JP5421287B2 - 同期機起動装置 - Google Patents

Description

本発明は、同期機起動装置に関し、特に、同期機の回転子位置を検出する同期機起動装置に関する。

発電機および電動機等の同期機を起動するための同期機起動装置が開発されている。従来、同期機起動装置では、同期機の回転子の位置を近接スイッチ等により検出する機械式分配器が用いられている。しかしながら、機械式分配器は壊れやすく、また、配線が多いためにノイズの影響を受けやすい。

このような機械式分配器を不要とするための同期機起動装置の一例が特開２００６−２７１０３８号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、この同期発電機起動装置は、サイリスタなどの他励素子からなる他励式コンバータと、コンバータにより得られる直流電力を交流電力に変換するサイリスタなどの他励素子からなる他励式インバータとを備え、インバータにより得られる交流電力による同期発電機を起動する。そして、この同期発電機起動装置は、同期発電機の電機子端子の電圧を検出する交流電圧検出器と、インバータから同期発電機の電機子に流し込まれるインバータ出力電流を検出する交流電流検出器と、出力電流検出器からのインバータの交流電流検出値と、第一の同期発電機回転速度推定値から、同期発電機の界磁電流により同期発電機の電機子巻線に誘起される誘起電圧の、第一の基準位相に対する同相成分と直交成分を演算する誘起電圧演算回路と、誘起電圧演算回路からの誘起電圧の第一の基準位相の直交成分をゼロとするような第二の基準位相と第二の同期発電機回転速度推定値を出力するＰＬＬ回路とを備える。そして、この同期発電機起動装置は、ＰＬＬ回路の出力である第二の基準位相に基づき、所定の制御進み角のインバータのゲートパルスを生成するとともに、第二の基準位相を、誘起電圧演算回路の第一の基準位相に入力し、第二の同期発電機回転速度推定値を誘起電圧演算回路の第一の同期発電機回転速度推定値に入力する。
特開２００６−２７１０３８号公報

起動時において同期機の電機子に供給される電圧は、定常時の定格電圧と比べてたとえば１／１０００と非常に小さい。このため、特許文献１記載の構成では、起動時において同期機の電機子に供給される電圧を高精度で検出し、回転子の位置を正確に検出することが困難であることから、同期機を安定して起動することができない場合がある。

それゆえに、本発明の目的は、同期機を安定して起動することが可能な同期機起動装置を提供することである。

この発明のある局面に係わる同期機起動装置は、供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する電力変換部と、同期機の電機子に供給される交流電圧を検出し、検出した交流電圧を示す交流電圧信号を出力する交流電圧検出部と、同期機の電機子に供給される交流電流を検出し、検出した交流電流を示す交流電流信号を出力する交流電流検出部と、交流電圧信号および交流電流信号に基づいて、同期機の回転子位置を検出する回転子位置検出部と、検出された回転子位置に基づいて、電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、回転子位置検出部は、回転子位置を示す推定位相、回転子の推定回転速度、交流電圧信号および交流電流信号に基づいて同期機の電機子に誘起される誘起電圧を算出し、算出した誘起電圧を示す誘起電圧信号を出力する誘起電圧演算部と、誘起電圧演算部から受けた誘起電圧信号および交流電圧検出部から受けた交流電圧信号のいずれかを選択して出力する選択部と、選択部から受けた誘起電圧信号または交流電圧信号に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出した位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を算出し、算出した推定回転速度を示す速度信号を誘起電圧演算部へ出力し、かつ算出した推定位相を示す位置信号を電力変換制御部および誘起電圧演算部へ出力するフィードバック演算部とを含む。

またこの発明のさらに別の局面に係わる同期機起動装置は、供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する電力変換部と、同期機の電機子に供給される交流電圧を検出する交流電圧検出部と、同期機の電機子に供給される交流電流を検出する交流電流検出部と、検出された交流電圧および交流電流に基づいて、同期機の回転子位置を検出する回転子位置検出部と、検出された回転子位置に基づいて、電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、回転子位置検出部は、回転子位置を示す推定位相、回転子の推定回転速度ならびに検出された交流電圧および交流電流に基づいて、同期機の電機子に誘起される第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧を算出する誘起電圧演算部と、算出された第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出した位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を算出し、算出した推定位相を示す位置信号を電力変換制御部へ出力するフィードバック演算部とを含み、フィードバック演算部は、第１相の誘起電圧を被除数とし、第２相の誘起電圧を除数として除算を行なった結果に基づいて位相誤差を算出する。

