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特開2023-77459誘導電動機の定数推定装置および誘導電動機の定数推定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023077459
(43)【公開日】2023-06-06
(54)【発明の名称】誘導電動機の定数推定装置および誘導電動機の定数推定方法
(51)【国際特許分類】
H02P 21/16 20160101AFI20230530BHJP
H02P 27/08 20060101ALI20230530BHJP
【ＦＩ】
H02P21/16
H02P27/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021190712
(22)【出願日】2021-11-25
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】柴田 翔
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505BB07
5H505CC05
5H505DD03
5H505DD05
5H505EE41
5H505EE49
5H505GG04
5H505HA08
5H505HB02
5H505JJ04
5H505LL22
(57)【要約】
【課題】誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗を簡易に精度良く推定する誘導電動機の定数推定装置を提供する。
【解決手段】電流検出器１はインバータＩＮＶから出力される電流検出値ｉU，ｉV，ｉWを検出する。定数推定用電流指令値演算器３は、単相交流試験用の電流指令値を生成し、電流指令値と電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *を出力する。ＰＷＭゲート信号生成器５は、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *に基づいてＰＷＭ制御を行い、インバータＩＮＶのゲート信号を生成する。モータ定数演算器２は、三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、誘導電動機ＩＭの一次抵抗Ｒ1と二次抵抗Ｒ2を推定する。
【選択図】図１
【解決手段】電流検出器１はインバータＩＮＶから出力される電流検出値ｉU，ｉV，ｉWを検出する。定数推定用電流指令値演算器３は、単相交流試験用の電流指令値を生成し、電流指令値と電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *を出力する。ＰＷＭゲート信号生成器５は、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *に基づいてＰＷＭ制御を行い、インバータＩＮＶのゲート信号を生成する。モータ定数演算器２は、三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、誘導電動機ＩＭの一次抵抗Ｒ1と二次抵抗Ｒ2を推定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インバータから出力された電圧により駆動制御される誘導電動機の定数推定装置であって、
前記インバータから出力される電流検出値を検出する電流検出器と、
単相交流試験用の電流指令値を生成し、前記電流指令値と前記電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値を出力する定数推定用電流指令値演算器と、
前記三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記インバータのゲート信号を生成するＰＷＭゲート信号生成部と、
三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定するモータ定数演算器と、
を備えたことを特徴とする誘導電動機の定数推定装置。
前記インバータから出力される電流検出値を検出する電流検出器と、
単相交流試験用の電流指令値を生成し、前記電流指令値と前記電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値を出力する定数推定用電流指令値演算器と、
前記三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記インバータのゲート信号を生成するＰＷＭゲート信号生成部と、
三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定するモータ定数演算器と、
を備えたことを特徴とする誘導電動機の定数推定装置。
【請求項2】
前記定数推定用電流指令値演算器は、
電流指令値振幅と電流指令値周波数と電流指令値直流重畳量に基づいてｄ軸電流指令値を生成する電流指令生成処理部と、
三相の電流検出値をｄ軸電流検出値，ｑ軸電流検出値に変換する三相二相変換器と、
前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値との偏差、および、零であるｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流検出値との偏差に基づいて、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を出力する電流制御器と、
前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値を前記三相電圧指令値に変換する二相三相変換器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導電動機の定数推定装置。
電流指令値振幅と電流指令値周波数と電流指令値直流重畳量に基づいてｄ軸電流指令値を生成する電流指令生成処理部と、
三相の電流検出値をｄ軸電流検出値，ｑ軸電流検出値に変換する三相二相変換器と、
前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値との偏差、および、零であるｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流検出値との偏差に基づいて、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を出力する電流制御器と、
前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値を前記三相電圧指令値に変換する二相三相変換器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導電動機の定数推定装置。
【請求項3】
前記誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗は以下の（８）式～（１１）式により算出することを特徴とする請求項２記載の誘導電動機の定数推定装置。
Ｒ1：一次抵抗
Ｒ2：二次抵抗
Ｒ：抵抗成分
ｖum：Ｕ相の平均電圧
ｉum：Ｕ相の平均電流
Ｐu：Ｕ相の有効電力
Ｐu’：直流を重畳していない場合のＵ相の有効電力
ｉrms：Ｕ相の電流実効値
【数8】
【数9】
【数10】
【数11】
Ｒ2：二次抵抗
Ｒ：抵抗成分
ｖum：Ｕ相の平均電圧
ｉum：Ｕ相の平均電流
Ｐu：Ｕ相の有効電力
Ｐu’：直流を重畳していない場合のＵ相の有効電力
ｉrms：Ｕ相の電流実効値
【請求項4】
前記電流指令生成処理部は、
前記電流指令値直流重畳量を２つ以上選択できるようにし、
前記モータ定数演算器は、
それぞれの前記電流指令値直流重畳量における三相のうち少なくとも何れか一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする請求項２または３記載の誘導電動機の定数推定装置。
前記電流指令値直流重畳量を２つ以上選択できるようにし、
前記モータ定数演算器は、
それぞれの前記電流指令値直流重畳量における三相のうち少なくとも何れか一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする請求項２または３記載の誘導電動機の定数推定装置。
【請求項5】
前記電流指令生成処理部は、
前記電流指令値周波数を２つ以上選択できるようにし、
前記モータ定数演算器は、
それぞれの前記電流指令値周波数における三相のうち少なくとも何れかに一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の誘導電動機の定数推定装置。
前記電流指令値周波数を２つ以上選択できるようにし、
前記モータ定数演算器は、
それぞれの前記電流指令値周波数における三相のうち少なくとも何れかに一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の誘導電動機の定数推定装置。
【請求項6】
前記モータ定数演算器は、
三相の各相において、単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定し、各相における前記一次抵抗と前記二次抵抗の平均値を前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗とすることを特徴とする請求項１～５のうち何れかに記載の誘導電動機の定数推定装置。
三相の各相において、単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定し、各相における前記一次抵抗と前記二次抵抗の平均値を前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗とすることを特徴とする請求項１～５のうち何れかに記載の誘導電動機の定数推定装置。
【請求項7】
インバータから出力された電圧により駆動制御される誘導電動機の定数推定方法であって、
電流検出器が、前記インバータから出力される電流検出値を検出し、
定数推定用電流指令値演算器が、単相交流試験用の電流指令値を生成し、前記電流指令値と前記電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値を出力し、
ＰＷＭゲート信号生成器が、前記三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記インバータのゲート信号を生成し、
モータ定数演算器が、三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定する、
ことを特徴とする誘導電動機の定数推定方法。
電流検出器が、前記インバータから出力される電流検出値を検出し、
定数推定用電流指令値演算器が、単相交流試験用の電流指令値を生成し、前記電流指令値と前記電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値を出力し、
ＰＷＭゲート信号生成器が、前記三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記インバータのゲート信号を生成し、
モータ定数演算器が、三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定する、
ことを特徴とする誘導電動機の定数推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘導電動機の駆動を行う電力変換システムにおいて、制御に用いる誘導電動機の回路定数である一次抵抗および二次抵抗を推定する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
図６に、従来における誘導電動機駆動用の電力変換システムの構成を示す。電力変換器（以下、インバータＩＮＶと称する）の出力に電流検出器１を設けている。定数推定用電流指令値演算器３は電流指令値を生成し、各相の電圧指令値ＶU
*、ＶV
*，ＶW
*を出力する。ＰＷＭゲート信号生成器５は電圧指令値ＶU
*、ＶV
*，ＶW
*に基づいてインバータＩＮＶのゲート信号を生成する。
【0003】
電流実効値演算器４は電流検出値ｉU，ｉV，ｉWに基づいて電流実効値を演算する。モータ定数演算器２は、電流検出値ｉU，ｉV，ｉW、電流実効値、定格電圧Ｖn、定格電流Ｉn、容量Ｐn、定格周波数ｆnに基づいてモータ定数を演算する。なお、定格電圧Ｖn、定格電流Ｉn、容量Ｐn、定格周波数ｆnは誘導電動機ＩＭの定格銘板等に記載されている既知の定数である。
【0004】
誘導電動機ＩＭを精度良く制御するためには、誘導電動機ＩＭの回路定数を推定する技術が必要である。図７に、誘導電動機ＩＭのＴ形等価回路を示す。Ｒ1は一次抵抗、Ｒ2は二次抵抗、Ｌ1は一次自己インダクタンス、Ｌ2は二次自己インダクタンス、Ｍは相互インダクタンス、ｓは滑りである。特に一次抵抗Ｒ1の推定誤差に関しては制御の不安定化の原因となり、二次抵抗Ｒ2の推定誤差に関してはトルク制御の精度劣化などの原因となる。
