TWI431924B - 無感應器式永久磁鐵同步馬達（pmsm）之同步啟動方法 - Google Patents

無感應器式永久磁鐵同步馬達（pmsm）之同步啟動方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI431924B
TWI431924B TW096114895A TW96114895A TWI431924B TW I431924 B TWI431924 B TW I431924B TW 096114895 A TW096114895 A TW 096114895A TW 96114895 A TW96114895 A TW 96114895A TW I431924 B TWI431924 B TW I431924B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pmsm
pmsms
conversion device
current
frequency
Prior art date
Application number
TW096114895A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200824258A (en
Inventor
Mitsuru Takahashi
Keiichi Kamimura
Yoshihiko Shimizu
Atsushi Kanbayashi
Gi-Su Choi
Sung-Nam Ju
Original Assignee
Kamimura Kougyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kamimura Kougyo Co Ltd filed Critical Kamimura Kougyo Co Ltd
Publication of TW200824258A publication Critical patent/TW200824258A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI431924B publication Critical patent/TWI431924B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/54—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements 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
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

無感應器式永久磁鐵同步馬達(PMSM)之同步啟動方法
本發明為一種無感應器式永久磁鐵同步馬達(Permanent Magnet Synchronous Motor，以下簡稱為PMSM)之控制方法，近一步關於一種藉由單一轉換裝置即可同步啟動兩部以上無感應器式PMSM，以一定轉速連續運轉，並從逆轉狀態啟動，進而防止因轉速低於定速旋轉而產生之震動等事件發生，此外也可於故障時，安全停止運轉之無感應器式PMSM之控制方法。
已知之PMSM係以三相交流電作為電源，其採用安裝一用以檢測轉子磁極位置之感應器(位置檢測裝置)，藉由該感應器檢測出轉子之磁極位置，對應到檢測出之轉子磁極位置後，再將電流到定子線圈之各相產生一旋轉磁場，並藉由與磁極所產生之磁場間之互動，將動力傳送到負載之啟動方式。
類似此設有感應器之PMSM與控制電路及轉換裝置，除了總成本高於以交流馬達為代表例之感應馬達，及轉換裝置之總成本外，感應器也容易發生問題，因此譬如用在需一定轉速以上條件之風扇等PMSM，就可採用該類無須感應器且可降低成本之無感應器式PMSM。該類無感應器式PMSM中，為了讓連續運轉中之控制能與設有感應器有同等功能，因此先要檢測出產生於定子線圈端之各種資料，以計算出其特性，進而控制複雜之運轉(例如，茲參照特開2001－268974號公報、特開2002－272195號公報)。
[專利文獻1]特開2001－268974號公報[專利文獻2]特開2002－272195號公報
但是要藉由已知方法啟動無感應器式PMSM時，必須另外安裝一用來啟動之特殊控制裝置，或藉由更複雜之控制方法才能控制啟動，其中藉由該種複雜性之控制方式，往往會發生啟動失敗。此外，每一部PMSM必須有一部用以供應電源之轉換裝置，如此則無法實現降低成本之目標。
