JPH07213095A - 永久磁石型同期電動機の駆動装置 - Google Patents

永久磁石型同期電動機の駆動装置

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JPH07213095A
JPH07213095A JP6004307A JP430794A JPH07213095A JP H07213095 A JPH07213095 A JP H07213095A JP 6004307 A JP6004307 A JP 6004307A JP 430794 A JP430794 A JP 430794A JP H07213095 A JPH07213095 A JP H07213095A
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JP
Japan
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magnet type
type synchronous
synchronous motor
torque
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JP6004307A
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English (en)
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Tomoharu Nakayama
智晴 中山
Koetsu Fujita
光悦 藤田
Takao Yanase
孝雄 柳瀬
Shigenori Kinoshita
繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】軸が機械的に直結された複数個の永久磁石型同
期電動機の駆動装置で、負荷が軽いときに複数個の駆動
装置の一部を停止させて、装置全体の効率を改善する。 【構成】直流電源1、インバータ2a〜2c、永久磁石
型同期電動機3a〜3c、回転子位置検出器4、負荷
6、制御回路51〜53、電流検出器9a〜9c、トル
ク指令分配器71、スイッチ81〜83で構成し、トル
ク指令分配器71でトルク指令値τ* により駆動装置の
運転台数を決定し、運転するそれぞれのインバータの負
荷分担を均等にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば電気自動車な
どに使用され、動力を伝達する軸が機械的に直結されて
いる複数個の永久磁石型同期電動機を駆動する駆動装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、動力を伝達する軸が機械的に直
結されている3台の永久磁石型同期電動機を駆動する、
3台のインバータを主回路とする駆動装置の従来例を示
す構成図である。図8において、1は直流電源、2a〜
2cは直流電源1からスイッチ8を介して入力された直
流を交流に変換するインバータ、3a〜3cは動力を伝
達する軸が機械的に直結され、インバータ2a〜2cに
それぞれ接続された永久磁石型同期電動機、4は軸に直
結され、電動機の回転子の位置を検出する回転子位置検
出器、5a〜5cはインバータ2a〜2cに対して、永
久磁石型同期電動機3a〜3cが所望のトルクを出力す
るように制御する制御回路、6は永久磁石型同期電動機
3a〜3cの負荷、7は永久磁石型同期電動機3a〜3
cの出力トルクを指令するトルク指令分配器、9a〜9
cはインバータ2a〜2cの出力電流を検出する電流検
出器から構成されている。
【0003】図9は、図8の制御回路5aの詳細な回路
構成図を示し、トルク定数乗算器501、ベクトル回転
器502、電流調節器503、三角波比較器504、キ
ャリア発生器505、電圧検出回路507、トルク定数
演算器(A)508、回転角速度演算器509から構成
される。図9において、トルク指令τ1 * が与えられる
と、トルク指令τ1 * にトルク定数演算器(A)508
で演算されたトルク定数KT の逆数1/KT をトルク定
数乗算器501で乗算し電流指令I* とし、電流指令I
* はベクトル回転器502により回転子位置検出器4で
検出した回転角度θが加味され3相交流電流指令値iU
* ,iV * ,iW * が得られ、3相交流電流指令値iU
* ,iV * ,iW * は電流調節器503において、電流
実際値iU ,iV ,iW と比較され実際値と指令値とが
一致するように調節する。この電流調節器503の出力
は電圧指令値vU * ,vV * ,vW * となり、三角波比
較器504に入力され、三角波比較器504において、
キャリア発生器505からのキャリア信号と比較され、
インバータ2aを制御するゲート信号となって、インバ
ータ2aは所望の交流電力を永久磁石型同期電動機3a
に供給する。
【0004】なお、図9では制御回路5aの構成,動作
について述べたが、制御回路5b,5cも、図9と同様
