JP5313604B2 - 電動機駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動する電動機駆動装置に関する。

複数台の電動機駆動装置により１台の多巻線電動機を可変速制御する代表的な適用例として船舶用電気推進装置があり、この適用例では、例えば複数台の電動機駆動装置の内の１台が故障したときには、故障した電動機駆動装置を解列した減機運転の状態で前記多巻線電動機の回転動作を継続させることが行われている。また、前記多巻線電動機が定格出力を必要としないときにも、全体の運転効率の改善を計るために、複数台の電動機駆動装置の内から解列する台数を設定し、残りの電動機駆動装置による減機運転の状態で前記多巻線電動機の回転動作をさせることが行われている。この場合には、解列した電動機駆動装置を他の電動機の可変速駆動に用いることも行われている。

このような適用例に供用される電動機駆動装置および多巻線電動機に対しては、下記特許文献１および２に開示されたものなどが知られている。
特開平１１−２５２９８６号公報 特開２００８−１０９７６９号公報

１台の多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動する複数台の電動機駆動装置それぞれにおいては、このベクトル制御の制御用データとしての該多巻線電動機の電動機定数や稼動巻線数などを、その都度、前記電動機駆動装置に標準的に付属するパラメータ設定器からマニュアルで設定するのが一般的である。

しかしながら、例えば前記複数台の電動機駆動装置の内の１台が故障したときには、一旦、該複数台の電動機駆動装置および多巻線電動機の動作を停止させ、故障した電動機駆動装置を解列し、残りの電動機駆動装置による減機運転の状態で、速やかに前記多巻線電動機の回転動作を回復させる必要がある。

この減機運転の状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての該多巻線電動機の電動機定数や稼動巻線数などを、減機運転する前に、再度、前記パラメータ設定器からマニュアルで設定するには、その時間のロスなどが問題であった。

この発明の目的は上記問題点を解消し、１台の多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するのに好適な電動機駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、この第１の発明では、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の各巻線毎に備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとして前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流（Ｍ軸電流と称する）を予め設定し、前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から設定された前記多巻線電動機を稼動させる巻線数により、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記可動させる巻線数を乗算し、この乗算結果を前記最大巻線数で除算し、かつ前記設定されたＭ軸電流を前記稼動させる巻線数で除算し、この除算結果に前記最大巻線数を乗算することにより、このときのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする。

第２の発明では、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の各巻線毎に備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとして前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流値（Ｍ軸電流と称する）を予め設定し、前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から入力された前記各電動機駆動装置の運転状態を示す信号により、稼働巻線数または稼働巻線数／最大巻線数を求め、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に稼働巻線数／最大巻線数を乗算し、かつ前記設定されたＭ軸電流に前記稼働巻線数／最大巻線数の逆数を乗算することにより、前記多巻線電動機を稼動させる巻線数でのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする。

第３の発明では、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の巻線ｋ（ｋは２以上の整数）本に対してｋ：１の割合で備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとしての前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流値（Ｍ軸電流と称する）ならびに当該電動機２次磁束に直交する電流（Ｔ軸電流と称する）を予め設定し、前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部からの前記多巻線電動機を稼動させる巻線数および並列させる巻線数とにより、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記可動させる巻線数を乗算し、この乗算結果を前記最大巻線数で除算し、かつ前記設定されたＭ軸電流を前記稼動させる巻線数で除算し、この除算結果に前記最大巻線数および並列させる巻線数を乗算し、さらに前記設定されたＴ軸電流に前記並列させる巻線数を乗算することにより、このときのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする。

第４の発明では、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の巻線ｋ（ｋは２以上の整数）本に対してｋ：１の割合で備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとしての前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数およびＭ軸電流ならびにＴ軸電流を予め設定し、前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から入力された前記各電動機駆動装置の運転状態を示す信号により、稼働巻線数または稼働巻線数／最大巻線数を求め、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記稼働巻線数／最大巻線数を乗算し、かつ前記設定されたＭ軸電流に前記稼働巻線数／最大巻線数の逆数および並列させる巻線数を乗算し、さらに前記設定されたＴ軸電流に前記並列させる巻線数を乗算することにより前記多巻線電動機を稼動させる巻線数および並列させる巻線数でのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、複数台の電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて多巻線電動機を減機運転する際にも、このときの該電動機のベクトル制御に必要な制御用データを、容易且つ速やかに導出することができる。

図１は、この発明の第１の実施の形態を示す電動機駆動装置の回路構成図である。

この図において、１は商用電源，自家発電設備などの交流電源、２は一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機、３は多巻線電動機２の出力軸に連結されて該多巻線電動機の回転速度の検出値を導出するパルスゼネレータ、４・・６は第１電動機駆動装置１０，第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれと多巻線電動機２との間を必要に応じて遮断するスイッチ、１９，２９・・３９はこれらの電動機駆動装置に標準的に付属するパラメータ設定器あるいは接点回路などからなる指令手段である。

図１に示した第１電動機駆動装置１０は、第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０をスレーブとするマスタの制御を行い、図示の如く、順変換器，平滑コンデンサ，逆変換器からなるインバータ回路１１と、前記逆変換器が出力する電流を検出する電流検出器１２と、多巻線電動機２を所望の状態にベクトル制御するベクトル制御回路Ａ１３と、このベクトル制御に必要な制御データを格納するモータ制御用データＡ１４およびモータ制御用データＢ，Ｃ１５と、モータ制御用データＢ，Ｃ１５の格納値から多巻線電動機２の動作状態に対応した制御データ値を導出するデータ演算回路１６，１７，１８の何れかとから構成されている。

また、図１に示した第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれは同一の回路構成であり、例えば、第２電動機駆動装置２０は後述のインバータ回路２１と、電流検出器２２と、第１電動機駆動装置１０に対するスレーブ動作のための多巻線電動機２のベクトル制御を行うベクトル制御回路Ｂ２３と、図示を省略しているが上述のモータ制御用データＡ１４，モータ制御用データＢ，Ｃ１５，データ演算回路１６，１７，１８の何れかと同一構成のものとから構成されている。したがって、第２電動機駆動装置２０ないし第Ｎ電動機駆動装置３０は、第１電動機駆動装置１０とほぼ同一の構成を有する。

図２は、一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機２の等価回路図を示し、この多巻線電動機２は特許文献２に開示されている構成のものであり、その特長は多重数分のコイルを製作することなく、運転する電動機駆動装置の台数の制限を受けず、電動機駆動装置の減機運転が可能な多巻線電動機である。

図３は、図１に示したベクトル制御回路Ａ１３の詳細回路構成図である。

図３において、速度指令演算器７１は、予め定めた加減速勾配により変化し、最終的には入力される速度設定器１３ａの設定値に一致する速度指令値ω_r ^*を出力する。また、速度調節器７２は、前記速度指令値ω_r ^*とパルスゼネレータ３からの多巻線電動機２の速度検出値ω_r との偏差を零にする調節演算を行い、この演算結果を多巻線電動機２のトルク指令値τ^* として出力している。

磁束指令演算回路７３は、前記速度検出値ω_r に対応しつつ、多巻線電動機２の二次磁束指令値Φ₂ ^*を演算するものであり、該電動機の定格回転速度までは、一定値の二次磁束指令値Φ₂ ^*を出力し、また、定格回転速度以上では、この回転速度に反比例して低下させる二次磁束指令値Φ₂ ^*の演算を行っている。この磁束指令演算回路７３が出力する二次磁束指令値Φ₂ ^*は、除算演算器７４，励磁電流演算器７５などの後段に伝達される。

上述のトルク指令値τ^* および二次磁束指令値Φ₂ ^*から、下記数１，２式に従って、多巻線電動機２の一次電流の該電動機の二次磁束に平行な電流指令値ｉ_M ^*（以下、Ｍ軸電流指令値ｉ_M ^*とも称する）と、該二次磁束に直交する電流指令値ｉ_T ^*（以下、Ｔ軸電流指令値ｉ_T ^*とも称する）とを導出している。
［数１］
ｉ_M ^*＝（１／Ｌｍ）×Φ₂ ^*ここで、Ｌｍは多巻線電動機２の励磁インダクタンスである。
［数２］
ｉ_T ^*＝τ^*／Φ₂ ^*
すなわち、励磁電流演算回路７５では上記数１式の演算を行い、除算演算器７４では上記数２式の演算を行っている。

３相／２相変換器８４は、電流検出器１２で検出された多巻線電動機２の一次電流検出値としてのｉ_u ，ｉ_w を、後述の角度値θ^* に基づく周知の座標変換を行い、多巻線電動機２の一次電流の該電動機の二次磁束に平行な電流検出値ｉ_M （以下、Ｍ軸電流検出値ｉ_M とも称する）と該二次磁束に直交する電流検出値ｉ_T （以下、Ｔ軸電流検出値ｉ_T とも称する）とを導出している。

またＴ軸電流調節器７７は、前記Ｔ軸電流指令値ｉ_T ^*とＴ軸電流検出値ｉ_T との偏差を零にする調節演算を行い、この演算結果を多巻線電動機２のＴ軸電圧指令値ｖ_T ^*として出力している。同様に、Ｍ軸電流調節器７８は後述のＭ軸電流指令値ｉ_M ^*`と前記Ｍ軸電流検出値ｉ_M との偏差を零にする調節演算を行い、この演算結果を多巻線電動機２のＭ軸電圧指令値ｖ_M ^*として出力している。

２相／３相変換器７９は、前記Ｔ軸電圧指令値ｖ_T ^*とＭ軸電圧指令値ｖ_M ^*とを、前記角度値θ₂に基づく周知の座標変換を行い、三相電圧指令値Ｖ_u ^*，Ｖ_v ^*，Ｖ_w ^*を導出している。

これらの三相電圧指令値Ｖ_u ^*，Ｖ_v ^*，Ｖ_w ^*が入力されるインバータ回路１１では、前記それぞれの電圧指令値に対応する振幅および周波数の三相交流電圧に変換して多巻線電動機２に供給している。

すべり周波数演算器８０は、多巻線電動機２の二次抵抗値Ｒ₂ と、入力される前記Ｔ軸電流指令値ｉ_T ^*，二次磁束指令値Φ₂ ^*とから周知の演算式を用いて多巻線電動機２のすべり周波数ω_slを求めている。また、このすべり周波数ω_slと、多巻線電動機２の速度検出値ω_r とを加算演算器８１で加算することで得られる多巻線電動機２の一次周波数ω₁ に対して、軸ずれ補償器８７から得られた周波数補正値Δωを加算演算器８２で加算した一次周波数指令値ω₁ ^*に積分器８３を介することにより、多巻線電動機２のＵ相巻線と二次磁束とのなす角度値θ^* が導出される。

３相／２相変換器８５は、多巻線電動機２の一次電圧ｖ_u ，ｖ_w を、前記角度値θ^* に基づく周知の座標変換を行い、多巻線電動機２の一次電圧の該電動機の二次磁束に平行な電圧検出値ｖ_M （以下、Ｍ軸電圧検出値ｖ_M とも称する）と該二次磁束に直交する電圧検出値ｖ_T （以下、Ｔ軸電圧検出値ｖ_T とも称する）とを導出している。

誘起電圧磁束演算器８６では、上述のＭ軸電圧検出値ｖ_M ，Ｔ軸電圧検出値ｖ_T 、Ｍ軸電流検出値ｉ_M ，Ｔ軸電流検出値ｉ_T と前記一次周波数指令値ω₁ ^*とに基づく下記数３，４式に従って、多巻線電動機２のＭ軸の誘起電圧値ＥｍとＴ軸の誘起電圧値Ｅｔと、二次磁束推定値Φ₂＾とを導出している。
［数３］
Ｅｍ＝ｖ_M−Ｒ₁・ｉ_M−Ｌ₁（ｄｉ／ｄｔ）ｉ_M＋ｊω₁ ^*・Ｌ₁・ｉ_T
［数４］
Ｅｔ＝ｖ_T−Ｒ₁・ｉ_T−Ｌ₁（ｄｉ／ｄｔ）ｉ_T−ｊω₁ ^*・Ｌ₁・ｉ_M
上記数３，４式において、Ｒ₁ は多巻線電動機２の一次抵抗であり、Ｌ₁ は多巻線電動機２の一次インダクタンスであり、ｊは虚数単位である。

なお、多巻線電動機２の二次磁束推定値Φ₂＾は前記Ｔ軸の誘起電圧値Ｅｔと一次周波数指令値ω₁ ^*とに基づいて導出される。

磁束調節器８８は、前記二次磁束指令値Φ₂ ^*と二次磁束推定値Φ₂＾との偏差を零にする調節演算値を多巻線電動機２のＭ軸電流補正値Δｉ_M ^*として出力している。また、加算演算器７６は、励磁電流演算回路７５が出力するＭ軸電流指令値ｉ_M ^*と前記Ｍ軸電流補正値Δｉ_M ^*との加算値を新たなＭ軸電流指令値ｉ_M ^*`として出力している。

なお、図３に示したベクトル制御回路Ａ１３におけるそれぞれの構成要素は、全て、周知の技術を用いたものである。

図４は、図１に示したベクトル制御回路Ｂ２３の詳細回路構成図である。

図４において、Ｔ軸電流調節器９１，Ｍ軸電流調節器９２，２相／３相変換器９３，積分器９４，３相／２相変換器９５それぞれは、図３に示したＴ軸電流調節器７７，Ｍ軸電流調節器７８，２相／３相変換器７９，積分器８３，３相／２相変換器８４それぞれと同一機能を有しており、また、位相補正器９６は、図３に示したベクトル制御回路Ａ１３からベクトル制御回路Ｂ２３に伝送されるＴ軸電流指令値ｉ_T ^*，Ｍ軸電流指令値ｉ_M ^*`，角度値θ^* ，一次周波数指令値ω₁ ^*などの制御信号の伝送遅れを補正するために設けられている。

また、インバータ回路２１は、図１に示した如く順変換器，平滑コンデンサ，逆変換器からなり、その電気的出力定格は先述のインバータ回路１１と同じであるが、前記逆変換器におけるＰＷＭ制御の際のキャリア信号は前記インバータ回路１１から送出されるキャリア同期信号に同期させるようにしている。

なお、図１に示した第Ｎ電動機駆動装置３０におけるベクトル制御回路Ｂ３３は、図４に示したベクトル制御回路Ｂ２３と同一の回路構成になっている。

すなわち、図１〜４に基づくこの発明の第１の実施の形態では、多巻線電動機２の巻線Ｕ１・・Ｕｎ毎に第１電動機駆動装置１０，第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０が対応している。また、図示の構成では、通常、第１電動機駆動装置１０は多巻線電動機２の速度制御を含むマスタの制御を行い、第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれは第１電動機駆動装置１０から伝送されるＴ軸電流指令値，Ｍ軸電流指令値に基づく多巻線電動機２の電流制御すなわちスレーブの制御を行っている。

図１〜４に示した上述の回路構成では、第１電動機駆動装置１０が前記マスタの制御を行い、第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれは前記スレーブの制御を行うことにしているが、第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれのベクトル制御回路Ｂ，Ｃ２３・・ベクトル制御回路Ｂ，Ｃ３３も図３に示したベクトル制御回路Ａ１３と同様構成にしつつ、必要に応じて、周知の技術を用いて、それぞれの電動機駆動装置の内の何れか１台を前記マスタの制御を行い、残りの電動機駆動装置それぞれが前記スレーブの制御を行うように切換えることも容易である。

図１に示した回路構成において、１台の多巻線電動機２をベクトル制御により可変速駆動する第１電動機駆動装置１０，第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれにおいては、このベクトル制御の制御用データとしての前記数１〜４式に示した多巻線電動機２の電動機定数などは、これらの電動機駆動装置に標準的に付属するパラメータ設定器から、前以ってマニュアルで設定し、この設定値それぞれは，例えば第１電動機駆動装置１０ではモータ制御用データＡ１４またはモータ制御用データＢ，Ｃ１５の何れかに格納された状態にして、通常の運転を開始する。

ここで、モータ制御用データＡ１４には多巻線電動機２を減機運転しないときの前記数１〜４式の演算に必要な電動機定数などを格納し、また、モータ制御用データＢ，Ｃ１５には多巻線電動機２の減機運転の影響を受ける電動機定数を格納している。

なお、特許文献２に開示されている構成の多巻線電動機２では、減機運転の影響を受ける電動機定数としては「％インダクタンス」と「Ｍ軸電流」と「すべり周波数」とがあり、減機運転をしないときのこれらの値を、例えば、第１電動機駆動装置１０では制御用データＢ，Ｃ１５に格納している。ここで、「％インダクタンス」は多巻線電動機２の巻線群への印加電圧（定格値）を該巻線群に流入する電流で除算して得られるインピーダンスと、前記巻線群の端子側から見た一次インダクタンス，励磁インダクタンスなどに基づくインダクタンスとの比率（インダクタンス／インピーダンス）の％値であり、「Ｍ軸電流」は電動機の一次電流の該電動機の二次磁束に平行な電流指令値を決定するための規格値、「すべり周波数」は多巻線電動機の二次抵抗値Ｒ₂ と、入力される前記Ｔ軸電流指令値ｉ_T ^*，二次磁束指令値Φ₂ ^*とから周知の演算式を用いて求める電動機のすべり周波数を決定するための規格値である。

この通常の運転中に、例えば第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０の内の１台が何等かな要因で故障したときには、この電動機駆動装置に備える図示しない故障検出回路でこれを検知し、この故障検出回路と図示しない運転シーケンス回路とにより、一旦、第１電動機駆動装置１０，第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれの動作を停止させ、故障した電動機駆動装置を解列し、残りの電動機駆動装置による減機運転の状態で、速やかに多巻線電動機２の回転動作を回復させる必要がある。従って、この減機運転の状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数や稼動巻線数などを、速やかに設定し直さなければならない。

すなわち、多巻電動機２を減機運転すると、前記Ｔ軸電流および磁束それぞれが減機台数比＝（全台数−減機台数＝稼動台数）／全台数となるため、電動機トータルのＴ軸電流と磁束の積で与えられる実際の出力トルクは、減機台数比の２乗となってしまう。従って、減機台数比以上の大幅なトルク低下となってしまう。それに対し、電動機出力トルクを減機比率以下にしないためには、モータ全体として磁束は減機前相当まで確保し、Ｔ軸電流のみ減機後相当とすれば良い。そこで磁束相当である「Ｍ軸電流」と、それに伴い変化する「すべり周波数」も合わせて再設定が必要である。

上述の目的のために、第１電動機駆動装置１０，第２電動機駆動装置２０・・第Ｎ電動機駆動装置３０それぞれに備える回路構成とその動作について、以下に説明をする。

図５は、この発明の第１の実施例を示す図１の部分詳細回路構成図である。

この図において、第１電動機駆動装置１０におけるデータ演算回路１６では、外部からの指令手段１９としての先述のパラメータ設定器１９ａに数値で設定された多巻線電動機２の稼動巻線数を格納するメモリ１６ａと、前以て設定されている多巻線電動機２の全巻線数を最大巻線数として格納されているメモリ１６ｂと、乗算器１６ｃ，１６ｅと、除算器１６ｄ，１６ｆとから形成されている。また、モータ制御用データＢ１５ａには減機運転の影響を受ける電気定数のうち、「％インダクタンス」と「すべり周波数」の減機運転をしないときの値（最大巻線数のときの値）が格納され、モータ制御用データＣ１５ｂには減機運転の影響を受ける電気定数のうち、「Ｍ軸電流」の減機運転をしないときの値（最大巻線数のときの１巻線あたりの値）が格納されている。

このような構成において、パラメータ設定器１９ａに稼動巻線数が設定されると、設定された稼動巻線数がメモリ１６ａに格納される。この稼動巻線数とモータ制御用データＢ１５ａに格納されている「％インダクタンス」および「すべり周波数」とが乗算器１６ｃで乗算され、除算器１６ｄでは乗算器１６ｃの出力値をメモリ１６ｂに格納されている最大巻線数で除算し、当該稼動巻線数における「％インダクタンス」および「すべり周波数」が演算される。

一方、除算器１６ｆでは、モータ制御用データＣ１５ｂに格納されている「Ｍ軸電流」をメモリ１６ａに格納されている稼動巻線数で除算し、乗算器１６ｅにおいて除算器１６ｆの出力値とメモリ１６ｂに格納されている最大巻線数とを乗算して当該稼動巻線数における「Ｍ軸電流」が演算される。

従って、減機運転するときには、このときの前記電動機駆動装置の稼動台数、すなわち、多巻線電動機２の稼動巻線数のみをパラメータ設定器１９ａからマニュアルで設定するだけで、この減機運転での「％インダクタンス」と「すべり周波数」と「Ｍ軸電流」とが変更された状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数などを、前記ベクトル制御回路内で速やかに設定し直すことができる。

図６は、この発明の第２の実施例を示す図１の部分詳細回路構成図である。

この図において、第１電動機駆動装置１０におけるデータ演算回路１７では、外部からの指令手段１９としての接点回路１９ｂで設定される論理信号を解読するデコーダ１７ａと、巻線電動機２の稼動巻線数と前記最大巻線数との比率ごとの値それぞれを出力するための稼動巻線数／最大巻線数テーブルを格納するメモリ１７ｂと、選択スイッチ１７ｃと、乗算器１７ｄと、除算器１７ｅとから形成されている。指令手段としての接点回路１９ｂは、複数の電動機駆動装置のそれぞれに対応して１個ずつ接点が設けられ、各接点がそれぞれの電動機駆動装置の稼動状態によってオンまたはオフにされるものである。

このような構成において、接点回路１９ｂからの電気駆動装置の稼動状態を示す論理信号に基づいてデコーダ１７ａと選択スイッチ１７ｃとを介してメモリ１７ｂから該当する稼動巻線数／最大巻線数が選択される。この選択された稼動巻線数／最大巻線数とモータ制御用データＢ１５ａに格納されている「％インダクタンス」および「すべり周波数」とを乗算器１７ｄで乗算し、当該稼動巻線数における「％インダクタンス」および「すべり周波数」が演算される。

一方、除算器１７ｅでは、モータ制御用データＣ１５ｂに格納されている「Ｍ軸電流」をメモリ１７ｂに格納されている選択された稼動巻線数／最大巻線数で除算し、当該稼動巻線数における「Ｍ軸電流」が演算される。

従って、減機運転するときには、このときの前記電動機駆動装置の稼動台数が接点回路１９ｂからの論理信号で入力されると、デコーダ１７ａと選択スイッチ１７ｃとを介することにより、メモリ１７ｂから該当する値を選択できるので、この減機運転での「％インダクタンス」と「すべり周波数」と「Ｍ軸電流」とが変更された状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数などを、前記ベクトル制御回路内で速やかに設定し直すことができる。

図７は、この発明の第３の実施例を示す図１の部分詳細回路構成図である。

この図において、第１電動機駆動装置１０におけるデータ演算回路１８では、外部からの指令手段１９としての接点回路１９ｃから設定される論理信号を解読するデコーダ１８ａと、巻線電動機２の稼動巻線数テーブルが格納されているメモリ１８ｂと、選択スイッチ１８ｃと、前以て設定されている多巻線電動機２の前記最大巻線数が格納されているメモリ１８ｄと、除算器１８ｅ，１８ｇと、乗算器１８ｆとから形成されている。

このような構成において、接点回路１９ｃからの論理信号に基づいてデコーダ１８ａと選択スイッチ１８ｃとを介してメモリ１８ｂから該当する稼動巻線数が選択される。除算器１８ｅでは選択された稼動巻線数をメモリ１８ｄに格納されている最大巻線数で除算し、除算器１８ｅの出力値とモータ制御用データＢ１５ａに格納されている「％インダクタンス」および「すべり周波数」とを乗算器１７ｄで乗算し、当該稼動巻線数における「％インダクタンス」および「すべり周波数」が演算される。

一方、除算器１８ｇでは、モータ制御用データＣ１５ｂに格納されている「Ｍ軸電流」を除算器１８ｅの出力値で除算し、当該稼動巻線数における「Ｍ軸電流」が演算される。

従って、減機運転するときには、このときの前記電動機駆動装置の稼動台数が接点回路１９ｃからの論理信号で入力されると、デコーダ１８ａと選択スイッチ１８ｃとを介することにより、稼動巻線数をメモリ１８ｂから選択できるので、この減機運転での「％インダクタンス」と「すべり周波数」と「Ｍ軸電流」とが変更された状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数などを、前記ベクトル制御回路内で速やかに設定し直すことができる。

図８は、この発明の第２の実施の形態を示す電動機駆動装置の回路構成図である。

この図において、１は商用電源，自家発電設備などの交流電源、２は一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機、３は多巻線電動機２の回転速度の検出値を導出するパルスゼネレータ、４・・６は第１電動機駆動装置４０，第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれと多巻線電動機２との間を必要に応じて遮断するスイッチ、４８，５８・・６８は前記電動機駆動装置に標準的に付属するパラメータ設定器，接点回路などからなる指令手段である。

すなわち、図８に示した回路構成が図１に示した回路構成と異なる点は、多巻線電動機２の巻線ｋ（ｋは２以上の整数）本に対してｋ：１の割合で第１電動機駆動装置４０，第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれが備えられていることである。

なお、図８に示した回路構成では、多巻線電動機２の巻線２本（ｋ＝２）に対して１台の割合で前記電動機駆動装置が備えられている。従って、図８に示したインバータ回路４１，インバータ回路５１・・インバータ回路６１それぞれは、インバータ回路１１，インバータ回路２１・・インバータ回路３１とその回路構成は同じであるが、定格出力電流は２倍で製作されている。

図８に示した回路構成では、第１電動機駆動装置４０が前記マスタの制御を行い、第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれは前記スレーブの制御を行うことにしているが、第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれのベクトル制御回路Ｂ〜Ｄ５３・・ベクトル制御回路Ｂ〜Ｄ６３も図３に示したベクトル制御回路Ａ１３と同様構成にしつつ、必要に応じて、周知の技術を用いて、それぞれの電動機駆動装置の内の何れか１台を前記マスタの制御を行い、残りの電動機駆動装置それぞれが前記スレーブの制御を行うように切換えることも容易である。

また、図８に示した第１電動機駆動装置４０を形成する多巻線電動機２を所望の状態にベクトル制御するベクトル制御回路Ａ４３、このベクトル制御に必要な制御データを格納するモータ制御用データＡ４４，モータ制御用データＢ〜Ｄ４５なども先述の第１電動機駆動装置１０と同様の回路構成であるので、ここでは、その説明を省略する。

図８に示した回路構成において、１台の多巻線電動機２をベクトル制御により可変速駆動する第１電動機駆動装置４０，第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれにおいては、このベクトル制御の制御用データとしての前記数１〜４式に示した多巻線電動機２の電動機定数などは、これらの電動機駆動装置に標準的に付属するパラメータ設定器から、前以ってマニュアルで設定し、この設定値それぞれは，例えば第１電動機駆動装置４０ではモータ制御用データＡ４４またはモータ制御用データＢ〜Ｄ４５の何れかに格納された状態で、通常の運転を開始する。

ここで、図８に示した例では、モータ制御用データＡ４４には２巻線単位で駆動される多巻線電動機２を減機運転しないときの前記数１〜４式の演算に必要な電動機定数などを格納し、また、モータ制御用データＢ〜Ｄ５５には前記多巻線電動機２の減機運転の影響を受ける電動機定数を格納している。

この通常の運転中に、例えば第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０の内の１台が何等かの要因で故障したときには、この電動機駆動装置に備える図示しない故障検出回路でこれを検知し、この故障検出回路と図示しない運転シーケンス回路とにより、一旦、第１電動機駆動装置４０，第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれの動作を停止させ、故障した電動機駆動装置を解列し、残りの電動機駆動装置による減機運転の状態で、速やかに多巻線電動機２の回転動作を回復させる必要がある。従って、この減機運転の状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数や稼動巻線数などを、速やかに設定し直さなければならない。なお、図８においては、電動機駆動装置当たりの巻線数が同一値「２」となっているが、２以上でも良いし、駆動装置毎に異なる数値でも良い。

上述の目的のために、第１電動機駆動装置４０，第２電動機駆動装置５０・・第Ｎ電動機駆動装置６０それぞれに備える回路構成とその動作について、以下に説明をする。

図９は、この発明の第４の実施例を示す図８の部分詳細回路構成図である。

この図において、第１電動機駆動装置４０におけるデータ演算回路４６では、外部からの指令手段４８としての先述のパラメータ設定器４８ａから設定される多巻線電動機２の稼動巻線数を格納するメモリ４６ａと、多巻線電動機２の巻線並列数（図８の構成で「２」を格納するメモリ４６ｂと、前以て設定されている多巻線電動機２の全巻線数を最大巻線数として格納されているメモリ４６ｃと、乗算器４６ｄ，４６ｇ，４６ｈ，４６ｉと、除算器４６ｅ，４６ｆとから形成されている。

また、モータ制御用データＢ４５ａには減機運転の影響を受ける電気定数のうち、「％インダクタンス」と「すべり周波数」の減機運転をしないときの値（最大巻線数のときの値）が格納され、モータ制御用データＣ４５ｂには減機運転の影響を受ける電気定数のうち、「Ｍ軸電流」の減機運転をしないときの値（最大巻線数のときの１巻線あたりの値）が格納され、モータ制御用データＤ４５ｃには減機運転の影響を受ける電気定数のうち、「Ｔ軸電流」の減機運転をしないときの値（最大巻線数のときの１巻線あたりの値）が格納されている。

このような構成において、パラメータ設定器４８ａから稼動巻線数，並列巻線数が設定されると、設定された稼動巻線数がメモリ４６ａに格納されるとともに、設定された並列巻線数がメモリ４６ｂに格納される。

メモリ４６ａに格納された稼動巻線数とモータ制御用データＢ４５ａに格納されている「％インダクタンス」および「すべり周波数」とを乗算器４６ｄで乗算し、除算器４６ｅでは乗算器４６ｄの出力値をメモリ４６ｃに格納されている最大巻線数で除算し、当該稼動巻線数における「％インダクタンス」および「すべり周波数」が演算される。

一方、除算器４６ｆではモータ制御用データＣ４５ｃに格納されている「Ｍ軸電流」をメモリ４６ａに格納されている稼動巻線数で除算し、乗算器４６ｇにおいて除算器４６ｆの出力値とメモリ４６ｃに格納されている最大巻線数とを乗算し、さらに、乗算器４６ｈにおいて乗算器４６ｇの出力値とメモリ４６ｂに格納されている巻線並列数とを乗算して当該稼動巻線数における「Ｍ軸電流」が演算される。また、乗算器４６ｇにおいてモータ制御用データＤ４５ｃに格納されている「Ｔ軸電流」とメモリ４６ｂに格納されている巻線並列数とを乗算して当該稼動巻線数における「Ｔ軸電流」が演算される。

従って、減機運転するときには、このときの多巻線電動機２のトータルの稼動巻線数と当該電動機駆動装置における巻線並列数とをパラメータ設定器４８ａからマニュアルで設定するだけで、この減機運転での「％インダクタンス」と「すべり周波数」と「Ｍ軸電流」とが変更された状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数などを、前記ベクトル制御回路内で速やかに設定し直すことができる。更に、駆動装置あたりの巻線数が複数になるので、「Ｔ軸電流」にも巻線並列数を乗じている。

図１０は、この発明の第５の実施例を示す図８の部分詳細回路構成図である。

この図において、第１電動機駆動装置４０におけるデータ演算回路４７では、外部からの指令手段４８としての接点回路４８ｂから設定される論理信号を解読するデコーダ４７ａと、巻線電動機２の稼動巻線数テーブルを格納するメモリ４７ｂと、選択スイッチ４７ｃと、前以て設定されている多巻線電動機２の巻線並列数テーブルが格納されているメモリ４７ｄと、選択スイッチ４７ｅと、前以て設定されている多巻線電動機２の全巻線数を最大巻線数として格納されているメモリ４７ｆと、除算器４７ｇ，４７ｉと、乗算器４７ｈ，４７ｊ，４７ｋ，４７ｍとから形成されている。

このような構成において、接点回路４８ｂからの論理信号に基づいてデコーダ４７ａと選択スイッチ４７ｃ，４７ｅとを介してメモリ４７ｂから該当する稼動巻線数値が選択されるとともに、メモリ４７ｄから並列巻線数が設定される。

乗算機４７ｇでは選択された稼動巻線数をメモリ４７ｆに格納されている最大巻線数で除算し、除算器４７ｆの出力値とモータ制御用データＢ４５ａに格納されている「％インダクタンス」および「すべり周波数」とを乗算器４７ｈで乗算し、当該稼動巻線数における「％インダクタンス」および「すべり周波数」が演算される。

一方、除算器４７ｉではモータ制御用データＣ４５ｂに格納されている「Ｍ軸電流」を選択された稼動巻線数で除算し、乗算器４７ｊにおいて除算器４７ｉの出力値とメモリ４７ｆに格納されている最大巻線数とを乗算し、さらに、乗算器４７ｋにおいて乗算器４７ｊの出力値と選択された巻線並列数とを乗算して当該稼動巻線数における「Ｍ軸電流」が演算される。また、乗算器４７ｍにおいてモータ制御用データＤ４５ｃに格納されている「Ｔ軸電流」と選択された巻線並列数とを乗算して当該稼動巻線数における「Ｔ軸電流」が演算される。

従って、減機運転するときには、このときの多巻線電動機２のトータルの稼動巻線数と当該電動機駆動装置における巻線並列数とが接点回路４８ｂからの論理信号で入力されると、デコーダ４７ａと選択スイッチ４７ｃ，４７ｅとを介することにより、稼動巻線数をメモリ４７ｂから選択するとともに、多巻線電動機２の巻線並列数もメモリ４７ｄから選択できるので、この減機運転での「％インダクタンス」と「すべり周波数」と「Ｍ軸電流」とが変更された状態でのベクトル制御に必要な制御用データとしての多巻線電動機２の電動機定数などを、前記ベクトル制御回路内で速やかに設定し直すことができる。更に、駆動装置あたりの巻線数が複数になるので、「Ｔ軸電流」にも巻線並列数を乗じている。

なお、上記実施の形態では、パルスゼネレータ３により多巻線電動機２の回転速度を検出する速度センサ付きのベクトル制御を例に挙げて説明したが、パルスゼネレータ３等の速度センサを使用せずに推定演算した速度推定値に基づいてベクトル制御を行う、いわゆる速度センサレスベクトル制御においてもこの発明は実現可能である。

この発明の第１の実施の形態を示す電動機駆動装置の回路構成図 図１に示した多巻線電動機の等価回路図 図１に示した電動機駆動装置の部分詳細回路構成図 図１に示した電動機駆動装置の部分詳細回路構成図 この発明の第１の実施例を示す図１の部分詳細回路構成図 この発明の第２の実施例を示す図1の部分詳細回路構成図 この発明の第３の実施例を示す図1の部分詳細回路構成図 この発明の第２の実施の形態を示す電動機駆動装置の回路構成図 この発明の第４の実施例を示す図８の部分詳細回路構成図 この発明の第５の実施例を示す図８の部分詳細回路構成図

１…交流電源、２…多巻線電動機、３…パルスゼネレータ、４〜６…スイッチ、１０，４０…第１電動機駆動装置、２０，５０…第２電動機駆動装置、３０，６０…第Ｎ電動機駆動装置、１１，２１，３１，４１，５１，６１…インバータ回路、１２，２２，３２，４２，５２，６２…電流検出器、１３，４３…ベクトル制御回路Ａ、１４，４４…モータ制御用データＡ、１５…モータ制御用データＢ，Ｃ、１６〜１８，４６，４７…データ演算回路、１９，２９，３９，４８，５８，６８…指令手段、２３，３３，５３，６３…ベクトル制御回路Ｂ、４５…モータ制御用データＢ〜Ｄ。

Claims (4)

1. 一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の各巻線毎に備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、
   前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとして前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流（Ｍ軸電流と称する）を予め設定し、
   前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から設定された前記多巻線電動機を稼動させる巻線数により、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記可動させる巻線数を乗算し、この乗算結果を前記最大巻線数で除算し、かつ前記設定されたＭ軸電流を前記稼動させる巻線数で除算し、この除算結果に前記最大巻線数を乗算することにより、このときのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。
2. 一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の各巻線毎に備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、
   前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとして前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流値（Ｍ軸電流と称する）を予め設定し、
   前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から入力された前記各電動機駆動装置の運転状態を示す信号により、稼働巻線数または稼働巻線数／最大巻線数を求め、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に稼働巻線数／最大巻線数を乗算し、かつ前記設定されたＭ軸電流に前記稼働巻線数／最大巻線数の逆数を乗算することにより、前記多巻線電動機を稼動させる巻線数でのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。
3. 一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の巻線ｋ（ｋは２以上の整数）本に対してｋ：１の割合で備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、
   前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとしての前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流値（Ｍ軸電流と称する）ならびに当該電動機２次磁束に直交する電流（Ｔ軸電流と称する）を予め設定し、
   前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部からの前記多巻線電動機を稼動させる巻線数および並列させる巻線数とにより、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記可動させる巻線数を乗算し、この乗算結果を前記最大巻線数で除算し、かつ前記設定されたＭ軸電流を前記稼動させる巻線数で除算し、この除算結果に前記最大巻線数および並列させる巻線数を乗算し、さらに前記設定されたＴ軸電流に前記並列させる巻線数を乗算することにより、このときのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。
4. 一次巻線が複数本の素線を同一経路に巻回して形成される多巻線電動機の巻線ｋ（ｋは２以上の整数）本に対してｋ：１の割合で備えられ、該多巻線電動機をベクトル制御により可変速駆動するそれぞれの電動機駆動装置において、
   前記電動機駆動装置では、前記ベクトル制御を行うため制御用データとしての前記多巻線電動機の最大巻線数および該最大巻線数での電動機定数として％インダクタンス、すべり周波数および当該電動機の２次磁束に平行な電流値（Ｍ軸電流と称する）ならびに当該電動機２次磁束に直交する電流（Ｔ軸電流と称する）を予め設定し、
   前記電動機駆動装置の内の少なくとも１台を稼動させて前記多巻線電動機を減機運転する際には、指令手段を介した外部から入力された前記各電動機駆動装置の運転状態を示す信号により、稼働巻線数または稼働巻線数／最大巻線数を求め、前記設定された％インダクタンスおよびすべり周波数に前記稼働巻線数／最大巻線数を乗算し、かつ前記設定されたＭ軸電流に前記稼働巻線数／最大巻線数の逆数および並列させる巻線数を乗算し、さらに前記設定されたＴ軸電流に前記並列させる巻線数を乗算することにより前記多巻線電動機を稼動させる巻線数および並列させる巻線数でのベクトル制御に必要な制御用データを演算するデータ演算回路を備えたことを特徴とする電動機駆動装置。

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