本發明之無感應器式PMSM同步啟動方法，其解決方法係前述兩部以上之PMSM中，藉由單一之轉換裝置施加既定時間之超低頻三相交流電流，並以低速同步起動後，再逐漸提高電源之頻率使轉速提高，即可達到一定之轉速，且藉由單一轉換裝置也可確實啟動兩部以上之PMSM。
本發明係藉由簡易之控制方法，並利用單一轉換裝置，即可從同步啟動開始至連續運轉來控制兩部以上之無感應器式PMSM，因此可達到大幅降低成本之效果。
此外也會達到從逆轉狀態下啟動包含兩部以上之無感應器式PMSM之效果。
另外，不但可防止一但轉速低於無感應器式PMSM之定速旋轉時所產生之震動等，同時也可實現既穩定又安靜之低速運轉。
此外也能檢測出因無感應器式PMSM之故障等所導致之異常旋轉狀態，而加以控制，進而達到安全性之停止運轉等效果。
本發明之無感應器式PMSM之同步啟動方法，係具有兩部以上且以三相交流電源為動力，於前述兩部以上之PMSM中藉由單一轉換裝置施加既定時間之超低頻之三相交流電流，並以低速同步起動後，再逐漸提高電源頻率，並讓轉速提高以達到一定之轉速，藉由單一之轉換裝置確實同步啟動兩部以上之PMSM。
或者於兩部以上之PMSM之各三相線圈中任兩相之線圈中，從轉換裝置施加直流電流，並藉由產生一定子磁軸來吸引轉子磁極，而同時讓兩部以上之PMSM同步後，再逐漸提高三相交流電壓之頻率，即可達到一定之轉速並同步啟動。
當PMSM藉由外在因素逆轉時，其中各相間事先連接有兩部以上之PMSM之三相線圈，並於前述PMSM間藉由產生有電氣制動電流讓所有PMSM能於逆轉狀態且相同之轉速下同步化，而檢測出於前述同步轉速中PMSM所產生之電壓及頻率，並從轉換裝置藉由施加轉速之角速度±容許角速度之頻率電壓及電流與電源同步後，再利用轉換成正轉方向之旋轉磁場來鎖住停止狀態，即可達到一定之轉數並同步啟動。
不僅可利用轉換裝置之IGBT電路輸出端來檢測出同步運轉中兩部以上之PMSM所降低之轉速，及於減低負載扭矩狀態下運轉時所產生之電壓、頻率及電流值，同時也使從前述轉換裝置所提供之電流相位多出比PMSM所產生之電壓大於15°以上之相位，並藉由設定大於內部相位差角度使兩部以上之PMSM運轉時不會產生震動、非同步、失速等現象。
不但能利用轉換裝置之IGBT電路檢測出對應到PMSM轉速所產生之頻率、電壓、電流，同時也能利用IGBT電路來檢測出產生異常之PMSM所產生之異常頻率之電壓、電流，也可利用前述IGBT電路來檢測出因故障等使同步運轉中兩部以上之PMSM中有一部從同步速度變成非同步而降低轉速時所產生之異常頻率之電流，而遮斷前述轉換裝置之輸出，進而安全停止一完整之PMSM轉動。
[實施例一]
所謂同步啟動方法係將三相交流電源作為動力啟動之一種同步馬達，如圖六所示，將驅動端之同步馬達G及被驅動端之同步馬達M兩者設為同步馬達，於停止狀態下相互連接兩者馬達之三相端子，並各事先流動有激磁電流，當開始啟動且足夠轉動連接到同步馬達G之驅動機D時，同步馬達G開始轉動並將低頻之電流供給同步馬達M，再藉由與同步馬達M端所產生之旋轉磁場及激磁電流所產生之磁場間之相互作用，使同步馬達M及同步馬達G同步化，再利用加快同步馬達G端之轉速同步持續提高轉速，直到轉速提高到高速之轉速為止之一種方式。
此同步啟動方法，譬如可用於用以啟動連接到揚水發電廠抽水機水車之發電馬達，或用於用以啟動大容量之渦輪馬達啟動等大容量之同步馬達，並對所連接之系統而言不會增加啟動時之負載，因此非常推薦可用於需穩定之啟動方式，至於各實施例將逐一作詳細說明，同時也會確認因各種參數影響到同步啟動之範圍。
假設將同步啟動方法應用於PMSM，將會有以下之差異點。首先由於PMSM之輸出功率範圍為100W至數kW，因此相較於前述一般同步馬達容量而言相當小，其中若馬達轉子內之線圈電阻值R範圍為0.04至0.2pu(4%~20%)就會過大，此外由於激磁為一永久磁鐵，因此PMSM之激磁E2 為一固定之定值，以及供應電源係使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)電路等轉換電源取代同步馬達G等。有關該等現象，由於其詳細計算相當複雜，因此從明確之參數看會先將影像較少之參數忽略而作為簡單之計算，再算出可作為同步啟動範圍之轉速N1 (或角速度ω1 )。並從轉換裝置於PMSM施加一定時間之ω1 電源。
1)1C1M情況下(利用一部轉換裝置啟動一部PMSM)(a)電路及電流圖一表示從電源(轉換裝置)往PMSM供給一對應到極低速頻率f1 之角速度ω1 (0.01order)電壓。
假設V0 為定速旋轉時之電壓，I0 (A)為定速旋轉時之電流，而f0 為定速旋轉頻率，則極低速時以N1min－1 旋轉時之電壓V為：V＝V0 ．(f1 /f0 )＝V0 ．(ω1 /ω0 )………(1)
其中，Lm表示對應到馬達電抗之電感。
由於電路之組抗Zm之ω1 Lm比Rm小，因此導出
流向圖一電路之電流I0 (A)為：I1 ≒V/Rm＝V0 ．(ω1 /ω0 )．(1/Rm)………(3)
此外，若忽略電源之電阻，則Rm就成為PMSM之電阻。
(b)扭矩之算法(I)馬達定速旋轉時所產生之F0 能以下列公式表示F0 ＝0.707．Bm1 ．A1 ．Kw．cos δ[N/m2 ]………(4)Bm1 ；於永久磁鐵產生之磁力線中，基本波磁力線密度之最大值[T]A1 ；利用馬達線圈所產生之外在電感，以A1 ＝(I0 ．ΣZ)/(πD)/(A/m)表示。(ΣZ為三相線圈之所有串聯導體數，D為定子之內部直徑(m))Kw；線圈係數，δ；內部相位差角，且cos δ≒1。
如果將適用於數百W等級之PMSM情況之數值代入上述公式(4)，即可算出F0 之概略數值。
F0 ≒0.707．0.3．104 ．1.0．1.0＝0.212．104 [N/m2 ]………(5)
此外，I1 可算出有關兩種類具體之PMSM(200W與150W之輸出)。
200W；單相之電阻值Rm＝7Ω 150W；單相之電阻值Rm＝20Ω
由於上述公式(3)之相電壓之端子電壓為200V，故
以每個ω1 /ω0 ＝0.005，0.01，0.02，0.03，0.06(pu)算出I1 。
(II)200W馬達所產生之扭矩由於200W馬達之定速旋轉電流為I0 ＝1.0(A)，轉子之表面積為S＝0.01(m2 )，定速旋轉N0 ＝1300min－1 ，轉子半徑r＝0.033m，故藉由上述公式(5)即可演算出PMSM整體力量F1 及所產生之扭矩T。
F1 ＝F0 ．(I1 /1.0)．S[N]，T＝F1 ．r[Nm]………(7)
(III)150W馬達所產生之扭矩假設使用150W馬達之定速旋轉電流為I1 ＝0.7(A)，轉子之表面積為S＝0.0008(m2 )，定速旋轉N0 ＝1300min－1 ，轉子半徑r＝0.0285m，則依然可演算出F1 及T。
3)GD2 所需之能量及扭矩轉體會產生一GD2 (kgm2 )之飛輪效果，且以N0 (min－1 )之轉速來旋轉時，則固有之能量E0 為E0 ＝1.37．GD2 (N0 /1000)2 (kWS)＝(1/730)．GD2 ．N0 2 (WS或J)………(8)
GD2 使PMSM負載之風扇之GD2 大於PMSM，並能於200W馬達及150W馬達利用相同物。
即GD2 ＝0.124[kgm2 ]
因此，E0 ＝(1/730)．0.124．13002 ＝287(WS或J)………(9)
ω1 /ω0 於轉速時所固有之能量E為E＝E0 ．(ω1 /ω0 )2 (WS或J)………(10)
此外，當三相電流流入到定子線圈(ω1 /ω0 之低頻)且產生一足夠之旋轉磁場時，會與藉由此磁場吸附到轉子表面之N、S磁場間產生一力量，而如果最初之N、S極不同步，就無法進行同步。
假設轉子磁極為八個磁極之構造，則每個磁極之機械角θ為：θ1 ＝2 π/8＝0…785[rad]………(11)
假設要讓轉子轉動θ1 所需之扭矩為Tm，則所需之能量W為：W＝Tm．[Nm或J]＝0.785．Tm………(12)
假設上述公式(10)＝公式(12)，則W＝287．(ω1 /ω0 )2 ＝0.785．Tm………(13)
所以，Tm＝365．(ω1 /ω0 )2 ………(14)
針對200W馬達比較所需之Tm及以(II)所求出之產生扭矩T。
從此計算結果可知，如果(ω1 /ω0 )之值小於0.03pu(即3%)以下速度就會同步化，反之若大於此數值就較難以同步。
同樣的，計算150W馬達。
由此計算結果可知，即使(ω1 /ω0 )之值等於0.01pu(即1%)，速度也難以同步化。
4)可同步啟動之條件藉由此計算結果可知，所謂的可同步啟動之條件係於PMSM中從電源施加某一既定低頻(對應到ω1 )電壓，再藉由所流過之電流使供應到PMSM之扭矩及能量於某一期間內包含有GD2 ，並加速到達ω1 所需之轉子能量，且可充分地供應。
上述200W馬達中，讓ω1 小於0.03pu(即3%)內並事先固定ω1 ，即可同步化。
另外之150W馬達之ω1 ，若小於0.01pu(即1%)則較難以縮小且穩定同步化範圍之同步化，所以這種情況下即可藉由增加電源電壓V來穩定啟動。
上述之實施例若為1C1M(以一部轉換裝置啟動一部PMSM)之情況，或為1CXM(以兩部轉換裝置啟動兩部PMSM)之情況時，就必須進一步追加X部間之同步問題。