好ましくは、フィードバック演算部は、第１相の誘起電圧を被除数とし、第２相の誘起電圧を除数として除算を行なった結果に基づいて位相誤差を算出すること、および第１相の誘起電圧を被除数とし、除数を所定値に固定して除算を行なった結果に基づいて位相誤差を算出することを切り替え可能である。

またこの発明のさらに別の局面に係わる同期機起動装置は、供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する電力変換部と、同期機の電機子に供給される交流電圧を検出する交流電圧検出部と、同期機の電機子に供給される交流電流を検出する交流電流検出部と、検出された交流電圧および交流電流に基づいて、同期機の回転子位置を検出する回転子位置検出部と、検出された回転子位置に基づいて、電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、回転子位置検出部は、回転子位置を示す推定位相、回転子の推定回転速度ならびに検出された交流電圧および交流電流に基づいて、同期機の電機子に誘起される第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧を算出する誘起電圧演算部と、算出された第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出した位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を算出し、算出した推定位相を示す位置信号を電力変換制御部へ出力するフィードバック演算部とを含み、フィードバック演算部は、算出した位相誤差を増幅することにより推定回転速度を算出し、算出した推定回転速度を積分することにより推定位相を算出し、かつ増幅におけるゲインを切り替え可能である。

本発明によれば、同期機を安定して起動することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。 回転子位置検出部１１の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置におけるＰＬＬ回路の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る同期機起動装置における誤差増幅部の構成を示す図である。

符号の説明

１ コンバータ、２ インバータ、３ 直流リアクトル、８ 交流電圧検出器、９ 交流電流検出器、１１ 回転子位置検出部、１２ 基準正弦波演算器、１３ ゲートパルス発生器、１４ β指令回路、１９ インバータ制御部（電力変換制御部）、３１，３２ 三相二相変換回路、３３ 誘起電圧演算回路、３４ ＰＬＬ回路、４１ 除算部、４２ クランプ部、４３ 誤差増幅部、４４ 積分部、５１ ゲイン乗算部、５２ 加算部、５３ 積分部、６１ 誘起電圧演算部、７１ 電力変換部、１０１ 同期機起動装置、ＳＥＬ 選択部。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。

図１を参照して、同期機起動装置１０１は、電力変換部７１と、交流電圧検出器８と、交流電流検出器９と、回転子位置検出部１１と、インバータ制御部（電力変換制御部）１９とを備える。電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む。インバータ制御部１９は、基準正弦波演算器１２と、ゲートパルス発生器１３と、β指令回路１４とを含む。

同期機４およびモータＭは、軸ＳＨを介して接続されている。同期機４はたとえば同期発電機または同期電動機であり、電機子および回転子を有する。モータＭは、同期機４の待機時、所定速度で回転する。この回転速度は低速であり、たとえば数ｒｐｍである。これに対して、通常時の回転速度は３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍである。このため、起動時に同期機４の電機子に印加される電圧は、前述のように定常時の１／１０００と非常に小さく、交流電圧検出器８による検出電圧は歪んでいる場合も多いことから、正確に検出することは困難である。

コンバータ１は、サイリスタなどの素子からなり、交流電源ｅ１からの交流電力を直流電力に変換する。

インバータ２は、サイリスタなどの素子からなり、コンバータ１により得られる直流電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給することにより、同期機４を駆動する。

コンバータ１およびインバータ２は、直流リアクトル３を介して接続されている。インバータ２の交流側は同期機４の電機子に接続されている。

交流電圧検出器８は、同期機４の電機子に供給される三相交流電圧を検出し、電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を回転子位置検出部１１へ出力する。

交流電流検出器９は、同期機４の電機子に供給される三相交流電流を検出し、電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を回転子位置検出部１１へ出力する。

