JPS5936517B2 - AC motor control device - Google Patents

AC motor control device

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JPS5936517B2
JPS5936517B2 JP51047734A JP4773476A JPS5936517B2 JP S5936517 B2 JPS5936517 B2 JP S5936517B2 JP 51047734 A JP51047734 A JP 51047734A JP 4773476 A JP4773476 A JP 4773476A JP S5936517 B2 JPS5936517 B2 JP S5936517B2
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JP
Japan
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current
signal
phase
motor
sine wave
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JP51047734A
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譲 久保田
俊昭 奥山
博 長瀬
勝徳 鈴木
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力変換器で駆動される交流電動機の制御装置
に係り、特に電動機電流を正弦波状に制御する瞬時電流
制御系を持つ交流電動機の制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for an AC motor driven by a power converter, and more particularly to a control device for an AC motor having an instantaneous current control system that controls the motor current in a sinusoidal manner.

電力変換器により、駆動される交流電動機の電動機電流
を正弦波状に制御することは良く行われる。
It is common practice to control the motor current of an AC motor driven by a power converter in a sinusoidal manner.

その一例として第1図に示す如き電圧型サイクロコンバ
ータで同期電動機を、駆動する無整流子電動機の制御装
置がある。第1図は従来の電圧型サイクロコンバータの
制御装置の一例の回路構成図である。
One example is a control system for a non-commutator motor that drives a synchronous motor using a voltage type cycloconverter as shown in FIG. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an example of a conventional voltage type cycloconverter control device.

第1図において、1は交流電源、2は交流電源1から交
流電圧を受け可変電圧、可変周波の三相交流を出力する
サイクロコンバータで、逆並列に接続されたサイリスタ
群UP、、UN、VP、VN、WP、WNで構成される
。3はサイクロコンバータ2によつて、駆動される同期
電動機、4は同期電動機3の界磁電力を供給する交流電
源、5は交流電源4から交流電圧をうけ同期電動機3の
界磁に界磁電流を供給し、その大きさを制御する界磁電
流制御回路。
In Fig. 1, 1 is an AC power supply, and 2 is a cycloconverter that receives AC voltage from the AC power supply 1 and outputs variable voltage, variable frequency three-phase AC, with thyristor groups UP, UN, VP connected in antiparallel. , VN, WP, and WN. 3 is a synchronous motor driven by the cycloconverter 2; 4 is an AC power supply that supplies field power for the synchronous motor 3; 5 is an AC power supply that receives AC voltage from the AC power supply 4 and supplies field current to the field of the synchronous motor 3; A field current control circuit that supplies field current and controls its magnitude.

6は同期電動機3の回転速度を検出する速度発電機、T
は同期電動機3の界磁と電機子の相対位置に応じた位相
の正弦波信号で、互いに120度の位相差を有する3つ
の正弦波信号を出力する位置検出器であり、たとえば、
永久磁石回転子と該回転子に面した固定子にとりつけら
れたホール素子によつて構成される。
6 is a speed generator that detects the rotational speed of the synchronous motor 3;
is a position detector that outputs three sine wave signals having a phase difference of 120 degrees from each other, which are sine wave signals whose phases correspond to the relative positions of the field and armature of the synchronous motor 3. For example,
It consists of a permanent magnet rotor and a Hall element attached to a stator facing the rotor.

位置検出器Tの出力する正弦波信号(位置信号)は第2
図に示すような波形となる。8は速度指令回路、9は速
度指令回路8から出される速度指令信号と速度発電機6
から出される回転速度信号の偏差に応じた信号を出力す
る速度制御回路、10は位置検出器7の出力信号の1つ
と速度制御回路9の出力信号を掛け合わせ、サイクロコ
ンバータ2の1つの相(U相)の出力電流を制御するた
めの正弦波電流基準信号を出力する掛算器(電流指令回
路)、12は掛算器10と電流検出器11の出力信号の
偏差に応じた信号を出力する電流制御回路、13は電流
制御回路12の出力信号に従つてサイリスタの点弧位相
を制御する自動パルス移相器、14はサイクロコンバー
タ2のU相出力電流の向きに応じてサイリスタ群UPあ
るいはUNに交互に信号を送るゲート回路である。
The sine wave signal (position signal) output from the position detector T is the second
The waveform will be as shown in the figure. 8 is a speed command circuit, 9 is a speed command signal output from the speed command circuit 8 and a speed generator 6
A speed control circuit 10 outputs a signal according to the deviation of the rotational speed signal output from the cycloconverter 2; A multiplier (current command circuit) that outputs a sine wave current reference signal for controlling the output current of the U phase); 12 is a current that outputs a signal according to the deviation between the output signals of the multiplier 10 and the current detector 11; A control circuit, 13 is an automatic pulse phase shifter that controls the firing phase of the thyristor according to the output signal of the current control circuit 12, and 14 is a control circuit that controls the thyristor group UP or UN depending on the direction of the U-phase output current of the cycloconverter 2. This is a gate circuit that sends signals alternately.

なお、図にはサイリスタ群UP.UNに対する制御回路
のみを示したが、他のサイリスタ群P,NおよびWP,
.WNに対しても10〜14の部品番号と同一の制御回
路がある。それらは部品番号10〜14と同様の動作を
するので,記述を省略する・次にこの回路の動作につい
て説明する。
Note that the figure shows the thyristor group UP. Although only the control circuit for UN is shown, other thyristor groups P, N and WP,
.. There are also control circuits for WN that are the same as part numbers 10-14. Since they operate in the same way as part numbers 10 to 14, their description will be omitted.Next, the operation of this circuit will be explained.

位置検出器7は同期電動機3の回転速度に関係なく、一
定振幅で互いに120度位相差のある3つの正弦波信号
を発する。
The position detector 7 emits three sine wave signals having a constant amplitude and a phase difference of 120 degrees, regardless of the rotational speed of the synchronous motor 3.

第2図はこの出力信号Su−Swを示す。掛算器10に
おいて、回転速度偏差に応じた信号である速度制御回路
9の出力信号と位置検出器7の出力信号が掛け合わされ
掛算器10からは位置検出器7の出力信号と同位相で、
速度匍卿回路9の出力信号に比例した振幅の電気信号が
出力される。
FIG. 2 shows this output signal Su-Sw. In the multiplier 10, the output signal of the speed control circuit 9, which is a signal corresponding to the rotational speed deviation, is multiplied by the output signal of the position detector 7, and the output signal from the multiplier 10 is in the same phase as the output signal of the position detector 7.
An electric signal having an amplitude proportional to the output signal of the speed control circuit 9 is output.

この信号と電流検出器11の信号の偏差に応じて自動パ
ルス移相器13とゲート回路14が制御されサイリスタ
群UP.UNのサイリスタが点弧し、サイクロコンバー
タ2の出力電流は掛算器10の出力信号に従う値に制御
される。すなわち,出力電流の大きさは速度偏差である
速度制御回路9の出力信号に比例した値に、また、電流
の位相は位置検出器7が出力する位置信号と同位相に制
御される。以上のような制御回路で制御される結果、同
期電動機3の速度は速度指令信号に見合う値で運転され
る。
The automatic pulse phase shifter 13 and the gate circuit 14 are controlled according to the deviation between this signal and the signal from the current detector 11, and the thyristor group UP. The thyristor UN is fired, and the output current of the cycloconverter 2 is controlled to a value according to the output signal of the multiplier 10. That is, the magnitude of the output current is controlled to a value proportional to the output signal of the speed control circuit 9, which is the speed deviation, and the phase of the current is controlled to be in the same phase as the position signal output from the position detector 7. As a result of being controlled by the control circuit as described above, the speed of the synchronous motor 3 is operated at a value commensurate with the speed command signal.

しかしながら、この装置には次に述べる欠点がある。However, this device has the following drawbacks.

すなわち,出力電流の周波数は広い範囲で変化(たとえ
ば、0〜20Hz)するため、運転周波数が高くなると
電流制御回路12を含む電流制御系の応答遅れによつて
第3図に示すように正弦ノ波電流基準指令に対して出力
電流の位相がある角度αだけ遅れるようになる。
That is, since the frequency of the output current varies over a wide range (for example, 0 to 20 Hz), as the operating frequency increases, the response delay of the current control system including the current control circuit 12 causes the sine wave to change as shown in FIG. The phase of the output current lags behind the wave current reference command by a certain angle α.

このため、電流は所定の位相に制御されず、所定の力率
の運転ができなくなり、トルクが低下するなどして所定
の運転ができなくなる。本発明の目的は,前記不都合を
除去し、速度が変化しても電流位相を所定値に保つこと
ができ所定の運転を行わせることのできる交流電動機の
制御装置を提供するにある。
For this reason, the current is not controlled to a predetermined phase, making it impossible to operate with a predetermined power factor, and the torque decreases, making it impossible to perform a predetermined operation. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for an AC motor that can eliminate the above-mentioned disadvantages, maintain the current phase at a predetermined value even when the speed changes, and allow the motor to operate in a predetermined manner.

本発明の特徴とするところは正弦波発生器の発生する多
相正弦波信号から正弦波電流位相基準信号を得る際に、
電動機速度が高くなるのに伴い正弦波電流位相基準信号
の位相を進ませるようにしたことにある。
The feature of the present invention is that when obtaining a sine wave current phase reference signal from a multiphase sine wave signal generated by a sine wave generator,
The reason is that the phase of the sine wave current phase reference signal is advanced as the motor speed increases.

第1図の従来例における正弦波電流基準信号(掛算器1
0の出力)は位置検出器の信号をもとに作成されている
ことに着目し、電流制御系の遅れによる位相の遅れを補
償するように電流指令信号を位置検出器の信号に対し、
速度に応じて進ませるように制御すれば、出力電流の位
相の変動をなくすることができる。
The sine wave current reference signal (multiplier 1
Focusing on the fact that the output (0 output) is created based on the position detector signal, the current command signal is set relative to the position detector signal to compensate for the phase delay due to the delay in the current control system.
By controlling the output current to advance according to the speed, it is possible to eliminate fluctuations in the phase of the output current.

第4図は本発明の実施例を示す。FIG. 4 shows an embodiment of the invention.

第4図で1〜14の番号のものは第1図に示したものと
同じであるので説明を省略する。20は速度発電機6か
らの信号をうけてそれと所定の関係にある信号を出力す
る関数発生器である。
Items numbered 1 to 14 in FIG. 4 are the same as those shown in FIG. 1, so their explanation will be omitted. 20 is a function generator which receives a signal from the speed generator 6 and outputs a signal having a predetermined relationship therewith.

関数発生器20は例えば第5図に実線で示す特性aのよ
うに速度発電機6の速度検出信号に比例した位相角信号
αを発生する。位相角信号αは速度検出信号に対し第5
図に点線で示す特性bのように放物線状にしてもよい。
21,22はその信号をうけ、それに対し余弦および正
弦信号を発生する関数発生器、23,24は位置検出器
信号と関数発生器21,22の信号をそれぞれ掛け合わ
せるための掛算器である。
The function generator 20 generates a phase angle signal α proportional to the speed detection signal of the speed generator 6, as shown by the characteristic a shown by a solid line in FIG. 5, for example. The phase angle signal α is the fifth
It may also be parabolic, as shown by characteristic b indicated by a dotted line in the figure.
Function generators 21 and 22 receive the signals and generate cosine and sine signals therefrom, and multipliers 23 and 24 multiply the position detector signal and the signals from the function generators 21 and 22, respectively.

第4図の制御回路は、第1図の制御回路に関数発生器2
0,21,22と掛算器23,24を付け加えたことを
特徴とする。また、第4図ではサイリスタ群UP.UN
に対する制御回路のみを示したが、他のサイリスタ群V
P.VNおよびWP,WNに対しても部品番号10〜1
4、21〜24と同一の制御があるがそれについては説
明を省略する。次に本実施例の回路の動作について説明
する。
The control circuit of FIG. 4 has a function generator 2 in addition to the control circuit of FIG.
0, 21, 22 and multipliers 23, 24 are added. In addition, in FIG. 4, the thyristor group UP. UN
Although only the control circuit for the other thyristor groups V is shown,
P. Part number 10-1 also for VN and WP, WN
4 and 21 to 24, but the explanation thereof will be omitted. Next, the operation of the circuit of this embodiment will be explained.

一般に、正弦波信号、SINwtに対して位相角αだけ
進んだ位相の正弦波信号は次式の演算を行うことにより
取り出すことができる。なお、Wは角周波数、tは時間
である。すなわち、第4図に示すように位置検出器Tか
ら正弦波位置信号SINwtおよび余弦波信号COSw
tをそれぞれ検出する。
Generally, a sine wave signal whose phase is advanced by a phase angle α with respect to the sine wave signal SINwt can be extracted by calculating the following equation. Note that W is the angular frequency and t is the time. That is, as shown in FIG.
t is detected respectively.

一万.関数発生器21,22からは速度帰還信号に応じ
て余弦(COSα)信号および正弦(SINα)信号を
発生させる。そこで.この両者の信号を前式の関係に従
つて掛算器23,24でお互に掛け合わせ、加算するこ
とにより正弦波信号、SIN(Wt+α)を得ることが
できる。このような演算によつて正弦波電流基準信号(
掛算器10の出力)は位置検出器の信号位相よりαだけ
進むようになる。
Ten thousand. The function generators 21 and 22 generate a cosine (COSα) signal and a sine (SINα) signal in response to the speed feedback signal. Therefore. A sine wave signal, SIN(Wt+α), can be obtained by multiplying these two signals by multipliers 23 and 24 according to the relationship in the previous equation and adding them. Through such calculations, the sine wave current reference signal (
The output of the multiplier 10) leads the signal phase of the position detector by α.

もし、位相角αを電流制御系の遅れによる位相遅れ分に
等しく決定するならば、結果として、電流の位相は位置
検出器の信号に一致させることが可能となる。すなわち
、各周波数に対する位相遅れに一致させて位相角αを関
数発生器20により決定するならば.電流の位相変動を
防止できる。本発明によれば、速度に伴なう出力電流の
位相変動を防止でき、トルク低下を招くことなく所定の
運転を行なわせることのできる交流電動機の制御装置を
提供できる。
If the phase angle α is determined to be equal to the phase delay due to the delay of the current control system, as a result, the phase of the current can be made to match the signal of the position detector. That is, if the phase angle α is determined by the function generator 20 in accordance with the phase delay for each frequency. Current phase fluctuations can be prevented. According to the present invention, it is possible to provide a control device for an AC motor that can prevent phase fluctuations in the output current due to speed and can perform predetermined operation without causing a decrease in torque.

なお、同様の考え万により電流基準信号の位相を速度に
応じて進ませる方法としては正弦波発生器の発生する正
弦波信号を微分回路で微分して位相を進ませる方法が考
えられるが.この場合には高調波成分が増幅されやすい
のでノイズの影響をうけやすい欠点がある。
In addition, based on the same idea, a possible method to advance the phase of the current reference signal according to the speed is to differentiate the sine wave signal generated by a sine wave generator with a differentiator circuit and advance the phase. In this case, harmonic components are likely to be amplified, so there is a drawback that it is easily affected by noise.

本発明はそのような影響をうけず安定に動作する。The present invention is not affected by such influences and operates stably.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の無整流子電動機の制御プロック図、第2
,3図は第1図に示す回路の動作を説明するための図、
第4図は本発明の実施例を示す無整流子電動機の制御プ
ロツク図、第5図は第1図における関数発生器の特性の
一例を示す図である。
Figure 1 is a control block diagram of a conventional non-commutated motor;
, 3 is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 1,
FIG. 4 is a control block diagram of a commutatorless motor showing an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing an example of the characteristics of the function generator in FIG. 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電力変換器で駆動される交流電動機と、該電動機の
速度指令信号と速度検出信号の偏差に応じた電流指令信
号を出力する速度制御回路と、前記電動機に流れる電動
機電流の位相を指令するための一定振幅の多相正弦波信
号を発生する正弦波発生器と、前記多相正弦波信号から
得られる正弦波電流位相基準信号の振幅を前記電流指令
信号の大きさに応じて変化させた正弦波電流基準信号を
発生する電流指令回路と、前記正弦波電流基準信号と電
流検出信号との偏差に基づき前記電力変換器の点弧制御
を行い電動機電流を制御する瞬時電流制御回路と、前記
多相正弦波信号から正弦波電流位相基準信号を得る際に
、前記電動機速度に比例して前記正弦波電流位相基準信
号の位相を進めるようにする電流位相基準調整手段とを
具備した交流電動機の制御装置。
1. An AC motor driven by a power converter, a speed control circuit that outputs a current command signal according to a deviation between a speed command signal of the motor and a speed detection signal, and a speed control circuit for commanding the phase of the motor current flowing through the motor. a sine wave generator that generates a polyphase sine wave signal with a constant amplitude; and a sine wave generator that generates a sine wave current phase reference signal obtained from the polyphase sine wave signal whose amplitude is varied according to the magnitude of the current command signal. a current command circuit that generates a wave current reference signal, an instantaneous current control circuit that performs firing control of the power converter based on the deviation between the sinusoidal current reference signal and the current detection signal, and controls the motor current; and current phase reference adjusting means for advancing the phase of the sinusoidal current phase reference signal in proportion to the motor speed when obtaining the sinusoidal current phase reference signal from the phase sinusoidal signal. Device.
JP51047734A 1976-04-28 1976-04-28 AC motor control device Expired JPS5936517B2 (en)

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JPS59123482A (en) * 1982-12-29 1984-07-17 Fanuc Ltd Control system for synchronous motor
JP3724060B2 (en) * 1996-05-30 2005-12-07 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Motor drive device and control method thereof

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