JPH01303091A - 同期電動機制御装置 - Google Patents

同期電動機制御装置

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JPH01303091A
JPH01303091A JP63131012A JP13101288A JPH01303091A JP H01303091 A JPH01303091 A JP H01303091A JP 63131012 A JP63131012 A JP 63131012A JP 13101288 A JP13101288 A JP 13101288A JP H01303091 A JPH01303091 A JP H01303091A
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JP
Japan
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circuit
motor
voltage
synchronous
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP63131012A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuji Soeda
添田 勝二
Jintaro Hishinuma
菱沼 仁太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamamoto Electric Corp
Original Assignee
Yamamoto Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yamamoto Electric Corp filed Critical Yamamoto Electric Corp
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Priority to DE68925063T priority patent/DE68925063T2/de
Publication of JPH01303091A publication Critical patent/JPH01303091A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/03Synchronous motors with brushless excitation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (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。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、同期電動機の制御装置に関するものである。 (従来の技術) 同期電動機は、同期速度以外ては回転せす、その始動ト
ルクかほとんと零に近いため、特殊な起動装置を必要と
し、構成か複雑かつ高価となる。 また、同期電動機は、電源周波数か極数を変化させるこ
とによって速度制御を行うこともできるか、こうした速
度制御か可能なものの場合には、高速時には負荷電流が
比較的に少ないものの、低速になるにしたがって負荷電
流が増加するために、高速から低速まで広範囲に速度調
整するのが困難である。 このような問題点を解決するために、本出願人は昭和6
0年11月13日に「同期電動機制御装置」を提案した
。この装置は、駆動制御回路において、周波数制御信号
により制御される三相矩形波発信回路の出力と位相制御
信号とを比較し、通電位相を演算制御することによって
、自動的に同期電動機の起動を制御しようとするもので
ある。 そして、この装置では、上記駆動制御回路て電流値を微
分してトルクに不要な電流入力をカットすることにより
、常に周波数に最適な位相通電角による自動的な制御を
行い、高速から低速まて安定した運転を可能と11−る
ものである。 ところか、前記制御装置は、負荷によフてロータの磁石
位置か変化し、遅わたり進んだりするために、実際には
的確な制御かてきない場合を生じた。このために本出願
人は特願昭62−259399号において、その改良装
置を出願した。この改良装置ては、多相電動機のステー
タホックスのPT−次側にロータの位置を検出するホー
ルセンサを設り、このホールセンサからの位置検出信号
と前記位相制御信号とを、前記駆動1liIJ御回路に
おいて比較演算することにより、電流値の微分たけては
不充分であった電流制御を的確に行うようにしている。 (発明か解決しようとする問題点) しかしなから、こうした制御装置の場合、発振周波数を
零より直線的に所定の高周波数まて増加するよう指示1
−る周波数制御信号を出力する周波数調整回路を備え、
この制御信号によってモータの起動を行うようにしてい
る関係上、急激な立上りか期待てきない。 また、モータのトルク特性に対応して許容できる負荷か
かかるような場合には問題を生じないちのの、負荷がト
ルク曲線より外れてしまったような場合、つまり、まか
ないきれないような負荷か生じた場合には、脱調して起
動か不能となる。 本発明はこのような問題点に鑑み、安価かつ簡単な構造
で、急速な立上りと安定した運転及び速度調整の可能な
同期電動機の制御装置を提供することを目的とするもの
である。 (問題点を解決するための手段) 本発明は上記した問題点を解決するために、多相同期電
動機と、 多相矩形発振回路と、 上記多相同期電動機のロータのWt極の位置検出を行う
磁極位置検出手段と、 上記ロータの回転周波数に比例した直流電圧を発生させ
る第1の直流電圧発生回路と、上記多相矩形発振回路か
らの周波数に対応した直流電圧を発生させる第2の直流
電圧発生回路と、 上記した両筒流電圧発生回路の出力信号を比較し、後者
の直流電圧が前者の直流電圧よりも上まわるときにのみ
出力信号を発する比較回路と、上記比較回路からの出力
信号が人力されているときには、前記磁極位置検出手段
からの出力信号にしたかって前記電動機の励磁駆動回路
に上記電動機をブラシレスモータとして駆動させる信号
を発する一方、上記比較回路からの出力信号か人力され
なくなったときには、前記多相矩形発振回路からの出力
信号にしたかって上記励磁駆動回路に電動機を同期電動
機として駆動させる信号を出力する駆動制御回路とを 備えている点に特徴を有するものである。 (作用) 本発明においては、電源スィッチをONすると、発振回
路は所定の周波数を発振し、その周波数は第2の直流電
圧発生回路において対応した直流電圧としてとりたされ
、比較器に入力される。 また、ロータの磁極位置検出手段によって発生した電圧
は第1の直流電圧発生回路においてロータの回転周波数
に比例した直流電圧としてとったされ、同様に比較器に
人力される。比較器は両型圧を比較し、ロータ側の電圧
が発振回路側の電圧よりも低いとき、即ち、ロータの回
転数か同期速度に達しないときにのみ出力信号を発し、
この出力信号か駆動制御回路に送られて電動器をブラシ
レステータとして起動運転させる。一方、ロータ側の電
圧と発振回路側の電圧か等しくなったとき、即ち、ロー
タの回転数が同期速度に達したときには、比較器から出
力信号か発せられJ゛、発振回路側から駆動制御回路に
送られた同期電動機駆動信号に基ついて、上記電動機は
同期電動機として駆動運転される。従って、起動時には