回転子位置検出部１１は、交流電圧検出器８および交流電流検出器９から受けた各検出値に基づいて、同期機４の回転子位置（位相）を検出し、同期機４の回転子位置を示す回転子位置信号ＰＯＳをインバータ制御部１９へ出力する。

インバータ制御部１９は、回転子位置検出部１１から受けた回転子位置信号ＰＯＳに基づいてインバータ２を制御する。

インバータ制御部１９において、基準正弦波演算器１２は、回転子位置検出部１１から受けた位置信号ＰＯＳに基づいて、基準正弦波ｓｉｎφを出力する。

β指令回路１４は、制御進み角指令値βを演算し、ゲートパルス発生器１３へ出力する。

ゲートパルス発生器１３は、基準正弦波演算器１２から受けた基準正弦波ｓｉｎφと、β指令回路１４から受けた制御進み角指令値βとに基づいて、インバータ２における素子へゲートパルスを出力する。

図２は、回転子位置検出部１１の構成を示す図である。
図２を参照して、回転子位置検出部１１は、誘起電圧演算部６１と、ＰＬＬ回路（フィードバック演算部）３４と、選択部ＳＥＬとを含む。誘起電圧演算部６１は、三相二相変換回路３１および３２と、誘起電圧演算回路３３とを含む。

誘起電圧演算部６１は、同期機４の回転子位置を示す推定位相、同期機４の回転子の推定回転速度、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３および交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に基づいて、同期機４の電機子に誘起される誘起電圧を算出し、算出した誘起電圧値Ｚｑ，Ｚｄを出力する。

選択部ＳＥＬは、誘起電圧演算回路３３から受けた誘起電圧値Ｚｑ，Ｚｄおよび三相二相変換回路３１から受けた電圧値Ｖｄ，Ｖｑのいずれかを選択して出力する。

ＰＬＬ回路３４は、選択部ＳＥＬから受けた誘起電圧値Ｚｑ，Ｚｄまたは電圧値Ｖｄ，Ｖｑに基づいて推定位相の誤差を算出する。そして、ＰＬＬ回路３４は、算出した位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を算出し、算出した推定回転速度を示す速度信号ωを誘起電圧演算部６１へ出力し、かつ算出した推定位相を示す位置信号φをインバータ制御部２および誘起電圧演算部６１へ出力する。

そして、誘起電圧演算部６１は、ＰＬＬ回路３４から受けた速度信号ωおよび位置信号φならびに新たに交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３および新たに交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に基づいて、同期機４の電機子に誘起される誘起電圧を新たに算出する。

より詳細には、三相二相変換回路３１は、基準位相φに基づいて、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を三相二相変換（ｄ−ｑ変換）する。

三相二相変換回路３２は、基準位相φに基づいて、交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を三相二相変換（ｄ−ｑ変換）する。

誘起電圧演算回路３３は、三相二相変換回路３１によって三相二相変換された電圧値ＶｄおよびＶｑならびに三相二相変換回路３２によって三相二相変換された電流値ＩｄおよびＩｑに基づいて、同期機４の電機子に誘起される２相の誘起電圧を算出する。

三相二相変換回路３１および３２によって電圧および電流の座標変換すなわち三相二相変換を行なうためには、同期機４の回転子の回転に同期した基準位相が必要になる。ところが、機械式分配器などの位置センサが無い場合、この信号が直接得られない。

そこで、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、三相二相変換回路３１および３２は、同期機起動装置１０１の起動時に基準位相φの初期値が与えられ、座標変換を行なう。

そして、誘起電圧演算回路３３は、三相二相変換回路３１および３２によって変換されたｄ−ｑ軸上の電圧値Ｖｄ，Ｖｑおよび電流値Ｉｄ，Ｉｑに基づいて同期機４のｄ軸（同相成分）−ｑ軸（直交成分）上での電機子の誘起電圧を算出する。誘起電圧を算出するためには、回転速度ωが必要になるが、位置センサがないため、同期機起動装置１０１の起動時に同期機４の回転速度ωの初期値が誘起電圧演算回路３３に与えられる。

誘起電圧演算回路３３によって算出された誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑすなわち基準位相φに対する直交成分がゼロでない場合には、基準位相φが実際の同期機４の回転子位相に対してずれている。この誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑが、同期機４における回転子の推定位相の誤差に相当する。そこで、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑがゼロとなるような制御を行なうＰＬＬ回路３４を設ける。ＰＬＬ回路３４は、誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑがゼロになるような回転速度ωすなわち同期機４の回転子の推定回転速度と、基準位相φすなわち同期機４の回転子の推定位相とを算出する。

ＰＬＬ回路３４によって算出された基準位相φは、三相二相変換回路３１および３２にフィードバックされ、また、位置信号ＰＯＳとしてインバータ制御部１９へ出力される。三相二相変換回路３１および３２は、以後、ＰＬＬ回路３４からの基準位相φに基づいて三相二相変換を行なう。

また、ＰＬＬ回路３４によって算出された回転速度ωは、誘起電圧演算回路３３に与えられる。誘起電圧演算回路３３は、以後、ＰＬＬ回路３４からの回転速度ωに基づいて、誘起電圧値（同相成分）Ｚｄおよび誘起電圧値（直交成分）Ｚｑを演算する。

このように、誘起電圧演算回路３３は、三相二相変換回路３１によって変換された電圧値ＶｄおよびＶｑならびに三相二相変換回路３２によって変換された電流値ＩｄおよびＩｑに基づいて、同期機４の電機子に誘起される誘起電圧を算出する。

しかしながら、起動時において同期機４の電機子に供給される電圧は、定常時の定格電圧と比べてたとえば１／１０００と非常に小さい。また、起動時において同期機４の電機子に供給される電流の周波数は低いため、低周波数域では交流電流検出器９の検出誤差が大きくなる場合がある。

このため、誘起電圧演算回路３３において、非常に小さい電圧値ＶｄおよびＶｑと誤差の大きい電流値ＩｄおよびＩｑとに基づいて誘起電圧を算出すると、誘起電圧演算回路３３によって算出される誘起電圧と実際に同期機４の電機子に誘起される電圧との差が非常に大きくなってしまう。

そこで、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、選択部ＳＥＬを設ける。すなわち、選択部ＳＥＬは、ＰＬＬ回路３４から受けた回転速度ωに基づいて、三相二相変換回路３１によって変換された電圧値ＶｄおよびＶｑを選択電圧値ＳｄおよびＳｑとしてＰＬＬ回路３４へ出力するか、誘起電圧演算回路３３によって算出された誘起電圧値ＺｄおよびＺｑを選択電圧値ＳｄおよびＳｑとしてＰＬＬ回路３４へ出力するかを切り替える。たとえば、選択部ＳＥＬは、同期機４の起動時すなわち回転速度ωが所定値未満の場合には、誘起電圧演算回路３３をバイパスして、電圧値ＶｄおよびＶｑを直接ＰＬＬ回路３４に与える。また、選択部ＳＥＬは、同期機４の回転速度ωが所定値以上になると誘起電圧値ＺｄおよびＺｑをＰＬＬ回路３４に与える。

なお、選択部ＳＥＬは、ＰＬＬ回路３４から受けた回転速度ωに基づいて電圧値ＶｄおよびＶｑと誘起電圧値ＺｄおよびＺｑとのいずれかを選択する構成であるとしたが、これに限定するものではない。選択部ＳＥＬは、たとえば電圧値Ｖｄの二乗およびＶｑの二乗の和の平方根に基づいて選択を行なう構成であってもよい。また、電圧値Ｖｑは電圧値Ｖｄと比べて非常に小さいことから、単に電圧値Ｖｄに基づいて選択を行なう構成であってもよい。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、同期機４の電機子に供給される電圧が小さく、かつ同期機４の電機子に供給される電流の検出値の誤差が大きい起動時において、誘起電圧演算回路３３をバイパスし、電圧値ＶｄおよびＶｑに基づいて同期機４の回転子の推定回転速度と、同期機４の回転子の推定位相とを算出する。このような構成により、起動時における同期機の回転子の推定回転速度および推定位相の誤差を小さくすることができるため、同期機を安定して起動することができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力変換部７１は、コンバータ１、インバータ２および直流リアクトル３の代わりに、マトリックスコンバータ等、供給された電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給する何らかの回路を含む構成であればよい。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べてＰＬＬ回路の演算を正確に行なうための機能を追加した同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置におけるＰＬＬ回路の構成を示す図である。

