JPS5910188A - 無整流子電動機制御方法 - Google Patents

無整流子電動機制御方法

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JPS5910188A
JPS5910188A JP57116515A JP11651582A JPS5910188A JP S5910188 A JPS5910188 A JP S5910188A JP 57116515 A JP57116515 A JP 57116515A JP 11651582 A JP11651582 A JP 11651582A JP S5910188 A JPS5910188 A JP S5910188A
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JP
Japan
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commutation
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JP57116515A
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Kihei Nakajima
中島 喜平
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/15Controlling commutation time

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は無整流子電動機制御方法に係り、特に電動機の
誘起電圧の位相を検出して実効転流進み角を制御するに
好適な無整流子電動機制御方法に関する。
〔発明の技術的背単〕
一般に、無整流子電動機は通常の回転数領域における電
機子電流の転流制御を電動機の誘起電圧を利用して行っ
ている。このため、電動機駆動用のりイリスタ変換器表
しては、低価格で構成が簡単である等の理由から、自然
転流形が広く一般に用いられている。仁の様なサイリス
タ変換器に於いて転流タイミングを定めるための検出信
号としては大別して2種類ある。一つは回転子に直結し
た位置検出器を通じて検出される信号であり、他のひと
つは電動機の端子電圧を検出して得られる誘起電圧位相
から作られる信号である。これらの信号、つまり位相検
出値に基いて、サイリスタ変換器は設定転流進み角β。
あるいは実効転流進み角βにより転流タイミングを与え
ている。転流開始後、電機子電流が完全に次の相に移る
までの間には、電動機の転流リアクタンスの影響により
ある程度の時間を要し、いわゆる重なり角Uの期間をも
って転流を完了する。一般に、転流完了時の誘起電圧電
気角から互いに転流を行った相電圧が交わる角度1でを
転流余裕角γとしている。サイリスタを用いた変換器で
は電機子電流の転流終了後もサイリスタ特有の所定量の
ターンオフタイムtof fがあるため、サイリスタに
逆電圧が印加されている転流余裕角rの時間内にターン
オフタイムt。ffがなければならない。更に、電動機
の誘起電圧波形には歪があり、従って、転流余裕角rと
しては連常20度前後以上の値を設定する必要がある。
なお、上述した各電気角の関係は次式で示される。
cos (β−u)−cogβ=a′Xc弓/′11/
M°°゛°°゛(1)γ= β−U       ・・
・・・・ (2)但し、XCは転流リアクタンス、vM
は電動機電圧、■は商流電流である。まだ電動機力率は
ほぼcos(β−u/2)で表わされる。
〔背景技術の問題点〕
一般に、電動機は効率や力率をなるべく大きな所で運転
するのがシステムとして得策であるが、そのためには転
流余裕角rを極力小さくすることが望捷しい。かかる制
御を行うだめの一つの例として転流余裕角γを一定に制
御する、いわゆる転流余裕角一定制御が知られており、
電流に対する出力の線形性や過負荷耐量の増大などから
有効な方式とされている。ところがこの様な制御を行う
に当って、実効転流進み角βを与えるためにはα)、(
2)式より転流リアクタンス値や電圧・電流値を知った
上で実効転流進み角βを定める必要がある。
これに対して、転流リアクタンスX。は一般に装置の設
計段階で予想するか、試験段階で測定や調整を行って負
荷電流Iと実効転流進み角βの関係を定めるのが一般的
であるが、調整に時間をとつたり、リアクタンス値の変
化に則する特性変化が生じたりする等グ)問題がある。
寸だ、(1)式の演算ケ待うだめ((、これをアナログ
回路で構成した場合には[″A剪′、′発生苓奢要する
こととガリ、構成が複紺化しコスト低減の障害(′rC
なるという欠点がある。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的1d−上記従来技術の欠点をなく
シ、無整流子亀配′+4の転流リアクタンス値1へや電
圧変化に71して所定の転流余裕角−一なるように実効
転流進み角を自動的に定めることを可能ならしめた無整
流子電動機制御方法ケ提供することにある。
〔発明の概些〕
上記目的を達成するだめに、本発明は無整流子電動機の
電圧位相θと転流時の重なり角Uとから転流余裕角γを
演算し、設定転流余裕角γ8と転流余裕角γの偏差Δγ
とIK流霜7流基準値I”とから実効転流進み角βを決
定するだめの係斂Kを複数回算出し、算出された複斂個
の係れKの平均値π及び直流電流基準値Iより次回の転
流に於ける実効転流進み角を算出することを特徴とする
何v:流子電動機制御方法を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、M面に従って本発明の実施例を説明する6本発明
の一実施例に係る無整流子電動機制御方法に於いては、
所定の転流余裕角γを得るべく実効転流進み角βを制御
するが、この場合以下に説明する原理に基いてこれを行
うこととなる。
いづ、無整流子電動機の制御を行うに当って、転流余裕
角rを一定に制御した場合、(1)式より実効転流進み
角β及び重なり角Uは直流電流値Iに応じて第1図(8
)の特性図のように変化する。但し、この場合、電動機
の電圧並びに周波数は一定と仮定する。一方、第1図(
b)の特性図はco8βを縦軸にとった場合の変化であ
り、(1)式から明らかなように1#流電流工に対して
cosβの傾きは一定となる。すなわち、(1)式を書
き直すと次のようになる。
coaβ: A −KI        ・・−・−−
−−−(3)但し、A=co!Ir、に=5・Xc/V
Mである。いま、設定転流余裕角をrllとし第1図(
b)でrをr8に置き換えた場合、直流電流Iに対して
理想的な実効転流進み角βが得られると、cosβは同
図の直線と一致する特性となる。ところが、実際にはc
osβは完全には一致しないで直線の上側あるいは下側
の値となる。直流電流Iに対するe08βの値が直線の
上側と々つだ場合、実際の転流余裕角rは設定転流余裕
角rI!lより小となる。一般に、設定転流余裕角r8
自体は可能なかぎり小さく選定しているため、直線の−
E側となる様々実効転流進み角βの選び方は避ける必要
がある。すなわち、cosβは常に直線の下側で動作す
るようにし、しかも可能なかぎり直線に近づけるのが理
想的である。
いま、理想状態で直流電流Iにかかる係数をKとして@
2図の特性図に示すように係数かに1となる傾きを考え
る。この場合、直流電流値■が■1のときのeollβ
は(3)式により与えられ、同図のX点に相当するco
sβが与えられることとなる。この実効転流進み角βが
与えられたときの運転特性は第2図にCで示した直線の
ように傾きが−にで、@線aを平行移動したものとなり
、I=Oのところと交わる点が運転上のe08 rとな
る。これを式で示すと次のようになる。
cogβ=coI!γB−Kl工l = cos r −KIl−−−(4)(4)式より理
想的な係数には次のようになる。
K=に、−(cosrs−cosr)/II  ………
(5)(5)式の右辺第2項に転流余裕角rとその設定
値r8との差、すなわちΔr=γ−rl!が比較的小さ
いとして三角公式を適用すると、(5)式は(6)式の
ように弯形することが出来る。
K = K、−Δr−s l n r 3/ I 、 
   −曲・(6)すなわち、理想的な係数Kを得る場
合、それまでの係数に1に対して(6)式に従ってΔr
と11に関係する量だけ減少させればよいことがわかる
。ところが、実際の運転上、理想的な係数Kに合わせる
ぺ<(6)式そのものを適用した場合、転流余裕角rが
その設定値r8より小さくなる可能性があるため、(6
)式右辺の第2項に′°1°′より小さな値を掛算して
理想的な係数Kに近づければよい。
以上説明した原理に基き、本発明に係る無整流子電動機
制御方法に於いては転流進み角の制御を行うが、次にこ
れを具体化する構成について19明する。
第3図は本発明の一実施例に係る無整流子電動機制御方
法を適用される制御系統のブロック図である。第3図に
於いて、3相電源1は3相交流電源を順変換器2、直流
リアクトル3、逆変換器4を介して電動機5に供給する
。電動機5の電圧並びに電流は電圧検出器6及び電流検
出器7により検出さノする。重なり角検出器8は71.
流検出器7の出力(・C基いて重なり角Uを検出する。
一方、″I%イ圧位相検出器9は電圧検出器6の出力に
基いて電圧   :位相θの検出を行う。変換器10は
直流電流基準値■1をディジタル変換してマイクロプロ
セッサl]に入力する。RAM +2はマイクロプロセ
ッサl】の演   (偉用のメモリとして動作する。ゲ
ートパルス増幅   l器13は演算の主体であるマイ
クロプロセッサ11からの実効転流進み角βを示す信号
に基いて逆変換   −器4のゲート制御を行う。なお
、マイクロプロセ   II相θ、直流電流基準石I”
がある。一方、マイクロプロセッサ11の出力としては
、実効転流進み角βに対応する転流信号がある。また、
データのやりとりは係数Kを記憶してお(RAM +2
との間で行なわれる。
かかる構成に於いて、次にマイクロプロセッサ11での
演算の概要を第4図のフローチャートに従って説明する
。ちなみに、第4図に於いて、演算つ流れは転流開始直
後から記しである。
まず、ルーチン4]に於いて転流終了をチェックするが
、ここで転流終了ならば次のルーチン42で伝流余裕角
rの値を求め、これからΔγ(=r−r )2求めてm
番目の係数−を求める。この値リルーヂン4:3にてn
個の係数の格納容量を持つRAM127)m番目のアド
レスに格納される。この後、RAM2に於いてはアドレ
スつまりmを1だけ増加させ乙が、とのmがnを越えた
場合はmを1にもどしくn個のアドレスをサイクリック
に巡回しながら直火係数を格納してゆくこととなる。つ
ぎに、ルにの平均値Kを演算する。この鳩舎、マイクロ
プロセッサ11に於いては、 なる演算が実行される。次のルーチン45に於いては、
A/D変換器lOを通じて直流電流基準値■”を取り込
み、係数の平均値にとにより実効転流進み角βを演算す
る。この様にして求めた実効転流進み角βを次のルーチ
ン46に於いて電圧位相検出器9を通じて取り込件れる
電圧位相角θと突き合わせる。ルーチン45とルーチン
46の動作は、ルーチン46に於いて転流タイミングと
判定される寸で繰り返して行なわれ、電圧位相角θから
転流タイミングが判定されると次のルーチン47に移り
、マイクロプロセッサ11よりゲートパルス増幅器13
に対して実効転流進み角βに71応する信号、つまり転
流信号が出力される。
しかる後に、フローは最初に戻り、再び転流が終了する
のを待って同様動作を繰り返して行うこととなる。
以上述べた如く、第4図に示しだ流れを通じて理想的な
係数Kを求める方法に見合った論理で自動的に最適な実
効転流進み角βが定1ってゆくこととなる。なお、運転
開始前には予想される係数によりも充分大きな値をRA
Mに格納しておけば、運転開始直後には大きめの実効転
流進み角βで電動機5を駆動する事となるが、徐々に所
定の実効転流進み角βに落ちついてゆく。なお、転流余
裕角γが設定転流余裕角γ8より小さく在った場合はそ
の逆の場合より係数Kを大きめに変化させる論理を組ん
でおけばよい。
ところで、上記構成に於いては、係数Kを求めるに当り
、2個以上の複数の係数の平均をとる場合を例示してい
るが、これは1回限りのデータから次回の転流に伴う係
数を定めた場合、係数にの変化が大きいことに起因する
不安定現象が生じやすいためであり、従って、不安定現
象を抑制出来るならば、係数には特に平均値から求める
必要はない。
更に、上記実施例では記憶装置としてRAMを用い口唱
合を例示したが、マイクロプロセッサの種弁によっては
プロセッサ内部のRAM あるいはレジスタに格納して
おいてもよい。1だ、係数Kを求めるに当っての演算式
も(6)式の他に(5)式でもよく、さらには他の等伝
力演算式を用いてもよい。
一方、設定転流余裕角r8を電動機5の速度に応じて変
化させることにより転流余裕時間一定制御などへの発展
も可能となる。また、直流電流基準値I”も基準値では
なくフィードバック値を用いてもよく、同様効果を得る
ことが出来るものである。
〔発明の効果〕
見、上述べた如く、本発明によhば、転流リアクタンス
値が不明であっても壕だ電圧変化があっても自動的に設
定した転流余裕角で無整流子電動機の運転を行う事が可
能で、捷た電動機の弱め界磁運転時においても自動的に
実効転流進み角が変化して広い速度範囲にわたって安定
な特性を得ることができ、更に従来の方式に較べて構成
が簡単で訓整不用な装置で実施可能な無整流子電動機制
御方法を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は無整流子電動機の運転上の角度
特性を表わした特性図、 第2図は本発明の一実施例に係る無整流子電動機制御方
法を説明するだめの角度特性図、第3図は本発明の一実
施例に係る無整流子′#に動機割病j方法を適用される
制御系統のブロック図、第4Mは第3Mの構成に於ける
演算の流れを示すフローチャートである。 1・・・3相霜、源、2・・・順変換器、3・・・直流
リアクトル、4・・・逆変換器、5・・・電動機、6・
・・電圧検出器、7・・・′iL流検出器、8・・・重
なり角検出器、9・・・電圧位相検出器、10・・・ア
ナログ/ディジタル変換器、11・・・マイクロプロセ
ッサ、12・・・RAM0出願人代理人  猪  股 
  清 第1図 (0)              (b)第2図 面演V浅■11 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、無整流子電動機の電圧位相θと転流時の取なり角U
    とから転流余裕角γを演算し、設定転流余裕角γ と転
    流余裕角rの偏差Δrと直流市、流基準値工”とから実
    効転流進み角βを決定するだめの係数Kを複数回算出し
    、算出された複数個の係数にの平均値k及び直流電流基
    準値■7より次回の転流に於ける実効転流進み角を算出
    することを特徴とする無整流子電動機制御方法。 2係数にの値の算出に肖り、Aを定数としてに=に−A
     (γ−r)/I” なる演算を複数回繰り返して、その結果を順次記憶し、
    記憶された係数の平均値kを新たに演算して、次に CO1!lβ= cos 11]−に@ 1なる演算を
    行ない、実効転流進み角βを算出することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の無整流子電動機制御方法
JP57116515A 1982-07-05 1982-07-05 無整流子電動機制御方法 Granted JPS5910188A (ja)

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JPS5910188A true JPS5910188A (ja) 1984-01-19
JPH0239195B2 JPH0239195B2 (ja) 1990-09-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611295A (ja) * 1984-06-11 1986-01-07 Nippon Denso Co Ltd 電動機パルス変調制御装置
JPH09105752A (ja) * 1995-05-31 1997-04-22 Biomerieux Vitek Inc 試料ホルダー用の改良シーラント

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611295A (ja) * 1984-06-11 1986-01-07 Nippon Denso Co Ltd 電動機パルス変調制御装置
JPH09105752A (ja) * 1995-05-31 1997-04-22 Biomerieux Vitek Inc 試料ホルダー用の改良シーラント

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JPH0239195B2 (ja) 1990-09-04

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