JPS60190183A - 電流ベクトル位相検出装置 - Google Patents
電流ベクトル位相検出装置Info
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- JPS60190183A JPS60190183A JP59045584A JP4558484A JPS60190183A JP S60190183 A JPS60190183 A JP S60190183A JP 59045584 A JP59045584 A JP 59045584A JP 4558484 A JP4558484 A JP 4558484A JP S60190183 A JPS60190183 A JP S60190183A
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- phase current
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、電流形インバータを用いて誘導電動機の如
き交流電動機をベクトル制御する場合の、電動機−次電
流ベクトル位相（実際値）を検出する位相検出装置に関
する。
き交流電動機をベクトル制御する場合の、電動機−次電
流ベクトル位相（実際値）を検出する位相検出装置に関
する。
まず、ベクトル制御方式について、第１図を参照して簡
単に説明する。なお、第１図はベクトル制御方式を説明
するための、例えば誘導電動機電流ベクトルを示すベク
）Ｉｆｆである。
単に説明する。なお、第１図はベクトル制御方式を説明
するための、例えば誘導電動機電流ベクトルを示すベク
）Ｉｆｆである。
すなわち、ベクトル制御方式はよく知られているように
、固定子軸（α、ρ）から見た電動機電流ベクトルｉを
電動機磁束ベクトルΦと同一方向の成分ｉｎ（磁化電流
成分）とこれと直角な方向成分１Ｔ（）ルク電流成分）
とに分離し、各成分を互いに独立して制御することによ
り、直流機と同等の制御を可能にするものである。
、固定子軸（α、ρ）から見た電動機電流ベクトルｉを
電動機磁束ベクトルΦと同一方向の成分ｉｎ（磁化電流
成分）とこれと直角な方向成分１Ｔ（）ルク電流成分）
とに分離し、各成分を互いに独立して制御することによ
り、直流機と同等の制御を可能にするものである。
かかる場合において、電動機電流ベクトル位相を検出す
る方法については、これまでにも次の如きアナ四グ方式
とディジタル方式が知られている。
る方法については、これまでにも次の如きアナ四グ方式
とディジタル方式が知られている。
前者は、適宜な手段によって検出される電動機の相電流
ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを所定の変換器にて３相／２相変換し
て、電動機固定子軸（α）を基準とする２軸量ｉ。、ｉ
βをめ、固定子軸に対する磁束角ψでベクトル回転を行
ない、磁束軸（Ｍ）に対する電流ベクトル位相βをめる
ようにしている。しかしながらこの方式によると、３相
／２相変換器やベクトル回転器の如き高価なアナログ演
算器が必要となるため、コスト高になるという欠点があ
る。一方、後者は上記と同様の電動機相電流ｉｕ。
ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを所定の変換器にて３相／２相変換し
て、電動機固定子軸（α）を基準とする２軸量ｉ。、ｉ
βをめ、固定子軸に対する磁束角ψでベクトル回転を行
ない、磁束軸（Ｍ）に対する電流ベクトル位相βをめる
ようにしている。しかしながらこの方式によると、３相
／２相変換器やベクトル回転器の如き高価なアナログ演
算器が必要となるため、コスト高になるという欠点があ
る。一方、後者は上記と同様の電動機相電流ｉｕ。
１ＶｌｉＷ（実際にはそのうちの２相分）をＡ／Ｄ変換
器を介してディジタル量として取り込み、ディジタル演
算回路（例えばマイクロコンピュータ）にて固定子細に
対する電動機の一次電流ベクトル位相εを、 ｔ ＝ｔ
ａｎ−’ （ｉβ／福）なる演算をしてめ、さらに磁束
角ψを減算することにより、磁束軸に対する一次電流ベ
クトル位相βを算出する（β＝ε−ψ）。しかしこの方
法によると、相電流を取り込むとき、各相電流の同時性
を保つために各相銀にサンプルホールド回路を設けたり
、 Ａ／Ｄ変換器やマイクロコンピュータの如きディジ
タル演算回路とインバータを含む電力系統との絶縁のた
めに絶縁アンプを設けたりしなければならないためハー
ド構成が複雑になり、コスト的に非常に高いものになる
という欠点がある０ これを解決するために、既に出願人は、相電流の有無と
その極性から電動機電流をピッ）／＜ターン化する一方
、このビットパターンと１対１に対応する基準軸からの
位相角を所定のメモリに予め記憶しておき、検出された
ビットノぐターンで該メモリを検索することにより位相
角をめる方法を提案している（特願昭５８−９６９０７
号）。この提案済みの方法では、検出相電流波形は雑音
があまり重畳されていない理想的な矩形波と仮定し、ビ
ットパターンヲ作り出すコンパレータのしきい値を０ア
ンペア付近に設定している。
器を介してディジタル量として取り込み、ディジタル演
算回路（例えばマイクロコンピュータ）にて固定子細に
対する電動機の一次電流ベクトル位相εを、 ｔ ＝ｔ
ａｎ−’ （ｉβ／福）なる演算をしてめ、さらに磁束
角ψを減算することにより、磁束軸に対する一次電流ベ
クトル位相βを算出する（β＝ε−ψ）。しかしこの方
法によると、相電流を取り込むとき、各相電流の同時性
を保つために各相銀にサンプルホールド回路を設けたり
、 Ａ／Ｄ変換器やマイクロコンピュータの如きディジ
タル演算回路とインバータを含む電力系統との絶縁のた
めに絶縁アンプを設けたりしなければならないためハー
ド構成が複雑になり、コスト的に非常に高いものになる
という欠点がある０ これを解決するために、既に出願人は、相電流の有無と
その極性から電動機電流をピッ）／＜ターン化する一方
、このビットパターンと１対１に対応する基準軸からの
位相角を所定のメモリに予め記憶しておき、検出された
ビットノぐターンで該メモリを検索することにより位相
角をめる方法を提案している（特願昭５８−９６９０７
号）。この提案済みの方法では、検出相電流波形は雑音
があまり重畳されていない理想的な矩形波と仮定し、ビ
ットパターンヲ作り出すコンパレータのしきい値を０ア
ンペア付近に設定している。
しかしながら、実際の検出相電流波形のＯアンペア付近
および波形ピーク付近には雑音やりプルが多く、シきい
値を０アンペア付近にあまり近づけて設定すると誤って
検出しやすく、これは波形ピーク付近にしきい値を設定
する場合も同様である。また、ざらに相電流の波高値は
無負荷（特に弱め界磁を行なった場合）と最大負荷時と
では大幅な差があるので、しきい値の与え方を考慮しな
ければならないことがわかる。
および波形ピーク付近には雑音やりプルが多く、シきい
値を０アンペア付近にあまり近づけて設定すると誤って
検出しやすく、これは波形ピーク付近にしきい値を設定
する場合も同様である。また、ざらに相電流の波高値は
無負荷（特に弱め界磁を行なった場合）と最大負荷時と
では大幅な差があるので、しきい値の与え方を考慮しな
ければならないことがわかる。
この発明はかかる事情のもとになされたもので、検出相
電流に雑音やりプルが多くて、かつ相電流波高値が大幅
に増大、減少する場合でもそれらの影響を除去して、簡
単かつ正確に電流ベクトルの位相を検出しうる位相検出
装置を提供することを目的とするものである。
電流に雑音やりプルが多くて、かつ相電流波高値が大幅
に増大、減少する場合でもそれらの影響を除去して、簡
単かつ正確に電流ベクトルの位相を検出しうる位相検出
装置を提供することを目的とするものである。
この発明は、交流電動機の相電流から作られるビットパ
ターンに対応する、固定子軸を基準とする電流ベクトル
位相εをメモリに予め格納しておくことにより、複雑な
演算（ｔａｎ−”の演算等）を行なうことなく、簡単に
電流ベクトルの位相Ｃを算出することができ、しかも、
上記ビットパターンを作成するフンパレータのしきい値
を適宜に検出される直流中間電流ｉｄ（あるいは電源側
の入力電流を整流したもの）から作り出すことにより、
負荷が変動し、検出相電流が大幅に増減した場合でも、
しきい値はその相電流の増減に追従して上下するので、
常に、しきい値を雑音やりプルの多い、０アンペア部と
電流ピーク部の中間に設定し得るようにし、雑音やりプ
ルによる検出誤りが生じないようにして、正確な電流ベ
クトル位相をめることができるようにしたものである。
ターンに対応する、固定子軸を基準とする電流ベクトル
位相εをメモリに予め格納しておくことにより、複雑な
演算（ｔａｎ−”の演算等）を行なうことなく、簡単に
電流ベクトルの位相Ｃを算出することができ、しかも、
上記ビットパターンを作成するフンパレータのしきい値
を適宜に検出される直流中間電流ｉｄ（あるいは電源側
の入力電流を整流したもの）から作り出すことにより、
負荷が変動し、検出相電流が大幅に増減した場合でも、
しきい値はその相電流の増減に追従して上下するので、
常に、しきい値を雑音やりプルの多い、０アンペア部と
電流ピーク部の中間に設定し得るようにし、雑音やりプ
ルによる検出誤りが生じないようにして、正確な電流ベ
クトル位相をめることができるようにしたものである。
第２図は電流形インバータによる誘導電動機駆動システ
ムを示す構成図、第３図は電動機−次電流ベクトルを示
すベクトル図、第４図は相電流、コンパレータの田カビ
ットパターンおよび一次電流ベクトル位相の関係を示す
波形図、第５図はこの発明の実施例を示す構成図、第６
図は第５図における相電流とコンバレｉりのしきい値と
の関係を示す波形図、第７図は個々の相電流ビットパタ
ーンとその各々に対応する電流々クトル位相との関係を
記憶するメモリテーブルの構成例を示す構成図である。
ムを示す構成図、第３図は電動機−次電流ベクトルを示
すベクトル図、第４図は相電流、コンパレータの田カビ
ットパターンおよび一次電流ベクトル位相の関係を示す
波形図、第５図はこの発明の実施例を示す構成図、第６
図は第５図における相電流とコンバレｉりのしきい値と
の関係を示す波形図、第７図は個々の相電流ビットパタ
ーンとその各々に対応する電流々クトル位相との関係を
記憶するメモリテーブルの構成例を示す構成図である。
なお、第２図において、１は交流形インバータ装置、２
は誘導機の如き交流電動機である。また、第５図におい
て、３１〜３６はコンパレータ、４はフォトカプラ、５
はバッファ、６は定数倍器（係数器）、７はインバータ
（極性反転回路）、８はマイクロプロセッサの如きデー
タ処理装置である。
は誘導機の如き交流電動機である。また、第５図におい
て、３１〜３６はコンパレータ、４はフォトカプラ、５
はバッファ、６は定数倍器（係数器）、７はインバータ
（極性反転回路）、８はマイクロプロセッサの如きデー
タ処理装置である。
第２図に示されるように、サイリスタＴＨ，〜ＴＨ２か
らなる電流形インバータ１によって駆動される誘導電動
機２の一次電流（線間電流）は、第３図の如く６つのペ
クト、／Ｉ／ｉｕ□〜Ｉ ｙｕ位置をとることが知られ
ている。この場合の各相電流ｉｕ〜鴎と固定子細（α軸
）から見た電流ベクトル位相εとの関係は、第４図（Ａ
）、（Ｃ）のように示される。例えば、相電流’ｕ”ｖ
ｔ”ｗがそれぞれ’ｄｙｏｔ４ｄのレベルにあるときは
、位相Ｃは３０ということになる。すなわち、相電流ｉ
ｕ。
らなる電流形インバータ１によって駆動される誘導電動
機２の一次電流（線間電流）は、第３図の如く６つのペ
クト、／Ｉ／ｉｕ□〜Ｉ ｙｕ位置をとることが知られ
ている。この場合の各相電流ｉｕ〜鴎と固定子細（α軸
）から見た電流ベクトル位相εとの関係は、第４図（Ａ
）、（Ｃ）のように示される。例えば、相電流’ｕ”ｖ
ｔ”ｗがそれぞれ’ｄｙｏｔ４ｄのレベルにあるときは
、位相Ｃは３０ということになる。すなわち、相電流ｉ
ｕ。
ｉｖ、ｉｗと電流ベクトル位相εとは１対１に対応する
ことがわかる。
ことがわかる。
したがって、この発明ではこの各相電流を用いて電流ベ
クトル位相εをめるために、例えば第５図の如く構成す
る。第５図の動作を以下に説明すると、誘導電動機は、
例えば第２図の如きインバータによって駆動されるが、
その電動機電流の各相成分ｉｕ、ｉＶ、ｉｗがコンパレ
ータ３１〜３６に導びかれる。なお、各相電流成分ｉｕ
−ｘｉｗは図示されていない公知の手段によって検出す
ることができる。コンパレータａｌ ｊ ３３ ｐ ３
ｓは入力アナログ量が正のときに′１″を出力し、コン
パレータ３２ ｍ ３４ ｅ ３６はアナ四グ入力量が
負のときに１″を出力し、それ以外の場合は、′θ″を
それぞれ出力する。なお、このようにするのは、−Ｉｄ
ｔＯｐＩｄの３値で表わされる各相電流の２値化を容易
にするためである。したがって、コンパレータ３の出力
からは、各相電流の極性に応じた、所定の′１”、′０
”パターン（ビットパターン）カ第４図（Ｂ）の如く得
られることになる。ここで、コンパレータのしきい値Ｔ
ｈ＋、Ｔｈ−を雑音あるいはりプルの多い、θアンペア
付近あるいは電流ピーク付近に設定すると、コンパレー
タは誤ったビットパターンを出力することになるのは前
述のとおりである。また、負荷が大幅に増加した場合は
、第６図（ｂ）の如く相電流も増大し、雑音のレベルも
増大する。そこで、相電流の波高値は、第２図に示され
る如きインバータの直流中間電流ｉｄ（あるいは電源入
力電流を整流したもの）から判かるので、適宜に検出さ
れる直流中間電流ｉｄからしきい値を作成し、相電流が
増減しても、しきい値は常にＯアンペアと電流ピーク値
との中間にあるようＫすることにより、雑音やりプルに
よる検出誤りをさけるようにしている。具体的には、第
５図に示されるように、電流ｉｄから定数倍器（係数器
）６およびインバータ（極性反転器）７を用するように
している。コンパレータ３１〜３６の出カバ、バッファ
回路５を介してマイクロプロセッサＢに与えられるが、
このマイクロプロセッサ８には、第７図に示される如き
参照テーブルが予め格納されているので、マイクロプロ
セッサ８は、検出されたビットパターンに応じてかかる
メモリの所定アドレスを参照することにより、電流ベク
トル位相εを検出することができる。
クトル位相εをめるために、例えば第５図の如く構成す
る。第５図の動作を以下に説明すると、誘導電動機は、
例えば第２図の如きインバータによって駆動されるが、
その電動機電流の各相成分ｉｕ、ｉＶ、ｉｗがコンパレ
ータ３１〜３６に導びかれる。なお、各相電流成分ｉｕ
−ｘｉｗは図示されていない公知の手段によって検出す
ることができる。コンパレータａｌ ｊ ３３ ｐ ３
ｓは入力アナログ量が正のときに′１″を出力し、コン
パレータ３２ ｍ ３４ ｅ ３６はアナ四グ入力量が
負のときに１″を出力し、それ以外の場合は、′θ″を
それぞれ出力する。なお、このようにするのは、−Ｉｄ
ｔＯｐＩｄの３値で表わされる各相電流の２値化を容易
にするためである。したがって、コンパレータ３の出力
からは、各相電流の極性に応じた、所定の′１”、′０
”パターン（ビットパターン）カ第４図（Ｂ）の如く得
られることになる。ここで、コンパレータのしきい値Ｔ
ｈ＋、Ｔｈ−を雑音あるいはりプルの多い、θアンペア
付近あるいは電流ピーク付近に設定すると、コンパレー
タは誤ったビットパターンを出力することになるのは前
述のとおりである。また、負荷が大幅に増加した場合は
、第６図（ｂ）の如く相電流も増大し、雑音のレベルも
増大する。そこで、相電流の波高値は、第２図に示され
る如きインバータの直流中間電流ｉｄ（あるいは電源入
力電流を整流したもの）から判かるので、適宜に検出さ
れる直流中間電流ｉｄからしきい値を作成し、相電流が
増減しても、しきい値は常にＯアンペアと電流ピーク値
との中間にあるようＫすることにより、雑音やりプルに
よる検出誤りをさけるようにしている。具体的には、第
５図に示されるように、電流ｉｄから定数倍器（係数器
）６およびインバータ（極性反転器）７を用するように
している。コンパレータ３１〜３６の出カバ、バッファ
回路５を介してマイクロプロセッサＢに与えられるが、
このマイクロプロセッサ８には、第７図に示される如き
参照テーブルが予め格納されているので、マイクロプロ
セッサ８は、検出されたビットパターンに応じてかかる
メモリの所定アドレスを参照することにより、電流ベク
トル位相εを検出することができる。
以上のように、この発明によれば、電動機各相電流をコ
ンパレータを介してビットパターンに変換する一方、こ
のビットパターンに対応する位相量はメモリに予め記憶
させておくだけの簡単な構成により、−次電流の位相を
検出しうる利点を有するものであり、また直流中間電流
ｉｄを利用して、常に相電流波高値の中間にコンパレー
タのしきい値をもって来るようにしているので、θアン
ペアあるいは相電流ピーク値付近の波形の乱れや雑音等
による誤検出を防止し得るという効果が得られる。こう
することによって、従来の如き３相／２相変換器やＡ／
Ｄ変換器、あるいはサンプルホールド回路等を省略する
ことができる利点がもたらされるものである。なお、こ
の発明は上述の如き誘導機電流ばかりでなく、無整流子
電動機の電流ベクトルを検出する場合にも同様にして適
用することができる。
ンパレータを介してビットパターンに変換する一方、こ
のビットパターンに対応する位相量はメモリに予め記憶
させておくだけの簡単な構成により、−次電流の位相を
検出しうる利点を有するものであり、また直流中間電流
ｉｄを利用して、常に相電流波高値の中間にコンパレー
タのしきい値をもって来るようにしているので、θアン
ペアあるいは相電流ピーク値付近の波形の乱れや雑音等
による誤検出を防止し得るという効果が得られる。こう
することによって、従来の如き３相／２相変換器やＡ／
Ｄ変換器、あるいはサンプルホールド回路等を省略する
ことができる利点がもたらされるものである。なお、こ
の発明は上述の如き誘導機電流ばかりでなく、無整流子
電動機の電流ベクトルを検出する場合にも同様にして適
用することができる。
第１図はベクトル制御方式を説明するための、電流ベク
トルを示すベクトル図、第２図は電流形インバータによ
る島導電動機駆動システムを示す構成図、第３図は電動
機−次電施ベクトルを示すベクトル図、第４図は相電流
とコンパレータの出力ビットパターンおよび一次電流ベ
クトル位相の関係を示す波形図、第５図はこの発明の実
施例を示す構成図、第６図は実施例における相電流とし
きい値との関係を示す波形図、第７図はメモリ内のテー
ブル例′１ｃ説明する説明図である。 符号説明 １・・・・・・電流形インバータ、２・・・・・・誘導
電動機、３・・・・・・コンパレータ、４・・・・・・
フォトカプラ、５・・・・・・バッファ、６・・・・・
・定数倍器、７・・・・・・インバータ、８・・・・・
・データ処理装皿（マイクロプロセッサ）。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第１図 ！。 第２図 第３図 β 第 ５ 図 第 ４ 図 （８）
トルを示すベクトル図、第２図は電流形インバータによ
る島導電動機駆動システムを示す構成図、第３図は電動
機−次電施ベクトルを示すベクトル図、第４図は相電流
とコンパレータの出力ビットパターンおよび一次電流ベ
クトル位相の関係を示す波形図、第５図はこの発明の実
施例を示す構成図、第６図は実施例における相電流とし
きい値との関係を示す波形図、第７図はメモリ内のテー
ブル例′１ｃ説明する説明図である。 符号説明 １・・・・・・電流形インバータ、２・・・・・・誘導
電動機、３・・・・・・コンパレータ、４・・・・・・
フォトカプラ、５・・・・・・バッファ、６・・・・・
・定数倍器、７・・・・・・インバータ、８・・・・・
・データ処理装皿（マイクロプロセッサ）。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第１図 ！。 第２図 第３図 β 第 ５ 図 第 ４ 図 （８）
Claims (1)
- インバータによって駆動される交流電動機の各相電流を
検出する検出手段と、該検出された各相電流をその極性
に応じてそれぞれ所定のしきい値と比較することにより
２値化する比較手段と、該各相電流の極性に応じて２値
化されたパターン（ビットパターン）の各々に対応する
電流ベクトル位相を記憶するメモリ手段とを備えてなる
電流ベクトル位相検出装置において、前記インバータの
直流中間電流を検出しその検出値にもとづいて前記比較
手段に与えるための所定のしきい値を形成するしきい値
形成手段を設け、該形成手段からのしきい値にもとづい
て各相電流を２値化することを特徴とする電流ベクトル
位相検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045584A JPS60190183A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | 電流ベクトル位相検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59045584A JPS60190183A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | 電流ベクトル位相検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60190183A true JPS60190183A (ja) | 1985-09-27 |
Family
ID=12723393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59045584A Pending JPS60190183A (ja) | 1984-03-12 | 1984-03-12 | 電流ベクトル位相検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60190183A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2530476A3 (en) * | 2011-06-03 | 2014-10-15 | Actron Technology Corporation | Phase detection apparatus for alternator and method thereof |
-
1984
- 1984-03-12 JP JP59045584A patent/JPS60190183A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2530476A3 (en) * | 2011-06-03 | 2014-10-15 | Actron Technology Corporation | Phase detection apparatus for alternator and method thereof |
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