JPH02276494A

JPH02276494A - 同期電動機の制御装置

Info

Publication number: JPH02276494A
Application number: JP1095210A
Authority: JP
Inventors: Kihei Nakajima; 中島　喜平
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1990-11-13

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）本発明は界磁巻線を有する同期電動機を電圧形インバー
タの電圧と周波数、および界磁電圧を制御して可変速度
で駆動する同期電動機の制御装置に関する。

（従来の技術）永久磁石形回転子を持つ同期電動機を可変速度で駆動す
るいわゆるブラシレスモータは、小容量の用途に多く用
いられている。ポンプやブロアなどを駆動する場合は制
御の応答はそれほど速くする必要はない。このため、電
圧と周波数の比（Ｖ／Ｆ）をほぼ一定の値に保ちながら
制御する方式が用いられる場合が多い。また、ブラシレ
スモータは通常位置検出器を設け、この位置に応じて電
流や電圧を制御する。装置の簡略化や、位置検出器を設
けられないような用途の場合は、位置検出器を設けない
方式も知られており、たとえば特開昭６３−１３６９９
７号公報に開示されている方式があ占。

第４図はその構成図を示したもので、１は直流電源、２
は平滑コンデンサ、３はインバータ、４は永久磁石式同
期電動機、５は周波数演算器、７は積分器、８はＰＷＭ
制御回路、９は電流検出器、ｌＯは無効電流演算器、１
１．１４は加算器、１２は増幅器、１３は係数器である
。

電動機の角周波数基準ω＊をもとに周波数演算器５で変
化率を所定の値以下に抑えて角周波数ωを求め、これを
積分器７で積分してインバータ電圧位相θを与える。電
流検出器９からの電流検出値は、θとの合成で無効電流
１ｄが演算さ゛れる。

この値と基準値１６本とを比較し、その偏差に応じた値
を増幅器１２で演算する。この値と係数器１３によるω
に比例した値とを加えてインバータの変調率Ｍを定める
。θとＭからＰＷＭ制御回路８でパルスを出力し、イン
バータ３の素子にオン・オフの信号を与える。

上記構成における動作について説明する。第２図は電動
機駆動状態でのベクトル図を示したもので、（ａ）は無
負荷状態、（ｂ）は負荷が加わっている状態での特性で
ある。ｅは電動機の逆起電力、■は端子電圧、■は電流
である。同図（ａ）で電流■は逆起動力ｅに対して９０
度遅れで運転されているとする。このとき端子電圧Ｖは
電機子のもれリアクタンスのためｅと同方向で電流の大
きさに比例した値だけ増加する。同図（ｅ）の負荷が加
わっている場合も端子電圧Ｖのｅと同方向の成分の増加
量はｅより９０度遅れの電流の量に比例する値となる。

第４図で示した構成では本ベクトル図のような特性が得
られるが、あらかじめ無効電流を流しておき、電圧を無
負荷時よりも少し大きくしているので、電動機が同期状
態から外れる税調の心配があまりない。

（発明が解決しようとする課題）永久磁石同期電動機は比較的小容量の場合であるが、容
量が大きくなると、界磁巻線を持ったものが多くなる。

界磁巻線のある電動機では、回転数を一定に保った状態
で電圧をほぼ一定の値にするためには負荷の大きさに応
じて界磁電流を変化させなければならない。このため、
電動機の電機子の電圧、周波数の制御とともに界磁巻線
への制御も必要となる。

本発明は位置検出器をもたない界磁巻線付き同期電動機
を安定に可変速駆動することを目的とする。

（発明の構成〕（課題を解決するための手段）この目的を達成するために、本発明では電動機の電流を
検出する電流検出器、電動機の無効電流を演算する無効
電流演算手段、無効電流設定値と演算値とから電機子電
圧の大きさを定める電圧演算手段、電機子電圧が所定の
値となるように界磁巻線に電圧を与える電圧設定手段を
制御回路に具備する可変電圧、可変周波数の制御装置か
らなる。

（作　用）電動機の無効電流が所定の値となるように電機子電圧の
大きさを制御すると共に、この電圧の値が駆動周波数に
比例する値となるように界磁電圧を調整する。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、１５は界磁
巻線付き同期電動機、１Ｂは電圧設定器、１７は加算器
、１８は増幅器、１９は界磁用変換器であり、他の番号
のものは第４図で示したものと同一番号は同一要素に対
応する。

インバータの出力位相は角周波数基準ω＊から駆動角周
波数ωを周波数演算器５で演算し、これを積分器７で積
分して出力位相θを得る。電機子電圧の大きさは、ωか
ら係数器１３を介してωに比例する値と、無効電流基準
値Ｉｄ＊と無効電流演算値１ｄとの偏差から増幅器１２
により無効電流が基準値と等しくなるような値を出力す
る。これら値を加えたものがインバータの変調率Ｍとな
る。

一方ωを入力として、電圧設定器ＩＢにより電動機の電
圧基準７本を演算する。この値とＭとの偏差をとり、増
幅器１８で増幅して界磁電圧の大きさを与える。

以上の説明により、本実施例では無効電流が所定の値と
なるように電動機の電圧が調整され、かつこの電動機電
圧が駆動角周波数に比例するように界磁電圧も調整され
る。

上記構成および作用により、本実施例では無効電流が所
定値に保たれて運転されるので税調に到るような不安定
現象が生じない。また、同一駆動周波数においても負荷
の大きさに応じて界磁電圧が調整されるので、負荷変動
に対しても電圧の変動があまり見られない。

第３図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、２０
は降圧チョッパで、２１はトランジスタ、２２はダイオ
ード、２３はリアクトル、２４は係数器である。他の番
号の要素は第１図、第４図と同一番号のものは同一要素
に対応する。

インバータの入力電圧が降圧チョッパにより変化する場
合の実施例である。インバータの角周波数ωから係数器
２４でωに比例した信号によりトランジスタ２１の通流
幅を制御し、ωに比例したインバータ直流入力電圧を与
える。一方インバータの変調率Ｍは、一定量Ｋを与えて
おき、無効電流が所定の値となるように増幅器１２で演
算した値と合成して与える。ｖＯは例えば零でもよい。

また、界磁制御は増幅器１２の出力が所定の値ｖＯとな
るように行われる。したがって、インバータの変調率Ｍ
は駆動周波数が異なっても一定の値となり、電動機電圧
は降圧チョッパで制御される電圧に比例することとなる
。

変調率Ｍがほぼ一定であることから、ＰＷＭ制御回路８
において高調波が少なくなるようなパルスパターンを演
算しておくことにより、電動機には高調波の少ない波形
を与えることができる。

【発明の効果〕

以上説明したように、本発明では界磁巻線つき同期電動
機の無効電流が所定の値となるように制御するため安定
な運転ができ、かつ界磁電圧も駆動周波数に比例した電
機子電圧となるように制御されるので、電圧変動が少な
い良好な制御装置を実現することができる。

【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図は第１
図の同期電動機のベクトル図、第３図は本発明の他の実
施例を示す構成図、第４図は従来の構成図である。１・・・直流電源３・・・インバータ５・・・周波数演算器７・・・積分器９・・・電流検出器１１、１４．１７・・・加算器１２、１８・・・増幅器　　　１３．２４・・・係数器
１５・・・界磁巻線付き同期電動機１Ｂ・・・電圧設定器　　　１９・・・界磁用変換器２
０・・・降圧チョッパ　　２１・・・トランジスタ２２
・・・ダイオード　　　２３・・・リアクトル２・・・
平滑コンデンサ４・・・永久磁石同期機６・・・電圧発生器８・・・ＰＷＭ制御回路ｌＯ・・・無効電流演算器代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　第子丸　　　健第１図（久）第図第図

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、界磁巻線を有する同期電動機、およ
び界磁巻線に直流電力を供給する界磁用変換器からなる
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インバータ
の電圧の大きさを定める電圧演算器、出力周波数に応じ
た電動機の電圧の大きさを定める電圧設定器、および該
電圧設定器の信号と前記電圧演算器の信号に応じて界磁
用変換器の電圧を定める制御手段を設け、電動機への無
効電流が所定の値となるようにインバータの電圧を制御
し、該電圧が電圧設定器からの電圧となるように界磁用
変換器を制御することを特徴とする同期電動機の制御装
置。