図３を参照して、ＰＬＬ回路３４は、除算部４１と、クランプ部４２と、誤差増幅部４３と、積分部４４とを含む。

ＰＬＬ回路３４は、除算部４１により、選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｑを被除数とし、かつ選択電圧値Ｓｄを除数として除算を行なう。この除算結果ＤＩＶがゼロでない場合には、ＰＬＬ回路３４の算出した推定位相が実際の同期機４の回転子位相に対してずれている。除算結果ＤＩＶが、同期機４における回転子の推定位相の誤差に相当する。

ＰＬＬ回路３４の算出する推定位相が同期機４の電機子における誘起電圧の位相と一致している場合には、誘起電圧値Ｚｑはゼロとなる。一方、推定位相に誤差がある場合には、その位相誤差はｔａｎ^-1（Ｚｑ／Ｚｄ）で表わされる。したがって、ＺｑをゼロにするようにＰＬＬ回路３４を制御することで位相の推定は原理的には達成される。しかしながら、励磁が一定であれば、同期機４の電機子に誘起される電圧は同期機４の回転速度の上昇とともに大きくなる。同期機４の起動直後および速度上昇中における低速時には同期機４の電機子に誘起される電圧は小さい。したがって、低速時および高速時では、位相誤差が同じであっても誘起電圧値Ｚｑの大きさは高速時の方が大きい。

ＰＬＬ回路３４が除算部４１を含まないと仮定した場合、誤差増幅部４３は同期機４の回転速度によって変化する誘起電圧値Ｚｑを受けることから、ＰＬＬ回路３４の位相追従性能が同期機４の回転速度によって変化することになる。特に、低速時に同期機４の加速度が大きい場合には、ＰＬＬ回路３４のゲイン設定によっては、ＰＬＬ回路３４が同期機４の位相変化に追従できず、同期機４の回転と同期機起動装置１０１との同期が外れてしまう場合もある。

しかしながら、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置では、ＰＬＬ回路３４が除算部４１を含むことにより、誤差増幅部４３が誘起電圧値Ｚｑではなく、Ｚｑ／Ｚｄあるいはｔａｎ^-1（Ｚｑ／Ｚｄ）を受ける構成とすることができる。したがって、誘起電圧の小さい低速時におけるＰＬＬ回路３４の応答を改善することができる。なお、誤差増幅部４３がｔａｎ^-1（Ｚｑ／Ｚｄ）を受けて演算を行なう構成とすることにより、演算精度を上げることができる。また、誤差増幅部４３がＺｑ／Ｚｄを受けて演算を行なう構成とすることにより、演算処理の簡易化を図ることができる。

さらに、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置では、ＰＬＬ回路３４は、選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｑを被除数とし、かつ選択電圧値Ｓｄを除数として除算を行なうこと、および選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｑを被除数とし、かつ除数を所定値に固定して除算を行なうことを切り替える。

より詳細には、クランプ部４２は、選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｄが所定値未満である場合には、選択電圧値Ｓｄを所定値にクランプして除算部４１へ出力する。

なお、クランプ部４２は、ＰＬＬ回路３４から受けた回転速度ωに基づいて、選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｄを除算部４１へ出力するか、所定値を除算部４１へ出力するかを切り替える構成であってもよい。

除算部４１は、選択部ＳＥＬから受けた選択電圧値Ｓｑを被除数とし、クランプ部４２から受けた電圧を除数として除算を行ない、除算結果ＤＩＶを誤差増幅部４３へ出力する。

誤差増幅部４３は、除算結果ＤＩＶによって算出された位相誤差すなわち除算部４１から受けた除算結果ＤＩＶを増幅することにより同期機４における回転子の推定回転速度を算出し、回転速度ωとして出力する。ここでは、誤差増幅部４３は、除算結果ＤＩＶをたとえば比例積分する。

積分部４４は、誤差増幅部４３から受けた回転速度ωを積分することにより同期機４における回転子の推定位相を算出し、基準位相φとして出力する。

ここで、起動時において同期機の電機子に供給される電圧は、定常時の定格電圧と比べてたとえば１／１０００と非常に小さいことから、検出誤差が大きい。特に、誘起電圧のｄ軸成分Ｚｄはｑ軸成分Ｚｑと比べて値が大きいことから、ｄ軸成分Ｚｄの誤差は、除算部４１による位相誤差の演算すなわち選択電圧値Ｓｑ／選択電圧値Ｓｄの演算に与える影響が大きい。

そこで、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置では、クランプ部４２を設ける。これにより、ｄ軸成分Ｚｄに対応する選択電圧値Ｓｄを所定値にクランプすることにより、所定値未満の電圧が除算部４１へ出力されないようにする。このような構成により、起動時における同期機の回転子の位相誤差演算が大きく誤ることを防ぐことができるため、同期機４を安定して起動することができる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べてＰＩ演算を正確に行なう機能を追加した同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第２の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る同期機起動装置における誤差増幅部の構成を示す図である。

図４を参照して、誤差増幅部４３は、ゲイン乗算部５１と、加算部５２と、積分部５３とを含む。

ゲイン乗算部５１は、除算部４１から受けた除算結果ＤＩＶとゲインＫ１とを乗算する。積分部５３は、除算部４１から受けた除算結果ＤＩＶをゲインＫ２に基づき積分する。

加算部５２は、ゲイン乗算部５１の乗算結果と積分部５３の積分結果とを加算して、回転速度ωとして出力する。

ここで、ゲイン乗算部５１は、同期機４の起動時および定常時でゲインＫ１を切り替える。また、積分部５３は、同期機４の起動時および定常時でゲインＫ２を切り替える。たとえば、同期機４の起動時においてＰＬＬ回路３４が受ける電圧値は小さく、検出誤差が大きいことから、ゲインＫ１およびＫ２を小さくする。これにより、検出誤差の影響を少なくすることができる。

また、同期機４の起動時には同期機４の加速度が大きいため、ある程度検出誤差があってもＰＬＬ回路３４の追従を早くすることが要求される場合がある。この場合は、上記とは逆に、ゲインＫ１を大きくしてＰＬＬ回路３４の応答を高め、さらにゲインＫ２を小さくして検出誤差を大きく積分増幅しないように設定する。

すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る同期機起動装置では、ゲイン乗算部５１および積分部５３のゲインを切り替えることにより、同期機４の起動速度と位相誤差検出精度とのバランスを調整することが可能となる。

その他の構成および動作は第２の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims (2)

1. 供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する電力変換部と、
   前記同期機の電機子に供給される交流電圧を検出する交流電圧検出部と、
   前記同期機の電機子に供給される交流電流を検出する交流電流検出部と、
   前記検出された交流電圧および交流電流に基づいて、前記同期機の回転子位置を検出する回転子位置検出部と、
   前記検出された回転子位置に基づいて、前記電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、
   前記回転子位置検出部は、
   前記回転子位置を示す推定位相、前記回転子の推定回転速度ならびに前記検出された交流電圧および交流電流に基づいて、前記同期機の電機子に誘起される第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧を算出する誘起電圧演算部と、
   前記算出された第１相の誘起電圧および第２相の誘起電圧に基づいて前記推定位相の誤差を算出し、前記算出した位相誤差に基づいて前記推定位相および前記推定回転速度を算出し、前記算出した推定位相を示す位置信号を前記電力変換制御部へ出力するフィードバック演算部とを含み、
   前記フィードバック演算部は、前記第１相の誘起電圧を被除数とし、前記第２相の誘起電圧を除数として除算を行なった結果に基づいて前記位相誤差を算出する同期機起動装置。
2. 前記フィードバック演算部は、前記第１相の誘起電圧を被除数とし、前記第２相の誘起電圧を除数として除算を行なった結果に基づいて前記位相誤差を算出すること、および前記第１相の誘起電圧を被除数とし、前記除数を所定値に固定して除算を行なった結果に基づいて前記位相誤差を算出することを切り替え可能である請求項１に記載の同期機起動装置。

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