JPH0785680B2 - 同期電動機の速度制御装置 - Google Patents
同期電動機の速度制御装置Info
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- JPH0785680B2 JPH0785680B2 JP59042591A JP4259184A JPH0785680B2 JP H0785680 B2 JPH0785680 B2 JP H0785680B2 JP 59042591 A JP59042591 A JP 59042591A JP 4259184 A JP4259184 A JP 4259184A JP H0785680 B2 JPH0785680 B2 JP H0785680B2
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- 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 Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は同期電動機の速度制御装置に係り、特に回転検
出器を用いることなく該電動機の速度を制御する同期電
動機の速度制御装置に関する。
出器を用いることなく該電動機の速度を制御する同期電
動機の速度制御装置に関する。
この種の同期電動機の速度制御装置としては、同期電動
機を周波数変換器を用いて速度制御するサイリスタモー
タ装置が知られている。かかる速度制御装置は、同期電
動機に可変周波数の交流を供給する変換器と、該変換器
から出力される交流の値（大きさ）及びその周波数を制
御する信号を形成する変換器制御回路とから構成されて
いる。このような速度制御装置は、電動機の誘導起電力
に対して電動機電流を所定の位相に制御すると共に、回
転速度を制御するためにどうしても位置検出器や速度検
出器などの回転センサを前記電動機の軸端に取付ける必
要がある。しかしながら、かかる速度制御装置によれ
ば、これらの回転センサを電動機に取付ける必要があ
り、そのため工数や部品点数が増加すること、該センサ
から変換装置までの信号ケーブルが必要であり、このた
めの工数や部品点数が増加すること、回転センサを悪環
境下に置くため信頼性に欠ける点があつたことなどの不
都合があつた。
機を周波数変換器を用いて速度制御するサイリスタモー
タ装置が知られている。かかる速度制御装置は、同期電
動機に可変周波数の交流を供給する変換器と、該変換器
から出力される交流の値（大きさ）及びその周波数を制
御する信号を形成する変換器制御回路とから構成されて
いる。このような速度制御装置は、電動機の誘導起電力
に対して電動機電流を所定の位相に制御すると共に、回
転速度を制御するためにどうしても位置検出器や速度検
出器などの回転センサを前記電動機の軸端に取付ける必
要がある。しかしながら、かかる速度制御装置によれ
ば、これらの回転センサを電動機に取付ける必要があ
り、そのため工数や部品点数が増加すること、該センサ
から変換装置までの信号ケーブルが必要であり、このた
めの工数や部品点数が増加すること、回転センサを悪環
境下に置くため信頼性に欠ける点があつたことなどの不
都合があつた。
本発明は上述の不都合な点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、回転センサを用いることなく電動機の
速度制御の行なうことのできる同期電動機の速度制御装
置を提供することにある。
り、その目的は、回転センサを用いることなく電動機の
速度制御の行なうことのできる同期電動機の速度制御装
置を提供することにある。
本発明は、同期電動機に可変周波数の交流を供給する変
換器（１）と、該変換器から出力される交流の値及びそ
の周波数を回転速度指令に基づいて制御する変換器制御
回路（６）とを含んでなる同期電動機の速度制御装置に
おいて、前記変換器制御回路（６）は、変換器の出力交
流の周波数指令（ｋω1）を入力し、該周波数指令に応
じた周波数の２相正弦波信号を発振する発振手段（12）
と、前記同期電動機の電動機電圧を検出する電圧検出手
段（４）と、該検出された電動機電圧と前記２相正弦波
信号に基づいて、前記同期電動機のトルクに関係する有
効分電流と同位相の第１の電圧成分（em′）と、前記同
期電動機の磁束量に関係する無効分電流と同位相の第２
の電圧成分（et′）とを検出する電圧成分検出手段（9,
10）と、前記回転速度指令と前記第２の電圧成分