の構成,動作である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術によ
ると、動力を伝達する軸が機械的に直結されている複数
個の永久磁石型同期電動機の前記軸に加わる負荷が軽い
とき、即ちインバータの出力が小さいときにも、複数個
のインバータのそれぞれの出力を均等に小さくして運転
するので、駆動装置全体の効率が悪くなるという問題が
あった。
【0006】また、いずれかのインバータ,制御回路,
永久磁石型同期電動機に異常が発生した時に、スイッチ
により駆動装置全体の運転をを停止していた。さらに、
永久磁石型同期電動機では、回転子の温度が変化するこ
と等により電動機のトルク定数が変化することを、従来
はインバータの出力電圧,電流から電動機の誘起電圧を
演算し、この誘起電圧と回転角速度から電動機のトルク
定数を演算しているので、演算遅れ,演算誤差の影響で
正確な電動機のトルク定数が算出できなかった。
【0007】この発明の目的は、上記課題を解決する永
久磁石型同期電動機の駆動装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この第1の発明では、動
力を伝達する軸が機械的に直結されている複数個の永久
磁石型同期電動機にそれぞれ対応して設けられ、対応す
る永久磁石型同期電動機を駆動する永久磁石型同期電動
機の駆動装置において、前記軸に加わる負荷が軽いとき
には、複数個の駆動装置のうちの一部を停止させる。
【0009】また、第2の発明では、動力を伝達する軸
が機械的に直結されている複数個の永久磁石型同期電動
機にそれぞれ対応して設けられ、対応する永久磁石型同
期電動機を駆動する永久磁石型同期電動機の駆動装置に
おいて、いずれかの永久磁石型同期電動機に異常が発生
時には、その永久磁石型同期電動機を駆動する駆動装置
の運転を停止させ、いずれかの駆動装置に異常が発生し
た時には、その駆動装置の運転を停止させる。
【0010】さらに、第3の発明では、前記第1,2の
発明において、運転を停止した駆動装置に接続された永
久磁石型同期電動機の誘起電圧によって電動機のトルク
定数を演算することを手段としている。
【0011】
【作用】動力を伝達する軸が機械的に直結されている複
数個の永久磁石型同期電動機にそれぞれ対応して設けら
れ、対応する永久磁石型同期電動機を駆動する永久磁石
型同期電動機の駆動装置において、この発明によると、
前記同期電動機の軸に加わる負荷が軽いとき、即ちイン
バータの出力が小さいときに、複数個のインバータの一
部の運転を停止するので、駆動装置全体の効率がよくな
り、また、いずれかのインバータ,制御回路,永久磁石
型同期電動機に異常が発生した時に、スイッチによりそ
の駆動装置を構成するインバータのみの運転を停止さ
せ、装置全体の運転を継続させる、さらに、永久磁石型
同期電動機では、回転子の温度が変化すること等により
電動機のトルク定数が変化することを、運転を停止した
駆動装置に接続された永久磁石型同期電動機の誘起電圧
により、電動機のトルク定数を演算するので、より正確
な電動機のトルク定数が算出できる。
【0012】
【実施例】以下の実施例を説明する図において、図8,
9と同一機能を有するものには、同一符号を付して説明
を省略し、異なる機能のものを中心に説明する。図1
は、この発明の実施例を示す、動力を伝達する電軸が機
械的に直結されている3台の永久磁石型同期電動機を駆
動する、3台のインバータを主回路とする駆動装置の構
成図であり、この図のトルク指令分配器71の詳細につ
いて、図2〜5を参照しつつ説明する。
【0013】図2において、装置全体のトルク指令値τ
* と1台のインバータが出力しうるトルクτn より図3
に示すフローチャートをトルク分配演算回路71bが行
い、運転するインバータの台数mが求められ、このm値
により指令演算回路71aでτ* /mを出力し、テーブ
ル71cでは図4に示す、予め設定したm値に対するス
イッチ回路71dのスイッチs1 〜s3 のオン,オフが
決定されτ1 * 〜τ3 * として、それぞれの制御回路5
1〜53にトルク指令値として与えられる。即ち、運転
を停止するインバータのトルク指令値は零となり、運転
するインバータのトルク指令値はそれぞれに均等に分配
される。
【0014】図5は、いずれかのインバータ,制御回
路,永久磁石型同期電動機に異常が発生した時に、例え
ば図1のインバータ2aが故障した時には、テーブル7
1cの動作が切り替わり、スイッチ回路71dのスイッ
チs1 〜s3 のオン,オフの状態を切り換える実施例を
示している。図6に、図1の制御回路53の詳細な回路
構成図を示し、トルク定数乗算器501、ベクトル回転
器502、電流調節器503、三角波比較器504、キ
ャリア発生器505、電圧検出回路507、トルク定数
演算器(A)508、回転角速度演算器509、トルク
定数演算器(B)510、切り換えスイッチ511から
構成される。
【0015】図6において、スイッチ83が開放され、
インバータ2cが運転を停止しているときは永久磁石型
同期電動機3cは誘起電圧を発生しているので、この誘
起電圧を電圧検出回路507で検出し、トルク定数演算
器(B)510で電動機のトルク定数KT を演算し、制
御回路51,52に出力するように切り換えスイッチ5
11で切り換えている。
【0016】図7に、図1の制御回路51の詳細な回路
構成図を示し、トルク定数乗算器501、ベクトル回転
器502、電流調節器503、三角波比較器504、キ
ャリア発生器505、電圧検出回路507、トルク定数
演算器(A)508、回転角速度演算器509、切り換
えスイッチ511から構成し、電動機が低トルク運転時
は、図6のトルク定数演算器(B)510の出力により
運転するように切り換えスイッチ511でトルク定数K
T 値を切り換える。なお、図1の制御回路52も図7と
同様の構成である。
【0017】また、図1では駆動装置3台の実施例につ
いて説明したが、複数台の全ての組み合わせで、この発
明は適用できる。さらに、永久磁石型同期電動機の構造
として、複数個それぞれの回転子の永久磁石を共通と
し、それぞれの電機子巻線をそれぞれのインバータに接
続して動作させることも可能で、且つ上記の構成の永久
磁石型同期電動機でそれぞれの電機子巻線をそれぞれの
インバータに接続して、電気角で60°/n(但しnは
電動機の台数)にそれぞれのインバータの電圧位相をず
らしてトルク脈動を減少させ、滑らかな運転を行うこと
も可能である。
【0018】
【発明の効果】動力を伝達する電動機の軸が機械的に直
結されている複数個の永久磁石型同期電動機と、該複数
個の永久磁石型同期電動機のそれぞれを駆動する複数個
の駆動装置において、この発明によると、前記軸に加わ
る負荷が軽いとき、即ちインバータの出力が小さいとき
に、複数個のインバータの一部の運転を停止するので、
駆動装置全体の効率がよくなり、また、いずれかのイン
バータ,制御回路,永久磁石型同期電動機に異常が発生
した時に、スイッチによりその駆動装置を構成するイン
バータのみの運転を停止させ、装置全体の運転を継続さ
せるので、例えば電気自動車に適用する場合に好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す駆動装置の構成図
【図2】図1のトルク分配器の回路構成図
【図3】図2の動作を説明するフローチャート
【図4】図2の動作を説明するテーブル図
【図5】図2の動作を説明するテーブル図
【図6】図1の制御回路53の回路構成図
【図7】図1の制御回路51の回路構成図
【図8】従来例を示す駆動装置の構成図
【図9】図8の制御回路の回路構成図
【符号の説明】
1…直流電源、2a〜2c…インバータ、3a〜3c…
永久磁石型電動機、4…回転子位置検出器、5a〜5
c,51〜53…制御回路、6…負荷、7…トルク指令
分配器、8,81〜83…スイッチ、9a〜9c…電流
検出器、71…トルク指令分配器、71a…指令値演算
回路、71b…トルク分配演算回路、71c…テーブル
回路、71d…スイッチ回路、501…トルク定数乗算
器、502…ベクトル回転器、503…電流調節器、5
04…三角波比較器、505…キャリア発生器、507
…電圧検出回路、508…トルク定数演算器(A)、5
09…回転角速度演算器、510…トルク定数演算器
(B)、511…切り換えスイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 繁則 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動力を伝達する軸が機械的に直結されてい
    る複数個の永久磁石型同期電動機にそれぞれ対応して設
    けられ、対応する永久磁石型同期電動機を駆動する永久
    磁石型同期電動機の駆動装置において、 前記軸に加わる負荷が軽いときには、複数個の駆動装置
    のうちの一部を停止させることを特徴とする永久磁石型
    同期電動機の駆動装置。
  2. 【請求項2】動力を伝達する軸が機械的に直結されてい
    る複数個の永久磁石型同期電動機にそれぞれ対応して設
    けられ、対応する永久磁石型同期電動機を駆動する永久
    磁石型同期電動機の駆動装置において、 いずれかの永久磁石型同期電動機に異常が発生時には、
    その永久磁石型同期電動機を駆動する駆動装置の運転を
    停止させ、 いずれかの駆動装置に異常が発生した時には、その駆動
    装置の運転を停止させることを特徴とする永久磁石型同
    期電動機の駆動装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の永久磁石
    型同期電動機の駆動装置において、 運転を停止した駆動装置に接続された永久磁石型同期電
    動機の誘起電圧によって電動機のトルク定数を演算する
    ことを特徴とする永久磁石型同期電動機の駆動装置。
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