JPH0444516B2 - - Google Patents
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- JPH0444516B2 JPH0444516B2 JP58090781A JP9078183A JPH0444516B2 JP H0444516 B2 JPH0444516 B2 JP H0444516B2 JP 58090781 A JP58090781 A JP 58090781A JP 9078183 A JP9078183 A JP 9078183A JP H0444516 B2 JPH0444516 B2 JP H0444516B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 8
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims 2
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements 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
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous 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】
本発明は無整流子電動機の制御方法、特に高回
生トルク制御を実現し得る無整流子電動機の設定
制御進み角制御方法の改良に関する。
生トルク制御を実現し得る無整流子電動機の設定
制御進み角制御方法の改良に関する。
一般に複数個のスイツチング素子からなるサイ
クロコンバータによる同期電動機の駆動、すなわ
ち無整流子電動機駆動においては、過電流を防止
するうえで原理的に高速領域における設定制御進
み角を180°付近まで進めることができない。これ
は、電動機の回転エネルギーを電源側に回生する
際、電源側の電圧が電動機の誘起電圧に対応した
電圧まで上昇せず、結果的に過電流が誘発される
のを防止するのがその理由である。このため、電
動機の回転速度を検知して速度領域に応じて設定
制御進み角を変化させる方法が通常採られてい
る。そして、例えば高速領域においては120°、低
速領域においては180°程度に設定制御進み角が設
定されるものとなり、電動機の電力変換器側から
みた等価逆起電力が高速領域においても過大に上
昇するのを避けていた。
クロコンバータによる同期電動機の駆動、すなわ
ち無整流子電動機駆動においては、過電流を防止
するうえで原理的に高速領域における設定制御進
み角を180°付近まで進めることができない。これ
は、電動機の回転エネルギーを電源側に回生する
際、電源側の電圧が電動機の誘起電圧に対応した
電圧まで上昇せず、結果的に過電流が誘発される
のを防止するのがその理由である。このため、電
動機の回転速度を検知して速度領域に応じて設定
制御進み角を変化させる方法が通常採られてい
る。そして、例えば高速領域においては120°、低
速領域においては180°程度に設定制御進み角が設
定されるものとなり、電動機の電力変換器側から
みた等価逆起電力が高速領域においても過大に上
昇するのを避けていた。
しかしながら、かような電動機の回転速度を検
知して設定制御進み角を決定する従来方法におい
ては、電動機の回転速度、設定制御進み角および
誘起電圧の相関関係を明確にしておくことが要求
されるが、これを一義的に求めることは極めて難
しい。その理由の一例として電動機の製作面より
生じる誘起電圧の発生係数のバラツキが挙げられ
る。また、設定制御進み角を切り換える速度付近
では、設定制御進み角量が少なく設定された領域
において設定制御進み角が充分に進められていな
いため、回生トルク量が抑制されて利用効率が低
下する問題を有するものとなつていた。かくの如
き従来方法による一般的な装置は第１図の如くで
ある。
知して設定制御進み角を決定する従来方法におい
ては、電動機の回転速度、設定制御進み角および
誘起電圧の相関関係を明確にしておくことが要求
されるが、これを一義的に求めることは極めて難
しい。その理由の一例として電動機の製作面より
生じる誘起電圧の発生係数のバラツキが挙げられ
る。また、設定制御進み角を切り換える速度付近
では、設定制御進み角量が少なく設定された領域
において設定制御進み角が充分に進められていな
いため、回生トルク量が抑制されて利用効率が低
下する問題を有するものとなつていた。かくの如
き従来方法による一般的な装置は第１図の如くで
ある。
第１図は従来例による無整流子電動機制御装置
の要部構成を示すブロツク図で、１は交流電源、
２はサイクロコンバータ部、３は同期電動機、４
は速度検出器、５は速度設定器、６は速度制御回
路、７は位相制御回路、８はゲート制御回路、９
は力行回生判別回路、１０は設定制御進み角制御
回路、１１は速度領域判別回路である。
の要部構成を示すブロツク図で、１は交流電源、
２はサイクロコンバータ部、３は同期電動機、４
は速度検出器、５は速度設定器、６は速度制御回
路、７は位相制御回路、８はゲート制御回路、９
は力行回生判別回路、１０は設定制御進み角制御
