JP7357809B1 - ドライブシステム及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
同期電動機2は、例えば界磁巻線24が設けられている励磁型同期電動機である。
同期電動機2の本体21内に回転子21R(図2)、固定子巻線(不図示)と、界磁巻線24とが設けられている。同期電動機2は、例えば、U相V相W相の3相交流電力によって駆動される。同期電動機2の本体21の詳細な説明を省略するが、一般的な構造の励磁型同期電動機を適用してよい。
図2は、実施形態の位置検出器22の配置を示す模式図である。図3Aは、実施形態の位置制御に用いる回転子位相と位置検出器22の出力信号の関係を示す図である。図3Bは、実施形態の位置制御に用いる回転子座標を示す図である。
回転子21Rの軸には、軸とともに回転する位置検出器22用の回転体22Rが設けられている。位置検出器22は、回転体22Rの位置を検出することで回転子21Rの位置(回転子位置という。)を検出する。なお、位置検出器22の検出精度は、1周を数等分に分けた角度領域を識別しうる精度を有していればよい。
インバータ3は、複数の半導体スイッチング素子を含む電力変換器である。インバータ3は、直流電力を3相交流電力に変換して、同期電動機2に供給する。インバータ3の構成に制限はなく、一般的な構成を適用してよい。
なお、制御部10は、例えば、CPUなどのプロセッサを含み、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって、第1位相推定部11と、第2位相推定部12と、駆動制御部13と、電圧積算部14と、状態判定部15と、シーケンス制御部16などの機能部の一部又は全部を実現してもよく、電気回路の組み合わせ(circuitry)によって上記を実現してもよい。制御部10は、内部に備える記憶部の記憶領域を利用して各データの転送処理、及び解析のための演算処理を、プロセッサによる所定のプログラムの実行によって実行してもよい。例えば、制御部10は、所謂コンピュータであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて構成されていてもよい。
図1Bに示すように、第2位相推定部12は、例えば、座標変換部121と、PI演算部122と、積分器123とを備える。
積分演算部112(積分)は、比例演算部111による比例演算の結果を積分して、位相Δθを生成する。位相Δθは、始動後に回転子21Rが回転した角度に相当する。
初期磁極位置推定部113は、界磁電圧フィードバックVdq_fbkに基づいて初期磁極位置θ_fbkを推定する。初期磁極位置推定部113は、次の式(1)を用いて初期磁極位置θ_fbkを演算する。
図4は、実施形態の起動時の初期磁極位置検出に係るタイミングチャートである。
この信号のHレベルは、同期電動機2に対する運転を指定し、この信号のLレベルは、停止を指定する。例えば、この信号のLレベルからHレベルへの遷移は、運転開始(又は起動)を示す。
図7は、実施形態の正常に起動しない事例を示す図である。図8は、図7に示した位相指令の初期位相の値を補正する事例を示す図である。
同期電動機2の起動前の段階とは、例えば前述の図4における時刻t0から時刻t1までの期間であってよい。この段階は、上位装置から供給される運転指令B_EXTがHレベルに遷移した後、同期電動機2の励磁を開始する前の段階にある。例えば、シーケンス制御部16がこの運転指令B_EXTの遷移を検出して、タイマーT1をスタートしたのち、タイマーT1の期間が満了しないうちに、本実施形態の処理が実施されるとよい。
初期位相指令生成部115は、運転指令B_EXTの遷移が検出された段階で、シーケンス制御部16から制御を受ける。初期位相指令生成部115は、シーケンス制御部16からの制御を受けて、位置検出器22の出力を取得する。これによって初期位相指令生成部115は、位置検出器22によって検出された回転子の位相に対応する検出位相を取得する。
実施形態の変形例について説明する。
上記の位相指令θに関わる初期位相の調整は、初期位相指令生成部115が位相θ0にオフセットを付与して調整してもよく、これに代えて、初期位相指令生成部115の指示により、積分演算部112が、その出力値である位相Δθの値を直接変更する調整方法でもよい。
Claims (7)
- 励磁型の同期電動機の起動前の回転子の初期位相に対応する位相指令値を生成する初期位相指令生成部と、
前記同期電動機の起動前に前記同期電動機が励磁される励磁期間のなかで、前記回転子の位相を検出して出力する回転子位相検出部と、
前記位相指令値を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記初期位相指令生成部は、
前記回転子位相検出部によって前記起動前の前記励磁期間のなかで検出された前記回転子の位相の検出結果を用いて、前記位相指令値を前記検出結果の前記回転子の位相に近づけるように調整する、
ドライブシステム。 - 前記同期電動機は、励磁巻線を有する励磁型同期電動機である、
請求項1に記載のドライブシステム。 - 前記同期電動機の電気角の全範囲を複数に区分した角度領域を定め、
前記回転子位相検出部は、
前記角度領域を指標にして、前記回転子の位相を検出して、
前記初期位相指令生成部は、
前記角度領域を単位にした精度で前記初期位相を調整する、
前記角度領域は、
前記同期電動機を起動させるのに必要とされる範囲のなかで、より大きく定められた所定の角度に等分されている
請求項1に記載のドライブシステム。 - 前記初期位相指令生成部は、
前記同期電動機の起動前の回転子の初期位相に対応する位相指令値の初期値を第1初期位相に定め、
前記回転子位相検出部は、
前記起動前に検出された前記回転子の位相を検出位相として出力し、
前記初期位相指令生成部は、
前記第1初期位相と前記検出位相との位相差を用いて、前記初期位相を第2初期位相にする、
請求項3に記載のドライブシステム。 - 前記初期位相指令生成部は、
前記第2初期位相を、前記検出位相に係る角度領域を分ける端部の位相に定める、
請求項4に記載のドライブシステム。 - 前記駆動制御部は、
前記起動のための制御開始から所定の期間に亘って前記位相指令値を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載のドライブシステム。 - 励磁型の同期電動機の回転子の位相を、前記同期電動機の起動前に前記同期電動機が励磁される励磁期間のなかで、検出して出力する回転子位相検出部と、
位相指令値を用いて、前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
を備えるドライブシステムのコンピュータが、
前記回転子位相検出部によって前記同期電動機の起動前の前記励磁期間のなかで検出された前記回転子の位相の検出結果を用いて、前記位相指令値を前記検出結果の前記回転子の位相に近づけるように調整して、前記同期電動機の起動前の回転子の初期位相に対応する前記位相指令値を生成する、
制御方法。
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