若藉由以上1)~4)之啟動方法，則PMSM就不需要感應器(無感應器式)，或者於低頻狀態(小於數%，主要小於3%)且數秒間之固定時間中往PMSM施加三相專用之轉換裝置之輸出頻率電壓、電流，即使為所示之兩部以上之PMSM也可讓電源同步化，再藉由提高轉換裝置之電源頻率，即可保持同步速度持續提高高速之定速旋轉。
[實施例二]
其次，說明於實施例二中之同步啟動方法。圖三所示之三相線圈中，首先將直流電流流向二相線圈(於圖三中為UV間)，藉此所產生之定子磁軸(停止旋轉)吸引轉子磁極並配合磁軸同步化，其次，於VW間、WU間進行一般轉換裝置之相位切換持續提高頻率。這種情況下要讓磁軸配合最初之磁極需花費數秒之既定時間△t(讓轉子一邊藉由固定振動來振動，同時同步化直到穩定為止)。
圖三表示一部PMSM，如果將這種方法用在啟動兩部以上X台之PMSM時，或多或少將會對同步化條件有所限制，但藉由檢討PMSM之電阻值、GD2、施加電壓等則可確實達到同步化。只要選擇第一、第二任一實施例之同步啟動方法或藉由檢討控制方法及包含馬達部數整體性之平衡來決定即可。
若藉由1CXM(以一部轉換裝置啟動X部)啟動PMSM之情況下，如前述PMSM之馬達電阻值係決定可否同時啟動之最重要因素，其次GD2 影響到電源電壓。換言之，如果要同時啟動兩部以上PMSM時，該等電阻值可忽略，同時藉由轉換裝置所供給之電壓及頻率(低電壓、低頻率)及藉由具有充分保持時間能讓啟動電流(同步化電流)流入PMSM，如果為兩部情況時，重點為要同時啟動兩部且完全同步。如果能完全實施該同步化，則接下來於提高電源頻率且逐漸增加PMSM轉速之過程中，就能相互同步運作，較能穩定加速。這種加速過程及達到定速旋轉後之運轉控制將會轉換成藉由檢測出PMSM之電壓及頻率而控制封閉迴圈來穩定運轉。並且藉由單一轉換裝置確實能讓兩部以上PMSM啟動，因此可大幅降低包含無感應器之整體PMSM成本。
[實施例三]
當無感應器式之PMSM用於例如較大之空調設備等環境時，其中串聯到PMSM之負載乃為一電風扇，為了要停止某部PMSM裝置(藉由單一轉換裝置所帶動之兩部以上PMSM)，一旦關掉電源，則會受到其他運轉中之電風扇所形成之氣道壓力環境影響，將壓力施加到已經停止之電風扇，以一般反向之逆轉來旋轉。這種旋轉速度有時也可以達到定速旋轉的40%。
本發明所揭示之啟動方法係一種即使在此逆轉之狀況，且兩部以上無感應器之PMSM情況下，可確實讓單一之轉換電源同步並穩定啟動。
如果兩部之電風扇為各別電源(各別所用之轉換裝置)，以不同之轉速(例如一部為－N3 min－1 ，另1部為－N4 min－1 )旋轉，且為1C1M情況時，就要事先連接兩部PMSM各相之線圈間，再利用以流到逆轉所產生之兩部PMSM間之電流產生發電制動，並以兩部PMSM各別旋轉接近中間－N5 min－1 之相同轉速讓兩部PMSM保持為同步狀態，也就是於一部PMSM中即可做出能判斷出兩部PMSM之狀態。
這種狀態下檢測出從PMSM所產生之電壓、頻率，並從IGBT電路藉由施加一對應到從IGBT之電壓讓兩部PMSM同時同步而能將轉速加速到－N5 min－1 (逆轉)~0min－1 (停止)~N0 min－1 (定速旋轉)。
如果要進一步詳細說明，即於兩部PMSM(a)(b)情況下(1C2M)，及從IGBT電路之輸出端中各別要事先連結有PMSM之三相端子。因此，為了要以任一理由來停止此裝置，而如果一旦中斷IGBT電路之輸出，則PMSM(a)(b)就成為N0 min－1 (定速旋轉)~0min－1 (停止)~逆轉，但由於兩部馬達為電氣連接，所以即使於逆轉情況下也能保持同步狀態並以－N5 min－1 相同轉速來旋轉。如果於兩部PMSM之間為非連接且為單獨運轉情況下，則PMSM(a)(b)將會藉由各風扇特性等差異而各自以－N3 min－1 、－N4 min－1 不同之轉速旋轉，但如果有電氣性連接之情況下，由於流動有制動電流，所以會產生電氣制動扭矩並能以－N3 min－1 與－N4 min－1 中間之－N5 min－1 轉速來同步運轉。
因此，從電盤就可檢測到此時PMSM所產生之電壓及頻率(PMSM係用來作為發電機)且轉換裝置施加有對應到電壓5V之逆轉磁場之三相電壓及頻率，及流動既定之電流讓電源同步化，之後切換電源之二相再藉由轉成正向之旋轉磁場即可移動到0min－1 之狀態。
以上之程序中，就可讓無感應器之PMSM從逆轉狀態下啟動。其最大特徵非僅限於一部PMSM，也可用於複數部之PMSM。
逆轉時的同步化現象，大約類似從0min－1 時啟動時之同步化現象。如圖四所示，當往順時鐘方向旋轉時，則逆轉方向就成反時鐘方向，而當PMSM如果為兩部時，就會如前述同步且產生一以－N5 min－1 旋轉之逆轉磁場，所以要激發定子線圈之頻率f5 為f5 ＝PN5/120(Hz)(P為磁極數目)，其中ω5 ＝2f5 ，針對從藉由線圈端子所檢測出之頻率求出之角速度ω5 即可判斷出，如果為逆轉磁場且位於角速度ω5 ±(0~ω1 )之範圍來作為從轉換裝置施加之電源，即可同步化。其中ω1 為同步化容許角速度。實際上重要為施加一ω5 ±△ω1 (ω1 <ω1 )之角速度會更容易且確實同步化。藉由施加電壓，當然會流過於1)所述之同步化所需電流之電壓。茲參考圖五之向量。
圖四(b)為表示於同步化時所產生轉換裝置輸出之逆轉磁場之電流方向。因此，同步化後立刻藉由切換成圖四(c)之V、W向量改變成正向磁場，並將轉速從－N5 min－1 回復到0min－1 。即使為複數部之PMSM也可容易且確實進行上述之程序。從0min－1 啟動將適用於1)所述之同步啟動方法。
[實施例四]
本實施例中，將針對用來作為控制小於定速旋轉70%以下時之穩定化對策方法加以說明。
當轉速小於定速旋轉時，特別為電風扇等負載情況下，此負載扭矩將會以此轉速之二次方比例降低。因此，作為PMSM必要之電流也會與扭矩成正比逐漸降低。若PMSM之內部相位差角δ縮小，如果為1CXM情況且兩部以上PMSM連接有一部之轉換電源，則會大幅降低電流值之狀態以產生因各自電風扇負載特性差異而導致內部相位差角不同所產生之振動，而發生運轉不穩定的現象。所以可利用轉換裝置之IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)電路輸出端來檢測同步運轉中兩部以上PMSM之電壓、頻率、電流值，並且讓從轉換裝置所供應之電流相位超前比PMSM之產生電壓15。以上，在藉由加大內部相位差角δ來增加電流，則不會發生震動、非同步、失速等現象運轉兩部以上PMSM。
一般而言，於定速旋轉(定速旋轉速度)中，為了讓PMSM產生最有效率運轉，大都會採用直樞電流Id＝0來控制(控制讓馬達產生電壓與電流之相位相同)。這種情況下由於電流為最小值，因此若並連兩部以上之PMSM運轉時，如上所述當降低轉速運轉時就會提高振動或非同步之可能性。為了改善這種現象，如果將電流之相位角超前產生電壓，則讓內部相位差角δ提高到δ±△δ，另外，由於電流值也加大，所以可藉由增加I2 R之耗損等來降低因為負載特性差異所產生兩部PMSM(2部之情況時)的有效輸出、輸入電流，進而控制振動或非同步現象。相位角為大於15°以上最好為大於20°以上，即可期望穩定控制之效果。
[實施例五]
本實施例針對發生故障時可安全停止PMSM之方法。
不但可利用轉換裝置之IGBT電路檢測出對應到PMSM轉速所產生之頻率之電壓、電流，同時也能夠利用IGBT電路檢測出於同步運轉中兩部以上之PMSM中，如果有一部因為故障等因素從同步速度失速降低旋轉速度產生不同之頻率電流，而中斷轉換裝置之輸出，能安全的中斷另外一部PMSM之旋轉。
例如當兩部PMSM運轉時，若其中一部因軸承受損等因素而從同步速度失速逼近停止降低旋轉速度時，則PMSM會產生對應到此旋轉速度之頻率電壓，而此電流即流入轉換裝置之IGBT電路，及另一部所產生不同頻率之電流，因此可利用IGBT來檢測出此電流，中斷轉換裝置之輸出也可安全的停止此裝置。此外如果可以早期安全中斷前述發生故障馬達之其中一部，由於從IGBT電路流過之電流較大，所以也可利用OCR(Over Current Relay)電路停止。
[產業上之可利用性]
本發明之控制方法係利用信賴性高且構造容易，同時具降低成本之優點來廣泛利用於有兩部以上無感應器式之PMSM環境中。
電源．．．()
電源．．．(轉換裝置)
PMSM．．．()
PMSM．．．(馬達)
圖一 於1C1M中啟動時之等效電路實施例圖二 於1CXM中之電路實施例圖三 實施例二同步啟動方法之原理圖圖四 逆轉時之同步化原理圖圖五 施加到逆轉時之電壓向量圖圖六 同步啟動方式之原理圖
電源．．．()
電源．．．(轉換裝置)
PMSM．．．()
PMSM．．．(馬達)

Claims (4)

  1. 一種無感應器式永久磁鐵同步馬達(PMSM)之控制方法，其係並聯於單一轉換裝置且以三相交流電源為動力之兩部以上無感應器式永久磁鐵同步馬達，其特徵為，將以三相交流電源為動力之兩部以上無感應器式永久磁鐵同步馬達並聯於單一轉換裝置，當前述兩部以上PMSM啟動時，藉由前述單一之轉換裝置，施加數秒鐘前述PMSM之額定頻率1~3%內之超低頻三相交流電流，待前述兩部以上PMSM確實以低速同步啟動後，再藉由前述單一轉換裝置，再逐漸提高電源之頻率到前述兩部以上PMSM之額定頻率，藉此能回避因PMSM之同步化失敗所造成之不能轉動，且能達到額定轉速。
  2. 一種無感應器式永久磁鐵同步馬達之控制方法，其中，在各相間連接並聯於單一轉換裝置之兩部以上PMSM之三相線圈，且在前述PMSM間使產生電氣制動電流，藉此讓所有PMSM能在逆轉狀態下以相同轉速進行同步化，檢測出前述同步轉速中PMSM所產生之電壓、頻率，並從轉換裝置藉由施加其角速度±容許角速度之頻率電壓、電流而與電源同步化後，再利用轉換成正轉方向之旋轉磁場來鎖住停止狀態，即可於逆轉狀態中達到額定轉速。
  3. 一種無感應器式永久磁鐵同步馬達之控制方法，其中，在轉換裝置之IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)電路之輸出側，檢測出並聯於單一轉換裝置，並使同步運轉中兩部以上之PMSM轉速降低且負載扭矩減低之狀態下，進行運轉時所產生之電壓、頻率及電流值，同時可將由前述轉換裝置所提供之電流相位比前述PMSM所產生之電壓超前15°以上之相 位，且增大內部相位差角δ，藉此能讓兩部以上之PMSM不會產生震動、非同步、失速等現象來進行運轉。
  4. 一種無感應器式永久磁鐵同步馬達之控制方法，其中，能利用轉換裝置之IGBT電路檢測出對應於PMSM轉速所產生之頻率、電壓、電流，並且能利用IGBT電路檢測出產生異常之PMSM所產生之異常頻率之電壓、電流，且可利用前述IGBT電路檢測出，並聯於單一轉換裝置且同步運轉中兩部以上PMSM中之一部因故障等原因從同步速度變成非同步而降低轉速時所產生之異常頻率之電流，而遮斷前述轉換裝置之輸出，進而能安全的停止完整之PMSM轉動。
TW096114895A 2006-11-07 2007-04-27 無感應器式永久磁鐵同步馬達（pmsm）之同步啟動方法 TWI431924B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006301032A JP4295306B2 (ja) 2006-11-07 2006-11-07 センサーレスの永久磁石同期電動機（ｐｍｓｍ）の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200824258A TW200824258A (en) 2008-06-01
TWI431924B true TWI431924B (zh) 2014-03-21

Family

ID=39405372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096114895A TWI431924B (zh) 2006-11-07 2007-04-27 無感應器式永久磁鐵同步馬達（pmsm）之同步啟動方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4295306B2 (zh)
KR (1) KR101307024B1 (zh)
CN (1) CN101179250B (zh)
TW (1) TWI431924B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355185B (zh) * 2011-09-24 2013-12-25 国网电力科学研究院 抽水蓄能机组静止变频启动超低频阶段控制方法
CN103684118B (zh) * 2012-08-31 2016-07-06 安川电机（中国）有限公司 多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置
KR101664559B1 (ko) * 2014-09-25 2016-10-10 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 냉시동 운전 장치 및 방법
CN108039849B (zh) * 2017-12-20 2021-06-25 常州市裕成富通电机有限公司 一种用于电动汽车的感应电机驱动系统及其快速起动方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0870594A (ja) * 1993-03-31 1996-03-12 Kasuga Denki Kk インバ−タの電圧低下又は瞬停再始動方法
JP4147383B2 (ja) * 2002-06-11 2008-09-10 富士電機機器制御株式会社 Ｄｃブラシレスモータの並列駆動回路
JP2005051975A (ja) 2003-07-14 2005-02-24 Fumito Komatsu 同期モータの並列運転回路
JP4733948B2 (ja) * 2004-09-14 2011-07-27 株式会社東芝 インバータ駆動ブロワ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101307024B1 (ko) 2013-09-11
TW200824258A (en) 2008-06-01
CN101179250B (zh) 2012-08-15
KR20080041547A (ko) 2008-05-13
JP4295306B2 (ja) 2009-07-15
JP2008118801A (ja) 2008-05-22
CN101179250A (zh) 2008-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6528967B2 (en) Permanent magnet brushless electric motor system and method of using same
US7501799B2 (en) Engine start system with a regulated permanent magnet machine
US7116073B1 (en) Methods and apparatus for controlling a motor/generator
TW201830846A (zh) 用於啟動同步馬達的系統及方法
JP2002252996A (ja) 同期モータの起動制御方法と制御装置
US10879822B2 (en) Method for starting up a permanent-magnet synchronous machine, and permanent-magnet synchronous machine
EP1792392A1 (en) Power converter controlling apparatus and method applying a fault protection scheme in a motor drive system
Iura et al. An estimation method of rotational direction and speed for free-running ac machines without speed and voltage sensor
Baratieri et al. An IF starting method for smooth and fast transition to sensorless control of BLDC motors
TWI431924B (zh) 無感應器式永久磁鐵同步馬達（pmsm）之同步啟動方法
JP2018204878A (ja) 空気調和機および空気調和機の制御方法
CN102904510A (zh) 永磁单相同步电动机启动方法及实现该方法的电子设备
JP6884916B1 (ja) モータ駆動装置および冷凍機器
JP2021038916A (ja) 空気調和機
JP2000228898A (ja) 同期モータの群運転制御方法及びシステム
EP1753123B1 (en) Methods and apparatus for controlling a motor/generator
JP2000166294A (ja) 同期モータの群運転制御方法及びシステム
JP4281376B2 (ja) 電動機の駆動装置
JPH09327194A (ja) ブラシレスモータの制御方法
JP2006149122A (ja) 同期電動機の駆動装置
JP2000166295A (ja) 同期モータの群運転制御方法及びシステム
JP2008167553A (ja) 同期モータの制御方法および制御装置
JP2006340422A (ja) Ｄｃブラシレスモータの制御装置
JP2008154326A (ja) １台のインバータにて２台以上のｐｍｓｍを運転する際の低速度且つ低負荷運転時の乱調・脱調を防止する運転方法
JP2023080554A (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees