JPS59156177A - 無整流子電動機の制御方式 - Google Patents

無整流子電動機の制御方式

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JPS59156177A
JPS59156177A JP58029123A JP2912383A JPS59156177A JP S59156177 A JPS59156177 A JP S59156177A JP 58029123 A JP58029123 A JP 58029123A JP 2912383 A JP2912383 A JP 2912383A JP S59156177 A JPS59156177 A JP S59156177A
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JP
Japan
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motor
voltage
current
rotation speed
magnetic flux
Prior art date
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Pending
Application number
JP58029123A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Osawa
博 大沢
Satoru Takahashi
哲 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59156177A publication Critical patent/JPS59156177A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H02P25/03Synchronous motors with brushless excitation

Landscapes

  • 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】 本発明は無整流子電動機の磁束f!:期」御する方式一
般に無整流子電動機を効率よ(運転するために、電動機
の磁束を一定にし、電動機側の変換器(以後は逆変換器
と称する)の転流余裕角r+y、−必要最小限度の一定
角度に保っておいて電動機を高力率で運転するいわゆる
定余裕角制御方式が知られている。
第1図は従来の無整流子電”動機の回路図である。
第1図におい又、1は交流を可変直流に変換するための
順変換器であつ又サイリ″スタで構成されている。2は
直流リアクトルであって順変換器2と後述する逆変換器
との中間にある直流中間回路を流れる直流電流■を平滑
するためのものであΦ。
3は逆変換器であって前述の平滑された直流7再び交流
に変換す句ためのものであって−この再変換された交流
は4なる同期電動機に供給される4、この同期電動機4
には5なる磁極位置検出器と、6なう速度検出発電機か
結合されている。同期電動機4の電機子に流れる電流は
変流器11で検出され、また電動機4の電機子端子電圧
Eは12なる計器用変圧器で検出されるか、これらの電
流と電圧(求道起電力演算器13に入力され、この逆起
電力演算器13の出力は磁束演算器14に入力し″′C
磁束か演算される。そしてこの磁束演算器14の出力は
15なる点弧角設定器に入力して逆変換器3を構成する
サイリスクの点弧位相が設定され、磁極位置検出器5か
らの信号’r5げて/<ルス分配器16が逆変換器3の
所望″j句アームに点弧パルスを送って直流を交流に変
換している。■は逆変換器3の直流側端子電圧である。
この無整流子電動機の回転速度は21なる速度設定器で
設定され、速度検出発電機6からの速度帰還信号は加算
点22で前記の速度設定信号と比較されてその差が23
なる速度調節器に入力し、この速度調節器23の出力信
号は加算点24において、変流器25が検出した電流信
号と比較されてその差が電流調節器27に入力し、この
電流調節器27の出力は順変換器1を構成するサイリス
クを制御する点弧角調整器28に入力し、これの出力パ
ルスが順変換器1を制御する。このようにして電動機4
の速度は速度設定器21で設定された速度を維持する。
磁束演算器14の出力は一万では界磁電流調節器33に
入力するか、この界磁電流調節器33では磁束設定器3
1の設定信号と変流器32からの界磁電流帰還信号と前
述の磁束演算器14の出方信号により電動機4の界磁電
流が設定値になるように調節され、この界磁電流調節器
33の出方信号により34なる点弧角調整器で界磁サイ
リスタ35乞制御して電動機界磁36に電流を流して電
動機磁束を一定に維持する。
無整流子電動機の従来例である第1図の回路構成のもの
は上述したように磁束一定界@制御によ1)、電(景子
磁束によって減らされた磁束分を補償してい金。また逆
変換器3は負荷の大きさにかかわらず一定の転流余裕角
rを確保する制御すなわち定余裕角制御Zする。そして
この定余裕角制御によりこの逆変換器3は転流限界によ
る運転限界は存在しない。
第2図はこの定余裕角制御を行なった場合の転流余裕角
特性であって、横軸は電流、縦軸は角度7示し℃いる。
第2図においてrは一定な転流余裕角、Uは転流型なり
角であって電流に対して直線的変化している。そして制
御進み角βとu、  rとはβ= r +uの関係にあ
り、このような定余裕角制御を行なう場合の電呻機力率
はcos (r + 号)で表わされる。
上述の定余裕角制御を行なう場合に逆変換器3の直流側
端子電圧すなわち直流中間回路の電圧波形を第3図に示
す。第3図において横軸は時間軸であって、逆変換器直
流側端子電圧Vの波形は実線で、また電動機4の端子電
圧Eの波形は点線で図示されている。第3図(A)は電
動機が転負荷の場合の電圧波形であり、第3図(B)は
重負荷の場合の電圧波形である。第3図(B)と第3図
(A)をくらべ℃みると、転流余裕角rの大きさは両図
とも同じであるが、転流型なり角Uは重負荷である第3
図(B)の方が大きく、これは第2図に示すとおりであ
る。その結果は第3図(A)と第3図CB)’に比較し
てあきらかたように、逆変換器直流側端子電圧Vは重負
荷に8ると転負荷の場合よりも低下し℃いる。ところで
電動機4に注入される電力は上述の直流電圧Vとこの直
流中間回路を流れる電流lの積であるが、直流電流■か
増えると直流電圧■が低下する。つまり電動機4に注入
される電力は直流電流Iに比例をしない。
第4図は定余裕角パルスを形成する方法を示す図である
。第4図におい又Φは磁束波形であるが電気角90度位
相が進められ℃いる。2は制御進み角βを設定する電圧
で−あって、この2とψとが切り合って定余裕角パルス
を切り出している。それ放電動機の磁束を弱めると、負
荷電流が変化しなくても転流型なり角Uが大きくなる。
この転流型なり角Uが大きくなれは第3図(B)で示し
たように直流電圧■が低下する。
電動機4を基底回転速度以上の回転速度で運転ケする場
合は、電動機4の磁束を回転速度に逆比例して減少させ
ることにより電8i11機4の端子電圧BY一定に保つ
よ5 K ’+1III 11111する制御方法か一
般的である。しかし磁束を弱めることにより直流電圧■
が低下し、負荷が増えても直流電圧Vが低下するので、
基底回転速度以上で弱め界磁運転をする場合は特に電動
機4へ注入される電力の低下刃・はなはだしく、変換器
の有する電力変換能力を十分に発揮できない。また電動
機へ注入する電力がtL流に比例しないので速度制御な
どの制御精度を11上させるのが困難である。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであつ壬、負
荷が増加したときや弱め界aくしたときに逆変換器直流
側端子電圧が低下するのを防止して変換器が保有する電
力変換能力を最高に利用できるよ−うにするとともに制
御特性を向上させうる無整流子電動機の制御方式を提供
することを目的とする。
本発明は電動機磁束を電動機回転速度と直流電圧にリン
クさせるかまたは電動機回転速度と電流にリンクして変
化させることにより、逆変換器直流側の端子電圧が電動
機磁束の強弱や負荷の大小で変動しないようにして上記
の目的を達成している。
第5図は本発明の一実施例を示す理路図である。
第5図において41は逆変換器3の直流側端子の電圧す
なわち直流中間回路の電圧Vを検出するための直流電圧
検出器、42は一次遅れ回路、43は絶対値回路である
。44は非線形関数回路、46は電圧調節器であって、
45と47は信号の加算点である。第5図におI′jる
上記説明以外で符号を付したものの名称と機能は第1図
で説明したものと同一であるから7、その説明は省略す
る。
第5図により、以下に本発明の詳細な説明する。
第5図において江直流電圧■が41なる直流電圧検出器
で検出される。そしてこの検出された直流電圧■は脈動
分を含むので一次遅れ回路42で平滑し、絶対値回路4
3に入力する。電動機4の運転には駆動モードと制動モ
ードがあり、この両モードは極性が異なるのでこの絶対
値回路43を使用する。絶対値回路43の出力は加算点
45に印加される。非線形関数回路44は速度検出発電
機6かもの速度信号に対応して非線形な電圧を出力する
。この非線形関数回路44は、電動機4の回転速度が基
底回転速度以下の場合にはこの電動機4の回転速度に比
例した電圧を出力し、電動機4の回転速度が基底回転速
度を超えると、その回転速度の如何にかかわらず一定電
圧な出力する。そしてこの非線形関数回路44の出力電
圧を指令電圧とし、加算点45におい又この指令電圧と
直流電圧検出器41で検出された実際電圧との差が演算
され、その差が電圧調節器46に入力され、この電圧調
節器46の出力は加算点47において変流器32が検出
した界磁電流との差が演算され、その差が界磁電流調節
器33に入力し、最終的に電動機界磁36に流れる界磁
電流を制御する。
第5図に示す本発明の実施例では、電動機4の回転速度
に対する直流電圧を非線形関数回路44で設定し、この
設定電圧と検出した直流電圧との墓が零になるように電
動機4の磁束を制御しているので弱め界磁はもちろん、
負荷の大小に関係な(直流電圧Vv一定に維持すること
ができる。
第6図は本発明の別の実施例を示す回路図である。第6
図において51は増幅器、52は非線形関数回路、55
は磁束調節器であり、53.5456は信号の加算点で
ある。第6図にお(する1記説明以外で符゛号を付した
ものの名称と機能は第1図で説明したものと同じである
から、その説明鳴省略する。
本発明の詳細な説明の別の実施例である第6図により説
明するが、先ずはじめに原理について記す。
電動機4の誘起電圧実効値をEdとすると、第6図に示
す結線の場合の直流電圧Vは直流電流な■。
電動機回転速度をN、転流インダクタンスftL。
転流余裕角をrとするならば(1)式で与えられる。
この(1)式をEdについて整理すると電動機4の誘起
電圧Edは、電動機4の回転速度Nと磁束φの積に比例
する。すなわち比例定数をに1とすわばEd−KINφ
である。また直流電圧V?:負荷の大小に関係7ヨ<一
定の電圧vOに保つものとすると、(2)式から下記の
(3)式か導びかれる。
この(3ン式から電動機4の磁束φを求めると(4)式
となる。
φ−に2−”−+ K3I −−−、、−、、、、、、
、、、、−・・・(4)・  1く ただしく4)式はcos rとLが一定とした場合であ
り、 K2とに31X比例定数である。この(4)式か
られかるように、電動機4の回転速度Nとともに、負荷
の直流電流工に対応して電動機4の磁束を制御すれは、
直流電圧にその目標値v〇一定に保つことができる。
なお(4)式におげろ比例定数に3の値は変換器の耐電
圧などの都合から所望する値よりも小さな値を遠足して
もそれな9の効果は期待・できるし、直流電流工は(4
)式を導びく過程では電流の実と 際値としているが、工として電流の指令値l用いてもよ
(、また直流電流ではなく、第6図に示すように順変換
器1の交流側電流を比例定数を変えて用いてもよいこと
はもちろんである。
本発明の別の実施例である第6図9回・路についての説
明を以下に記載する。第6図の回路は上述の(4)式を
具体化したものである。すなわち順変換器1の交流側電
流を変流器25で検出し増幅器51を通してに3Iなる
出力が加算点53に印加される。
−1速度検出発電機6からの速度信号に対応して非線形
関数回路52は、電動機4か基底回転速度以下の回転速
度のときは回転速度に無関係に一定値を出力し、電動機
4が基底回転速度を超え′〔いるときは、その回転速度
に逆比例する値を出力するものであって、この非線形関
数回路52の出力と、前述の゛増幅器51の出力とが加
算点53において加算され、この加算された信号か電動
機4の磁束指令値となる。そしてこの磁束指令値と磁束
演算器14から出力される磁束実際値とか加算点54で
比較され、その差が磁束調節器55に入力し、この磁束
調節器55の出力と変流器32で検出された界磁電流と
か加算点56で比較され、その差が界磁電流調節器33
を経て最終的に電動機界磁36に所望する大きさの界磁
電流電流して逆変換器3の直流側端子の電圧を一足に保
つ。
第6図に示す別の実施例では、′B電動機の回転速度に
対応する磁束乞非線形関数回路52で設定し、これに負
荷電流に対応する磁束を加算して磁束指令値とし、この
磁束指令値と磁束実際値と乞比較してその差か零になる
ように電動機界磁電流を制御しているので、直流電圧を
検出しな(ても、匣流電圧vン目標値V〇−足に維持′
fΦことができるのである。
上記で説明の本発明を実施することにより電動Ja4の
磁束か強めであるか弱めであるカフに関係なく、また電
動機4の負荷の、大小に関係なく逆変換器3の直流側端
子電圧■を一定に保つことが出来るので、電動機4に注
入する電力を、変換器能力か十分に発揮できるように増
加することができるし、この直流電圧が一定であるため
に電動機4に注入する電力と直流電流の関係を線形化す
ることができる。゛そしてこの線形化によって電動機の
トルク制御や速度制御の制御精度を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の無整流子電動機の回路図、第2図は逆変
換器の転流余裕角特性グラフ、簿3図は無整流子電動機
の電圧波形図、第4図は定余裕角パルZの形成方法図で
ある。第5図は本発明の実施例を示す回路図であり、第
6図は本発明の別の実施例を示す回路図である。 1・・・順変換器、2・・・直流リアクトル、3・・・
逆変換器、4・・・同期電動機、5・・・磁極位置検出
器、6・・・速度検出発電機、13・・・逆起電力演算
器、1・4・・・磁束演算器、25・・・変流器、31
・・・磁束設定器、32・・・変流器、33・・・界磁
電流調節器、34・・・点弧角調整器、35・・・界磁
サイリスク、36・・・電動機界磁、41・・・直流電
圧検出器、42・・・−次遅れ回路、43・・・絶対値
回路、44・・・非線形関数回路、45・・・加算点、
46・・電圧Jz節器、47・・・加算点、51・・・
5首幅器、52・・・非線形関数回路、53・・加算点
、54・・・加算点、55・・・磁束調部器、56・・
・加算点。 第1図 第2図 □時で。5 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)少なくとも逆変換器を含む電力変換装置によって給
    電される無整流子電動機の磁束を一定に保ちつつ、別途
    設定される電動機の転流余裕角と電動機電流の実際値か
    ら演算される転流型なり角との和以上の電気角で定まる
    制御進み角をもって前記逆変換器の位相制御を行な5無
    整流子電動機の制御方式において、電動機基底回転速度
    以下の回転速度では逆変換器直流側端子電圧が電動機回
    転速度に比例するように、また電動機回転速度が基底回
    転速度を超えるときは該逆変器直#1.側端子電圧が一
    足になるように電動機の磁束?:制御することをq!j
    徴とする無整流子電動機の制御方式。 2、特許請求の範囲第1項記載の制御方式において、逆
    変換器直流側端子電圧ン検出し、該電圧が電動機回転速
    度に対応せる所望値になるように電動機界磁電流を制御
    することケ特徴とする無整流子電動機の制御方式。 3)特許請求の範囲第1項記載の制御方式において、電
    動機磁束が電動機回転速度に対応せる所望の逆変換器直
    流側端子電圧をその電動機回転速度で除した値に比倒せ
    る値と、該逆変換器直流入力電流に比倒せる値との和に
    なるように電動機界磁電流を制御することを特徴とする
    無整流子電動機の制御方式。
JP58029123A 1983-02-23 1983-02-23 無整流子電動機の制御方式 Pending JPS59156177A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5726076A (en) * 1980-07-18 1982-02-12 Hitachi Zosen Corp Combined concrete panel and manufacturing method therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5726076A (en) * 1980-07-18 1982-02-12 Hitachi Zosen Corp Combined concrete panel and manufacturing method therefor

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