JPS61288798A - 同期電動機の駆動装置 - Google Patents

同期電動機の駆動装置

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JPS61288798A
JPS61288798A JP60128977A JP12897785A JPS61288798A JP S61288798 A JPS61288798 A JP S61288798A JP 60128977 A JP60128977 A JP 60128977A JP 12897785 A JP12897785 A JP 12897785A JP S61288798 A JPS61288798 A JP S61288798A
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JP
Japan
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current
phase
voltage
circuit
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP60128977A
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English (en)
Inventor
Kihei Nakajima
中島 喜平
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS61288798A publication Critical patent/JPS61288798A/ja
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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
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電圧形インバータによる機械的位置検出器を
有さない同期電動機の駆動装置に関する。
〔発明の技術的背■とその問題点〕
同期電動機をインバータで可変速制御する場合、一般に
同期電動機の回転子位置を検出する位置検出器を設け、
この出力信号にもとづいてインバータの駆動制御を行な
う。可変速駆動用途の拡大に伴って、位置検出器を有ざ
ない電動機を駆動するシステムも現われてきている。
この種システムの一つの従来例どして第5図にその回路
構成図を表わす。
第5図において1は三相電源、2は整流器、3はインバ
ータ、4は同期電動機、5は電圧検出器、6は位置検出
回路、7はインバータ制御回路、8はパルス増幅器であ
る。
この回路構成では電圧検出器5により同期電動機4の逆
起電力位相を検出し、この位相にもとづいてインバータ
制御を行なう。ぞもそも電圧形インバータは、インバー
タの直流側インピーダンスが交流側インピーダンスに比
べて小さいから、交流電流が流れている相の電圧はイン
バータの直流電圧値に規制される。したがって、この種
インバータで同期電動機の逆起電力を検出するには、検
出したい相の電流を流さない状態で検出しなければなら
ない。
検出方法はたとえば、ENDO氏等の論文[位置検出器
を回転軸に搭載しないマイク[1]ンピコータ制御のブ
ラシレス電動機J IPEC−Tokyo  ’83.
第1477頁〜第1488頁に示されているように、ず
1荷電流を120葭方形−波通電とし、6oPiの電流
体み期間の間に同期電動機の逆起電力を検出し、イの相
電圧がゼロを切る点をもって位置検出値とじCいる。
しかし、この方法では低速で相電圧が小さい場合、検出
が困難となり、正確な制御ができイrい場合がある。
また電流を1201α通電形としているため、同期電動
機には高調波電流が流れてトルク脈動が発生する。電圧
形インバータに使用される電力用半導体素子の性能向ト
とP W M ili制御技術の進歩により最近では出
力電流をほぼ正弦波どする駆動装置が多く現われている
が、上記f法で【ま機械的位置検出器なしでの駆動はで
きない。
〔発明の目的〕
ここにおいて、本発明は、従来例のガ貞を克服し、上記
不具合を低減するIこめにイヘされたもので、電圧形イ
ンバータで機械的イ?l買検出器を右さない同期電動機
を駆動するにあたり、正弦波状電流を流しながら回転数
制御を行ない(9る部内を提供Jることを、その目的と
する。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、負荷電流を検出
し、インバータの出力電圧と同相分電流の値によって周
波数を制御し、インバータの出力電圧と90唯位相の異
なる電流の値によつ−C電圧を制till iることを
基本とする同期電動機の駆動装置である。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例におGlる回路構成を示1ブ
ロック図である。
すべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を表わす。
第1図において、10は電流検出器、11は同相分電流
検出回路、12は直交分電流゛検出回路、13は速度制
御回路、14は電流制御回路、15は位相設定回路、1
6はリードオンリメモリ、17は電圧制御回路、18は
電圧設定回路、19は三角波発生回路、20はPWM制
御回路、21はパルス増幅器である。
そして、第2図は第1図の同相分電流検出回路11ど直
交分電流検出回路12の部分を訂■に示した構成図であ
り、22.23はデジタル/アナログ変換器、2/I〜
28は演算増幅器、29〜32は1珪咋器である。
この一実施例の作用をそれらの回路構成をもとに図面を
参照しながら説明する。
第1図において周波数指令値f*と電流制御回路14の
出力である駆動周波数fとの偏差から、m I’f 1
.I+御回路13によりトルク基準値T*を得る。
速度制御回路13は偏差増幅器であり、偏差がゼ「1ど
なる方向にトルク基準値T1を出力する。
この一実施例では後述のように同111霜動140力率
が1となるように制御するから、同相分電流検出回路1
1の出力はトルクに比例したものと考えてよい。トルク
基準値T*と同相分電流検出回路11出力tdとの偏差
を電流制御回路14で子の偏差がゼロとなる方向に駆動
周波数fとして出力する。トルク準値T*に対して同相
分電流検出値が小さい場合は駆動周波数fを増加するよ
うに制御する。
一方、駆動電圧位相と90度位相の異なる電流成分は直
交分電流検出回路12により検出され、その値がゼロと
なる方向に電圧制御回路17にて制御される。
この電圧制御回路17は、電動機電流を電1FII機に
流れこむ電流を正にとった場合、駆動型F1位相にり電
流が進んでいる場合に電圧値■を大と16方向に出力す
る。したがって、定常運転時ではこの制御にJ、り無効
分電流は牛じイ1い力率1の運転状態と4する。
さきに説明したように、トルク分電流をIi!制御する
のに周波数fを調整し、電流の位相を制御づるのに?I
汀Vを調整するが、その現象をわかりやすくするために
第3図を用いて説明づる。
第3図(a)は同期電動機の等価回路−相分を簡単化1
ノで示したしのでeは電動機の逆起電力、1はインダク
タンス、rは抵抗である。電流11電圧Vの向きを図示
のように選ぶ。
電流1が0と同位相の場合はベクトル図は第3図(b)
のようになる。すなわhl一定の逆起電力eに対して電
流を大きくすると、インダクタンス1による逆起電力e
と直交する電圧成分θ)Ofと、電流と同相の抵抗分成
分子iがともに大きくなり、結束どじて入力電)fV 
l;L逆起電力eより進んだ位相となる。
したがって、電流を大ぎくするには電圧位相をeに対し
て進ませればよいこととなる。第3図(C)は電流iを
逆起電力eに対して90葭進ませて流し込む(つまり、
90痩罪れて出力される)場合のベクトル図である。こ
のモードではω11により電圧■が逆起電力eよりも小
さな値となる。
電流1を小さくするためには電圧Vを大とすればよい。
同相分電流と直交分電流の検出方法を第2図にもとづい
て説明する。
第2図においてiu 、iv 、iwは電動機各相電流
の検出値、sinθ、COSθは第1図のリードオンリ
メモリ16の出力であり、この出力はデジタル/アナロ
グ変換器22.23にてアナログ量に変換される。電流
の検出値のうらi、とi は演算増幅器24.25でi
uと90度位相のづれた電流値iβとなる。
電流i は電流値i(xとおく。掛算器29゜■ 30および演算増幅器27にて同相分電流i、として次
の演算を行なっている。
i  =i  −5inθ+l B ’ CO3θ  
(1)d    α 一方、#1)算器31.32および演算増幅器26゜2
8では直交分電流10として次の演算を行なう。
f  = f   C08f) −1B ・Sfnθ 
  (2)q     α いま電流検出値i、iv、iwが、 +1 i、、=1sin(θ−α) i   =I  5in(0−α−2π/3)    
 (3)1、=lsin(θ−α+2π/3) なる遅れ位相の二相平衡電流とりるど i、=sin(0−α) iβ−cos (θ−α)(4) となるから、(1)、(2)式より!6.![−よ次の
ように与えられる。
i、、=Icosα i  =Tsinα       (5)αがゼnのと
きし口d−■、i、1−0とt、Tる。以上の動作にJ
:り電圧位相と一致した成分が1dとして、自交しIζ
成分がi、としで検出され、前述の制御に寄与りる。
第1図にもどり駆動周波数fと駆動電圧Vが与えられた
後の動作について説明を続ける。
アナログ信号値の駆動周波数fを入力とする位相設定回
路15の内容は、図示しないが電圧/周波数変換器でア
ナログ電圧に比例したパルス列をつくり出し、この信号
をカウンタに入力し電圧位相θを得る。リードオンリメ
モリ16はθに応じてsinθおよびCOSθのデジタ
ル値を出力する。
電圧設定回路18は電圧制御回路17の出力Vとリード
オンリメモリ16の出力とsinθ。
GO8θの値より三相電圧基準値を得る。
そして、PWM制御回路では三角波発生回路19からの
三角波キャリヤと電圧設定回路18からの電圧基準値と
が比較され、インバータ30半導体素子へのオンオフ信
号が導出され、パルス増幅器21にて増幅されてオンオ
フパルスが送られる。
以上の説明によりこの一実施例では、負荷電流を検出し
、電圧位相と同相分の値により周波数を制御し、直交分
の値により電圧を制御することにより、負荷電流を連続
的に流した状態で可変速駆動ができる。
また、電圧を検出Jる方式では電動機が低速の場合は逆
起電力が小さく検出困難であるが、この一実施例では電
流を検出しており、電圧位相も制御回路内での1iff
を用いているため演算誤差の少ない制御が低速に到るま
で可能である。
本発明の他の実施例の回路構成の要部を表わすブロック
図を第4図に示す。
第1図の全体構成のうち駆動周波数fと駆動電圧■を与
える要部を表わし、他は第1図に準する。
第4図に43いて33.36は微分回路、371はデジ
タル加n器、35は直交電流設定回路である。
この他の実施例では速度制御回路13の出力であるトル
ク基準値下1のIi/fに応じて位相および電圧値をフ
ィードホワード的に与える一bのである。
その動作を第3図6参照して説明する。
トルク基準値T11が変化した場合、第3図(b)のよ
うに電動機の逆起電力eと直交方向の電圧をeの方向に
加えれば応答の速い電流変化が得られる。第4図の微分
回路33は電圧位相を過渡的に変化させ、上記特性を得
ることができる。
直交電流設定回路35は第3図(【))において電流位
相を電動機の逆起電力位相と同じにするための回路で、
電流の値に応じて直交分電流の値を関数としてつくって
おき、常峙第3図(b)のようなベクトルとなるように
制御する。
微分回路36は電流変化に伴う電動機インダクタンス分
ρへの電圧を加えるための回路であり、電圧制御回路1
7の出力に加えられる。
この他の実施例ではさきの一実施例に比べ速い応答を実
現できるほか、電動機力率をかならずしも1に保たない
で逆起電力位相に合致した位相で電流を制御すること力
〜できる。
以上の実施例は説明を容易にするために、主としてアナ
ログ回路で示したが、マイクロコンピユータを用いてソ
フトウェアでも同様な制御ができる。
〔発明の効果〕
かくして本発明によれば、電流を連続して流した状態で
可変速制御できる、こと、電圧のかわりに電流を検出し
て制御を行なっているため低速時でも安定な制御ができ
ることなどの顕著な申越した効果を右Jるから、当該分
野に寄与するところ大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成を表わすブロック
図、第2図は同相分および直交分電流検出回路の詳細図
、第3図は同期電動機−相分の簡易等価回路とベタ1−
ル図、第4図は本発明の他の実施例の回路の要部を示ず
構成図、第5図は従来例の説明図である。 1・・・三相電源、2・・・整流器、3・・・インバー
タ、4・・・同期電動機、5・・・電圧検出器、6・・
・位置検出回路、7・・・インバータ制御回路、8.2
1・・・パルス増幅器、10・・・電流検出器、11・
・・同相分電流検出回路、12・・・直交分電流検出回
路、13・・・速度制御回路、14・・・電流制御回路
、15・・・位相設定回路、16・・・リードオンリメ
モリ、17・・・電圧IIJm回路、18・・・電圧設
定回路、19・・・三角波発生回路、20・・・P W
 M ttll 1回路、22.23・・・デジタル/
アナログ変換器、24〜28・・・演算増幅器、29〜
32・・・掛算器、33.36・・・微分回路、34・
・・デジタル加算器、35・・・直交電流設定回路。 出願人代理人  猪  股    漬 と (C) 莞3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電圧形インバータの出力を同期電動機へ与える回路構成
    とし、該電圧形インバータの周波数および電圧を可変制
    御する同期電動機の駆動装置において、 電動機電流を検出する電流検出器と、 該電流検出器の出力から前記電圧形インバータの駆動電
    圧位相と同相の電流成分を演算する同相分電流検出回路
    と、 90度位相の異なる電流成分を演算する直交分電流検出
    回路と、 を設け、 同相分電流の値に応じて前記電圧形インバータの周波数
    または電圧位相を変化させる手段と、直交分電流の値に
    応じて電圧の大きさを変化させる手段と、 を備えた ことを特徴とする同期電動機の駆動装置。
JP60128977A 1985-06-13 1985-06-13 同期電動機の駆動装置 Pending JPS61288798A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6387194A (ja) * 1986-09-29 1988-04-18 Nissan Motor Co Ltd 同期モ−タの制御装置
JP2006087155A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Toshiba Corp インバータ駆動ブロワ制御装置

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