JPH0239194B2 - - Google Patents

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JPH0239194B2
JPH0239194B2 JP57096606A JP9660682A JPH0239194B2 JP H0239194 B2 JPH0239194 B2 JP H0239194B2 JP 57096606 A JP57096606 A JP 57096606A JP 9660682 A JP9660682 A JP 9660682A JP H0239194 B2 JPH0239194 B2 JP H0239194B2
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JP
Japan
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signal
speed
predetermined
distributor
synchronous motor
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JP57096606A
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Shotaro Murakami
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電流形電力変換装置によつて同期
電動機を駆動する同期電動機の駆動装置に関する
ものである。
近年、サイリスタ等を用いた電流形電力変換装
置を用いて同期電動機を駆動する場合が多くな
り、特に電力分野において、発電電動機の起動装
置としてこの駆動方式が取り入れられつつある。
第1図は従来の発電電動機起動装置の構成図を示
す。この第1図において1は三相交流電源、2は
交流/直流コンバータ、3は平滑リアクトル、5
a,5bは発電電動機4の回転子の位置を検出す
る2種類の分配器、6は前記分配器5a,5bの
信号切り換えとゲート信号を作る分配器切換回
路、7は前記ゲート信号に応じた矩形波電流をつ
くるインバータ、8は直流電流検出器、9は速度
検出器、10は基準信号、11は電流及び速度制
御回路、4bは界磁回路である。
次にこの従来装置の動作について説明する。こ
の装置は発電電動機を速度零から同期速度まで駆
動する装置であり、発電電動機の交流電流を制御
しており、その大きさはコンバータ2で、周波数
はインバータ7で制御している。コンバータ2
は、電流制御回路11によつて直流電流idが基準
電流10aに等しくなるように位相制御されてお
り、電流指令は運転中一定である。前記インバー
タ7は、分配器5a,5bによつて検出された回
転子位置に応じて、各相電流を流すように制御さ
れ、発電電動機の回転周波数と同期した周波数の
電流を作つている。
インバータ7の転流は発電電動機の逆起電力を
利用しており、転流時、消弧すべきサイリスタに
サイリスタのターンオフ時間以上の逆電圧が印加
するように分配器の位置が決定され、第2図aに
示すように分配器信号U1は、発電電動機の無負
荷誘起電圧VU-Wよりγ=γ1だけ進んだ位相に設
定され、分配器5bX1,V1…Z1も同様に各相に応
じて設定される。速度が低い時には、上記逆起電
力が小さく利用できないため、転流ごとに直流電
流を零にする断続起動方式を用いて起動される。
その時、分配器位相は、トルクが最大に出る位置
に選定され、第2図bに示すように、分配器信号
U0は、発電電動機の無負荷誘起電圧VU-W=0の
位相に等しく、γ=0゜に設定される。分配器5a
のX0,V0…Z0も同様に各相に応じて設定される。
分配器5aと5bの切換えは分配器切換回路6に
よつて行なわれる。このように、12個の分配器を
用いて、低速時0〜N1では、分配器5aによつ
て断続起動、高速時N1〜N0では分配器5bによ
つて一定進み角制御で運転されている。
従来の電流形電力変換装置を用いて同期電動機
を駆動する装置は以上のように構成されているの
で、分配器が12個必要であり、その調整も時間と
精度を要し、又、一定進み角制御のため進み角が
最高速度で規定されるため、ほとんどの領域にわ
たつてトルクが小さく力率が悪く、トルクリツプ
ルが大きく、加速時間も長いなどの欠点があつ
た。
この発明は上記のような従来の欠点を除去する
ためになされたもので、従来装置と速度フイード
バツク信号と除算器1個を用いただけで一定余裕
時間制御を行ない、かつ力率、トルクリツプル、
加速時間の改善を図り、しかも分配器の個数を半
減させる同期電動機の駆動装置を提供することを
目的としている。
以下この発明の一実施例を図にて説明する。第
1図と同一部分を同一符号で示す第3図におい
て、5cは無負荷誘起電圧より60゜進んだ位相に
設定された6個の分配器、6aは前記分配器5c
の信号を、低速時0〜N1では位相を60゜遅延させ
て無負荷誘起電圧と同相のゲート信号として与
え、高速時N1〜N0ではそのままゲート信号とし
て与える分配器切換回路である。12は、電動機
の同期速度にあたる基準量、13は速度検出器9
によつて検出された速度に応じた速度信号を発生
すると共に、速度の零付近では、速度信号が零に
ならないように所定のバイアス値を与える速度信
号発生器、14は基準量12を速度信号発生器1
3の出力で除算する除算器、15は除算器の出力
を増幅し、又リミツタを付けた増幅回路、16は
