JP2004187460A - インバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転状態により変動する誘導電動機に関わる制御定数に対応して、適切に制御定数を変更し、より安定的に誘導電動機の制御を行うインバータ制御装置を提供する。
【解決手段】インバータ制御部１と、制御定数制御部２とを具備するインバータ制御装置を用いる。
インバータ制御部１は、誘導電動機４の速度検出値ω_ｍ及び電流検出値Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗと、誘導電動機４への制御指令τ^＊とに基づいて、制御定数を用いた制御演算により電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を算出し、誘導電動機４に電力を供給する電力変換部４へ電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を出力する。制御定数制御部２は、誘導電動機４の運転状態に基づいて、制御定数Ｓをインバータ制御部１へ出力する。そして、インバータ制御部１は、制御定数制御部２から出力された制御定数Ｓを用いて、電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を算出する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムに関し、特に、回転機械の可変速駆動に用いられるインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ制御装置の制御により駆動される整流器・インバータ・誘導電動機を備える誘導電動機システムが知られている。
図７は、従来のインバータ制御装置を用いた誘導電動機システムを示す。この誘導電動機システムは、インバータ制御部１０１、電源部１１０、電力変換部１０３、電流計１０５、誘導電動機１０４及び速度検出器１０６を備える。
インバータ制御部１０１は、速度検出器１０６からの回転速度ω_ｍ、電流計１０５からの電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ、外部からのトルク指令τ^＊に基づいて、電力変換部１０３へ電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を出力するインバータ制御装置である。電源部１１０は、バッテリー又は商用電源である。電力変換部１０３は、整流部（整流器、コンバータなど）及びインバータを含み、電源部１１０の電力を電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊の特性を有する電力へ変換し、誘導電動機１０４へ出力する。電流計１０５は、電力変換部１０３から出力された電力の電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗを計測し、インバータ制御部１０１へ出力する。誘導電動機１０４は、電力変換部１０３から出力された電力により駆動される。速度検出器１０６は、誘導電動機１０４の回転速度ω_ｍを計測し、インバータ制御部１０１へ出力する。
【０００３】
また、図６は、誘導電動機のＴ形等価回路を示す回路図である。ただし、ｒ_１：一次抵抗、ｒ_２：二次抵抗の一次側換算値（以下、「二次抵抗」と記す）、ｌ_１：一次漏れインダクタンス（以下、「一次インダクタンス」と記す）、ｌ_２：二次漏れインダクタンスの一次側換算値（以下、「二次インダクタンス」と記す）、ｓ：すべり、ｒ_０：励磁抵抗、Ｍ：一次、二次相互インダクタンス（以下、「相互インダクタンス」と記す）である。
【０００４】
インバータ制御部１０１では、回転速度ω_ｍ、電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ、トルク指令τ^＊に基づいて、予め設定されている制御定数（図６に示す回路定数：ｒ_１、ｒ_２、ｌ_１、ｌ_２、ｓ、ｒ_０、Ｍのような物理量など）を用いて制御演算を行い、誘導電動機システムを制御している。しかし、運転状態により、実際の制御定数が変動する場合がある。特に、力行状態と回生状態とでは、ハードウェア（誘導電動機）の制御定数が変化する。このため、その変化に対応して演算により該当する制御定数を補正する等の処理を行わないと、ハードウェアに対する適切な制御を行うことが出来なくなる。
制御定数を補正しながら制御を行なう場合、制御装置におけるＣＰＵのような演算処理部の負担が大きくなる。負担を軽減するために、他の演算処理部を設けることにすると制御装置サイズの増加、あるいは制御装置コストの増加が必要となる。
【０００５】
関連する技術として、特開平８−２５１９９７号公報に誘導電動機の制御装置の技術が公開されている。この技術の誘導電動機の制御装置は、インバータと、速度検出手段と、ベクトル制御部と、電流・電圧検出手段と、モータ定数演算手段とを備えている。
インバータは、電流指令に従って可変電圧、可変周波数の交流を誘導電動機に供給する。速度検出手段は、その誘導電動機の速度を検出する。ベクトル制御部は、その誘導電動機の検出速度、二次抵抗のみを可変として予め設定されたモータ定数、トルク指令及び二次磁束指令に基づいてそのインバータに対する電流指令を演算する。電流・電圧検出手段は、その誘導電動機に供給される電流及び電圧を検出する。モータ定数演算手段は、その電流指令の演算過程で導出されるすべり周波数及び回転周波数、並びに、検出されたその誘導電動機の電流及び電圧に基づいてその誘導電動機の二次抵抗を演算し、設定されたモータ定数の補正値とする。
この技術は、回転子の温度が変動しても、所定のトルクを正確に発生させることのできる誘導電動機の制御装置を得ることを目的としている。
【０００６】
また、特開平９−１４９６９８号公報に誘導電動機の制御装置の技術が公開されている。この技術の誘導電動機の制御装置は、周波数演算手段と、誘導電動機電流指令出力手段と、誘導電動機電流指令出力手段と、電流制御手段とを備え、更に、三相／二相変換装器と、二次抵抗推定手段とを備えたことを特徴としている。
周波数演算手段は、誘導電動機の二次抵抗Ｒ２と二次インダクタンスＬ２と励磁電流指令とトルク電流指令とからすべリ角周波数ω_ｓを演算する。誘導電動機電流指令出力手段は、そのトルク電流指令とその励磁電流指令とその誘導電動機の検出もしくは推定された回転速度とそのすべり角周波数ωｓとからその誘導電動機に流れる電流指令を出力する。電流制御手段は、その誘導電動機電流指令とその誘導電動機の検出された電流とを比較しその比較結果に応じた電圧指令を出力する。その電圧指令に応じて出力電圧と周波数を可変してその誘導電動機を駆動する駆動手段を備えた誘導電動機の制御装置である。三相／二相変換装器は、その誘導電動機の一次電圧と一次電流の検出値又は指令値を、静止座標系（ｄ−ｑ軸）の一次電圧と一次電流であるｖ_１ｄ、ｖ_１ｑ、ｉ_１ｄ、ｉ_１ｑに三相／二相変換し出力する。二次抵抗推定手段は、その三相／二相変換器から入力した静止座標系の一次電圧と一次電流であるｖ_１ｄ、ｖ_１ｑ、ｉ_１ｄ、ｉ_１ｑ、一次インダクタンスＬ_１、二次インダクタンスＬ_２、相互インダクタンスＭ、及び一次抵抗Ｒ_１により、二次磁束ψ_２ｄ、ψ_２ｑ及び二次電流ｉ_２ｄ、ｉ_２ｑを演算し、そのすべり周波数演算手段から入力した更新前のすべり角周波数ω_ｓ、その演算して求めた二次磁束ψ_２ｄ、ψ_２ｑ及び二次電流ｉ_２ｄ、ｉ_２ｑにより所定の数式によって二次抵抗Ｒ２を演算し、この二次抵抗Ｒ２をそのすべり周波数演算手段へ出力する。
この技術は、定回転、定トルク運転のような状況でも一次抵抗、二次抵抗の値を微分項を含まない手法で演算推定でき、ベクトル制御本来の制御性を維持できる誘導電動機の制御装置を得ることを目的としている。
【０００７】
運転状態により変動するハードウェア（誘導電動機）の制御定数に対応して、適切な制御を行うことが可能な技術が求められている。力行時と回生時とで制御定数が変動しても、誘導電動機を適切に制御することが可能な技術が求められている。また、制御に関わる制御装置の負担の少ない技術が求められている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２５１９９７号公報
【特許文献２】
特開平９−１４９６９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、運転状態により変動する誘導電動機に関する制御定数に対応して、誘導電動機を適切に制御することが可能なインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムを提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、誘導電動機の力行時と回生時とで制御定数が変動しても、誘導電動機を適切に制御することが可能なインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムを提供することである。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、運転状態により変動する誘導電動機に関わる制御定数に対応した制御を、制御装置の負担を少なく行うことが可能なインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムを提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、運転状態により変動する誘導電動機に関わる制御定数に対応した制御を、省スペース、低コストで行うことが可能なインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付で付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１４】
従って、上記課題を解決するために、本発明のインバータ制御装置は、インバータ制御部（１）と、制御定数制御部（２）とを具備する。
インバータ制御部（１）は、誘導電動機（４）の速度検出値（ω_ｍ）及び電流検出値（Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ）と、誘導電動機（４）への制御指令（τ^＊）とに基づいて、制御定数を用いた制御演算により電圧指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を算出し、誘導電動機（４）に電力を供給する電力変換部（４）へ電圧指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を出力する。制御定数制御部（２）は、誘導電動機（４）の運転状態に基づいて、制御定数（Ｓ）をインバータ制御部（１）へ出力する。
そして、インバータ制御部（１）は、制御定数制御部（２）から出力された制御定数（Ｓ）を用いて、電圧指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を算出する。
【００１５】
また、本発明のインバータ制御装置は、制御定数制御部（２）が、制御定数データベース（２３）と、制御定数変換部（２１）とを備える。
制御定数データベース（２３）は、制御定数（３１）と運転状態（３２）とを関連付けて格納する。制御定数変換部（２１）は、運転状態（３２）に基づいて、制御定数データベース（２３）から制御定数（３１）を選択し、インバータ制御部（１）へ出力する。
【００１６】
また、本発明のインバータ制御装置は、運転状態が、回生状態及び力行状態を含んでいる。
そして、制御定数制御部（２）は、速度検出値（ω_ｍ）及び制御指令（τ^＊）に基づいて、その運転状態を判定する。
【００１７】
更に、本発明のインバータ制御装置は、その制御定数が、誘導電動機（４）の二次抵抗（ｒ_２）及び相互インダクタンス（Ｍ）の少なくとも一方を含んでいる。
【００１８】
更に、本発明のインバータ制御装置は、その制御定数が、回生状態において、誘導電動機（４）のすべり周波数（ω_Ｓ）が小さくなるように選択される。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の誘導電動機の制御装置は、電流検出部（５）と、速度検出部（６）と、インバータ制御装置（１＋２）と、電力変換部（３）とを具備する。
電流検出部（５）は、誘導電動機（４）へ供給される電力としての供給電力の電流を検出して、電流検出値（Ｉ_ｕ ^＊、Ｉ_ｖ ^＊、Ｉ_ｗ ^＊）として出力する。速度検出部（ω_ｍ）は、誘導電動機（４）の速度を検出して、速度検出値（ω_ｍ）として出力する。インバータ制御装置（１＋２）は、速度検出値（ω_ｍ）及び電流検出値（Ｉ_ｕ ^＊、Ｉ_ｖ ^＊、Ｉ_ｗ ^＊）と、誘導電動機（４）への制御指令（ω_ｍ）とに基づいて、電圧指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を出力する。上記各項のいずれか一項に記載されている。電力変換部（３）は、電圧指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）に基づいて、電源（１０）から供給される電力を変換して供給電力として誘導電動機（４）へ出力する。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の誘導電動機システムは、上記の誘導電動機の制御装置（１＋２＋３＋５＋６）と、誘導電動機（４）とを具備する。
【００２１】
また、本発明の誘導電動機システムは、誘導電動機の制御装置（１＋２＋３＋５＋６）の電力変換部（３）へ電力を供給する電源が、二次電池である。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の誘導電動機の制御方法は、誘導電動機（４）の速度である速度検出値（ω_ｍ）を検出するステップと、外部からの制御指令（τ^＊）及び速度検出値（ω_ｍ）に基づいて、誘導電動機（４）の運転状態を判定するステップと、その判定に基づいて、誘導電動機（４）の制御に関わる制御定数を、維持、又は、その運転状態に対応して予め設定された値への変更を行うステップと、その維持又は変更されたその制御定数、制御指令（τ^＊）、誘導電動機に供給される電力としての供給電力の電流である電流検出値（Ｉ_ｕ ^＊、Ｉ_ｖ ^＊、Ｉ_ｗ ^＊）及び速度検出値（ω_ｍ）に基づいて、制御演算を行い、その供給電力を制御するステップとを具備する。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の方法を実行するプログラムは、外部からの制御指令（τ^＊）及び検出された速度検出値（ω_ｍ）を受信するステップと、制御指令（τ^＊）及び速度検出値（ω_ｍ）に基づいて、誘導電動機（４）の運転状態を判定するステップと、その判定に基づいて、誘導電動機（４）の制御に関わる制御定数を、維持、又は、その運転状態に対応して予め設定された値への変更を行うステップと、その維持又は変更されたその制御定数、制御指令（τ^＊）、誘導電動機（４）に供給される電力としての供給電力の電流である電流検出値（Ｉ_ｕ ^＊、Ｉ_ｖ ^＊、Ｉ_ｗ ^＊）及び速度検出値（ω_ｍ）に基づいて、制御演算を行い、その供給電力の電圧を制御する指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を電力変換部（３）へ出力するステップとを具備する方法をコンピューターに実行させる。ここで、速度検出値（ω_ｍ）は、誘導電動機（４）の速度である。電力変換部（３）は、電源から供給された電力を、指令（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）に基づいて変換し、誘導電動機（４）へ供給する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明であるインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、フォークリフトのような移動体の動力としての誘導電動機の可変速制御に使用されるインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムを例に示して説明する。ただし、他の回転機器の可変速制御においても、適用可能である（なお、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の符号を付して説明する）。
【００２５】
本発明であるインバータ制御装置、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機システムの実施の形態の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明であるインバータ制御装置及び誘導電動機の制御装置を適用した誘導電動機システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。誘導電動機システムは、インバータ制御部１、制御定数制御部２、電力変換部３、誘導電動機４、電流計５、速度検出器６及び電源部１０を備える。
【００２６】
インバータ制御部１は、パーソナルコンピュータに例示される情報処理装置である。速度検出器６からの回転速度ω_ｍ、電流計５からの電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ、外部からのトルク指令τ^＊に基づいて、電力変換部３へ電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を出力するインバータ制御を行う。その制御には、予め設定された制御定数（図６に示す回路定数：ｒ_１、ｒ_２、ｌ_１、ｌ_２、ｓ、ｒ_０、Ｍのような回路定数や物理量など）を用いる。
ただし、制御定数制御部２から別の制御定数を示す制御定数信号Ｓが送信された場合には、制御定数を変更（更新）する。
【００２７】
制御定数制御部２は、パーソナルコンピュータに例示される情報処理装置である。インバータ制御部１に含まれていても良く、その場合、省スペース、低コストである。速度検出器６からの回転速度ω_ｍと外部からのトルク指令τ^＊と制御定数データベース２３（後述）とに基づいて、誘導電動機４の運転状態に対応した制御定数を制御定数信号Ｓとしてインバータ制御部１へ出力する。なお、電流計５からの電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗを用いるようにしても良い。
【００２８】
電力変換部３は、整流部（整流器、コンバータなど）及びインバータを含む電力変換装置である。電源部１０から供給される電力を、電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊の特性を有する電力としての供給電力へ変換し、誘導電動機４へ出力する（力行時）。また、誘導電動機４で発電される電力を電源部１０へ出力する（回生時）。
【００２９】
電流検出部としての電流計５は、電力変換部３から出力された供給電力の３相電流であるｕ相電流Ｉ_ｕ、ｖ相電流Ｉ_ｖ及びｗ相電流Ｉ_ｗを計測する。そして、インバータ制御部１及び制御定数制御部２へ出力する。
【００３０】
誘導電動機４は、力行時には、電力変換部３から出力された電力により駆動される。回生時には、駆動機構から回転エネルギーを吸収し、電源部１０（バッテリー）に蓄電する。ただし、回路定数は、ｒ_１：一次抵抗、ｒ_２：二次抵抗、ｌ_１：一次インダクタンス、ｌ_２：二次インダクタンス、ｓ：すべり、ｒ_０：励磁抵抗、Ｍ：相互インダクタンス、である。
【００３１】
速度検出部としての速度検出器６は、誘導電動機の回転速度ω_ｍを計測する。そして、インバータ制御部１及び制御定数制御部２へ出力する。速度検出器は、パルスエンコーダに例示される。
【００３２】
電源としての電源部１０は、誘導電動機を駆動するための電力を電力変換部３へ供給する。電源部１０は、二次電池（バッテリー）のような独立電源又は商用電力系統からの商用電源に例示される。本実施例では、フォークリフトに搭載されたバッテリーである。
【００３３】
インバータ制御部１について、更に説明する。
図２は、インバータ制御部１の構成を示すブロック図である。インバータ制御部１は、プログラムとしての速度制御部１１、比較部１２、電流制御部１３、座標変換部Ｂ１４、すべり制御部１５、加算部１６、積分部１７及び座標変換部Ａ１８を備える。
【００３４】
速度制御部１１は、外部から入力されるトルク指令τ^＊に基づいて、下式（１）及び（２）により、ｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を算出し、出力する。
ｉ_ｄ ^＊＝Ｋ／ω_ｍ （１）
ｉ_ｑ ^＊＝τ^＊／ｉ_ｄ ^＊・Ｋ_Ｔ （２）
ただし、Ｋ：ｉ_ｄ ^＊を決める制御定数
ω_ｍ：回転速度
Ｋ_Ｔ＝Ｐ_ｎ・Ｍ^２／Ｌ_２
Ｌ_２＝ｌ_２＋Ｍ
Ｐ_ｎ：極対数
【００３５】
比較部１２は、速度制御部１１から出力されたｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊と、座標変換部Ａ１８から出力された検出値（フィードバック電流）であるｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑとに基づいて、下式（３）及び（４）により、ｄ軸電流指令偏差Δｉ_ｄ及びｑ軸電流指令偏差Δｉ_ｑを算出し、出力する。
Δｉ_ｄ ^＊＝ｉ_ｄ ^＊−ｉ_ｄ （３）
Δｉ_ｑ ^＊＝ｉ_ｑ ^＊−ｉ_ｑ （４）
【００３６】
電流制御部１３は、比較部１２から出力されたｄ軸電流指令偏差Δｉ_ｄ及びｑ軸電流指令偏差Δｉ_ｑに基づいて、下式（５）及び（６）により、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を算出し、出力する。
Ｖ_ｄ ^＊＝（Ｋ_Ｐ＋Ｋ_Ｉ／ｓ）・Δｉ_ｄ （５）
Ｖ_ｑ ^＊＝（Ｋ_Ｐ＋Ｋ_Ｉ／ｓ）・Δｉ_ｑ （６）
ただし、Ｋ_Ｐ＝２ζ・ω_ｎ・Ｌ_σ―ｒ_１
Ｋ_Ｉ＝ω_ｎ ^２・Ｌ_σ
Ｌ_σ＝Ｌ_１・Ｌ_２−Ｍ^２
Ｌ_１＝ｌ_１＋Ｍ
ω_ｎ：電流ＰＩ制御の固有角周波数
ζ：電流ＰＩ制御の減衰定数
【００３７】
座標変換部Ｂ１４は、電流制御部１３から出力されたｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊と、積分部１７から出力された回転磁界位置θ_１とに基づいて、２相−３相変換を行い、ｕ相電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、ｖ相電圧指令Ｖ_ｖ ^＊及びｗ相電圧指令Ｖ_ｗ ^＊を算出し、出力する。
【００３８】
すべり制御部１５は、速度制御部１１から出力されたｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊に基づいて、下式（７）により、すべり周波数ω_ｓを算出し、出力する。
ω_ｓ＝Ｋ_ＷＳ・（ｉ_ｑ ^＊／ｉ_ｄ ^＊） （７）
ただし、Ｋ_ＷＳ＝ｒ_２／Ｌ_２
【００３９】
加算部１６は、速度検出器６で検出された誘導電動機４の回転速度ω_ｍと、すべり制御部１５から出力されたすべり周波数ω_ｓとに基づいて、下式（８）により、一次角周波数指令ω_１を算出し、出力する。
ω_１＝ω_ｍ＋ω_ｓ （８）
【００４０】
積分部１７は、加算部１６から出力された一次角周波数指令ω_１に基づいて、その値を積分することにより、回転磁界位置θ_１（磁束位相）を算出し、出力する。
【００４１】
座標変換部１８は、電流計５で検出された３相電流であるｕ相電流Ｉ_ｕ、ｖ相電流Ｉ_ｖ及びｗ相電流Ｉ_ｗと、加算部１６から出力された一次角周波数指令ω_１とに基づいて、３相−２相変換を行い、ｄ軸電流Ｉ_ｄ及びｑ軸電流Ｉ_ｑを算出し、出力する。
【００４２】
次に、制御定数制御部２について、更に説明する。
図３は、制御定数制御部２の構成を示す図である。制御定数制御部２は、プログラムとしての制御定数変換部２１及び制御定数管理部２２を備え、制御定数データベース２３を格納している。
【００４３】
制御定数変換部２１は、速度検出器６からの回転速度ω_ｍとトルク指令τ^＊と制御定数データベース２３（後述）とに基づいて、誘導電動機４の運転状態に対応した制御定数を制御定数信号Ｓとしてインバータ制御部１へ出力する。制御定数は、誘導電動機４の運転の安定性が高まるように選択される。
制御定数管理部２２は、制御定数データベース２３に関する各種データの入力及び出力を制御する。
制御定数データベース２３は、インバータ制御部１での制御に用いる各種制御定数に関する情報とその数値の情報とを関連付けて記憶している。
【００４４】
制御定数データベース２３について更に説明する。
図４は、制御定数データベース２３を示す図である。制御定数データベース２３は、インバータ制御部１での制御に用いる各種制御定数に関する情報とその数値の情報とを関連付けて記憶している。
【００４５】
各種制御定数に関する情報は、制御定数３１及び条件３２とを含む。
制御定数３１は、インバータ制御部１の各部（速度制御部１１、電流制御部１３、すべり制御部１５等）内で、制御（計算）に用いる制御定数（通常、定数として用いているもの）である。制御定数の種類は、ｒ_１、ｒ_２、ｌ_１、ｌ_２、ｓ、ｒ_０、Ｍのような回路定数や物理量などに例示される。
条件３２は、制御定数３１を変更する条件の項目を示す条件項目３２−１と、その条件の範囲を示す範囲３２−２である。条件項目３２−１は、回転速度ω_ｍ、トルク指令τ^＊のような誘導電動機４の運転状態を示す情報である。範囲３２−２は、回転速度ω_ｍの範囲、トルク指令τ^＊の範囲などの具体的な数値などで示される。本実施例では、力行の状態を示す範囲、及び、回生の状態を示す範囲の２種類である。ここで、力行の状態は、トルク指令τ^＊×回転速度ω_ｍ≧０であり、回生の状態は、トルク指令τ^＊×回転速度ω_ｍ＜０である。
【００４６】
なお、条件３２の条件項目３２−１は、運転状態を示す情報として、複数の情報の組合せでも良い。例えば、トルク指令τ^＊×回転速度ω_ｍの値の範囲、電流（Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ）の組み合わせなどである。
【００４７】
各種制御定数の数値の情報は、数値３３と現在値３４とを含む。
数値３３は、条件３２で示される条件下における制御定数３１の具体的な数値を示す。本実施例では、力行状態の制御定数を従来用いている定数とし、回生状態の制御定数をすべりｓを小さくするように設定する。
例えば、力行状態の相互インダクタンス＝Ｍ（力行）を、回生状態の相互インダクタンス＝Ｍ（回生）＝１．２Ｍ（力行）〜１．５Ｍ（力行）とする。これは、Ｍが１．２倍になると、Ｌ_２が約１．２倍となるので、Ｋ_ＷＳは約１／１．２倍となる。すなわち、式（７）より、すべり周波数ω_ｓを小さくする方向に制御することになる。これは、ｄ−ｑ軸のずれに対し、安定度が増加する方向である。
同様に、力行状態の二次抵抗＝ｒ_２（力行）を、回生状態の二次抵抗＝ｒ_２（回生）＝０．６ｒ_２（力行）〜０．８ｒ_２（力行）とする。これは、ｒ_２が０．８倍になると、Ｋ_ＷＳは０．８倍となる。すなわち、式（７）より、すべり周波数ω_ｓを小さくする方向に制御することになる。
現在値３４は、現在インバータ制御部１で使用されている制御定数３１の値である。
【００４８】
次に、本発明であるインバータ制御装置及び誘導電動機の制御装置を適用した誘導電動機システムの実施の形態の動作について、図１〜図５を参照して説明する。
図５は、本発明であるインバータ制御装置及び誘導電動機の制御装置を適用した誘導電動機システムの実施の形態の動作を示すフロー図である。
【００４９】
（０）運転開始
フォークリフトの始動により、誘導電動機４が始動する。始動時は、必ず力行状態になるので、インバータ制御部１において力行用（通常用いる）の制御定数が用いられる。
電流計５は、電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗを検出し、インバータ制御部１及び制御定数制御部２へ出力している。
速度検出器６は、回転速度ω_ｍを検出し、インバータ制御部１及び制御定数制御部２へ出力している。
そして、インバータ制御部１は、回転速度ω_ｍ、電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗ、外部からのトルク指令τ^＊に基づいて、電力変換部３へ電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を出力している。
電力変換部３は、電源部１０からの電力を、電圧指令Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を満たす特性を有する電力へ変換し、誘導電動機４へ出力している。
誘導電動機４は、供給された電力により駆動されている。
【００５０】
（１）ステップＳ０１
制御定数制御部２の制御定数変更部２１は、電流計５及び速度検出器６における測定データ（検出結果）である回転速度ω_ｍ、外部からのトルク指令τ^＊及び電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗを受信する。
【００５１】
（２）ステップＳ０２
制御定数変更部２１は、制御定数データベース２３の条件項目３２−１が回転速度ω_ｍである制御定数３１について、その範囲３２−２と、測定データの回転速度ω_ｍとを比較する。そして、測定データの回転速度ω_ｍが含まれる範囲３２−２に対応する数値３３と、現在値３４とを比較する。
同様に、制御定数変更部２１は、制御定数データベース２３の条件項目３２−１がトルク指令τ^＊である制御定数３１について、その範囲３２−２と、外部からのトルク指令τ^＊とを比較する。そして、外部からのトルク指令τ^＊が含まれる範囲３２−２に対応する数値３３と、現在値３４とを比較する。
【００５２】
（３）ステップＳ０３
制御定数変換部２１は、回転速度ω_ｍについて、比較した結果、数値３３と現在値３４とが相違する場合、誘導電動機４の運転状態が変化したと判定し、制御定数３１を現在値３４から数値３３へ変更することを決定する。ステップＳ０４へ進む。
同様に、制御定数変換部２１は、外部からのトルク指令τ^＊について、比較した結果、数値３３と現在値３４とが相違する場合、誘導電動機４の運転状態が変化したと判定し、制御定数３１を現在値３４から数値３３へ変更することを決定する。ステップＳ０４へ進む。
制御定数変換部２１は、上記数値３３と現在値３４とが等しい場合、誘導電動機４の運転状態が変化していないと判定し、変更しないことを決定する。ステップＳ０５へ進む。
【００５３】
（４）ステップＳ０４
制御定数変換部２１は、制御定数３１の値を現在値３４から数値３３へ変更するために、制御定数３１を示す数値３３を制御定数信号Ｓとしてインバータ制御部１へ出力する。その際、その制御定数３１を用いる部（速度制御部１１、電流制御部１３、すべり制御部１５など）へ出力する。どの部がどの制御定数３１を用いているかは、制御定数制御部２の記憶部（図示されず）に格納されている。制御定数信号Ｓは、制御定数の種類、数値、部を含む。
インバータ制御部１の制御部（図示されず）は、制御定数信号Ｓに基づいて、対象となる部における対応する制御定数の数値を変更する。
また、制御定数変換部２１は、数値の変更を制御定数管理部２２へ出力する。制御定数管理部２２は、制御定数データベース２３において、対応する制御定数３１、条件３２を有する現在値３４を変更する。
【００５４】
（５）ステップＳ０５
フォークリフト（誘導電動機４）の運転が終了していない場合には、ステップＳ０１へ戻る。運転が終了している場合には、この動作を終了する。
【００５５】
上記のようなインバータ制御部１、制御定数制御部２等の動作により、本発明の動作が実施される。
【００５６】
本発明のインバータ制御装置及びインバータシステムは、誘導電動機の制御において、力行状態と回生状態とで実際の制御定数が変動することに対応して、制御定数を変更することにより、誘導電動機を安定的に制御することが可能である。
【００５７】
また、上記の制御定数の変更は、制御時に演算を行うのではなく、予め設定された制御定数を選択して用いる。すわなち、新たな制御演算（補正演算）のような過度の負担を発生させずに、制御定数の変動に対処している。すなわち、制御装置に対する演算処理の負担の少ない方法により実施することが出来る。
【００５８】
また、制御演算の負担が少ないので、制御定数制御部２をインバータ制御部１に含ませても、制御演算に支障がない。従って、新たに制御部を設ける必要がなく、省スペース、低コストで実施できる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、運転状態により変動する誘導電動機に関わる制御定数に対応して、適切に制御定数を変更し、より安定的に誘導電動機の制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明であるインバータ制御装置及び誘導電動機の制御装置を適用した誘導電動機システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】インバータ制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】制御定数制御部の構成を示す図である。
【図４】制御定数データベースを示す図である。
【図５】本発明であるインバータ制御装置及び誘導電動機の制御装置を適用した誘導電動機システムの実施の形態の動作を示すフロー図である。
【図６】誘導電動機のＴ形等価回路を示す回路図である。
