JP5500361B2 - 巻線形誘導機の駆動装置 - Google Patents
巻線形誘導機の駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5500361B2 JP5500361B2 JP2010112815A JP2010112815A JP5500361B2 JP 5500361 B2 JP5500361 B2 JP 5500361B2 JP 2010112815 A JP2010112815 A JP 2010112815A JP 2010112815 A JP2010112815 A JP 2010112815A JP 5500361 B2 JP5500361 B2 JP 5500361B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- induction machine
- current
- rotor
- power converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims description 167
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims description 70
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000414 obstructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
まず、図8は、特許文献1に記載された従来技術と原理的に等価な構成図(単線図)を示している。図8において、1は巻線形誘導機、21,22は第1,第2の電力変換器、31,32,33は変圧器、41は巻線形誘導機1の固定子巻線と電力系統との間に接続された開閉器、46は固定子巻線と三相短絡器との間に接続された開閉器、42〜45は巻線形誘導機1の回転子巻線または変圧器33と電力変換器21,22との間に接続された開閉器である。
加速トルクが不足する場合は、開閉器42,44をオフして開閉器43,45をオンにし、変圧器(ブースタトランス)33を介して第1の電力変換器21の出力電圧に第2の電力変換器22の出力電圧を重畳し、その電圧が巻線形誘導機1の回転子電圧になるようにする。
図9(a),(b)における実線は電力変換器21,22の出力電圧重畳時の回転子電圧、トルクを示しており、これらの図から明らかなように、第2の電力変換器22及び変圧器33の使用によって回転子電圧の上限が大きくなるので、高速時の加速トルクを大きくすることができる。
図10において、41,42は図8と同様に開閉器、1は巻線形誘導機、2は電力変換器、3は変圧器、6は回転子位置を検出する位置センサ、7は制御装置、51,52はそれぞれ回転子電流、固定子電流を検出する電流センサである。
[数1]
N=(120/極数)×(固定子巻線の周波数−回転子巻線の周波数)
例えば、極数が4極(p=4)の誘導機を小さいすべりで1500〔r/min〕にて回転させる場合、同期速度Ns=120f/p=1500の関係から、図8の構成によると電力変換器21が出力すべき周波数fは約50〔Hz〕になるが、図10の構成では回転子巻線と固定子巻線とが逆相順であるため、電力変換器2が出力すべき周波数fは約25〔Hz〕となる。このように電力変換器2の出力周波数が低下すると、誘導機1の同一磁束に対して必要な端子電圧が低くて済むので、この従来技術によれば、端子電圧が低くても大きなトルクを発生することができる。
また、特許文献3に係る従来技術では、回転子電流と固定子電流とを合成した電流は制御できるものの、電力変換器が1台であるため、回転子電流と固定子電流とをそれぞれ個別に制御できないという基本的な問題がある。
前記固定子巻線を、前記第2の開閉手段と相間リアクトルとを介して前記電力変換器の出力側に接続すると共に、前記回転子巻線を、前記相間リアクトルを介して前記電力変換器の出力側に接続し、かつ、
前記電力変換器の出力側を、直接または等価的に前記相間リアクトルの中間タップに接続したものである。
通常、巻線形誘導機の巻数比は1前後に設計されることが多い。この場合、相間リアクトルの端子電圧は電力変換器の出力電圧に比較して非常に小さな電圧となるため、本発明によれば相間リアクトルの容量を小さくすることができ、装置の小形化が可能になる。
まず、図1は本発明の第1実施形態に係る駆動装置の主回路を示している。なお、図1では、本発明に関係する部分、すなわち巻線形誘導機の始動及び停止に関係する部分のみを記載してある。
ここで、開閉器42は、そのオンにより相間リアクトル8Aの三相出力のうち二相を入れ替えて固定子巻線1Sに接続するように結線されている。
制御装置7は、電力変換器2に対する三相各相の電圧指令値Va *,Vb *,Vc *を生成して出力するものである。
巻線形誘導機1の始動時には、まず、開閉器41をオフして開閉器42をオンする。開閉器42をオンすると、電力変換器2から相間リアクトル8Aを介して、固定子巻線1S及び回転子巻線1Rの両方に同一周波数の交流電圧・電流が供給されるが、前述したような開閉器42の相入れ替え作用により、両巻線1S,1Rに給電される電圧・電流の相回転方向は互いに逆方向となる。
なお、制御装置7の動作については後述する。
この第2実施形態では、相間リアクトル8Bが、相ごとに巻数N1の巻線81と巻数N2の巻線82とに二分割されて構成され、更に、図1と比べた場合に開閉器42と巻線81の位置とが入れ替わっている。すなわち、固定子巻線1Sの各相が巻線81を介して開閉器42の各一端に接続され、開閉器42の各他端が、電力変換器2に接続されると共に巻線82を介して回転子巻線1Rの各相に接続されている。この変形例でも、開閉器42は、そのオンにより、巻線81に対する三相出力のうち二相を入れ替えるように結線されている。
このように第2実施形態の主回路構成は図1と異なっているが、電気的な動作は図1と同一である。
