WO2002006843A1

WO2002006843A1 - Procede de mesure de la constante d'un moteur a induction

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Publication number: WO2002006843A1
Application number: PCT/JP2001/005844
Authority: WO
Inventors: Shuichi Fujii; Hideaki Iura; Kozo Ide; Yoshiaki Yukihira
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2002-01-24
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Description

明細書誘導電動機の電動機定数測定方法技術分野

本発明は、誘導電動機の電動機定数を測定する方法に関するものである。背景技術

従来技術として、 J E C— 3 7に示されるような卷線抵抗測定、拘束試験、無負荷試験を行つて電動機定数を求める方法をィンバータの制御ソフトウェアに組込んだものがある（従来例 1 )。また、誘導電動機を停止したままの状態で、誘導電動機の定数をチューニングする方法として、特開平 7— 5 5 8 9 9がある (従来例 2 )。この方法では、単相交流を誘導電動機に供給し、 d軸電流検出値あるいは q軸電流検出値をフーリエ級数展開し、誘導電動機の定数を求めていた。ここで、 d— q軸座標は電動機の回転磁界と同じ速度で回転する回転座標でめ。

従来例 1に示す方法では、拘束試験と無負荷電流試験の間に誘導電動機の回転子の固定およぴ固定の解除といつた作業が必要であり、インバータ駆動による自動計測には向いていない面がある。また、無負荷電流試験では、誘導電動機単体で運転する必要があり、負荷が既に結合されている場合には、ー且切り離し電動機単体にするという作業力 S必要となり、効率が悪レ、という問題があつた。

また、従来例 2では、単相交流を印加し、フーリエ級数展開を利用して求めているのでソフトが複雑になり、ソフトの処理時間が長くなり、ソフトに大きな記憶容量を要するといつた問題があつた。発明の開示

したがって、本発明の目的は、誘導電動機に負荷が結合された状態でも誘導電動機の定数を高精度にチューニングすることが可能であり、かつ、このための演算が簡単な、誘導電動機の電動機定数測定方法を提供することである。本努明は、電動機一次電流を磁束成分（d軸成分）とトルク成分（q軸成分）とに分離し、 d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の d軸補助電圧指令値とを加算し、 d軸電圧指令値を得る第 1の加算器と、 q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の q軸補助電圧指令値とを加算し、 q軸電圧指令値を得る第 2の加算器と、 d軸電圧指令値おょぴ q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ V一 r e f と電圧位相 Θ Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Y (スター）結線の等価回路に変換して扱うことにより制御する、電動機のべクトル制御装置を対象とする。予め任意に設定された一定値の d軸電流指令値 i d— r e f 1と q軸電流指令値 i q— r e f 1を 1番目の指令値として与え、 d軸補助電圧指令値 V d一 r e f _ cと q軸補助電圧指令値 v q _ r e f — cをともに零として与えて前記べクトル制御装置を動作させる。予め設定された第 1の時間経過した後、 d軸比例積分制御器の比例ゲインおよび q軸比例積分制御器の比例ゲインを零とする。この時刻から予め設定された第 2の時間経過した後に、 d軸電圧指令 v d— r e f おょぴ q軸電圧指令 v q一 r e f から電圧指令

を作成し、 d軸電流検出値 i d— f bと q軸電流検出値 i q— f bから電流検出値

を作成する。この第 2の時間内の任意の時間内において記録した v—r e f の平均値と i— f bの平均値を 1番目のデータ v— r e f 1、 i— f b 1とする。次に、前記両比例積分制御器のゲインを元の値に戻し、予め任意に設定された一定値の d軸電流指令値 i d— r e f 2と q軸電流指令値 i q— r e f 2を 2番目の指令値として与え、 d軸補助電圧指令値 V d— r e f _ cと q軸補助電圧指令値 v q— r e f— cをともに零として与えて前記べクトル制御装置を動作させる。予め設定された第 1の設定時間経過した後、 d軸電流比例積分制御器の比例ゲインおよび q軸電流比例積分制御器の比例ゲインを零とする。この時刻から予め設定された第 2の時間経過した後に、この第 2の時間内の任意の時間内において記録した V— r e f の平均値と i— f bの平均値を第 2番目のデータ v—r e f 2、 i— f b 2として電動機の 1次抵抗を

より求め、および電動機の線間抵抗値を RL-L= 2 · R 1より求める。

.あるいは、比例積分制御器のゲインぉよぴ出力おょぴ d軸捕助電圧指令およぴ q軸補助電圧指令を零とし、電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を、電動機の電動機の定格運転周波数の 10分の 1以上の適当な周波数 f hおよび電圧の振幅を V a mpとして V— r e f ' = v a m p ' s i n (2 · π · f h · t) で与える。 v ampは、 d軸電流検出値 i d— f bと q軸電流検出値 i q— f bから求まる電流値 i_fb=7 (id_fb^z+iq_fb²) が予め任意に設定された電流設定値になるように i— f bを監視しながら V a m Pを加減調整する。 i— f bが前記電流設定値になった後、任意の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v— r e f _a v e 1、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b— a v e l、おょぴ v— r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 1とする。

次に、予め設定された第 4の電流設定値になるように v ampを調整し、前記設定時間経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v— r e f— a V e 2、.電流検出値 i _ f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b_a b e 2、 v_r e f を基準とした i_f bの位相を Θ d i f 2·とし、

Zx= { (v_ref_a ve2- v_ref _a ve 1) /J~3] / ( i _f b_ave2- i_f b _avel), Θ dif_i = ( θ difl+ Θ dif2) /2 Zx_r=Z - cos Θ dif_L, Zx一： i-Zx，sin Θ dif_L を計算する。これら力、ら、電動機の二次抵抗を R 2 = Z X— r _R 1、漏れインダクタンスを L = Z x一 i / (2 . π · f h)

として求める。

あるいは、比例積分制御器のゲインおよび出力おょぴ d軸補助電圧指令およぴ q軸補助電圧指令を零とし、電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を、電動機の電動機の定格運転周波数の 5分の 1以下の適当な周波数 f 1および電圧の振幅を V ampとして V— r e f = v a mp · s i n (2 · π · f 1 . t) で与える。 v a m pは、 d軸電流検出値 i d— f b と q軸電流検出値 i q f bから求まる電流値し i'b: Td— iq fb²) が予め任意に設定された第 1の電流設定値になるように i— f bを監視しながら v ampを加減調整する。 i__f bが前記第 1の電流設定値になった後、任意の第 1の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ v_ r e f の絶対ィ直の平均ィ直を V— r e i一 a v e 3、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b— a v e 3、および v— r e f を基準とした i_f bの位相を Θ d i f 3とする。

次に、予め設定された第 2の電流設定値になるように v ampを調整し、任意の第 2の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ v_r e f の絶対値の平均値 V— r e f— a v e 4、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b— a v e 4、 v_r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 4とし、

1x2= ί (v_ref_ave4-v_ref_ave3)// 3} /(]_ fb_ave4-i_Fb_a e3) , Θ dif_m=(0 ciif3÷ Θ dif4) /2 Zx_r2=Zx'cos Θ dif_m を計算する。

これら力ら、電動機の相互インダクタンスを

M二

として求める。

また、本発明は、インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、ィンバータ出力の任意の二相あるいは三相を流れる電流を検出する電流検出器と、電動機に流す一次電流の電流指令値と該電流検出器により検出された電流値から得られた一次電流検出器の一次電流値 i __ f bとを入力とし、両者の偏差を零とするように出力電圧指令値 V— r e f を制御する比例積分制御器と、電圧指令値 V— r e f と電圧出力位相 0 v を基に三相交流を出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Y (スター）結線の等価回路に変換して扱う電動機制御装置における誘導電動機を対象とする。電圧出力位相 0 Vは予め設定された任意の位相とし、電流を流すに際して、まず電流制御器を有効にした状態で電流指令を入力して運転する。所定の時間通電後、該電流制御器のゲインを 0とすることにより、積分値を一定に保つことで電圧指令値を固定した状態で電流指令値および電流検出値を測定し、 kの測定を 2 種類の大きさの電流について行い、その時の傾きから一次抵抗値（あるいは線間抵抗値）を求める。

また、電圧位相 Θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を正弦波で入力し、 2つの周波数についてそれぞれ電圧指令値の平均値おょぴ電流検出の平均値ならびに電圧指令値と電流検出値の位相差を計算する。電圧指令値と電流検出値からィンピーダンスを求め、さらに位相差によってインピーダンスを実部成分と虚部成分に分解し、実部成分から（一次抵抗値 +二次抵抗値）、虚部成分から漏れインダクタンスによるインピーダンスを計算し、これらから二次抵抗値および漏れィンダクタンス値を求める。

無負荷電流値については、電動機の一次電流を磁束成分（d軸成分）とトルク成分（q軸成分）とに分離し、 d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力し、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器を有し、この比例積分制御器の出力を d軸電圧指令値とし、

q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器を有し、この比例積分制御器の出力を q軸電圧指令値とし、 d軸電圧指令値および q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ V— r e f と電圧位相 Θ Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するように d軸電流指令おょぴ q軸電流指令を制御する電動機制御装置を対象とする。通常の運転状態において、出力周波数 f p h i , d軸電圧指令 v d— r e f 、 q軸電圧指令 v q一 r e f 、 d軸電流検出値 i d一 f b、 q軸電流検出値 i q一 f bを測定する。あらかじめ設定されている電動機の基底電圧 v— b a s e、基底周波数 f— b a s e、一次抵抗値 R l、漏れインダクタンス Lを用いて、電動機の相互ィンダクタンス Mおよび無負荷電流 I 0の両方あるいはどちらか一方を求める。

また、本発明は、インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、出力電圧指令値 V一 r e f と電圧出力位相 Θ Vを基に三相交流を出力する電力変換器を有し、該誘導電動機に流れる一次電流を検出する電流検出器を有し、該電流検出器により検出した電流値から得られる一次電流検出値 i 1を入力とする電動機制御装置を対象とする。誘導電動機の一相当りの等価回路を T一 1型等価回路とする。

電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令ィ直 V— r e ίとして所定の一定直を与え、この際に誘導電動機に流れる一次電流検出値 i 1を読み取り、前記一次電流値 i 1および別の手段により与えられた一次抵抗値 R l、二次抵抗値 R 2を用いて、相互インダクタンス Mに流れる電流 i mを

R\ v ref

ιτη = 1 + il——―

R2 R2 により推定し、この電流推定値 im の立ち上がり波形から時定数て im を求め、この相互ィンダクタンス Mを

M , . へ

= m' R2

r.

m + R2 ^,m より求める。必要に応じ、この相互インダクタンス Mあるいは時定数ておよび別の手段により与えられた一次抵抗値 R 1、漏れィンダクタンス L、二次抵抗値 R 2ならびに電動機の定格として与えられる定格電圧 V r a t e , 定格周波数 f r a t eと前記相互インダクタンス Mを用いて無負荷電流 I 0を求める。

あるいは、電圧指令 V— r e f を与えた場合に、一次電流値 i 1が一定値に収束したときの値を 1_M とした場合に、前記一次電流値 i 1および別の手段により与えられた一次抵抗値 R 1、二次抵抗値 R 2を用いて、相互インダクタンス M に流れる電流 i mを im = 1 (/1„ー/1) により電圧値を使わずに推定する。

本発明によれば、誘導電動機を高精度に制御するために必要となる誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗および漏れィンダクタンスおよび相互ィンダクタンスあるいは無負荷電流を、該誘導電動機に負荷が結合されている状態においても高精度にチューニングすることができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施形態の誘導電動機制御装置のプロック図；

図 2は平均値 ·位相差演算器 8の構成図；

図 3は誘導電動機の T一 1型等価回路図；

図 4は一次抵抗チューニング時の等価回路図；

図 5は一次抵抗チューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のタイムチヤ一ト；図 6は一次抵抗チューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のグラフ；図 7は二次抵抗および漏れィンダクタンスチューニング時の等価回路図；図 8は二次抵抗およびに漏れィンダクタンスチューニング時の等価回路のィンピーダンスのべクトル図；

図 9は二次抵抗およびに漏れィンダクタンスチューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のタイムチヤ一ト；

図 1 ◦は第 1 0の実施形態を適用したプロック図；図 1 1は第 1 1〜 1 3および 1 7の実施形態を適用したブロック図；図 1 2は誘導電動機の T一 1型等価回路図；

図 1 3は誘導電動機に直流を流した場合の等価回路図；

図 1 4は一次抵抗チューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のタイムチヤ一卜；

図 1 5は一次抵抗チューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のグラフ；図 1 6は第 1 4、 1 5の実施形態を適用したプロック図；

図 1 7は平均値 ·位相差演算器 8の構成図；

図 1 8は二次抵抗および漏れィンダクタンスチューニング時の等価回路；図 1 9は二次抵抗および漏れィンダクタンスチューニング時の電圧指令値 ·電流検出値のタイムチヤ一ト；

図 2 0は二次抵抗および漏れィンダクタンスチューニング時の等価回路のィンピーダンスのべクトル図；

図 2 1は二次抵抗おょぴ漏れィンダクタンスチューニング時の等価回路のィンピーダンスの実部成分の周波数による変化図；

図 2 2は 1 5 H zと 3 0 H zの信号を与えたときの電流と電圧値の関係を示す図；

図 2 3は第 1 6〜 1 9の実施形態を適用したプロック図；

図 2 4は誘導電動機の T— 1型等価回路図；

図 2 5は誘導電動機に直流電圧を印加した場合の電流の時間変化波形を示す図である。発明の実施するための最良の形態

図 1は本発明における誘導電動機の制御装置の一実施形態の構成を示すプロック図である。比例積分制御器 1 0は q軸電流指令 i q一 r 6 f と q軸電流検出値 i q— f bの偏差が零となるように制御するものであり、比例積分制御器 1 0の出力に q軸補助電圧指令 V q _ r e f— cを加算し q軸電圧指令 _v q _ r e f を作成する。同様に、比例積分制御器 1 1は d軸電流指令 i d一 r e f と d軸電流検出値 i d— f bの偏差が零となるように制御するものであり、比例積分制御器 1 1の出力に d軸補助電圧指令 v d— r e f— cを加算し d軸電圧指令 v d—r e ίを作成する。比例積分器の比例ゲインは K i、積分ゲインは（1 /T) で表している。電圧指令演算器 1 2は V q— r e f および v d _ r e f から電圧指令の大きさ V— r e f および電圧位相 θ Vを演算し、さらに θ Vに磁束の位相 Θ f p h iを加算して三相交流座標での電圧位相を計算する。また、電圧指令の大きさ V— r e f には電圧指令オフセット値 V— r e f _ o f sを加算する。ここで、 i q— r e f および i d— r e f および f p h iは、通常の誘導電動機の運転状態では別に設けられた演算回路から与えられるものである。電力変換器 2は前記 V— r e f + v— r e f— o f sおよび S r e f に基づく三相交流電圧を誘導電動機 3に供給するための電力変換器である。誘導電動機 3に流れる電流は電流検出器 4および 5で検出され、座標変換器 6に入力され、 d— q座標に変換され i q— ί bおよび i d— f bとなる。 i q— f bおよび i d— f bは電流演算器 7によってその合成べクトルの大きさ i— f bに変換される。平均値 .位相差演算器 8は、 V— r e f + v_ r e f— o f sおよび i— f bから誘導電動機 3 の電動機定数の演算に必要となる電圧指令および電流検出値の平均値および電圧指令と電流検出値の位相差を演算する演算器であり、電動機定数演算器 1は平均値 ·位相差演算器 8で演算された信号を基に誘導電動機 3の電動機定数を演算する演算器である。

図 2に平均値 ·位相差演算器 8の具体的な構成を示す。 V— r e f _o u tおよび i— ί bから図 2に示す構成によって、両者の位相差おょぴそれぞれの周波数成分の絶対値の平均値および D C分を演算している。ここで、平均値はローパスフィルタ（L P F ) によって求めている力 S、移動平均などによる方法でもよレ、。図 3に本実施形態で誘導電動機の電動機定数を求めるのに使用した誘導電動機の T一 1型等価回路を示す。図 3は一相当たりの等価回路であり、印加される電圧は

となっている。 I 1は電動機の一次電流であり、 R 1は電動機の一次抵抗、 R 2 は電動機の二次抵抗、 1は電動機の漏れィンダクタンス、 Mは電動機の相互ィンダクタンスである。

第 1の実施形態について説明する。

誘導電動機 3に直流を印加した場合相互インダクタンス Mにおけるインピーダンス ω Μは零となるので図 3の等価回路は図 4に示すようになる。したがって、

で求まる。線間抵抗として設定する場合には RL- L= 2 · R 1を線間抵抗として取り扱う。一次抵抗のチューニングが開始されると、電流指令として任意に設定された第 1の電流指令値として i q— r e f および i d— r e f を与える。電流指令が与えられると比例積分制御器 1 0、 1 1のゲインに応じて電圧指令が発生し、三相交流電圧が電力変換器 2より出力されて電動機 3に加えられ電流 I 1が流れる。電流 I 1は電流検出器 4、 5によって検出され、座標変換および電流演算され i— f bとして電举機定数演算器 1に加えられる。電流の立ち上がりに必要な時間は比例積分制御器 1 0、 1 1のゲインで決まるのでこの時間を予め設定される任意の時間として設定しておき、この設定時間経過した後に q軸おょぴ d 軸の比例積分制御器の比例ゲインを零とする。これにより積分器への入力が 0となるため、比例制御器の出力は比例ゲインを零にする直前の出力値で固定されるので、電圧指令は一定値に保たれ安定する。この状態で一定時間待ち、この間に電圧指令 V— r e f および電流検出値 i — f bの平均値測定を行い、それぞれ v — r e f 1および i— f b 1とする。次に、比例積分制御器 1 0、 1 1の比例ゲインを元の値に戻し、電流指令値 i q— r e f および i d— r e f を第 2の電流設定値とし、同様な操作を行い、この時の電圧指令値および電流指令値の平均をそれぞれ V— r e f 2、 i— f b 2とする。このときの電圧指令 v— r e f およぴ電流検出ィ直 i _ f bの時間変化を図 5に示す。 V— r e f 1、 i— f b 1、 v — r e f 2、 i— f b 2の関係は図 6に示すようになり、この直線の傾きから一次抵抗値 R 1が求まる。 V— r e f が線間での値であることを考慮すると、

R 1 = { (v_rei2-v_rcfl )ΙίΤ) /(i_ib2-i_ib 1 ) となる。第 2の実施形態を説明する。

上記に説明した第 1の実施形態において、比例積分制御器 10、 1 1の比例ゲイン K iを零とするときに、その時点での q軸おょぴ d軸電圧指令をそれぞれ補助電圧指令値 v q— r e f_cおよび v d— r e f— cに代入すると同時に比例積分制御器 10、 1 1の比例ゲイン K 1および積分ゲイン（ I /T) および比例積分制御器 10、 1 1の出力を 0とすることにより、電圧指令を与えるようにしたもので、その他の処理は第 1の実施形態と同じである。

第 3の実施形態について説明する。

上記に説明した第 1と 2の実施形態においては電流のレベルは 2点であったが、測定精度を上げるために 3点以上について測定するようにしたものである。 3点の場合について説明すると、それぞれの測定を 1、 2、 3とした場合に、 1 —2間、 2— 3間、 1一 3間のそれぞれあるいは任意の二つについて第 1、 2の実施形態のように R 1を求め、その平均値を求めるべき R 1として採用するものである。 4点以上の場合にも同様に任意の区間で R 1を求めてそれぞれの平均ィ直を用いればよい。

第 4の実施形態について説明する。

電圧指令を V一 r e f =v amp - s i n (2 · π · ί Ρι · ΐ)、 θ r e f = 任意の固定値として与える。 V a m pは初期として零とし、 f hは電動機の定格運転周波数以上の値とする。周波数が高い場合には、図 3に示す等価回路において ω Μ» R 2となるので Μにはほとんど電流が流れないと考えると等価回路は図 7に示す様になる。このときの電圧と電流の位相差を Θ d i f とすると（R 1 + R 2) と ω 1の関係は図 8のようになり、回路のインピーダンスを I Ζ χ Iとすると、（Rl +R2) = | Z x | . c o s 0 d i f 、 ω 1 = | Z x | · s i n θ d i f となり、既に求めた R 1を用いれば、 R2および Lが求まる。

I Z X Iを求めるには、上記に示した V— r e f を与え、電流検出値の絶対値の平均ィ直 i— f b_a v eが予め設定しておいた第 1の電流設定値になるまで v ampを増加させていく。そして、 i— f b一 a V eが設定された値に一致したら、フィルタの出力が安定になるまで一定時間待った後、 V— r e f の周波数成分の成分の絶対値の平均値 v_r e f a v eと電流検出値の絶対値の平均値 i — f b— a v eおよび位相差 Θ d i f をそれぞれ v— r e f __a v e 1、 i— f b_a v e l、 0 d i f lとしてメモリに保存する。次に予め設定された第 2の電流設定値になるように V a mpを加減し電流値が一致したら同様に値を読み込みそれぞれ V— r e f — a V e 2、 i— f b— a v e 2、 0 d i f 2として保存する。このときの電圧指令おょぴ電流検出値の時間変化を図 9に示す。回路のィンピ一ダンス 1 Z x Iは R 1のときと同様に電圧と電流の傾きとして、

|Zxl = { (v_ref_ave2- v_ref_avel )/ !] /(i_ib_ave2-i_fb_ave 1 ) より求める。

また、位相差は 0 d i f _L= (0 d i f l + 0 d i f 2) /2とする。

この式と前記した式から、

R2={(v_ref_ave2-v_ref_avel)/ }/(iJ _ave2-i_fb_avel) · cos Θ dif_L - l,

L= [ {(v_ref_ave2-v_ref_avel /(ijb_ave2-i_fb_ave 1 ) ' sin Θ dif_L] /(2· π -fh) として、二次抵抗 R 2および漏れインダクタンス Lが求まる。

ここで V ampの初期値を零として説明したが、流れる電流値は VZf パターンを目安にして予測がつくので、予めいくらの値を設定しそこから加減することにより時間短縮することも可能である。

第 5の実施形態について説明する。

上記第 4の実施形態において、電圧指令 V— r e f にオフセット値として V— r e f_o f sを足したものを電圧指令とし'たものである。図 2に示すように、 R 1 + R 2および Lを求めるために使うデータ V— r e f— a v e， i_f b__ a v, Θ d i f は、入力信号をハイパスフィルタに入力して直流分を取り除いたデータを使うことにより、第 4の実施形態と同様に考えることが出来る。

請求項 6の発明の実施形態について説明する。

上記第 4の実施形態において、電圧指令 V— r e f にオフセット値として V— r e f — o f sを足したものを電圧指令としたものである。オフセット分の電圧は直流として出力されるので、これに対する等価回路は図 4に示すようになるので、この電圧指令値の直流分と電流検出値の直流分の比をとることで一次抵抗 R 1が求まる。直流分の信号を取り出すには信号の平均値を取ればよく、実施形態では図 2に示すようにローパスフィルタ [LPF 3] を用いて検出している。 V _r e f _o f sの値の決定の仕方は、ここでは、交流信号を与える前に、第 4 の実施形態と同様に電流検出値と電流設定値を比較しながら v—r e f _o f s を加減して決定している。

こうして求めた R 1を R 2の演算に使う以外は請求項 4の実施形態と同じである。こ^ Lにより、 Rl、 R2、 Lを一つのステップの中で求めることができるため実行時間が短縮できる。

第 7記載の実施形態について説明する。

第 4の実施形態において f 1の周波数を電動機の定格運転周波数に対して非常に低い周波数に設定する。このときは Mに流れる電流が無視できないので図 3に示す等価回路で考える。

等価回路で式を立てると、

(R1 ₊ J CUI+ ^{IW MR2} )u= v ref l , ω ^ Z- κ · fh

{ R2 + j ω M J ~ . '

これを解いて.

R1R2² + >²M²/?l + OJ²M²R2 , .ωΙΚ2² + ω³1 ²+ a> R2 V—ref/ J

Zr + jZi

R2² +ω²Μ³ R2² +ω^ζΜ^: 11

実部について比較して Μを求めると、

となり、 Mが得られる。

ここで、 f hを低い周波数にする以外は第 4の実施形態と同様にして求めて、ィンピーダンスを I Z X 2 し位相差を Θ d i f— mとすると、

Z x_r 2= | Z x 2 | - c o s 0 d i f __mとなり、

これと既に求めた Rl、 R2とから

により、相互インダクタンス Mが求まる。

第 8および 9の実施形態について説明する。

第 5と 6の実施形態に示したのと同様に電圧指令 v—r e f にオフセットとして v„r e f _ o f sを加えたものである。処理の内容は第 5と 6の実施形態に示したものと同じである。第 7の実施形態のときは周波数が低いため本方法に示すように直流オフセットを与えることにより電動機が不必要に動くのを防止することができる。

第 1 0の実施形態について説明する。

図 1 0に第 1 0記載の発明を実施したプロック図を示す。通常のべクトル制御を行う構成から q軸電圧指令値 V q— r e f 、 d軸電圧指令値 v d— r e f 、 q 軸電流検出値 i q一 f b、 d軸電流検出値 i d— ί bおよび出力周波数値 f p h iを取り出して、電動機定数演算器 1に入力して、相互インダクタンス Mおよび無負荷電流値 I 0を求める。速度制御器 1 4は速度指令に基づいて q軸電流指令値 i q— r e f 、 d軸電流指令値 i d— r e f および出力周波数値 f p h iを演算するもので、一般に用いられているベクトル制御方式であり、本発明の特徴に関わるものではないので簡略化して記載している。座標変換器 6は相電流の検出値を d q座標系に変換する残表変換器であり、 q軸 P I電流制御器 1 0、 d軸 P I電流制御器 1 1は電流指令値と電流検出値が一致するようにする制御器、電圧指令演算器 1 2は q軸電圧指令、 d軸電圧指令値および磁束位相 Θ p h iから三相交流電圧の電圧の大きさ v— r e f と電圧位相 θ Vを計算する。磁束位相 θ ρ h iは出力周波数 f p h iを積分することにより求める。電力変換器 2は v—r e f および 0 vに基づいて三相交流電力を誘導電動機 3に供給するものである。ここでは、運転指令入力後、誘導電動機 3の加速が完了した時点から 1秒経過後に、出力周波数 f p h i、 d軸電圧指令 V d— r e f 、 q軸電圧指令 v q— r e f 、 d軸電流検出値 i d— f b、 q軸電流検出値 i q„f bを読み込み、予め設定されている電動機の基底電圧 v— b a s e、基底周波数 f — b a s eおよび別途求めた一次抵抗値 R 1、漏れインダクタンス Lを用いて、 Vqq = ^Vq ― R\ · iq—fb - 2n - fphi - L , id一 fb

一

Q = Vqq - id一 fb一 Vqq ' iq—fi

E = ^Vqq² + Vdd^l

_V base I —

10 =

2κ · f base(M + L) を計算することにより、電動機の相互インダクタンス Mおよび無負荷電流 I 0が求ま。

ここでは、加速完了時としているが、運転中の任意の時刻で測定しても差し支えない。

本発明の方法は通常の運転状態において、各部の信号を抜き出して演算しているので、 P Gの有無などによる速度制御器の構成の違いに関係なく適用することが可能である。

図 1 1は第 1 1〜 1 3の実施形態の誘導電動機の電動機定数測定方法を実施する電動機制御装置の構成を示すプロック図である。，電動機定数演算器 1は電流指令 i— r e f を出力する。誘導電動機 3に流れる電流値は、 U相に設けられた電流検出器 4で検出された電流 i uと V相に設けられた電流検出器 5で検出された i Vとして取り込み、三相二相変換器 6によって（1 ) 式および（2 ) 式の演算を行い二相交流電流 i a、 i βに変換する。 iw = - iu + iw) (り

電流を検出する相は u相.と V相の組み合わせに限らず任意の二相あるいは三相すベてを検出電流演算器 7は二相交流電流 i α、 i βの二乗の和の平方根を計算し、電流検出値 i— f bを求める。 i— f bを平均値 ·位相差演算器 8に入力し、平均値 i — f b— a V eを計算する。ここでは平均値の計算は、 i— f bの絶対値をとり、その結果をローパスフィルタを通すことにより得ているが、移動平均等の別の方法を用いて平均値を計算してもよい。電流 P I制御器 1 3は電流指令 i— r e f と電流検出平均ィ直 i _ f b __ a v eがー致するように制御する。電流 P I制御器 1 3の出力は電圧指令 v—r e f となる。電力変換器 2では、電圧指令値 v _ r e f を線間電圧として換算し、電動機定数演算器 1から与えられた電圧位相 θ Vを用いて三相交流の出力位相を演算し、誘導電動機 3に三相交流電力を供給する。

第 1 1の実施形態について説明する。

誘導電動機の一相当たりの T一 1型等価回路を図 1 2に示す。 R 1は一次抵抗、 Lは漏れィンダクタンス、 Mは相互ィンダクタンス、 R 2は二次抵抗、 sはすべりである。直流を流した場合には、相互インダクタンス Mのインピーダンス分は零となるので、等価回路は図 1 3のようになる。

以下では、 U相の電流がピークとなるときの位相を 0 ° として説明する。

本実施形態では、電圧位相 θ Vの位相を 0 ° とする。

まず、電流指令値 i _ r e f として誘導電動機定格電流の 2 0 %の値を与えると、電流 P I制御器 1 3の働きにより図 1 4に示すように電圧指令 v—r e f が変化し、電流検出値 i— f b _ a v e力 S i— _r e f 1に一致したところで、 v— r e f が一定になる。ここでは、 2秒間待つようにして、時間で電流制御を行う区間 Aの幅を決定している。この安定になるまでの時間は制御特性に関係するため通常は 2秒間待てば+分であるが、負荷機の特性等で電流 P I制御器 1 3のゲインが上げられないような場合には、この時間を長くする。 2秒間経過した後、電流 P I制御器 1 3のゲイン K iを零とし、積分器に溜まった値を v—r e f として出力することにより電流指令値 v—r e f を固定する。さらに一定時間（ここでは 1秒間とした）待った後、 V— r e f の平均値 V— r e f— a v eおよび i一 f b一 a v eを sjcみ込み、 v _ r e f l、 i _ f b lとする。 v一 r e f一 a v eは v一 r e f の値を平均値 .位相差計算器 8に入力し計算する。次に、電流指令 i一 r e f として誘導電動機定格電流の 4 0 %を与え、同様に制御を行い、電圧指令値 V— r e f _ a v eおよび電流検出値 i— f b— a v eを読み込み、 v— r e f 2、 i— f b 2とする。この 2点のデータをグラフにすると図 1 5のようになる。この傾きが一次抵抗値 R 1を表すので、

Rl= {(v_ref2-v_refl)/7 3}/(i_fb2-i_fbl) により計算する。そして 2 X R 1を線間抵抗値 RL- Lとする。電流値はここでは誘導電動機定格電流の 2 0 %、 4 0 %としたが、これとは異なる値としてもよいし、 3点以上の電流値について実行してもよい。

第 1 2の実施形態の方法は 3点以上の測定を行つた場合で、例えば 2 0 %、 4 0 %、 6 0 %の 3種類の電流値で行った場合は、 2 0。/。_ 4 0 %、 4 0 % - 6 0 %、 2 0 %- 6 0。/。の間でそれぞれ傾きを計算し、その傾きの平均を取って用いればよレ、。

第 1 3の実施形態について説明する。図 1 5に示すように、先の測定したデータを一次式で近似して延長し、電流値が零のときの v—r e f の値を電圧オフセット値 v—r e f 0として記録する。これは、電力変換器 2に用いられる素子などによる電圧降下分に相当するものである。 3種類以上の電流値について測定している場合には、任意の 2点の直線近似あるいは平均 2乗誤差法による回帰曲線によって求めればよレ、。

第 1 4の実施形態について説明する。図 1 6と図 1 7は請求項 1 4および請求項 1 5記載の方法を実施するブロック図である。

図 1 5において、電動機定数演算器 1から出力電圧指令 v—r e f と出力電圧位相 θ Vを電力変換器 2に与え、これに基づき三相交流を出力して誘導電動機 3 を運転する。誘導電動機 3に流れる電流値は、 U相に設けられた電流検出器 4で検出された電流 i uと V相に設けられた電流検出器 5で検出された i Vとして取り込み、座標変換器 6によって（1 ) 式および（2 ) 式の演算を行い、二相交流電流 i a、 i ]3に変換する。電流を検出する相は u相と V相の組み合わせに限らず任意の二相あるいは三相すベてを検出してもよい。

電流演算器 7において二相交流電流 i _α、 i βの二乗の和の平方根を計算し、電流検出値 i— f bを求める。電圧指令 v—r e f 、電流検出値 i— f bおよび電動機定数演算器 1によって与えられる v—r e ίの振幅の瞬時値を与える位相 Θ hは平均値 ·位相差演算器 8に入力され、 V— r e f の平均値 v— r e f __ a v e、 i _f bの平均値 i— f b— a v eおよぴ位相差 Θ d i f が演算され、電動機定数演算器 1に入力され、電動機定数の演算を行う。図 1 1との相違点は、電流指令を与えるのではなく、電圧指令 v—r e ίを与えている点と、電圧指令 V一 r e f として与える周波数成分の位相 Θ hを平均値 ·位相差演算回路 8に入力している点である。図 17は平均値 ·位相差演算器 6の構成を示すプロック図である。図 1 7のブロック図の処理により V— r e f 、 i— r e f の平均値 i— f b_a v eおよび位相差 Θ d i f を演算する。

図 1 2に示した誘導電動機の等価回路は、周波数が高くなると相互インダクタンス Mによるインピーダンス ωΜが R 2に比べて大きくなるため、図 1 8に示すように R l、 L、 R 2の直列回路で近似できる。したがって、電圧、電流の大きさおよぴ両者の位相差から、抵抗分 Rl + R2とリアクタンス分しが求まる。本実施形態では、 0 を0° とし、第 1の周波数 f h 1 = 1 5Hz、第 2の周波数 f h 2 = 30Hz、第 14の実施形態に記載の電流設定値は誘導電動機定格電流の 80%としている。まず、電圧振幅の大きさ Vamp = 0として、電圧指令の大きさ v r e f を V一 r e f =v amp ' s i n (2 · π · 1 5 · t) [ t は時刻] で与えて運転する。電流検出平均値 i— f bが誘導電動機の定格電流の 80°/₀になるように i— f bを監視しながら電圧振幅 V a mpを加減する。 Va mpの加減量は、電流が急激に変化しないように適切な大きさとする。本実施形態では、誘導電動機定格電圧の 1000分の 1の大きさを V a mpに加減算した。電流検出平均値 i_f bが誘導電動機の定格電流の 80。/。になった後、任意の設定時間（ここでは 3秒とした）経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対 fitの平均^:を V— r e f— a v e lおよび電流検出値 i f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b— a v e 1および v—r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 1とし、次に、周波数を 30Hzとし、 15Hzのときと同様の運転を行い、このときの電圧指令の大きさ v— r e f の絶対値の平均値を v___r e f — a V e 2、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均ィ直を i一 f b__a v e 2、 v_r e f を基準とした i— f bの位相を 0 d i f 2とする。ここでは、平均値はそれぞれの飽和値をローパスフィルタに入力しその出力を用いている。このときの電圧指令、電流検出値のタイムチャートを図 1 9に示す。ここで求めた電圧、電流、位相差の関係を図 20に示すように複素数で取り扱うこととすると、インピーダンスおよびその実部成分と虚部成分は次式で得られる。

Zxl=(v_ref_avel/ "3)/(i_fb_avel), Zx2= (v_ref_a ve2/ ) / (i fh ave2) Zxrl=Zxl-cos Θ dif_L, Zxr2=Zx2-cos 0 dif_2.

Zxil=Zxl-sin Θ dif_L, Zxi2=Zx2-sin Θ dif_2 このとき実部成分 Z x r 1、 Z x r 2が抵抗分 R1+R2を、虚部成分 Z x i 1、 Z x i 2がリアクタンス成分 ω Lを表す。まず、実部成分について考える。 f h 1 (1 5 Hz) のときの Z x r 1および f h 2 ( 30 H z ) のときの Z x r 2をグラフに表すと図 21のようになり、周波数で変化している。これは、表皮効果などの影響によるものと考えられる。 R2=Z x r— R1で求まるが、 R 1 は直流を流して測定したものであるので、図 21に示すように、測定値を直線近似して、周波数 f h = f h 1 · f h 2/(f h 1 + f h 2)= 1 5 · 30/(1 5 + 30)= 1 OHzのときの値を Z x rとして用いている。次に、虚数成分について考える。虚数成分については周波数成分にほぼ比例するので、 f h 2 (30 Hz) のときの値を用いて、 Z X i = Z X i 2、 f h_l = f h 2として、漏れインダクタンスを L = Z X i / (2 · π · f h_l) より求める。ここで、 f h 2を用いたのは周波数が高いほうが電圧値が大きくなるため、測定誤差が小さくできるからである。低いほうの周波数を用いてもよいし、 2つの周波数における傾きから計算してもよい。

次に、第 1 5の実施形態について説明する。前記二次抵抗および漏れインダクタンスの測定において、先に求めた電圧オフセット値 V— r e f 0を用いて Z x 1および Z x 2を次式により計算する。

Zxl=(v_ref_avel/V — v_refO)/(i fb avel).

Zx2= ( v_ref_ave2/7 - v_ref 0) / ( i fb ave2) 以降の計算は前述と同様である。

第 14の実施形態において、前記と同じ周波数で、前記測定時に流した電流値とは異なる大きさの電流 i— f b 2を流した状態で同様の測定を行う。ここでは例として i— f b 2をモータ定格電流の 40% (前記の 2分の 1)とし、 1 5Hz における電圧指令値の絶対値の平均値を v—r e f _a v e 3_N 電流検出値の絶対値の平均値を i— f b— a v e 3とし、 30Hzにおける電圧指令値の平均値を V— r e f — a v e 4、電流検出値の絶対値の平均値を i— f b— a v e 4とする。図 22 (a) (b)に示すように、 1 5Hz、 30 H zにおいてそれぞれ 2つの電流値で直線近似し、電流値が零のときの値を、 1 5Hzにおける電圧オフセット V— o f s l 5、 30 H zにおける電圧オフセット V— o f s 30として求める。これらのオフセットイ直を第 13の実施形態の電圧オフセット値 v—r e f 0の代わりに 1 5Hz、 3 OH zにおける電圧指令値に対して用いることで、電圧オフセットを補償する方法もある。また、電圧オフセット値を求めずに、電流値を変えたときの傾きから、 1 5Hz、 3 OH zそれぞれのインピーダンスを求めても良い。また、インピーダンスの実部、虚部を求めるための位相については、 2つの電流値の平均値を用いてもよい。

なお、上記に述べた処理では簡単のため説明を省略したが、上記 15Hz、 3 OH zの信.号を与えたときの電圧値 ·電流値は絶対値をとつた後口一パスフィルタを通すことで平均化したもので平均値であるのに対し、請求項 13の実施の形態で述べた電圧値オフセット値 v—r e f 0は直流値から得たもので実効値ある • いは最大値であるため、 v—r e f 0を平均値換算した値を用いる。ここでは平均値としたが、それぞれの換算の整合が取れていれば、実効値、平均値、最大値のどれを用いてもよい。

図 23は本発明の第 16、 1 7の実施形態の誘導電動機の電動機定数測定方法を実施する装置の構成を示すブロック図である。図 23において、電力変換器 2 は、電動機定数演算器 1から与えられた電圧指令 v—r e f と電圧位相 θ Vを三相交流電力へ変換し、誘導電動機 3に三相交流電力を供給する。誘導電動機 3に流れる電流値は、 U相に設けられた電流検出器 4で検出された電流 i uと V相に設けられた電流検出器 5で検出された i Vとして取り込み、座標変換器 6によつて（1) 式および（2) 式の演算を行い二相交流電流 i 、 i ]3に変換する。 (2) 式において（2Z3) を乗じているのは、変換前と変換後で振幅の大きさを等しくするためである。電流を検出する相は u相と V相の組み合わせに限らず任意の二相あるいは三相すベてを検出してもよい。二相交流電流 i α、 i は電動機定数演算器 1に入力され、一次電流検出値 ί 1を二相交流電流 i _α、 i βの二乗の和の平方根として計算する。

図 23は、ィンバ一タによる電動機駆動装置において、通常運転時おょぴ従来の電動機定数の同定方法において、電圧指令、出力電圧位相の前段に設けられる速度制御、電流制御等のブロックを電動機定数演算器 1に置き換え-たもので、本発明の実施に必要な部分を抜粋して図示したものであり、両者は別途設けられたスィツチにより切替えるようになっている。

まず、請求項 16の実施形態の原理について説明する。

図 24に誘導電動機の停止状態（すべり s = l) における一相当たりの T一 1 型等価回路を示す。 R1は一次抵抗、 Lは漏れインダクタンス、 R 2は二次抵抗、 Mは相互インダクタンスであり、 Vは印加される電圧、 i lは電動機の一次電流、 i 2は電動機の二次電流、 i mは相互インダクタンス Mに流れる電流（励磁電流）である。

相互ィンダクタンス Mに流れる電流の変化により生じる起電力を emとして、図 24の等価回路においてキルヒホッフの法則に基づいて方程式をたてると、 v = Rl. l + I— + e„, (3)

dl

e =M— = R2-i2 (4)

"' dl

il =im + i2 (5)

となる。

漏れィンダクタンス Lは相互ィンダクタンス Mに比べ小さいので、簡単のため漏れインダクタンス Lを無視すると、（3) 式は、 = Λΐ· 1 + β_Λΐ (6) となる。また、（4) と（5) 式より、

(4) 式と（7) 式を（6) 式に代入してまとめると.

_DI . M(Rl + R2) dim

v = Rl ' im H ^; (8)

R2 dl

初期条件を

時亥 [| t = 0におレヽて、 i mO = 0 (9) として、 i mについて解くと、 im = ( 1— e ¹ ) (10)

1

M(Rl+R2)

て - (11)

RI-R2 となる。

ここで、ては時定数である。

よって、

R1-R2

τ (12)

R1 + R2

となり、相互インダクタンス Μに流れる電流 i mから時定数 τを求め、（1 2) 式に代入すると相互ィンダクタンス Μを求めることができる。

第 17の実施形態の原理について説明する。

相互インダクタンス Μに流れる電流 i mは、誘導電動機内部において流れる電流であり、誘導電動機入力端子側からは直接測定することはできない。そこで次に相互ィンダクタンス Mに流れる電流 i mを推定する方法について説明する。

(4) 式と (6) 式から

v-Rl-Π

/2 =- 03)

R2

(1 3) 式を（5) 式に代入して、 v-R\-i\

im - i\ - 2 = 1 (14)

R2

( 1 4) 式を整理して

/77 =(1+— )· 1-— (15) となる。

したがって、電動機に印加する電圧 vおよび電動機に流れる一次電流 i 1を用いて（1 5) 式により i mを求めることができ、この i mの変化から時定数てを求め（1 2) 式に代入することで相互インダクタンス Mを求めるこ-とができる。無負荷電流 1 0は、定格電圧、定格周波数の電源を誘導機に与え無負荷で回転させた場合に流れる電流であり、このときの等価回路は、図 24の T_ l型等価回路で R l、 L、 Mの直列回路として表される。

したがって、このときの電圧 Vと電流 i 1の関係は、

ω=2πΐ ,f :電源周波数（17) となり、

定格電圧を Vとして、電圧、電流の大きさだけに注目して（1 6) 式を書き直すと、

V、 Iはそれぞれ電圧と電流の大きさを表す数値で、実効値あるいは最大値もしくは平均値のいずれかで、電圧と電流で同じものであればよい。

( 1 8) 式を I 0について解くと、

V

10 （19)

' +o (L + M)² となり、無負荷電流 I 0が求まる。

(1 6)、（1 8)、（1 9) 式では R 1および Lを考慮しているが、簡単のため R 1および Lを無視することも考えられる。

電圧 v = V 1をステップで与えた場合の一次電流 i 1、相互インダクタンスに流れる電流 i mおよび一次電流 i 1と R 1、 R 2を用いて（1 5 ) 式により求めた i mの推定値 i の時間変化の波形を図 2 5に示す。 i 1、 i m、 h の収束する 71_w は（V 1 / R 1 ) であり、 ' i が 0から 71_∞ まで化するときの波形は、 i mの波形にほぼ一致していることが確認できる。したがって、このときの ½ の変化から時定数 T_im を求めればよい。

ここから、上記原理に基づく方法を実現した内容を図 2 3に基づいて説明する。 -- 以下では、 U相がピークとなるときの位相を 0 ° として説明する。

本実施形態では、電圧位相 0 Vの位相を 0 ° として実施した。

まず、電動機 3に与える所定の電圧 V 1の大きさの決定方法について説明する。電動機 3に印加する電圧 V Iは任意の値でよいが、実際には電流による発熱により誘導電動機 3を焼損しない範囲とする必要がある。したがって、ここでは電動機定格電流の 5 0 °/₀の電流値となるように電圧 V 1を与える場合について V 1の決定方法を例を挙げて説明する。まず、電圧指令 V— r e f を零として与え、電流検出値 i 1を測定しながら、 V— r e f を誘導電動機の定格電圧の 1 0 0 0分の 1刻みずつ加算して大きくしていく。そして、電流検出値 i 1が誘導電動機定格電流の 5 0 %に達したところで、その時の V— r e f の値を V Iとして記憶し、電動機 3への電力の供給を遮断する。電圧指令の増加量は、急激に電流が変化しない程度の大きさで任意に設定すればよい。また、電流制御器が備わつている場合には、電流指令として定格電流の 5 0 %の値を与え、検出電流値が電流指令値に一致した段階で、その時の電流指令値を V Iとすればよいし、本発明に述べている相互ィンダクタンスあるいは無負荷電流の同定の前に、直流電流を流して一次抵抗を測定している場合には、その時の電流値および電圧指令値を用いてもよレ、。もちろん、電流値は定格電流の 5 0。/o以外の値としてもよい。次に、電圧指令 V— r e f として V Iを与え、誘導電動機 3に電圧をステップで印加する。この時の一次電流 i 1を測定し、上記（1 5 ) 式により i を求める。ここで、（1 5 ) 式における Vは V— r e f 、 i mは i に相当する。 R 1、 R 2は誘導電動機の試験成績表あるいは既存の別の同定手段により与えられた値を用いる。

h の立ち上がり波形から時定数てを求め、この時の値を τ とする。てを（1 2 ) 式に示すてに代入して相互インダクタンス Μを求める。時定数 i_im は、が 0から最終（収束）の値の（1一 l Z e ) = 0 . 6 3 2倍に達するまでの時間を計測して求める方法が一般的であるが、任意の電流値における電流の変化とその間の時間を測定して、その時間が時定数に一致するような換算を施してもよい。後者の場合は、複数点での測定が可能となるため、いくつかのデータを測定し平均を取ることによってばらつきを低減させることが可-能である。第 1 7の実施形態について説明する。

誘導電動機の定格電圧 V r a t eおよび定格周波数 ί r a t eは、誘導電動機の仕様として与えられるものであるので、これと、誘導電動機の試験成績表あるいは既存の別の同定手段により与えられた R 1、 L、 R 2および前述の方法により同定した Mを用いて、（1 9 ) 式に当てはめると、

Vraie

70 = (20)

Λ/Λ!² + (27rfrate)²(L + M)² となり、無負荷電流 I 0が求まる。

ある程度の誤差が許容できる場合には、簡単のため、 Lおよび R 1を省略して計算してもよい。

次に、請求項 1 6の実施形態について説明する。

前述した通り、直流を流した状態では誘導電動機の等価回路は一次抵抗だけとみなすことができる。したがって、直流電圧を印加した直後は過渡的に二次抵抗にも電流が流れるが、十分時間が経過したときには、一次抵抗だけとなるため、一次電流値 i 1が収束した場合の電流値をしとすれば電圧となり、前記（1 5 ) 式は、

^{!m = n} - い'¹) (^{2 1} ) と書きなおすことができる。

ここで、 i mは推定値であるので、 i と記述し、以降は前述の第 1 6の実施形態と同様にして演算を行う。このようにすると、演算に際し、電圧値を使わないため、駆動装置の電圧精度に依存しない測定を行うことができる。前述のように電圧指令の与え方を、一次抵抗測定時の値を用いるようにした場合は、 / の値は、抵抗測定時に読み取った電流値を用いればよい。

第 1 9の実施形態は、第 1 8の実施形態の ΐτ の演算方法を用いて、第 1 7 の実施形態を実施したものである。

Claims

請求の範囲

1 . 電動機の一次電流の d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の d軸補助電圧指令値とを加算し、 d軸電圧指令値を得る第 1の加算器と、電動機の一次電流の q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の q軸補助電圧指令値とを加算し、 q軸電圧指令値を得る第 2の加算器と、 d軸電圧指令値および q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ V— r e f と電圧位相 6 Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Y (スター）結線の等価回路に変換して扱うことにより制御する、電動機のべクトル制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

予め任意に設定された一定値の d軸電流指令値 i d _ r e f 1と q軸電流指令値 i q _ r e f 1を 1番目の指令値として与え、 d軸補助電圧指令値 V d— r e f — cと q軸補助電圧指令値 v q _ r e f _ cをともに零として与えて前記べクトル制御装置を動作させるステップと、

予め設定された第 1の時間経過した後、 d軸比例積分制御器の比例ゲインぉよぴ q軸比.例積分制御器の比例ゲインを零とし、この時刻から予め設定された第 2 の時間経過した後に、 d軸電圧指令 V d— r e f および q軸電圧指令 V q一 r e f から電圧指令 v_ref=V (vd_ref^r+vq refうを作成し、 d軸電流検出値 i d f bと q軸電流検出値 i q f bから電流検出

ί一 fb= （id fb^r+iq fb²) を作成するステップと、

この第 2の時間内の任意の時間内において記録した V r e f の平均値と i f bの平均値を 1番目のデータ v— r e f 1、 i _ f b 1とするステップと、前記両比例積分制御器のゲインを元の値に戻し、予め任意に設定された一定値の d軸電流指令値 i d— r e f 2と q軸電流指令値 i q— r e f 2を 2番目の指令値として与え、 d軸補助電圧指令値 V d _ r e f _ cと q軸補助電圧指令値 v q __ r e f— cをともに零として与えて前記べクトル制御装置を動作させるステップと、

予め設定された第 1の設定時間経過した後、 d軸電流比例積分制御器の比例ゲィンおよび q軸電流比例積分制御器の比例ゲインを零とし、この時刻から予め設定された第 2の時間経過した後に、この第 2の時間内の任意の時間内において記録した V— r e f の平均値と i— f bの平均値を 2番目のデータ v— r e f 2、 i— f b 2として電動機の 1次抵抗を

= ( Cv_ref2-v refl)/7 }ノ (し fb2-i fbl") より求め、

および電動機の線間抵抗値を Rw== 2 . R 1より求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

2 . 第 1の時間経過した後に、 d軸電流比例積分制御器の出力を d軸補助電圧指令値とすると同時に d軸電流比例積分制御器の比例ゲインおよび積分ゲインおよび d軸電流比例積分制御器の出力を零とし、 q軸電流比例積分制御器の出力を q軸補助電圧指令値とすると同時に q軸電流比例積分制御器の比例ゲインぉよぴ積分ゲインおよび q軸電流比例積分制御器の出力を零として前記第 1の時間経過後の動作を同様に行う、請求項 1記載の方法。

3 . 予め任意に設定された一定値の指令値である d軸電流指令値と q軸電流指令値を 3種類以上のレベルとし、それぞれの区間において求めた一次抵抗の値の平均値を一次抵抗値として求める、請求項 1または 2記載の方法。

4 . 電動機の一次電流の d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力し、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の d軸補助電圧指令値とを加算し、 d軸電圧指令値を得る第 1の加算器と、電動機の一次電流の q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の q軸補助電圧指令値とを加算し、 q軸電圧指令値を得る第 2の加算器と、 d軸電圧指令値および q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ V— r e f と電圧位相 θ Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Υ (スター）結線の等価回路に変換して扱うことにより制御する、電動機のベクトル制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

前記両比例積分制御器のゲインおよび出力おょぴ d軸補助電圧指令および q軸補助電圧指令を零とし、電圧位相 Θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を、電動機の定格運転周波数の 10分の 1以上の周波数 f hおよび電圧の振幅を V ampとして v— r e f =v amp - s i n (2 · π · f h · t ) で与えるステップと、

v ampは、 d軸電流検出値 i d— f bと q軸電流検出値 i q— f bから求まる電流値し fb= (id— fb!+iq— fb が予め任意に設定された第 1の電流設定値になるように i— f bを監視しながら V ampを加減調整するステップと、

i— f bが前記第 1の電流設定値になった後、任意の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v— r e f— a v e 1、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i„f b— a v e l、および v_ r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 1とするステップと、

予め設定された第 2の電流設定値になるように v ampを調整し、前記設定時間経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v— r e f — a v e 2、電流検出値 i— f b'の大きさの絶対値の平均値を i— f b— a v e 2、 v__r e f を基準とした i— f bの位相を 0 d i f 2とし、

Zx=Kv一 reし ave2 - v一 reし avel)//!}/ (し fb一 ave2- Lfb一 avel), θ ά 1_ι={θ άϋ Θ dil2)/2 Zx_r=Zx-cos 0dif_L. Zx_i=Zx-sin0 di f_L を計算- こらカゝら、

電動機の二次抵抗を R2 = Z x— r—Rl、漏れィンダクタンスを L = Z x— i / (2 · π · f h)

として求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

5. 電圧指令値に直流オフセット成分 V— r e f_o f sを加え、 v— r e f v amp · s i n ( 2 · π · f h - t ) + v一 r e f一 o f sとなる電圧キ旨令を与え、電流検出値 i一 f bを、直流成分を除去し f h成分の信号は通過できるように設計されたハイパスフィルタに入力し、その出力を新たに i— f bとして用い、同様に V— r e f を i— f bに用いたのと同じ特性を持つハイパスフィルタに入力し、その出力を新たに V— r e f として用いて前記演算式を用いて電動機の二次抵抗 R 2および漏れインダクタンス Lを求める、請求項 4記載の方法。

6. 第 1の電流設定値におけるハイパスフィルタに入力する前の電圧指令 V — r e f の平均値 _v— _r e f _d c 1および電流検出値 i— f bの平均値 i— f b— d c 1と、第 2の電流設定値におけるハイパスフィルタに入力する前の電圧指令 V— r e f の平均値 v— r e f— d c 2および電流検出値 i— f bの平均値 i__f b— d c 2を用いて、一次抵抗

R v一 reし dc2- γ— reし dc2)/ l)/(i_『bJc2-Lfb-dd) を求め、この一次抵抗値を用いて二次抵抗 R 2を求める、請求項 5記載の方法。

7. 電動機の一次電流の d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力し、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の d軸補助電圧指令値とを加算し、 d軸電圧指令値を得る第 1の加算器と、電動機の一次電流の q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器と、この比例積分制御器の出力と任意の q軸補助電圧指令値とを加算し、 q軸電圧指令値を得る第 2の加算器と、 d軸電圧指令値および q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ V— r e f と電圧位相 θ Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Y (スター）結線の等価回路に変換して扱うことにより制御する、電動機のベクトル制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

前記両比例積分制御器のゲインおよび出力および d軸補助電圧指令および q軸補助電圧指令を零とし、電圧位相 Θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を、電動機の定格運転周波数の 5分の 1以下の周波数 f 1 および電圧の振幅を V a m pとして V— r e f = v a m p - s i n (2 - - f 1 · t ) で与えるステップと、

V a mpは、 d軸電流検出値 i d— f bと q軸電流検出値 i q— f bから求まる電流値

が予め任意に設定された第 1の電流設定値になるように i— f bを監視しながら V a mpを加減調整するステップと、

i _f bが前記第 1の電流設定値になった後、任意の第 1の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v一 r e f — a v e 3、電流検出値 i — f bの大きさの絶対値の平均値を i — f b— a v e 3、 v_ r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 3とするステップと、

予め設定された第 2の電流設定値になるように v a m pを調整し、前記第 1の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を V一 r e ί— a V e 4、電流検出値 i一 f bの大きさの絶対値の平均値を i一 f b— a v e 4、 v_r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i ί 4とし、

Ζχ2= { (v— reし ave4-v— reし ave3)/ }/ (i_fb一 ave4 - i一 fb一 ave3) . Θ diし ra= (0dif3+0dif4)/Z Zx_r2=Zx-cos Θ dif m を計算するステップと、

これら力ゝら、電動機の相

8. 電圧指令値に直流オフセット成分 V— r e f _o f sを加え、 v— r e f =v amp ' s i n (2 ' 7c ' f l ' t) + v— r e f— o f sとなる電圧指令を与え、電流検出値 i_f bを、直流成分を除去し f h成分の信号は通過できるように設計されたハイパスフィルタに入力し、その出力を新たに i— f bとして用い、同様に V— r e f を i— f bに用いたのと同じ特性を持つハイパスフィルタに入力し、その出力を新たに V— r e f として前記演算式を用いて電動機の相互インダクタンス Mを求める、請求項 7記載の方法。

9. 第 1の電流設定値におけるハイパスフィルタに入力する前の電圧指令 V — r e f の平均値 v— r e f _d c 1および電流検出値 i— f bの平均値 i― f b_d c 1と、第 2の電流設定値におけるハイパスフィルタに入力する前の電圧指令 V— r e f の平均値 v— r e f _d c 2および電流検出値 i— f bの平均値 i— f b— d c 2を用いて、一次抵抗

Rl = {(Y_reLdc2-v_ref_dc2)/ 3)/(i_fb_dc2-i_ib_dcl) を求め、この一次抵抗値を用いて二次抵抗 R 2を求める、請求項 8記載の方法。

10. 電動機の一次電流の d軸成分の電流指令と d軸成分の電流検出値を入力し、両者の偏差を零とするように制御する d軸電流比例積分制御器と、電動機の一次電流の q軸成分の電流指令と q軸成分の電流検出値を入力とし、両者の偏差を零とするように制御する q軸電流比例積分制御器と、前記 d軸電流比例積分制御器の出力である d軸電圧指令値および前記 q軸電流比例積分制御器の出力である q軸電圧指令値から電圧指令の大きさ v—r e f と電圧位相 θ Vを演算し、電圧指令の大きさと電圧指令の位相を基に直流を三相交流に変換して出力する電力変換器を有し、任意の速度指令に一致して運転するように d軸電流指令および q軸電流指令を制御する電動機制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

任意の負荷状態、任意の速度で電動機を運転レた状態で、任意の時刻において、出力周波数 f p h i、 d軸電圧指令 V d— r e f 、 q軸電圧指令 v q一 r e f 、 d軸電流検出値 i d— f b、 q軸電流検出値 i q— i'bおよび電動機の基底電圧 v— b a s e_N 基底周波数 f— b a s e、一次抵抗値 R 1、漏れインダクタンス Lを用いて

Vqq = ^Vq -Rl-iq_fb-2n- fphi . L -id― fb

Vdd =^V"~.^ej -Rhid fb + 2n.fphi.L'iq fb

V3 ―

Q = Vqq ' id一 fb - Vqq . ia fb

E = ^Vqq¹ +Vdd'

E¹

M

2n-fphi-Q

V base I

10

27Γ · f_base(M + L) を計算することにより、電動機の相互ィンダクタンス Mおよび無負荷電流 I 0の両方あるいはどちらか一方を求める、誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 1. インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、ィンバータ出力の任意の二相あるいは三相を流れる電流を検出する電流検出器と、電動機に流す一次電流の電流指令値と該電流検出器により検出された電流値から得られた一次電流検出器の一次電流値 i — f bとを入力とし、両者の偏差を零とするように出力電圧指令値 v—r e f を制御する比例積分制御器と、電圧指令値 v__r e f と電圧出力位相 θ Vを基に三相交流を出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Υ (スター）結線の等価回路に変換して扱う電動機制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であつて、

電圧出力位相 θ Vは予め設定された任意の位相とし、予め任意に設定された一定ィ直の電流指令値 i __r e f 1を 1番目の指令値として与え、前記比例積分制御器を動作させるステップと、

予め設定された第 1の時間経過した後、前記比例積分制御器の比例ゲインを零とし、この時刻から予め設定された第 2の時間経過した後に、この第 2の時間内の任意の時間内において記録した v—r e f の平均値と i— f bの平均値を第 1 番目のデータ V— r e f 1、 i— f b 1とするステップと、前記比例積分制御器のゲインを元の値に戻し、予め任意に設定された一定値の電流指令値 i— r e f 2を 2番目の指令値として与え、前記比例積分制御器を動作させるステップと、

予め設定された第 1の時間経過した後、前記比例積分制御器の比例ゲインを零とし、この時刻から予め設定された第 2の時間経過した後に、この第 2の時間内の任意の時間内において記録した v—r e f の平均値と i— f bの平均値を 2番目のデータ V— r e f 2、 i — f b 2とするステップと、

電動機の 1次抵抗 R 1を

Rl= {(v ref2-v_refl)/ }/(ijb2-i_lbl) より求め、電動機の線間抵抗値を RL- L= 2 · R 1より求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 2. 予め任意に設定された一定値の指令値である電流指令値を 3種類以上のレベルとし、それぞれの区間において求めた一次抵抗の値の平均値を一次抵抗値として求める、請求項 1 1記載の方法。

1 3. 計測した値 V— r e f l、 i— f b l、 v— r e f 2、 i— f b 2力ら得られる一次方程式から電流検出値 i f— f bが零のときの電流指令値 v—r e f 0を演算し、電圧オフセット値とする、請求項 1 1記載の方法。

14. ' インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、インバータ出力の任意の二相あるいは三相に設けられた電流検出器と、電動機に流す一次電流の電流指令値と該電流検出器により検出された電流値から得られた一次電流検出器の一次電流値 i一 f bを入力し、両者の偏差を零とするように出力電圧指令値 v—r e f を制御する比例積分制御器と、電圧指令値 v—r e f と電圧出力位相 θ Vを基に三相交流を出力する電力変換器を有し、電動機を三相 Υ (スター）結線の等価回路に変換して扱う電動機制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令の大きさ V r e f を、電動機の基底運転周波数の 1 0分の 1以上の周波数 f h 1および電圧の振幅を v a m pとして V一 r e f = v a m p ■ s i n 2 · 兀 ' f h l · t ) で与え電流検出値 i— f bが予め任意に設定された電流設定 itになるように i一 f b を監視しながら v a m pを加減調整するステップと、

i_f bが前記電流設定値になった後、任意の設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V— r e f の絶対値の平均値を v一 r e f — a v e 1、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i— f b— a b e l、 v_r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 1とするステップと、

周波数を電動機の基底運転周波数の 1 0分の 1以上で f h 1とは異なる周波数 f h 2とし、前記電流設定値になるように V a m pを調整し、前記設定時間を経過した後に、電圧指令の大きさ V一 r e f の絶対値の平均値を v— r e ί __a v e 2、電流検出値 i— f bの大きさの絶対値の平均値を i_f b— a v e 2、 v 一— r e f を基準とした i— f bの位相を Θ d i f 2とし、

Zxl = (v_re f_ave 1/^3) / (i_fb_avel) , Zx2= (v_re f_aveZ/ 3) / (i_fb_ave2) Zxrl=Zxl-cos Θ dii— L, Zxr2=Zx2-cos Θ diし 2,

Zxil=Zxl-sin0dif_L, Zxi2=Zx2-sin dif_2 を計算するステップと、 ' 周波数 ί h iのときの Z x r 1および周波数 f h 2のときの Z x r 2を用いて得られる一次方程式から周波数 f hが f h 1 · f h 2/ (f h 1 + f h 2) のときの Z x rの値を演算し、これと電動機の一次抵抗値 R 1を用いて電動機の二次抵抗を R 2 = Z X r一 R 1により求めるステップと、

また、 f h 1および f h 2の高い方の周波数を f h— 1とし、このときの Z x iの値を Z i とした場合に、漏れィンダクタンスを L = Z X i / (2 · π · f h— 1) より求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 5. 請求項 1 3記載の方法で求めた電圧オフセット値 V— r e f 0を用い

Zx 1 = (v— r eし ave ― v— re fO) / (i_fb_avel) .

Zx2=(v— reし ave2/ — v— _refo)ノ（し f_b__ave2) とすることにより、電動機の二次抵抗 R 2および漏れィンダクタンス Lを求める、請求項 1 4記載の誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 6 . インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該誘導電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、出力電圧指令値 V— r e f と電圧出力位相 Θ Vを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導電動機に流れる一次電流を検出する電流検出器を有し、該電流検出器により検出した電流値から得られる一次電流検出値 i 1を入力とする電動機制御装置における誘導電動機の電動機定数測定法であって、

誘導電動機の一相当りの等価回路を T― 1型等価回路とするステップと、電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令 V— r e f として所定の一定値を与え、この際に誘導電動機に流れる一次電流検出値 i 1を読み取り、前記一次電流値 i 1および別の手段により与えられた一次抵抗値 R 1、二次抵抗値 R 2を用いて、相互インダクタンス Mに流れる電流 i mを ιτη = 丄+— \ Ίΐ

R2 R2 により推定- この電流推定値 i»<t) の立ち上がり波形から時定数て _im を求めるステップと、

相互ィンダクタンス Mを M = ^R1 ' ^R2 · τ - im により求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 7 . 相互ィンダクタンス Mあるいは時定数 i_im および別の手段により与えられた一次抵抗値 R l、漏れインダクタンスし、二次抵抗値 R 2ならびに電動機の定格として与えられる定格電圧 V r a t e、定格周波数 f r a t eと前記相互インダクタンス Mを用いて無負荷電流 I 0を求める、請求項 1 6記載の誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 8 . インバータにより三相交流を誘導電動機に供給し、該誘導電動機の可変速運転を行う電動機制御装置であって、出力電圧指令値 v _ r e f と電圧出力位相 Θ Vを基に三相交流を出力する電力変換器と、該誘導電動機に流れる一次電流を検出する電流検出器を有し、該電流検出器により検出した電流値から得られる一次電流検出値 i 1を入力とする電動機制御装置における誘導電動機の電動機定数測定方法であって、

誘導電動機の一相当りの等価回路を T— 1型等価回路とするステップと、電圧位相 θ Vを予め設定された任意の固定値とし、電圧指令 v __ r e f として所定の一定ィ直を与え、この際に誘導電動機に流れる一次電流検出値 i 1を読み取り、かつ、電圧指令 V— r e f を与えた場合に、一次電流値 i 1が一定値に収束したときのィ直を /しとした場合に、前記一次電流値 i 1および別の手段により与えられた一次抵抗値 R 1、二次抵抗値 R 2を用いて、相互インダクタンス Mに流れる電流 i mを im = il (!1。 - ilj により推定するステップと、

この電流推定値 im(t~) の立ち上がり波形から時定数 ;_im を求めるステップと、

相互インダクタンス Mを

R1 - R2

M im

R1 + R2

により求めるステップを有する、誘導電動機の電動機定数測定方法。

1 9 . 求めた相互インダクタンス Mあるいは時定数 ;_im および別の手段により与えられた一次抵抗値 R 1、漏れインダクタンスし、二次抵抗値 R 2ならびに電動機の定格として与えられる定格電圧 V r a t e , 定格周波数 f r a t _eと前記相互インダクタンス Mを用いて無負荷電流 I 0を求める、請求項 1 8記載の方法。

3フ