JP2001086780A - 突極型同期モータの制御方法 - Google Patents
突極型同期モータの制御方法Info
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- JP2001086780A JP2001086780A JP25844199A JP25844199A JP2001086780A JP 2001086780 A JP2001086780 A JP 2001086780A JP 25844199 A JP25844199 A JP 25844199A JP 25844199 A JP25844199 A JP 25844199A JP 2001086780 A JP2001086780 A JP 2001086780A
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- Japan
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- synchronous motor
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- controlling
- axis current
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Abstract
(57)【要約】
【課題】部品の加工精度や取り付け精度を上げることな
く突極型同期モータの取り付け誤差の許容範囲を広くす
るに好適な突極型同期モータの制御方法を提供する。 【解決手段】インバータから出力される電流の大きさと
位相を制御することによって駆動される突極型同期モー
タの制御方法であって、前記電流の位相を、正転時にお
いて前記同期モータの所定のトルクが保証されうる限界
の位相と、逆転時に前記モータの所定のトルクが保証さ
れる限界の位相の平均値に制御することを特徴とする突
極型同期モータの制御方法とする。 【効果】本発明により、部品の加工精度や取り付け精度
を上げることなく突極型同期モータの取り付け誤差の許
容範囲を広くすることができる。
く突極型同期モータの取り付け誤差の許容範囲を広くす
るに好適な突極型同期モータの制御方法を提供する。 【解決手段】インバータから出力される電流の大きさと
位相を制御することによって駆動される突極型同期モー
タの制御方法であって、前記電流の位相を、正転時にお
いて前記同期モータの所定のトルクが保証されうる限界
の位相と、逆転時に前記モータの所定のトルクが保証さ
れる限界の位相の平均値に制御することを特徴とする突
極型同期モータの制御方法とする。 【効果】本発明により、部品の加工精度や取り付け精度
を上げることなく突極型同期モータの取り付け誤差の許
容範囲を広くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期モータの制御
方法に関わり、特に突極型同期モータの制御方法に関わ
る。
方法に関わり、特に突極型同期モータの制御方法に関わ
る。
【０００２】
【従来の技術】同期モータのトルクを制御するには、モ
ータの磁極位置に対応し、磁界方向（ｄ軸）と直角方向
の電流成分（ｑ軸電流成分）を制御して行う。この技術
は、中野著「サーボ技術とパワーエレクトロニクス」
（共立出版１９９４年９月発行）９４〜９５頁に記載さ
れている。これらの制御を行うには、正確な磁極位置を
検出する手段を必要とする。
ータの磁極位置に対応し、磁界方向（ｄ軸）と直角方向
の電流成分（ｑ軸電流成分）を制御して行う。この技術
は、中野著「サーボ技術とパワーエレクトロニクス」
（共立出版１９９４年９月発行）９４〜９５頁に記載さ
れている。これらの制御を行うには、正確な磁極位置を
検出する手段を必要とする。
【０００３】しかし、実際には、磁極位置検出器の加工
精度や取り付け精度上、検出器の磁極位置と実際の磁極
位置に誤差が生ずる。突極型同期モータでは、図１に示
すように、リラクタンストルクの存在により誘起電圧に
対する電流位相が約２０〜３０°進んだ位相角で最大ト
ルクとなる。従来のように界磁電流を０として制御した
場合、正転方向に対して進み界磁方向に取り付け誤差γ
があった場合、正転時はトルクが増加するが、逆転時に
は強め界磁方向になるため、トルクが減少することにな
る。この取り付け誤差がさらに大きな場合には、トルク
不足によりモータを駆動することができなくなる。結局
正転、逆転ともに所要トルクを満足できる取り付け誤差
の許容範囲は、図２で表される。図のように取り付け誤
差の許容範囲は、強め界磁方向のずれγ2で決まる。所
要トルクを満足するためには位置検出器の誤差が少なく
なるようにしなければならない。従って、部品の加工精
度や取り付け精度を上げることになり、コストが高くな
り、また作業量が多くなる。
精度や取り付け精度上、検出器の磁極位置と実際の磁極
位置に誤差が生ずる。突極型同期モータでは、図１に示
すように、リラクタンストルクの存在により誘起電圧に
対する電流位相が約２０〜３０°進んだ位相角で最大ト
ルクとなる。従来のように界磁電流を０として制御した
場合、正転方向に対して進み界磁方向に取り付け誤差γ
があった場合、正転時はトルクが増加するが、逆転時に
は強め界磁方向になるため、トルクが減少することにな
る。この取り付け誤差がさらに大きな場合には、トルク
不足によりモータを駆動することができなくなる。結局
正転、逆転ともに所要トルクを満足できる取り付け誤差
の許容範囲は、図２で表される。図のように取り付け誤
差の許容範囲は、強め界磁方向のずれγ2で決まる。所
要トルクを満足するためには位置検出器の誤差が少なく
なるようにしなければならない。従って、部品の加工精
度や取り付け精度を上げることになり、コストが高くな
り、また作業量が多くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
問題点に鑑み、部品の加工精度や取り付け精度を上げる
ことなく突極型同期モータの取り付け誤差の許容範囲を
広くするに好適な突極型同期モータの制御方法を提供す
ることにある。
問題点に鑑み、部品の加工精度や取り付け精度を上げる
ことなく突極型同期モータの取り付け誤差の許容範囲を
広くするに好適な突極型同期モータの制御方法を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】図３に示すように、電流
位相を、同期モータ５６の所要トルクが保証される限界
の弱め界磁方向の位相γ1と、モータの所要トルクが保
証される限界の強め界磁方向の位相γ2の平均値γ0に制
御することによって、取り付け誤差の許容範囲を広くす
ることができる。
位相を、同期モータ５６の所要トルクが保証される限界
の弱め界磁方向の位相γ1と、モータの所要トルクが保
証される限界の強め界磁方向の位相γ2の平均値γ0に制
御することによって、取り付け誤差の許容範囲を広くす
ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図４に、本発明の一実施形態によ
る突極型同期モータの制御装置を示す。
る突極型同期モータの制御装置を示す。
【０００７】図３において、交流電源５１の交流電圧は
ダイオードで構成したコンバータ５２によって直流に変
換され、この直流電圧は平滑コンデンサ５３で平滑さ
れ、平滑された直流は更にインバータ５４で、可変電圧
・可変周波数の交流に変換される。インバータ５４の出
力は永久磁石式同期モータ５６に供給され、これにより
同期モータ５６を可変速駆動する。永久磁石式同期モー
タ５６の回転軸は負荷５９に接続され、さらに、位置検
出器５７、速度検出器５８に接続される。位置検出器５
７は、レゾルバやエンコーダなどが用いられ、同期モー
タ５６の電機子と永久磁石界磁の相対的位置、すなわ
ち、回転角を検出する。速度検出器５８は、エンコーダ
などが用いられ、同期モータ５６の回転速度を検出す
る。図示の例では、位置検出器５７、速度検出器５８を
機能に分け、別記したが、実際にはレゾルバやエンコー
ダなど同一の機器により構成してもよい。
ダイオードで構成したコンバータ５２によって直流に変
換され、この直流電圧は平滑コンデンサ５３で平滑さ
れ、平滑された直流は更にインバータ５４で、可変電圧
・可変周波数の交流に変換される。インバータ５４の出
力は永久磁石式同期モータ５６に供給され、これにより
同期モータ５６を可変速駆動する。永久磁石式同期モー
タ５６の回転軸は負荷５９に接続され、さらに、位置検
出器５７、速度検出器５８に接続される。位置検出器５
７は、レゾルバやエンコーダなどが用いられ、同期モー
タ５６の電機子と永久磁石界磁の相対的位置、すなわ
ち、回転角を検出する。速度検出器５８は、エンコーダ
などが用いられ、同期モータ５６の回転速度を検出す
る。図示の例では、位置検出器５７、速度検出器５８を
機能に分け、別記したが、実際にはレゾルバやエンコー
ダなど同一の機器により構成してもよい。
【０００８】今、速度指令装置６１から速度指令ω*が
出力されると、速度検出器５８の出力信号ωとの偏差Δ
ωが速度制御装置６２に入力される。速度制御装置６２
は、この偏差に応じて働き、その出力信号は同期モータ
５６のトルク指令信号T*になる。速度制御装置６２の出
力信号T*は、ｑ軸電流指令装置６３に入力され、ｑ軸電
流指令装置６３ではトルク指令信号T*に応じたｑ軸電流
指令Iq*が演算される。 ｑ軸電流指令Iq*は、同期モー
タ５６の電機子電流ベクトルの磁界方向と直交する成分
の指令であり、電流制御装置６５に入力される。
出力されると、速度検出器５８の出力信号ωとの偏差Δ
ωが速度制御装置６２に入力される。速度制御装置６２
は、この偏差に応じて働き、その出力信号は同期モータ
５６のトルク指令信号T*になる。速度制御装置６２の出
力信号T*は、ｑ軸電流指令装置６３に入力され、ｑ軸電
流指令装置６３ではトルク指令信号T*に応じたｑ軸電流
指令Iq*が演算される。 ｑ軸電流指令Iq*は、同期モー