図1,図2の位置センサ6により検出した、固定子に対する回転子位置θrは、図3における分周器703によって二分周され、θr0=θr/2として与えられるθr0が得られる。電流センサ5による検出電流Ia,Ic(及びこれらを用いて求めたIb)は、周知の三相/二相変換器705に入力され、二相電流Iα,Iβに変換される。
二相電流Iα,Iβは座標変換器706に入力され、回転座標系の電流であるd軸電流Idとq軸電流Iqとに変換される。数式2及び数式3は、Iα,IβからId,Iqへの変換式を示している。
[数2]
Id=Iα×cos(θr0)−Iβ×sin(θr0)
[数3]
Iq=Iα×sin(θr0)+Iβ×cos(θr0)
いま、図1の第1実施形態において、開閉器41がオフの状態で開閉器42がオンしたときに、回転子のa相電流Iarと固定子a相電流Iasとは互いに等しく、回転子b相電流Ibrと固定子c相電流Icsとは互いに等しく、回転子c相電流Icrと固定子b相電流Ibsとは互いに等しくなる。この結果、回転子α相電流Iαrと固定子α相電流Iαsとは絶対値及び極性が互いに等しく(Iαr=Iαs)、回転子β相電流Iβrと固定子β相電流Iβsとは絶対値が等しく極性が互いに異なっている(Iβr=−Iβs)。
[数4]
Iαr=Isin(θr0+φ)
[数5]
Iβr=Icos(θr0+φ)
[数6]
Iαs=Isin(θr0+φ)
[数7]
Iβs=−Icos(θr0+φ)
この定義と、前述した数式4〜数式7から、Idr,Iqrは数式8,数式9により表され、Ids,Iqsは数式10,数式11により表される。
[数8]
Idr=Iαr×cos(θr0)−Iβr×sin(θr0)=Isinφ
[数9]
Iqr=Iαr×sin(θr0)+Iβr×cos(θr0)=Icosφ
[数10]
Ids=Iαs×cos(θr0)+Iβs×sin(θr0)=Isinφ
[数11]
Iqs=−Iαs×sin(θr0)+Iβs×cos(θr0)=−Icosφ
なお、図5において、R1は一次抵抗、R2は二次抵抗、L1は一次漏れインダクタンス、L2は二次漏れインダクタンスを示す。
d軸電流Idが磁束発生に寄与する電流であり、q軸電流Iqがトルク発生に寄与する電流であることから、巻線形誘導機1の始動においても従来のベクトル制御と同様な制御が可能になるため、図6では、磁束に関連付けてd軸電流Idを制御し、速度指令ωr *に関連付けてq軸電流Iqを制御する構成としている。
図6に示したような制御装置を用いれば、磁束制御とトルク制御とを分離しながら駆動装置が出力可能な最大トルクで巻線形誘導機1を始動することができる。
巻線形誘導機1の始動後にその速度が所定速度まで上昇したら、開閉器42をオフして回転子巻線1Rだけに給電する。このとき、開閉器47がオフされていると、相間リアクトル8Aは巻線82によって単なるインダクタンスとして作用し、回転子電流を高応答に制御しようとする際の阻害要因となる。このため、開閉器42をオフした後に開閉器47をオンして巻線82を短絡する。しかる後に、巻線形誘導機1の誘起電圧と電源電圧の大きさ、周波数及び位相を一致させてから、開閉器41を同期投入すればよい。
1S:固定子巻線
1R:回転子巻線
2:電力変換器
3:変圧器
41,42,47:開閉器
5:電流センサ
6:位置センサ
7:制御装置
701,702:電流調節器
703:分周器
705:三相/二相変換器
706,709:座標変換器
707,708,714:加減算器
710:二相/三相変換器
712:速度演算器
713:関数器
715:速度調節器
8A,8B:相間リアクトル
81,82:巻線
Id:d軸電流
Iq:q軸電流
Id *:d軸電流指令
Iq *:q軸電流指令
Vd *:d軸電圧指令
Vq *:q軸電圧指令
Va *〜Vc *:三相電圧指令
Ids:固定子d軸電流
Idr:回転子d軸電流
Iqs:固定子q軸電流
Iqr:回転子q軸電流
θr:回転子位置
ωr:回転速度
ωr *:速度指令
R1:一次抵抗
R2:二次抵抗
L1:一次漏れインダクタンス
L2:二次漏れインダクタンス
Lm:励磁インダクタンス
Claims (4)
- 巻線形誘導機の固定子巻線及び回転子巻線に給電するための電力変換器と、電力系統と前記固定子巻線との間に接続された第1の開閉手段と、前記電力変換器と前記固定子巻線との間に接続され、その閉動作時に前記固定子巻線及び前記回転子巻線への印加電圧・電流の相回転方向が互いに異なるように結線される第2の開閉手段と、を備えた巻線形誘導機の駆動装置において、
前記固定子巻線を、前記第2の開閉手段と相間リアクトルとを介して前記電力変換器の出力側に接続すると共に、前記回転子巻線を、前記相間リアクトルを介して前記電力変換器の出力側に接続し、かつ、
前記電力変換器の出力側を、直接または等価的に前記相間リアクトルの中間タップに接続したことを特徴とする巻線形誘導機の駆動装置。 - 請求項1に記載した巻線形誘導機の駆動装置において、
前記相間リアクトルを構成する巻線のうち、前記固定子巻線に接続される巻線と前記回転子巻線に接続される巻線との巻数比が、前記固定子巻線と前記回転子巻線との巻数比にほぼ等しいことを特徴とする巻線形誘導機の駆動装置。 - 請求項2に記載した巻線形誘導機の駆動装置において、
前記電力変換装置の出力側に接続された電流センサと、
前記巻線形誘導機の回転速度が所定値以下では回転子巻線軸と固定子巻線軸との中間位置を基準軸として、前記電流センサによる検出電流を前記基準軸に平行な第1の電流成分と前記基準軸に直交する第2の電流成分とからなる回転座標系の電流成分に座標変換する手段と、
前記巻線形誘導機の磁束または端子電圧に基づいて前記第1の電流成分を制御し、前記巻線形誘導機のトルクまたは回転速度に基づいて前記第2の電流成分を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする巻線形誘導機の駆動装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載した巻線形誘導機の駆動装置において、
