JP2000166294A - Group operation control method and system of synchronous motor - Google Patents

Group operation control method and system of synchronous motor

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JP2000166294A
JP2000166294A JP10334757A JP33475798A JP2000166294A JP 2000166294 A JP2000166294 A JP 2000166294A JP 10334757 A JP10334757 A JP 10334757A JP 33475798 A JP33475798 A JP 33475798A JP 2000166294 A JP2000166294 A JP 2000166294A
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synchronous
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magnetic pole
motors
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Yutaka Horinouchi
豊 堀之内
Norihiro Uchino
徳弘 内野
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Topre Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group operation control method of a synchronous motor for satisfying both the reliability and economy of a system. SOLUTION: A plurality of synchronous motors 51-5n are subjected to variable speed control operation. With one portion 51 of the plurality of synchronous motors 51-5n as a pilot motor, the magnetic pole position of the rotor of the pilot motor 51 is detected by a magnetic pole position detection sensor 6. The output voltage and the output frequency of a power circuit part 3 are controlled so that the phase angle formed by the magnetic pole position of the detected pilot motor 51 and the rotary magnetic field generated by stator coil winding is within a specific range. Also, by commonly supplying the output power of the power circuit part 3 to the plurality of synchronous motors 51-5n, the plurality of synchronous motors 51-5n are subjected to variable speed control operation so that they reach the same speed. When either one of the plurality of synchronous motors 51-5n fails, overcurrent detection protection devices 81-8n stop power supply to the synchronous motor that failed. The other synchronous motors continue to operate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、同一電源に接続
された複数台の同期モータを可変速で安定に群制御する
同期モータの群運転制御方法及びシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor group operation control method and system for stably controlling a plurality of synchronous motors connected to the same power supply at a variable speed.

【0002】厳密な温度制御が要求される特殊なビルや
クリーンルーム等では、部屋全体を均一且つ正確に温度
コントロールするため、一般的な一括流量制御方式では
なく、吹出し・排出ファンを分散し、これらファンを個
々に細かく流量制御できるシステムが用いられる。この
種の空調システムでは、分散配置された多数のファンを
それぞれ同一速度で制御するために、分散型の群運転制
御を行う必要がある。
In a special building or clean room where strict temperature control is required, in order to uniformly and accurately control the temperature of the entire room, instead of a general batch flow control method, blow-off / discharge fans are dispersed. A system that can finely control the flow rate of each fan is used. In this type of air conditioning system, it is necessary to perform distributed group operation control in order to control a large number of distributed fans at the same speed.

【0003】この種の群運転制御システムとしては、電
力変換される電力変換器を用いて複数台の誘導モータを
可変速駆動するシステム(例えば特開昭59−9689
6号)や複数台の同期モータを可変速駆動するシステム
(例えば特公昭51−3046号)が知られている。し
かし、誘導モータは一般的に同期モータよりも運転効率
が悪く、また起動時に定常時の5倍近くの電流が流れる
ため、多数のモータを群運転するには大容量の電力変換
器を使用しなければならないという問題がある。特に、
ビルやクリーンルーム等のエアーコンディショニング用
ファンの可変速駆動モータのように、1台当たり数百ワ
ット程度のモータでは、その運転効率の面からは、同期
モータが誘導モータに比べ圧倒的に有利である。これは
可変速運転の有無に拘わらず、省エネルギ運転の面でも
必要なことである。
As this kind of group operation control system, a system for driving a plurality of induction motors at a variable speed by using a power converter that converts power (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-9689).
No. 6) and a system for driving a plurality of synchronous motors at a variable speed (for example, Japanese Patent Publication No. 51-3046). However, an induction motor generally has a lower operating efficiency than a synchronous motor, and a current of about five times that at a steady state flows at the time of startup. Therefore, a large-capacity power converter is used for group operation of a large number of motors. There is a problem that must be. In particular,
Synchronous motors are overwhelmingly more advantageous than induction motors in terms of operating efficiency for motors with several hundred watts per unit, such as variable speed drive motors for air conditioning fans in buildings and clean rooms. . This is necessary in terms of energy-saving operation regardless of the presence or absence of the variable speed operation.

【0004】一方、同期モータは運転効率の面で有利で
ある反面、振動、過負荷、過渡現象等により脱調現象を
起こしやすいという欠点を有する。この脱調現象を防止
して、安定制御を実現するために、磁極位置検出センサ
(PPS;Pole Position Sensor)を設けて回転子の磁
極位置を常時モニタして、その磁極位置と固定子巻線が
作る回転磁界との位相角(トルク角)をほぼ90°近辺
の最適角度に制御すべく、固定子巻線に供給する電力の
電圧及び周波数を電力変換器で制御するようにした同期
モータが用いられている。このような同期モータは、一
般にブラシレスDCモータ(BLDCモータ)として知
られている。
On the other hand, synchronous motors are advantageous in terms of operating efficiency, but have the disadvantage that they tend to lose synchronism due to vibration, overload, transient phenomena, and the like. In order to prevent this step-out phenomenon and realize stable control, a magnetic pole position detection sensor (PPS: Pole Position Sensor) is provided to constantly monitor the magnetic pole position of the rotor, and the magnetic pole position and the stator winding are monitored. In order to control the phase angle (torque angle) with the rotating magnetic field generated by the motor to an optimum angle of about 90 °, a synchronous motor that controls the voltage and frequency of the electric power supplied to the stator winding with a power converter is used. Used. Such a synchronous motor is generally known as a brushless DC motor (BLDC motor).

【0005】図11は、複数のBLDCモータを接続し
た群運転制御システムの構成を示すブロック図である。
交流商用電源ライン101から供給される交流三相商用
電源電力は、整流装置(CON)102によって直流電
圧に変換されたのち、複数のBLDCモータ1031
1032,1033,…,103nに供給されている。各
BLDCモータ1031〜103nは、同期モータ(S
M)1041,1042,1043,…,104nと、この
同期モータ1041〜104nを可変速制御するインバ
ータ(INV)1051,1052,1053,…,10
5nと、各同期モータ1041〜104nの回転子の磁極
位置を検出する磁極位置検出センサ(PPS)10
1,1062,1063,…,106nとにより構成され
ている。インバータ1051〜105nは、磁極位置検出
センサ1061〜106nの出力に応じて出力電圧及び出
力周波数を制御する。これにより、各同期モータ104
1〜104nは、それぞれに設けられた磁極位置検出セン
サ1061〜106nの検出値に基づいて、最適トルク角
を維持するようにそれぞれ独立に可変速制御される。こ
こで、群制御を行う場合には、速度指令信号系に共通の
信号を加えることにより、各同期モータ(BLDCモー
タ)は、ほぼ同じ速度で可変速制御運転が行われる。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a group operation control system in which a plurality of BLDC motors are connected.
AC three-phase commercial power supplied from an AC commercial power supply line 101 is converted into a DC voltage by a rectifier (CON) 102, and then a plurality of BLDC motors 103 1 ,
103 2, 103 3, ..., it is supplied to 103n. Each of the BLDC motors 103 1 to 103 n is a synchronous motor (S
M) 104 1, 104 2, 104 3, ..., 104n and an inverter for variable speed controls the synchronous motor 104 1 ~104n (INV) 105 1 , 105 2, 105 3, ..., 10
5n and a magnetic pole position detection sensor (PPS) 10 for detecting the magnetic pole position of the rotor of each of the synchronous motors 104 1 to 104n.
6 1, 106 2, 106 3, ..., it is constituted by a 106n. The inverters 105 1 to 105 n control the output voltage and the output frequency according to the outputs of the magnetic pole position detection sensors 106 1 to 106 n. Thereby, each synchronous motor 104
Variable speeds 1 to 104n are independently controlled based on the detection values of the magnetic pole position detection sensors 106 1 to 106n provided so as to maintain the optimum torque angle. Here, when performing the group control, by adding a common signal to the speed command signal system, each synchronous motor (BLDC motor) performs the variable speed control operation at substantially the same speed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のBLDCモータの群運転制御システムでは、各
々の同期モータに磁極位置検出センサと専用の電子制御
回路を設け、1台ずつ完全なBLDCモータとして並列
運転を行っている。このため、各同期モータは、その駆
動用三相電力線の他に磁極位置検出用の3個のホールセ
ンサと、それを接続するための8〜9本のセンサ用信号
線を接続する必要があり、これが回路的に信頼性を低下
させる大きな原因となっていた。また、その配線コスト
や磁極位置検出センサ及びインバータのコストが、数十
から数百といった多数のファンを設置する分散制御型空
調システムにおいては、経済性の面で無視できない問題
となっていた。
However, in the above-described conventional group operation control system for BLDC motors, each synchronous motor is provided with a magnetic pole position detection sensor and a dedicated electronic control circuit, and each of them is a complete BLDC motor. They are running in parallel. For this reason, in each synchronous motor, it is necessary to connect three Hall sensors for magnetic pole position detection and eight to nine sensor signal lines for connecting the Hall sensors in addition to the driving three-phase power line. This has been a major cause of a reduction in circuit reliability. Further, the cost of the wiring and the cost of the magnetic pole position detection sensor and the inverter are not negligible in terms of economy in a distributed control type air conditioning system in which a large number of fans, such as tens to hundreds, are installed.

【0007】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、システムの信頼性及び経済性を共に満足し得
る同期モータの群運転制御方法及びシステムを提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a synchronous motor group operation control method and system that can satisfy both system reliability and economy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る同期モータ
の群運転制御方法は、複数台の同期モータを電力変換手
段によって可変速制御運転する同期モータの群運転制御
方法において、前記複数の同期モータのうちの一部に、
回転子の磁極位置を検出し検出されたモータの磁極位置
と固定子巻線が作る周期的に変化する磁界との間の位相
角が所定範囲に収まるように前記電力変換手段の出力電
圧及び出力周波数を制御するパイロットモータを設ける
と共に、前記電力変換手段の出力電力を前記複数の同期
モータに共通に供給することにより、前記複数の同期モ
ータが同一速度で運転されるように制御するようにし、
各電力供給路にそれぞれ設けられ、前記複数の同期モー
タのいずれかに運転異常が発生した場合にこれを検出し
て、その運転異常が発生した同期モータへの電力供給を
停止させる異常検出保護手段を備えると共に、その他の
同期モータの運転を継続するようにしたことを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a group operation control method for a synchronous motor, wherein the plurality of synchronous motors are controlled at a variable speed by power conversion means. Some of the motors
The output voltage and the output of the power conversion means are set so that the phase angle between the detected magnetic pole position of the rotor and the detected magnetic pole position and the periodically changing magnetic field generated by the stator winding falls within a predetermined range. A pilot motor for controlling the frequency is provided, and the output power of the power conversion means is supplied to the plurality of synchronous motors in common, so that the plurality of synchronous motors are controlled to operate at the same speed,
Abnormality detection protection means provided in each of the power supply paths, for detecting when an operation abnormality has occurred in any of the plurality of synchronous motors, and for stopping power supply to the synchronous motor in which the operation abnormality has occurred; And the operation of other synchronous motors is continued.

【0009】本発明によれば、群運転制御される複数台
の同期モータのうちの一部に、回転子の磁極位置を磁極
位置検出手段で直接的又は間接的に検出して電力変換手
段にフィードバックするパイロットモータを設けること
により、パイロットモータのトルク角制御を行うと同時
に、電力変換手段の電圧及び周波数制御された出力電力
を他の同期モータへも供給するようにしているので、全
ての同期モータがほぼ同一仕様で同様の負荷条件で運転
されている限り、全ての同期モータに対してトルク角制
御がなされたのと同様の制御が可能になる。
According to the present invention, the magnetic pole position of the rotor is directly or indirectly detected by the magnetic pole position detecting means in a part of the plurality of synchronous motors which are controlled in group operation, and is transmitted to the power converting means. By providing the pilot motor for feedback, torque angle control of the pilot motor is performed, and at the same time, output voltage and frequency-controlled output power of the power conversion means are supplied to other synchronous motors. As long as the motors are operated under substantially the same specifications and under similar load conditions, the same control as when the torque angle control is performed on all the synchronous motors can be performed.

【0010】但し、本発明によれば、全ての同期モータ
がパイロットモータのトルク角制御に基づいて同一速度
で運転されるので、万一、いずれかの同期モータが拘束
又は脱調等により停止してしまった場合、その影響は他
の全ての同期モータに及ぶ。そこで、この発明では、こ
のようにいずれかの同期モータに運転異常が発生したこ
とが検出されたとき、その同期モータへの電力供給を停
止するようにしているので、システム全体から見ると、
その同期モータが接続されていないのと同様の制御がな
される。このため、他の正常な同期モータが影響を受け
ることなく継続運転されることになる。
However, according to the present invention, since all synchronous motors are operated at the same speed based on the torque angle control of the pilot motor, any one of the synchronous motors is stopped due to restraint or step-out. If so, the effect is on all other synchronous motors. Therefore, in the present invention, when it is detected that an operation abnormality has occurred in any of the synchronous motors, the power supply to the synchronous motor is stopped.
The same control is performed as when the synchronous motor is not connected. For this reason, other normal synchronous motors are continuously operated without being affected.

