JP5319139B2 - Winding switching device and winding switching method for three-phase AC motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coil switching device for a three-phase AC motor, which switches coils without reducing a current command for the motor even while changing the speed of the motor, reduces a shock at the coil switching and obtains a smooth speed. <P>SOLUTION: The coil switching device for the three-phase AC motor has: a coil-selection synchronous unit 34 synchronizing a coil selection signal with a synchronizing signal and outputting the synchronized coil selection signal; a coil-switching sequence control section 30 performing an arithmetic control operation for a coil-switching sequence on the basis of the synchronizing signal, a speed mode and an arithmetic-operation completing signal and outputting an arithmetic-start signal, a constant switching signal and the coil selection signal; and a voltage-command synchronous machine 33 synchronizing a phase-voltage command with the synchronizing signal and outputting the synchronized phase-voltage command. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、３相交流モータの巻線を切換えることによって速度制御範囲を拡大する３相交流モータの巻線切換装置および巻線切換方法に関するのであり、車両駆動、工作機械主軸駆動、クレーンの横行・走行、巻取り機、サーボ装置を含む広い範囲の産業分野を対象とするものである。   The present invention relates to a winding switching device and a winding switching method for a three-phase AC motor that expands the speed control range by switching the windings of the three-phase AC motor. The present invention relates to a vehicle drive, a machine tool spindle drive, and a crane traversal. -It covers a wide range of industrial fields including traveling, winding machines and servo devices.

従来の３相交流モータの巻線切換装置は、各相の巻線が複数の巻線からなり、複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とをモータ外部に設けた交流モータと、連結端子を適宜切換える巻線切換手段と、交流モータに可変周波の可変電圧を供給する可変周波数電源とを備えた３相交流モータの巻線切換装置において、巻線切換手段が、各相巻線の一端を前記可変周波数電源に接続し、他端と連結端子とを各相毎に各々３相整流手段の交流側入力端子に接続した複数の３相整流手段と、３相整流手段の直流出力側の両端を開閉するように設けた半導体スイッチとからなり、巻線切換えに要する時間を短縮し、半導体スイッチ素子を極力少なくして小形で低コストの３相交流モータの巻線切換装置を提供している（例えば、特許文献１参照）。   In the conventional winding switching device for a three-phase AC motor, each phase winding is composed of a plurality of windings, and a connection terminal connecting the plurality of windings to each other and both terminals of each phase winding are provided outside the motor. In the winding switching device for a three-phase AC motor, including the AC motor, the winding switching means for appropriately switching the connecting terminal, and the variable frequency power source for supplying a variable frequency variable voltage to the AC motor, the winding switching means A plurality of three-phase rectifiers, one end of each phase winding being connected to the variable frequency power source, and the other end and a connecting terminal being connected to the AC side input terminal of the three-phase rectifier for each phase; It consists of a semiconductor switch provided so as to open and close both ends of the DC output side of the rectifying means, shortening the time required for winding switching, winding the small and low-cost three-phase AC motor with as few semiconductor switch elements as possible. Line switching devices are provided (for example, patent documents) Reference 1).

また、Ｙ結線用の補正励磁インダクタンス及び補正二次抵抗値を保持するＹ結線用データ保持部とΔ結線用の補正励磁インダクタンス及び補正二次抵抗値を保持するΔ結線用データ保持部とを備える補正値保持手段と、Ｙ結線をΔ結線に切り替える巻線切換指令が入力されると、使用しているＹ結線用の補正励磁インダクタンス及び二次抵抗補正値を前記Ｙ結線用データ保持部に書き込み、Δ結線用データ保持部に書き込まれたΔ結線用の補正励磁インダクタンス及び二次抵抗補正値をリードし、また、Δ結線をＹ結線に切り替える巻線切換指令が入力されると、使用しているΔ結線用の補正励磁インダクタンス及び二次抵抗補正値をΔ結線用データ保持部に書き込み、前記Ｙ結線用データ保持部に書き込まれたＹ結線用の補正励磁インダクタンス及び二次抵抗補正値をリードする補正値切換手段と、を有し、巻線切換を行った直後から励磁インダクタンスの変動およびモータの二次抵抗の変動の影響を受けず、所望の出力トルクを得ているものもある（例えば、特許文献２参照）。   In addition, a Y connection data holding unit for holding the Y connection correction excitation inductance and the corrected secondary resistance value and a Δ connection data holding unit for holding the Δ connection correction excitation inductance and the correction secondary resistance value are provided. When the correction value holding means and the winding switching command for switching the Y connection to the Δ connection are input, the Y connection correction exciting inductance and the secondary resistance correction value are written to the Y connection data holding unit. When the winding switching command for switching the Δ connection to the Y connection is input, the correction excitation inductance and the secondary resistance correction value for the Δ connection written in the Δ connection data holding unit are read. The correction excitation inductance and secondary resistance correction value for Δ connection are written in the Δ connection data holding unit, and the Y connection correction excitation inductance written in the Y connection data holding unit And a correction value switching means for reading the secondary resistance correction value, and the desired output torque can be obtained without being affected by the fluctuation of the excitation inductance and the fluctuation of the secondary resistance of the motor immediately after the winding is switched. Some have been obtained (for example, see Patent Document 2).