【0005】
特許文献１では一次抵抗を推定する直流電圧を印加（直流試験）するステップと、二次抵抗および各インダクタンスを推定する単相交流電圧を印加（単相交流試験）するステップがある。
【0006】
直流試験では、平均値を演算した平均電圧ｖumと平均電流ｉumとを用いて（１）式により一次抵抗Ｒ1を求める。
【0007】
【数1】
【0008】
単相交流試験では、電圧指令値Ｖu
*と電流検出値ｉuから（２）式により有効電力Ｐmを演算する。
【0009】
【数2】
【0010】
（２）式で求めた有効電力Ｐmと直流試験により求めた一次抵抗Ｒ1の値を用いて、二次抵抗Ｒ2を（３）式により求める。
【0011】
【数3】
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開２０１５－０６１４９２号公報
【特許文献2】特開平１０－１６０８０９号公報
【特許文献3】特開平０７－３２５１３２号公報
【非特許文献】
【0013】
【非特許文献1】池内大典、“誘導電動機の入力と出力、各種特性、比例推移、始動後の速度特性”、［ｏｎｌｉｎｅ］、公益社団法人日本電気技術者協会、［２０２１年１１月１日検索］、インターネット<https://jeea.or.jp/course/contents/12130/>
【非特許文献2】“モータドライブに関する質問（３）”、［ｏｎｌｉｎｅ］、一般社団法人電気学会産業応用部門Ｄ部門、［２０２１年１１月２０日検索］、インターネット<http://denki.iee.jp/ias/?qanda=モータドライブに関する質問3>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
このように特許文献１では、一次抵抗および二次抵抗を推定するために直流試験と交流試験の２種類の試験を必要とする。また、電力を演算する際に積分処理を実装する必要がある。
【0015】
特許文献２，３においては一次抵抗と二次抵抗の和を推定するために単相交流試験を実施し、検出電圧、検出電流の位相と大きさを測定する必要がある。単相交流試験のみでは一次抵抗と二次抵抗の和しか求められず、一次抵抗と二次抵抗を分離するためには別途直流試験などを実施する必要がある。また、電圧、電流の位相検出誤差が一次抵抗および二次抵抗の推定誤差に影響を及ぼす。
【0016】
以上示したようなことから、誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗を簡易に精度良く推定する誘導電動機の定数推定装置を提供することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、インバータから出力された電圧により駆動制御される誘導電動機の定数推定装置であって、前記インバータから出力される電流検出値を検出する電流検出器と、単相交流試験用の電流指令値を生成し、前記電流指令値と前記電流検出値との差分により電流制御を行い、三相電圧指令値を出力する定数推定用電流指令値演算器と、前記三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ制御を行い、前記インバータのゲート信号を生成するＰＷＭゲート信号生成部と、三相のうち少なくとも何れか一相における単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の平均電流と平均電圧と有効電力と電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定するモータ定数演算器と、を備えたことを特徴とする。
【0018】
また、その一態様として、前記定数推定用電流指令値演算器は、電流指令値振幅と電流指令値周波数と電流指令値直流重畳量に基づいてｄ軸電流指令値を生成する電流指令生成処理部と、三相の電流検出値をｄ軸電流検出値，ｑ軸電流検出値に変換する三相二相変換器と、前記ｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値との偏差、および、零であるｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流検出値との偏差に基づいて、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を出力する電流制御器と、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値を前記三相電圧指令値に変換する二相三相変換器と、を備えたことを特徴とする。
【0019】
また、その一態様として、前記誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗は以下の（８）式～（１１）式により算出することを特徴とする。
【0020】
【数8】
【0021】
【数9】
【0022】
【数10】
【0023】
【数11】
【0024】
Ｒ1：一次抵抗
Ｒ2：二次抵抗
Ｒ：抵抗成分
ｖum：Ｕ相の平均電圧
ｉum：Ｕ相の平均電流
Ｐu：Ｕ相の有効電力
Ｐu’：直流を重畳していない場合のＵ相の有効電力
ｉrms：Ｕ相の電流実効値。
Ｒ2：二次抵抗
Ｒ：抵抗成分
ｖum：Ｕ相の平均電圧
ｉum：Ｕ相の平均電流
Ｐu：Ｕ相の有効電力
Ｐu’：直流を重畳していない場合のＵ相の有効電力
ｉrms：Ｕ相の電流実効値。
【0025】
また、その一態様として、前記電流指令生成処理部は、前記電流指令値直流重畳量を２つ以上選択できるようにし、前記モータ定数演算器は、それぞれの前記電流指令値直流重畳量における三相のうち少なくとも何れか一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする。
【0026】
また、他の態様として、前記電流指令生成処理部は、前記電流指令値周波数を２つ以上選択できるようにし、前記モータ定数演算器は、それぞれの前記電流指令値周波数における三相のうち少なくとも何れかに一相の単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定することを特徴とする。
【0027】
また、その一態様として、前記モータ定数演算器は、三相の各相において、単相交流試験終了前のＮ周期の前記平均電流と前記平均電圧と前記有効電力と前記電流実効値に基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗を推定し、各相における前記一次抵抗と前記二次抵抗の平均値を前記誘導電動機の一次抵抗と二次抵抗とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、誘導電動機の一次抵抗および二次抵抗を簡易に精度良く推定する誘導電動機の定数推定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】実施形態１～４における誘導電動機駆動用の電力変換システムの構成を示す図。
【図2】実施形態１における定数推定用電流指令値演算器を示すブロック図。
【図3】単相交流試験時の誘導電動機の等価回路を示す図。
【図4】実施形態３における電流指令生成処理部を示す図。
【図5】実施形態４における電流指令生成処理部を示す図。
【図6】従来の誘導電動機駆動用の電力変換システムの構成を示す図。
【図7】誘導電動機のＴ型等価回路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0030】
【0031】
［実施形態１］
図１に本実施形態１における誘導電動機駆動用の電力変換システムの構成を示す。一般的な電流制御を実装した電力変換システムである。
図１に本実施形態１における誘導電動機駆動用の電力変換システムの構成を示す。一般的な電流制御を実装した電力変換システムである。
【0032】
図１に示すように、本実施形態１の電力変換システムは、三相交流電源６と、コンバータＣＮＶと、コンデンサＣと、インバータＩＮＶと、誘導電動機ＩＭと、電流検出器１と、モータ定数演算器２と、定数推定用電流指令値演算器３と、電流実効値演算器４と、ＰＷＭゲート信号生成器５と、を備える。
【0033】
三相交流電源６から供給された交流電圧はコンバータＣＮＶによって直流電圧に変換され、変換された直流電圧はコンデンサＣによって平滑化される。そして、コンデンサＣによって平滑化された直流電圧はインバータＩＮＶに供給され、インバータＩＮＶによって誘導電動機ＩＭに電圧を出力し、誘導電動機ＩＭを駆動制御する。電流検出器１は、インバータＩＮＶから出力される電流検出値ｉU，ｉV，ｉWを検出する。
【0034】
定数推定用電流指令値演算器３は、単相交流試験用の電流指令値を生成し、電流指令値と電流検出値の差分により電流制御を行い、三相電圧指令値ＶU
*，ＶV
*，ＶW
*を出力する
ＰＷＭゲート信号生成器５は、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *に基づいてＰＷＭ制御を行い、インバータＩＮＶのゲート信号を生成する。
ＰＷＭゲート信号生成器５は、三相電圧指令値ＶU *，ＶV *，ＶW *に基づいてＰＷＭ制御を行い、インバータＩＮＶのゲート信号を生成する。
【0035】
電流実効値演算器４は、Ｕ相の電流検出値ｉUに基づいて電流実効値を演算する。
【0036】
モータ定数演算器２は、単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）の三相のうち何れか一相における平均電流、平均電圧、有効電力、電流実効値に基づいて、誘導電動機ＩＭの一次抵抗Ｒ1および二次抵抗Ｒ2を推定する。
【0037】
本実施形態１では、図２に示す定数推定用電流指令値演算器３により誘導電動機ＩＭの一次抵抗Ｒ1と二次抵抗Ｒ2を推定するための単相交流試験を実施する。
【0038】
電流指令生成処理部７では、電流指令値振幅Ｉamp
*、電流指令値周波数ｆ*、電流指令値直流重畳量ＩDC
*を入力とし、ｄ軸電流指令値Ｉd
*を生成する。ｑ軸電流指令値Ｉq
*は零とする。ｄ軸電流指令値Ｉd
*の振幅、周波数、直流重畳量は任意の値である。ただし、誘導電動機ＩＭおよび電力変換器の定格（誘導電動機等に保証された使用限度）などにより制限される。
【0039】
三相二相変換器８は、三相の電流検出値ｉU，ｉV，ｉWをｄ軸電流検出値Ｉd，ｑ軸電流検出値Ｉqに変換する。
【0040】
減算器９は、ｄ軸電流指令値Ｉd
*からｄ軸電流検出値Ｉdを減算し、偏差を出力する。減算器１０は、ｑ軸電流指令値Ｉq
*からｑ軸電流検出値Ｉqを減算し、偏差を出力する。
【0041】
電流制御器１１では、減算器９、１０の出力に基づいて、Ｐ制御，ＰＩ制御等を行うことでｄ軸電圧指令値Ｖd
*，ｑ軸電圧指令値Ｖq
*を出力する。
【0042】
二相三相変換器１２は、ｄ軸電圧指令値Ｖd
*，ｑ軸電圧指令値Ｖq
*を三相電圧指令値ＶU
*，ＶV
*，ＶW
*に変換する。
【0043】
図３に、単相交流試験時の誘導電動機ＩＭの等価回路を示す。図２の電流指令生成処理部７の出力としてｄ軸電流指令値Ｉd
*＝Ｉamp
*ｓｉｎ（２πｆ*ｔ）＋ＩDC
*を得る。電流制御器１１により、各相に（４）式、（５）式のような電流が流れるように電流制御を行う。
【0044】
【数4】
【0045】
【数5】
【0046】
Ａは電流指令値振幅Ｉamp
*、Ｂは電流指令値直流重畳量ＩDC
*、ωは電流指令値周波数ｆ*の角周波数である。Ｖ相電流ｉVとＷ相電流ｉWは、Ｕ相電流ｉUに対して、振幅は１／２、直流重畳量は－１／２、位相は１８０度遅れたものとする。
【0047】
また、（４）式、（５）式のような単相交流電流が流れるとき、各相の電圧は（６）式、（７）式となる。
【0048】
【数6】
【0049】
【数7】
【0050】
Ｃは電圧の振幅、Ｄは直流重畳量、位相は電流に対してθ進んだものとなる。単相交流試験では、過渡状態から十分に遷移するまでの周期の単相交流を流す。
【0051】
図１のモータ定数演算器２において、単相交流試験終了前のＮ周期（Ｎは正の整数）のＵ相電流検出値ｉUとＵ相電圧指令値ＶU
*を積算し、サンプリング時間で除すことでＵ相の平均電流ｉumとＵ相の平均電圧ｖumを求める。平均電流ｉumは（４）式の直流重畳量であるＢ、平均電圧ｖumは（６）式の直流重畳量であるＤとなる。よって、直流試験と同様に（８）式によって一次抵抗Ｒ1が求まる。
【0052】
【数8】
【0053】
なお、（４）式～（７）式に示すように、Ｕ相電圧とＵ相電流には位相差θがある。つまりモータ負荷には無効インピーダンス成分が存在する。しかし、（８）式では、直流重畳量のみを扱うことによって誘導電動機ＩＭに直流電圧を印加する直流試験と同様、全てのリアクタンス成分は零となり、また二次抵抗Ｒ2側に電流は流れないため、図３の二次抵抗Ｒ2，一次自己インダクタンスＬ1，二次自己インダクタンスＬ2，相互インダクタンスＭを含まない一次抵抗Ｒ1が算出される。
【0054】
また、Ｕ相電流ｉUとＵ相電圧ｖUの乗算値も同様に単相交流試験前のＮ周期積算し、サンプリング時間によって除すことで平均値を求める。すなわち、Ｕ相の有効電力Ｐuを求めている。ここで、（９）式により直流を重畳していない場合の有効電力Ｐu
'を求める。
【0055】
【数9】
【0056】
なお、（４）式～（７）式に示すように、Ｕ相電圧とＵ相電流には位相差θがある。つまり無効電力が発生している。しかし、（９）式の（ｖum×ｉum）は、直流重畳量のみを扱うことによって誘導電動機ＩＭに直流電圧を印加する直流試験と同様、全てのリアクタンス成分は零であるため、無効電力を含まない有効電力成分のみが算出される。
【0057】
図１の電流実効値演算器４によって電流検出値ｉuの電流実効値ｉrms（＝Ａ／√２）を演算する。（１０）式により抵抗成分Ｒを求める。
【0058】
【数10】
【0059】
単相交流の周波数条件からＲ2＜＜ωＭとすることでＲ≒Ｒ1＋Ｒ2と近似できるため、（１１）式により二次抵抗Ｒ2が求まる。
【0060】
【数11】
【0061】
一般的にωを定格角速度（誘導電動機に保証された使用限度）とした場合Ｒ2＜＜ωＭとなるが、相互インダクタンスＭが無負荷試験などにより既知となっている場合は、（１０）式で求めた抵抗成分Ｒを用いて簡易的にω＞＞Ｒ／Ｍを満足するωを求めることができる。
【0062】
Ｒ2＜＜ωＭが成立する理由は、以下による。
【0063】
図７の等価回路において相互インダクタンスＭとなる部分に流れる電流が大きくなると、一次抵抗Ｒ1の電流が大きくなる。機械的出力に相当する等価回路の成分は、二次抵抗Ｒ2に比例する抵抗成分Ｒ2／ｓのうち、実際の二次抵抗Ｒ2での損失分を除外したＲ2×（１－ｓ）／ｓにおける消費電力に対応することから、特に定格（誘導電動機に保証された使用限度）におけるすべりｓにおいて、二次抵抗Ｒ2に流れる電流が大きくなるほうが好適である。従って、誘導電動機ＩＭにおいては一般的に、Ｒ2＜＜ωＭが成立するように設計される（非特許文献１）。
【0064】
通常、励磁回路のインピーダンスは非常に大きいので、拘束試験では励磁回路を無視して一次抵抗と二次抵抗の和、一次漏れリアクタンスと二次漏れリアクタンスの和を算定する（非特許文献２）。本実施形態１の試験方法は拘束試験に対応する。
【0065】
以上示したように、本実施形態１によれば、一次抵抗Ｒ1および二次抵抗Ｒ2を推定するために直流試験と単相交流試験の２種類の試験を実施する必要はなく、１回の単相交流試験で両値が推定可能である。
【0066】
また、演算処理においても平均値を求めるなどの加減乗除の処理のみであり、容易に演算処理を実装可能である。特に、電流および電圧の位相を検出・演算する必要がないため、演算時に発生する誤差を低減することが可能となる。
【0067】
さらに、一次抵抗Ｒ1と二次抵抗Ｒ2を精度良く推定できるため、誘導電動機ＩＭの駆動制御を高精度化することができる。
【0068】
［実施形態２］
本実施形態２は、システム構成および制御ブロックに関しては、実施形態１と同様である。
本実施形態２は、システム構成および制御ブロックに関しては、実施形態１と同様である。
【0069】
実施形態１では、Ｕ相の電流、電圧を使用して一次抵抗Ｒ1および二次抵抗Ｒ2の推定を実施したが、本実施形態２では（５）式，（７）式に基づいてＶ相およびＷ相においても同様に抵抗を推定する。一次抵抗Ｒ1についてはＶ相の平均電流をｉvm（＝Ｂ／２）、Ｖ相の平均電圧をｖvm（＝Ｄ／２）、Ｗ相の平均電流をｉwm（＝Ｂ／２）、Ｗ相の平均電圧をｖwm（＝Ｄ／２）とすると、（１２）式，（１３）式により求めることができる。
【0070】
【数12】
【0071】
【数13】
【0072】
誘導電動機ＩＭの制御に用いる一次抵抗Ｒ1は、各相によって求めた（８）式，（１２）および（１３）式の一次抵抗の平均値とする。二次抵抗についても同様に（９）式～（１１）式をＶ相、Ｗ相に置き換え、Ｖ相、Ｗ相の二次抵抗を推定する。誘導電動機ＩＭの制御に用いる二次抵抗は各相によって求めた二次抵抗の平均値とする。
【0073】
以上示したように、本実施形態２によれば、各相で演算した一次抵抗Ｒ1および二次抵抗の平均値を誘導電動機ＩＭの制御に用いる一次抵抗Ｒ1、二次抵抗Ｒ2とすることによって、誘導電動機ＩＭの各相の一次抵抗および二次抵抗の誤差を平滑化することが可能である。
【0074】
［実施形態３］
図４に本実施形態３における電流指令生成処理部７を示す。図４は図２の制御ブロックから電流指令生成処理部７のみを抜き出したものである。実施形態１ではｄ軸電流指令値Ｉd *の直流重畳量はＩDC *一つとしたが、本実施形態３では直流重畳量を二つ以上から選択する。
図４に本実施形態３における電流指令生成処理部７を示す。図４は図２の制御ブロックから電流指令生成処理部７のみを抜き出したものである。実施形態１ではｄ軸電流指令値Ｉd *の直流重畳量はＩDC *一つとしたが、本実施形態３では直流重畳量を二つ以上から選択する。
【0075】
図４に示したように、ｄ軸電流指令値Ｉd
*の直流重畳量をＩDC
*’とした場合、（１４）式のようなＵ相電流ｉUが流れる（ｖ相，ｗ相は省略する）。
【0076】
【数14】
【0077】
また、Ｕ相電圧ＶUは（１５）式となる（ｖ相，ｗ相は省略する）。
【0078】
【数15】
【0079】
ただし、ｄ軸電流指令値Ｉd
*の直流重畳量をＩDC
*とした場合の（４）式のＢおよび（６）式のＤとは、Ｂ＞Ｂ’およびＤ＞Ｄ’の関係が成り立つようにする。
【0080】
実施形態１と同様に、（１４）式の平均電流ｉum’（＝Ｂ’）、（１５）式の平均電圧ｖum’（＝Ｄ’）を求める。一次抵抗Ｒ1は平均電圧の差と平均電流の差の比として（１６）式にように求めることができる。
【0081】
【数16】
【0082】
また、適宜、ｄ軸電流指令値Ｉd
*の直流重畳量を変更する試行回数を増やし、各直流重畳量から求まった一次抵抗の平均値を制御に用いる値としても良い。すなわち、直流重畳量ＩDC
*の時の一次抵抗Ｒ1をＲ1＝ｖum／ｉumとし、直流重畳量ＩDC
*’の時の一次抵抗Ｒ1’をＲ1’＝ｖum’／ｉum’とし、直流重畳量ＩDC
*”の時の一次抵抗Ｒ1”をＲ1”＝ｖum”／ｉum”とした場合、制御に用いる一次抵抗は、Ｒ1とＲ1’とＲ1”の平均値とする。
【0083】
なお、二次抵抗Ｒ2については、直流重畳量をＩDC
*とＩDC
*’とした場合の二次抵抗Ｒ2をそれぞれ求め、その平均値を誘導電動機ＩＭの制御に用いる値とする。
【0084】
また、本実施形態３に実施形態２を適用してもよい。
【0085】
以上示したように、本実施形態３によれば、一次抵抗を電流と電圧の変化分の比として求めることで、各検出誤差の推定値への影響を低減することが可能である。また、ｄ軸電流指令値の直流重畳量を変更して試行回数を増やし平均値を求めることによって、計測誤差を低減することが可能である。
【0086】
［実施形態４］
図５に本実施形態４における電流指令生成処理部７を示す。図５は図２の制御ブロックから電流指令生成処理部７のみを抜き出したものである。実施形態１ではｄ軸電流指令値Ｉd *の周波数はｆ*一つとしたが、本実施形態４では周波数を二つ以上から選択する。
図５に本実施形態４における電流指令生成処理部７を示す。図５は図２の制御ブロックから電流指令生成処理部７のみを抜き出したものである。実施形態１ではｄ軸電流指令値Ｉd *の周波数はｆ*一つとしたが、本実施形態４では周波数を二つ以上から選択する。
【0087】
図５に示すように、ｄ軸電流指令値の周波数をｆ*’に変更し、実施形態１と同様に一次抵抗Ｒ1および二次抵抗Ｒ2を推定する。周波数をｆ*とした場合とｆ*’とした場合の推定した一次抵抗および二次抵抗の平均値を求め、誘導電動機ＩＭの制御に用いる値とする。適宜、ｄ軸電流指令値の周波数を変更する試行回数を増やすことで、各周波数から求まった一次抵抗および二次抵抗の平均値を制御に用いる値としても良い。
【0088】
また、本実施形態４に実施形態２を適用してもよい。
【0089】
以上示したように、本実施形態４によれば、ｄ軸電流指令値の周波数を変更して試行回数を増やし平均値を求めることによって、計測周波数毎の誤差を低減することが可能である。
【0090】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【0091】
１…電流検出器
２…モータ定数演算器
３…定数推定用電流指令値演算器
４…電流実効値演算器
５…ＰＷＭゲート信号生成器
６…交流電源
ＩＭ…誘導電動機
ＣＮＶ…コンバータ
ＩＮＶ…インバータ
７…電流指令生成処理部
８…二相三相変換器
９，１０…減算器
１１…電流制御器
１２…二相三相変換器
２…モータ定数演算器
３…定数推定用電流指令値演算器
４…電流実効値演算器
５…ＰＷＭゲート信号生成器
６…交流電源
ＩＭ…誘導電動機
ＣＮＶ…コンバータ
ＩＮＶ…インバータ
７…電流指令生成処理部
８…二相三相変換器
９，１０…減算器
１１…電流制御器
１２…二相三相変換器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】