前記電力変換器の出力側と前記回転子巻線とを接続する第3の開閉手段を備えたことを特徴とする巻線形誘導機の駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010112815A JP5500361B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 巻線形誘導機の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010112815A JP5500361B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 巻線形誘導機の駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011244558A JP2011244558A (ja) | 2011-12-01 |
JP5500361B2 true JP5500361B2 (ja) | 2014-05-21 |
Family
ID=45410634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010112815A Active JP5500361B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 巻線形誘導機の駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5500361B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63117678A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-21 | Fuji Electric Co Ltd | 巻線形誘導機の始動方法 |
JPH01248984A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-04 | Fuji Electric Co Ltd | 2重給電式巻線形誘導電動機の速度制御装置 |
JP2943563B2 (ja) * | 1993-06-17 | 1999-08-30 | 三菱電機株式会社 | 巻線形誘導発電電動機の始動制御装置 |
JP2006050756A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Toshiba Corp | 電力調整装置 |
-
2010
- 2010-05-17 JP JP2010112815A patent/JP5500361B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011244558A (ja) | 2011-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7235947B2 (en) | Synchronous motor control method and synchronous motor control system | |
US20030052643A1 (en) | Brushless doubly-fed induction machine control | |
JP6194113B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
JP5992113B2 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
US9935568B2 (en) | Control apparatus of rotary electric machine | |
JP5549751B1 (ja) | インバータ装置、インバータ装置の制御方法、及び電動機ドライブシステム | |
JP6190967B2 (ja) | 発電システム | |
CN107615642B (zh) | 逆变器控制装置 | |
US20160094176A1 (en) | Drive System | |
CN108370226A (zh) | 交流旋转电机的控制装置 | |
JP2010268579A (ja) | 永久磁石同期電動機システム及びその界磁制御方法 | |
JP6795267B1 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
JP6226901B2 (ja) | 発電システム | |
JP2013031256A (ja) | 同期電動機の駆動装置 | |
JP6113651B2 (ja) | 多相電動機駆動装置 | |
JP7262661B2 (ja) | 回転電機装置 | |
JP6795268B1 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
KR101316945B1 (ko) | 고정형 교류 또는 직류 전원 입력을 갖는 이중 권선형 전동기 및 그 제어 방법 | |
EP2757682A2 (en) | Motor control apparatus and motor control method | |
JP5500361B2 (ja) | 巻線形誘導機の駆動装置 | |
CN113141139B (zh) | 一种双三相永磁电机五闭环式控制方法及系统 | |
JP7211242B2 (ja) | 変調方式切替装置 | |
JP2008109719A (ja) | 電力変換器の制御装置 | |
WO2019026145A1 (ja) | 交流回転機の制御装置および電動パワーステアリングの制御装置 | |
JPS60139186A (ja) | 電動機制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130415 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140226 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5500361 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |