JPH02188178A - Commutatorless motor - Google Patents

Commutatorless motor

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Publication number
JPH02188178A
JPH02188178A JP1002926A JP292689A JPH02188178A JP H02188178 A JPH02188178 A JP H02188178A JP 1002926 A JP1002926 A JP 1002926A JP 292689 A JP292689 A JP 292689A JP H02188178 A JPH02188178 A JP H02188178A
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JP
Japan
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speed
load
torque
current
control circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP1002926A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Miyazaki
雅徳 宮崎
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control a speed while stabilizing a load by directly adding a correcting command through the a command of armature current being the output of a speed control circuit according to the angle of rotation of said load. CONSTITUTION:A speed control circuit 8 compares a speed feedback omegar with a speed reference omegar* to output the armature current reference I1r* so that said both values are equal. On the other hand, when a load torque changes in the manner of corresponding to an angle of rotation thetar, the value I1a* with a pattern of torque-correcting current reference I1a* corresponding to thetar is outputted in a torque-correcting circuit 15. Said torque-correcting current reference I1a* is added to said I1r* and, on the basis of the resulting armature current reference I1*, a current control circuit 9 control the armature current of a synchronous machine 4. When the current reference is corrected in such manner, the variation of said load torque can be directly reflected in the armature current without going by way of said speed control circuit 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は無整流子電動機に係り、特に負荷が回転角に同
期して周期的に変動する場合に安定して運転が可能な無
整流子電動機に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a non-commutator motor, and particularly to a non-commutator motor that can operate stably when the load fluctuates periodically in synchronization with the rotation angle. Regarding possible commutatorless motors.

(従来の技術) 第1O図に従来から有る無整流子電動機の構成例を示す
、第1O図において1は交流電力を直流電力に整流する
整流器、2は直流電流を平滑化するDCリアクトル、3
は直流電力を任意の周波数の交流電力に逆変換するイン
バータ、4は制御対象である周期機、5は同期機に直結
された負荷、6は同期機の速度を検出する速度センサ、
7は同期機の速度指令、8は速度制御回路、9は電流制
御回路、 1Gは位相制御回路、11はβ設定回路、1
2は同期機の位置センサ、13はβ制御回路、14は電
流センサである0以上の様に構成した回路において速度
制御回路8は速度指令7の出力である速度基準ω、と速
度センサ6の出力である速度フィードバックω、とを比
較し、両者が等しくなる様に同期機4の電機子電流基準
工□を出力する。電流制御回路9は前記電流基準工、及
び電流センサ14より得られた電流フィードバックエ、
を比較し、両者が等しくなる様に位相基準PHCを出力
する0位相制御回路10は前記位相基準PHCをもとに
整流器1にゲートパルスRECをを出力し同期機4の電
機子電流が整流器1により制御される。他方β制御回路
はインバータ3に必要な転流余裕角γと転流時の電流型
なり角U等の値より最適な制御進み角βを演算し、位置
センサにより得られた同期機4の回転子位相θ、をもと
にβ制御回路13によりインバータ3の進み角制御を行
なう、β制御回路13はインバータ3のゲートパルスI
NVを出力し、インバータ3は同期機の回転位相に応じ
た電機子電流を供給する。無整流子電動機の制御技術は
すでに公知のため、詳細な説明は省く。
(Prior Art) Fig. 1O shows an example of the configuration of a conventional non-commutator motor. In Fig. 1O, 1 is a rectifier that rectifies AC power into DC power, 2 is a DC reactor that smoothes DC current, and 3 is a rectifier that rectifies AC power into DC power.
is an inverter that reversely converts DC power into AC power of any frequency; 4 is a periodic machine to be controlled; 5 is a load directly connected to the synchronous machine; 6 is a speed sensor that detects the speed of the synchronous machine;
7 is the speed command of the synchronous machine, 8 is the speed control circuit, 9 is the current control circuit, 1G is the phase control circuit, 11 is the β setting circuit, 1
2 is a position sensor of the synchronous machine, 13 is a β control circuit, and 14 is a current sensor. In the circuit configured as above 0, the speed control circuit 8 has a speed reference ω, which is the output of the speed command 7, and the speed sensor 6. It compares the speed feedback ω, which is the output, and outputs the armature current reference value □ of the synchronous machine 4 so that both are equal. The current control circuit 9 receives current feedback obtained from the current reference circuit and the current sensor 14,
The phase control circuit 10 outputs a gate pulse REC to the rectifier 1 based on the phase reference PHC, so that the armature current of the synchronous machine 4 is adjusted to the rectifier 1. controlled by On the other hand, the β control circuit calculates the optimal control advance angle β from values such as the commutation margin angle γ required for the inverter 3 and the current type angle U during commutation, and calculates the optimum control advance angle β from the values of the commutation margin angle γ required for the inverter 3 and the current type angle U at the time of commutation, and adjusts the rotation of the synchronous machine 4 obtained by the position sensor. The β control circuit 13 controls the advance angle of the inverter 3 based on the child phase θ.
The inverter 3 outputs NV and supplies an armature current according to the rotational phase of the synchronous machine. Since the control technology for commutatorless motors is already well known, a detailed explanation will be omitted.

