JP2007037274A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置検出器を使用することなく、安定に閉ループの速度制御を行うことが可能な同期電動機の制御装置を提供する。
【解決手段】 同期電動機２を駆動する電力変換器１と、電流検出手段５と、電圧検出手段４と、同期電動機２の界磁巻線を励磁するための界磁装置６と、電流検出手段５及び電圧検出手段４の出力に基づいて電力変換器１及び界磁装置６を制御するための制御部３と
で構成し、前記制御部３は、同期電動機２の始動時に所定の電流指令を用いて電流制御を行なうと共に速度指令によって電力変換器１の出力周波数を変化させるようにした開ループ速度制御手段と、同期電動機２の始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段と、前記開ループ速度制御手段から前記閉ループ速度制御手段に切換える切換手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、界磁巻線を有する同期電動機を位置検出器を用いずに始動し、可変速制御を行なう同期電動機の制御装置に関する。

従来の同期電動機制御装置では同期電動機を可変速制御するために位置検出器を用いて、磁極位置及び速度を検出している（例えば、特許文献１参照。）。

また、特許文献２に示すように、位置検出器を用いず同期電動機を可変速制御する場合は、位置及び速度を推定する手段を持たず、開ループ制御を行なっている。
特開平６-１６５５６１号公報（第２−３頁、図１） 特開平２-２７６４９４号公報（第２−３頁、第１図）

特許文献１に示されている従来の同期電動機の制御装置においては、位置検出器を用いて磁極位置及び速度を検出し、可変速制御を行なっているが、既設の同期電動機に電力変換器を用いた可変速制御を適用する場合、或いは新設の場合であっても、同期電動機の設置環境やその他の特定の条件によっては、同期電動機に位置検出器を取り付けることが困難な場合があった。

また、特許文献２に示されている同期電動機の制御装置においては、位置検出器を用いず、速度基準に応じた電圧を印加すると共に無効電流を制御して界磁巻線を有する同期電動機の可変速制御を行なっているが、速度推定を行なっていないため負荷変動による速度変動などを検出することができず、同期はずれを発生しやすいという課題があった。さらに、無効電流を制御しているが、有効電流や界磁電流を制御していないため、安定に過電流保護を行ない難いという課題があった。

従って本発明の同期電動機の制御装置は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、位置検出器を使用することなく、安定に閉ループの速度制御を行うことが可能な同期電動機の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る同期電動機の制御装置は、可変電圧、可変周波数の交流を出力し、同期電動機を駆動する電力変換器と、この電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、前記電力変換器の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記同期電動機の界磁巻線を励磁するための界磁装置と、前記電流検出手段及び前記電圧検出手段の出力に基づいて前記電力変換器及び前記界磁装置を制御するための制御部とを備え、前記制御部は、前記同期電動機の始動時に所定の電流指令を用いて電流制御を行なうと共に速度指令によって前記電力変換器の出力周波数を変化させるようにした開ループ速度制御手段と、前記同期電動機の始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段と、前記開ループ速度制御手段から前記閉ループ速度制御手段に切換える切換手段とを有することを特徴としている。

本発明によれば、始動時に所定の電流指令を用いて電流制御を行なうと共に速度指令によって速度を変化させる開ループ速度制御手段と、始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段とを切換えるように構成したので、位置検出器を使用することなく、安定に閉ループの速度制御を行うことが可能な同期電動機の制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例１に係る同期電動機の制御装置について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１を示すブロック構成図である。直流電源からの直流を入力としたインバータ１は可変電圧、可変周波数の交流を出力し、その出力で同期電動機２を駆動する。インバータ１は図示しないパワーデバイスをブリッジ接続した構成となっており、このパワーデバイスは制御部３からのオンオフ指令によって制御されている。インバータ１の出力電圧及び出力電流は夫々電圧検出器４及び電流検出器５によって検出され、制御部３に与えられる。また、同期電動機２は界磁装置６の出力によって励磁される界磁巻線を備えている。界磁装置６は、界磁電流検出器６１と界磁電流制御器６２と界磁巻線を励磁するための電圧を印加する電力変換器６３から構成されている。尚、インバータ１は交流入力を直接交流出力する他の電力変換器、例えばマトリクスコンバータであっても良い。

以下、制御部３の内部構成について説明する。

制御部３は、同期電動機２を開ループで始動させるための開ループ速度制御手段と、始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段と、それらを円滑に切換える切換手段とで構成されている。

まず、上記の開ループ速度制御手段の構成を説明する。

初期磁極位置検出器３１は、電機子巻線の端子電圧を検出する電圧検出器４を入力として、同期電動機２が停止した状態の初期磁極位置θ₀を検出する。この具体的検出方法は、例えば特開２００５−３９８９１号公報に示されているように、界磁装置６から励磁電圧を同期電動機２に供給したときの電圧検出器４が検出する同期電動機２の端子電圧Ｖ_ＵＶＷから演算によって求める。

速度指令設定器３２は、速度指令ω_r0 ^*を設定し、この速度指令ω_r0 ^*をレート設定器３３によって所定のレートで変化させ実際の速度指令ω_r ^*を得る。また、この速度指令ω_r ^*を、前記初期磁極位置θ₀を基準として積分器３４で積分して位相角θ_r ^*を得る。

一方、始動時の電流指令をＤ軸初期電流設定器３５及びＱ軸初期電流設定器３６で夫々設定し、これらの設定電流と、電流検出器５によって検出された電流Ｉ_ＵＶを座標変換器３７によって位相角θ_r ^*を基準として２軸座標系へ座標変換して得られるＤ軸電流Ｉ_DとＱ軸電流Ｉ_Qとを夫々比較する。そして上記比較された各々の差分を電流制御器３８に入力する。この電流制御器３８の出力はＤ軸電圧基準Ｖ_D ^*及びＱ軸電圧基準Ｖ_Q ^*となる。尚、電流制御器３８は1つの制御器として図示しているが、実際はＤ軸及びＱ軸に対して夫々独立した２つの制御器で構成されている。上記Ｄ軸電圧基準Ｖ_D ^*及びＱ軸電圧基準Ｖ_Q ^*を座標変換器３９に与え、座標変換器３９は位相角θ_r ^*を基準位相としてこれ等を３相電圧基準に変換し、図示しないＰＷＭ制御器を介してＰＷＭ変調し、インバータ１に与える。

また、上記の開ループ速度制御手段が動作している時の界磁電流は、初期界磁電流設定器４０によって、界磁電流指令Ｉ_f ^*=Ｉ_f0 ^*を設定する。そして、この設定値となるように界磁装置６は動作する。

次に、始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段に関連する構成について説明する。

電圧検出器４で検出された同期電動機２の端子電圧Ｖ_ＵＶＷは、座標変換器４１に与えられる。この座標変換器４１は、後述する角度推定値θ_PLLを基準位相としてこの電圧をＤ軸電圧Ｖ_DとＱ軸電圧Ｖ_Ｑに分解し、これらをＰＬＬ回路４２に供給する。ＰＬＬ回路４２は所謂フェーズロックドループ回路であり、例えばＤ軸電圧Ｖ_Dをゼロにするような角度を導出する方法で速度推定値ω_PLLと角度推定値θ_PLLを推定する。角度推定値θ_PLLが所定範囲内に収束して上記ＰＬＬ回路４２がロックすると、速度推定値ω_PLLと端子電圧Ｖ_ＵＶＷの角周波数が等しくなり正しい周波数検出が行われたこととなる。このＰＬＬ回路４２のロック判定信号により、前述の開ループ速度制御手段から閉ループ速度制御手段への切換が行われる。この切換は図１に図示した４個の切換スイッチＳＷ１を、図示の始動側から閉ループ速度制御側に切換えることにより行う。

この閉ループ速度制御手段における速度指令は、開ループ制御時と同様、レート設定器３３の出力である速度指令ω_r ^*であり、この速度指令ω_r ^*はＰＬＬ回路４２の出力である速度推定値ω_PLLと比較され、その差分が速度制御器４３の入力となる。この速度制御器４３の制御出力である電流指令Ｉ_T ^*は、前述の開ループ制御手段におけるＱ軸初期電流設定器３６で設定された設定値に代えてＱ軸の電流基準Ｉ_Q ^*となる。

次に、Ｄ軸の電流基準と界磁電流を適切な値に制御するための構成を説明する。

上記の閉ループ速度制御手段に切り換わった後のステップとして、スイッチＳＷ２を閉路して調整器４４によって界磁電流指令Ｉ_ｆ ^＊を増大させる。この状態で座標変換器４１の２軸出力であるＤ軸電圧Ｖ_Ｄ及びＱ軸電圧Ｖ_Ｑは増大するので、これを絶対値演算器４５で演算した検出電圧|Ｖ|は増大する。この検出電圧|Ｖ|と、速度基準からＶ／ω設定器４６で求めた電圧基準|Ｖ*|とを比較し、その差分Ｖ_errをＳＷ３を動作させた状態で調整器４７によって増幅し、その出力Ｉ_ｍ ^＊をＤ軸電流基準として制御する。この状態でスイッチＳＷ４をオンし、上記差分Ｖ_errを入力として界磁側の電圧制御器４８による電圧制御ループを生かすようにし、更に、スイッチＳＷ５を操作することにより、調整器４７の出力であるＩ_ｍ ^＊をゼロにして、力率１の運転を達成する。

尚上記の閉ループ速度制御に切換えるスイッチＳＷ１が動作したときの調整器４７のプリセット値ＰＤ１と速度制御器４３のプリセット値ＰＤ２は、Ｄ軸初期電流設定器３５及びＱ軸初期電流設定器３６を座標変換器４９により位相基準θ_r ^*と角度推定値θ_PLLで２軸変換して求める。同様に、電流制御器３８のＤ軸及びＱ軸のプリセット値ＰＤ３及びＰＤ４の設定も必要となるが、ＰＤ３＝０とし、ＰＤ４は夫々の電流制御出力であるＤ軸電圧基準Ｖ_Ｄ ^＊及びＱ軸電圧基準Ｖ_Ｑ ^＊から電圧の大きさを絶対値回路５０で求めた値とする。

開ループ速度制御手段と閉ループ速度制御手段を円滑に切り替える切換え手段は、上記閉ループ制御手段の説明と重複するが、切り替えスイッチであるＳＷ１とＳＷ３とＳＷ４と、オンスイッチであるＳＷ２と、オフスイッチであるＳＷ５と、前述の電流指令Ｉ_D0 ^*、Ｉ_Q0 ^*を設定するためのＤ軸初期電流設定器３５及びＱ軸初期電流設定器３６を角度推定値θ_PLLで座標変換し電流指令のプリセットデータＰＤ１とＰＤ２を導出する座標変換器４９と、プリセットされたＤ軸電流指令Ｉ_D ^*を定常的に所定の値にするために例えば電圧指令|Ｖ^*|と検出電圧|Ｖ|の偏差に従ってＤ軸電流指令Ｉ_D ^*を変化させる調整器４７と、電圧指令Ｖ_D ^*、Ｖ_Q ^*から電圧指令のプリセットデータＰＤ３とＰＤ４を求める絶対値演算器５０で構成されている。そして、前述したように、開ループ速度制御制御から閉ループ速度制御手段に切換えるときはスイッチＳＷ１の操作によるが、その後スイッチＳＷ２乃至ＳＷ５を操作して界磁電流を速度に見合う値に制御し、また同期電動機２を力率１で駆動するように切換える。

次に、本発明の実施例１の動作について、図１及び図２を参照して説明する。図２は本発明の実施例１に係る同期電動機の制御装置の動作タイミングチャートである。

まず、図２の時刻ｔ＝Ｔ１において初期磁極位置の検出動作を行う。例えば界磁電流指令Ｉ_f ^*=Ｉ_f0 ^*を設定して励磁動作を行い、このときの電圧検出器４が検出する端子電圧Ｖ_ＵＶＷを初期磁極位置検出器３１で演算して初期磁極位置θ₀を導出し、積分器３４にセットする。

次に時刻ｔ＝Ｔ２ではＱ軸即ち磁極に直交するトルク軸方向に所定の電流指令Ｉ_Q ^*=Ｉ_Q0 ^*を与える。また時刻ｔ＝Ｔ２から時刻ｔ＝Ｔ３までの間、レート設定器３３によって速度指令ω_r ^*を徐々に増大させる。この間に、電圧検出器４と座標変換器４１とＰＬＬ回路４２によって、速度推定値ω_PLLと角度推定値θ_PLLを導出し、電流指令プリセットデータＰＤ１とＰＤ２、電圧指令プリセットデータＰＤ３とＰＤ４も計算しておく。

ＰＬＬ回路４２がロックし、速度推定値ω_PLLと角度推定値θ_PLLが導出できれば、時刻ｔ＝Ｔ４でＳＷ１を切換える。ＳＷ１を切換えると電流指令Ｉ_D ^*、Ｉ_Q ^*と電圧指令Ｖ_D ^*、Ｖ_Q ^*がプリセットされるとともに、速度制御器４２が速度推定値ω_PLLを用いて制御を開始し、座標変換器３７と座標変換器３９で基準位相として使用している角度が速度指令の積分値θ_r ^*から角度推定値θ_PLLへと切換えられる。この切換え時の速度はＰＬＬ回路４２によって検出されるＤ軸電圧Ｖ_Ｄ及びＱ軸電圧Ｖ_Ｑから速度および角度を推定することが十分に可能な所定の速度とする。

次に時刻ｔ＝Ｔ５においてＳＷ２をオンし、界磁電流指令I_f ^*を増加させる。例えば時刻ｔ＝Ｔ５からｔ＝Ｔ６の間にＱ軸電流指令I_Qに応じて界磁電流指令I_f ^*を所定のレートで増加させる。続いて時刻ｔ＝Ｔ７でＳＷ３を切り替え、調整器４７を用いて例えば電圧制御を行ない、Ｄ軸電流指令Ｉ_D ^*を変化させる。調整器４７を電圧制御とした場合は、電機子の端子電圧である検出電圧|Ｖ|がＤ軸電流指令Ｉ_D ^*によって、電圧指令|Ｖ^*|となるように制御される。そして時刻ｔ＝Ｔ８でＳＷ４を切換え、電圧制御器４８によって、界磁電流指令から検出電圧|Ｖ|を電圧指令|Ｖ^*|どおりに制御する。そして時刻ｔ＝Ｔ９ではＳＷ５をオフにし、時刻ｔ＝Ｔ９からｔ＝Ｔ１０かけてＤ軸電流指令Ｉ_D ^*を定常的にゼロにする。尚、図２のＴ１乃至Ｔ１０は動作の順序を説明するためのものであり、必ずしも各々の時間間隔が図示の通りとなるとは限らない。

この実施例１においては、時刻ｔ＝Ｔ１からｔ＝Ｔ２で同期電動機２の停止時に初期磁極位置検出を行ない、時刻ｔ＝Ｔ２からｔ＝Ｔ４にかけて検出電圧が小さくＰＬＬ回路４２で十分に速度および角度を推定できない間は開ループ速度制御で始動し、角度及び速度が推定できれば推定値ω_PLL、θ_PLLを用いて時刻ｔ＝Ｔ４からｔ＝Ｔ１０にかけて適切な界磁電流と力率１制御への切換え処理を行ない、時刻ｔ＝Ｔ１０以降では速度推定値ω_PLLを用いて閉ループ速度制御を行なっていることがポイントである。

ＰＬＬ回路４２の角度推定の方法を、Ｄ軸電圧Ｖ_Dをゼロにする角度を推定する方法とすれば、時刻ｔ＝Ｔ１０以降Ｄ軸電流指令Ｉ_D ^*を定常的にゼロにするようにして力率１を実現することができる。更に、角度の切換えと同時に電流指令と電圧指令をプリセットしているため、時刻ｔ＝Ｔ４の前後で同期電動機２の電機子巻線に印加される電圧波形の位相は連続性が保たれ、切換えの影響がない。また、時刻ｔ＝Ｔ５とｔ＝Ｔ６の間や時刻ｔ＝Ｔ７において指令値がなめらかに変わる処理を採用することにより、円滑な切換え動作を実現することができる。

ところで、上記説明は制御の一例を示したものである。図２においては速度指令が一定である時に切換えを行なっているが、速度が推定できていれば一定に限定する必要は無い。また、時刻ｔ＝Ｔ７で調整器４７によって電圧制御を行ない、時刻ｔ＝Ｔ９からｔ＝Ｔ１０で定常的に電流指令Ｉ_D ^*をゼロにする例を示したが、最終的に電流指令Ｉ_D ^*をゼロにすれば良く、途中の過程は図２の限りではない。そして、ＰＬＬ回路４２はＤ軸電圧をゼロにする角度を推定する方法で行なうと説明したが、ＤＱ軸を入れ替えて行うことも可能である。

本発明の実施例２に係る同期電動機の制御装置について図３及び図４を参照して説明する。図３は実施例２のＱ軸電流指令の補正制御部のブロック構成図であり、図４は実施例２の動作タイミングチャートである。

この実施例２の補正制御部は、開ループ速度制御手段において始動後にＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*が最適な値より大きかったと判明した場合に、より適した電流値に調整する手段である。時刻ｔ＝Ｔ１１で初期磁極位置検出を実施後、ｔ＝Ｔ１２から所定の電流指令Ｉ_Q ^*=Ｉ_Q0 ^*で始動する。そして始動後、図３に示したように角度演算器５１と５２を用いて、電流指令Ｉ_D ^*、Ｉ_Q ^*と電圧指令Ｖ_D ^*、Ｖ_Q ^*から電流指令ベクトルα_iと電圧指令ベクトルα_vを求め、これらのベクトルの角度差αを求める。時刻ｔ＝Ｔ１３で、αの値が所定の値α^*より大きくなると、ｔ＝Ｔ１４でαが所定の値α^*より小さくなるまで、Ｑ軸電流指令Ｉ_Q ^*の大きさを調整器５３を用いて調整する。

以上の補正制御部手段を用いれば、負荷の大きさが分からず、適切な電流指令値が不明であっても、Ｑ軸初期電流指令Ｉ_Q0 ^*を大きめに設定して開ループ速度制御で始動し、始動後にＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*を適切な値に調整することが可能となる。

尚、上記説明では便宜上、調整する電流指令をＱ軸電流指令I_Q ^*としたが、制御によってはこの限りではなく例えばＤ軸電流指令Ｉ_D ^*で行っても良い。

図５は本発明の実施例３に係る同期電動機の制御装置の動作タイミングチャートである。この実施例３は、開ループ速度制御手段において、負荷の状態が不明の時に、負荷に対応した最適な電流指令で始動させる制御手段を有している。

図５において時刻ｔ＝Ｔ２１で初期磁極位置検出を実施後、角度を初期位置θ₀に固定したまま、時刻ｔ＝Ｔ２２から所定のレートでＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*を増加させる。時刻ｔ＝Ｔ２３でロータが動き始めれば、インバータの周波数とモータの周波数差のために検出電圧|Ｖ|の大きさに変化が現れるのでこの電気量を検出し、時刻ｔ＝Ｔ２４から角度と速度を増加させるとともに、Ｑ軸電流指令Ｉ_Q ^*の値を固定する。

この実施例３の始動時の制御手段を用いれば、負荷の大きさが分からず、適切な電流指令値が不明であっても、始動時に急激なトルクを発生することなく、開ループ速度制御で滑らかに始動することができる。

尚、上記説明では便宜上、調整する電流指令をＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*としたが、制御によってはこの限りではない。また、ロータが動き出したことを検出する方法は、上記のインバータの周波数とモータの周波数差のために生ずる電圧の変化を用いる方法だけでなく、角度ずれに影響のない程度の短期間インバータ１のゲートブロックを行ないその時の誘起電圧を検出する方法など別の方法を使用しても良い。また検出対象となる誘起電圧は必ずしも界磁磁束による基本波電圧とは限らず、例えば界磁巻線のスロットリプルを検出するようにしても良い。界磁巻線のスロットリプルは基本波に対して高次の高調波となるのでロータが動き始めたことを検出するのに好適である。

図６は本発明の実施例４に係る同期電動機の制御装置の電流指令の一例を示した図である。この実施例４は、開ループ速度制御手段において、負荷のトルク−速度特性が判明している場合に、電流指令をインバータ１の出力周波数に対してパターン化する手段を有している。

図６においては始動トルクが大きい二乗トルク負荷の例を示したが、他の負荷特性の負荷にも応用できる。また上記説明では便宜上、調整する電流指令をＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*としたが、制御によってはこの限りではない。

図７は本発明の実施例５に係る同期電動機の制御装置の動作タイミングチャートである。この実施例５は、開ループ速度制御手段において、初期磁極位置検出を行なわず、始動する手段を有している。

時刻ｔ＝Ｔ３１で界磁電流を流し、ｔ＝Ｔ３２でＱ軸電流指令をＩ_Q ^*=Ｉ_Q0 ^*にセットする。同時に速度指令ω_r ^*を極低速に設定する。速度指令ω_r ^*の積分が角度θ_r ^*である。界磁電流と直交方向にＱ軸電流が流れた時にトルクが最大になり、時刻ｔ＝Ｔ３３でロータが動き始める。ｔ＝Ｔ３３でロータが動き始めれば、インバータの周波数とモータの周波数差によって検出電圧|Ｖ|の大きさに変化が現れるのでこの電気量を検出し、時刻ｔ＝Ｔ３４から角度と速度を増加させる。

この手段を用いれば、初期磁極位置検出を行なわない場合も、開ループ速度制御で始動することが可能となる。

尚、上記説明では便宜上調整する電流指令をＱ軸電流指令Ｉ_Q ^*としたが、制御によってはこの限りではない。また、ロータが動き出したことを検出する方法は、実施例３の説明で述べたように、短期間のゲートブロックを行ない誘起電圧を検出する方法やスロットリプルを検出する方法を使用しても良い。

図８は本発明の実施例６に係る同期電動機の制御装置のブロック構成図である。この実施例６の各部について、図１の実施例１に係る同期電動機の制御装置のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例６が実施例１と異なる点は、特定の電気量を入力とするフィルタ回路５４を追加し、このフィルタ回路５４の出力をレート設定器３３の出力に加算する構成とした点である。

開ループ速度制御の状態では、電流指令が大きければ始動時のトルク変動は大きいが速度振動の減衰は速い。従って、電流指令が最適値に近ければ滑らかに始動するが、その反面一度発生した速度振動が減衰しにくい傾向にある。このため図８のように所定の電気量、例えば指令値であるＤ軸電圧指令Ｖ_D ^*、Ｑ軸電圧指令Ｖ_Q ^*または電圧指令|Ｖ^*|、若しくは検出値である電圧検出値|Ｖ|、Ｄ軸電流検出値Ｉ_D、またはＱ軸電流検出値Ｉ_Qを、フィルタ回路５４に通し、このフィルタ回路５４の出力で速度制御ループに補正をかける。

ここでフィルタ回路５４はハイパスフィルタとローパスフィルタを組み合わせることにより、速度振動を減衰させる振動成分を抽出できるフィルタを適用する。

このような手段を用いれば、開ループ速度制御時に発生した速度振動を減衰させることができ、機械共振などの誘発の恐れを軽減することができる。またこの振動抑制制御は、閉ループ速度制御に切換わってからも有効に作用する場合もある。

本発明の実施例１に係る同期電動機の制御装置のブロック構成図。 本発明の実施例１の動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施例２の電流指令補正制御部を示すブロック構成図。 本発明の実施例２の動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施例３の動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施例４の電流指令の一例を示す図。 本発明の実施例５の動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施例６に係る同期電動機の制御装置のブロック構成図。

符号の説明

１ インバータ
２ 同期電動機
３ 制御部
３１ 初期磁極位置検出器
３２ 速度指令
３３ レート設定器
３４ 積分器
３５ Ｄ軸初期電流指令
３６ Ｑ軸初期電流指令
３７ 座標変換器
３８ 電流制御器
３９ 座標変換器
４０ 初期界磁電流指令
４１ 座標変換器
４２ ＰＬＬ回路
４３ 速度制御器
４４ 調整器
４５ 絶対値演算器
４６ 電圧指令演算器
４７ 調整器
４８ 電圧制御器
４９ 座標変換器
５０ 絶対値演算器
５１、５２ 角度演算器
５３ 調整器
５４ フィルタ回路
４ 電圧検出器
５ 電流検出器
６ 界磁装置
６１ 電流検出器
６２ 界磁電流制御器
６３ 電力変換器

Claims (7)

1. 可変電圧、可変周波数の交流を出力し、同期電動機を駆動する電力変換器と、
   この電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段と、
   前記電力変換器の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記同期電動機の界磁巻線を励磁するための界磁装置と、
   前記電流検出手段及び前記電圧検出手段の出力に基づいて前記電力変換器及び前記界磁装置を制御するための制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記同期電動機の始動時に所定の電流指令を用いて電流制御を行なうと共に速度指令によって前記電力変換器の出力周波数を変化させるようにした開ループ速度制御手段と、
   前記同期電動機の始動後に速度推定値を用いて速度制御を行なう閉ループ速度制御手段と、前記開ループ速度制御手段から前記閉ループ速度制御手段に切換える切換手段と
   を有することを特徴とする同期電動機の制御装置。
2. 前記切換え手段は、
   前記電圧検出手段による検出電圧の検出位相が所定の範囲内に入ってロックしたときに切換える第１の切換え手段と、
   前記第１の切換え手段によって閉ループ速度制御手段に切換えたあと、
   前記出力電圧が速度指令に応じた値となるように界磁電流を調整し、
   且つ前記同期電動機の運転力率が１となるように前記同期電動機の励磁軸電流を調整するように切換える第２の切換え手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の制御装置。
3. 前記開ループ速度制御手段は、
   前記同期電動機の初期磁極位置を検出したあと、所定の電流指令で始動し、始動中に電流指令ベクトルと電圧指令ベクトルの角度差が所定の値以下となるように前記電流制御の電流指令を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の制御装置。
4. 前記開ループ速度制御手段は、
   前記同期電動機の初期磁極位置を検出したあと、前記電力変換器の出力周波数をゼロにした状態で電流指令を徐々に増大し、所定の検出電気量からロータが動いたことを確認して、前記出力周波数を増加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の制御装置。
5. 前記開ループ速度制御手段は、前記電力変換器の出力周波数に対して予め設定された負荷パターンに応じた電流指令パターンで始動するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の制御装置。
6. 前記開ループ速度制御手段は、
   前記電力変換器の出力周波数を極低速に設定して、所定の電流指令で始動し、所定の検出電気量からロータが動いたことを確認して、出力周波数を増加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機制御装置。
7. 前記制御部は、
   所定の検出電気量または電気量の指令値の振動成分に応じて前記電力変換器の出力周波数を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の同期電動機の制御装置。

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