【図７】従来のインバータ制御装置を用いた誘導電動機システムを示す。
【符号の説明】
１ インバータ制御部
２ 制御定数制御部
３ 電力変換部
４ 誘導電動機
５ 電流計
６ 速度検出器
１０ 電源部
１１ 速度制御部
１２ 比較部
１３ 電流制御部
１４ 座標変換部Ｂ
１５ すべり制御部
１６ 加算部
１７ 積分部
１８ 座標変換部Ａ
２１ 制御定数変換部
２２ 制御定数管理部
２３ 制御定数データベース
３１ 制御定数
３２ 条件
３２−１ 条件項目
３２−２ 範囲
３３ 数値
３４ 現在値
１０１ インバータ制御部
１１０ 電源部
１０３ 電力変換部
１０４ 誘導電動機
１０５ 電流計
１０６ 速度検出器

Claims (10)

1. 誘導電動機の速度検出値及び電流検出値と、前記誘導電動機への制御指令とに基づいて、制御定数を用いた制御演算により電圧指令を算出し、前記誘導電動機に電力を供給する電力変換部へ前記電圧指令を出力するインバータ制御部と、
   前記誘導電動機の運転状態に基づいて、前記制御定数を前記インバータ制御部へ出力する制御定数制御部と、
   を具備し、
   前記インバータ制御部は、前記制御定数制御部から出力された前記制御定数を用いて、前記電圧指令を算出する、
   インバータ制御装置。
2. 前記制御定数制御部は、
   前記制御定数と前記運転状態とを関連付けて格納する制御定数データベースと、
   前記運転状態に基づいて、前記制御定数データベースから前記制御定数を選択し、前記インバータ制御部へ出力する制御定数変換部と、
   を備える、
   請求項１に記載のインバータ制御装置。
3. 前記運転状態は、回生状態及び力行状態を含み、
   前記制御定数制御部は、前記速度検出値及び前記制御指令に基づいて、前記運転状態を判定する、
   請求項１又は２に記載のインバータ制御装置。
4. 前記制御定数は、誘導電動機の二次抵抗及び相互インダクタンスの少なくとも一方を含む、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
5. 前記制御定数は、回生状態において、前記誘導電動機のすべり周波数が小さくなるように選択される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
6. 誘導電動機へ供給される電力としての供給電力の電流を検出して、電流検出値として出力する電流検出部と、
   前記誘導電動機の速度を検出して、速度検出値として出力する速度検出部と、
   前記速度検出値及び前記電流検出値と、前記誘導電動機への制御指令とに基づいて、電圧指令を出力する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、
   前記電圧指令に基づいて、電源から供給される電力を変換して供給電力として前記誘導電動機へ出力する電力変換部と、
   を具備する、
   誘導電動機の制御装置。
7. 請求項６に記載の誘導電動機の制御装置と、
   誘導電動機と、
   を具備する、
   誘導電動機システム。
8. 前記誘導電動機の制御装置の電力変換部へ電力を供給する電源は、二次電池である、
   請求項７に記載の誘導電動機システム。
9. 誘導電動機の速度である速度検出値を検出するステップと、
   外部からの制御指令及び前記速度検出値に基づいて、前記誘導電動機の運転状態を判定するステップと、
   前記判定に基づいて、前記誘導電動機の制御に関わる制御定数を、維持、又は、前記運転状態に対応して予め設定された値への変更を行うステップと、
   前記維持又は前記変更をされた前記制御定数、前記制御指令、誘導電動機に供給される電力としての供給電力の電流である電流検出値及び前記速度検出値に基づいて、制御演算を行い、前記供給電力を制御するステップと、
   を具備する、
   誘導電動機の制御方法。
10. 外部からの制御指令及び検出された速度検出値を受信するステップと、
    ここで、前記速度検出値は、前記誘導電動機の速度であり、
    前記制御指令及び前記速度検出値に基づいて、前記誘導電動機の運転状態を判定するステップと、
    前記判定に基づいて、前記誘導電動機の制御に関わる制御定数を、維持、又は、前記運転状態に対応して予め設定された値への変更を行うステップと、
    前記維持又は前記変更をされた前記制御定数、前記制御指令、誘導電動機に供給される電力としての供給電力の電流である電流検出値及び前記速度検出値に基づいて、制御演算を行い、前記供給電力の電圧を制御する指令を電力変換部へ出力するステップと、
    ここで、前記電力変換部は、電源から供給された電力を、前記指令に基づいて変換し、前記誘導電動機へ供給する、
    を具備する方法をコンピューターに実行させるプログラム。

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