図１１は、従来技術である特許文献１の３相交流モータの巻線切換装置の基本回路構成図である。図１１において、３はインバータ部、４は３相交流モータ、２１は巻線切換部である。また、ＤＢ１およびＤＢ２は３相ダイオードブリッジ、ＳＷ１およびＳＷ２は半導体スイッチ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオード、Ｒ１は放電抵抗、Ｃ１はコンデンサである。
３相交流モータ４は、各相の巻線が第１巻線と第２巻線との２つの巻線で構成されており、各相の巻線が第１巻線の一端はインバータ部３に接続し、他端は各相巻線の第２巻線に連結している。
巻線切換部２１は、３相ダイオードブリッジＤＢ１およびＤＢ２、半導体スイッチＳＷ１およびＳＷ２、ダイオードＤ１〜Ｄ４、放電抵抗Ｒ１、およびコンデンサＣ１構成で構成されている。３相ダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子は、各相巻線の第１巻線と第２巻線との連結端子に接続している。３相ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力側は、半導体スイッチＳＷ１を並列に接続し、さらに、半導体スイッチＳＷ１がオフのときに、放電抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を並列に接続した放電回路に電流が流れ、半導体スイッチＳＷ１がオンのときに、その放電回路から半導体スイッチＳＷ１に逆流しない方向にダイオードＤ１およびＤ２を介して、放電回路に接続している。
また、３相ダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子は、各相巻線の第２巻線の他端に接続している。同様に、３相ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力側は、半導体スイッチＳＷ２を並列に接続し、さらに、半導体スイッチＳＷ２がオフのときに、放電抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の並列回路に電流が流れ、半導体スイッチＳＷ２がオンのときに、半導体スイッチＳＷ２に逆流しない方向にダイオードＤ３およびＤ４を介して、放電抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の並列回路を接続している。
このようにして、巻線切換部２１を構成して、巻線切換えに要する時間を短縮し、半導体スイッチ素子を極力少なくして小形で低コストの３相交流モータの巻線切換装置を提供している。 FIG. 11 is a basic circuit configuration diagram of a winding switching device for a three-phase AC motor disclosed in Patent Document 1, which is a conventional technique. In FIG. 11, 3 is an inverter unit, 4 is a three-phase AC motor, and 21 is a winding switching unit. DB1 and DB2 are three-phase diode bridges, SW1 and SW2 are semiconductor switches, D1 to D4 are diodes, R1 is a discharge resistor, and C1 is a capacitor.
In the three-phase AC motor 4, each phase winding is composed of two windings, a first winding and a second winding, and one end of the first winding is the inverter unit 3. The other end is connected to the second winding of each phase winding.
The winding switching unit 21 includes three-phase diode bridges DB1 and DB2, semiconductor switches SW1 and SW2, diodes D1 to D4, a discharge resistor R1, and a capacitor C1. The AC input terminal of the three-phase diode bridge DB1 is connected to a connection terminal between the first winding and the second winding of each phase winding. On the DC output side of the three-phase diode bridge DB1, a semiconductor switch SW1 is connected in parallel, and further, when the semiconductor switch SW1 is off, a current flows through a discharge circuit in which a discharge resistor R1 and a capacitor C1 are connected in parallel. When the switch SW1 is on, the discharge circuit is connected to the discharge circuit via the diodes D1 and D2 in a direction not to flow back to the semiconductor switch SW1.
The AC input terminal of the three-phase diode bridge DB2 is connected to the other end of the second winding of each phase winding. Similarly, the DC output side of the three-phase diode bridge DB2 is connected to the semiconductor switch SW2 in parallel. Further, when the semiconductor switch SW2 is OFF, a current flows through the parallel circuit of the discharge resistor R1 and the capacitor C1, and the semiconductor switch When SW2 is on, a parallel circuit of a discharge resistor R1 and a capacitor C1 is connected via diodes D3 and D4 in a direction not to flow backward to the semiconductor switch SW2.
In this way, the winding switching unit 21 is configured to reduce the time required for winding switching, and provide a small and low-cost winding switching device for a three-phase AC motor by reducing the number of semiconductor switch elements as much as possible. ing.

図１２は、従来技術である特許文献２の誘導モータの制御装置の電気的定数入れ替えシーケンスのフローチャートである。
ステップ（Ｓ１）で前記巻線切替指令が入力されたかどうか判断し、入力されない場合ステップ（Ｓ３）に進み制御用パラメータの変更をしない。ステップ（Ｓ１）で巻線切替指令が入力された場合ステップ（Ｓ２）に進みΔ結線指令であるか判断する。ステップ（Ｓ２）でΔ結線指令の場合、ステップ（Ｓ４）に進みＹ結線用同定パラメータを前記Ｙ結線用データ保持部に書き込む。次にステップ（Ｓ６）に進みΔ結線用パラメータをメモリーよりリードし前記制御パラメータをリードした前記Δ結線用パラメータに変更する。次にステップ（Ｓ８）に進み前記Δ結線用データ保持部より前記同定パラメータをリードし制御用パラメータを変更する。ステップ（Ｓ２）でＹ結線指令の場合、ステップ（Ｓ５）に進みΔ結線用同定パラメータを前記Δ結線用データ保持部に書き込む。次にステップ（Ｓ７）に進みＹ結線用パラメータをメモリよりリードし前記制御パラメータをリードした前記Ｙ結線用パラメータに変更する。次にステップ（Ｓ９）に進み前記Ｙ結線用データ保持部より前記同定パラメータをリードし制御用パラメータを変更する。
特許第３９４８００９号公報（第３−６頁、図１） 特開平１１−６９８９７号公報（第５−７頁、図２） FIG. 12 is a flowchart of the electrical constant replacement sequence of the control apparatus for the induction motor disclosed in Patent Document 2, which is a conventional technique.
In step (S1), it is determined whether or not the winding switching command is input. If not, the process proceeds to step (S3) and the control parameter is not changed. When the winding switching command is input in step (S1), the process proceeds to step (S2) to determine whether it is a Δ connection command. In the case of a Δ connection command in step (S2), the process proceeds to step (S4) and the Y connection identification parameter is written in the Y connection data holding unit. In step (S6), the Δ connection parameter is read from the memory, and the control parameter is changed to the read Δ connection parameter. In step (S8), the identification parameter is read from the Δ connection data holding unit to change the control parameter. In the case of a Y connection command in step (S2), the process proceeds to step (S5), and the Δ connection identification parameter is written in the Δ connection data holding unit. In step (S7), the Y connection parameter is read from the memory, and the control parameter is changed to the read Y connection parameter. In step (S9), the identification parameter is read from the Y connection data holding unit to change the control parameter.
Japanese Patent No. 3948209 (page 3-6, FIG. 1) JP-A-11-69897 (page 5-7, FIG. 2)

特許文献１に記載の従来の３相交流モータの巻線切換装置は、モータの加減速中に巻線切換えを行うと、巻線切換後に使われなくなるモータの巻線に蓄積されたエネルギーが放出されるため、放電回路が過電圧になることがある。それを防止するため、モータ電流を０にしたりインバータ部をベースブロックしたりして、巻線切換後に使われなくなるモータの巻線に蓄積されたエネルギーを放出した後に巻線を切換えていた。そのために、巻線切換えを行うとトルクが不連続になり、ショックを発生するという問題があった。
また、特許文献２に記載の誘導モータの制御装置は、巻線切換を行った直後から励磁インダクタンスの変動およびモータの二次抵抗の変動の影響を受けず、所望の出力トルクを得るものであるが、トルク指令値が所定値以下の場合にのみ、可能となっている。したがって、モータの加減速中に巻線切換を行う場合には、一旦、加減速を中断して、巻線切換を行わなければならないという問題もあった。
また、巻線指令のみに基づいて制御パラメータを切換えているので、巻線が切換わる速度によって、トルクが不連続になり、ショックを発生するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータの加減速中であっても、モータの電流指令を小さくすることなく巻線切換ができ、巻線切換時のショックが少なく、滑らかな速度が得られる３相交流モータの巻線切換装置を提供することを目的とする。 In the conventional three-phase AC motor winding switching device described in Patent Document 1, when the winding is switched during the acceleration / deceleration of the motor, the energy accumulated in the winding of the motor that is no longer used after the winding switching is released. Therefore, the discharge circuit may become overvoltage. In order to prevent this, the winding is switched after the motor current is reduced to 0 or the inverter block is base-blocked to release the energy accumulated in the winding of the motor that is no longer used after switching the winding. Therefore, there is a problem that when the winding is switched, the torque becomes discontinuous and a shock is generated.
Further, the induction motor control device described in Patent Document 2 obtains a desired output torque without being affected by fluctuations in excitation inductance and fluctuations in the secondary resistance of the motor immediately after the winding is switched. However, this is possible only when the torque command value is equal to or less than a predetermined value. Therefore, when switching the winding during the acceleration / deceleration of the motor, there is also a problem that the acceleration / deceleration is temporarily interrupted and the winding switching must be performed.
Further, since the control parameters are switched based only on the winding command, there is a problem that the torque becomes discontinuous due to the switching speed of the windings and a shock is generated.
