JP3266790B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のベク
トル制御装置に係り、特に鉄損を無視できない誘導電動
機、また、運転中の温度変化が大きな誘導電動機を駆動
する場合でも良好なベクトル制御性能が実現でき、且つ
最大効率運転が可能な誘導電動機の制御装置、さらに、
出力電圧の飽和を解消しトルク制御特性の低下を防止す
る誘導電動機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機のベクトル制御方式は、公知
のように、誘導電動機の１次電流を励磁電流成分とトル
ク電流成分とに分離し、発生トルクと２次磁束とをそれ
ぞれ自由に制御できる方式である。ここで、励磁電流成
分をＩｏ、トルク電流成分をＩｔとすると、誘導電動機
の発生トルクＴｍは次式によって表される。

【０００３】

【数１】 但し、Ｐｍは極対数であり、Ｍは誘導電動機の１次２次
相互インダクタンスである。

【０００４】また、誘導電動機の１次周波数ωは次式に
よって与えられる。

【０００５】

【数２】 ここで、ωｒは誘導電動機の回転周波数であり、ωｓは
すべり周波数で次式によって与えられる。

【０００６】

【数３】

【０００７】上記（１）式から分かるように、ある値の
発生トルクを得るためのＩｏとＩｔの組み合わせは無数
に存在する。このＩｏとＩｔの組み合わせを調整するこ
とで誘導電動機を高い効率で運転することが可能とな
る。これに関連した第１の従来技術として、文献［昭和
５７年電気学会全国大会講演論文 Ｎｏ．５７４］に示
された手法が知られている。この手法では、トルク指令
に応じてＩｏとＩｔがそれぞれ次式を満たすように制御
することで、誘導電動機の効率を最大にして運転でき
る。

【０００８】

【数４】

【０００９】このとき、（３）式から、ωｓは次式のよ
うに一定値となることがわかる。

【００１０】

【数５】

【００１１】この第１の従来技術に基づいて誘導電動機
の最大効率運転を行う誘導電動機の制御装置の従来例を
図２３に示す。この制御装置は特開平５−３８１８１号
に示されている。この図において、１は誘導電動機であ
り、ＰＷＭインバータ１０より誘導電動機１に供給され
る各相毎の１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩｗｓは電流検
出器４によって検出される。誘導電動機１の実回転速
度、即ち回転周波数ωｒは速度検出器７にて検出されて
減算器１２１に入力される。

【００１２】減算器１２１は回転周波数ωｒと、図示し
ていない速度指令発生器から出力された速度指令ωｒ＊
との偏差を求めて増幅器１２２に入力する。増幅器１２
２は偏差結果をトルク電流成分指令Ｉｔ＊として出力す
る。乗算器１２３はトルク電流成分指令Ｉｔ＊と後述す
る演算によって求められた励磁電流成分指令Ｉｏ＊とを
乗算し、トルクに比例した信号Ｔを関数発生器１２４へ
出力する。

【００１３】関数発生器１２４は信号Ｔを入力すると励
磁電流成分指令Ｉｏ＊を演算し、補償回路１２５を通し
て出力する。励磁電流成分指令Ｉｏ＊は、トルク電流成
分指令Ｉｔ＊が入力される乗算器１２３、除算器１２６
及びベクトル演算器１２９に入力される。

【００１４】除算器１２６は、トルク電流成分指令Ｉｔ
＊と励磁電流成分指令Ｉｏ＊とを除算し、除算結果をす
べり周波数ωｓ演算用の係数器１２７に入力する。そし
て、加算器１２８はすべり周波数ωｓと回転周波数ωｒ
とを加算して誘導電動機１の１次周波数ωを演算してベ
クトル演算器１２９に入力する。更に、ベクトル演算器
１２９は入力されたトルク電流成分指令Ｉｔ＊、励磁電
流成分指令Ｉｏ＊及び１次周波数ωより誘導電動機１に
供給すべき各相毎の１次電流指令Ｉｕｓ＊、Ｉｖｓ＊及
びＩｗｓ＊を演算して出力する。

【００１５】これらの１次電流指令と電流検出器４によ
って検出された１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩｗｓとの
偏差がそれぞれ減算器１３０、１３１及び１３２によっ
て求められ、これらの偏差を増幅器１３３、１３４及び
１３５で増幅し、誘導電動機１の各相毎の１次電圧指令
Ｖｕｓ＊、Ｖｖｓ＊及びＶｗｓ＊としてＰＷＭインバー
タ１０に出力する。

【００１６】従来装置の動作について説明する。まず、
減算器１２１によって、図示していない速度指令発生器
から出力された速度指令ωｒ＊と速度検出器７から出力
された回転周波数ωｒとの偏差が求められ、増幅器１２
２に入力される。すると、増幅器１２２からトルク電流
成分指令Ｉｔ＊が出力する。

【００１７】次に、乗算器１２３によって、このトルク
電流成分指令Ｉｔ＊と後述する演算によって求められた
励磁電流成分指令Ｉｏ＊とが乗算され、トルクに比例し
た信号Ｔが出力される。ここで、（１）式から、信号Ｔ
は次式によって表されることがわかる。

【００１８】

【数６】

【００１９】信号Ｔを関数発生器１２４に入力すると次
式に従って励磁電流成分指令Ｉｏ＊が求められる。

【００２０】

【数７】

【００２１】但し、Ｋは定数であり、（１）式から次式
によって与えられる。

【００２２】

【数８】

【００２３】補償回路１２５は、誘導電動機１の２次磁
束が励磁電流成分に対し１次遅れの応答特性を持つこと
から、これを補正する目的で設けたものであり、この補
償回路１２５から最終的に励磁電流成分指令Ｉｏ＊が出
力される。

【００２４】次に、除算器１２６にトルク電流成分指令
Ｉｔ＊と励磁電流成分指令Ｉｏ＊を入力すると、Ｉｔ＊
／Ｉｏ＊の値が求められる。そこで、除算器１２６の出
力を係数の値がＲｒ／Ｍに等しい係数器１２７に入力す
ると、（３）式の演算によってすべり周波数ωｓが出力
される。続いて、このすべり周波数ωｓと速度検出器７
から出力された回転周波数ωｒとを加算器１２８によっ
て加算すると、（２）式の演算が行われ、１次周波数ω
が求められる。

【００２５】更に、上記のトルク電流成分指令Ｉｔ＊、
励磁電流成分指令Ｉｏ＊及び１次周波数ωをベクトル演
算器１２９に入力すると、誘導電動機１に供給すべき各
相毎の１次電流指令Ｉｕｓ＊、Ｉｖｓ＊及びＩｗｓ＊が
出力される。続いて、これらの１次電流指令と電流検出
器４によって検出された１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩ
ｗｓとの偏差が、それぞれ減算器１３０、１３１及び１
３２によって求められる。これらの偏差を増幅器１３
３、１３４及び１３５に入力すると、誘導電動機１の各
相毎の１次電圧指令Ｖｕｓ＊、Ｖｖｓ＊及びＶｗｓ＊が
それぞれ出力される。

【００２６】ＰＷＭインバータ１０によって、誘導電動
機１の１次電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ及びＶｗｓがそれぞれ、
これらの１次電圧指令に追従するように制御される。そ
の結果、誘導電動機１の１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩ
ｗｓが、それぞれの指令に追従する。ひいては、誘導電
動機１の励磁電流成分及びトルク電流成分もそれぞれの
指令に追従する。

【００２７】また、従来の誘導電動機のベクトル制御法
においては電源側直流電圧の制限により出力電圧が飽和
した場合、インバータの出力波形が乱れて振動やトルク
制御性能の低下を引き起こしてしまう。これに関連した
第２の従来技術として、実開平６−２１３９４号に示さ
れたベクトル制御装置が知られている。この従来技術に
よるベクトル制御装置では、電源側直流電圧から求めた
出力可能な１次電圧の限界値と１次電圧指令とを比較
し、比例積分（ＰＩ）演算により磁束指令の補正成分を
求め、電圧飽和が発生した場合に、上記磁束指令補正成
分によって磁束指令の補正を行うことで、電圧飽和を解
消する。

【００２８】この従来技術によるベクトル制御装置を図
２４に示す。尚、図中、図２３と同一符号は同一または
相当部分を示す。図２４において、１４１は三相電源、
１４２は三相電源１４１からの三相交流を直流に変換す
るコンバータ、１４３はコンバータ１４２により変換さ
れた直流の電圧を検出して出力信号Ｖｄｃとして出力す
る直流電圧検出部、１４９は電流検出器４が検出した三
相電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩｗｓを入力して直交回転座
標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ
及びｑ軸成分Ｉｑｓを出力する座標変換部（Ａ）、１４
８はトルク電流指令に用いる１次電流のｑ軸成分指令Ｉ
ｑｓ＊として、ＡＳＲアンプ（速度指令ωｒ＊と速度ω
ｒの偏差の増幅器）１２２の出力または外部設定のトル
ク指令のどちらかを選択する切替部、１４４は直流電圧
Ｖｄｃと後述する座標変換部（Ｂ）の出力である１次電
圧指令Ｖｓ＊とを入力して、電圧飽和時の励磁指令補正
成分ΔＩｄｓを出力する界磁弱め演算部、１４５は界磁
指令設定値を入力してリミッタ処理を行うリミッタ処理
部、１４６はリミッタ処理を行った励磁指令から励磁指
令補正成分ΔＩｄｓを減算して励磁電流指令に用いる１
次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊となす減算器、１５０は
１次電流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊とｑ軸成分Ｉｑｓを入
力してその偏差を求める減算器、１５１は１次電流のｄ
軸成分指令Ｉｄｓ＊とｄ軸成分Ｉｄｓとを入力しその偏
差を求める減算器、１５２及び１５３はそれぞれ減算器
１５０、１５１で求めた偏差を増幅して１次電圧のｑ軸
補正成分ΔＶｑｓ及びｄ軸補正成分ΔＶｄｓを出力する
ＡＣＲアンプ（増幅器）、１４７は１次電流のｄ軸成分
指令Ｉｄｓ＊とｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊及び速度検出器７
の出力である回転周波数ωｒを入力して誘導機１を模擬
したベクトル演算を行い、１次電圧のｄ軸成分Ｖｄｓと
ｑ軸成分Ｖｑｓとを出力する誘導機モデル、１５４は１
次電圧のｑ軸成分Ｖｑｓとｑ軸補正成分ΔＶｑｓとを加
算して１次電圧のｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊となす加算器、
１５５は１次電圧のｄ軸成分Ｖｄｓとｄ軸補正成分ΔＶ
ｄｓを加算して１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊となす
加算器、１５６は１次電圧のｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊とｄ
軸成分指令Ｖｄｓ＊とを入力し極座標に変換して１次電
圧指令Ｖｓ＊と位相ψを出力する座標変換部（Ｂ）、１
５７は１次電圧指令Ｖｓ＊と位相ψを入力し誘導電動機
１の各相毎の１次電圧指令Ｖｕｓ＊、Ｖｖｓ＊及びＶｗ
ｓ＊を求めＰＷＭ演算を行うＰＷＭ演算部、１５８はＰ
ＷＭ演算部１５７の出力を入力しＰＷＭインバータ内の
各相のスイッチング信号を生成するベース回路である。

【００２９】図２５は上述した界磁弱め演算部１４４の
詳細な構成を示すブロック図である。界磁弱め演算部１
４４は、直流電圧Ｖｄｃを入力して、ＰＷＭインバータ
１０が出力可能な１次電圧の限界Ｖｓｍａｘを演算して
出力する限界出力演算部１６１と、１次電圧指令Ｖｓ＊
を入力しその１次遅れ成分Ｖｓ＊Ｆを求め、Ｖｓ＊Ｆ＜
Ｖｓｍａｘの場合には、飽和電圧指令Ｖｓ＊’＝Ｖｓｍ
ａｘ、また、Ｖｓ＊Ｆ≧Ｖｓｍａｘの場合には、飽和電
圧指令Ｖｓ＊’＝Ｖｓ＊ＦとしてＶｓ＊’をそれぞれ出
力する飽和電圧指令発生部１６２と、出力可能な１次電
圧の限界Ｖｓｍａｘと飽和電圧指令Ｖｓ＊’の偏差を求
める減算器１６３と、この偏差を増幅して励磁指令補正
成分ΔＩｄｓを出力するＰＩ演算部１６４より構成され
ている。

【００３０】この従来装置の動作について説明する。先
ず、切替部１４８により誘導電動機１を速度制御系で運
転するか、トルク制御系で運転するかの選択がなされ
る。ＡＳＲアンプ１２２側に切り換えた場合には、速度
制御系を、外部設定トルク指令側に切り換えた場合に
は、トルク制御系を選択したことになる。速度制御系を
選択した場合、減算器１２１によって速度指令ωｒ＊と
速度検出器７から出力された回転周波数ωｒとの偏差が
求められ、この偏差を入力したＡＳＲアンプ１２２の出
力がトルク電流指令に用いる１次電流のｑ軸成分指令Ｉ
ｑｓ＊となる。トルク制御系を選択した場合、外部設定
トルク指令がトルク電流指令に用いる１次電流のｑ軸成
分指令Ｉｑｓ＊となる。