(発明が解決しようとする課題) 第10図の様に構成された無整流子電動機により大半の
負荷は安定に可変速しうる。しかし、レシプロコンプレ
ッサに代表される様な負荷トルクが負荷装置の回転角に
より大きく変動する負荷の場合には、安定な可変速制御
を行なうことが困難であった。この様な負荷では1回転
に1回ないし数回の大きな負荷トルク変動が有り、この
周期に同期して速度変動が生じる。可変速制御では回転
数が広範囲に変動するため負荷トルク変動や速度変動の
周波数も広範囲に変化する。このため、速度制御系の応
答をどの様に選んでも速度応答と速度変動周波数が近く
なりあるいは一致して制御困難となる速度が生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) The non-commutator motor configured as shown in FIG. 10 can stably vary the speed of most loads. However, in the case of a load such as a reciprocating compressor where the load torque varies greatly depending on the rotation angle of the load device, it has been difficult to perform stable variable speed control. With such a load, there is a large load torque fluctuation once or several times per rotation, and a speed fluctuation occurs in synchronization with this cycle. In variable speed control, the rotational speed varies over a wide range, so the frequencies of load torque fluctuations and speed fluctuations also vary over a wide range. Therefore, no matter how the response of the speed control system is selected, there will be a speed where the speed response and the speed fluctuation frequency are close to or coincide with each other, making it difficult to control.

そこで上記問題点に鑑み、本発明は回転角に同期して周
期的に変動する負荷を安定に速度制御することが可能な
無整流子電動機を提供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a commutatorless motor capable of stably controlling the speed of a load that periodically fluctuates in synchronization with the rotation angle.

【発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は負荷の回転角を検出
する位置センサと1回転角に応じた電機子電流の補正指
令を出力する手段とを有し、回転角に応じて速度制御回
路の出力である電機子電流の指令に直接前記補正指令を
加算することにより。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes a position sensor that detects the rotation angle of a load, and a means for outputting an armature current correction command according to one rotation angle, By directly adding the correction command to the armature current command which is the output of the speed control circuit according to the rotation angle.

変動負荷に対して安定に運転することのできる無整流子
電動機を提供する。
Provided is a commutatorless motor that can stably operate under fluctuating loads.

又1本発明は速度検出を負荷変動に同期して行なう手段
を有し、検出した速度が負荷変動の影響を除去できる様
にし、変動負荷に対して安定に運転することのできる無
整流子電動機を提供する。
In addition, the present invention provides a commutatorless motor that has a means for speed detection in synchronization with load fluctuations, allows the detected speed to remove the influence of load fluctuations, and is capable of stable operation against fluctuating loads. I will provide a.

