JPH0313838B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、回転磁界型回転電機の磁束ベクトル
の決定量を求める方法であつて、特許請求の範囲
第１項の前文に記載されている方法に関する。さ
らに、本発明は回転磁界型回転電機の運転に際し
てのこの方法の応用およびそのための装置に関す
る。 〔従来技術とその問題点〕 このような方法は、周波数変換装置を介して給
電される回転磁界型回転電機の磁界オリエンテイ
ツド運転のためのドイツ連邦共和国特許出願公開
第3026202号明細書による装置に用いられている。
磁界オリエンテーシヨンの際には、磁束ベクトル
の位置が検出され、また回転磁界型回転電機に給
電する周波数変換装置が磁束ベクトルの位置に関
係して、磁束に対して平行なステータ電流成分お
よびそれに対して垂直なステータ電流成分が独立
に影響可能であるように制御される。磁束に対し
て平行なステータ電流成分（磁化電流）の制御を
介して磁束の大きさに対する予め与えられた値が
設定され得る。他方、磁束に対して垂直な電流成
分（有効電流）は線形に回転モーメントに入り、
また直接に回転速度または回転モーメントの減結
合された制御のために用いられ得る。 しかし、この磁界オリエンテーシヨンに対して
は磁束位置を知ることが必要である。その際、磁
束をホール・センサを介して直接に測定するので
はなく、計算モデル回路により電気的量から計算
することは有利である。そのための最も簡単な方
法は、いわゆる“電圧モデル”を用いて、モータ
の入力電圧から抵抗性ステータ電圧降下および誘
導性漏れ電圧の差引により誘起起電力を求め、こ
の起電力の積分として磁束を計算する方法であ
る。 回転電機電流、回転電機電圧、起電力および磁
束を記述するためには、それぞれ２つの決定量、
たとえば静止（すなわちステータ・オリエンテイ
ツドまたは“空間固定”）座標系またはロータ軸
線と共に回転する（“ロータ・オリエンテイツ
ド”）座標系または磁界軸線と共に回転する（“磁
界オリエンテイツド”）座標系に関する直交座標
成分または極座標成分により表わされる平面ベク
トルが用いられ得る。前記の“電圧モデル”につ
いては、ステータ・オリエンテイツド直交座標系
内で考察するのが最も簡単である。なぜならば、
そのためには、たとえば三相機において120゜だけ
互いにずれた３つの位相の電圧および電流から１
つの“3/2”座標変換器により相応のステータ電
流ベクトルｉおよびステータ電圧ベクトルｕの相
応の空間固定直交座標（これらはここで添字α1
およびα2により示されている）を形成すること
だけが必要であるからである。その際、起電力の
ベクトルｅはステータ抵抗r^sおよび漏れインダク
タンスX〓を考慮にれてｅ＝ｕ−r^s・ｉ−X〓・
di／dtにより成分加算によつて計算される。ま
た、磁束ベクトルψのステータ・オリエンテイツ
ド直交座標はそれぞれ起電力ベクトルの相応の成
分の積分として求められる。 この積分のために必要な開いた積分器は経路ド
リフトの傾向があり、たとえば積分器の帰還導線
内に位置する零位調節器を介して安定化されなけ
ればならない。しかし、積分器の零位ドリフトに
より低い運転周波数では磁束成分の相応に遅い変
化も抑制される。さらに、定常運転中に、同じく
特に低い周波数の際に現われて、ステータ電流に
対する目標値が磁界にオリエントされて与えられ
るときに有害な誤オリエンテーシヨンに通ずる角
度誤差が生ずる。しかし、これらの欠点にこの電
圧モデルの良好なダイナミツクスが対立する。 しかし、回転電機磁束に対するモデル値を回転
電機電流（すなわちステータ電流ベクトルｉおよ
び同期機の場合には励磁機電流i^eおよび測定され
たロータ位置λまたは測定技術上しばしば有利な
ロータ回転速度λ〓から求めることも可能である。
この“電流モデル”は回転電機内に生ずる経過
を、それらが磁束の形成に通ずるかぎり、電子的
にシミユレートする。この電流モデルに対しては
磁界オリエンテイツド座標系の使用が有利であ
り、その際、磁界に対して平行な成分は添字1
により、またそれに対して垂直な成分は添字2
により示されている。１つの座標系からそれに対
して予め与えられた角度だけ回転された他の座標
系への換算は、変換すべきベクトルの相応の成分
が１つのいわゆる“ベクトル回転器”に与えら
れ、その角度入力端に相応の角度信号たとえば回
転角のサインおよびコサインが与えられることに
よつて行なわれる。 電流モデルでは回転電機パラメータに対する可
能なかぎり正確なモデル・パラメータが設定され
なければならず、たとえば温度によるロータ抵抗
の変化は静的経過においても動的経過においても
モデル磁束の誤りに通ずる。従つて、高いほうの
運転周波数に対しては電圧モデルが有利であるけ
れども、低い運転周波数では電流モデルが、静的
不正確さが生ずる可能性があるにもかかわらず、
磁束に対する一層良いモデル値に通ずる。 従つて、前記のドイツ連邦共和国特許出願公開
第3026202号明細書による装置には両モデルの組
合わせが設けられている。電圧モデルに従つて回
転電機電流および回転電機電圧から、電圧モデル
に対応づけられているモデル起電力ベクトルｅ、
ｕの２つの成分が形成され、次いでそれらから、
この電圧モデルに対応づけられている磁束ベクト
ルψ、ｕの相応の成分が形成される。この場合、
回路はステータにオリエントされて作動し、また
磁束の形成のために起電力の各直交座標成分に対
して各１つの積分器を含んでいる。これらの積分
器を安定化するため、この磁束ベクトルのそれぞ
れ１つの成分が１つの帰還導線内で１つの調節器
に重畳され、その出力信号がモデル起電力ベクト
ルの相応の成分の補正のための補正量として積分
器入力端に重畳されている。その際、この調節器
の目標値入力端には、電流モデル内でステータ電
流およびロータ位置λから形成された１つのモデ
ル磁束ベクトルψ、ｉの相応の成分が与えられ
る。 すなわち、調節器はその入力端で差ベクトル
ψ、ｉ−ψ、ｕの空間固定直交座標成分を受け
て、１つの補正ベクトルの空間固定直交座標成分
を与え、その電圧モデルへの重畳により差ベクト
ルが平均して調節される。それにより、電圧モデ
ルが少なくともその静的挙動に関して電流モデル
に追従させられ、従つて電圧モデルの良好なダイ
ナミツクスが保たれ、しかし低い周波数において
は電流モデルの一層良い静的磁束決定が利用され
るようにすることができる。 公知の両補正調節器の出力は、本質的にベクト
ルψ、ｕの周波数で回転する１つの補正ベクトル
のステータ・オリエンテイツド直交座標成分を表
わす。すなわち、調節器は連続的に交流量を処理
しなければならず、このことは高い運転周波数の
場合に限らず不利であり得る。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、回転磁界型回転電機の磁束ベ
クトルの基準量を求めるための他の方法を提案す
ることである。 〔発明の要点〕 この目的を達成するため、同じく特許請求の範
囲第１項の前文に記載されている電流モデルおよ
び電圧モデルの組合わせから出発され、ただし、
目標値として入力されるモデル磁束ベクトルψ、
ｉと実際値として入力される磁束ベクトルψ、ｕ
との間の制御偏差から決定される両補正量のう
ち、第１の補正量は両磁束ベクトルの大きさの制
御偏差から、また第２の補正量はそれらの方向の
制御偏差から形成される。その際、電圧モデルが
単独で既に十分に正確に作動する高いほうの運転
周波数では補正量の重畳を遮断することは有利で
あり得る。 公知の回路の場合のように、本発明による場合
にも、差ベクトルψ、ｉ−ψ、ｕから出発して、
電圧モデルに対応づけられているベクトルψ、ｕ
が（電圧モデルのダイナミツクスの保持のもと
に）静的にベクトルψ、ｉに追従させられまた回
転電機磁束として取出されるように電圧モデルに
作用する追従調節が行なわれている。 しかし、公知の回路では、差ベクトルのそれぞ
れ１つの平均化された空間固定直交座標成分が調
節される。しかし、本発明によれば、差角度δ＝
、ｉ−、ｕから出発される。ここで、ｕは
ベクトルψ、ｕに、また、ｉはベクトルψ、ｉ
に対応づけられている（空間固定座標系を基準と
する）磁束方向である。従つて、差角度δは、
ψ、ｉと共に回転する基準系内の差ベクトルψ、
ｉ−ψ、ｕの極座標成分である。従つて、相応の
調節器が差ベクトルの平均の回転極座標角度成分
を調節する。従つて、その出力量は１つの補正ベ
クトルの回転極座標角度成分をも与える。相応に
他の調節器は｜ψ、ｉ｜−｜ψ、ｕ｜により差ベ
クトルの平均の大きさを調節し、補正ベクトルの
回転極座標の大きさ成分を与える。 しかし、１つの可変ベクトルの直交座標成分の
平均値により直交座標成分が与えられている１つ
のベクトルは、同一の可変ベクトルの極座標成分
の平均値により極座標成分が決定されている１つ
のベクトルと座標表示により相違するだけでな
く、両ベクトルがもはや座標変換により互いに移
行させられ得ないように両ベクトルが相違するよ
うな種々の平均化を条件づける。 従つて、公知の調節方法にくらべて本発明は全
く本質的に相違する。特に本発明は静的過程にお
いて本質的に一層正確な結果を与える。なぜなら
ば、両ベクトルψ、ｕおよびψ、ｉがほぼ等しい
（または等化された状態で同一の）周波数で回転
するので、大きさおよび方向の制御偏差が実際上
等量を表わし、また調節器が広範囲に負荷軽減さ
れており、それにより調節器常数の選定も本質的
に非臨界的であるからである。 電圧モデルの追従のためには、磁束の大きさの
差が少なくとも小さな差角度において主として、
電圧モデルにおいて使用されるステータ電流の
（磁束に対して平行な）磁化電流成分の補正を条
件づける。従つて、磁束の大きさに対する調節器
の出力量によりステータ電流ベクトルの大きさの
座標または磁束に対して平行な直交座標i₁＝
icosが補正され得る。類似の仕方で制御偏差δ
＝、ｕ−、ｉが主として有効電流成分に作用
し、また方向の座標または磁束に対して垂直な有
効電流成分i₂＝ｉ・sinの補正のために使用され
得る。係数ｉは方向の制御偏差δの重みづけによ
り考慮に入れられ得る。なぜならば、重みづけら
れた差角度ｉ、δ≒ｉ・sin（、ｕ−、ｉ）
は、他のモデルに基礎をおかれた電流（たとえば
電圧モデルに対する電流実際値ｉ）の一方の磁束
ベクトルの方向（たとえば、ｉ）にオリエント
された磁束に対して垂直な成分よりも装置技術的
にしばしば容易に近接可能であるからである。 いずれの場合にも、差ベクトルの極度標成分を
与えられる調節器は、ベクトルψ、ｉまたは追従
させられたベクトルψ、ｕにより回転する１つの
座標系内の１つの補正ベクトルの２つの（直交座
標または極座標）成分を与える。補正ベクトルの
これらの成分は電圧モデル内でモデル起電力ベク
トルまたは基礎をおかれたステータ電流ベクトル
の相応の成分にベクトル計算の規則に従つて重畳
される。この重畳のためには、前記ベクトルおよ
び補正すべきベクトルが等しい基準系内に存在す
ること、すなわち補正ベクトルが１つのベクトル
回転器によりステータ基準の座標系内に変換され
ることもしくはモデル起電力ベクトルｅ、ｕが既
に磁界ψ、ｉまたはψ、ｕにオリエントされた座
標系内で求められること、のみが必要である。 本方法の実施のための装置および有利な実施態
様は特許請求の範囲第２項以下にあげられてい
る。 〔発明の実施例〕 次に本発明を図面に示す実施例により詳細に説
明する。 第１図によれば、回転磁界型回転電機１は周波
数変換装置２を介して電源Ｎから給電され、その
際、周波数変換装置制御回路３が回転磁界型回転
電機に所与の周波数および所与の振幅のモータ電
圧およびモータ電流を与えるための制御を行な
う。負荷に応じて、そのために必要な電気的変量
が自動的に設定される。 ステータ電流およびステータ電圧は、それぞれ
１つのベクトルの２つのベクトル成分をシンボル
化する二重矢印として表わされている。たとえば
相ＲおよびＳの電流i_Rおよびi_Sが変流器により測
定され、１つの相応の座標変換器４により空間固
定基準系内のステータ電流ベクトルｉ〓の２つの
直交座標成分i〓₁＝ｉ・cosε〓、i〓₂＝ｉ・sinε〓に
変
換され得る。同じ仕方で計器用変圧器および１つ
の座標変換器５によりステータ基準直交座標系の
ステータ電圧ベクトルｕ〓が形成される。ロータ
位置検出器６はロータ角度λまたはロータ回転速
度λ〓を与え、それとステータ電流ｉ〓とを与えられ
る第１の計算モデル回路すなわち電流モデル７が
１つのモデル磁束ベクトルψ、ｉの両成分を形成
する。このような電流モデルは前記ドイツ連邦共
和国特許出願公開第3026202号公報に同期機に対
しても非同期機に対しても記載されている。同期
機の場合には、電流モデル７は、場合によつては
相応の励磁機電流実際値i^eの助けのもとに、相応
の励磁機電流源８から同期機のロータに与えられ
る励磁機電流の制御のための目標値i^e*を形成す
る立場にもある。 ９でシンボル的に表わされているのは、ステー
タ電圧ｕから（場合によつてはステータ電流ｉの
助けのもとに）１つのモデル起電力ベクトルｅ、
ｕの成分を形成する手段である。共通のシンボル
１０により表わされている１つの調節器段は１つ
の補正ベクトルΔの成分として理解され得る両出
力信号を、モデル起電力ベクトルを与えられる加
算回路１１にベクトル加算のために与える。前記
公開公報に記載されている装置の場合には、モデ
ル起電力ベクトルｅ、ｕも補正ベクトルもステー
タ基準直交座標成分で存在しているので、この加
算回路１１は両ベクトルのそれぞれ第１または第
２の成分のみを加算しなければならない。その
際、調節器段１０の実際値は電流モデル内で計算
されたモデル磁束ベクトルψ、ｉの成分により与
えられる。 加算回路１１の後に、補正ベクトルΔだけ補正
された起電力ベクトルｅ、ｕ＋Δから第２のモデ
ル磁束ベクトルψ、ｕ＝∫（ｅ、ｕ＋Δ）dtを与
える第２の計算モデル回路１２が接続されてい
る。この第２のモデル磁束ベクトルの大きさψ、
ｕおよび角度、ｕは相応の出力端１３および１
４から取出され得る。角度の処理のためには、そ
の角度のsinおよびcos、すなわちこの方向を指す
単位ベクトルの相応の直交座標成分をそれぞれ与
えられなければならない計算回路がしばしば使用
されるので、モデル磁束角度、ｕまたは他の角
度の信号線は同じく信号対として１つの二重矢印
により表わされている。 もちろん同じく出力端１３および１４に生ずる
決定量ψ、ｕおよび、ｕにより与えられており
また単に１つの座標変換によりこれらの決定量か
ら生ずるモデル磁束ベクトルψ、ｕの成分は調節
器段１０の実際値入力端に与えられている。要素
９および１１は単に既に公知の電圧モデルを表わ
しているが、加算回路１１への調節器の作用によ
り、第２のモデル磁束ベクトルψ、ｕが第１のモ
デル磁束ベクトルψ、ｉに追従させられるように
されている。従つて、この追従させられた第２の
モデル磁束ベクトルψ、ｕの決定量が磁束ベクト
ルψの求められた決定量として導線１３および１
４から取出されて、回転磁界型回転電機１の制御
のために使用される。 回転磁界型回転電機の制御回路はそのつどの必
要性に応じて種々に構成されていてよい。しばし
ば、求められた磁束角度＝、ｕの信号対 、
ｕを角度信号入力端に与えられている１つのベク
トル回転器１５により、ステータ基準のステータ
電流ベクトルｉ〓が相応の磁界オリエンテイツド
電流ベクトルｉに換算される。周波数変換装置
制御回路内でこれらの磁界オリエンテイツド電流
実際値が電流目標ベクトルｉ ^*の磁界オリエン
テイツド電流目標値i₁ ^*（磁化電流目標値）およ
びi₂ ^*（有効電流目標値）と比較される。こうし
て制御偏差（調節器１６）から１つの磁界オリエ
ンテイツド制御ベクトルが形成され、これが適当
な仕方で点弧制御装置１９に対する３つの制御電
圧に変換され得る。これらの制御電圧から、周波
数変換装置２の３つの出力相で作動する変換弁に
対する点弧命令が得られる。３つの制御電圧への
磁界オリエンテイツド制御ベクトルの変換はステ
ータ基準系への逆変換のための１つのベクトル回
転器１７および３つの120゜ずつ位相のずれた制御
電圧への直交座標成分の変換のための１つの座標
変換器１８により示されている。しかし、電流実
際値および所与の磁界オリエンテイツド電流目標
値は他の仕方でも２つの制御量に、たとえば直接
周波数変換装置制御回路に必要とされるような１
つの振幅制御信号および１つの周波数制御信号に
変換され得る。 既に最初に記載したように、磁化電流目標値は
磁束に作用し、従つて１つの上位の磁束調節から
得られ、他方たとえば１つの上位の回転速度調節
から得られる有効電流目標値により回転モーメン
トが影響される。 磁束ベクトルの決定量を求めるための、第１図
により大きな一般性で示されている手段は既に前
記公開公報に含まれている。しかし、それと異な
り、本発明によれば、調節器段１０が両磁束ベク
トルの大きさの制御偏差｜、ｉ｜−｜、ｕ｜
および両磁束ベクトルの方向の制御偏差、ｉ−
、ｕを与えられるように構成されている。この
ことは、たとえば、電流モデル７および電圧モデ
ル１２でそれぞれ相応のモデル磁束ベクトルの極
座標成分が取出されることにより行なわれ得る。 ここに現われる個々の座標系およびシンボルを
説明するため、第２図には先ず、空間固定（ステ
ータ基準）の座標軸αにより与えられる基準系に
関するステータ電流ｉおよび磁束ベクトルψが示
されている。ｉとαとの間の角度（“ステータ・
オリエンテイツド電流角度”）はε〓で示されてお
り、ψとαとの間のステータ・オリエンテイツド
磁束角度はで示されている。従つて、ｉとψと
の間の磁界オリエンテイツド電流角度εに対し
ては関係式ε＝ε〓−が成り立つ。ステータ電
圧、抵抗性電圧降下r^s・ｉおよび漏れ電圧X〓・
di／dtと起電力ｅまたはその積分ψの間の第２図
中に示されている関係はベクトル関係として基準
系と無関係に成り立つ。 等化されていない状態で、電流モデル７のなか
で求められる第１のモデル磁束ベクトルψ、ｉの
方向、ｉは電圧モデル１２の出力端１４で求め
られる磁束方向＝、ｕと一致しておらず、角
度δだけ偏差している。従つて、方向、ｕにオ
リエントされた基準系内で第１のモデル磁束ベク
トルψ、ｉは直交座標成分φ〓₁、ｉおよびφ〓₂、ｉ
を有し、他方この基準系内の電流ベクトルは直交
座標成分i〓₁、i〓₂により与えられている。 それに対して、電流モデルの角度、ｉにオリ
エントされた座標系内ではステータ電流ベクトル
ｉは、モデル磁束ベクトルψ、ｉにオリエントさ
れたモデル磁束角度ε〓、ｉに応じて、直交座標成
分i₁、ｉおよびi₂ｉを有する。 第３図には、第１図により磁束ベクトルを求め
るために用いられる構成部分が、両計算モデル回
路７および１２が磁束オリエンテイツド動作をす
る場合について、一層詳細に示されている。既に
第１図で説明された構成部分と同一の構成部分に
は同一の参照符号が付されている。構成部分９′
がモデル起電力ベクトルｅ、ｕのステータ基準直
交座標成分e〓₁、e〓₂を形成する作動の仕方は第２
図中の上側のベクトル図に相当しており、詳細な
説明を必要としない。ベクトル加算ｅ、ｕ＋Δの
ためには加算回路１１′として、この場合、もう
１つのベクトル回転器が用いられており、それに
よりステータ基準の成分e₁、e₂が磁束方向
にオリエントされた相応の座標に変換され、それ
らから補正ベクトルΔの磁界オリエンテイツド直
交座標成分の簡単な加算により第２の計算モデル
回路１２′に対する入力ベクトルが形成される。
定格周波数ω_Nへの正規化および積分により磁界
に対して平行な補正された起電力成分から、電圧
モデルに対応づけられているモデル磁束ベクトル
の大きさψ、ｕが形成され、他方磁界に対して垂
直な成分からはこの磁界の大きさでの除算により
１つのモデル磁束周波数が形成され、それから定
格周波数ω_Nへの正規化および積分により相応の
モデル磁束角度、ｕが得られる。 加算回路に重畳すべき補正ベクトルΔの磁界に
対して平行な成分は実際上磁束の大きさの差によ
つてのみ決定されており、従つて相応の調節器１
０ａから取出され得る。調節器１０ａに対する実
際値は電圧モデル１２′から与えられ、それに対
して目標値は無条件に電流モデル７自体から取出
される必要はなく、いずれにせよ全装置により磁
束の大きさの実際値が最後に電流モデル−大きさ
実際値ψ、ｉから導かれておりまた周波数変換装
置制御回路を介して目標値ψ^*に保たれることが
利用され得るので、モデル磁束大きさの特別な計
算が必要とされない一層簡単な電流モデル７で十
分である。それどころか第１のモデル磁束ベクト
ルの大きさψ、ｉのかわりに直接に、全制御回路
に基礎をおく目標値φ^*が大きさ調節器１０ａに
与えられ得る。 両モデル磁束ベクトルの方向、ｕおよび、
ｉからは１つの差引回路２０で差角度δ、すなわ
ち両モデル磁束ベクトルの極座標方向成分の制御
偏差、が形成される。sinδ≒δであるので、この
制御偏差は実際上両モデル磁束の差ベクトルの磁
界に対して垂直な成分に比例しており、また相応
の角度調節器１０ｂの出力信号が直接に補正ベク
トルの磁界に対して垂直な成分として加算回路１
１′に与えられ得る。角度差δのかわりに、電流
の大きさを乗算された制御偏差ｉ・sinδが形成さ
れる場合には、これは１つの関数形成回路２１お
よび１つの乗算器２２の中間回路に相当する。 第３図に示されている装置は第４図に示されて
いる装置の原理および動的特性をも描写し、その
際にモデル回路はここではしかしステータ基準の
座標内で作動する。ここでも広範囲に第１図から
の参照符号が用いられている。 モデル起電力を求めるための１つの固有の回路
はここでは省略可能であり、ステータ電圧ベクト
ルへの抵抗性ステータ電圧降下の加算が同時に単
一の加算回路１１″への補正ベクトルΔの重畳に
より行なわれ得る。起電力の積分は起電力の両直
交座標成分に対する各１つの積分器１２″により
行なわれ、その際に漏れ電圧の考慮が１つの加算
回路により積分器の出力端において行なわれ得
る。後に接続されているベクトルアナライザ２５
は、この電圧モデルに対応づけられているモデル
磁束ベクトルψ、ｕのいまや存在するステータ基
準直交座標成分から大きさψ、ｕおよび相応のモ
デル磁束角度の信号対 、ｕを形成する。 調節器１０ａおよび１０ｂの入力端に対する制
御偏差を形成するための両モデル磁束の差ベクト
ルの極座標成分の形成は第３図と同様な原理で行
なわれ得る。その際にただ留意すべきことは、調
節器出力端から与えられる補正ベクトルΔの磁界
オリエンテイツド直交座標成分が加算回路１１″
における正しい加算のために１つのベクトル回転
器により初めて、モデル磁束角度ψ、ｕにオリエ
ントされた座標系からステータ基準の座標系に逆
変換されなければならないことである。 制御回路内にしばしばいずれにせよ存在するベ
クトル回転器１５と簡単化された電流モデル７を
使用する前記の可能性との利用のもとに、第４図
には角度偏差を形成する方法の変形例が示されて
いる。電流モデル７内で、ｉ・sinε、ｉにより
決定されている（第２図の下側の図に既に示され
た）ステータ電流成分i₂、ｉが取出可能である。
、ｉ＝ε〓−ε_,iであるので、この成分i₂、_iに
よ
り所与のｉおよびε〓において角度、ｉも決定さ
れている。モデル磁束大きさφ、ｉが目標値ψ^*
により置換され得るのと同じ理由から、i_1,iも磁
化電流目標値i^* ₁により置換され得るので、いま
や１つのベクトルアナライザ２７により１つの信
号対 、ｉが形成され得る。ベクトル回転器１５
が成分i₁＝ｉ・cos、ｕ；i₂＝ｉ・sin、ｕを
与えるので、いまや、角度入力端でベクトルアナ
ライザ２７の出力端と接続されている１つのベク
トル回転器２８によりベクトルｉをε_,iにオリ
エントされた座標系内に回転させることが可能で
あり、従つてベクトル回転器２８の一方の出力端
にいまや成分ｉ・sin（ε_,i−ε）、ここにε_,i
−ε
＝δ、が生ずる。 第４図から特に明らかにわかるように、調節器
１０ａ，１０ｂの入力量はいまやただ実際上等量
であり、調節器１０ａ，１０ｂは広範囲に負荷軽
減されている。これは最後に、調節が、加算回路
１１″への調節作用により等化すべきベクトルｅ、
ｕまたはψ、ｕが追従させられているψ、ｉにオ
リエントされた座標系内で行なわれることにより
行なわれる。 この調節を、電圧モデルが不正確である運転周
波数においてのみ実行するため、補正ベクトルの
重畳は切換スイツチ３０（第１図）により遮断可
能である。回転磁界型回転電機が所与の低い運転
周波数に到達すれば、切換スイツチ３０が調節器
段１０から、たとえば平滑回路により帰還された
電圧モデル１２の出力が与えられていてよい１つ
の安定化入力端３１に切換えられる。それによ
り、高いほうの運転周波数において電圧モデル１
２内に使用される積分器を他の仕方で安定化する
ことが可能である。この切換に際して、切換の瞬
間に有効電流目標値の強い変化が与えられるなら
ば、ただ短時間で平衡過程に達し得る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、磁束ベクトルを正確に、かつ
簡単に求めることができ、回転磁界型回転電機の
制御に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により作動する回転磁界
型回転電機駆動システムのブロツク接続図、第２
図は使用されているシンボルを説明するためのベ
クトル図、第３図は磁界オリエンテイツド作動の
実施例のブロツク接続図、第４図はステータ・オ
リエンテイツド作動の好ましい実施例のブロツク
接続図である。 １……回転磁界型回転電機、２……周波数変換
装置、３……周波数変換装置制御回路、４，５…
…座標変換器、６……ロータ位置検出器、７……
電流モデル、８……励磁機電流源、９……モデル
起電力ベクトル成分形成手段、１０……調節器
段、１１……加算回路、１２……電圧モデル、１
５……ベクトル回転器、１６……調節器、１７…
…ベクトル回転器、１８……座標変換器、１９…
…点弧制御装置、２０……差引回路、２１……関
数形成回路、２２……乗算器、２５……ベクトル
アナライザ、２６……ベクトル回転器、２７……
ベクトルアナライザ、２８……ベクトル回転器、
３０……切換スイツチ、３１……安定化入力端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転磁界型回転電機の磁束ベクトルの決定量
   を求める方法であつて、 (a) 回転電機電流（ｉ〓）およびロータ位置（λ）
   またはロータ回転速度（λ）から１つのモデル
   磁束ベクトルの２つの成分（ψ、ｉ；、ｉ）
   が決定され、 (b) 回転電機電流（ｉ〓）および回転電機電圧
   （ｕ〓）から１つのモデル起電力ベクトル（ｅ、
   ｕ）の２つの成分が形成され、 (c) モデル磁束ベクトルのそれぞれ１つの成分と
   求められた磁束ベクトルの１つの帰還された成
   分との間の制御偏差（ψ、ｉ−ψ、ｕ；δ＝
   、ｉ−、ｕ）から、モデル起電力ベクトル
   の補正のためモデル起電力ベクトルの成分に重
   畳される２つの補正量が形成され、 (d) モデル起電力ベクトルの補正された成分か
   ら、モデル起電力ベクトルの積分として、求め
   るべき磁束ベクトルの決定量（ψ＝ψ、ｕ；
   ＝、ｕ）が形成される 方法において、 両補正量のうち第１の補正量が両磁束ベクトル
   の大きさ（ψ、ｉ；ψ、ｕ）の制御偏差から、ま
   た第２の補正量が方向（、ｉ；、ｕ）の制御
   偏差から形成されることを特徴とする回転磁界型
   回転電機の磁束ベクトルの決定量を求める方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   第２の補正量が両磁束ベクトルの間の差角度
   （δ）のサインにステータ電流の大きさを乗算し
   た値に調節され、また補正量の重畳が、モデル起
   電力ベクトル（ｅ、ｕ）と、磁束ベクトルの一方
   と共に回転する座標系を基準として両補正量によ
   り直交座標成分を与えられている１つの補正ベク
   トル（Δ）とが共通の基準系内への変換（ベクト
   ル回転器２６）の後に成分ごとに加算されること
   により行なわれることを特徴とする回転磁界型回
   転電機の磁束ベクトルの決定量を求める方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法において、モデル磁束ベクトル（ψ、ｉ）の大
   きさとしての第１の補正量の形成に、回転磁界型
   回転電機の制御回路に入力される磁束目標値
   （ψ^*）が基礎とされ、また第２の制御偏差が、モ
   デル磁束ベクトルと共に回転する基準系に関しま
   た求められた磁束ベクトルと共に回転する基準系
   に関するステータ電流ベクトル（ｉ＝ｉ、
   ｕ；ｉ、ｉ）の成分から形成されることを特徴
   とする回転磁界型回転電機の磁束ベクトルの決定
   量を求める方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の方法において、回転磁界型回転電機が
   周波数変換装置を介して給電され、磁束の位置が
   求められ、また周波数変換装置が求められた磁束
   位置に関係して、磁束に対して平行な成分および
   それに対して垂直な成分が独立に影響可能である
   ように制御され、補正量の重畳（切換スイツチ３
   ０）が低い回転速度においてのみ行なわれること
   を特徴とする回転磁界型回転電機の磁束ベクトル
   の決定量を求める方法。 ５ 回転磁界型回転電機の磁束ベクトルの決定量
   を求める装置であつて、 (a) 回転電機電流（ｉ〓）およびロータ位置（λ）
   またはロータ回転速度を与えられて、第１のモ
   デル磁束ベクトル（ψ、ｉ）の２つの成分を決
   定する第１の計算モデル回路７と、 (b) 回転電機電流（ｉ〓）および回転電機電圧
   （ｕ〓）から１つのモデル起電力ベクトルの２つ
   の成分を形成するための手段と、 (c) ２つの調節器１０ａ，１０ｂを含んでおり、
   それらの目標値としてモデル起電力ベクトルの
   成分を与えられており、またそれらの出力をモ
   デル起電力ベクトルと両調節器の両出力により
   決定される補正ベクトルとのベクトル加算のた
   めに１つの加算回路１１′に与える調節器段と、 (d) 加算回路の後に接続されており、第２のモデ
   ル磁束ベクトル（ψ、ｕ）を形成し、出力端で
   調節器の実際値入力端と磁束ベクトルの決定量
   （ψ、）に対する出力端とに接続されている
   第２の計算モデル回路１２′と を含んでいる装置において、 一方の調節器が両モデル磁束ベクトルの大きさ
   の差を与えられており、また他方の調節器の入力
   端には両モデル磁束ベクトルの方向の間の角度差
   （δ）に相当する量が与えられていることを特徴
   とする回転磁界型回転電機の磁束ベクトルの決定
   量を求める装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置において、
   他方の調節器の前に、両磁束ベクトルの間の差角
   度のサインにステータ電流の大きさを乗算した量
   を形成するための角度差回路（ベクトルアナライ
   ザ２７、ベクトル回転器１５および２８）が接続
   されていることを特徴とする回転磁界型回転電機
   の磁束ベクトルの決定量を求める装置。 ７ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の装
   置において、モデル起電力ベクトルを形成するた
   めの手段として、ステータ電圧ベクトル（ｕ〓）
   と、ステータ抵抗（r^s）のパラメータで重みづけ
   られた電流ベクトル（ｉ〓）と、求められた磁束
   ベクトルの方向角度（、ｕ）を角度信号入力端
   に与えられている第１のベクトル回転器２６を介
   して両調節器の出力とが重畳される加算回路１
   １″が設けられていることを特徴とする回転磁界
   型回転電機の磁束ベクトルの決定量を求める装
   置。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の装置において、
   補正されたモデル起電力ベクトルの各直交座標成
   分に対する第２の計算モデル回路が１つの積分器
   を含んでおり、その出力が漏れインダクタンスの
   パラメータで重みづけられたステータ電流ベクト
   ルに重畳されており、また積分器の後に１つのベ
   クトルアナライザ２５が接続されており、その出
   力端から求められた磁束ベクトルの方向角度（
   ＝、ｕ）が取出されていることを特徴とする回
   転磁界型回転電機の磁束ベクトルの決定量を求め
   る装置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の装置において、
   回転電機電流ベクトル（ｉ〓）のステータ基準の
   成分に対する第２のベクトル回転器１５にベクト
   ルアナライザ２５の角度信号が与えられており、
   他方の調節器１０ｂの前に、ベクトルアナライザ
   ２７の出力を角度信号入力端に与えられる第３の
   ベクトル回転器２８が接続されており、また第２
   のベクトル回転器１５の出力と、第１の計算モデ
   ル回路７から取出され、第１のモデル磁束ベクト
   ル（ψ、ｉ）の方向にオリエントされた電流ベク
   トルとがベクトルアナライザ２７および第３のベ
   クトル回転器２８の入力端に重畳されていること
   を特徴とする回転磁界型回転電機の磁束ベクトル
   の決定量を求める装置。