特許 6011844 交流電動機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011844

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】交流電動機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/06

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-116307(P2012-116307)

(22)【出願日】2012年5月22日

(65)【公開番号】特開2013-243876(P2013-243876A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2015年4月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091281

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】田島 宏一

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２０１０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１３６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２４３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６５４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７７７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３６１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電動機のトルク指令値及び一次周波数指令値に基づいて電圧指令値を演算し、前記電圧指令値を用いてインバータをパルス幅変調制御することにより交流電動機のトルクを制御する制御装置であって、
前記トルク指令値を制限するためのトルクリミッタ設定値の上限値を、トルクリミッタ上限値により制限するトルクリミッタと、
前記トルクリミッタ上限値に乗算される低減係数を演算する低減係数演算手段と、を備えた制御装置において、
前記低減係数演算手段は、
前記インバータの直流電圧＜第１直流電圧設定値のときに１．０、
第１直流電圧設定値≦前記直流電圧≦第２直流電圧設定値のときに１．０〜０．０、
前記直流電圧＞第２直流電圧設定値のときに０．０、
となるパターンを出力する直流電圧パターン演算手段と、
前記電圧指令値の振幅＜第１電圧振幅設定値のときに０．０、
第１電圧振幅設定値≦前記電圧指令値の振幅≦第２電圧振幅設定値のときに０．０〜１．０、
前記電圧指令値の振幅＞第２電圧振幅設定値のときに１．０、
となるパターンを出力する電圧振幅パターン演算手段と、
前記直流電圧パターン演算手段の出力と前記電圧振幅パターン演算手段の出力とを乗算する乗算手段と、
この乗算手段の出力に所定の低減率設定値を乗算した結果を１．０から減算して前記低減係数を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項2】

交流電動機のトルク指令値及び一次周波数指令値に基づいて電圧指令値を演算し、前記電圧指令値を用いてインバータをパルス幅変調制御することにより交流電動機のトルクを制御する制御装置であって、
前記トルク指令値を制限するためのトルクリミッタ設定値の上限値を、トルクリミッタ上限値により制限するトルクリミッタと、
前記トルクリミッタ上限値に乗算される低減係数を演算する低減係数演算手段と、を備えた制御装置において、
前記低減係数演算手段は、
前記インバータの直流電圧＜第１直流電圧設定値のときに１．０、
第１直流電圧設定値≦前記直流電圧≦第２直流電圧設定値のときに１．０〜０．０、
前記直流電圧＞第２直流電圧設定値のときに０．０、
となるパターンを出力する直流電圧パターン演算手段と、
前記交流電動機の一次周波数の絶対値＜第１周波数設定値のときに０．０、
第１周波数設定値≦前記一次周波数の絶対値≦第２周波数設定値のときに０．０〜１．０、
前記一次周波数の絶対値＞第２周波数設定値のときに１．０、
となるパターンを出力する一次周波数パターン演算手段と、
前記直流電圧パターン演算手段の出力と前記一次周波数パターン演算手段の出力とを乗算する乗算手段と、
この乗算手段の出力に所定の低減率設定値を乗算した結果を１．０から減算して前記低減係数を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載した交流電動機の制御装置において、
前記トルクリミッタに入力されるトルク指令値は、外部から入力された速度指令値と速度検出値との偏差を速度調節手段に入力して得た信号と、外部から入力されたトルク指令値と、の何れか一方であることを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載した交流電動機の制御装置において、
前記トルクリミッタに入力されるトルク指令値は、外部から入力された速度指令値と速度推定値との偏差を速度調節手段に入力して得た信号と、外部から入力されたトルク指令値と、の何れか一方であることを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか１項に記載した交流電動機の制御装置において、
前記交流電動機が永久磁石同期電動機であり、
前記トルクリミッタから出力されたトルク指令値、及び、永久磁石同期電動機の速度検出値または速度推定値を用いて、電流指令値を演算する手段と、
前記電流指令値から前記電圧指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項6】

請求項１〜４の何れか１項に記載した交流電動機の制御装置において、
前記交流電動機が誘導電動機であり、
前記トルクリミッタから出力されたトルク指令値、及び、誘導電動機の速度検出値または速度推定値から演算した磁束指令値を用いて、電流指令値を演算する手段と、
前記電流指令値から前記電圧指令値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータにより駆動される交流電動機のトルクを制御するための制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、誘導電動機（Induction Motor，以下、ＩＭともいう）または同期電動機（Synchronous Motor，以下、ＳＭともいう）のトルク制御方式としてベクトル制御方式が記載されている。
また、特許文献１には、同期電動機の一種である永久磁石同期電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor，以下、ＰＭＳＭともいう）のリラクタンストルクを利用する制御装置が記載されている。

【0003】

ここで、図８は、ＰＭＳＭを駆動対象とする従来技術のブロック図であり、その基本的な構成は、後述するトルクリミッタを除いて特許文献１に記載された制御装置と同一である。
図８において、１０は直流電源、２０はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されるＰＷＭインバータ、３０は駆動対象としてのＰＭＳＭである。また、４１は直流電源電圧を検出する直流電圧検出手段、４２はインバータ２０の出力電流を検出する電流検出手段、４３はＰＭＳＭ３０の軸に取り付けられた位置・速度検出器である。なお、直流電源１０は、系統電源に接続されたダイオード整流器やＰＷＭコンバータ、またはバッテリー等によって構成されている。

【0004】

位置・速度検出器４３の出力信号は位相角検出手段６１及び速度検出手段６２に入力され、位相角検出値θ_ｒ、速度検出値ω_ｒがそれぞれ求められる。
速度指令値ω_ｒ^＊と速度検出値ω_ｒとの偏差が減算手段５１により演算され、この偏差は速度調節手段５２に入力されている。速度調節手段５２は、比例積分演算等の調節演算を行い、その結果を出力する。

【0005】

切替手段５３は、速度制御を行うときは速度調節手段５２の出力信号を選択し、トルク制御を行うときは外部からの第１トルク指令値τ^＊を選択するように動作し、選択した信号を第２トルク指令値τ^＊＊として出力する。
トルクリミッタ５５は、第２トルク指令値τ^＊＊をトルクリミッタ設定値に応じて制限する処理を行い、その結果を第３トルク指令値τ^＊＊＊として出力する。

【0006】

電流指令値演算手段（ＰＭＳＭ）５６Ｓは、第３トルク指令値τ^＊＊＊及び速度検出値ω_ｒを入力としてＰＭＳＭ３０の特性に基づく演算を行い、ｄ−ｑ回転座標上のｄ軸電流指令値ｉ_１ｄ^＊、ｑ軸電流指令値ｉ_１ｑ^＊を出力する。
電流座標変換手段６３は、電流検出手段４２から出力される三相交流電流検出値ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを入力とし、位相角検出手段６１からの位相角検出値θ_ｒを用いて座標変換を行い、ｄ軸電流検出値ｉ_１ｄ、ｑ軸電流検出値ｉ_１ｑを出力する。

【0007】

電流調節手段５７は、ｄ軸電流指令値ｉ_１ｄ^＊、ｑ軸電流指令値ｉ_１ｑ^＊、ｄ軸電流検出値ｉ_１ｄ、ｑ軸電流検出値ｉ_１ｑ、及び一次周波数指令値ω_１^＊（＝速度検出値ω_ｒ）を入力として、各電流検出値ｉ_１ｄ，ｉ_１ｑが各電流指令値ｉ_１ｄ^＊，ｉ_１ｑ^＊にそれぞれ一致するように調節演算を行い、ｄ軸電圧指令値ｖ_１ｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_１ｑ^＊を出力する。
これらのｄ軸電圧指令値ｖ_１ｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_１ｑ^＊は電圧座標変換手段５９に入力され、位相角検出値θ_ｒを用いて三相交流電圧指令値ｖ_ｕ^＊，ｖ_ｖ^＊，ｖ_ｗ^＊に変換される。

【0008】

三相交流電圧指令値ｖ_ｕ^＊，ｖ_ｖ^＊，ｖ_ｗ^＊は、直流電圧検出値ｅ_ｄｃと共にＰＷＭ演算手段６０に入力され、インバータ２０の半導体スイッチング素子を駆動するためのゲート信号が生成される。
インバータ２０は、上記ゲート信号に従ってパルス幅変調制御を行い、三相交流電圧指令値ｖ_ｕ^＊，ｖ_ｖ^＊，ｖ_ｗ^＊に従った三相交流電圧を発生してＰＭＳＭ３０を駆動する。

