図1は、本発明の誘導電動機を駆動するイン バータ制御装置の制御ブロック図を示す。図 1は図4と異なり、図で示される信号はベクト� ��を表している。図において、1は電流制御器 で、電流指令ベクトルi _s ^ref と後述の第2のベクトル変換器10出力の電流ベ クトルi _s2  が一致するように制御して電圧ベクトルを出 力する。2は加算器、3は前向き補償器でこれ� ��は必要に応じて設けられ、加算器2は電流制 御器1が出力する電圧指令ベクトルと前向き� �償器3が出力する前向き補償ベクトルu _c を加算して、電圧指令ベクトルu _s ^ref を演算する。4は電圧補正ベクトル演算器で� �電圧補正ベクトルu _s ^δ を出力するが、この動作については詳細に後 述する。

 5は電圧制御器で、電圧指令ベクトルu _s ^ref を相電圧指令に変換し、指令どおりの電圧が 出力されるように例えばオンディレイ補償を 行い、後述のインバータ部6に出力する。6は� ��ンバータ部で、電圧指令ベクトルu _s ^ref に基づき、例えばPWM制御して後述の誘導電動 機7に電圧を印加する。7は誘導電動機で、イ� ��バータ部6に接続されている。8は電流検出� �で、電動機の相電流を検出し、9は第1のベク トル変換器で、検出された相電流は三相-二� �変換し電流ベクトルi _s1 を求める。10は第2のベクトル変換器で、電流 ベクトルi _s1 を磁束位相θ^でd-q変換し電流ベクトルi _s2 を求める。11は状態推定器で、誘導電動機7の 数式モデル、電流ベクトルi _s1 及び電圧ベクトルu _s1 ^ref に基づき電流ベクトルi _s1 ^、磁束ベクトルφ _r ^及び磁束の位相θ^を推定演算する。12は角速 度推定器で、状態推定器11で推定された磁束� ��定ベクトルφ _r ^から固定子角速度ω^を推定し、13は電流誤差 ベクトル演算器で電流ベクトルi _s1 と電流推定ベクトルi _s1 ^の差を電流誤差として演算する。14は電流誤 差ベクトル変換器で、電流誤差ベクトル演算 器13の出力をd-q変換して電流誤差ベクトルδi� ��出力する。なお、15は加算器であり、電圧� �令ベクトルu _s ^ref と電圧補正ベクトルu _s ^δ を加算したベクトル(u _s ^ref +u _s ^δ )を状態推定器11に出力する。
 なお、状態推定器は上記(1)式で示した演算� ��行うが、(1)式に入力される電圧ベクトル(u _s ^ref +u _s ^δ )は、磁束の位相θ^を用いて状態推定器11内で (2)式により、2相交流ベクトルである電圧ベ� �トルu _s1 ^ref に変換される。

 上記のように、電流ベクトルi _s1 、電流推定ベクトルi _s1 ^、及び電流誤差ベクトル演算器13出力の電流 誤差ベクトルは2相の交流電流であり、電流� �差ベクトル変換器14が出力するベクトルδiは 、d-q変換された電流誤差ベクトルとして(3)式 に示される。

 さらに、状態推定器11で推定された磁束ベ� �トルφ _r ^から固定子角速度ω^を推定する角速度演算� �12では、(4)式の演算を実施している。

 本発明が従来技術と異なる部分は、電圧� ��正ベクトル演算器4を設け、状態推定器11で� ��演算式(1)式で用いる定数を直接可変調整せ� ��、状態推定器11へ入力される電圧指令ベク� �ルを補正するようにしたことである。

 図2は、電圧補正ベクトル演算器4の詳細ブ� �ック図である。図において、21はスカラー積 演算器で、d-q変換された電流誤差ベクトルδi と電流指令ベクトルi _s ^ref を、それぞれベクトル分解器40、41でd、q成分 に分解し、スカラー積を乗算器43、44及び加� �器45を用いて演算している。
 一方、回転子角速度ω _r ^は、固定子角速度の推定量ω^からすべり角� �波数演算器28で演算されたすべり角周波数ω _s を減算器27で減算して推定演算される。26は� �動回生判別器で、トルク電流指令に相当す� �i _q ^ref と回転子角速度ω _r ^を用いて後述する演算により電動機の電動� �るいは回生かを判別し、電動の場合は1を回� ��の場合は-1を出力する。
 乗算器22では、スカラー積演算器21の出力と 電動回生判別器26の出力を乗算して、電圧補� ��係数調整器23に出力し、電圧補正係数調整� �23は入力の積算値が零となるように電圧補正 係数を出力し、その出力された電圧補正係数 は、電流指令ベクトルi _s ^ref のd、q軸成分とそれぞれ乗算器24、25を用いて 乗算し、それぞれをd、q軸成分としたベクト� ��にベクトル合成器42を用いて合成し、電圧� �正ベクトルu _s ^δ として出力している。
 このようにして、電動機の運転状態が電動� ��回生かにより上述のスカラー積の符号を変� ��て加算し、電圧補正係数を演算している。

 図3は、電動回生判別器26の詳細ブロック図� ��示すものである。図において、31は乗算器� �トルク電流指令に相当するi _q ^ref と回転子角速度の演算量ω _r ^の積を演算し、32はトルク係数で乗算器31の� ��力と乗算され二次電力を求める。33は不感� �で電動・回生判別の切替時や低負荷時のチ� �タリングを防ぎ、34は符号判別器で不感帯33� ��出力をその符号により電動か回生かを判別� ��、電動の場合は1を回生の場合は-1を出力す� ��。
 このようにして、電動回生判別器26では、� �ルク電流と回転子角速度との積の符号に基� �き、電動機の運転状態(電動、回生)を判別し ている。

 次に、電圧補正係数を演算において、誘導� ��動機の運転状態(電動、回生)の考慮の必要� �あることについて説明する。
 まず、一次側のインピーダンス降下と誘起� ��圧ベクトル推定値について簡単に説明する� ��
 状態推定器11へ入力される電圧ベクトルをd- q座標系に変換して求められる電圧ベクトルu _s1 ^ref は、一次側のインピーダンスR _s 、σLsによる電圧降下と誘起電圧ベクトル推� �値e^から(5)式で表される。誘起電圧ベクトル 推定値e^は状態推定器11では実際には演算さ� �ないが、固定子角速度の推定量ω^と磁束ベ� �トルφ _r ^との積に相当する。

 ここで、*は設定値を示している。

 (5)式で示されるベクトル関係を、電動時を� ��4、回生時を図5に示す。
 図4(電動時)において、左図は一次抵抗設定� ��R _s ^* が実際値より大きく設定された場合、右図は 小さく設定された場合を示している。なお、 漏れインダクタンスσLsの設定値は、低速領� �での影響が少ないので、ここではその設定� �差の影響は省略している。
 電圧指令ベクトルu _s1 ^ref を基準にして、インピーダンス降下分から誘 起電圧ベクトルeの位置が決まり、推定磁束� �クトルeはそれに直交する位置(γ軸)に生成さ れる。
 一次抵抗設定値R _s ^* が実際値より大きく設定された場合、推定磁 束ベクトルφ _r ^は、実磁束ベクトルφ _r (d軸に発生)よりも進み位相となり、負荷がか かると位相はさらに進むことになる。このと き推定磁束ベクトルφ _r ^の振幅は実磁束より小さくなる。ベクトル� �御により励磁電流成分は推定磁束の振幅に� �るように制御されるので、電圧指令ベクト� �u _s1 ^ref は減少するように調整される。この結果、起 動に必要な電圧に達せずに脱調現象を生じる ことがある。
 一方、R _s ^* が実際値より小さく設定された場合、磁束推 定ベクトルφ _r ^は実磁束ベクトルφ _r (d軸に発生)よりも遅れ位相となり、負荷がか かると位相はさらに遅れることになる。この とき推定磁束ベクトルφ _r ^の振幅は実磁束より大きくなる。ベクトル� �御により励磁電流成分は推定磁束の振幅に� �るように制御されるので、電圧指令ベクト� �u _s1 ^ref は増加するように調整される。

 図5(回生時)において、一次抵抗設定値R _s ^* が実際値より大きく設定された場合、推定磁 束ベクトルφ _r ^は、電圧指令ベクトルu _s1 ^ref は増加するように調整され、R _s ^* が小さく設定されると電圧指令ベクトルu _s1 ^ref は減少するように調整され、ベクトル関係は 電動時と逆になる。

 以上のように、一次抵抗の設定誤差による� ��響は、電流ベクトルi _s1 と状態推定器で推定された電流推定ベクトル i _s1 ^との誤差ベクトルδiの大きさで観測するこ� �ができ、設定誤差によるu _s1 ^ref の電圧増加分あるいは減少分は、電流誤差ベ クトルδiと電流推定ベクトルδiのスカラー積 により求まることが、図4、5からも理解され� ��。

 上記のようにして、電流ベクトルi _s1 と電流推定ベクトルi _s1 ^との誤差ベクトルを電流誤差ベクトル演算� �13で演算し、その値を磁束の位相の推定量θ^ でd-q座標系、つまり直流信号に変換し、その 直流信号に変換された電流誤差ベクトルとや はり直流信号である電流指令ベクトルのスカ ラー積を演算するようにすることで、電流検 出遅れや推定演算遅れが、電圧補正係数演算 に影響しないようにし、さらに、電動機の運 転状態の電動、回生状態におけるベクトル状 態を考慮して、電圧補正係数を調整している 。

 このように、状態推定器に用いる定数を� ��変させることなく温度変動や定数設定誤差� ��よる制御劣化を抑制するようにしているの� ��、電動機の回生状態においても安定的な電� ��機駆動を実現することができる。

 図8は、第2実施例の構成を示す電圧補正ベ� �トル演算器4’の詳細ブロック図である。図� ��いて、図2を用いて説明した電圧補正ベクト ル演算器4の構成に、絶対値演算器29と電圧補 正ベクトル調整器30を追加した構成となって� ��る。
 絶対値演算器29は、固定子角速度推定量ω^� �絶対値を演算し、電圧補正ベクトル調整器30 は、絶対値演算器29で演算した固定子角速度� ��定量ω^の絶対値に基づき、電圧補正ベクト� ��u _s ^δ の大きさを制限し、また電圧補正ベクトルu _s ^δ の変化量を調整する。
 運転周波数を高くなるにつれ、一次抵抗の� ��定値誤差による影響は、運転周波数により� ��加する変圧器起電力で観測しにくく、かつ� ��動機制御に与える影響も小さくなるため、� ��圧補正ベクトル調整器30には、運転周波数� �応じて電圧補正ベクトルu _s ^δ の大きさを制限するようにしたものである。
 さらに、電圧補正ベクトル調整器30には、� �えば一次遅れフィルタ等のフィルタ要素を� �蔵するようにし、電動機の過渡的な挙動に� �り、過剰に反応する電圧補正ベクトルの応� �を制限することができるようしている。

 このように、状態推定器11へ入力される電� �ベクトルu _s ^ref に補正する電圧補正ベクトルu _s ^δ の大きさと変化量を制限しているので、電動 機のいかなる挙動によらず、安定的な電動機 駆動を実現することができる。