JP3586230B2 - 同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期リラクタンスモータ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ：以下、ＳｙｎＲＭと略称する）に係るもので、詳しくは、リラクタンスの差を利用して、同期リラクタンスモータの速度を制御する同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＳｙｎＲＭは、図６に示したように、固定子１００と、該固定子１００に装着された各スロット１０１と、固定子１００に回動自在に係合された回転子２００と、を包含して構成されている。
【０００３】
又、上記回転子２００は、図７に示したように、ｄ軸とｑ軸とを通過する磁束の差を発生させる溝部２０１と、シリコン鋼ＦｅＳｉが挿入されるピンホール２０２と、を包含して構成されている。
【０００４】
そして、このように構成されたＳｙｎＲＭの回転速度を制御する従来のＳｙｎＲＭ ３４０の速度制御装置は、図８に示したように、交流電源ＡＣが入力されると、直流電源ＤＣに整流する整流器３２０と、この直流電源ＤＣを３相の交流電源に変換してＳｙｎＲＭ ３４０に供給するインバータ３３０と、インバータ３３０を制御する制御部３５０と、ＳｙｎＲＭ ３４０の回転速度を検出する検出部３６０と、を包含して構成されている。
【０００５】
また、上記の検出部３６０は、インバータ３３０から上記ＳｙｎＲＭ ３４０に流れる３相電流中、二つの相電流を検出する電流検出器３６１と、ＳｙｎＲＭ ３４０の回転子の角速度を検出する位置検出器３６３と、この位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒが入力されると、磁束角θを演算する磁束角演算器３６２と、磁束角θ及び前記の検出された二つの相電流が入力されると、回転子の磁束分電流値ｉｄｓ及びトルク分電流値ｉｑｓを生成する座標変換器３６４と、を包含して構成されている。
【０００６】
また、制御部３５０は、検出部３６０の回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒ及び速度指令値ωｒ ＊の入力を受けて、差速度指令値を演算する比較器３５８と、この差速度指令値が入力されると、トルク分電流指令値ｉｑｓ＊を生成する速度制御器３５６と、このトルク分電流指令値ｉｑｓ＊ 及び検出部３６０の座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓの入力を受けて、トルク分差電流指令値を生成する比較器３５４と、検出部３６０の回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒによって、定トルク領域と定出力領域とを区別するために、磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ を生成する磁束指令発生器３５７と、前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊と検出部３６０の座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓを受けて、磁束分差電流指令値を生成する比較器３５５と、前記磁束分差電流指令値の入力を受けて、磁束分指令値を生成する磁束制御器３５３と、前記の磁束分指令値と前記のトルク分差電流指令値の入力を受けて、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ とを生成する電流制御器３５２と、前記トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 、磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び前記の磁束角θが入力されると、３相の電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ３３０に出力する電圧発生器３５１と、を包含して構成されている。
【０００７】
以下、このように構成された従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置の動作について説明する。
【０００８】
先ず、制御部３５０に速度指令値ωｒ ＊が入力されると、制御部３５０の比較器３５８は、前記の速度指定値ωｒ ＊と回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒとを比較して生成された誤差を速度制御器３５６に出力し、比較器３５４は、検出部３６０の座標変換器３６４から出力されるトルク分電流値ｉｑｓと速度制御器３５６から出力されるトルク分電流指令値ｉｑｓ＊とを比較してトルク分差電流指令値を生成する。
【０００９】
また、制御部３５０の比較器３５５は、上記角速度値ωｒが入力されると磁束指令発生器３５７から出力される前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ と座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓ とを受けて、それらを比較して磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器３５３に出力する。
【００１０】
また、電流制御器３５２は、上記のトルク分電流指令値及び磁束制御器３５３から出力される磁束分指令値が入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ を生成して電圧発生器３５１に出力し、この電圧発生器３５１は、前記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び検出部３６０の磁束角演算器３６２から出力される磁束角θが入力されて、インバータ３３０のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングをするための３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を回転座標系を利用してインバータ３３０に出力し、この３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊によって、ＳｙｎＲＭ ３４０が回転される。
【００１１】
このとき、検出部３６０の座標変換器３６４は、インバータ３３０からＳｙｎＲＭ ３４０に流れる電流を検出する電流検出器３６１から検出された電流（例えば、ａ相電流ｉａｓ及びｂ相電流ｉｂｓ）と磁束角演算器３６２の出力の磁束角θを利用して、ＳｙｎＲＭ ３４０の相電流をｄ軸の電流つまり磁束分電流値ｉｄｓとｑ軸の電流つまりトルク分電流値ｉｑｓ に変換する。
【００１２】