The present invention has been made in view of such problems. Even when the motor is accelerating or decelerating, the winding can be switched without reducing the motor current command, and the shock at the switching of the winding is small. An object of the present invention is to provide a winding switching device for a three-phase AC motor capable of obtaining a smooth speed.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明は、各相巻線が複数の巻線からなり、前記複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とをモータ外部に設けた３相交流モータと、各相の出力端子を前記３相交流モータの各相巻線の一端（以下、「始端」という。）に各々接続し、前記３相交流モータに可変周波の可変電圧を供給するインバータ部と、相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生するＰＷＭパルス発生器と、各々が３相整流手段と前記３相整流手段の直流出力側の両端を開閉するように設けた半導体スイッチと抵抗およびコンデンサからなる並列回路とを備え、前記３相整流手段の直流出力側の両端に、前記半導体スイッチがオフの時に前記３相整流手段から前記並列回路に電流が流れ、前記半導体スイッチがオンの時に前記並列回路から前記半導体スイッチに逆流しない方向に設けられたダイオードを介して前記並列回路を接続し、前記３相交流モータの他端（以下、「終端」という。）および前記連結端子の各々に前記３相整流手段の交流入力端子を各相毎に各々接続し、前記半導体スイッチを速度モードに基づいてオン／オフする複数の巻線切換手段と、巻線切換によって変化する前記３相交流モータのモータ定数および前記モータ定数によって変化する制御パラメータからなる制御定数を格納する制御定数メモリと、前記速度モードに基づいて前記制御定数を切換える制御定数切換スイッチと、モータ速度またはモータ速度指令に基づいて巻線切換速度を決定し、前記速度モードを出力する巻線切換指令発生器と、前記制御定数を入力し、前記３相交流モータの発生するトルクがトルク指令に一致するように制御演算を行い、相電圧指令を出力する制御演算部と、を備えた３相交流モータの巻線切換装置において、
巻線選択信号を同期信号に同期化させて、同期化された巻線選択信号を出力する巻線選択同期器と、前記同期信号、前記速度モード、および演算完了信号に基づいて巻線切換シーケンス制御演算を行い、演算開始信号、定数切換信号、および前記巻線選択信号を出力する巻線切換シーケンス制御部と、前記相電圧指令を前記同期信号に同期化させて、同期化された相電圧指令を出力する電圧指令同期器と、を備え、
前記ＰＷＭパルス発生器は、前記相電圧指令に代えて前記同期化された相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生し、前記制御演算部は、前記演算開始信号を入力すると、前記制御演算を開始し、前記制御演算が終了すると前記相電圧指令および前記演算完了信号を出力し、前記各巻線切換手段は、前記速度モードに代えて前記同期化された巻線選択信号に基づいて前記半導体スイッチをオン／オフし、前記制御定数切換スイッチは、前記速度モードに代えて前記定数切換信号に基づいて前記制御定数を切換えることを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The present invention provides a three-phase AC motor in which each phase winding is composed of a plurality of windings, and a connection terminal connecting the plurality of windings to each other and both terminals of each phase winding are provided outside the motor, Are connected to one end (hereinafter referred to as “starting end”) of each phase winding of the three-phase AC motor, respectively, and an inverter section for supplying a variable frequency variable voltage to the three-phase AC motor; A PWM pulse generator that compares a command with a triangular wave carrier signal to generate a gate signal for driving the switching element of the inverter unit, and opens and closes both ends of the three-phase rectifier and the DC output side of the three-phase rectifier And a parallel circuit composed of a resistor and a capacitor provided at both ends of the DC output side of the three-phase rectifying means, when the semiconductor switch is off, a current is supplied from the three-phase rectifying means to the parallel circuit. Flow When the semiconductor switch is on, the parallel circuit is connected via a diode provided in a direction that does not flow backward from the parallel circuit to the semiconductor switch, and the other end of the three-phase AC motor (hereinafter referred to as “termination”). A plurality of winding switching means for connecting each of the AC input terminals of the three-phase rectifying means to each of the connecting terminals for each phase, and turning on / off the semiconductor switch based on a speed mode; A control constant memory for storing a control constant composed of a motor constant of the three-phase AC motor that changes according to the motor constant and a control parameter that changes according to the motor constant; a control constant changeover switch that switches the control constant based on the speed mode; the winding switching speed determined based on the speed or the motor speed command, and the winding switching command generator for outputting said velocity mode, The control constant is input, the control calculation is performed so that the torque generated by the three-phase AC motor coincides with the torque command, and the control calculation unit outputs the phase voltage command. Winding of the three-phase AC motor In the switching device,
A winding selection synchronizer that synchronizes the winding selection signal with the synchronization signal and outputs the synchronized winding selection signal, and a winding switching sequence based on the synchronization signal, the speed mode, and the operation completion signal A winding switching sequence control unit that performs a control calculation and outputs a calculation start signal, a constant switching signal, and the winding selection signal; and the synchronized phase voltage by synchronizing the phase voltage command with the synchronization signal A voltage command synchronizer that outputs a command,
The PWM pulse generator generates a gate signal for driving the switching element of the inverter unit by comparing the synchronized phase voltage command with a triangular wave carrier signal instead of the phase voltage command, When the calculation start signal is input, the control calculation is started, and when the control calculation is completed, the phase voltage command and the calculation completion signal are output, and each of the winding switching means is replaced with the speed mode. The semiconductor switch is turned on / off based on a synchronized winding selection signal, and the control constant changeover switch changes the control constant based on the constant changeover signal instead of the speed mode. Is.

また、本発明は、前記巻線切換指令発生器は、前記モータ速度または前記モータ速度指令と予め設定された巻線切換速度とに基づいて前記速度モードを決定することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記巻線切換指令発生器は、前記モータ速度または前記モータ速度指令が前記予め設定された巻線切換速度よりも小さいときは前記速度モードを低速モードとし、前記モータ速度または前記モータ速度指令が前記予め設定された巻線切換速度よりも大きいときは前記速度モードを高速モードとすることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記巻線切換指令発生器は、前記速度モード毎に前記３相交流モータのトルクとモータ速度とに基づいてモータ効率を算出し、前記モータ効率が最大となるモータ速度を前記巻線切換速度とし、前記モータ速度または前記モータ速度指令と前記巻線切換速度とに基づいて前記速度モードを決定することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記巻線切換指令発生器は、前記モータ効率が最大となるモータ速度である最大効率切換線をあらかじめテーブル化あるいは近似式により求めておくことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記巻線切換指令発生器は、前記速度モードをより低速のモードからより高速のモードへ切換えるときのモータ速度またはモータ速度指令は、前記速度モードをより高速のモードからより低速のモードへ切換えるときのモータ速度またはモータ速度指令よりも大きくすることを特徴とするものである。 Further, the present invention is pre Kimaki line switching command generator, characterized in that for determining the speed mode based on said motor speed or the motor speed with a preset winding switching speed is there.
Further, the present invention is pre Kimaki line switching command generator, when the motor speed or the motor speed is the smaller than the preset winding switching speed is the speed mode and low speed mode, the motor speed Alternatively, when the motor speed command is larger than the preset winding switching speed, the speed mode is set to a high speed mode.
Further, the present invention is, before Kimaki line switching command generator calculates the motor efficiency based on the torque and the motor speed of the 3-phase AC motor for the respective speed modes, the motor speed the motor efficiency becomes the maximum Is the winding switching speed, and the speed mode is determined based on the motor speed or the motor speed command and the winding switching speed.
Further, the present invention is, before Kimaki line switching command generator, is characterized in that the motor efficiency is previously obtained by maximum efficiency switching advance a table or an approximate equation boundary line map is a motor speed with the maximum .
Further, the present invention is, before Kimaki line switching command generator, the speed mode more motor speed or motor speed at which the switching from the low speed mode to the high speed mode, the speed mode from the higher speed modes The motor speed or the motor speed command when switching to a lower speed mode is made larger.

また、本発明は、前記巻線選択同期器は、モータの駆動が力行状態のときに、巻線をより低速のモード用からより高速のモード用に切換える際は、前記始端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段と前記始端から遠い側の前記連結端子または前記終端に接続した前記巻線切換手段とを短時間同時にオンさせることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記制御演算部は、第１の遅延時間を算出し、前記巻線選択同期器は、前記始端から遠い側の前記連結端子または前記終端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオフする信号を、前記始端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオンする信号よりも前記第１の遅延時間だけ遅らせて出力することを特徴とする。
また、本発明は、前記制御演算部は、モータ速度、電気子鎖交磁束、始端から遠い側の巻線のｑ軸インダクタンス、およびモータ電流に基づいて前記第１の遅延時間を算出することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記巻線選択同期器は、前記始端から遠い側の前記連結端子または前記終端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオンする信号を、前記始端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオフする信号よりも第２の遅延時間だけ遅らせて出力することを特徴とするものである。 Further, the present invention is, before Kimakisen selected synchronizer, when the driving power running state of the motor, when switching the windings more from the low-speed mode and more high-speed mode, the side closer to the beginning The winding switching means connected to the connecting terminal and the winding switching means connected to the connecting terminal or the terminal far from the starting end are simultaneously turned on for a short time.
Further, the present invention is, before Symbol control arithmetic unit calculates a first delay time, the winding selection synchronizer, the winding switching unit connected to the connection terminal or the end remote from the starting end A signal for turning off the semiconductor switch is delayed by the first delay time with respect to a signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connection terminal closer to the starting end. Features.
Further, the present invention is, before Symbol control arithmetic unit, the motor speed, to calculate armature flux linkage, q-axis inductance of the far side of the winding from the start, and the first delay time based on the motor current It is characterized by.
Further, the present invention is, before Kimakisen selected synchronizer, a signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching unit connected to the connection terminal or the end remote from the starting end, closer to the beginning The output of the winding switching means connected to the connecting terminal is delayed by a second delay time from the signal for turning off the semiconductor switch.

また、本発明は、各相巻線が複数の巻線からなり、前記複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とをモータ外部に設けた３相交流モータと、
各相の出力端子を前記３相交流モータの各相巻線の一端（以下、「始端」という。）に各々接続し、前記３相交流モータに可変周波の可変電圧を供給するインバータ部と、同期化された相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生し、前記インバータ部に出力するＰＷＭパルス発生器と、各々が３相整流手段と前記３相整流手段の直流出力側の両端を開閉するように設けた半導体スイッチと抵抗およびコンデンサからなる並列回路とを備え、前記３相整流手段の直流出力側の両端に、前記半導体スイッチがオフの時に前記３相整流手段から前記並列回路に電流が流れ、前記半導体スイッチがオンの時に前記並列回路から前記半導体スイッチに逆流しない方向に設けられたダイオードを介して前記並列回路を接続し、前記３相交流モータの他端（以下、「終端」という。）および前記連結端子の各々に前記３相整流手段の交流入力端子を各相毎に各々接続し、前記半導体スイッチを同期化された巻線選択信号に基づいてオン／オフする複数の巻線切換手段と、巻線切換によって変化する前記３相交流モータのモータ定数および前記モータ定数によって変化する制御パラメータからなる制御定数を格納する制御定数メモリと、定数切換信号に基づいて前記制御定数を切換える制御定数切換スイッチと、モータ速度またはモータ速度指令に基づいて巻線切換速度を決定し、前記速度モードを出力する巻線切換指令発生器と、巻線選択信号を同期信号に同期化させて、前記同期化された巻線選択信号を出力する巻線選択同期器と、前記同期信号、前記速度モード、および演算完了信号に基づいて巻線切換シーケンス制御演算を行い、演算開始信号、定数切換信号、および前記巻線選択信号を出力する巻線切換シーケンス制御部と、前記演算開始信号を入力すると、前記制御定数を入力し、前記３相交流モータの発生するトルクがトルク指令に一致するように制御演算を開始し、前記制御演算が終了すると相電圧指令、および前記演算完了信号を出力する制御演算部と、前記相電圧指令を前記同期信号に同期化させて、前記同期化された相電圧指令を出力する電圧指令同期器と、を備えた３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換方法において、
前記巻線切換シーケンス制御部は、前記同期信号を入力し、前記同期信号を検知すると前記演算開始信号を出力し、前記演算完了信号が入力されるまで待ち、前記演算完了信号が入力されると前回読み込んだ速度モードを前記巻線選択信号として出力し、新たに前記速度モードを読み込み、前記速度モードを前記定数切換信号として出力し、前記制御演算部は、前記演算開始信号を入力し、前記演算開始信号が入力されると前記制御定数を読み込み、前記制御演算を行い、前記相電圧指令を出力し、前記演算完了信号を出力することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記制御演算部は、前記始端から遠い側の前記連結端子または前記終端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオン／オフする信号を、前記始端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオン／オフする信号よりも遅らせる遅延時間を演算することを特徴とするものである。 Further, the present invention is a three-phase AC motor in which each phase winding is composed of a plurality of windings, and a connection terminal connecting the plurality of windings to each other and both terminals of each phase winding are provided outside the motor;
An inverter unit that connects each phase output terminal to one end of each phase winding of the three-phase AC motor (hereinafter referred to as “starting end”), and supplies a variable voltage of a variable frequency to the three-phase AC motor; A PWM pulse generator that compares the synchronized phase voltage command with a triangular wave carrier signal to generate a gate signal for driving the switching element of the inverter unit and outputs it to the inverter unit; A semiconductor switch provided so as to open and close both ends of the DC output side of the three-phase rectifier means and a parallel circuit composed of a resistor and a capacitor, and the semiconductor switch is turned off at both ends of the DC output side of the three-phase rectifier means A current is supplied from the three-phase rectifying means to the parallel circuit at the time of turning on, and when the semiconductor switch is turned on, The parallel circuit is connected via an anode, and the AC input terminal of the three-phase rectifying means is connected to each of the other end (hereinafter referred to as “termination”) of the three-phase AC motor and the connection terminal for each phase. A plurality of winding switching means for connecting and switching the semiconductor switch on / off based on a synchronized winding selection signal; a motor constant of the three-phase AC motor that changes by winding switching; control variable memory for storing a control constant consisting of a control parameter that determines the control constant selector switch for switching the control constant based on the constant switching signal, the winding switching speed based on the motor speed or motor speed, the A winding switching command generator that outputs the speed mode and a winding selection command generator that synchronizes the winding selection signal with the synchronization signal and outputs the synchronized winding selection signal. And a winding switching sequence control unit that performs a winding switching sequence control calculation based on the synchronization signal, the speed mode, and the calculation completion signal, and outputs a calculation start signal, a constant switching signal, and the winding selection signal When the calculation start signal is input, the control constant is input, the control calculation is started so that the torque generated by the three-phase AC motor matches the torque command, and when the control calculation ends, the phase voltage command, And a control operation unit that outputs the operation completion signal, and a voltage command synchronizer that outputs the synchronized phase voltage command by synchronizing the phase voltage command with the synchronization signal. In the winding switching method of the motor winding switching device,
The winding switching sequence control unit receives the synchronization signal, outputs the calculation start signal when detecting the synchronization signal, waits until the calculation completion signal is input, and when the calculation completion signal is input The previously read speed mode is output as the winding selection signal, the speed mode is newly read, the speed mode is output as the constant switching signal, and the control calculation unit inputs the calculation start signal, When a calculation start signal is input, the control constant is read, the control calculation is performed, the phase voltage command is output, and the calculation completion signal is output.
Further, the present invention is, before Symbol control calculation unit, a signal for turning on / off the semiconductor switch of the winding switching unit connected to the connection terminal or the end remote from the starting end, closer to the beginning A delay time that is delayed from a signal for turning on / off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal is calculated.

