動Δφｑは（２７）式となる。
【００５７】
【数２７】
0003780482.tif 000028
二次時定数Ｔ２の誤差の内、二次インダクタンスＬ２の誤差は、ｄ軸磁束φｄの変動と相殺される。したがって、二次抵抗の設定誤差がｑ軸磁束の変動Δφｑの主原因である。一方、ｑ軸磁束が変動した場合、（２４）式に示すようにｑ軸磁束誤差δφｑにより検出することができる。さらに、ｑ軸磁束誤差δφｑに基づき、図３の一次抵抗及び二次抵抗の定数補正部２３２により、二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が調整され、これによりｑ軸磁束誤差δφｑが０になるように二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が変化する。
【００５８】
ｑ軸磁束誤差δφｑが０になると、（２７）式から二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が誘導電動機９の二次抵抗Ｒ２と一致することになり、二次抵抗Ｒ２の設定誤差を補償することができる。また、二次抵抗の設定誤差の主原因は温度変化であるため、同様に温度で変化する一次抵抗の設定誤差も二次抵抗と同様に補正できる。
【００５９】
そこで、図３に示すように、二次抵抗の定数補正部２３２は、基本的にｑ軸磁束誤差δφｑを０に低減することにより、二次抵抗の設定値Ｒ２*と実際値との誤差を補正するものである。まず、係数器２１４においてｑ軸磁束誤差δφｑに定数Ｋｐｆｑを乗算されて第４の補正量が求められる。この第４の補正量は、加算器２１５，係数器２１７，及び加算器２２２を介して係数器２２４に伝達され、係数器２２４に設定されている二次抵抗の設定値Ｒ２*に乗算される。これにより二次抵抗の設定値Ｒ２*が補正され、係数器２２４から二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が出力される。
【００６０】
また、係数器２１３において、ｑ軸磁束誤差δφｑに定数Ｋｉｆｑを乗算されて第５の補正量が求められる。この第５の補正量は、係数器２１６，加算器２２０、積分器２２１、及び加算器２２２を介して、第４の補正量に加算される。つまり、第４の補正量の系と第５の補正量の系により、ＰＩ処理による補正系が構成されている。これにより、二次抵抗の設定誤差によって生ずるｑ軸磁束誤差δφｑが０になるように補正設定値Ｒ２’が、実際の二次抵抗Ｒ２に一致される。
【００６１】
ところで、前述したように、（１４）式右辺の第３項によりｑ軸磁束φｑの変動がｄ軸磁束φｄの変動を引き起こし、（１５）式右辺の第２項によりｄ軸磁束φｄの変動がｑ軸磁束φｑの変動を引き起こす。すなわち、（１４）式右辺の第３項及び（１５）式右辺の第２項によりｄ軸磁束とｑ軸磁束は互いに干渉している。このため、相互インダクタンスや二次抵抗の設定値を安定して補正するためには、この干渉の影響を取り除く必要がある。
【００６２】
そこで、ｄ軸磁束誤差δφｄを第６の補正量として減算器２１５において第４の補正量から減算され、これにより干渉が抑制される。
【００６３】
―回転速度ωｒがωｒ１より小さい場合―
回転速度ωｒが小さいと、（１０）式で求めるｄ軸起電力ｅｄ及びｑ軸起電力ｅｑは小さくなる。このため、回転速度ωｒが小さい場合には一次抵抗及び二次抵抗の設定誤差により生じる（１０）式右辺第２項の誤差の影響が大きくなる。これにより、ｄ軸起電力ｅｄあるいはｑ軸起電力ｅｑの極性が反転すると補正設定値の変化も反転してしまうため、補正設定値が発散してしまう。そこで、上記原理による補正は、回転速度ωｒが小さい領域ではゲインＧＨを小さくすることにより停止する。
【００６４】
（１０）式と（２０）式からｑ軸起電力ｅｑは（２８）式となる。但し、ΔＲσは（２９）式である。
【００６５】
【数２８】
0003780482.tif 000029
【００６６】
【数２９】
0003780482.tif 000030
ここで、（２８）式と（２２）式の結果が異なるのは、抵抗誤差の影響を考慮しているためである。抵抗誤差が無い場合や、回転速度ωｒが大きく抵抗誤差の影響が少ない場合は（２２）式を用いることができる。しかし、回転速度ωｒが小さくなり、抵抗誤差の影響が大きい場合は（２８）式となる。よって、回転速度ωｒが小さい場合、演算されたｑ軸起電力ｅｑが０になるように一次抵抗の補正設定値Ｒ１’及び二次抵抗の補正設定値Ｒ２’を調整すれば。つまり、係数器２１９のゲインＧＬを「１」にし、ｑ軸起電力ｅｑに基づき、係数器２１８、係数器２１９、加算器２２０、積分器２２１、加算器２２２、係数器２２３又は係数器２２４を介して、一次抵抗の補正設定値Ｒ１’及び二次抵抗の補正設定値Ｒ２’を調整する。ただし、（２８）式が回転速度ωｒが小さい領域でのみ成立するため、回転速度ωｒが大きい領域ではゲインＧＬを小さくする必要がある。
【００６７】
そこで、図３に示す実施形態では、係数器２１８において、ｑ軸起電力ｅｑに定数Ｋｉｒが乗算されて第７の補正量が求められる。この第７の補正量は、係数器２１９においてゲインＧＬが乗算され、加算器２１６２より第５の補正量に置き換えられる。つまり、係数器２１９のゲインＧＬが「１」に近いときは、係数器２１６のゲインＧＨは「０」に近いから、回転速度ωｒに応じて係数器２１６と係数器２１９の第５と第７の補正量のいずれかが、積分器２２１２入力されることになる。このようにして、加算器２２２から出力される補正量が係数器２２４に設定されている二次抵抗の設定値Ｒ２*に乗算され、補正設定値Ｒ２’が求められる。また、一次抵抗は二次抵抗と同様に変化するから、加算器２２２から出力される補正量が係数器２２３に設定されている一次抵抗の設定値Ｒ１*に乗算され、補正設定値Ｒ１’が求められる。
【００６８】
次に、相互インダクタンス、一次抵抗及び二次抵抗の設定誤差が補正される様子を具体的に説明する。まず、回転速度ωｒが大きい場合を考える。相互インダクタンスの設定値Ｍ*が大きい場合、励磁電流演算部１０１で（３）式に基づき演算されるｄ軸電流指令ｉｄ*が小さくなり、ｄ軸電流ｉｄは励磁電流制御部の働きによりｉｄ*と一致するため、ｄ軸電流ｉｄも小さくなる。これにより、誘導電動機９では、（１４）式右辺第１項の絶対値が小さくなるため、ｄ軸磁束φｄが小さくなる。さらにｄ軸磁束φｄが小さくなると（１３）式右辺第３項が小さくなり、ｑ軸電流ｉｑが増加する。この結果、減算器１０７に入力されるｑ軸電流ｉｑが増加し、トルク電流制御部１０８の出力であるｑ軸補償電圧δｖｑが減少する。
【００６９】
これにより、定数補正部１１１では、（１０）式に基づき演算されるｑ軸起電力ｅｑが減少し、さらに（１１）式に基づき演算されるｄ軸磁束誤差δφｄが減少する。ｄ軸磁束誤差δφｄが減少すると係数器２０３から加算器２０８及び係数器２０４から加算器２０８、さらに係数器２１０を経て相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が減少して真値Ｍへ近づいていく。
【００７０】
一方、ｄ軸磁束φｄが減少することにより誘導電動機９の内部では（１５）式右辺の第２項が減少するため、ｑ軸磁束φｑが増加して干渉が発生する。この干渉を抑制する様子を説明する。上記のようにｄ軸磁束φｄが減少すると、ｄ軸磁束誤差δφｄが減少する。これにより、係数器２１２から係数器２２４の経路により二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が増加する。そのため、すべり周波数制御部１０９で（８）式に基づき演算されるすべり周波数指令ωｓ*が増加する。その結果、（１５）式右辺の第２項は、ｄ軸磁束φｄの減少がすべり周波数ωｓの増加により相殺され、ｑ軸磁束φｑの変動が抑制されるから、干渉を抑制できる。
【００７１】
次に、二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が大きい場合、すべり制御部１０９で（８）式に基づき演算されるすべり周波数指令ωｓ*が増加し、加算器１１０を経て周波数指令ω*が増加する。これにより、誘導電動機９では（１５）式右辺第２項が大きくなるため、ｑ軸磁束φｑが小さくなる。さらに、（１２）式右辺第４項の絶対値が小さくなり、ｄ軸電流ｉｄが減少する。この結果、減算器１０２に入力されるｄ軸電流ｉｄが減少し、励磁電流制御部１０３の出力であるｄ軸補償電圧δｖｄが増加する。そのため、定数補正部１１１では、（１０）式に基づき演算されるｄ軸起電力ｅｄが増加し、さらに（１１）式に基づき演算されるｑ軸磁束誤差δφｑが減少する。その結果、ｑ軸磁束誤差δφｑが減少すると係数器２１３から加算器２２２及び係数器２１４から加算器２２２、さらに係数器２２４を経て二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が減少して真値Ｒ２へ近づいていく。
【００７２】
一方、ｑ軸磁束φｑが減少することにより誘導電動機９の内部では（１４）式右辺第３項の絶対値が減少するため、ｄ軸磁束φｄが減少して干渉が発生する。この干渉を抑制する様子を説明する。上記のようにｑ軸磁束φｑが減少すると、ｑ軸磁束誤差δφｑが減少する。これにより、係数器２１１から係数器２１０の経路により相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が減少する。相互インダクタンスの補正設定値Ｍ’が減少すると、励磁電流演算部１０１で（３）式に基づき演算されるｄ軸電流指令ｉｄ*が増加し、ｄ軸電流ｉｄは励磁電流制御部の働きによりｉｄ*と一致するため、ｄ軸電流ｉｄも増加する。その結果、（１４）式右辺第１項の絶対値が増加するため、ｑ軸磁束φｑの減少による（１４）式右辺第３項の絶対値の減少が相殺され、ｄ軸磁束φｄの変動が抑制されるから、干渉を抑制できる。
【００７３】
次に、回転速度が小さい場合を考える。この場合、係数器２０６と２０７のゲインＧＨが「０」に近付くため、相互インダクタンスの設定値Ｍ*の補正は行われない。したがって、二次抵抗の設定値Ｒ２*が実際値よりも大きい場合について説明する。回転速度ωｒが小さい場合も、ｑ軸磁束φｑは減少するが、（１２）式右辺第４項に含まれる回転速度ωｒが小さいため、ｑ軸電流ｉｑの変化は微小である。一方、（１０）式右辺第２項の絶対値が増加するため、起電力ｅｑが減少する。これにより、係数器２１８から係数器２２４を経て二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が減少して真値Ｒ２に近づいていく。
【００７４】
なお、以上の説明では相互インダクタンスなどの設定値が大きい場合について説明したが、設定値が小さい場合も変化が逆になるだけで、同様に設定値は真値に近づいていく。
【００７５】
また、二次抵抗の変動は温度変化が主原因であるため、二次抵抗が増加した場合は、温度が上昇したことを意味しており、このとき、一次抵抗も同時に増加している。このため、加算器２２２の出力が増加し、二次抵抗の補正設定値Ｒ２’が増加した場合、係数器２２３の出力である一次抵抗の補正設定値も増加させている。
【００７６】
上述したように、本実施形態によれば、二次抵抗と相互インダクタンスを同時に補正設定することが可能であり、回転速度の小さい領域においても安定して二次抵抗を推定でき、さらに二次抵抗に比例する量に基づき一次抵抗を推定するため、高精度なトルク制御が可能になる。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、誘導電動機の制御装置における二次抵抗と相互インダクタンスの設定誤差を同時に補償することができる。
【００７８】
また、回転速度が小さい領域においても安定して二次抵抗の設定誤差を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導電動機の制御装置の主要部である周波数電圧制御部の一実施形態の構成図を示す。
【図２】本発明を車両駆動用の誘導電動機に適用した制御装置の一実施形態の全体構成図を示す。
【図３】図１の定数補正部１１１の詳細構成を示す図である。
【図４】回転速度とゲインＧＨ及びゲインＧＬとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
９  誘導電動機
１０  電流検出器
１３  電流座標変換部
１４  周波数電圧制御部
１０１  励磁電流演算部
１０２  減算器
１０３  励磁電流制御部
１０７  減算器
１０８  トルク電流制御部
１０９  すべり制御部
１１１  定数補正部
【図１】
0003780482.tif 000031
【図２】
0003780482.tif 000032
【図３】
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【図４】
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