JP5436681B2 - 同期電動機の駆動システム - Google Patents
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Description
かかる構成により、同期電動機を零速度近傍での駆動を実現できるものとなる。
最初に、図1を用いて、本実施形態による同期電動機の駆動システムの全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムの全体構成を示すブロック図である。
図2は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムにおける、各通電モードにて選択した2つの相への線間電圧の説明図である。
図3は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる電圧指令補正器の構成を示すブロック図である。図4は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる電圧指令補正器の動作説明図である。
図5は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる三相PWM発生器とゲート信号切替器の構成を示すブロック図である。
図6〜図9は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる電圧指令補正器と三相PWM発生器の動作を示すタイミングチャートである。図10〜図13は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる電圧指令補正器の補正量を変えた場合の、三相PWM信号を示すタイミングチャートである。
図14は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる非通電相選択器の構成を示すブロック図である。図15は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる非通電相選択器の動作を示すタイミングチャートである。
図16は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる逆転閾値発生器の構成を示すブロック図である。図17は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる比較器の動作を示すタイミングチャートである。
図18は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる正転閾値発生器の構成を示すブロック図である。図19は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムに用いる比較器の動作を示すタイミングチャートである。
図20は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムにおいて、線間電圧として正パルスと負パルスを交互に印加した場合の効果の説明図である。
図21は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムにおける、各通電モードにて選択した2つの相への線間電圧の他の例の説明図である。
図22及び図23は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムのシステム構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示している。
図24及び図25は、本発明の一実施形態による同期電動機の駆動システムを用いた電動油圧ポンプシステムの構成を示すブロック図である。
2…制御器
3…インバータ
4…同期電動機(PMモータ)
5…PWM発生器
6…通電モード決定器
7…ゲート信号切替器
8…電圧指令補正器
9…モード切替トリガー発生器
10…非通電相電位選択器
11…正転閾値発生器
12,14…比較器
13…正逆転閾値発生器
31…直流電源
32…インバータ主回路部
33…出力プリドライバ
Claims (9)
- 三相同期電動機と、
該三相同期電動機に交流電力を供給するとともに複数のスイッチング素子により構成されるインバータと、
前記三相同期電動機の三相巻線のうち、通電する2つの相を選択し、6通りの通電モードにて、パルス幅変調動作によって前記インバータを通電制御する制御器とを有し、
該制御器は、前記三相同期電動機の非通電相の端子電位,あるいは,前記三相同期伝送器の固定子巻線接続点電位(中性点電位)を検出し、該電位の検出値に基づいて前記通電モードを順次切り替える通電モード決定器を有する同期電動機の駆動システムであって、
前記制御器は、前記6通りの通電モードのそれぞれにおける通電相の線間電圧波形として、前記同期電動機に対して正回転のトルクを発生させる極性の正パルス電圧と、前記同期電動機に対して逆回転のトルクを発生させる逆パルス電圧と、零電圧の3種類の電圧の繰り返し波形を前記同期電動機に供給するために、前記同期電動機に対する印加電圧指令を補正する電圧指令補正器を備え、
前記通電相の線間電圧を前記同期電動機に印加することを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記非通電相の端子電位,あるいは,前記三相同期伝送器の固定子巻線接続点電位(中性点電位)の検出値に対して、通電相の前記正パルス電圧、ならびに前記負パルス電圧に同期してそれぞれのサンプリングを行い、
該サンプリング値を、それぞれの検出値に対する基準電圧とレベル比較し、
該レベル比較の結果に応じて、前記通電モードを正転方向、ならびに逆転方向に順次切り替えるモード切替トリガー信号を出力するモード切替トリガー発生器を備え、
前記制御器の前記通電モード決定器は、該モード切替トリガー発生器が出力するモード切替トリガー信号に基づいて、前記通電モードを順次切り替えることを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、三角波キャリアと前記2つの通電相への印加電圧に相当する電圧指令とを比較してパルス幅変調を行うPWM発生器を備え、
前記電圧指令補正器は、前記2つの通電相電圧指令に対して、補正電圧を加えることで、前記正パルス、ならびに負パルスの電圧を生成することを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、前記6通りの通電モードのそれぞれにおいて、前記正パルス電圧と前記負パルス電圧を交互に出力するものとし、かつ、前記正パルス電圧と負パルス電圧のパルス列の間に、零電圧を出力して、前記同期電動機に印加することを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、前記6通りの通電モードのそれぞれにおいて、正パルス電圧と零電圧の2種類の電圧、あるいは負パルス電圧と零電圧を繰り返して前記同期電動機に印加し、かつ、該電圧の組み合わせを複数回の繰り返した後に、前記正パルス電圧あるいは負パルス電圧とは逆極性のパルス電圧を前記同期電動機に印加することを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項4若しくは請求項5のいずれかに記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、前記同期電動機を低速から徐々に正回転方向に加速する際、前記通電相における負パルス電圧のパルス幅を変更せず、前記正パルス電圧のパルス幅を徐々に拡大して加速し、その後、負パルスの幅を徐々に短くして正転方向に加速するものとし、
あるいは、前記同期電動機を低速から徐々に逆回転方向に加速する際には、前記通電相における正パルス電圧のパルス幅を実質的に変更せず、前記負パルス電圧のパルス幅を徐々に拡大して加速し、その後、正パルスの幅を徐々に短くして逆転方向に加速することを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1に記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、マイクロプロセッサーを用い、
該マイクロプロセッサーに備えられた三相PWM機能の相補動作を用い、かつ、外付けゲートアレイ回路を用いて前記インバータの非通電相に相当する相の2つのスイッチングデバイスをオフすることを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1に記載の同期電動機の駆動システムにおいて、
前記制御器は、シングルチップ・マイコンを用い、
該シングルチップ・マイコンは、前記制御器から前記インバータに出力される6つのゲート信号のうち、通電相の2相は、それぞれ上下スイッチング素子を相補動作するパルスを出力し、残りの非通電相は上下のスイッチング素子をオフすることを特徴とする同期電動機の駆動システム。 - 請求項1に記載の同期電動機の駆動システムを備え、
前記同期電動機の負荷として、電動油圧ポンプを駆動することを特徴とする同期電動機を用いた電動油圧ポンプシステム。
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