JP2856950B2 - 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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Description
期電動機の制御装置に係り、特に高負荷時においても所
定の電圧で運転することができる同期電動機の制御装置
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。図2にベクトル制御を用い
た従来の装置の要部構成を示す。
指令に応じて3相同期電動機2に電力を供給する。位置
検出器3は同期電動機2の回転子位置(角度)を検出す
る。界磁巻線21は回転子側に設けられ、界磁用の電力変
換器4によって直流励磁される。
電流検出器11と12により検出される。位置演算器5は位
置検出器3の検出信号から回転子磁極の位置に対応して
座標変換を行うための位置信号を演算出力する。dq軸
電流演算器13は電流検出器11で検出された電機子電流を
位置演算器5からの位置信号により磁極と同方向(d
軸)と直交方向(q軸)の成分電流id ,iq に変換す
る。磁束演算器6は界磁電流の検出信号if と上記
id ,iq から、回転子磁極と同方向のd軸磁束と、こ
れに直交するq軸磁束を演算し合成磁束の回転角δを演
算する。磁束演算器6は図3に示すように、dq軸上で
表した同期電動機の電圧方程式(1)(2)を基にdq
軸上の磁束を模擬するものである。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 (1) Φq =Laq(1+Tq2S)/(1+Tq1S)×(iq +if )+1a ×iq (2)
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、Td1,Tq1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、Td2,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軸磁束は界磁電流とd軸電
機子電流の和から演算され、q軸磁束はq軸電流から演
算される。δは磁束のd方向に対する角度で、 δ=tan-1(Φq /Φd ) (3) で演算される。
束指令Φ* 及び(3)式の演算結果角度δから、磁束分
電流基準id * 、トルク分電流基準iq * と界磁電流基
準if * を次式により演算する。 iT * =T* /Φ* (4) id * =−iT * ・sinδ (5) iq * = iT * ・cosδ (6) if * =(Φ* ・cosδ−(Lad×1a )×id * )/Lad (7)
と直行するように指令する。演算された電流基準値id
* ,iq * は検出値id ,iq 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3相の電
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る。
と検出値if とを比較し、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が
駆動される。
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。
力率100%で電流がコントロールされ、磁束は式
(1)、(2)の定まる値にコントロールされ、内部誘
起電圧(ωΦ)は磁束指令Φ* によりコントロール可能
であるが、端子電圧は内部誘起電圧に対して損失(IR
降下)の分だけ上昇する。抵抗損などで代表される損失
による電圧上昇は、電流にほぼ比例するため、高負荷時
ほど顕著となり、磁束飽和の危険が生じる。磁束飽和が
生じるとベクトル制御が正しく機能しなくなる。また、
一般に同期電動機の特性は、V/f比一定(定出力速度
領域ではV一定)にて設計されるので、この観点から
も、端子電圧上昇は好ましくはない。
たもので、高負荷時における磁束飽和の危険を防止し電
流増加による端子電圧の上昇を一定に制限し、同期電動
機を安全に駆動することのできる同期電動機の制御装置
を提供することを目的とする。
め、本発明は、電圧指令に応じて可変電圧可変周波数の
電力を回転界磁形同期電動機の電機子に供給する電力変
換手段と、界磁電流指令に応じて該同期電動機の界磁電
流if を制御する励磁手段を備えた装置において、該同
期電動機の回転子位置をを検出する位置検出手段と、該
同期電電動機の電機子電流と回転子位置から回転子磁極
と同方向(d軸)と直交方向(q軸)の成分電流id と
iq を得る電流演算手段と、該成分電流id ,iq と該
界磁電流if からd軸、q軸の成分磁束Φd ,Φq を演
算し、角度δ=tan-1(Φq /Φd )を得る磁束演算
手段と、トルク指令T* と磁束指令Φ* 及び該角度δか
らδ軸、q軸の電流基準id * ,iq * 及び界磁電流指
令if * を得る電流基準演算手段と、該電流基準
id * ,iq * と該成分電流id ,iq をそれぞれ比較
してd軸,q軸の電圧基準vd * ,vq * を得る電圧基
準演算手段と、該電圧基準vd * ,vq * と回転子位置
から前記電圧指令を得る電圧指令演算手段と、該電圧基
準vd * ,vq * のベクトル和Vを演算しこの値が所定
値を越えたとき、磁束補正量Φc を出力する電圧制御手
段を設け、この磁束補正量Φcに応じて前記磁束指令Φ
* を補正し、該同期電動機の電機子電圧を制限するよう
に同期電動機の制御装置を構成する。
端子電圧が所定電圧を越えると、電圧基準vd * ,vq
* のベクトル和が所定値を越え、電圧制限手段から磁束
補正値Φc が出力される。このΦc により磁束指令Φ*
と界磁電流指令if * が減少し端子電圧は所定電圧に制
限される。一方、トルク分電流基準はΦc により増加し
電動機出力は変化しない。
では、従来の装置に加えて、新たに電圧制限手段20と減
算手段21を設けている。電圧制限手段20は、d,q軸の
電圧基準値Vd * ,Vq * から を演算し、電圧制限値VLMT と比較して、V>VLMT の
ときその差分を比例積分処理して磁束補償量Φc を出力
する。減算手段21は磁束指令Φs * から磁束補償量Φc
を減算した値を実際の磁束指令値Φ* として出力する。
期電動機の端子電圧が上昇し、(8)式の演算値Vが電
圧制限値VLMT を越えると磁束補償量Φc が増加して磁
束指令Φ* が減少する。その結果、界磁電流if 、内部
磁束Φの低減をともない、端子電圧は電圧制限値VLMT
に抑えられる。
準演算器7によりトルク分電流基準iT * が増加し、i
d * ,iq * が増加するので同期電動機の出力としては
変化がない。
が増加し端子電圧が増加する場合においても同期電動機
の出力を制限することなく端子電圧を所定電圧に制限す
ることが可能となる。
おいて、負荷が増大し、端子電圧が増大する場合でも磁
束を低減して出力を制限することなく端子電圧を所定電
圧に制限することができ、磁束飽和の危険のない安全な
運転を行うことができ、信頼性の向上した同期電動機の
制御装置を提供することができる。
の構成図
Claims (1)
- 【請求項1】 電圧指令に応じて可変電圧可変周波数の
電力を回転界磁形同期電動機の電機子に供給する電力変
換手段と、界磁電流指令に応じて該同期電動機の界磁電
流if を制御する励磁手段を備えた装置において、 該同期電動機の回転子位置を検出する位置検出手段と、 該同期電電動機の電機子電流と回転子位置から回転子磁
極と同方向(d軸)と直交方向(q軸)の成分電流id
とiq を得る電流演算手段と、該成分電流id,iq と
該界磁電流if からd軸、q軸の成分磁束Φd ,Φq を
演算し、角度δ=tan-1(Φq /Φd )を得る磁束演
算手段と、トルク指令T* と磁束指令Φ* 及び該角度δ
からδ軸、q軸の電流基準id * ,iq * 及び界磁電流
指令if * を得る電流基準演算手段と、該電流基準id *
,iq * と該成分電流id ,iq をそれぞれ比較して
d軸,q軸の電圧基準vd * ,vq * を得る電圧基準演
算手段と、該電圧基準vd * ,vq * と回転子位置から
前記電圧指令を得る電圧指令演算手段と、該電圧基準v
d * ,vq * のベクトル和Vを演算しこの値が所定値を
越えたとき、磁束補正量Φc を出力する電圧制御手段を
設け、この磁束補正量Φc に応じて前記磁束指令Φ* を
補正し、該同期電動機の電機子電圧を制限することを特
徴とする同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3180066A JP2856950B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3180066A JP2856950B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0530774A JPH0530774A (ja) | 1993-02-05 |
JP2856950B2 true JP2856950B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=16076876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3180066A Expired - Lifetime JP2856950B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2856950B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7145311B2 (en) | 2004-03-29 | 2006-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vector control device of winding field type synchronous machine |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3121561B2 (ja) * | 1997-04-21 | 2001-01-09 | ファナック株式会社 | 射出成形機 |
JP3729682B2 (ja) * | 1999-06-15 | 2005-12-21 | 三菱電機株式会社 | ベクトル制御装置 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3180066A patent/JP2856950B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7145311B2 (en) | 2004-03-29 | 2006-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vector control device of winding field type synchronous machine |
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JPH0530774A (ja) | 1993-02-05 |
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