JP7108834B2 - power generator - Google Patents

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Description

本発明は、一般家庭で使用される電気洗濯機、エアコン、冷蔵庫などの家電製品や、事務所、業務用、交通機関などの動力源として使用される動力発生装置に関する。 The present invention relates to a power generator used as a power source for home electric appliances such as electric washing machines, air conditioners, and refrigerators used in general households, offices, businesses, and transportation.

従来、第1の速度推定部と、第1の速度推定部と異なる推定方法を備える第2の速度推定部を設けて、脱調を検出する動力発生装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。第1の速度推定部は、永久磁石を用いた電動機の回転子の軸誤差ΔθもしくはΔθmがゼロに収束するように回転速度を推定し、第1の推定回転速度を出力する。第2の速度推定部は、第1の推定回転速度が速度指令に追従するように電動機を制御するとともに、異なる推定方法で推定した第2の推定回転速度を出力する。 Conventionally, there has been disclosed a power generating device that detects step-out by providing a first speed estimating unit and a second speed estimating unit that uses a different estimation method from the first speed estimating unit (see, for example, Patent Document 1). The first speed estimator estimates a rotational speed such that an axial error Δθ or Δθm of a rotor of an electric motor using permanent magnets converges to zero, and outputs a first estimated rotational speed. The second speed estimator controls the electric motor such that the first estimated rotation speed follows the speed command, and outputs a second estimated rotation speed estimated by a different estimation method.

図13は、特許文献1に記載の従来の動力発生装置のブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram of a conventional power generation device described in Patent Document 1. As shown in FIG.

図13に示すように、特許文献1の動力発生装置は、永久磁石を有する電動機1、PWMインバータ2、座標変換器3、4、電流制御部5、速度制御部6、磁束制御部7、第1速度推定部8、積分器9、第2速度推定部10、脱調判断部11を有する。第1速度推定部8は、電動機1の回転子の回転速度を推定し、得られた第1推定回転速度ωeが速度指令ω*に追従するように電動機1を制御する。第2速度推定部10は、第1速度推定部8とは異なる推定方式を用いて、電動機1の回転子の回転速度を推定する。脱調判断部11は、推定された第2速度推定部10が得る第2推定回転速度ω2eと、第1推定回転速度ωeまたは速度指令ω*と、を比較する。そして、比較結果に基づいて、電動機1の脱調を検出し、電動機1の回転を制御する。 As shown in FIG. 13, the power generation device of Patent Document 1 includes an electric motor 1 having a permanent magnet, a PWM inverter 2, coordinate converters 3 and 4, a current control section 5, a speed control section 6, a magnetic flux control section 7, a It has a first speed estimator 8 , an integrator 9 , a second speed estimator 10 and an out-of-step determination unit 11 . A first speed estimator 8 estimates the rotation speed of the rotor of the electric motor 1 and controls the electric motor 1 so that the obtained first estimated rotation speed ωe follows the speed command ω*. The second speed estimator 10 estimates the rotation speed of the rotor of the electric motor 1 using an estimation method different from that of the first speed estimator 8 . The step-out determination unit 11 compares the estimated second estimated rotation speed ω2e obtained by the second speed estimation unit 10 with the first estimated rotation speed ωe or the speed command ω*. Then, step-out of the electric motor 1 is detected based on the comparison result, and the rotation of the electric motor 1 is controlled.

また、電動機の起動時に、電流検出部から入力される電流値の相関値と、電動機に印加する電圧指令値に基づいて入力有効電力を算出し、入力有効電力が所定の閾値より小さい場合に、軸ロック(すなわち脱調)を検知する動力発生装置が開示されている(例えば、
特許文献2参照)。
Further, when the motor is started, the input active power is calculated based on the correlation value of the current value input from the current detection unit and the voltage command value applied to the motor. A power generator that detects shaft lock (i.e., step-out) is disclosed (e.g.,
See Patent Document 2).

図14は、特許文献2に記載の従来の動力発生装置のブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram of a conventional power generation device described in Patent Document 2. As shown in FIG.

図14に示すように、特許文献2の動力発生装置は、電動機の起動時に、電動機の電流値の相関値であるIdc、Iqc、および電動機に印加する電圧に対応する電圧指令値V*dc、V*qcを、入力有効電力演算部12で演算する。入力有効電力演算部12は、得られた入力有効電力値Piを、軸ロック判定部13に出力する。軸ロック判定部13には、速度指令値ω1*も入力される。そして、軸ロック判定部13は、入力された入力有効電力値Piが速度指令値ω1*の条件での閾値より小さい場合、電動機の軸ロックが発生していると判断し、電動機の駆動を停止させる。これにより、特許文献2の動力発生装置は、軸ロック検出部14を構成している。 As shown in FIG. 14 , the power generation device of Patent Document 2 has Idc and Iqc, which are correlation values of electric current values of the electric motor, and a voltage command value V*dc corresponding to the voltage applied to the electric motor, when the electric motor is started. V*qc is calculated by the input active power calculator 12 . The input active power calculation unit 12 outputs the obtained input active power value Pi to the shaft lock determination unit 13 . A speed command value ω1* is also input to the shaft lock determination unit 13 . When the inputted input active power value Pi is smaller than the threshold value under the condition of the speed command value ω1*, the shaft lock determination unit 13 determines that the shaft lock of the motor has occurred, and stops driving the motor. Let Thus, the power generation device of Patent Document 2 constitutes the shaft lock detection section 14 .

つまり、上記従来の動力発生装置は、永久磁石を有する電動機の速度がかなり高い状態で、巻線に発生する誘導起電力が十分に高く、また巻線抵抗や誘導係数がある程度小さい場合における、脱調検知を目的としている。そのため、上述の条件が満たされない場合、脱調検知において、誤った判断をする虞がある。例えば、誤った判断として、実際には脱調していない正常な運転状態にも係わらず、脱調であると判断する場合がある。また、逆に、実際は脱調の状態にも係わらず、正常な運転状態であると判断する場合などがある。 In other words, the above conventional power generation device is capable of decelerating when the speed of the motor having permanent magnets is considerably high, the induced electromotive force generated in the windings is sufficiently high, and the winding resistance and induction coefficient are relatively small. It is intended for tone detection. Therefore, if the above-described conditions are not met, there is a risk of making an erroneous determination in step-out detection. For example, as an erroneous judgment, there is a case where it is determined that there is a step-out even though it is in a normal operating state in which there is actually no step-out. Conversely, there are cases where it is determined that the engine is in a normal operating state even though it is actually out of step.

しかしながら、従来の動力発生装置は、誤った判断に対応できる脱調検知の構成を備えていない。 However, conventional power generators do not have a configuration for detecting out-of-step that can deal with erroneous determinations.

つまり、特許文献1の動力発生装置は、電動機の低速回転で発生する誘導起電力が小さい条件の場合、軸誤差ΔθもしくはΔθmがゼロ付近の微小な値となっている状態と算出しても、実際の軸誤差が大きい場合がある。また、巻線抵抗が大きく、トルクを要する運転中(力行)の場合、巻線抵抗による電圧降下は大で、かつ巻線抵抗のバラツキや温度による巻線抵抗の変化による変動も大となる。そのため、第2速度推定部10で推定される第2推定回転速度の信頼性が低くなる。具体的には、例えばδ軸成分の電圧からの判断が不可能となる。 In other words, in the power generation device of Patent Document 1, when the induced electromotive force generated by the low-speed rotation of the electric motor is small, even if the axis error Δθ or Δθm is calculated to be a minute value near zero, The actual axis error may be large. In addition, when the winding resistance is large and torque is required during operation (powering), the voltage drop due to the winding resistance is large, and the variation due to the fluctuation of the winding resistance and the change in the winding resistance due to temperature also becomes large. Therefore, the reliability of the second estimated rotational speed estimated by the second speed estimator 10 is lowered. Specifically, it becomes impossible to make a determination from the voltage of the δ-axis component, for example.

つまり、低速でトルクを要する運転中(力行)の場合、電動機の回転によって発生する誘導起電力が小さく、巻線抵抗による電圧降下は大きくなる。さらに、巻線抵抗のバラツキや温度による巻線抵抗の変化による変動も大きくなる。これにより、第2速度推定部10で推定される第2推定回転速度の信頼性が低くなるため、例えばδ軸成分の電圧からの判断が困難となる。 That is, during operation (powering) that requires torque at low speed, the induced electromotive force generated by the rotation of the motor is small and the voltage drop due to the winding resistance is large. Furthermore, fluctuations due to fluctuations in winding resistance and changes in winding resistance due to temperature increase. As a result, the reliability of the second estimated rotational speed estimated by the second speed estimator 10 is lowered, making it difficult to determine, for example, the voltage of the δ-axis component.

また、特許文献2の動力発生装置は、上記と同様に、巻線抵抗が大きい設計仕様の場合、軸ロック検出の信頼性が低下する。さらに、起動直後に必要なトルクが大きい場合、軸ロックの有/無に係わらず、巻線抵抗で消費される電力(銅損)が大きくなる。そのため、入力有効電力演算部12の出力差に基づいた軸ロックの有/無の判断が難しくなる。 Further, in the power generation device of Patent Document 2, similarly to the above, in the case of design specifications with large winding resistance, the reliability of shaft lock detection is lowered. Furthermore, when the torque required immediately after starting is large, the power consumed by the winding resistance (copper loss) increases regardless of whether the shaft is locked or not. Therefore, it becomes difficult to determine whether or not the shaft is locked based on the output difference of the input active power calculator 12 .

一方、逆に、必要なトルクが小さい場合、軸ロックしていない状態における電動機への入力電力も小さい。そのため、小さい入力電力よりも、さらに小さい閾値に基づいて、軸ロックの状態を判断することは困難である。 On the other hand, when the required torque is small, the input power to the motor when the shaft is not locked is also small. Therefore, it is difficult to determine the state of axis lock based on a smaller threshold than a small input power.

また、近年、巻線に使用されていた銅線を、アルミ線に替えた電動機も多くなっている。そのため、巻線抵抗が、さらに増大する傾向にある。これにより、上記脱調の判断が、さらに困難になっている。 In recent years, more and more electric motors have aluminum wires instead of copper wires used for windings. Therefore, the winding resistance tends to increase further. This makes it even more difficult to determine the step-out.

また、電動機に発光素子、受光素子、ホール素子などを設けて、適宜、永久磁石の速度および位置に関する信号を利用する動力発生装置も存在する。つまり、上記動力発生装置は、離散的な速度・位置情報を補間する推定を行う。しかし、補間しながら推定する場合、電動機の脱調の検出遅れや、検出が困難となることがある。そのため、上記動力発生装置においても、同様に、脱調の判断が困難となる。 There is also a power generating device in which a light-emitting element, a light-receiving element, a Hall element, or the like is provided in an electric motor, and signals relating to the speed and position of a permanent magnet are used as appropriate. That is, the power generator performs estimation by interpolating discrete speed/position information. However, when estimating while interpolating, there may be a delay in detection of step-out of the motor, and detection may be difficult. Therefore, it is difficult to determine whether the power generator is out of step.

特開2007-282389号公報JP 2007-282389 A 特開2013-146162号公報JP 2013-146162 A

本発明は、電動機の脱調状態を適切に判断し、脱調状態と検知した場合、早期に、再起動可能な動力発生装置を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a power generator capable of appropriately judging the out-of-step state of an electric motor and restarting it early when the out-of-step state is detected.

本発明の動力発生装置は、電動機の巻線に電流を供給し、起電力の大きさが異なると、永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路を有し、電源回路は、脱調時に電流の周波数を変化させた後、再起動を行うように構成される。 The power generator of the present invention supplies a current to the windings of the motor, and has a power supply circuit having a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs. It is configured to restart after sometimes changing the frequency of the current.

この構成によれば、電動機の巻線抵抗が大きい仕様や、低速で誘導起電力が低い駆動条件などの場合においても、脱調の誤検知を低減できる。また、脱調状態から、電動機を適切で迅速に再起動できる。これにより、電気エネルギー、および時間の無駄が抑制可能な動力発生装置を提供できる。 According to this configuration, it is possible to reduce erroneous detection of step-out even in the case of a specification in which the winding resistance of the motor is large, or in the case of driving conditions such as low speed and low induced electromotive force. In addition, the motor can be restarted appropriately and quickly from the out-of-step state. Accordingly, it is possible to provide a power generator capable of suppressing waste of electric energy and time.

図1は、本発明の実施の形態1における動力発生装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a power generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、同実施の形態における動力発生装置のインバータ回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter circuit of the power generator in the same embodiment. 図3は、同実施の形態における電動機と負荷の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an electric motor and a load in the same embodiment. 図4は、同実施の形態における動力発生装置のベクトル図である。FIG. 4 is a vector diagram of the power generator in the same embodiment. 図5Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の速度波形図である。FIG. 5A is a velocity waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. 図5Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の速度波形図である。FIG. 5B is a velocity waveform diagram in a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the embodiment. 図6Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の位相波形図である。FIG. 6A is a phase waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. 図6Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の位相波形図である。FIG. 6B is a phase waveform diagram in a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the embodiment. 図7は、同実施の形態における動力発生装置のベクトル図である。FIG. 7 is a vector diagram of the power generator in the same embodiment. 図8は、本発明の実施の形態2における動力発生装置のベクトル図である。FIG. 8 is a vector diagram of a power generator according to Embodiment 2 of the present invention. 図9Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の速度波形図である。FIG. 9A is a velocity waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. 図9Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の速度波形図である。FIG. 9B is a velocity waveform diagram in a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the same embodiment. 図10Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の位相波形図である。FIG. 10A is a phase waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. 図10Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の位相波形図である。FIG. 10B is a phase waveform diagram of a state in which step-out has occurred during operation of the power generator according to the same embodiment. 図11は、本発明の実施の形態3における動力発生装置のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a power generator according to Embodiment 3 of the present invention. 図12は、同実施の形態における動力発生装置のベクトル図である。FIG. 12 is a vector diagram of the power generator in the same embodiment. 図13は、特許文献1に記載の従来の動力発生装置のブロック図である。FIG. 13 is a block diagram of a conventional power generation device described in Patent Document 1. As shown in FIG. 図14は、特許文献2に記載の従来の動力発生装置のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of a conventional power generation device described in Patent Document 2. As shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1における動力発生装置の構成について、図1を参照しながら、説明する。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the power generator according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は、本発明の実施の形態1における動力発生装置のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a power generator according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態の動力発生装置は、巻線15、16、17を有する電動機18と、巻線15、16、17に電流を供給する電源回路19などから構成される。 As shown in FIG. 1, the power generator of the present embodiment includes an electric motor 18 having windings 15, 16 and 17, a power supply circuit 19 for supplying current to the windings 15, 16 and 17, and the like. .

電源回路19は、巻線15、16、17の電流を制御する巻線電流制御部20、第1の起電力計算部21、加算器22、第1の所定値発生部23、速度信号発生部24、積分部25、速度指令部26、減算器27、電流指令値発生部28、再起動信号発生部29などを含む。巻線電流制御部20は、減算器30、31、電圧信号出力部32、2相3相変換部33、電流信号出力部34、インバータ回路35など含む。 The power supply circuit 19 includes a winding current control section 20 for controlling the currents of the windings 15, 16 and 17, a first electromotive force calculation section 21, an adder 22, a first predetermined value generation section 23, a speed signal generation section. 24, an integrator 25, a speed commander 26, a subtractor 27, a current command value generator 28, a restart signal generator 29, and the like. The winding current control section 20 includes subtractors 30 and 31, a voltage signal output section 32, a two-to-three phase conversion section 33, a current signal output section 34, an inverter circuit 35, and the like.

