JPH07327387A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
同期電動機の制御装置Info
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- JPH07327387A JPH07327387A JP6140951A JP14095194A JPH07327387A JP H07327387 A JPH07327387 A JP H07327387A JP 6140951 A JP6140951 A JP 6140951A JP 14095194 A JP14095194 A JP 14095194A JP H07327387 A JPH07327387 A JP H07327387A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】回転速度変動および負荷変動の大きい用途に使
用される回転子を永久磁石とした同期電動機において効
率の良い磁極位置センサレス制御装置を提供する。 【構成】回転子を永久磁石とした同期電動機の磁極位置
センサレス制御装置において、該制御装置は、前記回転
子の回転に伴い固定子側の電機子巻線に誘起する逆起電
圧検出手段と、該逆起電圧検出手段により生成される信
号に応じて前記同期電動機の電機子巻線に電流を分配す
る分配制御手段とを有し、該分配制御手段が前記回転子
磁極位相に対して前記電機子巻線電流の位相を各相毎に
遅角および進角させる３位相角制御手段を有する。
用される回転子を永久磁石とした同期電動機において効
率の良い磁極位置センサレス制御装置を提供する。 【構成】回転子を永久磁石とした同期電動機の磁極位置
センサレス制御装置において、該制御装置は、前記回転
子の回転に伴い固定子側の電機子巻線に誘起する逆起電
圧検出手段と、該逆起電圧検出手段により生成される信
号に応じて前記同期電動機の電機子巻線に電流を分配す
る分配制御手段とを有し、該分配制御手段が前記回転子
磁極位相に対して前記電機子巻線電流の位相を各相毎に
遅角および進角させる３位相角制御手段を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転子を永久磁石とした
同期電動機の制御装置に係わり、特に回転子の磁極位置
検出センサを有しない電動機制御装置に関する。
同期電動機の制御装置に係わり、特に回転子の磁極位置
検出センサを有しない電動機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、精密工作機械やコンプレッサ等に
用いられる電動機には１０万ｒｐｍ以上の高速回転が要
求され、永久磁石を回転子とした超高速同期電動機が開
発されている。
用いられる電動機には１０万ｒｐｍ以上の高速回転が要
求され、永久磁石を回転子とした超高速同期電動機が開
発されている。
【０００３】このような回転子を永久磁石とした超高速
同期電動機は固定子に電気子巻線を有し、永久磁石によ
り生じる磁束の方向を検出し該磁束の方向と直交する方
向に電気子電流を通電しトルクを発生させている。
同期電動機は固定子に電気子巻線を有し、永久磁石によ
り生じる磁束の方向を検出し該磁束の方向と直交する方
向に電気子電流を通電しトルクを発生させている。
【０００４】上記永久磁石の磁束の方向を特別な検出機
構・素子等を用いることなく検出する方法として磁極位
置センサレス制御があり、これは永久磁石が回転するこ
とにより電機子巻線に誘起する逆起電圧を検出し、この
逆起電圧検出手段の信号をもとに電機子巻線の電流の位
相を制御するものである。この制御回路を図５に、およ
び図６にその原理を示すタイムチャートを示す。この方
式では三相インバータ出力を各相半波当り１２０度通電
とし電流が流れない６０度の期間に各相の電機子巻線に
誘起する逆起電圧を、一次遅れフィルタ回路、分圧回路
およびコンパレータ回路からなる位相検出回路で検出す
るものであり、上記電流が流れない６０度の期間に各相
電機子巻線に誘起する逆起電圧は正電位から負電位に転
移する、従って上記位相検出回路のコンパレータ回路の
出力信号は図２のように該当する各相の相電圧と同相と
なる、このコンパレータ回路の出力信号を図示しない積
分回路で積分することにより当該相から次の相への転流
時期を知ることができる。このように従来の同期電動機
の磁極位置センサレス制御装置では電機子巻線に誘起す
る逆起電圧から回転子と固定子との位置関係を求め、制
御回路でこの位相検出回路の出力の位相と同相となるよ
うに電機子電流を流すようなパルス波形を発生する。
構・素子等を用いることなく検出する方法として磁極位
置センサレス制御があり、これは永久磁石が回転するこ
とにより電機子巻線に誘起する逆起電圧を検出し、この
逆起電圧検出手段の信号をもとに電機子巻線の電流の位
相を制御するものである。この制御回路を図５に、およ
び図６にその原理を示すタイムチャートを示す。この方
式では三相インバータ出力を各相半波当り１２０度通電
とし電流が流れない６０度の期間に各相の電機子巻線に
誘起する逆起電圧を、一次遅れフィルタ回路、分圧回路
およびコンパレータ回路からなる位相検出回路で検出す
るものであり、上記電流が流れない６０度の期間に各相
電機子巻線に誘起する逆起電圧は正電位から負電位に転
移する、従って上記位相検出回路のコンパレータ回路の
出力信号は図２のように該当する各相の相電圧と同相と
なる、このコンパレータ回路の出力信号を図示しない積
分回路で積分することにより当該相から次の相への転流
時期を知ることができる。このように従来の同期電動機
の磁極位置センサレス制御装置では電機子巻線に誘起す
る逆起電圧から回転子と固定子との位置関係を求め、制
御回路でこの位相検出回路の出力の位相と同相となるよ
うに電機子電流を流すようなパルス波形を発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のような同期電動
機の磁極位置センサレス制御装置は、一定速度で負荷変
動の少ない用途に使用される同期電動機を制御する場合
は大変優れた制御装置であるが、回転速度、負荷の変動
の激しい用途の場合回転子の磁束に対して電機子電流の
位相制御が困難であり効率のよい運転ができないという
欠点を有している。
機の磁極位置センサレス制御装置は、一定速度で負荷変
動の少ない用途に使用される同期電動機を制御する場合
は大変優れた制御装置であるが、回転速度、負荷の変動
の激しい用途の場合回転子の磁束に対して電機子電流の
位相制御が困難であり効率のよい運転ができないという
欠点を有している。
【０００６】本発明はこのような従来の問題を改善しよ
うとするものであり、その目的は回転速度変動および負
荷変動の大きい用途に使用される回転子を永久磁石とし
た同期電動機において効率の良い磁極位置センサレス制
御装置を提供することに有る。
うとするものであり、その目的は回転速度変動および負
荷変動の大きい用途に使用される回転子を永久磁石とし
た同期電動機において効率の良い磁極位置センサレス制
御装置を提供することに有る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、従来のように位相検出回路の出力
信号をそのまま論理合成によりインバータスイッチング
波形を生成せずに、位相検出回路の出力信号を位相角制
御回路により同期電動機の回転速度変動および負荷変動
にあわせて進角および遅角させる制御装置が提供され
る。
めに本発明によれば、従来のように位相検出回路の出力
信号をそのまま論理合成によりインバータスイッチング
波形を生成せずに、位相検出回路の出力信号を位相角制
御回路により同期電動機の回転速度変動および負荷変動
にあわせて進角および遅角させる制御装置が提供され
る。
【０００８】
【作用】磁極位置センサレス制御装置で制御される回転
子を永久磁石とした同期電動機は、回転速度変動および
負荷変動の大きい用途に使用すると回転子の磁束の位相
に対して進角および遅角の制御が困難であり効率が低下
するが、本発明によれば位相検出回路の出力信号を位相
角制御回路により回転子の磁束の位相に対して進角およ
び遅角の制御が出来効率の良い運転が可能となる。
子を永久磁石とした同期電動機は、回転速度変動および
負荷変動の大きい用途に使用すると回転子の磁束の位相
に対して進角および遅角の制御が困難であり効率が低下
するが、本発明によれば位相検出回路の出力信号を位相
角制御回路により回転子の磁束の位相に対して進角およ
び遅角の制御が出来効率の良い運転が可能となる。
【０００９】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかる回転子を永久磁
石とした同期電動機およびその制御装置の一実施例を示
す構成ブロック図である。同図における１は同期電動機
で、回転子３は永久磁石からなり、固定子に電機子巻線
２が配置されている。４は位置検出回路で、前記電機子
巻線の各相電圧を各々分圧回路４１、積分回路４２、コ
ンパレータ４３および信号絶縁部４４を経由して、位相
角制御回路５に出力される。前記積分回路４２は各相電
圧の位相を９０度遅れになるように設定してある。した
がってコンパレータ４３の出力は各相電圧の位相に対し
９０度遅れた矩形波となる。信号絶縁部４４はフォトカ
プラで構成されている。
詳細に説明する。図１は本発明にかかる回転子を永久磁
石とした同期電動機およびその制御装置の一実施例を示
す構成ブロック図である。同図における１は同期電動機
で、回転子３は永久磁石からなり、固定子に電機子巻線
２が配置されている。４は位置検出回路で、前記電機子
巻線の各相電圧を各々分圧回路４１、積分回路４２、コ
ンパレータ４３および信号絶縁部４４を経由して、位相
角制御回路５に出力される。前記積分回路４２は各相電
圧の位相を９０度遅れになるように設定してある。した
がってコンパレータ４３の出力は各相電圧の位相に対し
９０度遅れた矩形波となる。信号絶縁部４４はフォトカ
プラで構成されている。
【００１０】６は制御回路で、前記位相角制御回路５の
出力を、図示しないが電流フィードバック制御部を経由
してＩＰＭドライブ部７へ出力される。位相角制御回路
５は図２に示すように三相各相に位相遅角・進角制御回
路５１と遅角・進角量決定回路５２とから構成されてい
る。その一相の詳細を図５に示す。図３から分かるよう
に位相角制御回路５は、１８０度時間計測カウンタ５０
１を有しており、該１８０度時間計測カウンタ５０１は
前記位相検出回路４の信号の立ち上がりから前記位相検
出回路４の信号の立ち下がりまで基準クロック回路５０
４のクロックパルスをカウントし、該カウント値はレジ
スタ５１０にセットされる。すなわちレジスタ５１０に
セットされた該カウント値は各相電圧の半周期に相当す
る１８０度の時間となる。また該カウント値は遅角・進
角量決定回路５２の入力データとなり、該遅角・進角量
決定回路５２では該カウント値から同期電動機の回転数
を算出する。該遅角・進角量決定回路５２には電源部９
の電圧、電流信号も入力されており、該遅角・進角量決
定回路５２は、前記回転数と該電圧、電流とで決定され
る遅角・進角マップを有しており前記回転数と前記電
圧、電流により遅角量または進角量が決定される。前記
決定された遅角量または進角量はレジスタ５０６にセッ
トされ、該セットされたデータは比較器５０５へ送られ
る。また該遅角・進角量決定回路５２からは、遅角の時
には前記位相検出回路４の信号の立ち上がり時期と同期
したパルスが、進角の時には前記位相検出回路４の信号
の立ち下がり時期と同期したパルスがゲート５０３に出
力されている。該ゲート５０３は前記該遅角・進角量決
定回路５２の出力と前記位相検出回路４の信号とを入力
とするＡＮＤ回路であり遅角・進角時間カウンタ５０２
のリセットを行う。すなわち該遅角・進角時間カウンタ
５０２は、遅角の時には前記位相検出回路４の信号の立
ち上がり時期でリセットされ、進角の時には前記位相検
出回路４の信号の立ち下がり時期でリセットされる。該
遅角・進角時間カウンタ５０２は、上記リセット後基準
クロック回路５０４のクロックパルスをカウント開始す
る。該遅角・進角時間カウンタ５０２のデータは、常時
上記比較器５０５へ送られ上記レジスタ５０６にセット
された遅角量または進角量と比較され、該遅角・進角時
間カウンタ５０２のデータが上記レジスタ５０６にセッ
トされた遅角量または進角量よりも大きくなった時に信
号をカウンタ５０８と信号セット・リセット回路５０７
とに送出する。該カウンタ５０８は、前記比較器５０５
の信号によりリセットされ、基準クロック回路５０４の
クロックパルスをカウント開始する。該カウンタ５０８
のデータは常時比較器５０９へ送られ前記レジスタ５１
０の値、すなわち各相電圧の半周期に相当する１８０度
の時間と比較され、前記カウンタ５０８の値がレジスタ
５１０の値よりも大きくなった時に信号セット・リセッ
ト回路５０７に信号を送出する。該信号セット・リセッ
ト回路５０７は、前記比較器５０９の信号により出力を
リセット（ローレベル）し、前記比較器５０５の信号に
より出力をセット（ハイレベル）する。
出力を、図示しないが電流フィードバック制御部を経由
してＩＰＭドライブ部７へ出力される。位相角制御回路
５は図２に示すように三相各相に位相遅角・進角制御回
路５１と遅角・進角量決定回路５２とから構成されてい
る。その一相の詳細を図５に示す。図３から分かるよう
に位相角制御回路５は、１８０度時間計測カウンタ５０
１を有しており、該１８０度時間計測カウンタ５０１は
前記位相検出回路４の信号の立ち上がりから前記位相検
出回路４の信号の立ち下がりまで基準クロック回路５０
４のクロックパルスをカウントし、該カウント値はレジ
スタ５１０にセットされる。すなわちレジスタ５１０に
セットされた該カウント値は各相電圧の半周期に相当す
る１８０度の時間となる。また該カウント値は遅角・進
角量決定回路５２の入力データとなり、該遅角・進角量
決定回路５２では該カウント値から同期電動機の回転数
を算出する。該遅角・進角量決定回路５２には電源部９
の電圧、電流信号も入力されており、該遅角・進角量決
定回路５２は、前記回転数と該電圧、電流とで決定され
る遅角・進角マップを有しており前記回転数と前記電
圧、電流により遅角量または進角量が決定される。前記
決定された遅角量または進角量はレジスタ５０６にセッ
トされ、該セットされたデータは比較器５０５へ送られ
る。また該遅角・進角量決定回路５２からは、遅角の時
には前記位相検出回路４の信号の立ち上がり時期と同期
したパルスが、進角の時には前記位相検出回路４の信号
の立ち下がり時期と同期したパルスがゲート５０３に出
力されている。該ゲート５０３は前記該遅角・進角量決
定回路５２の出力と前記位相検出回路４の信号とを入力
とするＡＮＤ回路であり遅角・進角時間カウンタ５０２
のリセットを行う。すなわち該遅角・進角時間カウンタ
５０２は、遅角の時には前記位相検出回路４の信号の立
ち上がり時期でリセットされ、進角の時には前記位相検
出回路４の信号の立ち下がり時期でリセットされる。該
遅角・進角時間カウンタ５０２は、上記リセット後基準
クロック回路５０４のクロックパルスをカウント開始す
る。該遅角・進角時間カウンタ５０２のデータは、常時
上記比較器５０５へ送られ上記レジスタ５０６にセット
された遅角量または進角量と比較され、該遅角・進角時
間カウンタ５０２のデータが上記レジスタ５０６にセッ
トされた遅角量または進角量よりも大きくなった時に信
号をカウンタ５０８と信号セット・リセット回路５０７
とに送出する。該カウンタ５０８は、前記比較器５０５
の信号によりリセットされ、基準クロック回路５０４の
クロックパルスをカウント開始する。該カウンタ５０８
のデータは常時比較器５０９へ送られ前記レジスタ５１
０の値、すなわち各相電圧の半周期に相当する１８０度
の時間と比較され、前記カウンタ５０８の値がレジスタ
５１０の値よりも大きくなった時に信号セット・リセッ
ト回路５０７に信号を送出する。該信号セット・リセッ
ト回路５０７は、前記比較器５０９の信号により出力を
リセット（ローレベル）し、前記比較器５０５の信号に
より出力をセット（ハイレベル）する。
【００１１】すなわち該信号セット・リセット回路５０
７の出力が位相角制御回路５の出力であり、これが制御
回路６に送出される。該制御回路６は、図示しないが１
２０度導通スイッチング回路、６ステップタイミング発
生回路および電流値偏差処理回路で構成されており公知
の三相インバータスイッチング波形を生成する。この三
相インバータスイッチング波形がＩＰＭドライブ部７を
経由してインバータ回路８を駆動し、同期電動機１の電
機子巻線２の電流が制御される。
７の出力が位相角制御回路５の出力であり、これが制御
回路６に送出される。該制御回路６は、図示しないが１
２０度導通スイッチング回路、６ステップタイミング発
生回路および電流値偏差処理回路で構成されており公知
の三相インバータスイッチング波形を生成する。この三
相インバータスイッチング波形がＩＰＭドライブ部７を
経由してインバータ回路８を駆動し、同期電動機１の電
機子巻線２の電流が制御される。
【００１２】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除
するものではない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除
するものではない。
【００１３】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
回転子を永久磁石とする同期電動機の回転子位相に対し
て電機子電流の位相の遅角量および進角量の制御が可能
になり、電動機回転数や負荷の変動が大きい用途におい
ても高効率の運転ができるという利点がある。
回転子を永久磁石とする同期電動機の回転子位相に対し
て電機子電流の位相の遅角量および進角量の制御が可能
になり、電動機回転数や負荷の変動が大きい用途におい
ても高効率の運転ができるという利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
る。
【図２】本実施例の位相角制御回路の説明図である。
【図３】本実施例の位相角制御回路の詳細説明図であ
る。
る。
【図４】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図５】一般的な回転子を永久磁石とする同期電動機の
制御装置を示す構成ブロック図である。
制御装置を示す構成ブロック図である。
【図６】図５における磁極位置検出の説明図である。
１ 同期電動機 ４ 磁極位置検出回路 ５ 位相角制御回路 ５１ 位相遅角・進角制御回路 ５２ 遅角・進角量決定回路
Claims (3)
- 【請求項１】回転子を永久磁石とした同期電動機の磁極
位置センサレス制御装置において、該制御装置は、前記
回転子の回転に伴い固定子側の電機子巻線に誘起する逆
起電圧検出手段と、該逆起電圧検出手段により生成され
る信号に応じて前記同期電動機の電機子巻線に電流を分
配する分配制御手段とを有し、該分配制御手段が前記回
転子磁極位相に対して前記電機子巻線電流の位相を各相
毎に遅角および進角させる３位相角制御手段を有するこ
とを特徴とする回転子を永久磁石とした同期電動機の磁
極位置センサレス制御装置。 - 【請求項２】前記３位相角制御手段が前記逆起電圧検出
手段により生成される信号遅角量および進角量を決定す
る遅角・進角量決定手段を有することを特徴とする請求
項１に記載の回転子を永久磁石とした同期電動機の磁極
位置センサレス制御装置。 - 【請求項３】前記遅角・進角量決定手段が前記同期電動
機の回転数、端子電圧および電流で決定される遅角量お
よび進角量のマップデータを有することを特徴とする請
求項２に記載の回転子を永久磁石とした同期電動機の磁
極位置センサレス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140951A JPH07327387A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6140951A JPH07327387A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07327387A true JPH07327387A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=15280610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6140951A Pending JPH07327387A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07327387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359992A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Hitachi Ltd | 磁気ディスク記憶装置 |
| JP2007127115A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-05-24 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP6140951A patent/JPH07327387A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002359992A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Hitachi Ltd | 磁気ディスク記憶装置 |
| JP2007127115A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-05-24 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
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