JP2003088194A - 電動機駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電動機と電動機制御装置とにおける選定範囲を
より一層拡大すること。 【解決手段】界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状
態で運転している状態で、電動機制御装置から出力され
る一次電圧を監視する手段21,22と、ｄ軸界磁電流を制
限する手段23と、ｄ軸界磁電流の制限分を補なうように
ｑ軸トルク電流を補償する手段24とを備え、電動機制御
装置の出力に相当する一次電圧が電動機11のベース速度
における最大過負荷一次電圧を超えた場合に、当該最大
過負荷一次電圧を上限とする範囲でｄ軸界磁電流を制限
して電動機制御装置の一次電圧を制御すると共に、他方
でｑ軸トルク電流を増加させて飽和電圧抑制分を補償す
るように電動機制御装置の一次電流を増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機等の電
動機と電動機制御装置とを組み合わせて構成される電動
機駆動システムに係り、特に界磁弱め領域での過負荷状
態において、電動機制御装置の出力に相当する一次電圧
がベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた場
合、その一次電圧に含まれる飽和電圧成分をあらかじめ
導出して、一次電圧をベース速度時の電動機過負荷一次
電圧と同一レベルに抑え、その減じた抑制分を補なうよ
うにq軸トルク電流補償することにより、界磁弱め領域
での飽和電圧成分を無視したシステム選定を可能とし
て、従来の電動機と電動機制御装置における選定範囲よ
りも拡大できるようにした電動機駆動システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、この種の誘導電動機と速度帰
還・電流帰還制御を有するベクトル制御による電動機制
御装置とを組み合わせた従来の電動機駆動システムの構
成例を示すブロック図である。

【０００３】図１２において、入力された速度基準信号
ωｒ^*が、速度検出器１、および一次磁束角演算器２、
微分器３により演算された速度帰還信号ω'と帰還演算
され、当該演算結果が速度制御器４によりトルク基準信
号Ｔｒ^*に変換され、この値を二次磁束基準Φ2^*で除算
させることにより、q軸トルク電流基準信号Ｉｑ^*が算出
される。

【０００４】一方、速度帰還信号ω'から、界磁弱め制
御器５および磁束飽和パターン器６によりｄ軸電流基準
信号Ｉｄ^*が算出され、ｄ軸電流帰還信号Ｉｄ'およびq
軸電流帰還信号Ｉq'との帰還演算によって、それぞれの
最終的な電流基準信号Ｉｄ，Ｉqが生成され、ｄ軸成分
電流制御器７およびq軸成分電流制御器８により各々の
電圧基準Ｖｄ^*,Ｖq^*として出力され、２−３軸・ＰＷＭ
変換器９からの素子ゲート点弧パルス指令により、電力
変換器である電圧型インバータ１０が、直流電源から供
給される直流電圧Ｖｄcを所望の交流電圧Ｖ1に変換して
出力し、電動機（誘導電動機）１１に所望の電圧・電流
を供給して駆動される。

【０００５】上記構成において、ベクトル制御における
電動機界磁成分であるｄ軸界磁電流Ｉｄは、界磁弱め制
御器５内にある一つの界磁パターンによって速度帰還信
号ω'に応じて、二次磁束基準Φ2^*が演算される。

【０００６】この界磁パターンは、電動機制御装置に接
続される個々の電動機１１により決定され、固定値とし
て設定される。

【０００７】よって、ある大きさの速度帰還信号ω'が
入力されると、界磁パターンに沿った電動機１１のｄ軸
界磁電流成分Ｉｄが演算される。

【０００８】また、一次磁束角演算器２により演算され
る一次磁束角θｒと、電動機１１の必要とするトルクを
与えるｑ軸トルク電流成分Ｉｑとを基に、すべり角θｓ
が算出され、実際の電動機磁束角である一次磁束角θｒ
と加算されることで、電動機１１の必要とする二次磁束
角θoが求められる。

【０００９】これを基に、ｄ−ｑ軸成分から三相交流出
力成分に変換され、電動機１１に任意の電圧Ｖ1が与え
られることで、電動機１１を駆動することができる。

【００１０】なお、電動機１１に流れる電流を検出する
電流検出器１２と、当該電流検出器１２から検出される
電流帰還信号を３−２軸およびｄ−q軸変換し、ベクト
ル制御におけるｄ軸帰還電流成分Ｉｄ'およびq軸帰還電
流成分Ｉｑ'とする電流帰還座標変換器１３と、界磁弱
め制御器５からの２次磁束基準Φ2^*とｑ軸トルク電流基
準信号Ｉｑ^*とからすべりωｓを演算し、当該すべりω
ｓを積分するすべり積分器１４とが備えられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上述べた
図１２に示すような構成の電動機駆動システムにおい
て、界磁弱め領域での電動機制御装置の出力電圧Ｖ1、
すなわち電動機１１の一次電圧 Ｖ1Mは、ＰＷＭ制御の
変調率、および速度に反比例した形の界磁弱めパター
ン、それら両者を基に決定され、電動機１１の負荷が増
加すると、電動機１１のベース速度における最大過負荷
一次電圧Ｖ1MBOLよりも大きい一次電圧が発生する傾向
にある。

【００１２】図１３は、従来の電動機特性を示す図であ
る。

【００１３】これは、本来、界磁弱め領域においては、
当該界磁弱めパターンにより電動機１１の一次電圧Ｖ1M
は一定であるが、負荷が加わって過負荷状態になると、
負荷電流と合成リアクタンスとによる電圧降下(ωＬＩ
1)が生じ、飽和電圧として影響することに起因する。

【００１４】この傾向は、界磁弱め領域での過負荷時状
態が発生した際に、図１４に示すように、当該電動機１
１の合成リアクタンスＬが出力周波数Ｆ1に比例し、さ
らにｄ軸励磁電流Ｉｄとｑ軸トルク電流Ｉｑとの合成ベ
クトルであるＩ1に比例するため、顕著に飽和電圧Ｖ1sa
tとして現われる。

【００１５】アプリケーション適用に際して考える電動
機と電動機制御装置との組み合わせは、電動機制御装置
の出力電圧Ｖ1と電動機１１の一次電圧Ｖ1M、電動機制
御装置の出力電流Ｉ1と電動機１１の一次電流Ｉ1M等の
関係、その時の電動機効率Ｅｆと力率Ｐｆ等の最適なバ
ランスを考慮して決定される。

【００１６】しかしながら、この場合、前記一次側合成
リアクタンスＬによる一次側電圧飽和分の存在は、図１
３に示すように、出力電圧範囲を飽和分により狭め、電
動機制御装置自体の適用範囲を狭くしているという解決
すべき課題がある。

【００１７】本発明の目的は、従来の電動機と電動機制
御装置とにおける一次電圧の飽和成分の考慮という制約
を除き、従来よりも小容量の電動機制御装置を適用でき
るという装置の適用範囲に柔軟性を持たせて、電動機と
電動機制御装置とにおける選定範囲をより一層拡大する
ことが可能な電動機駆動システムを提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、電力変換器である
インバータにより駆動される電動機と、電動機に流れる
一次電流を座標変換して得られる当該電動機の二次磁束
(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分と、当該ｄ軸に直交す
る座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベクトル制御によって、
電動機を可変速制御しかつ界磁弱め領域を制御する電動
機制御装置とを備えて構成される電動機駆動システムに
おいて、界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状態で
運転している状態で、電動機制御装置から出力される一
次電圧を監視する手段と、ｄ軸界磁電流を制限する手段
と、ｄ軸界磁電流の制限分を補なうようにｑ軸トルク電
流を補償する手段とを備え、電動機制御装置の出力に相
当する一次電圧が電動機のベース速度における最大過負
荷一次電圧を超えた場合に、当該最大過負荷一次電圧を
上限とする範囲でｄ軸界磁電流を制限して電動機制御装
置の一次電圧を制御すると共に、他方でｑ軸トルク電流
を増加させて飽和電圧抑制分を補償するように電動機制
御装置の一次電流を増加させるようにしている。

【００１９】従って、請求項１に対応する発明の電動機
駆動システムにおいては、界磁弱め領域において、電動
機制御装置から出力される一次電圧を監視し、当該一次
電圧が電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を超
えた際は、その範囲内となるようにｄ軸界磁電流を抑制
し、他方でｑ軸トルク電流を増加させて、飽和電圧抑制
による出力低下を補償するように電動機の一次電流を増
加させることにより、界磁弱め領域の定出力特性を保っ
たまま、電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を
電動機制御装置の選定における判断材料として必要な最
大一次電圧とみなすことができ、従来から必要不可欠な
出力電圧として考慮してきた飽和電圧分を、マージンと
して見なす必要がなくなり、この結果、従来よりも小容
量の電動機制御装置を得ることができる。

【００２０】また、請求項２に対応する発明では、電力
変換器であるインバータにより駆動される電動機と、電
動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当該電動
機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分と、当該
ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベクトル制
御によって、電動機を可変速制御しかつ界磁弱め領域を
制御する電動機制御装置とを備えて構成される電動機駆
動システムにおいて、界磁弱め領域(ベース速度以上)を
過負荷状態で運転している状態で、電動機制御装置内部
のｄ軸電圧基準およびｑ軸電圧基準から演算して得られ
る一次電圧演算値を監視する手段と、ｄ軸界磁電流を制
限する手段と、ｄ軸界磁電流の制限分を補なうようにｑ
軸トルク電流を補償する手段とを備え、電動機制御装置
の出力に相当する一次電圧が電動機のベース速度におけ
る最大過負荷一次電圧を超えた場合に、当該最大過負荷
一次電圧を上限とする範囲でｄ軸界磁電流を制限して電
動機制御装置の一次電圧を制御すると共に、他方でｑ軸
トルク電流を増加させて飽和電圧抑制分を補償するよう
に電動機制御装置の一次電流を増加させるようにしてい
る。

【００２１】従って、請求項２に対応する発明の電動機
駆動システムにおいては、電動機制御装置内のｄ軸電圧
基準およびq軸電圧基準を演算することによって、電動
機の一次電圧を推定し、前述した請求項１に対応する発
明と同様に、一次電圧飽和抑制(一定)および電動機出力
をｑ軸電流で補償するようにすることにより、電動機の
過負荷耐量条件を満足しつつ、電動機と電動機制御装置
との最適な組み合わせを得ることができ、従来から必要
不可欠な出力電圧として考慮してきた飽和電圧分を、マ
ージンとして見なす作業が必要なくなり、この結果、電
動機と電動機制御装置との最適な組み合わせを得ること
ができる。さらに、既存のシステムに対して、ソフトウ
ェアを変更するのみで容易に対応することができる。

【００２２】一方、請求項３に対応する発明では、電力
変換器であるインバータにより駆動される界磁弱め領域
を有する電動機と、電動機に流れる一次電流を座標変換
して得られる当該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標
軸(ｄ軸)成分と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分
とに基づくベクトル制御によって、電動機を可変速制御
しかつ界磁弱め領域を制御する電動機制御装置とを備え
て構成される電動機駆動システムにおいて、ｄ軸界磁電
流を、通常の界磁弱めパターンよりも更に一定の割合で
弱める(減少させる)手段を備え、電動機制御装置の出力
に相当する一次電圧が電動機のベース速度における最大
過負荷一次電圧を超えた場合に、当該最大過負荷一次電
圧を上限とする範囲でｄ軸界磁電流を制限するように、
飽和電圧相当の二次磁束(界磁)を見込んだ抑制成分を電
動機制御装置内部の界磁パターンにあらかじめ設定し
て、界磁弱め開始点(ベース速度)からトップ速度に至る
まで一定の割合で二次磁束(界磁)を弱めるようにしてい
る。

【００２３】従って、請求項３に対応する発明の電動機
駆動システムにおいては、界磁弱め領域で過負荷がかか
った際に、電動機制御装置の一次電圧が電動機のベース
速度での最大過負荷一次電圧を超えるかどうかを監視
し、これを超えた場合は、電動機のベース速度での最大
過負荷一次電圧とする範囲に抑えることを前提に、飽和
電圧相当分の二次磁束(界磁)を見込んだ抑制成分を界磁
パターンにあらかじめ設定することにより、界磁弱め開
始点(ベース速度)からトップ速度に至るまでの間、一定
の割合で二次磁束(界磁)を弱めて、電動機制御装置の一
次電圧を電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を
超えないように抑制することで、従来から必要不可欠な
出力電圧として考慮してきた飽和電圧分を、マージンと
して見なす必要がなくなり、電動機と電動機制御装置と
の最適な組み合わせを得ることができる。さらに、既存
のシステムに対して、ソフトウェアを変更するのみで容
易に対応することができる。

【００２４】また、請求項４に対応する発明では、電力
変換器であるインバータにより駆動される界磁弱め領域
を有する電動機と、電動機に流れる一次電流を座標変換
して得られる当該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標
軸(ｄ軸)成分と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分
とに基づくベクトル制御によって、電動機を可変速制御
しかつ界磁弱め領域を制御する電動機制御装置とを備え
て構成される電動機駆動システムにおいて、界磁弱め領
域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転している状態
で、電動機制御装置から出力される一次電圧を監視する
手段と、ｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱めパターンより
も更に電動機の速度に反比例した形で弱める(減少させ
る)ような二段階の界磁弱めパターンを有する手段とを
備え、電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が電動
機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた場
合に、当該最大過負荷一次電圧を超える点を二段階弱め
の開始点として最大過負荷一次電圧を上限とする範囲で
ｄ軸界磁電流を制限するように、負荷状態に係わらず電
動機制御装置内部の界磁パターンにあらかじめ設定し
て、電動機の速度に反比例するような二段階抑制で二次
磁束(界磁)を弱めるようにしている。

【００２５】従って、請求項４に対応する発明の電動機
駆動システムにおいては、電動機制御装置の一次電圧が
電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を超えた時
に、当該一次電圧を上限とするように二次磁来(界磁)に
おいてはｄ軸界磁電流を、本未の界磁弱め幅よりも更に
速度に反比例した形で弱める(減少させる)ような二段階
の界磁弱めパターンを持たせると同時に、最大負荷時に
電動機制御装置の一次電圧が電動機のベース速度におけ
る最大過負荷一次電圧を超える点を二段階弱めの開始点
として負荷と無関係に界磁弱めパターンに設定してお
き、本来の界磁パターンより更に速度に反比例するよう
な二段階抑制を実現することにより、設計者は一次電圧
の飽和電圧成分を除いた効率的な電動機駆動システムを
選択することができる。

【００２６】さらに、請求項５に対応する発明では、電
力変換器であるインバータにより駆動される界磁弱め領
域を有する電動機と、電動機に流れる一次電流を座標変
換して得られる当該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座
標軸(ｄ軸)成分と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成
分とに基づくベクトル制御によって、電動機を可変速制
御しかつ界磁弱め領域を制御する電動機制御装置とを備
えて構成される電動機駆動システムにおいて、界磁弱め
領域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転している状態
で、電動機制御装置内部のｄ軸電圧基準およびｑ軸電圧
基準から演算して得られる一次電圧演算値を監視する手
段と、ｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱めパターンよりも
更に電動機の速度に反比例した形で弱める(減少させる)
ような二段階の界磁弱めパターンを有する手段と、電動
機制御装置内部のｄ軸電圧基準およびｑ軸電圧基準から
得られる一次電圧演算値を基に、二段界磁弱めの開始点
を判断する手段とを備え、電動機制御装置の出力に相当
する一次電圧が電動機のベース速度における最大過負荷
一次電圧を超えた場合に、当該最大過負荷一次電圧を超
える点を二段階弱めの開始点として最大過負荷一次電圧
を上限とする範囲でｄ軸界磁電流を制限するように、負
荷状態に係わらず電動機制御装置内部の界磁パターンに
あらかじめ設定して、電動機の速度に反比例するような
二段階抑制で二次磁束(界磁)を弱めるようにしている。

【００２７】従って、請求項５に対応する発明の電動機
駆動システムにおいては、電動機制御装置の一次電圧が
電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を超えた時
に、当該一次電圧を上限とするように二次磁束(界磁)に
おいてはｄ軸界磁電流を、本来の界磁弱め幅よりも更に
速度に反比例した形で弱める(減少させる)ような二段階
の界磁弱めパターンを持たせると同時に、一次電圧演算
値が電動機のベース速度での最大過負荷一次電圧を超え
た点から開始するようにすることにより、設計者は一次
電圧の飽和電圧成分を除いた効率的な電動機駆動システ
ムを選択することができるさらに、既存のシステムに対
して、ソフトウェアを変更するのみで容易に対応するこ
とができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、前述した飽和電圧成分
を抑制・除去することにより、一次側合成リアクタンス
による電圧降下分が電動機の運転速度および負荷状況に
起因する飽和電圧が増加した際に、電動機のベース速度
における最大過負荷一次電圧と同一レベルの電圧とする
ように飽和電圧成分を吸収して、従来の電動機と電動機
制御装置とにおける一次電圧の飽和成分の考慮という制
約を除き、従来よりも小容量の電動機制御装置を適用で
きるという、装置の適用範囲に柔軟性を持たせるように
するものである。

【００２９】すなわち、このことは、プラント適用を論
じる際には避けては通れない課題であり、こうした用途
において、本発明の電動機駆動システムは、電動機容量
と電動機制御装置容量とを最適な組み合わせで適用でき
る点で極めて優れているものである。

【００３０】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００３１】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による電動機とベクトル制御による電動機制御装置と
を組み合わせた電動機駆動システムの構成例を示すブロ
ック図であり、図１２と同一要素には同一符号を付して
示している。

【００３２】すなわち、本実施の形態による電動機駆動
システムは、図１に示すように、図示しない上位外部プ
ラント制御装置から入力される速度基準信号ωｒ^*と一
次磁束角演算器２および微分器３により演算される速度
帰還信号ω'を帰還演算させ、かつ当該速度基準信号ω'
をトルク基準信号Ｔｒに変換する速度制御器４と、当該
速度制御器４からのトルク基準信号Ｔｒを二次磁束基準
Φ2^*で除算してｑ軸トルク電流基準信号Ｉｑ^*を算出
し、かつ当該ｑ軸トルク電流基準信号Ｉｑ^*とｑ軸電流
帰還信号Ｉｑ'の帰還演算結果をｑ軸電圧基準信号Ｖｑ^*
に変換する電流制御器８と、速度帰還信号ω'を２次磁
束基準Φ2^*に変換する界磁弱め制御器５と、当該界磁弱
め制御器５からの２次磁束基準Φ2^*をｄ軸界磁電流基準
信号Ｉｄ^*に変換する磁束飽和パターン器６と、当該磁
束飽和パターン器６からのｄ軸界磁電流基準信号Ｉｄ^*
とｄ軸電流帰還信号Ｉｄ'の帰還演算結果をｄ軸電圧基
準信号Ｖｄ^*に変換する電流制御器７と、ｄ軸電圧基準
信号Ｖｄ^*およびｑ軸電圧基準信号 Ｖｑ^*から２−３
軸変換してＰＷＭ(パルス幅変調)信号を生成する２−３
軸／ＰＷＭ変換器９と、当該２−３軸・ＰＷＭ変換器９
からのＰＷＭ信号を電動機駆動用交流電圧に変換し電動
機１１に所望の電流を供給して駆動する電力変換器（電
圧型インバータ）１０と、電動機１１の回転速度を検出
する速度検出器１と、電動機１１に流れる電流を検出す
る電流検出器１２と、当該電流検出器１２により検出さ
れる電流帰還信号を３−２軸およびｄ−q軸変換してベ
クトル制御におけるｄ軸帰還電流成分Ｉｄ'およびq軸帰
還電流成分Ｉｑ'とする電流帰還座標変換器１３と、上
記界磁弱め制御器５からの２次磁束基準Φ2^*とｑ軸トル
ク電流基準信号Ｉｑ^*からすべりωｓを演算しかつ当該
すべりωｓを積分するすべり積分器１４と、本電動機制
御装置の出力に相当する一次電圧Ｖ1を検出する電圧検
出器２１と、当該電圧検出器２１による検出結果である
一次電圧Ｖ1が最大電動機一次電圧Ｖ1MTOLを超えた際
に、一次電圧Ｖ1を抑制しトルク電流を増加させる所望
の電動機出力を実現する一次電圧判定・演算器２２と、
ｄ軸界磁電流を制限するｄ軸電流制限器２３と、ｄ軸界
磁電流の制限分を補なうようにｑ軸トルク電流基準信号
Ｉｑ^*に対してｑ軸トルク電流Ｉｑを補償（加算）する
ｑ軸トルク電流補償器２４とから構成している。

【００３３】以上により、本実施の形態による電動機駆
動システムでは、界磁弱め領域において、一次電圧検出
器２１により電動機制御装置から出力される一次電圧Ｖ
1を、一次電圧判定・演算器２２により監視し、当該一
次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度での最大過負荷一
次電圧Ｖ1MBOLを超えた場合に、電動機１１のベース速
度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上限とする範囲で
ｄ軸電流制限器２３によりｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制し、
他方でq軸トルク電流Ｉｑを増加させ、飽和電圧抑制分
を補償するように電動機制御装置の一次電流Ｉ1を増加
させるようにしている。

【００３４】なお、この電動機制御装置の構成要素のう
ち、電圧検出器２１、一次電圧判定・演算器２２、およ
びｄ軸電流制限器２３を除く他の構成要素は、前記図１
２に示した従来の電動機駆動システムにおける構成要素
と同一である。

【００３５】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電動機駆動システムの作用について、図２乃至図
４を用いて説明する。

【００３６】なお、図１２と同一部分の作用については
その説明を省略し、ここでは異なる部分の作用について
のみ述べる。

【００３７】図１において、電圧検出器２１が、電動機
制御装置の出力に相当する一次電圧Ｖ1、すなわち電動
機１１の一次電圧Ｖ1を検出することで、電動機制御装
置は、電動機１１のベース速度における最大過負荷一次
電圧Ｖ1MBOLを超えないように、一次電圧判定・演算器
２２を通じて、ｄ軸電流制限器２３によりｄ軸界磁電流
を制限することで、一次電圧Ｖ1を抑制する。

【００３８】これと共に、ｑ軸トルク電流補償器２４で
は、ｄ軸界磁電流の制限によって抑制する飽和電圧分を
補償するように、ｑ軸トルク電流基準信号Ｉｑ^*に対し
てｑ軸トルク電流Ｉｑを補償（加算）することで、電動
機１１の一次電流Ｉ1Mを増加させる。

【００３９】すなわち、ｄ軸電流制限器２３によりｄ軸
界磁電流を制限することで、飽和電圧を抑制することが
できるが、他方で、電動機１１のトルクは、ｄ軸界磁電
流を制限したことで減少してしまう。

【００４０】そこで、ｑ軸トルク電流Ｉｑに対し、その
ｄ軸界磁電流制限分を補なうように、ｑ軸トルク電流基
準信号Ｉｑ^*に対して、次式に示すようなトルク補償電
流を加算する。

【００４１】

【数１】

【００４２】 Ｉｄ^*：ｄ軸界磁電流基準 Ｉｑ^*：ｑ軸トルク電流基準 ＩｄL：ｄ軸電流制限器２３により制限されたｄ軸界磁
電流 △Ｉｑ：ｑ軸補償トルク電流（ｑ軸トルク電流補償器２
４からの出力） これは、ｑ軸トルク電流補償器２４は、ｄ軸電流制限器
２３よりも制限器前段信号に当たるｄ軸界磁電流基準Ｉ
ｄ^*と制限器後段信号に当たるｄ軸界磁電流ＩｄL、さら
にｑ軸トルク電流基準Ｉｑ^*を受け取り、上記（１）式
に相当するｑ軸補償トルク電流を補償成分として加える
ことを意味している。

【００４３】すなわち、上記（１）式を、別な表現で言
い換えると、ｄ軸界磁電流基準Ｉｄ ^*とｑ軸トルク電流
基準Ｉｑ^*とから導き出される電動機１１の一次電流Ｉ1
を、ｄ軸界磁電流の制限前後において同じ大きさとする
ための補償を行なうことを意味している。

【００４４】図２は、以上のｑ軸トルク電流補償の処理
内容を示す図である。

【００４５】つまり、電動機制御装置が、二次磁束(界
磁)をｄ軸電流制限器２３が抑え、ｑ軸トルク電流Ｉｑ
を増加させることにより、定出力特性のまま、電動機１
１と電動機制御装置との最適な組み合わせを得ることが
できる。

【００４６】これは、従来の設計が電動機１１に主眼が
置かれていたことに対し、界磁弱め領域における過負荷
時の電動機特性と電動機制御装置の出力可能領域を無駄
なく利用できることを意味する。

【００４７】すなわち、本実施の形態では、界磁弱め領
域において、電動機制御装置から出力される制御装置一
次電圧Ｖlを監視し、当該一次電圧Ｖ1が電動機１１のベ
ース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた際
は、その範囲内となるようにｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制
し、他方でｑ軸トルク電流Ｉｑを増加させ、飽和電圧抑
制による出力低下を補償するように電動機１１の一次電
流Ｉ1Mを増加させるようにしている（図３）。

【００４８】これにより、界磁弱め領域の定出力特性を
保ったまま、電動機１１のベース速度での最大過負荷一
次電圧Ｖ1MBOLを、電動機制御装置の選定における判断
材料として必要な最大一次電圧と見なすことができ、従
来から必要不可欠な出力電圧として考慮してきた飽和電
圧分を、マージンとして見なす必要がなくなる。この結
果、従来よりも小容量の電動機制御装置を得ることがで
きる（図４）。

【００４９】上述したように、本実施の形態による電動
機駆動システムでは、界磁弱め領域における過負荷が課
せられた状態において、電圧検出器２１により電動機制
御装置から出力される一次電圧Ｖ1を、一次電圧判定・
演算器２２によりその大きさが電動機１１のベース速度
での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えたことを判定し
た場合に、当該最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上限とす
る範囲で、界磁弱め領域における一次電圧Ｖ1を抑制
し、当該抑制された飽和電圧分を補償するように電動機
１の一次電流Ｉ1Mを増加させるようにしているので、定
出力特性を満たしつつ、電圧を一定に抑えることが可能
となる。

【００５０】ただし、電動機制御装置の一次電流Ｉ1Mに
も出力限界があるため、過負荷条件が厳しい場合には、
一次電圧Ｖ1の大きさと補償結果である一次電流Ｉ1とか
ら計算される電動機出力も制限されるため、定出力特性
を重視した場合に、界磁弱め領域における過負荷率は電
動機１１のベース速度よりも小さくなることが考えられ
る。

【００５１】この結果、界磁弱め領域を有する電動機１
１の場合には、電動機１１のベース速度以下の領域とベ
ース速度以上の領域で２種類の過負荷特性を持たせるこ
とになるが、機械的制約によりトップ速度付近で過負荷
運転が適用されないような用途には、十分に本実施の形
態の方式が効果を発揮し、最適な電動機駆動システムと
して選択することが可能となる。

【００５２】（第２の実施の形態）図５は、本実施の形
態による電動機とベクトル制御による電動機制御装置と
を組み合わせた電動機駆動システムの構成例を示すブロ
ック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００５３】すなわち、本実施の形態による電動機駆動
システムは、図５に示すように、前記図１における電圧
検出器２１を省略し、これに代えて新たに、一次電圧推
定演算器（これは、ソフトウェアで実現することができ
る）２５を備えた構成としている。

【００５４】一次電圧推定演算器２５は、ｄ軸電圧基準
信号Ｖｄ^*とｑ軸電圧基準信号Ｖｑ^* とから、下記式に基
づいて一次電圧演算値（基準信号）Ｖ1^*を算出する。

【００５５】

【数２】

【００５６】一次電圧判定・演算器２２は、一次電圧推
定演算器２５による演算結果である一次電圧Ｖ1が最大
電動機一次電圧Ｖ1MTOLを超えた際に、一次電圧Ｖ1を抑
制しトルク電流を増加させる所望の電動機出力を実現す
る。

【００５７】以上により、本実施の形態による電動機駆
動システムでは、界磁弱め領域において、一次電圧推定
演算器２５により演算して得られる一次電圧演算値Ｖ1^*
を判定基準として、一次電圧判定・演算器２２により監
視し、当該一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度での
最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた場合に、電動機１
１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上限
とする範囲でｄ軸電流制限器２３によりｄ軸界磁電流Ｉ
ｄを抑制し、他方でq軸トルク電流Ｉｑを増加させ、飽
和電圧抑制分を補償するように電動機制御装置の一次電
流Ｉ1を増加させるようにしている。

【００５８】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電動機駆動システムの作用について説明する。

【００５９】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００６０】図５において、電圧検出器２１が電動機制
御装置の出力に相当する一次電圧Ｖ1においては、電動
機１１の一次電圧Ｖ1^*を推定演算することで、電動機制
御装置は、電動機１１のベース速度における最大過負荷
一次電圧Ｖ1MBOLを超えないように、一次電圧判定・演
算器２２を通じて一次電圧Ｖ1を抑制する。

【００６１】これと共に、抑制する飽和電圧分を補償す
るように、電動機１１の一次電流Ｉ1Mを増加させる。

【００６２】つまり、電動機制御装置が、二次磁束(界
磁)をｄ軸電流制限器２３が抑え、ｑ軸トルク電流Ｉｑ
を増加させることにより、定出力特性のまま、電動機１
１と電動機制御装置との最適な組み合わせを得ることが
できる。

【００６３】これは、従来の設計が電動機１１に主眼が
置かれていたことに対し、界磁弱め領域における過負荷
時の電動機特性と電動機制御装置の出力可能領域を無駄
なく利用できることを意味する。

【００６４】すなわち、本実施の形態では、電動機制御
装置内のｄ軸電圧基準Ｖｄ^*とq軸電圧基準Ｖｑ^*を演算
することによって、電動機１１の一次電圧Ｖ１を推定
し、前述した第１の実施の形態の場合と同様に、一次電
圧飽和抑制(一定)および電動機出力をｑ軸電流Ｉｑで補
償するようにしている。

【００６５】これにより、電動機１１の過負荷耐量条件
を満足しつつ、電動機１１と電動機制御装置との最適な
組み合わせを得ることができ、従来から必要不可欠な出
力電圧として考慮してきた飽和電圧分を、マージンとし
て見なす作業が必要なくなる。この結果、電動機１１と
電動機制御装置との最適な組み合わせを得ることができ
る。

【００６６】上述したように、本実施の形態による電動
機駆動システムでは、電動機制御装置内部のｄ軸電圧基
準信号Ｖｄ^*およびｑ軸電圧基準信号Ｖｑ^*から一次電圧
推定演算器２５が演算した一次電圧演算値Ｖ1^*を判定基
準とするようにしているので、前述した第１の実施の形
態の場合と同様の効果を得ることが可能となる。

【００６７】さらに、既存のシステムに対して、ソフト
ウェアを変更するのみで容易に対応することが可能とな
る。

【００６８】（第３の実施の形態）図６は、本実施の形
態による界磁弱め領域を有する電動機とベクトル制御に
よる電動機制御装置とを組み合わせた電動機駆動システ
ムの構成例を示すブロック図であり、図１２と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【００６９】すなわち、本実施の形態による電動機駆動
システムは、図６に示すように、前記図１２における界
磁弱め制御器５を省略し、これに代えて新たに、二段界
磁弱め制御器２６を備えた構成としている。

【００７０】二段界磁弱め制御器２６は、ｄ軸界磁電流
を、通常の界磁弱めパターンよりも更に一定の割合で弱
める(減少させる)。

【００７１】以上により、本実施の形態による電動機駆
動システムでは、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動
機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを
超えた場合に、電動機１１のベース速度での最大過負荷
一次電圧Ｖ1MBOL以内となるようにｄ軸界磁電流Ｉｄを
抑制するように、飽和電圧相当の二次磁束(界磁)を見込
んだ抑制成分を界磁パターンにあらかじめ設定するよう
にしている。

【００７２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電動機駆動システムの作用について、図７を用い
て説明する。

【００７３】なお、図１２と同一部分の作用については
その説明を省略し、ここでは異なる部分の作用について
のみ述べる。

【００７４】図６において、電動機制御装置の一次電圧
Ｖ1が電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧
Ｖ1MBOLを超えた際は、電動機１１のベース速度での最
大過負荷一次電圧Ｖ1MBOL以内となるようにｄ軸界磁電
流Ｉｄを抑制するように、飽和電圧相当の二次磁束(界
磁)を見込んだ抑制成分を界磁パターンにあらかじめ設
定することにより、界磁弱め開始点(ベース速度)からト
ップ速度に至るまでの間、一定の割合で下記式にしたが
って二次磁束(界磁)を弱め、電動機制御装置の一次電圧
Ｖ1を電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧
Ｖ1MBOLを超えないように、ｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制す
る（図７）。

【００７５】

【数３】

【００７６】 φ：二次磁束 φB：電動機１１のベース速度での二次磁束 φsat：飽和電圧相当の二次磁束 Ｎ：電動機１１の回転数 ＮB：電動機１１のベース速度における回転数 すなわち、本実施の形態では、界磁弱め領域で過負荷が
かかった際、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動機１
１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超え
るかどうかを監視し、それを超えた場合は、電動機１１
のベース速度での最大過負荷負荷一次電圧Ｖ1MBOLとす
る範囲に抑えることを前提として、飽和電圧相当分の二
次磁束(界磁)を見込んだ抑制成分を界磁パターンにあら
かじめ設定することによって、界磁弱め開始点(ベース
速度)からトップ速度に至るまでの間、一定の割合で二
次磁束(界磁)を弱め、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1を
電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBO
Lを超えないよう抑制するようにしている。

【００７７】これにより、従来から必要不可欠な出力電
圧として考慮してきた飽和電圧分を、マージンとして見
なす必要がなくなり、電動機１１と電動機制御装置との
最適な組み合わせを得ることができる。

【００７８】上述したように、本実施の形態による電動
機駆動システムでは、界磁弱め領域を有する電動機１１
と当該界磁弱め領域を制御する電動機制御装置に対し、
電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速
度時の最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えるような場合
に、界磁パターンを飽和電圧相当だけ低く抑えるように
しているので、界磁弱め開始点(ベース速度)からトップ
速度に至るまで一定の割合で二次磁束(界磁)を弱めて、
電動機制御装置の一次電圧Ｖ1あるいは電動機１１の一
次電圧Ｖ1Mが飽和しないように制御することが可能とな
る。

【００７９】さらに、既存のシステムに対して、ソフト
ウェアを変更するのみで容易に対応することが可能とな
る。

【００８０】（第４の実施の形態）図８は、本実施の形
態による界磁弱め領域を有する電動機とベクトル制御に
よる電動機制御装置とを組み合わせた電動機駆動システ
ムの構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００８１】すなわち、本実施の形態による電動機駆動
システムは、図８に示すように、前記図１におけるｄ軸
電流制限器２３および界磁弱め制御器５を省略し、これ
に代えて新たに、二段界磁弱め制御器２６を備えた構成
としている。

【００８２】二段界磁弱め制御器２６は、ｄ軸界磁電流
を、通常の界磁弱めパターンよりも更に速度に反比例し
た形で弱める(減少させる)。

【００８３】以上により、本実施の形態による電動機駆
動システムでは、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動
機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを
超えた場合に、当該最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOL以内と
なるようにｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制するように、二次磁
束(界磁)においてはｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱め幅
よりも更に速度に反比例した形で弱める(減少させる)よ
うな二段階の界磁弱めパターンを持ち、最大負荷時に電
動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度
における最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超える点を二段
階弱めの開始点として負荷と無関係に界磁弱めパターン
に設定しておき、通常の界磁パターンよりも更に速度に
反比例するような二段階抑制機能を実現するようにして
いる。

【００８４】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電動機駆動システムの作用について、図９を用い
て説明する。

【００８５】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００８６】図８において、図９に示すように、電動機
制御装置の一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度での
最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた際は、電動機１１
のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOL以内とな
るようにｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制するように、下記式に
示すように二次磁束(界磁)においては、ｄ軸界磁電流Ｉ
ｄを通常の界磁弱め幅よりも更に速度に反比例した形で
弱める(減少させる)ような二段階の界磁弱めパターンを
持ち、最大負荷時に電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電
動機１１のベース速度における最大過負荷一次電圧Ｖ1M
BOLを超える点を二段階弱めの開始点として負荷と無関
係に界磁弱めパターンに設定しておき、通常の界磁パタ
ーンよりも更に速度に反比例するような二段階抑制機能
を実現することにより、一次電圧の飽和電圧成分を除い
た効率的な電動機駆動システムを選択することができ
る。

【００８７】二段界磁弱め部の二次磁束は、下記式とな
る。

【００８８】

【数４】

【００８９】 φ：二次磁束 φB：電動機１１のベース速度での二次磁束 φsat：飽和電圧相当の二次磁束 Ｎ：電動機１１の運転速度 ＮB：電動機１１のベース速度 Ｎα：二段界磁弱め開始速度 ＮT：トップ速度 すなわち、本実施の形態では、電動機制御装置の一次電
圧Ｖ1が電動機１のベース速度での最大過負荷一次電圧
Ｖ1MBOLを超えた時に、電動機１１のベース速度での最
大過負荷負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上限とするように、式
(３)に示すように、二次磁来(界磁)においてはｄ軸界磁
電流Ｉｄを通常の界磁弱め幅よりも更に速度に反比例し
た形で弱める(減少させる)ような二段階の界磁弱めパタ
ーンを持たせると同時に、最大負荷時に電動機制御装置
の一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度における最大
過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超える点を、二段階弱めの開
始点として負荷と無関係に界磁弱めパターンに設定して
おき、通常の界磁パターンよりも更に速度に反比例する
ような二段階抑制機能を実現するようにしている。

【００９０】これにより、設計者は一次電圧の飽和電圧
成分を除いた効率的な電動機駆動システムを選択するこ
とができる。

【００９１】上述したように、本実施の形態による電動
機駆動システムでは、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が
電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBO
Lを超えた場合に、当該最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上
限とするように二次磁束(界磁)を、通常の界磁弱め幅よ
りも更に速度に反比例した形で弱める(減少させる)よう
な二段階の界磁弱めパターンを負荷状態に係わらずパタ
ーンとしてあらかじめ記憶させておくようにしているの
で、設計者は一次電圧の飽和電圧成分を除いた効率的な
電動機駆動システムを選択することが可能となる。

【００９２】（第５の実施の形態）図１０は、本実施の
形態による界磁弱め領域を有する電動機とベクトル制御
による電動機制御装置とを組み合わせた電動機駆動シス
テムの構成例を示すブロック図であり、図８と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【００９３】すなわち、本実施の形態による電動機駆動
システムは、図１０に示すように、前記図８における電
圧検出器２１を省略し、これに代えて新たに、一次電圧
推定演算器（これは、ソフトウェアで実現することがで
きる）２５を備えた構成としている。

【００９４】一次電圧推定演算器２５は、ｄ軸電圧基準
信号Ｖｄ^*とｑ軸電圧基準信号Ｖｑ^* とから、前述した
（２）式に基づいて一次電圧演算値（基準信号）Ｖ1^*を
算出する。

【００９５】一次電圧判定・演算器２２は、一次電圧推
定演算器２５による演算結果である一次電圧Ｖ1が最大
電動機一次電圧Ｖ1MTOLを超えた際に、一次電圧Ｖ1を抑
制しトルク電流を増加させる所望の電動機出力を実現す
る。

【００９６】以上により、本実施の形態による電動機駆
動システムでは、電動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動
機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを
超えた場合に、当該最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOL以内と
なるようにｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制するように、前述し
た第４の実施の形態の場合と同様に、通常の界磁弱め幅
よりも更に速度に反比例した形で弱める(減少させる)よ
うな二段階の界磁弱めパターンを持ち、その二段界磁弱
め開始点としてｄ軸界磁電圧基準Ｖｄ^*およびｑ軸界磁
電圧基準Ｖｑ^*から導き出される一次電圧演算値Ｖ1^*が
電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBO
Lを超えた場合を開始点とする機能を実現するようにし
ている。

【００９７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電動機駆動システムの作用について、図１１を用
いて説明する。

【００９８】なお、図８と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００９９】図１０において、図１１に示すように、電
動機制御装置の一次電圧Ｖ1が電動機１１のベース速度
での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた際は、電動機
１１のベース速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOL以内
となるようにｄ軸界磁電流Ｉｄを抑制するように、前述
した第４の実施の形態の場合と同様に、通常の界磁弱め
幅よりも更に速度に反比例した形で弱める(減少させる)
ような二段階の界磁弱めパターンを持ち、その二段界磁
弱め開始点としてｄ軸界磁電圧基準Ｖｄ^*およびｑ軸界
磁電圧基準Ｖｑ^*から導き出される一次電圧演算値Ｖ1^*
が電動機１１のベース速度での最大過負荷負荷一次電圧
Ｖ1MBOLを超えた場合を開始点とする機能を実現するこ
とにより、一次電圧の飽和電圧成分を除いた効率的な電
動機駆動システムを選択することができる。

【０１００】すなわち、本実施の形態では、電動機制御
装置の一次電圧Ｖ1が電動機１のベース速度での最大過
負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた時に、電動機１１のベー
ス速度での最大過負荷負荷一次電圧Ｖ1MBOLを上限とす
るように、式(３)に示すように、二次磁来(界磁)におい
てはｄ軸界磁電流Ｉｄを通常の界磁弱め幅よりも更に速
度に反比例した形で弱める(減少させる)ような二段階の
界磁弱めパターンを持たせると同時に、一次電圧演算値
Ｖ1^*が電動機１１のベース速度での最大過負荷一次電圧
Ｖ1MBOLを超えた点から開始する機能を実現するように
している。

【０１０１】これにより、設計者は一次電圧の飽和電圧
成分を除いた効率的な電動機駆動システムを選択するこ
とができる。

【０１０２】上述したように、本実施の形態による電動
機駆動システムでは、界磁弱め領域を有する電動機１１
に対して、二次磁束(界磁)においてはｄ軸界磁電流Ｉｄ
を通常の界磁弱めパターンよりも前記一定弱めでなく速
度に反比例した形で弱める(減少させる)ような二段階の
界磁弱めパターンを持たせ、他方で電動機制御装置内で
導き出される一次電圧演算値Ｖ1^*が電動機１１のベース
速度での最大過負荷一次電圧Ｖ1MBOLを超えた点を開始
点とするようにしているので、一次電圧の飽和電圧成分
だけを除き、その飽和電圧成分だけ大きい電圧を定格と
して有する電動機１１を選択することが可能となる。

【０１０３】さらに、既存のシステムに対して、ソフト
ウェアを変更するのみで容易に対応することが可能とな
る。

【０１０４】（その他の実施の形態）尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。また、各実施の形態は可能な限り
適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせ
た作用効果を得ることができる。さらに、上記各実施の
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の
発明を抽出することができる。例えば、実施の形態に示
される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されて
も、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の
少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べら
れている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成を発明として抽出す
ることができる。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動機駆
動システムによれば、従来の電動機と電動機制御装置と
における一次電圧の飽和成分の考慮という制約を除き、
従来よりも小容量の電動機制御装置を適用できるという
装置の適用範囲に柔軟性を持たせて、電動機と電動機制
御装置とにおける選定範囲をより一層拡大することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機と電動機制御装置とを組み
合わせた電動機駆動システムの第１の実施の形態を示す
ブロック図。

【図２】同第１の実施の形態の電動機駆動システムにお
けるｑ軸トルク電流補償の処理内容を示す図。

【図３】同第１の実施の形態の電動機駆動システムにお
ける電動機電圧ベクトルおよび電動機電圧と負荷状況と
の関係を示す図。

【図４】同第１の実施の形態の電動機駆動システムを適
用した場合の電動機特性および電動機制御装置定格を示
す図。

【図５】本発明による電動機と電動機制御装置とを組み
合わせた電動機駆動システムの第２の実施の形態を示す
ブロック図。

【図６】本発明による電動機と電動機制御装置とを組み
合わせた電動機駆動システムの第３の実施の形態を示す
ブロック図。

【図７】同第３の実施の形態の電動機駆動システムにお
ける、一次電圧抑制を実施するために界磁弱めパターン
自体を一定に弱めた場合の界磁(二次磁束)と一次電圧の
関係を示す図。

【図８】本発明による電動機と電動機制御装置とを組み
合わせた電動機駆動システムの第４の実施の形態を示す
ブロック図。

【図９】同第４の実施の形態の電動機駆動システムにお
ける、二段界磁弱め(固定)パターンを用いて飽和抑制を
実施した場合の界磁(二次磁束)と一次電圧との関係を示
す図。

【図１０】本発明による電動機と電動機制御装置とを組
み合わせた電動機駆動システムの第５の実施の形態を示
すブロック図。

【図１１】同第５の実施の形態の電動機駆動システムに
おける、二段界磁弱め(固定)パターンを用いて飽和抑制
を実施した場合の界磁(二次磁束)と一次電圧との関係を
示す図。

【図１２】誘導電動機と電動機制御装置とを組み合わせ
た従来の電動機駆動システムの構成例を示すブロック
図。

【図１３】従来の電動機特性を示す図。

【図１４】従来の電動機駆動システムにおける電動機電
圧ベクトルおよび電動機電圧と負荷状況との関係を示す
図。

【符号の説明】

１…速度検出器 ２…一次磁束角演算器 ３…微分器 ４…速度制御器 ５…界磁弱め制御器 ６…磁束飽和パターン器 ７…ｄ軸成分電流制御器 ８…ｑ軸成分電流制御器 ９…２−３軸・ＰＷＭ変換器 １０…電力変換器 １１…電動機 １２…電流検出器 １３…電流帰還座標変換器 １４…すべり積分器 ２１…一次電圧検出器 ２２…一次電圧判定・演算器 ２３…ｄ軸電流制限器 ２４…ｑ軸トルク電流補償器 ２５…一次電圧推定演算器 ２６…二段界磁弱め制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 BB10 CC01 DD02 DD04 EE01 EE02 EE11 EE18 FF08 GG02 GG04 HA04 HB01 JJ03 JJ22 JJ24 JJ25 JJ28 LL01 LL22 LL24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力変換器であるインバータにより駆動
   される電動機と、 前記電動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当
   該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分
   と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベ
   クトル制御によって、前記電動機を可変速制御しかつ界
   磁弱め領域を制御する電動機制御装置と、 を備えて構成される電動機駆動システムにおいて、 前記界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転
   している状態で、前記電動機制御装置から出力される一
   次電圧を監視する手段と、 前記ｄ軸界磁電流を制限する手段と、 前記ｄ軸界磁電流の制限分を補なうように前記ｑ軸トル
   ク電流を補償する手段とを備え、 前記電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が前記電
   動機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた
   場合に、当該最大過負荷一次電圧を上限とする範囲で前
   記ｄ軸界磁電流を制限して前記電動機制御装置の一次電
   圧を制御すると共に、他方で前記ｑ軸トルク電流を増加
   させて飽和電圧抑制分を補償するように前記電動機制御
   装置の一次電流を増加させるようにしたことを特徴とす
   る電動機駆動システム。
2. 【請求項２】 電力変換器であるインバータにより駆動
   される電動機と、 前記電動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当
   該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分
   と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベ
   クトル制御によって、前記電動機を可変速制御しかつ界
   磁弱め領域を制御する電動機制御装置と、 を備えて構成される電動機駆動システムにおいて、 前記界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転
   している状態で、前記電動機制御装置内部のｄ軸電圧基
   準およびｑ軸電圧基準から演算して得られる一次電圧演
   算値を監視する手段と、 前記ｄ軸界磁電流を制限する手段と、 前記ｄ軸界磁電流の制限分を補なうように前記ｑ軸トル
   ク電流を補償する手段とを備え、 前記電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が前記電
   動機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた
   場合に、当該最大過負荷一次電圧を上限とする範囲で前
   記ｄ軸界磁電流を制限して前記電動機制御装置の一次電
   圧を制御すると共に、他方で前記ｑ軸トルク電流を増加
   させて飽和電圧抑制分を補償するように前記電動機制御
   装置の一次電流を増加させるようにしたことを特徴とす
   る電動機駆動システム。
3. 【請求項３】 電力変換器であるインバータにより駆動
   される界磁弱め領域を有する電動機と、 前記電動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当
   該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分
   と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベ
   クトル制御によって、前記電動機を可変速制御しかつ界
   磁弱め領域を制御する電動機制御装置と、 を備えて構成される電動機駆動システムにおいて、 前記ｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱めパターンよりも更
   に一定の割合で弱める(減少させる)手段を備え、 前記電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が前記電
   動機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた
   場合に、当該最大過負荷一次電圧を上限とする範囲で前
   記ｄ軸界磁電流を制限するように、飽和電圧相当の二次
   磁束(界磁)を見込んだ抑制成分を前記電動機制御装置内
   部の界磁パターンにあらかじめ設定して、界磁弱め開始
   点(ベース速度)からトップ速度に至るまで一定の割合で
   二次磁束(界磁)を弱めるようにしたことを特徴とする電
   動機駆動システム。
4. 【請求項４】 電力変換器であるインバータにより駆動
   される界磁弱め領域を有する電動機と、 前記電動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当
   該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分
   と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベ
   クトル制御によって、前記電動機を可変速制御しかつ界
   磁弱め領域を制御する電動機制御装置と、 を備えて構成される電動機駆動システムにおいて、 前記界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転
   している状態で、前記電動機制御装置から出力される一
   次電圧を監視する手段と、 前記ｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱めパターンよりも更
   に前記電動機の速度に反比例した形で弱める(減少させ
   る)ような二段階の界磁弱めパターンを有する手段とを
   備え、 前記電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が前記電
   動機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた
   場合に、当該最大過負荷一次電圧を超える点を二段階弱
   めの開始点として前記最大過負荷一次電圧を上限とする
   範囲で前記ｄ軸界磁電流を制限するように、負荷状態に
   係わらず前記電動機制御装置内部の界磁パターンにあら
   かじめ設定して、前記電動機の速度に反比例するような
   二段階抑制で二次磁束(界磁)を弱めるようにしたことを
   特徴とする電動機駆動システム。
5. 【請求項５】 電力変換器であるインバータにより駆動
   される界磁弱め領域を有する電動機と、 前記電動機に流れる一次電流を座標変換して得られる当
   該電動機の二次磁束(界磁)に沿った座標軸(ｄ軸)成分
   と、当該ｄ軸に直交する座標軸(ｑ軸)成分とに基づくベ
   クトル制御によって、前記電動機を可変速制御しかつ界
   磁弱め領域を制御する電動機制御装置と、 を備えて構成される電動機駆動システムにおいて、 前記界磁弱め領域(ベース速度以上)を過負荷状態で運転
   している状態で、前記電動機制御装置内部のｄ軸電圧基
   準およびｑ軸電圧基準から演算して得られる一次電圧演
   算値を監視する手段と、 前記ｄ軸界磁電流を、通常の界磁弱めパターンよりも更
   に前記電動機の速度に反比例した形で弱める(減少させ
   る)ような二段階の界磁弱めパターンを有する手段と、 前記電動機制御装置内部のｄ軸電圧基準およびｑ軸電圧
   基準から得られる一次電圧演算値を基に、二段界磁弱め
   の開始点を判断する手段とを備え、 前記電動機制御装置の出力に相当する一次電圧が前記電
   動機のベース速度における最大過負荷一次電圧を超えた
   場合に、当該最大過負荷一次電圧を超える点を二段階弱
   めの開始点として前記最大過負荷一次電圧を上限とする
   範囲で前記ｄ軸界磁電流を制限するように、負荷状態に
   係わらず前記電動機制御装置内部の界磁パターンにあら
   かじめ設定して、前記電動機の速度に反比例するような
   二段階抑制で二次磁束(界磁)を弱めるようにしたことを
   特徴とする電動機駆動システム。