JPH04322191A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents

同期電動機の制御装置

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JPH04322191A
JPH04322191A JP3088148A JP8814891A JPH04322191A JP H04322191 A JPH04322191 A JP H04322191A JP 3088148 A JP3088148 A JP 3088148A JP 8814891 A JP8814891 A JP 8814891A JP H04322191 A JPH04322191 A JP H04322191A
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多々良 真司
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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]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期電動機をサイクロコ
ンバータやインバータ等の可変電圧、可変周波数電源で
駆動する際の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期電動機を可変電圧、可変周波数で駆
動する方式には他励転流を用いた無整流子電動機やベク
トル制御を用いた駆動方式がある。このうちベクトル制
御は高性能な駆動が可能で、速い応答や精密な制御を要
する分野に適用されている。従来のベクトル制御方式の
例を図4に示す。
【0003】図4は、同期電動機を自動界磁弱め方式を
用いて速度制御を行う場合の例で、同期電動機2の界磁
巻線21は界磁用の電力変換器4により直流励磁され、
電力変換器1から駆動電力が供給される。速度制御部4
0は速度基準ω* と同期電動機2の速度検出信号ωを
比較してトルク基準T* を出力する。速度検出信号ω
は同期電動機2の回転角度を検出する位置検出器3の信
号θを微分器41で微分して得られる。関数器42は速
度検出信号ωに応じて磁束基準φ* を出力し自動界磁
弱めを可能にし、関数器43は同期電動機の特性からφ
* に応じた界磁電流基準If * を出力する。また
、除算器44はT* をφ* で除算して電流基準iT
 * を出力する。
【0004】同期電動機2の電機子電流と界磁電流は電
流検出器11,12で検出される。一方、位置検出器3
と位置演算器5では同期電動機の回転子磁極の位置を演
算する。電流検出器11で検出した三相電機子電流は、
dq軸電流演算器13で位置演算器5からの位置信号と
ともにdq軸上での電流検出値id ,iq として演
算される。この値と界磁電流検出値if とから磁束演
算器6により電機子磁束が演算される。磁束演算器6で
は、検出電流と磁極位置から回転子磁極に並行なd軸磁
束φdと、これに直行するq軸磁束φq 及び合成磁束
ベクトルの角度δを演算する。電流基準演算器7ではト
ルク電流指令iT * と角度δとから磁束方向に直行
する電機子電流基準値id * ,iq * を演算す
る。磁束演算器6は、図5に示すようにdq軸上で表し
た同期電動機の電圧方程式から出発し、dq軸上の磁束
を演算する演算式をブロック図で表したものである。d
軸磁束φd とq軸磁束φq は次式で示される。       φd =Lad(1+Td2S)/(1+
Td1S)×(id +if )          
  +1a ×(id +if )         
                   (1)   
   φq =Laq(1+Tq2S)/(1+Tq1
S)×iq +1a ×iq            
                         
                        (
2)
【0005】ここでSはラプラス演算子、Lad,
Laqはdq軸の相互インダクタンス、1aは電機子も
れインダクタンス、Ta1,Ta1はそれぞれdq軸の
ダンパ抵抗と同期インダクタンスにかかわる時定数、T
d2,Tq2はそれぞれdq軸のダンパ抵抗とダンパも
れインダクタンスにかかわる時定数である。d軸磁束φ
d は、界磁電流if とd軸電機子電流id の和か
ら演算され、q軸磁束φq はq軸電流iq から演算
される。δは磁束のd軸方向に対する角度で、       δ=tan−1(Φq /Φd )   
                         
  (3)で演算される。図4の電流基準演算器7は、
トルク分電流基準iT * と角度δから、dq軸の電
流基準id * ,iq * を次式により演算する。       id * =−iT * ・sinδ  
                         
   (4)      iq * =  iT * 
・cosδ                    
          (5)
【0006】なわち、トル
ク分電流は演算された磁束と直行するように指令する。 演算された電流基準値は検出値と比較され、増幅器9に
よってdq軸の電圧基準値vd* ,vq * として
出力される。増幅器9は通常比例積分器により構成され
る。この電圧基準値は位置演算器5の出力との合成で三
相巻線電圧指令vu * ,vv *,vw * を得
る。この値は回転電気角周波数で変化する交流量となり
、電力変換器1を介して同期電動機2に加えられる。
【0007】一方同期電動機の界磁電流if は基準値
if * と比較され、その偏差に応じて増幅器10に
より界磁電圧基準vf * を得て、界磁用電力変換器
4を介して制御される。
【0008】このように、電機子電流と界磁電流とから
dq軸上の磁束を演算し、電機子のトルク分電流を、演
算した磁束と直行するように流すことにより、同一の電
機子電流でも高いトルクが得られる。なお、ベクトル制
御方式については、B.K.Bose著Power  
Electronics  and  AC  Dri
vesにも記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】弱め界磁範囲での速度
制御では、電機子電圧を一定に保ち界磁電流により速度
制御を行うので、弱め界磁による速度制御範囲が広い場
合には界磁電流が非常に小さくなる。例えば弱め界磁範
囲が1:5の場合は、定格時の電流に対して1/5以下
の界磁電流となる。このような領域で大きな負荷変動が
発生すると電機子電流が大きく変化し電機子反作用によ
り界磁電流に大きな影響が生じる。この場合、図6に示
すように界磁電流if が減少する方向に電機子反作用
が生じたとき、電動機速度が不安定になる現象が生じる
【0010】一般に、界磁回路は一方向の電流を流すよ
うに構成されているため、上記の電機子反作用が大きく
なり、界磁電流を零以下に抑えこむと、界磁電流は負の
電流を流せないため、界磁制御が不能となる。このため
磁束が基準通り確立できなくなり急峻な負荷変動に対し
、所定のトルクを出せないことにもなる。従って界磁範
囲の広い高速度では安定な制御ができない。
【0011】また、そのエネルギーが大きい場合は、界
磁電流が負側に流れないため蓄積されて界磁過電圧とな
り界磁回路の半導体素子を破壊してしまう恐れがある。 従って弱め界磁範囲の広い高速度のシステムには適用で
きなかった。
【0012】本発明は上記欠点を改良するためになされ
たもので、弱め界磁の広い制御範囲において大きな負荷
変動に対しても制御不能やトルク不足となることなく安
定に運転することのできる高性能の同期電動機の制御装
置を提供することを目的としている。 [発明の構成]
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すめため、可変電圧可変周波数の電力を同期電動機に
供給する制御電源部と、該同期電動機の界磁巻線に可変
の界磁電流(if )を供給する励磁電源部と、該同期
電動機の電機子電流と回転子の位置から該回転子の磁極
と同方向(d軸)及び直交方向(q軸)のdq軸電流成
分(id ,iq )を得る電流演算部と、該dq軸電
流成分(id ,iq )と該界磁電流(if )から
該同期電動機の磁束を模擬する磁束演算部と、速度指令
と該同期電動機の検出速度を比較して電流指令を得る速
度制御部と、該電流指令と該磁束演算部の出力からdq
軸電流指令(id * ,iq* )を得る電流指令演
算部と、該dq軸電流指令と該dq軸電流成分(id 
,iq )の偏差に応じて該制御電源部に対する電圧指
令を得る電圧指令演算部と、該検出速度に応じて該励磁
電源部に対する界磁電流指令(if * )を得る界磁
電流指令部を備え、自動弱め界磁により速度を制御する
装置において、該界磁電流指令(if * )に対し部
分的あるいは全体的に増加した界磁電流指令(if2*
 )を得る補償手段を設け、該界磁電流指令(if2*
 )を実際の界磁電流指令とするように構成する。
【0014】
【作用】上記補償手段により最小界磁電流を所定値に制
限し電機子反作用が生じたときにも界磁電流が零になら
ないようにする。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す構成図である
【0016】図1において、界磁電流補償器30が新に
設けられた要素である他の要素は図4で示したものと同
一である。界磁電流補償器30は界磁電流指令if *
 を補償して実際の界磁電流指令if2* を得るもの
で、その補償の例を図2に示す。この補償特性C1 ,
C2 は界磁電流補償器30の入力である界磁電流基準
if *を横軸にとり、出力if2* を縦軸にした関
数を示している。補償特性C1 の場合
【0017】界磁電流基準if * が最低界磁電流制
限値ifMINより小さい場合は、if2* をifM
INの値に制限する。if * がifMINより大き
い場合はif2* =if * となるように関数を決
定する。
【0018】この最低界磁電流制限値ifMINは弱め
界磁領域において大きな負荷がかかっても電機子反作用
で、界磁電流が零以下とならないように設定するもので
ある。
【0019】このように界磁電流if * が小さい領
域で最低界磁電流制限値ifMINにより増加した界磁
電流if は、磁束演算器6に入力され、図5のブロッ
ク図により内部相差角δが演算され、界磁電流の増加分
だけd軸磁束φd が増大し、内部相差角が開くことに
なり、電流基準演算器7を介してd軸電流id * が
増加させられる。
【0020】このid * の増加分が減磁作用として
界磁電流if * の増加による磁束と相殺されるため
、磁束を増加することなく制御できる。このことにより
、出力電圧は一定に保たれるため電圧過大となることは
ない。
【0021】最低界磁電流制限値ifMINを適当に設
定することにより、弱め界磁範囲の広い高速領域におい
ても電機子反作用により界磁電流が零となってならない
ため界磁制御が安定に行なえる。従って大きな負荷変動
に対しても安定な制御特性が実現できる。この様子を図
3に示す。実線は本実施例による特性で点線は従来の特
性を示す。また、補償特性C2 のように界磁電流if
 * に対し、最低界磁電流ifMINをバイアスする
だけでも同様の効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、弱め界磁範囲の広い高
速運転において急峻な負荷変動が生じても制御不能やト
ルク不足となることなく安定した速度制御を行うことの
できる同期電動機の制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】上記実施例の補償特性図。
【図3】上記実施例の効果を説明するための特性図。
【図4】従来装置の構成図。
【図5】磁束演算器のブロック図。
【図6】従来装置の問題を説明するための特性図。
【符号の説明】
1…電力変換器          2…同期電動機3
…位置検出器          4…界磁用電力変換
器5…位置演算器          6…磁束演算器
7…電流基準演算器      9,10…増幅器11
,12…電流検出器      13…dq軸電流演算
器14…座標変換器          21…界磁巻
線30…界磁電流補償器      40…速度制御部
41…微分器              42,43
…関数器44…除算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  可変電圧可変周波数の電力を同期電動
    機に供給する制御電源部と、該同期電動機の界磁巻線に
    可変の界磁電流(if )を供給する励磁電源部と、該
    同期電動機の電機子電流と回転子の位置から該回転子の
    磁極と同方向(d軸)及び直交方向(q軸)のdq軸電
    流成分(id ,iq)を得る電流演算部と、該dq軸
    電流成分(id ,iq )と該界磁電流(if )か
    ら該同期電動機の磁束を模擬する磁束演算部と、速度指
    令と該同期電動機の検出速度を比較して電流指令を得る
    速度制御部と、該電流指令と該磁束演算部の出力からd
    q軸電流指令(id * ,iq * )を得る電流指
    令演算部と、該dq軸電流指令と該dq軸電流成分(i
    d ,iq )の偏差に応じて該制御電源部に対する電
    圧指令を得る電圧指令演算部と、該検出速度に応じて該
    励磁電源部に対する界磁電流指令(if * )を得る
    界磁電流指令部を備え、自動弱め界磁により速度を制御
    する装置において、該界磁電流指令(if * )に対
    し部分的あるいは全体的に増加した界磁電流指令(if
    2* )を得る補償手段を設け、該界磁電流指令(if
    2* )を実際の界磁電流指令とすることを特徴とする
    同期電動機の制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7455133B2 (en) 2005-03-14 2008-11-25 Hitachi, Ltd. Electric four-wheel drive vehicle and control unit for same
JP2009183051A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 同期機の制御装置
CN103988420A (zh) * 2011-11-30 2014-08-13 三菱电机株式会社 电车用逆变器装置
CN108322125A (zh) * 2018-01-25 2018-07-24 上海电气富士电机电气技术有限公司 一种同步电机的转矩响应控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7455133B2 (en) 2005-03-14 2008-11-25 Hitachi, Ltd. Electric four-wheel drive vehicle and control unit for same
JP2009183051A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp 同期機の制御装置
CN103988420A (zh) * 2011-11-30 2014-08-13 三菱电机株式会社 电车用逆变器装置
KR20140101386A (ko) * 2011-11-30 2014-08-19 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전기차용 인버터 장치
EP2787623A4 (en) * 2011-11-30 2015-09-30 Mitsubishi Electric Corp INVERTER APPARATUS FOR AN ELECTRIC VEHICLE
US9350283B2 (en) 2011-11-30 2016-05-24 Mitsubishi Electric Corporation Inverter device for electric vehicle
CN108322125A (zh) * 2018-01-25 2018-07-24 上海电气富士电机电气技术有限公司 一种同步电机的转矩响应控制方法

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