【0011】本発明により、多数の同期モータを備えた
システムにおいても、一部の同期モータにのみ磁極位置
検出手段や電力変換手段を制御するパイロットモータを
設け、他の同期モータにはこれらを設ける必要がないの
で、システムの信頼性を確保しつつ、全体コストを削減
することができる。更に、いずれかの同期モータが運転
異常となっても、その同期モータが他の同期モータの運
転に影響を及ぼすのを防止することができるので、例え
ば製造ラインの稼働状態をそのまま維持することができ
る。
According to the present invention, even in a system having a large number of synchronous motors, only some of the synchronous motors are provided with a pilot motor for controlling magnetic pole position detecting means and power conversion means, and the other synchronous motors are provided with these. Since there is no need, the overall cost can be reduced while ensuring the reliability of the system. Further, even if one of the synchronous motors becomes abnormal in operation, it is possible to prevent the synchronous motor from affecting the operation of the other synchronous motors. it can.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図1は、本発明の
一実施例に係る同期モータの群運転制御システムの構成
を示す図である。交流商用電源ライン1から供給される
交流三相商用電源電力は、整流回路(CON)2で直流
電力に変換され、更にパワー回路部(PW)3によっ
て、理想的な力率と運転効率となるように制御された可
変電圧可変周波数(VVVF)の三相交流出力電力に変
換され、この三相交流出力電圧が共通のVVVF出力線
4を介して複数台の同期モータ(SM)51,52
3,…,5nに供給されている。複数台の同期モータ5
1〜5nのうちの一部、この例では1台の同期モータ51
にのみ磁極位置検出センサ(PPS)6及び制御回路7
が設けられており、これら同期モータ51、磁極位置検
出センサ6及び制御回路7によってパイロットモータ1
0が構成されている。磁極位置検出センサ6は、モータ
1の回転子の磁極位置を検出する。制御回路7は、そ
の検出値から同期モータ51が理想的な力率と運転効率
となるようにパワー回路部3を制御する。パワー回路部
3は、制御回路7の制御に基づいて、電圧及び周波数が
調整されたVVVF出力電圧を同期モータ51〜5nに共
通に供給する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a synchronous motor group operation control system according to one embodiment of the present invention. AC three-phase commercial power supplied from the AC commercial power supply line 1 is converted into DC power by the rectifier circuit (CON) 2, and the power circuit unit (PW) 3 achieves an ideal power factor and operating efficiency. Is converted into a three-phase AC output power of a variable voltage variable frequency (VVVF) controlled as described above, and the three-phase AC output voltage is transmitted via a common VVVF output line 4 to a plurality of synchronous motors (SMs) 5 1 , 5. 2 ,
5 3, ..., it is supplied to 5n. Multiple synchronous motors 5
Some of the 1 through 5n, one in this example synchronous motor 5 1
Pole position detection sensor (PPS) 6 and control circuit 7
Is provided, the pilot motor 1 by these synchronous motor 5 1, the magnetic pole position detecting sensor 6 and the control circuit 7
0 is configured. Magnetic pole position detecting sensor 6 detects a magnetic pole position of the motor 5 1 of the rotor. Control circuit 7, the synchronous motor 5 1 a detected value is controlling the power circuit part 3 so that the operation efficiency and the ideal power factor. Power circuit unit 3 supplies under the control of the control circuit 7, a common VVVF output voltage whose voltage and frequency are adjusted to the synchronous motor 5 1 through 5n.

【0013】複数台の同期モータ51〜5nの電力供給側
には、過電流を検出して瞬時に電力供給路を断つ過電流
検出保護装置81〜8nが介挿されている。過電流検出保
護装置81〜8nとしては、例えばノーヒューズブレーカ
(NFB)や即断ヒューズ等を用いることができる。過
電流検出保護装置81〜8nからの検出信号は、例えば操
作パネル等に設けられた表示器9に異常のあった同期モ
ータを特定する形で表示される。
[0013] The power supply side of the plurality of synchronous motor 5 1 through 5n, overcurrent detection and protection apparatus 8 1 ~8n curtailing power supply path instantly detect an overcurrent is inserted. The overcurrent detection and protection apparatus 8 1 ~8n, for example, can be used no-fuse breaker (NFB) and fast trip fuse like. Detection signal from the overcurrent detection and protection apparatus 8 1 ~8n is displayed in the form of identifying the synchronous motor there example abnormality on the display device 9 provided on the operation panel or the like.

【0014】図2は、パイロットモータ10の構成例を
示す図である。内部を密閉した筒状のケース11の内周
面には、固定子巻線12が施された固定子13が装着さ
れ、この固定子13に囲まれるように回転子14が配置
されている。回転子14の回転軸15は、ケース11の
両端中央に装着された軸受16,17を介してケース1
1に回転自在に支持されている。回転子14は、固定子
巻線12によって生ずる回転磁界に追従するように径方
向に着磁又は励磁された磁極部18を構成する。磁極部
18は、例えば図3(a)〜(c)に示すように、回転
子コア21に複数の永久磁石22を適宜埋込配置して形
成されていても良いし、同図(d)に示すように、鉄心
23に巻回された励磁コイル24に直流電流を流すこと
により励磁して磁極を形成するようにしても良い。ま
た、同図(e)に示すように、回転方向の磁気抵抗が増
減するように形成された鉄心25のみの構成としてもよ
い。これはVR(Variable Reluctance)型モータとし
て知られている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the pilot motor 10. As shown in FIG. A stator 13 on which a stator winding 12 is applied is mounted on an inner peripheral surface of a cylindrical case 11 whose inside is sealed, and a rotor 14 is arranged so as to be surrounded by the stator 13. The rotating shaft 15 of the rotor 14 is connected to the case 1 via bearings 16 and 17 mounted at the center of both ends of the case 11.
1 rotatably supported. The rotor 14 forms a magnetic pole portion 18 that is magnetized or excited in the radial direction so as to follow the rotating magnetic field generated by the stator winding 12. The magnetic pole portion 18 may be formed by appropriately embedding and arranging a plurality of permanent magnets 22 in a rotor core 21 as shown in FIGS. 3A to 3C, for example, or as shown in FIG. As shown in (1), a magnetic pole may be formed by exciting the excitation coil 24 wound around the iron core 23 by supplying a direct current thereto. Further, as shown in FIG. 5E, a configuration may be adopted in which only the iron core 25 formed so that the magnetic resistance in the rotation direction increases or decreases. This is known as a VR (Variable Reluctance) type motor.

【0015】前述した磁極位置検出センサ6は、回転子
14の磁極部18の近傍に設けられ、ケース11の一方
の側に配置された制御装置31の基板32に装着されて
いる。制御装置31には、磁極位置検出信号からVVV
F出力を生成するための制御回路7が内蔵されている。
なお、パイロットモータ以外の同期モータ52〜5nに
は、磁極位置検出センサ6、制御装置31及び基板32
が設けられておらず、固定子巻線12にVVVF出力が
直接供給されることになる。このため、制御回路7によ
って制御されるパワー回路部3には、対象とする群制御
用同期モータ51〜5nの全数に十分な電力を供給でき
る容量のものを使用する。なお、この例では、制御回路
7をケース11内部の制御装置31内に収容した例を示
しているが、勿論、制御回路7をケース11の外部に配
置したり、パワー回路部3と同一装置内に収容しても良
いことはいうまでもない。また、パワー回路部3と制御
装置7とをケース11の内部に配置すれば、BLDCモ
ータとして構成されることになる。
The above-described magnetic pole position detection sensor 6 is provided near the magnetic pole portion 18 of the rotor 14 and is mounted on a substrate 32 of a control device 31 arranged on one side of the case 11. The control device 31 receives VVV from the magnetic pole position detection signal.
A control circuit 7 for generating the F output is built in.
Incidentally, the synchronous motor 5 2 through 5n other than the pilot motors, magnetic pole position detection sensor 6, the control device 31 and the substrate 32
Is not provided, and the VVVF output is directly supplied to the stator winding 12. Therefore, the power circuit part 3, which is controlled by the control circuit 7, to use a capacity capable of supplying sufficient power for the total number of the group controlling the synchronous motor 5 1 through 5n of interest. Although this example shows an example in which the control circuit 7 is housed in the control device 31 inside the case 11, it is needless to say that the control circuit 7 may be disposed outside the case 11 or may be the same device as the power circuit unit 3. Needless to say, it may be housed inside. Further, if the power circuit section 3 and the control device 7 are arranged inside the case 11, it will be configured as a BLDC motor.

【0016】図4は、整流回路2、パイロットモータ1
0及びパワー回路部3に関する回路の詳細を示すブロッ
ク図である。整流回路2は、三相商用電源電圧を整流す
るダイオードD1〜D6又は電圧調整機能を有するサイ
リスタ等からなるブリッジ回路と、その出力から脈動を
除去して安定化直流電力を得るための平滑コンデンサC
並びにツェナーダイオードZD、抵抗R及びトランジス
タTR0からなるパワーバック時のエネルギーの消費回
路から構成されている。パワー回路部3は、整流回路2
から与えられる直流電力を三相交流電力に変換して固定
子巻線12に供給するためのパワートランジスタTR1
〜TR6と、これらトランジスタTR1〜TR6に逆並
列接続された保護用フライホイールダイオードD11〜
D16とを備えている。制御回路7は、磁極位置検出セ
ンサ6で検出された回転子14の磁極位置信号に基づい
て、パワー回路部3のパワートランジスタTR1〜TR
6のオンオフを制御する。
FIG. 4 shows a rectifier circuit 2 and a pilot motor 1.
FIG. 3 is a block diagram showing details of circuits relating to a power circuit unit 0 and a power circuit unit 3; The rectifier circuit 2 includes a bridge circuit including diodes D1 to D6 for rectifying a three-phase commercial power supply voltage or a thyristor having a voltage adjusting function, and a smoothing capacitor C for removing pulsation from its output to obtain stabilized DC power.
And a power consuming energy consuming circuit including a Zener diode ZD, a resistor R, and a transistor TR0. The power circuit unit 3 includes the rectifier circuit 2
A power transistor TR1 for converting the DC power supplied from the
To the protection flywheel diodes D11 to D6 connected in anti-parallel to the transistors TR1 to TR6.
D16. The control circuit 7 controls the power transistors TR1 to TR of the power circuit unit 3 based on the magnetic pole position signal of the rotor 14 detected by the magnetic pole position detection sensor 6.
6 is turned on and off.

【0017】次にこのように構成された群運転制御シス
テムの動作について説明する。同期モータ51〜5nの
起動時においては、パワー回路部3のVVVF出力周波
数を0Hzから徐々に上昇させる。これにより、同期モ
ータ51〜5nの回転数が徐々に上昇する。このように
起動していくと、起動電流を少なくすることができるの
で、電力制御変換装置を小容量化することができ、装置
の経済性を大幅に高めることができる。同期モータの場
合、理想的なトルク角(永久磁石22又は励磁コイル2
4の発生する主磁束とVVVF出力電圧を固定子巻線1
2に供給して作られる回転磁束との位相角)は、電気角
90°である。トルク角が90°で最大の力率が得られ
るからである。但し、同期モータに負荷がかかって、ト
ルク角が90°を超えると、同期モータは脱調しやすく
なる。このため、多少の制御の安全性の余裕を見込み、
制御回路7は、トルク角が90°前後の範囲、好ましく
は過渡時を含め60°〜120°の範囲に収まるように
パワー回路部3のVVVF出力を制御する。このシステ
ムでは、通常の同期モータの商用電源運転とは基本的に
異なり、同期モータ51のトルク角(位相角)を制御す
ることで、他の同期モータ52〜5nのトルク角も制御
している。
Next, the operation of the group operation control system configured as described above will be described. In startup of the synchronous motor 5 1 through 5n, gradually increased from 0Hz to VVVF output frequency of the power circuit unit 3. Thus, the rotational speed of the synchronous motor 5 1 through 5n gradually rises. By starting in this manner, the starting current can be reduced, so that the capacity of the power control converter can be reduced, and the economical efficiency of the device can be greatly increased. In the case of a synchronous motor, the ideal torque angle (permanent magnet 22 or exciting coil 2
4 and the VVVF output voltage are applied to the stator winding 1
2 is a 90 ° electrical angle. This is because the maximum power factor is obtained when the torque angle is 90 °. However, when a load is applied to the synchronous motor and the torque angle exceeds 90 °, the synchronous motor easily loses synchronization. For this reason, some margin of control safety is expected,
The control circuit 7 controls the VVVF output of the power circuit section 3 so that the torque angle falls within a range of about 90 °, preferably in a range of 60 ° to 120 ° including a transition time. In this system, fundamentally different from the conventional synchronous motor of the commercial power supply operation, the synchronous motor 5 1 a torque angle (phase angle) to control the, also control torque angle of the other synchronous motor 5 2 through 5n ing.

【0018】いま、Vを同期モータ51〜5nへの印加
電圧、kを誘導電圧定数、Φを主磁束量、IZをモータ
のインピーダンス降下電圧(ベクトル量)とすると、モ
ータの回転数nは、次のように表すことができる。
[0018] Now, the voltage applied to the synchronous motor 5 1 through 5n to V, induce k voltage constant, main magnetic flux amount [Phi, when the IZ and motor impedance voltage drop (vector quantity), the rotational speed n of the motor , Can be expressed as:

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】よって、同期モータに加える印加電圧Vを
調整することにより、回転数をコントロールすることが
できる。印加電圧Vの調整は整流回路2のDC出力電圧
の調整か、又は制御回路7及びパワー回路部3がPWM
(パルス幅変調)制御方式に基づく場合には、そのPW
Mパルス幅の調整によっても行うことができる。更に両
方の機能の併用も可能である。
Therefore, the number of rotations can be controlled by adjusting the applied voltage V applied to the synchronous motor. The adjustment of the applied voltage V is performed by adjusting the DC output voltage of the rectifier circuit 2 or the control circuit 7 and the power circuit unit 3 perform PWM
(Pulse width modulation) When the control method is used, the PW
It can also be performed by adjusting the M pulse width. Further, both functions can be used in combination.

【0021】いま、同期モータ51〜5nのいずれかの負
荷が増大すると、負荷が増大した同期モータのトルク角
が低下する。同期モータに加わる印加電圧と逆起電力と
の間のいわゆる差電圧は、トルク角の増大と共に増大す
るので、負荷が増大した同期モータの電流値は増大し、
これによりパワー回路部3の出力電流、ひいては電源ラ
イン1に流れる電流値も増加する。適度の回路インピー
ダンスが存在する場合、電源ライン1及びVVVF出力
線4等の電流値の増加は、それらのインピーダンスによ
る電圧降下分の増加をもたらし、各同期モータ51〜5n
の印加電圧Vを低下させる。また、各並列接続された同
期モータ51〜5n間に作用(発生)する同期化力によ
り、負荷がかかった同期モータ以外の同期モータにも負
荷されたモータと同様の位相の電圧が印加されるため、
回転数も低下して、全ての同期モータ51〜5nの速度が
低下し、且つトルク角が制御され安定する。
[0021] Now, the synchronization when either the load of the motor 5 1 through 5n is increased, the torque angle of the synchronous motor load is increased is reduced. The so-called difference voltage between the applied voltage applied to the synchronous motor and the back electromotive force increases with an increase in the torque angle, so that the current value of the synchronous motor with the increased load increases,
As a result, the output current of the power circuit section 3 and, consequently, the current value flowing through the power supply line 1 also increase. If the circuit impedance moderate exists, the increase in the power supply line 1 and the VVVF current value such as the output line 4 results in an increase of the voltage drop due to their impedance, the synchronous motor 5 1 through 5n
Is reduced. Further, the synchronization force acting (generated) between the parallel-connected synchronous motor 5 1 through 5n, the voltage of the same phase and the motor is also loaded to the synchronous motor other than a synchronous motor under load is applied Because
Rotational speed also decreases, and decreases the speed of all of the synchronous motor 5 1 through 5n, and the torque angle is controlled to stabilize.

【0022】このように、このシステムでは、磁極位置
検出センサ6及び制御回路7を有しない同期モータ52
〜5nに関しても、一般の同期モータのトルク余裕によ
る運転(最大発生可能トルク以下での運転条件)とは根
本的に異なり、一種のBLDCモータとしてのフィード
バック制御運転がなされているのと等価となる。この点
は、本発明者の実験でも確認されている。即ち、本発明
者の実験によれば、無負荷状態で群運転制御しているモ
ータ群において、群内の磁極位置検出センサ及び制御回
路7を有しない同期モータの1台に一定の負荷を掛けて
運転したところ、回転数はその分低下するものの、パイ
ロットモータを含む同一群内の全てのモータが振動(動
揺)せずに、安定運転のまま同一速度で脱調もせずに運
転された。
[0022] Thus, in this system, synchronization does not have the magnetic pole position detecting sensor 6 and the control circuit 7 motor 5 2
With respect to ~ 5n, the operation is basically different from the operation of the general synchronous motor with the torque margin (the operation condition under the maximum possible torque), and it is equivalent to the feedback control operation as a kind of BLDC motor. . This point has been confirmed in experiments performed by the present inventors. That is, according to the experiment of the present inventor, in a motor group that performs group operation control with no load, a constant load is applied to one of the synchronous motors having no magnetic pole position detection sensor and control circuit 7 in the group. Although the number of rotations decreased by that amount, all the motors in the same group including the pilot motor did not vibrate (oscillate) and were operated at the same speed without loss of synchronism.

【0023】また、パイロットモータ1台と、磁極位置
検出センサ6及び制御回路7を有しない2台の同期モー
タの合計3台の同期モータの群制御運転の例では、上記
同様磁極位置検出センサ及び制御回路7を有しない1台
の同期モータの出力シャフトに外部から加える力を調整
して、無負荷状態から負荷を徐々に増大していき、最終
的には、過負荷状態にして回転子を拘束する実験を行っ
た。その結果、負荷の増大と共に群内の全てのモータが
回転速度を徐々に下げていき、最後に全数が脱調・停止
した。
Further, in the example of the group control operation of a total of three synchronous motors, one pilot motor and two synchronous motors without the magnetic pole position detection sensor 6 and the control circuit 7, a magnetic pole position detection sensor and a The load applied from the outside to the output shaft of one synchronous motor having no control circuit 7 is adjusted to gradually increase the load from the no-load state. A restraining experiment was performed. As a result, as the load increased, the rotation speed of all motors in the group gradually decreased, and finally all the motors stepped out and stopped.

【0024】従って、もし群内の同期モータの一つが、
軸受16,17の損傷等で拘束又は脱調現象となり、停
止してしまった場合、そのままでは群内の全てのモータ
が停止してしまう。そこで、このシステムでは、そのよ
うな運転異常が発生したことを、過電流検出保護装置8
1〜8nがモータへの過電流という形で検出し、速やかに
モータへの電力供給路を遮断する。これと同時に、異常
発生信号を表示器9に出力し、表示器9で異常があった
ことを表示する。
Therefore, if one of the synchronous motors in the group
If the bearings 16 and 17 are damaged or stepped out due to damage or the like and stop, all the motors in the group will stop if they are stopped. Therefore, in this system, the occurrence of such an operation abnormality is notified by the overcurrent detection protection device 8.
1 to 8n are detected in the form of overcurrent to the motor, and the power supply path to the motor is immediately cut off. At the same time, an abnormality occurrence signal is output to the display 9 to indicate that an abnormality has occurred.

【0025】このようにすることで他の正常なモータの
運転を継続することができる。一つの群で例えば20〜
30台といった多数の同期モータを並列運転するような
分散配置型の群運転制御システムの場合、その中の1台
が停止することによる影響は、全ての同期モータが停止
してしまう影響に比べればはるかに小さい。従って、こ
のシステムを応用することで空調システムの全ての同期
モータが一旦停止するといった事態を回避することがで
き、空調システムの信頼性が向上する。
By doing so, the operation of another normal motor can be continued. For example, 20 to one group
In the case of a distributed group operation control system in which a large number of synchronous motors such as 30 are operated in parallel, the effect of stopping one of the synchronous motors is smaller than the effect of stopping all synchronous motors. Much smaller. Therefore, by applying this system, it is possible to avoid a situation in which all the synchronous motors of the air conditioning system temporarily stop, and the reliability of the air conditioning system is improved.

【0026】例えば1群で10〜20台のファンが接続
されるシステムでは、パワー回路部3の容量は、当然こ
れら全数のモータを安定に駆動できるだけの容量でなけ
ればならない。しかし、その制御方式としては、単に出
力段のパワー素子を若干大型化したり、出力段を増幅す
る程度で対応することができる。そのために特別の技術
は要しない。この結果、パイロットモータを使用した多
数の同期モータの群制御を行うことにより、信号系の配
線の本数や部品点数を大幅に削減することができ、シス
テムの信頼性向上と経済性向上に大きく寄与することが
できる。
For example, in a system in which 10 to 20 fans are connected in one group, the capacity of the power circuit section 3 must be a capacity that can drive all of these motors stably. However, such a control method can be dealt with simply by slightly increasing the size of the power element in the output stage or amplifying the output stage. No special skills are required for that. As a result, by performing group control of a large number of synchronous motors using a pilot motor, the number of signal lines and the number of parts can be significantly reduced, greatly contributing to improved system reliability and economy. can do.

【0027】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。使用する同期モータとして、例えば図
5に示すように、回転子14に、磁極部18と軸方向に
同軸配置されたカゴ型回転子19を備えるようにしても
良い。カゴ型回転子19は、固定子巻線12によって生
ずる回転磁界との相互作用によって誘導モータのトルク
発生手段及び振動吸収ダンパーとして機能する。このた
め、この同期モータを使用することにより、始動時は、
パワー回路部3の出力周波数による起動と、誘導モータ
による起動の2種類の起動方法を選択することが可能に
なる。また、前記のパイロットモータを用いた群制御で
は、群内の同期モータが1台でも停止してしまうと、そ
の群の全ての同期モータについて、再度起動し直す必要
があるが、図5の同期モータを用いることにより、誘導
モータによる自己起動が可能になる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. As a synchronous motor to be used, for example, as shown in FIG. 5, the rotor 14 may include a cage rotor 19 coaxially arranged with the magnetic pole portion 18 in the axial direction. The cage rotor 19 functions as a torque generating means and a vibration absorbing damper of the induction motor by interaction with the rotating magnetic field generated by the stator winding 12. For this reason, by using this synchronous motor,
It is possible to select two types of starting methods, starting by the output frequency of the power circuit unit 3 and starting by the induction motor. In the group control using the pilot motor, even if one of the synchronous motors in the group stops, it is necessary to restart all the synchronous motors in the group. By using a motor, self-starting by an induction motor becomes possible.

【0028】誘導モータによる起動がなされた場合に
は、回転子14の回転数nが非同期速度から同期速度に
近づくと磁極部18が回転磁界と吸引し合って同期速度
に引き込む。以後、カゴ型回転子19は、振動吸収用ダ
ンパーとして機能して、振動や過渡応答による脱調など
の発生を防止し、システムの安定運転を確保する。図3
(f)は、回転子コア21に永久磁石22と回転子導線
26とを埋め込んで、磁極部18とカゴ型回転部19と
を一体的に形成したタイプの例である。
When the induction motor is activated, when the rotation speed n of the rotor 14 approaches the synchronous speed from the asynchronous speed, the magnetic pole portion 18 attracts the rotating magnetic field and draws in the synchronous speed. Thereafter, the cage rotor 19 functions as a vibration absorbing damper to prevent out-of-step or the like due to vibration or transient response, thereby ensuring stable operation of the system. FIG.
(F) is an example of a type in which a permanent magnet 22 and a rotor conductor 26 are embedded in a rotor core 21 to integrally form a magnetic pole portion 18 and a cage-shaped rotating portion 19.

【0029】また、本発明は、群内の1台の同期モータ
のみをパイロットモータとするシステムに限定されるも
のではなく、群内の一部であれば、複数台の同期モータ
をパイロットモータとするようにしても良い。
Further, the present invention is not limited to a system in which only one synchronous motor in a group is used as a pilot motor. You may do it.

【0030】なお、本発明は上述したように、ホール素
子や近接スイッチ等の磁極位置検出センサ(PPS)を
使用することが必須の要件ではなく、これら磁極位置検
出センサを直接使用せずに、回転子の回転に伴って発生
する電機子巻線の誘起電圧等を回転子の磁極位置信号と
して用い、間接的に回転子の磁極位置信号を取り出し、
この信号を用いて運転制御を行う磁極位置検出器無し
(PPSL:Pole Position Sensor Less)BLDCモ
ータを使用したシステムにも適用可能である。
As described above, it is not essential for the present invention to use a magnetic pole position detecting sensor (PPS) such as a Hall element or a proximity switch. Instead of using these magnetic pole position detecting sensors directly, Using the induced voltage of the armature winding generated with the rotation of the rotor as the magnetic pole position signal of the rotor, indirectly extracting the magnetic pole position signal of the rotor,
The present invention can also be applied to a system using a BLDC motor without a magnetic pole position detector (PPSL: Pole Position Sensor Less) that performs operation control using this signal.

【0031】また、以上は、多相交流巻線より通常の回
転磁界を発生するタイプの「回転磁界型モータ」につき
説明したが、本発明はこのタイプのものに限定されず、
これとは異なる「磁極集中巻型モータ」や「励磁相切替
型モータ」にも適用可能である。
In the above description, the "rotating magnetic field type motor" of the type that generates a normal rotating magnetic field from the multi-phase AC winding has been described, but the present invention is not limited to this type.
The present invention can also be applied to different types of “magnetic pole concentrated winding type motor” and “excitation phase switching type motor”.

【0032】即ち、図6(a)に示すように、従来の回
転磁界型モータは、各磁極に多相交流巻線の各相巻線が
互いに重なり合うようにコイルがスロットに巻回される
方式である。この場合の3相機の合成磁界又は起磁力分
布は、ほぼ数2のようになる。
That is, as shown in FIG. 6 (a), in the conventional rotating magnetic field type motor, a coil is wound around a slot so that each phase winding of a multi-phase AC winding is overlapped on each magnetic pole. It is. In this case, the composite magnetic field or magnetomotive force distribution of the three-phase machine is substantially as shown in Expression 2.

【0033】[0033]

【数2】 (Equation 2)

【0034】ここでB0はギャップの合成磁束、Ba,B
b,Bcは各相a,b,cの発生する磁束成分の瞬時値、
ω0は回転速度、tは時間、φは位相角である。
Where B 0 is the combined magnetic flux of the gap, Ba, B
b and Bc are instantaneous values of magnetic flux components generated by the respective phases a, b and c,
ω 0 is the rotation speed, t is time, and φ is the phase angle.

【0035】しかし、磁極集中巻方式の場合、同図
(b)に示すように、突極構造の鉄心の磁極に互いの相
巻線が重なり合わないように独立にコイルを巻くことに
より、各相巻線の起磁力が互いに合成されることはな
い。しかし、コイル周長を短縮できるという利点があ
る。磁極集中巻型では、合成磁束Φ0は一定値の回転磁
界とはならないため、回転子として通常のカゴ型回転子
を挿入しても回転せず回転力は得られない。しかし、回
転子が永久磁石や直流励磁磁石である場合、周方向の各
位置での磁束を周期的に変化させ、NSの磁極による吸
引・反発力をたくみに利用することにより、滑らかな回
転力を発生させることができる。
However, in the case of the magnetic pole concentrated winding method, as shown in FIG. 3B, each coil is wound independently so that the phase windings do not overlap each other on the magnetic poles of the iron core having the salient pole structure. The magnetomotive forces of the phase windings are not combined with each other. However, there is an advantage that the coil circumference can be reduced. In the magnetic pole concentrated winding type, since the synthetic magnetic flux Φ 0 does not become a rotating magnetic field of a fixed value, even if a normal cage type rotor is inserted as a rotor, it does not rotate and no rotational force is obtained. However, when the rotor is a permanent magnet or a DC excitation magnet, the magnetic flux at each position in the circumferential direction is periodically changed, and the attracting / repelling force of the NS magnetic poles is utilized for the purpose of smooth rotation. Can be generated.

【0036】また、VR型(Variable Reluctance Typ
e)モータの回転子の場合も、ほぼ同様の原理により同
期モータとして回転するが、吸引力のみであり、反発力
の発生が期待できないので、滑らかな回転とはならな
い。また、上述したようにカゴ型回転子を付けても回転
力は発生せず、回らない。VR型ステッピングモータや
SR(Switched Reluctance Moter:商標)モータ等と
呼ばれるものがこれに該当し、一般に正負の交流励磁で
なくても同一極性の方形波又は脈動電流による駆動が行
われることが多い。その場合には「磁極集中巻起磁相切
替型」という表現をすることもある。
The VR type (Variable Reluctance Typ.)
e) The rotor of the motor also rotates as a synchronous motor according to substantially the same principle. However, since only a suction force is generated and no repulsive force can be expected, the rotation is not smooth. Further, even if the cage rotor is attached as described above, no rotational force is generated and the cage rotor does not rotate. A motor called a VR type stepping motor or an SR (Switched Reluctance Motor: trademark) motor or the like corresponds to this, and in general, driving by a square wave of the same polarity or a pulsating current is often performed without positive and negative AC excitation. In such a case, the expression “magnetic pole concentrated winding phase switching type” may be used.

【0037】図7は、これらのモータの鉄心構造の一例
を示す図である。図示のものは6/4構造と呼び、固定
子81の6個の突極82の各軸対称となる対の突極82
が同相となるように、u,v,wの三相巻線が巻回され
ている。回転子82は4つの突極84を持つ。一般に、
固定子81の極数(歯数)をN1、回転子83の極数
(歯数)をN2とすると、これらのモータでは、N1±2
=N2の関係となっている。これらのモータでも、本発
明のパイロットモータを含む同期モータとして使用する
ことができる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the iron core structure of these motors. The illustrated one is referred to as a 6/4 structure, and a pair of salient poles 82 of each of the six salient poles 82 of the stator 81 are symmetrical with each other.
Are in-phase, three-phase windings of u, v, w are wound. The rotor 82 has four salient poles 84. In general,
Assuming that the number of poles (number of teeth) of the stator 81 is N1 and the number of poles (number of teeth) of the rotor 83 is N2, these motors have N1 ± 2.
= N2. These motors can also be used as synchronous motors including the pilot motor of the present invention.

【0038】図8は、同期モータの代表的な運転特性を
示す図であり、「V曲線」と呼ばれている。縦軸は電機
子電流I、横軸は励磁電流If又は印加電圧Vである。
実線(0′−n′の下部のV曲線)は実際のモータ運転
領域を示す。0′−n′よりも上側の点線のV曲線は、
不安定領域を示している。ここで厳密には、横軸にIf
をとった場合と印加電圧Vをとった場合とでは、多少曲
線形状は異なるが、ほぼ類似の形となっているので、こ
こでは区別せず共にV曲線と呼ぶことにする。このグラ
フで0−nの実線はV曲線の底部を結んだもので電機子
電流が最小の点であり、ほぼ力率が100%の条件を示
す点である。この縦の0−n線の左側が遅れ力率領域、
右側が進み力率領域の運転領域である。
FIG. 8 is a diagram showing typical operating characteristics of a synchronous motor, which is called a "V curve". The vertical axis is the armature current I, and the horizontal axis is the exciting current If or the applied voltage V.
The solid line (V curve below 0'-n ') shows the actual motor operating range. The dotted V curve above 0'-n 'is
This shows an unstable region. Strictly speaking, the horizontal axis represents If
Is different from the case where the applied voltage V is applied, but the shapes are almost the same, so they are referred to as V curves without distinction. In this graph, the solid line 0-n connects the bottoms of the V curves and is the point where the armature current is the minimum, indicating the condition where the power factor is almost 100%. The left side of this vertical 0-n line is the lag power factor region,
The right side is the operation area of the advance power factor area.

【0039】通常のBLDCモータは、磁極位置を検出
しトルク角の条件(θ=δ=90°,cosψ=1.0)、つ
まり図8の0−n線上を運転している。この0−n線か
ら遠ざかるにつれ、cosψ<1.0となり、運転力率は急激
に低下する。
A normal BLDC motor detects the magnetic pole position and operates under the torque angle condition (θ = δ = 90 °, cosψ = 1.0), that is, on the 0-n line in FIG. As the distance from the 0-n line increases, cosψ <1.0, and the driving power factor sharply decreases.

【0040】図9は、電動機のトルクカーブであり、縦
軸に発生トルク、横軸に回転子磁極の中心と固定子電機
子電流の作る起磁力の中心位置(回転磁界の中心位置)
との位相角δを示している。トルク角が0の状態とは、
無負荷条件での固定子と回転子の磁極が吸引しバランス
状態にある点である。図9は、非突極機の例であり、位
相角(トルク角)=0では、発生トルクは零となり、位
相角(θ=δ)の増加と共に発生トルクは正弦(波)関
数的に増大し、θ=90°で最大値を示し、それ以上の
位相角では逆に発生トルクは減少して行く。ここで、φ
をモータの端子電圧と電流の位相角であるとすると、上
記トルク角θと力率ψの関係は、図10に示す通りであ
る。
FIG. 9 shows the torque curve of the electric motor. The vertical axis represents the generated torque, and the horizontal axis represents the center of the rotor magnetic pole and the center position of the magnetomotive force generated by the stator armature current (center position of the rotating magnetic field).
Are shown. When the torque angle is 0,
The point is that the magnetic poles of the stator and the rotor under the no-load condition are attracted and in a balanced state. FIG. 9 shows an example of a non-salient pole machine. When the phase angle (torque angle) = 0, the generated torque becomes zero, and the generated torque increases in a sine (wave) function as the phase angle (θ = δ) increases. However, the maximum value is shown when θ = 90 °, and the generated torque is reduced at a phase angle larger than θ. Where φ
Is the phase angle between the terminal voltage and the current of the motor, the relationship between the torque angle θ and the power factor ψ is as shown in FIG.

【0041】図9には、印加電圧Vを変化させたときの
トルクカーブの変化も示されている。実線は定格電圧以
下の条件、点線は定格電圧超過の条件でのトルクカーブ
である。発生トルクは印加電圧の増減につれてほぼ電圧
の二乗に比例して増減する。これらの関係を数式で表現
すると、下記数3のようになる。
FIG. 9 also shows a change in the torque curve when the applied voltage V is changed. The solid line is the torque curve under the condition of the rated voltage or less, and the dotted line is the torque curve under the condition of exceeding the rated voltage. The generated torque increases and decreases substantially in proportion to the square of the voltage as the applied voltage increases and decreases. When these relationships are expressed by mathematical formulas, the following Expression 3 is obtained.

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】ここで、Pin,Poutは入力及び出力、V
a,Eaは図10に示したように、モータの端子電圧及
び内部誘起電圧、Xsは同期リアクタンスである。
Here, Pin and Pout are input and output, and V
As shown in FIG. 10, a and Ea are terminal voltages and internal induced voltages of the motor, and Xs is a synchronous reactance.

【0044】いま、同一印加電圧のもとでは、図9のト
ルクカーブに示すように、ほぼトルク角に対して正弦波
状に発生トルクは変化している。よって、この図では最
大負荷トルクは、トルク角δ=90°のときのTmaxで
あり、これ以上の負荷トルクに対しては、このモータは
耐えきれずにトルク角が進み脱調する。一般に同期機
(発電機やモータ)は負荷の急変による振動や共振現象
により、このTmax状態では安定に運転することはでき
ず脱調する。つまり、通常、このトルク角又は最大発生
トルク値(Tmax)に対し、余裕を見て安全な範囲内で
運転する必要がある。この安全な範囲がトルク角で45
〜60°程度である。このためには負荷トルクに27〜
13.5%程度の余裕を持たせて運転する必要がある。
但し、これは平均値(定常状態)での話である。
Under the same applied voltage, as shown in the torque curve of FIG. 9, the generated torque changes almost sinusoidally with respect to the torque angle. Therefore, in this figure, the maximum load torque is Tmax when the torque angle δ = 90 °, and the motor cannot withstand a load torque greater than this, and the torque angle advances and loses synchronism. In general, a synchronous machine (generator or motor) cannot operate stably in this Tmax state and loses synchronism due to vibration or resonance due to a sudden change in load. That is, usually, it is necessary to operate within a safe range with an allowance for the torque angle or the maximum generated torque value (Tmax). This safe range has a torque angle of 45
About 60 °. To achieve this, the load torque must be
It is necessary to operate with a margin of about 13.5%.
However, this is an average value (steady state).

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、多数
の同期モータを備えたシステムにおいても、一部の同期
モータにのみ磁極位置検出手段や電力変換手段を制御す
る制御回路を設け、他の同期モータにはこれらを設ける
必要がないので、システムの信頼性を確保しつつ、全体
コストを削減することができ、更に、いずれかの同期モ
ータが運転異常となっても、その同期モータが他の同期
モータの運転に影響を及ぼすのを防止することができる
ので、例えば空調システムの稼働状態をそのまま維持す
ることができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, even in a system provided with a large number of synchronous motors, only a part of the synchronous motors is provided with a control circuit for controlling the magnetic pole position detecting means and the power converting means. Since it is not necessary to provide these for other synchronous motors, it is possible to reduce the overall cost while securing the reliability of the system. Can be prevented from affecting the operation of other synchronous motors, so that, for example, the operation state of the air conditioning system can be maintained as it is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る同期モータの群運転
制御システムの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a synchronous motor group operation control system according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同システムに使用されるパイロットモータの
一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a pilot motor used in the system.

【図3】 同期モータの回転子の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a rotor of a synchronous motor.

【図4】 パイロットモータとパワー回路部の回路ブロ
ック図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram of a pilot motor and a power circuit unit.

【図5】 本発明の他の実施例に係る同期モータの断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view of a synchronous motor according to another embodiment of the present invention.

【図6】 本発明が適用されるスロット内分布巻き及び
磁極集中巻きのモータを説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a distributed winding and magnetic pole concentrated winding motor to which the present invention is applied.

【図7】 同磁極集中巻きのモータの固定子と回転子の
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a stator and a rotor of the motor having the same magnetic pole concentrated winding.

【図8】 同期モータの代表的運転特性を示すV曲線を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a V-curve showing a typical operation characteristic of the synchronous motor.

【図9】 同期モータの各印加電圧毎のトルクカーブを
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a torque curve for each applied voltage of the synchronous motor.

【図10】 同期モータの等価回路図及びベクトル図で
ある。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram and a vector diagram of the synchronous motor.

【図11】 従来のBLDCモータの群運転制御システ
ムの構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional group operation control system for a BLDC motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101…交流商用電源ライン、2,102…整流回
路、3…パワー回路部、4…VVVF出力線、51〜5
n,1041〜104n…同期モータ、6,1061〜10
6n…磁極位置検出センサ、7…制御回路、81〜8n…
過電流検出保護装置、9…表示器、10…パイロットモ
ータ、1031〜103n…BLDCモータ、1051
105n…インバータ。
1,101 ... AC commercial power lines, 2,102 ... rectifier circuit, 3 ... power circuit unit, 4 ... VVVF output lines, 5 1 to 5
n, 104 1 to 104 n ... synchronous motor, 6,106 1 to 10
6n ... magnetic pole position detection sensor, 7 ... control circuit, 8 1 ~8n ...
Overcurrent detection / protection device, 9: display, 10: pilot motor, 103 1 to 103 n: BLDC motor, 105 1 to
105n ... Inverter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H021 AA06 BA06 BA21 CA04 CA07 DA02 DA06 EA07 EA18 3H045 AA06 AA09 AA16 AA26 BA19 BA42 CA08 CA21 DA02 DA07 EA34 5H572 AA10 BB10 CC05 DD03 DD05 EE04 FF01 FF08 HA08 HB02 HB09 HC01 HC08 LL24 LL32 MM02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H021 AA06 BA06 BA21 CA04 CA07 DA02 DA06 EA07 EA18 3H045 AA06 AA09 AA16 AA26 BA19 BA42 CA08 CA21 DA02 DA07 EA34 5H572 AA10 BB10 CC05 DD03 DD05 EE04 FF01 HC08 H08B HC08 H08B MM02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数台の同期モータを電力変換手段によ
って可変速制御運転する同期モータの群運転制御方法に
おいて、 前記複数の同期モータのうちの一部に、 回転子の磁極位置を検出し検出されたモータの磁極位置
と固定子巻線が作る周期的に変化する磁界との間の位相
角が所定範囲に収まるように前記電力変換手段の出力電
圧及び出力周波数を制御するパイロットモータを設ける
と共に、 前記電力変換手段の出力電力を前記複数の同期モータに
共通に供給することにより、前記複数の同期モータが同
一速度で運転されるように制御するようにし、 前記複数の同期モータのいずれかに運転異常が発生した
場合には、その運転異常が発生した同期モータへの電力
供給を停止すると共に、その他の同期モータの運転を継
続するようにしたことを特徴とする同期モータの群運転
制御方法。
1. A group operation control method for a synchronous motor in which a plurality of synchronous motors are controlled at a variable speed by power conversion means, wherein a position of a magnetic pole of a rotor is detected and detected in a part of the plurality of synchronous motors. A pilot motor for controlling the output voltage and output frequency of the power conversion means so that the phase angle between the magnetic pole position of the motor and the periodically changing magnetic field generated by the stator winding falls within a predetermined range. By supplying the output power of the power conversion means to the plurality of synchronous motors in common, the plurality of synchronous motors are controlled so as to be operated at the same speed. When an operation error occurs, the power supply to the synchronous motor where the operation error occurred is stopped, and the operation of other synchronous motors is continued. Group operation control method of the synchronous motor, characterized.
【請求項2】 前記複数の同期モータは、ほぼ同様の負
荷がかかる同種の同期モータであることを特徴とする請
求項1記載の同期モータの群運転制御方法。
2. The group operation control method for synchronous motors according to claim 1, wherein the plurality of synchronous motors are of the same type and are of the same type with substantially the same load.
【請求項3】 複数台の同期モータと、 これら同期モータの一部のモータであって回転子の磁極
位置を検出する磁極位置検出手段によって検出された前
記回転子の磁極位置と固定子巻線が作る周期的に変化す
る磁界との間の位相角が所定範囲に収まるように出力電
圧及び出力周波数を制御するパイロットモータと、 このパイロットモータによって出力電圧及び出力周波数
が制御された出力電力を前記複数の同期モータに共通に
供給する電力変換手段と、 前記複数の同期モータへの各電力供給路にそれぞれ設け
られ、同期モータに運転異常が発生した場合にこれを検
出して、その同期モータへの電力供給を停止させる異常
検出保護手段とを備えたことを特徴とする同期モータの
群運転制御システム
3. A plurality of synchronous motors, a part of these synchronous motors, and a magnetic pole position of the rotor detected by magnetic pole position detecting means for detecting a magnetic pole position of the rotor, and a stator winding. A pilot motor for controlling an output voltage and an output frequency so that a phase angle between the magnetic field and the periodically generated magnetic field falls within a predetermined range; and an output power whose output voltage and output frequency are controlled by the pilot motor. Power conversion means for supplying power to a plurality of synchronous motors in common; provided in each of the power supply paths to the plurality of synchronous motors, when an operation abnormality occurs in the synchronous motor, detecting this, Synchronous motor group operation control system, comprising: abnormality detection protection means for stopping power supply to the motor.
【請求項4】 前記異常検出保護手段が運転異常を検出
したとき、その運転異常となった同期モータを特定して
表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項
2記載の同期モータの群運転制御システム。
4. The synchronous motor according to claim 2, further comprising a display unit for identifying and displaying the synchronous motor in which the operation abnormality has occurred when the abnormality detection protection unit detects an operation abnormality. Group operation control system.
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