JPS63287392A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば分配器を持たない同期電動機可変速シ
ステムにおける誘起電圧位相検出の位相補正を行う交流
電動機の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の交流電動機の制御装置としての分配器を
持たない場合の同期電動機可変速システムを示す構成図
であり、第６図において、２は速度指令、３は速度コン
トローラ、４はコンバータ電流を制御する電流コントロ
ーラ、５はコンバータ９の電流検出器、６ａはコンバー
タ９の点弧パルス発生器、６ｂはインバータ１０の点弧
パルス発生器、６ｃは後述する界磁コンバータ１３の点
弧パルス発生器、７はインバータ１０の位相指令発生器
、８はモータ誘起電圧から誘起電圧位相を検出する位相
検出器、９はコンバータ、１０はインバータ、１１は同
期電動機（ＳＭ）、１２はインバータ位相、界磁電流、
モータ電圧、直流電圧の指令値を演算するベクトル演算
器、１３は界磁電流制御用の界磁コンバータ、１４は同
期電動機界磁巻線、１５は界磁電流を制御する界磁電流
コントローラである。

なお、図示例では、速度コントローラ３、電流コントロ
ーラ４．電流検出器５、点弧パルス発生器６８などでコ
ンバータ９の点弧位相角の制御を行う第１の点弧位相角
制御手段Ａを構成し、ベクトル演算器１２１位相指令発
生器７、位相検出器８、点弧パルス発生器６ｂなどでイ
ンバータ１０の点弧位相角の制御を行う第２の点弧位相
角制御手段Ｂを構成し、コンバータ９とインバータ１０
とで電力変換器Ｃを構成している。

次に動作について説明する。速度指令値（Ｎ１）２とモ
ータ誘起電圧より検出した速度フィードバック値（Ｎ−
）を減算器１６で減算することにより、速度偏差量４Ｎ
を求め、この速度偏差量７！ＩＮを入力として速度コン
トローラ３で比例積分演算を行う。

次にその演算結果であるコンバータ電流指令値（１１）
から電流検出器５で検出したコンバータ電流フィードバ
ック値（Ｉ−）を減算器１７で減算して偏差Δ■を求め
、この偏差ＪＩを入力として電流コントローラ４で比例
積分演算を行い、その演算結果を点弧パルス発生器６ａ
に与えてコンバータ９の点弧位相角の制御を行う。

また、上記速度フィードバック値（Ｎ−）とコンバータ
電流指例値（Ｉ　”）により、ベクトル演算器１２によ
ってインバータ位相、界磁電流、モータ電圧、直流電圧
の各指令値の演算を行い、その演算結果であるインバー
タの位相角指令値α♂を位相指令発生器７を介して点弧
パルス発生器６ｂに与えることにより、インバータ１０
の点弧位相角の制御を行う。

また、ベクトル演算器１２により演算された界磁電流指
令値（Ｉｆ”）を入力とする界磁電流コントローラ１５
で比例積分演算を行い、その演算結果を点弧パルス発生
器６ｃに与えることにより、その点弧パルス発生器６ｃ
の出力で界磁コンバータ１３の点弧位相角の制御を行う
。

そして、分配器を持たない同期電動機可変速制御システ
ム（サイリスタ・モータシステム）においては、インバ
ータ１０の点弧位相角制御の基準となるモータ誘起電圧
の位相を位相検出器８により検出し、この検出値を位相
指令発生器７に供給してインバータ１０の点弧位相角制
御を行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の交流電動機の制御装置は以上のように構成されて
いるので、実際のモータ誘起電圧の位相が正確に検出で
きない場合、インバータ位相角指令値αｃ１に誤差を含
んだままインバータ１ｏが制御されてしまい、力率等の
ベクトル関係がくずれ、高負荷状態において転流型なり
角が増加した場合など転流失敗に紋り、安定な制御がで
きない、また、安定に制御しようとした場合、非常に複
雑な位相検出器が必要であるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、複雑な位相検出器を不用とするとともに、モ
ータ誘起電圧の位相検出誤差を補正し、無負荷から過負
荷までの負荷変動及び運転周波数の変化に対して安定な
運転を可能とする交流電動機の制御装置を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る交流電動機の制御装置はモータ誘起電圧
の位相検出値と実際のモータ誘起電圧の位相のずれを、
モータ端子電圧変化量演算器とその求まった端子電圧変
化量を位相検出誤差角へ変換する演算器により演算し、
その演算結果により、ベクトル演算器で求めた位相角指
令を補正し現在の位相角指令とする位相補償器を有した
ものである。

〔作用〕

この発明における交流電動機の制御装置は、モータ誘起
電圧の位相検出値と実際のモータ誘起電圧の位相の間に
ずれが生じた場合、そのずれがモータ端子電圧の変化と
して表われるため、そのモータ端子電圧の変化量から位
相角補正量を演算し、その演算結果の位相角補正量によ
り位相角指令値を補正することにより、実際のモータ誘
起電圧の位相と位相角指令との間のずれが解消され、負
荷変動及び運転周波数の変化に対して安定な運転を可能
とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１はモータ端子電圧の変化からモータ誘起
電圧の位相検出の誤差を求め位相角指令を補正する位相
補償器であり、他の構成は前記第６図と同一であるので
、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

第２図は位相補償器ｌの詳細構成図を示すブロック図で
ある。第２図において、２１はモータ端子電圧のフィー
ドバック値ｖｙ−１２２はモータ端子電圧指令値ｖＴＩ
′、２３はモータ端子電圧の偏差（スイッチ２１８の開
放時はモータ端子電圧のフィードバック値）　ＶＮ、　
２４はモータ端子電圧の偏差２３（ＶＮ）の変化量を、
今回入力値Ｖ、がら前回入力値ｖＮ−，を減算すること
により求める変化量演算器、２５はベクトル演算で求ま
る内部相差角δ“、２６は負荷の変化によるモータ端子
電圧の変化量を求めるためのテーブル、２７はモータ端
子電圧指令値ｖＴ″、２８は速度の変化にょるモータ端
子電圧の変化量を求めるための演算器。

２９はモータ端子電圧の変化量Ｊｖｔ、２１ｏ。

２１１は２人力を掛は合わせる乗算器、２１２は補正量
を調整するための増幅器、２１３は位相指令補正量２β
、２１４はベクトル演算器１２の演算結果であるインバ
ータ位相角指令値β“、２１５は位相指令補正量Δβを
加算した今回のインバータ位相角指令値β、２１６，２
１７，２１８はスイッチである。

次に上記実施例の動作を第２図に示す位相補償器の詳細
ブロック図に基づき説明する。また、その他の部分につ
いては従来例と同一であるので説明を省略する。

第３図は位相検出誤差がモータ端子電圧にどのように影
響するかを示したベクトル図である。この第３図かられ
かるように、負荷電流Ｉａの大きさ及びモータ運転周波
数を一禽であると考えた場合、モータ端子電圧Ｖは位相
検出誤差（Δδ）３１により図に示すように円軌導３２
を描く形で変化する。このことは、モータ誘起電圧によ
る位相検出誤差により、モータ端子電圧Ｖが大きく変化
することを示している。このモータ端子電圧Ｖは。

先に述べた位相検出誤差だけでなく速度変化及び負荷変
化によっても変化する。

第４図は速度変化によるモータ端子電圧の変化を示すベ
クトル図、第５図は負荷変化によるモータ端子電圧の変
化を示すベクトル図であるこれらの位相検出誤差、速度
変化、負荷変化とモータ端子電圧Ｖとの関係を（１）式
に示す。

・・・（１） （１）式において、■はモータ端子電圧、Ｘａｑはｑｌ
＋ｔｌｆｆｉ機子反作用リアクタンス、Ｉａはモータ電
流基本渡分、φは力率角、δは内部相差角、Δδはモー
タ誘起電圧の位相検出誤差、Ｅａｏは無負荷誘起電圧、
Ｘａｄはｄ転電機子反作用リアクトルタンスである。ま
た、モータ運転周波数の変化により、上記ｑ紬電機子反
作用リアクトルタンスＸａｑ。

ｄ転電機子反作用すアクタンスＸａｄ、無負荷誘起電圧
Ｅａｏが比例的に変化する。

モータ端子電圧Ｖと位相検出誤差乙δは（１）式で示す
関係にあるため、モータ端子電圧Ｖの変化から（１）式
を直接演算し、位相検出・誤差４δを求め、位相角指令
β“を補正してもよいのであるが、本実施例ではマイク
ロプロセッサによる演算のため、（１）式をベクトル関
係上から近似し。

第２図のような構成とした。

まず、モータ端子電圧のフィードバック値（ＶＴ）２１
からモータ端子電圧指令値（Ｖｔ″）２２を減算器３０
で減算することにより、モータ端子電圧の変化量演算器
２４の入力となるモータ端子電圧の偏差（ＶＮ）２３を
求め、この変化量演算器２４によって今回入力値ＶＮか
ら前回入力値ＶＮ−１を減算することによって、モータ
端子電圧変化量（、！ＩＶ、）２９を求める。

また、負荷変化によるモータ端子電圧Ｖの変化を求める
ため、内部相差角（δ１）２５を入力とし、テーブル２
６でｔａｎ（９０’−δ”）を演算して負荷変化補正量
δＨを求める。

また、速度変化によるモータ端子電圧の変化を求めるた
め、モータ端子電圧指令値（Ｖｔ勺２７を入力とし、演
算器２８で以下の（２）式を演算して速度変化補正量Ｎ
Ｈを求める。

ＮＨ＝　（２ＶＴＢ　　Ｖ７“）　／　Ｖｔａ　　　−
（２）（２）式において、Ｎ、は速度変化補正ｉｔ、Ｖ
ｔａは無負荷ベース速度時のモータ端子電圧Ｖぜはモー
タ端子電圧指令値である。

次に上記のように求めた負荷変化補正量δｈと速度変化
補正量ＮＨを乗算器２１０によって乗算し、その結果に
先に求めたモータ端子電圧変化量（ΔＶＴ）２９を乗算
器２１１により乗算し、負荷変化及び速度変化によるモ
ータ端子電圧を考慮した位相角補正量βＨを求め、この
位相角補正量βＨを増幅器２１２によりに倍して位相角
補正信号（乙β）２１３を求める。

そしてベクトル演算器１２で求めたインバータ位相角指
令値（０勺２１４に位相角補正信号（ｔβ）２１３を加
算器３１で加算することにより、インバータ位相角指令
値（β′″）２１４を補正しインバータ位相器７への位
相角指令値（β）２１５とする。

なお、上記実施例では（１）式をベクトル関係上から近
似した演算により補正量を求めたが、（１）式を近似せ
ずそのまま演算し、補正量を求めて位相角指令値を補正
してもよい。また、第２図中にスイン“チ２１６，２１
７，２１８を示しているが、スイッチ２１６を開放する
ことにより。

速度変化及び負荷変動によるモータ端子電圧の変化に対
する演算が無くなり、単にモータ端子電圧の変化によっ
て位相角補正量が演算され補正を行、うが、増幅器２１
２のゲインを適切な設定値にすることによって、充分な
補正効果を上げれる。

また、同様にスイッチ２１７を開放することによって、
速度変化によるモータ端子電圧の変化に対する演算が無
くなり、負荷変動によるモータ端子電圧の変化とモータ
端子電圧の変化によって位相角補正量が演算され補正を
行うが、スイッチ２１・６の開放時と同様に増幅器２１
２のゲインを適切な設定値にすることによって、充分な
補正効果を上げれる。

また、スイッチ２１８を開放することによって、モータ
端子電圧の変化量をモータ端子電圧のフィードバックの
みによって演算するようになるが、同様の補正効果を上
げることが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、モータ端子電圧の変
化からモータ誘起電圧の位相検出誤差を演算し、その演
算結果により位相角指令値を補正するように構成したの
で、実際のモータ誘起電圧の位相と検出したモータ誘起
電圧の位相がずれたまま運転されることが無くなる。ま
た１、複雑な位相検出器が不用となるため、装置が安価
にでき、また、無負荷から過負荷までの負荷変動及び運
転周波数の変化に対して安定な運転が可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による交流電動機の制御装
置としての同期電動機可変速システムを示すブロック図
、第２図は位相補償器の詳細構成を示すブロック図、第
３図はモータ誘起電圧の位相検出誤差によるモータ端子
電圧の変化を表わしたベクトル図、第４図は速度の変化
によるモータ端子電圧の変化を表わしたベクトル図、第
５図はコンバータ電流の変化によるモータ端子電圧の変
化を表わしたベクトル図、第６図は従来の同期電動機可
変速システムを示すブロック図である。 １は位相補償器、９はコンバータ、１０はインバータ、
１１は交流電動機、Ａは第１の点弧位相角制御手段、Ｂ
は第２の点弧位相角制御手段、Ｃは電力変換器。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンバータとインバータとからなり交流の周波数変換を
   行う電力変換器と、前記電力変換器の出力により駆動さ
   れる交流電動機と、前記コンバータの点弧位相角の制御
   を行う第１の点弧位相角制御手段と、前記交流電動機の
   端子電圧より該交流電動機の誘起電圧の位相を検出する
   位相検出器と前記インバータの位相角指令値を演算する
   ベクトル演算器を有し前記インバータの点弧位相角の制
   御を行う第２の点弧位相角制御手段とを有する交流電動
   機の制御装置において、前記交流電動機の端子電圧の変
   動から実際の該交流電動機の誘起電圧の位相と前記位相
   検出器により検出された位相のずれを演算し該演算結果
   に従って前記ベクトル演算器により演算された位相角指
   令値を補正する位相補償器を具備したことを特徴とする
   交流電動機の制御装置。