【0009】

次に、図９はＩＭ４０を駆動対象とする従来技術のブロック図である。この従来技術が図８と相違するのは、ＩＭ４０を制御するための磁束指令値演算手段６４、すべり周波数演算手段６５等が追加されており、速度検出器４４及び速度検出手段６２を介して得た速度検出値ω_ｒにすべり周波数指令値ω_ｓｌ^＊を加算して一次周波数指令値ω_１^＊を生成する点、一次周波数指令値ω_１^＊を積分して求めた位相角指令値θ^＊を各座標変換手段５９，６３に入力する点、磁束指令値演算手段６４により演算した磁束指令値φ_２ｄ^＊と第３トルク指令値τ^＊＊＊とを用いて電流指令値演算（ＩＭ）５６Ｉが各電流指令値ｉ_１ｄ^＊，ｉ_１ｑ^＊を演算する点、等である。
なお、６６は加算手段、６７は積分手段を示している。

【0010】

図１０は、図８、図９におけるトルクリミッタ５５の構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、トルクリミッタ５５では、トルクリミッタ設定値（プラス側）５５ａとトルクリミッタ設定値（マイナス側）５５ｂとによって第２トルク指令値τ^＊＊を制限する処理（リミッタ処理）を行い、第３トルク指令値τ^＊＊＊を出力する。
トルクリミッタ設定値（プラス側）５５ａにはトルクリミッタ上限値（プラス側）５５ｃが設けられると共に、トルクリミッタ設定値（マイナス側）５５ｂにはトルクリミッタ上限値（マイナス側）５５ｄが設けられており、これらのトルクリミッタ上限値（プラス側）５５ｃ及びトルクリミッタ上限値（マイナス側）５５ｄは予め設定された固定値となっている。そして、トルクリミッタ設定値５５ａ，５５ｂがそれぞれトルクリミッタ上限値５５ｃ，５５ｄを上回る場合には、その上限値５５ｃ，５５ｄによりトルクリミッタ設定値５５ａ，５５ｂを制限するように動作している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開平１０−２４３６９９号公報（段落［００３２］、図１等）

【非特許文献】

【0012】

【非特許文献1】中野 孝良，「交流モータのベクトル制御」，第４章〜第６章等，１９９６年，日刊工業新聞社

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

インバータ２０が出力可能な電圧の大きさは、直流入力電圧に比例する。このため、直流電源１０の電圧が低下すると、インバータ２０の出力電圧の上限値も低下することになる。
ＰＭＳＭ３０やＩＭ４０等の交流電動機が出力可能な最大トルクはインバータ２０の出力電圧の上限値によって決まるため、直流電源電圧が低下すると、交流電動機の出力可能な最大トルクも低下する。このため、交流電動機が出力可能な最大トルクを上回るトルク指令値が与えられた場合、交流電動機は指令値通りのトルクを発生することができず、脱調や停動が発生して交流電動機を正常に運転できなくなるという問題があった。

【0014】

そこで、本発明の目的は、直流電源電圧の低下に応じてトルク指令値を制限することにより交流電動機の脱調や停動の発生を防止するようにした交流電動機の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するため、本発明は、ＰＭＳＭやＩＭ等の交流電動機のトルク指令値及び一次周波数指令値に基づいて電圧指令値を演算し、この電圧指令値を用いてインバータをパルス幅変調制御することにより交流電動機のトルクを制御する制御装置を対象としている。
そして、本発明の制御装置は、トルク指令値を制限するためのトルクリミッタ設定値の上限値を、トルクリミッタ上限値により制限するトルクリミッタと、トルクリミッタ上限値に乗算される低減係数を演算する低減係数演算手段と、を備えている。

【0016】

ここで、低減係数演算手段は、インバータの直流電圧が所定値以下であって電圧指令値の振幅が所定値以上であるとき、または、インバータの直流電圧が所定値以下であって一次周波数指令値の絶対値が所定値以上であるときに、０．０〜１．０の範囲の低減係数を演算する機能を有する。
具体的に説明すると、低減係数演算手段は、インバータの直流電圧と第１，第２直流電圧設定値との大小関係に応じて０．０〜１．０となるパターンを出力する直流電圧パターン演算手段と、電圧指令値の振幅と第１，第２電圧振幅設定値との大小関係に応じて０．０〜１．０となるパターンを出力する電圧振幅パターン演算手段と、これらの両パターン演算手段の出力の乗算結果に所定の低減率設定値を乗算した結果を１．０から減算して０．０〜１．０の範囲の低減係数を求める手段と、から構成される。
他の例として、低減係数演算手段は、上記直流電圧パターン演算手段と、一次周波数の絶対値と第１，第２周波数設定値との大小関係に応じて０．０〜１．０となるパターンを出力する一次周波数パターン演算手段と、これらの両パターン演算手段の出力の乗算結果に所定の低減率設定値を乗算した結果を１．０から減算して０．０〜１．０の範囲の低減係数を求める手段と、から構成される。

【0017】

また、トルクリミッタに入力されるトルク指令値は、外部から入力された速度指令値と速度検出値または速度推定値との偏差を速度調節手段に入力して得た信号と、外部から入力されたトルク指令値と、の何れか一方が選択される。

【0018】

交流電動機がＰＭＳＭである場合には、トルクリミッタにより制限されたトルク指令値、及び、ＰＭＳＭの速度検出値または速度推定値を用いて電流指令値を演算し、この電流指令値に基づいて電圧指令値を演算する。
また、交流電動機がＩＭである場合には、トルクリミッタにより制限されたトルク指令値、及び、ＩＭの速度検出値または速度推定値から演算した磁束指令値を用いて電流指令値を演算し、この電流指令値に基づいて電圧指令値を演算する。
これらの電圧指令値に従ってインバータをＰＷＭ制御することにより、直流電源電圧の低下時に交流電動機の出力トルクが適切に制限されることになる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、インバータの直流電源電圧が低下したときに、トルクリミッタ制限値を交流電動機が出力可能な最大トルク以下に設定することにより、交流電動機の脱調や停動を防いで正常な運転を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。

【図2】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態及び第２実施形態におけるリミッタ値低減係数演算手段の構成を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態〜第４実施形態におけるトルクリミッタの構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。

【図6】本発明の第４実施形態を示すブロック図である。

【図7】第３実施形態及び第４実施形態におけるリミッタ値低減係数演算手段の構成を示すブロック図である。

【図8】ＰＭＳＭを駆動対象とした従来技術を示すブロック図である。

【図9】ＩＭを駆動対象とした従来技術を示すブロック図である。

【図10】図８、図９におけるトルクリミッタの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態を示すブロック図であり、ＰＭＳＭ３０を駆動するための制御装置に関するものである。
図１において、図８と同一の機能を有するブロックには図８と同一の符号を付して説明を省略し、以下では図８と異なる部分を中心に説明する。

【0022】

図１において、５４Ａはリミッタ値低減係数演算手段、５８は電圧振幅演算手段である。電圧振幅演算手段５８は、電流調節手段５７から出力されるｄ軸電圧指令値ｖ_１ｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_１ｑ^＊を用いて、数式１により電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊を演算する。

【数1】

【0023】

リミッタ値低減係数演算手段５４Ａは、直流電圧検出値ｅ_ｄｃ及び電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊を入力として低減係数を演算し、この低減係数をトルクリミッタ５５Ａに入力する。
なお、リミッタ値低減係数演算手段５４Ａの構成及び機能については後述する。

【0024】

次に、図２は本発明の第２実施形態を示すブロック図であり、ＩＭ４０を駆動するための制御装置に関するものである。
図２において、図９と同一の機能を有するブロックには図９と同一の符号を付して説明を省略し、以下では図９と異なる部分を中心に説明する。

【0025】

この第２実施形態も、第１実施形態と同様にリミッタ値低減係数演算手段５４Ａ、電圧振幅演算手段５８を備えている。そして、電圧振幅演算手段５８は前述の数式１により電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊を演算し、リミッタ値低減係数演算手段５４Ａは、直流電圧検出値ｅ_ｄｃ及び電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊を入力として低減係数を演算し、この低減係数をトルクリミッタ５５Ａに入力する。

【0026】

図３は、第１実施形態及び第２実施形態におけるリミッタ値低減係数演算手段５４Ａの構成を示すブロック図である。
パターン演算手段（直流電圧）５４１は、直流電圧検出値ｅ_ｄｃと第１直流電圧設定値ｅ_ｄｃ(1)，第２直流電圧設定値ｅ_ｄｃ(2)（ここで、ｅ_ｄｃ(1)＜ｅ_ｄｃ(2)）との大小関係に応じて、下記のパターン演算を行う。
・ｅ_ｄｃ＜ｅ_ｄｃ(1)のとき……パターンの出力は１．０
・ｅ_ｄｃ(1)≦ｅ_ｄｃ≦ｅ_ｄｃ(2)のとき……パターンの出力は１．０〜０．０
・ｅ_ｄｃ＞ｅ_ｄｃ(2)のとき……パターンの出力は０．０
なお、パターン演算手段（直流電圧）５４１は、請求項における直流電圧パターン演算手段に相当する。

【0027】

また、パターン演算手段（電圧振幅）５４２は、電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊と第１電圧振幅設定値ｖ_ａ^＊(1)，第２電圧振幅設定値ｖ_ａ^＊(2)（ここで、ｖ_ａ^＊(1)＜ｖ_ａ^＊(2)）との大小関係に応じて、下記のパターン演算を行う。
・ｖ_ａ^＊＜ｖ_ａ^＊(1)のとき……パターンの出力は０．０
・ｖ_ａ^＊(1)≦ｖ_ａ^＊≦ｖ_ａ^＊(2)のとき……パターンの出力は０．０〜１．０
・ｖ_ａ^＊＞ｖ_ａ^＊(2)のとき……パターンの出力は１．０
なお、パターン演算手段（電圧振幅）５４２は、請求項における電圧振幅パターン演算手段に相当する。

【0028】

そして、パターン演算手段（直流電圧）５４１の出力とパターン演算手段（電圧振幅）５４２の出力とを乗算手段５４３にて乗算し、その結果に、予め設定された低減率設定値（０．０〜１．０）を乗算手段５４４にて乗算する。更に、減算手段５４５において、「１．０」から乗算手段５４４の出力を減算することで低減係数（０．０〜１．０）を演算する。
上記の構成により、低減係数は、直流電圧検出値ｅ_ｄｃが小さく、かつ電圧振幅指令値ｖ_ａ^＊が大きくて、電動機の出力トルクに限界が生じる条件のもとで「０．０以上１．０未満」となるように演算されることになる。

【0029】

次いで、図４は、リミッタ値低減係数演算手段５４Ａ（または後述するリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂ）により演算した低減係数が入力されるトルクリミッタ５５Ａの構成を示すブロック図である。このトルクリミッタ５５Ａの構成は本発明の第１〜第４実施形態に共通しており、図１０と同一の機能を有するブロックには図１０と同一の符号を付してある。

【0030】

図４のトルクリミッタ５５Ａにおいて、低減係数はトルクリミッタ上限値（プラス側）及びトルクリミッタ上限値（マイナス側）に作用してこれらの上限値を低減する。
すなわち、低減係数は、乗算手段５５１によりトルクリミッタ上限値（プラス側）５５ｃに乗算されると共に、乗算手段５５２によりトルクリミッタ上限値（マイナス側）５５ｄに乗算される。そして、乗算手段５５１の出力によりトルクリミッタ設定値（プラス側）５５ａが制限され、乗算手段５５２の出力によりトルクリミッタ設定値（マイナス側）５５ｂが制限されるようになっている。ここで、トルクリミッタ上限値（プラス側）５５ｃ及びトルクリミッタ上限値（マイナス側）５５ｄは、交流電動機（ＰＭＳＭまたはＩＭ）が出力可能な最大トルクに相当する値である。

【0031】

上記の構成により、トルクリミッタ５５Ａは、低減係数が１．０より小さいときはトルクリミッタ上限値を低減させてトルクリミッタ設定値をプラス側及びマイナス側から制限し、第２トルク指令値τ^＊＊を電動機の出力トルクの限界値以下に制限して第３トルク指令値τ^＊＊＊として出力するように動作する。
従って、直流電源電圧が低下した場合には交流電動機に対するトルク指令値が低減されることになり、交流電動機は指令値通りのトルクを発生可能であるため、脱調や停動が発生するおそれはないものである。

【0032】

次に、図５は本発明の第３実施形態を示すブロック図であり、ＰＭＳＭ３０を駆動するための制御装置に関するものである。図５において、図１と同一の機能を有するブロックには図１と同一の符号を付して説明を省略し、以下では図１と異なる部分を中心に説明する。
図５に示す第３実施形態では、直流電圧検出値ｅ_ｄｃ及び一次周波数指令値ω_１^＊を入力として低減係数を演算するリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂが設けられており、この演算手段５４Ｂにより演算した低減係数がトルクリミッタ５５Ａに入力されている。
なお、リミッタ値低減係数演算手段５４Ｂの構成及び機能については後述する。

【0033】

図６は、本発明の第４実施形態を示すブロック図であり、ＩＭ４０を駆動するための制御装置に関するものである。図６において、図２と同一の機能を有するブロックには図２と同一の符号を付して説明を省略し、以下では図２と異なる部分を中心に説明する。
この第４実施形態においても、直流電圧検出値ｅ_ｄｃ及び一次周波数指令値ω_１^＊を入力として低減係数を演算するリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂが設けられ、この演算手段５４Ｂにより演算した低減係数がトルクリミッタ５５Ａに入力されている。
なお、図２に示した電圧振幅演算手段５８は除去されている。

【0034】

図７は、第３実施形態及び第４実施形態におけるリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂの構成を示すブロック図である。
このリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂと図３におけるリミッタ値低減係数演算手段５４Ａとの相違点は、図３のパターン演算手段（電圧振幅）５４２の代わりに絶対値演算手段５４６及びパターン演算手段（一次周波数）５４７を備えている点である。すなわち、図７において、一次周波数指令値ω_１^＊の絶対値｜ω_１^＊｜を絶対値演算手段５４６により演算し、絶対値｜ω_１^＊｜と第１周波数設定値ω_１^＊ (1)，第２周波数設定値ω_１^＊ (2)（ここで、ω_１^＊(1)＜ω_１^＊(2)）との大小関係に応じて、下記のパターン演算を行う。
・｜ω_１^＊｜＜ω_１^＊ (1)のとき……パターンの出力は０．０
・ω_１^＊ (1)≦｜ω_１^＊｜≦ω_１^＊(2)のとき……パターンの出力は０．０〜１．０
・｜ω_１^＊｜＞ω_１^＊(2)のとき……パターンの出力は１．０
なお、パターン演算手段（一次周波数）５４７は、請求項における一次周波数パターン演算手段に相当する。

【0035】

図７における乗算手段５４３では、パターン演算手段（一次周波数）５４７の出力とパターン演算手段（直流電圧）５４１の出力とが乗算され、以降の動作は図３と同様である。
図７のリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂによれば、低減係数は、直流電圧検出値ｅ_ｄｃが小さく、かつ一次周波数指令値ω_１^＊が大きくて、電動機の出力トルクに限界が生じる条件のもとで「０．０以上１．０未満」となるように演算される。

【0036】

一般に交流電動機の誘起電圧は一次周波数に比例し、一次周波数が高いときは電圧振幅も大きくなる傾向があるため、このリミッタ値低減係数演算手段５４Ｂにより、図３のリミッタ値低減係数演算手段５４Ａと同様の動作を実現することができる。
これにより、トルクリミッタ５５Ａは、リミッタ値低減係数演算手段５４Ｂから出力される低減係数が１．０より小さいときはトルクリミッタ上限値を低減させてトルクリミッタ設定値をプラス側及びマイナス側から制限し、第２トルク指令値τ^＊＊を交流電動機の出力トルクの限界値以下に制限して第３トルク指令値τ^＊＊＊として出力する。
従って、直流電源電圧が低下した場合には交流電動機に対するトルク指令値が低減されて交流電動機は指令値通りのトルクを発生可能であるため、脱調や停動が発生するおそれはない。

【産業上の利用可能性】

【0037】

上述した各実施形態では、位置・速度検出器４３により得た回転子の位置・速度検出値、または、速度検出器４４により得た回転子の速度検出値を用いて交流電動機を駆動するベクトル制御方式について説明した。しかし、本発明の制御装置は、回転子の位置や速度を検出せずに、電動機に印加される電圧と電動機を流れる電流とを用いて、演算により位置・速度を推定するベクトル制御、いわゆる速度センサレスベクトル制御方式の制御装置としても利用可能である。

【符号の説明】

【0038】

１０：直流電源
２０：ＰＷＭインバータ
３０：ＰＭＳＭ
４０：ＩＭ
４１：直流電圧検出手段
４２：電流検出手段
４３：位置・速度検出器
４４：速度検出器
５１：減算手段
５２：速度調節手段
５３：切替手段
５４Ａ，５４Ｂ：リミッタ値低減係数演算手段
５４１，５４２，５４７：パターン演算手段
５４３，５４４：乗算手段
５４５：減算手段
５４６：絶対値演算手段
５５Ａ：トルクリミッタ
５５ａ，５５ｂ：トルクリミッタ設定値
５５ｃ，５５ｄ：トルクリミッタ上限値
５５１，５５２：乗算手段
５６Ｓ：電流指令値演算手段（ＰＭＳＭ）
５６Ｉ：電流指令値演算手段（ＩＭ）
５７：電流調節手段
５８：電圧振幅演算手段
５９：電圧座標変換手段
６０：ＰＷＭ演算手段
６１：位相角検出手段
６２：速度検出手段
６３：電流座標変換手段
６４：磁束指令値演算手段
６５：すべり周波数演算手段
６６：加算手段
６７：積分手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】