JP4986245B2 - 複数のpmsm(永久磁石同期電動機)の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
以下図1および図2を参照して、1台のインバータで複数台のPMSMの並列運転時の同期状態を監視するための従来の装置および方法を説明する。
位置センサ部(60)は複数の位置センサ(61〜60+N)で構成され、各位置センサは各PMSM毎に接続して、各PMSMの運転状態を監視している。この時、位置センサとしてはホール(Hall)センサまたは光センサを利用して、PMSM毎に各3個のホールセンサまたは光センサが使用され、ロータの位置を検知することによって同期状態を監視するようにしている。
このような従来技術によると、複数のPMSMの同期状態を監視するために各PMSM毎に3個づつのホールセンサまたは光センサが必要となるため、インバータと各PMSM間にセンサケーブルを接続しなければならないので構造が複雑となる。また、センサケーブルの長さにより生ずる影響によって信頼性が低下するという問題点も発生する。
複数のPMSMの制御装置は常用交流電源(10)、コンバータ部(20)、キャパシター(30)、インバータ部(40)、制御部(50)および電流センサ(70/71,72,・・・70+N)にて構成される。インバータ部(40)より分岐した出力ラインは各PMSM(M1,M2,・・・MN)に接続し、各出力ライン毎に電流センサ(71,72,・・・70+N)を設置して、該電流センサによりインバータ部(40)から各PMSMに供給される出力電流の波形をそれぞれ検知することで複数のPMSMの同期状態を監視するようにしている。
また、電流センサの数に相当するアナログ/デジタル変換用ポートも必要となるので、PMSMの個数が増加すればするほど構造が非常に複雑となり実現が不可能な場合も生ずることとなる。
図3は本発明の制御装置の第1実施例を示す概略的な構成図であって、複数のPMSMの制御装置はコンバータ部(200)、平滑回路部(300)、インバータ部(400)、制御部(500)および電流センサ(600)とからなり、コンバータ部(200)は常用交流電源(100)に接続して、インバータ部(400)には複数のPMSM(700)を接続する。
平滑回路部(300)はコンバータ部(200)の出力部に接続するキャパシタにて構成され、コンバータ部(200)から出力される直流電源を平滑にして出力する。
インバータ部(400)は平滑回路部(300)から出力される直流電源を3相交流電源に変換するもので、該インバータ部(400)は複数のスイッチング素子にて構成され、平滑回路部(300)より出力される平滑な直流電源を3相交流電源に変換する。
その条件としては各PMSMの負荷は略等しく、各相の電流も等しいこと、即ち
LU1≒LU2≒LU3・・・・・ 、LV1≒LV2≒LV3・・・・・ 、LW1≒LW2≒LW3・・・・・
となる場合が以下に説明する方式で零相電流が発生する条件となる。
第1電流センサ(CT1)には、第1のPMSM(M1)に接続した第1出力ライン中の第1U相出力ライン(LU1)と、第2のPMSM(M2)に接続した第2出力ライン中の第2V相出力ライン(LV2)および第3のPMSM(M3)に接続した第3出力ライン中の第3W相出力ライン(LW3)を接続する。図示してない他の電流センサ(・ ・ ・CTN))も第1電流センサ(CT1)と同じ形態で設置するのである。
前記の実施例通りに構成すれば、PMSMがN個時、全体のモータグループはN/3個になって、電流センサはモータグループの個数と同一にN/3個にて構成される。電流センサの個数を減らすことによってコストの軽減は勿論のこと、構造をより単純化することができることとなる。構造が単純となることによって製品の信頼性も向上することができることとなる。
電流センサ(600)と出力ライン間の接続関係は、第1電流センサ(CT1)は第1および第2のPMSM(M1、M2)の同期状態を検知するために、第1のPMSM(M1)のU相およびV相の出力電流と、第2のPMSM(M2)のW相の出力電流に接続して、その合成を検知するようにする。
このため、第1電流センサ(CT1)には第1のPMSM(M1)に接続した第1出力ライン中の第1U相出力ライン(LU1)と、第1V相出力ライン(LV1)および第2のPMSM(M2)に接続した第2出力ライン中の第2W相出力ライン(LW2)を接続する。図示されてない残りの各電流センサも第1電流センサ(CT1)と同様の形態にて接続する。
インバータ部(400)より出力される3相交流電源をN台のPMSMに供給するために、N台用の出力ライン(L1 〜 LN)がインバータ部(400)で分岐されてN台の各PMSMに接続する。この際、各出力ラインは3相すなわち、U相、V相およびW相出力電流をPMSMに供給するために3相出力ラインにて構成する。
図6では先づ、常用交流電源を直流電源に整流する過程を遂行する(S610)。次に直流電源を3相交流電源に変換(S620)した後、3相交流電源を複数のPMSMに供給出力する過程(S630)を遂行する。
それぞれのPMSMに供給される3相交流電源中より選択した相互に異なる相の出力電流の合成を電流センサを利用して検知するため、複数のPMSMに接続した出力ライン中の相互に異なるU相出力ライン、V相出力ラインおよびW相出力ラインを選択する過程を遂行する(S640)。
次いで、選択されたU相出力ライン、V相出力ラインおよびW相出力ラインに電流センサを接続する(S650)。
電流センサより出力される相互に異なる相の出力電流の合成を検知する過程を遂行する(S660)。
電流センサの出力値が0かどうかを判断(S670)し、0ならば電流センサに接続した複数のPMSMは同期が一致した状態なので、別途の同期化過程を進行しない。
もし電流センサの出力値が0でなければ、電流センサの出力値が許容誤差範囲以内に属するのか、許容誤差範囲をオーバーするのか判断する過程を遂行する(S675)。さらに、もし許容誤差範囲をオーバーして複数のPMSMが同期からはずれた脱調状態と判断されたときは複数のPMSMに供給される3相交流電源を遮断(S680)した後に、複数のPMSMを再起動することによって各PMSMを同期化させる(S690)。
図7は、それぞれのPMSMに供給される3相交流電源のうちで選択された相互に異なる相の出力電流の合成を電流センサを利用して検知するために、先づ複数のPMSMに接続した出力ライン中の相互に異なるU相出力ライン、V相出力ラインおよびW相出力ラインを選択する過程を遂行する(S710)。
次に、選択したU相出力ライン、V相出力ラインおよびW相出力ラインに電流センサを接続する(S720)。
電流センサにて出力ラインの相互に異なる相の出力電流の合成を検知する過程を遂行する(S730)。
電流センサの出力値が0かどうかを判断(S740)し、0ならば電流センサに接続した複数のPMSMは同期が一致した状態なので、別途の同期化過程を進行しない。
もし電流センサの出力値が0でなければ、電流センサの出力値が許容誤差範囲以内に属するのか、許容誤差範囲をオーバーするのか判断する過程を遂行する(S750)。さらに許容誤差範囲をオーバーして、PMSMが同期からはずれて脱調した状態と判断されたときは複数のPMSMを低速で回転させながら各PMSMを同期させる(S760)。この時の低速の範囲は停止も含めてPMSMの定格回転速度の1%以内であることを意味するものであるが、必ずしもこの値に限定されるものではない。
200はコンバータ部
300は平滑回路部
400はインバータ部
500は制御部
510はアナログ/デジタル変換部
530は同期判断部
600は電流センサ
700はPMSM(永久磁石同期電動機)
Claims (7)
- 複数のPMSM(永久磁石同期電動機)の制御装置であって、常用交流電源を直流電源に整流するコンバータ部と、該コンバータ部から出力する直流電源を平滑にする平滑回路部と、該平滑回路部から出力する直流電源を3相交流電源に変換するインバータ部と、該インバータ部から複数のPMSMに供給出力する3相交流電源において選択された相互に異なる相の出力電流の合成を検知する電流センサおよび該電流センサの検知結果によって前記インバータ部の駆動を制御する制御部を含むことを特徴とする複数のPMSMの制御装置。
- 複数のPMSMは3台単位でグループ化し、該グループ内の各PMSMに接続する出力ライン中の各1相の出力ラインに電流センサを接続するとともに該電流センサを接続した各出力ラインを相互に異なる相とする請求項1に記載の複数のPMSMの制御装置。
- 複数のPMSMは2台単位でグループ化し、該グループ内の第1のPMSMに接続する出力ライン中の2相と第2のPMSMに接続する出力ライン中の1相に電流センサを接続し、該電流センサを接続した各出力ラインを相互に異なる相とする請求項1に記載の複数のPMSMの制御装置。
- 複数のPMSMは2台単位でグループ化した第1グループと3台単位でグループ化した第2グループとにて構成し、該第1グループの電流センサは該第1グループ内の第1のPMSMに接続する出力ライン中の2相と第2のPMSMに接続する出力ライン中の1相に接続し、且つ第2グループの電流センサは該第2グループ内の各PMSMに接続する出力ライン中の各1相の出力ラインに接続し、該第1および第2グループの各電流センサを接続する出力ラインを各グループ内にて相互に異なる相とする請求項1に記載の複数のPMSMの制御装置。
- 電流センサは単一の電流センサであり、該単一の電流センサは前記各PMSMに接続する出力ライン中の1相または2相の出力ラインに接続し、且つ該単一の電流センサに接続する出力ラインは第1相から第3相の出力ラインそれぞれを各同数にして構成する請求項1に記載の複数のPMSMの制御装置。
- 制御部は前記電流センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換させるアナログ/デジタル変換部と該アナログ/デジタル変換部の出力するデジタル信号によって前記複数のPMSMの同期状態を判断する同期判断部を含むものである請求項1乃至5のいずれかに記載の複数のPMSMの制御装置。
- 複数のPMSM(永久磁石同期電動機)の制御方法であって、3相交流電源を複数のPMSMに供給する段階と、それぞれのPMSMに供給する3相交流電源において選択された相互に異なる相の出力電流の合成を電流センサを用いて検知する段階と、該電流センサの出力値によって前記複数のPMSMの同期状態を判断する段階と、該判断の結果、同期を外れて脱調した場合に前記複数のPMSMの同期化を遂行する段階とを含むことを特徴とする複数のPMSMの制御方法。
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