JP2003111499A - 同期機の制御装置 - Google Patents
同期機の制御装置Info
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- JP2003111499A JP2003111499A JP2001295806A JP2001295806A JP2003111499A JP 2003111499 A JP2003111499 A JP 2003111499A JP 2001295806 A JP2001295806 A JP 2001295806A JP 2001295806 A JP2001295806 A JP 2001295806A JP 2003111499 A JP2003111499 A JP 2003111499A
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流に応じたインダクタンスを計測すること
にある。 【解決手段】ｄ軸から任意の位相だけずれた方向に交番
する電圧を固定子から印加して，ｄ軸の電流成分ｉｄと
ｑ軸の電流成分ｉｑの値に応じたｄ軸のインダクタンス
Ｌｄとｑ軸のインダクタンスＬｑを求めるインダクタン
ス計測器８と，前記ｉｄとｉｑの値に応じて前記インダ
クタンス計測器で計測された前記Ｌｄ，Ｌｑを記憶する
インダクタンステーブル９とを備えたものである。
にある。 【解決手段】ｄ軸から任意の位相だけずれた方向に交番
する電圧を固定子から印加して，ｄ軸の電流成分ｉｄと
ｑ軸の電流成分ｉｑの値に応じたｄ軸のインダクタンス
Ｌｄとｑ軸のインダクタンスＬｑを求めるインダクタン
ス計測器８と，前記ｉｄとｉｑの値に応じて前記インダ
クタンス計測器で計測された前記Ｌｄ，Ｌｑを記憶する
インダクタンステーブル９とを備えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】同期電動機や同期発電機等の
同期機の制御装置において，制御に用いる前記同期機の
インダクタンスを計測する機能に関するものである。
同期機の制御装置において，制御に用いる前記同期機の
インダクタンスを計測する機能に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば永久磁石形同期電動機の場合，回
転子の磁気的突極性があるために，一般に永久磁石によ
る磁界方向のインダクタンスが小さくそれと直交する方
向のインダクタンスが大きい。そこで永久磁石による磁
界方向をｄ軸と定義し，それと直交する方向をｑ軸と定
義する。そしてｄ軸のインダクタンスをＬｄ，ｑ軸のイ
ンダクタンスをＬｑ，永久磁石の磁束をφとすると永久
磁石形同期電動機の出力トルクＴは（１）式で表され
る。また，永久磁石形同期電動機の銅損を最小にするに
は，ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとの関係は（２）式を
満たす必要がある。つまり所望の出力トルクＴが得られ
しかも銅損最小とするには，（１）式と（２）式を同時
に満たすｉｄとｉｑを永久磁石形同期電動機に流せばい
いことになる。
転子の磁気的突極性があるために，一般に永久磁石によ
る磁界方向のインダクタンスが小さくそれと直交する方
向のインダクタンスが大きい。そこで永久磁石による磁
界方向をｄ軸と定義し，それと直交する方向をｑ軸と定
義する。そしてｄ軸のインダクタンスをＬｄ，ｑ軸のイ
ンダクタンスをＬｑ，永久磁石の磁束をφとすると永久
磁石形同期電動機の出力トルクＴは（１）式で表され
る。また，永久磁石形同期電動機の銅損を最小にするに
は，ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑとの関係は（２）式を
満たす必要がある。つまり所望の出力トルクＴが得られ
しかも銅損最小とするには，（１）式と（２）式を同時
に満たすｉｄとｉｑを永久磁石形同期電動機に流せばい
いことになる。
【０００３】
【数１】
【０００４】このことは永久磁石形同期発電機において
も同様であり，（２）式を満たすｉｄとｉｑを永久磁石
形同期発電機に流せば銅損が最小となるので，前記発電
機の損失が銅損のみとすれば前記発電機を最大効率で運
転できるようになる。
も同様であり，（２）式を満たすｉｄとｉｑを永久磁石
形同期発電機に流せば銅損が最小となるので，前記発電
機の損失が銅損のみとすれば前記発電機を最大効率で運
転できるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記ｄ軸インダクタン
スＬｄやｑ軸インダクタンスＬｑのそれぞれが，前記永
久磁石形同期電動機や永久磁石形同期発電機の回転子や
固定子の磁気飽和により，ｉｄやｉｑに依存して大きく
変化することが知られている。よって，（１）式や
（２）式にはｄ軸のインダクタンスＬｄやｑ軸のインダ
クタンスＬｑが使用されているので，ｉｄやｉｑに応じ
たＬｄやＬｑの値を正しく認識していないと（１）式や
（２）式に用いるＬｄやＬｑに誤差を生じ，永久磁石形
同期電動機や永久磁石形同期発電機において所望のトル
クが得られなくなり，また銅損最小の運転ができなくな
る。
スＬｄやｑ軸インダクタンスＬｑのそれぞれが，前記永
久磁石形同期電動機や永久磁石形同期発電機の回転子や
固定子の磁気飽和により，ｉｄやｉｑに依存して大きく
変化することが知られている。よって，（１）式や
（２）式にはｄ軸のインダクタンスＬｄやｑ軸のインダ
クタンスＬｑが使用されているので，ｉｄやｉｑに応じ
たＬｄやＬｑの値を正しく認識していないと（１）式や
（２）式に用いるＬｄやＬｑに誤差を生じ，永久磁石形
同期電動機や永久磁石形同期発電機において所望のトル
クが得られなくなり，また銅損最小の運転ができなくな
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では，前記問題点
を解決するために，請求項１において，同期電動機に電
力を供給する電力変換器と前記同期電動機の回転子の突
極性から生じるインダクタンスの分布において最もイン
ダクタンスが小さい方向をｄ軸としそれと直交する軸を
ｑ軸としたｄｑ軸を回転子に設け，前記同期電動機にお
ける前記ｄ軸のインダクタンスと前記ｑ軸のインダクタ
ンスを用いた電動機制御器により前記電力変換器を介し
て前記同期電動機の挙動を制御する同期機の制御装置に
おいて，前記ｄ軸から任意の位相だけずれた方向に交番
する電圧を固定子から印加して，前記ｄ軸の電流成分ｉ
ｄと前記ｑ軸の電流成分ｉｑの値に応じた前記ｄ軸のイ
ンダクタンスＬｄと前記ｑ軸のインダクタンスＬｑを求
めるインダクタンス計測器と，前記ｉｄとｉｑの値に応
じて前記インダクタンス計測器で計測された前記Ｌｄ，
Ｌｑを記憶するインダクタンステーブルとを備える。ま
た請求項２において，前記同期電動機の代わりに同期発
電機を適用する。
を解決するために，請求項１において，同期電動機に電
力を供給する電力変換器と前記同期電動機の回転子の突
極性から生じるインダクタンスの分布において最もイン
ダクタンスが小さい方向をｄ軸としそれと直交する軸を
ｑ軸としたｄｑ軸を回転子に設け，前記同期電動機にお
ける前記ｄ軸のインダクタンスと前記ｑ軸のインダクタ
ンスを用いた電動機制御器により前記電力変換器を介し
て前記同期電動機の挙動を制御する同期機の制御装置に
おいて，前記ｄ軸から任意の位相だけずれた方向に交番
する電圧を固定子から印加して，前記ｄ軸の電流成分ｉ
ｄと前記ｑ軸の電流成分ｉｑの値に応じた前記ｄ軸のイ
ンダクタンスＬｄと前記ｑ軸のインダクタンスＬｑを求
めるインダクタンス計測器と，前記ｉｄとｉｑの値に応
じて前記インダクタンス計測器で計測された前記Ｌｄ，
Ｌｑを記憶するインダクタンステーブルとを備える。ま
た請求項２において，前記同期電動機の代わりに同期発
電機を適用する。
【０００７】
【発明の実施の形態】発明の実施例を図１に示し，この
図に基づいて説明する。電力変換器１は永久磁石形同期
電動機２に電力を供給する。ｄ軸位相推定器６は永久磁
石形同期電動機２の回転子の突極性から生じるインダク
タンスの分布において最もインダクタンスが小さい方向
であるｄ軸の位相θを推定または検知する。例えば永久
磁石形同期電動機２の回転子に位置検出器を取り付けれ
ば容易にｄ軸の位相を検知できる。電流成分変換器７
は，電流検出器３の出力である永久磁石形同期電動機２
の固定子電流を入力して，ｄ軸位相推定器６出力のｄ軸
位相θに基づいてｄ軸成分電流ｉｄとｑ軸成分電流ｉｑ
に分けて出力する。電動機制御器１１は電流指令生成器
４と電流制御器５で構成される。電流指令生成器４は，
（１）式と（２）式に基づいて永久磁石形同期電動機２
の出力トルクが所望の値Ｔとなり，永久磁石形同期電動
機２の銅損が最小となるようなｄ軸電流指令ｉｄｒとｉ
ｑｒを出力する。電流制御器５は，ｉｄ，ｉｑがそれら
の指令ｉｄｒ，ｉｑｒに追従するような電力変換器１の
制御信号Ｓ０をスイッチ１０を介して電力変換器１へ出
力する。インダクタンステーブル９は，テーブル参照に
よりｉｄ，ｉｑに応じたｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸
インダクタンスＬｑを出力する。
図に基づいて説明する。電力変換器１は永久磁石形同期
電動機２に電力を供給する。ｄ軸位相推定器６は永久磁
石形同期電動機２の回転子の突極性から生じるインダク
タンスの分布において最もインダクタンスが小さい方向
であるｄ軸の位相θを推定または検知する。例えば永久
磁石形同期電動機２の回転子に位置検出器を取り付けれ
ば容易にｄ軸の位相を検知できる。電流成分変換器７
は，電流検出器３の出力である永久磁石形同期電動機２
の固定子電流を入力して，ｄ軸位相推定器６出力のｄ軸
位相θに基づいてｄ軸成分電流ｉｄとｑ軸成分電流ｉｑ
に分けて出力する。電動機制御器１１は電流指令生成器
４と電流制御器５で構成される。電流指令生成器４は，
（１）式と（２）式に基づいて永久磁石形同期電動機２
の出力トルクが所望の値Ｔとなり，永久磁石形同期電動
機２の銅損が最小となるようなｄ軸電流指令ｉｄｒとｉ
ｑｒを出力する。電流制御器５は，ｉｄ，ｉｑがそれら
の指令ｉｄｒ，ｉｑｒに追従するような電力変換器１の
制御信号Ｓ０をスイッチ１０を介して電力変換器１へ出
力する。インダクタンステーブル９は，テーブル参照に
よりｉｄ，ｉｑに応じたｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸
インダクタンスＬｑを出力する。
【０００８】通常は以上の構成で運転されるが，インダ
クタンステーブル９の内容が，無い場合や永久磁石形同
期電動機２に合っていない場合は，永久磁石形同期電動
機２に合った内容に更新する必要があり，その場合は，
スイッチ１０がインダクタンス計測器８の出力のＳ１を
選択して電力変換器１へ出力する。インダクタンス計測
器８は，ｄ軸から任意の位相αだけずれた方向に交番す
る電圧を永久磁石同期電動機２に印加するような制御信
号Ｓ１を出力し，ｉｄとｉｑの値に応じたＬｄとＬｑを
求めてインダクタンステーブル９に出力する。インダク
タンステーブル９は，入力したＬｄ，Ｌｑに内容を更新
する。
クタンステーブル９の内容が，無い場合や永久磁石形同
期電動機２に合っていない場合は，永久磁石形同期電動
機２に合った内容に更新する必要があり，その場合は，
スイッチ１０がインダクタンス計測器８の出力のＳ１を
選択して電力変換器１へ出力する。インダクタンス計測
器８は，ｄ軸から任意の位相αだけずれた方向に交番す
る電圧を永久磁石同期電動機２に印加するような制御信
号Ｓ１を出力し，ｉｄとｉｑの値に応じたＬｄとＬｑを
求めてインダクタンステーブル９に出力する。インダク
タンステーブル９は，入力したＬｄ，Ｌｑに内容を更新
する。
【０００９】以下はインダクタンス計測器８によりｉｄ
とｉｑに応じたＬｄとＬｑを計測する方法例について説
明する。図２は，ｄ軸から４５度程度ずれた位相に矩形
波状の交番した電圧を印加した場合の電圧，電流，磁束
の各軸の波形例を示す。ｄ軸磁束ψｄはｄ軸電圧ｖｄを
時間積分したものであり，ｑ軸磁束ψｑはｑ軸電圧ｖｑ
を時間積分したものである。これらの波形より，図３に
示されるようなグラフが描ける。図３は，横軸をｉｄと
し，縦軸にψｄとｉｑをとっている。ψｄは図３のよう
なヒステリシス曲線となり，左半分のψｄのヒステリシ
ス曲線の平均値である点線を求める。例えばｉｄ＝ｉｄ
１でのＬｄは，点線のｉｄ＝０での交点であるＦ０点と
ｉｄ１での点線の値とを結ぶ直線Ｆ０−Ｆ１の傾きで求
めることができ，その時のｉｑはｉｄ＝ｉｄ１でのｉｑ
の値であるｉｑ１となる。つまり，ｉｄ＝ｉｄ１，ｉｑ
＝ｉｑ１でのＬｄの値は図中の直線Ｆ０−Ｆ１の傾きで
求めることができるわけである。図３と同様に，横軸を
ｉｑとして縦軸にψｑとｉｄをとったグラフを描けば，
例えばｉｑ＝ｉｑ２，ｉｄ＝ｉｄ２でのＬｑの値を求め
ることができる。なお例えば図３におけるｉｑの最大値
より大きなｑ軸電流でのＬｄは，図３からは求めること
ができない。そこで矩形波状の交番した電圧を印加する
ｄ軸からの位相を変えて同様方法でインダクタンスを計
測する。例えば位相を９０度近くにすれば大きなｑ軸電
流が流れるのでより大きなｉｑでのＬｄやＬｑを求める
ことができる。以上により，必要とされるあらゆる各軸
電流でのＬｄとＬｑを求めることができる。
とｉｑに応じたＬｄとＬｑを計測する方法例について説
明する。図２は，ｄ軸から４５度程度ずれた位相に矩形
波状の交番した電圧を印加した場合の電圧，電流，磁束
の各軸の波形例を示す。ｄ軸磁束ψｄはｄ軸電圧ｖｄを
時間積分したものであり，ｑ軸磁束ψｑはｑ軸電圧ｖｑ
を時間積分したものである。これらの波形より，図３に
示されるようなグラフが描ける。図３は，横軸をｉｄと
し，縦軸にψｄとｉｑをとっている。ψｄは図３のよう
なヒステリシス曲線となり，左半分のψｄのヒステリシ
ス曲線の平均値である点線を求める。例えばｉｄ＝ｉｄ
１でのＬｄは，点線のｉｄ＝０での交点であるＦ０点と
ｉｄ１での点線の値とを結ぶ直線Ｆ０−Ｆ１の傾きで求
めることができ，その時のｉｑはｉｄ＝ｉｄ１でのｉｑ
の値であるｉｑ１となる。つまり，ｉｄ＝ｉｄ１，ｉｑ
＝ｉｑ１でのＬｄの値は図中の直線Ｆ０−Ｆ１の傾きで
求めることができるわけである。図３と同様に，横軸を
ｉｑとして縦軸にψｑとｉｄをとったグラフを描けば，
例えばｉｑ＝ｉｑ２，ｉｄ＝ｉｄ２でのＬｑの値を求め
ることができる。なお例えば図３におけるｉｑの最大値
より大きなｑ軸電流でのＬｄは，図３からは求めること
ができない。そこで矩形波状の交番した電圧を印加する
ｄ軸からの位相を変えて同様方法でインダクタンスを計
測する。例えば位相を９０度近くにすれば大きなｑ軸電
流が流れるのでより大きなｉｑでのＬｄやＬｑを求める
ことができる。以上により，必要とされるあらゆる各軸
電流でのＬｄとＬｑを求めることができる。
【００１０】永久磁石形同期発電機の場合は，図１の永
久磁石形同期電動機２を永久磁石形同期発電機に置き換
えることで構成でき，この場合は永久磁石形同期発電機
２から電力変換器１が電力を吸収することになる。
久磁石形同期電動機２を永久磁石形同期発電機に置き換
えることで構成でき，この場合は永久磁石形同期発電機
２から電力変換器１が電力を吸収することになる。
【００１１】
【発明の効果】本発明により，電流の値に応じたインダ
クタンスを用いることができるので，高精度なトルク制
御や損失最小の運転が可能となる。
クタンスを用いることができるので，高精度なトルク制
御や損失最小の運転が可能となる。
【図１】本発明の実施例を表したブロック図である。
【図２】インダクタンス計測器により，インダクタンス
を計測する際の各種波形である。
を計測する際の各種波形である。
【図３】インダクタンス計測器により，各軸電流に応じ
たインダクタンスを求める原理を説明したものである。
たインダクタンスを求める原理を説明したものである。
１・・・電力変換器
２・・・永久磁石形同期電動機または永久磁石形同期発
電機 ３・・・電流検出器 ４・・・電流指令生成器 ５・・・電流制御器 ６・・・ｄ軸位相推定器 ７・・・電流成分変換器 ８・・・インダクタンス計測器 ９・・・インダクタンステーブル １０・・スイッチ １１・・電動機制御器
電機 ３・・・電流検出器 ４・・・電流指令生成器 ５・・・電流制御器 ６・・・ｄ軸位相推定器 ７・・・電流成分変換器 ８・・・インダクタンス計測器 ９・・・インダクタンステーブル １０・・スイッチ １１・・電動機制御器
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA01 DC12 DC14
RR04 TT11 TT15 XA02 XA13
5H576 BB02 DD05 EE01 GG04 JJ03
JJ04 JJ17 KK06 LL22 LL34
LL39 LL41
5H590 AA02 CC02 EB21 FB07 GA04
HA04 HA10 HB03 HB11
Claims (2)
- 【請求項１】 同期電動機に電力を供給する電力変換器
と前記同期電動機の回転子の突極性から生じるインダク
タンスの分布において最もインダクタンスが小さい方向
をｄ軸としそれと直交する軸をｑ軸としたｄｑ軸を回転
子に設け，前記同期電動機における前記ｄ軸のインダク
タンスと前記ｑ軸のインダクタンスを用いた電動機制御
器により前記電力変換器を介して前記同期電動機の挙動
を制御する同期機の制御装置において，前記ｄ軸から任
意の位相だけずれた方向に交番する電圧を固定子から印
加して，前記ｄ軸の電流成分ｉｄと前記ｑ軸の電流成分
ｉｑの値に応じた前記ｄ軸のインダクタンスＬｄと前記
ｑ軸のインダクタンスＬｑを求めるインダクタンス計測
器と，前記ｉｄとｉｑの値に応じて前記インダクタンス
計測器で計測された前記Ｌｄ，Ｌｑを記憶するインダク
タンステーブルとを備えたことを特徴とする同期機の制
御装置。 - 【請求項２】 同期電動機の代わりに同期発電機を適用
することを特徴とした請求項１記載の同期機の制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295806A JP4056237B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 同期機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295806A JP4056237B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 同期機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003111499A true JP2003111499A (ja) | 2003-04-11 |
| JP4056237B2 JP4056237B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=19117168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001295806A Expired - Lifetime JP4056237B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 同期機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4056237B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008092657A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Hitachi Ltd | 永久磁石モータのインダクタンス同定制御装置及びインバータモジュール |
| JP2010119245A (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-27 | Toyota Central R&D Labs Inc | 交流電動機の制御装置 |
| JP2012070526A (ja) * | 2010-09-23 | 2012-04-05 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 誘導性負荷制御装置 |
| WO2012090854A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱重工業株式会社 | ターボチャージャ発電装置 |
| JP2013224672A (ja) * | 2013-08-05 | 2013-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ターボチャージャ発電装置 |
| JP2015154620A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
| JP2016100982A (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | スマック株式会社 | モータ制御装置 |
| JP2017184503A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | アイシン精機株式会社 | 同期電動機制御装置 |
| CN111801886A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-10-20 | 株式会社日立产机系统 | 电力转换装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11757390B2 (en) | 2019-11-01 | 2023-09-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor inductance measurement device, motor drive system, and motor inductance measurement method |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001295806A patent/JP4056237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008092657A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Hitachi Ltd | 永久磁石モータのインダクタンス同定制御装置及びインバータモジュール |
| JP2010119245A (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-27 | Toyota Central R&D Labs Inc | 交流電動機の制御装置 |
| JP2012070526A (ja) * | 2010-09-23 | 2012-04-05 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 誘導性負荷制御装置 |
| CN102893509B (zh) * | 2010-12-27 | 2016-04-27 | 三菱重工业株式会社 | 涡轮增压发电装置 |
| JP2012139072A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ターボチャージャ発電装置 |
| CN102893509A (zh) * | 2010-12-27 | 2013-01-23 | 三菱重工业株式会社 | 涡轮增压发电装置 |
| US9112441B2 (en) | 2010-12-27 | 2015-08-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbo charger generator |
| WO2012090854A1 (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 三菱重工業株式会社 | ターボチャージャ発電装置 |
| JP2013224672A (ja) * | 2013-08-05 | 2013-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ターボチャージャ発電装置 |
| JP2015154620A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
| JP2016100982A (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | スマック株式会社 | モータ制御装置 |
| JP2017184503A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | アイシン精機株式会社 | 同期電動機制御装置 |
| CN111801886A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-10-20 | 株式会社日立产机系统 | 电力转换装置 |
| CN111801886B (zh) * | 2018-06-28 | 2023-08-08 | 株式会社日立产机系统 | 电力转换装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4056237B2 (ja) | 2008-03-05 |
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