JP2007511191A - 同期機を運転するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロータの位置の検知が行なわれる、永久に励磁されたロータと、相巻線を備えているステータとを有する同期機を運転する方法に関する。
本発明では、発生し得る角度誤差を補正するために、同期機が無負荷の場合、相巻線に対して時間の長さが一定の少なくとも１つの電流及び／又は電圧ベクトルが、検知されたロータの位置の方向に供給されることを提案する。この措置によって、相応の角度位置への同期機のロータの整向が得られ、ロータが予め検知された角度位置に存在する保証される。

Description

本発明は、ロータの位置の検知が行なわれる、永久に励磁されたロータと、相巻線を備えているステータとを有する同期機を運転する方法に関する。加えて、本発明は、ロータの位置値用のデータメモリを備える制御電子ユニットと接続されており、データメモリ内に記憶されたロータの位置値の読出しが行なわれる、永久に励磁されたロータと、相巻線を備えているステータとを有する同期機を運転する方法に関する。

特許文献１から、位置センサ及び回転数センサを有していない、スタティックコンバータにより供給を受ける、永久に励磁された同期機のパルス解放時に初期のロータの位置と回転数を決定するための方法が公知である。この公知の方法の場合、先ず、ロータの位置が同期機をスタートさせた後に検知され、この場合、この工程は、予め決定された長さの時間の後に繰り返される。この場合、付加的に同期機の回転数が検知される。ただし、ロータの位置を検知する場合には、同期機の全ての更なる運転において誤差が生じてしまう。何故なら、検知されたロータの位置値の検査は、何ら行なわれることがなく、これは、全く有利でないと見なすべきである。
独国特許出願公開第１０３ １１ ０２８号明細書

従って、本発明の第１の課題は、ロータの位置を検知する場合の誤差、特に角度誤差を除去する方法を提供することにある。更に、本発明の第２の課題は、記憶されたロータの位置値の誤差、特に角度誤差を除去する方法を提供することにある。

第１の課題は、発生し得る角度誤差を補正するために、同期機が無負荷の場合、相巻線に対して時間の長さが一定の少なくとも１つの電流及び／又は電圧ベクトルが、検知されたロータの位置の方向に供給されることによって解決される。これにより、相応の角度位置への同期機のロータの整向が得られる。

特に有利な発展構成では、少なくとも１つの電圧又は電流ベクトルの供給と同時に、ロータの位置の相対変化が、センサ要素によって決定される。

更なる有利な発展構成では、相対変化が、ロータの位置を更に検知する場合に考慮される。

ロータの位置を検知する場合に、相巻線に矩形の電圧パルスが印加される。この場合は、矩形の電圧パルスの印加と同時に、発生し得るロータの位置の相対変化がセンサ要素によって決定される。

特に有利な構成では、別の電流及び／又は電圧ベクトルが、現在のロータの位置とは異なる角度で供給され、ロータの位置の相対変化の大きさが、同期機の運動の自由（無負荷状態）を判断するための基準として使用される。

本発明による方法の別の有利な発展構成では、電圧ベクトルの印加により生じる電流ベクトルが、電流測定装置によって検知され、相巻線の電気的な接続の状態を判断するための基準として使用される。

本発明の第２の課題は、発生し得る角度誤差を補正するために、同期機が無負荷の場合、相巻線に対して時間の長さが一定の少なくとも１つの電流及び／又は電圧ベクトルが、記憶されたロータの位置の方向に供給されることによって解決される。この措置によって、相応の角度位置への同期機のロータの整向が得られる。

この場合は、データメモリ内に記憶されたロータの位置値を読み出す前に、ロータの位置値を最後に記憶してから捩れ防止装置によって捩れないようにロータを確保していたかが検査される。

有利な発展構成では、少なくとも１つの電圧又は電流ベクトルの供給と同時に、ロータの位置の相対変化が、センサ要素によって決定され、ロータの位置の相対変化の大きさが、記憶されたロータの位置値の品質のための基準として使用される。

加えて、電圧ベクトルの印加により生じる電流ベクトルが、電流測定装置によって検知され、相巻線の電気的な接続の状態を判断するための基準として使用される。

以下で、添付の図面と関連させて本発明を詳細に説明する。

図１に図示された同期機１は、対称双極３ストランドの三相交流巻線を備えているステータを備える。ステータと協働するロータは、永久磁石によって構成される。加えて、同期機１には制御電子ユニット２が付設されており、この制御電子ユニットは、ロータの位置値用のデータメモリ６と、例えばコントローラ及び機械のパラメータのような別のメモリ値を備える。制御電子ユニット２は、制御ソフトウエアモジュール３と、電流測定装置が統合されているアウトプットステージ４を備える。この場合、アウトプットステージ４の電圧信号は、相巻線Ｕ，ＶおよびＷに印加される。前記制御ソフトウエアモジュール３には、同期機１のロータの位置変化を表す相対的なロータ位置センサ５の出力信号Δφが供給される。

ロータの位置を検知するためのこれまで公知の方法の場合、ロータの位置値は、その正しさを検査されず、同期機１の更なる運転は、不確実さをもったロータの位置値によって継続されていた。本発明による方法によれば、ロータの位置を検知した後、同期機１が無負荷の場合、アウトプットステージ４によって少なくとも１つの電流又は電圧ベクトルが、検知されたロータの位置の方向に相巻線Ｕ，Ｖ及びＷに供給されることを提案する。この措置によって、供給された電流もしくは電圧ベクトルにより設定される角度位置へのロータの整向が行なわれる。これにより、ロータが予め検知された角度位置に存在することが保証される。検知されたロータの位置が実際のロータの位置と異なる場合には、電流又は電圧ベクトルの前記の供給と同時に、相対的なロータ位置センサ５が、整向中に生じたロータの位置の相対変化を検出する。ロータの位置のこの相対変化Δφは、制御ソフトウエアモジュール３に供給され、ロータの位置を更に検知する場合は、相対変化Δφが補正機能に導入されることによって考慮される。この補正機能は、ロータの位置を新たに検知する場合に、検知されたロータの位置値に適用される。この措置により、ロータの位置の更なる検知は、高精度で行なうことができる。

ロータの位置の前記の検知では、ロータの運動により引き起こされる相巻線Ｕ，ＶおよびＷのインダクタンスの変化が決定される。これは、矩形の電圧パルスが相巻線Ｕ，Ｖ及びＷに印加されることによって行なわれる。同時に、相巻線Ｕ，Ｖ及びＷにより流れる電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ及びＩ_Ｗの推移は、アウトプットステージ４内の電流測定装置によって検知され、制御ソフトウエアモジュール３に供給される。電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ及びＩ_Ｗの推移は、ロータの位置を結論付けることができる。ロータの位置が変化した場合、相巻線を流れる電流の推移も変化する。付加的に、矩形の電圧パルスの印加と同時に、発生し得るロータの位置の相対変化は、相対的なロータ位置センサ５によって検出され、同様に制御ソフトウエアモジュール３に供給される。

アウトプットステージ４によって、別の電流もしくは電圧ベクトルは、同期機１が無負荷の場合、即ち同期機１が静止状態にある場合に、検知されたロータの位置とは異なる角度で同期機１の相巻線Ｕ，Ｖ及びＷに供給される。同時に、ロータの位置の相対変化は、相対的なロータ位置センサ５によって決定される。この場合、ロータの位置の相対変化の大きさは、同期機１の運動の自由のための基準である。

加えて、同期機１の相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの電気的な接続の状態が判断される。これは、電圧ベクトルの印加により生じる電流ベクトルがアウトプットステージ４内の電流測定装置によって検知されることによって行なわれる。検知された電流ベクトルが記憶された電圧ベクトルとは異なる角度位置を備える場合、相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの電気接続部の少なくとも１つが正常に機能していないと仮定すべきである。加えて、電流ベクトルの値を介して相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの電気抵抗が検知される。

ロータの位置の検知が行なわれないで、同期機１の運転が、制御電子ユニット２のデータメモリ内に記憶されたロータの位置値によって行なわれる場合には、本発明の別の方法によれば、時間の長さが一定の少なくとも１つの電流もしくは電圧ベクトルが、記憶されたロータの位置の方向に相巻線Ｕ，Ｖ及びＷに供給される。これにより、記憶された電流もしくは電圧ベクトルによって予定される角度位置へのロータの整向が行なわれ、ロータが実際に記憶された角度位置に存在することが保証される。記憶されたロータの位置値が実際のロータの位置とは異なる場合、相対的なロータ位置センサ５は、整向中に生じたロータの位置の相対変化を、電流又は電圧ベクトルの前記の記憶と同時に検出する。ロータの位置のこの相対変化Δφは、制御ソフトウエアモジュール３に供給され、制御電子ユニット２のデータメモリ６内に記憶されたロータの位置値の品質のための基準である。加えて、相対変化Δφは、コントローラ及び機械のパラメータのような、データメモリ６内に記憶された全てのメモリ値の品質のための基準である。

同期機１の確実な運転開始の更なる改善は、制御電子ユニット２のデータメモリ６内に記憶されたロータの位置値を読み出す前に、ロータの位置値を最後に記憶してから捩れ防止装置によって捩れないようにロータを確保していたかが検査されることにある。この場合には、電流もしくは電圧ベクトルの記憶が、記憶されたロータの位置の方向にロータの相対位置変化を結果として何ら伴わないことが期待される。これは、既に説明したように、相対的なローラ位置センサ５によって検知される。

この方法の場合でも、同期機１の相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの電気的な接続の状態が判断される。この場合、電圧ベクトルの印加により生じる電流ベクトルは、アウトプットステージ４内の電流測定装置によって検知される。検知された電流ベクトルが、記憶された電圧ベクトルとは異なる角度位置を備える場合は、相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの少なくとも１つが、アウトプットステージ４に接続されていないと仮定すべきである。加えて、電流ベクトルの値を介して相巻線Ｕ，Ｖ及びＷの電気抵抗が検知される。

本発明による方法を実施するための装置のブロック開路図を示す。

符号の説明

１ 同期機
２ 制御電子ユニット
３ 制御ソフトウエアモジュール
４ アウトプットステージ
５ ロータ位置センサ
６ データメモリ
Ｕ，Ｖ，Ｗ 相巻線
Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗ 電流
Δφ 出力信号

Claims (10)

1. ロータの位置の検知が行なわれる、永久に励磁されたロータと、相巻線を備えているステータとを有する同期機を運転する方法において、
   発生し得る角度誤差を補正するために、同期機（１）が無負荷の場合、相巻線に対して時間の長さが一定の少なくとも１つの電流及び／又は電圧ベクトルが、検知されたロータの位置の方向に供給されることを特徴とする方法。
2. 少なくとも１つの電圧又は電流ベクトルの供給と同時に、ロータの位置の相対変化が、センサ要素（５）によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 相対変化が、ロータの位置を更に検知する場合に考慮されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ロータの位置を検知する場合に、相巻線に矩形の電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 矩形の電圧パルスの印加と同時に、発生し得るロータの位置の相対変化がセンサ要素（５）によって決定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 別の電流及び／又は電圧ベクトルが、現在のロータの位置とは異なる角度で供給されること、ロータの位置の相対変化の大きさが、同期機（１）の運動の自由（無負荷状態）を判断するための基準として使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
7. ロータの位置値用のデータメモリ（６）を備える制御電子ユニット（２）と接続されており、データメモリ（６）内に記憶されたロータの位置値の読出しが行なわれる、永久に励磁されたロータと、相巻線を備えているステータとを有する同期機を運転する方法において、
   発生し得る角度誤差を補正するために、同期機（１）が無負荷の場合、相巻線に対して時間の長さが一定の少なくとも１つの電流及び／又は電圧ベクトルが、記憶されたロータの位置の方向に供給されることを特徴とする方法。
8. データメモリ（６）内に記憶されたロータの位置値を読み出す前に、ロータの位置値を最後に記憶してから捩れ防止装置によって捩れないようにロータを確保していたかが検査されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 少なくとも１つの電圧又は電流ベクトルの供給と同時に、ロータの位置の相対変化が、センサ要素（５）によって決定されること、ロータの位置の相対変化の大きさが、記憶されたロータの位置値の品質のための基準として使用されることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 電圧ベクトルの印加により生じる電流ベクトルが、電流測定装置（４）によって検知され、相巻線の電気的な接続の状態を判断するための基準として使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。

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