また、上記の回転子の位置検出器３６３には、回転子の位置を検出するために、エンコーダまたはホールセンサが利用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、ＳｙｎＲＭの回転速度を制御するために、エンコーダまたはホールセンサのような回転子の位置検出器を利用して回転子の位置を検出しているため、冷蔵庫及び冷暖房器の圧縮器に設置することが困難で、製品の原価が上昇するという不都合な点があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ＳｙｎＲＭの回転子のリラクタンスの差を利用して、ＳｙｎＲＭの回転速度を制御し得るＳｙｎＲＭの速度制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、ＳｙｎＲＭに供給される電流及び電圧を検出してＳｙｎＲＭの回転速度を制御し得るＳｙｎＲＭの速度制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１６】
このような目的を達成するため、本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、交流電源ＡＣが入力されるとそれを直流電源ＤＣに整流する整流器４２０と、前記の直流電源ＤＣが入力されるとそれを３相の交流電源ＡＣに変換してＳｙｎＲＭ ４４０に供給するインバータ４３０と、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧及び推定誘起電圧を演算してＳｙｎＲＭ ４４０の推定角速度を生成する検出部４６０と、前記の推定角速度と使用者が入力する速度指令値とが入力されると、インバータ４３０によって、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する制御部４５０と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１７】
又、本発明に係るＳｙｎＲＭ ４４０の速度制御方法においては、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流を検出する段階と、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電圧を検出する段階と、この検出された電流及び電圧により推定誘起電圧を演算してＳｙｎＲＭ ４４０の推定角速度を生成する段階と、この推定角速度と使用者が入力する速度指令値とによってＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する段階と、を順次行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００１９】
本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、図１に示したように、交流電源ＡＣが入力されるとそれを直流電源ＤＣに整流する整流器４２０と、前記の直流電源ＤＣを３相の交流電源に変換してＳｙｎＲＭ ４４０に供給するインバータ４３０と、インバータ４３０によってＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する制御部４５０と、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を検出する検出部４６０と、を包含して構成される。
【００２０】
そして、検出部４６０は、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流ｉｄｃを検出してトルク分電流値ｉｑｓと磁束分電流値ｉｄｓとを生成する電流検出部４６１と、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に入力される電圧を検出してトルク分電圧値Ｖｑｓ及び磁束分電圧値Ｖｄｓを生成する電圧検出部４６２と、前記のトルク分電流値ｉｑｓ及び磁束分電流値ｉｄｓと、前記のトルク分電圧値Ｖｑｓ及び磁束分電圧値Ｖｄｓとが入力されると、推定角速度値ωｒを演算する推定速度演算器４６４と、前記の推定角速度値ωｒが入力されると、磁束角θを演算する磁束角演算器４６３と、を包含して構成される。
【００２１】
又、電圧検出部４６２は、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に入力される電圧を検出する電圧検出器４６２−１と、この電圧検出器４６２−１の出力信号が入力されると、第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とを生成する電圧変換器４６２−２と、上記の第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とが入力されると、トルク分電圧値Ｖｑｓ と磁束分電圧値Ｖｄｓ とを生成する座標変換器４６２−３と、を包含して構成される。
【００２２】
又、電流検出部４６１は、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流ｉｄｃ を検出する電流検出器４６１−１と、この電流検出器４６１−１から出力される信号を受けて、それを３相電流値ｉ（ａ）、ｉ（ｂ）、ｉ（ｃ）に変換する相電流変換器４６１−２と、前記の３相電流値ｉ（ａ）、ｉ（ｂ）、ｉ（ｃ）が入力されると、それをトルク分電流値ｉｑｓ と磁束分電流値ｉｄｓ に変換する座標変換器４６１−３と、を包含して構成される。
【００２３】
又、制御部４５０は、検出部４６０の推定速度演算器４６４から出力される推定角速度値ωｒ及び速度指令値ωｒ ＊が入力されると、差速度指令値を演算する比較器４５８と、この差速度指令値が入力されるとトルク分電流指令値ｉｑｓ＊を生成する速度制御器４５６と、上記のトルク分電流指令値ｉｑｓ＊と検出部４６０の座標変換器４６１−３から出力されるトルク分電流値ｉｑｓとが入力されると、トルク分差電流指令値を生成する比較器４５４と、検出部４６０の推定速度演算器４６４から出力される推定角速度ωｒが入力されると、磁束分電流指令値ｉｄｓ＊を生成する磁束指令発生器４５７と、上記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊と電流検出器４６１の座標変換器４６１−３から出力される磁束分電流値ｉｄｓとが入力されると、磁束分差電流指令値を生成する比較器４５５と、この磁束分差電流指令値が入力されると、磁束分指令値を生成する磁束制御器４５３と、この磁束分指令値と前記のトルク分差電流指令値とが入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ とを生成する電流制御器４５２と、上記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊と磁束角θとが入力されると、３相の電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ４３０に出力する電圧発生器４５１と、を包含して構成される。
【００２４】
また、相電流変換器４６１−２は、図２に示したように、電流検出器４６１−１から出力する信号が入力されると、パルス幅変調の状態によって、３相電流の正の部分の電流（＋ｉａ、＋ｉｂ、＋ｉｃ）を出力する第１マルチプレクサ（１Ａ）と、３相電流の負の部分の電流（−ｉａ、−ｉｂ、−ｉｃ）を出力する第２マルチプレクサ（１Ｂ）と、上記の正の部分の電流（＋ｉａ、＋ｉｂ、＋ｉｃ）が入力されると、雑音を除去する第１低域通過フィルタ（２Ａ）と、上記の負の部分の電流（−ｉａ、−ｉｂ、−ｉｃ）が入力されると、雑音を除去する第２低域通過フィルタ（２Ｂ）と、を包含して構成される。
【００２５】
又、推定速度演算器４６４は、図３に示したように、上記のトルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 、トルク分電圧値Ｖｑｓ 及び磁束分電圧値Ｖｄｓ が入力されると、ＳｙｎＲＭ ４４０の誘起電圧値ｅを生成する誘起電圧演算器１１と、前記のトルク分電流値ｉｑｓ 及び磁束分電流値ｉｄｓ が入力されると、磁束分インダクタンスＬｄとトルク分インダクタンスＬｑとを演算するインダクタンス演算器１４と、このインダクタンス演算器１４から出力されるインダクタンスが入力されると、推定誘起電圧値ｅｅｓｔを演算する推定誘起電圧演算器１５と、誘起電圧演算器１１から出力される誘起電圧ｅと推定誘起電圧演算器１５から出力される前記の推定誘起電圧値ｅｅｓｔとを比較して誤差誘起電圧値を生成する比較器１２と、この誤差誘起電圧値が入力されると、推定角速度値ωｒを演算する比例積分制御器１３と、を包含して構成される。
【００２６】
以下、このように構成された本発明に係るＳｙｎＲＭ ４４０の制御装置の動作及びその制御方法について説明する。
【００２７】
図７に示したように、固定子の各捲線は回転子のｄ軸及びｑ軸の位置を認識し得るように構成されて、ｄ軸及びｑ軸におけるリラクタンスの大きさがそれぞれ相異するため、これらのリラクタンスの大きさを検出することにより、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御することができる。
【００２８】
従って、図４に示したように、固定子捲線の各相における回転子のｄ軸及びｑ軸の位置を検出するために、ＳｙｎＲＭ ４４０の回転子が回転する時の回転角度によるインダクタンスの変化を、ＳｙｎＲＭ ４４０の固定子の入力電圧及び電流を検出して求めると、回転子の位置が求められ、その求められた値を利用すると、ＳｙｎＲＭ ４４０の回転子の速度を制御することができる。
【００２９】
又、回転子のｑ軸を基準軸にすると、磁束は、この場合ｑ軸と４５度（機械角）の差を有するｄ軸において一番大きくなり、ＳｙｎＲＭ ４４０のトルクＴｅが、下記の式のように、インダクタンスの差Ｌｄ − Ｌｑ と、固定子の磁束分電流値ｉｄｓとトルク分電流値ｉｑｓとの乗算に比例する。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、Ｋはモータによって決まる定数である。
【００３２】
一方、ＳｙｎＲＭの電圧方程式は次式（２）、（３）のように表示される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
上記式中、Ｖｄｓはｄ軸の固定子電圧、Ｖｑｓはｑ軸の固定子電圧を夫々示し、ｒｓは固定子抵抗、ｉｄｓ、ｉｑｓはそれぞれｄ、ｑ軸の固定子電流、λｄｓとλｑｓはｄ軸及びｑ軸の磁束（磁束鎖変数）を夫々示し、ωｒはモータの回転子角速度値を示す。
【００３５】
また、λｄｓ＝Ｌｄ×ｉｄｓで、λｑｓ＝Ｌｑ×ｉｑｓであるため、電圧及び電流を検出してｄ軸及びｑ軸のインダクタンスＬｄ、Ｌｑを計算すると、図４に示したように、その量の変化がＳｙｎＲＭ ４４０の回転子の位置に該当する。又、ＳｙｎＲＭ ４４０に形成される電流／電圧のベクトル間の関係を示すと、図５に示したようになる。
【００３６】
以下、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度制御方法及び速度制御装置の動作について説明する。図１に示したように、整流器４２０が交流電源を直流電源Ｖｄｃに変換しインバータ４３０に出力すると、制御部４５０の制御によって、入力された直流電源が交流電源に変換されてＳｙｎＲＭ ４４０に供給されてＳｙｎＲＭ ４４０が駆動される時、検出部４６０の電流検出器４６１−１が、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流を検出して相電流変換器４６１−２に出力する。次いで、相電流変換器４６１−２は、パルス幅変調のために、スペースべクトル法に従って、電流検出器４６１−１から入力された電流検出値を３相電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃに次のように変換する。即ち、図２に示したように、電流検出器４６１−１から出力された信号から、３相電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃは、パルス幅変調の状態に応じてマルチプレクサ１Ａ、１Ｂによりその正の部分の電流００１＝＋ｉａ、０１０＝＋ｉｂ、１００＝＋ｉｃと、その負の部分の電流１１０＝−ｉａ、１０１＝−ｉｂ、０１１＝−ｉｃに区分して出力されるため、整流器４２０とインバータ４３０間のＤＣリンクに流れる電流ｉｄｃが電流検出部４６１により検出されると、ＳｙｎＲＭ ４４０の固転子の各相に流れる電流が求められる。ここで、００１、０１０、…、０１１はパルス幅変調の状態によって決まるインバータのスイッチング素子のスイッチングモードを表す。
【００３７】
また、相電流変換器４６１−２により、３相の相電流が計算されて座標変換器４６１−３に出力されると、座標変換器４６１−３によりｄ軸つまり磁束分電流値ｉｄｓ とｑ軸つまりトルク分電流値ｉｑｓ に変換されてそれぞれ比較器４５５、４５４に出力される。
【００３８】
一方、電圧検出部４６２の電圧検出器４６２−１は、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電圧を検出して電圧変換器４６２−２に出力し、電圧変換器４６２−２は入力された電圧の第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とを検出して座標変換器４６２−３に出力し、座標変換器４６２−３は、それらからｄ軸の固定子電圧Ｖｄｓ とｑ軸の固定子電圧Ｖｑｓ とを変換により求めて推定速度演算器４６４に出力する。
【００３９】
又、推定速度演算器４６４の誘起電圧演算器１１は、図３に示したように、トルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 、トルク分電圧値Ｖｑｓ 及び磁束分電圧値 Ｖｄｓ が入力されると、誘起電圧ｅを演算して比較器１２に出力し、推定誘起電圧演算器１５は、前記のトルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 及び推定角速度値ωｒが入力されると演算器１４から出力される前記のｄ軸のインダクタンスＬｄ及びｑ軸のインダクタンスＬｑ が入力されるとき、推定誘起電圧ｅｅｓｔを演算して比較器１２に出力し、この比較器１２が誘起電圧の誤差を生成して比例積分制御器１３に出力すると、比例積分制御器１３は推定角速度値ωｒを生成して磁束角演算器４６３、磁束指令発生器４５７及び比較器４５８に夫々出力する。
【００４０】
また、比較器４５８は、速度指令値ωｒ ＊及び推定角速度値ωｒが入力されると、それらの誤差を速度制御器４５６に出力し、比較器４５４は、電流検出部４６１の座標変換器４６１−３から出力されるトルク分電流値ｉｑｓと速度制御器４５６から出力されるトルク分電流指令値ｉｑｓ＊ とを比較してトルク分差電流指令値を生成する。
【００４１】
又、比較器４５５は、磁束指令発生器４５７から出力される前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ と座標変換器４６１−３から出力される磁束分電流値ｉｄｓとを受けてそれらを比較した後、磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器４５３に出力する。
【００４２】
又、電流制御器４５２は、比較器４５４から出力される上記のトルク分差電流指令値と磁束制御器４５３から出力される磁束分指令値とが入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ を生成して電圧発生器４５１に出力し、この電圧発生器４５１は、前記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊、磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び磁束角演算器４６３から出力される磁束角θの入力を受けて、インバータ４３０のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングをするための３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ４３０に出力する。
【００４３】
従って、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流及び電圧を検出して、この検出された電流及び電圧から生成される推定角速度を利用してそのＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御器においては、エンコーダまたはホールセンサを利用することなく、ＳｙｎＲＭに供給される電流及び電圧を検出してＳｙｎＲＭの速度を制御するため、ＳｙｎＲＭの製品原価を低減し得るという効果がある。
【００４５】
また、ＳｙｎＲＭの回転子の位置検出器を設置しにくい冷蔵庫や冷暖房機に容易に適用して、そのＳｙｎＲＭの速度を容易に制御し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置を示したブロック図である。
【図２】図１の相電流変換器を示したブロック図である。
【図３】図１の推定速度演算器を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る速度制御装置が適用されるＳｙｎＲＭのインダクタンスの変化を示した図である。
【図５】本発明に係る速度制御装置によってＳｙｎＲＭに形成される電流／電圧のベクトルを示した図である。
【図６】従来のＳｙｎＲＭの断面図である。
【図７】図６の回転子の断面図である。
【図８】従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
３２０、４２０…整流器
３３０、４３０…インバータ
３４０、４４０…ＳｙｎＲＭ
３５１、４５１…電圧発生器
３５２、４５２…電流制御器
３５３、４５３…磁束制御器
３５７、４５７…磁束指令発生器
３５６、４５６…速度制御器
３６２、４６３…磁束角演算器
３６４、４６１−３…座標変換器
３６３…回転子位置検出器
３５０、４５０…制御部
３６０、４６０…検出部
４６１−１…電流検出器
４６２−１…電圧検出器
４６１…電流検出部
４６１−２…相電流変換器
４６２…電圧検出部
４６２−２…電圧変換器
４６１−３、４６２−３…座標変換器
３５８、３５４、３５５、４５４、４５５、４５８、１２…比較器
４６４…推定速度演算器
１Ａ…第１マルチプレクサ
１Ｂ…第２マルチプレクサ
２Ａ…第１低域通過フィルタ
２Ｂ…第２低域通過フィルタ
１１…誘起電圧演算器
１３…比例積分制御器
１４…インダクタンス演算器
１５…推定誘起電圧演算器
１００…固定子
１０１…スロット
２００…回転子
２０１…溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期リラクタンスモータ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ：以下、ＳｙｎＲＭと略称する）に係るもので、詳しくは、リラクタンスの差を利用して、同期リラクタンスモータの速度を制御する同期リラクタンスモータの速度制御装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＳｙｎＲＭは、図６に示したように、固定子１００と、該固定子１００に装着された各スロット１０１と、固定子１００に回動自在に係合された回転子２００と、を包含して構成されている。
【０００３】
又、上記回転子２００は、図７に示したように、ｄ軸とｑ軸とを通過する磁束の差を発生させる溝部２０１と、シリコン鋼ＦｅＳｉが挿入されるピンホール２０２と、を包含して構成されている。
【０００４】
そして、このように構成されたＳｙｎＲＭの回転速度を制御する従来のＳｙｎＲＭ ３４０の速度制御装置は、図８に示したように、交流電源ＡＣが入力されると、直流電源ＤＣに整流する整流器３２０と、この直流電源ＤＣを３相の交流電源に変換してＳｙｎＲＭ ３４０に供給するインバータ３３０と、インバータ３３０を制御する制御部３５０と、ＳｙｎＲＭ ３４０の回転速度を検出する検出部３６０と、を包含して構成されている。
【０００５】
また、上記の検出部３６０は、インバータ３３０から上記ＳｙｎＲＭ ３４０に流れる３相電流中、二つの相電流を検出する電流検出器３６１と、ＳｙｎＲＭ ３４０の回転子の角速度を検出する位置検出器３６３と、この位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒが入力されると、磁束角θを演算する磁束角演算器３６２と、磁束角θ及び前記の検出された二つの相電流が入力されると、回転子の磁束分電流値ｉｄｓ及びトルク分電流値ｉｑｓを生成する座標変換器３６４と、を包含して構成されている。
【０００６】
また、制御部３５０は、検出部３６０の回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒ及び速度指令値ωｒ ＊の入力を受けて、差速度指令値を演算する比較器３５８と、この差速度指令値が入力されると、トルク分電流指令値ｉｑｓ＊を生成する速度制御器３５６と、このトルク分電流指令値ｉｑｓ＊ 及び検出部３６０の座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓの入力を受けて、トルク分差電流指令値を生成する比較器３５４と、検出部３６０の回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒによって、定トルク領域と定出力領域とを区別するために、磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ を生成する磁束指令発生器３５７と、前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊と検出部３６０の座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓを受けて、磁束分差電流指令値を生成する比較器３５５と、前記磁束分差電流指令値の入力を受けて、磁束分指令値を生成する磁束制御器３５３と、前記の磁束分指令値と前記のトルク分差電流指令値の入力を受けて、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ とを生成する電流制御器３５２と、前記トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 、磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び前記の磁束角θが入力されると、３相の電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ３３０に出力する電圧発生器３５１と、を包含して構成されている。
【０００７】
以下、このように構成された従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置の動作について説明する。
【０００８】
先ず、制御部３５０に速度指令値ωｒ ＊が入力されると、制御部３５０の比較器３５８は、前記の速度指定値ωｒ ＊と回転子の位置検出器３６３から出力される回転子の角速度値ωｒとを比較して生成された誤差を速度制御器３５６に出力し、比較器３５４は、検出部３６０の座標変換器３６４から出力されるトルク分電流値ｉｑｓと速度制御器３５６から出力されるトルク分電流指令値ｉｑｓ＊とを比較してトルク分差電流指令値を生成する。
【０００９】
また、制御部３５０の比較器３５５は、上記角速度値ωｒが入力されると磁束指令発生器３５７から出力される前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ と座標変換器３６４から出力される磁束分電流値ｉｄｓ とを受けて、それらを比較して磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器３５３に出力する。
【００１０】
また、電流制御器３５２は、上記のトルク分電流指令値及び磁束制御器３５３から出力される磁束分指令値が入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ を生成して電圧発生器３５１に出力し、この電圧発生器３５１は、前記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び検出部３６０の磁束角演算器３６２から出力される磁束角θが入力されて、インバータ３３０のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングをするための３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を回転座標系を利用してインバータ３３０に出力し、この３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊によって、ＳｙｎＲＭ ３４０が回転される。
【００１１】
このとき、検出部３６０の座標変換器３６４は、インバータ３３０からＳｙｎＲＭ ３４０に流れる電流を検出する電流検出器３６１から検出された電流（例えば、ａ相電流ｉａｓ及びｂ相電流ｉｂｓ）と磁束角演算器３６２の出力の磁束角θを利用して、ＳｙｎＲＭ ３４０の相電流をｄ軸の電流つまり磁束分電流値ｉｄｓとｑ軸の電流つまりトルク分電流値ｉｑｓ に変換する。
【００１２】
また、上記の回転子の位置検出器３６３には、回転子の位置を検出するために、エンコーダまたはホールセンサが利用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、ＳｙｎＲＭの回転速度を制御するために、エンコーダまたはホールセンサのような回転子の位置検出器を利用して回転子の位置を検出しているため、冷蔵庫及び冷暖房器の圧縮器に設置することが困難で、製品の原価が上昇するという不都合な点があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ＳｙｎＲＭの回転子のリラクタンスの差を利用して、ＳｙｎＲＭの回転速度を制御し得るＳｙｎＲＭの速度制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、ＳｙｎＲＭに供給される電流及び電圧を検出してＳｙｎＲＭの回転速度を制御し得るＳｙｎＲＭの速度制御装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１６】
このような目的を達成するため、本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、交流電源ＡＣが入力されるとそれを直流電源ＤＣに整流する整流器４２０と、前記の直流電源ＤＣが入力されるとそれを３相の交流電源ＡＣに変換してＳｙｎＲＭ ４４０に供給するインバータ４３０と、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流及び電圧を検出して誘起電圧及び推定誘起電圧を演算してＳｙｎＲＭ ４４０の推定角速度を生成する検出部４６０と、前記の推定角速度と使用者が入力する速度指令値とが入力されると、インバータ４３０によって、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する制御部４５０と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１７】
又、本発明に係るＳｙｎＲＭ ４４０の速度制御方法においては、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流を検出する段階と、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電圧を検出する段階と、この検出された電流及び電圧により推定誘起電圧を演算してＳｙｎＲＭ ４４０の推定角速度を生成する段階と、この推定角速度と使用者が入力する速度指令値とによってＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する段階と、を順次行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００１９】
本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置においては、図１に示したように、交流電源ＡＣが入力されるとそれを直流電源ＤＣに整流する整流器４２０と、前記の直流電源ＤＣを３相の交流電源に変換してＳｙｎＲＭ ４４０に供給するインバータ４３０と、インバータ４３０によってＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御する制御部４５０と、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を検出する検出部４６０と、を包含して構成される。
【００２０】
そして、検出部４６０は、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流ｉｄｃを検出してトルク分電流値ｉｑｓと磁束分電流値ｉｄｓとを生成する電流検出部４６１と、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に入力される電圧を検出してトルク分電圧値Ｖｑｓ及び磁束分電圧値Ｖｄｓを生成する電圧検出部４６２と、前記のトルク分電流値ｉｑｓ及び磁束分電流値ｉｄｓと、前記のトルク分電圧値Ｖｑｓ及び磁束分電圧値Ｖｄｓとが入力されると、推定角速度値ωｒを演算する推定速度演算器４６４と、前記の推定角速度値ωｒが入力されると、磁束角θを演算する磁束角演算器４６３と、を包含して構成される。
【００２１】
又、電圧検出部４６２は、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に入力される電圧を検出する電圧検出器４６２−１と、この電圧検出器４６２−１の出力信号が入力されると、第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とを生成する電圧変換器４６２−２と、上記の第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とが入力されると、トルク分電圧値Ｖｑｓ と磁束分電圧値Ｖｄｓ とを生成する座標変換器４６２−３と、を包含して構成される。
【００２２】
又、電流検出部４６１は、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流ｉｄｃ を検出する電流検出器４６１−１と、この電流検出器４６１−１から出力される信号を受けて、それを３相電流値ｉ（ａ）、ｉ（ｂ）、ｉ（ｃ）に変換する相電流変換器４６１−２と、前記の３相電流値ｉ（ａ）、ｉ（ｂ）、ｉ（ｃ）が入力されると、それをトルク分電流値ｉｑｓ と磁束分電流値ｉｄｓ に変換する座標変換器４６１−３と、を包含して構成される。
【００２３】
又、制御部４５０は、検出部４６０の推定速度演算器４６４から出力される推定角速度値ωｒ及び速度指令値ωｒ ＊が入力されると、差速度指令値を演算する比較器４５８と、この差速度指令値が入力されるとトルク分電流指令値ｉｑｓ＊を生成する速度制御器４５６と、上記のトルク分電流指令値ｉｑｓ＊と検出部４６０の座標変換器４６１−３から出力されるトルク分電流値ｉｑｓとが入力されると、トルク分差電流指令値を生成する比較器４５４と、検出部４６０の推定速度演算器４６４から出力される推定角速度ωｒが入力されると、磁束分電流指令値ｉｄｓ＊を生成する磁束指令発生器４５７と、上記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊と電流検出器４６１の座標変換器４６１−３から出力される磁束分電流値ｉｄｓとが入力されると、磁束分差電流指令値を生成する比較器４５５と、この磁束分差電流指令値が入力されると、磁束分指令値を生成する磁束制御器４５３と、この磁束分指令値と前記のトルク分差電流指令値とが入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊と磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ とを生成する電流制御器４５２と、上記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊と磁束角θとが入力されると、３相の電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ４３０に出力する電圧発生器４５１と、を包含して構成される。
【００２４】
また、相電流変換器４６１−２は、図２に示したように、電流検出器４６１−１から出力する信号が入力されると、パルス幅変調の状態によって、３相電流の正の部分の電流（＋ｉａ、＋ｉｂ、＋ｉｃ）を出力する第１マルチプレクサ（１Ａ）と、３相電流の負の部分の電流（−ｉａ、−ｉｂ、−ｉｃ）を出力する第２マルチプレクサ（１Ｂ）と、上記の正の部分の電流（＋ｉａ、＋ｉｂ、＋ｉｃ）が入力されると、雑音を除去する第１低域通過フィルタ（２Ａ）と、上記の負の部分の電流（−ｉａ、−ｉｂ、−ｉｃ）が入力されると、雑音を除去する第２低域通過フィルタ（２Ｂ）と、を包含して構成される。
【００２５】
又、推定速度演算器４６４は、図３に示したように、上記のトルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 、トルク分電圧値Ｖｑｓ 及び磁束分電圧値Ｖｄｓ が入力されると、ＳｙｎＲＭ ４４０の誘起電圧値ｅを生成する誘起電圧演算器１１と、前記のトルク分電流値ｉｑｓ 及び磁束分電流値ｉｄｓ が入力されると、磁束分インダクタンスＬｄとトルク分インダクタンスＬｑとを演算するインダクタンス演算器１４と、このインダクタンス演算器１４から出力されるインダクタンスが入力されると、推定誘起電圧値ｅｅｓｔを演算する推定誘起電圧演算器１５と、誘起電圧演算器１１から出力される誘起電圧ｅと推定誘起電圧演算器１５から出力される前記の推定誘起電圧値ｅｅｓｔとを比較して誤差誘起電圧値を生成する比較器１２と、この誤差誘起電圧値が入力されると、推定角速度値ωｒを演算する比例積分制御器１３と、を包含して構成される。
【００２６】
以下、このように構成された本発明に係るＳｙｎＲＭ ４４０の制御装置の動作及びその制御方法について説明する。
【００２７】
図７に示したように、固定子の各捲線は回転子のｄ軸及びｑ軸の位置を認識し得るように構成されて、ｄ軸及びｑ軸におけるリラクタンスの大きさがそれぞれ相異するため、これらのリラクタンスの大きさを検出することにより、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御することができる。
【００２８】
従って、図４に示したように、固定子捲線の各相における回転子のｄ軸及びｑ軸の位置を検出するために、ＳｙｎＲＭ ４４０の回転子が回転する時の回転角度によるインダクタンスの変化を、ＳｙｎＲＭ ４４０の固定子の入力電圧及び電流を検出して求めると、回転子の位置が求められ、その求められた値を利用すると、ＳｙｎＲＭ ４４０の回転子の速度を制御することができる。
【００２９】
又、回転子のｑ軸を基準軸にすると、磁束は、この場合ｑ軸と４５度（機械角）の差を有するｄ軸において一番大きくなり、ＳｙｎＲＭ ４４０のトルクＴｅが、下記の式のように、インダクタンスの差Ｌｄ − Ｌｑ と、固定子の磁束分電流値ｉｄｓとトルク分電流値ｉｑｓとの乗算に比例する。
【００３０】
【数１】
ここで、Ｋはモータによって決まる定数である。
【００３２】
一方、ＳｙｎＲＭの電圧方程式は次式（２）、（３）のように表示される。
【００３３】
【数２】
上記式中、Ｖｄｓはｄ軸の固定子電圧、Ｖｑｓはｑ軸の固定子電圧を夫々示し、ｒｓは固定子抵抗、ｉｄｓ、ｉｑｓはそれぞれｄ、ｑ軸の固定子電流、λｄｓとλｑｓはｄ軸及びｑ軸の磁束（磁束鎖変数）を夫々示し、ωｒはモータの回転子角速度値を示す。
【００３５】
また、λｄｓ＝Ｌｄ×ｉｄｓで、λｑｓ＝Ｌｑ×ｉｑｓであるため、電圧及び電流を検出してｄ軸及びｑ軸のインダクタンスＬｄ、Ｌｑを計算すると、図４に示したように、その量の変化がＳｙｎＲＭ ４４０の回転子の位置に該当する。又、ＳｙｎＲＭ ４４０に形成される電流／電圧のベクトル間の関係を示すと、図５に示したようになる。
【００３６】
以下、ＳｙｎＲＭ ４４０の速度制御方法及び速度制御装置の動作について説明する。図１に示したように、整流器４２０が交流電源を直流電源Ｖｄｃに変換しインバータ４３０に出力すると、制御部４５０の制御によって、入力された直流電源が交流電源に変換されてＳｙｎＲＭ ４４０に供給されてＳｙｎＲＭ ４４０が駆動される時、検出部４６０の電流検出器４６１−１が、整流器４２０からインバータ４３０に流れる電流を検出して相電流変換器４６１−２に出力する。次いで、相電流変換器４６１−２は、パルス幅変調のために、スペースべクトル法に従って、電流検出器４６１−１から入力された電流検出値を３相電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃに次のように変換する。即ち、図２に示したように、電流検出器４６１−１から出力された信号から、３相電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃは、パルス幅変調の状態に応じてマルチプレクサ１Ａ、１Ｂによりその正の部分の電流００１＝＋ｉａ、０１０＝＋ｉｂ、１００＝＋ｉｃと、その負の部分の電流１１０＝−ｉａ、１０１＝−ｉｂ、０１１＝−ｉｃに区分して出力されるため、整流器４２０とインバータ４３０間のＤＣリンクに流れる電流ｉｄｃが電流検出部４６１により検出されると、ＳｙｎＲＭ ４４０の固転子の各相に流れる電流が求められる。ここで、００１、０１０、…、０１１はパルス幅変調の状態によって決まるインバータのスイッチング素子のスイッチングモードを表す。
【００３７】
また、相電流変換器４６１−２により、３相の相電流が計算されて座標変換器４６１−３に出力されると、座標変換器４６１−３によりｄ軸つまり磁束分電流値ｉｄｓ とｑ軸つまりトルク分電流値ｉｑｓ に変換されてそれぞれ比較器４５５、４５４に出力される。
【００３８】
一方、電圧検出部４６２の電圧検出器４６２−１は、インバータ４３０からＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電圧を検出して電圧変換器４６２−２に出力し、電圧変換器４６２−２は入力された電圧の第１相電圧値Ｖ（ａｓ）と第２相電圧値Ｖ（ｂｓ）とを検出して座標変換器４６２−３に出力し、座標変換器４６２−３は、それらからｄ軸の固定子電圧Ｖｄｓ とｑ軸の固定子電圧Ｖｑｓ とを変換により求めて推定速度演算器４６４に出力する。
【００３９】
又、推定速度演算器４６４の誘起電圧演算器１１は、図３に示したように、トルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 、トルク分電圧値Ｖｑｓ 及び磁束分電圧値 Ｖｄｓ が入力されると、誘起電圧ｅを演算して比較器１２に出力し、推定誘起電圧演算器１５は、前記のトルク分電流値ｉｑｓ 、磁束分電流値ｉｄｓ 及び推定角速度値ωｒが入力されると演算器１４から出力される前記のｄ軸のインダクタンスＬｄ及びｑ軸のインダクタンスＬｑ が入力されるとき、推定誘起電圧ｅｅｓｔを演算して比較器１２に出力し、この比較器１２が誘起電圧の誤差を生成して比例積分制御器１３に出力すると、比例積分制御器１３は推定角速度値ωｒを生成して磁束角演算器４６３、磁束指令発生器４５７及び比較器４５８に夫々出力する。
【００４０】
また、比較器４５８は、速度指令値ωｒ ＊及び推定角速度値ωｒが入力されると、それらの誤差を速度制御器４５６に出力し、比較器４５４は、電流検出部４６１の座標変換器４６１−３から出力されるトルク分電流値ｉｑｓと速度制御器４５６から出力されるトルク分電流指令値ｉｑｓ＊ とを比較してトルク分差電流指令値を生成する。
【００４１】
又、比較器４５５は、磁束指令発生器４５７から出力される前記の磁束分電流指令値ｉｄｓ＊ と座標変換器４６１−３から出力される磁束分電流値ｉｄｓとを受けてそれらを比較した後、磁束分差電流指令値を生成して磁束制御器４５３に出力する。
【００４２】
又、電流制御器４５２は、比較器４５４から出力される上記のトルク分差電流指令値と磁束制御器４５３から出力される磁束分指令値とが入力されると、トルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊ 及び磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ を生成して電圧発生器４５１に出力し、この電圧発生器４５１は、前記のトルク分電圧指令値Ｖｑｓ＊、磁束分電圧指令値Ｖｄｓ＊ 及び磁束角演算器４６３から出力される磁束角θの入力を受けて、インバータ４３０のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングをするための３相電圧指令値Ｖａｓ＊、Ｖｂｓ＊、Ｖｃｓ＊を生成してインバータ４３０に出力する。
【００４３】
従って、ＳｙｎＲＭ ４４０に供給される電流及び電圧を検出して、この検出された電流及び電圧から生成される推定角速度を利用してそのＳｙｎＲＭ ４４０の速度を制御することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御器においては、エンコーダまたはホールセンサを利用することなく、ＳｙｎＲＭに供給される電流及び電圧を検出してＳｙｎＲＭの速度を制御するため、ＳｙｎＲＭの製品原価を低減し得るという効果がある。
【００４５】
また、ＳｙｎＲＭの回転子の位置検出器を設置しにくい冷蔵庫や冷暖房機に容易に適用して、そのＳｙｎＲＭの速度を容易に制御し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＳｙｎＲＭの速度制御装置を示したブロック図である。
【図２】図１の相電流変換器を示したブロック図である。
【図３】図１の推定速度演算器を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る速度制御装置が適用されるＳｙｎＲＭのインダクタンスの変化を示した図である。
【図５】本発明に係る速度制御装置によってＳｙｎＲＭに形成される電流／電圧のベクトルを示した図である。
【図６】従来のＳｙｎＲＭの断面図である。
【図７】図６の回転子の断面図である。
【図８】従来のＳｙｎＲＭの速度制御装置を示したブロック図である。
【符号の説明】
３２０、４２０…整流器
３３０、４３０…インバータ
３４０、４４０…ＳｙｎＲＭ
３５１、４５１…電圧発生器
３５２、４５２…電流制御器
３５３、４５３…磁束制御器
３５７、４５７…磁束指令発生器
３５６、４５６…速度制御器
３６２、４６３…磁束角演算器
３６４、４６１−３…座標変換器
３６３…回転子位置検出器
３５０、４５０…制御部
３６０、４６０…検出部
４６１−１…電流検出器
４６２−１…電圧検出器
４６１…電流検出部
４６１−２…相電流変換器
４６２…電圧検出部
４６２−２…電圧変換器
４６１−３、４６２−３…座標変換器
３５８、３５４、３５５、４５４、４５５、４５８、１２…比較器
４６４…推定速度演算器
１Ａ…第１マルチプレクサ
１Ｂ…第２マルチプレクサ
２Ａ…第１低域通過フィルタ
２Ｂ…第２低域通過フィルタ
１１…誘起電圧演算器
１３…比例積分制御器
１４…インダクタンス演算器
１５…推定誘起電圧演算器
１００…固定子
１０１…スロット
２００…回転子
２０１…溝
Claims (14)
- 交流電源ACが入力されて、該交流電源を直流電源DCに整流する整流器と、
前記直流電源DCが入力されて、該直流電源を３相の交流電源に変換して同期リラクタンスモータに供給するインバータと、
前記同期リラクタンスモータの回転子の d 軸及び q 軸に該当する電流と前記 d 軸及び q 軸に該当する電圧に基づいて生成される誘起電圧と、前記 d 軸及び q 軸に該当する電流と以前の推定角速度とに基づいて生成される推定誘起電圧とを用いて演算して前記同期リラクタンスモータの推定角速度を生成する検出部と、
前記推定角速度と使用者が入力する速度指令値とが入力されて、前記インバータを通して前記同期リラクタンスモータの速度を制御する制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 前記検出部は、前記整流器と前記インバータ間の電流を検出して前記同期リラクタンスモータの回転子のd軸及びq軸に該当する各電流を生成する電流検出部と、前記インバータから前記同期リラクタンスモータに供給される電圧を検出して前記回転子のd軸及びq軸に該当する電圧を生成する電圧検出部と、前記d軸及びq軸に該当する電流と、d軸及びq軸に該当する電圧とが入力されて、前記推定角速度を演算する推定速度演算器と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記電流検出部は、前記整流器と前記インバータ間の電流を検出する電流検出器と、前記の検出された電流が入力されて、該検出された電流を３相の電流に変換する相電流変換器と、前記の変換された３相の電流が入力されて該３相の電流を前記d軸及びq軸に該当する電流に変換する座標変換器と、から構成されることを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記相電流変換器は、前記検出された電流が入力されて、パルス幅変調の状態に従って、前記３相の電流の正の部分の電流(+ia、+ib、+ic）を出力する第１マルチプレクサと、
前記３相の電流の負の部分の電流（-ia、-ib、-ic）を出力する第２マルチプレクサと、
前記正の部分の電流(+ia、+ib、+ic）が入力されて、該正の部分の電流の雑音を除去する第１低域通過フィルタと、
前記負の部分の電流（-ia、-ib、-ic）が入力されて、該負の部分の電流の雑音を除去する第２低域通過フィルタと、
を含んで構成されることを特徴とする請求項３に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。 - 前記電圧検出部は、前記インバータから前記同期リラクタンスモータに供給される電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器から検出された信号が入力されて該信号を２つの相電圧に変換する電圧変換器と、前記２つの相電圧が入力されて前記d軸及びq軸に該当する電圧を生成する座標変換器と、を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記推定速度演算器は、前記d軸及びq軸に該当する電流とd軸及びq軸に該当する電圧とが入力されて前記誘起電圧を生成する誘起電圧演算器と、前記d軸及びq軸に該当する電流と前記推定角速度とが入力されて推定誘起電圧を生成する推定誘起電圧演算手段と、前記誘起電圧と前記推定誘起電圧が入力されて前記推定角速度を演算する推定速度生成手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記推定誘起電圧演算手段は、前記 d軸及びq軸に該当する電流と前記推定角速度とが入力されて前記d軸及びq軸に該当するインダクタンスを演算するインダクタンス演算器と、前記インダクタンスが入力されて前記推定誘起電圧を演算する推定誘起電圧演算器と、を含んで構成されることを特徴とする請求項６に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記推定速度生成手段は、前記誘起電圧及び前記推定誘起電圧が入力されて誤差誘起電圧を生成する比較器と、前記誤差誘起電圧が入力されて前記推定角速度を生成する比例積分制御器と、を含んで構成されることを特徴とする請求項６に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記推定角速度が入力されて磁束角を演算して前記電流検出部に出力する磁束角演算器をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記検出部は、前記同期リラクタンスモータの回転子のd軸及びq軸に該当するリラクタンスの差を利用して前記推定角速度を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 前記リラクタンスは、前記同期リラクタンスモータの回転子が回転する時求められることを特徴とする請求項10の同期リラクタンスモータの速度制御装置。
- 同期リラクタンスモータの回転子の d 軸及び q 軸に該当する電流と、前記d 軸及び q 軸に該当する電圧とを用いて演算して誘起電圧を生成する段階と、
前記同期リラクタンスモータの回転子の d 軸及び q 軸に該当する電流と以前の推定角速度とを用いて演算して推定誘起電圧を生成する段階と、
前記誘起電圧と前記推定誘起電圧とを用いて演算して前記同期リラクタンスモータの推定角速度を生成する段階と、
前記推定角速度と使用者が入力した速度指令値とによって前記同期リラクタンスモータの速度を制御する段階と、を含むことを特徴とする同期リラクタンスモータの速度制御方法。 - 前記推定誘起電圧を生成する段階では、前記d軸及びq軸に該当する電流と前記推定角速度とを用いて演算して前記回転子のd軸及びq軸に該当するインダクタンスを演算する段階を含むことを特徴とする請求項12に記載の同期リラクタンスモータの速度制御方法。
- 前記推定角速度を生成する段階では、前記誘起電圧と前記推定誘起電圧とを用いて演算して誤差誘起電圧を生成する段階と、前記誤差誘起電圧を比例積分する段階と、を含むことを特徴とする請求項12に記載の同期リラクタンスモータの速度制御方法。
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