JPS63114595A - 同期電動機の界磁極位置検出方法 - Google Patents
同期電動機の界磁極位置検出方法Info
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- JPS63114595A JPS63114595A JP61258406A JP25840686A JPS63114595A JP S63114595 A JPS63114595 A JP S63114595A JP 61258406 A JP61258406 A JP 61258406A JP 25840686 A JP25840686 A JP 25840686A JP S63114595 A JPS63114595 A JP S63114595A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 7
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は同期電動機のベクトル制御法に関し、特に同期
電動機の界磁極位置検出方法に関する。
電動機の界磁極位置検出方法に関する。
（従来の技術〕
同期電動機のベクトル制御は、磁極位置検出器により界
磁極位置を検出し、界磁極と同期した位相の正弦波電流
の振幅および位相の制御を行ない、トルク−制御を行な
うものである。
磁極位置を検出し、界磁極と同期した位相の正弦波電流
の振幅および位相の制御を行ない、トルク−制御を行な
うものである。
従来、この界磁極位置検出を行なう掻出器としてレゾル
バやエンコーダが使用されている。例えばＡＣサーボモ
ータでは、第５図に示すようなエンコーダが使用され、
回転ディスクの円周上に設けた専用スリットからのＡＣ
サーボモータの極数に合わせてそれぞれ電気角で１２０
度ずれたＷＬ極検出信号Ｕ、Ｖ、Ｗを取出している。
バやエンコーダが使用されている。例えばＡＣサーボモ
ータでは、第５図に示すようなエンコーダが使用され、
回転ディスクの円周上に設けた専用スリットからのＡＣ
サーボモータの極数に合わせてそれぞれ電気角で１２０
度ずれたＷＬ極検出信号Ｕ、Ｖ、Ｗを取出している。
上述した従来の方法は、専用の磁極位置検出器が必要で
、構成が複雑となり、またコスト高になるという欠点が
ある。
、構成が複雑となり、またコスト高になるという欠点が
ある。
本発明の目的は、専用の磁極位置検出器を設けることな
く、磁極位置を検出できる同期電動機の界磁極位置検出
方法を提供することである。
く、磁極位置を検出できる同期電動機の界磁極位置検出
方法を提供することである。
（問題点を解決するための手段〕
本発明の同期電動機のベクトル制御法は、界磁極位置検
出時、他制的に電流位相指令信号およびトルク指令信号
を発生して回転磁界の位相を進めるとともに強度を変化
させ１回転子界磁極の位置情報からその回転速度を算出
し、回転磁界強度の他制的な変化に応じて回転子界磁極
の回転が同期がはずれた回転から同期速度の回転へ遷移
し、または同期速度の回転から同期がはずれた回転に遷
移した時における界磁極の位置をトルク角９０度に対応
する界磁極位置と定め、前記遷移した時における前記電
流位相指令信号が指示する位相と、該遷移した時におけ
る面記位置情報に対応する界磁極位相との位相差を保持
する。
出時、他制的に電流位相指令信号およびトルク指令信号
を発生して回転磁界の位相を進めるとともに強度を変化
させ１回転子界磁極の位置情報からその回転速度を算出
し、回転磁界強度の他制的な変化に応じて回転子界磁極
の回転が同期がはずれた回転から同期速度の回転へ遷移
し、または同期速度の回転から同期がはずれた回転に遷
移した時における界磁極の位置をトルク角９０度に対応
する界磁極位置と定め、前記遷移した時における前記電
流位相指令信号が指示する位相と、該遷移した時におけ
る面記位置情報に対応する界磁極位相との位相差を保持
する。
同期電動機を他制運転する場合の回転磁界と界磁極の相
対位置を説明する。第４図は回転磁界と界磁極の相対位
置と発生トルクを示す図である。
対位置を説明する。第４図は回転磁界と界磁極の相対位
置と発生トルクを示す図である。
いま電動機が無負荷状態とすると、回転子界磁の磁極の
中心は回転磁界の逆極性の中心と一致して同じ速度で回
転している（図中０点）。同期電動機に負荷がかかると
位置関係がくずれ、回転子の磁極の中心は回転磁界から
遅れて０４ Ｐ −＋ Ｑの位置になる。点Ｑは、電動