ブラシレスモータの起動特性によフて起動され、同期速
度に達したときに同期電動機に切換えられて運転される
のて、急速な立上りと安定した駆動運転を行い得るもの
である。 (実施例) 第1図は本発明による同期電動機制御装置のブロック図
である。 2は多相同期電動機て、本実施例ては三相同期電動機と
するか、本発明はこれに限定されず、L相、4相等の同
期電動機にも同様に適用てきる。 4は旧j周波発振回路て、発振周波数は数10 K l
(Zである。小型の装置て効率良く電動機の電機子に励
磁電流を供給湯−るため、発振周波数は高周波としであ
る。この高周波は、三相矩形発振回路6に供給されると
共に位相反転増幅回路8にも送られて正相及び逆相の信
号を得る。 三相矩形発振回路6は、高周波発振回路からの出カイ言
号に応答して同期速度に対応した周波数の高周波を発振
する。三相矩形発振回路6からの所定周波数の出力信号
は、電動機2を同期速度で回転させるための駆動(S号
発生回路26に供給されると共に後述する第2の直流電
圧発生回路22に供給される。 また、位相反転増幅回路8の出力信号は励磁電力増幅回
路10によって増幅された後、回転変成器12を励磁す
る。14は直流変換機て、回転変成器から供給される高
周波信号を整流して回転子の電機子コイルに供給する。 16はロータの磁極位置検出手段て、例えば同期電動機
2のステータホックスのPTI次側にホールセンサを設
け、このホールセンサによってロータとステータの相対
位置を検出1−る。この検出信号は正負の電圧となって
現れ、増幅回路18によって増幅される。この増幅され
た電圧は、駆動制御回路28を構成するプラスレスモー
フの駆動信号発生回路30に供給されると共に、第1の
直流電圧発生回路20に供給される。 第1の直流電圧発生回路20は、−[二部増幅回路18
からの出力電圧を検出し、これを微分後、積分して、ロ
ータの回転周波数に比例した直流電圧を得る。22は第
2の直流電圧発生回路て、前記した三相矩形発振回路か
らの所定周波数の電圧を検出し、これを微分後、積分し
て周波数に対応した直流電圧を得る。両出力電圧は比較
器24にそのまま人力される。比較器24は、」]記両
出力電圧を比較して、ロータ側の電圧が発振回路側の電
圧よりも低いどきにのみ駆動制御回路28に出力信号を
送る。 駆動制御回路28は、上記電動機2をブラシレスモータ
として駆動させるための信号を発生ずる回路30と、上
記した電動機2を同期速度て回転させるための駆動信号
を発生J−る回路26と、切換えスイッチ32とを備え
、切換えスイッチ32は、前記した比較器24からの出
力信号か人力されているときには、ブラシレスモータと
しての駆動信号発生回路30と電動機2の励磁駆動回路
34とを導通させ、前記した第1及び第2の直流電圧発
生回路の電圧か等しくなって比較器24からの出力信−
号か人力されなくなったときには、同期速度ての回転を
保持させるだめの駆動信号発生回路26と励磁駆動回路
34とを導通させるよう、切換え動作する。 第2図は、本発明に係る同期電動機制御装置の典型的実
施例の回路図である。 三相矩形発振回路6は3個のオペアンプ61゜62.6
3から成る。磁極位置検出手段は3個のホールセンサか
ら成り、ロータとステータの相対位置を検出し、この位
置検出信号は抵抗161〜166を介してオペアンプ1
67〜169に人力される。 第1の直流電圧発生回路20は、上記したオペアンプ1
67〜169の各出力′
【に圧を3倍に検出1−るため
の検出抵抗201〜203をイ]−1−る。この抵抗2
01〜203による検出電圧はオペアン204のプラス
端子に入力されて増幅され、コンデンサ205と抵抗2
06によって微分された後、2つのコンデンサ207,
208と抵抗209によって積分され、直流電圧に変換
されてコンパレータ24のマイナス端子に入力される。 第2の直流電圧発生回路22は三相矩形発振回路6のオ
ペアンプ61〜63の各出力電圧を3倍に検出するだめ
の抵抗221〜223を91し、その検出電圧は、オペ
アンプ224のプラス端子に人力されて増幅され、コン
デンサ225と抵抗226によって微分された後、コン
デンサ227゜228と抵抗229によって積分され、
直流電圧に変換されてコンパレータ24のプラス端子に
人力される。 従って、コンパレータ24の入力端子には、ロータの回
転数に比例した電圧と、発振器の周波数に比例した電圧
とか加えられ、発振周波数よりも回転数か小さいときに
のみ、その出力端子に電圧か発生ずる。 駆動制御回路30は、3個のオペアンプ301〜303
を備え、そのプラス側の入力端子には、発振器のオペア
ンプ61〜63の出力と、コンパレータ24からの出力
とか供給され、マイナス側の入力端子には磁極位置検出
手段16のオペアンプ167〜168からの出力等か供
給され、+if記した機能に基ついて駆動回路34に制
御信号を送る。尚、符号32は放電作用によって前記し
た切換えスイッチの機能を有するタイオートである。 この回路において、′1L源スイッチ1をONすると、
日相矩形発信回路6の発イJ0周波数は直ちに所定の周
波数となり、第2の直流電圧発生回路22を介してコン
パレータ24のプラス端子にこれに対応した電圧か加え
られる。他方、電動機2は回転していないのて、第1の
直流電圧発生回路20を介してコンパレータ24のマイ
ナス端子に加えられる電圧は零に近い。従って、コンパ
レータ24の出力端子には電圧か発生し、整流子SRI
〜SR3を介して駆動制御回路30のオペアンプ3】2 01〜303のプラス端子にこの電圧か加えられる。オ
ペアンプ301〜303のマイナス端子には磁極検出手
段16からの出力か(j<給されているのて、電動機2
はブラシレスモータとしての起動を始める。 電動機2の回転数か発信周波数を越えるまでは、上記し
た状態か糾持される。同期速度に達すると、コンパレー
タ24の出力電圧が零となり、そのプラス側の入力端子
の電圧は整流素子32を通って放電される。一方、駆動
制御回路のオペアンプには、同期速度て回転させるため
の駆動信号か人力されているので、ロータはその回転数
を発信周波数に維持したままて、同期電動機として動作
1−るものである。また、同期電動機に切り換えられた
後は、回転に不要な電流部分は本回路においてカットさ
れる。 尚、本発明は、二相の同期電動機に限らず、他の相数の
同期電動機においてもそのまま適用し得るものてあり、
その場合、上記実施例におりる直流電圧発生回路て用い
た検出抵抗は、同期電動機の相数に応じて適宜変更され
る。 (効果) 以上述へたように本発明によれば、ロータか同期速度に
達するまては電動機はブラシレスモータとして駆動され
、同期速度に達した後は、所定周波数の同期電動機に移
行するのて、起動時にはブラシレスモータの起動特性を
活かして急激な立−につを確実に行うことがてきるばか
ってなく、同期回転後は安定した運転か可能となり、そ
の速度調整も容易である利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る同期電動機制御装置のブロック
図、第2図は本発明の一実施例に係る同期電動機制御装
置の回路図である。 2・・・同期電動機、 6・・・三相矩形発信回路、 16・・・磁極位置検出手段、 20・・・第1の直流電圧発生回路、 22・・・第2の直流′重圧発生回路、24・・・コン
パレータ、 30・・・駆動制御回路、 34・・・電動機駆動回路 特許出願人  出来?に気 株式会社 代理人    弁理士 植1)茂樹

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、多相同期電動機と、 多相矩形発振回路と、 上記多相同期電動機のロータの磁極の位置検出を行う磁
    極位置検出手段と、 上記ロータの回転周波数に比例した直流電圧を発生させ
    る第1の直流電圧発生回路と、 上記多相矩形発振回路からの所定周波数に対応した直流
    電圧を発生させる第2の直流電圧発生回路と、 上記した両直流電圧発生回路の出力信号を比較し、後者
    の直流電圧が前者の直流電圧よりも上まわるときにのみ
    出力信号を発する比較回路と、 上記比較回路からの出力信号が入力されているときに、
    前記磁極位置検出手段からの出力信号にしたがって前記
    電動機の励磁駆動回路に上記電動機をブラシレスモータ
    として駆動させる信号を発する一方、上記比較回路から
    の出力信号が入力されなくなったときに、前記多相矩形
    発振回路からの出力信号にしたがって上記励磁駆動回路
    に電動機を同期電動機として駆動させる信号を出力する
    駆動制御回路とを 備えた同期電動機制御装置。
JP63131012A 1988-05-27 1988-05-27 同期電動機制御装置 Pending JPH01303091A (ja)

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EP89106664A EP0343363B1 (en) 1988-05-27 1989-04-14 Motor control system
DE68925063T DE68925063T2 (de) 1988-05-27 1989-04-14 Motorregelsystem

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DE68925063D1 (de) 1996-01-25
EP0343363B1 (en) 1995-12-13
EP0343363A2 (en) 1989-11-29
EP0343363A3 (en) 1990-12-05

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