JPS63136997A

JPS63136997A - 同期電動機の制御装置

Info

Publication number: JPS63136997A
Application number: JP61281935A
Authority: JP
Inventors: Kihei Nakajima; 中島　喜平
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は電圧形インバータの電圧と周波数を制御し、同
期電動機を可変速度で駆動する制御装置に関する。

（従来の技術）同期電動機、特に永久磁石形の回転子を持ついわゆるブ
ラシレスモータは小容邑の用途に多く用いられている。

この同期電動機を可変電圧、可変周波数で駆動する方式
は、大別して二種類に分けられる。ひとつは、電圧と周
波数の比（Ｖ／Ｆ）を所定の値に保ちながら制御する方
式である。他のひとつは、同期電動機の回転子位置を機
械的な位置検出器か電気的な検出器を設けておいて、こ
の検出器から得られた位置信号にしたがって変換装置の
出力を調整する方法である。

機械的な位置検出器を持たない同期電動機を可変速度制
御するには、従来、前者の方法が一般的である。電気的
な位置検出器で回転子位置を検出する方法として電動機
の誘起電圧を検出する方法が知られている。誘起電圧は
電動機の回転数がある程度以上でなくては検出できない
。電圧形インバータで駆動する場合は、インバーウ白身
で電圧を定めているから制御装置内の電圧基準信号と実
際の電圧は一対一に対応し、出力電圧を検出することと
電圧基準信号とが一致すると考えてよい。

したがって、誘起電圧を検出するためには電流を零とす
る期間を設け、この間に電圧を検出して回転子位置を演
算する。この方法はＥｎｄＯ，ｅｔ　ａｔ’Ｂｒｕｓｈ
ｌｅｓｓ　Ｍｏｔｏｒ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ａ　Ｓｈｕｆ
ｔ−Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｐｏ５ｉｓｉｏｎ　　５ｅｎｓｏ
ｒ　　ｆ　　丁ｒａｎｓ、ＩＥＥＥ　　ｏｆ　　Ｊａｐ
ａｎ、Ｖｏｌ、１０５．Ｎｏ。

１／２．　ｐ、　１．１９８５により述べられている。

Ｖ／Ｆ制御による従来の実施例を第６図に示す。

図において１は直流Ｎ源、２は平滑コンデンサ、３はイ
ンバータ、４は同期電動機、５は周波数演算器、６は電
圧発生器、７は積分器、８はＰＷＭ制御回路でおる。周
波数指令ω８に対して、周波数演算器５により、あるレ
ートを持った傾きで変化する角周波数ωを得る。この値
は積分器７で位相角θとして出力される。一方、ωから
電圧発生器６により角周波数に対応した電圧の大きさＶ
を１￥る。このブロックの入出力関係は、図示破線で示
したωとＶとの比例関係に対して、ωが小さい領域では
電圧Ｖを大きめに出力する。位相角θと電圧■を入力し
てＰＷＭ制御回路８によりインバータ３の各アームに制
御パルスを与える。ＰＷＭ制御回路８では、電圧の大き
さＶと位相角θからＵ相の電圧基準値■・５ｉｎ（θ）
を演算する。■相、Ｗ相はＵ相に対してそれぞれ１２０
度位相の異なった値となる。この値と三角波搬送波とが
比較され、その大小に応じてインバータ３の各アームの
オン・オフ信号である制御パルスが得られる。

（発明が解決しようとする問題点）機械的な位置検出器を設けていない電動機を可変速制御
するにあたり、Ｖ／Ｆ制御では上記例のように、角周波
数ωに対して電圧をあらかじめ大きめに与え、電動機が
脱調しないようにしている。

また、負荷の変動に対して上記方法では電圧は一定の値
である。このような運転では、無負荷時に無効電流が大
となる。この無負荷電流を小ざくしようとして、電圧を
小さめに与えておくと、大きな負荷となった場合、脱調
が起きやすくなる。

本発明は上記欠点を鑑みてなされたもので、機械的な位
置検出器を持たない同ｔ４Ａ電動撮を電圧形インバータ
で安定に駆動することを目的とする。

（発明の構成〕（問題点を解決するための手段）上記目的を連成するために電動機に流れている電流を検
出する電流検出器を設け、インバータが出力している電
圧位相から遅れ無効電流の大きさを演算し、この値が所
定の値となるように電圧の大きさを調整りることを特徴
とする。

（作　用）すなわち、無効電流が設定値に対して小さい場合は電圧
を大とし、逆の場合は電圧を小とする。

これにより、同一の角周波数で運転されている場合を考
えると、無負荷時は電圧を小さく、大ぎな負荷の場合は
電圧を大として、負荷の変化に対して自動的に電圧が制
御される。また、角周波数の変化に対しても加減速時の
トルクが安定に得られるような制御が可能となる。

（実施例）第１図、第２図は本発明の一実施例を示す構成図であり
、第１図９は電流検出器、１０は無効電流演算器、１１
は減算器、１２は増幅器、１３は係ｌａ器、１４は加算
器であり、他の要素は第６図と同一番号のものは同一要
素に対応する。第２１図は無効電流演算器１０の詳細な
構成図であり、１０１．１０２はリードオンリメモリ、
１０３．１０４はかけ算機能付きデジタル／アナログコ
ンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）、１０５は加算器でおる
。

角周波数指令ω８から位相角θを定めるまで、すなわち
周波数演算器５、積分器７により位相角θを得る部分は
第６図で示したものと同一である。

電圧の大きさ■を定めるにめたり、その一部は角周波数
ωから係数器１３によりωに比例した電圧が与えられる
。これは第６図のブロック６の破線で示した部分に相当
する。本発明の骨子である無効電流制御部分について説
明する。まず、無効電流検出は第２図に示したように位
相角θがらＲＯＭ１０１、１０２にて５ｉｎ（θ−６０
°）と５ｉｎ（θ）を演算する。これらの値とり相、お
よび〜Ｖ相の電流検出値をかけ算機能付ぎＤ／Ａコンバ
ータでかけ算し、これを加算器１０５で加算して無効電
流Ｉ、を得る。

すなわち上記演算は次式の計算を行っていることとなる
。

Ｉｄ＝　ｉ　ｕ　”Ｓ！ｎ（θ−６０’　）＋ｔｗ　−
３ｉｎ（θ）この値は遅れの無効電流で正となる。この
演算で得られた検出値は第１図無効電流指令値Ｉ、から
減専され、増幅器１２により増幅されて前記角周波数に
比例する値と加算器１４で加算されて電圧の大きさ■を
得る。なお、増幅器は比例積分回路を用いている。

無効電流Ｉ、は例えば第３図に示すようにωの関数とし
、零からω０（通常定格の数パーセント）まではωに比
例して増加させ、それ以上では一定値に保つ。このよう
な無効電流指令値を自動的に得るには、第１図周波数演
算器５の出力側のωの信号を受け、第３図で示したよう
な関数発生器を介して、その出力をＩ、、Ｉの部分に与
えればよい。

小さいωの領域で無効電流を低くする理由は、次の理由
による。第４図は同期電動機の一相あたりの等価回路を
示したもので、ｒは抵抗、１はインダクタンス、ｅは速
度に比例した誘起電圧である。速度が小さい場合、１に
よるインピーダンス降下は小さくなり、速度が零の場合
はｅも雰となり抵抗弁のみと考えてよい。この場合、与
えた電圧に比例した電流が流れるから、遅れの無効電流
は流せないこととなる。したがって、速度零の部分では
Ｉ、も鍋としている。

以上の説明により、本体実施例では負荷の大きざに応じ
て自動的に電圧が調整され、常に安定した運転を行うこ
とができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、１５
は電流絶対値演算器、１６は係数器である。

他の要素は第１図と同一番号のものは同一要素に対応す
る。電流絶対値演算器１５は電動機電流の大きさを演算
し、この値に比例した値を無効電流指令の一部として与
える。この構成により、負荷が大きい時は無効電流を大
ぎめに設定し一部いることから電動機が脱調にいたる可
能性はさらに小さくなり、より安定な装置となる。

以上示した実施例では制御回路をブロックで示したが、
同一の機能をマイクロコンピュータで行うことも容易で
ある。

（発明の効果〕以上説明したように、本発明では電動機への遅れ無効電
流を回転数や負荷の大きざに応じて設定し、この値と検
出値との比較により電動機の電圧を調整する。この結果
、電動機は広い運転範囲にわたり安定な動作となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は無効
電流指令器の詳細な構成図、第３図は無効電流設定値の
一例、第４図は電動機の等価回路、第５図は本発明の他
の実施例を示す構成図、第６図は従来の実施例を示す構
成図である。１・・・直流電源　　　　　２・・・平滑コンデンサ３
・・・インバータ　　　　４・・・同期電動機５・・・
周波数演算器　　　６・・・電圧発生器７・・・積分器
　　　　　　８・・・ＰＷＭ制御回路９・・・電流検出
器　　　　１０・・・無効電流指令器１１・・・減算器
　　　　　　１２・・・増幅器１３、１６・・・係数器
　　　　１４．　１０５・・・加算器１５・・・電流絶
対値演算器１０１、１０２・・・リードオンリメモリ１０３、１０
４・・・Ｄ／Ａコンバータ代理人　弁理士　則　近　憲
　佑同　　三俣弘文 θ 第２図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

電圧および周波数が可変制御されて交流電力を供給する
電圧形インバータ同期電動機を駆動する同期電動機の制
御装置において、前記同期電動機の電機子電流を検出す
る電流検出器、前記電圧形インバータの電圧位相と電流
検出器からの信号により同期電動機の無効電流を演算す
る演算手段、無効電流設定器、該設定器からの設定値と
演算した無効電流値に応じて電圧の大きさを制御する演
算手段を設け、無効電流設定値として遅れ電流となる値
を与え、無効電流の設定値が演算値より大きい場合は電
圧の大きさを大とし、逆の場合は小とするようにした同
期電動機の制御装置。