JPH01133590A - 同期機のトルク制御方法 - Google Patents
同期機のトルク制御方法Info
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- JPH01133590A JPH01133590A JP63197824A JP19782488A JPH01133590A JP H01133590 A JPH01133590 A JP H01133590A JP 63197824 A JP63197824 A JP 63197824A JP 19782488 A JP19782488 A JP 19782488A JP H01133590 A JPH01133590 A JP H01133590A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/28—Stator flux based control
- H02P21/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は周波数変換器により給電される同期機のトルク
制御法に関する。本方法において、機械の状態を表わす
測定された変数から始まって、機械の直軸磁束成分、横
軸磁束成分及び磁極角が決定され、磁束、励起電流及び
トルク制御電流の設定値が発生される。
制御法に関する。本方法において、機械の状態を表わす
測定された変数から始まって、機械の直軸磁束成分、横
軸磁束成分及び磁極角が決定され、磁束、励起電流及び
トルク制御電流の設定値が発生される。
同期機の周波数制御駆動装置は磁極角及び回転子位置に
応じて終局的に主磁束を調整する制御器だけでなく、高
速調整可能な周波数変換器を必要とする。１・９６０年
代からの最も古いこのような方式は、いわゆる特性曲線
制御方式（ステムラ−。
応じて終局的に主磁束を調整する制御器だけでなく、高
速調整可能な周波数変換器を必要とする。１・９６０年
代からの最も古いこのような方式は、いわゆる特性曲線
制御方式（ステムラ−。
エッチ’、 Ａｎｃｒｉｅｂｓｓｙｓｚｅｍ ｕｎｄ
ｅｌｅｃｔ、ｒｏｎｉｓｈｅＲｅｇｅｌｅｉｎｒｉｃ
ｈｔ、ｕｎｇ ｄｅｒ ｇｅｔｒｉｅｂｅｌｏｓｅｎ
ＲｏｈｒｍＭｈｌｅ。
ｅｌｅｃｔ、ｒｏｎｉｓｈｅＲｅｇｅｌｅｉｎｒｉｃ
ｈｔ、ｕｎｇ ｄｅｒ ｇｅｔｒｉｅｂｅｌｏｓｅｎ
ＲｏｈｒｍＭｈｌｅ。
Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｍｌｃｃｅｉｌｕｎｇｅｎ
５７ ｒ Ｈ，７３ｒ ＰＰ１２１−１２９（１９７
０））であり、ここでは関数発生器に記憶された特性曲
線により、可能な全ての負荷に対して定磁束及び所望の
電力比で駆動できるような値に磁流及び磁流開角度を調
整することにより固定子及び回転子磁石が制御される。
５７ ｒ Ｈ，７３ｒ ＰＰ１２１−１２９（１９７
０））であり、ここでは関数発生器に記憶された特性曲
線により、可能な全ての負荷に対して定磁束及び所望の
電力比で駆動できるような値に磁流及び磁流開角度を調
整することにより固定子及び回転子磁石が制御される。
極標で作動するこのような回転子指向駆動装置はすでに
割合成功した制御原理を代表するものではあるが、それ
と共に達成された調整機構は（例えば、圧延機等の〕精
巧な駆動装置には充分なものではなく、それは制御器が
同期機の一定状態の特性曲線に特定的に基いているため
である。
割合成功した制御原理を代表するものではあるが、それ
と共に達成された調整機構は（例えば、圧延機等の〕精
巧な駆動装置には充分なものではなく、それは制御器が
同期機の一定状態の特性曲線に特定的に基いているため
である。
１９７０年の初めに始って、いわゆるベクトル制御磁界
指向制御手順が応用されるようになって同期機の制御性
が改善された。（ブラシュケ、工７ 、 Ｄａｓ Ｖｅ
ｒｆａｈｒｅｎ ｄｅｒ Ｆｅｌｄｏｒｉｅｎｚｉｅｒ
ｕｎｇ ｚｕｒＲｅｇｅｌｕｎｇ ｄｅｒ Ｄｒｅｈ
ｆｅｌｄｍａｓｈｉｎｅ、ＴＵＢｒａｕｎｓｃｈｗｅｉ
ｇ＋ １９７４ （論文））。磁束指向において、固定
子磁石は主磁束方向に制御されるか（ダイミック磁束制
御）、もしくは主磁束に直角な方向に制御される（トル
ク軸上のトルク制御／調整）。固定子電流に依存する回
転子電流制御がしばしば磁束制御手順に加えられるが、
固定子電流の設定値に関連して電流の設定値を計算する
方法及び精度は応用によって変動する。（ピューラ。
指向制御手順が応用されるようになって同期機の制御性
が改善された。（ブラシュケ、工７ 、 Ｄａｓ Ｖｅ
ｒｆａｈｒｅｎ ｄｅｒ Ｆｅｌｄｏｒｉｅｎｚｉｅｒ
ｕｎｇ ｚｕｒＲｅｇｅｌｕｎｇ ｄｅｒ Ｄｒｅｈ
ｆｅｌｄｍａｓｈｉｎｅ、ＴＵＢｒａｕｎｓｃｈｗｅｉ
ｇ＋ １９７４ （論文））。磁束指向において、固定
子磁石は主磁束方向に制御されるか（ダイミック磁束制
御）、もしくは主磁束に直角な方向に制御される（トル
ク軸上のトルク制御／調整）。固定子電流に依存する回
転子電流制御がしばしば磁束制御手順に加えられるが、
固定子電流の設定値に関連して電流の設定値を計算する
方法及び精度は応用によって変動する。（ピューラ。
エッチ、 Ｅｉｎｆｉｉｈｒｕｎｇ ｉｎ ｄｉｅ Ｔ
ｈｅｏｒｉｅ ｇｅｒｅｇｅｌｔ、ｅｒＤｒｅｈｓｔ＋
ｒｏｍａｎＺｒｉｅｂｅ＋ Ｂｉｒｋｈａｕｓｅｒ
Ｖｅｒｌａｇ Ｂａ５ｅｌｕｎｄ ８音蟲ａｒｔ、
１９７７ ）。
