JP2001169598A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
同期電動機の制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、循環電流型サイクロコンバータの
ような特別な電力変換器を必要とすることなく、電力変
換器の発生無効電力を制御することを目的とする。 【解決手段】 三相同期電動機２を駆動する電力変換器
１の受電部に無効電力検出器１５を設け、この無効電力
検出器１５の無効電力検出値と無効電力基準１６を入力
して無効電力検出値を無効電力基準に追従させる制御信
号を出力する無効電力制御回路１７を設け、この無効電
力制御回路１７からの制御信号を電流基準演算器７から
のｄ軸電流基準に加算して電力変換器１の発生無効電力
を制御することを特徴とする。
ような特別な電力変換器を必要とすることなく、電力変
換器の発生無効電力を制御することを目的とする。 【解決手段】 三相同期電動機２を駆動する電力変換器
１の受電部に無効電力検出器１５を設け、この無効電力
検出器１５の無効電力検出値と無効電力基準１６を入力
して無効電力検出値を無効電力基準に追従させる制御信
号を出力する無効電力制御回路１７を設け、この無効電
力制御回路１７からの制御信号を電流基準演算器７から
のｄ軸電流基準に加算して電力変換器１の発生無効電力
を制御することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機をサイ
クロコンバータ等の可変電圧、可変周波数電源で駆動す
る際の制御装置に係わり、特に電力変換器の発生無効電
力を制御して系統の力率を一定に保つことが可能な同期
電動機の制御装置に関する。
クロコンバータ等の可変電圧、可変周波数電源で駆動す
る際の制御装置に係わり、特に電力変換器の発生無効電
力を制御して系統の力率を一定に保つことが可能な同期
電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機を可変電圧、可変周波数で駆
動する方式には他励転流を用いた無整流子電動機やベク
トル制御を用いた駆動方式がある。このうちベクトル制
御は高性能な駆動が可能で、速い応答や精密な制御を要
する分野に適用されている。
動する方式には他励転流を用いた無整流子電動機やベク
トル制御を用いた駆動方式がある。このうちベクトル制
御は高性能な駆動が可能で、速い応答や精密な制御を要
する分野に適用されている。
【０００３】図１２は、従来の同期電動機の制御装置の
一例であり、１は電力変換器、２は三相同期電動機、１
４はその界磁巻線、３は三相同期電動機の回転子位置を
検出する位置検出器、４は界磁用電力変換器、５は位置
演算器、６は電機子磁束を演算する磁束演算器、７は
ｄ、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準を演算する電流
基準演算器、８はｄ、ｑ軸上での各電圧基準を演算する
電圧基準演算器としての機能を持つ増幅器、９は増幅
器、１０はｄ、ｑ軸上での各電圧基準を三相電圧基準に
変換する座標変換器、１１は電機子電流の電流検出器、
１２は界磁電流の電流検出器、１３はｄｑ軸電流演算器
である。図１３は、図１２における磁束演算器６の内部
構成の詳細を示す図であり、６１、６４は進み遅れ器、
６２、６３、６５、６６は比例器、６７は角度演算器で
ある。
一例であり、１は電力変換器、２は三相同期電動機、１
４はその界磁巻線、３は三相同期電動機の回転子位置を
検出する位置検出器、４は界磁用電力変換器、５は位置
演算器、６は電機子磁束を演算する磁束演算器、７は
ｄ、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準を演算する電流
基準演算器、８はｄ、ｑ軸上での各電圧基準を演算する
電圧基準演算器としての機能を持つ増幅器、９は増幅
器、１０はｄ、ｑ軸上での各電圧基準を三相電圧基準に
変換する座標変換器、１１は電機子電流の電流検出器、
１２は界磁電流の電流検出器、１３はｄｑ軸電流演算器
である。図１３は、図１２における磁束演算器６の内部
構成の詳細を示す図であり、６１、６４は進み遅れ器、
６２、６３、６５、６６は比例器、６７は角度演算器で
ある。
【０００４】そして、三相同期電動機２の電機子電流と
界磁電流を電流検出器１１、１２でそれぞれ検出する。
一方、位置検出器３と位置演算器５では、三相同期電動
機２の回転子磁極の位置を検出し演算する。電流検出器
１１で検出した三相電機子電流は、ｄｑ軸電流演算器１
３で位置演算器５からの位置信号とともにｄ、ｑ軸上で
の電流検出値ｉｄ、ｉｑとして演算される。このｉｄ、
ｉｑの値と界磁電流検出値とから磁束演算器６により電
機子磁束が演算される。磁束演算器６では、検出電流と
磁極位置から回転子磁極に平行なｄ軸磁束と、これに直
交するｑ軸磁束を演算する。電流基準演算器７では、ト
ルク指令Ｔ* を磁束指令Φ* で除算してトルク分電流指
令ｉＴ* を求め、さらにトルク分電流指令ｉＴ* と磁束
指令Φ*と前記磁束演算値とからｉＴ* が磁束方向に直
交するべく電機子電流基準値ｉｄ* 、ｉｑ* 及び界磁電
流基準ｉｆ* を演算する。図１３に示した磁束演算器６
は、ｄ、ｑ軸上で表した三相同期電動機２の電圧方程式
から出発し、ｄ、ｑ軸上の磁束を演算する演算式をブロ
ック図で表したものである。ｄ軸磁束Φｄとｑ軸磁束Φ
ｑは次式で示される。
界磁電流を電流検出器１１、１２でそれぞれ検出する。
一方、位置検出器３と位置演算器５では、三相同期電動
機２の回転子磁極の位置を検出し演算する。電流検出器
１１で検出した三相電機子電流は、ｄｑ軸電流演算器１
３で位置演算器５からの位置信号とともにｄ、ｑ軸上で
の電流検出値ｉｄ、ｉｑとして演算される。このｉｄ、
ｉｑの値と界磁電流検出値とから磁束演算器６により電
機子磁束が演算される。磁束演算器６では、検出電流と
磁極位置から回転子磁極に平行なｄ軸磁束と、これに直
交するｑ軸磁束を演算する。電流基準演算器７では、ト
ルク指令Ｔ* を磁束指令Φ* で除算してトルク分電流指
令ｉＴ* を求め、さらにトルク分電流指令ｉＴ* と磁束
指令Φ*と前記磁束演算値とからｉＴ* が磁束方向に直
交するべく電機子電流基準値ｉｄ* 、ｉｑ* 及び界磁電
流基準ｉｆ* を演算する。図１３に示した磁束演算器６
は、ｄ、ｑ軸上で表した三相同期電動機２の電圧方程式
から出発し、ｄ、ｑ軸上の磁束を演算する演算式をブロ
ック図で表したものである。ｄ軸磁束Φｄとｑ軸磁束Φ
ｑは次式で示される。
【０００５】
【数１】 Φｄ＝Ｌａｄ（１＋Ｔｄ２ｓ）／（１＋Ｔｄ１ｓ） ×（ｉｄ＋ｉｆ）＋ｌａ×ｉｄ …（１） Φｑ＝Ｌａｑ（１＋Ｔｑ２ｓ）／（１＋Ｔｑ１ｓ） ×ｉｑ＋ｌａ×ｉｑ …（２） ここでｓはラプラス演算子、Ｌａｄ、Ｌａｑはｄ、ｑ軸
の相互インダクタンス、ｌａは電機子漏れインダクタン
ス、Ｔｄ１、Ｔｑ１はそれぞれｄ、ｑ軸のダンパ抵抗と
同期インダクタンスに関わる時定数、Ｔｄ２、Ｔｑ２は
それぞれｄ、ｑ軸のダンパ抵抗とダンパ漏れインダクタ
ンスに関わる時定数である。ｄ軸磁束は界磁電流とｄ軸
電機子電流の和から演算され、ｑ軸磁束はｑ軸電流から
演算される。磁束のｄ軸方向に対する角度δは、 δ＝ｔａｎ-1（Φｑ／Φｄ） …（３） で演算される。
の相互インダクタンス、ｌａは電機子漏れインダクタン
ス、Ｔｄ１、Ｔｑ１はそれぞれｄ、ｑ軸のダンパ抵抗と
同期インダクタンスに関わる時定数、Ｔｄ２、Ｔｑ２は
それぞれｄ、ｑ軸のダンパ抵抗とダンパ漏れインダクタ
ンスに関わる時定数である。ｄ軸磁束は界磁電流とｄ軸
電機子電流の和から演算され、ｑ軸磁束はｑ軸電流から
演算される。磁束のｄ軸方向に対する角度δは、 δ＝ｔａｎ-1（Φｑ／Φｄ） …（３） で演算される。
【０００６】図１２の電流基準演算器７は、トルク指令
Ｔ* と角度δから、ｄ、ｑ軸の電機子電流基準値ｉ
ｄ* 、ｉｑ* と界磁電流基準ｉｆ* を次式により演算す
る。
Ｔ* と角度δから、ｄ、ｑ軸の電機子電流基準値ｉ
ｄ* 、ｉｑ* と界磁電流基準ｉｆ* を次式により演算す
る。
【０００７】
【数２】 ｉＴ* ＝Ｔ* ／Φ* …（４） ｉｄ* ＝−ｉＴ* ・sin δ …（５） ｉｑ* ＝ｉＴ* ・cos δ …（６） ｉｆ* ＝（Φ* ・cos δ−（Ｌａｄ＋ｌａ）×ｉｄ）／Ｌａｄ …（７） 即ち、トルク分電流は演算された磁束と直交するように
指令する。演算された電流基準値ｉｄ* 、ｉｑ* は検出
値ｉｄ、ｉｑと比較され、増幅器８によってｄ、ｑ軸の
電圧基準値ｖｄ* 、ｖｑ* として出力される。増幅器８
は通常比例積分器により構成されている。この電圧基準
値ｖｄ* 、ｖｑ* は位置演算器５の出力との合成で三相
巻線電圧ｖｕ* 、ｖｖ* 、ｖｗ* を得る。この値は回転
電気角周波数で変化する交流量となる。一方、三相同期
電動機２の界磁電流は基準ｉｆ* と検出値とを比較し、
その偏差に応じて増幅器９により界磁電圧基準ｖｆ* を
得て、界磁用電力変換器４が駆動される。
指令する。演算された電流基準値ｉｄ* 、ｉｑ* は検出
値ｉｄ、ｉｑと比較され、増幅器８によってｄ、ｑ軸の
電圧基準値ｖｄ* 、ｖｑ* として出力される。増幅器８
は通常比例積分器により構成されている。この電圧基準
値ｖｄ* 、ｖｑ* は位置演算器５の出力との合成で三相
巻線電圧ｖｕ* 、ｖｖ* 、ｖｗ* を得る。この値は回転
電気角周波数で変化する交流量となる。一方、三相同期
電動機２の界磁電流は基準ｉｆ* と検出値とを比較し、
その偏差に応じて増幅器９により界磁電圧基準ｖｆ* を
得て、界磁用電力変換器４が駆動される。
【０００８】このように、電機子電流と界磁電流とから
ｄ、ｑ軸上の磁束を演算し、電機子のトルク分電流を、
演算した磁束と直交するように流すことにより、同一の
電機子電流でも高いトルクが得られる。
ｄ、ｑ軸上の磁束を演算し、電機子のトルク分電流を、
演算した磁束と直交するように流すことにより、同一の
電機子電流でも高いトルクが得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の同期電動機の制
御装置は、本来、可変電圧・可変周波数の電力変換器が
発生する無効電力を制御することを目的としている訳で
はない。一方、電力変換器の発生無効電力を制御するた
めに、電力変換器に循環電流型サイクロコンバータを用
いて、循環電流を増減させる方式は、従来より広く用い
られている。しかしながら、循環電流型サイクロコンバ
ータという特別の電力変換器を必要とするため、一般に
は高価となる。
御装置は、本来、可変電圧・可変周波数の電力変換器が
発生する無効電力を制御することを目的としている訳で
はない。一方、電力変換器の発生無効電力を制御するた
めに、電力変換器に循環電流型サイクロコンバータを用
いて、循環電流を増減させる方式は、従来より広く用い
られている。しかしながら、循環電流型サイクロコンバ
ータという特別の電力変換器を必要とするため、一般に
は高価となる。
【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
循環電流型サイクロコンバータのような特別な電力変換
器を必要とすることなく、電力変換器の発生無効電力を
制御することができる同期電動機の制御装置を提供する
ことを目的とする。
循環電流型サイクロコンバータのような特別な電力変換
器を必要とすることなく、電力変換器の発生無効電力を
制御することができる同期電動機の制御装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、同期電動機の電機子電流を
検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転子位置を
検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出電流から
前記位置検出器の検出信号により前記回転子の磁極と同
一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向である
ｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記
同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前
記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力から前記同
期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指
令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び
界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、
ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ
軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電
圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上
での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周
波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力変換器に供
給する座標変換器と、前記電力変換器の受電部に無効電
力を検出する無効電力検出器と、この無効電力検出器か
らの無効電力検出値と無効電力基準とを入力して当該無
効電力検出値を前記無効電力基準に追従させる制御信号
を出力する無効電力制御回路とを設け、この無効電力制
御回路からの制御信号を前記電流基準演算器からのｄ軸
電流基準に加算して前記電力変換器の発生無効電力を制
御することを要旨とする。この構成により、同期電動機
の無効電力が増減すると、これに応じて電力変換器の無
効電力も増減する。無効電力制御回路からの制御信号を
ｄ軸電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減す
ることで、電力変換器の発生無効電力が制御される。
に、請求項１記載の発明は、同期電動機の電機子電流を
検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転子位置を
検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出電流から
前記位置検出器の検出信号により前記回転子の磁極と同
一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向である
ｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記
同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前
記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力から前記同
期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指
令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び
界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、
ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ
軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電
圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上
での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周
波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力変換器に供
給する座標変換器と、前記電力変換器の受電部に無効電
力を検出する無効電力検出器と、この無効電力検出器か
らの無効電力検出値と無効電力基準とを入力して当該無
効電力検出値を前記無効電力基準に追従させる制御信号
を出力する無効電力制御回路とを設け、この無効電力制
御回路からの制御信号を前記電流基準演算器からのｄ軸
電流基準に加算して前記電力変換器の発生無効電力を制
御することを要旨とする。この構成により、同期電動機
の無効電力が増減すると、これに応じて電力変換器の無
効電力も増減する。無効電力制御回路からの制御信号を
ｄ軸電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減す
ることで、電力変換器の発生無効電力が制御される。
【００１２】請求項２記載の発明は、同期電動機の電機
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、前記
電流基準演算器は前記ｄ軸、ｑ軸の電流基準を前記同期
電動機の電機子磁束と同一方向のｍ軸電流基準と直交方
向のｔ軸電流基準とに分解し、前記無効電力制御回路か
らの制御信号を前記ｍ軸電流基準に加算して前記電力変
換器の発生無効電力を制御することを要旨とする。この
構成により、無効電力制御回路からの制御信号は、電機
子磁束と同一方向のｍ軸電流基準に対する制御信号とし
て電流基準演算器に入力され、この制御信号をｍ軸電流
基準に加算して同期電動機の無効電力を増減すること
で、電力変換器の発生無効電力が制御される。
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、前記
電流基準演算器は前記ｄ軸、ｑ軸の電流基準を前記同期
電動機の電機子磁束と同一方向のｍ軸電流基準と直交方
向のｔ軸電流基準とに分解し、前記無効電力制御回路か
らの制御信号を前記ｍ軸電流基準に加算して前記電力変
換器の発生無効電力を制御することを要旨とする。この
構成により、無効電力制御回路からの制御信号は、電機
子磁束と同一方向のｍ軸電流基準に対する制御信号とし
て電流基準演算器に入力され、この制御信号をｍ軸電流
基準に加算して同期電動機の無効電力を増減すること
で、電力変換器の発生無効電力が制御される。
【００１３】請求項３記載の発明は、同期電動機の電機
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、前記
各電流基準のｄ軸、ｑ軸における角度を電流角θとおい
たとき、前記無効電力制御回路からの制御信号を前記電
流角θに加算して前記電力変換器の発生無効電力を制御
することを要旨とする。この構成により、無効電力制御
回路からの制御信号は、ｄ軸、ｑ軸間の電流角θに対す
る補正信号として電流基準演算器に入力され、この制御
信号を電流角θに加算して同期電動機の無効電力を増減
することで、電力変換器の発生無効電力が制御される。
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、前記
各電流基準のｄ軸、ｑ軸における角度を電流角θとおい
たとき、前記無効電力制御回路からの制御信号を前記電
流角θに加算して前記電力変換器の発生無効電力を制御
することを要旨とする。この構成により、無効電力制御
回路からの制御信号は、ｄ軸、ｑ軸間の電流角θに対す
る補正信号として電流基準演算器に入力され、この制御
信号を電流角θに加算して同期電動機の無効電力を増減
することで、電力変換器の発生無効電力が制御される。
【００１４】請求項４記載の発明は、同期電動機の電機
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、この
無効電力制御回路からの制御信号を前記電流基準演算器
からのｑ軸電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御することを要旨とする。この構成により、
ｄ軸電流と直交するｑ軸電流が変化すると同期電動機の
有効電力が変化し、この有効電力の変化により無効電力
も増減する。無効電力制御回路からの制御信号をｑ軸電
流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減すること
で、電力変換器の発生無効電力が制御される。
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、この
無効電力制御回路からの制御信号を前記電流基準演算器
からのｑ軸電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御することを要旨とする。この構成により、
ｄ軸電流と直交するｑ軸電流が変化すると同期電動機の
有効電力が変化し、この有効電力の変化により無効電力
も増減する。無効電力制御回路からの制御信号をｑ軸電
流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減すること
で、電力変換器の発生無効電力が制御される。
【００１５】請求項５記載の発明は、同期電動機の電機
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、この
無効電力制御回路からの制御信号を前記電流基準演算器
からの界磁電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御することを要旨とする。この構成により、
無効電力制御回路からの制御信号は、界磁電流に対する
補正信号として電流基準演算器に入力され、この制御信
号を界磁電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増
減することで、電力変換器の発生無効電力が制御され
る。
子電流を検出する電流検出器と、前記同期電動機の回転
子位置を検出する位置検出器と、前記電流検出器の検出
電流から前記位置検出器の検出信号により前記回転子の
磁極と同一方向であるｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方
向であるｑ軸方向成分のｑ軸電流を演算する電流演算器
と、前記同期電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出
器と、前記電流演算器と前記界磁電流検出器の両出力か
ら前記同期電動機の電機子磁束を演算する磁束演算器
と、磁束指令及びトルク指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電
流基準及び界磁電流基準を演算する電流基準演算器と、
前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準と前記電流演算器で演算し
たｄ軸、ｑ軸の各電流との偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸
上での各電圧基準を演算する電圧基準演算器と、このｄ
軸、ｑ軸上での各電圧基準を電圧基準に変換して可変電
圧、可変周波数の電力で前記同期電動機を駆動する電力
変換器に供給する座標変換器と、前記電力変換器の受電
部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無効電
力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを入力
して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従させ
る制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、この
無効電力制御回路からの制御信号を前記電流基準演算器
からの界磁電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御することを要旨とする。この構成により、
無効電力制御回路からの制御信号は、界磁電流に対する
補正信号として電流基準演算器に入力され、この制御信
号を界磁電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増
減することで、電力変換器の発生無効電力が制御され
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１７】図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形
態を示す図である。なお、図１及び後述の第２の実施の
形態以下の各構成を示す図において前記図１２における
構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を
以って示し、重複した説明を省略する。まず、図１を用
いて本実施の形態の構成を説明すると、同図において、
１５は無効電力検出器、１６は無効電力基準、１７は無
効電力制御回路である。無効電力制御回路１７は、無効
電力基準１６と無効電力検出器１５の出力である無効電
力検出値とを入力して、無効電力基準に無効電力検出値
が追従するように制御信号を出力する。無効電力制御回
路１７の制御信号出力は電流基準演算器７の出力である
ｄ軸電流基準ｉｄ* に加算され、新たなｄ軸電流基準と
して増幅器（電圧基準演算器）８に入力されるようにな
っている。
態を示す図である。なお、図１及び後述の第２の実施の
形態以下の各構成を示す図において前記図１２における
構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を
以って示し、重複した説明を省略する。まず、図１を用
いて本実施の形態の構成を説明すると、同図において、
１５は無効電力検出器、１６は無効電力基準、１７は無
効電力制御回路である。無効電力制御回路１７は、無効
電力基準１６と無効電力検出器１５の出力である無効電
力検出値とを入力して、無効電力基準に無効電力検出値
が追従するように制御信号を出力する。無効電力制御回
路１７の制御信号出力は電流基準演算器７の出力である
ｄ軸電流基準ｉｄ* に加算され、新たなｄ軸電流基準と
して増幅器（電圧基準演算器）８に入力されるようにな
っている。
【００１８】次に、上述のように構成された本実施の形
態の作用を説明する。三相同期電動機２が発生する電圧
は、磁束の時間的変化であり、ｄ、ｑ軸電圧はそれぞれ
以下の式で示される。
態の作用を説明する。三相同期電動機２が発生する電圧
は、磁束の時間的変化であり、ｄ、ｑ軸電圧はそれぞれ
以下の式で示される。
【００１９】 ｖｄ＝−ωΦｑ …（８） ｖｑ＝ωΦｄ …（９） （ωは電気角周波数） 損失を無視した有効電力Ｐは、 Ｐ＝ｖｄ・ｉｄ＋ｖｑ・ｉｑ …（10） 皮相電力Ｐｉは、
【数３】 Ｐｉ＝Ｖ・Ｉ＝√（ｖｄ2 ＋ｖｑ2 ）＊（ｉｄ2 ＋ｉｑ2 ） …（11） 無効電力は、 Ｑ＝√（Ｐｉ2 −Ｐ2 ） …（12） となる。サイクロコンバータのように直流リンク部分が
ない電力変換器の場合は、同期電動機の無効電力が増加
すれば、電力変換器の無効電力も増加するので、同期電
動機の無効電力を増減させて、発生無効電力を制御する
ことができる。
ない電力変換器の場合は、同期電動機の無効電力が増加
すれば、電力変換器の無効電力も増加するので、同期電
動機の無効電力を増減させて、発生無効電力を制御する
ことができる。
【００２０】式（１）、（２）より、定常的な状態で
は、ｄ、ｑ軸の磁束Φｄ、Φｑは、
は、ｄ、ｑ軸の磁束Φｄ、Φｑは、
【数４】 Φｄ＝Ｌａｄ×（ｉｄ＋ｉｆ）＋ｌａ×ｉｄ …（13） Φｑ＝Ｌａｑ×ｉｑ＋ｌａ×ｉｑ …（14） これを式（８）、（９）に代入して、
【数５】 ｖｄ＝−ω（Ｌａｑ×ｉｑ＋ｌａ×ｉｑ） …（15） ｖｑ＝ω（Ｌａｄ×（ｉｄ＋ｉｆ）＋ｌａ×ｉｄ） …（16） 式（１０）より、
【数６】 Ｐ＝ω（Ｌａｄ−Ｌａｑ）ｉｑ・ｉｄ＋ωＬａｄ・ｉｆ・ｉｑ …（17） 図２はｄ軸電流ｉｄとＰ、Ｑとの関係を示す特性図であ
る。（単位はＰＵとし、ω＝１、Ｌａｄ＝１．６、Ｌａ
ｑ＝０．９、ｉｆ＝１．６８７５、ｉｑ＝１としてい
る。）ただし、この場合はｄ軸電流ｉｄの変化により有
効電力Ｐも変化する。無効電力制御回路１７の出力によ
りｄ軸電流ｉｄが変動した場合、本来のトルク分電流指
令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力Ｐは変わらな
いものとすると、Ｐ、Ｑ特性は図３の如くになる。この
例ではｉｄ＝−１のときに、無効電力Ｑが最小０にな
り、ｄ軸電流ｉｄの変化により無効電力Ｑが増加する。
このように、ｄ軸電流ｉｄを変化させて三相同期電動機
２の無効電力Ｑを増減させ、電力変換器１の発生無効電
力を制御することが可能となる。
る。（単位はＰＵとし、ω＝１、Ｌａｄ＝１．６、Ｌａ
ｑ＝０．９、ｉｆ＝１．６８７５、ｉｑ＝１としてい
る。）ただし、この場合はｄ軸電流ｉｄの変化により有
効電力Ｐも変化する。無効電力制御回路１７の出力によ
りｄ軸電流ｉｄが変動した場合、本来のトルク分電流指
令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力Ｐは変わらな
いものとすると、Ｐ、Ｑ特性は図３の如くになる。この
例ではｉｄ＝−１のときに、無効電力Ｑが最小０にな
り、ｄ軸電流ｉｄの変化により無効電力Ｑが増加する。
このように、ｄ軸電流ｉｄを変化させて三相同期電動機
２の無効電力Ｑを増減させ、電力変換器１の発生無効電
力を制御することが可能となる。
【００２１】図４及び図５には、本発明の第２の実施の
形態を示す。図４において、無効電力制御回路１７の出
力は電機子磁束に平行な成分ｉＭ* として電流基準演算
器７１に出力される。電流基準演算器７１は、トルク指
令Ｔ* 、無効電力制御回路１７の出力である電機子磁束
と平行なｍ軸電流基準ｉＭ* と角度δから、ｄ、ｑ軸の
電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* を次式により演算する。
形態を示す。図４において、無効電力制御回路１７の出
力は電機子磁束に平行な成分ｉＭ* として電流基準演算
器７１に出力される。電流基準演算器７１は、トルク指
令Ｔ* 、無効電力制御回路１７の出力である電機子磁束
と平行なｍ軸電流基準ｉＭ* と角度δから、ｄ、ｑ軸の
電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* を次式により演算する。
【００２２】
【数７】 ｉＴ* ＝Ｔ* ／Φ* …（18） ｉｄ* ＝−ｉＴ* ・sin δ＋ｉＭ* ・cos δ …（19） ｉｑ* ＝ｉＴ* ・cos δ＋ｉＭ* ・sin δ …（20） 図５は、ｍ軸電流基準ｉＭ* とＰ、Ｑとの関係を示す特
性図である。ｉＭ* ＝０のとき、無効電力Ｑが最小０に
なり、ｍ軸電流基準ｉＭ* の変化とともに無効電力Ｑが
増加することがわかる。このように、ｍ軸電流基準ｉＭ
* を変化させて三相同期電動機２の無効電力を増減さ
せ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが可能
となる。
性図である。ｉＭ* ＝０のとき、無効電力Ｑが最小０に
なり、ｍ軸電流基準ｉＭ* の変化とともに無効電力Ｑが
増加することがわかる。このように、ｍ軸電流基準ｉＭ
* を変化させて三相同期電動機２の無効電力を増減さ
せ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが可能
となる。
【００２３】図６及び図７には、本発明の第３の実施の
形態を示す。図６において、無効電力制御回路１７の出
力は電流位相補正信号θcmp として電流基準演算器７２
に出力される。電流基準演算器７２は、トルク指令
Ｔ* 、無効電力制御回路出力θcmp と角度δから、ｄ、
ｑ軸の電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* を次式により演算する。
形態を示す。図６において、無効電力制御回路１７の出
力は電流位相補正信号θcmp として電流基準演算器７２
に出力される。電流基準演算器７２は、トルク指令
Ｔ* 、無効電力制御回路出力θcmp と角度δから、ｄ、
ｑ軸の電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* を次式により演算する。
【００２４】 ｉＴ* ＝Ｔ* ／Φ* …（21） θ＝δ＋θＩ＋π／２ …（22） ｉｄ* ＝ｉＴ* ・cos θ …（23） ｉｑ* ＝ｉＴ* ・sin θ …（24） （θはｄ、ｑ軸上での電流角） 図７は、電流角θとＰ、Ｑとの関係を示す特性図であ
る。この場合、電流角θの変化により有効電力Ｐも変化
する。図７では、無効電力制御回路１７の出力により電
流角θが変動しても、本来のトルク分電流指令ｉＴ* が
補正され、結果的には有効電力Ｐは変わらないものとし
ている。θ＝１３５°のとき、無効電力Ｑが最小０にな
り、電流角θの変化とともに無効電力Ｑが増加すること
がわかる。このように、電流角θを変化させて三相同期
電動機２の無効電力を増減させ、電力変換器１の発生無
効電力を制御することが可能となる。
る。この場合、電流角θの変化により有効電力Ｐも変化
する。図７では、無効電力制御回路１７の出力により電
流角θが変動しても、本来のトルク分電流指令ｉＴ* が
補正され、結果的には有効電力Ｐは変わらないものとし
ている。θ＝１３５°のとき、無効電力Ｑが最小０にな
り、電流角θの変化とともに無効電力Ｑが増加すること
がわかる。このように、電流角θを変化させて三相同期
電動機２の無効電力を増減させ、電力変換器１の発生無
効電力を制御することが可能となる。
【００２５】図８及び図９には、本発明の第４の実施の
形態を示す。図８において、無効電力制御回路１７の出
力は電流基準演算器７の出力であるｑ軸電流基準ｉｑ*
に加算され、新たなｑ軸電流基準として増幅器（電圧基
準演算器）８に入力されるようになっている。
形態を示す。図８において、無効電力制御回路１７の出
力は電流基準演算器７の出力であるｑ軸電流基準ｉｑ*
に加算され、新たなｑ軸電流基準として増幅器（電圧基
準演算器）８に入力されるようになっている。
【００２６】図９は、ｑ軸電流ｉｑとＰ、Ｑとの関係を
示す特性図である。この場合、ｑ軸電流ｉｑの変化によ
り有効電力Ｐも変化する。図９では、無効電力制御回路
１７の出力によりｑ軸電流ｉｑが変動しても、本来のト
ルク分電流指令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力
Ｐは変わらないものとしている。ｉｑ＝１のとき、無効
電力Ｑが最小０になり、ｑ軸電流ｉｑの変化とともに無
効電力Ｑが増加することがわかる。このように、ｑ軸電
流ｉｑを変化させて三相同期電動機２の無効電力を増減
させ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが可
能となる。
示す特性図である。この場合、ｑ軸電流ｉｑの変化によ
り有効電力Ｐも変化する。図９では、無効電力制御回路
１７の出力によりｑ軸電流ｉｑが変動しても、本来のト
ルク分電流指令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力
Ｐは変わらないものとしている。ｉｑ＝１のとき、無効
電力Ｑが最小０になり、ｑ軸電流ｉｑの変化とともに無
効電力Ｑが増加することがわかる。このように、ｑ軸電
流ｉｑを変化させて三相同期電動機２の無効電力を増減
させ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが可
能となる。
【００２７】図１０及び図１１には、本発明の第５の実
施の形態を示す。図１０において、無効電力制御回路１
７の出力は界磁電流補正信号ｉｆcmp として電流基準演
算器７３に出力される。電流基準演算器７３は、トルク
指令Ｔ* 、無効電力制御回路出力ｉｆcmp と角度δか
ら、ｄ、ｑ軸の電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* と界磁電流基準
ｉｆ* を次式により演算する。
施の形態を示す。図１０において、無効電力制御回路１
７の出力は界磁電流補正信号ｉｆcmp として電流基準演
算器７３に出力される。電流基準演算器７３は、トルク
指令Ｔ* 、無効電力制御回路出力ｉｆcmp と角度δか
ら、ｄ、ｑ軸の電流基準ｉｄ* 、ｉｑ* と界磁電流基準
ｉｆ* を次式により演算する。
【００２８】
【数８】 ｉＴ* ＝Ｔ* ／Φ* …（25） ｉｄ* ＝（Φ* ・cos δ−Ｌａｄ×ｉｆ）／（Ｌａｄ＋ｌａ） …（26） ｉｑ* ＝ｉＴ* ・sin θ …（27） ｉｆ* ＝（Φ* ・cos δ−（Ｌａｄ×ｌａ）×ｉｄ） ／Ｌａｄ＋ｉｆcmp …（28） 図１１は、界磁電流ｉｆとＰ、Ｑとの関係を示す特性図
である。この場合、界磁電流ｉｆの変化により有効電力
Ｐも変化する。図１１では、無効電力制御回路１７の出
力により界磁電流ｉｆが変動しても、本来のトルク分電
流指令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力Ｐは変わ
らないものとしている。ｉｆ＝１．６８７５のとき、無
効電力Ｑが最小０になり、界磁電流ｉｆの変化とともに
無効電力Ｑが増加することがわかる。このように、界磁
電流ｉｆを変化させて三相同期電動機２の無効電力を増
減させ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが
可能となる。
である。この場合、界磁電流ｉｆの変化により有効電力
Ｐも変化する。図１１では、無効電力制御回路１７の出
力により界磁電流ｉｆが変動しても、本来のトルク分電
流指令ｉＴ* が補正され、結果的には有効電力Ｐは変わ
らないものとしている。ｉｆ＝１．６８７５のとき、無
効電力Ｑが最小０になり、界磁電流ｉｆの変化とともに
無効電力Ｑが増加することがわかる。このように、界磁
電流ｉｆを変化させて三相同期電動機２の無効電力を増
減させ、電力変換器１の発生無効電力を制御することが
可能となる。
【００２９】上述したように、各実施の形態の同期電動
機の制御装置は、循環電流型サイクロコンバータのよう
な特別な電力変換器を必要としなくても、電力変換器１
の発生無効電力を制御することができる。
機の制御装置は、循環電流型サイクロコンバータのよう
な特別な電力変換器を必要としなくても、電力変換器１
の発生無効電力を制御することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、可変電圧、可変周波数の電力で同期電動機
を駆動する電力変換器の受電部に無効電力を検出する無
効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力検
出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値を
前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無効
電力制御回路とを設け、この無効電力制御回路からの制
御信号を電流基準演算器からのｄ軸電流基準に加算して
前記電力変換器の発生無効電力を制御するようにしたた
め、同期電動機の無効電力が増減すると、これに応じて
電力変換器の無効電力も増減するので、無効電力制御回
路からの制御信号をｄ軸電流基準に加算して同期電動機
の無効電力を増減することで、循環電流型サイクロコン
バータのような特別な電力変換器を必要とすることな
く、電力変換器の発生無効電力を制御することができ
る。
明によれば、可変電圧、可変周波数の電力で同期電動機
を駆動する電力変換器の受電部に無効電力を検出する無
効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力検
出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値を
前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無効
電力制御回路とを設け、この無効電力制御回路からの制
御信号を電流基準演算器からのｄ軸電流基準に加算して
前記電力変換器の発生無効電力を制御するようにしたた
め、同期電動機の無効電力が増減すると、これに応じて
電力変換器の無効電力も増減するので、無効電力制御回
路からの制御信号をｄ軸電流基準に加算して同期電動機
の無効電力を増減することで、循環電流型サイクロコン
バータのような特別な電力変換器を必要とすることな
く、電力変換器の発生無効電力を制御することができ
る。
【００３１】請求項２記載の発明によれば、可変電圧、
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
電流基準演算器は前記ｄ軸、ｑ軸の電流基準を前記同期
電動機の電機子磁束と同一方向のｍ軸電流基準と直交方
向のｔ軸電流基準とに分解し、前記無効電力制御回路か
らの制御信号を前記ｍ軸電流基準に加算して前記電力変
換器の発生無効電力を制御するようにしたため、無効電
力制御回路からの制御信号を電機子磁束と同一方向のｍ
軸電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減する
ことで、循環電流型サイクロコンバータのような特別な
電力変換器を必要とすることなく、電力変換器の発生無
効電力を制御することができる。
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
電流基準演算器は前記ｄ軸、ｑ軸の電流基準を前記同期
電動機の電機子磁束と同一方向のｍ軸電流基準と直交方
向のｔ軸電流基準とに分解し、前記無効電力制御回路か
らの制御信号を前記ｍ軸電流基準に加算して前記電力変
換器の発生無効電力を制御するようにしたため、無効電
力制御回路からの制御信号を電機子磁束と同一方向のｍ
軸電流基準に加算して同期電動機の無効電力を増減する
ことで、循環電流型サイクロコンバータのような特別な
電力変換器を必要とすることなく、電力変換器の発生無
効電力を制御することができる。
【００３２】請求項３記載の発明によれば、可変電圧、
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
各電流基準のｄ軸、ｑ軸における角度を電流角θとおい
たとき、前記無効電力制御回路からの制御信号を前記電
流角θに加算して前記電力変換器の発生無効電力を制御
するようにしたため、無効電力制御回路からの制御信号
をｄ軸、ｑ軸間の電流角θに加算して同期電動機の無効
電力を増減することで、循環電流型サイクロコンバータ
のような特別な電力変換器を必要とすることなく、電力
変換器の発生無効電力を制御することができる。
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
各電流基準のｄ軸、ｑ軸における角度を電流角θとおい
たとき、前記無効電力制御回路からの制御信号を前記電
流角θに加算して前記電力変換器の発生無効電力を制御
するようにしたため、無効電力制御回路からの制御信号
をｄ軸、ｑ軸間の電流角θに加算して同期電動機の無効
電力を増減することで、循環電流型サイクロコンバータ
のような特別な電力変換器を必要とすることなく、電力
変換器の発生無効電力を制御することができる。
【００３３】請求項４記載の発明によれば、可変電圧、
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
この無効電力制御回路からの制御信号を電流基準演算器
からのｑ軸電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御するようにしたため、ｄ軸電流と直交する
ｑ軸電流が変化すると同期電動機の有効電力が変化し、
この有効電力の変化により無効電力も増減する。無効電
力制御回路からの制御信号をｑ軸電流基準に加算して同
期電動機の無効電力を増減することで、循環電流型サイ
クロコンバータのような特別な電力変換器を必要とする
ことなく、電力変換器の発生無効電力を制御することが
できる。
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
この無効電力制御回路からの制御信号を電流基準演算器
からのｑ軸電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御するようにしたため、ｄ軸電流と直交する
ｑ軸電流が変化すると同期電動機の有効電力が変化し、
この有効電力の変化により無効電力も増減する。無効電
力制御回路からの制御信号をｑ軸電流基準に加算して同
期電動機の無効電力を増減することで、循環電流型サイ
クロコンバータのような特別な電力変換器を必要とする
ことなく、電力変換器の発生無効電力を制御することが
できる。
【００３４】請求項５記載の発明によれば、可変電圧、
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
この無効電力制御回路からの制御信号を電流基準演算器
からの界磁電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御するようにしたため、無効電力制御回路か
らの制御信号を界磁電流基準に加算して同期電動機の無
効電力を増減することで、循環電流型サイクロコンバー
タのような特別な電力変換器を必要とすることなく、電
力変換器の発生無効電力を制御することができる。
可変周波数の電力で同期電動機を駆動する電力変換器の
受電部に無効電力を検出する無効電力検出器と、この無
効電力検出器からの無効電力検出値と無効電力基準とを
入力して当該無効電力検出値を前記無効電力基準に追従
させる制御信号を出力する無効電力制御回路とを設け、
この無効電力制御回路からの制御信号を電流基準演算器
からの界磁電流基準に加算して前記電力変換器の発生無
効電力を制御するようにしたため、無効電力制御回路か
らの制御信号を界磁電流基準に加算して同期電動機の無
効電力を増減することで、循環電流型サイクロコンバー
タのような特別な電力変換器を必要とすることなく、電
力変換器の発生無効電力を制御することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である同期電動機の
制御装置のブロック図である。
制御装置のブロック図である。
【図２】上記第１の実施の形態においてｄ軸電流ｉｄと
有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
【図３】上記第１の実施の形態において有効電力Ｐ一定
としたときのｄ軸電流ｉｄと無効電力Ｑの関係を示す特
性図である。
としたときのｄ軸電流ｉｄと無効電力Ｑの関係を示す特
性図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のブロック図であ
る。
る。
【図５】上記第２の実施の形態において電機子磁束と平
行なｍ軸電流基準ｉＭ* と有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関
係を示す特性図である。
行なｍ軸電流基準ｉＭ* と有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関
係を示す特性図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のブロック図であ
る。
る。
【図７】上記第３の実施の形態においてｄ、ｑ軸上での
電流角θと有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図
である。
電流角θと有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図
である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のブロック図であ
る。
る。
【図９】上記第４の実施の形態においてｑ軸電流ｉｑと
有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態のブロック図であ
る。
る。
【図１１】上記第５の実施の形態において界磁電流ｉｆ
と有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
と有効電力Ｐ、無効電力Ｑの関係を示す特性図である。
【図１２】従来の同期電動機の制御装置のブロック図で
ある。
ある。
【図１３】上記図１２おける磁束演算器の内部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１ 電力変換器 ２ 三相同期電動機 ３ 位置検出器 ６ 磁束演算器 ７、７１、７２、７３ 電流基準演算器 ８ 増幅器（電圧基準演算器） １０ 座標変換器 １１ 電機子電流の電流検出器 １２ 界磁電流の電流検出器 １３ ｄｑ軸電流演算器 １５ 無効電力検出器 １６ 無効電力基準 １７ 無効電力制御回路
Claims (5)
- 【請求項１】 同期電動機の電機子電流を検出する電流
検出器と、前記同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出器と、前記電流検出器の検出電流から前記位置検出
器の検出信号により前記回転子の磁極と同一方向である
ｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向であるｑ軸方向成分
のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記同期電動機の
界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前記電流演算器
と前記界磁電流検出器の両出力から前記同期電動機の電
機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指令及びトルク
指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準
を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、ｑ軸の各電流
基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ軸の各電流と
の偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電圧基準を演算
する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上での各電圧基
準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周波数の電力で
前記同期電動機を駆動する電力変換器に供給する座標変
換器と、前記電力変換器の受電部に無効電力を検出する
無効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力
検出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値
を前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無
効電力制御回路とを設け、この無効電力制御回路からの
制御信号を前記電流基準演算器からのｄ軸電流基準に加
算して前記電力変換器の発生無効電力を制御することを
特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項２】 同期電動機の電機子電流を検出する電流
検出器と、前記同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出器と、前記電流検出器の検出電流から前記位置検出
器の検出信号により前記回転子の磁極と同一方向である
ｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向であるｑ軸方向成分
のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記同期電動機の
界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前記電流演算器
と前記界磁電流検出器の両出力から前記同期電動機の電
機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指令及びトルク
指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準
を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、ｑ軸の各電流
基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ軸の各電流と
の偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電圧基準を演算
する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上での各電圧基
準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周波数の電力で
前記同期電動機を駆動する電力変換器に供給する座標変
換器と、前記電力変換器の受電部に無効電力を検出する
無効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力
検出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値
を前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無
効電力制御回路とを設け、前記電流基準演算器は前記ｄ
軸、ｑ軸の電流基準を前記同期電動機の電機子磁束と同
一方向のｍ軸電流基準と直交方向のｔ軸電流基準とに分
解し、前記無効電力制御回路からの制御信号を前記ｍ軸
電流基準に加算して前記電力変換器の発生無効電力を制
御することを特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項３】 同期電動機の電機子電流を検出する電流
検出器と、前記同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出器と、前記電流検出器の検出電流から前記位置検出
器の検出信号により前記回転子の磁極と同一方向である
ｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向であるｑ軸方向成分
のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記同期電動機の
界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前記電流演算器
と前記界磁電流検出器の両出力から前記同期電動機の電
機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指令及びトルク
指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準
を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、ｑ軸の各電流
基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ軸の各電流と
の偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電圧基準を演算
する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上での各電圧基
準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周波数の電力で
前記同期電動機を駆動する電力変換器に供給する座標変
換器と、前記電力変換器の受電部に無効電力を検出する
無効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力
検出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値
を前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無
効電力制御回路とを設け、前記各電流基準のｄ軸、ｑ軸
における角度を電流角θとおいたとき、前記無効電力制
御回路からの制御信号を前記電流角θに加算して前記電
力変換器の発生無効電力を制御することを特徴とする同
期電動機の制御装置。 - 【請求項４】 同期電動機の電機子電流を検出する電流
検出器と、前記同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出器と、前記電流検出器の検出電流から前記位置検出
器の検出信号により前記回転子の磁極と同一方向である
ｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向であるｑ軸方向成分
のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記同期電動機の
界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前記電流演算器
と前記界磁電流検出器の両出力から前記同期電動機の電
機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指令及びトルク
指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準
を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、ｑ軸の各電流
基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ軸の各電流と
の偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電圧基準を演算
する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上での各電圧基
準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周波数の電力で
前記同期電動機を駆動する電力変換器に供給する座標変
換器と、前記電力変換器の受電部に無効電力を検出する
無効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力
検出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値
を前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無
効電力制御回路とを設け、この無効電力制御回路からの
制御信号を前記電流基準演算器からのｑ軸電流基準に加
算して前記電力変換器の発生無効電力を制御することを
特徴とする同期電動機の制御装置。 - 【請求項５】 同期電動機の電機子電流を検出する電流
検出器と、前記同期電動機の回転子位置を検出する位置
検出器と、前記電流検出器の検出電流から前記位置検出
器の検出信号により前記回転子の磁極と同一方向である
ｄ軸方向成分のｄ軸電流と直交方向であるｑ軸方向成分
のｑ軸電流を演算する電流演算器と、前記同期電動機の
界磁電流を検出する界磁電流検出器と、前記電流演算器
と前記界磁電流検出器の両出力から前記同期電動機の電
機子磁束を演算する磁束演算器と、磁束指令及びトルク
指令から前記ｄ軸、ｑ軸の各電流基準及び界磁電流基準
を演算する電流基準演算器と、前記ｄ軸、ｑ軸の各電流
基準と前記電流演算器で演算したｄ軸、ｑ軸の各電流と
の偏差に応じて前記ｄ軸、ｑ軸上での各電圧基準を演算
する電圧基準演算器と、このｄ軸、ｑ軸上での各電圧基
準を電圧基準に変換して可変電圧、可変周波数の電力で
前記同期電動機を駆動する電力変換器に供給する座標変
換器と、前記電力変換器の受電部に無効電力を検出する
無効電力検出器と、この無効電力検出器からの無効電力
検出値と無効電力基準とを入力して当該無効電力検出値
を前記無効電力基準に追従させる制御信号を出力する無
効電力制御回路とを設け、この無効電力制御回路からの
制御信号を前記電流基準演算器からの界磁電流基準に加
算して前記電力変換器の発生無効電力を制御することを
特徴とする同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34787999A JP2001169598A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34787999A JP2001169598A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001169598A true JP2001169598A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18393225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34787999A Pending JP2001169598A (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001169598A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005513A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
| JP2014517677A (ja) * | 2011-06-15 | 2014-07-17 | ルノー エス．ア．エス． | 分離された制御で電気モータ推進ユニットを制御する方法および装置 |
-
1999
- 1999-12-07 JP JP34787999A patent/JP2001169598A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005513A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
| JP2014517677A (ja) * | 2011-06-15 | 2014-07-17 | ルノー エス．ア．エス． | 分離された制御で電気モータ推進ユニットを制御する方法および装置 |
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