JPH04322191A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
同期電動機の制御装置Info
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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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Abstract
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Description
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。
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。
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。
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)
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)
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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]
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。
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。
。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
…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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088148A JP2856564B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088148A JP2856564B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322191A true JPH04322191A (ja) | 1992-11-12 |
| JP2856564B2 JP2856564B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=13934851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3088148A Expired - Lifetime JP2856564B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856564B2 (ja) |
Cited By (4)
| 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 |
| 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 |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP3088148A patent/JP2856564B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| 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 |
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| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2856564B2 (ja) | 1999-02-10 |
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