ｈｅｏｒｉｅ ｇｅｒｅｇｅｌｔ、ｅｒＤｒｅｈｓｔ＋
ｒｏｍａｎＺｒｉｅｂｅ＋ Ｂｉｒｋｈａｕｓｅｒ
Ｖｅｒｌａｇ Ｂａ５ｅｌｕｎｄ ８音蟲ａｒｔ、
１９７７ ）。
公知の方法の基本的な欠点は磁極角を自由に形成させる
点にある。さらに、制動巻線の無い静止同期機において
いわゆる同期化トルク（磁極角変動に対するトルク変動
）を利用しておシ、ダイナミックトルク制御にも利用し
℃いる。磁極角が大きいと、同期化トルクが減少し、磁
極角が９０°の値を越えると純無効電流状態の”同期外
れ”となることかある。これらの方法の実用性は、ダイ
ナミックトルク制御と磁極角制御を互いに一部分離する
制動巻線により改善された。
点にある。さらに、制動巻線の無い静止同期機において
いわゆる同期化トルク（磁極角変動に対するトルク変動
）を利用しておシ、ダイナミックトルク制御にも利用し
℃いる。磁極角が大きいと、同期化トルクが減少し、磁
極角が９０°の値を越えると純無効電流状態の”同期外
れ”となることかある。これらの方法の実用性は、ダイ
ナミックトルク制御と磁極角制御を互いに一部分離する
制動巻線により改善された。
本発明に従った方式では、回転子座標において作動され
、直軸固定子電流と回転子電流を組合せて同期機の精密
な負荷調整を行う可能性が双方向に利用され、そのため
にいわゆる電機子制御法則（マード、エム、電気機械の
制御法則、パワーエレクトロニクス及び電気駆動装置の
ＩＦＡＣ制御、ローサ゛ンヌ、スイス国、１９８１年、
ＰＰ ３３−４０）があらゆる可能性を提供している
。同時にトルク制御を磁極角の制御から解放することが
でき、磁極角を独立に調整して使用環境に最適の値を有
するようにすることができる。
、直軸固定子電流と回転子電流を組合せて同期機の精密
な負荷調整を行う可能性が双方向に利用され、そのため
にいわゆる電機子制御法則（マード、エム、電気機械の
制御法則、パワーエレクトロニクス及び電気駆動装置の
ＩＦＡＣ制御、ローサ゛ンヌ、スイス国、１９８１年、
ＰＰ ３３−４０）があらゆる可能性を提供している
。同時にトルク制御を磁極角の制御から解放することが
でき、磁極角を独立に調整して使用環境に最適の値を有
するようにすることができる。
前記したことを実現するために、本発明の方法は磁極角
を磁極角制限ブロックへ向けて、磁極角が独立調整可能
な限界値よシも小さい絶対値を有する場合は磁極角に等
しいが磁極角が限界値に等しいかもしくはそれよυも大
きい絶対値ヲ有する場合には限界値に等しい制限された
磁極角を形成し、回転子の直軸に対して制限された磁極
角を形成する方向に直角なトルク制御電流の設定値が直
軸固定子電流及び横軸固定子電流の設定値として示され
、且つ直軸磁束を制限された磁極角及び磁束設定値に対
応する値に維持するために、制限された磁極角、磁束設
定値及び直軸固定子電流の設定値に基いて励起電流の設
定値が計算され、励起電流の設定値が直軸固定子設定値
を補償することを特徴としている。
を磁極角制限ブロックへ向けて、磁極角が独立調整可能
な限界値よシも小さい絶対値を有する場合は磁極角に等
しいが磁極角が限界値に等しいかもしくはそれよυも大
きい絶対値ヲ有する場合には限界値に等しい制限された
磁極角を形成し、回転子の直軸に対して制限された磁極
角を形成する方向に直角なトルク制御電流の設定値が直
軸固定子電流及び横軸固定子電流の設定値として示され
、且つ直軸磁束を制限された磁極角及び磁束設定値に対
応する値に維持するために、制限された磁極角、磁束設
定値及び直軸固定子電流の設定値に基いて励起電流の設
定値が計算され、励起電流の設定値が直軸固定子設定値
を補償することを特徴としている。
磁極角の最高許容値を越えないようにするためＫ、横軸
固定子電流の設定値は静止状態において磁束設定値に対
応する横軸磁束を発生する横軸電流値に制限され、機械
の最高許容磁極角、すなわち設定値はこの値を越えては
ならない。制動巻線を有する同期機を使用する場合には
、横軸固定子電流の設定値が計算された横軸制動巻線電
流と共に磁束設定値及び機械の最高許容磁極角に対応す
る横軸磁束を発生するような横軸電流値に制限されるよ
うに進めることができる。
固定子電流の設定値は静止状態において磁束設定値に対
応する横軸磁束を発生する横軸電流値に制限され、機械
の最高許容磁極角、すなわち設定値はこの値を越えては
ならない。制動巻線を有する同期機を使用する場合には
、横軸固定子電流の設定値が計算された横軸制動巻線電
流と共に磁束設定値及び機械の最高許容磁極角に対応す
る横軸磁束を発生するような横軸電流値に制限されるよ
うに進めることができる。
本方法の前記実施例の替シに、機械の磁極角が（自由に
選定可能な）固定値に制御され、回転子の直軸に対して
前記固定磁極角を形成する方向に直角なトルク制御電流
の設定値が直軸固定子を流と横軸固定子電流の設定値と
して示され、横軸固定子電流の設定値が磁束設定値及び
前記固定磁極角に基いて得られる横軸磁束に対応する値
を有するように調整され、直軸磁束を前記固定磁極角及
び磁束設定値に対応する値に維持するために、前記固定
磁極角、磁束設定値及び直軸固定子電流の設定値に基い
て励起電流の設定値が計算され、従って、励起電流の設
定値が直軸固定子電流の設定値を補償するように進める
こともできる。
選定可能な）固定値に制御され、回転子の直軸に対して
前記固定磁極角を形成する方向に直角なトルク制御電流
