JPH0763233B2 - 同期電動機の制御方法 - Google Patents
同期電動機の制御方法Info
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- JPH0763233B2 JPH0763233B2 JP59181828A JP18182884A JPH0763233B2 JP H0763233 B2 JPH0763233 B2 JP H0763233B2 JP 59181828 A JP59181828 A JP 59181828A JP 18182884 A JP18182884 A JP 18182884A JP H0763233 B2 JPH0763233 B2 JP H0763233B2
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- JP
- Japan
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- synchronous motor
- current
- time
- rectifier
- speed
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、負荷転流を行なうサイリスタモータドライブ
システムの低速領域の運転特性を改善することができる
同期電動機の制御方法に関するものである。
システムの低速領域の運転特性を改善することができる
同期電動機の制御方法に関するものである。
［発明の技術的背景とその問題点］ サイリスタモータドライブシステムは同期電動機を可変
速運転するモータドライブシステムとして各分野に採用
されている。特に同期電動機の逆起電圧を利用してサイ
リスタモータのインバータの負荷転流を行なうため、主
回路構成が簡単で主回路の高電圧化も容易で高効率運転
ができるため、大容量電動機の可変速運転に最適であ
る。このサイリスタモータドライブシステムの構成例を
第３図に示す。
速運転するモータドライブシステムとして各分野に採用
されている。特に同期電動機の逆起電圧を利用してサイ
リスタモータのインバータの負荷転流を行なうため、主
回路構成が簡単で主回路の高電圧化も容易で高効率運転
ができるため、大容量電動機の可変速運転に最適であ
る。このサイリスタモータドライブシステムの構成例を
第３図に示す。
この図で、11は入力交流電源、12は整流器、13は直流リ
アクトル、14はインバータ、15は同期電動機、16は速度
基準、17は同期電動機15の界磁の位置を検出する位置検
出器、18は速度制御器、19は電流制御器、20は電流検出
器、21は位相制御器、22はβ制御器、23は電流断続指令
器である。第３図のサイリスタモータドライブシステム
は公知のドライブシステムであるが、概要を次に説明す
る。入力交流電源11の交流電力を整流器12によって直流
電力に変換し、この直流電力を直流リアクトル13で平滑
化し、インバータ14で直流電力を可変周波数の交流電力
に逆変換する。この逆変換した交流電力を同期電動機15
に供給して同期電動機15を可変速運転する。同期電動機
15の運転速度は速度基準16で設定し、この速度基準16の
信号と位置検出器17で検出した同期電動機15の運転速度
信号を速度制御器18で比較制御し、速度制御器18で電流
基準を出力する。この電流基準信号と電流検出器20の検
出信号を電流制御器19で比較制御し、位相制御器21を介
して整流器12の出力する直流電力を調整する。この直流
電力を増加すれば同期電動機15は発生トルクが増加し増
速し、直流電力を減少すれば同様に同期電動機15は減速
する。同期電動機15は位置検出器17によって界磁の位置
を検出し、β制御器22にこの位置信号を入力し、β制御
器22はこの位置信号によってインバータ14の負荷転流タ
イミングを制御し、インバータ14は同期電動機15の逆起
電圧を利用して負荷転流を行なう。
アクトル、14はインバータ、15は同期電動機、16は速度
基準、17は同期電動機15の界磁の位置を検出する位置検
出器、18は速度制御器、19は電流制御器、20は電流検出
器、21は位相制御器、22はβ制御器、23は電流断続指令
器である。第３図のサイリスタモータドライブシステム
は公知のドライブシステムであるが、概要を次に説明す
る。入力交流電源11の交流電力を整流器12によって直流
電力に変換し、この直流電力を直流リアクトル13で平滑
化し、インバータ14で直流電力を可変周波数の交流電力
に逆変換する。この逆変換した交流電力を同期電動機15
に供給して同期電動機15を可変速運転する。同期電動機
15の運転速度は速度基準16で設定し、この速度基準16の
