JPS5918953B2 - 同期電動機制御装置 - Google Patents
同期電動機制御装置Info
- Publication number
- JPS5918953B2 JPS5918953B2 JP9435777A JP9435777A JPS5918953B2 JP S5918953 B2 JPS5918953 B2 JP S5918953B2 JP 9435777 A JP9435777 A JP 9435777A JP 9435777 A JP9435777 A JP 9435777A JP S5918953 B2 JPS5918953 B2 JP S5918953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- synchronous motor
- magnetic flux
- magnetic
- frequency
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は同期電動機制御装置に関し、特に回転界磁形
同期電動機の起動停止制御装置に関する。
同期電動機の起動停止制御装置に関する。
回転界磁形同期電動機は、主に大形同期電動機に適用さ
れる構造形態であるが、次第に大形化される現状におい
てその起動停止制御を円滑かつ経済的に行なう手段を提
供するのがこの発明の目的である。大型同期電動機制御
の要諦は起動停止にあり、中でも起動は静止のものに適
当な位相で適当な電圧を適時に印加する技術にある。
れる構造形態であるが、次第に大形化される現状におい
てその起動停止制御を円滑かつ経済的に行なう手段を提
供するのがこの発明の目的である。大型同期電動機制御
の要諦は起動停止にあり、中でも起動は静止のものに適
当な位相で適当な電圧を適時に印加する技術にある。
従来、大形同期電動機の電源には同期発電機が使われて
いたために、発電機と電動機の位相の適否は両同期機の
界磁角度差に求めることが比較的容易であり、所謂低周
波同期起動法の採用が可能であつた。
いたために、発電機と電動機の位相の適否は両同期機の
界磁角度差に求めることが比較的容易であり、所謂低周
波同期起動法の採用が可能であつた。
一方、近年半導体の発達により、所謂静止形インバータ
、サイクロコンバータが出現したが、これらには直流界
磁は存立せず、前記の低周波同期起動法は採用できない
。このため、静止形機器による場合は起動当初に適切位
相の電圧印加法が無く、確率的に起動時脱調が繰返され
、起動不能に到ることが多い。この発明は、起動時に適
用の電圧を適時に印加できる制御装置を提供するもので
、当初から円滑な起動を達成しうるものであり、交流電
源の形式に影響されないものである。
、サイクロコンバータが出現したが、これらには直流界
磁は存立せず、前記の低周波同期起動法は採用できない
。このため、静止形機器による場合は起動当初に適切位
相の電圧印加法が無く、確率的に起動時脱調が繰返され
、起動不能に到ることが多い。この発明は、起動時に適
用の電圧を適時に印加できる制御装置を提供するもので
、当初から円滑な起動を達成しうるものであり、交流電
源の形式に影響されないものである。
次に、同期電動機の制動には機械式ブレーキが多く適用
されている。
されている。
しかし、機械式ブレーキの適用し難い同期電動機もあり
、例えば同期調相機はその適例である。これらの制動に
関しても、この発明は適切な制動をなしうる制御装置を
提供するものである。第1図は同期電動機の概念図を示
し、Wは多相交流電機子巻線、N、Sは直流回転磁極、
εはポールピツチ(電気角でπ)、矢印は回転方向を示
す。
、例えば同期調相機はその適例である。これらの制動に
関しても、この発明は適切な制動をなしうる制御装置を
提供するものである。第1図は同期電動機の概念図を示
し、Wは多相交流電機子巻線、N、Sは直流回転磁極、
εはポールピツチ(電気角でπ)、矢印は回転方向を示
す。
第2図は同期電動機の回転力発生原理を示す磁束曲線で
あり、φ1は直流(界磁)磁束分布、φ2は交流(電機
子)磁束分布、φはφ,とφ2の合成磁束分布で、或時
刻における回転角θ(電気角)に対する状態を示す。
あり、φ1は直流(界磁)磁束分布、φ2は交流(電機
子)磁束分布、φはφ,とφ2の合成磁束分布で、或時
刻における回転角θ(電気角)に対する状態を示す。
同期電動機運転中は固定子と界磁、即ちエアーギヤツプ
中には合成磁束φのみが存立し、φ,,φ2は存立しな
い。第2図において、0をθの基準点とすると、交直磁
束φ,,φ,は共にθに対して正弦波分布と考えること
ができるから、φ1,φ,の最大値を夫々Φ1,Φ,と
すれば合成磁束φは 但し、γ=Tan′1?リ♀?乎;???」?となる。
中には合成磁束φのみが存立し、φ,,φ2は存立しな
い。第2図において、0をθの基準点とすると、交直磁
束φ,,φ,は共にθに対して正弦波分布と考えること
ができるから、φ1,φ,の最大値を夫々Φ1,Φ,と
すれば合成磁束φは 但し、γ=Tan′1?リ♀?乎;???」?となる。
又、交直両磁束間に働く電磁力Fは磁束交鎖数最大の原
理にしたがい、交流磁束を基準にすれば−c −
\0ノ 但し、δ=β−α、に=比例定数。
理にしたがい、交流磁束を基準にすれば−c −
\0ノ 但し、δ=β−α、に=比例定数。
この力Fはとりも直さず交直両磁束間の同期化力であり
、となる。
、となる。
従つて何等かの方法によつて合成磁束φを計測し、上記
(2)式からα、βを求めれば、φ1,φ2の相互関係
が分明するから、(3)式によつて同期化力Fの適否状
態を判定して起動停止制御に応用することができる。
(2)式からα、βを求めれば、φ1,φ2の相互関係
が分明するから、(3)式によつて同期化力Fの適否状
態を判定して起動停止制御に応用することができる。
このような理念に基づき、この発明は固定子側において
合成磁束φを計測するものつであるが、上記(2)式は
超越関数であり、2個のφ計測値からα,βを決定する
ことはできない。
合成磁束φを計測するものつであるが、上記(2)式は
超越関数であり、2個のφ計測値からα,βを決定する
ことはできない。
即ち、f)1,Φ2も未知数として介してくるから、4
個の計測値を必要とするものである。既述の説明におい
て、同期電動機Fblmの要諦は加速とFbl働にある
と述べた。
個の計測値を必要とするものである。既述の説明におい
て、同期電動機Fblmの要諦は加速とFbl働にある
と述べた。
しかし、起動の際に交流磁束φ,の発生時点を適切に選
ばねばならぬが、起動当初にφ2は存立しない。この故
に前式は何れも意味をなさぬことになるが、この発明に
おいては起動当初に多相交流サーチ電圧を交流電機子巻
線に加えることでφ2を存立させる。サーチ電圧とは同
期電動機を起動なし得ない充分低い周波数電圧である。
即ち、このサーチ電圧を加えることで仮りの交流磁束φ
,を適切な時点で発生させる。以上の理念に基づいて、
同期電動機を起動停止制御する制御装置の一実施例を第
3図に示す。
ばねばならぬが、起動当初にφ2は存立しない。この故
に前式は何れも意味をなさぬことになるが、この発明に
おいては起動当初に多相交流サーチ電圧を交流電機子巻
線に加えることでφ2を存立させる。サーチ電圧とは同
期電動機を起動なし得ない充分低い周波数電圧である。
即ち、このサーチ電圧を加えることで仮りの交流磁束φ
,を適切な時点で発生させる。以上の理念に基づいて、
同期電動機を起動停止制御する制御装置の一実施例を第
3図に示す。
同図において、W,N,Sは第1図に示す多相交流電機
子巻線及び直流回転磁極部分を示す。Gは可変周波可変
電圧の交流電源、Cは交流電源Gの電圧制御装置、RO
は交流電源GO)匍脚電圧設定器、FCは交流電源G(
7)周波数制御装置、FOは交流電源Gの周波数設定器
である。交流電源Gの構成は種々考えられるが、可変周
波数可変電圧が得られれば良い。Exは直流励磁機であ
り、スリツプリングSRを通して同期電動機の界磁巻線
Wdを励磁する。M,,M,,M3,M4は固定子で支
えられ、空隙中の磁界強度に比例した電圧を誘起する等
しい特性の感磁素子であり、1,2,3,4はその出力
端子である。これら感磁素子M,〜M4の隣接角はX,
,X2,X3で任意であるが、電気角換算においてとし
かつ分散するのが好ましい。
子巻線及び直流回転磁極部分を示す。Gは可変周波可変
電圧の交流電源、Cは交流電源Gの電圧制御装置、RO
は交流電源GO)匍脚電圧設定器、FCは交流電源G(
7)周波数制御装置、FOは交流電源Gの周波数設定器
である。交流電源Gの構成は種々考えられるが、可変周
波数可変電圧が得られれば良い。Exは直流励磁機であ
り、スリツプリングSRを通して同期電動機の界磁巻線
Wdを励磁する。M,,M,,M3,M4は固定子で支
えられ、空隙中の磁界強度に比例した電圧を誘起する等
しい特性の感磁素子であり、1,2,3,4はその出力
端子である。これら感磁素子M,〜M4の隣接角はX,
,X2,X3で任意であるが、電気角換算においてとし
かつ分散するのが好ましい。
これは物理的に等しい磁束測淀を避けるための留意事項
である。COl,CO2は適当な計算機であり、計算機
COlは感磁素子M,〜M4の入力に応動し、前記(2
)式に基づいて、α,β,Φ1,Φ,を数値解し、これ
ら値を計算機CO,に転送する。計算機CO,はその入
力情報から前Lα3)式の計算をし、同期化力Fが前記
(4−1)式に該当すれば端子41に、ヌ(4−2)式
に該当すれば端子42からオン・オフ出力を送出する。
端子41の出力は電磁開閉器MCの開閉を規定する。A
,Bは計算機CO2の出力を夫々表示する表示灯である
。Tは計算機CO,,CO2にその演算を周期的に繰返
させるための指令を発するタイマーであるが、この種の
ものは計算機COl,CO2に装備されているから、こ
れを利用する。PBは起動用押釦スイツチであり、起動
に際して同期電動機に直流励磁を加えると共に交流電源
Gに前記のサーチ電圧を発生させる作用をなす。
である。COl,CO2は適当な計算機であり、計算機
COlは感磁素子M,〜M4の入力に応動し、前記(2
)式に基づいて、α,β,Φ1,Φ,を数値解し、これ
ら値を計算機CO,に転送する。計算機CO,はその入
力情報から前Lα3)式の計算をし、同期化力Fが前記
(4−1)式に該当すれば端子41に、ヌ(4−2)式
に該当すれば端子42からオン・オフ出力を送出する。
端子41の出力は電磁開閉器MCの開閉を規定する。A
,Bは計算機CO2の出力を夫々表示する表示灯である
。Tは計算機CO,,CO2にその演算を周期的に繰返
させるための指令を発するタイマーであるが、この種の
ものは計算機COl,CO2に装備されているから、こ
れを利用する。PBは起動用押釦スイツチであり、起動
に際して同期電動機に直流励磁を加えると共に交流電源
Gに前記のサーチ電圧を発生させる作用をなす。
斯かる構成において、まず同期電動機の起動制御につい
て説明する。起動に際し、周波数設定器FOを極く低周
波(例えば0.05Hz)に設定し、交流電源Gを起動
する。次に、起動用押釦スイツチPBを投入すると、界
磁巻線Wdに直流励磁が加えられ、直流磁束φ1を生ず
る。一方、制御電圧設定器R。の摺動子lに加圧するの
で、交流電源Gはサーチ電圧を発生し、電機子巻線Wの
附勢で電源周波数に見合うサーチ回転磁束φ2が生ずる
。即ち、同期電動機の空隙中には合成磁束φが現われる
。この磁束による各点の磁界強度を感磁素子M1〜M4
が電気量として夫々検出し、計算機COlに取込ませる
。計算機COlはα,β,Φ1,Φ2を算出し、これを
計算機CO2に入力する。計算機CO2は前記(3)式
を計算し、その結果を端子41ヌは42に出力する。端
子41に出力があれば、同期化力Fは正であるから、電
磁開閉器MCを附勢し、制御電圧設定器R。(7)r点
を加圧する。このため、交流電源Gは周波数を変えるこ
となく他の高い運転電圧に昇圧される。この結果、同期
電動機は充分な加速力が得られ、その起動ができる。起
動後は問波数設定器Fc′8周波数を、ヌ電圧設定器R
。で電圧を匍脚すれば同期電動機を最終速度まで加速す
ることができる。なお、加速中は常に表示灯Bが点灯す
ることになる。次に運転中の同期電動機の匍働制御を説
明する。前記同期化力Fの説明から明ら・かな如く、(
4−2)式が継続的に実現できれば同期電動機は停止す
る。これは従前の説明から端子42に出力があつて表示
灯Aが点灯しておれば、同期化力Fは負である証左であ
るから、その点灯を確認しながら電源周波数を漸減すれ
ば良い。勿論、制動の場合は電力が電動機側から電源側
に逆流するから、この電力を吸収する設備を電源側に必
要とするが、これはこの発明の目的でないから割愛する
。ここで、前記(3)式はδ=π/2においてFに正の
最大値がある。
て説明する。起動に際し、周波数設定器FOを極く低周
波(例えば0.05Hz)に設定し、交流電源Gを起動
する。次に、起動用押釦スイツチPBを投入すると、界
磁巻線Wdに直流励磁が加えられ、直流磁束φ1を生ず
る。一方、制御電圧設定器R。の摺動子lに加圧するの
で、交流電源Gはサーチ電圧を発生し、電機子巻線Wの
附勢で電源周波数に見合うサーチ回転磁束φ2が生ずる
。即ち、同期電動機の空隙中には合成磁束φが現われる
。この磁束による各点の磁界強度を感磁素子M1〜M4
が電気量として夫々検出し、計算機COlに取込ませる
。計算機COlはα,β,Φ1,Φ2を算出し、これを
計算機CO2に入力する。計算機CO2は前記(3)式
を計算し、その結果を端子41ヌは42に出力する。端
子41に出力があれば、同期化力Fは正であるから、電
磁開閉器MCを附勢し、制御電圧設定器R。(7)r点
を加圧する。このため、交流電源Gは周波数を変えるこ
となく他の高い運転電圧に昇圧される。この結果、同期
電動機は充分な加速力が得られ、その起動ができる。起
動後は問波数設定器Fc′8周波数を、ヌ電圧設定器R
。で電圧を匍脚すれば同期電動機を最終速度まで加速す
ることができる。なお、加速中は常に表示灯Bが点灯す
ることになる。次に運転中の同期電動機の匍働制御を説
明する。前記同期化力Fの説明から明ら・かな如く、(
4−2)式が継続的に実現できれば同期電動機は停止す
る。これは従前の説明から端子42に出力があつて表示
灯Aが点灯しておれば、同期化力Fは負である証左であ
るから、その点灯を確認しながら電源周波数を漸減すれ
ば良い。勿論、制動の場合は電力が電動機側から電源側
に逆流するから、この電力を吸収する設備を電源側に必
要とするが、これはこの発明の目的でないから割愛する
。ここで、前記(3)式はδ=π/2においてFに正の
最大値がある。
即ち、加速力はδ=0〜π/2において漸増し、δ=π
/2〜πにおいて漸減する。従つて、起動の安定を得る
ためには同期化力が正で且つ漸増中(δ=0〜π/2)
に行なうのが好ましい。このような配慮は計算機の構成
において容易に実現できるものである。ヌ、制動におい
ても同期化力が負で絶対値の増加中、即ちδ=π〜3π
/2が制動の安定範囲となるから、その実現を計算機の
プログラミングで行なうのが好ましい。また、第3図に
示す感磁素子M,〜M4は電気角にて2πを越えないも
のとした。
/2〜πにおいて漸減する。従つて、起動の安定を得る
ためには同期化力が正で且つ漸増中(δ=0〜π/2)
に行なうのが好ましい。このような配慮は計算機の構成
において容易に実現できるものである。ヌ、制動におい
ても同期化力が負で絶対値の増加中、即ちδ=π〜3π
/2が制動の安定範囲となるから、その実現を計算機の
プログラミングで行なうのが好ましい。また、第3図に
示す感磁素子M,〜M4は電気角にて2πを越えないも
のとした。
勿論、この制限は好ましいことであるが、M1〜M4の
一群は同期電動機の極数によつて多数群設けることも可
能であり、その取付位置を適宜選定すれば物理的意味を
満足する限り同等の作用があるから、そのような配慮を
する限り同等と見做し得る。例えば、第3図}(おいて
M3の代りに軸対称の位置にM3を設けても効果は同一
である。以上の説明から、同期電動機を可変周波可変電
圧の電源を用いて円滑に起動、停止制御できることは明
らかであり、この発明は同期電動機の制御、特に起動時
の電圧供給を適正に行ない、脱調、起動不能等の不具合
なく確実に遂行しうる所に最大のメリツトがある。
一群は同期電動機の極数によつて多数群設けることも可
能であり、その取付位置を適宜選定すれば物理的意味を
満足する限り同等の作用があるから、そのような配慮を
する限り同等と見做し得る。例えば、第3図}(おいて
M3の代りに軸対称の位置にM3を設けても効果は同一
である。以上の説明から、同期電動機を可変周波可変電
圧の電源を用いて円滑に起動、停止制御できることは明
らかであり、この発明は同期電動機の制御、特に起動時
の電圧供給を適正に行ない、脱調、起動不能等の不具合
なく確実に遂行しうる所に最大のメリツトがある。
ヌ、停止制御に際しても制動脱調の危惧なく迅速正確な
制動が実現できる。実施例においては、同期電動機を対
象として説明したが、同期調相機の起動停止、ガスター
ビン発電設備を発電機側から起動停止制御する際にもそ
のまま適用できる。これらの機器は慣例上同期電動機と
は言わないけれども、その内容において同機電動機と同
等もしくは相当の適用時機があり、このような場合にも
この発明はそのまま適用できる。ヌ、既述の説明におい
て、感磁素子を4個とした。これはΦ1,Φ2の任意値
となし得る利点があるが、計算機の構成が複雑になり、
計算時間が長びく不利がある。一方、Φ1,Φ2は予め
限定して設計することができるから、そのようにすれば
前記(2)式の未知数はα,βとなり、感磁素子は2個
ですむ。更に、Φ1だけ限定設計するとすれば、未知数
はΦ,,α,βとなるから感磁素子は3個ですむ。要す
るに、この発明は実施例に限定されることなく、この発
明を遂行するための回路構成、器材配置、適用機種には
種々の変形をなし得、この発明の技術思想に違背せぬ限
りぞれらはこの発明に含まれるものである。
制動が実現できる。実施例においては、同期電動機を対
象として説明したが、同期調相機の起動停止、ガスター
ビン発電設備を発電機側から起動停止制御する際にもそ
のまま適用できる。これらの機器は慣例上同期電動機と
は言わないけれども、その内容において同機電動機と同
等もしくは相当の適用時機があり、このような場合にも
この発明はそのまま適用できる。ヌ、既述の説明におい
て、感磁素子を4個とした。これはΦ1,Φ2の任意値
となし得る利点があるが、計算機の構成が複雑になり、
計算時間が長びく不利がある。一方、Φ1,Φ2は予め
限定して設計することができるから、そのようにすれば
前記(2)式の未知数はα,βとなり、感磁素子は2個
ですむ。更に、Φ1だけ限定設計するとすれば、未知数
はΦ,,α,βとなるから感磁素子は3個ですむ。要す
るに、この発明は実施例に限定されることなく、この発
明を遂行するための回路構成、器材配置、適用機種には
種々の変形をなし得、この発明の技術思想に違背せぬ限
りぞれらはこの発明に含まれるものである。
以上説明したとうり、この発明による同期電動機匍廁装
置は、空隙中の固定子側に取付けた複数個の感磁素子出
力から同期化力の正負を判定し、電動機電源の周波数及
び電圧を匍岬するようにしたため、同期電動機の起動、
停止制御を円滑かつ経済的に行なうことができる。
置は、空隙中の固定子側に取付けた複数個の感磁素子出
力から同期化力の正負を判定し、電動機電源の周波数及
び電圧を匍岬するようにしたため、同期電動機の起動、
停止制御を円滑かつ経済的に行なうことができる。
第1図は同期電動機の概念を説明するための断面図、第
2図は磁束曲線図、第3図はこの発明の一実施例を示す
結線図である。 図中、Wは多相交流電機子巻線、N,Sは直流回転磁極
、Wdは励磁巻線、Gは交流電源、cは電圧制御装置、
ROは制御電圧設定器、Fcは周波数制御装置、FOは
周波数設定器、Exは励磁機、M1〜M4は感磁素子、
CO,,CO2は計算機、Tはタイマ、MCは電磁開閉
器、PBは起動用押釦スイツチ、SRはスリツプリング
である。
2図は磁束曲線図、第3図はこの発明の一実施例を示す
結線図である。 図中、Wは多相交流電機子巻線、N,Sは直流回転磁極
、Wdは励磁巻線、Gは交流電源、cは電圧制御装置、
ROは制御電圧設定器、Fcは周波数制御装置、FOは
周波数設定器、Exは励磁機、M1〜M4は感磁素子、
CO,,CO2は計算機、Tはタイマ、MCは電磁開閉
器、PBは起動用押釦スイツチ、SRはスリツプリング
である。
Claims (1)
- 1 回転界磁形多相交流同期電動機において、固定子に
固定された空隙中の磁束に応動する複数の感磁素子と、
これら感磁素子出力を入力とし空隙中の交流並に直流磁
束成分を算出演算して交直両磁束間に働く電磁力により
同期化力の適否を判定する計算機と、この計算機の判定
出力に基づいて同期化力が正又は負であることを表示す
るとともに起動制御時には上記計算機の判定出力に基づ
いて加圧される制御電圧設定器を有し起動後に周波数設
定器又は上記制御電圧設定器にて制御される可変周波可
変電圧の電動機電源とを備え、上記電動機電源は電動機
の起動に先立ち仮りの交流磁束を発生させるための低周
波数低電圧の多相交流サーチ電圧を上記制御電圧設定器
の指令にしたがつて電機子巻線に供給するようにしたこ
とを特徴とする同期電動機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9435777A JPS5918953B2 (ja) | 1977-08-05 | 1977-08-05 | 同期電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9435777A JPS5918953B2 (ja) | 1977-08-05 | 1977-08-05 | 同期電動機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5429015A JPS5429015A (en) | 1979-03-03 |
| JPS5918953B2 true JPS5918953B2 (ja) | 1984-05-01 |
Family
ID=14108029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9435777A Expired JPS5918953B2 (ja) | 1977-08-05 | 1977-08-05 | 同期電動機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918953B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63202345U (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-27 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109446A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-14 | 株式会社竹中工務店 | 外装断熱材 |
| JPH0611192B2 (ja) * | 1984-03-31 | 1994-02-09 | 株式会社明電舍 | インバ−タ駆動用同期電動機の始動方法 |
| JP3039417U (ja) * | 1997-01-09 | 1997-07-22 | 友道 丹羽 | 多重層軽量コンクリート板 |
-
1977
- 1977-08-05 JP JP9435777A patent/JPS5918953B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63202345U (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5429015A (en) | 1979-03-03 |
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