JPS605792A - 無整流子電動機の始動方法 - Google Patents

無整流子電動機の始動方法

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JPS605792A
JPS605792A JP58111496A JP11149683A JPS605792A JP S605792 A JPS605792 A JP S605792A JP 58111496 A JP58111496 A JP 58111496A JP 11149683 A JP11149683 A JP 11149683A JP S605792 A JPS605792 A JP S605792A
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JP
Japan
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signal
motor
phase
circuit
position detector
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JP58111496A
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English (en)
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Kihei Nakajima
中島 喜平
Hitoshi Ito
整 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters

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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、電動機の回転子位置を検出する機械的位置検
出器と、電動機の端子電圧からフェーズロックドループ
を用いて内部誘起電圧の位相を検出する電気的位置検出
器を具備し、始動に際して所定の第1の速度までは前記
機械的位置検出器からの信号によシ、また前記第1の速
度以上では前記電気的位置検出器からの信号により、電
動機に前置された逆変換器を導通制御する無整流子電動
機の始動方法に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
電流型逆変換器で駆動される無整流子電動機は、通常回
転速度においては負荷の誘起電圧を利用して転流が行な
われる。転流タイミングを定める信号は、回転子位置、
すなわち電機子巻線と界磁巻線との間の相対位置を検出
する機械的位置検出器、あるいは電動機端子電圧からそ
の内部訪起電圧の位相を検出する電気的位置検出器によ
って得るのが一般的である。後者の電気的位置検出器を
用いた場合は、電動機の電機子電流の大きさに応じた電
機子反作用による、磁極位置に対する磁束変化を自動的
に補償した誘起電圧位相が得られる。この位相信号を用
いて実効転流進み角β、あるいはこの値から重なシ角U
を減じた転流金裕角Iを制御すれば優れた運転特性が得
られる。
しかしながら、この誘起電圧位相を検出する方式では、
電動5機運度が零か微小な領域では誘起電圧そのものも
零か微小なため、位相検出が不能になるという不都合が
ある。このような不都合を除去するため、低速域では機
械的位置検出器からの信号によって、電動機に前置され
た逆変換器を導通制御し、電動機の誘起電圧が確立した
所定の回転速度以上で電気的位置検出器に切換える方式
が用いられている。この電気的位置検出器の回路構成は
種々のものが知られているが、ここでは第1図に示すP
LL(フェーズロックドルーズ)回路を用いたものを考
える。
第1図のPLL回路100は人力三相電圧信号lを三相
/二相変換器−を介して直交二相電圧vd。
v9を得、これと、正弦波演算回路7からの基準正弦波
二相電圧sinθ、cosθとから、位相差演算回路3
で前者と後者間の位相偏差Δθをめ、この位相偏差Δθ
が零となるように低域フィルタ(LPF)4!、電圧制
御発振器(VCO)’%およびカウンタtを介してフェ
ーズロックをかけ、カウンタtから位相θを表わす位相
信号tを取出す方式である。通常の回転速度では位相θ
を基にして逆変換器の導通制御を行なう。ところが無整
流子電動機は、始動時には誘起電圧が確立していないた
め、いわゆる断続始動を行なうのが一般的である。
この段階での電動機誘起電圧はその大きさが小さい上に
波形歪も大きいので、この電圧信号を第1図の三相電圧
信号lとして用いた場合、フェーズロックカラ外れたり
、フェーズロックするのに時間を要したりする場合があ
る。無整流子電動機を始動から最高速度まで連続的に運
転するとき、上記不都合が生じた場合は機械的位置検出
器から電気的位置検出器への切換が遅れたシ、不能にな
ったシする場合があり、好ましくない。
〔発明の目的〕
本発明は以上の事情を考慮してなされたーもので、始動
に際して機械的位置検出器の信号から電気的位置検出器
の信号へと円滑に切換えられる無整流子電動機の始動方
法を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために本発明は、電気的位置検出器
への人力信号として、前記第1の速度よシも低く、かつ
電動機端子電圧がすでに確立している第2の速度までは
前記機械的位置検出器からの信号に基づいて演算した信
号を用い、前記第2の速度に違してはじめて電動機端子
電圧からの信号に切換えることを特徴とするものである
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すものである。
第2図の装置の主回路は三相電源りの交流電力な順変換
器10によって整流し、その鈷流出力を直流リアクトル
//を介して逆変換器/ユにょシ任意の周波数・電圧の
交流電力に再変換して電動機13に供給する回路である
。電動機13の一次側端子電圧は計器用変圧器などの電
圧検出器/9を介して取出され、PLL回路コ00への
三相電圧信号lとして用いられる。また電動機13には
機械的位置検出器/グが取付けられ、PLL回路200
で電圧方向演算のために用いられると共に、駆動制御回
路/3の人力信号として用いられる。駆動制御回路is
にはさらにPLL回路、ZOOからの位相信号θが入力
され、これを基にして順変換器ioおよび逆変換器/2
が制御される。
PLL回路200内には、第1図と同様構成のループか
らなシ、電動子端子電圧信号lから位相θを演算する婦
lのループと、この縞lのループの位相差演算回路30
代りに挿入され、機械的位置検出器/4からの信号に基
づいて位相差Δθ′を演算する位相差演算回路幻を用い
る第一のループとが設けられておシ、両ループは、低域
フィルタグの前に設けられている切換器igによって切
換えられるように構成されている。
切換器7gの切換は切換論理回路/7の出力によって行
なわれる。機械的位置検出器/4からの信号は互いに電
気角/20°の位相差を持ち、しかも個々の信号はそれ
ぞれ電気角/10°幅でHレベルとLレベルとに変化す
る矩形波信号である。この信号はすでに述べたごとく駆
動制御回路15に入力されており、始動時にこれを用い
て主回路を断続駆動する。この断続駆動時には一般に電
機子電流に対してトルクが最大となるように設定制御進
み角β。
を零近くにして運転する。電圧方向演算回路/Aは、機
械的位置検出器/グからの二相信号を受けて設定制御進
み角β。が零である場合の二相の電圧信号を出力する回
路である。この回路は論理回路および演算増幅器によっ
て実現できるものであり、その実施例を第3図に示す。
第3図の電圧方向演算回路/Aにおりては、第μ図に示
すように、電動機13の無負荷詞起電圧躍が各相それぞ
れeu、ev、ewであるとし、これに対応して機械的
位置検出器/Gから電気角1jO0進みのl♂θ 幅矩
形波からなる三相論理信号A、B。
Cが人力されるものとする。出力信号vd′、■、′は
前者の基本波が電動機/3のU相電圧euに一致し、後
者の基本波が前者の基本波よりもりO0遅れの信号にな
るように各回路要素が組合わされている。
信号vd′は、信号A、Bから、排他的論理和回路EX
X2組のAND回路A/、 A2、および2組の演算回
路OA/、OAコから得られる。また、信号vq′は、
信号A、B、Cから、3組のAND回路AJ、Al、A
j、インバータIVXNOR回路NR,および3組の演
算回路OAJ、OA4’。
OAjから得られる。図示の回路はあくまでも一具体例
であって、同等の機能回路は種々の形で容易に実現でき
る。いま第μ図で区間TのtO0区間を考えた場合、v
d′=″0111v、′=Illl′である。この値は
それぞれ正弦波状に変化する信号eu=V(1のX点、
および破線で示すりO0遅れの信号V。
の7点に相当する値である。この点を中心に前後4!r
30 区間、信号vd′、vq′は一定値を出力するこ
とになる。他の区間についても同様となり、結果的に信
号vd′、■、′は1周期3A00区間につき電気角t
o ごとにステップ状に変化する2組の信号波形となっ
ている。
このようにして得られた二相信号vd′、■9′ばPL
L回路200内の位相差演算回路:13で正弦波演算回
路7からのsinθ信号、□□□θ信号と比較してその
位相偏差Δθ′が演算される。電動機13の低速領域で
は、PLL回路200の人力信号は一定位相点にとどす
る時間が長くなるので、低域フィルタμの出力も一定値
を保ち得す、そのため位相角θは直線的変化をしなくな
るが、真の誘起電圧位相とはほぼ±30 以内の誤差範
囲内でフェーズロックがかかつていることになる。
電動機lりの始動に際して、PLL回路回路20大0 子電圧信号に切換える場合、すなわち第2図において切
換器/Sを図示の下方から上方へと切換える場合につい
て説明する。切換論理回路17は、駆動制御回路/Sか
らの速度信号Nと、位相差演算回路3からの位相差信号
Δθとを人力信号とし、切換器1gに対する切換操作信
号を出力する。位相差信号Δθ′は人力信号の位相と機
械的位置検出器/&からの信号でフェーズロック動作し
ているPLL回路の出力位相角θとの間の偏差であるが
、これは±30 以内で誘起電圧位相と一致するものと
考えてよい。そして、PLL回路の入力信号を端子電圧
信号に切換えるには、1ず速度Nが所定の速度N,に達
して(N≧No )波形が比較的良好になっており、か
つΔθ≦Δθ0であることが必要である。
ここでΔθ0としては、±3θ程度でよく、できればO
oが望せしい。この条件を満たしたかどうかを切換論理
回路/7が判断し、満たしたとき切換操作信号を出して
切換器igを図示の下方側(機械的位置検出器側)から
上方側(端子電圧信号側)へと切換える。この切換時点
では、電動機語起電圧はすでに確立しておシ、かつΔθ
′=Δθが十分小さいため、低域フィルタlの出力をほ
とんど変化させずに迅速かつ確実に切換動作を遂行する
ことができる。
第5図はPLL回路の他の構成例を示すものである。こ
のPLL回路300は、位相差演算回路3を三相/二相
変換器2および電圧方向演算回路/4に対して共通に設
け、これを切換器2gにより切換えて常時使用するよう
にしたものである。切換操作は切換論理回路27により
行なわれる。この切換論理回路コアは速度信号Nのみを
人力とし、N≧N。
で前述の切換が行なわれる。機械的位置検出信号に基づ
いた電圧信号は、第グ図を参照して説明したように、無
負荷誘起電圧とほぼ同位相の信号なので、断続始動時に
おける電動機誘起電圧も機械的位置検出信号とは約30
 以内の位相差をもってほぼ合致していることになる。
しかし、この切換論理回路ニアではΔθ′≦Δθ。とい
5論理判断を省略しているため、第2図の回路に比較し
てフェーズロックに要する時間が長くなる可能性はある
が、位相差はせいぜい30程度であるから確実にフェー
ズロックされる。なお、逆変換器/2の導通制御を電気
的位置検出器からの信号によって行なうモードはPLL
回路が電気的位置検出信号によシ正常に動作してからと
られる。
以上述べたように本発明は、電動機の低速域ではPLL
回路の人力信号として機械的位置検出器からの信号を用
いてフェーズロックをかけておき、電動機の逆起電力が
確定したところでPLL回路の人力信号を電動機電圧信
号に切換え、その後で逆変換器の導通制御なPLL回路
の位相信号によシ行なうことを要旨とするものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、PLL回路は両者の信号切換え時その
位相差が小さいことから論理的に確実で、しかも短時間
にフェーズロックをかけることができる。したがって、
無整流子電動機として停止状態から定格速度まで確実で
安定な運転を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はPLL回路を用いた従来の電気的位置検出回路
のブロック図、 第2図は本発明の方法を実施する回路のブロック図、 第3図は第2図の回路における電圧方向演算回路の一具
体例を示す結線図、 第μ図は第3図の回路の人力信号と出力信号の関係を示
す波形図、 第5図は第2図の回路に対する変形例を示すブロック図
である。 θ・・・位相信号、Δ0.′ΔO′・・・位相偏差信号
、l・・・三相電圧信号1.200.300・・・PL
L回路、10・・・順変換器、/2・・・逆変換器、1
3・・・電動機、lt・・・機械的位置検出器、lS・
・・駆動制御回路、17.ニア・・・切換論理回路、i
g、2g・・・切換器、19・・・電圧検出器。 出願人代理人 猪 股 清 第1図 −−〉(X 60°) 第5図 ノ 00

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電動機の回転子位置を検出する機械的位置検出器と、電
    動機の端子電圧から7エーズロツクドループを用いて内
    部誘起電圧の位相を検出する電気的位置検出器を具備し
    、始動に際して所定の第1の速度1では前記機械的位置
    検出器からの信号により、また前記第1の速度以上では
    前記電気的位置検出器からの信号によシ、電動機に前置
    された逆変換器を導通制御する無整流子電動機の始動方
    法において、 前記電気的位置検出器への入力信号として、前記第7の
    速度よりも低く、かつ電動機端子電圧がすでに確立して
    いる槙コの速度までは前記機械的位置検出器からの信号
    に基づいて演算した信号を用い、前記第2の速度に達し
    てはじめて電動機端子電圧からの信号に切換えることを
    特徴とする無整流子電動機の始動方法。
JP58111496A 1983-06-21 1983-06-21 無整流子電動機の始動方法 Pending JPS605792A (ja)

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JP58111496A JPS605792A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 無整流子電動機の始動方法

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JP58111496A JPS605792A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 無整流子電動機の始動方法

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JPS605792A true JPS605792A (ja) 1985-01-12

Family

ID=14562752

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996023348A1 (fr) * 1995-01-27 1996-08-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Procede de demarrage d'un moteur electrique synchrone a aimants permanents a l'aide d'un detecteur de position angulaire et dispositif de commande de ce moteur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996023348A1 (fr) * 1995-01-27 1996-08-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Procede de demarrage d'un moteur electrique synchrone a aimants permanents a l'aide d'un detecteur de position angulaire et dispositif de commande de ce moteur
CN1054715C (zh) * 1995-01-27 2000-07-19 株式会社安川电机 装备有角方位检测器的永磁同步电机的启动方法和控制这类电机的装置

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