機のトルクが、印加された電流に対して最大のときの点
で、回転子の磁極中心と回転磁界の位置ずれは９０度で
ある。この点を越えるとトルクは減少し、電動機は安定
な同期速度では回転しなくなる。
中心は回転磁界の逆極性の中心と一致して同じ速度で回
転している（図中０点）。同期電動機に負荷がかかると
位置関係がくずれ、回転子の磁極の中心は回転磁界から
遅れて０４ Ｐ −＋ Ｑの位置になる。点Ｑは、電動
機のトルクが、印加された電流に対して最大のときの点
で、回転子の磁極中心と回転磁界の位置ずれは９０度で
ある。この点を越えるとトルクは減少し、電動機は安定
な同期速度では回転しなくなる。
同期電動機のベクトル制御は、回転子磁極位置を検出し
、常に最大トルクを発生する位置関係を保つように回転
磁界の位相を制御するものである。
、常に最大トルクを発生する位置関係を保つように回転
磁界の位相を制御するものである。
そこで、本発明は、一定負荷状態で回転子界磁極に一定
周波数で回転する回転磁界を印加しておき、回転磁界の
振幅を徐々に大きくしていき、電動機が同期速度で回転
を始める点が電動機が最大トルクを発生する位置関係、
すなわち回転子磁極中心と回転磁界の位置ずれが９０度
となっているとみなして回転子界磁極位置を求めるもの
である。
周波数で回転する回転磁界を印加しておき、回転磁界の
振幅を徐々に大きくしていき、電動機が同期速度で回転
を始める点が電動機が最大トルクを発生する位置関係、
すなわち回転子磁極中心と回転磁界の位置ずれが９０度
となっているとみなして回転子界磁極位置を求めるもの
である。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の同期電動機の界磁極位置検出方法が適
用された同期電動機の駆動装置の一実施例のブロック図
、第２図はマイクロプロセッサ４の処理を示すフローチ
ャート、第３図は第１図の回路の各部の信号の波形図で
ある。
用された同期電動機の駆動装置の一実施例のブロック図
、第２図はマイクロプロセッサ４の処理を示すフローチ
ャート、第３図は第１図の回路の各部の信号の波形図で
ある。
エンコーダ２は、同期電動機１の回転子界磁極のインク
リメンタルな位置信号を発生する位置検出器で、１サイ
クル当り２” （ｎは整数）のパルス信号を出力する
。カウンタ３はエンコーダ２が出力するパルス信号を計
数し、電動機１の回転角を計測する。マイクロプロセッ
サ４は、界ＶＡ極位置検出時にはハイレベルの切替信号
１５を出力して駆動装置の動作を界磁極位置検出モード
に切替えて電流位相指令信号１６およびトルク指令信号
１７を出力し、ざらにカウンタ３の出力１８を入力して
電動機１の回転速度Ｎを算出して、回転速度Ｎが同期速
度であるか否かを判定し、その回転速度Ｎが同期がはず
れた回転速度から同期速度に変化したときの電流位相指
令信号１６とカウンタ３の出ノ月８との差δ。を出力す
る。また、マイクロプロセッサ４は駆動装置の通常の運
転時にはロウレベルの切替信号１５を出力する。加算器
６は前記差δ０とカウンタ３の出力１８とを入力し、そ
れらの和を出力する。信号切替回路５は切替信号１５が
ハイレベルのときには、マイクロプロセッサ４が出力す
る電流位相指令信号１６を選択して出力し、切替信号１
５がロウレベルのときには、加算器６の出力信号を選択
して出力する。ＲＯＭ７は、電流位相指令信号１６に対
応するアドレスに該位相θに対応する正弦関数値および
余弦関数値が格納されており、信号切替回路５の出力を
アドレス入力して、正弦関数値５ｉｎｏおよび余弦関数
値ｃｏｓθを出力する。
リメンタルな位置信号を発生する位置検出器で、１サイ
クル当り２” （ｎは整数）のパルス信号を出力する
。カウンタ３はエンコーダ２が出力するパルス信号を計
数し、電動機１の回転角を計測する。マイクロプロセッ
サ４は、界ＶＡ極位置検出時にはハイレベルの切替信号
１５を出力して駆動装置の動作を界磁極位置検出モード
に切替えて電流位相指令信号１６およびトルク指令信号
１７を出力し、ざらにカウンタ３の出力１８を入力して
電動機１の回転速度Ｎを算出して、回転速度Ｎが同期速
度であるか否かを判定し、その回転速度Ｎが同期がはず
れた回転速度から同期速度に変化したときの電流位相指
令信号１６とカウンタ３の出ノ月８との差δ。を出力す
る。また、マイクロプロセッサ４は駆動装置の通常の運
転時にはロウレベルの切替信号１５を出力する。加算器
６は前記差δ０とカウンタ３の出力１８とを入力し、そ
れらの和を出力する。信号切替回路５は切替信号１５が
ハイレベルのときには、マイクロプロセッサ４が出力す
る電流位相指令信号１６を選択して出力し、切替信号１
５がロウレベルのときには、加算器６の出力信号を選択
して出力する。ＲＯＭ７は、電流位相指令信号１６に対
応するアドレスに該位相θに対応する正弦関数値および
余弦関数値が格納されており、信号切替回路５の出力を
アドレス入力して、正弦関数値５ｉｎｏおよび余弦関数
値ｃｏｓθを出力する。
Ｄハ変換器１０はマイクロプロセッサ４から出力ざわた
トルク指令１７を人力し、ディジタル量からアナログ量
に変換する。Ｄ／Ａ変換器８，９は乗算形Ｄ／八突変換
器それぞれＲＯＭ７の出力ｓｉｎθ、 ＣＯＳθとＤ
／八へ換器ｌＯの出力τを人力し、それぞれ電流指令信
号ｉ。＝τ・ｓｉｎθ、ｉｏ＝τ・ｃｏｓθを出力する
。電流制御回路ＩＩはＤ／Ａ変換器８，９の出力である
電流指令信号ｉα、ｉβを入力し、３相電流指令信号Ｉ
Ａ、ｌｌｌｌＩＣをインバータＩ２に負加して電機子電
流を電流指令信号ｊａ、！Ｏに追随させる。
トルク指令１７を人力し、ディジタル量からアナログ量
に変換する。Ｄ／Ａ変換器８，９は乗算形Ｄ／八突変換
器それぞれＲＯＭ７の出力ｓｉｎθ、 ＣＯＳθとＤ
／八へ換器ｌＯの出力τを人力し、それぞれ電流指令信
号ｉ。＝τ・ｓｉｎθ、ｉｏ＝τ・ｃｏｓθを出力する
。電流制御回路ＩＩはＤ／Ａ変換器８，９の出力である
電流指令信号ｉα、ｉβを入力し、３相電流指令信号Ｉ
Ａ、ｌｌｌｌＩＣをインバータＩ２に負加して電機子電
流を電流指令信号ｊａ、！Ｏに追随させる。
次に、本実施例の動作を７１ｆＪＺ図、第３図により説
明する。
明する。
（１）まず、界磁極位置検出モードについて説明する。
マイクロプロセッサ４は、まずハイレベルの切替信号１
５を出力して界磁極位置検出モードに切替え（ステップ
３１）、電流位相指令信号１６を出力する（ステップ３
２）。信号切替回路５はこの切替信号１５により電流位
相指令信号１６を選択してＲＯＭ７に出力する。ＲＯＭ
７に人力された電流位相指令信号Ｉ６に対応してｓｉｎ
θおよびＣＯ８θのディジタルデータがそれぞれＤ／Ａ
変換器８．９に出力される。次に、マイクロプロセッサ
４はトルク指令信号１７をＤ／Ａ変換器ＩＯに出力する
（ステップ３３）。Ｄ／Ａ変換器１０はこのトルク指令
信号１７をアナログトルク指令信号τに変換する。この
アンログトルク指令信号ではそれぞれ０／八変換器８，
９でｓｉｎθおよびＣＯＳθの値と乗算され、Ｄ／Ａ／
換されてアナログ電流指令信号ｉ（２，ｉＢが発生する
。これら電流指令信号ｉ。およびｉＢは、電流制御回路
１１によって３相電流指令化号ｊＡ＋ｊＢ、ｊＣに変換
され、インバータ１２に出力される。次に、マイクロプ
ロセッサ４はカウンタ３の出力パルス１８を入力して（
ステップ３４）、同期電動機工の回転速度Ｎを演算しく
ステップ３５）、この回転速度Ｎが速度リップルの許容
値の範囲内で同期速度であるか否かを判断する（ステッ
プ３６）。回転速度Ｎが同期速度でない場合には、マイ
クロプロセッサ４は電流位相θが１サイクル、すなわち
０°から３６０゜まで進むまで電流位相指令信号１６を
インクリメントする（ステップ３７．３８）。次に、ト
ルク指令信号１７をインクリメントしくステップ３９）
、同期電動機１の印加電流を増加させ、回転速度Ｎが同
期速度になるまでステップ３４〜ステツプ３９をくり返
し実行する。同期電動機１の回転速度Ｎが同期速度に達
したとき、マイクロプロセッサ４がその時発生している
電流位相指令信号１８（ＡＤｃｐｕ）とカウンタ３のデ
ータ１Ｂ （Ａ Ｄ Ｃ０ＵＮＴ ）の差δａ ＝ＡＤ
ｃｐｕ−ＡＤＣＯＩＪＮＴを演算する（ステップ４０）
。同期電動機１が同期速度で回転を初める時が回転磁界
に対する界磁極中心の相対位置が電気的に９０°になっ
ているとみなして回転子界磁極位置が求められる（ステ
ップ４１）。マイクロプロセッサ４が他制的に与えた電
流（他制電流）と、カウンタ３の出力１８をＲＯＭ７の
アドレスに入力して与えられる電流（ベクトル制御電流
）との位相差δ。１はカウンタ３のカウント容量とＲＯ
Ｍ７の記憶容ｎ上を一致させておけば次式で与えられる
。
５を出力して界磁極位置検出モードに切替え（ステップ
３１）、電流位相指令信号１６を出力する（ステップ３
２）。信号切替回路５はこの切替信号１５により電流位
相指令信号１６を選択してＲＯＭ７に出力する。ＲＯＭ
７に人力された電流位相指令信号Ｉ６に対応してｓｉｎ
θおよびＣＯ８θのディジタルデータがそれぞれＤ／Ａ
変換器８．９に出力される。次に、マイクロプロセッサ
４はトルク指令信号１７をＤ／Ａ変換器ＩＯに出力する
（ステップ３３）。Ｄ／Ａ変換器１０はこのトルク指令
信号１７をアナログトルク指令信号τに変換する。この
アンログトルク指令信号ではそれぞれ０／八変換器８，
９でｓｉｎθおよびＣＯＳθの値と乗算され、Ｄ／Ａ／
換されてアナログ電流指令信号ｉ（２，ｉＢが発生する
。これら電流指令信号ｉ。およびｉＢは、電流制御回路
１１によって３相電流指令化号ｊＡ＋ｊＢ、ｊＣに変換
され、インバータ１２に出力される。次に、マイクロプ
ロセッサ４はカウンタ３の出力パルス１８を入力して（
ステップ３４）、同期電動機工の回転速度Ｎを演算しく
ステップ３５）、この回転速度Ｎが速度リップルの許容
値の範囲内で同期速度であるか否かを判断する（ステッ
プ３６）。回転速度Ｎが同期速度でない場合には、マイ
クロプロセッサ４は電流位相θが１サイクル、すなわち
０°から３６０゜まで進むまで電流位相指令信号１６を
インクリメントする（ステップ３７．３８）。次に、ト
ルク指令信号１７をインクリメントしくステップ３９）
、同期電動機１の印加電流を増加させ、回転速度Ｎが同
期速度になるまでステップ３４〜ステツプ３９をくり返
し実行する。同期電動機１の回転速度Ｎが同期速度に達
したとき、マイクロプロセッサ４がその時発生している
電流位相指令信号１８（ＡＤｃｐｕ）とカウンタ３のデ
ータ１Ｂ （Ａ Ｄ Ｃ０ＵＮＴ ）の差δａ ＝ＡＤ
ｃｐｕ−ＡＤＣＯＩＪＮＴを演算する（ステップ４０）
。同期電動機１が同期速度で回転を初める時が回転磁界
に対する界磁極中心の相対位置が電気的に９０°になっ
ているとみなして回転子界磁極位置が求められる（ステ
ップ４１）。マイクロプロセッサ４が他制的に与えた電
流（他制電流）と、カウンタ３の出力１８をＲＯＭ７の
アドレスに入力して与えられる電流（ベクトル制御電流
）との位相差δ。１はカウンタ３のカウント容量とＲＯ
Ｍ７の記憶容ｎ上を一致させておけば次式で与えられる
。
したがって、カウンタ３の出力に補正値δ。を加えて（
２πδｏ／２ｒ′の位相補正をして） ＲＯＭ７に入力
すれば、界磁極位置を回転磁界に対し、電気角で９０度
の位置に保つことができる。δ０は保持される。
２πδｏ／２ｒ′の位相補正をして） ＲＯＭ７に入力
すれば、界磁極位置を回転磁界に対し、電気角で９０度
の位置に保つことができる。δ０は保持される。
（２）次に、通常の運転モードについて説明する。
通常の運転モードではマイクロプロセッサ４は、信号切
替回路５にロウレベルの切替信号１５を出力し、それに
よって信号切替回路５は、加算器６の出力を選択する。
替回路５にロウレベルの切替信号１５を出力し、それに
よって信号切替回路５は、加算器６の出力を選択する。
したがフて、ＲＯＭ７の出力は、バイアスδ。が加えら
れて１１０Ｍ７に入力され、電機子の電流位相がベクト
ル制御される。その結果、常にトルク角９０度で同期電
動機１を駆動することができる。
れて１１０Ｍ７に入力され、電機子の電流位相がベクト
ル制御される。その結果、常にトルク角９０度で同期電
動機１を駆動することができる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、同期電動機が同期速度で
回転を開始した時、該開始時の界！ｆ！極位置を最大ト
ルクに対応する界磁極位置と定め、その時の界磁極の回
転磁界に対する相対位置が保たれるように電機子電流の
位相を制御することにより、専用の磁極検出器を用いる
ことなく界磁極位置を検出できる効果がある。
回転を開始した時、該開始時の界！ｆ！極位置を最大ト
ルクに対応する界磁極位置と定め、その時の界磁極の回
転磁界に対する相対位置が保たれるように電機子電流の
位相を制御することにより、専用の磁極検出器を用いる
ことなく界磁極位置を検出できる効果がある。
第１図は本発明の同期電動機の界磁極位置検出方法が適
用された同期電動機の駆動装置の一実施例のブロック図
、第２図はマイクロプロセッサ４の処理を示すフローチ
ャート、第３図は第１図の回路の各部の波形図、第４図
は回転磁界と界磁極の相対位置と発生トルクを示す図、
第５図はエンコーダの従来例の構成図である。 ｌ・・・・・・同期電動機、 ２−−−−−−エンコーダ、 ３−−−−−−カウンタ、 ４−−−−−マイクロプロセッサ、 ５−−−−−・信号切替回路、 ６−−−−加算器、 ７ ・−−−−ＲＯＭ １
８．９．１Ｏ−−−−−−Ｄ／＾変換器、１１−−−−
−電流制御回路、＋ ２ ・−−−−−インバータ、
１５・−・−切替信号、１６−・・・・・電流位相
指令信号、 １７・・・・・・トルク指令信号、１８・・・・・・カ
ウンタ出力。
用された同期電動機の駆動装置の一実施例のブロック図
、第２図はマイクロプロセッサ４の処理を示すフローチ
ャート、第３図は第１図の回路の各部の波形図、第４図
は回転磁界と界磁極の相対位置と発生トルクを示す図、
第５図はエンコーダの従来例の構成図である。 ｌ・・・・・・同期電動機、 ２−−−−−−エンコーダ、 ３−−−−−−カウンタ、 ４−−−−−マイクロプロセッサ、 ５−−−−−・信号切替回路、 ６−−−−加算器、 ７ ・−−−−ＲＯＭ １
８．９．１Ｏ−−−−−−Ｄ／＾変換器、１１−−−−
−電流制御回路、＋ ２ ・−−−−−インバータ、
１５・−・−切替信号、１６−・・・・・電流位相
指令信号、 １７・・・・・・トルク指令信号、１８・・・・・・カ
ウンタ出力。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 同期電動機の回転子に位置検出器を接続して回転子界磁
極の位置を検出し、その検出された位置情報に応答して
、電機子電流の位相を指示する電流位相指令信号と電機
子電流の振幅を指示するトルク指令信号を発生して電機
子電流を制御することにより、回転磁界の位相と強度を
制御し、トルク制御を行なう同期電動機のベクトル制御
法において、 界磁極位置検出時、他制的に電流位相指令信号およびト
ルク指令信号を発生して回転磁界の位相を進めるととも
に強度を変化させ、前記位置情報から回転子界磁極の回
転速度を算出し、回転磁界強度の他制的な変化に応じて
回転子界磁極の回転が同期がはずれた回転から同期速度
の回転へ遷移し、または同期速度の回転から同期がはず
れた回転に遷移した時における界磁極の位置をトルク角
９０度に対応する界磁極位置と定め、前記遷移した時に
おける前記電流位相指令信号が指示する位相と、該遷移
した時における前記位置情報に対応する界磁極位相との
位相差を保持する同期電動機の界磁極位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258406A JPS63114595A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 同期電動機の界磁極位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258406A JPS63114595A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 同期電動機の界磁極位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114595A true JPS63114595A (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=17319784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61258406A Pending JPS63114595A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 同期電動機の界磁極位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63114595A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014039407A (ja) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | Okuma Corp | 同期電動機の磁極位置検出方法及び装置 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP61258406A patent/JPS63114595A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014039407A (ja) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | Okuma Corp | 同期電動機の磁極位置検出方法及び装置 |
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