JP2000184770A - Driving method for permanent magnet synchronous motor - Google Patents
Driving method for permanent magnet synchronous motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石同期電動機
の駆動方法に関し、詳しくは、直流電源からインバータ
を介して永久磁石同期電動機を可変速運転するシステム
において、インバータの直流電源電圧を喪失した際のイ
ンバータの保護方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of driving a permanent magnet synchronous motor, and more particularly, to a method of operating a permanent magnet synchronous motor at a variable speed from a DC power supply via an inverter when the DC power supply voltage of the inverter is lost. And a method of protecting the inverter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６は、誘導電動機をインバータにより
駆動する可変速駆動システムの従来技術を示したもので
ある。図６において、１は直流電源、２はヒューズ、３
は直流回路開閉器、４はインバータ、５は誘導電動機で
ある。直流側の開閉器３はインバータ４を直流電源１か
ら切り離すために挿入されている。ヒューズ２は、回路
の短絡保護等のために挿入されている。４１はインバー
タ４の制御装置、１０はその電源であり、インバータ４
の入力電圧すなわち直流電源１から給電する構成となっ
ている。直流電源１からインバータ４を介して誘導電動
機５を可変速駆動する制御技術は公知であり、その内容
は本発明の要旨ではないため、説明を省略する。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a prior art of a variable speed drive system for driving an induction motor by an inverter. In FIG. 6, 1 is a DC power supply, 2 is a fuse, 3
Is a DC circuit switch, 4 is an inverter, and 5 is an induction motor. The switch 3 on the DC side is inserted to disconnect the inverter 4 from the DC power supply 1. The fuse 2 is inserted to protect the circuit from short circuits. 41 is a control device of the inverter 4 and 10 is its power supply.
, That is, power is supplied from the DC power supply 1. A control technique for driving the induction motor 5 at a variable speed from the DC power supply 1 via the inverter 4 is well-known, and the details thereof are not the gist of the present invention, and therefore the description thereof is omitted.
【０００３】図７は、誘導電動機の代表的な可変速特性
について示したものである。図７において、ａは最大ト
ルク−回転数（車両速度）特性、ｂは最大出力−回転数
特性であり、モードＩが全界磁運転域、モードIIが弱界
磁運転域を示している。この図から明らかなように、全
界磁運転域では定トルク運転特性、弱界磁運転域では定
出力運転特性となっている。この種の可変速駆動システ
ムでは、定出力運転範囲は広いことが強く求められるの
で、弱界磁運転域が広いことが望ましい。図７に示した
特性では、速度ゼロからＮmaxの範囲内で、全界磁運転
域であるモードＩの運転範囲に対して弱界磁運転域であ
るモードIIの運転範囲が３倍程度となっている。なお、
図７において、特性ｃは電動機端子電圧−回転数特性、
特性ｄは電動機の無負荷誘起電圧−回転数特性を各々示
す。FIG. 7 shows a typical variable speed characteristic of an induction motor. In FIG. 7, a is the maximum torque-rotational speed (vehicle speed) characteristic, b is the maximum output-rotational speed characteristic, and mode I indicates the entire field operation region and mode II indicates the weak field operation region. As is clear from this figure, the constant torque operation characteristic is obtained in the entire field operation region, and the constant output operation characteristic is obtained in the weak field operation region. In this type of variable speed drive system, it is strongly required that the constant output operation range be wide, so that the weak field operation range is desirably wide. According to the characteristics shown in FIG. 7, within the range from speed zero to Nmax, the operating range of mode II, which is the weak field operating range, is about three times that of mode I, which is the entire field operating range. ing. In addition,
In FIG. 7, a characteristic c is a motor terminal voltage-rotation speed characteristic,
The characteristic d indicates a no-load induced voltage-rotational speed characteristic of the motor.
【０００４】さて、昨今の電動機可変速駆動技術分野に
おいて、駆動システムの効率向上が大きな課題となって
いる。この要求に応える駆動システムとして、永久磁石
同期電動機を用いた可変速駆動システムが実用化されて
いる。図８はこの駆動システムの回路構成を示したもの
で、図６と同一構成要素には同一番号を付してある。図
８において、６は永久磁石同期電動機７を駆動制御する
インバータである。また、６ａはインバータ６の制御装
置、７１は永久磁石同期電動機７の磁極位置検出器であ
る。[0004] In the field of electric motor variable speed drive technology in recent years, it has become a major issue to improve the efficiency of the drive system. As a drive system that meets this demand, a variable speed drive system using a permanent magnet synchronous motor has been put to practical use. FIG. 8 shows a circuit configuration of this drive system, and the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, reference numeral 6 denotes an inverter for driving and controlling the permanent magnet synchronous motor 7. 6a is a control device of the inverter 6, and 71 is a magnetic pole position detector of the permanent magnet synchronous motor 7.
【０００５】図６の駆動システムと図８の駆動システム
との大きな相違点は、電動機の無負荷誘起電圧にある。
誘導電動機の場合、その誘起電圧はインバータから励磁
電流が供給されるので、図７に特性ｄにより示したよう
に、電動機の無負荷誘起電圧は特性ｃにより示した電動
機端子電圧（インバータの出力電圧）を超えることはな
い。The major difference between the drive system of FIG. 6 and the drive system of FIG. 8 lies in the no-load induced voltage of the motor.
In the case of an induction motor, the induced voltage is supplied with an exciting current from an inverter. Therefore, as shown by the characteristic d in FIG. 7, the no-load induced voltage of the motor becomes the motor terminal voltage (the output voltage of the inverter) represented by the characteristic c. ).
【０００６】一方、永久磁石同期電動機は回転子に取り
付けられた永久磁石によって励磁する方式であるため、
電動機の誘起電圧は電動機の回転数に比例する。図８に
示したような永久磁石同期電動機７の可変速駆動システ
ムにおいて、インバータ６及び同期電動機７の小形化を
図るためには、定出力運転域（図７のモードIIに相当）
で、インバータ出力電圧を最大にすることが有効であ
る。[0006] On the other hand, since the permanent magnet synchronous motor is a system in which the permanent magnet is excited by a permanent magnet attached to the rotor,
The induced voltage of the motor is proportional to the rotation speed of the motor. In the variable speed drive system of the permanent magnet synchronous motor 7 as shown in FIG. 8, in order to reduce the size of the inverter 6 and the synchronous motor 7, a constant output operation range (corresponding to the mode II in FIG. 7)
Therefore, it is effective to maximize the inverter output voltage.
【０００７】更に、従来の永久磁石同期電動機の駆動シ
ステムでは、同期電動機７の無負荷誘起電圧をインバー
タ６の最大電圧よりも大きくしている。図９は永久磁石
同期電動機の代表的な可変速特性であり、特性ｅがイン
バータ最大出力電圧−回転数特性、特性ｆが同期電動機
の無負荷誘起電圧−回転数特性である。また、図９に示
す特性ｇは、図７に示した誘導電動機の特性のように、
定出力運転域での電動機無負荷誘起電圧がインバータ最
大出力電圧以下になる特性である。この特性では、基底
速度（図９におけるＮ１）におけるインバータ電流は特
性ｆに対して約３倍になってしまうので、永久磁石同期
電動機ではこのような制御は行うことができない。Further, in the conventional drive system for a permanent magnet synchronous motor, the no-load induced voltage of the synchronous motor 7 is made larger than the maximum voltage of the inverter 6. FIG. 9 shows a typical variable speed characteristic of a permanent magnet synchronous motor. A characteristic e is an inverter maximum output voltage-rotational speed characteristic, and a characteristic f is a no-load induced voltage-rotational speed characteristic of the synchronous motor. The characteristic g shown in FIG. 9 is similar to the characteristic of the induction motor shown in FIG.
This is a characteristic in which the motor no-load induced voltage in the constant output operation range becomes equal to or less than the inverter maximum output voltage. With this characteristic, the inverter current at the base speed (N1 in FIG. 9) is about three times as large as the characteristic f, so that such control cannot be performed by the permanent magnet synchronous motor.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図９に示した無負荷誘
起電圧−回転数特性ｆの場合、高速域では、同期電動機
の無負荷誘起電圧尖頭値が直流電源電圧より高くなる。
この領域での運転中に直流回路断（図８のヒューズ２の
溶断、開閉器３の回路遮断）動作が発生した場合につい
て説明する。In the case of the no-load induced voltage-rotational speed characteristic f shown in FIG. 9, the peak value of the no-load induced voltage of the synchronous motor is higher than the DC power supply voltage in a high-speed region.
A description will be given of a case where a DC circuit disconnection (melting of the fuse 2 and disconnection of the circuit of the switch 3 in FIG. 8) occurs during operation in this region.
【０００９】図１０は、図９の回転数Ｎにおける電動機
無負荷誘起電圧とインバータ最大出力時の出力電圧を示
したもので、ｖaが無負荷誘起電圧波形（基本波）、ｖb
がインバータ出力電圧波形（基本波）である。同図か
ら、同期電動機の無負荷誘起電圧はインバータ最大出力
電圧を大きく超えていることがわかる。[0009] Figure 10 shows the output voltage of the motor no-load induced voltage and the inverter maximum time of output in the rotational speed N of FIG. 9, v a is the no-load induced voltage waveform (fundamental wave), v b
Is an inverter output voltage waveform (fundamental wave). From the figure, it can be seen that the no-load induced voltage of the synchronous motor greatly exceeds the inverter maximum output voltage.
【００１０】図９の回転数Ｎにおける電動機制御の一例
を、図１１のフェザー図に示す。図１１に示すように、
インバータ出力電圧Ｅiの無負荷誘起電圧Ｅ0に対する位
相θを制御することによって、同期電動機の無負荷誘起
電圧Ｅ0がインバータ出力電圧Ｅiより大きい運転域でも
制御可能としている。なお、同期電動機の無負荷誘起電
圧Ｅ0の位相は、磁極位置検出信号（図８の磁極位置検
出器７１の出力信号）から得られる。An example of motor control at the rotation speed N in FIG. 9 is shown in a feather diagram in FIG. As shown in FIG.
By controlling the phase θ for the no-load induced voltage E 0 of the inverter output voltage E i, the no-load induced voltage E 0 of the synchronous motor is controllable in the inverter output voltage E i is greater than the operating range. The phase of the no-load induced voltage E 0 of the synchronous motor is obtained from the magnetic pole position detection signal (the output signal of the magnetic pole position detector 71 in FIG. 8).
【００１１】この場合、インバータ出力電圧Ｅｉはイン
バータの直流入力電圧によって決定されるので、直流入
力電圧が安定していることが必須条件となる。しかし、
何らかの原因で直流電源１とインバータ６との間にある
ヒューズ２の溶断や直流回路開閉器３の予期せぬ遮断動
作によって直流回路が遮断されて、直流電源電圧が喪失
すると、前述の理由とインバータ６の制御電源喪失によ
り、図１１に示したインバータ６の制御動作が不可能に
なる。In this case, since the inverter output voltage Ei is determined by the DC input voltage of the inverter, it is an essential condition that the DC input voltage is stable. But,
If the DC circuit is cut off due to the blow of the fuse 2 between the DC power supply 1 and the inverter 6 or an unexpected shut-off operation of the DC circuit switch 3 for some reason, the DC power supply voltage is lost. 6, the control operation of the inverter 6 shown in FIG. 11 becomes impossible.
【００１２】図１０に示すような運転状態の時に、直流
電源電圧が喪失してインバータ６の制御が喪失すると、
同期電動機７の無負荷誘起電圧尖頭値がインバータ６の
直流入力電圧より大きいため、インバータ６の入力電圧
平滑コンデンサが無負荷誘起電圧尖頭値の電圧に充電さ
れる。図１２は、この動作説明図である。When the DC power supply voltage is lost and the control of the inverter 6 is lost during the operation state as shown in FIG.
Since the no-load induced voltage peak value of the synchronous motor 7 is higher than the DC input voltage of the inverter 6, the input voltage smoothing capacitor of the inverter 6 is charged to the voltage of the no-load induced voltage peak value. FIG. 12 is an explanatory diagram of this operation.
【００１３】図８に示したインバータ６は、図１２に示
すように、スイッチ素子６１ｕ，６１ｘ，６３ｖ，６３
ｙ，６５ｗ，６５ｚにダイオード６２ｕ，６２ｘ，６４
ｖ，６４ｙ，６６ｗ，６６ｚをそれぞれ逆並列接続して
スイッチ回路を構成し、入力電圧平滑コンデンサ６７を
入力側に接続して構成されている。同図では、スイッチ
素子がＩＧＢＴの場合で示してある。The inverter 6 shown in FIG. 8 includes, as shown in FIG. 12, switch elements 61u, 61x, 63v, 63
Diodes 62u, 62x, 64 for y, 65w, 65z
v, 64y, 66w, and 66z are connected in anti-parallel to form a switch circuit, and an input voltage smoothing capacitor 67 is connected to the input side. FIG. 1 shows a case where the switch element is an IGBT.
【００１４】図１０に示した運転状態で直流電源電圧が
喪失すると、図１２に破線で示すように（同図では線間
ｕ−ｖの例で示してある）、ダイオード６２ｕ，６４ｙ
を介して平滑コンデンサ６７の充電回路が構成され、平
滑コンデンサ６７は同期電動機７の無負荷誘起電圧尖頭
値に充電される。この電圧値は、前述のように直流電源
電圧の約３倍にも達してしまう。When the DC power supply voltage is lost in the operation state shown in FIG. 10, the diodes 62u and 64y are shown by broken lines in FIG. 12 (shown by an example of line uv in FIG. 12).
, A charging circuit for the smoothing capacitor 67 is configured, and the smoothing capacitor 67 is charged to the peak value of the no-load induced voltage of the synchronous motor 7. This voltage value reaches about three times the DC power supply voltage as described above.
【００１５】このため、平滑コンデンサ６７の過充電防
止を目的として、図１３に示すように、従来ではインバ
ータ６と同期電動機７との間に交流回路開閉器８を挿入
し、直流電源電圧喪失時にこの開閉器８を作動させて同
期電動機７とインバータ６とを切り離している。図１３
において、６ｂはインバータ６の制御装置であり、イン
バータ入力電圧検出回路６ｃにより直流電源電圧の喪失
を検出して制御装置６ｂに指令を送り、制御装置６ｂか
ら交流回路開閉器８への遮断指令を出力する。更に、制
御電源１０が喪失すると、制御装置６ｂを介して確実に
開閉器８が回路を遮断するようになっている。なお、そ
の他の構成要素は図８と同一番号を付してある。For this reason, in order to prevent the smoothing capacitor 67 from being overcharged, an AC circuit switch 8 is conventionally inserted between the inverter 6 and the synchronous motor 7 as shown in FIG. The switch 8 is operated to disconnect the synchronous motor 7 from the inverter 6. FIG.
, 6b is a control device of the inverter 6, which detects the loss of the DC power supply voltage by the inverter input voltage detection circuit 6c, sends a command to the control device 6b, and issues a cutoff command from the control device 6b to the AC circuit switch 8. Output. Furthermore, when the control power supply 10 is lost, the switch 8 reliably shuts off the circuit via the control device 6b. The other components are given the same numbers as in FIG.
【００１６】しかし、上述した交流回路開閉器８は同期
電動機７の最大電流を通電できる容量が必要であるた
め、設置場所の制約やシステムの小形化、低価格化に反
する原因となっており、直流電源電圧喪失時の過電圧保
護対策の改善が強く求められていた。そこで本発明は、
永久磁石同期電動機の可変速駆動システムの小形化、低
価格化を図りつつ、直流電源電圧喪失時のインバータの
過電圧保護を確実に行うようにした永久磁石同期電動機
の駆動方法を提供しようとするものである。However, since the above-mentioned AC circuit switch 8 requires a capacity capable of supplying the maximum current of the synchronous motor 7, it is a cause against restrictions on installation locations, downsizing of the system, and cost reduction. There has been a strong demand for improvement of overvoltage protection measures when the DC power supply voltage is lost. Therefore, the present invention
An object of the present invention is to provide a method of driving a permanent magnet synchronous motor that reliably protects an inverter from overvoltage when a DC power supply voltage is lost, while reducing the size and cost of a variable speed drive system for a permanent magnet synchronous motor. It is.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、直流電源電圧の喪失時に同期電動機のト
ルク電流成分を零にすれば、インバータの直流入力電圧
を規定値に保って同期電動機の運転を継続できること、
更には、インバータの制御電源をインバータの直流電源
と別個に備えれば、インバータの直流電源電圧が喪失し
ても、インバータの制御は可能であること等に着目して
なされたものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a synchronous motor which maintains a DC input voltage of an inverter at a specified value by setting a torque current component of a synchronous motor to zero when a DC power supply voltage is lost. That the motor can continue to operate,
Further, the present invention has been made with a focus on the fact that if the control power supply for the inverter is provided separately from the DC power supply for the inverter, the inverter can be controlled even if the DC power supply voltage for the inverter is lost.
【００１８】すなわち、請求項１記載の発明は、直流電
源に接続されたインバータにより駆動される永久磁石同
期電動機であって、前記同期電動機の無負荷誘起電圧尖
頭値が前記直流電源電圧値を超えて駆動される永久磁石
同期電動機の駆動方法において、前記直流電源と前記イ
ンバータとの間の直流回路断による直流電源電圧の喪失
を検出する直流回路断検出回路を備え、前記電動機の回
転数が規定値以上である場合において、前記直流回路断
検出回路が直流回路断を検出したときに前記インバータ
の直流入力電圧が規定値以下になるように前記インバー
タを制御するものである。That is, the invention according to claim 1 is a permanent magnet synchronous motor driven by an inverter connected to a DC power supply, wherein the peak value of the no-load induced voltage of the synchronous motor is equal to the DC power supply voltage value. In a method of driving a permanent magnet synchronous motor driven in excess of, a DC circuit disconnection detection circuit for detecting a loss of a DC power supply voltage due to a DC circuit disconnection between the DC power supply and the inverter, wherein the number of rotations of the motor is reduced. When the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection when the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection, the inverter is controlled such that the DC input voltage of the inverter becomes equal to or less than the prescribed value.
【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の永
久磁石同期電動機の駆動方法において、前記インバータ
は、前記同期電動機の電流をトルク電流成分及び磁化電
流成分に分けて制御可能であるとともに、前記直流回路
断検出回路が直流回路断を検出したときに、前記インバ
ータにより同期電動機のトルク電流成分が零になるよう
に制御するものである。According to a second aspect of the present invention, in the driving method of the permanent magnet synchronous motor according to the first aspect, the inverter can control the current of the synchronous motor by dividing the current into a torque current component and a magnetizing current component. When the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection, the inverter controls the torque current component of the synchronous motor to be zero.
【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の永
久磁石同期電動機の駆動方法において、前記インバータ
は、その出力電圧ベクトルと前記同期電動機の無負荷誘
起電圧ベクトルとの間の位相角を制御可能であるととも
に、前記直流回路断検出回路が直流回路断を検出したと
きに、前記インバータによりその出力電圧ベクトルと前
記同期電動機の無負荷誘起電圧ベクトルとが同相になる
ように制御するものである。According to a third aspect of the present invention, in the method of driving a permanent magnet synchronous motor according to the first aspect, the inverter determines a phase angle between an output voltage vector and a no-load induced voltage vector of the synchronous motor. Controllable, and when the DC circuit disconnection detection circuit detects a DC circuit disconnection, the inverter controls the output voltage vector and the no-load induced voltage vector of the synchronous motor to have the same phase. is there.
【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の永
久磁石同期電動機の駆動方法において、前記インバータ
は、その出力電圧ベクトルと前記同期電動機の永久磁石
による界磁磁束ベクトルとの間の位相角を制御可能であ
るとともに、前記直流回路断検出回路が直流回路断を検
出したときに、前記インバータによりその出力電圧ベク
トルと前記界磁磁束ベクトルとの間の位相角が９０度に
なるように制御するものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for driving a permanent magnet synchronous motor according to the first aspect, the inverter is configured to control a phase between an output voltage vector of the synchronous motor and a field magnetic flux vector by a permanent magnet of the synchronous motor. Angle can be controlled, and when the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection, the inverter makes the phase angle between the output voltage vector and the field magnetic flux vector 90 degrees. To control.
【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
または４記載の永久磁石同期電動機の駆動方法におい
て、前記インバータの制御電源を、前記直流電源とは別
個独立に、すなわち別系統で設けたものである。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1, 2, 3
Alternatively, in the method for driving a permanent magnet synchronous motor described in 4, the control power supply for the inverter is provided independently of the DC power supply, that is, in a separate system.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態の回路構
成であり、請求項１及び請求項５に記載した発明の実施
形態に相当する。なお、図８、図１３と同一の構成要素
には同一番号を付してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of the first embodiment of the present invention, which corresponds to the first and fifth embodiments of the present invention. The same components as those in FIGS. 8 and 13 are denoted by the same reference numerals.
【００２４】図１において、６００は永久磁石同期電動
機７を可変速駆動するインバータ、６２０はインバータ
６００の制御装置である。１００は直流電源電圧検出
器、６１０はインバータ６００の入力電圧検出器、６３
０はこれらの電圧検出器１００，６００に接続された直
流回路断検出回路である。なお、インバータ６００の回
路構成は、例えば図１２に示したインバータ６と同様で
ある。In FIG. 1, reference numeral 600 denotes an inverter that drives the permanent magnet synchronous motor 7 at a variable speed, and 620 denotes a control device of the inverter 600. 100 is a DC power supply voltage detector, 610 is an input voltage detector of the inverter 600, 63
Reference numeral 0 denotes a DC circuit disconnection detection circuit connected to these voltage detectors 100 and 600. The circuit configuration of the inverter 600 is the same as that of the inverter 6 shown in FIG. 12, for example.
【００２５】６３０ａは直流回路断検出回路６３０から
出力される直流回路断検出信号であり、制御装置６２０
に入力されている。６４０はインバータ６００の直流入
力電圧制御回路であり、入力電圧設定信号６４０ａと入
力電圧検出信号６４０ｂとが入力され、インバータ６０
０の入力電圧が設定値に一致するようにインバータ出力
電圧位相指令６４０ｃ（θ’）を制御装置６２０に出力
する。６５０は直流回路断警報表示装置であり、直流回
路断検出回路６３０からの直流回路断検出信号６３０ｂ
が入力されて所要の警報保護動作を行う。なお、１０ａ
は直流電源１とは別個独立に設けられた別系統の制御電
源であり、この制御電源１０ａは、インバータ６００の
制御装置６２０、直流回路断検出回路６３０、直流入力
電圧制御回路６４０及び直流回路断警報表示装置６５０
に電源を供給している。Reference numeral 630a denotes a DC circuit disconnection detection signal output from the DC circuit disconnection detection circuit 630.
Has been entered. A DC input voltage control circuit 640 of the inverter 600 receives the input voltage setting signal 640a and the input voltage detection signal 640b, and
Inverter output voltage phase command 640c (θ ′) is output to control device 620 such that the input voltage of 0 matches the set value. Reference numeral 650 denotes a DC circuit disconnection alarm display device, which is a DC circuit disconnection detection signal 630 b from the DC circuit disconnection detection circuit 630.
Is input to perform a required alarm protection operation. In addition, 10a
Is a control power supply of a separate system provided separately and independently from the DC power supply 1, and the control power supply 10a includes a control device 620 of the inverter 600, a DC circuit disconnection detection circuit 630, a DC input voltage control circuit 640, and a DC circuit disconnection. Alarm display device 650
Power is being supplied.
【００２６】インバータ６００の直流入力電圧が正常の
場合、すなわち直流回路断検出回路６３０から直流回路
断検出信号６３０ａ，６３０ｂが出力されていない時
は、制御装置６２０は図８の制御装置６ａと同様の可変
速制御動作を行う。すなわち、平常時には図１１に相当
する制御動作を行っており、指令されたトルク電流成分
Ｉq及び磁化電流成分Ｉdが流れるように、インバータ６
００の出力電圧位相角を電動機無負荷誘起電圧Ｅ0に対
してθとするべく制御している。When the DC input voltage of inverter 600 is normal, that is, when DC circuit disconnection detection signals 630a and 630b are not output from DC circuit disconnection detection circuit 630, control device 620 is similar to control device 6a of FIG. Is performed. That is, in the normal state, the control operation corresponding to FIG. 11 is performed, and the inverter 6 is controlled so that the instructed torque current component Iq and magnetizing current component Id flow.
The output voltage phase angle of 00 is controlled to be θ with respect to the motor no-load induced voltage E 0 .
【００２７】次に、ヒューズ２の溶断や直流回路開閉器
３の遮断動作により、直流回路断（直流電源減圧喪失）
が発生した時の動作を説明する。直流回路断が発生して
も、インバータ６００の制御電源（制御装置６２０等の
電源）は別系統の電源１０ａから供給されているので、
この時でもインバータ６００の制御は可能である。Next, the blow of the fuse 2 or the shut-off operation of the DC circuit switch 3 causes the DC circuit to be cut off (loss of DC power supply pressure loss).
The operation when the error occurs will be described. Even if a DC circuit break occurs, the control power of the inverter 600 (the power of the control device 620 and the like) is supplied from the power supply 10a of another system.
Even at this time, control of inverter 600 is possible.
【００２８】図２はこの時のインバータ６００の制御状
態を示したもので、インバータ６００の入力電圧を規定
値に保つために、直流入力電圧制御回路６４０からの出
力電圧位相指令６４０ｃはθ’になる。これは、インバ
ータ６００と同期電動機７の損失分に相当することを示
している。僅かな電力を発生させるため、微小のトルク
電流成分Ｉq’が必要なためである。FIG. 2 shows the control state of the inverter 600 at this time. In order to keep the input voltage of the inverter 600 at a specified value, the output voltage phase command 640c from the DC input voltage control circuit 640 is set to θ ′. Become. This indicates that it corresponds to the loss of the inverter 600 and the synchronous motor 7. This is because a minute torque current component I q ′ is required to generate a small amount of power.
【００２９】次に、図３は本発明の第２実施形態を示す
もので、請求項２及び請求項５に記載した発明の実施形
態に相当する。この実施形態では、同期電動機７のトル
ク電流成分Ｉqを零にして磁化電流成分Ｉdのみを流すよ
うに、インバータ６００を制御する。前述のように、ト
ルク電流成分Ｉqを零にすると、インバータ６００と同
期電動機７の損失によってインバータ６００の入力電圧
が僅かに低下するが、この時間は短いので特に問題とな
ることはない。Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which corresponds to the second and fifth embodiments of the present invention. In this embodiment, to flow only magnetizing current component I d in the zero torque current component I q of the synchronous motor 7, and controls the inverter 600. As described above, when the torque current component Iq is set to zero, the input voltage of the inverter 600 slightly decreases due to the loss of the inverter 600 and the synchronous motor 7, but this time is short, so that there is no particular problem.
【００３０】図４は本発明の第３実施形態を示すもの
で、請求項３及び請求項５に記載した発明の実施形態に
相当する。この実施形態では、インバータ出力電圧（ベ
クトル）Ｅiを電動機無負荷誘起電圧（ベクトル）Ｅ0と
同相になるように制御（すなわち、図１１のフェザー図
において、θ＝０に制御）することにより、トルク電流
成分Ｉqは零になり、磁化電流成分Ｉdのみが流れる。FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, which corresponds to the third and fifth embodiments of the present invention. In this embodiment, the motor inverter output voltage (vector) E i no-load induced voltage (vector) E 0 and controlled to be in phase (i.e., in the feather of FIG. 11, the control to theta = 0) by , The torque current component Iq becomes zero, and only the magnetizing current component Id flows.
【００３１】図５は本発明の第４実施形態を示すもの
で、請求項４及び請求項５に記載した発明の実施形態に
相当する。この実施形態では、インバータ出力電圧（ベ
クトル）Ｅiと同期電動機７の永久磁石による界磁磁束
（ベクトル）Φとの間の位相角が９０度になるようにイ
ンバータ６００を制御する。これにより、図４と同様に
トルク電流成分Ｉqが零となり、磁化電流成分Ｉdのみが
流れる。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, which corresponds to the fourth and fifth embodiments of the present invention. In this embodiment, the phase angle between the inverter output voltage (vector) E i and the synchronous field magnetic flux by the permanent magnet of the electric motor 7 (Vector) [Phi controls the inverter 600 so that the 90 degrees. Thus, the torque current component Iq becomes zero as in FIG. 4, and only the magnetizing current component Id flows.
【００３２】上記各実施形態のごとく、同期電動機７が
所定の回転速度で回転している際に直流電源電圧が喪失
しても、別系統の制御電源を持つインバータ６００によ
り、同期電動機７のトルク電流成分を微小もしくは零に
するように制御することにより、インバータ６００の直
流入力電圧が過大になるのを防止し、入力直流電圧平滑
コンデンサの過電圧破壊等を未然に防止することができ
る。As in the above embodiments, even if the DC power supply voltage is lost while the synchronous motor 7 is rotating at a predetermined rotational speed, the torque of the synchronous motor 7 is controlled by the inverter 600 having a separate control power supply. By controlling the current component to be small or zero, it is possible to prevent the DC input voltage of the inverter 600 from becoming excessive, and to prevent the input DC voltage smoothing capacitor from being damaged by overvoltage.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、インバー
タの制御電源をインバータの入力直流電源とは別系統か
ら供給して、インバータの直流回路断時でもインバータ
の制御動作を可能にし、かつ、インバータの直流回路断
検出回路により、直流回路断を検知したときに同期電動
機のトルク電流成分が零になるようにインバータの出力
電圧位相を制御するので、次の効果がある。 （１）インバータの直流入力電圧が過電圧になることは
ない。 （２）インバータと同期電動機との間の交流回路開閉器
が不要となり、電動機可変速システムを構成する機器の
小形・軽量化及び低価格化が図れる。 （３）直流回路断が消滅したら、直ちに正常作動に戻る
ので、システムの動作信頼性が高まる。As described above, according to the present invention, the control power of the inverter is supplied from a system different from the input DC power supply of the inverter, and the control operation of the inverter is enabled even when the DC circuit of the inverter is cut off, and In addition, the output voltage phase of the inverter is controlled by the DC circuit disconnection detection circuit of the inverter so that the torque current component of the synchronous motor becomes zero when the DC circuit disconnection is detected. (1) The DC input voltage of the inverter does not become overvoltage. (2) The need for an AC circuit switch between the inverter and the synchronous motor is eliminated, and the components constituting the motor variable speed system can be reduced in size, weight, and cost. (3) When the disconnection of the DC circuit disappears, the operation immediately returns to the normal operation, so that the operation reliability of the system is improved.
【図１】本発明の第１実施形態の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の動作を示すフェザー図である。FIG. 2 is a feather diagram showing the operation of FIG.
【図３】本発明の第２実施形態を示すフェザー図であ
る。FIG. 3 is a feather diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３実施形態を示すフェザー図であ
る。FIG. 4 is a feather diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４実施形態を示すフェザー図であ
る。FIG. 5 is a feather diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図６】誘導電動機の可変速駆動システムの従来技術を
示す回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a conventional technology of a variable speed drive system for an induction motor.
【図７】誘導電動機の代表的な可変速特性図である。FIG. 7 is a typical variable speed characteristic diagram of an induction motor.
【図８】永久磁石同期電動機の可変速駆動システムの従
来技術を示す回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a conventional technology of a variable speed drive system for a permanent magnet synchronous motor.
【図９】永久磁石同期電動機の代表的な可変速特性図で
ある。FIG. 9 is a typical variable speed characteristic diagram of a permanent magnet synchronous motor.
【図１０】図８における電動機無負荷誘起電圧とインバ
ータ最大出力時の出力電圧波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram of the motor no-load induced voltage and the output voltage at the maximum output of the inverter in FIG.
【図１１】図８の動作を示すフェザー図である。FIG. 11 is a feather diagram showing the operation of FIG.
【図１２】図８における直流電源電圧喪失時の動作説明
図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation when the DC power supply voltage in FIG. 8 is lost.
【図１３】永久磁石同期電動機の可変速駆動システムの
他の従来技術を示す回路構成図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing another conventional technique of a variable speed drive system for a permanent magnet synchronous motor.
１ 直流電源 ２ ヒューズ ３ 直流回路開閉器 ７ 永久磁石同期電動機 ７１ 磁極位置検出器 １０ａ 制御電源 １００ 直流電源電圧検出器 ６００ インバータ ６１０ 入力電圧検出器 ６２０ 制御装置 ６３０ 直流回路断検出回路 ６３０ａ，６３０ｂ 直流回路断検出信号 ６４０ 直流入力電圧制御回路 ６４０ａ 入力電圧値設定信号 ６４０ｂ 入力電圧検出信号 ６４０ｃ 出力電圧位相指令 ６５０ 直流回路断警報表示装置 Reference Signs List 1 DC power supply 2 Fuse 3 DC circuit switch 7 Permanent magnet synchronous motor 71 Magnetic pole position detector 10a Control power supply 100 DC power supply voltage detector 600 Inverter 610 Input voltage detector 620 Controller 630 DC circuit disconnection detection circuit 630a, 630b DC circuit Disconnection detection signal 640 DC input voltage control circuit 640a Input voltage value setting signal 640b Input voltage detection signal 640c Output voltage phase command 650 DC circuit disconnection alarm display
Claims (5)
駆動される永久磁石同期電動機であって、前記同期電動
機の無負荷誘起電圧尖頭値が前記直流電源電圧値を超え
て駆動される永久磁石同期電動機の駆動方法において、 前記直流電源と前記インバータとの間の直流回路断によ
る直流電源電圧の喪失を検出する直流回路断検出回路を
備え、前記電動機の回転数が規定値以上である場合にお
いて、前記直流回路断検出回路が直流回路断を検出した
ときに前記インバータの直流入力電圧が規定値以下にな
るように前記インバータを制御することを特徴とする永
久磁石同期電動機の駆動方法。1. A permanent magnet synchronous motor driven by an inverter connected to a DC power supply, wherein the peak value of a no-load induced voltage of the synchronous motor exceeds the DC power supply voltage value. The method for driving a motor, further comprising: a DC circuit disconnection detection circuit that detects a loss of DC power supply voltage due to a DC circuit disconnection between the DC power supply and the inverter, wherein a rotation speed of the motor is equal to or greater than a specified value. A method for driving a permanent magnet synchronous motor, wherein the inverter is controlled such that the DC input voltage of the inverter becomes equal to or less than a specified value when the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection.
動方法において、 前記インバータは、前記同期電動機の電流をトルク電流
成分及び磁化電流成分に分けて制御可能であるととも
に、前記直流回路断検出回路が直流回路断を検出したと
きに、前記インバータにより同期電動機のトルク電流成
分が零になるように制御することを特徴とする永久磁石
同期電動機の駆動方法。2. The method for driving a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the inverter is capable of controlling the current of the synchronous motor separately into a torque current component and a magnetizing current component, and detecting the DC circuit disconnection. A method for driving a permanent magnet synchronous motor, wherein the inverter controls the torque current component of the synchronous motor to be zero when the circuit detects disconnection of the DC circuit.
動方法において、 前記インバータは、その出力電圧ベクトルと前記同期電
動機の無負荷誘起電圧ベクトルとの間の位相角を制御可
能であるとともに、前記直流回路断検出回路が直流回路
断を検出したときに、前記インバータによりその出力電
圧ベクトルと前記同期電動機の無負荷誘起電圧ベクトル
とが同相になるように制御することを特徴とする永久磁
石同期電動機の駆動方法。3. The method of driving a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the inverter is capable of controlling a phase angle between an output voltage vector thereof and a no-load induced voltage vector of the synchronous motor. When the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection, the inverter controls the output voltage vector and the no-load induced voltage vector of the synchronous motor to have the same phase by the inverter. How to drive the motor.
動方法において、 前記インバータは、その出力電圧ベクトルと前記同期電
動機の永久磁石による界磁磁束ベクトルとの間の位相角
を制御可能であるとともに、前記直流回路断検出回路が
直流回路断を検出したときに、前記インバータによりそ
の出力電圧ベクトルと前記界磁磁束ベクトルとの間の位
相角が９０度になるように制御することを特徴とする永
久磁石同期電動機の駆動方法。4. The method for driving a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the inverter is capable of controlling a phase angle between an output voltage vector of the inverter and a field magnetic flux vector of a permanent magnet of the synchronous motor. When the DC circuit disconnection detection circuit detects the DC circuit disconnection, the inverter controls the phase angle between the output voltage vector and the field magnetic flux vector to be 90 degrees by the inverter. To drive a permanent magnet synchronous motor.
石同期電動機の駆動方法において、 前記インバータの制御電源を、前記直流電源とは別個独
立に設けたことを特徴とする永久磁石同期電動機の駆動
方法。5. The method of driving a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein a control power supply for the inverter is provided independently of the DC power supply. How to drive the motor.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10350928A JP2000184770A (en) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | Driving method for permanent magnet synchronous motor |
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| JP10350928A JP2000184770A (en) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | Driving method for permanent magnet synchronous motor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000184770A true JP2000184770A (en) | 2000-06-30 |
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| JP10350928A Pending JP2000184770A (en) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | Driving method for permanent magnet synchronous motor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000184770A (en) |
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- 1998-12-10 JP JP10350928A patent/JP2000184770A/en active Pending
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