以上のように、本実施の形態の動力発生装置は構成される。 The power generator of this embodiment is configured as described above.

つぎに、本実施の形態の動力発生装置のインバータ回路35について、図2を参照しながら、説明する。 Next, the inverter circuit 35 of the power generator of this embodiment will be described with reference to FIG.

図2は、同実施の形態の動力発生装置のインバータ回路35の回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram of the inverter circuit 35 of the power generator of the same embodiment.

インバータ回路35は、図2に示すように、直流電源37と、スイッチング素子38、39、40、41、42、43と、駆動回路44と、PWM変調部45aと、電流検知部46などを含む。直流電源37は、交流100Vの商用電源を倍電圧整流する回路などで構成され、例えば280V程度の直流電圧をスイッチング素子38、39、40、41、42、43に出力する。スイッチング素子38、39、40、41、42、43は、コレクタ端子-エミッタ端子間にダイオードが接続された、例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)で構成される。スイッチング素子38と41、スイッチング素子39と42、およびスイッチング素子40と43は、それぞれ直列に接続される。さらに、直列に接続された、一対のスイッチング素子38、41、一対のスイッチング素子39、42および一対のスイッチング素子40、43は、互いに並列に接続される。スイッチング素子38、39、40のそれぞれのエミッタ端子は、対応するスイッチング素子41、42、43のコレクタ端子と接続される。そして、接続された、それぞれの接続点からU、V、Wの3相の電圧VU、VV、VWが、電動機18に出力される。 As shown in FIG. 2, the inverter circuit 35 includes a DC power supply 37, switching elements 38, 39, 40, 41, 42, 43, a drive circuit 44, a PWM modulation section 45a, a current detection section 46, and the like. . The DC power supply 37 is composed of a circuit for voltage doubler rectification of a 100 V AC commercial power supply, and outputs a DC voltage of about 280 V to the switching elements 38 , 39 , 40 , 41 , 42 and 43 , for example. The switching elements 38, 39, 40, 41, 42, 43 are composed of, for example, IGBTs (insulated gate bipolar transistors) with diodes connected between collector terminals and emitter terminals. Switching elements 38 and 41, switching elements 39 and 42, and switching elements 40 and 43 are each connected in series. Furthermore, the pair of switching elements 38, 41, the pair of switching elements 39, 42, and the pair of switching elements 40, 43 connected in series are connected in parallel with each other. The emitter terminal of each switching element 38,39,40 is connected to the collector terminal of the corresponding switching element 41,42,43. Three-phase voltages VU, VV, and VW of U, V, and W are output to the electric motor 18 from the respective connection points.

駆動回路44は、スイッチング素子38、39、40、41、42、43の、それぞれのゲート端子と接続される。駆動回路44は、マイクロコンピュータ45に含まれるPWM変調部45aからの、駆動信号UP、UN、VP、VN、WP、WNに基づいて、スイッチング素子38、39、40、41、42、43を、所定の順序に従ってオン・オフ駆動する。 A drive circuit 44 is connected to respective gate terminals of the switching elements 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 . Drive circuit 44 drives switching elements 38, 39, 40, 41, 42, and 43 based on drive signals UP, UN, VP, VN, WP, and WN from PWM modulation section 45a included in microcomputer 45. ON/OFF driving is performed according to a predetermined order.

電流検知部46は、低電位側となるスイッチング素子41、42、43のそれぞれのエミッタ端子に接続されるシャント抵抗47、48、49と、増幅器50などを含む。電流検知部46は、駆動回路44がスイッチング素子41、42、43をオンしている期間中に、シャント抵抗47、48、49に生じる電圧を検知する。増幅器50は、検知された電圧を増幅する。そして、3相のそれぞれの相を流れる電流に相当する、アナログ電圧信号およびそのデジタル変換値に対応するIU、IV、IWを、マイクロコンピュータ45に出力する。入力されたIU、IV、IWに基づいて、マイクロコンピュータ45は、PWM変調部45aから、駆動信号UP、UN、VP、VN、WP、WNを駆動回路44に出力する。 The current detection unit 46 includes shunt resistors 47, 48, and 49 connected to respective emitter terminals of the switching elements 41, 42, and 43 on the low potential side, an amplifier 50, and the like. The current detector 46 detects voltages generated in the shunt resistors 47 , 48 , 49 while the driving circuit 44 turns on the switching elements 41 , 42 , 43 . Amplifier 50 amplifies the sensed voltage. Then, it outputs to the microcomputer 45 an analog voltage signal corresponding to the current flowing through each of the three phases and IU, IV, and IW corresponding to its digital conversion value. Based on the input IU, IV, and IW, the microcomputer 45 outputs drive signals UP, UN, VP, VN, WP, and WN to the drive circuit 44 from the PWM modulation section 45a.

なお、電流検知部46は、上記の構成以外に、直流からの電流値を、3相巻線のうちの2相以上の巻線から、コアと磁気検知素子などで検知する、例えばDCCT(DC Current Transformer)と呼ばれる方法で検知する構成としてもよい。 In addition to the above configuration, the current detection unit 46 detects a current value from a direct current from two or more phase windings out of three-phase windings with a core and a magnetic detection element, for example, DCCT (DC A configuration may be employed in which detection is performed by a method called Current Transformer.

また、電流検知部46として、上述のシャント抵抗を1本のみで構成してもよい。この場合、それぞれの相の低電位側のスイッチング素子のオン時間との対応関係に基づいて、オン時間中において、個別に電流値を検知する。これにより、3相の全ての電流値を、1本のシャント抵抗のみで検知できる。 Also, the current detection unit 46 may be configured with only one shunt resistor described above. In this case, the current value is detected individually during the ON time based on the corresponding relationship with the ON time of the switching element on the low potential side of each phase. As a result, all three-phase current values can be detected with only one shunt resistor.

以上のように、本実施の形態の動力発生装置のインバータ回路35は構成される。 As described above, the inverter circuit 35 of the power generator of the present embodiment is configured.

つぎに、本実施の形態の動力発生装置の電動機18と負荷63の構成について、図3を参照しながら、説明する。 Next, the configuration of the electric motor 18 and the load 63 of the power generator of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図3は、同実施の形態における電動機18と負荷63の構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram of the electric motor 18 and the load 63 in the same embodiment.

図3に示すように、電動機18は、第1の物体51と、第2の物体52などを含む。第1の物体51は、一般にステータ(固定子)と称され、巻線15、16、17で構成される。第2の物体52は、一般にロータ(回転子)と称され、第1の物体51に対して、回転自在に支持される。第2の物体52は、例えば鉄芯55の表面に永久磁石56、57、58、59が接着された状態で形成される。本実施の形態において、第2の物体52は、永久磁石56、58の外側がN極、永久磁石57、59の外側がS極となるように着磁され、4極の極数で構成される。 As shown in FIG. 3, the electric motor 18 includes a first object 51, a second object 52, and so on. The first object 51 is generally called a stator and consists of windings 15,16,17. The second object 52 is generally called a rotor and is rotatably supported with respect to the first object 51 . The second object 52 is formed by bonding permanent magnets 56 , 57 , 58 , 59 to the surface of an iron core 55 , for example. In the present embodiment, the second object 52 is magnetized so that the outer sides of the permanent magnets 56 and 58 are N poles, and the outer sides of the permanent magnets 57 and 59 are S poles. be.

つまり、電動機18は、第1の物体51に対して、第2の物体52が回転自在に配設され、回転方向に相対運動が可能な状態で構成される。そのため、第1の物体と第2の物体の相対運動(すなわち回転運動)により、永久磁石56、57、58、59からの磁束と、巻線15、16、17との鎖交する状態が、回転の角度によって変化する。これにより、第1の物体51である巻線15、16、17に、起電力(あるいは誘導起電力と称される)が発生する。 That is, the electric motor 18 is configured such that the second object 52 is rotatably arranged with respect to the first object 51 and can move relative to the first object 51 in the rotational direction. Therefore, the state of interlinkage between the magnetic fluxes from the permanent magnets 56, 57, 58, and 59 and the windings 15, 16, and 17 due to relative motion (that is, rotational motion) between the first and second objects is It changes depending on the angle of rotation. As a result, an electromotive force (or referred to as an induced electromotive force) is generated in the windings 15 , 16 and 17 that are the first object 51 .

軸60は、第2の物体52と一体的に構成され、回転自在に設けられる。軸60は、クラッチ65、66を有するカップリング61および軸62を介して、負荷63に接続される。このとき、カップリング61のクラッチ65、66が噛み合うことにより、第2の物体52のトルクが負荷63に伝達される。 The shaft 60 is configured integrally with the second object 52 and provided rotatably. Shaft 60 is connected to load 63 via coupling 61 and shaft 62 with clutches 65 , 66 . At this time, the torque of the second object 52 is transmitted to the load 63 by engaging the clutches 65 and 66 of the coupling 61 .

なお、上記実施の形態では、第1の物体51が固定され、第2の物体52が相対運動(回転運動)する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、第2の物体52を固定し、第1の物体51の相対運動が可能な構成としてもよい。この場合、軸60は、第1の物体51に設けることが好ましい。さらに、相対運動は、上記回転運動以外に、直線運
動を行う構成としてもよい。
In the above embodiment, the first object 51 is fixed and the second object 52 is relatively moved (rotated), but the configuration is not limited to this. For example, the second object 52 may be fixed and the first object 51 may be moved relative to each other. In this case, the shaft 60 is preferably provided on the first object 51 . Furthermore, the relative motion may be a linear motion other than the rotational motion.

また、上記実施の形態では、第1の物体51に3相の巻線15、16、17、第2の物体52に4つの永久磁石56、57、58、59を設ける構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、第1の物体51あるいは第2の物体52のいずれか一方に、巻線と永久磁石の両方を設ける構成としてもよい。この場合、他方は、巻線も永久磁石も設けない構成となる。しかし、例えば磁気回路を構成するクローポールなどを有する構成とすればよい。この構成によれば、第1の物体51と第2の物体52との相対運動により、永久磁石から発せられる磁束と、巻線との鎖交する度合いが変化する構成が実現される。つまり、相対運動によって起電力を発生させることができるため、上記構成も有効な構成となる。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the three-phase windings 15, 16, and 17 are provided in the first object 51 and the four permanent magnets 56, 57, 58, and 59 are provided in the second object 52 has been described as an example. However, it is not limited to this. For example, either the first object 51 or the second object 52 may be provided with both windings and permanent magnets. In this case, the other side has a configuration in which neither windings nor permanent magnets are provided. However, for example, it may be configured to have a claw pole or the like that constitutes a magnetic circuit. According to this configuration, relative motion between the first object 51 and the second object 52 changes the degree of interlinkage between the magnetic flux emitted from the permanent magnet and the winding. In other words, since an electromotive force can be generated by relative motion, the above configuration is also an effective configuration.

以上のように、本実施の形態の動力発生装置の電動機18と負荷63は構成される。 As described above, the electric motor 18 and the load 63 of the power generator of the present embodiment are configured.

つぎに、上記構成の動力発生装置の巻線電流制御部20の制御動作について、図1を参照しながら、説明する。 Next, the control operation of the winding current control section 20 of the power generator having the above configuration will be described with reference to FIG.

電源回路19の巻線電流制御部20は、一般にベクトル制御と呼ばれる方法で制御を行う。 The winding current control unit 20 of the power supply circuit 19 performs control by a method generally called vector control.

つまり、電動機18の巻線15、16、17に供給するアナログ電圧信号およびそのデジタル変換値に対応するIU、IV、IWは、電流信号出力部34によって、推定d軸(γ軸)と推定q軸(δ軸)の直交座標に3相2相変換される。そして、電圧のγ軸とδ軸での値を、2相3相変換部33を通じて変換し、電動機18を制御するように構成される。 That is, the analog voltage signals supplied to the windings 15, 16, 17 of the electric motor 18 and IU, IV, IW corresponding to the digital conversion values thereof are output by the current signal output unit 34 to the estimated d-axis (γ-axis) and the estimated q 3-phase to 2-phase conversion is performed on the orthogonal coordinates of the axis (δ-axis). Then, the values of the voltage on the γ-axis and the δ-axis are converted through the two-to-three-phase converter 33 to control the electric motor 18 .

具体的には、2相3相変換部33は、以下に示す式(1)を用いて、推定d軸電圧Vγ(以下、Vγと略記する場合がある)、推定q軸電圧Vδ(以下、Vδと略記する場合がある)、および後述する積分部25から出力される推定位相である位相信号θに基づいて、Vu、Vv、Vwに変換する。なお、Vγは、巻線の電圧の第1の位相成分に対応する。また、式(1)のVu、Vv、Vwは、上述VU、VV、VWと同義である。 Specifically, the two-to-three-phase conversion unit 33 calculates an estimated d-axis voltage Vγ (hereinafter sometimes abbreviated as Vγ), an estimated q-axis voltage Vδ (hereinafter sometimes referred to as Vδ) and a phase signal θ which is an estimated phase output from an integrating section 25, which will be described later, are converted into Vu, Vv, and Vw. Note that Vγ corresponds to the first phase component of the winding voltage. Vu, Vv, and Vw in formula (1) are synonymous with VU, VV, and VW described above.

電流信号出力部34は、式(2)を用いて、Iu、Iv、Iwと位相信号θから、推定d軸電流Iγ(以下、Iγと略記する場合がある)、推定q軸電流Iδ(以下、Iδと略記する場合がある)への変換、すなわち3相2相変換を行う。なお、Iγは巻線の電流の第1の位相成分、Iδは巻線の電流の第2の位相成分に対応する。また、式(2)のIu、Iv、Iwは、上述IU、IV、IWと同義である。 The current signal output unit 34 calculates an estimated d-axis current Iγ (hereinafter sometimes abbreviated as Iγ) and an estimated q-axis current Iδ (hereinafter sometimes abbreviated as Iγ) from Iu, Iv, and Iw and the phase signal θ using equation (2). , Iδ), that is, three-phase to two-phase conversion. Note that Iγ corresponds to the first phase component of the winding current, and Iδ corresponds to the second phase component of the winding current. Iu, Iv, and Iw in formula (2) are synonymous with IU, IV, and IW described above.

上記のように、ベクトル制御は、まず、電流を直交座標の2つの成分に分ける。そして、2つの電流成分のそれぞれが所定の値となるように、直交座標の電圧成分を加減して制御する。そのため、本実施の形態の電源回路19の巻線電流制御部20は、上記ベクトル制御構成との適用性が高い。これにより、位相のズレを適切にゼロ近くに抑えながら、動力発生装置の運転が可能となる。 As noted above, vector control first divides the current into two components in rectangular coordinates. Then, the voltage component on the orthogonal coordinates is adjusted and controlled so that each of the two current components has a predetermined value. Therefore, the winding current control unit 20 of the power supply circuit 19 of the present embodiment is highly applicable to the above vector control configuration. As a result, it is possible to operate the power generator while appropriately suppressing the phase shift to near zero.

