JPS63144786A - Method for controlling commutatorless motor - Google Patents

Method for controlling commutatorless motor

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JPS63144786A
JPS63144786A JP61292998A JP29299886A JPS63144786A JP S63144786 A JPS63144786 A JP S63144786A JP 61292998 A JP61292998 A JP 61292998A JP 29299886 A JP29299886 A JP 29299886A JP S63144786 A JPS63144786 A JP S63144786A
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JP
Japan
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current
synchronous motor
inverter
frequency
converting means
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JP61292998A
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Japanese (ja)
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Minoru Kikuchi
菊地 実
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attenuate torque pulsation in an intermittent starting area, by advancing the angle of advance for a first converting means among two frequency-converting means, in a specified range, and by delaying a second converting means after the first converting means, to be 6-pulse-formed. CONSTITUTION:A synchronous motor 4 is controlling by the respective inverters 3-1, 3-2 of a first and a second frequency converters 31, 32. A plurality of position detecting sensors for the synchronous motor 4 are fixed on a sensor fitting table, and are arranged in the radial direction to be confronted with rotating position rings, and are turned ON/OFF every 180 deg. at the electrical angle, and are regulated to have the phase difference of every 60 deg. in order. Then, to set the angle P0 of lead for the gate signal of the first frequency converter 31, in a range of 0 deg.-60 deg., the sensor fitting table is advanced by 0 deg.-60 deg. at the electrical angle in the counter direction against the rotating direction of the synchronous motor 4, and gate signal to the second frequency converter 32 is delayed in the range 0 deg.-60 deg..

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は無整流子電動機制御方法に係り、特に同期電動
機の断続始動時の制御に好適な無整流子電動機制御方法
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a non-commutator motor control method, and particularly to a non-commutator motor control method suitable for controlling intermittent starting of a synchronous motor. .

(従来の技術) サイリスタ電力変換器により同期電動機を駆動するシス
テムを一般に無整流子電動機と言う。中でも同期電動機
の速度起電力による逆起電力を利用してサイリスク電力
変換器の逆変換器、つまりサイリスクインバータの切り
換え、即ち、転流を行なわせる負荷転流形無整流子電動
機は、構成が簡単で信頼性が高いため広く利用されてい
る。
(Prior Art) A system in which a synchronous motor is driven by a thyristor power converter is generally referred to as a commutatorless motor. Among them, a load commutation type non-commutator motor that uses the back electromotive force caused by the speed electromotive force of a synchronous motor to perform switching, that is, commutation, of the inverse converter of the Cyrisk power converter, that is, the Cyrisk inverter, has a configuration. It is widely used because it is simple and reliable.

この方式の無整流電動機は、回転速度が零付近では、同
期電動機の速度起電力が十分に確立していないため、イ
ンバータのサイリスクを転流させることができない。こ
のため、回転速度が零から定格速度の10%程度付近に
達するまでの間は、サイリスク電力変換器の順方向変換
器、つまりコンバータの直流出力をインバータの切換え
タイミングごと、即ち6パルス方式では電動機側の電気
角にて60°ごと、12パルス方式では30°ごとに零
にするいわゆる断続始動方式が採用されている。
In this type of non-commutated motor, when the rotational speed is near zero, the speed electromotive force of the synchronous motor is not sufficiently established, so that the si risk of the inverter cannot be commutated. For this reason, until the rotational speed reaches around 10% of the rated speed from zero, the forward converter of the Cyrisk power converter, that is, the DC output of the converter, is switched at every inverter switching timing, that is, in the 6-pulse method, the electric motor A so-called intermittent starting method is adopted in which the electric angle on the side is zeroed every 60 degrees, and in the 12-pulse method, every 30 degrees.

第8図は、同期電動機を駆動する電流形6パルス形の無
整流子電動機の周知の一例を示す構成図である。同図に
おいて示すように、商用交流電源ER,E8.ETから
の交流電力を入力して直流電圧を出力するコンバータ1
は、サイリスタRP。
FIG. 8 is a block diagram showing a well-known example of a current-source six-pulse type non-commutator motor for driving a synchronous motor. As shown in the figure, commercial AC power supplies ER, E8. Converter 1 that inputs AC power from ET and outputs DC voltage
is thyristor RP.

RN、SP、SN、TP及びTNを3相ブリツジ接続し
た回路から構成されている。直流リアクトル2はコンバ
ータ1からの直流電力の電流リップルを平滑する。コン
バータ1からの直流電流を入力して交流電流を出力する
インバータ3は、サイIJ1.UP、UN、VP、VN
、WP及びWNを3相ブリツジ接続した回路から構成さ
れている。
It consists of a circuit in which RN, SP, SN, TP, and TN are connected in a three-phase bridge. DC reactor 2 smoothes current ripples in DC power from converter 1 . The inverter 3 which receives the direct current from the converter 1 and outputs the alternating current has a size IJ1. UP, UN, VP, VN
, WP and WN are connected in a three-phase bridge.

同期電動機4は、コンバータ1およびインバータ3によ
り駆動されるもので、U相、V相及びW相の3相の電機
子巻線4Aを有する。位置検出器5は同期電動機4の回
転子4Bの回転位置を機械的に検出する。速度検出器6
は、位置検出器5からの信号により同期電動機4の回転
速度を検出する。
The synchronous motor 4 is driven by the converter 1 and the inverter 3, and has three-phase armature windings 4A: U-phase, V-phase, and W-phase. The position detector 5 mechanically detects the rotational position of the rotor 4B of the synchronous motor 4. Speed detector 6
detects the rotational speed of the synchronous motor 4 based on the signal from the position detector 5.