タ５６の電機子電流ベクトルの磁界方向と直交する成分
の指令であり、電流制御装置６５に入力される。
【０００９】一方、ｄ軸電流指令装置６４は、ｄ軸電流
指令Id*を演算する。ｄ軸電流指令Id*は同期モータ５６
の電機子電流ベクトルの磁界と同方向成分の指令であ
り、その指令信号は、次式によって計算される。
指令Id*を演算する。ｄ軸電流指令Id*は同期モータ５６
の電機子電流ベクトルの磁界と同方向成分の指令であ
り、その指令信号は、次式によって計算される。
【００１０】
【数１】Id1*＝Iq1*× tanγ0 (1) ここで、電流位相γ0は、図２に示すように、同期モー
タ５６の所要トルクが保証される限界の弱め界磁方向の
位相γ1と、モータの所要トルクが保証される限界の強
め界磁方向の位相γ2の平均値、または、正転時におい
て同期モータ５６の所定のトルクが保証されうる限界の
位相と、逆転時に所定のトルクが保証される限界の位相
の平均値とする。
タ５６の所要トルクが保証される限界の弱め界磁方向の
位相γ1と、モータの所要トルクが保証される限界の強
め界磁方向の位相γ2の平均値、または、正転時におい
て同期モータ５６の所定のトルクが保証されうる限界の
位相と、逆転時に所定のトルクが保証される限界の位相
の平均値とする。
【００１１】このｄ軸電流指令信号Id*も電流制御装置
６５に入力される。電流制御装置６５は、位置検出器５
７からの信号をもとに、電流検出器５５で検出した実際
の電流が指令通りに流れるように制御するためのもの
で、その出力はｄ軸及びｑ軸の直流電圧指令Vd*、Vq*に
なる。電流制御装置６５の出力信号Vd*、Vq*はＰＷＭパ
ルス発生装置６６に入力され、ＰＷＭパルス発生装置６
６では位相検出器５７からの信号と直流の電圧指令信号
Vd*、Vq*とをもとにインバータ５４を駆動するＰＷＭパ
ルス信号をインバータ５４に出力する。インバータ５４
ではＰＷＭパルス発生装置６６からのＰＷＭパルス信号
により、ＰＷＭ制御が実行され、インバータ５４の出力
電圧、出力周波数が制御される。このようにして、同期
モータ５６に流れる電流が制御され、結果として、磁極
位置検出器の取り付け誤差に対する許容範囲を広げるこ
とができる。
６５に入力される。電流制御装置６５は、位置検出器５
７からの信号をもとに、電流検出器５５で検出した実際
の電流が指令通りに流れるように制御するためのもの
で、その出力はｄ軸及びｑ軸の直流電圧指令Vd*、Vq*に
なる。電流制御装置６５の出力信号Vd*、Vq*はＰＷＭパ
ルス発生装置６６に入力され、ＰＷＭパルス発生装置６
６では位相検出器５７からの信号と直流の電圧指令信号
Vd*、Vq*とをもとにインバータ５４を駆動するＰＷＭパ
ルス信号をインバータ５４に出力する。インバータ５４
ではＰＷＭパルス発生装置６６からのＰＷＭパルス信号
により、ＰＷＭ制御が実行され、インバータ５４の出力
電圧、出力周波数が制御される。このようにして、同期
モータ５６に流れる電流が制御され、結果として、磁極
位置検出器の取り付け誤差に対する許容範囲を広げるこ
とができる。
【００１２】以上のように、本発明によれば、部品の加
工精度や取り付け精度を上げることなく突極型同期モー
タの取り付け誤差の許容範囲を広くすることができる。
工精度や取り付け精度を上げることなく突極型同期モー
タの取り付け誤差の許容範囲を広くすることができる。
【００１３】図５は本発明をエレベータに応用した実施
例を示す。図において図１と同一番号のものは同一物を
示す。同期モータ５６の軸端にシーブ２を接続し、シー
ブ２に巻付けられたロープ４を介して乗りかご１とカウ
ンタウエイト３が接続される。
例を示す。図において図１と同一番号のものは同一物を
示す。同期モータ５６の軸端にシーブ２を接続し、シー
ブ２に巻付けられたロープ４を介して乗りかご１とカウ
ンタウエイト３が接続される。
【００１４】同期モータ５６、すなわちシーブ２の回転
にしたがって乗りかご１は昇降する。
にしたがって乗りかご１は昇降する。
【００１５】本発明による制御装置は、エレベータのよ
うに正逆転を必ず行う負荷特性をもつ駆動系に適用する
と効果がある。
うに正逆転を必ず行う負荷特性をもつ駆動系に適用する
と効果がある。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、部品の加工精度や取り付
け精度を上げることなく突極型同期モータの取り付け誤
差の許容範囲を広くすることができる。
け精度を上げることなく突極型同期モータの取り付け誤
差の許容範囲を広くすることができる。
【図１】突極型同期モータのトルク曲線を表す図であ
る。
る。
【図２】従来の突極型同期モータの制御原理を表す図で
ある。
ある。
【図３】本発明による突極型同期モータの制御原理を表
す図である。
す図である。
【図４】本発明の突極型同期モータの制御方法を適用し
た一実施例を表すブロック図である。
た一実施例を表すブロック図である。
【図５】本発明の突極型同期モータの制御方法のエレベ
ータへの適用例を表すブロック図である。
ータへの適用例を表すブロック図である。
５６…同期モータ、５７…位置検出器、５８…速度検出
器、６１…速度指令装置、６２…速度制御装置、６３…
ｑ軸電流指令装置、６４…ｄ軸電流指令装置、６５…電
流制御装置、５４…インバータ。
器、６１…速度指令装置、６２…速度制御装置、６３…
ｑ軸電流指令装置、６４…ｄ軸電流指令装置、６５…電
流制御装置、５４…インバータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二瓶 秀樹 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所昇降機事業部内 (72)発明者 大沼 直人 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸事業所内 (72)発明者 鈴木 靖孝 東京都千代田区神田錦町一丁目６番地 株 式会社日立ビルシステム内 Ｆターム(参考） 5H550 AA07 BB10 DD04 EE01 FF10 GG01 GG03 GG05 HB07 HB16 LL07 LL22 5H576 AA07 BB10 CC05 DD05 EE10 EE11 FF10 GG01 GG02 GG04 LL07 LL22
Claims (3)
- 【請求項１】 インバータから出力される電流の大きさ
と位相を制御することによって駆動される突極型同期モ
ータの制御方法であって、前記同期モータの所要トルク
が保証されうる最大の弱め界磁方向の位相である第１の
位相と、前記同期モータの所要トルクが保証されうる最
大の強め界磁方向の位相である第２の位相とを用いて、
前記電流の位相を第１の位相と第２の位相の平均値に制
御することを特徴とする突極型同期モータの制御方法。 - 【請求項２】 インバータから出力される電流の大きさ
と位相を制御することによって駆動される突極型同期モ
ータの制御方法であって、磁極位置検出器の取り付け誤
差に基づく位相誤差があったときに、正転時において前
記同期モータの所定のトルクが保証されうる最大の位相
誤差である第１の位相と、逆転時に前記モータの所定の
トルクが保証されうる最大の位相誤差である第２の位相
とを用いて、前記電流の位相を第１の位相と第２の位相
の平均値に制御することを特徴とする突極型同期モータ
の制御方法。 - 【請求項３】 特許請求の範囲第１項または第２項記載
の突極型同期モータの制御装置であって、前記同期モー
タの負荷としてエレベータを駆動することを特徴とする
突極型同期モータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25844199A JP2001086780A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 突極型同期モータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25844199A JP2001086780A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 突極型同期モータの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086780A true JP2001086780A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17320256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25844199A Pending JP2001086780A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 突極型同期モータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001086780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6803739B2 (en) | 2001-09-04 | 2004-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling synchronous motor |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25844199A patent/JP2001086780A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6803739B2 (en) | 2001-09-04 | 2004-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling synchronous motor |
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