信号と位置検出器17で検出した同期電動機15の運転速度
信号を速度制御器18で比較制御し、速度制御器18で電流
基準を出力する。この電流基準信号と電流検出器20の検
出信号を電流制御器19で比較制御し、位相制御器21を介
して整流器12の出力する直流電力を調整する。この直流
電力を増加すれば同期電動機15は発生トルクが増加し増
速し、直流電力を減少すれば同様に同期電動機15は減速
する。同期電動機15は位置検出器17によって界磁の位置
を検出し、β制御器22にこの位置信号を入力し、β制御
器22はこの位置信号によってインバータ14の負荷転流タ
イミングを制御し、インバータ14は同期電動機15の逆起
電圧を利用して負荷転流を行なう。
以上説明したように同期電動機15の速度制御を行なう
が、同期電動機15の低速領域では逆起電圧が低いため、
インバータ14は低速運転領域で前記する負荷転流を行な
うことができない。このため、このような低速運転領域
では位置検出器17の位置検出信号に対応したインバータ
14の転流タイミングごとに電流断続指令器23によって電
流制御器19を制御し、これにより整流器12の出力する直
流電流を零に制御し、インバータ14の電流も転流タイミ
ングごとに零にして、順次このような動作をくり返しな
がら同期電動機15を加速する。このような転流方法をサ
イリスタモータドライブシステムでは断続始動と呼び、
定格速度の約10％速度以下で断続始動を一般的に使用し
ている。
が、同期電動機15の低速領域では逆起電圧が低いため、
インバータ14は低速運転領域で前記する負荷転流を行な
うことができない。このため、このような低速運転領域
では位置検出器17の位置検出信号に対応したインバータ
14の転流タイミングごとに電流断続指令器23によって電
流制御器19を制御し、これにより整流器12の出力する直
流電流を零に制御し、インバータ14の電流も転流タイミ
ングごとに零にして、順次このような動作をくり返しな
がら同期電動機15を加速する。このような転流方法をサ
イリスタモータドライブシステムでは断続始動と呼び、
定格速度の約10％速度以下で断続始動を一般的に使用し
ている。
この断続始動時の直流リアクトル13を流れる直流電流波
形を第４図（ａ）に、この時の同期電動機15の発生トル
クを第４図（ｂ）に図示する。同期電動機15の始動直後
のように運転速度が低い時には、直流電流を零に絞って
いる期間は相対的に無視できる。例えば第４図（ａ）で
時刻t11より時刻t12まで直流電流Id1を流し、時刻t12よ
り時刻t21まで直流電流を零にする。また時刻t21より時
刻t22まで直流電流Id1を流す。同様に順次電流を継続さ
せながら同期電動機15を加速していき、時刻t51より時
刻t52まで直流電流を流し、時刻t52より時刻t61まで直
流電流を零にする。さらに同期電動機15が加速して所定
の運転速度になる時刻t81でインバータ14が負荷転流に
切換るから直流電流は連続的になる。この断続始動時直
流電流を零にする時刻t12より時刻t21までと時刻t52よ
り時刻t61までの時間はインバータ14の条件で決るから
一定である。従って時刻t11より時刻t21までと、時刻t5
1より時刻t61までとの平均電流を比較すると後者の期間
の方が大幅に直流電流の平均値が少なくなる。
形を第４図（ａ）に、この時の同期電動機15の発生トル
クを第４図（ｂ）に図示する。同期電動機15の始動直後
のように運転速度が低い時には、直流電流を零に絞って
いる期間は相対的に無視できる。例えば第４図（ａ）で
時刻t11より時刻t12まで直流電流Id1を流し、時刻t12よ
り時刻t21まで直流電流を零にする。また時刻t21より時
刻t22まで直流電流Id1を流す。同様に順次電流を継続さ
せながら同期電動機15を加速していき、時刻t51より時
刻t52まで直流電流を流し、時刻t52より時刻t61まで直
流電流を零にする。さらに同期電動機15が加速して所定
の運転速度になる時刻t81でインバータ14が負荷転流に
切換るから直流電流は連続的になる。この断続始動時直
流電流を零にする時刻t12より時刻t21までと時刻t52よ
り時刻t61までの時間はインバータ14の条件で決るから
一定である。従って時刻t11より時刻t21までと、時刻t5
1より時刻t61までとの平均電流を比較すると後者の期間
の方が大幅に直流電流の平均値が少なくなる。
従って同期電動機15の発生トルクは前記する直流電流の
平均値に対応するから、第４図（ｂ）の如く同期電動機
15の運転速度が上昇するほど低少する。この時整流器12
の出力電流の立上りを直流リアクトル13が抑制しようと
するから、同期電動機15の運転速度が上昇するに従って
益々この傾向が激しくなる。従って時刻t11付近に比較
して時刻t81付近では急速に前記発生トルクが大幅に低
下する。
平均値に対応するから、第４図（ｂ）の如く同期電動機
15の運転速度が上昇するほど低少する。この時整流器12
の出力電流の立上りを直流リアクトル13が抑制しようと
するから、同期電動機15の運転速度が上昇するに従って
益々この傾向が激しくなる。従って時刻t11付近に比較
して時刻t81付近では急速に前記発生トルクが大幅に低
下する。
以上の如く動作する従来のサイリスタモータドライブシ
ステムでは、次に述べる技術的問題があった。
ステムでは、次に述べる技術的問題があった。
同期電動機15の発生トルクが第４図（ｂ）に図示するよ
うに減少する結果、同期電動機15の運転速度の上昇とと
もに同期電動機15およびその負荷の加速がむずかしくな
る。この結果低速運転領域でも比較的大きな負荷反抗ト
ルクを有する化学産業の押出機などをサイリスタモータ
ドライブシステムで駆動しようとすると、インバータ14
が断続始動より負荷転流に切換る付近でスムーズな運転
や加速ができない問題点があった。
うに減少する結果、同期電動機15の運転速度の上昇とと
もに同期電動機15およびその負荷の加速がむずかしくな
る。この結果低速運転領域でも比較的大きな負荷反抗ト
ルクを有する化学産業の押出機などをサイリスタモータ
ドライブシステムで駆動しようとすると、インバータ14
が断続始動より負荷転流に切換る付近でスムーズな運転
や加速ができない問題点があった。
［発明の目的］ 本発明は前述の従来の欠点を除去するためになされたも
ので、断続始動中の同期電動機発生トルクの減少を防止
することができる同期電動機の制御方法を提供すること
を目的としている。
ので、断続始動中の同期電動機発生トルクの減少を防止
することができる同期電動機の制御方法を提供すること
を目的としている。
［発明の概要］ 断続始動中に同期電動機の発生トルクが減少する原因
は、断続始動されてから時間の経過に伴って前述直流電
流の平均値が低下するためである。本発明では、インバ
ータが負荷転流できない同期電動機の低速領域で断続始
動する時、整流器の入力電流を検出して各断続期間にお
ける整流器の出力電流の平均値を求め、この各断続期間
の電流平均値が一定の大きさになるように断続始動中の
電流基準信号の制限値を同期電動機の運転速度上昇と共
に所定の関係で増加させて整流器の出力電流のピーク値
を順次大きくすることにより、同期電動機の発生トルク
を平均化することを特徴とするものである。
は、断続始動されてから時間の経過に伴って前述直流電
流の平均値が低下するためである。本発明では、インバ
ータが負荷転流できない同期電動機の低速領域で断続始
動する時、整流器の入力電流を検出して各断続期間にお
ける整流器の出力電流の平均値を求め、この各断続期間
の電流平均値が一定の大きさになるように断続始動中の
電流基準信号の制限値を同期電動機の運転速度上昇と共
に所定の関係で増加させて整流器の出力電流のピーク値
を順次大きくすることにより、同期電動機の発生トルク
を平均化することを特徴とするものである。
［発明の実施例］ 本発明の一実施例を第１図に示す。この図で第３図と同
一番号を付した回路構成要素は同一機能の回路構成要素
のためここでは説明を省く。
一番号を付した回路構成要素は同一機能の回路構成要素
のためここでは説明を省く。
第１図において、インバータ14が同期電動機15を断続始
動する時、電流制限器24は、電流検出器20を介して整流
器12の入力電流を検出して、整流器12の出力する直流電
流の平均値を演算する。前記直流電流の平均値は断続始
動中常時演算され、インバータ14が断続始動より負荷転
流に切換る時刻t81の時点のタイミングは電流断続指令
器23より入力される。電流制限器24は速度制御器18の出
力する電流基準信号の大きさを制限できる。同期電動機
15が断続始動中に運転速度を上昇すると、電流制限器24
によって整流器12の出力する直流電流の平均値を時々刻
々と演算し、この平均値の値を一定の大きさ、又は所定
の大きさ以上とするように電流制限器24によって前記電
流基準信号の大きさを増加させる。
動する時、電流制限器24は、電流検出器20を介して整流
器12の入力電流を検出して、整流器12の出力する直流電
流の平均値を演算する。前記直流電流の平均値は断続始
動中常時演算され、インバータ14が断続始動より負荷転
流に切換る時刻t81の時点のタイミングは電流断続指令
器23より入力される。電流制限器24は速度制御器18の出
力する電流基準信号の大きさを制限できる。同期電動機
15が断続始動中に運転速度を上昇すると、電流制限器24
によって整流器12の出力する直流電流の平均値を時々刻
々と演算し、この平均値の値を一定の大きさ、又は所定
の大きさ以上とするように電流制限器24によって前記電
流基準信号の大きさを増加させる。
本発明の前記する実施例を従来方式の第４図と対比する
ため第２図を使用して説明する。第２図（ａ）は直流電
流波形、第２図（ｂ）は同期電動機15の発生トルクを図
示している。時刻t11より時刻t81側が同期電動機15の運
転速度が大きい方である。従って前記直流電流が零とな
る時刻t12と時刻t21までの期間と、時刻t52より時刻t61
までの期間は等しいから、相対的に前記直流電流が流れ
る期間は時刻t11より時刻t12までの方が時刻t51より時
刻t52までよりも大きい。その為直流電流の波高値Id1と
Id5が等しいのが従来であるが、本発明では電流制限器2
4の作用で、直流電流の波高値Id1＞Id5に前記電流制限
器24の作用で制御する。このように同期電動機15の運転
速度の上昇とともに断続始動中は前記電流基準信号の制
限値の大きさを順次増加させることによって同期電動機
15の発生トルクの減少を軽減できる。
ため第２図を使用して説明する。第２図（ａ）は直流電
流波形、第２図（ｂ）は同期電動機15の発生トルクを図
示している。時刻t11より時刻t81側が同期電動機15の運
転速度が大きい方である。従って前記直流電流が零とな
る時刻t12と時刻t21までの期間と、時刻t52より時刻t61
までの期間は等しいから、相対的に前記直流電流が流れ
る期間は時刻t11より時刻t12までの方が時刻t51より時
刻t52までよりも大きい。その為直流電流の波高値Id1と
Id5が等しいのが従来であるが、本発明では電流制限器2
4の作用で、直流電流の波高値Id1＞Id5に前記電流制限
器24の作用で制御する。このように同期電動機15の運転
速度の上昇とともに断続始動中は前記電流基準信号の制
限値の大きさを順次増加させることによって同期電動機
15の発生トルクの減少を軽減できる。
本発明の実施例で説明するように同期電動機15の発生ト
ルクの減少を軽減できるから、同期電動機15の負荷トル
クが断続始動中に大きくてもスムーズな運転や加速がで
きる。
ルクの減少を軽減できるから、同期電動機15の負荷トル
クが断続始動中に大きくてもスムーズな運転や加速がで
きる。
本発明では一例として第１図の回路構成を示したが、こ
の構成を限定するものではなく、12パルス構成のサイリ
スタモータドライブシステムなどにも本発明の要旨を変
更しない範囲において実施できる。
の構成を限定するものではなく、12パルス構成のサイリ
スタモータドライブシステムなどにも本発明の要旨を変
更しない範囲において実施できる。
本発明では時刻t81以降インバータ14が負荷転流に切換
ったあとの前記直流電流の大きさをどう制御するかを限
定するものではなく、整流器12の定格過負荷電流以内に
電流基準信号を制限するものであれば良い。
ったあとの前記直流電流の大きさをどう制御するかを限
定するものではなく、整流器12の定格過負荷電流以内に
電流基準信号を制限するものであれば良い。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲において各種の
変形例を構成できる。
変形例を構成できる。
［発明の効果］ 本発明によれば、サイリスタモータドライブシステムが
断続始動より負荷転流に切換るまでの期間、同期電動機
の発生トルクが減少するのを電流制限器の作用で軽減す
ることができる。従って同期電動機の負荷トルクが比較
的大きくてもスムーズな断続始動中の運転や加速が実現
でき、また断続始動より負荷転流に切換った直後の同期
電動機の発生トルクの急変も軽減できる同期電動機の制
御方法を提供することができる。
断続始動より負荷転流に切換るまでの期間、同期電動機
の発生トルクが減少するのを電流制限器の作用で軽減す
ることができる。従って同期電動機の負荷トルクが比較
的大きくてもスムーズな断続始動中の運転や加速が実現
でき、また断続始動より負荷転流に切換った直後の同期
電動機の発生トルクの急変も軽減できる同期電動機の制
御方法を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の低速運転領域の直流電流と発生トルクの波形
図、第３図は従来装置のブロック図、第４図は第２図に
対応した従来装置による直流電流と発生トルクの波形を
示した図である。 11…入力交流電源、12…整流器、13…直流リアクトル、
14…インバータ、15…同期電動機、16…速度基準、17…
位置検出器、18…速度制御器、19…電流制御器、20…電
流検出器、21…位相制御器、22…β制御器、23…電流断
続指令器、24…電流制限器。
第１図の低速運転領域の直流電流と発生トルクの波形
図、第３図は従来装置のブロック図、第４図は第２図に
対応した従来装置による直流電流と発生トルクの波形を
示した図である。 11…入力交流電源、12…整流器、13…直流リアクトル、
14…インバータ、15…同期電動機、16…速度基準、17…
位置検出器、18…速度制御器、19…電流制御器、20…電
流検出器、21…位相制御器、22…β制御器、23…電流断
続指令器、24…電流制限器。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電力を整流器で直流電力に変換し、こ
れを再び負荷転流方式のインバータで逆変換して同期電
動機を駆動する同期電動機の制御方法において、前記イ
ンバータが負荷転流できない同期電動機の低速領域で断
続始動する時、前記整流器の入力電流を検出して各断続
期間における整流器の出力電流の平均値を求め、この各
断続期間の電流平均値が一定の大きさになるように断続
始動中の電流基準信号の制限値を同期電動機の運転速度
上昇と共に所定の関係で増加させて前記整流器の出力電
流のピーク値を順次大きくすることにより、前記同期電
動機の発生トルクを平均化することを特徴とする同期電
動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59181828A JPH0763233B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 同期電動機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59181828A JPH0763233B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 同期電動機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6162387A JPS6162387A (ja) | 1986-03-31 |
| JPH0763233B2 true JPH0763233B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=16107526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59181828A Expired - Fee Related JPH0763233B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 同期電動機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763233B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818192A (en) * | 1995-08-04 | 1998-10-06 | The Boeing Company | Starting of synchronous machine without rotor position of speed measurement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564117A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-17 | Seiko Epson Corp | Spectacle frame |
| JPS57168315A (en) * | 1981-04-08 | 1982-10-16 | Hitachi Ltd | Electric current controller of electric power converter |
| JPS5872372A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-04-30 | Hitachi Ltd | 電力変換器の電流制御装置 |
| JPS5947294U (ja) * | 1982-09-21 | 1984-03-29 | 東洋電機製造株式会社 | 無整流子電動機の電流制御回路 |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP59181828A patent/JPH0763233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6162387A (ja) | 1986-03-31 |
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