電気的位置検出器13は、負荷転流領域における設定制
御角度β及び回転速度を検知する。一方、切換回路14
は、速度帰還信号を、断続領域では速度検出器6の出力
から、負荷転流領域では電気的位置検出器13の出力か
らとする。速度基準設定器7は、同期電動機4の回転速
度を設定するための速度指令信号を送出する。速度偏差
増幅器8は、速度基準設定器7よりの速度指令信号と、
速度検出器6からの速度帰還信号とを比較増幅する。
The electrical position detector 13 detects the set control angle β and rotation speed in the load commutation region. On the other hand, the switching circuit 14
The speed feedback signal is derived from the output of the speed detector 6 in the intermittent region and from the output of the electrical position detector 13 in the load commutation region. The speed reference setter 7 sends out a speed command signal for setting the rotational speed of the synchronous motor 4. The speed deviation amplifier 8 receives the speed command signal from the speed reference setting device 7,
The speed feedback signal from the speed detector 6 is compared and amplified.

電流検出器9は、コンバータ1の交流入力電流に比例し
た信号である電流帰還信号を検出する。電流偏差増幅器
10は、速度偏差増幅器8の出力信号と、」二記の電流
帰還とを比較増幅する。α制御回路11は、電流偏差増
幅器8の出力信号によってコンバータ1の点弧位相を制
御する。β制御回路]2は、速度検出器6または電気的
位置検出器]3の出力信号に対しである位置関係でイン
バータ3の点弧を行う。
Current detector 9 detects a current feedback signal, which is a signal proportional to the AC input current of converter 1 . The current deviation amplifier 10 compares and amplifies the output signal of the speed deviation amplifier 8 and the current feedback described in "2". α control circuit 11 controls the firing phase of converter 1 based on the output signal of current deviation amplifier 8 . [beta] control circuit]2 fires inverter 3 in a certain positional relationship with respect to the output signal of speed detector 6 or electrical position detector]3.

以上のように構成された無整流子電動機の動作を第9図
のタイムチャートを参照しながら説明する。この第9図
(a)は交流電源ER,E8゜ETの電圧波形、同図(
b)はコンバータ1のサイリスタの点弧タイミング、同
図(C)はインバータ3の出力電圧波形、同図(d)は
インバータ3のサイリスタの点弧タイミングをそれぞれ
示すものである。
The operation of the commutatorless motor configured as above will be explained with reference to the time chart of FIG. 9. This figure 9(a) shows the voltage waveforms of the AC power supplies ER and E8°ET.
b) shows the firing timing of the thyristor of the converter 1, (C) shows the output voltage waveform of the inverter 3, and (d) shows the firing timing of the thyristor of the inverter 3.

さて、コンバータ1の入力電流及びこれと比例関係にあ
る同期電動機の電機子電流は、次のように制御される。
Now, the input current of the converter 1 and the armature current of the synchronous motor having a proportional relationship thereto are controlled as follows.

先ず、電気的位置検出器13からの信号を切換回路14
を介して速度帰還信号として帰還し、この速度帰還信号
と速度基準設定器7からの速度指令信号とを速度偏差増
幅器8の入力で比較する。このとき、5速度偏差増幅器
8の出力には速度偏差信号が現われるが、この偏差信号
を基準として、同期電動機4の電流に比例した電流検出
器9の電流帰還信号を電流偏差増幅器10で突き合わせ
、得られた偏差信号をα位相制御回路11に与えること
によって、コンバータ1の制御遅れ角(転流遅れ角)α
を移動させ、同期電動機4に与える電力を制御する。
First, the signal from the electrical position detector 13 is transferred to the switching circuit 14.
This speed feedback signal and the speed command signal from the speed reference setter 7 are compared at the input of the speed deviation amplifier 8. At this time, a speed deviation signal appears at the output of the speed deviation amplifier 8, and with this deviation signal as a reference, the current feedback signal of the current detector 9, which is proportional to the current of the synchronous motor 4, is matched by the current deviation amplifier 10. By giving the obtained deviation signal to the α phase control circuit 11, the control delay angle (commutation delay angle) α of the converter 1 is
to control the power given to the synchronous motor 4.

一方、β位相制御回路12は、電気的位置検出器13か
らの電流位相指令信号を切換回路14を介して入力し、
第9図(c)、  (d)に示すような制御進み角(転
流進み角)βのゲート信号を出力する。したがって、イ
ンバータ3のサイリスクUP、VP、WP、UN、VN
及びWNは、第9図(d)に示すゲート信号によって導
通する。即ち、同期電動機4の電機子電流は、ゲート信
号と同位相で流れる。
On the other hand, the β phase control circuit 12 inputs the current phase command signal from the electrical position detector 13 via the switching circuit 14,
A gate signal of a control advance angle (commutation advance angle) β as shown in FIGS. 9(c) and 9(d) is output. Therefore, the sirisks of inverter 3 are UP, VP, WP, UN, VN.
and WN are rendered conductive by the gate signal shown in FIG. 9(d). That is, the armature current of the synchronous motor 4 flows in the same phase as the gate signal.

このように、電機子電流の大きさと位相を制御すること
によって同期電動機4の可変速運転が可能となる。
In this manner, variable speed operation of the synchronous motor 4 is possible by controlling the magnitude and phase of the armature current.

ところで、直流形の無整流子電動機は、始動時に同期電
動機4の誘起電圧が確立していないため、第10図(c
)、  (d)のタイムチャートに示すように、インバ
ータ3のサイリスクの切換え(転流)を行ない、各サイ
リスタWP、UP、VP。
By the way, in a DC type non-commutator motor, since the induced voltage of the synchronous motor 4 is not established at the time of starting, the voltage shown in Fig. 10 (c
) and (d), the thyristors of the inverter 3 are switched (commuted), and the thyristors WP, UP, and VP are switched.

WN、UN及びVNに流れる直流電流を断続して電流通
電相を切換える必要がある。この動作は、同期電動機4
に設けられた位置検出器5からの信号を速度検出器6に
よって速度信号に変換し、変換した速度信号を切換回路
14によって速度帰還信号として帰還することによって
行なわれる。
It is necessary to intermittent the DC current flowing through WN, UN, and VN to switch the current-carrying phase. This operation is performed by the synchronous motor 4
This is done by converting a signal from a position detector 5 provided at a position detector 5 into a speed signal by a speed detector 6, and feeding back the converted speed signal as a speed feedback signal by a switching circuit 14.

ちなみに、第10図は、第8図に示す構成の電動機にお
いて、従来の制御方法を適用した場合の断続始動領域に
おける各部波形で、転流進み角β =0″の場合を示す
ものである。そして、同図(a)は同期電動機4の誘起
電圧波形、同図(b)は電動機相電流、同図(c)はイ
ンノく一夕3の各サイリスクの点弧タイミング、同図(
d)は直流電流波形を詳細に示すものである。
Incidentally, FIG. 10 shows waveforms of various parts in the intermittent start region when the conventional control method is applied to the electric motor having the configuration shown in FIG. 8, and shows the case where the commutation advance angle β = 0''. The same figure (a) shows the induced voltage waveform of the synchronous motor 4, the same figure (b) shows the motor phase current, the same figure (c) shows the ignition timing of each cyrisk of Inno Ku Itoyo 3, the same figure (
d) shows the DC current waveform in detail.

第10図(d)に示すように、インノ(−夕3の各サイ
リスクにゲート信号が与えられると、直流電流の立ち上
りの電流は、簡易的に次式で近似さくO≦t≦11) 
     ・・・(1)ここで、WCは電流制御系にお
ける一巡伝達関数のゼロクロス周波数である。一方、電
流を絞る場合は、コンバーターの制御遅れ角αを最大と
してインバータ3に負の一定電圧が与えられる。また、
断続始動時は電動機の逆起電力がほとんどないため、こ
の電流はほぼ直線状に変化し、次式で近似・・・(2) なお、電流零期間T は、一旦サイリスタに流れる電流
が零となってから再び制御能力を回復するまでの時間で
、サイリスタ素子で決まる数10〜数100μsec程
度(ターンオフタイム)以上の逆バイアス期間として設
定する必要がある。
As shown in Fig. 10(d), when a gate signal is given to each of the cyrisks of Inno(-3), the rising current of the DC current can be easily approximated by the following formula: O≦t≦11)
(1) Here, WC is the zero-crossing frequency of the open-loop transfer function in the current control system. On the other hand, when restricting the current, a constant negative voltage is applied to the inverter 3 with the control delay angle α of the converter being maximized. Also,
During intermittent starting, there is almost no back electromotive force in the motor, so this current changes almost linearly, and is approximated by the following formula...(2) Note that the zero current period T is the period when the current flowing through the thyristor is once zero. It is necessary to set the reverse bias period to be longer than about several tens to several hundreds of microseconds (turn-off time) determined by the thyristor element, which is the time from when the controllability is restored again.

さて、近年、無整流子電動機の大容量化に伴ない、サイ
リスタ電力変換器を2組以上組み合わせて使用するシス
テム構成が広く採用されるようになってきている。例え
ば、第11図のブロック図に示すように、第1及び第2
の2組の周波数変換器31.32において、コンバータ
ー−1,1−2とインバータ3−1.3−2を組み合わ
せて多重化無整流子電動機とする方式や、30°の位相
差を持った3和室機子巻線を2組設けた同期電動機に、
30°の位相差を持った120°方形波電流を通電させ
るような2組のサイリスク電力変換装置を設けた多相化
無整流子電動機とする方珠などである。
Now, in recent years, as the capacity of non-commutated motors has increased, system configurations in which two or more thyristor power converters are used in combination have become widely adopted. For example, as shown in the block diagram of FIG.
In the two sets of frequency converters 31 and 32, converters 1 and 1-2 and inverters 3-1 and 3-2 are combined to form a multiplexed non-commutator motor, and a system with a phase difference of 30° is used. 3 A synchronous motor with two sets of Japanese-style machine windings,
This is a multi-phase non-commutator motor equipped with two sets of Cyrisk power converters that conduct 120° square wave currents with a 30° phase difference.

このように、2組のサイリスタ電力変換装置から構成さ
れる12パルス形の無整流子電動機を始動する場合、各
組のインバータのサイリスタ通電期間を30°とし、各
組交互に通電させる交互断続方式が採用されている。第
12図は、従来の無整流子電動機制御方法を適用した場
合の交互断続方式を示すタイムチャートで、転流進み角
β。−〇の場合に2組のインバータの切換え(転流)を
30°おきに繰り返し各組交互に通電する方式を示して
おり、同図(a)は同期電動機4の誘起電圧、同図(b
)は各組の周波数変換器による同期電動機4の相電流’
Ul” Vl” Wl” U2” V2及び■W2の波
形、同図(c)は各組のサイリスタのゲート信号UPI
、VPI、WPI、UF4゜VF6.WF2.UNI、
VNI、WNI。
In this way, when starting a 12-pulse non-commutator motor consisting of two sets of thyristor power converters, the thyristor energization period of each set of inverters is set to 30 degrees, and each set is alternately energized using an alternating intermittent method. has been adopted. FIG. 12 is a time chart showing the alternating intermittent method when the conventional non-commutator motor control method is applied, and the commutation advance angle β. - In the case of 〇, the switching (commutation) of two sets of inverters is repeated every 30° and each set is alternately energized.
) is the phase current of the synchronous motor 4 due to each set of frequency converters'
Ul” Vl” Wl” U2” The waveforms of V2 and ■W2, the same figure (c) is the gate signal UPI of each set of thyristors.
, VPI, WPI, UF4°VF6. WF2. UNI,
VNI, WNI.

UN2.VN2及びWN2を表わす。UN2. Represents VN2 and WN2.

(発明が解決しようとする問題点) この交互断続始動における各サイリスクの切替えタイミ
ングは、転流進み角β0を零においてインバータの切換
えを30’ ごとに行なう12パルス方式によって制御
するのが一般的であった。これは電流が方形波であると
想定した場合、同期電動機の発生トルクが最大になると
の理論に基づくものである。
(Problem to be Solved by the Invention) The switching timing of each sirisk in this alternating intermittent start is generally controlled by a 12-pulse method in which the commutation advance angle β0 is set to zero and the inverter is switched every 30'. there were. This is based on the theory that when the current is assumed to be a square wave, the torque generated by the synchronous motor is maximized.

しかし、実際に特性解析を行なった結果、転流進み角β
。を零度に設定して制御すると同期電動機の発生トルク
の脈動成分が大きくなってしまうことが判った。さらに
、電流零の期間が多くなる制御方式の場合は、発生トル
クの脈動数が多くなることも判ってきた。また、]2パ
ルス方式の場合、通電期間が30°のため周波数が高く
なる。
However, as a result of actual characteristic analysis, the commutation lead angle β
. It was found that if the motor is controlled by setting it to zero, the pulsating component of the torque generated by the synchronous motor becomes large. Furthermore, it has been found that in the case of a control method in which the period of zero current increases, the number of pulsations in the generated torque increases. Furthermore, in the case of the two-pulse method, the frequency is high because the energization period is 30 degrees.

つまり、速度が上昇すると通電電流が一定値になる前に
絞り期間になるため、通電電流が三角波に近い形となり
、発生トルクの脈動もより複雑な波形となってしまう。
In other words, as the speed increases, the throttling period begins before the applied current reaches a constant value, so the applied current takes on a shape close to a triangular wave, and the pulsations of the generated torque also take on a more complicated waveform.

一般に、同期電動機および被駆動機からなる機械系の一
次共振周波数は、断続領域に存在することが多いため、
断続領域におけるトルク脈動が大きい場合、機械軸系の
共振による機械部品の損傷や製品への悪影響を引き起こ
し、ひいてはプラント全体の停止に至る可能性もあるた
め好ましくない。
Generally, the primary resonance frequency of a mechanical system consisting of a synchronous motor and a driven machine often exists in the intermittent region.
If the torque pulsation in the intermittent region is large, it is undesirable because it may cause damage to mechanical parts and adverse effects on products due to resonance of the machine shaft system, and may even lead to the entire plant being stopped.

本発明の目的は、上記従来技術のトルク脈動に係る問題
点を解消し、無整流子電動機の断続始動領域のトルク脈
動を低減させることを可能とした信頼性の高い無整流子
電動機制御方法を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable non-commutator motor control method that eliminates the problems associated with torque pulsation in the prior art and reduces torque pulsation in the intermittent starting region of a non-commutator motor. It is on offer.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明の無整流子電動機制御方法は、交流電力をコンバ
ータにより直流電力に変換すると共に、この直流電力を
インバータにより交流電力に変換する第1及び第2の周
波数変換手段により同期電動機を制御する無整流子電動
機制御方法において、前記同期電動機の断続始動領域に
おいて、前記第1の周波数変換手段の前記インバータの
設定転流進み角を00乃至60°の範囲に設定し、前記
第2の周波数変換手段の前記インバータの通電開始角度
を前記第1の周波数変換手段の前記インバータよりも3
0°遅らせて、前記第1及び第2の周波数変換手段の前
記各インバータの各相電流通電期間を60°とするもの
として構成される。
(Means for Solving the Problems) The non-commutator motor control method of the present invention converts AC power into DC power using a converter, and also converts the DC power into AC power using an inverter. In a non-commutator motor control method for controlling a synchronous motor by a frequency conversion means, in an intermittent starting region of the synchronous motor, a set commutation advance angle of the inverter of the first frequency conversion means is set in a range of 00 to 60°. and set the energization start angle of the inverter of the second frequency converting means to be 3 times higher than that of the inverter of the first frequency converting means.
The frequency converter is configured to delay by 0 degrees and set the current conduction period of each phase of each of the inverters of the first and second frequency converting means to 60 degrees.

(作 用) 2つの周波数変換手段のうち第1の周波数変換手段の制
御進み角β。を0°から60°の範囲で進め、第2の周
波数変換手段の電流通電開始角度を第1の変換手段より
30°遅らせて、各周波数変換手段の各インバータの転
流を60’ごとに行なう6パルス形とすることにより、
同期電動機の各相の電流は各周波数変換手段の電流の和
となり、電流零期間が少なくなって正弦波電流に近づく
(Function) Control advance angle β of the first frequency conversion means among the two frequency conversion means. is advanced in the range of 0° to 60°, the current application start angle of the second frequency converting means is delayed by 30° from the first converting means, and commutation of each inverter of each frequency converting means is performed every 60'. By making it a 6-pulse type,
The current in each phase of the synchronous motor becomes the sum of the currents in each frequency converting means, and the zero current period decreases, approaching a sine wave current.

(実施例) 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係る無整流子電動機制御
方法を、第11図に示すように構成した装置に適用した
場合の作用を示すタイムチャートである。同図(a)は
同期電動機4の誘起電圧、同図(b)は第1.第2の周
波数変換器31゜32の各インバータ3−1.3−2に
より同期電動機4の相電流■IJ1” Vl” Wl”
 U2” V2’IW2の波形、同図(C)は各インバ
ータ3−1゜3−2のサイリスクのゲート信号UPI、
VPI。
FIG. 1 is a time chart showing the effect when a non-commutator motor control method according to an embodiment of the present invention is applied to a device configured as shown in FIG. 11. The figure (a) shows the induced voltage of the synchronous motor 4, and the figure (b) shows the induced voltage of the synchronous motor 4. The phase current of the synchronous motor 4 is controlled by each inverter 3-1, 3-2 of the second frequency converter 31, 32.
The waveform of U2''V2'IW2, the same figure (C) is the gate signal UPI of the thyrisk of each inverter 3-1゜3-2,
V.P.I.

WPI、UNI、VNI、WNI、UP2.VF6、W
F2.UN2.VH2,WN2のタイミングをそれぞれ
示すものである。
WPI, UNI, VNI, WNI, UP2. VF6,W
F2. UN2. This shows the timing of VH2 and WN2, respectively.

一方、第3図は同期電機4の回転位置検出部分に係る説
明図で、同図(a)は同期電動機4の機上に設けられた
位置検出器の構成を示す側面図、同図(b)は同図(a
)のX−X線矢視図である。
On the other hand, FIG. 3 is an explanatory diagram related to the rotational position detection part of the synchronous electric machine 4, and FIG. ) is the same figure (a
) is a view taken along line X-X.

それらの各図に示すように、複数の位置検出用のセンサ
ー33はセンサー取付台34上に固定され、同期電動機
4の回転にともなって回動するポジションリング35と
半径方向に対向するように配置されている。センサー取
付台34は図示しない本体上に取付ボルト36で固定さ
れ、同期電動機4の回動方向に位置を移動調整可能に構
成される。
As shown in each of these figures, a plurality of position detection sensors 33 are fixed on a sensor mount 34 and arranged to face a position ring 35 that rotates as the synchronous motor 4 rotates in the radial direction. has been done. The sensor mount 34 is fixed to the main body (not shown) with a mounting bolt 36, and is configured to be movable and adjustable in the rotational direction of the synchronous motor 4.

ちなみに、複数のセンサー33には、識別のための記号
AI、A2.Bl、B2.CI、C2を付ける。一方、
同図(C)は、各センサー33の出力信号を表わす説明
図で、記号AI、 A2.  Bl。
Incidentally, the plurality of sensors 33 are marked with symbols AI, A2, . Bl, B2. Add CI and C2. on the other hand,
FIG. 3C is an explanatory diagram showing the output signals of each sensor 33, with symbols AI, A2. Bl.

B2.CI、C2が付された各センサー33の出力信号
は、電気角で1800ごとにオン、オフし、それぞれ順
次60°ずつの位相差をもって送出されるように調整さ
れる。同図(d)は、センサー33の位置調整の説明図
で、記号B1のセンサー33の出力を、U−V線間端子
電圧に対してβ。
B2. The output signals of the sensors 33 labeled with CI and C2 are adjusted so that they are turned on and off every 1800 electrical degrees and are sequentially transmitted with a phase difference of 60 degrees. FIG. 4(d) is an explanatory diagram of the position adjustment of the sensor 33, in which the output of the sensor 33 indicated by symbol B1 is β with respect to the UV line terminal voltage.

−〇°、β。=30°及びβ。−一30°に設定する場
合を示している。なお、本実施例においては、記号B1
のセンサー33の出力をU−V線間電圧の立ち上り点に
、記号C1のセンサー33の出力をv−W線間電圧の立
ち上り点に、記号A1のセンサー33の出力をW−U線
間電圧の立ち上り点にそれぞれ一致させた場合にβ。−
0°に設定されるので、第1の周波数変換器31のゲー
ト信号のβ。を0°〜60°の範囲で任意に設定すべく
、センサ取付台34を同期電動機4の回転方向に対して
逆方向に電気角で0°〜60°進ませて第2の周波数変
換器32へのゲート信号を0゜〜60°の範囲で遅らせ
ている。
−〇°, β. =30° and β. -30° is shown. In addition, in this example, the symbol B1
The output of the sensor 33 with the symbol C1 is the rising point of the V-W line voltage, the output of the sensor 33 with the symbol A1 is the rising point of the V-W line voltage, and the output of the sensor 33 with the symbol A1 is the W-U line voltage. β when matching each rising point of . −
Since it is set to 0°, β of the gate signal of the first frequency converter 31. In order to arbitrarily set the frequency in the range of 0° to 60°, the sensor mounting base 34 is advanced by 0° to 60° in electrical angle in the opposite direction to the rotational direction of the synchronous motor 4, and the second frequency converter 32 The gate signal is delayed by a range of 0° to 60°.

その結果、第1、第2の周波数変換器31゜32のイン
バータ3−1.3−2の転流は60゜ごとに行なわれる
ようになり、第2図に示すように同期電動機4の例えば
U相の電流は、同図(c)に示すようなU相ゲート信号
UP1.UP2゜UNI、UN2により、同図(a)の
同期電動機4の誘起電圧波形EUに対して、同図(b)
に示すように、インバータ3−1の電流IU1とインバ
ータ3−2の電流I の合計電流■。となり、正弦波電
流に近い形でしかも電流零期間を少なくして供給される
。このため、同期電動機4の発生トルクの脈動成分を大
幅に低減することができる。
As a result, the commutation of the inverters 3-1, 3-2 of the first and second frequency converters 31 and 32 is performed every 60 degrees, and as shown in FIG. The U-phase current is generated by the U-phase gate signal UP1. as shown in FIG. Due to UP2゜UNI and UN2, the induced voltage waveform EU of the synchronous motor 4 in the figure (a) is changed to the induced voltage waveform EU in the figure (b).
As shown in , the total current ■ of the current IU1 of the inverter 3-1 and the current I of the inverter 3-2. Therefore, the current is supplied in a form close to a sine wave current and with a reduced current zero period. Therefore, the pulsating component of the torque generated by the synchronous motor 4 can be significantly reduced.

以下、本実施例の無整流子電動機制御方法を適用した場
合の作用について説明する。
Hereinafter, the effect when the commutatorless motor control method of this embodiment is applied will be explained.

瞬時入力電力P (t)及びトルクT (t)は、第1
図のA−Fの6つの期間にそれぞれ簡易的に次式で求ま
る。まずA期間については、P  (t)  −E  
−1−E   −(I■1+Iv2)U   01  
 V +Ew弓w2     ・・・(4) となる。また、B期間については、 P (t) −EU・(IUl+IU2)−E  (I
  +1  )    ・・・(5)V   VI  
 V2 となる。C期間については、 P  (t) =E  ・ (IUI+■U2)−Ev
I■2−EvEw1・・・(6)となる。D期間につい
ては、 P (t)−EU(IU1+IU2) −E  (I  +1  )    ・・・(7)w 
  wt   w2 となる。F期間については、 P(t)子EUIυ2+Ev■■2 −E   (I   +1  )     ・・・(8
)w    wt    V2 となる。F期間については、 P(t)−Ev (Ivl+Iv2) −E  (I  +1  )    ・・・(9)W 
  WI   W2 となる。ここで、 E  =E   (wt十−−βo)  ・(10)U
   Msin      6 E  −E   (wt十−−β。)  −(12)W
   Msin      2 である。一方、全期間においてトルクT (t)は、T
 (t) −P (t) /Wm       ・=(
13)となる。ここで、Wmは機械角速度である。無整
流子電動機は2相の通電モードであるから、■Ul=I
’ v□、IU2−−IV2となる関係が成立し、さら
にすべて同一の電流波形i (t)であるから(4)〜
(9)式は次式のように書き直すことができる。
The instantaneous input power P (t) and torque T (t) are the first
Each of the six periods A to F in the figure can be simply determined using the following formula. First, for period A, P (t) −E
-1-E -(I■1+Iv2)U 01
V + Ew bow w2 (4). Also, for period B, P (t) −EU・(IUl+IU2)−E (I
+1) ...(5)V VI
It becomes V2. For period C, P (t) = E ・ (IUI + ■U2) - Ev
I■2-EvEw1 (6). For period D, P (t) - EU (IU1 + IU2) - E (I +1) ... (7) w
wt w2 . For period F, P(t) child EUIυ2+Ev■■2 -E (I +1) ... (8
) w wt V2 . For period F, P(t)-Ev (Ivl+Iv2) -E (I +1) ... (9)W
It becomes WI W2. Here, E = E (wt−−βo) ・(10) U
Msin 6 E -E (wt 10--β.) -(12)W
M sin 2. On the other hand, the torque T (t) during the entire period is T
(t) −P (t) /Wm ・=(
13). Here, Wm is the mechanical angular velocity. Since the non-commutator motor is in two-phase energizing mode, ■Ul=I
'v□, IU2--IV2 holds true, and since all current waveforms i (t) are the same, (4) ~
Equation (9) can be rewritten as the following equation.

P (t)−(EU−2Ev+Ew)・i (t)・・
・(4°) P (t)−(2EU−2E■)・i (t)・・・(
5゛) P (t)−(2EU−Ev−E、)−i (t)・・
・(6′) P (t)−(2EU−2Ew) ・t (t)・・・
(7“) P (t)−(EU+E■−2Ew)−i (t)・・
・(8°) P (t)−(2Ev−2Ew)” i (t)・・・
(9′) したがって、(1) 、 (2)式および(4′)〜(
9°)式より瞬時電力を求めることが可能である。
P (t) - (EU-2Ev+Ew)・i (t)・・
・(4°) P (t)-(2EU-2E■)・i (t)...(
5゛) P (t)-(2EU-Ev-E,)-i (t)...
・(6') P (t)-(2EU-2Ew) ・t (t)...
(7") P (t)-(EU+E■-2Ew)-i (t)...
・(8°) P (t)-(2Ev-2Ew)" i (t)...
(9') Therefore, equations (1), (2) and (4') to (
It is possible to obtain the instantaneous power from the equation (9°).

ある任意の微少期間で機械角速度Wm一定と考え、(4
°)〜(9°)式に従ってトルク計算を行なったのが第
4図及び第5図の波形図である。第4図は、断続始動高
速度領域のもので、サイリスタ電力変換器(インバータ
)の出力電流波形は方形波に近い。一方、第5図は、断
続始動高速度領域のもので、出力電流波形は三角波に近
づく。しかしながら、同期電動機4に流れ込む線電流は
合成され、正弦波電流に近い波形となる。このため、発
生トルクも一定加速トルクの上に脈動トルクが重なった
形となっている。
Considering that the mechanical angular velocity Wm is constant in a certain arbitrary minute period, (4
The waveform diagrams in FIGS. 4 and 5 show torque calculations performed according to equations (°) to (9°). FIG. 4 shows the intermittent starting high speed region, and the output current waveform of the thyristor power converter (inverter) is close to a square wave. On the other hand, FIG. 5 shows the intermittent starting high speed region, and the output current waveform approaches a triangular wave. However, the line currents flowing into the synchronous motor 4 are combined and have a waveform close to a sine wave current. For this reason, the generated torque also has a form in which pulsating torque is superimposed on constant acceleration torque.

本実施例の効果を説明するために、従来技術との比較を
行なう。上に述べたのと同様な手法で従来技術である交
互断続始動方式(β。=06)によるトルク計算を行な
ったものが第13図及び第14図である。つまり、第1
3図は断続始動特低速度領域のトルク波形、第14図は
断続始動時高速度領域のトルク波形をそれぞれ示すもの
である。
In order to explain the effects of this embodiment, a comparison with the prior art will be made. FIGS. 13 and 14 show torque calculations performed using the prior art alternating intermittent starting method (β = 06) using a method similar to that described above. In other words, the first
FIG. 3 shows a torque waveform in a particularly low speed region during intermittent starting, and FIG. 14 shows a torque waveform in a high speed region during intermittent starting.

各図からも明らかなように、従来技術におけるトルク波
形は、トルク零の期間が1サイクル(電気角360’)
の間に12回発生する。これはサイリスク電力変換器の
インバータの転流が30°おきに行なわれるためである
。これに対して本実施例の場合は、トルク零期間が皆無
であり、トルク脈動の低減を実現している。
As is clear from each figure, the torque waveform in the conventional technology has a period of zero torque of one cycle (360' electrical angle).
Occurs 12 times during this period. This is because the inverter commutation of the Cyrisk power converter is performed every 30°. On the other hand, in the case of this embodiment, there is no zero torque period, and torque pulsation is reduced.

これを定量化するためトルク波形の調波分析を実施しそ
の結果を本実施例の場合と従来技術についてそれぞれ第
6図と第15図に示す。これらの分析特性から明らかな
ように、トルク脈動の高調波骨が従来技術では最高約7
0%程度であったのに対して、本実施例によれば約40
%となっていることがわかる。
In order to quantify this, a harmonic analysis of the torque waveform was performed, and the results are shown in FIG. 6 and FIG. 15 for the case of this embodiment and the prior art, respectively. As is clear from these analytical characteristics, the harmonics of torque pulsation are as high as approximately 7 in the conventional technology.
While it was about 0%, according to this example, it was about 40%.
It can be seen that it is %.

また、第7図は本発明にて転流進み角β。を0°、30
°、60°に設定したときのトルク脈動の調波分析結果
であり、同図(a)は高速度領域に対応し、同図(b)
は低速度領域に対応するものである。同図から明らかな
ように、本実施例においてはどの転流進み角度でもほと
んど一定のトルク脈動となっていることがわかる。
Moreover, FIG. 7 shows the commutation advance angle β in the present invention. 0°, 30
These are the results of harmonic analysis of torque pulsation when set to
corresponds to the low speed region. As is clear from the figure, in this example, the torque pulsation is almost constant at any commutation advance angle.

以上説明したように、始動時の転流設定進み角を1方の
周波数変換器は0°から60°の範囲とし、他方の周波
数変換器の通電開始角度を30゜遅らせてサイリスタ電
力変換器のインバータの転流を60°ごとに行なうよう
にすることによって断続始動領域でのトルク脈動を低減
できる。これは第3図に示すように線間電圧と位置検出
端の出力の関係を調整することにより容易に実現するこ
とができる。
As explained above, the commutation setting advance angle at startup is set in the range of 0° to 60° for one frequency converter, and the energization start angle of the other frequency converter is delayed by 30°, and the thyristor power converter By commutating the inverter every 60 degrees, torque pulsation in the intermittent starting region can be reduced. This can be easily achieved by adjusting the relationship between the line voltage and the output of the position detection terminal as shown in FIG.

その結果、従来からとられてきた無整流子電動機の始動
時断続領域におけるトルク脈動によるねじり振動低減に
関する種々な方法、例えば、(a)脈動トルクの電気的
低減、つまりサイリスク変換装置の数を増やし多相化サ
イリスタモータとする。
As a result, various methods have been used to reduce torsional vibration due to torque pulsation in the intermittent starting region of non-commutated motors, such as (a) electrical reduction of pulsating torque, that is, increasing the number of si-risk converters; Use a multi-phase thyristor motor.

(b)共振点通過時の加速レート制御、つまりトルクの
共振倍率の低減を計る。
(b) Control the acceleration rate when passing the resonance point, that is, reduce the resonance magnification of torque.

等の電気的な対策や、 (C)脈動トルク吸収特性を有するカップリングの採用
(C) Adoption of a coupling with pulsating torque absorption characteristics.

(D)機械系軸強度の強化。(D) Enhancement of mechanical shaft strength.

(E)機械系−次共振周波数の移動。(E) Mechanical system - movement of the next resonance frequency.

等の機械的な対策など特殊な方法や対策を考慮すること
なく、同期電動機に設けられた機械的位置検出器の設定
位置を変更するだけで無整流子電動機の断続時のトルク
脈動を抑えることができる。
It is possible to suppress torque pulsation during intermittent operation of a non-commutated motor by simply changing the set position of the mechanical position detector installed in the synchronous motor, without considering special methods or countermeasures such as mechanical measures such as I can do it.

さらに、本発明では無整流子電動機のサイリスタ周波数
変換器のインバータの転流タイミングの信号および速度
帰還信号を断続始動領域では機械的な位置検出器から得
、負荷転流領域では電気的な位置検出器から得るように
構成し、これらの切換を定格速度の10%付近で切換え
るような制御方法においても負荷転流領域における負荷
特性に依存することなく断続始動時のみのトルクリップ
ルを低減することが可能となる。
Furthermore, in the present invention, the commutation timing signal and speed feedback signal of the inverter of the thyristor frequency converter of the non-commutated motor are obtained from a mechanical position detector in the intermittent starting region, and are obtained by electrical position detection in the load commutation region. Even with a control method in which these switches are configured so as to be obtained from the rated speed and are switched at around 10% of the rated speed, it is possible to reduce torque ripple only during intermittent starting without depending on the load characteristics in the load commutation region. It becomes possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、無整流子電動機と
、その断続始動時のトルク脈動を抑制し、機械的振動が
少なく信頼性の高い状態に制御することができる。
As described above, according to the present invention, torque pulsations during intermittent starting of a non-commutator motor can be suppressed, and the motor can be controlled to a highly reliable state with little mechanical vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の無整流子電動機制御方法を第11図に
示す構成の装置に適用した場合の作用を示すタイムチャ
ート、 第2図は相電圧と相電流の電気的位相を示すタイムチャ
ート、 第3図(a)、  (b)はそれぞれ位置検出器の構成
を示す側面図及びX−X線矢視図、第3図(c)、  
(d)はそれぞれ位置検出器の出力信号及びβ。の設定
を示す説明図、第4図、第5図はそれぞれ本実施例のト
ルク波形図、 第6図、第7図(a)、、  (b)はそれぞれ本発明
によるトルク脈動の周波数分析結果の説明図、第8図は
従来の無整流子電動機の一例を示す概略構成図、 第9図は第8図の無整流子電動機の制御動作を説明する
ためのタイムチャート、 第10図はβ。=0°の場合の6パルス形断続始動を示
すタイムチャート、 第11図は2組のサイリスク電力変換器を有する多重化
無整流子電動機のブロック図、第12図は従来の12パ
ルス形交互断続始動を示すタイムチャート、 第13図及び第14図はそれぞれ従来技術によるトルク
波形図、 −23= 第15図は従来技術による調波分析結果の説明図である
。 1.14.1−2・・・コンバータ、2・・・直流リア
クトル、3.3−1.3−2・・・インバータ、4・・
・同期電動機、4A・・・電機子巻線、4B・・・回転
子、5・・・機械的位置検出器、6・・・速度検出器、
7・・・速度基準設定器、8・・・速度偏差増幅器、9
・・・電流検出器、10・・・電流偏差増幅器、11・
・・α制御回路、12・・・β制御回路、13・・・電
気的位置検出器、14・・・切換回路、31・・・第1
の周波数変換器、32・・・第2の周波数変換器。 出願人代理人  佐  藤  −雄 自問− 第2図 へ二赳OFF丁 呂Ii閉・1      − 第6図 第7図(α) 第7図(b)
Fig. 1 is a time chart showing the effect when the non-commutator motor control method of the present invention is applied to the device having the configuration shown in Fig. 11, and Fig. 2 is a time chart showing the electrical phases of phase voltages and phase currents. , FIGS. 3(a) and 3(b) are a side view and an X-X arrow view showing the configuration of the position detector, respectively, FIG. 3(c),
(d) is the output signal of the position detector and β, respectively. Figures 4 and 5 are torque waveform diagrams of this embodiment, and Figures 6 and 7 (a) and (b) are frequency analysis results of torque pulsation according to the present invention, respectively. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional non-commutator motor, FIG. 9 is a time chart for explaining the control operation of the non-commutator motor shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a β . Figure 11 is a block diagram of a multiplexed commutatorless motor with two sets of Cyrisk power converters, and Figure 12 is a conventional 12-pulse type intermittent start. A time chart showing starting; FIGS. 13 and 14 are torque waveform diagrams according to the prior art, and −23= FIG. 15 is an explanatory diagram of harmonic analysis results according to the prior art. 1.14.1-2...Converter, 2...DC reactor, 3.3-1.3-2...Inverter, 4...
・Synchronous motor, 4A... Armature winding, 4B... Rotor, 5... Mechanical position detector, 6... Speed detector,
7...Speed reference setter, 8...Speed deviation amplifier, 9
...Current detector, 10...Current deviation amplifier, 11.
... α control circuit, 12 ... β control circuit, 13 ... electrical position detector, 14 ... switching circuit, 31 ... first
frequency converter, 32... second frequency converter. Applicant's agent Sato -Yoshi himself- Figure 2 OFF Choro Ii Closed 1 - Figure 6 Figure 7 (α) Figure 7 (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 交流電力をコンバータにより直流電力に変換すると共に
、この直流電力をインバータにより交流電力に変換する
第1及び第2の周波数変換手段により同期電動機を制御
する無整流子電動機制御方法において、前記同期電動機
の断続始動領域において、前記第1の周波数変換手段の
前記インバータの設定転流進み角を0°乃至60°の範
囲に設定し、前記第2の周波数変換手段の前記インバー
タの通電開始角度を前記第1の周波数変換手段の前記イ
ンバータよりも30°遅らせて、前記第1及び第2の周
波数変換手段の前記各インバータの各相電流通電期間を
60°とすることを特徴とする無整流子電動機制御方法
A non-commutator motor control method in which a synchronous motor is controlled by first and second frequency converting means that convert AC power into DC power using a converter and convert this DC power into AC power using an inverter. In the intermittent start region, the set commutation advance angle of the inverter of the first frequency conversion means is set in the range of 0° to 60°, and the energization start angle of the inverter of the second frequency conversion means is set to the range of 0° to 60°. Non-commutator motor control characterized in that each phase current conduction period of each inverter of the first and second frequency converting means is delayed by 30 degrees from the inverter of the first frequency converting means and is 60 degrees. Method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013524746A (en) * 2010-04-23 2013-06-17 峰▲チァオ▼科技(深▲セン▼)有限公司 Sensorless driving method for permanent magnet AC motor

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