JP2001286197A - ベクトル制御装置の速度検出異常判定回路 - Google Patents
ベクトル制御装置の速度検出異常判定回路Info
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- JP2001286197A JP2001286197A JP2000096261A JP2000096261A JP2001286197A JP 2001286197 A JP2001286197 A JP 2001286197A JP 2000096261 A JP2000096261 A JP 2000096261A JP 2000096261 A JP2000096261 A JP 2000096261A JP 2001286197 A JP2001286197 A JP 2001286197A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速域であっても低速域であっても、速度検
出異常を確実に検出する。 【解決手段】 誘導電動機2をベクトル制御するため、
速度検出センサ(パルスピックアップ)3のパルス信号
Pを基に、速度検出値ωr を求めている。速度検出異常
判定回路100では、d軸電圧指令Vd * 及びq軸電圧
指令Vq * と、d軸検出電流Id 及びq軸検出電流Iq
を基に、誘導電動機2の一次抵抗と漏れインダクタンス
の影響を除去した有効電力Wを演算する。そして、有効
電力Wの符号と、q軸電流指令(トルク分電流指令)I
q * の符号が一致せず、且つ、速度検出値ωr がゼロで
あるときに、速度検出異常であると判定する。
出異常を確実に検出する。 【解決手段】 誘導電動機2をベクトル制御するため、
速度検出センサ(パルスピックアップ)3のパルス信号
Pを基に、速度検出値ωr を求めている。速度検出異常
判定回路100では、d軸電圧指令Vd * 及びq軸電圧
指令Vq * と、d軸検出電流Id 及びq軸検出電流Iq
を基に、誘導電動機2の一次抵抗と漏れインダクタンス
の影響を除去した有効電力Wを演算する。そして、有効
電力Wの符号と、q軸電流指令(トルク分電流指令)I
q * の符号が一致せず、且つ、速度検出値ωr がゼロで
あるときに、速度検出異常であると判定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベクトル制御装置
の速度検出異常判定回路に関し、誘導電動機を可変速制
御するために、パルスピックアップ式の速度検出センサ
を用いて速度検出をしてベクトル制御をする場合に、速
度検出機構の異常によりモータ回転速度が得られなくな
ったことを判定する技術である。
の速度検出異常判定回路に関し、誘導電動機を可変速制
御するために、パルスピックアップ式の速度検出センサ
を用いて速度検出をしてベクトル制御をする場合に、速
度検出機構の異常によりモータ回転速度が得られなくな
ったことを判定する技術である。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機の回転子に直結された速度検
出センサから出力されるパルス信号を基に、速度検出部
により誘導電動機の回転速度を示す速度検出値を求め、
この速度検出値が速度指令に等しくなるように、誘導電
動機をベクトル制御する場合において、速度検出センサ
及び速度検出部を含む速度検出機構に異常をきたすと、
そのままでは運転の継続ができないため、故障表示をし
たり、他の制御(例えばV/F一定制御)に切り替える
必要がある。よって速度検出機構が異常であることを検
出しなければならない。
出センサから出力されるパルス信号を基に、速度検出部
により誘導電動機の回転速度を示す速度検出値を求め、
この速度検出値が速度指令に等しくなるように、誘導電
動機をベクトル制御する場合において、速度検出センサ
及び速度検出部を含む速度検出機構に異常をきたすと、
そのままでは運転の継続ができないため、故障表示をし
たり、他の制御(例えばV/F一定制御)に切り替える
必要がある。よって速度検出機構が異常であることを検
出しなければならない。
【0003】現状は、速度検出値の変化値が、予め設定
された閾値を越えて変化し、かつ速度検出値がゼロにな
った場合に、速度検出異常であるとしている。
された閾値を越えて変化し、かつ速度検出値がゼロにな
った場合に、速度検出異常であるとしている。
【0004】ここで、速度検出センサを用いてベクトル
制御をするベクトル制御装置の一般的な例を、図6を参
照して説明する。
制御をするベクトル制御装置の一般的な例を、図6を参
照して説明する。
【0005】図6に示すように、PWMインバータ1か
ら誘導電動機2に三相電力を供給することにより誘導電
動機2が回転する。パルスピックアップ式のエンコーダ
である速度検出センサ3は、誘導電動機2の回転子に直
結されて回転され、回転速度に応じてパルス信号Pを出
力する。速度検出部4はパルス信号Pを受けて、誘導電
動機2の回転速度を示す速度検出値ωr を出力する。
ら誘導電動機2に三相電力を供給することにより誘導電
動機2が回転する。パルスピックアップ式のエンコーダ
である速度検出センサ3は、誘導電動機2の回転子に直
結されて回転され、回転速度に応じてパルス信号Pを出
力する。速度検出部4はパルス信号Pを受けて、誘導電
動機2の回転速度を示す速度検出値ωr を出力する。
【0006】電流検出部5は、インバータ1から誘導電
動機2に送る三相電流の値を示す三相検出電流Iu,Iv,
Iw を検出し、この三相検出電流Iu,Iv,Iw からd軸
検出電流Id とq軸検出電流Iq を求める。
動機2に送る三相電流の値を示す三相検出電流Iu,Iv,
Iw を検出し、この三相検出電流Iu,Iv,Iw からd軸
検出電流Id とq軸検出電流Iq を求める。
【0007】速度制御部6は、速度指令ωr * と速度検
出値ωr との偏差を比例・積分演算してq軸電流指令
(トルク分電流指令)Iq * を求める。
出値ωr との偏差を比例・積分演算してq軸電流指令
(トルク分電流指令)Iq * を求める。
【0008】電流制御部7は、d軸電流指令Id * とd
軸検出電流Id との偏差を比例・積分演算してd軸電圧
指令Vd * を求める。電流制御部8は、q軸電流指令I
q *とq軸検出電流Iq との偏差を比例・積分演算して
q軸電圧指令Vq * を求める。
軸検出電流Id との偏差を比例・積分演算してd軸電圧
指令Vd * を求める。電流制御部8は、q軸電流指令I
q *とq軸検出電流Iq との偏差を比例・積分演算して
q軸電圧指令Vq * を求める。
【0009】2相3相変換部9は、d軸電圧指令Vd *
とq軸電圧指令Vq * を2相3相変換して、三相電圧指
令vu ,vv,vw を出力する。インバータ1は、三相電
圧指令vu ,vv,vw を基に制御されて、三相電圧を誘
導電動機2に供給する。
とq軸電圧指令Vq * を2相3相変換して、三相電圧指
令vu ,vv,vw を出力する。インバータ1は、三相電
圧指令vu ,vv,vw を基に制御されて、三相電圧を誘
導電動機2に供給する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように速度検
出部4は、速度検出センサ3から出力されるパルス信号
Pのパルス間隔時間を計測することにより速度検出値ω
r を得ている。かかる検出機構(速度検出部4や速度検
出センサ3を含む速度検出のための機構)における故障
原因としては、信号線の断線、速度検出部4の故障、速
度検出センサ3の故障等が考えられる。このような故障
が発生すると、パルス信号Pの検出ができなくなるた
め、速度検出異常時には速度検出値ωr がゼロになる。
出部4は、速度検出センサ3から出力されるパルス信号
Pのパルス間隔時間を計測することにより速度検出値ω
r を得ている。かかる検出機構(速度検出部4や速度検
出センサ3を含む速度検出のための機構)における故障
原因としては、信号線の断線、速度検出部4の故障、速
度検出センサ3の故障等が考えられる。このような故障
が発生すると、パルス信号Pの検出ができなくなるた
め、速度検出異常時には速度検出値ωr がゼロになる。
【0011】よって、ある回転速度で運転しているとき
に、速度検出異常を生じると、速度検出値ωr は、ある
回転速度から瞬時にゼロになってしまう。よって、通常
の加減速や負荷変動による速度変動以上に速度変化をし
た場合で、かつ速度検出値ωr がほぼゼロになった場合
には、速度検出機構に異常をきたしたと考えることがで
きる。
に、速度検出異常を生じると、速度検出値ωr は、ある
回転速度から瞬時にゼロになってしまう。よって、通常
の加減速や負荷変動による速度変動以上に速度変化をし
た場合で、かつ速度検出値ωr がほぼゼロになった場合
には、速度検出機構に異常をきたしたと考えることがで
きる。
【0012】このような速度検出異常判定方式では、通
常の加減速運転や負荷変動が急峻である場合には、判定
用の閾値を大きくしなければならず、その閾値以下の速
度では速度検出異常判定ができなくなるという問題点を
抱えている。
常の加減速運転や負荷変動が急峻である場合には、判定
用の閾値を大きくしなければならず、その閾値以下の速
度では速度検出異常判定ができなくなるという問題点を
抱えている。
【0013】本発明は、上記従来技術に鑑み、高速域の
みならず低速域であっても速度検出異常を確実に検出す
ることができる新規な手法を備えたベクトル制御装置を
提供することを目的とする。
みならず低速域であっても速度検出異常を確実に検出す
ることができる新規な手法を備えたベクトル制御装置を
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、誘導電動機の回転子に直結された速度検出
センサから出力されるパルス信号を基に速度検出値を求
め、この速度検出値が速度指令に等しくなるように、誘
導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置に備える
速度検出異常判定回路であって、d軸電圧指令及びq軸
電圧指令と、d軸検出電流及びq軸検出電流を基に、前
記誘導電動機の一次抵抗と漏れインダクタンスの影響を
除去した有効電力を演算し、この有効電力の符号とq軸
電流指令の符号とが一致せず、且つ、前記速度検出値が
ゼロであるときに速度検出異常であると判定することを
特徴とする。
明の構成は、誘導電動機の回転子に直結された速度検出
センサから出力されるパルス信号を基に速度検出値を求
め、この速度検出値が速度指令に等しくなるように、誘
導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置に備える
速度検出異常判定回路であって、d軸電圧指令及びq軸
電圧指令と、d軸検出電流及びq軸検出電流を基に、前
記誘導電動機の一次抵抗と漏れインダクタンスの影響を
除去した有効電力を演算し、この有効電力の符号とq軸
電流指令の符号とが一致せず、且つ、前記速度検出値が
ゼロであるときに速度検出異常であると判定することを
特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。なお、ベクトル制御機構にお
ける基本的な構成は、図6に示すものと同様であるの
で、従来技術と同一部分には同一符号を付し重複する部
分の説明は省略し、本願発明のポイントを中心に説明す
る。
に基づき詳細に説明する。なお、ベクトル制御機構にお
ける基本的な構成は、図6に示すものと同様であるの
で、従来技術と同一部分には同一符号を付し重複する部
分の説明は省略し、本願発明のポイントを中心に説明す
る。
【0016】先ずはじめに、本願発明の基本原理を説明
する。誘導電動機2の定常状態における電流および電圧
は、図1に示すT−I型等価回路によって関係づけられ
る。図1において、I1 は一次電流、I0 は励磁電流、
Itはトルク分電流、V1 は電動機端子電圧、E1 は一
次誘起電圧、E2 は二次誘起電圧、R1 は一次抵抗、L
sは漏れインダクタンス、M’は相互インダクタンス、
R2 ’は二次抵抗、sはすべりである。
する。誘導電動機2の定常状態における電流および電圧
は、図1に示すT−I型等価回路によって関係づけられ
る。図1において、I1 は一次電流、I0 は励磁電流、
Itはトルク分電流、V1 は電動機端子電圧、E1 は一
次誘起電圧、E2 は二次誘起電圧、R1 は一次抵抗、L
sは漏れインダクタンス、M’は相互インダクタンス、
R2 ’は二次抵抗、sはすべりである。
【0017】一次抵抗R1 及び漏れインダクタンスLs
の影響を除去したときの、二次誘起電圧E2 の電圧ベク
トルと一次電流I1 の電流ベクトルの関係は、図2に示
すようになる。
の影響を除去したときの、二次誘起電圧E2 の電圧ベク
トルと一次電流I1 の電流ベクトルの関係は、図2に示
すようになる。
【0018】図2に示すように通常の運転時には、トル
ク指令(q軸電流指令Iq * =トルク分電流指令)の符
号と、有効電力(一次抵抗及び漏れインダクタンスの影
響を除いたもの。以降同様)の符号が一致している。
ク指令(q軸電流指令Iq * =トルク分電流指令)の符
号と、有効電力(一次抵抗及び漏れインダクタンスの影
響を除いたもの。以降同様)の符号が一致している。
【0019】これに対し、速度検出異常をきたし、速度
指令やモータ速度が運転回転数であるにもかかわらず、
速度検出値ωr だけがゼロになった場合の電圧ベクトル
と電流ベクトルを図3に示す。
指令やモータ速度が運転回転数であるにもかかわらず、
速度検出値ωr だけがゼロになった場合の電圧ベクトル
と電流ベクトルを図3に示す。
【0020】図3に示すように、速度検出異常をきたし
たときには、速度指令ωr * が正(正転時)で速度検出
値ωr がゼロなので負荷にかかわらずトルク指令(q軸
電流指令Iq * =トルク分電流指令)は正になる。また
出力周波数は、速度検出値+すべり周波数で与えられる
ため、出力周波数は正の小さなすべり周波数となり実質
的には回生となり、電圧ベクトルは電流制御器(AC
R)によって自動的に回生となる位置に移動する。よっ
て、トルク指令の符号と有効電力の符号が異なることに
なる。逆転の場合も同様である。
たときには、速度指令ωr * が正(正転時)で速度検出
値ωr がゼロなので負荷にかかわらずトルク指令(q軸
電流指令Iq * =トルク分電流指令)は正になる。また
出力周波数は、速度検出値+すべり周波数で与えられる
ため、出力周波数は正の小さなすべり周波数となり実質
的には回生となり、電圧ベクトルは電流制御器(AC
R)によって自動的に回生となる位置に移動する。よっ
て、トルク指令の符号と有効電力の符号が異なることに
なる。逆転の場合も同様である。
【0021】以上より、トルク指令の符号(つまりトル
ク分電流指令であるq軸電流指令Iq* の符号)と有効
電力(一次抵抗及び漏れインダクタンスの影響を除去し
たもの)の符号を監視し、これらの符号が異なり、かつ
速度検出信号がゼロの場合には速度検出異常と判定する
ことができる。
ク分電流指令であるq軸電流指令Iq* の符号)と有効
電力(一次抵抗及び漏れインダクタンスの影響を除去し
たもの)の符号を監視し、これらの符号が異なり、かつ
速度検出信号がゼロの場合には速度検出異常と判定する
ことができる。
【0022】<第1の実施の形態>図4は、上述した知
見を基にした第1の実施の形態にかかるベクトル制御装
置の速度検出異常判定回路100を示す。この速度検出
異常判定回路100には、d軸電圧指令Vd * 及びq軸
電圧指令Vq * と、d軸検出電流Id 及びq軸検出電流
Iq と、速度検出値ωr が取り込まれる。
見を基にした第1の実施の形態にかかるベクトル制御装
置の速度検出異常判定回路100を示す。この速度検出
異常判定回路100には、d軸電圧指令Vd * 及びq軸
電圧指令Vq * と、d軸検出電流Id 及びq軸検出電流
Iq と、速度検出値ωr が取り込まれる。
【0023】d軸電圧指令Vd * に対しては、減算部1
01にて〔Id ×R1 〕が減算され、加算部102にて
〔Iq ×ωLs〕が加算されて、一次抵抗R1 と漏れイ
ンダクタンスLsの影響が除去されたd軸二次誘起電圧
E2 dが得られる。なお103,104はR1 ,ωLs
を乗算する乗算器である。
01にて〔Id ×R1 〕が減算され、加算部102にて
〔Iq ×ωLs〕が加算されて、一次抵抗R1 と漏れイ
ンダクタンスLsの影響が除去されたd軸二次誘起電圧
E2 dが得られる。なお103,104はR1 ,ωLs
を乗算する乗算器である。
【0024】q軸電圧指令Vq * に対しては、減算部1
05にて〔Iq ×R1 〕が減算され、減算部106にて
〔Id ×ωLs〕が加算されて、一次抵抗R1 と漏れイ
ンダクタンスLsの影響が除去されたq軸二次誘起電圧
E2 qが得られる。なお107,108はR1 ,ωLs
を乗算する乗算器である。
05にて〔Iq ×R1 〕が減算され、減算部106にて
〔Id ×ωLs〕が加算されて、一次抵抗R1 と漏れイ
ンダクタンスLsの影響が除去されたq軸二次誘起電圧
E2 qが得られる。なお107,108はR1 ,ωLs
を乗算する乗算器である。
【0025】有効電力演算部109は、d軸二次誘起電
圧E2 d及びq軸二次誘起電圧E2qと、d軸検出電流
Id 及びq軸検出電流Iq を取り込み、一次抵抗R1 と
漏れインダクタンスLsの影響を除去した有効電力Wを
演算する。なお有効電力Wは次式を基に演算される。 W=(E2 d×Id )+(E2 q×Iq )
圧E2 d及びq軸二次誘起電圧E2qと、d軸検出電流
Id 及びq軸検出電流Iq を取り込み、一次抵抗R1 と
漏れインダクタンスLsの影響を除去した有効電力Wを
演算する。なお有効電力Wは次式を基に演算される。 W=(E2 d×Id )+(E2 q×Iq )
【0026】速度検出異常判定部110は、トルク分電
流指令であるq軸電流指令Iq * と有効電力Wと速度検
出値ωr を取り込む。そして、速度検出異常判定部11
0は、q軸電流指令Iq * の符号と有効電力Wの符号が
異なり、且つ、速度検出値ω r がゼロであるときに、速
度検出異常であると判定する。
流指令であるq軸電流指令Iq * と有効電力Wと速度検
出値ωr を取り込む。そして、速度検出異常判定部11
0は、q軸電流指令Iq * の符号と有効電力Wの符号が
異なり、且つ、速度検出値ω r がゼロであるときに、速
度検出異常であると判定する。
【0027】<第2の実施の形態>図5は、上述の第1
の実施の形態にかかる速度検出異常判定回路110と、
従前の速度検出異常判定回路120を組み合わせたもの
である。
の実施の形態にかかる速度検出異常判定回路110と、
従前の速度検出異常判定回路120を組み合わせたもの
である。
【0028】速度検出異常判定回路120では、遅延回
路121にて遅延した前回の速度検出値ωr と、今回の
速度検出値ωr との偏差(速度変化値)を減算器122
にて求める。閾値判定部123では、求めた偏差(速度
変化値)が、予め設定した閾値よりも大きく、且つ、今
回の速度検出値ωr がゼロになったら、速度検出異常で
あると判定する。
路121にて遅延した前回の速度検出値ωr と、今回の
速度検出値ωr との偏差(速度変化値)を減算器122
にて求める。閾値判定部123では、求めた偏差(速度
変化値)が、予め設定した閾値よりも大きく、且つ、今
回の速度検出値ωr がゼロになったら、速度検出異常で
あると判定する。
【0029】判定結果出力部130は、速度検出異常判
定回路100,120の少なくとも一方が異常であると
判定したら、最終的に速度検出異常であることを外部に
出力する。
定回路100,120の少なくとも一方が異常であると
判定したら、最終的に速度検出異常であることを外部に
出力する。
【0030】第2の実施の形態では、高速運転時には速
度検出異常判定回路120により速度検出異常を判定
し、低速運転時には速度検出異常判定回路100により
速度検出異常を判定することにより、高速運転時の速度
検出異常時トルク変動を極力抑えると同時に、低速でも
異常判定が可能になる。
度検出異常判定回路120により速度検出異常を判定
し、低速運転時には速度検出異常判定回路100により
速度検出異常を判定することにより、高速運転時の速度
検出異常時トルク変動を極力抑えると同時に、低速でも
異常判定が可能になる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、有効電
力の符号とq軸電流指令の符号とが一致せず、且つ、速
度検出値がゼロであるときに速度検出異常であると判定
するようにしたので、高速域のみならず低速域であって
も速度検出異常を確実に検出することができる。
力の符号とq軸電流指令の符号とが一致せず、且つ、速
度検出値がゼロであるときに速度検出異常であると判定
するようにしたので、高速域のみならず低速域であって
も速度検出異常を確実に検出することができる。
【図1】誘導電動機のT−I型等価回路を示す回路図。
【図2】通常時の電圧ベクトルと電流ベクトルの関係を
示すベクトル図。
示すベクトル図。
【図3】速度検出異常時の電圧ベクトルと電流ベクトル
の関係を示すベクトル図。
の関係を示すベクトル図。
【図4】本発明の第1の実施の形態を示す回路図。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す回路図。
【図6】ベクトル制御装置の一般的な例を示す回路図。
【符号の説明】 1 PWMインバータ 2 誘導電動機 3 速度検出センサ(パルスピックアップ) 4 速度検出部 5 電流検出部 6 速度制御部 7,8 電流制御部 9 2相3相変換部 100 速度検出異常判定部 120 速度検出異常判定部
Claims (1)
- 【請求項1】 誘導電動機の回転子に直結された速度検
出センサから出力されるパルス信号を基に速度検出値を
求め、この速度検出値が速度指令に等しくなるように、
誘導電動機をベクトル制御するベクトル制御装置に備え
る速度検出異常判定回路であって、 d軸電圧指令及びq軸電圧指令と、d軸検出電流及びq
軸検出電流を基に、前記誘導電動機の一次抵抗と漏れイ
ンダクタンスの影響を除去した有効電力を演算し、この
有効電力の符号とq軸電流指令の符号とが一致せず、且
つ、前記速度検出値がゼロであるときに速度検出異常で
あると判定することを特徴とする速度検出異常判定回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000096261A JP2001286197A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | ベクトル制御装置の速度検出異常判定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000096261A JP2001286197A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | ベクトル制御装置の速度検出異常判定回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001286197A true JP2001286197A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18611050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000096261A Pending JP2001286197A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | ベクトル制御装置の速度検出異常判定回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001286197A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100382428C (zh) * | 2003-02-12 | 2008-04-16 | 株式会社安川电机 | 电动机控制装置以及控制失控检测方法 |
CN105510825A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 天津电气科学研究院有限公司 | 一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000096261A patent/JP2001286197A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100382428C (zh) * | 2003-02-12 | 2008-04-16 | 株式会社安川电机 | 电动机控制装置以及控制失控检测方法 |
CN105510825A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 天津电气科学研究院有限公司 | 一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法 |
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