回路、１１は速度領域判別回路である。
すなわち、かくの如き回路構成にあつて、交流
電源１の入力から同期電動機３を付勢するサイク
ロコンバータ部２は、制御回路部の最終出力段の
ゲート制御回路８よりスイツチング動作を行う素
子部分への制御指令を得るものである。これは、
速度設定器５による速度指令信号と速度検出器４
の速度帰還信号が速度制御回路６に与えられ、速
度制御回路６によるPID調整の演算例等から位相
制御角指令信号が発生され、位相制御回路７は電
源との同期作用を行ない位相制御角に対応したタ
イミングでゲート指令信号を与えるものとなる。
電源１の入力から同期電動機３を付勢するサイク
ロコンバータ部２は、制御回路部の最終出力段の
ゲート制御回路８よりスイツチング動作を行う素
子部分への制御指令を得るものである。これは、
速度設定器５による速度指令信号と速度検出器４
の速度帰還信号が速度制御回路６に与えられ、速
度制御回路６によるPID調整の演算例等から位相
制御角指令信号が発生され、位相制御回路７は電
源との同期作用を行ない位相制御角に対応したタ
イミングでゲート指令信号を与えるものとなる。
ここに、ゲート制御回路８の詳細説明を割愛す
るが、分配器や電機子逆起電力等の入力信号から
演算によつて得る同期電動機３の回転子位置信号
に基づきサイクロコンバータ部２のスイツチング
素子の選択を行う論理回路部分とスイツチング素
子の駆動回路部分を有して、選択されたスイツチ
ング素子を駆動する制御指令をサイクロコンバー
タ部２に送出する。
るが、分配器や電機子逆起電力等の入力信号から
演算によつて得る同期電動機３の回転子位置信号
に基づきサイクロコンバータ部２のスイツチング
素子の選択を行う論理回路部分とスイツチング素
子の駆動回路部分を有して、選択されたスイツチ
ング素子を駆動する制御指令をサイクロコンバー
タ部２に送出する。
さらに、設定制御進み角制御回路１０は力行回
生判別回路９より得られる力行状態・回生状態を
示す信号と速度領域判別回路１１より得られる速
度領域を明らかにする速度領域状態を示す信号か
ら設定制御進み角を決定し、その設定指令をゲー
ト制御回路８へ与える。なお、力行回生の判別に
おいては速度制御回路６の演算結果を判定するこ
とにより、例えば指令信号と速度信号の大小関係
から簡単に得ることができる。
生判別回路９より得られる力行状態・回生状態を
示す信号と速度領域判別回路１１より得られる速
度領域を明らかにする速度領域状態を示す信号か
ら設定制御進み角を決定し、その設定指令をゲー
ト制御回路８へ与える。なお、力行回生の判別に
おいては速度制御回路６の演算結果を判定するこ
とにより、例えば指令信号と速度信号の大小関係
から簡単に得ることができる。
ここで、電動機端子に誘起される電圧をVM、
内部誘起電圧をEMとして内部抵抗による電圧降
下を無視するに、次式の関係となることが知られ
ている。
内部誘起電圧をEMとして内部抵抗による電圧降
下を無視するに、次式の関係となることが知られ
ている。
VM∝EM・cos（βp−μ／２）・cosμ／２ …(1)
ただし、βpは設定制御進み角、μは重なり角で
ある。そして、回生領域においては設定制御進み
角βpは180°〜90°の範囲で制御されるが、そのβpの
値が大きいほど電圧VMの値が大きなものとなる。
なお、重なり角μの値は負荷電流に依存するもの
になる。さらには、同期電動機３に供給される電
力においては電源電圧Vs、位相制御角αより、
次式の関係が成立することは公知である。
ある。そして、回生領域においては設定制御進み
角βpは180°〜90°の範囲で制御されるが、そのβpの
値が大きいほど電圧VMの値が大きなものとなる。
なお、重なり角μの値は負荷電流に依存するもの
になる。さらには、同期電動機３に供給される電
力においては電源電圧Vs、位相制御角αより、
次式の関係が成立することは公知である。
VM∝Vs・cosα …(2)
このようにして、設定制御進み角βpの増大に伴
い電圧VMが増加した際に(2)式より電源電圧Vsを
増加させるかあるいは位相制御角αを小さくする
必要がある。しかし、電源電圧Vsは通常自由に
変更できない。また、（cos α）において位相制
御角αを進める場合（−１）より減少できない。
したがつて、位相制御角αが180°付近まで進めば
(2)式で求められる電圧VMと一致させることが不
可能となる。このことは、電動機の回転エネルギ
ーを電源側へ還元する制御が不能となることであ
り、過大電流を誘発することを示している。な
お、電動機の誘起電圧を抑制する一般的な方法と
しては電動機の界磁電流を減少させる界磁弱めが
採られる。しかしながら、この方法によれば出力
トルクの低下をきたし、軽負荷時に電動機速度が
上昇して誘起電圧が減少せず制御動作上安定性が
欠けるものとなるなどの不具合を生じる。
い電圧VMが増加した際に(2)式より電源電圧Vsを
増加させるかあるいは位相制御角αを小さくする
必要がある。しかし、電源電圧Vsは通常自由に
変更できない。また、（cos α）において位相制
御角αを進める場合（−１）より減少できない。
したがつて、位相制御角αが180°付近まで進めば
(2)式で求められる電圧VMと一致させることが不
可能となる。このことは、電動機の回転エネルギ
ーを電源側へ還元する制御が不能となることであ
り、過大電流を誘発することを示している。な
お、電動機の誘起電圧を抑制する一般的な方法と
しては電動機の界磁電流を減少させる界磁弱めが
採られる。しかしながら、この方法によれば出力
トルクの低下をきたし、軽負荷時に電動機速度が
上昇して誘起電圧が減少せず制御動作上安定性が
欠けるものとなるなどの不具合を生じる。
本発明は上述したような点に着目しなされたも
ので、電動機界磁を弱めることなく誘起電圧を降
下させるために(1)式の関係に示される如き設定制
御進み角βpを遅らせ、回生領域においてcos（βp−
μ／２）の絶対値を小さくせしめるようにした格別 な制御方法を提供するものである。
ので、電動機界磁を弱めることなく誘起電圧を降
下させるために(1)式の関係に示される如き設定制
御進み角βpを遅らせ、回生領域においてcos（βp−
μ／２）の絶対値を小さくせしめるようにした格別 な制御方法を提供するものである。
第２図は本発明の技術思想の理解を容易にする
ため示したものであり、これは第１図装置に類す
る装置の概要構成を示すものであつて、１０′は
設定制御進み角制御回路、１２は位相角検知回路
である。図中第１図と同符号のものは同じ機能を
有する部分を示す。
ため示したものであり、これは第１図装置に類す
る装置の概要構成を示すものであつて、１０′は
設定制御進み角制御回路、１２は位相角検知回路
である。図中第１図と同符号のものは同じ機能を
有する部分を示す。
すなわち、かくの如く示されるものは、特に位
相角検知回路１２および位相角検知回路１２出力
を得て設定制御進み角を効果的に遅らせる如く作
用する設定制御進み角回路１０′を具備して構成
されてなる。ここに、同期電動機３の駆動方法は
第１図で説明した通りであるのでこれを省略する
が、位相角検知回路１２は速度制御回路６の出力
信号を入力し、その位相制御角指令信号より位相
制御角αが限界まで達したことを検知して設定制
御進み角制御回路１０′に信号発生する。よつて、
設定制御進み角制御回路１０′は位相角検知回路
１２が信号発生したとき、例えば位相制御角αが
180°付近まで達した際に設定制御進み角指令を変
化させて180°付近より遅れた進み角指令として信
号送出する。したがつて、(1)式の関係より設定制
御進み角βpが180°〜90°の範囲で効果的に減少制御
された小さな値となり、同期電動機３の誘起電圧
の上昇を抑制することができる。なお、通常時す
なわち位相角検知回路１２が信号供給しない場合
最大進み角としての180°付近の設定状態に置かれ
るものとなることは勿論である。
相角検知回路１２および位相角検知回路１２出力
を得て設定制御進み角を効果的に遅らせる如く作
用する設定制御進み角回路１０′を具備して構成
されてなる。ここに、同期電動機３の駆動方法は
第１図で説明した通りであるのでこれを省略する
が、位相角検知回路１２は速度制御回路６の出力
信号を入力し、その位相制御角指令信号より位相
制御角αが限界まで達したことを検知して設定制
御進み角制御回路１０′に信号発生する。よつて、
設定制御進み角制御回路１０′は位相角検知回路
１２が信号発生したとき、例えば位相制御角αが
180°付近まで達した際に設定制御進み角指令を変
化させて180°付近より遅れた進み角指令として信
号送出する。したがつて、(1)式の関係より設定制
御進み角βpが180°〜90°の範囲で効果的に減少制御
された小さな値となり、同期電動機３の誘起電圧
の上昇を抑制することができる。なお、通常時す
なわち位相角検知回路１２が信号供給しない場合
最大進み角としての180°付近の設定状態に置かれ
るものとなることは勿論である。
さて、電動機のトルクは、界磁磁束Φfと電機
子超磁力ΦAの横に両者の相差角の正弦を乗じた
もので表わされるが、その相差角は（120°＋βp）
〜（60°＋βp）の間で変化し、重なり角μが影響
を与えない軽負荷時においては次式で示される。
子超磁力ΦAの横に両者の相差角の正弦を乗じた
もので表わされるが、その相差角は（120°＋βp）
〜（60°＋βp）の間で変化し、重なり角μが影響
を与えない軽負荷時においては次式で示される。
Ｔ∝ΦA・ΦF〔sin（120°＋βp）〜sin（60°＋βp
）〕
…(3) ここで、（βp＝180°）に設定した場合トルクＴ
は（−ΦA・ΦF）〜（−0.866ΦA・ΦF）の間で変化
するが、（βp＝120°）に設定した場合トルクＴは
（−0.866ΦA・ΦF）〜０の間で変化する。すなわ
ち、（βp＝120°）に設定した際に零トルクになる
タイミングがあつて脈動トルクが大きくなること
であり、設定制御進み角βpはできるだけ180°付近
に設定することが望ましい。
）〕
…(3) ここで、（βp＝180°）に設定した場合トルクＴ
は（−ΦA・ΦF）〜（−0.866ΦA・ΦF）の間で変化
するが、（βp＝120°）に設定した場合トルクＴは
（−0.866ΦA・ΦF）〜０の間で変化する。すなわ
ち、（βp＝120°）に設定した際に零トルクになる
タイミングがあつて脈動トルクが大きくなること
であり、設定制御進み角βpはできるだけ180°付近
に設定することが望ましい。
かようにして、電源側の位相制御角αを監視す
ることにより、電動機の誘起電圧が電源電圧に対
して過大に上昇する作用を抑制する如くに最適な
設定制御進み角β0が決定され、特に回生トルクを
最大限に利用可能となりさらには脈動トルクの少
ない無整流子電動機運転を実現することができ
る。
ることにより、電動機の誘起電圧が電源電圧に対
して過大に上昇する作用を抑制する如くに最適な
設定制御進み角β0が決定され、特に回生トルクを
最大限に利用可能となりさらには脈動トルクの少
ない無整流子電動機運転を実現することができ
る。
かくの如く、かかる技術思想によるものは、誘
起電圧や界磁電流を検出する回路部分を設けるこ
となく、簡単な位相角検出回路を付加するのみで
電動機の駆動機能を損うことなく効用し得る装置
を実現でき、さらには電源電圧の低下や電動機製
作上の誘起電圧の発生係数のバラツキに対し有効
に対応可能になつて無整流子電動機の設計面およ
び製作面の仕様上の難度が緩和される利点を有す
る。
起電圧や界磁電流を検出する回路部分を設けるこ
となく、簡単な位相角検出回路を付加するのみで
電動機の駆動機能を損うことなく効用し得る装置
を実現でき、さらには電源電圧の低下や電動機製
作上の誘起電圧の発生係数のバラツキに対し有効
に対応可能になつて無整流子電動機の設計面およ
び製作面の仕様上の難度が緩和される利点を有す
る。
以上説明したように本発明によれば、電源側位
相制御角を監視してこれが所定値に達するに、設
定制御進み角を小さく変化させるようにした簡便
な装置を実現し得る制御方法を提供できる。
相制御角を監視してこれが所定値に達するに、設
定制御進み角を小さく変化させるようにした簡便
な装置を実現し得る制御方法を提供できる。
第１図は従来例による無整流子電動機制御装置
の要部構成を示すブロツク図、第２図は本発明の
技術思想の理解を容易にするため示したブロツク
図である。 ２……サイクロコンバータ部、３……同期電動
機、６……速度制御回路、７……位相制御回路、
８……ゲート制御回路、９……力行回生判別回
路、１０，１０′……設定制御進み角制御回路、
１２……位相角検知回路。
の要部構成を示すブロツク図、第２図は本発明の
技術思想の理解を容易にするため示したブロツク
図である。 ２……サイクロコンバータ部、３……同期電動
機、６……速度制御回路、７……位相制御回路、
８……ゲート制御回路、９……力行回生判別回
路、１０，１０′……設定制御進み角制御回路、
１２……位相角検知回路。
Claims (1)
- １ 同期電動機の電機子巻線にそれぞれ接続され
る複数個のスイツチング素子を具備してなるサイ
クロコンバータにより該同期電動機の電機子巻線
を付勢する無整流子電動機の制御方法において、
回生領域にて電源側位相制御角が180°付近の所定
値に達した際に設定制御進み角を現在値より小さ
くするようにしたことを特徴とする無整流子電動
機の設定制御進み角制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090781A JPS59220087A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 無整流子電動機の設定制御進み角制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090781A JPS59220087A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 無整流子電動機の設定制御進み角制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59220087A JPS59220087A (ja) | 1984-12-11 |
| JPH0444516B2 true JPH0444516B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=14008138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58090781A Granted JPS59220087A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 無整流子電動機の設定制御進み角制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59220087A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102904502B (zh) * | 2012-10-16 | 2015-12-16 | 南京航空航天大学 | 一种用于四相双凸极电机的无位置传感器控制技术 |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP58090781A patent/JPS59220087A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59220087A (ja) | 1984-12-11 |
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