Figure 0007108834000001
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Figure 0007108834000002
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具体的には、巻線電流制御部20は、電流指令値発生部28から、推定d軸電流指令値Iγr(以下、Iγrと略記する場合がある)と、推定q軸電流指令値Iδr(以下、Iδrと略記する場合がある)と、を受ける。なお、Iγrは、第1の電流指令値、Iδrは第2の電流指令値に対応する。 Specifically, the winding current control unit 20 outputs an estimated d-axis current command value Iγr (hereinafter sometimes abbreviated as Iγr) and an estimated q-axis current command value Iδr (hereinafter sometimes abbreviated as Iγr) from the current command value generation unit 28 , Iδr). Note that Iγr corresponds to the first current command value, and Iδr corresponds to the second current command value.

そして、巻線電流制御部20は、電流信号出力部34から出力されるIγおよびIδと、受け付けたIγrおよびIδrとの誤差がゼロとなるようにVγ、Vδを加減する。つまり、巻線電流制御部20は、誤差増幅器として、動作する。 Then, the winding current control unit 20 adjusts Vγ and Vδ so that the error between Iγ and Iδ output from the current signal output unit 34 and the received Iγr and Iδr becomes zero. That is, the winding current control section 20 operates as an error amplifier.

なお、本実施の形態においては、推定d軸電流指令値Iγrを、ゼロとしている。これにより、例えば鉄芯55の表面に永久磁石56、57、58、59を接着して構成される表面磁石モータ(SPM)において、トルク発生(動力発生)に関与しないd軸電流をゼロ(流さない)の状態で制御できる。これにより、最小の電流値で必要なトルクを確保することができる。そのため、巻線での電流による損失、すなわち銅損を最小限に抑えることができる。その結果、表面磁石モータの高効率の運転が可能になる。このとき、推定d軸電流Iγは、ほぼゼロになる。その結果、必要なトルクに応じて加減された推定q軸電流Iδの値で、電動機18の運転制御が可能となる。 Note that the estimated d-axis current command value Iγr is set to zero in the present embodiment. As a result, for example, in a surface magnet motor (SPM) configured by bonding permanent magnets 56, 57, 58, and 59 to the surface of an iron core 55, the d-axis current, which is not involved in torque generation (power generation), is zero. not). As a result, the required torque can be secured with the minimum current value. Therefore, loss due to current in the winding, ie copper loss, can be minimized. As a result, highly efficient operation of the surface magnet motor is possible. At this time, the estimated d-axis current Iγ becomes almost zero. As a result, the operation of the electric motor 18 can be controlled with the value of the estimated q-axis current Iδ adjusted according to the required torque.

つまり、本実施の形態においては、位相信号θに同期して回転する直交座標γδの2つの成分であるIγおよびIδが、それぞれIγrおよびIδrと、等しくなるように、VγとVδが加減される。そして、最終的に、インバータ回路35から、電動機18の第1の物体51を構成する巻線15、16、17に印加される3相の電圧VU、VV、VWが加減される。 That is, in the present embodiment, Vγ and Vδ are adjusted so that Iγ and Iδ, which are two components of the orthogonal coordinate γδ rotating in synchronization with the phase signal θ, are equal to Iγr and Iδr, respectively. . Finally, the inverter circuit 35 adjusts the three-phase voltages VU, VV, and VW applied to the windings 15, 16, and 17 forming the first body 51 of the electric motor 18. FIG.

以上のように、動力発生装置の巻線電流制御部20は動作する。 As described above, the winding current control section 20 of the power generator operates.

つぎに、電動機18の速度信号ω1、ω2、および位相信号θの生成動作について、説明する。 Next, the operation of generating the speed signals ω1 and ω2 and the phase signal θ of the electric motor 18 will be described.

まず、図1に示す第1の起電力計算部21は、上記Vγ、Iγ、Iδから、式(3)を用いて、γ軸成分の起電力に相当する第1の起電力εγ(以下、εγと略記する場合がある)を計算する。なお、εγは、起電力の第1の位相成分に対応する。 First, the first electromotive force calculator 21 shown in FIG. 1 calculates a first electromotive force εγ (hereinafter referred to as (sometimes abbreviated as εγ). Note that εγ corresponds to the first phase component of the electromotive force.

Figure 0007108834000003
Figure 0007108834000003

ここで、Raは巻線15、16、17の抵抗値、Lは巻線15、16、17のインダクタンス値(誘導係数)である。このとき、抵抗値Raおよびインダクタンス値Lは、いずれも直交座標上での値である。 Here, Ra is the resistance value of the windings 15, 16 and 17, and L is the inductance value (induction coefficient) of the windings 15, 16 and 17. At this time, both the resistance value Ra and the inductance value L are values on rectangular coordinates.

本実施の形態の電動機18は、鉄芯55の表面に永久磁石56、57、58、59を有するように構成される。そのため、インダクタンス値Lは、一定値で表すことができる。しかし、永久磁石を鉄芯の奥深くに埋め込むタイプの電動機構成の場合、インダクタンス値Lは、dq座標での位相(角度)によって変化する。この場合、上記式(3)のインダクタンス値Lの代わりに、q軸でのインダクタンス値Lqを用いて、γ軸成分の第1の起電力εγが計算される。 Electric motor 18 of the present embodiment is configured to have permanent magnets 56 , 57 , 58 , 59 on the surface of iron core 55 . Therefore, the inductance value L can be expressed as a constant value. However, in the case of a motor configuration in which permanent magnets are embedded deep in the iron core, the inductance value L varies with the phase (angle) in the dq coordinates. In this case, the first electromotive force εγ of the γ-axis component is calculated using the inductance value Lq on the q-axis instead of the inductance value L in the above equation (3).

なお、式(3)において、Iγをゼロに設定し、かつその指令値に近い値で、電動機18を制御する場合、右辺第2項を省略することができるケースがある。また、時間微分を示すpは、必要がなければ省略してもよい。さらに、ωが小さい低速の条件の場合、式(3)の第3項を省いてもよい。つまり、式(3)において、十分な位相ズレに収まる範囲であれば、適宜、要素を選択して計算し、第1の起電力εγを求めればよい。 In addition, in Equation (3), if Iγ is set to zero and the electric motor 18 is controlled with a value close to its command value, the second term on the right side may be omitted in some cases. Also, p indicating time differentiation may be omitted if not necessary. Furthermore, for low speed conditions where ω is small, the third term of equation (3) may be omitted. That is, in the equation (3), the first electromotive force εγ can be obtained by appropriately selecting elements within a range within a sufficient phase shift.

ここで、動力発生装置の動作時における電流および電圧の位相関係について、図4を用いて、説明する。 Here, the phase relationship between current and voltage during operation of the power generator will be described with reference to FIG.

図4は、同実施の形態の動力発生装置において、正常な運転状態におけるベクトル図である。 FIG. 4 is a vector diagram in a normal operating state in the power generator of the same embodiment.

図4において、ベクトルAは起電力が大きい場合の起電力ベクトル、ベクトルBは起電力が小さい場合の起電力ベクトルを、ベクトルIは電流ベクトルを示している。 In FIG. 4, vector A indicates an electromotive force vector when the electromotive force is large, vector B indicates an electromotive force vector when the electromotive force is small, and vector I indicates a current vector.

本実施の形態において、図1に示す速度信号発生部24は、入力値μが正の場合、速度信号ω1およびω2を減少させる。一方、入力値μが負の場合、速度信号発生部24は、速度信号ω1およびω2を増加させるように機能する。そして、積分部25は、速度信号発生部24からの速度信号ω1を時間積分して、位相信号θを生成する。位相信号θは、2相3相変換部33および電流信号出力部34に入力される。その結果、定常状態において、速度信号発生部24は、入力値μをほぼゼロに近い微小な値に保つように動作する。 In the present embodiment, the speed signal generator 24 shown in FIG. 1 decreases the speed signals ω1 and ω2 when the input value μ is positive. On the other hand, when the input value μ is negative, the speed signal generator 24 functions to increase the speed signals ω1 and ω2. The integrator 25 time-integrates the speed signal ω1 from the speed signal generator 24 to generate the phase signal θ. The phase signal θ is input to the two-to-three phase conversion section 33 and the current signal output section 34 . As a result, in the steady state, the velocity signal generator 24 operates to keep the input value μ at a very small value close to zero.

なお、本実施の形態において、速度信号ω1とω2は、センサレス制御のため、推定の速度信号である。具体的には、速度信号ω1は、速度制御を行う目的の値である。一方、速度信号ω2は、積分部25の積分値である位相信号θを安定に保つ目的の値である。つまり、速度信号ω1とω2は、互いに目的が異なるため、入力値μを入力とした誤差増幅ゲインおよび応答性を最適化できるように、若干の違いを設けている。このとき、速度信号ω1とω2の下限値は、ゼロに設定している。 In this embodiment, the speed signals ω1 and ω2 are estimated speed signals due to sensorless control. Specifically, the speed signal ω1 is a value for the purpose of speed control. On the other hand, the speed signal ω2 is a value intended to keep the phase signal θ, which is the integrated value of the integrating section 25, stable. In other words, since the speed signals ω1 and ω2 have different purposes, they are slightly different so that the error amplification gain and the response to the input value μ can be optimized. At this time, the lower limit values of the speed signals ω1 and ω2 are set to zero.

また、上記入力値μは、第1の所定値発生部23の出力Vbと、第1の起電力計算部21の出力値εγ(式(3)の第1の起電力に相当)が、加算器22で加算された値である。そのため、電動機18が脱調せずに、正常に運転される定常状態において、図4に示す
ベクトルAとベクトルBのγ成分(すなわち出力値εγ)が、-Vbとなるようにフィードバック制御がなされた状態となる。
The input value μ is obtained by adding the output Vb of the first predetermined value generating section 23 and the output value εγ of the first electromotive force calculating section 21 (corresponding to the first electromotive force in equation (3)). It is the value added by the unit 22 . Therefore, in a steady state in which the electric motor 18 is not out of step and normally operated, feedback control is performed so that the γ component (that is, the output value εγ) of vector A and vector B shown in FIG. 4 becomes -Vb. state.

なお、本実施の形態においては、第1の所定値として、第1の所定値発生部23の出力Vb=+0.5Vという正の値に設定している。そのため、図4に示すベクトルAとベクトルBは、いずれも左に傾いたベクトルとなる。このとき、起電力が大きいベクトルAと比較し、起電力が小さいベクトルBは、より左に傾いたベクトルとなる。 In this embodiment, the first predetermined value is set to a positive value such as the output Vb of the first predetermined value generator 23=+0.5V. Therefore, both vector A and vector B shown in FIG. 4 are vectors tilted to the left. At this time, compared with vector A having a large electromotive force, vector B having a small electromotive force becomes a vector tilted further to the left.

この場合、起電力のベクトルAとベクトルBは、電動機18の第1の物体51と第2の物体52との相対運動(回転運動)によって、永久磁石56、57、58、59と巻線15、16、17との鎖交磁束の時間的変化によって発生する。つまり、ベクトルAとベクトルBは、常に、q軸上に発生する。 In this case, the electromotive force vectors A and B are generated by the permanent magnets 56 , 57 , 58 , 59 and the winding 15 due to the relative motion (rotational motion) between the first body 51 and the second body 52 of the electric motor 18 . , 16 and 17 are generated by the temporal change of the flux linkage. That is, vector A and vector B always occur on the q-axis.

このとき、ベクトルAとベクトルBに対するq軸は、それぞれqA軸とqB軸となる。一方、ベクトルAとベクトルBに対するd軸は、q軸に対して90度遅れたdA軸とdB軸となる。 At this time, the q-axis for vector A and vector B are the qA-axis and the qB-axis, respectively. On the other hand, the d-axis for vector A and vector B is the dA-axis and the dB-axis that are 90 degrees behind the q-axis.

図4に示すように、ベクトルAとベクトルBのどちらも、δ軸より、矢印Gで示す反時計回り方向となる。つまり、q軸は、δ軸よりも、位相が進んでいる。言い方を変えると、δ軸が、q軸より、矢印Hで示す時計回り方向に、位相が遅れている状態である。そのため、推定している位相信号θが、遅れているという表現もできる。さらに、ベクトルBは、ベクトルAよりも、より反時計回り方向にある。そのため、ベクトルBは、ベクトルAよりも、位相信号θの遅れが大きくなる。 As shown in FIG. 4, both vector A and vector B are in the counterclockwise direction indicated by arrow G from the .delta.-axis. That is, the q-axis leads the δ-axis in phase. In other words, the δ-axis lags the q-axis in phase in the clockwise direction indicated by the arrow H. Therefore, it can be expressed that the estimated phase signal θ is delayed. Moreover, vector B is more in the counterclockwise direction than vector A. Therefore, the vector B has a larger delay of the phase signal θ than the vector A.

一方、電流のベクトルI(以下、電流Iと記す場合がある)は、上述したようにIγr=0としている。そのため、電流のベクトルIは、常に、δ軸上で制御される。つまり、起電力が小さいベクトルBでの直交座標(dB、qB)は、起電力が大きいベクトルAでの直交座標(dA、qA)よりも、電流のベクトルIの位相が遅れることになる。 On the other hand, the current vector I (hereinafter sometimes referred to as current I) is Iγr=0 as described above. Therefore, the current vector I is always controlled on the δ axis. That is, the orthogonal coordinates (dB, qB) for vector B with a small electromotive force lag the orthogonal coordinates (dA, qA) for vector A with a large electromotive force in phase with the current vector I.

ここで、永久磁石の回転によって巻線に発生する起電力E[V]の大きさは、式(4)で示される。つまり、起電力E[V]は、第1の物体51と第2の物体52との相対運動の速度、すなわち電動機18の運転速度(回転速度)を電気角速度ω[rad/s]で表した値と、永久磁石56、57、58、59の磁束Ψa[Wb]との積に比例する。 Here, the magnitude of the electromotive force E [V] generated in the winding due to the rotation of the permanent magnet is expressed by Equation (4). That is, the electromotive force E [V] is the speed of the relative motion between the first object 51 and the second object 52, that is, the operating speed (rotational speed) of the electric motor 18, expressed as the electrical angular velocity ω [rad/s]. value and the magnetic flux Ψa [Wb] of the permanent magnets 56 , 57 , 58 , 59 .

Figure 0007108834000004
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したがって、電源回路19は、起電力Eが異なると、永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を備えることになる。 Therefore, the power supply circuit 19 has the characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the electromotive force E differs.

ここで、電源回路19において、起電力Eが異なると、電流の位相が異なることを確認する方法として、下記の3つの確認方法が例示される。 Here, in the power supply circuit 19, the following three confirmation methods are exemplified as methods for confirming that the phases of the currents differ when the electromotive force E differs.

第1の確認方法は、電気角速度ωを変化させる試験を行い、電動機18の運転速度を変化させる。この場合、永久磁石の着磁状態が一定でも、運転速度を高/低と変化させると、電気角速度ωに比例して起電力Eが変化する条件となる。そこで、dq平面上での電流Iの位相、すなわち永久磁石に対する電流Iの位相の変化を確認する。このとき、電流の位相の変化が確認されると、本実施の形態の電源回路19の構成が、有効に機能している
と判断できる。
A first confirmation method is to perform a test in which the electrical angular velocity ω is changed, and to change the operating speed of the electric motor 18 . In this case, even if the magnetization state of the permanent magnet is constant, the electromotive force E changes in proportion to the electrical angular velocity ω when the operating speed is changed between high and low. Therefore, the phase of the current I on the dq plane, that is, the change in the phase of the current I with respect to the permanent magnet is confirmed. At this time, if a change in the phase of the current is confirmed, it can be determined that the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment is functioning effectively.

第2の確認方法は、まず、永久磁石の着磁の強さが異なり、磁束Ψaの値が異なる2台の電動機を用意する。そして、電動機を、同一速度、すなわち同一の電気角速度ω、かつ同一負荷で試験を行う確認方法である。 In the second confirmation method, first, two electric motors having different magnetization strengths of permanent magnets and different values of magnetic flux Ψa are prepared. Then, the motor is tested at the same speed, ie, the same electrical angular velocity ω, and the same load.

第3の確認方法は、第2の確認方法と同様に、まず、磁束Ψaの値が異なる2台の電動機を用意する。そして、電動機を、同一速度、すなわち同一の電気角速度ωとする一方で、電流の大きさが一定となるように負荷トルクを調整して試験を行う確認方法である。 As in the second confirmation method, the third confirmation method first prepares two electric motors having different values of the magnetic flux Ψa. Then, the test is performed by adjusting the load torque so that the magnitude of the current is constant while setting the electric motor at the same speed, that is, the same electrical angular velocity ω.

つまり、第2と第3の確認方法の場合、どちらも磁束Ψaの値が異なる分、同一の電気角速度ωでも、起電力Eが異なる条件となる。このとき、永久磁石に対する電流Iの位相の変化を確認できれば、本実施の形態の電源回路19の構成が、有効に機能していると判断できる。 In other words, in the case of the second and third confirmation methods, the values of the magnetic flux Ψa are different, so even with the same electrical angular velocity ω, the electromotive force E is different. At this time, if a change in the phase of the current I with respect to the permanent magnet can be confirmed, it can be judged that the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment is functioning effectively.

また、第2と第3の確認方法の場合、上述したように、同一速度(ω値)で、起電力Eの大きさが異なる条件で確認を行う。そのため、例えば電気角速度ωの関数として推定座標上での電流Iの位相が変化する要素を、さらに加えた構成の場合、本実施の形態の電源回路19の構成要素が有効に機能する状態かどうかの確認が困難な場合がある。しかし、電流Iの位相が変化する要素を加えた構成の場合でも、起電力Eの大きさが異なる条件での試験により、確実に、本実施の形態の電源回路19の構成が機能していることを確認するのに有効である。 In addition, in the case of the second and third confirmation methods, as described above, confirmation is performed under the conditions of the same speed (ω value) and different magnitudes of the electromotive force E. FIG. Therefore, for example, in the case of a configuration in which an element in which the phase of the current I on the estimated coordinates is changed as a function of the electrical angular velocity ω is added, whether the components of the power supply circuit 19 of the present embodiment function effectively may be difficult to confirm. However, even in the case of the configuration in which the element that changes the phase of the current I is added, the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment functions reliably through tests under conditions where the magnitude of the electromotive force E is different. It is useful to confirm that

また、第2の確認方法において、永久磁石の着磁の強さの程度が異なる場合、Iq値の変化が発生する現象、すなわち負荷トルクが一定条件で現れる、磁束ΨaとIqの反比例関係から生ずる影響が発生する。つまり、第2の確認方法は、同一負荷としているため、着磁の強さの違い(電流に対するトルクの大きさ、すなわちトルク定数が異なる)により、電流Iの大きさ(ベクトルの絶対値)が異なる値となる。そのため、第1の起電力の計算に誤差を起こすなどの影響が発生する。しかし、第3の確認方法によれば、上記影響を除去することができるため、適切な確認が可能となる。 In the second confirmation method, when the degree of magnetization strength of the permanent magnet is different, the phenomenon that the Iq value changes occurs, that is, the load torque appears under a constant condition. impact occurs. That is, in the second confirmation method, since the load is the same, the magnitude of the current I (absolute value of the vector) changes due to the difference in magnetization strength (the magnitude of the torque with respect to the current, that is, the torque constant). different values. Therefore, an influence such as an error in the calculation of the first electromotive force occurs. However, according to the third confirmation method, since the above influence can be removed, appropriate confirmation becomes possible.

なお、第2および第3の確認方法において、永久磁石の着磁の強さは、以下の方法により確認できる。 In addition, in the second and third confirmation methods, the strength of magnetization of the permanent magnet can be confirmed by the following method.

まず、駆動用の電動機と、試験する電動機の軸を、カップリングなどを介して接続する。接続した状態で、同一の速度で2つの電動機をそれぞれ回転させる。このとき、開放状態とした入力端子間の電圧を、電圧計、デジタルパワーメータ、オシロスコープなどの計測器で、測定あるいは観測する。これにより、永久磁石の着磁の強さを確認できる。 First, the drive motor and the shaft of the motor to be tested are connected via a coupling or the like. In the connected state, the two motors are rotated at the same speed. At this time, the voltage between the open input terminals is measured or observed with a measuring instrument such as a voltmeter, a digital power meter, or an oscilloscope. This makes it possible to confirm the strength of the magnetization of the permanent magnet.

また、第1から第3の確認方法において、永久磁石に対する電流Iの位相は、以下の方法により確認できる。 Further, in the first to third confirmation methods, the phase of the current I to the permanent magnet can be confirmed by the following method.

まず、例えば光学式のABZロータリエンコーダを電動機の軸などに取り付ける。このとき、ABZロータリエンコーダの原点を、電気角θ=0、すなわちN極とU相から供給される起磁力による磁束と同方向となる位相に一致させる。そして、1つの相の電流波形、あるいは3相の電流値からの電流のベクトルIの位相を解析する。これにより、永久磁石に対する電流Iの位相の確認が可能となる。 First, for example, an optical ABZ rotary encoder is attached to the shaft of an electric motor. At this time, the origin of the ABZ rotary encoder is made coincident with the electrical angle θ=0, that is, the phase in the same direction as the magnetic flux generated by the magnetomotive force supplied from the N pole and the U phase. Then, the phase of the current vector I from the current waveform of one phase or the current values of the three phases is analyzed. This makes it possible to confirm the phase of the current I with respect to the permanent magnet.

なお、第1から第3の確認方法において、電流の周波数はオシロスコープなどで確認できる。確認される電流の周波数は、電源回路19内部での推定速度ω2である速度信号と
なる。
In addition, in the first to third confirmation methods, the frequency of the current can be confirmed with an oscilloscope or the like. The confirmed frequency of the current becomes a speed signal that is the estimated speed ω2 inside the power supply circuit 19 .

以上のように、第1から第3の確認方法のいずれかにより、起電力Eの違いによる電流Iの位相の違いが確認されれば、本実施の形態の電源回路19の構成が機能していることを確認できる。 As described above, if the difference in the phase of the current I due to the difference in the electromotive force E is confirmed by any of the first to third confirmation methods, the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment functions. can confirm that there is

つまり、脱調時において、電動機18の回転がゼロに低下する過程で、永久磁石に対する電流Iの位相は、脱調前に対して変化する。これにより、電流の周波数の変動(すなわち、推定速度の低下または上昇)が発生する。その結果、推定速度の変化から、適切な電動機18の脱調検知が可能となる、本発明の効果が得られる。 That is, at the time of step-out, the phase of the current I to the permanent magnet changes from that before step-out in the process in which the rotation of the electric motor 18 decreases to zero. This causes the frequency of the current to fluctuate (ie the estimated speed to decrease or increase). As a result, it is possible to obtain the effect of the present invention that it is possible to appropriately detect the step-out of the electric motor 18 from the change in the estimated speed.

また、本実施の形態において、永久磁石の着磁が弱い方の電動機は、図4に示すベクトルBのように、d軸およびq軸が進み位相(矢印G)となる。そのため、dq座標に対する電流Iの位相は、より遅れ位相(矢印H)の傾向が現れる。 Further, in the present embodiment, the motor with weaker magnetization of the permanent magnet has an advanced phase (arrow G) in the d-axis and the q-axis, as indicated by the vector B shown in FIG. Therefore, the phase of the current I with respect to the dq coordinates tends to lag behind (arrow H).

これにより、本実施の形態の電源回路19の構成が、正常に成り立っているかどうかを、以下で示すように、適切に確認できる。 As a result, whether or not the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment is properly established can be properly confirmed as described below.

具体的には、永久磁石56、57、58、59が標準的な着磁状態の場合、電動機18を、例えば35r/minの速度で回転させると、例えば5Vの起電力Eが発生する。この場合、電流Iの位相のq軸からの遅れは、5.7度となる。一方、標準的な着磁状態に対して、例えば永久磁石の着磁の強さを30%減少した状態で、電動機18を同じ条件で回転させると、例えば3.5Vの起電力Eが発生する。この場合、電流Iの位相のq軸からの遅れは、8.2度となる。つまり、電流Iの位相は、起電力Eの30%の低下により、さらに2.5度遅れる。これにより、本実施の形態の電源回路19の構成が、正常に成り立っていることが確認できる。 Specifically, when the permanent magnets 56, 57, 58, and 59 are in a standard magnetized state, rotating the electric motor 18 at a speed of 35 r/min, for example, generates an electromotive force E of 5 V, for example. In this case, the phase of the current I lags behind the q-axis by 5.7 degrees. On the other hand, when the electric motor 18 is rotated under the same conditions with the strength of magnetization of the permanent magnet reduced by 30%, for example, an electromotive force E of 3.5 V is generated. . In this case, the phase lag of the current I from the q-axis is 8.2 degrees. That is, the phase of the current I is further delayed by 2.5 degrees due to the 30% drop in the electromotive force E. Thereby, it can be confirmed that the configuration of the power supply circuit 19 of the present embodiment is established normally.

つぎに、動力発生装置の動作時における電動機18の速度制御について、図5Aおよび図5Bを用いて、説明する。 Next, speed control of the electric motor 18 during operation of the power generator will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

図5Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の速度波形図である。図5Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の速度波形図である。つまり、図5Aは、正常時、すなわち脱調していない定常状態における速度波形を示す。一方、図5Bは、例えば過負荷などによって、電動機18の速度が、動作途中でゼロに抑えられ、脱調した状態における速度波形を示す。なお、図5Aおよび図5Bにおいて、指令速度を一点鎖線、推定速度である速度信号ω2を実線で示している。 FIG. 5A is a velocity waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. FIG. 5B is a velocity waveform diagram in a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the embodiment. That is, FIG. 5A shows the velocity waveform in the normal state, that is, in a steady state without step-out. On the other hand, FIG. 5B shows the speed waveform when the speed of the electric motor 18 is suppressed to zero in the middle of the operation due to, for example, an overload, and out of step. In FIGS. 5A and 5B, the command speed is indicated by a dashed line, and the speed signal ω2, which is the estimated speed, is indicated by a solid line.

図5Aに示す動力発生装置は、十分な速度制御が実行されている。そのため、速度信号ω2は、指令速度とほぼ一致した35r/min付近に保たれていることが分かる。 The power generator shown in FIG. 5A has sufficient speed control. Therefore, it can be seen that the speed signal ω2 is kept around 35 r/min, which is substantially the same as the command speed.

一方、図5Bに示す動力発生装置は、t=t1時点で過負荷がかかり、電動機18の速度がゼロになる。このとき、速度信号ω2は、次第に下降し、t=t2時点で、下限値のゼロまで低下する。そして、t=t2時点のタイミングで、電源回路19は、電動機18が脱調状態であることを検知する。 On the other hand, the power generator shown in FIG. 5B is overloaded at t=t1, and the speed of the electric motor 18 becomes zero. At this time, the speed signal .omega.2 gradually decreases to the lower limit of zero at t=t2. Then, at the timing of t=t2, the power supply circuit 19 detects that the electric motor 18 is out of step.

脱調状態を検知すると、図1に示す再起動信号発生部29は、速度指令部26に対して、一旦、速度をゼロとする命令を出力する。その後、t=t2時点以降の所定の時間内に、再起動信号発生部29は、速度指令部26に対して、再起動する命令を出力する。これにより、脱調状態にあった電動機18は、改めて速度ゼロからの起動動作が行われ、正常な速度に復帰する。 When the out-of-step state is detected, the restart signal generator 29 shown in FIG. After that, the restart signal generator 29 outputs a restart command to the speed command unit 26 within a predetermined time after t=t2. As a result, the motor 18, which has been out of step, is restarted from zero speed and returns to normal speed.

ここで、電動機18の速度がゼロとなる脱調時において、速度信号ω2が低下する理由について、以下で説明する。 Here, the reason why the speed signal ω2 decreases when the speed of the electric motor 18 becomes zero will be explained below.

まず、起電力がゼロとなると、図4のベクトルAやベクトルBで示すような起電力Eのγ成分(Vb)を-0.5Vに保つ速度信号ω2の解が無くなる。なお、解が無いとは、γδ平面上でいかなる起電力Eの位相においても、そのγ成分(第1の起電力εγ)が-0.5Vになる位相が存在しない状態を意味する。そのため、図4に示す矢印Gの向き、すなわちq軸からの電流Iの位相が、どんどん遅れる。これにより、最終的に、推定速度である速度信号ω2がゼロとなる。 First, when the electromotive force becomes zero, there is no solution for the speed signal ω2 that keeps the γ component (Vb) of the electromotive force E at -0.5V as indicated by vectors A and B in FIG. The absence of a solution means that there is no phase where the γ component (first electromotive force εγ) is -0.5V in any phase of the electromotive force E on the γδ plane. Therefore, the direction of the arrow G shown in FIG. 4, ie, the phase of the current I from the q-axis is gradually delayed. As a result, the speed signal ω2, which is the estimated speed, finally becomes zero.

また、本実施の形態の電動機18は、実際の運転速度が4r/minにおいて、起電力Eが0.5Vとなる。そのため、脱調により、運転速度が4r/minから、さらに低下した段階においては、確実に、上述した「解無し」の状態となる。 Further, in the electric motor 18 of the present embodiment, the electromotive force E is 0.5 V when the actual operating speed is 4 r/min. Therefore, when the operating speed further decreases from 4 r/min due to step-out, the above-described "no solution" state is assured.

このとき、速度信号ω2に相当する推定速度は、上述したように、外部から、電流の周波数として観測される。そのため、脱調の発生を判定する閾値として、例えば3r/min以下の運転速度の状態が、0.5秒間、継続した時点などと設定できる。 At this time, the estimated speed corresponding to the speed signal ω2 is observed from the outside as the frequency of the current, as described above. Therefore, as a threshold value for determining the occurrence of step-out, for example, the point in time when the operating speed state of 3 r/min or less continues for 0.5 seconds can be set.

なお、閾値は、上記に限られず、任意に設定可能である。例えば、指令速度と推定速度ω2との差、あるいは差の絶対値が大きくなった時点を閾値として設定してもよい。つまり、符号を問わず指令速度と推定速度ω2との差が、ゼロから閾値分以上、離れた状態となった場合、脱調検知を実行する。また、指令速度に所定の比率を乗じた閾値速度の範囲を脱した時点、またはそれらの状態の継続時間が所定時間となった時点を閾値として設定してもよい。さらに、指令速度と推定速度の差の時間積分などを閾値として設定してもよい。つまり、応用される動力発生装置の状態に応じて、さまざまな閾値の設定が可能である。 Note that the threshold is not limited to the above, and can be arbitrarily set. For example, the difference between the command speed and the estimated speed ω2, or the point in time when the absolute value of the difference becomes large, may be set as the threshold. In other words, if the difference between the command speed and the estimated speed ω2 is different from zero by the threshold value or more regardless of the sign, step-out detection is executed. Alternatively, the threshold may be set at a point in time when the commanded speed is multiplied by a predetermined ratio and the threshold speed exits the range, or at a point in time when the duration of these states reaches a predetermined time. Furthermore, a time integral of the difference between the command speed and the estimated speed may be set as the threshold. In other words, it is possible to set various threshold values according to the state of the applied power generator.

また、上記実施の形態では、推定速度である速度信号ω2の下限をゼロとし、ゼロになった時点で脱調を検知する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、推定速度の正負を共に有効な値とし、回転の向きに応じて正負の値が取り得るように構成する。そして、推定速度の正負の符号が変わった時点で、脱調を検知してもよい。この場合でも、推定速度と反対の符号となることを禁止する制限を設ける構成として、脱調を検知してもよい。さらに、推定速度と逆の符号となった時点、あるいはその状態が所定時間、継続した時点で、脱調を検知する構成としてもよい。つまり、上記構成でも、本実施の形態における脱調の検知として、有効となる。 Further, in the above embodiment, the lower limit of the speed signal ω2, which is the estimated speed, is set to zero, and step-out is detected when the speed signal ω2 becomes zero. However, the present invention is not limited to this. For example, both the positive and negative values of the estimated speed are valid values, and the positive and negative values can be taken depending on the direction of rotation. Then, step-out may be detected when the positive/negative sign of the estimated speed changes. Even in this case, step-out may be detected by setting a restriction that prohibits the estimated speed from becoming opposite in sign. Further, it may be configured to detect step-out when the sign of the estimated speed becomes opposite to that of the estimated speed or when this state continues for a predetermined time. In other words, the above configuration is also effective for detecting out-of-step in the present embodiment.

また、上記実施の形態では、推定速度である速度信号ω2を、外部から、電流の周波数として測定する構成を例に説明した。具体的には、例えば3相の電動機18の線電流の少なくとも1つを、カレントプローブとオシロスコープなどの計測器を用いて測定する。これにより、測定された線電流の推定周波数を、推定速度である速度信号ω2として用いることができる。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the speed signal ω2, which is the estimated speed, is externally measured as the frequency of the current has been described as an example. Specifically, for example, at least one line current of the three-phase electric motor 18 is measured using a measuring instrument such as a current probe and an oscilloscope. As a result, the estimated frequency of the measured line current can be used as the speed signal ω2, which is the estimated speed.

つぎに、動力発生装置の動作時における電動機18の位相波形について、図6Aおよび図6Bを用いて、説明する。 Next, phase waveforms of the electric motor 18 during operation of the power generator will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.

図6Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の位相波形図である。図6Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の位相波形図である。つまり、図6Aは、正常時、すなわち脱調していない定常状態における位相波形を示す。一方、図6Bは、例えば過負荷などによって、電動機18の速度が、動作途中でゼ
ロに抑えられ、脱調した状態における位相波形を示す。具体的には、図6Aおよび図6Bは、q軸に対する電流Iの位相の波形図を示している。
FIG. 6A is a phase waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. FIG. 6B is a phase waveform diagram in a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the same embodiment. That is, FIG. 6A shows the phase waveform in the normal state, that is, in a steady state without step-out. On the other hand, FIG. 6B shows the phase waveform when the speed of the electric motor 18 is suppressed to zero in the middle of the operation due to, for example, an overload, and is out of step. Specifically, FIGS. 6A and 6B show waveform diagrams of the phase of the current I with respect to the q-axis.

図6Aに示すように、動力発生装置は、定常状態において、電流Iの位相の遅れが、ほぼ5.7度の一定の遅れを持つ状態となる。 As shown in FIG. 6A, the power generator is in a state where the phase lag of the current I has a constant lag of approximately 5.7 degrees in the steady state.

一方、図6Bに示すように、t=t1時点で脱調が発生すると、t=t1時点以降、次第に電流Iの位相の遅れが増大する。そして、速度信号ω2=0となるt=t2時点で、電流Iの位相の遅れは、以下に示すように、例えば85度遅れの一定値の状態で落ち着く。電流Iの位相遅れは、上述したように、実際の速度と推定速度ω2の差(速度差)を時間積分した値である。つまり、脱調すると、実際の速度と推定速度ω2がゼロとなるため、上記速度差がゼロとなる。これにより、速度差の時間積分もゼロとなる。その結果、時間とともに位相が変化するような現象は起こらず、一定の位相差に収束する。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, when step-out occurs at t=t1, the phase lag of the current I gradually increases after t=t1. Then, at the time t=t2 when the speed signal ω2=0, the phase delay of the current I stabilizes at a constant value of 85 degrees, for example, as shown below. The phase lag of the current I is the value obtained by time-integrating the difference (speed difference) between the actual speed and the estimated speed ω2, as described above. That is, when the motor is out of step, the actual speed and the estimated speed ω2 become zero, so the speed difference becomes zero. As a result, the time integral of the velocity difference also becomes zero. As a result, a phenomenon in which the phase changes with time does not occur, and the phase difference converges to a constant value.

つまり、本実施の形態の動力発生装置は、正常動作時および脱調時においても、q軸からの電流Iの位相の遅れが一定値に落ち着く。つまり、例えば図6Bに示すt=t2以降に速度信号ω2=0の状態が継続しているかどうかの監視時間を設ける場合でも、監視時間中におけるq軸に対する電流Iの位相の遅れが一定となる。そのため、監視時間として、例えば0.2秒間などの十分な時間を設けることができる。これにより、より確実な脱調の検知が可能となる。また、電流Iの位相の遅れが一定値に落ち着くため、騒音の発生が抑制される。 That is, in the power generator of the present embodiment, the phase delay of the current I from the q-axis settles at a constant value during normal operation and during out-of-step. That is, for example, even if a monitoring time is provided after t=t2 shown in FIG. 6B to determine whether the state of the speed signal ω2=0 continues, the phase delay of the current I with respect to the q-axis during the monitoring time is constant. . Therefore, sufficient time such as 0.2 seconds can be set as the monitoring time. This makes it possible to more reliably detect out-of-step. Moreover, since the phase delay of the current I settles down to a constant value, noise generation is suppressed.

なお、騒音は、例えば電流ベクトルの回転が継続すること、すなわちdq面上での回転がある場合に発生する正負の交番トルクが機構に作用することで発生する。そのため、位相の遅れを一定の状態にすれば、交番トルクの発生はなく、静止(直流)トルクで済む。これにより、騒音の発生要素の一つを無くすことができる。その結果、騒音の発生を抑制できる。 The noise is generated, for example, by the continued rotation of the current vector, that is, by the positive and negative alternating torque acting on the mechanism when there is rotation on the dq plane. Therefore, if the phase delay is kept constant, no alternating torque will be generated, and static (direct current) torque will suffice. This eliminates one of the noise generating elements. As a result, noise generation can be suppressed.

以下に、本実施の形態の動力発生装置の制御動作の別の例について、図7を用いて説明する。 Another example of the control operation of the power generator of the present embodiment will be described below with reference to FIG.

図7は、同実施の形態の動力発生装置において、正常な運転状態におけるベクトル図である。具体的には、図1に示す電流指令値発生部28の設定を、図4から若干変化させた状態におけるベクトル図である。 FIG. 7 is a vector diagram in a normal operating state in the power generator of the same embodiment. Specifically, it is a vector diagram in a state in which the setting of the current command value generator 28 shown in FIG. 1 is slightly changed from that in FIG.

つまり、図7に示すように、電流指令値発生部28は、電流Iを、δ軸上に一致させず、γδ座標上の第2象限に設定する。具体的には、例えば、推定d軸電流指令値Iγr値を-0.1A、推定q軸電流指令値Iδr=+1.0Aに設定する。つまり、δ軸に対して、電流Iが、5.7度の進み位相となるように設定する。これにより、電流Iの位相は、ほぼq軸と一致する。すなわち、起電力Eの位相と電流Iの位相とが一致する。このとき、電流Iの位相は、γδ座標では、dq座標に対して5.7度の遅れを有する状態となる。一方、電流Iの位相は、電動機18の起電力Eの位相が合致する。この場合、電流Iの大きさ(ベクトルの長さ)が最小となるため、銅損などの損失が最小となる。これにより、電動機18を、高効率で駆動することができる。 In other words, as shown in FIG. 7, the current command value generator 28 sets the current I in the second quadrant on the γδ coordinates, not on the δ axis. Specifically, for example, the estimated d-axis current command value Iγr is set to −0.1A and the estimated q-axis current command value Iδr=+1.0A. In other words, the current I is set so as to lead the phase by 5.7 degrees with respect to the δ axis. As a result, the phase of the current I substantially coincides with the q-axis. That is, the phase of the electromotive force E and the phase of the current I match. At this time, the phase of the current I has a delay of 5.7 degrees with respect to the dq coordinates on the γδ coordinates. On the other hand, the phase of the current I matches the phase of the electromotive force E of the motor 18 . In this case, since the magnitude (vector length) of the current I is minimized, losses such as copper loss are minimized. Thereby, the electric motor 18 can be driven with high efficiency.

つまり、図4に示すベクトル制御と比較して、電流Iの位相の遅れによる効率低下、脱調耐量の低下などが抑制される。その結果、さらに高効率で、安定性の高い動力発生装置を実現できる。 That is, as compared with the vector control shown in FIG. 4, the efficiency reduction and the step-out tolerance reduction due to the phase delay of the current I are suppressed. As a result, it is possible to realize a power generator with higher efficiency and higher stability.

この場合でも、同一速度での起電力に違いを設けると、δ軸に対する電流Iの位相の進
み角が同一であれば、永久磁石56、57、58、59で定まるq軸に対する電流Iの位相は、起電力が小さくなるほど、遅れる。つまり、起電力の低下と電流Iの位相の遅れの変化については、図4の場合と同等となる。
Even in this case, if different electromotive forces are provided at the same speed, the phase of the current I with respect to the q-axis determined by the permanent magnets 56, 57, 58, and 59 will be is delayed as the electromotive force becomes smaller. That is, the drop in electromotive force and the change in the phase delay of the current I are the same as in the case of FIG.

また、電動機18が脱調した場合の動作に関しても、図5Aおよび図5Bで説明した動作と同様である。つまり、速度信号ω2がゼロとなった時点で、脱調が検知される。そして、図1に示す再起動信号発生部29などを介して、電動機18を再起動することができる。これにより、騒音、不必要な電流、または不必要な時間の発生を低減できる。 Also, the operation when the electric motor 18 is out of step is the same as the operation described with reference to FIGS. 5A and 5B. That is, step-out is detected when the speed signal ω2 becomes zero. Then, the electric motor 18 can be restarted via the restart signal generator 29 shown in FIG. This can reduce the generation of noise, unnecessary current, or unnecessary time.

なお、上記実施の形態では、εγにVbを加算した上で、入力値μ=0となるようにフィードバック制御する構成を例で説明したが、これに限られない。例えば、εγと-0.5Vとの差を誤差電圧とし、誤差電圧が0Vになるようにフィードバック制御する構成としてもよい。この場合でも、上記実施の形態と同等の動作で制御できる。そのため、どちらもフィードバック制御の構成として有効である。 In the above-described embodiment, an example of a configuration in which Vb is added to εγ and feedback control is performed so that the input value μ=0 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the difference between εγ and −0.5V may be used as the error voltage, and feedback control may be performed so that the error voltage becomes 0V. Even in this case, control can be performed with the same operation as in the above embodiment. Therefore, both are effective as a configuration of feedback control.

以上で説明したように、本実施の形態の動力発生装置は、第1の物体51を構成する巻線15、16、17と、第2の物体52を構成する永久磁石56、57、58、59を有する。さらに、動力発生装置は、第1の物体51と第2の物体52の相対運動によって巻線に起電力を発生する電動機18と、巻線に電流を供給し、起電力の大きさが異なると永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路19を有する。そして、電源回路19は、脱調時に電流の周波数(推定速度ω2)を脱調前に対して変化させた後、電動機18の再起動を行うように構成される。これにより、巻線抵抗が大きく、速度が低速の条件においても、脱調状態の発生を、短時間で適切に判断できる。そして、脱調状態と検知した場合、早期に再起動を行って動力発生装置本来の機能を回復させることができる。 As described above, the power generator of the present embodiment includes the windings 15, 16, and 17 forming the first object 51, the permanent magnets 56, 57, and 58 forming the second object 52, 59. Further, the power generator includes the electric motor 18 that generates an electromotive force in the windings due to the relative motion of the first object 51 and the second object 52, and the electric motor 18 that supplies current to the windings and the magnitude of the electromotive force is different. It has a power supply circuit 19 having characteristics in which the currents to the permanent magnets are out of phase. The power supply circuit 19 is configured to restart the electric motor 18 after changing the current frequency (estimated speed ω2) at the time of step-out from that before step-out. As a result, it is possible to appropriately determine the occurrence of a step-out state in a short time even under the condition that the winding resistance is large and the speed is low. Then, when the out-of-step state is detected, the engine can be restarted early to recover the original function of the power generator.

一方、低速の条件において、脱調状態の検知に時間がかかる場合、動力発生装置の停止時間が長くなる。そのため、動力発生装置の動作完了が、停止時間に応じて遅れ、さらに、再起動までの時間が長くなる。その結果、電気エネルギー、時間の損失が発生する。 On the other hand, if it takes a long time to detect a state of out-of-step under low-speed conditions, the stop time of the power generator becomes longer. Therefore, the completion of the operation of the power generation device is delayed according to the stop time, and the time until restarting becomes longer. As a result, loss of electrical energy and time occurs.

つまり、本実施の形態の構成によれば、低速の条件においても、脱調状態の発生を短時間で判断して、再起動できるため、電気エネルギー、時間の損失を抑制できる。 That is, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to determine the occurrence of a step-out state in a short time and restart the engine even under low-speed conditions, thereby suppressing the loss of electrical energy and time.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における動力発生装置について、図1を参照しながら、図8を用いて、説明する。
(Embodiment 2)
A power generator according to Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG. 8 .

図8は、本発明の実施の形態2における動力発生装置の正常な運転状態におけるベクトル図である。 FIG. 8 is a vector diagram in a normal operating state of the power generator according to Embodiment 2 of the present invention.

本実施の形態の動力発生装置は、第1の所定値発生部23の出力Vb=-0.5V(第1の所定値の相当)、すなわち負の値としている点で、実施の形態1と異なる。他の部分は、実施の形態1の構成要素と同等である。 The power generator of the present embodiment differs from the first embodiment in that the output Vb of the first predetermined value generator 23 is set to -0.5 V (equivalent to the first predetermined value), ie, a negative value. different. Other parts are equivalent to the constituent elements of the first embodiment.

図8において、ベクトルAは起電力が大きい場合の起電力ベクトル、ベクトルBは起電力が小さい場合の起電力ベクトルを、ベクトルIは電流ベクトルを示している。 In FIG. 8, vector A is an electromotive force vector when the electromotive force is large, vector B is an electromotive force vector when the electromotive force is small, and vector I is a current vector.

本実施の形態において、図1に示す速度信号発生部24は、入力値μが正の場合、速度信号ω1およびω2を減少させる。一方、入力値μが負の場合、速度信号発生部24は、速度信号ω1およびω2を増加させるように機能を有する。そして、図1に示す積分部25は、速度信号発生部24からの速度信号ω1を時間積分して、位相信号θを生成する。
位相信号θは、2相3相変換部33および電流信号出力部34に入力される。その結果、定常状態において、速度信号発生部24は、入力値μをほぼゼロに近い微小な値に保つように動作する。
In the present embodiment, the speed signal generator 24 shown in FIG. 1 decreases the speed signals ω1 and ω2 when the input value μ is positive. On the other hand, when the input value μ is negative, the speed signal generator 24 has a function of increasing the speed signals ω1 and ω2. The integrating section 25 shown in FIG. 1 time-integrates the speed signal ω1 from the speed signal generating section 24 to generate the phase signal θ.
The phase signal θ is input to the two-to-three phase conversion section 33 and the current signal output section 34 . As a result, in the steady state, the velocity signal generator 24 operates to keep the input value μ at a very small value close to zero.

なお、本実施の形態においては、第1の所定値として、第1の所定値発生部23の出力Vb=-0.5Vという負の値に設定している。このとき、-Vb=+0.5Vとなる。そのため、図8に示すベクトルAとベクトルBは、いずれも右に傾いたベクトルとなる。このとき、起電力が大きいベクトルAと比較し、起電力が小さいベクトルBは、より右に傾いたベクトルとなる。つまり、ベクトルBは、ベクトルAよりも、より矢印H方向の遅れ側にある。そのため、ベクトルBは、ベクトルAよりも、位相信号θの進みが大きくなる。 In this embodiment, the first predetermined value is set to a negative value such as the output Vb of the first predetermined value generator 23=-0.5V. At this time, -Vb=+0.5V. Therefore, vector A and vector B shown in FIG. 8 are both vectors tilted to the right. At this time, compared with vector A having a large electromotive force, vector B having a small electromotive force is a vector tilted further to the right. That is, the vector B is on the delayed side of the arrow H direction more than the vector A. Therefore, the vector B leads the phase signal θ more than the vector A.

一方、電流のベクトルI(以下、電流Iと記す場合がある)は、本実施の形態でも、実施の形態1と同様に、Iγr=0としている。そのため、電流のベクトルIは、常に、δ軸上で制御される。つまり、起電力が小さいベクトルBでの直交座標(dB、qB)は、起電力が大きいベクトルAでの直交座標(dA、qA)よりも、電流のベクトルIの位相が進むことになる。 On the other hand, the current vector I (hereinafter sometimes referred to as current I) is Iγr=0 in the present embodiment as in the first embodiment. Therefore, the current vector I is always controlled on the δ axis. That is, the orthogonal coordinates (dB, qB) for vector B with a small electromotive force lead the current vector I in phase relative to the orthogonal coordinates (dA, qA) for vector A with a large electromotive force.

なお、本実施の形態のベクトル制御の構成が正しいかどうかの確認は、実施の形態1で説明した、永久磁石の着磁の強さが異なる電動機18を用いた試験で、同様に確認できるため、説明は省略する。 It should be noted that confirmation of whether or not the configuration of the vector control of the present embodiment is correct can be similarly confirmed by the test using the electric motor 18 having different magnetization strengths of the permanent magnets, as described in the first embodiment. , explanation is omitted.

つぎに、動力発生装置の動作時における電動機18の速度制御について、図9Aおよび図9Bを用いて、説明する。 Next, speed control of the electric motor 18 during operation of the power generator will be described with reference to FIGS. 9A and 9B.

図9Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の速度波形図である。図9Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の速度波形図である。つまり、図9Aは、正常時、すなわち脱調していない定常状態における速度波形を示す。一方、図9Bは、過負荷などによって、電動機18の速度が、動作途中でゼロに抑えられ、脱調した状態における速度波形を示す。なお、図9Aおよび図9Bにおいて、指令速度を一点鎖線、推定速度である速度信号ω2を実線で示している。 FIG. 9A is a velocity waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. FIG. 9B is a velocity waveform diagram in a state where step-out occurs during operation of the power generator according to the same embodiment. That is, FIG. 9A shows the velocity waveform in the normal state, that is, in a steady state without step-out. On the other hand, FIG. 9B shows the speed waveform when the speed of the electric motor 18 is suppressed to zero in the middle of the operation due to an overload or the like, and out of step. In FIGS. 9A and 9B, the command speed is indicated by a dashed line, and the speed signal ω2, which is the estimated speed, is indicated by a solid line.

図9Aに示す動力発生装置は、十分な速度制御が実行されている。そのため、推定速度ω2は、指令速度とほぼ一致した35r/min付近に保たれていることが分かる。 The power generator shown in FIG. 9A has sufficient speed control. Therefore, it can be seen that the estimated speed ω2 is kept around 35 r/min, which is substantially the same as the command speed.

一方、図9Bに示す動力発生装置は、t=t1時点で過負荷がかかり、電動機18の速度がゼロになる。このとき、速度信号ω2は、次第に上昇し、t=t2時点で、脱調検知の閾値である、例えば150r/minに達する。そして、t=t2時点のタイミングで、電源回路19は、電動機18が脱調状態であることを検知する。 On the other hand, the power generator shown in FIG. 9B is overloaded at t=t1, and the speed of the electric motor 18 becomes zero. At this time, the speed signal ω2 gradually increases and reaches, for example, 150 r/min, which is the threshold value for out-of-step detection, at t=t2. Then, at the timing of t=t2, the power supply circuit 19 detects that the electric motor 18 is out of step.

脱調状態を検知すると、図1に示す再起動信号発生部29は、速度指令部26に対して、一旦、速度をゼロとする命令を出力する。その後、t=t2時点以降の所定の時間内に、再起動信号発生部29は、速度指令部26に対して、再起動する命令を出力する。これにより、脱調状態にあった電動機18は、改めて速度ゼロからの起動動作が行われ、正常な速度に復帰する。 When the out-of-step state is detected, the restart signal generator 29 shown in FIG. After that, the restart signal generator 29 outputs a restart command to the speed command unit 26 within a predetermined time after t=t2. As a result, the motor 18, which has been out of step, is restarted from zero speed and returns to normal speed.

ここで、電動機18の速度がゼロとなった脱調時において、速度信号ω2が上昇する理由について、以下で説明する。 The reason why the speed signal ω2 increases when the speed of the electric motor 18 becomes zero will be explained below.

まず、起電力Eがゼロとなると、図8のベクトルAやベクトルBで示すような起電力の
γ成分(Vb)を+0.5Vに保つ速度信号ω2の解が無くなる。なお、解が無いとは、γδ平面上でいかなる起電力の位相においても、そのγ成分(第1の起電力εγ)が+0.5Vになる位相が存在しない状態を意味する。そのため、図8に示す矢印Hの向き、すなわちq軸からの電流Iの位相が、どんどん進んでいく。これにより、推定速度である速度信号ω2が上昇を続ける。そして、最終的に、脱調有無の判断である閾値(150r/min)まで、速度信号ω2が上昇することになる。
First, when the electromotive force E becomes zero, there is no solution for the speed signal ω2 that keeps the γ component (Vb) of the electromotive force at +0.5V as indicated by vectors A and B in FIG. Note that the absence of a solution means that there is no phase where the γ component (first electromotive force εγ) is +0.5 V in any phase of the electromotive force on the γδ plane. Therefore, the direction of the arrow H shown in FIG. 8, that is, the phase of the current I from the q-axis advances steadily. As a result, the speed signal ω2, which is the estimated speed, continues to rise. Ultimately, the speed signal ω2 rises to the threshold value (150 r/min) for determining the presence or absence of step-out.

つぎに、動力発生装置の動作時における電動機18の位相波形について、図10Aおよび図10Bを用いて、説明する。 Next, phase waveforms of the electric motor 18 during operation of the power generator will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.

図10Aは、同実施の形態における動力発生装置の正常動作時の位相波形図である。図10Bは、同実施の形態における動力発生装置の動作時に脱調が発生した状態の位相波形図である。つまり、図10Aは、正常時、すなわち脱調していない定常状態における位相波形を示す。一方、図10Bは、過負荷などによって、電動機18の速度が、動作途中でゼロに抑えられ、脱調した状態における位相波形を示す。具体的には、図10Aおよび図10Bは、q軸に対する電流Iの位相の波形図を示している。 FIG. 10A is a phase waveform diagram during normal operation of the power generator in the same embodiment. FIG. 10B is a phase waveform diagram of a state in which step-out occurs during operation of the power generator according to the embodiment. In other words, FIG. 10A shows the phase waveform in the normal state, that is, in a steady state without step-out. On the other hand, FIG. 10B shows the phase waveform when the speed of the electric motor 18 is suppressed to zero in the middle of operation due to an overload or the like, resulting in a step-out state. Specifically, FIGS. 10A and 10B show waveform diagrams of the phase of the current I with respect to the q-axis.

図10Aに示すように、動力発生装置は、定常状態において、電流Iの位相が、ほぼ5.7度の一定の進みを持つ状態となる。 As shown in FIG. 10A, in the steady state of the power generator, the phase of the current I has a constant lead of approximately 5.7 degrees.

一方、図10Bに示すように、t=t1時点で脱調が発生すると、t=t1時点以降、電流Iの位相の進みが次第に増大する。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, when step-out occurs at t=t1, the phase lead of current I gradually increases after t=t1.

なお、本実施の形態の電力発生装置は、脱調が発生すると、q軸からの電流Iの位相進みが限りなく増大する。そのため、推定速度である速度信号ω2、あるいはω1が所定値(例えば、閾値に相当する150r/min)を超えた時点で、脱調と判断する。 In the electric power generator of the present embodiment, when step-out occurs, the phase advance of the current I from the q-axis increases infinitely. Therefore, when the speed signal .omega.2 or .omega.1, which is the estimated speed, exceeds a predetermined value (for example, 150 r/min corresponding to a threshold value), it is determined that the motor has stepped out.

このとき、推定速度>指令速度となるため、電流Iの絶対値は、抑えられた状態となる。そのため、電流Iの位相の面において、図10Bの、t2以降の破線で示すように、位相の変動が激しくなっても、騒音が問題となることは少ない。つまり、小さい電流値の期間内で、脱調を検知できる。本実施の形態の場合、実施の形態1とは異なり、位相差が発散する状態となるが、騒音に関係するもう一つの要素である電流ベクトルIの絶対値(長さ)が、ゼロ付近に収束する。そのため、騒音が小さくなる。 At this time, the estimated speed is greater than the commanded speed, so the absolute value of the current I is suppressed. Therefore, in terms of the phase of the current I, as indicated by the dashed line after t2 in FIG. 10B, even if the phase fluctuates significantly, noise rarely becomes a problem. That is, step-out can be detected within a period of small current value. In the case of this embodiment, unlike the first embodiment, the phase difference diverges. converge. Therefore, noise is reduced.

なお、上記実施の形態では、推定速度である速度信号ω2、あるいはω1の閾値の所定値として150r/minを設定し、所定値を超えた時点で、すぐに脱調と判断する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、式(5)に示す起電力Eの第2の位相成分εδを計算し、その値が第2の所定値以下である場合、脱調を検知するように構成してもよい。 In the above-described embodiment, the threshold value of the speed signal ω2 or ω1, which is the estimated speed, is set to 150 r/min, and when the threshold value exceeds the predetermined value, it is immediately determined to be out of step. Illustrated, but not limited to. For example, the second phase component εδ of the electromotive force E shown in equation (5) may be calculated, and step-out may be detected if the calculated value is equal to or less than a second predetermined value.

Figure 0007108834000005
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つまり、推定速度がある程度、高速となった状態においては、起電力の第2の位相成分εδで脱調しているかどうかを判断する。これにより、脱調を、十分に高い精度で判断できる。その結果、非常に信頼性の高い脱調検知を実現できる。なお、上記ある程度の推定速度とは、式(5)の右辺の各要素の誤差(検知誤差やパラメータの設定誤差、バラツキ)があっても、確実に起電力Eとして検知が可能となる速度である。具体的には、例えば
E=10Vとなる速度である。
That is, when the estimated speed is high to some extent, it is determined whether or not the second phase component εδ of the electromotive force is out of step. This makes it possible to determine step-out with sufficiently high accuracy. As a result, highly reliable step-out detection can be realized. The estimated speed to some extent is a speed that can be reliably detected as the electromotive force E even if there are errors in each element on the right side of Equation (5) (detection errors, parameter setting errors, and variations). be. Specifically, for example, the speed is E=10V.

なお、式(5)についても、実施の形態1の式(3)で説明したように、時間微分を示すpの項を省いてもよい。さらに、低速回転時において、ω項の比率が低い場合、式(5)の第3項を省いて、計算式を簡略化してもよい。 Note that the term p indicating time differentiation may be omitted from equation (5) as well, as described in equation (3) of the first embodiment. Furthermore, when the ratio of the ω term is low during low-speed rotation, the third term of Equation (5) may be omitted to simplify the calculation formula.

(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における動力発生装置の構成について、図11を用いて、説明する。
(Embodiment 3)
The configuration of the power generator according to Embodiment 3 of the present invention will be described below with reference to FIG. 11 .

図11は、本発明の実施の形態3における動力発生装置のブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram of a power generator according to Embodiment 3 of the present invention.

図11に示すように、本実施の形態の動力発生装置は、電源回路69において、主に、電圧信号出力部74および電流信号出力部75が、巻線電流制御部70に含まれない構成とした点で実施の形態1と異なる。他の構成要素は、実施の形態1の構成要素と同等であるので、同じ符号を付して説明する。 As shown in FIG. 11, in the power generator of the present embodiment, the voltage signal output section 74 and the current signal output section 75 are mainly not included in the winding current control section 70 in the power supply circuit 69. It differs from the first embodiment in that Other components are the same as the components of the first embodiment, so they will be described with the same reference numerals.

つまり、本実施の形態の動力発生装置は、実施の形態1と同等の電動機18と、電動機18に電流を供給する電源回路69などから構成される。 In other words, the power generator of the present embodiment is composed of the electric motor 18 equivalent to that of the first embodiment, the power supply circuit 69 for supplying current to the electric motor 18, and the like.

電源回路69は、巻線電流制御部70などを含み、巻線電流制御部70は電流誤差増幅器71および3相2相変換部72を含む。なお、電流誤差増幅器71は、実施の形態1の電圧信号出力部32と同等である。また、3相2相変換部72は、実施の形態1の電流信号出力部34と同等である。 Power supply circuit 69 includes a winding current control section 70 and the like, and winding current control section 70 includes a current error amplifier 71 and a three-phase to two-phase conversion section 72 . Note that the current error amplifier 71 is equivalent to the voltage signal output section 32 of the first embodiment. Also, the three-phase to two-phase conversion section 72 is equivalent to the current signal output section 34 of the first embodiment.

つまり、本実施の形態の電源回路69は、上述のように、電圧信号出力部74および電流信号出力部75を、巻線電流制御部70とは別の場所に設けている。そのため、電圧信号出力部32および電流信号出力部34を異なる名称に変更し、新たな符号を付して、電流誤差増幅器71および3相2相変換部72としている。 That is, in the power supply circuit 69 of the present embodiment, the voltage signal output section 74 and the current signal output section 75 are provided separately from the winding current control section 70 as described above. Therefore, the voltage signal output section 32 and the current signal output section 34 are changed to different names and given new reference numerals to be referred to as a current error amplifier 71 and a three-phase two-phase conversion section 72 .

電源回路69の電圧信号出力部74は、実施の形態1で説明した式(2)とほぼ同等の計算式を用いて、3相1相変換を行う。式(2)と異なる点は、入力が電流Iu、Iv、Iwの代わりに電圧信号Vu、Vv、Vwとする。これにより、左辺の計算結果は、IγおよびIδの代わりに、VγおよびVδとなる。このとき、電圧信号出力部74は3相1相変換を行うため、左辺の計算結果として、利用しないVδが不要で、Vγのみが計算される。 The voltage signal output unit 74 of the power supply circuit 69 performs three-phase to one-phase conversion using a calculation formula substantially equivalent to the formula (2) described in the first embodiment. The difference from equation (2) is that the inputs are voltage signals Vu, Vv, and Vw instead of the currents Iu, Iv, and Iw. As a result, the calculation results on the left side are Vγ and Vδ instead of Iγ and Iδ. At this time, since the voltage signal output unit 74 performs three-phase to one-phase conversion, only Vγ, which is not used, is calculated as the calculation result of the left side without Vδ that is not used.

なお、電源回路69の電流信号出力部75の構成は、実施の形態1の電流信号出力部34および3相2相変換部72と同等である。 The configuration of the current signal output section 75 of the power supply circuit 69 is equivalent to the current signal output section 34 and the three-to-two phase conversion section 72 of the first embodiment.

また、本実施の形態の電源回路69は、加算器76および位相値源77を含む。 The power supply circuit 69 of this embodiment also includes an adder 76 and a phase value source 77 .

そして、電流誤差増幅器71および3相2相変換部72は、上記加算器76と位相値源77によって、積分部25の出力値である位相信号θ1にΔθ(=+5.7度)を加算した位相信号θ2が入力される。 Then, the current error amplifier 71 and the three-phase two-phase converter 72 add Δθ (=+5.7 degrees) to the phase signal θ1, which is the output value of the integration unit 25, by the adder 76 and the phase value source 77. A phase signal θ2 is input.

なお、上記で説明した以外の構成要素は、実施の形態1と同様に機能する。 Components other than those described above function in the same manner as in the first embodiment.

以上のように、本実施の形態の動力発生装置は構成される。 The power generator of this embodiment is configured as described above.

以下に、動力発生装置の動作時における電流および電圧の位相関係および制御動作について、図12を用いて、説明する。 The phase relationship between current and voltage and the control operation during operation of the power generator will be described below with reference to FIG. 12 .

図12は、同実施の形態の動力発生装置において、正常な運転状態におけるベクトル図である。 FIG. 12 is a vector diagram in a normal operating state in the power generator of the same embodiment.

なお、本実施の形態の動力発生装置は、電源回路69内での推定位相となる値として、第1の推定位相である位相信号θ1と、第2の推定位相である位相信号θ2の2値が存在する。位相信号θ2の値は、位相信号θ1の値に対して、位相値源77の出力値Δθに相当する5.7度が加算され、大きい値となる。そのため、位相信号θ2は、位相信号θ1より進んだ値となっている。 In the power generation apparatus of the present embodiment, the phase signal .theta.1 as the first estimated phase and the phase signal .theta.2 as the second estimated phase are used as the estimated phase in the power supply circuit 69. exists. The value of the phase signal .theta.2 becomes a large value by adding 5.7 degrees corresponding to the output value .DELTA..theta. of the phase value source 77 to the value of the phase signal .theta.1. Therefore, the phase signal .theta.2 has a value that leads the phase signal .theta.1.

そこで、図12のベクトル図においては、位相信号θ1での直交座標をγ1、δ1とし、位相信号θ2での直交座標をγ2、δ2としている。 Therefore, in the vector diagram of FIG. 12, the orthogonal coordinates for the phase signal .theta.1 are .gamma.1 and .delta.1, and the orthogonal coordinates for the phase signal .theta.2 are .gamma.2 and .delta.2.

この場合、位相信号θ1に関しては、実施の形態1で説明した動作が行われる。そのため、Vb=+0.5Vとした場合、標準的な着磁の強さを備える永久磁石56、57、58、59の起電力のベクトルAの、35r/minにおけるγ1、δ1の座標軸は、実施の形態1でのγ、δ軸と全く同等の状態となる。つまり、推定位相である位相信号θ1は、実施の形態1と同様に、5.7度の位相遅れを有する状態となる。 In this case, the operation described in the first embodiment is performed for the phase signal θ1. Therefore, when Vb=+0.5 V, the coordinate axes of γ1 and δ1 at 35 r/min of the electromotive force vector A of the permanent magnets 56, 57, 58, and 59 having standard magnetization strength are The state is exactly the same as the γ and δ axes in form 1 of . That is, the phase signal θ1, which is the estimated phase, has a phase delay of 5.7 degrees, as in the first embodiment.

一方、第2の推定位相である位相信号θ2は、位相値源77の出力値Δθである+5.7度が加算器76によって加算される。そのため、位相信号θ2は、位相信号θ1が有する5.7度の位相遅れがキャンセルされる。 On the other hand, +5.7 degrees, which is the output value Δθ of the phase value source 77, is added by the adder 76 to the phase signal θ2, which is the second estimated phase. Therefore, the phase signal θ2 cancels the phase delay of 5.7 degrees that the phase signal θ1 has.

これにより、図12に示すように、γ2は真のd軸であるdA軸と等しく、δ2は真のq軸であるqA軸と等しくなる。 As a result, as shown in FIG. 12, γ2 is equal to the dA-axis, which is the true d-axis, and δ2 is equal to the qA-axis, which is the true q-axis.

なお、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、電流指令値発生部28の出力である推定d軸電流指令値Iγrをゼロとし、トルクに比例する電流設定値として推定q軸電流指令値Iδrを出力するように構成している。そのため、電流Iはδ2軸上に乗るとともに、同時にqA軸上に乗る。 In the present embodiment, as in the first embodiment, the estimated d-axis current command value Iγr, which is the output of the current command value generator 28, is set to zero, and the estimated q-axis current It is configured to output a command value Iδr. Therefore, the current I rides on the δ2 axis and on the qA axis at the same time.

これにより、電動機18から見た場合、電源回路69内に存在する遅れた位相信号θ1に影響されず、磁束と電流の直交性を保つことができる。この場合、電流Iの大きさ(ベクトルの長さ)が最小となる。そのため、銅損などの損失が最小となる。その結果、電動機18を高い効率で駆動できる、動力発生装置を実現できる。 As a result, when viewed from the electric motor 18, the orthogonality between the magnetic flux and the current can be maintained without being affected by the delayed phase signal .theta.1 existing in the power supply circuit 69. FIG. In this case, the magnitude of the current I (vector length) is minimized. Therefore, loss such as copper loss is minimized. As a result, a power generator that can drive the electric motor 18 with high efficiency can be realized.

つまり、本実施の形態によれば、電源回路69の内部に2つの推定位相を設ける。これにより、推定d軸となるγ2軸における電流成分がゼロとなる。その結果、位相の遅れを持つ位相信号θ1の影響を受けずに、電流Iの制御が可能となる。 That is, according to the present embodiment, two estimated phases are provided inside power supply circuit 69 . As a result, the current component on the γ2-axis, which is the estimated d-axis, becomes zero. As a result, the current I can be controlled without being affected by the phase signal θ1 having a phase delay.

本実施の形態の電源回路69によるベクトル制御は、以下の場合、特に有効である。 Vector control by the power supply circuit 69 of this embodiment is particularly effective in the following cases.

例えば、リラクタンストルクを有効に使用できる永久磁石埋込型の電動機の場合、意図的に電流Iの位相を進ませた状態になるように制御する場合がある。この場合、起電力の大小のいずれの条件においても、電流進み角βなどと称される、永久磁石に対して、進んだ電流Iの位相となることが起こり得る。 For example, in the case of a permanent magnet embedded electric motor that can effectively use the reluctance torque, there are cases where the phase of the current I is intentionally advanced. In this case, regardless of the magnitude of the electromotive force, it is possible that the phase of the current I advances with respect to the permanent magnet, which is referred to as the current advance angle β.

このとき、起電力が小さい電動機と、起電力が大きい電動機とを、電流Iの位相を利用
して、以下の方法で判別できる。
At this time, a motor with a small electromotive force and a motor with a large electromotive force can be discriminated using the phase of the current I by the following method.

まず、起電力の異なる電動機の電流Iの位相を、それぞれ永久磁石に対する位相を測定して比較する。このとき、電流進み角βの変化が観測された電動機を、「起電力の大きさが異なると、永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電動機」と、判定できる。 First, the phases of the currents I of the motors with different electromotive forces are measured and compared with respect to the permanent magnets. At this time, the motor for which a change in the current lead angle β is observed can be determined as "a motor having characteristics in which the phase of the current with respect to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs".

なお、上記実施の形態では、3相2相変換と、2相3相変換を多用した構成を例に説明したが、これに限られない。2つの推定位相を用いた構成の場合、変換は、2相(γ1、δ1)から2相(γ2、δ2)への変換となる。そのため、より簡単な、例えば2行2列の一次変換で構成してもよい。これにより、簡単な変換構成で、十分な機能が得られる。 In the above-described embodiment, an example of a configuration in which three-phase to two-phase conversion and two-to-three phase conversion are frequently used has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For configurations with two estimated phases, the conversion is from two phases (γ1, δ1) to two phases (γ2, δ2). Therefore, it may be configured with a simpler primary transform, for example, 2 rows and 2 columns. As a result, sufficient functions can be obtained with a simple conversion configuration.

以上のように、実施の形態1から3の構成によれば、電源回路は、内部に、実際の電動機18内の位相と異なった推定位相を有する。そして、電源回路は、推定位相での第1の起電力の成分を、ゼロから、ずれた所定値となるように制御する。このとき、脱調して電動機18が停止した場合、第1の起電力を所定値に保つことができなくなる。つまり、推定速度がゼロまで低下、あるいは逆に上昇する動作となる。これにより、推定速度を用いて、電動機18の脱調の検知が可能となる。その結果、電動機18を適切に再起動することができる。 As described above, according to the configurations of the first to third embodiments, the power supply circuit internally has an estimated phase different from the actual phase in the electric motor 18 . Then, the power supply circuit controls the component of the first electromotive force in the estimated phase to be a predetermined value shifted from zero. At this time, if the motor 18 stops due to step-out, the first electromotive force cannot be maintained at a predetermined value. That is, the estimated speed decreases to zero, or conversely increases. This makes it possible to detect step-out of the electric motor 18 using the estimated speed. As a result, the electric motor 18 can be properly restarted.

しかしながら、各実施の形態において、推定位相を電源回路内に設けることは必須ではない。例えば、まず、同一速度で起電力を大および小とした試験を行う。このとき、電流の位相が変化する特性を有する電源回路の場合、脱調によって起電力がほぼゼロとなると、試験において、起電力が小となった方向と同じ方向に電流の位相が変化する。その変化が遅れ方向であれば、推定速度がゼロとなる。一方、変化が進み方向であれば、推定速度が高速に跳ね上がるという動作を行わせることが可能となる。 However, in each embodiment, it is not essential to provide the estimated phase within the power supply circuit. For example, first, a test is performed with large and small electromotive forces at the same speed. At this time, in the case of a power supply circuit having a characteristic that the current phase changes, when the electromotive force becomes almost zero due to step-out, the current phase changes in the same direction as the electromotive force becomes smaller in the test. If the change is in the lagging direction, the estimated speed will be zero. On the other hand, if the change is in the advancing direction, it is possible to cause the estimated speed to jump up at high speed.

また、実施の形態1から3によれば、電源回路内にインバータ回路35を備える。そのため、例えば15.625kHzなどの十分に高いキャリア周波数で、インバータ回路35の半導体素子をスイッチング(ONとOFF)できる。これにより、インバータ回路35から、高効率で電動機18への電力供給が可能となる。しかしながら、スイッチング動作をインバータ回路で実現することは、必須ではない。例えば、能動状態でトランジスタを働かせるA級増幅器またはB級(プッシュプル)増幅器などで構成してもよい。これにより、脱調の検知の性能に関して、同等の効果が得られる。 Moreover, according to the first to third embodiments, the inverter circuit 35 is provided in the power supply circuit. Therefore, the semiconductor element of the inverter circuit 35 can be switched (ON and OFF) at a sufficiently high carrier frequency such as 15.625 kHz. As a result, power can be supplied from the inverter circuit 35 to the electric motor 18 with high efficiency. However, it is not essential to realize the switching operation by the inverter circuit. For example, it may be composed of a class A amplifier or a class B (push-pull) amplifier that operates transistors in an active state. This provides an equivalent effect with respect to the performance of detecting out-of-step.

また、実施の形態1~3によれば、3相構成の電動機18を例に説明したが、これに限られない。例えば、電流Iの位相を確認できる構成の電動機であれば、2相以上のいかなる相の構成を有する電動機でもよい。そのため、相数に係わらず、本発明の効果を得ることができる。 Further, according to Embodiments 1 to 3, the electric motor 18 having a three-phase configuration has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, any motor having two or more phases may be used as long as the motor has a structure in which the phase of the current I can be confirmed. Therefore, the effects of the present invention can be obtained regardless of the number of phases.

また、実施の形態1から3によれば、図3に示すカップリング61のようにバックラッシュを有する動力伝達経路を有する構成を例に説明したが、これに限られない。上記動力伝達経路の場合、脱調状態でも、バックラッシュが動く際に、電動機に微小な起電力が発生することがある。さらに、動力伝達経路の弾性要素が、機構的に共振すると、同様に、電動機に微小な起電力が発生することがある。そこで、各実施の形態において、例えば第1の所定値となるVb値の絶対値を、上記現象により発生する微小な起電力よりも大きくなるように設定する。これにより、バックラッシュなどによる動力発生装置の誤動作を、未然に防止できる。 Further, according to Embodiments 1 to 3, a configuration having a power transmission path having a backlash like the coupling 61 shown in FIG. 3 has been described as an example, but the configuration is not limited to this. In the case of the power transmission path described above, even in a step-out state, a small electromotive force may be generated in the motor when the backlash moves. Furthermore, if the elastic element of the power transmission path mechanically resonates, a minute electromotive force may be generated in the electric motor as well. Therefore, in each embodiment, for example, the absolute value of the Vb value, which is the first predetermined value, is set to be larger than the minute electromotive force generated by the phenomenon described above. As a result, malfunction of the power generation device due to backlash or the like can be prevented.

また、実施の形態1から3によれば、上述したように、電動機の脱調状態を的確に検知
する。そして、再起動信号発生部から出力される再起動信号により、電動機を、再度、起動し直すことができる。このとき、再起動信号は、動力発生装置を、仕事ができる正常な運転状態に戻すように作用する。これにより、動力発生装置の正常な動作を、早期に回復できる。
Moreover, according to Embodiments 1 to 3, as described above, the out-of-step state of the electric motor is accurately detected. Then, the motor can be restarted by the restart signal output from the restart signal generator. At this time, the restart signal acts to return the power generator to a normal operating state in which work can be done. As a result, the normal operation of the power generator can be quickly restored.

なお、実施の形態1~3では、再起動信号による動力発生装置の動作について、特に言及しなかったが、以下の構成により、動作させることができる。 In the first to third embodiments, no particular reference was made to the operation of the power generation device in response to the restart signal.

具体的には、例えば電動機18の位相と関係なく、固定の電流と位相の関数を供給する、強制同期、あるいは同期運転と称される構成を用いてもよい。 Specifically, for example, a configuration referred to as forced synchronization or synchronous operation, which supplies a fixed current and phase function regardless of the phase of the motor 18, may be used.

また、高周波状の電流に対する応答から、インダクタンスの違いによる位相検知を行って、動作させる構成などがある。この場合、永久磁石が埋め込み構造など、インダクタンスの違いがある電動機に、より適している。 In addition, there is a configuration in which the phase is detected based on the difference in inductance based on the response to the high-frequency current, and the operation is performed. This case is more suitable for motors with different inductances, such as structures in which permanent magnets are embedded.

つまり、上記いずれの構成でも、電動機を再起動させて、起電力の値が十分な値となった段階で、上記実施の形態で説明した力行運転に戻すことができる。そして、それ以降に発生する脱調に関しては、同様に、適切な検知を行って、再起動を実行できる。 In other words, in any of the configurations described above, when the electric motor is restarted and the value of the electromotive force reaches a sufficient value, it is possible to return to the power running operation described in the above embodiment. Then, with regard to step-out that occurs thereafter, it is possible to appropriately detect and restart the system.

以上で説明したように、本発明の動力発生装置は、第1の物体と第2の物体と永久磁石と巻線とを有し、第1の物体と第2の物体の相対運動によって巻線に起電力を発生する電動機と、巻線に電流を供給し、起電力の大きさが異なると永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路を有する。電源回路は、脱調時における電流の周波数を、脱調前に対して変化させた後、電動機の再起動を行うように構成される。 As described above, the power generation device of the present invention has a first body, a second body, a permanent magnet, and a winding, and the relative motion of the first body and the second body causes the winding to move. and a power supply circuit that supplies a current to the windings and has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs. The power supply circuit is configured to change the frequency of the current at the time of step-out from that before step-out, and then restart the motor.

また、本発明の動力発生装置の電源回路は、起電力の大きさが小さい場合、永久磁石に対する電流の位相が進む特性を有し、電動機の速度がゼロとなる脱調時において、巻線の電流の周波数が所定値を超えた後、電動機の再起動を行うように構成してもよい。 Further, the power supply circuit of the power generator of the present invention has a characteristic that the phase of the current with respect to the permanent magnet advances when the magnitude of the electromotive force is small. The motor may be restarted after the frequency of the current exceeds a predetermined value.

また、本発明の動力発生装置の電源回路は、起電力の大きさが小さい場合、永久磁石に対する電流の位相が遅れる特性を有し、電動機の速度がゼロとなる脱調時において、巻線の電流の周波数が所定値以下になった後、電動機の再起動を行うように構成してもよい。 Further, the power supply circuit of the power generator of the present invention has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet is delayed when the magnitude of the electromotive force is small. The motor may be restarted after the frequency of the current becomes equal to or less than a predetermined value.

また、本発明の動力発生装置の電源回路は、速度信号を出力する速度信号発生部と、速度信号を時間積分した位相信号を出力する積分部と、電圧信号出力部と、電流信号出力部と、第1の起電力計算部とを有する。電圧信号出力部は、位相信号が入力されると、巻線の電圧の第1の位相成分を出力する。電流信号出力部は、位相信号が入力されると、巻線の電流の第1の位相成分と、巻線の電流の第1の位相成分と直交する巻線の電流の第2の位相成分を出力する。第1の起電力計算部は、電圧信号出力部と電流信号出力部の出力に基づいて、起電力の第1の位相成分を計算して出力する。さらに、速度信号発生部は、第1の起電力計算部の出力が第1の所定値となるように速度信号を加減するように構成してもよい。これにより、一般にベクトル制御などと呼ばれる、電流を直交座標上の2つの成分に分けて制御する構成に、容易に適用できる。これにより、巻線の電流を応答性よく制御できる。 Further, the power supply circuit of the power generator of the present invention includes a speed signal generation section that outputs a speed signal, an integration section that outputs a phase signal obtained by time-integrating the speed signal, a voltage signal output section, and a current signal output section. , and a first electromotive force calculator. The voltage signal output section outputs a first phase component of the winding voltage when the phase signal is input. When the phase signal is input, the current signal output unit outputs a first phase component of the winding current and a second phase component of the winding current orthogonal to the first phase component of the winding current. Output. The first electromotive force calculation section calculates and outputs a first phase component of the electromotive force based on the outputs of the voltage signal output section and the current signal output section. Furthermore, the speed signal generator may be configured to adjust the speed signal so that the output of the first electromotive force calculator becomes the first predetermined value. As a result, it can be easily applied to a configuration in which a current is controlled by dividing it into two components on orthogonal coordinates, which is generally called vector control. As a result, the winding current can be controlled with good responsiveness.

また、本発明の動力発生装置の電源回路は、巻線電流制御部を有する。巻線電流制御部は、巻線の電流の位相信号に同期して回転する直交座標の2つの成分である第1の電流指令値と第2の電流指令値が等しくなるように、巻線の電圧を加減するように構成してもよい。 Also, the power supply circuit of the power generator of the present invention has a winding current control section. The winding current control unit adjusts the winding current so that the first current command value and the second current command value, which are two components of orthogonal coordinates rotating in synchronization with the phase signal of the winding current, become equal. It may be configured to moderate the voltage.

これらの動力発生装置の構成によれば、電動機の巻線抵抗が大きく、速度が低い条件の場合でも、脱調状態を適切に判断できる。そして、電源回路は、脱調状態と検知した場合、早期に再起動を行って、動力発生装置の本来の機能を回復できる。これらにより、機能回復までの電気エネルギー、および時間の損失を抑制できる。 According to the configuration of these power generators, it is possible to appropriately determine the out-of-step state even when the winding resistance of the electric motor is large and the speed is low. Then, when the power supply circuit detects that it is in a step-out state, it can be restarted early to restore the original function of the power generator. These can suppress the loss of electrical energy and time until functional recovery.

本発明の動力発生装置は、適切な脱調状態の検知を行い、脱調時に電流の周波数を脱調前に対して変化させた後、電動機の再起動を行うことが可能となる。そのため、電気エネルギー、および時間の無駄の抑制など優れた性能が要望される動力源として使用される動力発生装置に適用できる。 The power generating device of the present invention can appropriately detect a state of out-of-step, change the frequency of the current at the time of the step-out from that before the step-out, and then restart the electric motor. Therefore, it can be applied to a power generator used as a power source that requires excellent performance such as control of electric energy and time wastage.

1,18 電動機
2 PWMインバータ
3,4 座標変換器
5 電流制御部
6 速度制御部
7 磁束制御部
8 第1速度推定部
9 積分器
10 第2速度推定部
11 脱調判断部
12 入力有効電力演算部
13 軸ロック判定部
14 軸ロック検出部
15,16,17 巻線
19,69 電源回路
20,70 巻線電流制御部
21 第1の起電力計算部
22,76 加算器
23 第1の所定値発生部
24 速度信号発生部
25 積分部
26 速度指令部
27,30,31 減算器
28 電流指令値発生部
32,74 電圧信号出力部
33 2相3相変換部
34,75 電流信号出力部
35 インバータ回路
37 直流電源
38,39,40,41,42,43 スイッチング素子
44 駆動回路
45 マイクロコンピュータ
45a PWM変調部
46 電流検知部
47,48,49 シャント抵抗
50 増幅器
51 第1の物体
52 第2の物体
55 鉄芯
56,57,58,59 永久磁石
60,62 軸
61 カップリング
63 負荷
65,66 クラッチ
71 電流誤差増幅器
72 3相2相変換部
77 位相値源
Reference Signs List 1, 18 electric motor 2 PWM inverter 3, 4 coordinate converter 5 current controller 6 speed controller 7 magnetic flux controller 8 first speed estimator 9 integrator 10 second speed estimator 11 out-of-step determination unit 12 input active power calculation Unit 13 Axis lock determination unit 14 Axis lock detection unit 15, 16, 17 Windings 19, 69 Power supply circuit 20, 70 Winding current control unit 21 First electromotive force calculation unit 22, 76 Adder 23 First predetermined value Generating unit 24 Speed signal generating unit 25 Integrating unit 26 Speed command unit 27, 30, 31 Subtractor 28 Current command value generating unit 32, 74 Voltage signal output unit 33 Two-phase three-phase conversion unit 34, 75 Current signal output unit 35 Inverter Circuit 37 DC power supply 38, 39, 40, 41, 42, 43 switching element 44 drive circuit 45 microcomputer 45a PWM modulation unit 46 current detection unit 47, 48, 49 shunt resistor 50 amplifier 51 first object 52 second object 55 Iron core 56, 57, 58, 59 Permanent magnet 60, 62 Shaft 61 Coupling 63 Load 65, 66 Clutch 71 Current error amplifier 72 Three-phase two-phase converter 77 Phase value source

Claims (4)

第1の物体と第2の物体と永久磁石と巻線とを有し、前記第1の物体と前記第2の物体の相対運動によって前記巻線に起電力を発生する電動機と、
前記巻線に電流を供給し、前記起電力の大きさが異なると前記永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路と、を有し、
前記電源回路は、脱調時における前記電流の周波数を、脱調前に対して変化させた後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置であって、
前記電源回路は、前記起電力の大きさが小さい場合、前記永久磁石に対する電流位相が進む特性を有し、
前記電動機の速度がゼロとなる脱調時において、前記巻線の前記電流の周波数が所定値を超えた後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置。
an electric motor having a first object, a second object, a permanent magnet, and a winding, wherein the relative motion of the first object and the second object generates an electromotive force in the winding;
a power supply circuit that supplies a current to the winding and has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs;
The power supply circuit is a power generation device configured to restart the electric motor after changing the frequency of the current at the time of step-out from that before step-out,
The power supply circuit has a characteristic that the phase of the current with respect to the permanent magnet advances when the magnitude of the electromotive force is small,
A power generating device configured to restart the electric motor after the frequency of the current in the winding exceeds a predetermined value when the speed of the electric motor is out of step.
第1の物体と第2の物体と永久磁石と巻線とを有し、前記第1の物体と前記第2の物体の相対運動によって前記巻線に起電力を発生する電動機と、
前記巻線に電流を供給し、前記起電力の大きさが異なると前記永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路と、を有し、
前記電源回路は、脱調時における前記電流の周波数を、脱調前に対して変化させた後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置であって、
前記電源回路は、前記起電力の大きさが小さい場合、前記永久磁石に対する電流位相が遅れる特性を有し、
前記電動機の速度がゼロとなる脱調時において、前記巻線の前記電流の周波数が所定値以下になった後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置。
an electric motor having a first object, a second object, a permanent magnet, and a winding, wherein the relative motion of the first object and the second object generates an electromotive force in the winding;
a power supply circuit that supplies a current to the winding and has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs;
The power supply circuit is a power generation device configured to restart the electric motor after changing the frequency of the current at the time of step-out from that before step-out,
The power supply circuit has a characteristic that when the magnitude of the electromotive force is small, the current phase with respect to the permanent magnet is delayed,
A power generating device configured to restart the electric motor after the frequency of the current in the winding becomes equal to or less than a predetermined value when the speed of the electric motor is zero.
第1の物体と第2の物体と永久磁石と巻線とを有し、前記第1の物体と前記第2の物体の相対運動によって前記巻線に起電力を発生する電動機と、
前記巻線に電流を供給し、前記起電力の大きさが異なると前記永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路と、を有し、
前記電源回路は、脱調時における前記電流の周波数を、脱調前に対して変化させた後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置であって、
前記電源回路は、速度信号を出力する速度信号発生部と、前記速度信号を時間積分した位
相信号を出力する積分部と、電圧信号出力部と、電流信号出力部と、第1の起電力計算部と、を有し、
前記電圧信号出力部は、前記位相信号が入力されると、前記巻線の電圧の第1の位相成分を出力し、
前記電流信号出力部は、前記位相信号が入力されると、前記巻線の電流の第1の位相成分と、前記巻線の電流の第1の位相成分と直交する前記巻線の電流の第2の位相成分を出力し、
前記第1の起電力計算部は、前記電圧信号出力部と前記電流信号出力部の出力に基づいて、前記起電力の第1の位相成分を計算して出力し、
前記速度信号発生部は、前記第1の起電力計算部の出力が第1の所定値となるように前記速度信号を加減するように構成される動力発生装置。
an electric motor having a first object, a second object, a permanent magnet, and a winding, wherein the relative motion of the first object and the second object generates an electromotive force in the winding;
a power supply circuit that supplies a current to the winding and has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs;
The power supply circuit is a power generation device configured to restart the electric motor after changing the frequency of the current at the time of step-out from that before step-out,
The power supply circuit includes a speed signal generator for outputting a speed signal, an integration unit for outputting a phase signal obtained by time-integrating the speed signal, a voltage signal output unit, a current signal output unit, and a first electromotive force calculator. and
When the phase signal is input, the voltage signal output unit outputs a first phase component of the voltage of the winding,
When the phase signal is input, the current signal output section outputs a first phase component of the winding current and a first phase component of the winding current orthogonal to the first phase component of the winding current. outputs a phase component of 2,
the first electromotive force calculation unit calculates and outputs a first phase component of the electromotive force based on the outputs of the voltage signal output unit and the current signal output unit;
The speed signal generating section adjusts the speed signal so that the output of the first electromotive force calculating section becomes a first predetermined value.
第1の物体と第2の物体と永久磁石と巻線とを有し、前記第1の物体と前記第2の物体の相対運動によって前記巻線に起電力を発生する電動機と、
前記巻線に電流を供給し、前記起電力の大きさが異なると前記永久磁石に対する電流の位相が異なる特性を有する電源回路と、を有し、
前記電源回路は、脱調時における前記電流の周波数を、脱調前に対して変化させた後、前記電動機の再起動を行うように構成される動力発生装置であって、
前記電源回路は、巻線電流制御部を有し、
前記巻線電流制御部は、前記巻線の電流の位相信号に同期して回転する直交座標の2つの成分である第1の電流指令値と第2の電流指令値が等しくなるように、前記巻線に印加する電圧を加減するように構成される動力発生装置。
an electric motor having a first object, a second object, a permanent magnet, and a winding, wherein the relative motion of the first object and the second object generates an electromotive force in the winding;
a power supply circuit that supplies a current to the winding and has a characteristic that the phase of the current to the permanent magnet differs when the magnitude of the electromotive force differs;
The power supply circuit is a power generation device configured to restart the electric motor after changing the frequency of the current at the time of step-out from that before step-out,
The power supply circuit has a winding current control unit,
The winding current control unit controls the winding current so that the first current command value and the second current command value, which are two components of orthogonal coordinates rotating in synchronization with the phase signal of the winding current, are equal to each other. A power generator configured to moderate the voltage applied to the windings.
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