JPS5924635B2 - 電動機駆動電流を発生させる方法および装置 - Google Patents

電動機駆動電流を発生させる方法および装置

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JPS5924635B2
JPS5924635B2 JP55053651A JP5365180A JPS5924635B2 JP S5924635 B2 JPS5924635 B2 JP S5924635B2 JP 55053651 A JP55053651 A JP 55053651A JP 5365180 A JP5365180 A JP 5365180A JP S5924635 B2 JPS5924635 B2 JP S5924635B2
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    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は交流誘導電動機に対する制御装置、更に具体
的に言えば、交流誘導電動機の直流電動機磁束の大きさ
並びに角度位置を表わす信号を発生する装置並びに方法
に関する。
交流誘導電動機は回転並びにトルクを制御し得る源とし
て次第に使われる様になつた。
交流誘導電動機は、大きさ並びに周波数が可変の出力又
は駆動電流信号によつて駆動されることにより、所望の
回転並びにトルクを発生することが出来る。周知の様に
、駆動電流が交流誘導電動機の固定子巻線に供給される
。固定子巻線に流れる駆動電流が電動機に磁束を発生し
、この為、固定子巻線に流れる駆動電流が電動機の回転
子の磁界と角度をなす時、トルクが発生される。電動機
が所望の回転並びにトルクを発生する様に保証する様に
、駆動電流の発生を制御する為には、磁束レベルを測定
して利用することが重要なパラメータである。
典型的には、2つの磁束を測定し、駆動電流の発生を所
望の通りに制御する。第1軸磁束信号は、駆動電流によ
つて固定子巻線内に発生された磁束の内の第1軸成分に
比例し、第2軸磁束信号は、駆動電流によつて固定子巻
線内に発生された磁束の第2軸成分に比例する。第1軸
及び第2軸が互いに略直交している場合が多い。第1軸
及び第2軸磁束信号により、どの時点でも、2次元でみ
た電動機磁束の角度位置及び大きさが判る。従来の装置
並びに方法によつて、電動機が回転状態にある任意の時
点に、電動機磁束の大きさ並びに角度位置を表わす信号
が得られる。
然し、実質的なトルクを持つ状態か或いは実質的にゼロ
のトルクの状態で・電動機を実質的に回転しない状態(
非回転状態)で運転するのが望ましい場合が屡々ある。
この様な運転が望ましい場合の例はいろいろあるが、例
えば電動機を停止して、負荷トルクを一定位置に保つ必
要がある時である。然し、電動機が実質的に非回転状態
にある時、電動機を非回転状態から脱出即ち回転させよ
うとする時に望ましくない電動機の応答が起らない様に
、回転しない電動機磁束即ち直流電動機磁束の大きさ並
びに角度位置を表わす磁束信号の値を知つていることが
非常に重要である。周知の様に、電動機がゼロのトルク
で実質的に非回転状態にある時、駆動電流の周波数は実
質的にゼロであること力嘆型的である。
この理由で、駆動電流の周波数が実質的にゼロでぁる時
、電動機内に存在する磁束を直流磁束と呼ぶ。ホール装
置は、直流磁束のレベルに比例する出力信号を発生する
普通の感知装置である。
然し、周知の様に、ホール装置は非常に脆く、機械的な
衝撃及び振動によつて損傷し易く、製造費が高い。他の
幾つかの普通の方式により、電動機が実質的に非回転状
態にある時、電動機磁束の大きさ並びに角度位置を測定
することが出来る。こういう方式としては、電動機の端
子電圧に従つて電動機磁束の変化率を測定したり、磁束
コイルを使つて電動機磁束の変化率を感知することが含
まれている。このいずれの方式でも、電動機磁束の変化
率に比例する信号のレベルは、次の式から計算すること
が出来る。こ\でeは電動機磁束信号の変化率の電圧レ
ベル、Nは定数、dφ/Dtは電動機の固定子磁束の変
化率である。
勿論、dψ/Dtの値は、駆動電流の周波数がゼロにな
る時にゼロになる。信号eの大きさは、周波数がゼロに
なる時にゼロになる。従つて、電動機磁束の変化率を測
定する普通のこの2つの方法では、駆動電流の周波数が
実質的にゼロである時、直流磁束の大きさが実質的な値
であつても、直流磁束を表わす信号が得られない。駆動
電流の周波数が実質的にゼロである時に電動機磁束の大
きさ並びに角度位置を表わす制御信号を発生する普通の
装置並びに方法に伴う別の問題は、信号eを積分して磁
束信号を発生するのに使われる積分器が、周波数がゼロ
になる直前の電動機磁束の値を実質的な期間にわたつて
保つことが出来ないことである。即ち、直流磁束が存在
する時に得られた磁束信号は、普通の積分器に存在する
望ましくないドリフトの影響で変化する傾向があり、電
動機を非回転状態から脱出させる時、磁束信号が不正確
になる。直流磁束のこの不正確な値の為、周波数を再び
ゼロより大きくする時、電動機の望ましくない応答が起
る。この発明の目的は、交流誘導電動機の直流電動機磁
束の大きさ並びに角度位置を表わす磁束信号を発生する
装置並びに方法を提供することである。
この発明の別の目的は、電動機を駆動する駆動電流の周
波数に関係なく、交流誘導電動機の電動機磁束の大きさ
並びに角度位置を表わす磁束信号を発生する装置並びに
方法を提供することである。この発明の別の目的は、1
駆動電流の周波数が予め選ばれた値より高い時、交流誘
導電動機の磁束の変化率に比例する第1信号の積分に比
例する磁束信号を発生し、且つ駆動電流の周波数が前記
予め選ばれた値より低くてトルクが実質的にゼロである
Fl}.1駆動電流の大きさに比例する第2信号に比例
する磁束信号を発生し、この磁束信号が駆動電流の発生
を制御する効果を持つ様にした装置並びに方法を提供す
ることである。この発明の別の目的は、交流誘導電動機
が、駆動電流を供給するインバータの任意の有効な導電
状態に従つて任意の位置で停止させられ、駆動電流の周
波数がゼロである時、直流電動機磁束の大きさ並びに角
度位置を表わす磁束信号を発生する装置並びに方法を提
供することである。
この発明の別の目的は、駆動電流を供給するインバータ
の予定の導電状態に従つて、電導機を一定位置で停止し
、予め選ばれた軸成分だけを持つ磁束を発生する様な出
力信号の一部分の大きさに比例する磁束信号を発生する
ことである。
上記並びにその他の目的が、この発明の装置並びに方法
によつて達成される。
以下、交流誘導電動機の直流電動機磁束の大きさ並びに
角度位置を表わす信号を発生する装置並びに方法を説明
する。
交流誘導電動機を駆動する為に、大きさ並びに周波数が
可変の駆動電流が発生される。電動機の磁束の変化率に
比例する第1信号を発生する。駆動電流の大きさに比例
する第2信号を供給する。駆動電流の周波数が予め選ば
れた値より高い時は第1信号の積分に比例し且つ駆動電
流の周波数が前記予め選ばれた値より低い時は第2信号
に比例する磁束信号を発生する。磁束信号は駆動電流の
発生を制御する効果を持つ。l例として、周波数の子め
選ばれた値は、60H2装置では3H2以下にすること
が出来る。第1信号は磁束コイル、又は電動機の端子電
圧に応答する手段によつて発生することが出来る。l実
施例では、駆動電流の周波数が予め選ばれた値より低い
時、制御信号を発生する。
制御信号が存在しない時は第1信号を積分することによ
り、そして制御信号が存在する時は第2信号を受取る様
に接続された信号分割器によつて、磁束信号が発生され
る。第1信号は反転入力及び出力を持つ増幅器を使つて
積分することが出来、この場合反転入力は第1信号を受
取る様に接続され、反転入力と出力の間にはコンデンサ
が接続される。信号分割器は入力、出力及び分圧出力を
持つインピーダンス分圧器を含むことが出来る。分圧器
の人力が第2信号を受取る様に接続され、出力が増幅器
の出力に接続され、分圧出力が制御信号に応答して増幅
器の反転入力に接続される様になつている。制御信号が
存在する時、コンデンサの積分作用を停止し、増幅器が
利得増幅器として作用する。この発明の別の実施例の装
置並びに方法では、交流誘導電動機の固定子巻線を第1
軸及び第2軸に対して配置する。大きさ並びに周波数が
可変の駆動電流を固定子巻線に印加して、第1軸成分及
び第2軸成分を持つ磁束を発生する。磁束の第2軸成分
の変化率に比例する第1信号を発生する。駆動電流の四
磁束の第2軸成分を発生する部分の大きさに比例する第
2信号を発生する。1駆動電流を供給するインバータを
予定の導電状態まで循環させて、そこで停止レ第2軸成
分だけ持つ磁束を発生する様な駆動電流を発生する。
駆動電流の周波数が予め選ばれた値より高い時は、第1
信号の積分に比例し、また駆動電流の周波数が予め選ば
れた値より低くなり且つインバータを予定の導電状態ま
で循環させて、そこで停止した時は、第2信号に比例す
る磁束信号を発生する。この磁束信号は駆動電流の発生
を制御する効果を持つ。この発明の更に別の実施例では
、交流電動機に駆動電流を供給するインバータが任意の
導電状態にあり、駆動電流の周波数が予め選ばれた値よ
り低い時、直流電動機磁束の大きさ並びに角度位置を表
わす磁束信号が発生される。この実施例では、交流電動
機の固定子巻線が第1軸及び第2軸に対して配置されて
いる。大きさ並びに周波数が可変の駆動電流が固定子巻
線に印加されて、第1軸成分及び第2軸成分を持つ磁束
を発生する。磁束の第1軸成分の変化率に比例する第1
信号を発生する。駆動電流の内、磁束の第1軸成分を発
生する部分の大きさに比例する第2信号を供給する。駆
動電流の周波数が予め選ばれた値より高い時は第1信号
の積分に比例し、且つ駆動電流の周波数が予め選ばれた
値より低い時は第2信号に比例する:第1磁束信号を発
生する。磁束の第2軸成分の変化率に比例する第3信号
を発生する。駆動電流の内、磁束の第2軸成分を発生す
る部分の大きさに比例する第4信号を供給する。駆動電
流の周波数が予め選ばれた値より高い時は第3信号の積
分にノ 比例し、且つ駆動電流の周波数が予め選ばれた
値より低い時は第4信号に比例する第2磁束信号を発生
する。第1及び第2磁束信号は駆動電流の発生を制御す
る効果を持つ。今述べた実施例と同様な別の実施例では
、交流5電動機の磁束の3つの軸成分を感知し、この発
明の同一の夫々の回路を使つて、第1軸磁束信号、第2
軸磁束信号及び第3軸磁束信号を発生する。
この発明の装置並びに方法は交流電動機駆動装置に特に
有用である。第1図について説明すると、普通のインバ
ータ10が線12,14,16を介して、交流誘導電動
機18の様な負荷に対し、大きさ並びに周波数が可変の
駆動電流を供給することが示されている。
大きさが制御し得る入力直流信号1DCが入線20及び
出線22を介してインバータ10に供給される。インバ
ータ10は正の半分24及び負の半分26に分れている
。正の半分24も負の半分26も3つの枝路を持ち、各
半分の夫々の枝路は導電が制御される整流装置を持つて
いる。
(インバータ10は各半分に対して2つ又は更に多くの
枝路を持つことが出来る。)導電が制御される各々の整
流装置は陽極(第1の電力電極)、ゲート及び陰極(第
2の電力電極)を持つている。周知の様に、導電被制御
形整流装置は普通は非導電状態にあるが、陽極((第1
の電力電極)の電位が陰極(第2の電力電極)の電位に
対して正であつて、ゲートにゲート・パルスが加えられ
た時、導電状態になる。導電被制御形整流装置は、陰極
の電位が陽極の電位に対して正になるまで、導電状態に
ととまる。正及び負の半分24,26にある導電被制御
形整流装置は、サイラトロン、イグナイトロン及びエキ
サイトロンの様な水銀アーク整流器及びサイリスタの様
な任意の適当な形式であつてよいが、サイリスタが好ま
しい。第1図について詳しく説明すると、正の半分24
が第1の枝路にサイリスタ28、第2の枝路にサイリス
タ30及び第3の枝路にサイリスタ32を持つている。
サイリスタ28.30,32の陽極がいずれも実効的に
入線20に接続されている。サイリスタ28,30,3
2の陽極は夫々のインダクタ(図に示してない)を介し
て入線20に実効的に接続することが出来る。サイリス
タ28の陰極が阻止ダイオード34の陽極に接続され、
このダイオードの陰極が第1の出力端子36に接続され
る。端子36が線12に接続される。同様に、サイリス
タ30の陰極が阻止ダイオード38の陽極に接続され、
その陰極が第2の出力端子40に接続される。端子40
が線14に接続される。サイリスタ32の陰極が阻市ダ
イオード42の陽極に接続され、その陰極が第3の出力
端子44に接続される。端子44が線16に接続される
。正の半分24にある各対のサイリスタの陰極の間に転
流コンデンサが設けられる。
こ\でいう対とは、インバータの中で、一方のゲート駆
動が他方の導電を終了させる様な独特の2つ一組の導電
被制御形整流装置を言う。即ち、正の半分24には3対
あることが判る。具体的に言うと、転流コンデンサ46
がサイリスタ28,30の陰極の間に接続され、転流コ
ンデンサ48がサイリスタ30,32の陰極の間に接続
され、転流コンデンサ50がサイリスタ28,32の陰
極の間に接続される。負の半分26も3つの枝路を持つ
第1の枝路では、阻止ダイオード47の陽極が第1の出
力端子36に接続され、その陰極がサイリスタ49の陽
極に接続される。サイリスタ49q雲極が実効的に出線
22に接続される。第2の枝路では、阻止ダイオード5
1の陽極が第2の出力端子40に接続され〜その陰極が
サイリスタ52の陽極に接続される。サイリスタ52の
陰極が実効的に出線22に接続される。第3の枝路では
、阻止ダイオード54の陽極が第3の出力端子44に接
続され、その陰極がサイリスタ56の陽極に接続される
。サイリスタ56の陰極が実効的に出線22に接続され
る。サイリスタ49,52,56の陰極は実効的に夫々
のインダクタ(図に示してない)を介して出線22に接
続することが出来る。負の半分26にある各対のサイリ
スタの陽極の間に転流コンデンサが接続される。
負の半分26にも3対ある。具体的に言うと、転流コン
デンサ58がサイリスタ49,56の陽極の間に接続さ
ム転流コンデンサ60がサイリスタ49,52の陽極の
間に接続され、転流コンデンサ62がサイリスタ52,
56の陽極の間に接続される。インバータ10が正しく
動作する為には、上側の3つの枝路の内の1つが導電状
態にあり、下側の3つの枝路の内の異なる1つも導電状
態にあつて、大きさ並びに周波数が可変の駆動電流が電
動機18に供給される様にすることが必要である。この
ムインバータ10が3つの枝路を持つ為、インバータ1
0がとり得る有効な導電状態は6つある。前に述べた様
に、インバータ10は2つ又は更に多くの枝路を持つこ
とが出来る。即ち、例えば2つの枝路を持つインバータ
は2つの有効な導電状態を持ち、3つの枝路を持つイン
バータは6つの有効な導電状態を持ち、4つの枝路を持
つインバータは12の有効な導電状態を持つ。電動機1
8が、インバータ10から線14,1612を介して駆
動電流が供給されるY結線の3つの固定子巻線A,B,
Cを有する。例として、正の半分24にある2番目の枝
路サイリスタ30及び阻止ダイオード38を黒く塗つて
、それらが導電状態にあることを示している。同様に、
負の半分26の3番目の枝路にある阻市ダイオード54
及びサイリスタ56も黒く塗つて、それらが導電状態に
あることを示している。この為、矢印で示す様に、イン
バータ10によつて供給された大きさ並びに周波数が可
変の駆動電流が、第2の出力端子40及び線14を介し
て電動機18の巻線Cに供給される。駆動電流は電動機
18の巻線C及びBを流れ、線16を介して負の半分2
6の3番目の枝路を通り、第3の出力端子44、阻止ダ
イオード54及びサイリスタ56を通つて、インバータ
10の出線22から出て行く。従つて、サイリスタに対
するゲート信号により、有効な導電状態を選択すること
により、インバータ10は電動機18の所望の固定子巻
線に駆動電流を流すことが出来る。
予め選ばれた導電状態の意味は、第5図に示したこの発
明の実施例について後で説明する所から明らかになる。
こ\では、駆動電流の大きさ力仄力直流信号111)C
の大きさによつて制御され、駆動電流の周波数が、イン
バータ10の正及び負の半分にあるサイリスタに供給さ
れるゲート信号の速度によつて変えられることを承知さ
れたい。電動機18から所望の回転並びにトルクを発生
する為には、インバータ10によつて供給される駆動電
流は適当な大きさ並びに周波数を持つていなければなら
ない。
交流電動機が所望の回転並びにトルクを発生する様にす
る為に、駆動電流の大きさ並びに周波数を制御するいろ
いろな制御装置がある。適当な制御装置が、後で説明す
る第1図及び第8図の交流電動機駆動装置に示されてい
る。交流電動機18に存在する磁束の大きさ並びに向き
が重要なパラメータであり、電動機18から所望の回転
及びトルクを発生させる様な駆動電流を発生する為には
、各々の時点で判つていなければならない。磁束の大き
さ並びに向きが、任意の所定の動作時点で電動機18が
発生し得るトルク・レベルを表わす。第2図には、電動
機18の磁束の大きさ並びに角度位置を表わす磁束信号
を発生する普通の装置が示されている。
電動機18の端子電圧を測定するか、又は磁束コイルを
使うことが、電動機磁束の大きさ並びに角度位置を測定
する方法である。いずれの方式も、式e=Ndψ/Dt
(こ\でNは定数)に応じた電圧レベルを持つ磁束変化
率信号eを発生する。dψ/Dtは、その端子電圧を測
定している電動機の巻線、又は磁束コイルの軸に於ける
磁束の変化率である。磁束コイルを使つて電動機内の磁
束レベルを感知する時、磁束コイルの端子に現われる出
力電圧eの大きさぱ、磁束コイル軸に沿つた電動機磁束
の変化率に比例する。
即ち、電動機磁束が直流磁束でない時の電動機磁束の大
きさ並びに向きは、電動機の固定子巻線の第1軸に沿つ
て磁束コイルを使うと共に、電動機の固定子巻線の第2
軸に沿つて別の磁束コイルを使うことにより、2次元で
検出することが出来る。第1軸及び第2軸は、例えば互
いに直交していてよい。この様な直交方式が第2図に示
されており、第1軸の磁束コイル100が、電動機18
の第1軸と仮定したコイル100の軸に沿つた磁束の変
化率に比例する出力電圧を端子102に発生する。
第2図に示す場合、電動機18は3つの固定子巻線即ち
略同じ120電の角度だけ電動機18内で隔たる巻線A
・巻線B及び巻線Cを持つている。第1軸の磁束コイル
100は物理的には、その軸が固定子巻線Aの軸と一致
する様に、電動機内に取付けられる。この為、端子10
2の電圧は、巻線Aに流れる駆動電流によつて発生され
た第1軸の磁束の変化率に正比例する。今の場合、第2
軸の磁束コイル104は、物理的には、電動機18内の
第1軸の磁束コイル100に対して略直交する様に取付
けられている。
この為、第2軸の磁束コイル104が、巻線B及び/又
はCに流れる駆動電流によつて発生された磁束レベルの
第2軸成分に比例する大きさを持つ電圧を端子106に
発生する。前掲のeの式で示す様に、端子102の出力
電圧は、電動機18内の磁束の第1軸成分の変化率に比
例する。
この為、端子102に出る信号を積分することにより、
第1軸磁束信号を発生することが出来る。端子102に
出る信号の積分が積分器108によつて行われる。積分
器108が、端子102及び演算増幅器114の反転入
力112の間に接続された倍率抵抗110を含む。演算
増幅器114の非反転入力116が電気的な犬地に接続
される。積分コンデンサ118が演算増幅器114の出
力120と反転入力112の間に接続される。出力端子
120の信号は、第1軸の磁束変化率信号の積分であり
、従つて電動機18内に存在する第1軸の磁束に比例す
る。同様に、電動機18内に存在する第2軸の磁束を表
わす信号力(第2軸の磁束コイル104の端子106に
出る第2軸の磁束変化率信号を積分することによつて発
生される。
端子106に出る第2軸の磁束変化率信号が積分器12
6によつて積分される。具体的に言うと、倍率抵抗12
8が第2軸の磁束コイル104の端子106と演算増幅
器132の反転入力130の間に接続される。演算増幅
器132の非反転人力134が電気的な大地に接続され
る。積分コンデンサ136が演算増幅器132の出力1
38と反転入力130の間に接続される。出力端子13
8に出る信号は、第2軸の磁束変化率信号の積分であり
、従つて電動機18の第2軸の磁束に比例する。周知の
様に、交流誘導電動機は、駆動電流の周波数が実質的に
ゼロである時、実質的にゼロの回転を発生しながら、所
望の磁束レベルを発生することが出来る。
この様な状態は、例えばインバータ10の正の半分24
にある1つの枝路が導電状態に保たれ、インバータ10
の負の半分26にある別の1つの枝路も実質的な期間の
間導電状態に保たれる時に起る。即ち、電動機に供給さ
れる駆動電流が実質的に直流信号である。この直流駆動
電流の大きさが電動機内で発生される磁束レベルを制御
するが、駆動電流の周波数が実質的にゼロである為、磁
束を発生しても、電動機は回転を発生しない。ところで
、第2図の普通の磁束検出回路は、第1軸の直流磁束及
び第2軸の直流磁束のレベルを正確に表わす様な第1軸
磁束信号及び第2軸磁束信号を発生しない。
直流磁束状態に関するこの不正確さは、2つの理由によ
るものである。第1に、前掲の式に示す様に、直流磁束
が存在する時がそうであるが、磁束変化率がゼロになる
時、磁束コイルによつて発生される磁束変化率信号eは
ゼロになる。磁束変化率がゼロである時、それでも磁束
レベルは実質的なレベルにすることが出来ることに注意
されたい。これは、電動機が実質的にゼロの回転で実質
的な磁束を発生している時がそうである。第2の理由は
、普通の積分器が実質的な期間にわたり、一定の磁束信
号の値を保つことが出来ないからである。
磁束信号の値を保つ際の不正確さは、とりわけ部品、特
に増幅器及び/又は積分コンデンサによつて積分器に内
部ドリフトが生ずる為である。即ち、実質的な期間にわ
たつて直流磁束が一定である場合、第1軸及び第2軸磁
束信号の値が、第2図の装置の積分器に固有のドリフト
の為〜時間が経つと変化する。磁束変化率を感知する為
に電動機18の端子電圧を利用する時も、これと同じ欠
点がある。
即ちr例として言うと、電動機巻線の端子電圧を利用し
て磁束変化率を感知することは、磁束コイルを使うのと
同様である。第3図には、この発明の装置並びに方法の
一般的な場合の実施例が示されている。
この実施例は電動機磁束が直流磁束である時でも交流電
動機内の第1軸の磁束及び第2軸の磁束を夫々表わす第
1軸磁束信号及び第2軸磁束信号を発生する。まとめて
言うと、この発明のこの実施例の方法並びに装置は、電
動機内の磁束変化率に比例する第1信号を発生する。交
流電動機を駆動する駆動電流の大きさに比例する第2信
号が供給される。磁束信号は、駆動電流の周波数が予め
選ばれた値より高い時に第1信号の積分に比例して発生
され、駆動電流の周波数が予め選ばれた値より低い時に
第2信号に比例して発生される。第3図で、第1軸の磁
束コイル200が、第1軸に沿つた磁束変化率に比例す
る電圧を持つ第1信号を端子202に発生する様に、電
動機18の固定巻線に対して物理的に取付けられている
即ち、第1軸の磁束コイル200が電動機の第1軸を限
定する。例えば、第1軸の磁束コイル200は、電動機
18の固定子巻線Aの軸に対して平行になる様に取付け
ることが出来る。この場合、第1軸が巻線Aの軸と一致
する。第2軸の磁束コイル204が、電動機の第2軸に
沿つた磁束変化率に比例する電圧を持つ出力信号すなわ
ち第3信号を端子206に発生する様に、電動機18の
固定子巻線に対して取付けられる。
磁束コイル200,204の物理的な向きは、例えば互
いに直交する様にして、それらが第1及び第2軸の磁束
変化率信号を夫々発生する様にする。この代りに、磁束
コイル200が第1軸を限定し、磁束コイル204がそ
れと直交しない第2軸を構成してもよい。端子202に
得られる第1軸の磁束変化率信号21\駆動電流の周波
数が予め選ばれた周波数の値より高い時、積分器208
によつて積分される。
予め選ばれる周波数の値は、それより低い所では、実質
的な期間にわたつて、積分器のドリフトの為に、積分器
208が第1軸磁束信号の値を保つことが出来ない様な
値にするのが典型的である。例ぇば、60H2装置では
、予め選ばれる値は3Hz以下にすることが出来る。周
波数の子め選ばれる値の典型的な値は0.5H2である
。積分器208力ζ長期間にわたる積分器のドリフトの
為に、第1軸磁束信号の値を維持することが出来ない時
に、第1制御信号が発生される。
この状態が起つたことを表示する為に感知し得るパラメ
ータは数多くある。例えば、駆動電源の周波数が予め選
ばれた値の周波数より低い時、第1制御信号を発生する
ことが出来る。別のやり方は、電動機18が実質的にゼ
ロのトルクで実質的にゼロの回転を発生している時に、
第1制御信号を発生することである。更に別の方式は、
電動機18によつて発生されたトルクが予め選ばれた値
のトルクより小さく、駆動電流の周波数が予め選ばれた
値の周波数より低い時に、第1制御信号を供給すること
である。所望の回転レベルを用いた交流電動機駆動装置
に於ける更に別の方式は、トルク指令信号と、回転基準
信号、実際の回転信号及び回転差信号の内の少なくとも
2つとが夫々の予定の値より小さいホ第1制御信号を発
生することである。これが後で説明する第7図に示した
この発明の装置並びに方法の実施例で使われている方式
である。これは本出願人による本出願と同日出願の特願
昭55−053662号(特開昭55一166494号
)に記載されている。所望のトルク・レベルを用いる交
流電動機駆動装置に於ける更に別の方式は、実際の回転
信号及びトルク基準信号が夫々の予定の値より小さい時
、第1制御信号を供給すづことである。これが第8図に
示したこの発明の装置並びに方法の実施例で使われてい
る方式である。この代りに、上に述べた任意の方式によ
り、夫々逆の状態が起った時に、第1制御信号を発生し
て・第1制御信号が存在することがj積分器208が長
期間にわたつて第1軸磁束信号の値を維持することが出
来ることを表わす様にしてもよい。
第3図について説明すると、電子スイツチ214は普通
は接点210を接点212と接続しないが、切換え入力
213に第1制御信号が存在する時、接点210を接点
212と接続する様になつている。
電子スイツチ214はバイポーラ・トランジスタは電界
効果トランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリレーの
様な任意の適当な形式のものにすることが出来る〇接点
212が演算増幅器218の反転入力に接続される。
演算増幅器218は普通の設計の任意の適当な形式のも
のであつてよい。(第1軸の磁束変化率に比例する)端
子202の信号が倍率抵抗220を介して、演算増幅器
218の反転入力に加えられる。演算増幅器218の非
反転入力222が電気的な大地に接続される。演算増幅
器218の出力226と反転入力216の間に積分コン
デンサ224が接続される。切換え入力213に第1制
御信号が供給されていない時、スイツチ214は前に述
べた開路状態にある。
スイツチ214が開路状態にあると、演算増幅器218
は積分器として作用する様に接続され、第1軸の磁束変
化率の積分に比例する信号を出力端子226に発生する
。言い換えれば、出力端子226の信号は電動機18の
第1軸の磁束に比例する。電動機18内の磁束の大きさ
は、電動機18によつて発生されるトルクが予定のトル
ク・レベルより低く且つ駆動電流の周波数が予め選ばれ
た値より低い時、電動機18に流れる駆動電流の大きさ
に比例する。
第3図で、1駆動電流の内、磁束の第1軸成分を発生す
る電流成分に比例する第2信号が、後で説明する第1軸
磁束成分発生器227によつて発生され、信号分割器2
30の入力228に加えられる。
信号分割器230は出力232及び分圧出力234を有
する。信号分割器230は任意の適当な形式にすること
が出来るが、入力228及び分圧出力234の間に接続
された抵抗236と、分圧出力234及び出力232の
間に接続された抵抗238を使うのが典型的である。出
力232が演算増幅器218の出力226に接続される
。分圧出力234がスイツチ214の端子210に接続
される。スイツチ214は、第1制御信号に応答して、
閉路状態に切換わる様になつている。第1軸磁束成分発
生器227は、駆動電流の内、磁束の第1軸成分を発生
する成分に比例する第2信号を発生するものであれば、
任意の適当な形式であつてよい。この実施例では、第1
軸が電動機18の固定子巻線Aの軸と一致する様に選ば
れている。この第1軸磁束成分発生器227の好ましい
実施例は、分路装置225を利用しており、これが巻線
Aに流れる駆動電流を感知して、巻線Aに流れる駆動電
流の大きさに比例する信号を線223に発生する様にな
つている。分路装置225は普通の設計の任意の適当な
形式にすることが出来る。巻線Aを通る駆動電流の大き
さは、電動機18によつて発生される予定のトルク・レ
ベルより低く、且つ駆動電流の周波数が予め選ばれたレ
ベルより低い時、駆動電流の内、磁束の第1軸成分を発
生する成サに比例することを前に説明した。この為、線
223の信号/)ξこの状態が存在する時に、第2信号
に比例する。線223が第1軸磁束成分発生器227の
入力221に接続される。
第3図の実施例では、入力221は信号分割器230の
入力228に直結にすることが出来る。即ち、線223
の信号が第2信号である。この代りに、普通の設計の増
幅器(図に示してない)又ぱ普通の設計の減衰器を、入
力221と信号分割器230の入力228の間で、第1
軸磁束成分発生器227に含めて、線223の信号の倍
率を決めることが出来る。第1制御信号がスイツチ21
4の切換え入力213に供給されて、それを閉路状態に
すると、駆動電流の内・磁束の第1軸成分を発生する部
分の大きさに比例する第2信号が、実効的に演算増幅器
218の反転入力216に供給される。抵抗238が演
算増幅器218の出力226及び反転入力216の間に
接続されていることに注意されたい。この回路形式によ
り、増幅器218は、コンデンサ224の積分作用が無
効にされる為、普通の利得増幅器として動作する。従つ
て、演算増幅器218の出力端子226に出る信号は、
スイツチ214が閉路状態に駆動された時、第2信号に
比例する。この為、出力端子226の信号が、駆動電流
の周波数が予め選ばれた値より高い又は低い時、第1軸
の磁束に比例する。演算増幅器218は、スイツチ21
4が閉路状態になつた時、利得増幅器として動作するこ
とに注意されたい。
即ち、演算増幅器218は、駆動電流の周波数が予め選
ばれた値より低い時に、積分器として動作していた場合
の様なドリフトの問題を生じない。この為、この発明の
装置並びに方法は、電動機によつて発生されるトルクが
ゼロに近ければ、直流を含めた駆動電流の非常に低い周
波数で、電動機磁束の正確な目安を発生する。第2軸磁
束信号を発生する為の、第3図に示した実施例のこの発
明の装置並びに方法は、今述べた第1軸磁束信号を発生
する装置並びに方法と実質的に同様である。例として、
第2軸は第1軸に対して略直交すると選んだが、第3図
のこの発明の装置並びに方法は、この様な直交性がない
場合にも同じ様に適用し得る。駆動電流の周波数が予め
選ばれた値の周波数より高い時、積分器282によつて
、端子206に出る第2軸の磁束変化率信号が積分され
る。
この予め選ばれた周波数の値は、周波数がそれより低く
なると、積分器282が長期間にわたつて、積分器のド
リフトの為に、第2軸磁束信号の値を維持することが出
来ない様な値にするのが典型的である。この周波数の子
め選ばれた値の典型的な値は0,5Hzである。例えば
長期間にわたる積分器のドリフト等の為、積分器282
が第2軸磁束信号の値を維持することが出来ない時、第
2制御信号が発生される。
この状態が起つたことを表わす為に感知し得るパラメー
タは数多くある。例えば、駆動電流の周波数が予め選ば
れた周波数の値より低い時に、第2制御信号を発生する
ことが出来る。別の方式は、電動機18が実質的にゼロ
のトルクで実質的にゼロの回転を発生している時に、第
2制御信号を発生することである。更に別の方式は、電
動機18によつて発生されるトルクが予め選ばれたトル
クの値より低く、且つ駆動電流の周波数が予め選ばれた
周波数の値より低い時に、第2制御信号を供給すること
である。所望の回転レベルを用いた交流電動機駆動装置
に於ける更に別の方式は、トルク指令信号と、回転基準
信号、実際の回転信号及び回転差信号の内の少なくとも
2つとが夫々の予定の値より小さい時に、第2制御信号
を発生することである。これは後で説明する第7図で使
う方式である。所望のトルク・レベルを用いた交流電動
機駆動装置に於ける別の方式は、実際の回転信号及びト
ルク基準信号が夫々の予定の値より小さい時に・第2制
御信号を供給することである。これが後で説明する第8
図に示したこの発明の装置並びに方法の実施例で使われ
る方式である。この他の方式も容易に考えられよう。こ
の代りに、上に述べた任意の方式により、夫々逆の状態
が発生した時に第2制御信号を発生して、第2制御信号
が存在することが、積分器282が長期間にわたつて第
2軸磁束信号の値を維持することが出来ることを表わす
様にしてもよい。第3図で、電子スイツチ262は通常
は接点264を接点266と接続しないが、切換え入力
280に第2制御信号が存在する時、接点264を接点
266と接続する様になつている。
電子スイツチ262はrバイポーラ・トランジスタ又は
電界効果トランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリレ
ーの様な任意の適当な形式にすること力咄来る。接点2
64が演算増幅器254の反転入力に接続される。
演算増幅器254は普通の設計の任意の適当な形式のも
のであつてよい。(第2軸の磁束変化率に比例する)端
子206の信号が、倍率抵抗250を介して演算増幅器
254の反転入力に供給される。演算増幅器254の非
反転入力256が電気的な大地に接続される。演算増幅
器254の出力258と反転入力252の間に積分コン
デンサ260が接続される。切換え人力280に第2制
御信号が供給されていない時、スイツチ262は前に述
べた様に開路状態にある。
スイツチ262が開路状態にあると、演算増幅器254
は積分器として作用する様に接続され、第2軸の磁束変
化率の積分に比例する信号を出力端子258に発生する
。言い換えれば、出力端子258の信号は電動機18の
第2軸の磁束に比例する。前に述べた様に、電動機18
によつて発生されるトルクが予定のトルク・レベルより
低く且つ駆動電流の周波数が予め選ばれた値より低い時
〜電動機18内の磁束の大きさは電動機18に流れる駆
動電流の大きさに比例する。
第3図で、駆動電流の内、磁束の第2軸成分を発生する
成分に比例する第4信号が、後で説明する第2軸磁束成
分発生器284によつて発生され、信号分割器270の
入力272に加えられる。
信号分割器270は出力274及び分圧出力268を持
つている。信号分割器270は任意の適当な形式であつ
てよいが、入力272及び分圧出力268の間に接続さ
れた抵抗276と、分圧出力268及び出力274の間
に接続された抵抗278を用いるのが典型的である。出
力274が演算増幅器254の出力258に接続される
。分圧出力268がスイツチ262の端子266に接続
される。スイツチ262は、第2制御信号に応答して、
閉路状態に切換わる様になつている。第2軸磁束成分発
生器284は、磁束の第2軸成分を発生する駆動電流の
成分に比例する第4信号を発生するものであれば、任意
の適当な形式であつてよい。
図示の実施例では、第2軸が第1軸と実質的に直交する
様に選ばれており、第1軸が電動機18の固定子巻線A
の軸と一致している。巻線Cは巻線Aに対して時計廻り
に見て約120ずれており、巻線Bは巻線Aに対して反
時計廻りに見て約1200ずれている。第2軸磁束成分
発生器284の適当なl実施例は分路装置286を利用
している。
これが巻線Cに流れる駆動電流を感知して、巻線Cに流
れる駆動電流の大きさに比例する信号を線288に発生
する。分路装置286は普通の設計の任意の適当な形式
のものであつてよい。分路装置290が巻線Bに流れる
駆動電流を感知する様に取付けられ、巻線Bに流れる駆
動電流の大きさに比例する信号を線292に発生する。
線288がアナログ加算器294の第1入力に接続され
、線292がアナログ加算器294の第2入力に接続さ
れる。アナログ加算器294は普通の設計である。アナ
ログ加算器294の出力が普通の設計の減衰器298の
入力296に加えられる。減衰器298は入力296に
印加された信号を予定の減衰量だけ減衰させ、減衰した
信号を線299に接続された出力に発生する。巻線B及
びCがいずれも巻線Aから反対向きに120Bずれてい
る今の場合の予定の減衰量として適当な値は0.577
である。この予定の減衰量により、線299の信号は、
駆動電流の内、電動機18内に発生される磁束の第2軸
成分を発生する成分に実質的に比例する様になる。この
為、線299の信号は第4信号に比例する。予定の減衰
量に対するこの値は、第2軸の巻線B及びCに対する向
きが変われば、当然変わることになる。線299が第2
軸磁束成分発生器284の入力297に接続される。
第3図の実施例では、入力297が信号分割器270の
入力272に直結になつている。従つて、線299の信
号が第2信号である。ごの代りに、普通の設計の増幅器
又ぱ普通の設計の減衰器を第2軸磁束成分発生器284
の中で、入力297及び信号分割器270の入力272
の間に人れて、線299に出る信号の倍率を決めること
が出来る。(この構成は示してない。)スイツチ262
の切換え入力280に第2制御信号が供給されて、それ
を閉路状態にすると、駆動電流の内、磁束の第2軸成分
を発生する部分の大きさに比例する第4信号が、実効的
に演算増幅器254の反転入力252に加えられる。抵
抗2r8が演算増幅器254の出力258及び反転入力
252の間に接続されていることに注意されたい。この
回路構成により、コンデンサ260の積分作用が無効に
なる為、増幅器254は普通の利得増幅器として動作す
る様になる。この為、演算増幅器254の出力端子25
8に出る信号は、スイツチ262が閉路状態に1駆動さ
れた時、第4信号に比例する。この為、出力端子258
の信号は、駆動電流の周波数が予め選ばれた値より高い
又は低い時、第2軸の磁束に比例する。スイツチ262
を閉路状態にした時、演算増幅器254が利得増幅器と
して動作することに注意されたい。
即ち、演算増幅器254は、駆動電流の周波数が予め選
ばれた値より低い時に、それが積分器として動作してい
た場合の様なドリフトの問頃がない。この為、この発明
の装置並びに方法は、電動機によつて発生されるトルク
がゼロに近ければ、直流を含めた駆動電流の非常に低い
周波数で、電動機磁束の正確な目安を発生する。第4図
には、第1軸の磁束コイル200及び第2軸の磁束コイ
ル204を、電動機18の端子電圧を感知することによ
つて夫々第1及び第3信号を発生する回路に置き換えた
この発明の装置並びに方法の実施例が示されている。第
3図と第4図で同じ参照数字を付した部品は、同じであ
り、これらの部品については詳しく説明しない。その代
りに、破線の囲み302及び破線の囲み350内にある
部品を詳しく説明する。破線の囲み302は、第1軸の
磁束コイル200に代る回路を取囲んでおり、これが電
動機18の固定子巻線Aの端子電圧を感知することによ
り、第1軸の磁束変化率に比例する第1信号を発生する
倍率抵抗304の片側が巻線Af)Y結線部分とは反対
側に接続され、抵抗の反対側が演算増幅器306の反転
入力に接続される。演算増幅器306は普通の設計であ
る。倍率抵抗308の片側が巻線AOY結線部分に接続
され、抵抗の反対側が演算増幅器306の非反転入力に
接続される。抵抗310が演算増幅器306の非反転入
力から装置の大地に接続される。演算増幅器306は、
その反転入力及び出力の間に抵抗312を接続すること
により、利得増幅器として動作する様に構成されている
。演算増幅器306の出力が線202に接続され、第1
信号を発生する。破線の囲み350は、第2軸の磁束コ
イル204の代りになる回路を取囲んでおり、電動機1
8の巻線B及びCの端子電圧を感知することによつて、
第2軸の磁束変化率に比例する第3信号を発生する。
倍率抵抗352の片側が巻線Cf)Y結線部分とは反対
側に接続され、抵抗の反対側が演算増幅器356の反転
入力に接続される。演算増幅器356は普通の設計であ
る。倍率抵抗354の片側が巻線Bf)Y結線部分とは
反対側に接続され、抵抗の反対側が演算増幅器356の
非反転入力に接続される。抵抗358が演算増幅器35
6の非反転人力から装置の大地に接続される。演算増幅
器356は、その反転入力及び出力の間に抵抗360を
接続することにより、利得増幅器として動作する様に構
成されている。抵抗358,360の抵抗値は、増幅器
356の出力に出る信号が、第2軸の磁束変化率に比例
する様に選ばれる。例えば、第4図の実施例では、抵抗
360の抵抗値は抵抗312の抵抗値の約0.577倍
である。演算増幅器356の出力が線206に接続され
、第3信号を発生する。第5図にはこの発明の装置並び
に方法の別の実施例が示されている。
前に述べた様に、インバータ10は、その中にあるサイ
リスタの導電状態に従つて、電動機18の所望の固定子
巻線に駆動電流を供給する。インバータ10にあるサイ
リスタの導電状態が、駆動電流の周波数が実質的にゼロ
である時に、選ばれた固定子巻線に駆動電流が流れる様
に選ばれていて、インバータ10の予定の導電状態が起
つた時に存在する磁束を検出する為に1つの磁束コイル
しか必要としない様に、電動機磁束を検出する磁束コイ
ルが取付けられている場合、この磁束コイルに接続され
た積分器だけが、所望の磁束を発生する様に、利得増幅
器として動作する様になつていなければならない。これ
が第5図に示した実施例の場合である。第1図で、黒く
塗りつぶしたSCR及び阻止ダイオードで表わす様に、
インバータ10の予定の導電状態が存在する時に、電動
機18の固定子巻線Cから固定子巻線Bに電流が流れる
ことが示されている。
これを、駆動電流の周波数が予め選ばれた値より低く且
つ電動機18によつて発生されるトルクの大きさが予め
選ばれたトルクの値より小さい時の、電動機18の予定
の導電状態と呼ぶことにする。然し、予定の導電状態が
存在する時に磁束レベルを検出する為に1つの磁束コイ
ルしか必要としない様に、電動機18内での磁束コイル
の配置が変えられている場合、この他の予定の導電状態
を選んでもよいことを承知されたい。第5図で、第1軸
の磁束コイル500が電動機18の巻線Aと略同相にな
る様に取付けられている。第2軸の磁束コイル502が
第1軸の磁束コイル500に対して略直交する様に取付
けられていて、巻線B及び/又は巻線Cに駆動電流が流
れている時に存在する第2軸磁束成分に応答する。第2
軸の磁束コイル502について説明すると、駆動電流が
巻線Cを通つて巻線Bに流れている時には、巻線Cによ
つて発生される第1軸磁束成分が巻線Bによつて発生さ
れた第1軸磁束成分と相殺される為、第1軸の磁束が存
在しないことが判る。この為、駆動電流の周波数が予め
選ばれた値より低い時に、駆動電流が巻線Cを介して巻
線Bにしか流れない様に、予定の導電状態が選ばれてい
る場合、所望の第2軸磁束信号を発生する為に、第2軸
の磁束コイル502に関連したこの発明の装置並びに方
法だけが、積分器から利得増幅器に変わる様にしておけ
ばよい。予め選ばれた周波数の値は、60H7.装置で
は、3H7.未満又は3H7.に等しくすることが出来
る。周波数の子め選ばれた値にとつて実用的な別の値は
0.5Hzである。例えば第2軸の磁束に対する積分器
が、長期間にわたる積分器のドリフトの為に、第2軸磁
束信号の値を維持することが出来ない時、制御信号が発
生される。この状態が起つたことを示す為に感知し得る
パラメータは数多くある。例えば、駆動電流の周波数が
予め選ばれた周波数の値より低い時に、この制御信号を
発生することが出来る。別の方式は、電動機18が実質
的にゼロのトルクで実質的にゼロの回転を発生している
時に、制御信号を発生することである。更に別の方式は
、電動機18によつて発生されるトルクが予め選ばれた
トルクの値より小さく且つ駆動電流の周波数が予め選ば
れた周波数の値より低い時に、制御信号を供給すること
である。所望の回転レベルを用いた交流電動機駆動装置
に於ける別の方式は、トルク指令信号と、回転基準信号
、実際の回転信号及び回転差信号の内の少なくとも2つ
とが夫々の予定の値より小さい時に、制御信号を発生す
ることである。これが後で説明する第7図に示したこの
発明の装置並びに方法の実施例で使われている方式であ
る。所望のトルク・レベルを用いた交流電動機駆動装置
に於ける別の方式は、実際の回転信号及びトルク基準信
号が夫々の予定の値より小さい時に、制御信号を供給す
ることである。これが第8図に示したこの発明の装置並
びに方法の実施例で使われている方式である。この代り
に、上に述べた任意の方式により、夫々逆の状態が起つ
た時に制御信号を発生して、制御信号が存在することが
積分器が実質的な期間にわたつて第2軸磁束信号の値を
維持することが出来ることを表わす様にしてもよい。第
5図で、電子スイツチ518は普通は接点520を接点
532と接続しない/lζ切換え入力521に制御信号
が存在する時、接点520を接点532と接続する様に
なつている。
電子スイツチ518は、バイポーラ・トランジスタ、電
界効果トランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリレー
の様な任意の適当な形式のものであつてよい。接点52
0が演算増幅器510の反転入力508に接続される。
演算増幅器510は普通の設計の任意の適当な形式のも
のでよい。第2軸の磁束コイル502の端子504に出
る第2の磁束変化率信号が、倍率抵抗506を介して演
算増幅器510の反転入力508に加えられる。演算増
幅器510の非反転入力が電気的な大地に接続される。
演算増幅器510の出力514が積分コンデンサ516
を介して反転入力に接続される。従つて、スイツチ51
8が開路状態にある時、演算増幅器510は積分器形式
であり、第2軸の磁束コイル502によつて供給された
第2軸の磁束変化率信号の積分に比例する第2軸磁束信
号を出力端子514に発生する。駆動電流の内、電動機
磁束の第2軸成分を発生する部分の大きさに比例する信
号が信号分割器526の入力528に加えられる。
第2軸磁束成分発生器523が、駆動電流の内、電動機
磁束の第2軸成分を発生する部分の大きさに比例する信
号を発生する。第2軸磁束成分発生器523は、駆動電
流の内、磁束の第2軸成分を発生する成分に比例する信
号を発生するものであれば、任意の適当な形式のものに
することが出来る。第5図の実施例では、第2軸が第1
軸に対して略直交する様に選ばれており、第1軸は電動
機18の固定子巻線Aの軸と一致している。巻線Cが巻
線Aに対して時計廻りに約120るずれ、巻線Bが巻線
Aに対して反時計廻りに約120、ずれていることに注
意されたい。第2軸磁束成分発生器523の適当な1実
施例は分路装置580を用いている。
この分路装置が巻線Cを通る駆動電流を感知して、巻線
Cを通る駆動電流の大きさに比例する信号を線582に
発生する。分路装置580は普通の設計の任意の適当な
形式のものであつてよい。分路装置584が巻線Bに流
れる駆動電流を感知する様に取付けられ、巻線Bを通る
駆動電流の大きさに比例する信号を線586に発生する
。線582がアナログ加算器588の非反転入力に接続
さム線586が加算器588の反転入力に接続される。
アナログ加算器588は普通の設計のものである。アナ
ログ加算器588の出力が普通の設計の減衰器592の
入力590に加えられる。減衰器592は、入力590
に印加された信号を予定の減衰量だけ減衰させ減衰した
信号を線594に接続された出力に発生する。巻線B及
びCが巻線Aから夫々反対向きに1200ずれている今
の場合、この予定の減衰量として適当な値は0.577
である。この予定の減衰量により、線594の信号は、
駆動電流の内、電動機18内に発生される磁束の第2軸
成分を発生する成分に実質的に比例する。予定の減衰量
に対するこの値が〜巻線B及びCに対する第2軸の向き
を変えた場合、変えられることは当然である。線594
が第2軸磁束成分発生器523の入力596に接続され
る。第5図の実施例では、線596が信号分割器526
の入力528に直結になつている。この代りに、普通の
設計の増幅器(図に示してない)又は普通の設計の減衰
器を第2軸磁束成分発生器523の中で、入力596と
信号分割器526の入力528の間に入れて、線594
に出る信号の倍率を決めることが出来る。更に別の方法
として、第2軸磁束成分発生器523は一定電圧基準で
構成することが出来る。今考えている場合、インバータ
を予定の導電状態で停止するが、スイツチ518が閉じ
た時、電流レベルを制御装置によつて一定の休止電流レ
ベルに強制的にする場合、電動機電流の大きさは判つて
おり、測定する必要はない。この場合、線528に必要
な信号は=定であり、この為、例えば抵抗分圧器を使う
ことによつて、一定の基準にすることが出来る。信号分
圧器526の出力530が演算増幅器510の出力51
4に接続される。
信号分割器526は任意の適当な形式にすることが出来
る。例えば抵抗532を入力528及び分圧出力524
の間に接続し、抵抗534を分圧出力524と出力53
0の間に接続することが出来る。切換え人力521に制
御信号が存在すると、電子スイツチ518が閉賂状態に
なる。
駆動電流の内、磁束の第2軸成分を発生する部分の大き
さに比例する線528の信号が、実効的に演算増幅器5
10の反転入力508に加えられる。スイツチ518は
、閉じた時、演算増幅器510の反転入力508及び出
力514の間に抵抗534をも接続する。抵抗534が
コンデンサ516を無効にし、演算増幅器510を利得
増幅器として動作させる。この制御信号は例えば予定導
電状態設定手段560によつて、インバータ10から、
第2軸成分だけを持つ磁束を発生させる様な駆動電を電
動流機18に供給させる。
例えば予定導電状態設定手段560は、インバータ10
を循環的に動作させ、電動機18の巻線Cを通つて巻線
Bに流れる駆動電流を電動機18に供給することが出来
る。予定導電状態設定手段560は任意の適当な形式で
あつてよい。適当なl形式の予定導電状態設定手段56
0は、本出願人による本出願と同時出願の特願昭55−
053652号(特開昭56−1795号)に記載され
ている様に、電圧制御形発振器と、非循環シフト・レジ
スタと関連した制御回路とで構成されるものである。制
御信号が存在する時、出力514の出力信号は第2軸磁
束信号であり、これは電動機によつて発生されるトルク
が予定のトルクの値より低い限り、直流を含めた駆動電
流の非常に低い周波数に於ける電動機18の第2軸の磁
束レベルの目安である。
第5図の実施例で、第1軸磁束信号を発生する回路は、
第5図の実施例では抵抗540が追加されていることを
別にすると、第1軸磁束信号を発生する第2図の普通の
装置の回路と同一である。
第5図と第2図で同じ部品には同じ参照数字を用いてお
り、これらの部品については説明しない。抵抗540が
演算増幅器114の反転入力114及び出力120の間
に接続されている。電動機18がインバータ10の予定
の導電状態に対応する一定の位置で停止された時、第1
軸方向の電動機磁束はゼロである。
従つて、第1軸の磁束成分変化率もゼロである。抵抗5
40がなければ、演算増幅器114の出力は、長期間に
わたり、第1軸の磁束を正確に表わすものになるが、こ
れは演算増幅器114がドリフト又はオフセツトがない
場合だけである。抵抗540は、オーミツクな数値が大
きく、これを追加することにより、端子102に人力信
号がない時、演算増幅器114の出力をゼロ・ボルトに
保つことが出来る。抵抗540にオーミツクな値の非常
に大きいものを使うことにより、演算増幅器114は、
駆動電流の非常に低い周波数、例えば1Hz未満の周波
数まで、理想的な積分器として動作することが出来、そ
れでも直流オフセツト又はドリフトによる擬似出力はご
く僅かである。第5図に示したこの発明の実施例の第1
及び第2軸は、直流磁束成分が演算増1幅器510に関
連した回路によつて感知される軸上にのみある限り、互
に対し回転しても或いは逆になつていてもよいことに注
意されたい。
第6図、固定子巻線A,B及びCを持つ3相電動機18
のA軸磁束、B軸磁束及びC軸磁束の夫夫の正確な目安
となる出力信号を発生するこの発明の装置並びに方法の
実施例を示す。
第6図の実施例で各軸の回路は、第3軸に示した電動機
18の固定子巻線Aに関連する回路に対応する。第6図
の回路で固定子巻線A,B9Cに夫々使われる磁束コイ
ルを取去り、その代りに、第4図の実施例で電動機18
の固定子巻線に関連する回路について前に説明した様に
、夫々の固定子巻線の端子電圧を測定してもよいことに
注意されたい。電動機の固定子巻線のどれが感知されて
いるかを表わす磁束信号を発生する第6図の回路は互い
に同一であると共に、第3図の電動機18の固定子巻線
Aに関連した回路とも同一である(そして第4図の電動
機18の固定子巻線Aに関連した回路によつて端子電圧
を感知する場合とも同一である)から、第6図の固定子
巻線Aに関連した回路だけを簡単に説明する。然し、以
下説明することは、第6図の実施例の固定子巻線B及び
Cに関連した回路でも同じことが言える。第6図の実施
例について詳しく説明する前に、、:の発明の装置並び
に方法が、交流電動機の任意の固定子巻線又は磁束軸に
対する磁束信号を発生する回路並びに方法を提供しよう
とするもので、3相電動機や最大限3本の軸の場合に制
限されないことを承知されたい。
4相又は更に多相又は更に多くの軸も考えられる。
感知される軸は互いに略等間隔である必要はない。第6
図の実施例の固定子巻線A,B,Cが互いに120のの
間隔であるのは、単なる例示の便宜の為にすぎない。A
軸磁束コイル602が電動機18のA軸の磁束変化率を
感知して、このA軸の磁束変化率信号を線604に発生
する様に取付けられて〜・る。駆動電流の周波数が予め
選ばれた値の周波数より高い時、線604の信号が積分
器606によつて積分される。予め選ばれる周波数の値
は、周波数がそれより低いと、積分器606が、長期間
にわたる積分器のドリフト等の影響で、A軸磁束信号の
値を維持することが出来ない様な値にするのが典型的で
ある。例えば60H7,装置では、予め選ばれる値は3
H2未満又はそれに等しくすることが出来る。周波数の
子め選ばれる値として実用的な別の値は0.5H2であ
る。例えば長期間にわたる積分器のドリフト等Q影響に
より・積分器606がA軸磁束信号の値を維持すること
力咄来ない様な時、制御信号が発生される。
こういう状態が起つたことを示す為に感知し得るパラメ
ータはいろいろある。例えば、駆動電流の周波数が予め
選ばれた周波数の値より低い時、この制御信号を発生す
ることが出来る。別の方式は、電動機18が実質的にゼ
ロのトルクで実質的にゼロの回転を発生している時に、
制御信号を発生することである。更に別の方式は、電動
機18によつて発生されるトルクが予め選ばれたトルク
の値より小さく、駆動電流の周波数が予め選ばれた周波
数の値より低い時に、制御信号を供給することである。
所望の回転レベルを用いた交流電動機駆動装置に於ける
別のやり方は、トルク指令信号と、回転基準信号、実際
の回転信号及び回転差信号の内の少なくとも2つとが夫
々の予定の値より小?い時に、制御信号を発生すること
である。この方式が、後で説明する第7図に示したこの
発明の装置並びに方法の実施例で使われる方式である。
所望のトルク・レベルを用いた交流電動機駆動装置に於
ける別のやり方は、実際の回転信号及びトルク基準信号
が夫々の予定の値より小さい時、制御信号を供給するこ
とである。これが後で説明する第8図に示したこの発明
の装置並びに方法の実施例で使われる方式である。この
他の方式も同じ様に考えられよう。この代りに、上に述
べた任意の方式により、夫々逆の状態が起つた時に制御
信号を発生して、制御信号が存在することが、積分器6
06が実質的な期間にわたつてA軸磁束信号の値を維持
することが出来ることを表示する様にしてもよい。第6
図について説明すると、電子スイツチ608は通常は接
点610を接点611と接続しないが、切換え入力61
2に制御信号が存在する時、接点610を接点611と
接続する様になつている。
電子スイツチ608は、バイポーラ・トランジスタ又は
電界効果トランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリレ
ーの様な任意の適当な形式のものにすることが出来る。
接点610が演算増幅器614の反転入力613に接続
される。
演算増幅器614は普通の設計の任意の適当な形式のも
のであつてよい。(A軸の磁束変化率に比例する)線6
04の信号が倍率抵抗615を介して演算増幅器614
の反転入力613に供給される。演算増幅器614の非
反転入力616が電気的な大地に接続される。積分コン
デンサ617が演算増幅器614の出力618及び反転
入力613の間に接続される。切換え入力612に制御
信号が供給されていない時、前に述べた様に、スイツチ
608は開路状態である。
スイツチ608が開路状態にあると、演算増幅器614
は積分器として作用する様に接続され、A軸の磁束変化
率の積分に比例する信号を出力端子618に発生する。
前に述べた様に、電動機18内の磁束の大きさは、電動
機18によつて発生されるトルクが予定のトルク・レベ
ルより低く、且つ駆動電流の周波数が予め選ばれた値よ
り低い時、電動機18内の駆動電流の大きさに比例する
第6図で、駆動電流の内、磁束のA軸成分を発生する成
分に比例する信号が、後で説明するA軸磁束成分発生器
618によつて発生され、信号分割器621の入力62
0に加えられる。
信号分割器621は出力622及び分圧出力623を有
する。信号分割器621は任意の適当な形式のものにす
ることが出来るが、入力620及び分圧出力623の間
に接続された抵抗624と、分圧出力623及び出力6
22の間に接続された抵抗625とを用いるのが典型的
である。出力622が演算増幅器614の出力618に
接続される。分圧出力623がスイツチ608の端子6
11に接続される。スイツチ608は、制御信号に応答
して、閉路状態に切換わる様になつている。A軸磁束成
分発生器619は、駆動電流の内、磁束のA軸成分を発
生する成分に比例する信号を発生するものであれば、適
当な形式のものにすることが出来る。
図示の実施例では、A軸が電動機18の固定子巻線Aの
軸と一致する様に選ばれている。適当なl実施例のA軸
磁束成分発生器619が分路装置626を利用する。こ
の分路装置が巻線Aを通る駆動電流を感知して、巻線A
を通る駆動電流の大きさに比例する信号を線627に発
生する様になつている。分路装置626は普通の設計の
任意の適当なものでよい。巻線Aを通る駆動電流の大き
さが、電動機18によつて発生されるトルクが予定のト
ルク・レベルより低く且つ駆動電流の周波数が予め選ば
れたレベルより低い時、駆動電流の内、磁束のA軸成分
を発生する成分に比例することを前に説明した。線62
7がA軸磁束成分発生器619の入力628に接続され
ている。
第6図の実施例では、人力628が信号分割器628の
人力620に直結になつている。この代りに、普通の設
計の増幅器又は普通の設計の減衰器をA軸磁束成分発生
器619の中で、入力628と信号分割器621の入力
620の間に接続して、線627に出る信号の倍率を定
めることが出来る。スイツチ608の切換え入力612
に制御信号が供給されて、それを閉路状態にすると、駆
動電流の内、磁束のA軸成分を発生する部分の大きさに
比例する信号が〜実効的に演算増幅器614の反転人力
613に供給される。
演算増幅器614の出力618及び反転入力613の間
に抵抗625が接続されることに注意されたい。この回
路形式により、演算増幅器614は、コンデンサ617
による積分作用が無効にされる為、普通の利得増幅器と
して動作する。即ち、演算増1賜器614の出力端子6
18に出る信号は、スイツチ608が開路又は閉路状態
に駆動された時、A軸磁束信号に比例する。スイツチ6
08が閉路状態になつた時、演算増幅器614が利得増
幅器として動作することに注意されたい。
この為、演算増幅器614は、1駆動電流の周波数が予
め選ばれた値より低い時に積分器として動作した場合の
様なドリフトの問題を招かない。この為、この発明の装
置並びに方法は、電動機によつて発生されるトルクがゼ
ロに近い限り、直流を含む駆動電流の非常に低い周波数
で、電動機磁束の目安を発生する。前に述べた様に、A
軸の磁束変化率信号を発生する為に、固定子巻線Aの端
子電圧を感知する場合、A軸磁束コイル602の代りに
、破線の囲み302(第4図)内に示した部品を使うこ
とが出来る。
B軸磁束信号を発生する回路並びにC軸磁束信号を発生
する回路は、夫々の磁束コイルが異なる配置であること
を別にすれば、A軸磁束信号を発生する回路と同一であ
る。
且体的に言うと、磁束コイル633,666が磁束コイ
ル602に対応する。線635,667が線604に対
応する。積分器637,669が積分器606に対応す
る。電子スイツチ639,671が電子スイツチ608
に対応する。接点641,673が接点610に対応す
る。接点642,674が接点611に対応する。切換
え人力643,675が切換え入力612に対応する。
反転入力644,676が反転入力613に対応する。
演算増幅器645,677が演算増幅器614に対応す
る。倍率抵抗646,678が倍率抵抗615に対応す
る。非反転入力647,679力俳反転入力616に対
応する。積分コンデンサ648,680が積分コンデン
サ617に対応する。出力649,681が出力618
に対応する。磁束成分発生器650,682が磁束成分
発生器618に対応する。入力651,683が入力6
20に対応する。信号分割器652,684が信号分割
器621に対応する。出力653,685が出力622
に対応する。分圧出力654,686が分圧出力623
に対応する。抵抗655,687が抵抗624に対応す
る。抵抗656,688が抵抗625に対応する。分路
装置65L689が分路装置626に対応する。線65
8,690が線627に対応する。最後に入力659,
691が入力628に対応する。この発明は、制御可能
な回転並びにトルクを発生する為に、交流電動機に大き
さ並びに周波数が可変の駆動電流を供給する為にインバ
ータを用いる交流電動機駆動装置に使うのに特に有用で
ある。
第7図は交流電動機内の直流磁束に比例する信号を発生
するこの発明の方法並びに装置を利用し得る適当な交流
電動機駆動装置のプロツク図である。第3図に示したこ
の発明の実施例を例として用いており、第3図と第7図
で同様な参照記号は対応する部品を表わす。これらの部
品は詳しく説明しない。回路の残りの部分は、所望の回
転レベル指令を用いる交流電動機駆動装置であり、これ
を説明する。この発明の装置並びに方法は他の形式の電
気駆動装置にも使うことが出来る。
第7図に示した装置は例にすぎず、これは米国特許第4
088934号に記載されている装置と同様である。第
7図で、可変周波数インバータ714が、交流電動機7
18の様な負荷に対し、線716A,716B,716
Cを介して大きさ並びに周波数が可変の駆動電流を供給
する。
分路装置225が、線716Aの駆動電流の大きさを感
知する様に取付けられていて、それに比例する信号を線
223に発生する。分路装置290が線716Bの駆動
電流の大きさを感知する様に取付けられ、それに比例す
る信号を線292に発生する。分路装置286が線Rl
6Cの駆動電流の大きさを感知する様に取付けられ、そ
れに比例する信号を線288に発生する。線223,2
92,288がこの発明の磁束感知回路201に接続さ
れる。交流電動機718は任意の適当な形式のものであ
つてよいが・交流誘導電動機であることが好ましい。
第1軸磁束コイル200が電動機718内に取付けられ
ていて、第1軸方向の電動機磁束変化率信号を線202
に発生する。第2軸磁束コイル204が電動機118内
に取付けられていて、第2軸方向の電動機磁束変化率信
号を線206に発生する。インバータ714は、直流入
力信号を入力線720の周波数制御信号の制御の下に、
可変周波数の駆動電流に変換するものであれば、適当な
形式のものであつてよい。
インバータTl4の好ましいl形式は、6つのサイリス
タから成るブリッジを持つ自動遂次転流形制御形電流イ
ンバータであり、これがサイリスタのゲート駆動の制御
に従て、大きさ並びに周波数が可変の駆動電流を発生す
る。インバータ714は第1図に示した形式であつてよ
い。インバータ714に対する直流入力電流が任意の適
当な可変直流電流源から供給される。
好ましいl実施例の可変直流電流源は変換装置722で
あり、これが直流接続回路724を介してインバータ1
14の入力に大きさが可変の直流電流1xを供給する。
交換装置722が、線726に加えられる位相制御ゲー
ト信号の制御の下に、端子T28に供給された交流電力
を大きさが可変の直流電流に変換する。位相制御ゲート
信号はこの明細書で電流制御信号とも呼ぶ。変換装置7
22は任意の適当な形式のものにすることが出来るが、
6つのサイリスタから成る位相制御形変換装置にするの
が最も典型的であり、第7図の変換装置722で示す様
に、そのサイリスタには線726の電流制御信号によつ
てゲート・パルスを供給する。大きさが可変の直流電流
1DCが直流接続回路124を介してインバータ714
に供給される。
直流接続回路724は任意の適当な形式にすることが出
来るが、変換装置122とインバータ714の間に直列
に接続されたインダクタ730を含むことが好ましい。
インダクタ730が沢波器として作用する。この為、イ
ンバータ714によつて線716A716Cに供給され
る駆動電流の大きさが、変換装置722に供給される電
流制御信号によつて制御され、この駆動電流の周波数が
線720を介してインバータ714に供給される周波数
制御信号によつて変えられる。
第7図に示した電動機駆動装置は閉ループ装置であり、
次に述べる様な帰還通路を持つている。
電動機718によつて発生される実際の回転が感知され
、それを使つて機械的な回転に比例する実際の回転信号
を線734に発生する。実際の回転信号を発生する適当
な1形式は直流タコメータ732である。実際の回転信
号を発生するこの他の方式もこの発明で利用することが
出来る。所望の回転レベルを利用して、それに比例する
回転基準信号を設定する。所望の回転レベルは装置又は
利用者の指令によつて供給することが出来る。利用者又
はオペレータの回転制御レバー(図に示してない)に接
続されたワイパ・アーム740を持つオペレータが設定
し得るレオスタツト738から、利用者の回転指令を供
給するのが最も典型的である。ワイパ・アーム740か
らの回転基準信号が加算点742の第1の入力に供給さ
れる。
実際の回転信号が負帰還で加算点742の第2の入力に
供給される。加算点742の出力が、回転基準信号と実
際の回転信号との間に差がある場合、その差を表わす回
転差信号であり、それが回転調整器744の入力に供給
される。回転調整器744は、回転差信号の関数として
、線746にトルク指令信号を発生するものであれば、
適当な形式にすることが出来る。適当なl形式の回転調
整器7441+Stは、例えばk?という伝達関数を持
つ利 S 得増幅器として作用する様に構成された演算増幅器であ
る。
こ\でsはラプラース演算子であり、tは時定数、kは
利得定数である。線746が電子スイツチ164の人力
765に接続される。
電子スイツチ764は、切換え入力767に切換え信号
即ち休止制御信号が印加されたことに応答して、その出
力766を実効的に電気的な大地に接続して、トルク指
令信号が実効的に略ゼロの値をとる様にする。電子スイ
ツチ764はバイポーラ・トランジスタ又は電界効果ト
ランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリレーの様な任
意の適当な形式のものであつてよい。トルク指令信号が
スイツチ764を介して普通の設計の制限手段763の
入力に印加される。
制限手段763がトルク指令信号が予定の最低限界より
下がなない様にする。この信号が普通の設計のアナログ
加算器758の人力に印加される(第3図に示したこの
発明の実施例の)磁束感知回路201の出力226から
の第1軸磁束信号及び出力258からの第2軸磁束信号
を整流レ絶対値回路227,257及び加算点261に
よつて加算する。加算点261の出力は、線259に出
る、磁束の大きさに比例する直流信号であり、それを負
帰還してアナログ加算器758の第2の入力に印加する
。アオログ加算器758の出力が、積分に比例分を加え
た様な伝達特性を持つ普通の利得回路759に送られ、
この為定常状態の誤差をゼロにすることが出来る。この
点については、米国特許第4088934号を参照され
たい。利得回路759の出力スイツチ761を介して、
普通の設計のアナログ加算器762の第1の人力に印加
される。
インダクタ730の、インバータ114に接続された側
の直流電流1DCの大きさを感知する様に分路装置76
8を取付ける。分路装置768が電流の大きさを表わす
信号を線769に発生する。線769の信号をアナログ
加算器762の第2の入力に負帰還する。アナログ加算
器T62の出力が電流制御装置750の入力に印加され
る。電子スイツチT6lは普通はその入力を第1の出力
757に接続するが、切換え入力753に切換え信号又
は休止制御信号が印加されたことに応答して、第1の出
力157を第2の入力755に接続する様になつている
。電子スイツチ761は、バイポーラ・トランジスタ又
は電界効果トランジスタ・スイツチ又は電気機械的なリ
レーの様な任意の適当な形式のものであつてよい。休止
制御信号が切換え入力753に印加されると、電子スイ
ツチ761は休止電流レベル源を加算点762を介して
電流制御段750に接続し、駆動電流の大きさを強制的
に予定の値にする。アナログ加算器162の出力が、電
子スイツチ761の出力757からの出力信号と直流電
流IDCの大きさを表わす信号との間の差を表わす信号
を電流制御装置750の入力748に供給する。
電流制御装置750は、入力748にある信号に従つて
、線726に電流制御信号を発生するものであれば、適
当な形式にすることが出来る。適当な1形式の電流制御
装置750は普通の設計の傾斜及びペデスタノリ杉ゲー
ト制御装置である。線746のトルク指令信号が普通の
設計のアナログ加算器770の第1の入力にも印加され
る。実際の回転信号をアナログ加算器770の第2の入
力に正帰還する。トルク指令信号と実際の回転信号の和
に比例する信号を発生するアナログ加算器770の出力
は、周波数制御装置754の入力152に加えられる。
周波数制御装置754は、トルク指令信号及び実際の回
転信号の和に比例する信号の関数として、周波数制御信
号を発生するものであれば、適当な形式にすることが出
来る。この周波数制御信号が線720を介してインバー
タ714に供給される。適当なl形式の周波数制御装置
754は、本出願人による本出願と同日出願の特願昭5
5−053656号(特開昭55−166480号)に
記載されている電圧制御形発振器と非循環形シフト・レ
ジスタとで構成されるものである0別の適当な形式の周
波数制御装置754は電圧制御形発振器とリング計数器
とで構成されるものである。第7図に示す駆動裟置は、
交流誘導電動機718によつて発生される機械的な回転
並びにトルクを所望の回転レベルに従つて制御すること
が出来る様にする。
駆動装置が、駆動電流の周波数が実質的にゼロになる様
な、普通の実質的にゼロの回転及び実質的にゼロのトル
クの様式にある時、第7図の電動機駆動装置に休止制御
信号が供給される。
この休止制御信号を供給する装置並びに方法は、本出願
人による本出願と同日出願の特願昭55−053662
号(特開昭55−166494号)に記載されている。
所望の回転レベルを用いる駆動装置の場合、トルク基準
信号と、回転基準信号、実際の回転信号及び回転差信号
の内の少なくとも2つとが夫々の予定の値より小さい時
、休止制御信号が供給される。
この代りに、第8図に示す様な所望のトルク・レベルを
用いる駆動装置の場合、実際の回転信号及びトルク基準
信号が夫々の予定の値より小さい時、休止制御信号が供
給される。休止制御信号は、駆動装置が実質的にゼロの
回転及び実質的にゼロのトルクの様式にない時、低状態
であり、駆動装置が実質的にゼロの回転及び実質的にゼ
ロのトルクの状態に入る時、高状態になる。
絶対値回路700の人力が線702を介して線746の
トルク指令信号に接続される。
絶対値回路100は、トルク指令信号の絶対値を出力線
704に発生するものであれば、適当な形式のものにす
ることが出来る。トルク指令信号の絶対値が電圧比較器
706の第1の入力に供給され、その第2の入力が基準
電圧源708に接続される。
この基準電圧のレベルは、装置が実質的にゼロの回転及
び実質的にゼロのトルクの様式にある為に、トルク指令
信号の絶対値がそれより低くなければならない夫々の予
定の値に対応する。基準電圧源TO8は、予定の値の基
準電圧を発生する任意の適当な形式のものにすることが
出来る。電圧比較器706i1@、トルク指令信号の絶
対値が基準電圧源708のレベルより低い時、線710
に第1の出力信号を供給する任意の適当な形式のものに
することが出来る。
適当なl形式の電圧比較器706は、電圧比較形式に接
続された演算増幅器である。第2の絶対値回路713の
入力が線715を介して線134の実際の回転信号に接
続され、出力線717に実際の回転信号の絶対値を発生
する。
絶対値回路713は任意の適当な形式にすることが出来
る。線111に出る実際の回転信号の絶対値が電圧比較
器719の第1の入力に加えられる。比較器Tl9の第
2の入力が基準電圧源708に接続され、こうして実際
の回転信号の絶対値が基準電圧源708のレベルより低
い時、出力721に第2の出力信号が発生される。第3
の絶対値回路723の入力が入力線725を介してワイ
パ・アーム740の回転基準信号に接続される。
絶対値回路723が回転基準信号の絶対値を出力線72
7に発生する。出力線727に出る回転基準信号の絶対
値が電圧比較器729の第1入力に供給され、その第2
の入力が基準電圧源708に接続される。比較器729
は、回転基準信号の絶対値が基準電圧信号のレベルより
低い時、出力線731に第3の出力信号を発生する。第
4の絶対値回路133の入力が線735を介してアナロ
グ加算器742の出力に出る回転差信号に接続され、回
転差信号の絶対値を出力線731に発生する。絶対値回
路733は任意の適当な形式にすることが出来る。線7
37に出る回転差信号の絶対値が電圧比較器739の第
1の入力に供給される。比較器739の第2の入力が基
準電圧源708に接続され、回転差信号の絶対値が基準
電圧源TO8のレベルより低い時、出力741に第4の
出力信号が発生する。電圧比較器706,119,72
9,739はレベルが互いに異なる基準信号を発生する
別々の基準信号源に接続してもよいことを承知されたい
別々の基準信号源を使うのは、休止制御信号を供給する
為に、トルク指令信号と、回転基準信号、実際の回転信
号及び回転差信号の内の少なくとも2つとがそれより低
くなければならない相異なる予定のレベルを作る1つの
方法である。図示の様に、電圧比較器706,719,
729,739から線710,721,731,741
に出る出力信号が論理回路743に印加される。
この論理回路は、l番目の制御信号(出力信号)と、2
番目乃至4番目の内の2つの制御信号(出力信号)とが
存在する時にだけ、休止制御信号を供給する。この発明
は、1番目乃至4番目の制御信号の各々が存在する時に
休止制御信号を発生する様に構成してもよ℃・ことに注
意されたい。然し、普通は2番目乃至4番目の制御信号
の内の2つしか使わない。これは使われない制御信号の
情報が使われる2つの制御信号の中に含まれているから
である。論理回路743はアンド・ゲート又はナンド・
ゲートの様な任意の適当な形式のものであつてよい。論
理回路143から線745に出る出力が休止制御信号で
あり、駆動装置が実質的にゼロの回転及び実質的にゼロ
のトルクの動作様式にあることを表わす。1駆動装置が
一時的に実質的にゼロの回転及び実質的にゼロのトルク
の様式を通過する時に、休止制御信号が過渡的に発生さ
れない様にする為に、休止制御信号を供給する前に予定
の長さの遅延時間を持たせることが出来る。
この予定の長さの遅延時間は、線745の休止制御信号
を遅延手段747に印加することによつて発生すること
が出来る。遅延手段147は立上りが遅延ム立下りは遅
延せず、立上る時は例えば0.1秒の遅延をする。遅延
手段747の出力線749に出る休止制御信号が、例え
ばプロツク791に示した4つの作用を行わせる。
プロツク791によつて表わされる1番目の作用は切換
え信号を発生することである。
即ち、線753から電子スイツチ761に休止制御信号
が印加されると、実効的に駆動電流の大きさが、予定の
休止電流レベルによつて決定された予定の大きさに急速
に変更される。プロツクT9lで示した2番目の作用は
電子スイツチT64に対して、線76Tに切換え信号、
即ち、休止制御信号を発生して、スイツチ764を閉じ
、トルク指令信号を急速に略ゼロに減少することである
,駆動装置が実質的にゼロの回転及び実質的にゼロのト
ルクの様式にある時に、トルク指令信号をゼロに減少す
ると、駆動装置がこの様式を脱出する時、駆動装置の性
能に突然の過渡状態が起らなくなる。プロツク791で
表わした3番目の作用は、線213に第1の休止制御信
号を発生して、プロツク201の第1軸磁束回路を利得
増幅器形式に切換え、線226に第1軸直流磁束信号を
発生することである。
最後に、プロツク791で表わした4番目の作用は、線
280に第2の休止制御信号を発生して、プロツク20
1の第2軸磁束回路を利得増幅器形式に切換え、線25
8に正確な第2軸直流磁束信号を発生することである。
第8図には、所望のトルク・レベル指令を用いた交流電
動隈駆動装置に使われるこの発明の装置並びに方法の好
ましい実施例が示されている。
第8図の交流電動機駆動装置は米国特許第408893
4号に記載されている1駆動装置と同様である。第7図
及び第8図で同様な部品には同じ参照記号を用いている
ので、違う部品についてだけ説明する。所望のトルク−
レベルに比例するトルク基準信号が線800に発生され
る。このトルク基準信号は駆動装置によつて発生しても
よい以或いはワイパ・アーム804を持つオペレータが
設定し得るレオスタツト802によつて供給してもよい
。ワイパ・アーム804の位置が、利用者用トルク・レ
バー(図に示してない)の位置で表わされる所望のトル
ク・レベルに対応する。トルク基準信号がトルク調整器
80・6の入力に供給され、このトルク調整器がトルク
基準信号の関数として、線746にトルク指令信号を発
生する。
トルク調整器806は、トルク基準信号に従つてトルク
指令信号を発生する任意の適当な形式のものにすること
が出来る。適当なl形式のトルク調整器806は、適当
な利得を持つ増幅器として動作する様に構成された普通
の設計の演算増幅器である。所望のトルク・レベルを用
いる駆動装置では、トルク基準信号及び実際の回転信号
が夫々の予定の値より小さい時、休止制御信号が供給さ
れる。
夫々の予定の値は、トルク基準信号と実際の回転信号と
で違えることが出来る。第8図で、実際の回転信号が線
803を介して絶対値回路805に印加される。
絶対値回路805は実際の回転信号の絶対値を出力線8
07に発生するものであれば、適当な形式のものであつ
てよいO実際の回転信号の絶対値が電圧比較器808の
第1の入力に印加される。
電圧比較器の第2の入力が基準電圧源810に接続され
、この電圧源からは予定の値に等しい値の基準信号が発
生される。電圧比較器808は、実際の回転信号の絶対
値が予定の値より小さい時、第2の出力信号を発生する
。電圧比較器808は任意の適当な形式であつてよく、
例えば電圧比較形式に接続された演算増幅器であつても
よい。絶対値回路814の入力線812が線800の1
・ルク基準信号に接続される。
絶対値回路814がトルク基準信号の絶対値を線816
に発生レこれが比較器818の第1の入力に接続される
。電圧比較器818の第2の入力が基準電圧源810に
接続される。電圧比較器818は、トルク指令信号の絶
対値が、基準電圧源810から供給された予定の値に等
しい基準電圧信号より小さい時、第1の出力信号を発生
する。電圧比較器818は任意の適当な形式であつてよ
く、例えば電圧比較形式に接続された演算増幅器であつ
てよい。比較器818からの第1の出力信号及び比較器
808からの第2の出力信号が論理回路820に印加さ
れる。この論理回路は、その両方の入力信号が高状態に
ある時、線822の出力として休止制御信号を発生する
。論理回路820は、2つの信号の各々が高状態にある
時に休止制御信号を発生するものであれば、任意の適当
な形式のものであつてよく、例えばアンド・ゲートであ
つてよい。第7図に示した実施例の場合と同じく、遅延
手段747の出力749に出る休止制御信号が、プロツ
ク791に示した4つの作用を行わせる。線822から
直接的にプロツクT9lに対して、遅延なしの休止制御
信号を供給してもよいことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電動機を駆動する大きさ並びに周波数が可
変の駆動電流を発生する普通のインバータの回路図、第
2図は交流電動機の第1軸方向の磁束及び第2軸方向の
磁束を表わす第1軸磁束信号及び第2軸磁束信号を発生
する従来の装置のプロツク図、第3図は駆動電流の周波
数が、磁束コイルが夫々の電動機磁束変化率信号を発生
する様な予め選ばれた値より低い時、この駆動電流を供
給するインバータの任意の有効な導電状態に従つて、任
意の位置で停止することの出来る交流電動機の第1軸方
向の磁束及び第2軸方向の磁束を夫夫表わす第1軸磁束
信号及び第2軸磁束信号を発生するこの発明の装置並び
に方法の実施例のプロツク図、第4図は電動機磁束変化
率信号を発生する為に端子電圧を感知することを別とす
れば、第3図の実施例と同一である回路の回路図、第5
図は直軸磁束を発生しない様な駆動電流を供給するイン
バータの予定の導電状態に従つて、予定の一定位置で停
止する交流電動機の第1軸方向の磁束及び第2軸方向の
磁束を夫々表わす第1軸磁束信号及び第2軸磁束信号を
発生するこの発明の別の実施例のプロツク図、第6図は
駆動電流の周波数が、磁束コイルが夫々の電動機磁束変
化率信号を発生する様な予め選ばれた値より低い時に、
この駆動電流を供給するインバータの任意の有効な導電
状態に従つて、任意の位置に停止することが出来る交流
電動機のA軸磁束、B軸磁束及びC軸磁束を夫々表わす
A軸磁束信号、B軸磁束信号及びC軸磁束信号を発生す
るこの発明の更に別の実施例のプロツク図、第7図はこ
の発明の装置並びに方法を用いて交流電動機に供給され
る駆動電流の発生を制御する、所望の回転レベルを用い
た交流電動機駆動装置のプロツク図、第8図はこの発明
の装置並びに方法を用いて交流電動機に供給される駆動
電流の発生を制御する、所望のトルク・レベルを用いた
交流電動機1駆動装置のプロツク図である。 主な符号の説明、10:インバータ、18:交流誘導電
動機、200,204:磁束コイル、208,282:
積分器、210,262:電子スイツチ、225,28
6,290:分路装置、230,270:信号分割器、
227,284:磁束成分発生器、294:アナログ加
算器、298:減衰器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流誘導電動機を駆動する大きさ並びに周波数が可
    変の駆動電流を発生させる装置に於て、前記電動機の磁
    束変化率は比例する第1信号を発生する手段と、前記駆
    動電流の大きさに比例する第2信号を供給する手段と、
    前記駆動電流の周波数が予め選ばれた値より高い時は、
    前記第1信号の積分に比例し、且つ前記駆動電流の周波
    数が前記予め選ばれた値より低い時は、前記第2信号に
    比例する磁束信号を発生する手段とを有し、該磁束信号
    が前記駆動電流の発生を制御する効果を持つ様にした装
    置。 2 特許請求の範囲1に記載した装置に於て、前記第1
    信号を発生する手段が磁束コイルで構成されている装置
    。 3 特許請求の範囲1に記載した装置に於て、前記第1
    信号を発生する手段が、前記電動機の端子電圧に応答す
    る手段で構成されている装置。 4 特許請求の範囲1に記載した装置に於て、前記交流
    誘導電動機は第1軸及び第2軸に対して配置された固定
    子巻線を持ち、更に、該固定子巻線に印加されて第1軸
    成分及び第2軸成分を持つ磁束を発生する大きさ並びに
    周波数が可変の駆動電流を発生するインバータ手段を有
    し、前記第1信号を発生する手段が前記磁束の第1又は
    第2軸成分の変化率に比例する前記第1信号を発生し、
    前記第2信号を供給する手段が、前記駆動電流の内、前
    記磁束の前記第1又は第2軸成分を発生する電流部分の
    大きさに比例する前記第2信号を発生し、更に、前記周
    波数が予め選ばれた値より低い時に、前記第2軸成分だ
    けを持つ磁束を発生させる駆動電流を前記インバータ手
    段から発生する様にする手段を有する装置。 5 特許請求の範囲1又は4に記載した装置に於て、前
    記第2信号を供給する手段が予定の一定の値の第2信号
    を供給する手段を含んでいる装置。 6 特許請求の範囲1又は4に記載した装置に於て、前
    記駆動電流の周波数が前記予め選ばれた値より低い時、
    制御信号を発生する手段を更に有する装置。 7 特許請求の範囲1又は4に記載した装置に於て、前
    記磁束信号を発生する手段が、前記制御信号が存在しな
    い時にのみ、前記第1信号を積分して前記磁束信号を発
    生する手段と、前記第2信号に応答する様になつていて
    、前記制御信号に応答して前記磁束信号を発生する信号
    分割手段とで構成されている装置。 8 特許請求の範囲7に記載した装置に於て、前記積分
    手段が、前記第1信号を受取る様に接続された反転入力
    及び出力を持つ増幅手段と、前記反転入力及び前記出力
    の間に接続されたコンデンサ手段とで構成されている装
    置。 9 特許請求の範囲8に記載した装置に於て、前記信号
    分割手段が、入力、出力及び分圧出力を持つていて、該
    入力が前記第2信号を受取る様に接続され、該出力が前
    記増幅手段の出力に接続される様になつていて、該分圧
    出力が前記制御信号に応答して前記増幅手段の前記反転
    入力に接続される様になつている抵抗分圧手段で構成さ
    れている装置。 10 特許請求の範囲1又は4に記載した装置に於て、
    前記周波数の子め選ばれた値が3H_z以下である装置
    。 11 特許請求の範囲1に記載した装置に於て、前記周
    波数の前記予め選ばれた値が0.5H_z以下である装
    置。 12 特許請求の範囲4に記載した装置に於て、前記イ
    ンバータ手段から前記駆動電流を発生させる手段が、前
    記周波数が前記予め選ばれた値より低い時に、予め選ば
    れたゲート信号を発生する予定の導電状態設定手段と、
    前記予め選ばれたゲート信号に応答して、前記第2軸成
    分だけ持つ磁束を発生する様な駆動電流を発生する様に
    前記インバータ手段を制御する制御手段とで構成されて
    いる装置。 13 特許請求の範囲4に記載した装置に於て、前記磁
    束信号を発生する手段が、前記駆動電流の周波数が予め
    選ばれた値より高い時は前記第1信号の積分に比例し、
    且つ前記駆動電流の周波数が前記予め選ばれた値より低
    い時は前記第2信号に比例する第1磁束信号を発生し、
    該第1磁束信号が前記駆動電流の発生を制御する効果を
    持つ様にした装置。 14 特許請求の範囲13に記載した装置に於て、前記
    磁束の前記第2軸成分の変化率に比例する第3信号を発
    生する手段と、前記駆動電流の内、前記磁束の前記第2
    軸成分を発生する電流部分の大きさに比例する第4信号
    を供給する手段と、前記駆動電流の周波数が予め選ばれ
    た値より高い時は前記第3信号の積分に比例し、且つ前
    記駆動電流の周波数が前記予め選ばれた値より低い時は
    前記第4信号に比例する第2磁束信号を発生する手段と
    を有し、該第2磁束信号が駆動電流の発生を制御する効
    果を持つ様にした装置。 15 特許請求の範囲14に記載した装置に於て、前記
    第1軸及び前記第2軸が互いに略直交している装置。 16 特許請求の範囲14に記載した装置に於て、前記
    固定子巻線が第1軸、第2軸及び第3軸に対して配置さ
    れており、前記インバータ手段が、前記固定子巻線に印
    加されて、第1軸成分、第2軸成分、及び第3軸成分を
    持つ磁束を発生する駆動電流を発生し、更に、前記磁束
    の前記第3軸成分の変化率に比例する第5信号を発生す
    る手段と、駆動電流の内、前記磁束の前記第3軸成分を
    発生する電流部分の大きさに比例する第6信号を供給す
    る手段と、前記駆動電流の周波数が予め選ばれた値より
    高い時は前記第5信号の積分に比例し且つ前記駆動電流
    の周波数が前記予め選ばれた値より低い時は前記第6信
    号に比例する第3磁束信号を発生する手段とを有し、該
    第3磁束信号が前記駆動電流の発生を制御する効果を持
    つ様にした装置。 17 特許請求の範囲16に記載した装置に於て、前記
    第1軸、前記第2軸及び前記第3軸が互いに略120°
    をなす装置。 18 大きさ並びに周波数が可変の駆動電流に応答して
    回転を発生する交流誘導電動機を持つ電動機装置に於て
    、所望の回転レベルに比例する回転基準信号を設定する
    手段と、前記回転に比例する実際の回転信号を発生する
    手段と、前記回転基準信号及び前記実際の回転信号の間
    に差がある場合、その差を表わす回転差信号を発生する
    手段と、前記回転差信号に従つてトルク指令信号を発生
    すると共に、該トルク指令信号の関数として周波数制御
    信号及び電流制御信号を発生する手段と、前記トルク指
    令信号と、前記実際の回転信号、回転基準信号並びに回
    転差信号の内の少なくとも2つとが夫々の予定の値より
    小さい時に休止制御信号を発生する手段と、前記周波数
    制御信号に応答して制御される周波数及び前記電流制御
    信号に従つて変えられる大きさで、前記駆動電流を前記
    電動機に供給する手段と、前記電動機の磁束の変化率に
    比例する第1信号を発生する手段と、前記駆動電流の大
    きさに比例する第2信号を供給する手段と、前記休止制
    御信号が存在しない時は前記第1信号の積分に比例し且
    つ前記休止制御信号が存在する時は前記第2信号に比例
    する磁束信号を発生する手段とを有し、該磁束信号が前
    記電流制御信号の発生を制御する効果を持つ様にした装
    置。 19 特許請求の範囲18に記載した装置に於て、前記
    回転基準信号を設定する手段が、所望のトルク・レベル
    に比例するトルク基準信号を設定し、前記回転差信号を
    発生する手段を省略し、前記トルク指令信号を発生する
    手段が、前記トルク基準信号に応答して前記トルク指令
    信号を発生し、休止制御信号を発生する手段が、前記実
    際の回転信号及び前記トルク基準信号が夫々の予定の値
    より小さい時に前記休止制御信号を発生する様にした装
    置。 20 交流誘導電動機を駆動する大きさ並びに周波数が
    可変の駆動電流を発生させる方法に於て、前記電動機の
    磁束の変化率に比例する第1信号を発生し、前記駆動電
    流の大きさに比例する第2信号を供給し、前記駆動電流
    の周波数が予め選ばれた値より高い時は前記第1信号の
    積分に比例し且つ前記駆動電流の周波数が前記予め選ば
    れた値より低い時は前記第2信号に比例する磁束信号を
    発生する工程を含み、該磁束信号が前記駆動電流の発生
    を制御する効果を持つ様にした方法。 21 特許請求の範囲20に記載した方法に於て、第1
    軸及び第2軸に対して配置されていて、大きさ並びに周
    波数が可変の駆動電流を発生するインバータ手段から電
    力を受取る固定子巻線を持ち、前記駆動電流が前記固定
    子巻線に印加されて、第1軸成分及び第2軸成分を持つ
    磁束を発生する様になつている交流誘導電動機を制御す
    る為、前記磁束の前記第2軸成分の変化率に比例する第
    1信号を発生し、前記駆動電流の内、前記磁束の前記第
    2軸成分を発生する電流部分の大きさに比例する第2信
    号を供給し、前記インバータ手段から前記第2軸成分だ
    けを持つ磁束を発生する様な駆動電流を発生させる工程
    を含む方法。 22 特許請求の範囲20に記載した方法に於て、第1
    軸、第2軸及び第3軸に対して配置されていて、大きさ
    並びに周波数が可変の駆動電流を発生するインバータ手
    段から電力を受取る固定子巻線を持ち、前記駆動電流が
    前記固定子巻線に印加されて第1軸成分、第2軸成分及
    び第3軸成分を持つ磁束を発生する様になつている交流
    誘導電動機を制御する為、前記磁束の前記第1軸成分の
    変化率に比例する第1信号を発生し、前記駆動電流の内
    、前記磁束の前記第1軸成分を発生する電流部分の大き
    さに比例する第2信号を供給し、前記駆動電流の周波数
    が予め選ばれた値より高い時は前記第1信号の積分に比
    例し且つ前記駆動電流の周波数が前記予め選ばれた値よ
    り低い時は前記第2信号に比例する第1磁束信号を発生
    し、前記磁束の前記第2軸成分の変化率に比例する第3
    信号を発生し、前記駆動電流の内、前記磁束の前記第2
    軸成分を発生する電流部分の大きさに比例する第4信号
    を供給し、前記駆動電流の周波数が予め選ばれた値より
    高い時は前記第3信号の積分に比例し且つ前記駆動電流
    の周波数が前記予め選ばれた値より低い時は前記第4信
    号に比例する第2磁束信号を発生し、前記磁束の前記第
    3軸成分の変化率に比例する第5信号を発生し、前記駆
    動電流の内、前記磁束の前記第3軸成分を発生する電流
    部分の大きさに比例する第6信号を供給し、前記駆動電
    流の周波数が予め選ばれた値より高い時は前記第5信号
    の積分に比例し且つ前記駆動電流の周波数が前記予め選
    ばれた値より低い時は前記第6信号に比例する第3磁束
    信号を発生し、前記第1磁束信号、前記第2磁束信号及
    び前記第3磁束信号が前記駆動電流の発生を制御する効
    果を持つ様にした工程から成る方法。
JP55053651A 1979-04-24 1980-04-24 電動機駆動電流を発生させる方法および装置 Expired JPS5924635B2 (ja)

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US32856 1979-04-24

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IT1141464B (it) 1986-10-01
FR2455388A1 (fr) 1980-11-21
US4280085A (en) 1981-07-21
IT8021453A0 (it) 1980-04-17
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SE8003032L (sv) 1980-10-25

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