JP2003153585A - 多重巻線電動機の制御装置 - Google Patents
多重巻線電動機の制御装置Info
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一つの多重巻線電動機を複数のインバータで
駆動制御する際に、各巻線ごとに電流制御系を構成しな
がら、各巻線の電流制御系の間の干渉を補償することが
できる多重巻線電動機の制御装置を得る。 【解決手段】 ある組の巻線に接続された電圧印加手段
１５ａ，１５ｂに与える電圧指令値を、該巻線の電流を
制御する電流制御手段６ａの出力値のみでなく、他の巻
線の電流を制御する電流制御手段６ｂの出力値をも用い
て算出する電圧非干渉化演算部１６ａ，１６ｂを設け
て、電流制御手段間の電圧干渉を補償する。
駆動制御する際に、各巻線ごとに電流制御系を構成しな
がら、各巻線の電流制御系の間の干渉を補償することが
できる多重巻線電動機の制御装置を得る。 【解決手段】 ある組の巻線に接続された電圧印加手段
１５ａ，１５ｂに与える電圧指令値を、該巻線の電流を
制御する電流制御手段６ａの出力値のみでなく、他の巻
線の電流を制御する電流制御手段６ｂの出力値をも用い
て算出する電圧非干渉化演算部１６ａ，１６ｂを設け
て、電流制御手段間の電圧干渉を補償する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一つの電動機内
に独立した複数の巻線を有する多重巻線電動機を、複数
のインバータにより駆動して回転を可変速制御する多重
巻線電動機の制御装置に関するものである。
に独立した複数の巻線を有する多重巻線電動機を、複数
のインバータにより駆動して回転を可変速制御する多重
巻線電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】交流電動機を可変速駆動する場合、一般
的には１組の多相（一般的には三相）巻線を持つ交流電
動機を、１つの交流電力変換器（インバータ）により駆
動する。この方式での誘導電動機の電流制御装置の構成
を図６に示す。
的には１組の多相（一般的には三相）巻線を持つ交流電
動機を、１つの交流電力変換器（インバータ）により駆
動する。この方式での誘導電動機の電流制御装置の構成
を図６に示す。
【０００３】図６において、主回路構成は、１台の電圧
印加手段１５を１つの巻線群を持つ誘導電動機３に接続
しており、電圧印加手段１５の出力側にその出力電流を
検出する電流検出器４が設けられている。電圧印加手段
１５は、直流電源１、交流電圧指令信号ｖ*に対応した
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）パルスを出力するＰＷＭパルス発生回路５、このＰ
ＷＭパルス発生回路５が発生するＰＷＭパルス信号によ
り直流電源１の電圧を出力するドライブ回路２からなっ
ており、誘導電動機３に電力を供給している。
印加手段１５を１つの巻線群を持つ誘導電動機３に接続
しており、電圧印加手段１５の出力側にその出力電流を
検出する電流検出器４が設けられている。電圧印加手段
１５は、直流電源１、交流電圧指令信号ｖ*に対応した
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）パルスを出力するＰＷＭパルス発生回路５、このＰ
ＷＭパルス発生回路５が発生するＰＷＭパルス信号によ
り直流電源１の電圧を出力するドライブ回路２からなっ
ており、誘導電動機３に電力を供給している。
【０００４】電流制御手段６は、誘導電動機の場合は１
次周波数指令、同期電動機の場合は回転子速度であるω
1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）信号を出力する２
相正弦波発生回路７、回転座標系のｄ−ｑ軸成分電圧指
令Ｖｄ*、Ｖｑ*から固定子座標系の３相交流電圧指令信
号ｖ*に座標変換する電圧指令座標変換器８、各巻線交
流電流ｉをｄ−ｑ軸成分電流Ｉｄ、Ｉｑに座標変換する
電流成分検出座標変換器９、各成分電流指令Ｉd *、Ｉq *
を指令とし、電流成分検出座標変換器９の出力であるｄ
−ｑ軸成分電流Ｉｄ、Ｉｑを入力とする電流制御器１１
より構成されている。
次周波数指令、同期電動機の場合は回転子速度であるω
1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）信号を出力する２
相正弦波発生回路７、回転座標系のｄ−ｑ軸成分電圧指
令Ｖｄ*、Ｖｑ*から固定子座標系の３相交流電圧指令信
号ｖ*に座標変換する電圧指令座標変換器８、各巻線交
流電流ｉをｄ−ｑ軸成分電流Ｉｄ、Ｉｑに座標変換する
電流成分検出座標変換器９、各成分電流指令Ｉd *、Ｉq *
を指令とし、電流成分検出座標変換器９の出力であるｄ
−ｑ軸成分電流Ｉｄ、Ｉｑを入力とする電流制御器１１
より構成されている。
【０００５】この電流制御装置では、電流の大きさと位
相の指令を、励磁成分電流指令Ｉｄ *、トルク成分電流
指令Ｉｑ*、１次周波数指令ω1 *として与え、電動機の
各巻線に必要な交流電圧指令信号ｖ*を演算出力し、電
圧印加手段１５を介して、誘導電動機３に電流ｉを流
し、電流検出器４よりの検出値ｉをフィードバック値と
する電流制御系を構成している。以上の電流制御手段
６、電圧印加手段１５、および電流検出器４により、イ
ンバータ１４が構成されている。
相の指令を、励磁成分電流指令Ｉｄ *、トルク成分電流
指令Ｉｑ*、１次周波数指令ω1 *として与え、電動機の
各巻線に必要な交流電圧指令信号ｖ*を演算出力し、電
圧印加手段１５を介して、誘導電動機３に電流ｉを流
し、電流検出器４よりの検出値ｉをフィードバック値と
する電流制御系を構成している。以上の電流制御手段
６、電圧印加手段１５、および電流検出器４により、イ
ンバータ１４が構成されている。
【０００６】一方、大容量の交流電動機を駆動する装置
で、電動機の容量に対して適合する容量のインバータが
ない場合、複数の多相巻線の組を持つ多重巻線型の交流
電動機を、複数のインバータにより駆動する場合があ
る。この方式によれば、異なる容量の大型電動機に対し
て新たに大容量インバータを開発することなく、図６に
示したような単位容量のインバータを容量に応じて組み
合わせることができるので、インバータの開発・製造が
効率化してコストダウンが図れるという利点がある。し
かしながら、この方式において各巻線組に流れる電流に
不平衡があると、平衡しているときに較べて大容量のイ
ンバータが必要になる、あるいはトルクリプルが発生す
る等の問題点が発生する。このため、各巻線組に流れる
電流を等しくするための方式が提案されている。
で、電動機の容量に対して適合する容量のインバータが
ない場合、複数の多相巻線の組を持つ多重巻線型の交流
電動機を、複数のインバータにより駆動する場合があ
る。この方式によれば、異なる容量の大型電動機に対し
て新たに大容量インバータを開発することなく、図６に
示したような単位容量のインバータを容量に応じて組み
合わせることができるので、インバータの開発・製造が
効率化してコストダウンが図れるという利点がある。し
かしながら、この方式において各巻線組に流れる電流に
不平衡があると、平衡しているときに較べて大容量のイ
ンバータが必要になる、あるいはトルクリプルが発生す
る等の問題点が発生する。このため、各巻線組に流れる
電流を等しくするための方式が提案されている。
【０００７】例えば、図７は特開平５−２６０７９２号
公報に示された多重巻線電動機の電流制御装置を示すも
のである。図７において、主回路構成は、２つの電圧印
加手段１５Ａ、１５Ｂが、Ａ組とＢ組の２組の巻線によ
り構成された多重巻線電動機３に並列接続されており、
ドライブ回路２Ａ，２Ｂ、電流検出器４Ａ，４Ｂ、ＰＷ
Ｍパルス発生回路５Ａ，５Ｂの働きは図６の場合と同様
である。
公報に示された多重巻線電動機の電流制御装置を示すも
のである。図７において、主回路構成は、２つの電圧印
加手段１５Ａ、１５Ｂが、Ａ組とＢ組の２組の巻線によ
り構成された多重巻線電動機３に並列接続されており、
ドライブ回路２Ａ，２Ｂ、電流検出器４Ａ，４Ｂ、ＰＷ
Ｍパルス発生回路５Ａ，５Ｂの働きは図６の場合と同様
である。
【０００８】多重電流制御手段６は、誘導電動機の場合
は１次周波数指令、同期電動機の場合は回転子速度であ
るω1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）信号を出力す
る２相正弦波発生回路７、回転座標系のｄ−ｑ軸成分電
圧指令Ｖda *、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖqb *から固定子座標系の
３相交流電圧指令信号ｖa *、ｖb *に座標変換する電圧指
令座標変換器８Ａ，８Ｂ、各巻線交流電流ｉa、ｉb、を
ｄ−ｑ軸成分電流Ｉ da、Ｉqa、Ｉdb、Ｉqbに座標変換す
る電流成分検出座標変換器９Ａ，９Ｂ、各巻線のｄ−ｑ
軸成分電流の平均値を演算する平均電流検出回路１０、
各成分電流指令Ｉd *、Ｉq *を指令とし、平均電流検出回
路１０の出力である平均電流Ｉdバー、Ｉqバーとの偏差
を入力とする平均電流制御器１１、平均電流Ｉdバー、
Ｉqバーと各巻線のｄ−ｑ軸成分電流との偏差を入力し
て各巻線電流のアンバランスを補正する電流アンバラン
ス補償回路１２Ａ，１２Ｂ、加算器１３Ａ，１３Ｂより
構成されている。
は１次周波数指令、同期電動機の場合は回転子速度であ
るω1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）信号を出力す
る２相正弦波発生回路７、回転座標系のｄ−ｑ軸成分電
圧指令Ｖda *、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖqb *から固定子座標系の
３相交流電圧指令信号ｖa *、ｖb *に座標変換する電圧指
令座標変換器８Ａ，８Ｂ、各巻線交流電流ｉa、ｉb、を
ｄ−ｑ軸成分電流Ｉ da、Ｉqa、Ｉdb、Ｉqbに座標変換す
る電流成分検出座標変換器９Ａ，９Ｂ、各巻線のｄ−ｑ
軸成分電流の平均値を演算する平均電流検出回路１０、
各成分電流指令Ｉd *、Ｉq *を指令とし、平均電流検出回
路１０の出力である平均電流Ｉdバー、Ｉqバーとの偏差
を入力とする平均電流制御器１１、平均電流Ｉdバー、
Ｉqバーと各巻線のｄ−ｑ軸成分電流との偏差を入力し
て各巻線電流のアンバランスを補正する電流アンバラン
ス補償回路１２Ａ，１２Ｂ、加算器１３Ａ，１３Ｂより
構成されている。
【０００９】各ドライブ回路間の出力電圧に不平衡が無
い場合には、各電流アンバランス補償回路１２Ａ，１２
Ｂの出力は零となり、各ドライブ回路間の出力電圧は等
しくなる。一方、各ドライブ回路間の出力電圧に不平衡
がある場合には、各巻線電流に不平衡が発生してｄ−ｑ
軸成分電流Ｉda、Ｉqa、Ｉdb、Ｉqbに差が発生する。各
電流アンバランス補償回路１２Ａ，１２Ｂは、各電流の
平均値からの偏差に基づいて、各巻線のｄ−ｑ軸成分電
流の差が零となるよう、各巻線のｄ−ｑ軸成分電圧指令
を補正する信号を出力し、この信号が加算された３相交
流電圧指令信号ｖa *、ｖb *が電圧指令座標変換器８Ａ，
８Ｂから出力される。これにより各巻線の電流値が等し
くなるように制御が行われる。
い場合には、各電流アンバランス補償回路１２Ａ，１２
Ｂの出力は零となり、各ドライブ回路間の出力電圧は等
しくなる。一方、各ドライブ回路間の出力電圧に不平衡
がある場合には、各巻線電流に不平衡が発生してｄ−ｑ
軸成分電流Ｉda、Ｉqa、Ｉdb、Ｉqbに差が発生する。各
電流アンバランス補償回路１２Ａ，１２Ｂは、各電流の
平均値からの偏差に基づいて、各巻線のｄ−ｑ軸成分電
流の差が零となるよう、各巻線のｄ−ｑ軸成分電圧指令
を補正する信号を出力し、この信号が加算された３相交
流電圧指令信号ｖa *、ｖb *が電圧指令座標変換器８Ａ，
８Ｂから出力される。これにより各巻線の電流値が等し
くなるように制御が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の多重
巻線電動機の制御装置は、以上のように、複数の電圧印
加手段を一つの多重電流制御手段により制御するため、
図６に示したような単一巻線対応の単位容量インバータ
と較べて電流制御系の構成を大幅に変更して構成する必
要があり、単位容量インバータを単独で使用する状態と
の間で電流制御系を共用することが難しいという問題が
あり、単位容量インバータを用いたメリットを十分に生
かすことが出来なかった。
巻線電動機の制御装置は、以上のように、複数の電圧印
加手段を一つの多重電流制御手段により制御するため、
図６に示したような単一巻線対応の単位容量インバータ
と較べて電流制御系の構成を大幅に変更して構成する必
要があり、単位容量インバータを単独で使用する状態と
の間で電流制御系を共用することが難しいという問題が
あり、単位容量インバータを用いたメリットを十分に生
かすことが出来なかった。
【００１１】この問題を解決する手段として、各組の巻
線をそれぞれ独立して電流制御する方法が考えられる
が、この方式については各巻線間の電流位相の不平衡に
よる干渉でトルクリプルが発生し、高応答の電流制御が
出来ないという問題があることが、上記の特開平５−２
６０７９２号公報に示された多重巻線電動機の電流制御
装置の中で言及されている。
線をそれぞれ独立して電流制御する方法が考えられる
が、この方式については各巻線間の電流位相の不平衡に
よる干渉でトルクリプルが発生し、高応答の電流制御が
出来ないという問題があることが、上記の特開平５−２
６０７９２号公報に示された多重巻線電動機の電流制御
装置の中で言及されている。
【００１２】ここで、上記のように各巻線間の電流位相
の不平衡による干渉で電流制御の応答を高く出来ない原
因について詳しく考察してみる。多重巻線電動機では、
例えば図１に示すように、中性点Ｎａで接続された一組
のＵａ、Ｖａ、Ｗａの三相巻線（以下、添え字ａで表
す）および中性点Ｎｂで接続されたもう一組のＵｂ、Ｖ
ｂ、Ｗｂの三相巻線（以下、添え字ｂで表す）が電気的
に接続されることなく電動機の固定子に納められてい
る。この二つの巻線は電気的には接続されていないが、
電動機が構成する磁気回路により磁気的には結合されて
おり、丁度トランスの一次側と二次側のような結合状態
にある。
の不平衡による干渉で電流制御の応答を高く出来ない原
因について詳しく考察してみる。多重巻線電動機では、
例えば図１に示すように、中性点Ｎａで接続された一組
のＵａ、Ｖａ、Ｗａの三相巻線（以下、添え字ａで表
す）および中性点Ｎｂで接続されたもう一組のＵｂ、Ｖ
ｂ、Ｗｂの三相巻線（以下、添え字ｂで表す）が電気的
に接続されることなく電動機の固定子に納められてい
る。この二つの巻線は電気的には接続されていないが、
電動機が構成する磁気回路により磁気的には結合されて
おり、丁度トランスの一次側と二次側のような結合状態
にある。
【００１３】このため、並列して配置されたＵａ相とＵ
ｂ相の等価回路は図２のように表すことができる。図２
において、ｖUは各中性点からの各端子電圧、Ｒは抵
抗、ｖｅは誘起電圧、ｌは漏れインダクタンス、Ｍは相
互インダクタンスを表している。またｎはトランスで言
う巻数比である。なお、これらの値のうち、特にｌとＭ
は通常のモータ制御で用いる値とは異なり、並列して配
置された多重の二相間のそれであることに注意された
い。また、一般には、多重巻線電動機では並列する巻線
の巻数は同じであるので、ｎ＝１である。またこの時、
Ｖａ相とＶｂ相、Ｗａ相とＷｂ相の等価回路も図２と同
じであるので、三相の特性が等しい場合、ＵＶＷ三相か
ら回転子ｄｑ軸二相上に座標変換を行っても、このｄ，
ｑ軸二相上での等価回路は図２に示した等価回路と同じ
である。
ｂ相の等価回路は図２のように表すことができる。図２
において、ｖUは各中性点からの各端子電圧、Ｒは抵
抗、ｖｅは誘起電圧、ｌは漏れインダクタンス、Ｍは相
互インダクタンスを表している。またｎはトランスで言
う巻数比である。なお、これらの値のうち、特にｌとＭ
は通常のモータ制御で用いる値とは異なり、並列して配
置された多重の二相間のそれであることに注意された
い。また、一般には、多重巻線電動機では並列する巻線
の巻数は同じであるので、ｎ＝１である。またこの時、
Ｖａ相とＶｂ相、Ｗａ相とＷｂ相の等価回路も図２と同
じであるので、三相の特性が等しい場合、ＵＶＷ三相か
ら回転子ｄｑ軸二相上に座標変換を行っても、このｄ，
ｑ軸二相上での等価回路は図２に示した等価回路と同じ
である。
【００１４】以上に説明したように、多重巻線電動機の
複数の組の巻線は磁気的に結合しているので、相互に干
渉電圧が生じる。ＵＶＷ三相の多重巻線電動機の等価回
路を回転子ｄｑ軸二相上に座標変換したとき、それぞれ
の相の回路構成は上記のように図２と同じであるが、そ
のｄ軸の等価回路をブロック図形式で表したものを図３
に示す。図中でｖda、ｖdbはａ、ｂそれぞれの組の巻線
のｄ軸電圧であり、ｉ da、ｉdbはａ、ｂそれぞれの組の
巻線のｄ軸電流である。また、図中でｖda、ｖ dbで表さ
れる電圧が、他の組の巻線からの干渉電圧を示してい
る。なお、図中のｓはラプラス変換の微分演算子を表
す。図３は回転子ｄ軸上の等価回路を示したものである
が、以上の説明より分かるように回転子ｑ軸上の等価回
路も同様の構成である。
複数の組の巻線は磁気的に結合しているので、相互に干
渉電圧が生じる。ＵＶＷ三相の多重巻線電動機の等価回
路を回転子ｄｑ軸二相上に座標変換したとき、それぞれ
の相の回路構成は上記のように図２と同じであるが、そ
のｄ軸の等価回路をブロック図形式で表したものを図３
に示す。図中でｖda、ｖdbはａ、ｂそれぞれの組の巻線
のｄ軸電圧であり、ｉ da、ｉdbはａ、ｂそれぞれの組の
巻線のｄ軸電流である。また、図中でｖda、ｖ dbで表さ
れる電圧が、他の組の巻線からの干渉電圧を示してい
る。なお、図中のｓはラプラス変換の微分演算子を表
す。図３は回転子ｄ軸上の等価回路を示したものである
が、以上の説明より分かるように回転子ｑ軸上の等価回
路も同様の構成である。
【００１５】通常、交流電動機のベクトル制御は、回転
子ｄｑ軸上でそれぞれ独立して電流制御を行うが、多重
巻線電動機では以上に説明した干渉電圧が相互に作用し
て、電流制御系に対して外乱として作用する。この干渉
電圧は、図３より分かるように、各巻線電流の微分値に
比例するため、電流を高速に応答させるほど大きくなる
性質を持つため、従来の単一巻線電動機の電流制御と較
べて電流制御系の応答を高くすることが出来ない。ま
た、このため電流に脈動成分が生じ、トルクリプルが発
生するという問題点があった。
子ｄｑ軸上でそれぞれ独立して電流制御を行うが、多重
巻線電動機では以上に説明した干渉電圧が相互に作用し
て、電流制御系に対して外乱として作用する。この干渉
電圧は、図３より分かるように、各巻線電流の微分値に
比例するため、電流を高速に応答させるほど大きくなる
性質を持つため、従来の単一巻線電動機の電流制御と較
べて電流制御系の応答を高くすることが出来ない。ま
た、このため電流に脈動成分が生じ、トルクリプルが発
生するという問題点があった。
【００１６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、一つの多重巻線電動機を
複数のインバータで駆動制御する際に、各巻線ごとに電
流制御系を構成しながら、各巻線の電流制御系の間の干
渉を補償することができる多重巻線電動機の制御装置を
提供することを目的とするものである。
るためになされたものであり、一つの多重巻線電動機を
複数のインバータで駆動制御する際に、各巻線ごとに電
流制御系を構成しながら、各巻線の電流制御系の間の干
渉を補償することができる多重巻線電動機の制御装置を
提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る多
重巻線電動機の制御装置は、２つの巻線組を持つ多重巻
線電動機の第１の巻線の電流を電流指令値にしたがって
制御する第１の電流制御手段、第１の巻線に流れる電流
を検出する第１の電流検出器、上記第１の電流制御手段
から出力される電圧指令値にしたがって上記第１の巻線
に電圧を印加する第１の電圧印加手段、上記多重巻線電
動機の第２の巻線の電流を制御する第２の電流制御手
段、上記第２の巻線に流れる電流を検出する第２の電流
検出器、上記第２の電流制御手段から出力される電圧指
令値にしたがって第２の巻線に電圧を印加する第２の電
圧印加手段を備えた多重巻線電動機の制御装置であっ
て、上記第１の電流制御手段には、電流指令値と上記第
１の電流検出器からの電流検出値から電圧指令値を演算
する第１の電流制御器を、上記第２の電流制御手段に
は、電流指令値と上記第２の電流検出器からの電流検出
値から電圧指令値を演算する第２の電流制御器を備えて
おり、さらに上記第１の電流制御手段には、上記第１の
電流制御器からの電圧指令値に対して、上記第２の電流
制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う第１の電圧
非干渉化演算部を、上記第２の電流制御手段には、上記
第２の電流制御器からの電圧指令値に対して、上記第１
の電流制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う第２
の電圧非干渉化演算部を設けたものである。
重巻線電動機の制御装置は、２つの巻線組を持つ多重巻
線電動機の第１の巻線の電流を電流指令値にしたがって
制御する第１の電流制御手段、第１の巻線に流れる電流
を検出する第１の電流検出器、上記第１の電流制御手段
から出力される電圧指令値にしたがって上記第１の巻線
に電圧を印加する第１の電圧印加手段、上記多重巻線電
動機の第２の巻線の電流を制御する第２の電流制御手
段、上記第２の巻線に流れる電流を検出する第２の電流
検出器、上記第２の電流制御手段から出力される電圧指
令値にしたがって第２の巻線に電圧を印加する第２の電
圧印加手段を備えた多重巻線電動機の制御装置であっ
て、上記第１の電流制御手段には、電流指令値と上記第
１の電流検出器からの電流検出値から電圧指令値を演算
する第１の電流制御器を、上記第２の電流制御手段に
は、電流指令値と上記第２の電流検出器からの電流検出
値から電圧指令値を演算する第２の電流制御器を備えて
おり、さらに上記第１の電流制御手段には、上記第１の
電流制御器からの電圧指令値に対して、上記第２の電流
制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う第１の電圧
非干渉化演算部を、上記第２の電流制御手段には、上記
第２の電流制御器からの電圧指令値に対して、上記第１
の電流制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う第２
の電圧非干渉化演算部を設けたものである。
【００１８】請求項２の発明に係る多重巻線電動機の制
御装置は、３つ以上の複数の巻線組を持つ多重巻線電動
機の複数の巻線の電流を電流指令値にしたがって制御す
る複数の電流制御手段、各巻線に流れる電流を検出する
複数の電流検出器、上記電流制御手段から出力される電
圧指令値にしたがって各巻線に電圧を印加する複数の電
圧印加手段を備えた多重巻線電動機の制御装置であっ
て、各電流制御手段には、電流指令値と上記各電流検出
器からの電流検出値から電圧指令値を演算する電流制御
器を備えており、さらに上記各電流制御手段には、各々
の電流制御器からの電圧指令値に対して、他の電流制御
手段の電流制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う
電圧非干渉化演算部を設けたものである。
御装置は、３つ以上の複数の巻線組を持つ多重巻線電動
機の複数の巻線の電流を電流指令値にしたがって制御す
る複数の電流制御手段、各巻線に流れる電流を検出する
複数の電流検出器、上記電流制御手段から出力される電
圧指令値にしたがって各巻線に電圧を印加する複数の電
圧印加手段を備えた多重巻線電動機の制御装置であっ
て、各電流制御手段には、電流指令値と上記各電流検出
器からの電流検出値から電圧指令値を演算する電流制御
器を備えており、さらに上記各電流制御手段には、各々
の電流制御器からの電圧指令値に対して、他の電流制御
手段の電流制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う
電圧非干渉化演算部を設けたものである。
【００１９】請求項３の発明に係る多重巻線電動機の制
御装置は、上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、
多重巻線電動機に発生する干渉電圧の伝達関数に基づい
て用いて行うものである。
御装置は、上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、
多重巻線電動機に発生する干渉電圧の伝達関数に基づい
て用いて行うものである。
【００２０】請求項４の発明に係る多重巻線電動機の制
御装置は、上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、
それぞれの電流制御器の電圧指令に係数を乗じたものを
合計して行うものである。
御装置は、上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、
それぞれの電流制御器の電圧指令に係数を乗じたものを
合計して行うものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図に基づいて説明する。 実施の形態１．既に図３を用いて説明したように、多重
巻線電動機では干渉電圧ｖｉda、ｖｉ dbが相互に作用し
て、電流制御系に対して外乱として作用する。このとき
図３から、ａ、ｂそれぞれの組の巻線電圧ｖda、ｖdbが
発生する干渉電圧ｖｉda、ｖｉ dbは下記の（１）式で示
す伝達関数式で表されることが理解できる。
図に基づいて説明する。 実施の形態１．既に図３を用いて説明したように、多重
巻線電動機では干渉電圧ｖｉda、ｖｉ dbが相互に作用し
て、電流制御系に対して外乱として作用する。このとき
図３から、ａ、ｂそれぞれの組の巻線電圧ｖda、ｖdbが
発生する干渉電圧ｖｉda、ｖｉ dbは下記の（１）式で示
す伝達関数式で表されることが理解できる。
【００２２】
【数１】
【００２３】電圧制御系間の干渉を抑制するには、
（１）式に示した干渉電圧をあらかじめ算出して電圧指
令を補償してやればよい。
（１）式に示した干渉電圧をあらかじめ算出して電圧指
令を補償してやればよい。
【００２４】図４は、この発明を実施するための実施の
形態１による多重巻線電動機の制御装置の制御方式を説
明するための図であり、図３に示した多重巻線電動機の
回転子ｄ軸上の等価回路に、電流制御系の構成を加えた
ブロック線図である。図４において、３は多重巻線電動
機の回転子ｄ軸上の等価回路のブロック線図であって、
図３と同じであり、１６ａ、１６ｂはそれぞれａ組およ
びｂ組の電圧指令を補正する電圧非干渉化演算部であ
る。図４において、Ｇｃｃaはａ組の、Ｇｃｃbはｂ組の
巻線の、それぞれ電流制御器の伝達関数を表わし、電流
指令値ｉda *、ｉdb *と電流検出値ｉda、ｉdbを一致させ
るべく、電圧指令ｖda0、ｖdb0を操作している。Ｇｖｃ
a、Ｇｖｃbは（１）式に示した電圧非干渉化演算の伝達
関数であって、例えば下記の（２）式を用いることがで
きる。
形態１による多重巻線電動機の制御装置の制御方式を説
明するための図であり、図３に示した多重巻線電動機の
回転子ｄ軸上の等価回路に、電流制御系の構成を加えた
ブロック線図である。図４において、３は多重巻線電動
機の回転子ｄ軸上の等価回路のブロック線図であって、
図３と同じであり、１６ａ、１６ｂはそれぞれａ組およ
びｂ組の電圧指令を補正する電圧非干渉化演算部であ
る。図４において、Ｇｃｃaはａ組の、Ｇｃｃbはｂ組の
巻線の、それぞれ電流制御器の伝達関数を表わし、電流
指令値ｉda *、ｉdb *と電流検出値ｉda、ｉdbを一致させ
るべく、電圧指令ｖda0、ｖdb0を操作している。Ｇｖｃ
a、Ｇｖｃbは（１）式に示した電圧非干渉化演算の伝達
関数であって、例えば下記の（２）式を用いることがで
きる。
【００２５】
【数２】
【００２６】電流制御器からの電圧指令ｖda0、ｖdb0か
らＧｖｃa、Ｇｖｃbを用いて補償電圧ｖdac、ｖdbcが算
出され、この補償電圧ｖdac、ｖdbcを電圧指令ｖda0、
ｖdb0に加えることにより非干渉化された電圧指令
ｖda、ｖdbを得ることができる。このようにして、電圧
非干渉化演算部１６ａ、１６ｂでは、電流制御器からの
電圧指令ｖda0、ｖdb0から非干渉化された電圧指令
ｖda、ｖdbを算出する。
らＧｖｃa、Ｇｖｃbを用いて補償電圧ｖdac、ｖdbcが算
出され、この補償電圧ｖdac、ｖdbcを電圧指令ｖda0、
ｖdb0に加えることにより非干渉化された電圧指令
ｖda、ｖdbを得ることができる。このようにして、電圧
非干渉化演算部１６ａ、１６ｂでは、電流制御器からの
電圧指令ｖda0、ｖdb0から非干渉化された電圧指令
ｖda、ｖdbを算出する。
【００２７】それでは以下に、以上に示した方式に基づ
いて構成された多重巻線電動機の制御装置の実施の形態
について説明する。図５は、この発明の実施の形態１に
よる多重巻線電動機の制御装置の構成を示す図であり、
本実施の形態では多重巻線電動機３はａ組とｂ組の二組
の巻線により構成されており、ａ組の巻線はインバータ
１４ａに、ｂ組の巻線はインバータ１４ｂにそれぞれ接
続されている。ドライブ回路２ａ，２ｂ、電流検出器４
ａ，４ｂ、ＰＷＭパルス発生回路５ａ，５ｂ、および電
源１ａ、１ｂの働きは図６の場合と同様である。
いて構成された多重巻線電動機の制御装置の実施の形態
について説明する。図５は、この発明の実施の形態１に
よる多重巻線電動機の制御装置の構成を示す図であり、
本実施の形態では多重巻線電動機３はａ組とｂ組の二組
の巻線により構成されており、ａ組の巻線はインバータ
１４ａに、ｂ組の巻線はインバータ１４ｂにそれぞれ接
続されている。ドライブ回路２ａ，２ｂ、電流検出器４
ａ，４ｂ、ＰＷＭパルス発生回路５ａ，５ｂ、および電
源１ａ、１ｂの働きは図６の場合と同様である。
【００２８】電流制御手段６ａ、６ｂはそれぞれ、誘導
電動機の場合は１次周波数指令、同期電動機の場合は回
転子速度であるω1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）
信号を出力する２相正弦波発生回路７ａ、７ｂ、回転座
標系のｄ−ｑ軸成分電圧指令Ｖda *、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖ
qb *から固定子座標系の３相交流電圧指令信号ｖa *、ｖ b
*に座標変換する電圧指令座標変換器８ａ、８ｂ、各巻
線交流電流ｉa、ｉbをｄ−ｑ軸成分電流Ｉda、Ｉqa、Ｉ
db、Ｉqbに座標変換する電流成分検出座標変換器９ａ、
９ｂ、電流制御器１１ａからの電圧指令ｖda0、ｖqa0お
よび電流制御器１１ｂからの電圧指令ｖdb0、ｖqb0よ
り、前述の演算方式により非干渉化された電圧指令Ｖda
*、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖqb *を算出する電圧非干渉化演算部
１６ａ、１６ｂから構成されている。
電動機の場合は１次周波数指令、同期電動機の場合は回
転子速度であるω1 *を入力とし２相正弦波基準（位相）
信号を出力する２相正弦波発生回路７ａ、７ｂ、回転座
標系のｄ−ｑ軸成分電圧指令Ｖda *、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖ
qb *から固定子座標系の３相交流電圧指令信号ｖa *、ｖ b
*に座標変換する電圧指令座標変換器８ａ、８ｂ、各巻
線交流電流ｉa、ｉbをｄ−ｑ軸成分電流Ｉda、Ｉqa、Ｉ
db、Ｉqbに座標変換する電流成分検出座標変換器９ａ、
９ｂ、電流制御器１１ａからの電圧指令ｖda0、ｖqa0お
よび電流制御器１１ｂからの電圧指令ｖdb0、ｖqb0よ
り、前述の演算方式により非干渉化された電圧指令Ｖda
*、Ｖqa *、Ｖdb *、Ｖqb *を算出する電圧非干渉化演算部
１６ａ、１６ｂから構成されている。
【００２９】インバータ１４ａ、１４ｂの構成および働
きは電圧非干渉化演算部１６ａ、１６ｂが存在すること
を除けば、図６に示した単位容量インバータと同じであ
り、図７の従来の多重巻線電動機の制御装置の構成に比
べて、図５に示したこの発明の多重巻線電動機の制御装
置の構成の方が、単位容量インバータを組み合わせて構
成しやすいことが理解できる。
きは電圧非干渉化演算部１６ａ、１６ｂが存在すること
を除けば、図６に示した単位容量インバータと同じであ
り、図７の従来の多重巻線電動機の制御装置の構成に比
べて、図５に示したこの発明の多重巻線電動機の制御装
置の構成の方が、単位容量インバータを組み合わせて構
成しやすいことが理解できる。
【００３０】なお、上述の（２）式を用いた非干渉化で
は、ａ、ｂそれぞれの組の巻線電圧ｖda、ｖdbが発生す
る干渉電圧ｖｉda、ｖｉdbを完全に補償することができ
るが、干渉電圧の低周波数成分は電流制御器によっても
抑制が可能なので、高周波成分のみについて非干渉化を
行っても十分な効果が得られる場合がある。高周波成分
の干渉電圧成分を伝達関数で表すと、ラプラス変換の微
分演算子ｓが大きい状態であるので、この場合上記
（２）式は下記のように簡易化することができる。
は、ａ、ｂそれぞれの組の巻線電圧ｖda、ｖdbが発生す
る干渉電圧ｖｉda、ｖｉdbを完全に補償することができ
るが、干渉電圧の低周波数成分は電流制御器によっても
抑制が可能なので、高周波成分のみについて非干渉化を
行っても十分な効果が得られる場合がある。高周波成分
の干渉電圧成分を伝達関数で表すと、ラプラス変換の微
分演算子ｓが大きい状態であるので、この場合上記
（２）式は下記のように簡易化することができる。
【００３１】
【数３】
【００３２】（３）式に示したＧｖｃa’、Ｇｖｃb’
は、上記（２）式のように微分演算子ｓを持たず、単な
る係数であるため、上記のような簡易化を行うことによ
り電圧非干渉化演算部１６ａ、１６ｂの演算量を小さく
することができる。
は、上記（２）式のように微分演算子ｓを持たず、単な
る係数であるため、上記のような簡易化を行うことによ
り電圧非干渉化演算部１６ａ、１６ｂの演算量を小さく
することができる。
【００３３】このようにして、本実施の形態では、ある
組の巻線に接続された電圧印加手段に与える電圧指令値
を、その巻線の電流を制御する電流制御手段の出力値の
みでなく、他の巻線の電流を制御する電流制御手段の出
力値をも用いて算出する電圧非干渉化演算部を設けたの
で、電流制御器間の電圧干渉を補償することができ、高
応答の電流制御が実現できる。
組の巻線に接続された電圧印加手段に与える電圧指令値
を、その巻線の電流を制御する電流制御手段の出力値の
みでなく、他の巻線の電流を制御する電流制御手段の出
力値をも用いて算出する電圧非干渉化演算部を設けたの
で、電流制御器間の電圧干渉を補償することができ、高
応答の電流制御が実現できる。
【００３４】また、電圧非干渉化演算部の電圧指令算出
を、図３に示したような干渉電圧の伝達関数特性を用い
て行うので、干渉電圧を完全に補償することができる。
また、電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、それぞれ
の電流制御手段の出力に係数を乗じたものを合計して行
うので、電圧非干渉化演算部の演算量を小さくすること
ができる。
を、図３に示したような干渉電圧の伝達関数特性を用い
て行うので、干渉電圧を完全に補償することができる。
また、電圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、それぞれ
の電流制御手段の出力に係数を乗じたものを合計して行
うので、電圧非干渉化演算部の演算量を小さくすること
ができる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、２つの巻線組を持つ多重巻線電動機の第１の巻線の
電流を電流指令値にしたがって制御する第１の電流制御
手段、第１の巻線に流れる電流を検出する第１の電流検
出器、上記第１の電流制御手段から出力される電圧指令
値にしたがって上記第１の巻線に電圧を印加する第１の
電圧印加手段、上記多重巻線電動機の第２の巻線の電流
を制御する第２の電流制御手段、上記第２の巻線に流れ
る電流を検出する第２の電流検出器、上記第２の電流制
御手段から出力される電圧指令値にしたがって第２の巻
線に電圧を印加する第２の電圧印加手段を備えた多重巻
線電動機の制御装置であって、上記第１の電流制御手段
には、電流指令値と上記第１の電流検出器からの電流検
出値から電圧指令値を演算する第１の電流制御器を、上
記第２の電流制御手段には、電流指令値と上記第２の電
流検出器からの電流検出値から電圧指令値を演算する第
２の電流制御器を備えており、さらに上記第１の電流制
御手段には、上記第１の電流制御器からの電圧指令値に
対して、上記第２の電流制御器からの電圧指令値を用い
て補償を行う第１の電圧非干渉化演算部を、上記第２の
電流制御手段には、上記第２の電流制御器からの電圧指
令値に対して、上記第１の電流制御器からの電圧指令値
を用いて補償を行う第２の電圧非干渉化演算部を設けた
ので、電流制御器間の電圧干渉を補償することが出来、
高応答の電流制御が実現できるという効果がある。
ば、２つの巻線組を持つ多重巻線電動機の第１の巻線の
電流を電流指令値にしたがって制御する第１の電流制御
手段、第１の巻線に流れる電流を検出する第１の電流検
出器、上記第１の電流制御手段から出力される電圧指令
値にしたがって上記第１の巻線に電圧を印加する第１の
電圧印加手段、上記多重巻線電動機の第２の巻線の電流
を制御する第２の電流制御手段、上記第２の巻線に流れ
る電流を検出する第２の電流検出器、上記第２の電流制
御手段から出力される電圧指令値にしたがって第２の巻
線に電圧を印加する第２の電圧印加手段を備えた多重巻
線電動機の制御装置であって、上記第１の電流制御手段
には、電流指令値と上記第１の電流検出器からの電流検
出値から電圧指令値を演算する第１の電流制御器を、上
記第２の電流制御手段には、電流指令値と上記第２の電
流検出器からの電流検出値から電圧指令値を演算する第
２の電流制御器を備えており、さらに上記第１の電流制
御手段には、上記第１の電流制御器からの電圧指令値に
対して、上記第２の電流制御器からの電圧指令値を用い
て補償を行う第１の電圧非干渉化演算部を、上記第２の
電流制御手段には、上記第２の電流制御器からの電圧指
令値に対して、上記第１の電流制御器からの電圧指令値
を用いて補償を行う第２の電圧非干渉化演算部を設けた
ので、電流制御器間の電圧干渉を補償することが出来、
高応答の電流制御が実現できるという効果がある。
【００３６】また、請求項２の発明によれば、３つ以上
の複数の巻線組を持つ多重巻線電動機の複数の巻線の電
流を電流指令値にしたがって制御する複数の電流制御手
段、各巻線に流れる電流を検出する複数の電流検出器、
上記電流制御手段から出力される電圧指令値にしたがっ
て各巻線に電圧を印加する複数の電圧印加手段を備えた
多重巻線電動機の制御装置であって、各電流制御手段に
は、電流指令値と上記各電流検出器からの電流検出値か
ら電圧指令値を演算する電流制御器を備えており、さら
に上記各電流制御手段には、各々の電流制御器からの電
圧指令値に対して、他の電流制御手段の電流制御器から
の電圧指令値を用いて補償を行う電圧非干渉化演算部を
設けたので、電流制御器間の電圧干渉を補償することが
出来、高応答の電流制御が実現できるという効果があ
る。
の複数の巻線組を持つ多重巻線電動機の複数の巻線の電
流を電流指令値にしたがって制御する複数の電流制御手
段、各巻線に流れる電流を検出する複数の電流検出器、
上記電流制御手段から出力される電圧指令値にしたがっ
て各巻線に電圧を印加する複数の電圧印加手段を備えた
多重巻線電動機の制御装置であって、各電流制御手段に
は、電流指令値と上記各電流検出器からの電流検出値か
ら電圧指令値を演算する電流制御器を備えており、さら
に上記各電流制御手段には、各々の電流制御器からの電
圧指令値に対して、他の電流制御手段の電流制御器から
の電圧指令値を用いて補償を行う電圧非干渉化演算部を
設けたので、電流制御器間の電圧干渉を補償することが
出来、高応答の電流制御が実現できるという効果があ
る。
【００３７】また、請求項３の発明によれば、上記電圧
非干渉化演算部の電圧指令算出を、多重巻線電動機に発
生する干渉電圧の伝達関数に基づいて用いて行うので、
干渉電圧を完全に補償することができるという効果があ
る。
非干渉化演算部の電圧指令算出を、多重巻線電動機に発
生する干渉電圧の伝達関数に基づいて用いて行うので、
干渉電圧を完全に補償することができるという効果があ
る。
【００３８】さらに、請求項４の発明によれば、上記電
圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、それぞれの電流制
御器の電圧指令に係数を乗じたものを合計して行うの
で、電圧非干渉化演算部の演算量を小さくすることがで
きるという効果がある。
圧非干渉化演算部の電圧指令算出を、それぞれの電流制
御器の電圧指令に係数を乗じたものを合計して行うの
で、電圧非干渉化演算部の演算量を小さくすることがで
きるという効果がある。
【図１】 中性点で接続された三相巻線の複数組を示す
配置図である。
配置図である。
【図２】 図１の等価回路を示す図である。
【図３】 多重巻線電動機の回転子ｄ軸上の等価回路を
示す図である。
示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による多重巻線電動
機の制御装置の制御方式を説明するための図である。
機の制御装置の制御方式を説明するための図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による多重巻線電動
機の制御装置の構成を示すブロック図である。
機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 一般的な誘導電動機の電流制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図７】 従来の多重巻線電動機の制御装置を示すブロ
ック図である。
ック図である。
３ 多重巻線電動機、４ａ，４ｂ 電流検出器、６ａ，
６ｂ 電流制御手段、７ａ，７ｂ ２相正弦波発生回
路、８ａ，８ｂ 電圧指令座標変換器、９ａ，９ｂ 電
流成分座標変換器、１４ａ，１４ｂ インバータ、１５
ａ，１５ｂ 電圧印加手段、１６ａ，１６ｂ 電圧非干
渉化演算部。
６ｂ 電流制御手段、７ａ，７ｂ ２相正弦波発生回
路、８ａ，８ｂ 電圧指令座標変換器、９ａ，９ｂ 電
流成分座標変換器、１４ａ，１４ｂ インバータ、１５
ａ，１５ｂ 電圧印加手段、１６ａ，１６ｂ 電圧非干
渉化演算部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 荒木 博司
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5H576 BB02 BB04 CC01 DD02 DD04
EE01 EE11 GG04 HB01 HB05
JJ04 JJ25 LL22
Claims (4)
- 【請求項１】 ２つの巻線組を持つ多重巻線電動機の第
１の巻線の電流を電流指令値にしたがって制御する第１
の電流制御手段、第１の巻線に流れる電流を検出する第
１の電流検出器、上記第１の電流制御手段から出力され
る電圧指令値にしたがって上記第１の巻線に電圧を印加
する第１の電圧印加手段、上記多重巻線電動機の第２の
巻線の電流を制御する第２の電流制御手段、上記第２の
巻線に流れる電流を検出する第２の電流検出器、上記第
２の電流制御手段から出力される電圧指令値にしたがっ
て第２の巻線に電圧を印加する第２の電圧印加手段を備
えた多重巻線電動機の制御装置であって、 上記第１の電流制御手段には、電流指令値と上記第１の
電流検出器からの電流検出値から電圧指令値を演算する
第１の電流制御器を、上記第２の電流制御手段には、電
流指令値と上記第２の電流検出器からの電流検出値から
電圧指令値を演算する第２の電流制御器を備えており、
さらに上記第１の電流制御手段には、上記第１の電流制
御器からの電圧指令値に対して、上記第２の電流制御器
からの電圧指令値を用いて補償を行う第１の電圧非干渉
化演算部を、上記第２の電流制御手段には、上記第２の
電流制御器からの電圧指令値に対して、上記第１の電流
制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う第２の電圧
非干渉化演算部を設けたことを特徴とする多重巻線電動
機の制御装置。 - 【請求項２】 ３つ以上の複数の巻線組を持つ多重巻線
電動機の複数の巻線の電流を電流指令値にしたがって制
御する複数の電流制御手段、各巻線に流れる電流を検出
する複数の電流検出器、上記電流制御手段から出力され
る電圧指令値にしたがって各巻線に電圧を印加する複数
の電圧印加手段を備えた多重巻線電動機の制御装置であ
って、 各電流制御手段には、電流指令値と上記各電流検出器か
らの電流検出値から電圧指令値を演算する電流制御器を
備えており、さらに上記各電流制御手段には、各々の電
流制御器からの電圧指令値に対して、他の電流制御手段
の電流制御器からの電圧指令値を用いて補償を行う電圧
非干渉化演算部を設けたことを特徴とする多重巻線電動
機の制御装置。 - 【請求項３】 上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出
を、多重巻線電動機に発生する干渉電圧の伝達関数に基
づいて用いて行うことを特徴とする請求項１または２記
載の多重巻線電動機の制御装置。 - 【請求項４】 上記電圧非干渉化演算部の電圧指令算出
を、それぞれの電流制御器の電圧指令に係数を乗じたも
のを合計して行うことを特徴とする請求項１または２記
載の多重巻線電動機の制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001341135A JP3938486B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 多重巻線電動機の制御装置 |
| US10/162,588 US6731095B2 (en) | 2001-11-06 | 2002-06-06 | Controller for multiplex winding motor |
| CNB021412685A CN100466458C (zh) | 2001-11-06 | 2002-06-27 | 多重绕线电动机的控制装置 |
| KR10-2002-0036331A KR100491437B1 (ko) | 2001-11-06 | 2002-06-27 | 다중권선전동기의 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001341135A JP3938486B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 多重巻線電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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