【００３１】また、リミッタ処理部１４５を通過した励
磁指令設定値は、減算器１４６で後述するＰＩ演算部１
６４が出力する電圧飽和時の励磁指令補正成分ΔＩｄｓ
と突き合わされ、励磁電流指令に用いる１次電流のｄ軸
成分指令Ｉｄｓ＊が出力される。

【００３２】電流検出器４によって検出された１次電流
Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩｗｓを座標変換部（Ａ）１４９に
入力すると１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑ
ｓが出力される。

【００３３】次に、減算器１５０により１次電流のｑ軸
成分指令Ｉｑｓ＊とｑ軸成分Ｉｑｓとの偏差が求められ
る。この偏差をＡＣＲアンプ１５２に入力すると、１次
電圧のｑ軸補正成分ΔＶｑｓが出力される。また、減算
器１５１により１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊とｄ軸
成分Ｉｄｓの偏差が求められる。この偏差をＡＣＲアン
プ１５３に入力すると、１次電圧のｄ軸補正成分ΔＶｄ
ｓが出力される。

【００３４】更に、誘導機モデル１４７に１次電流のｄ
軸成分指令Ｉｄｓ＊、ｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊及び回転周
波数ωｒを入力すると、誘導電動機の電圧・電流方程式
に基づいて１次電圧のｄ軸成分Ｖｄｓとｑ軸成分Ｖｑｓ
とが求められる。続いて、加算器１５４により１次電圧
のｑ軸成分Ｖｑｓ及びｑ軸補正成分ΔＶｑｓが加算さ
れ、１次電圧のｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊が出力される。ま
た、加算器１５５により１次電圧のｄ軸成分Ｖｄｓ及び
ｄ軸補正成分ΔＶｄｓが加算され、１次電圧のｄ軸成分
指令Ｖｄｓ＊が出力される。

【００３５】座標変換部（Ｂ）１５６にこれら１次電圧
のｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊とｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊とを入
力すると、次式による極座標への変換がなされ、１次電
圧指令Ｖｓ＊と位相ψが出力される。

【００３６】

【数９】

【００３７】この１次電圧指令Ｖｓ＊と位相ψとをＰＷ
Ｍ演算部１５７に入力すると、各相毎の１次電圧指令Ｖ
ｕｓ＊、Ｖｖｓ＊及びＶｗｓ＊が求められ、ＰＷＭ演算
が行われる。ベース回路１５８はＰＷＭ演算結果に基づ
いてＵ、Ｖ、Ｗの各相のスイッチング信号を生成し、Ｐ
ＷＭインバータ１０を駆動する。従って、誘導電動機１
の１次電圧Ｖｕｓ、Ｖｖｓ及びＶｗｓはそれぞれこれら
の１次電圧指令に追従するように制御されるので、その
結果、誘導電動機１の１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ及びＩｗ
ｓがそれぞれの指令に追従する。ひいては、誘導電動機
１の励磁電流成分及びトルク電流成分もそれぞれの指令
に追従する。

【００３８】ここで、直流電圧検出部１４３の出力であ
る直流電圧Ｖｄｃ及び座標変換部（Ｂ）１５６の出力で
ある１次電圧指令Ｖｓ＊は界磁弱め演算部１４４に入力
される。界磁弱め演算部１４４の内部では、限界出力演
算部１６１が直流電圧Ｖｄｃから次式に基づいて出力可
能な１次電圧の限界Ｖｓｍａｘを演算し、これを出力す
る。

【００３９】

【数１０】

【００４０】更に、飽和電圧指令発生部１６２は１次電
圧指令Ｖｓ＊の１次遅れ成分Ｖｓ＊Ｆを求め、次式に従
って飽和電圧指令Ｖｓ＊’を出力する。

【００４１】

【数１１】

【００４２】Ｖｓ＊Ｆ＜Ｖｓｍａｘの場合には、電圧飽
和が発生していないことを示し、Ｖｓ＊Ｆ≧Ｖｓｍａｘ
の場合は電圧飽和が発生していることを示す。減算器１
６３にて出力限界電圧Ｖｓｍａｘと飽和電圧指令Ｖｓ
＊’の偏差が求められる。電圧飽和が発生していない場
合には、偏差は零（０）であり、電圧飽和が発生してい
る場合は偏差は飽和の度合いに応じたものとなる。この
偏差はＰＩ演算部１６４に入力され、出力として上述の
励磁指令補正成分ΔＩｄｓが得られる。即ち、飽和電圧
指令発生部１６２により電圧飽和の発生の有無が検出さ
れ、電圧飽和が発生している場合には、その度合いに応
じて励磁指令補正成分ΔＩｄｓを調整し、励磁指令であ
る１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊を抑制することにな
る。１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊を抑制すること
は、１次電圧指令を抑制することになるので電圧飽和が
解消される。

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】上記１番目の従来の制
御装置においては、高効率のベクトル制御を行うため
に、（４）式及び（５）式に従って励磁電流成分及びト
ルク電流成分を制御する。ところで、これらの式は誘導
電動機の鉄損を無視して得られた関係式である。そのた
め、（４）式および（５）式に従って励磁電流成分及び
トルク電流成分を制御すると、誘導電動機の銅損、即
ち、１次抵抗及び２次抵抗によって発生する損失は最小
にできるが、鉄損は最小とならない。ここで、誘導電動
機の鉄損は１次周波数の約１．６乗に比例することが、
文献［平成２年電気学会全国大会シンポジウムＳ．１０
−６］等に示されている。そのため、例えば、電気鉄道
や電気自動車などの駆動用として使用される高速回転の
誘導電動機では、鉄損が銅損に対して無視できない。

【００４４】その結果、従来の制御装置では、これらの
誘導電動機を駆動する場合には、最大効率運転が不可能
となる。特に、電気自動車の場合には、エネルギー源が
バッテリーであるため、バッテリーの小型軽量化のため
に駆動用誘導電動機の最大効率運転の実現が重要な課題
となっている。

【００４５】また、こうした用途で用いられる誘導電動
機は、小型化が進められると共に定格を越えて過負荷２
００％以上に達する出力で運転されることが多々あり、
運転中の電動機温度の変化による電動機定数の変動が大
きく、これがもたらすトルク制御性能の低下が問題とな
る。

【００４６】上記２番目の従来の制御装置は、電圧飽和
発生時にこれを検出し、電圧飽和の度合いに応じて磁束
指令を補正、低減することで１次電圧指令を抑制し、電
圧飽和状態を解消するものである。しかし、電圧飽和発
生により直ちに磁束指令を操作するため、トルク制御系
として運転する場合、電圧飽和発生時には即、指令トル
クに対して出力トルクが不足するという問題点がある。

【００４７】そこで、この発明の第１の目的は、上記第
１の従来技術の問題点を解決し、鉄損が無視できないよ
うな誘導電動機を駆動する場合でも、また、運転中の温
度変化による電動機定数の変動が起こる場合でも最大効
率運転が可能で、且つ高精度高速応答のベクトル制御を
実現することができ、また、このような最大高効率制御
に当たって、高速でない制御演算能力をもっても実現で
きるよう省演算化を図った誘導電動機の制御装置を提供
することにある。この発明の第２の目的は、上記第２の
従来技術の問題点を解決し、電圧飽和発生時にも、可能
な限り指令トルクに対して出力トルクが不足せず、且つ
電圧飽和を解消し得るような誘導電動機の制御装置を提
供することにある。

【００４８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的に関連し
た請求項１の発明に係る誘導電動機の制御装置は、誘導
電動機と、上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度
（回転周波数）検出器と、鉄損に関係した定数を含む上
記誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数の演算結
果をデータとして記憶しておき、上記所定関数にかかわ
る変数を入力しトルク電流指令と励磁電流指令の振幅の
比（電流比と呼ぶ）を出力する電流比記憶演算回路と、
上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
し、且つ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、
上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、１
次周波数を積分して位相を出力する積分器と、上記電流
検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１次電流の
ｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算手段と、
上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
数を演算するすべり周波数演算手段と、上記すべり周波
数演算手段から出力された上記すべり周波数と上記回転
周波数検出器の出力とを加算して上記１次周波数となす
加算器と、上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれ
ぞれ、上記１次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に
追従するように上記誘導電動機の１次電流を制御する電
流成分制御回路と、 上記直交回転座標軸上の１次電流の
ｄ軸成分及び回転周波数を入力し、予め求めておいた励
磁電流及び回転周波数と励磁インダクタンスの対応付け
データより、励磁インダクタンスを求めて出力するイン
ダクタンス補正手段とを備え、上記電流成分指令演算手
段が、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比記憶演
算回路が出力する電流比と上記インダクタンス補正手段
が出力する励磁インダクタンスを入力し、励磁電流指令
を１次電流のｄ軸成分指令として出力する励磁電流指令
演算回路と、 上記１次電流のｄ軸成分指令の最大値を磁
束が飽和する限界の値に制限する制限回路と、 上記誘導
電動機のトルク指令に比例した成分を上記制限回路の出
力で除算し、トルク電流指令である１次電流のｑ軸成分
指令となす除算器とにより構成され、上記電流成分指令
演算手段の出力の積の値がトルク指令に比例し、且つ振
幅の比が鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定
数を用いた所定の関数値と等しくなるような１次電流指
令を出力するようにしたものである。

【００４９】上記第１の目的に関連した請求項２の発明
に係る誘導電動機制御装置は、誘導電動機と、上記誘導
電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波数）検出
器と、鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数
を係数値とする所定の関数の演算結果をデータとして記
憶しておき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトル
ク電流指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）
を出力する電流比記憶演算回路と、上記誘導電動機のト
ルク指令と上記電流比を入力し励磁電流指令を１次周波
数で回転する直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上の１
次電流のｄ軸成分指令として出力し、且つ上記誘導電動
機のトルク電流指令を１次電流のｑ軸成分指令として出
力する電流成分指令演算手段と、上記誘導電動機の１次
電流を検出する電流検出器と、１次周波数を積分して位
相を出力する積分器と、上記電流検出器の出力と上記位
相とを入力して、上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分
を演算する電流成分演算手段と、上記１次電流のｄ軸成
分指令及びｄ軸成分の少なくとも一つと、上記１次電流
のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少なくとも一つとを入力
し、上記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべり周
波数演算手段と、上記すべり周波数演算手段から出力さ
れた上記すべり周波数（補正前すべり周波数と呼ぶ）と
上記回転周波数とを入力し、鉄損に関係した定数を含む
上記誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数演算結
果から得られたすべり周波数と、鉄損に関係しない上記
誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数演算結果か
ら得られたすべり周波数の比から近似して得られた所定
の１次関数とにより、上記補正前すべり周波数を補間し
て補正後すべり周波数を出力するすべり周波数鉄損成分
補正手段と、上記すべり周波数鉄損成分補正手段から出
力された上記補正後すべり周波数と上記回転周波数検出
器の出力とを加算して上記１次周波数となす加算器と、
上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
１次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御
回路と、 上記直交回転座標軸上の１次電流のｄ軸成分及
び回転周波数を入力し、予め求めておいた励磁電流及び
回転周波数と励磁インダクタンスの対応付けデータよ
り、励磁インダクタンスを求めて出力するインダクタン
ス補正手段とを備え、上記電流成分指令演算手段が、 上
記誘導電動機のトルク指令と上記電流比記憶演算回路が
出力する電流比と上記インダクタンス補正手段が出力す
る励磁インダクタンスを入力し、励磁電流指令を１次電
流のｄ軸成分指令として出力する励磁電流指令演算回路
と、 上記１次電流のｄ軸成分指令の最大値を磁束が飽和
する限界の値に制限する制限回路と、 上記誘導電動機の
トルク指令に比例した成分を上記制限回路の出力で除算
し、トルク電流指令である１次電流のｑ軸成分指令とな
す除算器とにより構成され、上記電流成分指令演算手段
の出力の積の値がトルク指令に比例し、且つ振幅の比が
鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を用い
た所定の関数値と等しくなるような１次電流指令を出力
するようにしたものである。

【００５０】上記第１の目的に関連した請求項３の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、請求項１又は請求項２
において、誘導電動機の固定子巻線の温度を検出する電
動機温度検出器をさらに備え、鉄損に関係した定数を含
む上記誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数が少
なくとも電動機の温度の関数であり、電流比記憶演算回
路に入力する上記所定の関数にかかわる変数のうち、少
なくとも一つを上記電動機の温度とすることで、上記誘
導電動機の温度変化にも対応して高効率での運転を維持
するようにしたものである。

【００５１】

【００５２】上記第１の目的に関連した請求項４の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機と、 上記誘
導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波数）検
出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定
数を係数値とする所定の関数の演算結果をデータとして
記憶しておき、上記所定関数にかかわる変数を入力しト
ルク電流指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼
ぶ）を出力する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機
のトルク指令と上記電流比を入力し励磁電流指令を１次
周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上
の１次電流のｄ軸成分指令として出力し、かつ上記誘導
電動機のトルク電流指令を１次電流のｑ軸成分指令とし
て出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の
１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分し
て位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上
記位相とを入力して、上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸
成分を演算する電流成分演算手段と、 上記１次電流のｄ
軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも一つと、上記１次
電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少なくとも一つとを
入力し、上記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべ
り周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出
力された上記すべり周波数と上記回転周波数検出器の出
力とを加算して上記１次周波数となす加算器と、 上記１
次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記１次電
流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するように上
記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御回路と
を備え、 上記電流比記憶演算回路において記憶される上
記電流比データが、少なくとも上記回転周波数に関する
１次関数となり、 上記電流成分指令演算手段の出力の積
の値がトルク指令に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係
した定数を含む上記誘導電動機の定数を用いた所定の関
数値と等しくなるような１次電流指令を出力するように
したものである。