(作 用) この様に構成されたものに対しては回転角に応じて必要
なトルクが速度制御を通らず制御可能なため、速度制御
応答と、負荷変動周波数とが無関係となる。
(Function) With this configuration, the necessary torque according to the rotation angle can be controlled without going through speed control, so the speed control response is independent of the load fluctuation frequency.

又、速度検出信号が負荷変動に無関係になるため、速度
制御を安定して行なうことができる。
Furthermore, since the speed detection signal is independent of load fluctuations, speed control can be performed stably.

(実施例) 以下本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図に示すように15は同期記の発生トルクを補正す
るためのトルク補正回路である。第1図において速度制
御回路8は速度基準ω、と速度フィードバックω、とを
比較し、両者が等しくなる様に同期機4の電機子電流基
準xxrを出力する。−方負荷5のトルク変動を回転角
θ、よりトルク補正回路15により演算し、必要なトル
クに応じたトルク補正電流基準Iz11を前記xzrに
加算する。この結果得られた電機子電流基準工、をもと
に電流制御回路9が同期機4の電機子電流を制御する。
As shown in FIG. 1, reference numeral 15 is a torque correction circuit for correcting the generated torque of the synchronizer. In FIG. 1, the speed control circuit 8 compares the speed reference ω and the speed feedback ω, and outputs the armature current reference xxr of the synchronous machine 4 so that the two become equal. The torque fluctuation of the - side load 5 is calculated from the rotation angle θ by the torque correction circuit 15, and a torque correction current reference Iz11 corresponding to the required torque is added to the xzr. The current control circuit 9 controls the armature current of the synchronous machine 4 based on the armature current standard obtained as a result.

前記トルク補正回路15の動作を第2図を用いて説明す
る。
The operation of the torque correction circuit 15 will be explained using FIG. 2.

第2図において横軸は負荷および電動機の回転角θ1.
縦軸Tは負荷トルク、Ixaはトルク補正電流基準であ
る0回転角θ、に対応して負荷トルクが変わる場合、ト
ルク補正回路15の中にトルク補正電流基準Ixaのパ
ターンをもって01に対応したIzaを出力する。この
負荷トルクの変動は1回転当り1回に限られることはな
く、1回転の整数倍であるなら同様にトルク補正電流基
準のパターンを作ることが可能である。この様な電流基
準の補正を行なうことにより負荷トルクの変動を速度制
御回路8を経由せず直接電機子電流に反映することがで
きる。
In FIG. 2, the horizontal axis represents the load and the motor rotation angle θ1.
When the load torque changes corresponding to the vertical axis T is the load torque and Ixa is the torque correction current reference 0 rotation angle θ, the torque correction circuit 15 has a pattern of the torque correction current reference Ixa and Iza corresponding to 01. Output. This variation in load torque is not limited to once per revolution, but if it is an integral multiple of one revolution, it is possible to similarly create a pattern based on the torque correction current. By correcting the current reference in this manner, fluctuations in load torque can be directly reflected in the armature current without going through the speed control circuit 8.

次に本発明の他の実施例について第3図を用いて説明す
る。なお第1図と同一の構成要素については同一符号を
付し、その説明を省く、第3図において16は同期機4
と負荷5との間に入れた変速ギアである。ギア16によ
り同期機4と負荷5との速度は異なるため、同期機の回
転角と負荷の回転角は同一でなくなる。負荷変動は負荷
の回転角に対応して発生するため1位置センサ12は負
荷に取付けてこの出力θ、を用いてトルク補正を行なう
ことにより負荷トルク変動に対応したトルク出力を得る
ことができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Components that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations are omitted. In FIG.
This is a transmission gear inserted between the load 5 and the load 5. Since the speeds of the synchronous machine 4 and the load 5 differ due to the gear 16, the rotation angle of the synchronous machine and the rotation angle of the load are no longer the same. Since load fluctuation occurs in response to the rotation angle of the load, the 1-position sensor 12 is attached to the load and the output θ is used to perform torque correction, thereby making it possible to obtain a torque output corresponding to the load torque fluctuation.

第1図の実施例の変形例につき第4図を用いて説明する
。第4図において17はパターン補正回路である。前記
トルク補正回路15が有するトルク補正電流基準パター
ンに対し、一定の条件下で修正を行ない最適なトルク補
正電流基準パターンを得る。すなわち一定の速度基準ω
1で同期機を運転しているとき速度制御回路8の出力I
xl’又は速度基準ω、と速度フィードバックω、との
偏差Δω、が一定となる様パターン補正回路17の出力
Pを用トルク補正電流基準パターンを修正する。つまり
いて一定速度基準ω1という条件下で発生する速度変動
を0とすることによりトルク補正電流基準パターンを最
適化することができる。
A modification of the embodiment shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 4. In FIG. 4, 17 is a pattern correction circuit. The torque correction current reference pattern possessed by the torque correction circuit 15 is corrected under certain conditions to obtain an optimal torque correction current reference pattern. That is, a constant speed reference ω
When the synchronous machine is operating at 1, the output I of the speed control circuit 8
The torque correction current reference pattern is corrected using the output P of the pattern correction circuit 17 so that the deviation Δω between xl' or the speed reference ω and the speed feedback ω is constant. In other words, the torque correction current reference pattern can be optimized by setting the speed fluctuation that occurs under the condition of constant speed reference ω1 to 0.

第5図に本発明の異なる実施例を示す、第5図において
18はサンプルホールド回路である。負荷変動により速
度フィードバックω、も回転角θ、と同期して変動を生
じる。これはトルク補正を理想的に行なえれば速度変動
を生じないが、実際には周期的な変動を生じ、このため
に速度制御回路8の出力11rも変動する。この変動は
速度制御応答や負荷変動の周波数によって変化し、速度
制御の安定性に影響を与える。この周期的な速度の変動
を除去するため、回転角θ1がある特定の位置になった
タイミングで速度センサ6の出力ω、。をサンプルホー
ルドし、その結果を速度フィードバックω、としてフィ
ードバックする。これを第6図により説明する。第6図
は回転角θ4により負荷トルクが図の様に変動した場合
、同期機の速度ω、。も同じ周期で変動するため、ある
回転角or。
FIG. 5 shows a different embodiment of the present invention. In FIG. 5, 18 is a sample and hold circuit. Due to load fluctuations, the speed feedback ω also fluctuates in synchronization with the rotation angle θ. This does not cause speed fluctuations if the torque correction is ideally performed, but in reality, periodic fluctuations occur, and as a result, the output 11r of the speed control circuit 8 also fluctuates. This variation changes depending on the frequency of speed control response and load fluctuation, and affects the stability of speed control. In order to eliminate this periodic speed fluctuation, the output ω of the speed sensor 6 is adjusted at the timing when the rotation angle θ1 reaches a certain specific position. is sampled and held, and the result is fed back as speed feedback ω. This will be explained with reference to FIG. Fig. 6 shows the speed ω of the synchronous machine when the load torque varies as shown in the figure depending on the rotation angle θ4. also fluctuate with the same period, so a certain rotation angle or.

で速度ω、。をサンプリングし、以降θ。までホールド
しておくことにより周期性の変動を除去できることを示
したものである。
and the speed ω,. , and henceforth θ. This shows that periodic fluctuations can be removed by holding the period up to .

第7図に本発明の他の実施例を示す、第7図において1
9は微分回路である。速度センサを用いず同期機の速度
を位置センサ12の出力である回転角θ1を微分するこ
とにより求める。この速度ωr。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG.
9 is a differential circuit. The speed of the synchronous machine is determined by differentiating the rotation angle θ1, which is the output of the position sensor 12, without using a speed sensor. This speed ωr.

を前記サンプルホールド回路18により周期変動除去を
行ない速度フィードバックω、として用いる。
The sample-and-hold circuit 18 removes periodic fluctuations and uses it as the speed feedback ω.

第8図に本発明の他の実施例を示す、第8図は第5図の
実施例よりトルク補正回路15を除いたものである。こ
の場合速度フィードバックω、は負荷変動による周期変
動分を除去しているため、電流子電流基準I□は一定と
なる。従って同期機4の電機子電流も一定であり、同期
機は一定トルクを出力する。一方負荷トルクは周期性を
もって変動しているため、速度の周期的な変動は抑制で
きない、ωraは周期的な変動を生ずるが、速度制御回
路8には影響がないため、制御の安定性を保つことがで
きる。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention, in which the torque correction circuit 15 is removed from the embodiment of FIG. In this case, since the speed feedback ω removes periodic fluctuations due to load fluctuations, the ampere current reference I□ remains constant. Therefore, the armature current of the synchronous machine 4 is also constant, and the synchronous machine outputs a constant torque. On the other hand, since the load torque fluctuates periodically, periodic fluctuations in speed cannot be suppressed. Although ωra causes periodic fluctuations, it does not affect the speed control circuit 8, so control stability is maintained. be able to.

第9図に本発明の他の実施例を示す、第9図は第7図よ
りトルク補正回路15を除いたものである。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention, in which the torque correction circuit 15 is removed from FIG. 7.

第8図と同様に速度の変動は抑制できないが、サンプル
ホールド回路18により速度フィードバックω1、電流
基準I□が変動することは避けられ、制御の安定性を維
持できる。
Although speed fluctuations cannot be suppressed as in FIG. 8, the sample-and-hold circuit 18 prevents fluctuations in speed feedback ω1 and current reference I□, thereby maintaining control stability.

(発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば負荷トルクが回転角
に同期して大きく変動する場合に、安定して速度制御を
行なうことのできる無整流子電動機を提供することがで
きる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to provide a commutatorless motor that can perform stable speed control when the load torque fluctuates greatly in synchronization with the rotation angle. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図。 第2図は第1図のトルク補正回路の動作説明図。 第3図から第5図および第7図から第9図までは本発明
の他の実施例を示す概要構成図、第6図は速度のサンプ
ルホールド動作を説明する図、第to(Elは従来の制
御装置を示す概要構成図である。 4・・・同期機、     5・・・負荷、6・・・速
度センサ、   12・・・位置センサ、15・・・ト
ルク補正回路、 16・・・ギア、17・・・パターン
補正回路。 18・・・サンプルホールド回路、19・・・微分回路
。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同    第子丸   健 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the torque correction circuit shown in FIG. 1. 3 to 5 and 7 to 9 are schematic configuration diagrams showing other embodiments of the present invention, FIG. 6 is a diagram explaining the speed sample and hold operation, and It is a schematic configuration diagram showing a control device of 4...Synchronous machine, 5...Load, 6...Speed sensor, 12...Position sensor, 15...Torque correction circuit, 16... Gear, 17...Pattern correction circuit. 18...Sample hold circuit, 19...Differential circuit. Agent Patent attorney Nori Chika Ken Yudo Daishimaru Ken Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  同期機の回転子位置を検知する手段を具備し、検知し
た位置角に対応して電機子電流の位相を決定するよう構
成した無整流子電動機において、前記検知した位置角に
応じて前記電機子電流の振幅を増減することを特徴とす
る無整流子電動機。
In a non-commutator motor, the motor is configured to include means for detecting the rotor position of a synchronous machine and to determine the phase of an armature current in accordance with the detected position angle. A commutatorless motor characterized by increasing or decreasing the amplitude of current.
JP1002926A 1989-01-11 1989-01-11 Commutatorless motor Pending JPH02188178A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1002926A JPH02188178A (en) 1989-01-11 1989-01-11 Commutatorless motor

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000014864A1 (en) * 1998-09-04 2000-03-16 Kone Corporation Method for controlling a current-regulated motor
JP2013531459A (en) * 2010-06-22 2013-08-01 エアリステック・コントロール・テクノロジーズ・リミテッド Control device

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