JPH0622594A - 同期電動機の駆動方法 - Google Patents
同期電動機の駆動方法Info
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- JPH0622594A JPH0622594A JP4177064A JP17706492A JPH0622594A JP H0622594 A JPH0622594 A JP H0622594A JP 4177064 A JP4177064 A JP 4177064A JP 17706492 A JP17706492 A JP 17706492A JP H0622594 A JPH0622594 A JP H0622594A
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- synchronous motor
- inverter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータの磁極位置の検出は間接的に行なう
が、同期電動機に上記補助巻線等を設けなくて済むだけ
でなく、磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を
一切設ける必要のない同期電動機の駆動方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 スイッチング素子へゲート信号を分配する回
路から当該ゲート信号と同じ時間巾の各相端子電圧指令
を取り出し、この各相端子電圧指令と電力変換器の直流
入力電圧検出値との乗算値を積分した磁束信号を上記ロ
ータ磁極の位置信号とすることを特徴とする。
が、同期電動機に上記補助巻線等を設けなくて済むだけ
でなく、磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を
一切設ける必要のない同期電動機の駆動方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 スイッチング素子へゲート信号を分配する回
路から当該ゲート信号と同じ時間巾の各相端子電圧指令
を取り出し、この各相端子電圧指令と電力変換器の直流
入力電圧検出値との乗算値を積分した磁束信号を上記ロ
ータ磁極の位置信号とすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子を３
相ブリッジ接続してなる電力変換器により直流を３相の
交流に変換して３相同期電動機の固定子巻線に供給し、
上記電力変換器の出力相を上記同期電動機のロータ磁極
位置に合わせて切り換える同期電動機の駆動方法に関す
る。
相ブリッジ接続してなる電力変換器により直流を３相の
交流に変換して３相同期電動機の固定子巻線に供給し、
上記電力変換器の出力相を上記同期電動機のロータ磁極
位置に合わせて切り換える同期電動機の駆動方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６は同期電動機の従来の駆動回路の１
例を示したものである。同図において、１は定電圧の直
流電流源（例えば、バッテリ）、τ* はトルク指令、Ｉ
* は電流指令、２はトルク指令τ* を電流指令Ｉ* に変
換する変換器、１０は３相のインバータ（図７に示
す）、２０Ａは永久磁石式の３相同期電動機ＳＭであ
る。２１は同期電動機の固定子巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ相巻線
を持つ主巻線）、２２は永久磁石からなる磁石ロータ、
２３は磁極位置検出用の検出巻線（ｕ、ｖ、ｗ相巻線を
持つ補助巻線）である。２４は３相インバータ１０の制
御回路である。２５はΔ→Ｙ変換器、２６は積分器、２
７は極性判別器、２８は論理回路である。検出巻線２３
はターン数の小さい低インピーダンス巻線である。図７
において、Ｔr1〜Ｔr6はトランジスタ、Ｄはダイオー
ド、ｇ1 〜ｇ6 はそれぞれＴr1〜Ｔr6のベースに供給さ
れるベース信号である。
例を示したものである。同図において、１は定電圧の直
流電流源（例えば、バッテリ）、τ* はトルク指令、Ｉ
* は電流指令、２はトルク指令τ* を電流指令Ｉ* に変
換する変換器、１０は３相のインバータ（図７に示
す）、２０Ａは永久磁石式の３相同期電動機ＳＭであ
る。２１は同期電動機の固定子巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ相巻線
を持つ主巻線）、２２は永久磁石からなる磁石ロータ、
２３は磁極位置検出用の検出巻線（ｕ、ｖ、ｗ相巻線を
持つ補助巻線）である。２４は３相インバータ１０の制
御回路である。２５はΔ→Ｙ変換器、２６は積分器、２
７は極性判別器、２８は論理回路である。検出巻線２３
はターン数の小さい低インピーダンス巻線である。図７
において、Ｔr1〜Ｔr6はトランジスタ、Ｄはダイオー
ド、ｇ1 〜ｇ6 はそれぞれＴr1〜Ｔr6のベースに供給さ
れるベース信号である。
【０００３】この構成において、磁石ロータ２２が回転
すると、検出巻線２３の例えばｕ相巻線に対する永久磁
石の角度が変化するので、検出巻線２３のｕ相巻線に鎖
交する磁束量Φが変化し、ｕ相巻線に電圧ｅU が誘起す
る。積分器２６はこの電圧ｅU を積分して、ｓｉｎ波形
の磁束信号ΦU を出力する。極性判定器２７はこの磁束
信号ΦU の正負を判別して判別信号を論理回路２８に与
える。論理回路２８は正極性の磁束信号ΦU を入力する
と、図７のスイッチング素子Ｔr1とＴr6を１２０0 導通
角で導通させるベース信号（図８に示す）を出力し、負
極性の磁束信号ΦU を入力すると、図５のスイッチング
素子Ｔr1とＴr6を１２０0 導通角で導通させるベース信
号を出力する。ｖ相巻線、ｗ相巻線に誘起した電圧も同
様に処理され、この処理結果に基づき論理回路２８がス
イッチング素子Ｔr2〜Ｔr6に対して所定の順序でベース
信号を分配する。
すると、検出巻線２３の例えばｕ相巻線に対する永久磁
石の角度が変化するので、検出巻線２３のｕ相巻線に鎖
交する磁束量Φが変化し、ｕ相巻線に電圧ｅU が誘起す
る。積分器２６はこの電圧ｅU を積分して、ｓｉｎ波形
の磁束信号ΦU を出力する。極性判定器２７はこの磁束
信号ΦU の正負を判別して判別信号を論理回路２８に与
える。論理回路２８は正極性の磁束信号ΦU を入力する
と、図７のスイッチング素子Ｔr1とＴr6を１２０0 導通
角で導通させるベース信号（図８に示す）を出力し、負
極性の磁束信号ΦU を入力すると、図５のスイッチング
素子Ｔr1とＴr6を１２０0 導通角で導通させるベース信
号を出力する。ｖ相巻線、ｗ相巻線に誘起した電圧も同
様に処理され、この処理結果に基づき論理回路２８がス
イッチング素子Ｔr2〜Ｔr6に対して所定の順序でベース
信号を分配する。
【０００４】上記従来のものは、ロータ２２の磁極位置
の変化を磁束量Φの変化として取り出し、磁束量Φの変
化に基づきロータ２２の磁極位置を間接的に検出してイ
ンバータ１０の出力相を切り換える方法であり、磁極位
置検出用の補助巻線２３を同期電動機２０Ａに設けてい
るので、その分、同期電動機２０Ａが高価になり、大形
化するという問題があった。
の変化を磁束量Φの変化として取り出し、磁束量Φの変
化に基づきロータ２２の磁極位置を間接的に検出してイ
ンバータ１０の出力相を切り換える方法であり、磁極位
置検出用の補助巻線２３を同期電動機２０Ａに設けてい
るので、その分、同期電動機２０Ａが高価になり、大形
化するという問題があった。
【０００５】そこで、本発明者等は、同期電動機２０
が、その定子巻線２１のターン数が少ない高速機（例え
ば、１００．０００ｒｐｍ、１．６７ＫＨｚ）である場
合に、図５に示すように、ロータ２２の永久磁石の磁束
が鎖交する固定子巻線２１の巻線誘起電圧ＶM と巻線抵
抗Ｒによる電圧降下分ＶR とのベクトル和である固定子
巻線２１の端子電圧Ｖが巻線誘起電圧ＶM とほぼ同一位
相になることに着目して、検出巻線２３の検出電圧を積
分して得る上記磁束信号り代わり、端子電圧Ｖを積分し
て得られる磁束信号を用いることができることを実験に
より確認した。
が、その定子巻線２１のターン数が少ない高速機（例え
ば、１００．０００ｒｐｍ、１．６７ＫＨｚ）である場
合に、図５に示すように、ロータ２２の永久磁石の磁束
が鎖交する固定子巻線２１の巻線誘起電圧ＶM と巻線抵
抗Ｒによる電圧降下分ＶR とのベクトル和である固定子
巻線２１の端子電圧Ｖが巻線誘起電圧ＶM とほぼ同一位
相になることに着目して、検出巻線２３の検出電圧を積
分して得る上記磁束信号り代わり、端子電圧Ｖを積分し
て得られる磁束信号を用いることができることを実験に
より確認した。
【０００６】図３はこの実験に用いた回路構成を示した
ものである。図３において、２０は永久磁石式の３相同
期電動機ＳＭであるが、この同期電動機２０は上記従来
例の説明で述べた磁極位置検出用巻線（補助巻線）２３
は備えていない。３０は３相変圧器ＰＴであって、同期
電動機２０の固定子巻線２１の端子電圧Ｖを検出し、そ
の検出電圧を制御回路２４に供給する。
ものである。図３において、２０は永久磁石式の３相同
期電動機ＳＭであるが、この同期電動機２０は上記従来
例の説明で述べた磁極位置検出用巻線（補助巻線）２３
は備えていない。３０は３相変圧器ＰＴであって、同期
電動機２０の固定子巻線２１の端子電圧Ｖを検出し、そ
の検出電圧を制御回路２４に供給する。
【０００７】図４は同期電動機２０の固定子巻線２１の
１相の等価回路を示したものであり、ＶR は巻線抵抗Ｒ
の両端電圧、ＶM は巻線誘起電圧、Ｌは巻線インダクタ
ンスを示す。
１相の等価回路を示したものであり、ＶR は巻線抵抗Ｒ
の両端電圧、ＶM は巻線誘起電圧、Ｌは巻線インダクタ
ンスを示す。
【０００８】この構成において、変圧器３０は固定子巻
線２１の各相の端子電圧Ｖを検出する。この端子電圧Ｖ
は、図５に示すように、ロータ２２の永久磁石の磁束が
鎖交する固定子巻線２１の巻線誘起電圧ＶM と巻線抵抗
Ｒによる電圧降下分ＶR とのベクトル和であるが、同期
電動機２０はＲ、Ｌの小さい低インピーダンス機である
ので、ＶM とＶとは、図示のように、ほぼ等しいベクト
ル値となる。
線２１の各相の端子電圧Ｖを検出する。この端子電圧Ｖ
は、図５に示すように、ロータ２２の永久磁石の磁束が
鎖交する固定子巻線２１の巻線誘起電圧ＶM と巻線抵抗
Ｒによる電圧降下分ＶR とのベクトル和であるが、同期
電動機２０はＲ、Ｌの小さい低インピーダンス機である
ので、ＶM とＶとは、図示のように、ほぼ等しいベクト
ル値となる。
【０００９】この端子電圧Ｖを積分して磁束信号（ΦA
とする）を得るが、固定子巻線２１が前記検出巻線２３
と同じように低インピーダンス巻線であるので、この磁
束信号ΦA の変化は磁束信号（ΦB とする）とほぼ同期
した変化を呈することになり、補助巻線２１を有する従
来の場合と同様にロータ２２の磁極位置の変化に合わせ
てインバータ１０の出力相を切り換えることができる。
とする）を得るが、固定子巻線２１が前記検出巻線２３
と同じように低インピーダンス巻線であるので、この磁
束信号ΦA の変化は磁束信号（ΦB とする）とほぼ同期
した変化を呈することになり、補助巻線２１を有する従
来の場合と同様にロータ２２の磁極位置の変化に合わせ
てインバータ１０の出力相を切り換えることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この図３に示す駆動方
法の場合には、従来の補助巻線２３が不要になるので、
その分、同期電動機を小形・安価にかることができる
が、変圧器３１を必要とし、変圧器３１を接続しなけれ
ばならないという欠点がある。
法の場合には、従来の補助巻線２３が不要になるので、
その分、同期電動機を小形・安価にかることができる
が、変圧器３１を必要とし、変圧器３１を接続しなけれ
ばならないという欠点がある。
【００１１】本発明はこの問題を解消するためになされ
たもので、ロータの磁極位置の検出は間接的に行なう
が、同期電動機に上記補助巻線等を設けなくて済むだけ
でなく、磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を
一切設ける必要のない同期電動機の駆動方法を提供する
ことを目的とする。
たもので、ロータの磁極位置の検出は間接的に行なう
が、同期電動機に上記補助巻線等を設けなくて済むだけ
でなく、磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を
一切設ける必要のない同期電動機の駆動方法を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、スイッチング素子を３相ブリ
ッジ接続してなる電力変換器により直流を３相の交流に
変換して３相同期電動機の固定子巻線に供給し、上記電
力変換器の出力相を上記同期電動機のロータ磁極位置に
合わせて切り換える同期電動機の駆動方法において、上
記スイッチング素子へゲート信号を分配する回路から当
該ゲート信号と同じ時間巾の各相端子電圧指令を取り出
し、この各相端子電圧指令と電力変換器の直流入力電圧
検出値との乗算値を積分した磁束信号を上記ロータ磁極
の位置信号とする構成とした。
するため、請求項１では、スイッチング素子を３相ブリ
ッジ接続してなる電力変換器により直流を３相の交流に
変換して３相同期電動機の固定子巻線に供給し、上記電
力変換器の出力相を上記同期電動機のロータ磁極位置に
合わせて切り換える同期電動機の駆動方法において、上
記スイッチング素子へゲート信号を分配する回路から当
該ゲート信号と同じ時間巾の各相端子電圧指令を取り出
し、この各相端子電圧指令と電力変換器の直流入力電圧
検出値との乗算値を積分した磁束信号を上記ロータ磁極
の位置信号とする構成とした。
【００１３】請求項２では、電力変換器の直流入力電圧
検出値に代えて定数を用いる構成とした。
検出値に代えて定数を用いる構成とした。
【００１４】請求項３では、同期電動機は低インピーダ
ンスの高速機であることを特徴とする。
ンスの高速機であることを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明では、スイッチング素子へゲート信号を
分配する回路から取り出した各相端子電圧指令と電力変
換器の直流入力電圧検出値との乗算値を積分して磁束信
号を得るが、この磁束信号は従来の補助巻線の前記誘起
電圧を積分して得る磁束信号とほぼ同期して変化する。
分配する回路から取り出した各相端子電圧指令と電力変
換器の直流入力電圧検出値との乗算値を積分して磁束信
号を得るが、この磁束信号は従来の補助巻線の前記誘起
電圧を積分して得る磁束信号とほぼ同期して変化する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１７】図１において、２０は永久磁石式の３相同
期電動機ＳＭであるが、この同期電動機２０は前記従来
例の説明で述べた磁極位置検出用巻線２３は備えていな
い。３３はインバータ１０の入力直流電圧Ｅを検出する
ための電圧センサである。Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* は論理回路
２８から取り出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧指令
信号（１２０0 導通波形）であり、乗算器３４で電圧セ
ンサ３３の検出値と乗算され、乗算器３４の出力が積分
器２６へ供給される。他の構成は図３のものと同じであ
る。
期電動機ＳＭであるが、この同期電動機２０は前記従来
例の説明で述べた磁極位置検出用巻線２３は備えていな
い。３３はインバータ１０の入力直流電圧Ｅを検出する
ための電圧センサである。Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* は論理回路
２８から取り出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧指令
信号（１２０0 導通波形）であり、乗算器３４で電圧セ
ンサ３３の検出値と乗算され、乗算器３４の出力が積分
器２６へ供給される。他の構成は図３のものと同じであ
る。
【００１８】なお、３相同期電動機２０は固定子巻線２
１のターン数が少ない高速機（例えば、１００．０００
ｒｐｍ、１．６７ＫＨｚ）である。
１のターン数が少ない高速機（例えば、１００．０００
ｒｐｍ、１．６７ＫＨｚ）である。
【００１９】図３の例では、固定子巻線２１の端子電圧
Ｖを積分して磁束信号ΦA を得ているが、この端子電圧
Ｖはインバータ１０の入力電圧Ｅとインバータ１０のス
イッチング素子のＯＮ期間ｔon／ＯＦＦ期間ｔofとの積
の値に等しい。
Ｖを積分して磁束信号ΦA を得ているが、この端子電圧
Ｖはインバータ１０の入力電圧Ｅとインバータ１０のス
イッチング素子のＯＮ期間ｔon／ＯＦＦ期間ｔofとの積
の値に等しい。
【００２０】 端子電圧Ｖ＝インバータ入力電圧Ｅ×ｔon／ｔof （１） 本実施例では、論理回路２８でＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子
電圧指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* を生成し、この端子電圧
指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* と電圧センサ３３の検出電圧
Ｅとの積を積分して磁束信号ΦA を得ている。
電圧指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* を生成し、この端子電圧
指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* と電圧センサ３３の検出電圧
Ｅとの積を積分して磁束信号ΦA を得ている。
【００２１】従って、本実施例では、図３の変圧器３０
も不要になる。
も不要になる。
【００２２】上記実施例では、電圧センサ３３を設け
て、インバータ１０の入力電圧Ｅを検出しているが、直
流電流源１としてバッテリを使用した場合には、この入
力電圧Ｅはほぼ一定値となるので、図２に示すように、
端子電圧指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* と定数ＫE の積の値
を積分して磁束信号ΦA を得るようにしてもよい。
て、インバータ１０の入力電圧Ｅを検出しているが、直
流電流源１としてバッテリを使用した場合には、この入
力電圧Ｅはほぼ一定値となるので、図２に示すように、
端子電圧指令信号Ｕ* 、Ｖ* 、Ｗ* と定数ＫE の積の値
を積分して磁束信号ΦA を得るようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、同期電動機
に上記補助巻線等を設けなくて済むだけでなく、ロータ
の磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を一切設
ける必要がないので、駆動回路を含む同期電動機の装置
を従来に比し小形にし、安価に製作することができる。
に上記補助巻線等を設けなくて済むだけでなく、ロータ
の磁極位置検出のための電気的諸量の検出手段を一切設
ける必要がないので、駆動回路を含む同期電動機の装置
を従来に比し小形にし、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す回路図である。
【図３】同期電動機の駆動回路の１例を示す回路図であ
る。
る。
【図４】同期電動機の等価回路を示す図である。
【図５】同期電動機の電圧ベクトル図である。
【図６】同期電動機の従来の駆動回路の回路図である。
【図７】３相インバータの回路図である。
【図８】３相インバータのベース信号を示す図である。
１ 直流電流源 ２ 変換器 １０ ３相インバータ ２０ 同期電動機 ２１ 固定子巻線 ２２ ロータ ２４ 制御回路 ２６ 積分器 ２７ 極性判別器 ２８ 論理回路 ３３ 電圧センサ ３４ 乗算器
Claims (3)
- 【請求項１】 スイッチング素子を３相ブリッジ接続し
てなる電力変換器により直流を３相の交流に変換して３
相同期電動機の固定子巻線に供給し、上記電力変換器の
出力相を上記同期電動機のロータ磁極位置に合わせて切
り換える同期電動機の駆動方法において、 上記スイッチング素子へゲート信号を分配する回路から
当該ゲート信号と同じ時間巾の各相端子電圧指令を取り
出し、この各相端子電圧指令と電力変換器の直流入力電
圧検出値との乗算値を積分した磁束信号を上記ロータ磁
極の位置信号とすることを特徴とする同期電動機の駆動
方法。 - 【請求項２】 電力変換器の直流入力電圧検出値に代え
て定数を用いることを特徴とする請求項１記載の同期電
動機の駆動方法。 - 【請求項３】 同期電動機は低インピーダンスの高速機
であることを特徴とする請求項１または２記載の同期電
動機の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4177064A JPH0622594A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 同期電動機の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4177064A JPH0622594A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 同期電動機の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0622594A true JPH0622594A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16024494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4177064A Pending JPH0622594A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 同期電動機の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622594A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002034280A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ制御方法およびその装置 |
| JP2012235695A (ja) * | 2012-09-05 | 2012-11-29 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ制御方法およびその装置 |
| CN104578652A (zh) * | 2013-10-28 | 2015-04-29 | Up电机有限公司 | 单极线圈电机 |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP4177064A patent/JPH0622594A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002034280A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ制御方法およびその装置 |
| JP2012235695A (ja) * | 2012-09-05 | 2012-11-29 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ制御方法およびその装置 |
| CN104578652A (zh) * | 2013-10-28 | 2015-04-29 | Up电机有限公司 | 单极线圈电机 |
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