【００５３】上記第１の目的に関連した請求項５の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機と、 上記誘
導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波数）検
出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定
数を係数値とする所定の関数の演算結果をデータとして
記憶しておき、上記所定関数にかかわる変数を入力しト
ルク電流指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼
ぶ）を出力する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機
のトルク指令と上記電流比を入力し励磁電流指令を１次
周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上
の１次電流のｄ軸成分指令として出力し、かつ上記誘導
電動機のトルク電流指令を１次電流のｑ軸成分指令とし
て出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の
１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分し
て位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上
記位相とを入力して、上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸
成分を演算する電流成分演算手段と、 上記１次電流のｄ
軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも一つと、上記１次
電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少なくとも一つとを
入力し、上記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべ
り周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出
力された上記すべり周波数と上記回転周波数検出器の出
力とを加算して上記１次周波数となす加算器と、 上記１
次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記１次電
流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するように上
記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御回路と
を備え、 上記電流比記憶演算回路において記憶される上
記電流比データが、少なくとも上記１次周波数に関する
１次関数となり、 上記電流成分指令演算手段の出力の積
の値がトルク指令に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係
した定数を含む上記誘導電動機の定数を用いた所定の関
数値と等しくなるような１次電流指令を出力するように
したものである。

【００５４】上記第１の目的に関連した請求項６の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、誘導電動機と、 上記誘
導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波数）検
出器と、鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定
数を係数値とする所定の関数の演算結果をデータとして
記憶しておき、上記所定関数にかかわる変数を入力しト
ルク電流指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼
ぶ）を出力する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機
のトルク指令と上記電流比を入力し励磁電流指令を１次
周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上
の１次電流のｄ軸成分指令として出力し、且つ上記誘導
電動機のトルク電流指令を１次電流のｑ軸成分指令とし
て出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の
１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分し
て位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上
記位相とを入力して、上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸
成分を演算する電流成分演算手段と、 上記１次電流のｄ
軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも一つと、上記１次
電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少なくとも一つとを
入力し、上記誘導電動機のすべり周波数を演算するすべ
り周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出
力された上記すべり周波数（補正前すべり周波数と呼
ぶ）と上記回転周波数とを入力し、鉄損に関係した定数
を含む上記誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数
演算結果から得られたすべり周波数と、鉄損に関係しな
い上記誘導電動機の定数を係数値とする所定の関数演算
結果から得られたすべり周波数の比から近似して得られ
た所定の１次関数とにより、上記補正前すべり周波数を
補間して補正後すべり周波数を出力するすべり周波数鉄
損成分補正手段と、 上記すべり周波数鉄損成分補正手段
から出力された上記補正後すべり周波数と上記回転周波
数検出器の出力とを加算して上記１次周波数となす加算
器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞ
れ、上記１次電流のｄ軸成分指 令及びｑ軸成分指令に追
従するように上記誘導電動機の１次電流を制御する電流
成分制御回路とを備え、 上記すべり周波数鉄損成分補正
手段の上記所定の１次関数が上記１次周波数の関数とな
り、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク
指令に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含
む上記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等しく
なるような１次電流指令を出力するようにしたものであ
る。

【００５５】上記第２の目的に関連した請求項７の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、電圧型インバータを用
いて、トルク電流及び励磁電流を１次周波数で回転する
直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｑ軸
成分及びｄ軸成分に分離してそれぞれ制御するベクトル
制御方式により誘導電動機を制御する装置において、上
記電圧型インバータの電源側直流電圧を検出する直流電
圧検出部と、上記誘導電動機のトルク電流指令である１
次電流のｑ軸成分指令（補正前１次電流ｑ軸成分指令と
呼ぶ）及び励磁電流指令である１次電流のｄ軸成分指令
（補正前１次電流ｄ軸成分指令と呼ぶ）を入力し、その
振幅の比（電流比ＦＡと呼ぶ）を出力する電流比演算手
段（Ａ）と、上記電源側直流電圧を入力し、出力可能な
最大１次電圧値を演算する最大出力電圧演算回路と、三
相座標軸上もしくはｄ−ｑ軸上の１次電圧指令と上記出
力可能最大１次電圧値とを入力し、電圧飽和の発生の有
無を検出し電圧飽和の度合いを第１の飽和量成分として
表して出力する電圧飽和検出手段と、上記誘導電動機の
回転周波数その他の変数を入力し、トルク指令通りのト
ルクを出力するために要する１次電圧を最小とする上記
１次電流のｑ軸成分指令とｄ軸成分指令の振幅の比（電
流比ＦＢと呼ぶ）を、演算あるいは演算の結果をマップ
データ化したものより算出し出力する電流比演算手段
（Ｂ）と、上記第１の飽和量成分、上記電流比ＦＡ及び
電流比ＦＢを入力し、飽和の度合いに応じて補正後の１
次電流のｑ軸成分指令（補正後１次電流ｑ軸成分指令と
呼ぶ）及びｄ軸成分指令（補正後１次電流ｄ軸成分指令
と呼ぶ）の振幅の比（電流比ＦＣと呼ぶ）を出力する電
流比調整手段と、上記誘導電動機のトルク指令と上記電
流比ＦＣを入力し、上記補正後１次電流ｑ軸成分指令と
上記補正後１次電流ｄ軸成分指令を出力する補正後電流
成分指令演算手段とを備えたものである。

【００５６】上記第２の目的に関連した請求項８の発明
に係る誘導電動機の制御装置は、請求項７において、上
記電流比調整手段が、電流比ＦＣを調整してもなお、電
圧飽和が発生する場合に、これを検出して飽和の度合い
に応じた第２の飽和量成分をも出力するものであり、上
記第２の飽和量成分とトルク指令とを入力し、トルク指
令を補正するトルク指令補正手段をさらに備えたもので
ある。

【００５７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態についての詳
細な動作説明に移る前に、先ず、第１の発明の基となる
鉄損を考慮した誘導電動機のベクトル制御方式について
説明する。

【００５８】先ず、１次周波数で回転するｄ−ｑ座標軸
上の誘導電動機の電圧・電流方程式は次式によって与え
られる。

【００５９】

【数１２】 但し、Ｒｓ、Ｒｒ及びＲｍはそれぞれ、誘導電動機の１
次抵抗、２次抵抗及び鉄損抵抗である。Ｌｓ、Ｌｒ及び
Ｍはそれぞれ、誘導電動機の１次自己インダクタンス、
２次自己インダクタンス及び相互インダクタンスであ
る。また、Ｖｄｓ及びＶｑｓはそれぞれ、１次電圧のｄ
軸成分及びｑ軸成分である。Ｉｄｓ及びＩｑｓはそれぞ
れ１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分であり、Ｉｄｒ及び
Ｉｑｒはそれぞれ２次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分であ
る。

【００６０】また、ω及びωｓはそれぞれ誘導電動機の
１次周波数及びすべり周波数であり、Ｐは微分演算子
（＝ｄ／ｄｔ）である。尚、上式において鉄損抵抗Ｒｍ
の値を零とすると、鉄損を無視した場合の誘導電動機の
ｄ−ｑ座標軸上における電圧・電流方程式と一致する。

【００６１】次に、鉄損を考慮した場合の誘導電動機の
２次磁束のｄ軸成分Φｄｒ及びｑ軸成分Φｑｒは、次式
によって与えられる。

【００６２】

【数１３】

【００６３】更に、発生トルクＴｍは次式によって与え
られる。

【００６４】

【数１４】

【００６５】尚、（２０）式は鉄損の有無によらず成立
する。（１８）式及び（１９）式から、鉄損抵抗Ｒｍの
存在によって、２次磁束のｄ軸成分Φｄｒは１次電流及
び２次電流のｑ軸成分Ｉｑｓ及びＩｑｒの影響を受け、
反対に２次磁束のｑ軸成分Φｑｒは１次電流及び２次電
流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びＩｄｒの影響を受けることが分
かる。その結果、（２０）式から発生トルクＴｍも鉄損
の影響を受けることが分かる。

【００６６】次に、（１８）、（１９）式を（１６）、
（１７）式に代入してＩｄｓとＩｑｓを消去すると次式
が得られる。

【００６７】

【数１５】

【００６８】また、（１８）、（１９）式を変形してＩ
ｄｒおよびＩｑｒを求めると次式が得られる。

【００６９】

【数１６】

【００７０】次に、Φｑｒ＝０となる条件を求めると、
（２２）式から次式によってすべり周波数ωｓを与えれ
ばよいことがわかる。

【００７１】

【数１７】

【００７２】ここで、Ｉｑｒは直接検出することが困難
なので、（２４）式を（２６）式に代入してＩｑｒを消
去すると次式が得られる。

【００７３】

【数１８】

【００７４】更に、（２３）式を（２１）式に代入して
Ｉｄｒを消去するとともにΦｑｒ＝０とすると次式が得
られる。

【００７５】

【数１９】

【００７６】従って、（２７）式を満足するようなすべ
り周波数ωｓで誘導電動機を制御すれば、２次磁束が時
間的に変化するような過渡状態においても、定常状態と
同様にΦｑｒを零に保つこと、即ち、２次磁束ベクトル
の方向をｄ軸に一致させることができる。ここで、２次
磁束のｄ軸成分Φｄｒは、（２８）式の演算によって１
次電流のｄ軸成分Ｉｄｓおよびｑ軸成分Ｉｑｓから求め
ることができる。

【００７７】１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉ
ｑｓを検出すれば、（２７）式の演算によって、すべり
周波数ωｓを求めることができる。尚、（２７）式及び
（２８）式において、ｋの値は（２５）式から明らかな
ように１次周波数ωの関数である。更に、公知のよう
に、鉄損抵抗Ｒｍの値も１次周波数ωによって変化す
る。

【００７８】そのため、（２７）式及び（２８）式の演
算を行う場合には、１次周波数ωが必要であるが、ωは
（２）式のように誘導電動機の回転周波数ωｒとすべり
周波数ωｓとを加算することによって求められる。

【００７９】次に、Φｑｒ＝０が常に成立するので、
（２０）式から次式が定常状態だけでなく過渡状態にお
いても成立することがわかる。

【００８０】

【数２０】

【００８１】この式を利用して、外部から入力されるト
ルク指令に応じて２次磁束のｄ軸成分指令Φｄｒ＊及び
２次電流のｑ軸成分指令Ｉｑｒ＊を求めて、誘導電動機
の２次磁束のｄ軸成分Φｄｒ及び２次電流のｑ軸成分Ｉ
ｑｒが、それぞれこれらの指令値に追従するように制御
すれば、結果として誘導電動機の発生トルクを指令値通
りに制御することができる。

【００８２】ところが、誘導電動機の２次磁束のｄ軸成
分Φｄｒ及び２次電流のｑ軸成分Ｉｑｒは直接制御でき
ないため、ここでは２次磁束のｄ軸成分指令Φｄｒ＊及
び２次電流のｑ軸成分指令Ｉｑｒ＊から１次電流のｄ軸
成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊を求め、誘
導電動機の１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑ
ｓが、それぞれの指令値に追従するように制御する。そ
こで、先ず、（１８）、（１９）式を変形してＩｄｓお
よびＩｑｓを求めると次式が得られる。

【００８３】

【数２１】

【００８４】上式に（２１）式を代入してＩｄｒを消去
し、更に、

【００８５】

【数２２】 とおくと、次式が得られる。

【００８６】

【数２３】

【００８７】従って、（３４）、（３５）式の演算によ
って、２次磁束のｄ軸成分指令Φｄｒ＊及び２次電流の
ｑ軸成分指令Ｉｑｒ＊から１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄ
ｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊を求めることができる。
尚、両式において、ｋの値及びＲｍの値は、１次周波数
ωの値によって変化するので、演算においてはωの値が
必要である。

【００８８】また、（３６）式において、（Ｌｒ−Ｍ）
の値は誘導電動機の２次漏れインダクタンスの値と等し
いので、時定数Ｔｒ３の値はＴｒ２の値と比較して非常
に小さい。従って、（３５）式の演算において、Ｔｒ３
＝０としても制御上の違いは殆ど生じない。

【００８９】以上のようにして、１次電流のｄ軸成分指
令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊が求められるの
で、誘導電動機の１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成
分Ｉｑｓがこれらの指令値にそれぞれ追従するように制
御すればよい。

【００９０】ここで、公知のように、１次電流のｄ軸成
分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑｓは、１次電流Ｉｕｓ、Ｉｖ
ｓ及びＩｗｓと１次周波数ωとから次式の演算によって
求められる。

【００９１】

【数２４】

【００９２】次に、

【数２５】 の関係を利用して、（３７）、（３８）式からＩｗｓを
消去すると次式が得られる。

【００９３】

【数２６】

【００９４】従って、上式の演算によって得られた１次
電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑｓが、それぞれ
の指令値に追従するように制御すればよい。

【００９５】以上が、第１の発明の基となる鉄損を考慮
した誘導電動機のベクトル制御方式であり、誘導電動機
の２次磁束のｄ軸成分Φｄｒと２次電流のｑ軸成分Ｉｑ
ｒを操作することにより、鉄損が無視できないような場
合でも良好なトルク制御性能を実現できる。

【００９６】次に、（３０）式から、ある値の発生トル
クを得るためのΦｄｒとＩｑｒの組み合わせは無数に存
在することがわかる。そこで、ΦｄｒとＩｑｒの値をど
のように選べば誘導電動機の最大効率運転が実現できる
かについて説明する。先ず、（１４）〜（１７）式にお
いて微分項を無視する。すると、Φｑｒ＝０の条件と
（２１）式より次式が得られる。

【００９７】

【数２７】

【００９８】（１４）、（１５）式において微分項を無
視しさらに（４３）式を代入する次式が得られる。

【００９９】

【数２８】

【０１００】また、（３１）、（３２）式において、Φ
ｑｒ＝０、Ｉｄｒ＝０とおくと、次式が得られる。

【０１０１】

【数２９】

【０１０２】さて、誘導電動機に入力される有効電力Ｐ
ｉｎは、公知のように次式で与えられる。

【０１０３】

【数３０】

【０１０４】そこで、（４４）〜（４７）式を（４８）
式に代入すると、次式が得られる。

【０１０５】

【数３１】

【０１０６】次に、誘導電動機の機械的出力Ｐｏｕｔ
は、公知のように次式で与えられる。

【０１０７】

【数３２】

【０１０８】ここで、ωｒｍは誘導電動機の機械的回転
周波数であり、電気的回転周波数ωｒとは次式の関係が
ある。

【０１０９】

【数３３】

【０１１０】（２６）式を（５１）式に代入してωｓを
消去すると、次式が得られる。

【０１１１】

【数３４】

【０１１２】従って、（３０）式及び（５２）式を（５
０）式に代入してＴｍ及びωｒｍを消去すると、次式が
得られる。

【０１１３】

【数３５】

【０１１４】すると、（４９）、（５３）式から誘導電
動機で発生する損失Ｐｌｏｓｓは以下の式で与えられ
る。

【０１１５】

【数３６】

【０１１６】発生トルクが一定という条件の下で、（５
４）式で示される損失Ｐｌｏｓｓが最小となるようなΦ
ｄｒとＩｑｒの組み合わせを求めれば、最大効率運転が
実現できることが分かる。そこで、次に、損失Ｐｌｏｓ
ｓが最小となるようなΦｄｒとＩｑｒの組み合わせを求
める。先ず、発生トルクが一定という条件は（３０）式
の関係から次式によって表される。

【０１１７】

【数３７】

【０１１８】そこで、（５５）式を（５４）式に代入し
てΦｄｒを消去すると、次式が得られる。

【０１１９】

【数３８】

【０１２０】（５６）式より、損失Ｐｌｏｓｓが最小と
なるのは、（５６）式の右辺をＩｑｒ²で微分した値が
零となる条件が成立する場合であることがわかる。従っ
て、この条件と（５５）式から損失Ｐｌｏｓｓが最小と
なる場合のΦｄｒとＩｑｒの関係は次式によって与えら
れる。

【０１２１】

【数３９】

【０１２２】即ち、ΦｄｒとＩｑｒの振幅の比が（５
７）式を満足するように、トルク指令に応じてΦｄｒと
Ｉｑｒとを制御すれば最大効率運転が実現できる。尚、
（５７）式は、（１４）〜（１７）式において微分項を
無視して導出したが、（１４）〜（１７）式は上述した
ように回転座標軸上の誘導電動機の電圧・電流方程式を
表している。

【０１２３】従って、一定トルクで誘導電動機を加減速
運転するような場合は、（１４）〜（１７）式の微分項
は零となるので、（５７）式によって最大効率運転が実
現できる。

【０１２４】以上のように最大効率運転を実現する手順
として、トルク指令に応じて（５７）式を満足する２次
磁束のｄ軸成分指令Φｄｒ＊及び２次電流のｑ軸成分指
令Ｉｑｒ＊を求め、２次磁束のｄ軸成分Φｄｒ及び２次
電流のｑ軸成分Ｉｑｒがそれぞれの指令に追従するよう
に制御すればよい。しかし、上述のようにΦｄｒ、Ｉｑ
ｒは直接制御できないため、Φｄｒ＊及びＩｑｒ＊から
１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑ
ｓ＊を求め、１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉ
ｑｓが、それぞれの指令値に追従するように制御するこ
とになる。

【０１２５】即ち、（３０）式及び（５７）式を用いて
トルク指令Ｔｍ＊及び１次周波数ωに応じたΦｄｒ＊及
びＩｑｒ＊を求め、（３４）式及び（３５）式を用いて
このΦｄｒ＊及びＩｑｒ＊をＩｄｓ＊及びＩｑｓ＊に変
換し、Ｉｄｓ及びＩｑｓがそれぞれの指令値に追従する
ように制御することになる。

【０１２６】しかしながら、以上の手順に基づいて１次
電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊
を求めるまでは演算過程が複雑であり、実現するために
高い演算能力を必要とする。そこで、この演算過程を簡
略化し、Ｉｄｓ＊及びＩｑｓ＊生成の省演算化を図る。

【０１２７】先ず、Ｉｑｓ＊とＩｄｓ＊の振幅の比の絶
対値は（３４）式及び（３５）式より次式で表される。

【０１２８】

【数４０】

【０１２９】１次周波数の絶対値｜ω｜が決まれば（５
７）式が定まり、従って（５８）式が定まることにな
る。そこで、｜ω｜に対応する｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜
を予め求めておきマップデータ化することが可能とな
る。

【０１３０】また、発生トルクＴｍは１次電流のｄ軸成
分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑｓを用いて次式で表される。

【０１３１】

【数４１】

【０１３２】ここで、Ｔｍ＊とＩｑｓ＊の符号が一致す
ることと、｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜及び（５９）式を用
いて、Ｔｍ＝Ｔｍ＊、Ｉｄｓ＝Ｉｄｓ＊、Ｉｑｓ＝Ｉｑ
ｓ＊とおき換えると、次式が得られる。

【０１３３】

【数４２】

【０１３４】以上により、１次電流の指令生成に関し
て、１次周波数ωを用いて最大効率条件（５７）式を満
足する｜Ｉｑｓ＊／Ｉｑｓ＊｜をマップデータより算出
し、これとトルク指令Ｔｍ＊とから（６０）、（６１）
式を用いてＩｄｓ＊及びＩｑｓ＊を得るという手順とす
ることで省演算化が図られる。

【０１３５】次に、すべり周波数ωｓについては、２次
磁束のｄ軸成分Φｄｒ、１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及び
ｑ軸成分Ｉｑｓを用いて（２７）式より算出される。Φ
ｄｒはＩｄｓ及びＩｑｓを用いて（２８）式により求め
られる。しかし、これらの鉄損を考慮した場合のすべり
周波数算出過程は、複雑なものとなり高い演算能力を要
す。そこで、限られた演算能力を有効利用する目的で
（２７）、（２８）式の演算を簡略化し、ωｓ算出の省
演算化を図る。

【０１３６】先ず、鉄損を考慮しない場合、Φｄｒは
（２８）式にてｋ＝０とおくことで次式のようになる。

【０１３７】

【数４３】

【０１３８】従って、鉄損を考慮しない場合のすべり周
波数ωｓ’（上述の鉄損を考慮したすべり周波数と区別
するためにωｓ’と表記する）は（２７）式にてｋ＝０
とおき（６２）式を用いると次式のように表される。

【０１３９】

【数４４】

【０１４０】ここで、鉄損を考慮した場合のすべり周波
数ωｓと鉄損を考慮しない場合のすべり周波数ωｓ’の
比を求めると、図７で表されるように回転周波数ωｒに
対してほぼ１次関数の形を取る。そこでωｓとωｓ’の
比を次式のように１次関数に近似する。

【０１４１】

【数４５】

【０１４２】ここで、Ｎ及びＯは誘導電動機の定数及び
運転条件によって定まる定数である。（６４）式を用い
ると、鉄損を考慮したすべり周波数ωｓは鉄損を考慮し
ないすべり周波数ωｓ’と回転周波数ωｒから次式によ
り算出される。

【０１４３】

【数４６】

【０１４４】以上により、（６３）〜（６５）式を用い
ることで、すべり周波数ωｓの算出に要する演算の省演
算化を図ることができる。

【０１４５】また、（５７）式で示される最大効率制御
の条件式には１次抵抗Ｒｓ及び２次抵抗Ｒｒが含まれ
る。公知のようにＲｓ及びＲｒの値は温度に依存する。
例えば固定子巻線が銅の場合、温度と１次抵抗Ｒｓの値
の関係は次式のようになる。

【０１４６】

【数４７】

【０１４７】また、Ｒｒについても同様に温度の関数で
表される。従って、電動機の温度変化によりＲｓ及びＲ
ｒ値が変動し、（５７）式の右辺の値が変化する。これ
により、（５８）式の右辺も変化することから、最大効
率制御を行う１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸
成分指令Ｉｑｓ＊は電動機の温度に依存する変数といえ
る。

【０１４８】以下、本発明の実施の形態について添付図
面により説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１による誘
導電動機制御装置の構成を示すブロック図である。尚、
図中、図２３と同一符号は同一または相当部分を示す。
図１において、２ａは速度検出器７から入力した回転周
波数ωｒに基づいてトルク電流指令である１次周波数で
回転する直交回転座標軸（ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上の１次電
流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊と励磁電流指令である１次電
流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊との振幅の比（電流比と呼
ぶ）を出力する電流比記憶演算回路である。３ａは誘導
電動機１のトルク指令Ｔｍ＊と電流比記憶演算回路２ａ
から入力した電流比とに基づいて、１次電流のｄ軸成分
指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊を出力する電流
成分指令演算手段である。１２は電流検出器４の出力Ｉ
ｕｓ、Ｉｖｓと後述する１次周波数ωを積分して得られ
た位相θとを入力して、１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及び
ｑ軸成分Ｉｑｓを演算する電流成分演算手段である。ま
た、８は１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓを
入力し、誘導電動機１の鉄損を考慮しない場合のすべり
周波数ωｓ’を演算するすべり周波数演算回路、９はす
べり周波数演算回路８から出力された鉄損を考慮しない
場合のすべり周波数ωｓ’と速度検出器７の出力である
回転周波数ωｒとを加算して１次周波数ωとなす加算
器、１１は１次周波数ωを積分して位相θを電流成分演
算手段１２及び後述する電圧指令演算回路６へ出力する
積分器、５は１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉ
ｑｓが、それぞれｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸成分指
令Ｉｑｓ＊に追従するように誘導電動機１の１次電流を
制御し１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊及びｑ軸成分指
令Ｖｑｓ＊を出力する電流成分制御回路、６は電流成分
制御回路５から出力されたＶｄｓ＊とＶｑｓ＊及び積分
器１１より出力された位相θに基づいて１次電圧指令Ｖ
ｕｓ＊（Ｕ相）、Ｖｖｓ＊（Ｖ相）、Ｖｗｓ＊（Ｗ相）
をＰＷＭインバータ１０へ出力する電圧指令演算回路で
ある。

【０１４９】図２は電流比記憶演算回路２ａの詳細な構
成を示すブロック図である。この図に示すように、電流
比記憶演算回路２ａは、回転周波数ωｒを入力して、そ
の絶対値｜ωｒ｜を求める絶対値回路２３と、｜ωｒ｜
を入力して、記憶しているマップデータに基づいて１次
電流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊及びｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊
の振幅の比（電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜）を出力す
るマップデータ部２４ａとより構成されている。

【０１５０】図３は電流成分指令演算手段３ａの詳細な
構成を示すブロック図である。この図に示すように、電
流成分指令演算手段３ａは、トルク指令Ｔｍ＊に所定の
係数をかけて出力する係数器３１と、その係数器３１の
出力の絶対値を求める絶対値回路３２と、その絶対値回
路３２の出力を分子とし、上記電流比記憶演算回路２ａ
の出力である電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を分母とし
て入力し、除算してＩｄｓ＊²を得る除算器３３と、Ｉ
ｄｓ＊²の平方根を演算して１次電流のｄ軸成分指令Ｉ
ｄｓ＊を出力する平方根演算回路３４と、トルク指令Ｔ
ｍ＊を入力してＴｍ＊＞０の場合には１、Ｔｍ＊＜０の
場合には−１、Ｔｍ＊＝０の場合には０をそれぞれ出力
する符号判別器３５と、その符号判別器３５の出力と電
流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を掛け合わせる乗算器３６
と、平方根演算回路３４の出力であるＩｄｓ＊と乗算器
３６の出力とを掛け合わせて１次電流のｑ軸成分指令Ｉ
ｑｓ＊を出力する乗算器３７とより構成されている。

【０１５１】図４はすべり周波数演算回路８の詳細な構
成を示すブロック図である。この図に示すように、すべ
り周波数演算回路８は、１次電流のｑ軸成分Ｉｑｓに所
定の係数を掛ける係数器４１と、１次電流のｄ軸成分Ｉ
ｄｓを入力して時定数をＴｒとし１次遅れ成分を出力す
る１次遅れ回路４２と、その１次遅れ回路４２の出力に
所定の係数を掛けて出力する係数器４３と、その係数器
４１の出力を分子とし、係数器４３の出力を分母として
除算し、鉄損を考慮しないすべり周波数ωｓ’を出力す
る除算器４４とより構成されている。

【０１５２】次に、この実施の形態１の動作について説
明する。電流比記憶演算回路２ａは、回転周波数ωｒを
入力して最大効率制御の条件（５７）式を満たす１次電
流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊とｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊の振
幅の比（電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜）を出力する。
電流比記憶演算回路２ａの内部は図２で示される構成で
あり、絶対値回路２３で回転周波数ωｒの絶対値｜ωｒ
｜を求め、マップデータ部２４ａにて予め記憶された
（５７）式を満たす電流比（（５８）式）のマップデー
タに基づいて対応する電流比を取り出す。

【０１５３】次に、トルク指令Ｔｍ＊と電流比｜Ｉｑｓ
＊／Ｉｄｓ＊｜を電流成分指令演算手段３ａに入力し、
（６０）、（６１）式の関係を用いて、１次電流のｄ軸
成分指令Ｉｄｓ＊とｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊を出力する。

【０１５４】以下、図３を用いて電流成分指令演算手段
３ａの具体的動作について説明する。トルク指令Ｔｍ＊
を係数器３１を通して絶対値回路３２に入力する。得ら
れた絶対値を分子、電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を分
母として除算器３３に入力すると、Ｉｄｓ＊²が得られ
る。そのＩｄｓ＊²を平方根演算回路３４に入力する
と、（６０）式で示されるＩｄｓ＊が出力される。ま
た、トルク指令Ｔｍ＊を符号判別器３５に入力すると、
Ｔｍ＊＞０の場合には１、Ｔｍ＊＜０の場合には−１、
Ｔｍ＊＝０の場合には０が出力される。符号判別器３５
の出力と電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜とを乗算器３６
で掛け合わせ、更に、乗算器３６の出力と平方根演算回
路３４の出力Ｉｄｓ＊とを乗算器３７で掛け合わせる
と、（６１）式で示されるＩｑｓ＊が得られる。

【０１５５】次に、電流検出器４によって検出された１
次電流Ｉｕｓ（Ｕ相）、Ｉｖｓ（Ｖ相）及び積分器１１
によって演算された位相θを電流成分演算手段１２に入
力すると、（４１）、（４２）式の演算が行われ、１次
電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓが出力される。

【０１５６】続いて、電流成分演算手段１２より出力さ
れた１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓをすべ
り周波数演算回路８に入力すると、（６３）式の演算が
なされ鉄損を考慮しないすべり周波数ωｓ’が出力され
る。具体的には、図４に示すように１次電流のｑ軸成分
Ｉｑｓに係数器４１の係数を掛けたものを分子、１次電
流のｄ軸成分Ｉｄｓを１次遅れ回路４２に通して得られ
た出力に係数器４３の係数を掛けたものを分母として除
算器４４に入力すると、（６３）式の演算がなされω
ｓ’が出力される。

【０１５７】次に、速度検出器７から出力される回転周
波数ωｒとすべり周波数演算回路８から出力されるω
ｓ’を加算器９で加算することで１次周波数ωが得られ
る。更に、１次周波数ωを積分器１１で積分すると（３
９）式で示されるように位相θが得られる。

【０１５８】続いて、電流成分指令演算手段３ａから出
力される１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊とｑ軸成分指
令Ｉｑｓ＊、電流成分演算手段１２から出力される１次
電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓ、及び１次周波
数ωとを電流成分制御回路５に入力して、ＩｄｓがＩｄ
ｓ＊に追従するようＩｄｓ＊とＩｄｓの偏差を増幅（Ｐ
Ｉ制御）すると、１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊が出
力される。また、同様に、ＩｑｓがＩｑｓ＊に追従する
ようＩｑｓ＊とＩｑｓの偏差を増幅（ＰＩ制御）すると
１次電圧のｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊が出力される。

【０１５９】次に、電圧指令演算回路６は、電流成分制
御回路５から出力された１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ
＊とｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊とを入力し、次に示す（６
７）、（６８）、（６９）式によって１次電圧指令Ｖｕ
ｓ＊（Ｕ相）、Ｖｖｓ＊（Ｖ相）、Ｖｗｓ＊（Ｗ相）を
出力する。ここで、（３７）、（３８）、（４０）式は
電圧についても同様に成立するので、これらの式におい
てＩｕｓ、Ｉｖｓ、Ｉｗｓ、Ｉｄｓ、Ｉｑｓをそれぞれ
Ｖｕｓ＊、Ｖｖｓ＊、Ｖｗｓ＊、Ｖｄｓ＊、Ｖｑｓ＊に
おき換えた後、Ｖｕｓ＊、Ｖｖｓ＊、Ｖｗｓ＊について
解くと次式が得られる。

【数４８】

【０１６０】続いて、ＰＷＭインバータ１０によって、
誘導電動機１に印加される各相毎の１次電圧が、ｄ−ｑ
軸上にて電流成分制御回路５から出力された１次電圧指
令に追従するように制御される。その結果、誘導電動機
１の１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓはそれ
ぞれの指令に追従することになり、最大効率条件（５
７）式に基づいて誘導電動機１を運転することが可能と
なる。

【０１６１】実施の形態２．図５は、第１の発明に関連
する実施の形態として実施の形態２による誘導電動機制
御装置の構成を示すブロック図である。尚、図中、図１
と同一符号は同一または相当部分を示す。図５におい
て、この実施の形態２は、周波数演算回路８より出力さ
れた鉄損を考慮しないすべり周波数（補正前すべり周波
数）ωｓ’を鉄損を考慮したすべり周波数（補正後すべ
り周波数）ωｓへと補正するすべり周波数鉄損成分補正
手段１３を備えること以外は、前記図１の実施の形態１
と同じである。

【０１６２】図６はすべり周波数鉄損成分補正手段１３
の詳細な構成を示すブロック図である。この図に示すよ
うに、すべり周波数鉄損成分補正手段１３は、回転周波
数ωｒを入力してその絶対値｜ωｒ｜を求める絶対値回
路５１と、｜ωｒ｜を入力して誘導電動機１の回転周波
数ωｒに対する所定の１次関数の演算結果をすべり周波
数比Ｊとして出力する１次関数演算器５２と、その１次
関数演算器５２より出力されたすべり周波数比Ｊとすべ
り周波数演算回路８から出力された鉄損を考慮しないす
べり周波数ωｓ’とを掛け合わせて鉄損を考慮したすべ
り周波数ωｓを出力する乗算器５３とで構成されてい
る。

【０１６３】図６を用いてすべり周波数鉄損成分補正手
段１３の具体的動作について説明する。回転周波数ωｒ
を絶対値回路５１へ入力して｜ωｒ｜を求め、その｜ω
ｒ｜を１次関数演算器５２に入力する。すると、（６
４）式で示される１次関数で近似した、鉄損を考慮しな
いすべり周波数ωｓ’と鉄損を考慮したすべり周波数ω
ｓとの比（すべり周波数比）Ｊが出力される。この１次
関数演算器５２の出力Ｊとすべり周波数演算回路８から
出力された鉄損を考慮しないすべり周波数ωｓ’とを乗
算器５３で掛け合わせると、（６５）式に基づいて鉄損
を考慮したすべり周波数ωｓが得られる。１次関数で近
似したすべり周波数比Ｊは図７のように表される。

【０１６４】次に、速度検出器７から出力される回転周
波数ωｒとすべり周波数鉄損成分補正手段１３から出力
される鉄損を考慮したすべり周波数ωｓとを加算器９で
加算することにより、１次周波数ωが得られる。

【０１６５】実施の形態３．図８は、第１の発明に関連
する実施の形態として実施の形態３による誘導電動機制
御装置の構成を示すブロック図であり、図中、図１と同
一符号は同一または相当部分を示す。この実施の形態で
は、図８に示すように、誘導電動機１の固定子巻線の温
度を検出する電動機温度検出器１４を備え、この電動機
温度検出器１４の出力を電流比記憶演算回路２ｂに入力
して、電流比の演算に反映させたものである。

【０１６６】即ち、上述のように、１次抵抗Ｒｓは、例
えば固定子巻線が銅の場合、電動機温度の変化により
（６６）式に従ってその値が変動する。よって、（５
７）式の右辺の値が温度によって変化するため、（５
８）式の右辺も変化する。このことより、最大効率制御
を実現する１次電流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊とｄ軸成分
指令Ｉｄｓ＊の振幅の比（電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊
｜）は電動機温度の関数となる。

【０１６７】そこで、電流比記憶演算回路２ｂのマップ
データ部２４ｂで記憶する電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊
｜のデータは、温度による変動を考慮し、（５７）、
（５８）、（６６）式に従って演算した結果をマップデ
ータ化したものとする。図９は電流比記憶演算回路２ｂ
の詳細な構成を示すブロック図である。即ち、電流比記
憶演算回路２ｂは回転周波数ωｒと電動機温度検出器１
４の出力である電動機温度とを入力し、各入力の状態に
応じた電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を出力する。

【０１６８】実施の形態４．図１０は、第１の発明に関
連する実施の形態として実施の形態４による誘導電動機
制御装置の構成を示すブロック図であり、図中、図１と
同一符号は同一または相当部分を示す。図１０におい
て、この実施の形態４は、１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓと
回転周波数ωｒとを入力し、各入力の状態に応じた励磁
インダクタンスＭ’を出力するインダクタンス補正手段
１５を備え、このインダクタンス補正手段１５の出力を
電流成分指令演算手段３ｂに入力して、その演算に反映
させるようにしたものである。即ち、電流成分指令演算
手段３ｂは、誘導電動機１のトルク指令Ｔｍ＊、電流比
記憶演算回路２ａの出力である電流比、及びインダクタ
ンス補正手段１５の出力である励磁インダクタンスＭ’
を入力して、１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及びｑ軸
成分指令Ｉｑｓ＊を出力する。

【０１６９】図１１はインダクタンス補正手段１５の詳
細な構成を示すブロック図である。この図に示すよう
に、インダクタンス補正手段１５は、回転周波数ωｒを
入力してその絶対値｜ωｒ｜を求める絶対値回路６１
と、｜ωｒ｜及び１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓを入力し
て、マップデータに基づいて励磁インダクタンスＭ’を
出力するマップデータ部６２とで構成されている。

【０１７０】図１２は電流成分指令演算手段３ｂの詳細
な構成を示すブロック図である。電流成分指令演算手段
３ｂは、トルク指令Ｔｍ＊、電流比記憶演算回路２ａが
出力する電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜、インダクタン
ス補正手段１５が出力する励磁インダクタンスＭ’とを
入力し、１次電流のｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊及び（Ｔｍ＊
・Ｌｒ）／（Ｐｍ・Ｍ’２）を演算し出力する励磁電流
指令演算回路７０と、Ｉｄｓ＊を入力して、その最大値
を磁束が飽和する限界の値に制限して出力する制限回路
７１と、（Ｔｍ＊・Ｌｒ）／（Ｐｍ・Ｍ’２）を分子と
し、制限回路７１から出力されるＩｄｓ＊を分母として
入力して除算し、１次電流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊とな
す除算器７２とにより構成される。更に、励磁電流指令
演算回路７０は、トルク指令Ｔｍ＊に所定の係数を掛け
て出力する係数器７３と、インダクタンス補正手段１５
の出力である励磁インダクタンスＭ’を自乗して出力す
る乗算器７４と、係数器７３の出力を分子とし、乗算器
７４の出力を分母として入力し、除算して（Ｔｍ＊・Ｌ
ｒ）／（Ｐｍ・Ｍ’２）となす除算器７５と、その除算
器７５の出力の絶対値を求める絶対値回路７６と、その
絶対値回路７６の出力を分子とし、電流比記憶演算回路
２ａの出力である電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を分母
として入力し、除算してＩｄｓ＊²を得る除算器７７
と、Ｉｄｓ＊²の平方根を演算してｄ軸成分指令Ｉｄｓ
＊を出力する平方根演算回路７８とにより構成される。

【０１７１】次にこの実施の形態４の動作について説明
する。回転周波数ωｒと１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとを
インダクタンス補正手段１５へ入力すると、インダクタ
ンス補正手段１５の内部では、絶対値回路６１により回
転周波数の絶対値｜ωｒ｜が求められ、この｜ωｒ｜及
びＩｄｓに対応づけられた励磁インダクタンスＭ’がマ
ップデータ部６２より出力される。これがインダクタン
ス補正手段１５の出力となる。次に、トルク指令Ｔｍ
＊、励磁インダクタンスＭ’、及び電流比｜Ｉｑｓ＊／
Ｉｄｓ＊｜を電流成分指令演算手段３ｂへ入力すると、
その内部でトルク指令Ｔｍ＊に係数器７３の係数を掛け
たものを分子とし、励磁インダクタンスＭ’を乗算器７
４により自乗したものを分母として除算器７５により
（Ｔｍ＊・Ｌｒ）／（Ｐｍ・Ｍ’²）が得られる。更
に、（Ｔｍ＊・Ｌｒ）／（Ｐｍ・Ｍ’²）を絶対値回路
７６に通して得られた｜（Ｔｍ＊・Ｌｒ）／（Ｐｍ・
Ｍ’²）｜を分子とし、電流比｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜
を分母として除算器７７によりＩｄｓ＊²が得られ、平
方根演算回路７８によりＩｄｓ＊が得られる。以上の演
算過程は（６０）式に基づくものである。次に、Ｉｄｓ
＊は制限回路７１により最大値を磁束が飽和する限界の
値に制限される。更に、（Ｔｍ＊・Ｌｒ）／（Ｐｍ・
Ｍ’²）を分子とし、制限回路７８を通過したＩｄｓ＊
を分母として除算器７２により除算すると（５９）式に
基づく演算によりＩｑｓ＊が得られる。

【０１７２】実施の形態５．上記実施の形態１乃至４に
おいて、電流比記憶演算回路２ａのマップデータ部２４
ａ、または、電流比記憶演算回路２ｂのマップデータ部
２４ｂで記憶されている電流比のマップデータが、少な
くとも回転周波数ωｒに関して１次関数近似されたデー
タであってもよい。この場合の｜ωｒ｜に対する電流比
｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜の関係の例は図１３に示され
る。

【０１７３】実施の形態６．上記実施の形態５の電流比
記憶演算回路２ａまたは２ｂにおいて、速度検出器７か
ら出力される回転周波数ωｒを入力する代わりに、加算
器９から出力される１次周波数ωを用いてもよい。

【０１７４】実施の形態７．上記実施の形態２のすべり
周波数鉄損成分補正手段１３において、速度検出器７か
ら出力される回転周波数ωｒを入力する代わりに、加算
器９から出力される１次周波数ωを用いてもよい。

【０１７５】次に、第２の発明の実施の形態について説
明する前に、第２の発明の基となる所定トルクを最小の
１次電圧で発生するベクトル制御法について説明する。
１次周波数で回転するｄ−ｑ軸上の誘導電動機の電圧・
電流方程式は、鉄損を想定せず定常状態について考えた
場合、公知のように（１４）〜（１７）式より次式で表
される。

【０１７６】

【数４９】 但し、Ｒｓ及びＲｒはそれぞれ、誘導電動機の１次抵抗
及び２次抵抗である。Ｌｓ、Ｌｒ及びＭはそれぞれ、誘
導電動機の１次自己インダクタンス、２次自己インダク
タンス及び相互インダクタンスである。また、Ｖｄｓ及
びＶｑｓはそれぞれ、１次電圧のｄ軸成分及びｑ軸成分
である。Ｉｄｓ及びＩｑｓはそれぞれ１次電流のｄ軸成
分及びｑ軸成分であり、Ｉｄｒ及びＩｑｒはそれぞれ２
次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分である。ω及びωｓ’は
それぞれ誘導電動機の１次周波数及び鉄損を想定しない
すべり周波数である。

【０１７７】ここで、２次磁束ベクトルの方向をｄ軸に
一致させるため２次磁束のｄ軸成分Φｄｒ及びｑ軸成分
Φｑｒのうち、Φｑｒを零とおき整理すると、公知のベ
クトル制御におけるすべり周波数ωｓ’は（６３）式
で、発生トルクＴｍは（５９）式でそれぞれ表され、２
次磁束のｄ軸成分Φｄｒ及び電圧・電流方程式はそれぞ
れ次式で表される。

【０１７８】

【数５０】

【０１７９】（７５）、（７６）式より、１次電圧Ｖｓ
は次式のようになる。

【０１８０】

【数５１】

【０１８１】ここで、発生トルクＴｍ＝ＴＡ、１次電圧
Ｖｓ＝ＶｓＡの場合を考える。（５９）式よりＩｄｓ・
Ｉｑｓは次式のように表現できる。

【０１８２】

【数５２】

【０１８３】（７８）式を（７７）式に代入し、次式の
ように変形する。

【０１８４】

【数５３】

【０１８５】ここで、（７９）式で示される楕円と（７
８）式で示される曲線が一点で接する場合、その接点に
おける１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓの組
み合わせが、トルクＴＡを発生し、且つ、１次電圧がＶ
ｓＡである唯一の組み合わせとなる。この模様を図１４
に示す。これ以外の、（７８）式を満たすＩｄｓとＩｑ
ｓの組み合わせでは、トルクＴＡを発生するために１次
電圧としてＶｓＡより大きな値が必要となる。言い換え
れば、（７９）式で示される楕円と（７８）式で示され
る曲線が一点で接する場合のＩｄｓとＩｑｓの組み合わ
せを用いれば、所要のトルクを最小の１次電圧で発生す
る、または、所定の１次電圧で最大のトルクを発生する
ことができる。

【０１８６】（７９）式で示される楕円と（７８）式で
示される曲線の接点は以下のようにして求められる。
（７８）式よりＩｑｓをＩｄｓを用いて表すと次式とな
る。

【０１８７】

【数５４】

【０１８８】（８０）式を（７９）式に代入して両辺を
Ｉｄｓ²倍し整理すると、次式のようになる。

【０１８９】

【数５５】

【０１９０】ここで、（７９）式と（７８）式が一点で
接する条件は、

【０１９１】

【数５６】 より、

【０１９２】

【数５７】

【０１９３】となり、従って、次式で表される。

【０１９４】

【数５８】

【０１９５】このとき、Ｉｄｓは、

【０１９６】

【数５９】 であるから、ＩｄｓとＩｑｓの組み合わせは、Ｉｑｓと
Ｉｄｓの振幅の比で表現すると次式となる。

【０１９７】

【数６０】

【０１９８】以上のことから、（８６）式に基づいて１
次電流のｄ軸成分Ｉｄｓとｑ軸成分Ｉｑｓとを制御する
ことにより、所要のトルクを最小の１次電圧で発生す
る、または、所定の１次電圧で最大のトルクを発生する
ことができる。以下では、この方式による制御法を最小
１次電圧制御法と呼ぶことにする。

【０１９９】実施の形態８．図１６は、第２の発明に関
連する実施の形態として実施の形態８による誘導電動機
制御装置の構成を示すブロック図であり、図中、図１と
同一符号は同一または相当部分を示す。図１６におい
て、実施の形態の誘導電動機制御装置は、図１の実施の
形態１の構成要素５ー１２の他に、電流成分指令演算手
段３ａ及び電流比記憶演算回路２ａに代えて、次の構成
要素を備えるものである。即ち、誘導電動機制御装置
は、交流を順変換したものあるいは直流電圧を供給する
直流電源２５と、その直流電源２５が供給する直流電圧
の電圧値を検出する直流電圧検出部１６と、直流電圧検
出部１６から入力した直流電圧値に基づいて出力可能な
１次電圧の最大値Ｖｓｍａｘを演算して出力する最大出
力電圧演算回路１７と、その最大出力電圧演算回路１７
から入力した出力可能な最大１次電圧値Ｖｓｍａｘ、電
流成分制御回路５から入力した１次電圧のｄ軸成分指令
Ｖｄｓ＊、及びｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊に基づいて電圧飽
和が発生しているかどうかを検出して電圧飽和の度合い
を第１の飽和量成分Ｖｏｖｒ１として出力する電圧飽和
検出手段１８と、速度検出器７が出力する回転周波数ω
ｒを基にして最小１次電圧制御時の１次電流のｑ軸成分
指令ＩｑｓＢ＊及びｄ軸成分指令ＩｄｓＢ＊の振幅の比
（電流比）ＦＢ＝｜ＩｑｓＢ＊／ＩｄｓＢ＊｜を出力す
る電流比演算手段（Ｂ）１９と、図示しない従来装置の
電流指令発生部が出力するトルク電流指令である１次電
流のｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊（補正前１次電流ｑ軸成分指
令と呼ぶ）及び励磁電流指令である１次電流のｄ軸成分
指令Ｉｄｓ＊（補正前１次電流ｄ軸成分指令と呼ぶ）を
入力して、その振幅の比（電流比）ＦＡ＝｜Ｉｑｓ＊／
Ｉｄｓ＊｜を出力する電流比演算手段（Ａ）２０と、電
圧飽和検出手段１８が出力する第１の飽和量成分Ｖｏｖ
ｒ１と電流比演算手段（Ｂ）が出力する電流比ＦＢと電
流比演算手段（Ａ）が出力する電流比ＦＡとを入力し
て、Ｖｏｖｒ１の大きさに応じて補正後の１次電流のｑ
軸成分指令Ｉｑｓ＊’（補正後１次電流ｑ軸成分指令と
呼ぶ）及びｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’（補正後１次電流ｄ
軸成分指令と呼ぶ）の振幅の比（電流比）ＦＣ＝｜Ｉｑ
ｓ＊’／Ｉｄｓ＊’｜を出力する電流比調整手段２１ａ
と、誘導電動機１のトルク指令Ｔｍ＊と電流比調整手段
２１ａから入力した電流比ＦＣとに基づいて、補正後１
次電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’及び補正後１次電流ｑ軸
成分指令Ｉｑｓ＊’を出力する補正後電流成分指令演算
手段３０ａとを備える。

【０２００】図１７は電流比演算手段（Ａ）２０の詳細
な構成を示すブロック図である。この図に示すように、
電流比演算手段（Ａ）２０は、図示しない従来装置の電
流指令発生部が出力する補正前１次電流ｑ軸成分指令Ｉ
ｑｓ＊を分子とし、補正前１次電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ
＊を分母として入力して除算する除算器８１と、除算器
８１の出力の絶対値ＦＡ＝｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜を求
めて出力する絶対値回路８２とより構成されている。

【０２０１】図１８は電圧飽和検出手段１８の詳細な構
成を示すブロック図である。この図に示すように、電圧
飽和検出手段１８は、１次電圧指令のｄ軸成分Ｖｄｓ＊
の自乗Ｖｄｓ＊²を求める乗算器９１と、１次電圧指令
のｑ軸成分Ｖｑｓ＊の自乗Ｖｑｓ＊²を求める乗算器９
２と、Ｖｄｓ＊²とＶｑｓ＊²を加算して出力する加算器
９３と、その加算器９３の出力の平方根を求める平方根
演算回路９４と、出力可能な最大１次電圧値Ｖｓｍａｘ
と平方根演算回路９４の出力とを突き合わせて比較して
その偏差を求める減算器９５と、その減算器９５の出力
の最小値を零に制限する制限回路９６とより構成されて
いる。

【０２０２】図１９は電流比調整手段２１ａの詳細な構
成を示すブロック図である。この図に示すように、電流
比調整手段２１ａは、電圧飽和検出手段１８の出力であ
る第１の飽和量成分Ｖｏｖｒ１に所定の係数Ｋ１を掛け
て出力する係数器１０１と、その係数器１０１の出力の
最大値を１．０で制限する制限回路１０２と、電流比演
算手段（Ａ）の出力である電流比ＦＡと電流比演算手段
（Ｂ）の出力である電流比ＦＢとを入力して偏差を求め
る減算器１０３と、制限回路１０２の出力と減算器１０
３の出力とを掛け合わせて出力する乗算器１０４と、電
流比ＦＡから乗算器１０４の出力を減算して電流比ＦＣ
を出力する減算器１０５とより構成されている。

【０２０３】次にこの実施の形態８の動作について説明
する。電流比演算手段（Ａ）２０に、図示しない従来装
置の電流指令発生部が出力する補正前１次電流ｑ軸成分
指令Ｉｑｓ＊と補正前１次電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊と
を入力すると、除算器８１と絶対値回路８２とを通して
電流比ＦＡ＝｜Ｉｑｓ＊／Ｉｄｓ＊｜が出力される。ま
た、電流比演算手段（Ｂ）１９に速度検出器７が出力す
る回転周波数ωｒを入力すると、（８６）式に基づいた
最小１次電圧制御における１次電流のｑ軸成分指令Ｉｑ
ｓＢ＊とｄ軸成分指令ＩｄｓＢ＊との振幅の比（電流
比）ＦＢ＝｜ＩｑｓＢ＊／ＩｄｓＢ＊｜が、演算あるい
は演算結果をマップデータ化したものより算出して出力
される。

【０２０４】続いて、直流電圧検出部１６が直流電源２
５の電圧値Ｖｄｃを検出し、最大出力電圧演算回路１７
へ出力する。最大出力電圧演算回路１７では、（１２）
式に基づいて出力可能な最大１次電圧値Ｖｓｍａｘが演
算され出力される。

【０２０５】次に、電圧飽和検出手段１８に出力可能な
最大１次電圧値Ｖｓｍａｘ、１次電圧のｄ軸成分指令Ｖ
ｄｓ＊、及びｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊を入力すると、電圧
飽和の発生の有無を検出して、電圧飽和の度合いを第１
の飽和量成分Ｖｏｖｒ１として出力する。以下、図１８
を用いて電圧飽和検出手段１８の具体的動作について説
明する。

【０２０６】１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊とｑ軸成
分指令Ｖｑｓ＊とはそれぞれ乗算器９１と乗算器９２に
より自乗され、加算器９３によりＶｄｓ＊²＋Ｖｑｓ＊²
が演算される。続いて、平方根演算回路９４により（１
０）式に基づく演算で１次電圧指令Ｖｓ＊が出力され
る。次に、出力可能な最大１次電圧値ＶｓｍａｘとＶｓ
＊とが減算器９５により突き合わされ、その偏差が制限
回路９６に入力される。制限回路９６では上記偏差の最
小値を０に制限し、第１の飽和量成分Ｖｏｖｒ１として
出力する。Ｖｓ＊＜Ｖｓｍａｘの場合には、電圧飽和は
発生しておらず偏差は負となるため、Ｖｏｖｒ１＝０が
出力される。Ｖｓ＊≧Ｖｓｍａｘの場合には、電圧飽和
が発生しており偏差は正となるため、Ｖｏｖｒ１として
偏差に比例した量が出力される。

【０２０７】次に、電流比調整手段２１ａに第１の飽和
量成分Ｖｏｖｒ１と電流比ＦＢ及び電流比ＦＡとを入力
すると、電圧飽和が発生している場合には、Ｖｏｖｒ１
の大きさに応じて補正前の１次電流指令の電流比ＦＡを
最小１次電圧制御における電流比ＦＢに近づくようシフ
トさせて補正演算し、補正後の電流比ＦＣが出力され
る。以下、図１９を用いて電流比調整手段２１ａの具体
的動作について説明する。

【０２０８】電流比ＦＡ及び電流比ＦＢは減算器１０３
に入力されてその偏差（ＦＡ−ＦＢ）が求められる。ま
た、第１の飽和量成分Ｖｏｖｒ１は係数器１０１により
Ｋ１倍された後、制限回路１０２にて最大値を１．０に
制限され、乗算器１０４にて（ＦＡ−ＦＢ）が掛け合わ
される。その結果、電流比をＦＡからＦＢへシフトさせ
る際の調整量ΔＦ＝（ＦＡ−ＦＢ）・Ｋ１・Ｖｏｖｒ１
が算出される。減算器１０５により電流比ＦＡから調整
量ΔＦが減算され、補正後の電流比ＦＣ（＝ＦＡ−Δ
Ｆ）が出力される。ここで、制限回路１０２における制
限値１．０は電流比ＦＣを調整してＦＢへシフトさせて
行き、最終的にＦＣ＝ＦＢとなった場合にそれ以上シフ
トしないよう制御することに起因した数値であり、次の
ようにして得られる。ＦＣ＝ＦＢとおくと次式が得られ
る。

【０２０９】

【数６１】

【０２１０】上式を電流比ＦＡ、電流比ＦＢについて整
理すると次のようになる。

【０２１１】

【数６２】

【０２１２】従って、ＦＡ≠ＦＢの場合にＦＣとＦＢが
一致するのは１−Ｋ１・Ｖｏｖｒ１＝０の場合、即ち、

【０２１３】

【数６３】 の場合となる。従って、Ｋ１・Ｖｏｖｒ１の最大値を
１．０で制限することにより、ＦＣ＝ＦＢとなったとこ
ろでＦＣのシフトを止める。尚、ＦＡ＝ＦＢの場合には
ＦＡ−ＦＢ＝０よりΔＦ＝０である。

【０２１４】次に、トルク指令Ｔｍ＊と電流比ＦＣとを
補正後電流成分指令演算手段３０ａに入力すると、（６
０）、（６１）式の関係を用いて補正後１次電流ｄ軸成
分指令Ｉｄｓ＊’と補正後１次電流ｑ軸成分指令Ｉｑｓ
＊’とが出力される。この補正後電流成分指令演算手段
３０ａの構成及び動作は実施の形態１における電流成分
指令演算手段３ａと同等である。

【０２１５】続いて、公知のベクトル制御法に基づいて
１次電流のｄ軸成分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑｓが、補正
後１次電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’及び補正後１次電流
ｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊’にそれぞれ追従するよう制御さ
れる。

【０２１６】以上の手順により、電圧飽和発生の有無を
検出し飽和の度合いに応じて１次電流のｄ軸成分指令及
びｑ軸成分指令を最小１次電圧制御における１次電流の
ｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に近づけることで、電圧
飽和状態を解消しつつ、指令トルク通りの出力トルクを
得ることができる。この模様を図１５に示す。尚、電圧
飽和検出手段１８にて１次電圧のｄ軸成分指令Ｖｄｓ＊
及びｑ軸成分指令Ｖｑｓ＊から１次電圧指令Ｖｓ＊を算
出する代わりに、１次電圧の各相成分指令Ｖｕｓ＊（Ｕ
相）、Ｖｖｓ＊（Ｖ相）、Ｖｗｓ＊（Ｗ相）からＶｓ＊
を算出してもよい。また、電圧飽和検出手段１８内部で
突き合わされるＶｓ＊及び出力可能な最大１次電圧値Ｖ
ｓｍａｘが、Ｖｓ＊²及びＶｓｍａｘ²であってもよい。

【０２１７】実施の形態９．図２０は、第２の発明に関
連する実施の形態として実施の形態９による誘導電動機
制御装置の構成を示すブロック図であり、図中、図１６
と同一符号は同一または相当部分を示す。図２０におい
て、この実施の形態９は、電流比調整手段２１ｂとトル
ク指令補正手段２２とを備える以外は、図１６の前記実
施の形態８と同じである。電流比調整手段２１ｂは、電
圧飽和検出手段１８が出力する第１の飽和量成分Ｖｏｖ
ｒ１と電流比演算手段（Ｂ）が出力する電流比ＦＢと電
流比演算手段（Ａ）が出力する電流比ＦＡとを入力しＶ
ｏｖｒ１の大きさに応じて補正後の１次電流のｑ軸成分
指令Ｉｑｓ＊’（補正後１次電流ｑ軸成分指令と呼ぶ）
及びｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’（補正後１次電流ｄ軸成分
指令と呼ぶ）の振幅の比（電流比）ＦＣ＝｜Ｉｑｓ＊’
／Ｉｄｓ＊’｜及び、補正後の１次電流指令を用いても
なお電圧飽和が発生する場合に、電圧飽和の度合いを表
す第２の飽和量成分Ｖｏｖｒ２を出力する。トルク指令
補正手段２２は、トルク指令Ｔｍ＊と電流比調整手段２
１ｂが出力する第２の飽和量成分Ｖｏｖｒ２とを入力
し、Ｖｏｖｒ２の大きさに応じてトルク指令を補正し補
正後のトルク指令Ｔｍ＊’として出力する。

【０２１８】図２１は電流比調整手段２１ｂの詳細な構
成を示すブロック図である。この図に示すように、電流
比調整手段２１ｂは、図１９で示される電流比調整手段
２１ａに対して係数器１０１の出力が１．０以下の場合
は０を、１．０より大きい場合には１．０を超える量を
第２の飽和量成分Ｖｏｖｒ２として出力する飽和量演算
回路１０６を加えた構成となる。

【０２１９】図２２はトルク指令補正手段２２の詳細な
構成を示すブロック図である。この図に示すように、ト
ルク指令補正手段２２は、トルク指令Ｔｍ＊を入力して
Ｔｍ＊＞０の場合には１、Ｔｍ＊＜０の場合には−１、
Ｔｍ＊＝０の場合には０を出力する符号判別器１１１
と、電流比調整手段２１ｂの出力である第２の飽和量成
分Ｖｏｖｒ２に所定の係数Ｋ２を掛けて出力する係数器
１１２と、符号判別器１１１の出力と係数器１１２の出
力を掛け合わせてトルク指令の補正量ΔＴｍ＊となす乗
算器１１３と、トルク指令Ｔｍ＊から補正量ΔＴｍ＊を
減算して補正後のトルク指令Ｔｍ＊’を出力する減算器
１１４とより構成されている。

【０２２０】次に、この実施の形態９の動作について説
明する。先ず、電流比調整手段２１ｂに第１の飽和量成
分Ｖｏｖｒ１と電流比ＦＢ及び電流比ＦＡとを入力する
と、電圧飽和が発生している場合には、Ｖｏｖｒ１の大
きさに応じて補正前の１次電流指令の電流比ＦＡを最小
１次電圧制御における電流比ＦＢに近づくようシフトさ
せて補正演算し、補正後の電流比ＦＣを出力する。ま
た、補正後の１次電流指令を用いても電圧飽和が発生す
る場合には、電圧飽和の度合いを第２の飽和量成分Ｖｏ
ｖｒ２として出力する。Ｖｏｖｒ２は、具体的には次の
ようにして生成される。図２１における係数器１０１の
出力Ｋ１・Ｖｏｖｒ１を飽和量演算回路１０６に入力す
ると、Ｋ１・Ｖｏｖｒ１≦１．０の場合にはＶｏｖｒ２
＝０．０、Ｋ１・Ｖｏｖｒ１＞１．０の場合にはＶｏｖ
ｒ２＝Ｋ１・Ｖｏｖｒ１−１．０をそれぞれ出力する。
Ｖｏｖｒ２は、電流比ＦＣを調整して最小１次電圧制御
時の電流比ＦＢに一致させてもなお、電圧飽和が発生す
る場合に電圧飽和の度合いを表す成分である。

【０２２１】続いて、トルク指令Ｔｍ＊と第２の飽和量
成分Ｖｏｖｒ２とをトルク指令補正手段２２に入力する
と、Ｖｏｖｒ２の大きさに応じて補正された補正後のト
ルク指令Ｔｍ＊’が出力される。以下、トルク指令補正
手段２２の具体的動作について説明する。

【０２２２】第２の飽和量成分Ｖｏｖｒ２は係数器１１
２により所定の係数Ｋ２倍され、更に、トルク指令Ｔｍ
＊の符号を判別する符号判別器１１１の出力と乗算器１
１３にて掛け合わされることでトルク指令の補正量ΔＴ
ｍ＊が生成される。次に減算器１１４にてトルク指令Ｔ
ｍ＊からトルク指令の補正量ΔＴｍ＊が減算され、補正
後のトルク指令Ｔｍ＊’が出力される。

【０２２３】次に、補正後のトルク指令Ｔｍ＊’と電流
比ＦＣを補正後電流成分指令演算手段３ａに入力する
と、補正後１次電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’と補正後１
次電流ｑ軸成分指令Ｉｑｓ＊’とが出力される。続い
て、公知のベクトル制御法に基づいて１次電流のｄ軸成
分Ｉｄｓ及びｑ軸成分Ｉｑｓが、それぞれ、補正後１次
電流ｄ軸成分指令Ｉｄｓ＊’及び補正後１次電流ｑ軸成
分指令Ｉｑｓ＊’に追従するよう制御される。

【０２２４】以上の手順により、実施の形態８におい
て、電圧飽和が発生した場合に１次電流指令のｄ軸成分
及びｑ軸成分を最小１次電圧制御における１次電流指令
のｄ軸成分及びｑ軸成分に一致させてもなお、電圧飽和
が発生する場合に、トルク指令を低減することで電圧飽
和の発生を防止することができる。

【０２２５】尚、第１の発明及び第２の発明に関連する
実施の形態で説明した構成は、相互に組み合わせて用い
ることが可能であるのは云うまでもない。また、上記の
実施の形態でハードウェアによって構成したものについ
ては、マイクロコンピュータを用いたソフトウェア処理
によって実現してもよい。又、上記実施の形態１〜７の
うち、実施の形態１は、実施の形態４〜６のいずれかと
結合して適用され、実施の形態２は、実施の形態４また
は７と結合して適用されるものである。

【０２２６】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、鉄
損を含む損失を最小化する条件に基づいて誘導電動機の
１次電流を操作することで、鉄損が無視できないような
誘導電動機を駆動する場合でも、高効率に誘導電動機を
運転できる制御装置が得られる。更に、すべり周波数に
も鉄損を考慮すること、電動機の固定子巻線温度を検出
し温度変動を考慮して１次電流を操作すること、磁束飽
和などの励磁インダクタンスの変動も考慮して１次電流
を操作することにより、トルク制御性能の低下を防止す
る誘導電動機の制御装置が得られる。また、第２の発明
によれば、誘導電動機の運転中に電圧飽和が発生して
も、第一段階として誘導電動機の１次電流を操作するこ
とで、指令どおりの出力トルクを確保しながらも電圧飽
和を解消するよう誘導電動機を動作させ、第一段階でも
電圧飽和が解消しない場合には、第二段階としてトルク
指令を低減することで電圧飽和を解消するよう誘導電動
機を動作させることができる。従って、電圧飽和の発生
により出力電圧、出力電流が歪むことが無く、それらに
起因する誘導電動機の振動やトルク制御精度の低下を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の全体を示すブロッ
ク図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の電流比記憶演算回
路の構成を示すブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の電流成分指令演算
手段の構成を示すブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態１のすべり周波数演算
回路の構成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２の全体を示すブロッ
ク図である。

【図６】 この発明の実施の形態２のすべり周波数鉄損
成分補正手段の構成を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態２の動作原理説明図で
ある。

【図８】 この発明の実施の形態３の全体を示すブロッ
ク図である。

【図９】 この発明の実施の形態３の電流比記憶演算回
路の構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４の全体を示すブロ
ック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４のインダクタンス
補正手段の構成を示すブロック図である。

【図１２】 この発明の実施の形態４の電流成分指令演
算手段の構成を示すブロック図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５の動作原理説明図
である。

【図１４】 この発明の実施の形態８の動作原理説明図
である。

【図１５】 この発明の実施の形態８の動作原理説明図
である。

【図１６】 この発明の実施の形態８の全体を示すブロ
ック図である。

【図１７】 この発明の実施の形態８の電流比演算手段
（Ａ）の構成を示すブロック図である。

【図１８】 この発明の実施の形態８の電圧飽和検出手
段の構成を示すブロック図である。

【図１９】 この発明の実施の形態８の電流比調整手段
の構成を示すブロック図である。

【図２０】 この発明の実施の形態９の全体を示すブロ
ック図である。

【図２１】 この発明の実施の形態９の電流比調整手段
の構成を示すブロック図である。

【図２２】 この発明の実施の形態９のトルク指令補正
手段の構成を示すブロック図である。

【図２３】 第１の従来技術に基づく誘導電動機の制御
装置の全体を示すブロック図である。

【図２４】 第２の従来技術に基づく誘導電動機の制御
装置の全体を示すブロック図である。

【図２５】 第２の従来技術に基づく誘導電動機の制御
装置の界磁弱め演算部の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 誘導電動機、２ａ，２ｂ 電流比記憶演算回路、３
ａ，３ｂ 電流成分指令演算手段、４ 電流検出器、５
電流成分制御回路、６ 電圧指令演算回路、７ 速度
（回転周波数）検出器、８ すべり周波数演算回路、
９，９３，１２８，１５４，１５５ 加算器、１０ Ｐ
ＷＭインバータ、１１ 積分器、１２ 電流成分演算手
段、１３ すべり周波数鉄損成分補正手段、１４ 電動
機温度検出器、１５ インダクタンス補正手段、１６，
１４３ 直流電圧検出部、１７ 最大出力電圧演算回
路、１８ 電圧飽和検出手段、１９ 電流比演算手段
（Ｂ）、２０ 電流比演算手段（Ａ）、２１ａ，２１ｂ
電流比調整手段、２２ トルク指令補正手段、２３，
３２，５１，６１，７６，８２ 絶対値回路、２４ａ，
２４ｂ，６２ マップデータ部、２５ 直流電源、３
１，４１，４３，７３，１０１，１１２，１２７ 係数
器、３３，４４，７２，７５，７７，８１，１２６除算
器、３４，７８，９４ 平方根演算回路、３５，１１１
符号判別器、３６，３７，５３，７４，９１，９２，
１０４，１１３，１２３ 乗算器、４２ １次遅れ回
路、５２ １次関数演算器、７０ 励磁電流指令演算回
路、７１，９６，１０２ 制限回路、９５，１０３，１
０５，１１４，１２１，１３０〜１３２，１４６，１５
０，１５１，１６３ 減算器、１０６ 飽和量演算回
路、１２２，１３３〜１３５ 増幅器、１２４ 関数発
生器、１２５ 補償回路、１２９ベクトル演算回路、１
４１ 三相電源、１４２ コンバータ、１４４ 界磁弱
め演算部、１４５ リミッタ処理部、１４７ 誘導機モ
デル、１４８ 切替部、１４９ 座標変換部（Ａ）、１
５２，１５３ ＡＣＲアンプ、１５６ 座標変換部
（Ｂ）、１５７ ＰＷＭ演算部、１５８ ベース回路、
１６１ 限界出力演算部、１６２ 飽和電圧指令発生
部、１６４ ＰＩ演算部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−284772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−81679（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−233898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導電動機と、 上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波
   数）検出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を係数
   値とする所定の関数の演算結果をデータとして記憶して
   おき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトルク電流
   指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）を出力
   する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
   電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
   ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
   し、かつ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
   ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分して位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１
   次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算
   手段と、 上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
   一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
   なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
   数を演算するすべり周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出力された上記すべり周
   波数と上記回転周波数検出器の出力とを加算して上記１
   次周波数となす加算器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
   １次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
   うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御
   回路と、 上記直交回転座標軸上の１次電流のｄ軸成分及び回転周
   波数を入力し、予め求めておいた励磁電流及び回転周波
   数と励磁インダクタンスの対応付けデータより、励磁イ
   ンダクタンスを求めて出力するインダクタンス補正手段
   と を備え、上記電流成分指令演算手段が、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比記憶演算回路
   が出力する電流比と上記インダクタンス補正手段が出力
   する励磁インダクタンスを入力し、励磁電流指 令を１次
   電流のｄ軸成分指令として出力する励磁電流指令演算回
   路と、 上記１次電流のｄ軸成分指令の最大値を磁束が飽和する
   限界の値に制限する制限回路と、 上記誘導電動機のトルク指令に比例した成分を上記制限
   回路の出力で除算し、トルク電流指令である１次電流の
   ｑ軸成分指令となす除算器とにより構成され、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク指令
   に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含む上
   記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等しくなる
   ような１次電流指令を出力することを特徴とする誘導電
   動機の制御装置。
2. 【請求項２】 誘導電動機と、 上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波
   数）検出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を係数
   値とする所定の関数の演算結果をデータとして記憶して
   おき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトルク電流
   指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）を出力
   する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
   電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
   ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
   し、且つ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
   ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分して位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１
   次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算
   手段と、 上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
   一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
   なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
   数を演算するすべり周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出力された上記すべり周
   波数（補正前すべり周波数と呼ぶ）と上記回転周波数と
   を入力し、鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の
   定数を係数値とする所定の関数演算結果から得られたす
   べり周波数と、鉄損に関係しない上記誘導電動機の定数
   を係数値とする所定の関数演算結果から得られたすべり
   周波数の比から近似して得られた所定の１次関数とによ
   り、上記補正前すべり周波数を補間して補正後すべり周
   波数を出力するすべり周波数鉄損成分補正手段と、 上記すべり周波数鉄損成分補正手段から出力された上記
   補正後すべり周波数と上記回転周波数検出器の出力とを
   加算して上記１次周波数となす加算器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
   １次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
   うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御
   回路と、 上記直交回転座標軸上の１次電流のｄ軸成分及び回転周
   波数を入力し、予め求めておいた励磁電流及び回転周波
   数と励磁インダクタンスの対応付けデータより、励磁イ
   ンダクタンスを求めて出力するインダクタンス補正手段
   と を備え、上記電流成分指令演算手段が、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比記憶演算回路
   が出力する電流比と上記インダクタンス補正手段が出力
   する励磁インダクタンスを入力し、励磁電流指令を１次
   電流のｄ軸成分指令として出力する励磁電流指令演算回
   路と、 上記１次電流のｄ軸成分指令の最大値を磁束が飽和する
   限界の値に制限する制限回路と、 上記誘導電動機のトルク指令に比例した成分を上記制限
   回路の出力で除算し、トルク電流指令である１次電流の
   ｑ軸成分指令となす除算器とにより構成され、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク指令
   に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含む上
   記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等しくなる
   ような１次電流指令を出力することを特徴とする誘導電
   動機の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の誘導電動機
   の制御装置において、 上記誘導電動機の固定子巻線の温度を検出する電動機温
   度検出器をさらに備え、 上記の鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数
   を係数値とする所定の関数が少なくとも上記電動機温度
   の関数であり、 上記電流比記憶演算回路の入力のうち少なくとも一つが
   上記電動機温度であることを特徴とする誘導電動機の制
   御装置。
4. 【請求項４】 誘導電動機と、 上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波
   数）検出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を係数
   値とする所定の関数の演算結果をデータとして記憶して
   おき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトルク電流
   指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）を出力
   する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
   電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
   ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
   し、かつ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
   ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分して位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１
   次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算
   手段と、 上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
   一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
   なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
   数を演算するすべり周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出力された上記すべり周
   波数と上記回転周波数検出器の出力とを加算して上記１
   次周波数となす加算器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
   １次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
   うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御
   回路とを備え、 上記電流比記憶演算回路において記憶される上記電流比
   データが、少なくとも上記回転周波数に関する１次関数
   となり、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク指令
   に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含む上
   記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等 しくなる
   ような１次電流指令を出力する ことを特徴とする誘導電
   動機の制御装置。
5. 【請求項５】 誘導電動機と、 上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波
   数）検出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を係数
   値とする所定の関数の演算結果をデータとして記憶して
   おき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトルク電流
   指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）を出力
   する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
   電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
   ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
   し、かつ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
   ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分して位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１
   次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算
   手段と、 上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
   一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
   なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
   数を演算するすべり周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出力された上記すべり周
   波数と上記回転周波数検出器の出力とを加算して上記１
   次周波数となす加算器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
   １次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
   うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流成分制御
   回路とを備え、 上記電流比記憶演算回路において記憶される上記電流比
   データが、少なくとも上記１次周波数に関する１次関数
   となり、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク指令
   に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含む上
   記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等しくなる
   ような１次電流指令を出力する ことを特徴とする誘導電
   動機の制御装置。
6. 【請求項６】 誘導電動機と、 上記誘導電動機の回転周波数を検出する速度（回転周波
   数）検出器と、 鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の定数を係数
   値とする所定の関数の演算結果をデータとして記憶して
   おき、上記所定関数にかかわる変数を入力しトルク電流
   指令と励磁電流指令の振幅の比（電流比と呼ぶ）を出力
   する電流比記憶演算回路と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比を入力し励磁
   電流指令を１次周波数で回転する直交回転座標軸（ｄ−
   ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｄ軸成分指令として出力
   し、且つ上記誘導電動機のトルク電流指令を１次電流の
   ｑ軸成分指令として出力する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の１次電流を検出する電流検出器と、 １次周波数を積分して位相を出力する積分器と、 上記電流検出器の出力と上記位相とを入力して、上記１
   次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を演算する電流成分演算
   手段と、 上記１次電流のｄ軸成分指令及びｄ軸成分の少なくとも
   一つと、上記１次電流のｑ軸成分指令及びｑ軸成分の少
   なくとも一つとを入力し、上記誘導電動機のすべり周波
   数を演算するすべり周波数演算手段と、 上記すべり周波数演算手段から出力された上記すべり周
   波数（補正前すべり周波数と呼ぶ）と上記回転周波数と
   を入力し、鉄損に関係した定数を含む上記誘導電動機の
   定数を係数値とする所定の関数演算結果から得られたす
   べり周波数と、鉄損に関係しない上記誘導電動機の定数
   を係数値とする所定の関数演算結果から得られたすべり
   周波数の比から近似して得られた所定の１次関数とによ
   り、上記補正前すべり周波数を補間して補正後すべり周
   波数を出力するすべり周波数鉄損成分補正手段と、 上記すべり周波数鉄損成分補正手段から出力された上記
   補正後すべり周波数と上記回転周波数検出器の出力とを
   加算して上記１次周波数となす加算器と、 上記１次電流のｄ軸成分及びｑ軸成分がそれぞれ、上記
   １次電流のｄ軸成分指令及びｑ軸成分指令に追従するよ
   うに上記誘導電動機の１次電流を制御する電流 成分制御
   回路とを備え、 上記すべり周波数鉄損成分補正手段の上記所定の１次関
   数が上記１次周波数の関数となり、 上記電流成分指令演算手段の出力の積の値がトルク指令
   に比例し、且つ振幅の比が鉄損に関係した定数を含む上
   記誘導電動機の定数を用いた所定の関数値と等しくなる
   ような１次電流指令を出力する ことを特徴とする誘導電
   動機の制御装置。
7. 【請求項７】 電圧型インバータを用いて、トルク電流
   及び励磁電流を１次周波数で回転する直交回転座標軸
   （ｄ−ｑ軸と呼ぶ）上の１次電流のｑ軸成分及びｄ軸成
   分に分離してそれぞれ制御するベクトル制御方式により
   誘導電動機を制御する装置において、 上記電圧型インバータの電源側直流電圧を検出する直流
   電圧検出部と、 上記誘導電動機のトルク電流指令である１次電流のｑ軸
   成分指令（補正前１次電流ｑ軸成分指令と呼ぶ）及び励
   磁電流指令である１次電流のｄ軸成分指令（補正前１次
   電流ｄ軸成分指令と呼ぶ）を入力し、その振幅の比（電
   流比ＦＡと呼ぶ）を出力する電流比演算手段（Ａ）と、 上記電源側直流電圧を入力し、出力可能な最大１次電圧
   値を演算する最大出力電圧演算回路と、 三相座標軸上もしくはｄ−ｑ軸上の１次電圧指令と上記
   出力可能最大１次電圧値とを入力し、電圧飽和の発生の
   有無を検出し電圧飽和の度合いを第１の飽和量成分とし
   て表して出力する電圧飽和検出手段と、 上記誘導電動機の回転周波数その他の変数を入力し、ト
   ルク指令通りのトルクを出力するために要する１次電圧
   を最小とする上記１次電流のｑ軸成分指令とｄ軸成分指
   令の振幅の比（電流比ＦＢと呼ぶ）を、演算あるいは演
   算の結果をマップデータ化したものより算出し出力する
   電流比演算手段（Ｂ）と、 上記第１の飽和量成分、上記電流比ＦＡ及び電流比ＦＢ
   を入力し、飽和の度合いに応じて補正後の１次電流のｑ
   軸成分指令（補正後１次電流ｑ軸成分指令と呼ぶ）及び
   ｄ軸成分指令（補正後１次電流ｄ軸成分指令と呼ぶ）の
   振幅の比（電流比ＦＣと呼ぶ）を出力する電流比調整手
   段と、 上記誘導電動機のトルク指令と上記電流比ＦＣを入力
   し、上記補正後１次電流ｑ軸成分指令と上記補正後１次
   電流ｄ軸成分指令を出力する補正後電流成分指令演算手
   段と、 を備えた ことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の誘導電動機の制御装置に
   おいて、 上記電流比調整手段が、電流比ＦＣを調整しても尚、電
   圧飽和が発生する場合にこれを検出し、飽和の度合いに
   応じた第２の飽和量成分をも出力するものであり、 上記第２の飽和量成分とトルク指令とを入力し、トルク
   指令を補正するトルク指令補正手段をさらに 備えたこと
   を特徴とする誘導電動機の制御装置。