増幅回路15の出力からある積分時定数bと一定
余裕時間tdの積17を減ずる減算器、18は分配
器5cからの分配器信号でトリガされることによ
り、所定の積分時定数で立上る三角波信号を発生
し、この三角波信号と減算器16の出力信号とを
比較する比較積分器で、その比較出力信号は、上
記分配器信号を実質的に遅延した信号となり、ゲ
ート信号としてインバータ7のサイリスタを制御
する。
このように、6個の分配器5cのみで、断続起
動及び定電流加速を行ない、しかも定電流加速
時、力率、加速時間、トルクリツプルの改善を一
定余裕時間制御を行なう事によつて連続的に行な
う。
次に本発明の動作について詳細に説明する。
従来、定電流加速領域においては、発電電動機
の逆起電力を利用して、サイリスタをオフするた
め、ターンオフするサイリスタのターンオフタイ
ムtd以上の時間に逆電圧を印加する必要がある。
そのため分配器は、発電電動機の無負荷誘起電圧
よりγだけ進めて設定されており、その進み角も
大きいほど逆電圧印加時間も長くなるが、発電電
動機のトルクτ、及び力率は近似的にcosγに比
例するため、あまりγを大きくすると、発生トル
クが小さく、力率も悪くなる。従つて通常トルク
に関係する直流電流Id、界磁電流Ifは定格値に設
定し、最高速度(同期速度)で、十分逆電圧がタ
ーンオフタイム以上の時間サイリスタに印加され
るようにγが設定されている。このように定電流
加速領域での分配器は最高速度(同期速度)で規
定され、設定されるため、それより低い速度にお
いても、第4図で示すように、同一進み角γ1、同
一トルクτ、力率で運転される事になる。しかし
この状態で運転されると、トルクリツプルは第5
図で示すように大きく、低速付近で問題となる。
この発明は定電流加速領域の低速域での力率改
善、トルクリツプルの改善、トルクの増加を行な
い加速時間も改善する。すなわち、中、低速域に
おいては、設定進み角γを連続的に変更し、ター
ンオフタイムを確保できる最小の進み角γで運転
し、ある一定余裕時間td*(3td)で運転する。
今、本発明装置の構成を示す第3図において、
速度検出器9によつて回転角速度ωrを検出する
と、基準量12の値ω0 *との関係で除算器14の
出力はω0 */ωrとなり、その信号をa倍に増幅した 増幅回路15の出力はω0 */ωr×aとなる。減算器 16の出力は、ω0 */ωraから17の積分時定数b と一定余裕時間td*の積b・td*を引いて、〔ω0 */ωr a−btd*〕となる。
分配器5cは6個用い、進み角γ=60゜に設定
してあるので、0〜N1までの低速領域では断続
起動を行なうため、分配器切換回路6aによつて
60゜遅れた相の、即ち無負荷誘起電圧と同相の分
配器信号をゲート信号として与えている。
速度N1〜N0での定電流加速領域においては、
分配器切換回路6aは各相の信号をそのまま積分
比較器18に出力する。積分比較器18は各相分
配器信号の立上りでトリガーされ、積分時定数b
で立上る三角波信号が発生され、この三角波信号
は減算器16の出力と比較される。比較された結
果、積分器の出力が三角波信号が減算器出力以上
になつた時ゲート信号を発生し、120゜ゲートパル
スをインバータ7に与える。
このように定電流加速時において、進み角はγ
=60゜であるから、各速度における進み時間は、
t0=60゜/ωrになる。今積分比較器18の積分器出力 はy=btとなるから、積分比較器18によつて分
配器信号の遅延時間は、次の(1)式を満足する時間
tfとなり、次の(2)式が成立する。
〔ω0 */ωra−btd*〕=bt ………(1) tf=a/b・ω0 */ωr−td* ………(2) よつて実際インバータ7に与えるゲート信号の
進み時間はt0からtfを引いた時間tとなる。
t=t0−tf =60゜/ωr−〔a/b ω0 */ωr−td*〕 =1/ωr〔60゜−a/bω0 *〕+td* ………(3) ここで、(3)式の第1項の括弧内を零値になるよ
うに定数a、bを決定すれば、進み時間はt=td
となり、速度によらず、一定余裕時間制御にな
る。即ち、同期速度に相当する基準量12の値
ω0 *を現在の速度ω〓で除算することにより、速度
が上昇すると、リミツタ付増幅回路15の出力レ
ベルは低下し、この出力レベルから積17の値
b・tdを減じたレベルと三角波信号とが積分比較
器18で比較され、これによつて、速度に応じた
周期で三角波信号が発生し、この三角波信号を速
度に応じた減算器16の出力レベルが横切ること
になる。以上により、上記(3)式の動作が実行され
て、一定余裕時間制御となる。その時の進み角γ
はγ=ωr・td、トルクτ、力率∝cos(ωrtd)と
なり、第6図で示すように、発生トルク、力率
は、速度の低い所で、大幅な改善が図られる。又
低速付近のトルクリツプルも力率が良いため、第
7図のように大幅に改善され小さくなる。また、
実際には、分配器5cが例えば磁気感応素子で構
成されている場合は、ギヤツプにより速度に比例
して設定進み角γが遅延するが、第8図のよう
に、進み角はγ=−k(ωr−ω0 *)+γ1になる。γ1
は最高速度ω0 *で設定された進み角である。した
がつて最高速度で、進み角60゜に設定すると、γ
=−k(ωr−ω0 *)+60゜となり、低速では、γは大
きくなる。分配器の遅れを考慮に入れると、進み
時間はt0′=1/ωr〔−k(ωr−ω0 *)+60゜〕であ
るか ら実際のすすみ時間tは次の(4)式のようになる。
t=t0′−tf=1/ωr〔−k(ωr−ω0 *)+60゜〕 −〔a/b ω0 */ωr−td*〕=1/ωr〔(60゜+k
ω0 *) −a/bω0 *〕+(td*−k) ………(4) 但し k、ω0 *…定数である。
従つて(4)式第1項括弧内を零になるように定数
a、bを設定し、又一定余裕時間tdをあらかじめ
kだけ多く選んで設定することにより、当所目標
の一定余裕時間tdに制御することができる。
なお上記実施例では、積分比較器をアナログの
積分器と比較器で構成しているが、これに限定す
ることなくデジタル回路を用いる事により、より
高精度にでき、又分配器制御部分をマイクロコン
ピユータなどを用いると、より精度を増加し、信
頼性も増すことができる。
以上記載のように、この発明によれば、サイリ
スタを用いたインバータにより同期電動機を駆動
するに際して、高速域において、同期速度を速度
で除算した信号を得、この信号を所定の増幅度a
で増幅した信号から、所定の積分定数bと一定余
裕時間tdとの積を減算し、この減算出力信号と、
無負荷電圧に対して所定の位相角だけ進んだ分配
器信号をトリガとして上記所定の積分時定数で立
上る三角波信号とを比較し、この比較出力信号を
ゲート信号として上記インバータを制御するよう
に構成したので、増幅度a及び積分定数bの値を
選ぶと共に、簡単な制御系を追加するだけで、回
転速度に応じて分配器信号の進み位相角を制御し
て一定余裕時間制御を行うことが実現され、これ
により、力率、加速時間、トルクリツプルの改善
を行なう事ができる。又分配器の遅れ時間がある
場合にも同様の制御を行なう事ができ、分配器の
個数も12個から6個に減らす事ができ、このため
分配器の調整の時間が極度に短縮でき、安価に構
成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の発電電動機起動装置の構成
図、第2図a,bは2種類の分配器信号と発電電
動機の無負荷誘起電圧との位相関係を示す波形
図、第3図はこの発明の1実施例を示す構成図、
第4図は従来の駆動装置によつて運転した時の速
度に対するトルク、分配器進み角、直流電流のパ
ターンを示すパターン図、第5図は定電流加速領
域での瞬時トルク波形を示す波形図、第6図は本
発明による駆動装置で運転した時の速度に対する
トルク、分配器進み角、直流電流のパターンを示
すパターン図、第7図は定電流加速領域の低速付
近での瞬時トルク波形を示す波形図、第8図は分
配器信号が回転数に応じて遅れることを示す特性
図である。 7……インバータ、5c……分配器、4……発
電電動機、9……回転角速度検出器、12……同
期速度に相当する基準量、13……速度信号発生
器、14……除算器、15……リミツタ付増幅回
路、16……減算器、17……定数値、6a……
分配器切換回路、18……積分比較器である。尚
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 サイリスタで構成されるインバータにより駆
    動される同期電動機の駆動装置において、上記同
    期電動機の無負荷誘起電圧より所定の進み位相角
    60゜を有する分配器信号を出力する複数個の分配
    器と、上記同期電動機が所定の低速域にある時、
    上記分配器信号を所定の位相角60゜だけ遅らせて
    上記インバータにゲート信号として供給し、上記
    同期電動機が上記所定の高速域にある時、上記分
    配器信号をそのまま出力する分配器切換回路と、
    上記同期電動機の回転角周波数を検出する速度検
    出器と、上記速度検出器の出力に応じた速度信号
    を発生すると共に、速度の零付近では所定のバイ
    アス値の速度信号を発生する速度信号発生器と、
    上記同期電動機の同期速度に相当する基準量を上
    記速度信号で除算する除算器と、上記除算器の出
    力信号を所定の増幅度で増幅すると共に、所定の
    リミツトレベルを有するリミツタ付増幅回路と、
    上記リミツタ付増幅回路の出力信号から所定の積
    分時定数と所定の一定余裕時間との積を減算する
    減算器と、上記所定の高速域において、上記分配
    器信号によりトリガされ、上記所定の積分時定数
    で立上る三角波信号を発生し、この三角波信号と
    上記減算器の出力信号とを比較し、その比較出力
    信号をゲート信号として上記インバータに供給す
    る積分比較器とを備え、上記所定の増幅度と上記
    所定の積分時定数とを選ぶことにより、上記所定
    の高速域において、上記インバータの一定余裕時
    間制御を行うようにしたことを特徴とする同期電
    動機の駆動装置。 2 分配器が6個であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の同期電動機の駆動装置。
JP57096606A 1982-06-03 1982-06-03 同期電動機の駆動装置 Granted JPS58212385A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4827211A (ja) * 1971-08-16 1973-04-10
JPS5746690A (en) * 1980-09-02 1982-03-17 Toshiba Corp Controller for ac motor

Patent Citations (2)

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