(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機の一次電流を二次磁束に平行なＭ軸電流成分と、これとは垂直なＴ軸電流成分とに分離し、二次磁束指令値から演算するＭ軸電流指令値に一致したＭ軸電流と，Ｔ軸電流指令値に一致したＴ軸電流とを流すことで、前記交流電動機のトルクを制御する交流電動機駆動用ベクトル制御インバータにおいて、
前記交流電動機が定格回転速度で運転中に定格トルクを出力する際の当該電動機の二次磁束に対応する磁束指令値を別途設定値とし、前記交流電動機の回転速度が零のときに前記別途設定値を下限値とし，回転速度の上昇と共に前記別途設定値を所定値まで低下させて下限値とし，前記所定値まで低下後は該所定値を下限値とし、前記二次磁束指令値を入力として前記回転速度に応じた値を新たな二次磁束指令値として出力する第１二次磁束指令値変化回路と、
少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値と前記第１二次磁束指令値変化回路が出力する新たな二次磁束指令値とを入力し、該新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路と、
を備えることを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置において、
前記第１二次磁束指令値変化回路は、
前記交流電動機の回転速度信号を入力してその速度が零のときに前記別途設定値の１００％を出力し，速度の上昇と共に減少して前記別途設定値の１００％と零％との間の値を出力し，更に速度が上昇しても前記の値を出力する磁束指令下限演算器と、
入力した前記二次磁束指令値を、前記磁束指令下限演算器の出力値を下回らない新たな二次磁束指令値に制限して出力する二次磁束下限制限器と、
で構成することを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【請求項３】
交流電動機の一次電流を二次磁束に平行なＭ軸電流成分と、これとは垂直なＴ軸電流成分とに分離し、二次磁束指令値から演算するＭ軸電流指令値に一致したＭ軸電流と、Ｔ軸電流指令値に一致したＴ軸電流とを流すことで、前記交流電動機のトルクを制御する交流電動機駆動用ベクトル制御インバータにおいて、
前記交流電動機が定格回転速度で運転中に定格トルクを出力する際の当該電動機の二次磁束に対応する磁束指令値を別途設定値とし、前記交流電動機の回転速度が基底速度以下では前記別途設定値を上限値とし，基底速度を超過すれば前記別途設定値を回転速度に反比例して低減させて上限値とし、前記二次磁束指令値を入力として前記回転速度に応じた値を新たな二次磁束指令値として出力する第２二次磁束指令値変化回路と、
少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値と前記第２二次磁束指令値変化回路が出力する新たな二次磁束指令値とを入力し、該新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路と、
を備えることを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置において、
前記第２二次磁束指令値変化回路は、
前記交流電動機の回転速度信号を入力してその回転速度が基底速度以下のときに前記別途設定値の１００％を出力し，基底速度を超過すれば回転速度の上昇に反比例して前記別途設定値の１００％よりも低減した値を出力する磁束指令上限演算器と、
入力した前記二次磁束指令値を、前記磁束指令上限演算器の出力値を上回らない新たな二次磁束指令値に制限して出力する二次磁束上限制限器と、
で構成することを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【請求項５】
交流電動機の一次電流を二次磁束に平行なＭ軸電流成分と、これとは垂直なＴ軸電流成分とに分離し、二次磁束指令値から演算するＭ軸電流指令値に一致したＭ軸電流と、Ｔ軸電流指令値に一致したＴ軸電流とを流すことで、前記交流電動機のトルクを制御する交流電動機駆動用ベクトル制御インバータにおいて、
前記交流電動機が定格回転速度で運転中に定格トルクを出力する際の当該電動機の二次磁束に対応する磁束指令値を別途設定値とし、前記交流電動機の回転速度信号を入力してその速度が零のときに前記別途設定値の１００％を出力し，速度の上昇と共に減少して前記別途設定値の１００％と零％との間の値を出力し，更に速度が上昇しても前記の値を出力する磁束指令下限演算器と、
入力値を、前記磁束指令下限演算器の出力値を下回らない値に制限して出力する二次磁束下限制限器と、
前記交流電動機の回転速度信号を入力してその回転速度が基底速度以下のときに前記別途設定値の１００％を出力し，基底速度を超過すれば回転速度の上昇に反比例して前記別途設定値の１００％よりも低減した値を出力する磁束指令上限演算器と、
入力値を、前記磁束指令上限演算器の出力値を上回らない値に制限して出力する二次磁束上限制限器と、
これら二次磁束上限制限器と二次磁束下限制限器とを直列に接続して前記二次磁束指令値を入力させたときに新たな二次磁束指令値を出力する直列回路と、
少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値と前記直列回路が出力する新たな二次磁束指令値とを入力し、該新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路と、
を備えることを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置において、
前記磁束指令下限演算器は、前記交流電動機の回転速度が零のときの下限値を、前記別途設定値の１００％よりも低減することを特徴とする交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータのベクトル制御により交流電動機のトルクを制御する交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４はベクトル制御インバータにより交流電動機のトルクを制御する従来の制御回路を示したブロック回路図である。図４の従来例回路において、交流電源１からの交流電力は、インバータ２により所定の電圧と周波数の交流電力に変換され、交流電動機としての誘導電動機３を所望のトルクで運転する。符号４は誘導電動機３で駆動される負荷であり、符号５は誘導電動機３の速度を検出する速度検出器である。
【０００３】
二次磁束設定器１４が設定する二次磁束指令値φ2 * は、Ｍ軸電流指令演算器１５により、誘導電動機３の一次電流の二次磁束に平行なＭ軸電流指令値ＩM * に変換される。また、Ｔ軸電流設定器１２は、このＭ軸電流指令値ＩM * に垂直なＴ軸電流指令値ＩT * を設定する。一方、第１座標変換器１１は電流検出器６で検出した誘導電動機３のＵ相電流ＩU とＷ相電流ＩW を入力して、一次電流の二次磁束に平行なＭ軸電流検出値ＩM と、これに垂直なＴ軸電流検出値ＩT に変換する。この変換では、下記の数式１と数式２により演算することで、Ｔ軸電流検出値ＩT とＭ軸電流検出値ＩM とが得られる。ここでθ2 はＵ相巻線と誘導電動機３の二次磁束とがなす角度である。
【０００４】
【数１】
ＩT ＝ＩU ・ cosθ2 ＋ＩV ・ cos（θ2 -2π/3）＋ＩW ・ cos（θ2 +2π/3）
【０００５】
【数２】
ＩM ＝ＩU ・ sinθ2 ＋ＩV ・ sin（θ2 -2π/3）＋ＩW ・ sin（θ2 +2π/3）
Ｔ軸電流調節器１３は、Ｔ軸電流指令値ＩT * とＴ軸電流検出値ＩT との偏差を入力し、調節動作によりその入力偏差を零にするＴ軸電圧指令値ＶT * を出力する。Ｍ軸電流調節器１６は、Ｍ軸電流指令値ＩM * とＭ軸電流検出値ＩM との偏差を入力し、調節動作によりその入力偏差を零にするＭ軸電圧指令値ＶM * を出力する。第２座標変換器１７は、これらＴ軸電圧指令値ＶT * とＭ軸電圧指令値ＶM * を入力して三相電圧指令値ＶU * ，ＶV * ，ＶW * に変換するのであるが、この変換は、Ｕ相巻線と誘導電動機３の二次磁束のなす角度をθ2 とすると、下記の数式３，４，５により演算される。
【０００６】
【数３】
ＶU * ＝ＶM * ・ cosθ2 ＋ＶT * ・ sinθ2 
【０００７】
【数４】
ＶV * ＝ＶM * ・ cos（θ2 -2π/3）＋ＶT * ・ sin（θ2 -2π/3）
【０００８】
【数５】
ＶW * ＝ＶM * ・ cos（θ2 +2π/3）＋ＶT * ・ sin（θ2 +2π/3）
これら三相電圧指令値ＶU * ，ＶV * ，ＶW * は、インバータ２により所定の電圧と周波数の交流電力に変換され、誘導電動機３へ供給される。
【０００９】
すべり周波数演算器１８は、前述したＴ軸電流指令値ＩT * と二次磁束指令値φ2 * とを入力して、下記の数式６の演算により、すべり周波数ωslを演算する。但しＲ2 は誘導電動機３の二次抵抗である。
【００１０】
【数６】
ωsl＝Ｒ2 ・ＩT * ／φ2 * 
この演算により得られるすべり周波数ωslと、速度検出器５が検出する速度検出値ωR とを加算して得られる値ω1 を積分器１９へ入力し、これを積分することにより、前述したＵ相巻線と誘導電動機３の二次磁束のなす角度をθ2 が得られる。
【００１１】
前述したベクトル制御インバータ２で変換された交流電力で駆動され、トルク制御される誘導電動機３は、各種の用途に使用されているが、その一例として糸のような長尺材を巻き取る巻取り機に適用する場合を以下に説明する。
図５はベクトル制御インバータでトルク制御される電動機が巻取り機を駆動する場合の一例を示したブロック回路図であって、誘導電動機４１は減速機４２を介して長尺材としての糸４４を巻き取る巻取り機４３を駆動する。巻取り機４３には巻径センサ４６が設置されていて、その巻き取り径は増幅器４７で磁束指令値φ2 * に変換される。すなわち、巻取り機４３の最大巻き取り径をＤ100 とし、巻径センサ４６が検出する現在の巻き取り径をＤとすると、磁束指令値φ2 * は下記の数式７で計算される。
【００１２】
【数７】
φ2 * ＝１００・Ｄ／Ｄ100 （％）
増幅器４７は数式７の計算を行って、その演算結果である磁束指令値φ2 * を制御装置４８へ与える。糸４４の張力Ｔは張力検出器５１で検出され、この張力検出値Ｔと張力設定器５０が設定する張力指令値Ｔ* とを張力調節器４９へ入力させると、この両入力の偏差を零にするＴ軸電流指令値ＩT * が張力調節器４９から制御装置４８へ与えられる。更に制御装置４８へは、誘導電動機４１に結合した速度検出器４５からの速度検出値ωR も入力している。この制御装置４８は、図４で既述の従来例回路全体（但しＴ軸電流設定器１２と二次磁束設定器１４は除く）に相当する。
巻取り機４３の発生トルクτは下記の数式８に示すように、Ｔ軸電流ＩT と二次磁束φ2 との積である。
【００１３】
【数８】
τ＝ＩT ・φ2 
一方、糸４４の張力検出値はＴであるから、巻取り機４３の巻き取り径をＤ，定数をＫとすると、張力から見た誘導電動機４１のトルクτは数式９で表すことができる。
【００１４】
【数９】
τ＝Ｋ・Ｔ・Ｄ／２
よって巻き取り径Ｄに対しては磁束指令値φ2 * を操作し、張力Ｔに対してはＴ軸電流指令値ＩT * を操作すれば、誘導電動機４１のトルクを制御することで、糸４４の張力を制御できることが分かる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に図示の制御装置４８には電流検出器（図４の電流検出器６に相当する）を内蔵しているが、この電流検出器は低い周波数の交流電流を検出しなければならないことや、当該電流検出器の寸法・質量・価格なども考慮に入れて、一般にホール素子形変流器あるいはシャント抵抗形変流器（絶縁増幅器付き）を採用する。しかしホール素子形変流器にはオフセットが存在するし、シャント抵抗形変流器の本体にはオフセットが無くても絶縁増幅器にはオフセットが存在する。また、これらのオフセットは温度変化と共に変動するので零にすることは困難であるし、周囲条件によりその値が変化している。このオフセットのために、制御装置４８が出力する電圧の周波数と同じ周波数のトルクリプルが発生する。このトルクリプルは巻取り機４３を張力制御する際に張力変動を引き起こしてしまう不具合が有る。
【００１６】
特に静止張力制御（糸４４の巻き取り作業中に一時的に巻き取り作業を中断する場合に、糸４４に所定の張力を与えた状態のままで巻取り機４３の回転速度を零にすること）中にトルクリプルがあると、静止していなければならない巻取り機４３が正転と逆転を繰り返してしまうので、所定の張力が印加されているはずの糸４４にたるみを生じ、不良品となってしまう不具合を生じる。
【００１７】
張力調節器４９は張力が一定となるように制御するのが目的であるから、このような張力変動は抑制されなければならないのであるが、張力調節器４９の応答速度を越える高い周波数の張力変動の場合は、抑制するのが困難になる。ところでトルクリプル（張力変動）の周波数は、制御装置４８が出力する電圧の周波数に比例するから、巻き取り径が小さい場合には周波数が高くなる。巻取り機４３が零回転ということは誘導電動機４１も零回転であり、そのときに制御装置４８が出力する電圧の周波数は、数式６のすべり周波数ωslで表される。巻取り機４３が零回転のときの巻き取り径Ｄが小さければ、数式７により磁束指令値φ2 * が小さくなるから、この磁束指令値φ2 * を数式６に代入して得られるすべり周波数ωslが大となり、前述したように張力変動が発生し易くなる。
【００１８】
また、図５に図示の巻取り機を駆動する電動機をベクトル制御インバータでトルク制御する回路では、検出誤差が存在する巻径センサ４６や、巻き取り径を磁束指令値φ2 * に変換する際に調整誤差を生じる恐れのある増幅器４７などを備えるので、これらの誤差が原因で磁束指令値φ2 * が所望値を越えて過大になる恐れがある。
【００１９】
ところで電動機の逆起電圧は、磁束と周波数との積に比例するから、前述のように磁束指令値φ2 * が過大になるのに伴って、必要以上に大きな磁束が発生すると、電動機逆起電圧が過大になる。制御装置４８が出力できる電圧には限界があるから、逆起電圧が大きくなって両者の差電圧が小さくなると、制御装置４８は安定した電流制御が困難になる。その結果、張力変動を発生する。
【００２０】
また周波数が低い場合は、磁束が大きくなっても逆起電圧が過大にはならないので前述した張力変動は生じないけれども、過大な磁束指令値φ2 * が与えられた場合には、電動機内部磁束の磁気飽和によって、指令値通りの磁束を電動機に発生させるためには、過大なＭ軸電流ＩM を流さなければならない不具合を生じる。
【００２１】
そこでこの発明の目的は、ベクトル制御インバータにより交流電動機をトルク制御する際に、電流検出器のオフセットが原因で発生するトルクリプルの抑制と、各種誤差が原因で発生する電流制御の不安定や過大なＭ軸電流を抑制することとにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の交流電動機駆動用ベクトル制御インバータの制御装置は、
交流電動機の一次電流を二次磁束に平行なＭ軸電流成分とこれとは垂直なＴ軸電流成分とに分離し、これら両電流成分を別個に設定するそれぞれの電流指令値に一致させる制御を行うにあたって、
交流電動機の回転速度が零のときに別途に設定した値を下限値とし，回転速度の上昇と共に前記別途設定値を所定値まで低下させて下限値とし，前記所定値まで低下後は該所定値を下限値とし、前記二次磁束指令値を入力として前記回転速度に応じた値を新たな二次磁束指令値として出力する第１二次磁束指令値変化回路と、少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値と前記第１二次磁束指令値変化回路が出力する新たな二次磁束指令値とを入力し、該新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路と、を備えるものとする。
【００２３】
または、交流電動機の回転速度が基底速度以下では前記別途設定値を上限値とし，基底速度を超過すれば前記別途設定値を回転速度に反比例して低減させて上限値とし、前記二次磁束指令値を入力として前記回転速度に応じた値を新たな二次磁束指令値として出力する第２二次磁束指令値変化回路と、少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値と前記第２二次磁束指令値変化回路が出力する新たな二次磁束指令値とを入力し、該新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路と、を備えるものとする。
【００２４】
または、前記第１二次磁束指令値変化回路と第２二次磁束指令値変化回路とにより、入力する前記二次磁束指令値の上下が制限された新たな二次磁束指令値を出力させ、少なくとも、前記Ｔ軸電流指令値とこれら両二次磁束指令値変化回路で上下が制限された新たな二次磁束指令値をとを入力し、この新たな二次磁束指令値に反比例する値を新たなＴ軸電流指令値として出力するＴ軸電流指令値変化回路を備えるものとする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表したブロック回路図であるが、この第１実施例回路は、図４で既述の従来例回路に第１二次磁束指令値変化回路２１とＴ軸電流指令値変化回路２２とを追加した構成であり、この追加部分を除いた残余の各部の名称・用途・機能は、図４の従来例回路と同じであるから、これらの説明は省略する。
【００２６】
図１の第１実施例回路において、第１二次磁束指令値変化回路２１は、二次磁束設定器１４で設定する二次磁束指令値φ2 * を、誘導電動機３の回転速度に対応して変化する下限値を下回ることが無い新たな二次磁束指令値φ22* に変換してＭ軸電流指令演算器１５へ出力する。すなわち第１二次磁束指令値変化回路２１は、速度検出器５が検出する速度検出値ωR が零のときに別途の設定値（この別途設定値は、前記誘導電動機３が定格回転速度で運転中に定格トルクを出力する際の当該電動機の二次磁束に対応する磁束指令値である）の 100％を下限値とし、この下限値は速度検出値ωR が上昇するのに従って減少するが、この下限値が所定値まで低下すれば、それ以後は速度検出値ωR が上昇しもこの所定値が下限値であり、当該第１二次磁束指令値変化回路２１が出力する新たな二次磁束指令値φ22* は、この下限値を越えないように制限されている。Ｍ軸電流指令演算器１５は、この下限値で制限されている新たな二次磁束指令値φ22* を入力することで、新たなＭ軸電流指令値ＩMM* を出力する。
【００２７】
Ｔ軸電流指令値変化回路２２は、Ｔ軸電流設定器１２で設定しているＴ軸電流指令値ＩT * と，二次磁束設定器１４で設定する二次磁束指令値φ2 * ，および第１二次磁束指令値変化回路２１が出力する新たな二次磁束指令値φ22* を入力し、下記の数式１０の演算により新たなＴ軸電流指令値ＩTT* を演算して出力する。
【００２８】
【数１０】
ＩTT* ＝ＩT * ・φ2 * ／φ22* 
電動機トルクτは前述の数式８に示すように、Ｔ軸電流ＩT と二次磁束φ2 との積である。よって、例えば誘導電動機３の回転速度が極めて低いときに、新たな二次磁束指令値φ22* を大きくしても、数式１０により新たなＴ軸電流指令値ＩTT* は小となる。電動機が低速運転中の場合は、新たなＴ軸電流指令値ＩTT* が小であっても、新たな二次磁束指令値φ22* が大になって所定のトルクを確保することができる。このときＴ軸電流ＩT は小であるから、トルクリプルを抑制することができる。
【００２９】
図２は本発明の第２実施例を表したブロック回路図であって、図１に図示の第１二次磁束指令値変化回路２１を磁束指令下限演算器３１と二次磁束下限制限器３２とで構成しているのが異なるところであって、これ以外はすべて同じであるから、図２に図示の第２実施例回路の動作説明は省略する。
図３は図２に図示の磁束指令下限演算器の入出力特性の一例を表したグラフであって、横軸は誘導電動機３の回転速度検出値ωR を表し、縦軸は磁束指令下限値を表している。
【００３０】
図３のグラフでは、電動機速度が零のときに磁束指令下限値は、前述した別途設定値の最大値（ 100％）であるが、電動機速度ωR が零から基底速度に達するまでは直線的に減少し、基底速度では最大値の25％に減少している。しかし基底速度よりも速度が上昇しても磁束指令下限値は最大値の25％を維持している。但しこのグラフは速度に対する磁束指令下限値の変化の一例を示したものであって、磁束指令下限値の最大値と最小値をいくらにするか、その変化を曲線状にするかなどは、そのときの状況に応じて定めることになる。
【００３１】
図６は本発明の第３実施例を表したブロック回路図であるが、この第３実施例回路は、図４で既述の従来例回路に第２二次磁束指令値変化回路６１とＴ軸電流指令値変化回路２２とを追加した構成であり、この追加部分を除いた残余の各部の名称・用途・機能は、図４の従来例回路と同じであるから、これらの説明は省略する。
【００３２】
図６の第３実施例回路において、第２二次磁束指令値変化回路６１は、二次磁束設定器１４で設定する二次磁束指令値φ2 * を、誘導電動機３の回転速度に対応して変化する上限値を上回ることが無い新たな二次磁束指令値φ23* に変換してＭ軸電流指令演算器１５へ出力する。すなわち第２二次磁束指令値変化回路６１は、速度検出器５が検出する速度検出値ωR が基底回転速度Ｎ0 以下のときに、前述した別途設定値の 100％が上限値であり、速度検出値ωR が基底回転速度Ｎ0 を超過した領域では回転速度に反比例して減少する上限値であり、当該第２二次磁束指令値変化回路６１が出力する新たな二次磁束指令値φ23* は、この上限値を越えないように制限されている。Ｍ軸電流指令演算器１５はこの新たな二次磁束指令値φ23* を入力することにより、新たなＭ軸電流指令値ＩMM* を出力する。
【００３３】
Ｔ軸電流指令値変化回路２２は、Ｔ軸電流指令値ＩT * と，二次磁束設定器１４で設定する二次磁束指令値φ2 * ，および第２二次磁束指令値変化回路６１が出力する新たな二次磁束指令値φ23* を入力し、前述した数式１０の演算により新たなＴ軸電流指令値ＩTT* を出力するのは、図１で既述の第１実施例と同様である。
【００３４】
前述したように電動機の二次磁束φ2 が過大になると、電動機逆起電圧が過大になって安定した電流制御が困難になったり、電動機内部磁束の磁気飽和のために大きなＭ軸電流ＩM が必要になるなどの不都合を生じるが、新たな二次磁束指令値φ23* が過大になるのを第２二次磁束指令値変化回路６１で抑制し、前述した不具合が発生するのを回避することができる。
【００３５】
図７は本発明の第４実施例を表したブロック回路図であって、図６に図示の第２二次磁束指令値変化回路６１を磁束指令上限演算器６２と二次磁束上限制限器６３とで構成しているのが異なるところであって、これ以外はすべて同じであるから、図７に図示の第４実施例回路の動作説明は省略する。
図８は図７に図示の磁束指令上限演算器の入出力特性の一例を表したグラフであって、横軸は誘導電動機３の回転速度検出値ωR を表し、縦軸は磁束指令上限値を表している。この図８のグラフでは、電動機速度が基底回転速度Ｎ0 以下の領域では磁束指令上限値は前記別途設定値の最大値（ 100％）であるが、電動機速度が基底回転速度Ｎ0 を超過した領域では、上限値は回転速度に反比例して減少する。
【００３６】
図９は本発明の第５実施例を表したブロック回路図であって、図２で既述の第２実施例回路と図７で既述の第４実施例回路とを組み合わせた構成である。すなわち磁束指令下限演算器３１は速度検出値ωR を入力して、図３のグラフに図示の磁束指令下限値を二次磁束下限制限器３２へ出力する。磁束指令上限演算器６２も速度検出値ωR を入力して、図８のグラフに図示の磁束指令上限値を二次磁束上限制限器６３へ出力する。二次磁束下限制限器３２と磁束指令上限制限器６３とは直列に接続されていて、例えば磁束指令上限制限器６３は二次磁束指令値φ2 * を入力して、図８のグラフに図示の上限値を越えないように制限された新たな二次磁束指令値φ23* を出力する。二次磁束下限制限器３２はこの新たな二次磁束指令値φ23* を入力し、図３グラフに図示の下限値を越えないように制限された新たな二次磁束指令値φ22* を出力する。
【００３７】
図１０は図９に図示の第５実施例回路に従って二次磁束指令値の上限と下限を制限する状況の第１例を表したグラフであって、横軸は誘導電動機３の回転速度検出値ωR を表し、縦軸は磁束指令値を表している。前述の第５実施例回路では、電動機の二次磁束をこのグラフに図示の磁束上限曲線と磁束下限曲線の間からはみ出さないようにしているので、二次磁束の過大あるいは不足が原因で発生する各種の不具合を回避することができる。
【００３８】
図１１は図９に図示の第５実施例回路に従って二次磁束指令値の上限と下限を制限する状況の第２例を表したグラフであって、回転速度零付近での上限と下限の間隔を拡げるために、磁束下限曲線の形状が図１０に図示の第１例グラフとは異なっている。
【００３９】
【発明の効果】
電動機のトルクをベクトル制御により制御する場合に、従来は電流検出器のオフセットなどが原因でトルクリプルが発生するが、特に電動機が殆ど停止状態のときに大きなトルクリプルが出現して排除できないなどの不具合を生じていた。また、検出器や増幅器の検出誤差や調整エラーで二次磁束が過大になって、大きなＭ軸電流が流れたり，電動機逆起電圧が大きくなって制御が不安定になるなどの不具合もあった。
【００４０】
電動機トルクはＴ軸電流と二次磁束との積で表されることから、本発明においては、所定のトルクを確保するために、電動機速度に対応してＴ軸電流と二次磁束の比率を変更するが、このとき二次磁束指令値が小さすぎないように下限値を定める。すなわち電動機速度の低下と共に二次磁束を大きくしてＴ軸電流を減少させることにより、トルクリプルの周波数を低下できるので、トルクリプルが発生した場合でも、制御装置の応答速度がトルクリプルの変動速度を上回って、トルクリプルを抑制できる。その結果、オフセットが存在するホール素子形やシャント抵抗形の電流検出器が使用できるので、装置の小形化・低価格化を達成できる効果が得られるし、電動機速度が低い場合のトルクリプルを抑制できる効果が得られる。
【００４１】
また、二次磁束指令値が過大にならないように上限値を定めることで、過大な二次磁束が原因で電動機逆起電圧が大きくなって制御が不安定になることを回避する。また過大な二次磁束が原因で大きなＭ軸電流が流れる不都合も回避する。更に二次磁束指令値の上限と下限を定めて、電動機のすべての回転速度範囲で二次磁束が適正な値を維持できる構成にすることで、トルクリプルの抑制や、制御の不安定と過大なＭ軸電流を回避できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表したブロック回路図
【図２】本発明の第２実施例を表したブロック回路図
【図３】図２に図示の磁束指令下限演算器の入出力特性の一例を表したグラフ
【図４】ベクトル制御インバータにより交流電動機のトルクを制御する従来の制御回路を示したブロック回路図
【図５】ベクトル制御インバータでトルク制御される電動機が巻取り機を駆動する場合の一例を示したブロック回路図
【図６】本発明の第３実施例を表したブロック回路図
【図７】本発明の第４実施例を表したブロック回路図
【図８】図７に図示の磁束指令上限演算器の入出力特性の一例を表したグラフ
【図９】本発明の第５実施例を表したブロック回路図
【図１０】図９に図示の第５実施例回路に従って二次磁束指令値の上限と下限を制限する状況の第１例を表したグラフ
【図１１】図９に図示の第５実施例回路に従って二次磁束指令値の上限と下限を制限する状況の第２例を表したグラフ
【符号の説明】
１            交流電源
２            インバータ
３，４１      交流電動機としての誘導電動機
５，４５      速度検出器
６            電流検出器
１１            第１座標変換器
１２            Ｔ軸電流設定器
１３            Ｔ軸電流調節器
１４            二次磁束設定器
１５            Ｍ軸電流指令演算器
１６            Ｍ軸電流調節器
１７            第２座標変換器
１８            すべり周波数演算器
１９            積分器
２１            第１二次磁束指令値変化回路
２２            Ｔ軸電流指令値変化回路
３１            磁束指令下限演算器
３２            二次磁束下限制限器
４２            減速機
４３            巻取り機
４４            長尺材としての糸
４６            巻径センサ
４７            増幅器
４８            制御装置
４９            張力調節器
５０            張力設定器
６１            第２二次磁束指令値変化回路
６２            磁束指令上限演算器
６３            二次磁束上限制限器
ＩT           Ｔ軸電流検出値
ＩT *         Ｔ軸電流指令値
ＩTT*         新たなＴ軸電流指令値
φ2 *         二次磁束指令値
φ22* ，φ23* 新たな二次磁束指令値
ωR           回転速度検出値
ωsl          すべり周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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