の設定値が直軸固定子を流と横軸固定子電流の設定値と
して示され、横軸固定子電流の設定値が磁束設定値及び
前記固定磁極角に基いて得られる横軸磁束に対応する値
を有するように調整され、直軸磁束を前記固定磁極角及
び磁束設定値に対応する値に維持するために、前記固定
磁極角、磁束設定値及び直軸固定子電流の設定値に基い
て励起電流の設定値が計算され、従って、励起電流の設
定値が直軸固定子電流の設定値を補償するように進める
こともできる。
第１図は同期機及び周波数変換器を具備するシステムを
示し、その制御方法に本発明が関連している。
示し、その制御方法に本発明が関連している。
図示する周波数変換器１はサイクロコンバータ（直接周
波数変換器）もしくはインバータ（中間回路を有する周
波数変換器）とすることができる。
波数変換器）もしくはインバータ（中間回路を有する周
波数変換器）とすることができる。
機械２は突極もしくは非突極同Ｍ機であり、回転子の励
起電流は独立した可制御変換器から引き出される。同期
機はブラシ型でもブラシレス屋でもよい。
起電流は独立した可制御変換器から引き出される。同期
機はブラシ型でもブラシレス屋でもよい。
次に、同期機及び同期機に給電する周波数変換機の制御
システムを簡単に示す。
システムを簡単に示す。
一同期機の相電流臘、１８及び折は電流調整器４により
制御され、その実際値は固定子からの電流トランスジュ
ーサにより測定され、その設定値は本発明により詳細に
定義される方法により得られる。電流制御ループが周波
数変換器電圧の瞬時値を決定する。
制御され、その実際値は固定子からの電流トランスジュ
ーサにより測定され、その設定値は本発明により詳細に
定義される方法により得られる。電流制御ループが周波
数変換器電圧の瞬時値を決定する。
一同期機の励起電流１．は電流調整器５により制御され
、その実際値は励起電流回路からの変流器により測定さ
れ、その設定値（１，設定値〕も本発明により詳細に定
義される方法によυ得られる。
、その実際値は励起電流回路からの変流器により測定さ
れ、その設定値（１，設定値〕も本発明により詳細に定
義される方法によυ得られる。
一躯動装置の最外側の制御／調整ループは駆動装置のト
ルク設定値（Ｔ設定値〕を決定し、それは本発明の装置
により後記するように使用されて変換器及び機械を制御
する。
ルク設定値（Ｔ設定値〕を決定し、それは本発明の装置
により後記するように使用されて変換器及び機械を制御
する。
本ンステムは機械の回転子の位置もしくは別の方法で検
索される回転子位置情報を検出する検出器６を含んでい
る。固定子１！流の測定された瞬時値１Ｒ１ｉｓ ＋
ｉＴはブロック１において回転子座標の瞬時電流値１ｄ
及び１ｑに変換される。座標のｄ軸は回転子の磁軸方向
であシ、ｑ軸はそれに直角である。第２図。回転子座標
ｄ ｅ ｑＯｄ軸は固定子座標α、βのα軸に対してα
の角度を形成する。固定子座標のα軸は機械の磁軸Ｒと
一致しており、β軸はそれに直角である。機械の磁軸Ｒ
１Ｓ、Ｔは１２０°位相制位角である。
索される回転子位置情報を検出する検出器６を含んでい
る。固定子１！流の測定された瞬時値１Ｒ１ｉｓ ＋
ｉＴはブロック１において回転子座標の瞬時電流値１ｄ
及び１ｑに変換される。座標のｄ軸は回転子の磁軸方向
であシ、ｑ軸はそれに直角である。第２図。回転子座標
ｄ ｅ ｑＯｄ軸は固定子座標α、βのα軸に対してα
の角度を形成する。固定子座標のα軸は機械の磁軸Ｒと
一致しており、β軸はそれに直角である。機械の磁軸Ｒ
１Ｓ、Ｔは１２０°位相制位角である。
′ＪＭ、流に対しては次のようである座標変換式により
、Ｒ，８、Ｔ座標をα、β座標に変換する。
、Ｒ，８、Ｔ座標をα、β座標に変換する。
電流゛に対しては次のようである変換式により、α、β
座標をａ、ｑ座標に変換する。
座標をａ、ｑ座標に変換する。
ｉｄ＝ ｉ −ｃｏｓ２ ＋ ｉβ°“” （２）
α ｉｑ ＝ ｊＬ（１” ｓｉｎλ＋１，９ ’ ｃｏｓ
λ角度αは前記した通りであり、機械の軸上に載置され
た位置角検出器６もしくは他の同等な手段により測定さ
れる。
α ｉｑ ＝ ｊＬ（１” ｓｉｎλ＋１，９ ’ ｃｏｓ
λ角度αは前記した通りであり、機械の軸上に載置され
た位置角検出器６もしくは他の同等な手段により測定さ
れる。
システムは磁束モデル（第３図、第１図、ブロック８）
を含み、機械の直及び横磁束Ψｄ及びΨｑ、砒極角ａ及
び制動巻線電流’２Ｄ及び１２゜が電流１．１ 及び励
起電流測定値１．に基いて、次のｑ ように計算される。
を含み、機械の直及び横磁束Ψｄ及びΨｑ、砒極角ａ及
び制動巻線電流’２Ｄ及び１２゜が電流１．１ 及び励
起電流測定値１．に基いて、次のｑ ように計算される。
Ψｄ ＝Ｘｈｄ （１（” １２ Ｄ ） ＋ （Ｘｈ
ａ ＋ Ｘ １． ） ｌ ｄ （３）ＦＣＩ ＝Ｘ
ｈｑｉ２ｑ ＋ （Ｘｌ、 ＋Ｘｈｑ） ｉｑ
（４）式中で、リアクタンスｘｈｄ及びＸｈｑはそれ
ぞれ機械の直及び横生りアクタンスであり、Ｘ２Ｄ及び
Ｘ２゜はそれぞれ制動巻線の直及び横漂遊リアクタンス
であり、Ｘｌ、は固定子の漂遊リアクタンスである。
ａ ＋ Ｘ １． ） ｌ ｄ （３）ＦＣＩ ＝Ｘ
ｈｑｉ２ｑ ＋ （Ｘｌ、 ＋Ｘｈｑ） ｉｑ
（４）式中で、リアクタンスｘｈｄ及びＸｈｑはそれ
ぞれ機械の直及び横生りアクタンスであり、Ｘ２Ｄ及び
Ｘ２゜はそれぞれ制動巻線の直及び横漂遊リアクタンス
であり、Ｘｌ、は固定子の漂遊リアクタンスである。
式中のりアクタンスは磁気飽和の関数もしくは定数とす
ることができる。
ることができる。
制御／調整が空隙磁束に関連する場合には、（３）及び
（４）式のＸｌ、は０としなければならない。
（４）式のＸｌ、は０としなければならない。
機械の制動巻線電流”２Ｄ及び１□。は次式から計算さ
れる。
れる。
この式は、同期機の２軸理論に従って、一般電圧及び磁
束式からラプラス変換により引き出される。
束式からラプラス変換により引き出される。
これらの式において、Ｓはラプラス変数である。
係数ｋ 、ｋ は次のようである。
ｃｄ ｔ、ｑ
時定数ＴＤ及びＴｏは次のようである。
これらの式において、
ω＝機械の電気的定格角速度
ｒ２Ｄ＝制動巻線の直軸抵抗
ｒ２Ｑ＝制動巻線の横軸抵抗
である。
機械の磁極角は次式により決定され、
” （１））
Ψｄ
機械の磁束は次式によυ決定される、
グーＸｈａ２＋ Ｆｑ２ （１２）本発
明に従って後記するように形成される固定子電流の設定
値（ｉｄ設定値及び１ｑ設定値）は固定子の座標α、β
により固定子のＲ−８−Ｔ座標に変換される（第１図、
ブロック９）。この方法は明細書の初めに示したＲ−８
−Ｔ変換の逆である。
明に従って後記するように形成される固定子電流の設定
値（ｉｄ設定値及び１ｑ設定値）は固定子の座標α、β
により固定子のＲ−８−Ｔ座標に変換される（第１図、
ブロック９）。この方法は明細書の初めに示したＲ−８
−Ｔ変換の逆である。
要約すれば、本発明は次のように作動する。
次式に従って、駆動装置の制御／調整から引き出される
トルク設定値により電流設定値（１２設定値）が形成さ
れ、 ここに、磁束Ｖ′はダ設定値、Ｖもしくは１とすること
ができる。磁束設定値（”設置）の設定値は電圧及び周
波数に対応するように形成（れる。
トルク設定値により電流設定値（１２設定値）が形成さ
れ、 ここに、磁束Ｖ′はダ設定値、Ｖもしくは１とすること
ができる。磁束設定値（”設置）の設定値は電圧及び周
波数に対応するように形成（れる。
従来の磁束指向（独国特許、第２１３２１７８号）にお
いて、この電流設定値及び１２設定値は磁束インジケー
タダに直角に維持される。この場合、トルク変動は常に
磁極角変動を伴う（同期化トルク）。磁極角が大きいと
、同期化トルクは低減し、磁極角の値が９０°に近く（
高固定子電流、弱め界磁低磁束〕しかもトルク（１２設
定値）を増大しようと試みると、同期機は磁極角が９０
°の値を越える時に”同期はずれ”を生じて純無効電流
状態に入り、横磁束が消滅する。一方、本発明の調整手
順において磁極角制御はトルク制御から切り離すことが
でき、磁極角はトルク制御とは完全に独立して制御され
るかもしくは負荷の増大時に磁極角”同期外れ”の観点
から安全な値を有するように制限される。さらに、本発
明は電流設定値が回転子座標で形成され、それにより磁
束及び電流のｄ及びｑ軸方向の精密な制御及びモータパ
ラメータの使用が可能となる。
いて、この電流設定値及び１２設定値は磁束インジケー
タダに直角に維持される。この場合、トルク変動は常に
磁極角変動を伴う（同期化トルク）。磁極角が大きいと
、同期化トルクは低減し、磁極角の値が９０°に近く（
高固定子電流、弱め界磁低磁束〕しかもトルク（１２設
定値）を増大しようと試みると、同期機は磁極角が９０
°の値を越える時に”同期はずれ”を生じて純無効電流
状態に入り、横磁束が消滅する。一方、本発明の調整手
順において磁極角制御はトルク制御から切り離すことが
でき、磁極角はトルク制御とは完全に独立して制御され
るかもしくは負荷の増大時に磁極角”同期外れ”の観点
から安全な値を有するように制限される。さらに、本発
明は電流設定値が回転子座標で形成され、それにより磁
束及び電流のｄ及びｑ軸方向の精密な制御及びモータパ
ラメータの使用が可能となる。
機械がある（一定の）磁極角δｏで駆動されると、直軸
磁束は次式で表わすことができる（第４図〕。
磁束は次式で表わすことができる（第４図〕。
（ｇａ＝＝ （／、 Ｃ０８Ｊｒ”ｘｈａ ＊ １ｆｏ
” （Ｘｈｄ＋Ｘ１．） ・ｉ６゜（制御／調整が空隙
磁束に基いている場合には上式のＸ工、は０金入れなけ
ればならない。〕この式から、補償された１、。制御に
対して、が得られる。
” （Ｘｈｄ＋Ｘ１．） ・ｉ６゜（制御／調整が空隙
磁束に基いている場合には上式のＸ工、は０金入れなけ
ればならない。〕この式から、補償された１、。制御に
対して、が得られる。
このようにして形成される１ｆｏ設定値は１ｄｏ設定値
と関連して機械を直軸値Ｖ□に固定する（第４図）。
と関連して機械を直軸値Ｖ□に固定する（第４図）。
トルクの制御／ｙ４整により設定値が決定される。
機械が発生するトルクは次のようになる。
Ｔｅ＝Ψｄ・１ｑ−Ｖｌ′ｑ・１ｄ・
従つ℃、設定値１ｄｏは次のようになる。
ｑ
機械の所望横磁束及び横磁束を定める対応する横電流設
定値は矢のようになる。
定値は矢のようになる。
Ｆ＝Ｆ・ｓｉｎδ ＝（Ｘ ＋Ｘ ）ｉ （１
５）ｑ ｒ ｈｑ ｌσ ｑ。
５）ｑ ｒ ｈｑ ｌσ ｑ。
二Ｖ
１、。設’１ｌｉｎ ｅ定（Ｍ ” ””δｒ／（
ｘｈｑ ＋ｘ１ｃ＋）（１６）電流設定値がこのように
決定されると、機械の主磁束が変ることなくＣ０点固定
、第４図）補償された０、。−’４ｏ制御によりトルク
が発生スル。
ｘｈｑ ＋ｘ１ｃ＋）（１６）電流設定値がこのように
決定されると、機械の主磁束が変ることなくＣ０点固定
、第４図）補償された０、。−’４ｏ制御によりトルク