（et′）との偏差を求め、該偏差を低減すべくその偏差
に応じた前記有効分電流の指令▲(i* t)▼を出力する速
度偏差増巾手段（８）と、前記回転速度指令に前記第１
の電圧成分（em′）を極性を反転して加算し、前記周波
数指令（ｋω1）として前記発振手段に入力する加算手
段（11）と、該加算手段から出力される周波数指令と前
記第２の電圧成分（et′）の偏差を求め、該偏差を低減
すべくその偏差に応じて前記無効分電流の指令▲(i* m)
▼を生成する電流増巾手段（13）と、該無効分電流の指
令▲(i* m)▼と前記有効分電流の指令▲(i* t)▼と前記２
相正弦波信号とに基づいて３相の電流指令を出力する相
数変換手段（14,15）と、該変換手段から出力される電
流指令に応じて前記変換器を駆動する変換器駆動回路
（16,17）とを備えて構成したことを特徴とする。
換器（１）と、該変換器から出力される交流の値及びそ
の周波数を回転速度指令に基づいて制御する変換器制御
回路（６）とを含んでなる同期電動機の速度制御装置に
おいて、前記変換器制御回路（６）は、変換器の出力交
流の周波数指令（ｋω1）を入力し、該周波数指令に応
じた周波数の２相正弦波信号を発振する発振手段（12）
と、前記同期電動機の電動機電圧を検出する電圧検出手
段（４）と、該検出された電動機電圧と前記２相正弦波
信号に基づいて、前記同期電動機のトルクに関係する有
効分電流と同位相の第１の電圧成分（em′）と、前記同
期電動機の磁束量に関係する無効分電流と同位相の第２
の電圧成分（et′）とを検出する電圧成分検出手段（9,
10）と、前記回転速度指令と前記第２の電圧成分
（et′）との偏差を求め、該偏差を低減すべくその偏差
に応じた前記有効分電流の指令▲(i* t)▼を出力する速
度偏差増巾手段（８）と、前記回転速度指令に前記第１
の電圧成分（em′）を極性を反転して加算し、前記周波
数指令（ｋω1）として前記発振手段に入力する加算手
段（11）と、該加算手段から出力される周波数指令と前
記第２の電圧成分（et′）の偏差を求め、該偏差を低減
すべくその偏差に応じて前記無効分電流の指令▲(i* m)
▼を生成する電流増巾手段（13）と、該無効分電流の指
令▲(i* m)▼と前記有効分電流の指令▲(i* t)▼と前記２
相正弦波信号とに基づいて３相の電流指令を出力する相
数変換手段（14,15）と、該変換手段から出力される電
流指令に応じて前記変換器を駆動する変換器駆動回路
（16,17）とを備えて構成したことを特徴とする。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る同期電動機の速度制御装置の一実
施例を示すブロック図である。図において、１は可変周
波数の交流を出力する変換器であり、この変換器１はゲ
ートターンオフサイリスタ｛Gate Turn−off Thyristor
（以下、GTOという）｝あるいはトランジスタとダイオ
ードなどでPWMインバータとして構成されている。２は
同期電動機であり、固定子2Aと、回転子（この場合界磁
巻線である）2Bとを含んで構成されている。３は回転速
度指令回路、４は電動機電圧検出用変圧器、５はインバ
ータ１の出力電流の瞬時値を検出するための電流検出器
である。また、この回転速度指令回路３からの回転速度
指令100を取り込んだ変換器制御回路６は、この指令100
を基に変換器１から出力される交流の大きさ及びその周
波数を制御する制御信号200を形成し出力できるように
構成されている。この変換器制御回路６は、速度指令信
号の変化率を制御するための変化率制限器７と、速度指
令信号100と後述する電動機電圧の基本波成分であつて
無効分電流の位相基準信号と90度位相の異なる成分との
偏差をとりその偏差信号▲i* t▼を増巾する速度偏差増
巾器８と、電動機電圧の基本波成分であつて無効分電流
の位相基準信号と90度位相の異なる成分を検出するため
の電圧成分検出器９と、電動機電圧の基本波成分であつ
て無効分電流の位相基準信号に対して同位相の成分を検
出するための電圧成分検出器10と、電圧成分検出器10及
び変化率制限器７の出力信号を加算し、周波数指令信号
（Ｋω1）を出力する加算器11と、周波数指令信号Ｋω1
に比例した周波数をもつ２相正弦波信号を出力する発振
器12と、加算器11の出力信号と電圧成分検出器９の出力
信号との偏差に応じて無効分電流指令信号▲i* m▼を出
力する増巾器13と、増巾器13からの無効分電流指令信号
▲i* m▼及び増巾器８からの有効分電流指令信号▲i* t▼
と発振器12の出力信号を乗算し、２相の電流指令パター
ン信号▲ｉ＊ α▼及び▲ｉ＊ β▼を出力する座標変換器
14と、信号▲ｉ＊ α▼及び▲ｉ＊ β▼に基づいて３相の
電流指令パターン信号▲i* u，i* v，i* w▼を出力する相
数変換器15と、電流指令パターン信号と電流検出器５か
の電流検出信号を比較し、インバータ１のGTOをオン，
オフ制御するためのPWM（制御）信号200を形成する信号
を出力する比較器16と、GTOにゲート信号（制御信号）2
00を与えるためのゲート回路17とを含んで構成されてい
る。なお、電流検出器５と、ゲート回路17と比較器16と
はＵ相出力に対応した回路であり、Ｖ相及びＷ相のそれ
ぞれに対応しては同様の回路があるが、それらは図示を
省略してある。
施例を示すブロック図である。図において、１は可変周
波数の交流を出力する変換器であり、この変換器１はゲ
ートターンオフサイリスタ｛Gate Turn−off Thyristor
（以下、GTOという）｝あるいはトランジスタとダイオ
ードなどでPWMインバータとして構成されている。２は
同期電動機であり、固定子2Aと、回転子（この場合界磁
巻線である）2Bとを含んで構成されている。３は回転速
度指令回路、４は電動機電圧検出用変圧器、５はインバ
ータ１の出力電流の瞬時値を検出するための電流検出器
である。また、この回転速度指令回路３からの回転速度
指令100を取り込んだ変換器制御回路６は、この指令100
を基に変換器１から出力される交流の大きさ及びその周
波数を制御する制御信号200を形成し出力できるように
構成されている。この変換器制御回路６は、速度指令信
号の変化率を制御するための変化率制限器７と、速度指
令信号100と後述する電動機電圧の基本波成分であつて
無効分電流の位相基準信号と90度位相の異なる成分との
偏差をとりその偏差信号▲i* t▼を増巾する速度偏差増
巾器８と、電動機電圧の基本波成分であつて無効分電流
の位相基準信号と90度位相の異なる成分を検出するため
の電圧成分検出器９と、電動機電圧の基本波成分であつ
て無効分電流の位相基準信号に対して同位相の成分を検
出するための電圧成分検出器10と、電圧成分検出器10及
び変化率制限器７の出力信号を加算し、周波数指令信号
（Ｋω1）を出力する加算器11と、周波数指令信号Ｋω1
に比例した周波数をもつ２相正弦波信号を出力する発振
器12と、加算器11の出力信号と電圧成分検出器９の出力
信号との偏差に応じて無効分電流指令信号▲i* m▼を出
力する増巾器13と、増巾器13からの無効分電流指令信号
▲i* m▼及び増巾器８からの有効分電流指令信号▲i* t▼
と発振器12の出力信号を乗算し、２相の電流指令パター
ン信号▲ｉ＊ α▼及び▲ｉ＊ β▼を出力する座標変換器
14と、信号▲ｉ＊ α▼及び▲ｉ＊ β▼に基づいて３相の
電流指令パターン信号▲i* u，i* v，i* w▼を出力する相
数変換器15と、電流指令パターン信号と電流検出器５か
の電流検出信号を比較し、インバータ１のGTOをオン，
オフ制御するためのPWM（制御）信号200を形成する信号
を出力する比較器16と、GTOにゲート信号（制御信号）2
00を与えるためのゲート回路17とを含んで構成されてい
る。なお、電流検出器５と、ゲート回路17と比較器16と
はＵ相出力に対応した回路であり、Ｖ相及びＷ相のそれ
ぞれに対応しては同様の回路があるが、それらは図示を
省略してある。
次に、上述のように構成された実施例の動作を説明する
が、その前に先ず本発明の原理について述べる。
が、その前に先ず本発明の原理について述べる。
同期電動機の直交回転磁界座標系の１つの軸をｍ′軸、
それに直交する軸をｔ′と仮定して横軸及び縦軸にと
り、このｍ′軸を電動機の磁束軸に一致するように制御
すれば、各軸の電流成分im′及びit′はそれぞれ電動機
の磁束量に関係する無効分電流成分im及び電動機のトル
クに関係する有効分電流成分itに対応する。
それに直交する軸をｔ′と仮定して横軸及び縦軸にと
り、このｍ′軸を電動機の磁束軸に一致するように制御
すれば、各軸の電流成分im′及びit′はそれぞれ電動機
の磁束量に関係する無効分電流成分im及び電動機のトル
クに関係する有効分電流成分itに対応する。
そこで、速度制御回路の信号によつてit′を制御し、電
圧制御回路の信号によつてim′を制御するならば、電動
機を所定の速度と電圧に制御できることになる。
圧制御回路の信号によつてim′を制御するならば、電動
機を所定の速度と電圧に制御できることになる。
ところで、インバータの出力周波数（電流の位相）は、
従来技術においては位置検出器の信号に基づいて決定さ
れていた。しかしながら、本発明は、これに代えて電動
機に印加される電圧を検出する電圧検出器４からの信号
を用いることにより、周波数を決定するようにしたもの
である。
従来技術においては位置検出器の信号に基づいて決定さ
れていた。しかしながら、本発明は、これに代えて電動
機に印加される電圧を検出する電圧検出器４からの信号
を用いることにより、周波数を決定するようにしたもの
である。
それでは、本発明で用いるｍ′軸を電動機の磁束軸に一
致させる制御について、以下に説明することとする。
致させる制御について、以下に説明することとする。
第２図（Ｉ）及び（II）は、増巾器８からの有効分電流
指令▲i* t▼が一定かつ無効分電流指令▲i* m▼を０とし
た場合におけるｍ′軸と磁極軸（直軸）との位相差に対
する電動機の各磁束の変化特性を示す特性図である。こ
こに、φm′，φt′，はｍ′,t′軸方向の各磁束成分、
φはφm′，φt′のベクトル合成磁束である。また、第
２図（Ｉ）及び（II）は、電流指令▲i* t▼が正の定格
値及び電流指令▲i* m▼が零であつて、かつ電動運転で
定格トルクを発生する場合、及び無負荷で運転されてい
る場合をそれぞれ示す図である。
指令▲i* t▼が一定かつ無効分電流指令▲i* m▼を０とし
た場合におけるｍ′軸と磁極軸（直軸）との位相差に対
する電動機の各磁束の変化特性を示す特性図である。こ
こに、φm′，φt′，はｍ′,t′軸方向の各磁束成分、
φはφm′，φt′のベクトル合成磁束である。また、第
２図（Ｉ）及び（II）は、電流指令▲i* t▼が正の定格
値及び電流指令▲i* m▼が零であつて、かつ電動運転で
定格トルクを発生する場合、及び無負荷で運転されてい
る場合をそれぞれ示す図である。
以下、図（Ｉ）から順に説明する。
図（Ｉ）において、×印の動作点は、磁束成分φt′＝
０、すなわち、ｍ′軸が電動機の磁束軸と一致する正規
の動作点である。
０、すなわち、ｍ′軸が電動機の磁束軸と一致する正規
の動作点である。
ところで、φt′はこの正規の動作点を境にして、正負
に符号が反転する。そこで、磁束成分φt′が正の時
は、電動機周波数f1を上げて磁極軸（直軸）からｍ′軸
までの位相角度θ′を増加方向に、逆に磁束成分φt′
が負の時は、該周波数f1を下げるようにして位相角度
θ′を減少方向に修正制御すれば、動作点は常に図示×
印に移り、磁束成分φt′＝０が保たれる。
に符号が反転する。そこで、磁束成分φt′が正の時
は、電動機周波数f1を上げて磁極軸（直軸）からｍ′軸
までの位相角度θ′を増加方向に、逆に磁束成分φt′
が負の時は、該周波数f1を下げるようにして位相角度
θ′を減少方向に修正制御すれば、動作点は常に図示×
印に移り、磁束成分φt′＝０が保たれる。
また、磁束成分φm′（φt′＝０では全磁束φrに一致
する）を所定値に制御することは次のように行なう。す
なわち、磁束成分φm′は電流成分im′に応じて変化す
るため、磁束成分φm′を検出し、所定値からの変動に
応じて電流成分im′を制御し、磁束成分φm′を所定値
に保てばよい。
する）を所定値に制御することは次のように行なう。す
なわち、磁束成分φm′は電流成分im′に応じて変化す
るため、磁束成分φm′を検出し、所定値からの変動に
応じて電流成分im′を制御し、磁束成分φm′を所定値
に保てばよい。
第２図（II）に示す場合についても特性は図（Ｉ）の場
合と同様であり、前述と同様の制御を行なえばよい。
合と同様であり、前述と同様の制御を行なえばよい。
以上のようにして、磁束一定の運転が行なわれる。この
とき、電動機２の誘導起電力（これは、電動機電圧の基
本波成分であつて無効分電流の位相基準信号と90度位相
の異なる電圧成分である。）は、電動機周波数すなわち
回転速度に比例する。本発明は、この現像を利用し、電
動機２の誘導起電力を検出し、この検出信号を速度制御
回路にフイードバツクすることによつて、速度制御を行
なうようにしたものである。
とき、電動機２の誘導起電力（これは、電動機電圧の基
本波成分であつて無効分電流の位相基準信号と90度位相
の異なる電圧成分である。）は、電動機周波数すなわち
回転速度に比例する。本発明は、この現像を利用し、電
動機２の誘導起電力を検出し、この検出信号を速度制御
回路にフイードバツクすることによつて、速度制御を行
なうようにしたものである。
以上、本発明の動作原理を説明した。
次に、本発明の一実施例である第１図の回路の動作を説
明する。
明する。
電圧成分検出器9,10において、次式に従い電動機電圧の
２軸成分、すなわち、無効分電流の位相基準信号に対し
て90度位相の異なる電圧成分et′及び同位相の成分em′
を各々検出する。
２軸成分、すなわち、無効分電流の位相基準信号に対し
て90度位相の異なる電圧成分et′及び同位相の成分em′
を各々検出する。
ここに、vα＝vu em′：検出器10の出力信号 et′：検出器９の出力信号 vu，vv，vw：電動機各相電圧 cosω１ｔ:U相の無効分電流の位相基準信号 上述の演算は、例えば乗算器及び加算器を用いて実現で
きる。
きる。
信号em′，et′は電動機の漏れインピーダンス降下の影
響を無視すれば、前述したφm′，φt′と次式の関係が
ある。
響を無視すれば、前述したφm′，φt′と次式の関係が
ある。
すなわち、信号em′より磁束成分φt′相当の信号が検
出される。信号em′は、変化率制限器７の出力信号と共
に加算器11に加えられる。このとき信号em′が負
（φt′＞０に相当）の場合は、加算器11の出力信号が
大、すなわち、インバータ出力周波数が上昇する極性に
て加算されることになる。このようにして、前述した原
理に従い常にem′＝０（φt′＝０）となるよう電動機
周波数f1が制御され、そして、磁極軸からｍ′軸までの
位相角度θ′は正規動作点の値に制御される。
出される。信号em′は、変化率制限器７の出力信号と共
に加算器11に加えられる。このとき信号em′が負
（φt′＞０に相当）の場合は、加算器11の出力信号が
大、すなわち、インバータ出力周波数が上昇する極性に
て加算されることになる。このようにして、前述した原
理に従い常にem′＝０（φt′＝０）となるよう電動機
周波数f1が制御され、そして、磁極軸からｍ′軸までの
位相角度θ′は正規動作点の値に制御される。
また、誘導起電力et′（φm′）と電流指令▲i* m▼は比
例関係にあるため、もし誘導起電力et′が所定値より小
であれ、電流指令▲i* m▼を増加方向に、逆に誘導起電
力et′が所定値より大であれば、電流指令▲i* m▼を減
少方向に変化させることにより、誘導起電力et′を所定
値に制御できる。そこで、増巾器13において、増巾器11
の出力信号と信号et′との偏差に応じて、電流指令▲i*
m▼を制御することにより、次式の関係が得られる。
例関係にあるため、もし誘導起電力et′が所定値より小
であれ、電流指令▲i* m▼を増加方向に、逆に誘導起電
力et′が所定値より大であれば、電流指令▲i* m▼を減
少方向に変化させることにより、誘導起電力et′を所定
値に制御できる。そこで、増巾器13において、増巾器11
の出力信号と信号et′との偏差に応じて、電流指令▲i*
m▼を制御することにより、次式の関係が得られる。
k1ω1−et′＝０ ……（３） あるいは、et′／ω1＝k1 ……（４） ここに、k1：比例定数 すなわち、磁束成分φm′（＝et′／ω1）を自動的に所
定値に保つことができる。
定値に保つことができる。
一方、誘導起電力et′は、第（２）式に示すように、磁
束成分φm′及び角周波数ω1に比例する。そこで、前述
した制御により磁束成分φm′が一定値に保たれるの
で、誘導起電力et′はω1に比例する。したがつて、変
化率制限器７からの回転速度指令信号と信号et′とを突
合せ、その偏差に応じて有効分電流指令▲i* t▼を変え
ることにより、回転速度を指令値に応じて制御すること
ができる。
束成分φm′及び角周波数ω1に比例する。そこで、前述
した制御により磁束成分φm′が一定値に保たれるの
で、誘導起電力et′はω1に比例する。したがつて、変
化率制限器７からの回転速度指令信号と信号et′とを突
合せ、その偏差に応じて有効分電流指令▲i* t▼を変え
ることにより、回転速度を指令値に応じて制御すること
ができる。
したがつて、本実施例によれば、回転センサを用いるこ
となく安定な周波数制御が行なえ、かつ高精度な速度制
御が行なえる利点がある。
となく安定な周波数制御が行なえ、かつ高精度な速度制
御が行なえる利点がある。
第３図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。本
実施例は、電源側コンバータと電動機側インバータとが
直流回路を介して接続されてなる変換器を用いた駆動シ
ステムへの適用例である。第３図において、変換器は、
電動機へ供給する電流の大きさを制御するコンバータ21
と、直流リアクトル22と、電動機周波数と電流位相を制
御するインバータ23とを備えている。また、本実施例が
第１図に示す実施例と異なるところは、変換器制御回路
６′が、電圧成分検出器９と、電圧成分検出器10と、加
算器11と、発振器12と、増巾器８及び増巾器13からの出
力信号を基に電流位相指令を演算する回路24と、発振器
12からの出力信号を基準に演算回路24からの指令信号に
基づいてインバータ23の転流タイミングを決定する位相
制御回路25と、増巾器８及び増巾器13からの出力信号を
基に電流指令信号I*を演算する演算回路26と、演算回路
26の出力信号と電流検出器５の出力信号との偏差を増巾
する増巾器27と、増巾器27からの出力信号に応じてコン
バータ21の点弧位相を決定する回路28とから構成されて
いる。
実施例は、電源側コンバータと電動機側インバータとが
直流回路を介して接続されてなる変換器を用いた駆動シ
ステムへの適用例である。第３図において、変換器は、
電動機へ供給する電流の大きさを制御するコンバータ21
と、直流リアクトル22と、電動機周波数と電流位相を制
御するインバータ23とを備えている。また、本実施例が
第１図に示す実施例と異なるところは、変換器制御回路
６′が、電圧成分検出器９と、電圧成分検出器10と、加
算器11と、発振器12と、増巾器８及び増巾器13からの出
力信号を基に電流位相指令を演算する回路24と、発振器
12からの出力信号を基準に演算回路24からの指令信号に
基づいてインバータ23の転流タイミングを決定する位相
制御回路25と、増巾器８及び増巾器13からの出力信号を
基に電流指令信号I*を演算する演算回路26と、演算回路
26の出力信号と電流検出器５の出力信号との偏差を増巾
する増巾器27と、増巾器27からの出力信号に応じてコン
バータ21の点弧位相を決定する回路28とから構成されて
いる。
次に、上記実施例の動作を説明する。
電圧成分検出器9,10では、前記第（１）式に従い電動機
２の電圧の２軸成分、すなわち、無効分電流の位相基準
信号に対して90度位相の異なる電圧成分et′及び同位相
の成分em′をそれぞれ検出する。両成分em′，et′は、
電動機の漏れインビーダンス降下の影響を無視すれば、
前記第（２）式の関係があるので、この信号em′により
φt′相当の信号が検出できる。信号em′は回転速度指
令回路３からの出力指令信号100と共に加算器11に加え
られる。このとき、em′が負（φt′＞０に相当）の場
合は、加算器11の出力信号が大、すなわち、インバータ
出力周波数が上昇する極性にて加算される。このように
して、前述した原理に従い常にem′＝０（φt′＝０）
となるように周波数f1が制御され、そして磁極軸（直
軸）からｍ′軸までの位相角度θ′は正規動作点の値に
制御される。
２の電圧の２軸成分、すなわち、無効分電流の位相基準
信号に対して90度位相の異なる電圧成分et′及び同位相
の成分em′をそれぞれ検出する。両成分em′，et′は、
電動機の漏れインビーダンス降下の影響を無視すれば、
前記第（２）式の関係があるので、この信号em′により
φt′相当の信号が検出できる。信号em′は回転速度指
令回路３からの出力指令信号100と共に加算器11に加え
られる。このとき、em′が負（φt′＞０に相当）の場
合は、加算器11の出力信号が大、すなわち、インバータ
出力周波数が上昇する極性にて加算される。このように
して、前述した原理に従い常にem′＝０（φt′＝０）
となるように周波数f1が制御され、そして磁極軸（直
軸）からｍ′軸までの位相角度θ′は正規動作点の値に
制御される。
また、誘導起電力et′（φm′）と電流指令▲i* m▼は比
例関係にあるため、もし誘導起電力et′が所定値より小
であれば電流指令▲i* m▼を増加方向に、逆に誘導起電
力et′が所定値より大であれば減少方向に変化させるこ
とにより、誘導起電力et′を所定値に制御することがで
きる。そこで、増巾器13において増巾器11の出力信号と
信号et′との偏差に応じて電流指令▲i* m▼を制御する
ことにより磁束成分φm′を所定値に保つことができ
る。
例関係にあるため、もし誘導起電力et′が所定値より小
であれば電流指令▲i* m▼を増加方向に、逆に誘導起電
力et′が所定値より大であれば減少方向に変化させるこ
とにより、誘導起電力et′を所定値に制御することがで
きる。そこで、増巾器13において増巾器11の出力信号と
信号et′との偏差に応じて電流指令▲i* m▼を制御する
ことにより磁束成分φm′を所定値に保つことができ
る。
一方、誘導起電力et′は、第（２）式に示すように、磁
束成分φm′及び角周波数ω1に比例するが、前述したよ
うに制御することにより、磁束成分φm′は一定値に保
たれるので、誘導起電力et′は角周波数ω1に比例す
る。したがつて、回転速度指令回路３からの出力信号と
信号et′とを突合せ、その偏差に応じて有効分電流指令
▲i* t▼を変えることにより、回転速度を指令値に応じ
て制御することができる。
束成分φm′及び角周波数ω1に比例するが、前述したよ
うに制御することにより、磁束成分φm′は一定値に保
たれるので、誘導起電力et′は角周波数ω1に比例す
る。したがつて、回転速度指令回路３からの出力信号と
信号et′とを突合せ、その偏差に応じて有効分電流指令
▲i* t▼を変えることにより、回転速度を指令値に応じ
て制御することができる。
演算回路24は無効分電流指令信号▲i* m▼と有効分電流
指令信号▲i* t▼に基づいて、第４図に示すｔ′軸対す
る電流ｉの位相角φを指令する信号を出力する。その位
相角φは次式にて示される。
指令信号▲i* t▼に基づいて、第４図に示すｔ′軸対す
る電流ｉの位相角φを指令する信号を出力する。その位
相角φは次式にて示される。
この位相指令信号と発振器12からの出力信号に基づいて
インバータ23の転流タイミングが位相制御回路25におい
て決定され、同時に制御進み角βが設定される。しかし
て、インバータ23は位相制御回路25からの信号により点
弧制御される。
インバータ23の転流タイミングが位相制御回路25におい
て決定され、同時に制御進み角βが設定される。しかし
て、インバータ23は位相制御回路25からの信号により点
弧制御される。
また、電動機電流の指令値I*を無効分電流指令信号▲i*
m▼と有効分電流指令信号▲i* t▼より演算回路26で求
め、この電動機電流指令信号と電流検出器５からの出力
信号との偏差を増巾器27で増巾し、これに応じてコンバ
ータ21の点弧位相を制御して電流を調節する。
m▼と有効分電流指令信号▲i* t▼より演算回路26で求
め、この電動機電流指令信号と電流検出器５からの出力
信号との偏差を増巾器27で増巾し、これに応じてコンバ
ータ21の点弧位相を制御して電流を調節する。
したがつて、本実施例によれば、前記実施例と同様に回
転センサを用いることなく、可変速時において脱調する
ことがなく、安定な周波数制御が行なえ、かつ高精度な
速度制御が行なえる。また、本実施例によれば、回転セ
ンサがないので悪環境の中でも使用することができる。
転センサを用いることなく、可変速時において脱調する
ことがなく、安定な周波数制御が行なえ、かつ高精度な
速度制御が行なえる。また、本実施例によれば、回転セ
ンサがないので悪環境の中でも使用することができる。
〔発明の効果〕 以上述べたように本実施例によれば、回転センサが不要
となり、悪環境下で使用する場合でも高精度な速度制御
が可能となるという効果がある。
となり、悪環境下で使用する場合でも高精度な速度制御
が可能となるという効果がある。
第１図は本発明に係る同期電動機の速度制御装置の一実
施例を示す回路図、第２図（Ｉ）及び（II）は本発明の
原理を説明するために示す特性図、第３図は本発明の他
の実施例を示す回路図、第４図は本発明の他の実施例を
説明するために示すベクトル図である。 １……変換器（インバータ）、２……同期電動機、３…
…速度指令回路、４……電圧検出器、５……電流検出
器、６……変換器制御回路、８……速度偏差増巾器、9,
10……電圧成分検出器、11……周波数指令信号を出力す
る加算器、12……発振器、13……無効分電流指令信号を
出力する増巾器。
施例を示す回路図、第２図（Ｉ）及び（II）は本発明の
原理を説明するために示す特性図、第３図は本発明の他
の実施例を示す回路図、第４図は本発明の他の実施例を
説明するために示すベクトル図である。 １……変換器（インバータ）、２……同期電動機、３…
…速度指令回路、４……電圧検出器、５……電流検出
器、６……変換器制御回路、８……速度偏差増巾器、9,
10……電圧成分検出器、11……周波数指令信号を出力す
る加算器、12……発振器、13……無効分電流指令信号を
出力する増巾器。
Claims (1)
- 【請求項１】同期電動機に可変周波数の交流を供給する
変換器（１）と、該変換器から出力される交流の値及び
その周波数を回転速度指令に基づいて制御する変換器制
御回路（６）とを含んでなる同期電動機の速度制御装置
において、 前記変換器制御回路（６）は、 前記変換器の出力交流の周波数指令（ｋω1）を入力
し、該周波数指令に応じた周波数の２相正弦波信号を発
振する発振手段（12）と、 前記同期電動機の電動機電圧を検出する電圧検出手段
（４）と、 該検出された電動機電圧と前記２相正弦波信号に基づい
て、前記同期電動機のトルクに関係する有効分電流と同
位相の第１の電圧成分（em′）と、前記同期電動機の磁
束量に関係する無効分電流と同位相の第２の電圧成分
（et′）とを検出する電圧成分検出手段（9,10）と、 前記回転速度指令と前記第２の電圧成分（et′）との偏
差を求め、該偏差を低減すべくその偏差に応じた前記有
効分電流の指令▲(i* t)▼を出力する速度偏差増巾手段
（８）と、 前記回転速度指令に前記第１の電圧成分（em′）を極性
を反転して加算し、前記周波数指令（ｋω1）として前
記発振手段に入力する加算手段（11）と、 該加算手段から出力される周波数指令と前記第２の電圧
成分（et′）の偏差を求め、該偏差を低減すべくその偏
差に応じて前記無効分電流の指令▲(i* m)▼を生成する
電流増巾手段（13）と、 該無効分電流の指令▲(i* m)▼と前記有効分電流の指令
▲(i* t)▼と前記２相正弦波信号とに基づいて３相の電
流指令を出力する相数変換手段（14,15）と、 該変換手段から出力される電流指令に応じて前記変換器
を駆動する変換器駆動回路（16,17）とを備えてなるこ
とを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042591A JPH0785680B2 (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 同期電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042591A JPH0785680B2 (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 同期電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187283A JPS60187283A (ja) | 1985-09-24 |
| JPH0785680B2 true JPH0785680B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=12640303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59042591A Expired - Fee Related JPH0785680B2 (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 同期電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785680B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8698447B2 (en) | 2007-09-14 | 2014-04-15 | The Powerwise Group, Inc. | Energy saving system and method for devices with rotating or reciprocating masses |
| WO2011031603A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-17 | The Powerwise Group, Inc. | Energy saving system and method for devices with rotating or reciprocating masses |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54162119A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-22 | Toshiba Corp | Controller of induction motor |
-
1984
- 1984-03-05 JP JP59042591A patent/JPH0785680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60187283A (ja) | 1985-09-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |