JP2002525021A - 電流安定化された電動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電流制御された交流電源から給電される交流電動機の電動機の制御方法に関するものであり、電動機に発生する高調波モーメントの影響を補償する。本発明によれば、電動機のトルクを電流基準値によって安定化し、この電流基準値を修正して高調波を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の前段に記載の方法に関するものである。

【０００２】 交流電動機のトルクは電機子回路(通常は固定子)、電源電圧および励磁回路(
通常は回転子)によって発生する。電源電圧は固定子巻線に供給され、固定子巻
線は固定子スロットに設けられている。励磁は、永久磁石または固定子に設けら
れた励磁巻線によって発生する。トルクの安定性は、電動機の空隙に展開する磁
界がどの程度正弦波形に近いかに依存する。曲線形状が正弦波形から離れると、
それに含まれる高調波成分によって決まる周波数でトルクの変動が生じ、機械的
振動と騒音が生ずる。

【０００３】 電源電圧の他に、空隙磁界はとりわけ、励磁で発生する磁界の形状に依存する
。さらに、１相および１極当りのスロット数が少ない電動機では、注意すべき問
題として、各スロットを流れる電流で生ずる、いわゆるスロット高調波磁界があ
る。たとえば、１相当り１スロットの３相電動機では、６倍の電動機電源周波数
が問題となる。

【０００４】 公開特許公報WO 98/26643号には、スロット高調波によって生ずる擾乱モーメ
ントを補償する高調波を電動機電源電圧に加えることによって、高調波電圧によ
るモーメントをなくす方式が提示されている。この方式では、電源電圧に加えら
れる高調波電圧によって、擾乱モーメント・リップルに等しいが反対位相のモー
メントが生ずる。しかし実際には、電動機の安定性に関して、この公報に記載の
方式は実現が困難であり、その装置は多数の部品を必要とする。

【０００５】 本発明の目的は、余分な電圧変換をすることなく簡略に安定化できるとともに
、必要な測定回路や制御回路が最小化される方式を達成することである。これを
達成するために、本発明の方法は、請求項１の特徴段に記載の構成要件を特徴と
する。いくつかの好ましい実施例の構成要件は、従属請求項に記載されている。

【０００６】 本発明によれば、電動機の高調波モーメントは、電動機の擾乱モーメントとは
反対位相のモーメントを発生する補助量を電流基準値に加えることによって、効
果的に除去される。

【０００７】 本発明の実施例によれば、電流安定化回路の飽和は、電流の第３次高調波を電
流安定化回路に供給することによって補償される。

【０００８】 各エレベータごとに、必要な移相量および振幅は、たとえば経験的に決める。

【０００９】 以下に、添付図面を参照して本発明を実施例を挙げて説明する。

【００１０】 図１は、本発明による電動機制御を実現する実施例であり、永久磁石同期電動
機２に周波数変換器４から給電される。同期電動機２は、エレベータシャフトに
接続されたトラクションシーブ13とトラクションシーブに配設されたロープ15に
よってエレベータカー11を駆動するのに用いられる。周波数変換器４は制御装置
６によって制御され、制御装置は、制御パルスを発生してこれを導体８を介して
周波数変換器４の各スイッチに印加する。帰還量は、実際の電流値10と回転子位
置角度12である。

【００１１】 本発明によれば、永久磁石同期電動機２は電流制御インバータ７を用いて実現
されている。電動機における回転子角度帰還は、電動機磁石の位置に同期してい
る。これによって、電動機のd-q座標の位置に関する情報が得られる。電流制御
は、アナログ技術を用いて実現されている。速度・トルク制御回路は、パラメー
タ制御が簡単なマイクロ制御装置を用いて実現されている。３相ベクトル制御を
適用することによって、固定子座標から回転子座標への変換、およびその逆の変
換の複雑さが避けられる。

【００１２】 永久磁石同期電動機では、電動機電源周波数の６倍に相当する擾乱モーメント
が発生する。電流基準値は、メモリ22 (ROM) に蓄積されたテーブルより形成さ
れ、ここで、角度20に対応した電流値が読み出される。好ましくは、第５次高調
波および第７次高調波を同テーブルに蓄積する。テーブルから読み出した量24に
は、４象限乗算器28にてトルク基準値26を乗ずる。その出力には電流基準値30が
出力される。さらに、第11次高調波および第13次高調波も同様にして補償できる
。他の周期的擾乱モーメントも同様に補償できる。

【００１３】 第５次高調波を使用すると、電流基準値30は、Iref = I*[sin(ωt)+k*sin(5*
ωt-δ)] なる形をとる。この場合、係数kおよび移相量δを用いてトルク・リッ
プルを除去するのに必要なモーメントの大きさを決める。差動要素32では、相電
流の実際の値30を電流基準値30から引き算する。差動要素32の出力は増幅器に供
給され、そこからさらに加算要素38に供給される。加算要素38からの出力によっ
て、インバータの半導体スイッチをパルス幅変調で制御する。

【００１４】 電流安定化回路の飽和を補償するために、電流基準値の基本周波数の３倍の周
波数を有する信号40を発生する。信号40は、Isat ≒ sin(ωt)-Φの形をとる。
ただし、Φは個々の駆動装置に固有の移相量である。信号40は、電流基準値の決
定について上述したのと同様の方法でテーブルから読み出すことによって形成さ
れる。この信号は、乗算器42でトルク基準値26と乗算される。その出力は加算要
素38に印加され、ここで電流基準値によって決まる量に加算される。

【００１５】 エレベータの開始トルクは、負荷に対応する値に調整して、ブレーキを解放す
る際にエレベータカーにジャークが生じないようにしなければならない。これは
通常、負荷を測定して、トルクを負荷に応じた値に調整することによって、実現
される。しかし実際には、負荷測定の不正確さから、加速の急激な変化に起因す
るジャークが生じてしまう。この問題は、回転子位置を正確で高速な位置検出器
で測定することによって、解決することができる。その時間微分値の１つが加速
データを与える。これに基づいて、修正モーメントを発生して加速を制限する。
この修正モーメントを、電動機の制御に使用するプリセット開始トルクと組み合
わせる。位置検出器データ更新値および加速データ更新値を数10ミリ秒のオーダ
の時間間隔で得ると、エレベータカーの動きのジャークを１ミリメートル以下の
大きさに制限することができ、これならば、エレベータカーの乗客はほとんど気
づかない。

【００１６】 本発明をその実施例のいくつかを挙げて上述した。しかし、この提示は、特許
保護の範囲の限定を構成するものとすべきでなく、本発明の実施例は、特許請求
の範囲に記載の限定の範囲内で変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電動機制御部の図である。

【図２】 電流基準値の発生回路の図である。

【図３】 電流安定化回路の飽和を補償する回路の図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 ラアクソンヘイモ、 イルキ フィンランド共和国 エフアイエヌ− 05860 ヒビンカア、 シエポンクヤ ２ −４ ビー 15 (72)発明者 アウランコ、 エスコ フィンランド共和国 エフアイエヌ− 04230 ケラバ、 カエンカトゥ ６ シ ー 33 Ｆターム(参考） 5H560 AA10 BB04 BB12 DA00 DC12 EB01 EC01 GG04 RR01 TT15 TT20 XA02 XA12 XA13 5H576 AA07 BB04 DD07 EE01 EE11 GG04 HB01 JJ03 JJ11 JJ17 JJ25 KK06 LL22 LL41

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流制御された交流電源から給電される交流電動機に発生す
   る高調波モーメントの影響を補償する電動機の制御方法において、該方法は、該
   電動機のトルクを電流基準値によって安定化し、該電流基準値を修正して前記高
   調波を補償することを特徴とする電動機の制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記高調波モーメントに等
   しくかつ反対のモーメントを発生する電流基準成分を前記電流基準値に加えるこ
   とを特徴とする電動機の制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法において、電源周波数の第５
   次または第７次高調波を前記電流基準値に加えることを特徴とする電動機の制御
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の方法において、電源周波数の第11
   次または第13次高調波を前記電流基準値に加えることを特徴とする電動機の制御
   方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の方法において、前記電源周波数に
   加算する高調波の位相を基本波の高調波に対して移相することを特徴とする電動
   機の制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、第３次
   高調波を電流安定化回路に供給することを特徴とする電動機の制御方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法において、第３次高調波を前記電流安
   定化回路の出力に印加することを特徴とする電動機の制御方法。
8. 【請求項８】 請求項５または６に記載の方法において、第３次高調波の位
   相を基本波の第３次高調波に対して移相することを特徴とする電動機の制御方法
   。