が発生スル。
機械が低トルクで駆動されると、重磁極角の替りに負荷
に依存する可変磁極角を使用して変換器の熱応力を最少
限とすることができ、その場合には最大磁極負値は最も
有利な値に制限される、すなわち（１６）、（１４）及
び（１５）式のりは所要トルクに依存する。制限ブロッ
クを介して磁束計算器（第３図）から得られる磁極角は
”制限された”磁極角として使用することもできる。こ
の場合、トルクが増大するとトルク制御／調整装置によ
り計算される前記設定値１゜はδ≦δｍａｘならば実際
には機械の主電流設定値であり、／δ／＝δｍａｘに達
すると、横軸磁束が磁束や磁極角を変えることなく固定
１ ｑ ｏ制御により定められるように、所要付加トル
クを補償された１（−１ｄ制御により発生することがで
きる。
に依存する可変磁極角を使用して変換器の熱応力を最少
限とすることができ、その場合には最大磁極負値は最も
有利な値に制限される、すなわち（１６）、（１４）及
び（１５）式のりは所要トルクに依存する。制限ブロッ
クを介して磁束計算器（第３図）から得られる磁極角は
”制限された”磁極角として使用することもできる。こ
の場合、トルクが増大するとトルク制御／調整装置によ
り計算される前記設定値１゜はδ≦δｍａｘならば実際
には機械の主電流設定値であり、／δ／＝δｍａｘに達
すると、横軸磁束が磁束や磁極角を変えることなく固定
１ ｑ ｏ制御により定められるように、所要付加トル
クを補償された１（−１ｄ制御により発生することがで
きる。
回転子指向電流設定値は次のようにして設定値１２から
得ることができる。
得ることができる。
’ｄｏ設定値＝−１２設定値 ” Ｓ １ｎａｒｔ／、
ｒ／＝＜ａｍａＸ（ｉ ７°１）１ｑｏ設定値＝＋１
２設定値 ・ｃｏｓａ、／δｒ／≦ａｍａｘ（１７，２
）ざらに、励起［渡設定値は（１４）式に従って１、。
ｒ／＝＜ａｍａＸ（ｉ ７°１）１ｑｏ設定値＝＋１
２設定値 ・ｃｏｓａ、／δｒ／≦ａｍａｘ（１７，２
）ざらに、励起［渡設定値は（１４）式に従って１、。
−１ｄ。制御により補償された方法で形成される。
機械がこのように制御されると、−制御された磁極角に
達した時−ｉ２設定値が増大して磁束設定値及び磁極角
δ１により見込まれるよりも大きい横磁束を発生するこ
とができる。このため、１ 設定値は制限ブロックへ行
き、そこから引きＯ 出される設定値は最大許容横磁束に対応する値を越える
ことがない。トルクの立上ジ（小ざな初期トルクからの
トルク衝撃）は横磁束を制限する際制動巻線に誘起され
る電流１２゜（（６）式）を考慮して、制動巻線を有す
る機械では次のように改善することができる。
達した時−ｉ２設定値が増大して磁束設定値及び磁極角
δ１により見込まれるよりも大きい横磁束を発生するこ
とができる。このため、１ 設定値は制限ブロックへ行
き、そこから引きＯ 出される設定値は最大許容横磁束に対応する値を越える
ことがない。トルクの立上ジ（小ざな初期トルクからの
トルク衝撃）は横磁束を制限する際制動巻線に誘起され
る電流１２゜（（６）式）を考慮して、制動巻線を有す
る機械では次のように改善することができる。
ｙｑ＝ｇｔｓ１ｎδ＝（Ｘｈｑ＋Ｘｌａ”ｑ”Ｘｈｑ”
□Ｏ（１８）すなわち、 従って、本制御法において横軸制動巻線は直軸上の１．
。−１ｄ。制御と同様に横固定子電流の“ダイナミック
”補償器として働く。
□Ｏ（１８）すなわち、 従って、本制御法において横軸制動巻線は直軸上の１．
。−１ｄ。制御と同様に横固定子電流の“ダイナミック
”補償器として働く。
駆動装置が磁束（を流）の精密制御を必要とする場合に
は、機械の固定子電流を利用して磁束の精密調整を行う
ことができる。
は、機械の固定子電流を利用して磁束の精密調整を行う
ことができる。
第１図は本発明を実施する同期機及び周波数変換器を具
備するシステム、第２図は同期機の固定子と回転子及び
関連する座標系の略図、第３図は同期機の磁束モデル、
第４図は同期機の電流と磁束間の相互関係を示す位相図
である。 参照符号の説明 １・・・周波数変換器 ２・・・同期機 ４．５・・・電流調整器 ６・−・回転子位置角検出器 手続補正書（自発） 開部３ 年９月７６日
備するシステム、第２図は同期機の固定子と回転子及び
関連する座標系の略図、第３図は同期機の磁束モデル、
第４図は同期機の電流と磁束間の相互関係を示す位相図
である。 参照符号の説明 １・・・周波数変換器 ２・・・同期機 ４．５・・・電流調整器 ６・−・回転子位置角検出器 手続補正書（自発） 開部３ 年９月７６日
Claims (5)
- （１）周波数変換器により給電される同期機のトルクを
制御する方法において、機械の状態を表わす測定された
変数（ｉ＿Ｒ、ｉ＿Ｓ、ｉ＿Ｔ、ｉ＿ｆ）から始まつて
、機械の直軸磁束成分（Ψ＿ｄ）、横軸磁束成分（Ψ＿
ｑ）及び磁極角（δ）が決定され、磁束、励起電流及び
トルク形成電流の設定値（Ψ＿設＿定＿値、ｉ＿ｆ＿ｏ
＿設＿定＿値、ｉ＿２＿設＿定＿値）が生成される制御
方法において、該方法は、 計算された磁極角（δ）から制限ブロックにより、磁極
角が独立に調整可能な限界値（δ＿ｍ＿ａ＿ｘ）よりも
小さい絶対値を有する場合は磁極角（δ）に等しいが磁
極角が限界値（δ＿ｍ＿ａ＿ｘ）に等しいかもしくはそ
れよりも大きい絶対値を有する場合は限界値（δ＿ｍ＿
ａ＿ｘ）に等しい制限された磁極角（δ＿ｒ）を形成し
、回転子の直軸（ｄ）に対して制限された磁極角（δ＿
ｒ）を形成する方向に直角なトルク制御電流の設定値（
ｉ＿２＿設＿定＿値）を直軸固定子電流の設定値（ｉ＿
ｄ＿ｏ＿設＿定＿値）及び横軸固定子電流の設定値（ｉ
＿ｑ＿ｏ＿設＿定＿値）として示し、 直磁束（Ψ＿ｄ）を制限された磁極角（δ＿ｒ）及び磁
束設定値（Ψ＿設＿定＿値）に対応する値に維持するた
めに、制限された磁極角（δ＿ｒ）、磁束設定値（Ψ＿
設＿定＿値）及び固定子電流の設定値（ｉ＿ｄ＿ｏ＿設
＿定＿値）に基いて励起電流の設定値（ｉ＿ｆ＿ｏ＿設
＿定＿値）を計算して、励起電流の設定値（ｉ＿ｆ＿ｏ
＿設＿定＿値）が直固定子設定値（ｉ＿ｄ＿ｏ＿設＿定
＿値）を補償する、 ステップからなる同期機のトルク制御方法。 - （２）請求項（１）記載の方法において、さらに横固定
子電流の設定値（ｉ＿ｑ＿ｏ＿設＿定＿値）を静止状態
において機械の磁束設定値（Ψ＿設＿定＿値）及び最大
許容磁極角（δ＿ｍ＿ａ＿ｘ）に対応する横磁束（Ψ＿
ｑ）を発生する横電流値（ｉ＿ｑ＿ｏ＿Ｒ）に制限する
ステツプを有する同期機のトルク制御方法。 - （３）制動巻線及び制動巻線の横電流（ｉ＿２＿Ｑ）を
計算するコンピュータを具備する同期機に対する請求項
（１）記載の方法において、さらに横固定子電流の設定
値（ｉ＿ｑ＿ｏ＿設＿定＿値）を、計算された横制動巻
線電流（ｉ＿２＿ｑ）と共に機械の磁束設定値（Ψ＿設
＿定＿値）及び最大許容磁極角（δ＿ｍ＿ａ＿ｘ）に対
応する横磁束（Ψ＿ｑ）を発生する横電流値（ｉ＿ｑ＿
ｏ＿Ｒ）に制限するステップを有する同期機のトルク制
御方法。 - （４）周波数変換器により給電される同期機のトルク制
御方法において、機械の状態を表わす測定された変数（
ｉ＿Ｒ、ｉ＿Ｓ、ｉ＿Ｔ、ｉ＿ｆ）から始まつて機械の
直軸磁束成分（Ψ＿ｄ）、横磁束成分（Ψ＿ｑ）及び磁
極角（δ）が決定され、磁束、励起電流及びトルク制御
電流の設定値（Ψ＿設＿定＿値、ｉ＿ｆ＿ｏ＿設＿定＿
値、ｉ＿２＿設＿定＿値）が生成される制御方法におい
て、該方法は、 機械の磁極角（δ）を（自由に選定可能な）固定値（δ
＿ｏ）に調整し、 回転子の直軸（ｄ）に対して前記固定磁極角（δ＿ｏ）
を形成する方向に直角なトルク形成電流の設定値（ｉ＿
２＿設＿定＿値）を直軸固定子電流の設定値（ｉ＿ｄ＿
ｏ＿設＿定＿値）及び横固定子電流の設定値（ｉ＿ｑ＿
ｏ＿設＿定＿値）として示し、 横固定子電流の設定値（ｉ＿ｑ＿ｏ＿設＿定＿値）を磁
束設定値（Ψ＿設＿定＿値）及び前記固定磁極角（δ＿
ｏ）に基いて得られる横磁束（Ψ＿ｑ）に対応する値へ
調整し、直磁束（Ψ＿ｄ）を前記固定磁極角（δ＿ｏ）
及び磁束設定値（Ψ＿設＿定＿値）に対応する値に維持
するために、前記固定磁極角（δ＿ｏ）、磁束設定値（
Ψ＿設＿定＿値）及び直固定子電流の設定値（ｉ＿ｄ＿
ｏ＿設＿定＿値）に基いて励起電流の設定値（ｉ＿ｆ＿
ｏ設定値）を計算し、励起電流の設定値（ｉ＿ｆ＿ｏ＿
設＿定＿値）が直軸電流の設定値（ｉ＿ｄ＿ｏ＿設＿定
＿値）を補償する、 ステップからなる同期機のトルク制御方法。 - （５）請求項（１）、（２）もしくは（３）のいずれか
一項記載の同期機のトルク制御方法において、さらに、
機械の磁束（Ψ）が磁束の設定値（Ψ＿設＿定＿値）と
比較され且つ磁束の設定値と実際値との差がＰもしくは
ＰＩ型の磁束調整ブロツクへ向けられる閉調整システム
を具備し、該方法は、 機械の直軸（ｄ）に対して制限された（δ＿ｒ）もしく
は制御された磁極角（δ＿ｏ）を形成する直線の方向を
有する磁束調整ブロックの出力信号を直軸上及び横軸上
の固定子電流の付加設定値（Δｉ＿ｄ＿設＿定＿値、Δ
ｉ＿ｑ＿設＿定＿値）として示し、 究極の固定子電流設定値として、単にトルク／磁極角制
御により生じる設定値（ｉ＿ｄ＿ｏ＿設＿定＿値、ｉ＿
ｑ＿ｏ＿設＿定＿値）を使用するか、もしくは直軸上で
はトルク／磁極角制御及び磁束制御により生じる設定値
（ｉ＿ｄ＿ｏ＿設＿定＿値・Δｉ＿ｄ＿設＿定＿値）の
和を使用し、横軸上ではトルク／磁極角制御及び磁束制
御により生じる設定値（ｉ＿ｑ＿ｏ＿設＿定＿値・Δｉ
＿ｑ＿設＿定＿値）の和を使用する、ステップからなる
同期機のトルク制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI873433 | 1987-08-07 | ||
| FI873433A FI81467C (fi) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | Foerfarande foer styrning av vridmomentet hos en av en frekvensomvandlare matad synkronmaskin. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133590A true JPH01133590A (ja) | 1989-05-25 |
Family
ID=8524876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63197824A Pending JPH01133590A (ja) | 1987-08-07 | 1988-08-08 | 同期機のトルク制御方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4920306A (ja) |
| JP (1) | JPH01133590A (ja) |
| CA (1) | CA1328498C (ja) |
| DE (1) | DE3826685C2 (ja) |
| FI (1) | FI81467C (ja) |
| GB (1) | GB2208572B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2708646B2 (ja) * | 1991-04-12 | 1998-02-04 | 三菱電機株式会社 | 同期機の横軸ダンパ時定数測定装置 |
| US5386186A (en) * | 1993-08-04 | 1995-01-31 | Eaton Corporation | Stator flux oriented control |
| US5811957A (en) * | 1995-12-21 | 1998-09-22 | General Motors Corporation | Speed sensorless hybrid vector controlled induction motor with zero speed operation |
| DE19647637A1 (de) * | 1996-11-18 | 1998-05-28 | Siemens Ag | Walzstraße mit zumindest einem Walzgerüst mit Drehstromantriebssystem |
| FI106081B (fi) * | 1997-06-13 | 2000-11-15 | Abb Industry Oy | Menetelmä tahtikoneen stabiilisuuden varmistamiseksi |
| DE10063054A1 (de) * | 2000-12-18 | 2002-06-20 | Wilo Gmbh | Sensorloses Ansteuerverfahren |
| US8018193B1 (en) | 2006-12-07 | 2011-09-13 | Purdue Research Foundation | Torque ripple mitigation controller with vibration sensor delay compensation |
| US8676386B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-03-18 | General Electric Company | Fault detection system for a generator |
| US8575772B2 (en) | 2011-08-31 | 2013-11-05 | General Electric Company | Permanent magnet machine control system |
| US9663139B2 (en) | 2013-02-26 | 2017-05-30 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Electric motor feedforward control utilizing dynamic motor model |
| US10389289B2 (en) | 2014-02-06 | 2019-08-20 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Generating motor control reference signal with control voltage budget |
| US10003285B2 (en) * | 2014-06-23 | 2018-06-19 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Decoupling current control utilizing direct plant modification in electric power steering system |
| US9809247B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-11-07 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Motor control current sensor loss of assist mitigation for electric power steering |
| DE102015211863A1 (de) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | Lenze Automation Gmbh | Verfahren zum Ermitteln von stromabhängigen und/oder drehwinkelstellungsabhängigen Kenngrößen einer elektrischen Maschine und Frequenzumrichter |
| US10135368B2 (en) | 2016-10-01 | 2018-11-20 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Torque ripple cancellation algorithm involving supply voltage limit constraint |
| US11091193B2 (en) * | 2018-10-15 | 2021-08-17 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Current mode control utilizing plant inversion decoupling in electric power steering systems |
Citations (4)
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| DE3045032A1 (de) * | 1980-11-26 | 1982-07-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Synchronmaschinenfuehrung ueber ein aufgeteiltes maschinenmodell |
| US4447771A (en) * | 1981-08-31 | 1984-05-08 | Kollmorgen Technologies Corporation | Control system for synchronous brushless motors |
| DE3222271A1 (de) * | 1982-06-10 | 1983-12-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur steuerung und regelung einer synchronmaschine |
| US4490661A (en) * | 1983-07-28 | 1984-12-25 | Kollmorgen Technologies Corporation | Control system for synchronous brushless motors utilizing torque angle control |
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-
1987
- 1987-08-07 FI FI873433A patent/FI81467C/fi not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-08-03 GB GB8818480A patent/GB2208572B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-03 US US07/227,775 patent/US4920306A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-05 DE DE3826685A patent/DE3826685C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-05 CA CA000574004A patent/CA1328498C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-08 JP JP63197824A patent/JPH01133590A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JPS54104519A (en) * | 1978-02-03 | 1979-08-16 | Hitachi Ltd | Device for controlling thyristor motor |
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| JPS60141186A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-26 | Toshiba Corp | 無整流子電動機の界磁制御装置 |
| JPH044306A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-08 | Nippon Spindle Mfg Co Ltd | 油圧方向制御弁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3826685C2 (de) | 1998-06-04 |
| FI873433A (fi) | 1989-02-08 |
| FI81467B (fi) | 1990-06-29 |
| GB2208572A (en) | 1989-04-05 |
| DE3826685A1 (de) | 1989-02-16 |
| CA1328498C (en) | 1994-04-12 |
| GB2208572B (en) | 1991-09-04 |
| GB8818480D0 (en) | 1988-09-07 |
| FI873433A0 (fi) | 1987-08-07 |
| US4920306A (en) | 1990-04-24 |
| FI81467C (fi) | 1990-10-10 |
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