本発明によると、３相交流モータが加減速中であっても、モータの電流指令を小さくすることなく巻線を切換えることができ、３相交流モータのトルクのショックを大幅に減らすことができ、滑らかな速度が得られる。
また、本発明によると、３相交流モータのモータ速度またはモータ速度指令のみに基づいて、巻線切換速度を決定することができる。
また、本明によると、巻線切換によって変化するモータ効率に対応でき、３相交流モータを常に高効率で運転できるようにすることができる。
また、本発明によると、モータ効率が最大となるモータ速度である最大効率切換線をあらかじめテーブル化あるいは近似式により求めているので、巻線切換速度を短時間に求めることができる。
また、本発明によると、巻線切換速度にヒステリシスを設けることができ、巻線切換速度付近でモータを駆動するときでも、巻線切換を安定に行うことができる。 According to the present invention, even when the three-phase AC motor is accelerating / decelerating, the windings can be switched without reducing the motor current command, and the torque shock of the three-phase AC motor can be greatly reduced. Smooth speed is obtained.
Further, according to the present invention, the winding switching speed can be determined based only on the motor speed of the three-phase AC motor or the motor speed command.
Further, according to the present light, can accommodate motor efficiency that varies with the winding switching, it can be made to be operated at all times with high efficiency 3-phase AC motor.
Further, according to the present invention, the maximum efficiency switching line, which is the motor speed at which the motor efficiency is maximized, is obtained in advance by a table or an approximate expression, so that the winding switching speed can be obtained in a short time.
In addition, according to the present invention, hysteresis can be provided in the winding switching speed, and the winding switching can be performed stably even when the motor is driven near the winding switching speed.

また、本発明によると、巻線選択同期器は、モータの駆動が力行状態のときに、巻線をより低速のモード用からより高速のモード用に切換える際は、始端に近い側の連結端子に接続した巻線切換手段と始端から遠い側の連結端子または終端に接続した巻線切換手段とが短時間同時にオンするので、開放される巻線が短絡され、その巻線に蓄積されたエネルギーを短時間に減少させ、切換時に発生する電流の急激な変化を抑制することができ、加速時のショックを更に低減することができる。
また、本発明によると、制御演算部は、第１の遅延時間を算出し、巻線選択同期器は、始端から遠い側の連結端子または終端に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオフする信号を、始端に近い側の連結端子に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオンする信号よりも第１の遅延時間だけ遅らせて出力するので、巻線をより低速のモード用からより高速のモード用に切換えるときに、始端から遠い側の終端側の巻線を第１の遅延時間分短絡し、その巻線に蓄積されていたエネルギーを短時間に減少させることができ、巻線切換時のショックを小さくすることができる。
また、本発明によると、第１の遅延時間は、モータ速度、電気子鎖交磁束、始端から遠い側の巻線のｑ軸インダクタンス、およびモータ電流に基づいて短絡時間を算出するので、最適な遅延時間を求めることができる。
また、本発明によると、巻線選択同期器は、始端から遠い側の連結端子または終端に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオンする信号を、第２の遅延時間だけ遅らせて出力するので、巻線をより高速のモード用からより低速のモード用に切換えるときに、巻線が短時間開放され、その巻線によってブレーキ現象が発生することが防止でき、巻線切換時のショックを小さくすることができる。 Further, according to the present invention, the winding selection synchronizer is configured such that when the motor is in a power running state, when switching the winding from the lower speed mode to the higher speed mode, the connection terminal closer to the start end is used. The winding switching means connected to the winding terminal and the winding switching means connected to the connecting terminal or terminal far from the starting end are turned on simultaneously for a short time, so that the released winding is short-circuited and the energy stored in the winding is Can be reduced in a short time, a sudden change in the current generated at the time of switching can be suppressed, and the shock during acceleration can be further reduced.
According to the present invention, the control calculation unit calculates the first delay time, and the winding selection synchronizer turns off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal or the terminal far from the starting end. Since the signal is output after being delayed by a first delay time with respect to the signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal closer to the start end, the winding is used for the lower speed mode and faster. When switching to the mode, the winding on the terminal side far from the starting end is short-circuited for the first delay time, and the energy stored in the winding can be reduced in a short time. The shock can be reduced.
Further, according to the present invention, the first delay time is calculated as the short circuit time based on the motor speed, the inter-element flux linkage, the q-axis inductance of the winding far from the starting end, and the motor current. The delay time can be obtained.
Further, according to the present invention, the winding selection synchronizer outputs a signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal or the terminal far from the start end by delaying the second delay time. When switching the winding from the higher speed mode to the lower speed mode, the winding is opened for a short time, and it is possible to prevent the brake phenomenon from being generated by the winding and reduce the shock at the time of switching the winding. can do.

また、本発明によると、制御演算部は、遅延時間を算出し、巻線選択同期器は、始端から遠い側の連結端子または終端に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオフする信号を、始端に近い側の連結端子に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオンする信号よりも遅延時間だけ遅らせて出力するので、巻線をより低速のモード用からより高速のモード用に切換えるときに、始端から遠い側の終端側の巻線を遅延時間分短絡し、その巻線に蓄積されていたエネルギーを短時間に減少させることができ、また、始端から遠い側の連結端子または終端に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオンする信号を、始端に近い側の連結端子に接続した巻線切換手段の半導体スイッチをオフする信号よりも半導体スイッチのスイッチング時間だけ遅らせて出力するので、巻線をより高速のモード用からより低速のモード用に切換えるときに、巻線が短時間開放され、その巻線によってブレーキ現象が発生することが防止でき、巻線切換時のショックを小さくすることができる。 Further, according to the present invention, the control calculation unit calculates the delay time, and the winding selection synchronizer outputs a signal for turning off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal or the terminal far from the starting end, Since the output is delayed by a delay time with respect to the signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connection terminal close to the start end, when switching the winding from the lower speed mode to the higher speed mode. Shorten the winding on the end side far from the start end for the delay time, and reduce the energy stored in the winding in a short time, and connect to the connecting terminal or end on the side far from the start end The signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means is equal to the switching time of the semiconductor switch than the signal for turning off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal closer to the start end. Therefore, when switching the winding from the higher speed mode to the lower speed mode, the winding is released for a short time, and it is possible to prevent the brake phenomenon from being generated by the winding. Shock at the time of switching can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実際の３相交流モータの巻線切換装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Various functions and means are incorporated in the actual winding switching device of the three-phase AC motor, but only the functions and means related to the present invention are described and described in the figure. Hereinafter, the same reference numerals are assigned to the same names as much as possible, and the duplicate description is omitted.

図１は、本発明の基本構成を示す３相交流モータの巻線切換装置の制御ブロック図である。図１において、１は商用電源、２はコンバータ部、５ａは制御演算部、６はキャリア信号発生器、７はＰＷＭパルス発生器、１０はトルク指令発生器、１１は位置検出器、１２は速度演算部、１３は電流検出器、１４はＡ／Ｄ変換器、２０は巻線切換指令発生器、２２は第１巻線切換手段、２３は第２巻線切換手段、３０は巻線切換シーケンス制御部、３１は制御定数メモリ、３２は制御定数切換スイッチ、３３は電圧指令同期器、３４は巻線選択同期器である。
コンバータ部２は、商用電源１の交流電圧を整流して平滑コンデンサＣで平滑してＤＣ電圧にする。
インバータ部３は、ゲート信号を入力し、ゲート信号によってＩＧＢＴなどのスイッチング素子のオン／オフによりＤＣ電圧を任意の大きさ・周波数の電圧に変換する。
３相交流モータ４は、各相が、Ｕ相第１巻線ＬＵ１とＵ相第２巻線ＬＵ２、Ｖ相第１巻線ＬＶ１とＶ相第２巻線ＬＶ２、Ｗ相第１巻線ＬＷ１とＷ相第２巻線ＬＷ２との２つの巻線がそれぞれ直列に連結されて構成され、巻線の各相の両端および連結端子を外部へ接続可能となっており、一端をインバータ部３の各相の出力端子へそれぞれ接続し、他端を第２巻線切換手段２３へ接続し、連結端子を第１巻線切換手段２２へ接続して、２通りの巻線を選択できる構成となっている。 FIG. 1 is a control block diagram of a winding switching device for a three-phase AC motor showing the basic configuration of the present invention. In FIG. 1, 1 is a commercial power source, 2 is a converter unit, 5a is a control calculation unit, 6 is a carrier signal generator, 7 is a PWM pulse generator, 10 is a torque command generator, 11 is a position detector, and 12 is a speed. Arithmetic unit, 13 current detector, 14 A / D converter, 20 winding switching command generator, 22 first winding switching means, 23 second winding switching means, 30 winding switching sequence The control unit 31 is a control constant memory, 32 is a control constant changeover switch, 33 is a voltage command synchronizer, and 34 is a winding selection synchronizer.
The converter unit 2 rectifies the AC voltage of the commercial power supply 1 and smoothes it with a smoothing capacitor C to obtain a DC voltage.
The inverter unit 3 receives a gate signal and converts a DC voltage into a voltage having an arbitrary magnitude and frequency by turning on / off a switching element such as an IGBT by the gate signal.
The three-phase AC motor 4 includes a U-phase first winding L U1 , a U-phase second winding L U2 , a V-phase first winding L V1 , a V-phase second winding L V2 , and a W-phase first winding. Two windings, one winding L W1 and a W phase second winding L W2 , are connected in series, and both ends of each phase of the winding and the connecting terminal can be connected to the outside. One end is connected to the output terminal of each phase of the inverter unit 3, the other end is connected to the second winding switching means 23, the connection terminal is connected to the first winding switching means 22, and two types of windings are connected. Can be selected.

制御演算部５ａは、演算開始信号を入力すると、トルク指令とモータ電流と制御定数を入力し、３相交流モータ４の発生するトルクがトルク指令に一致するように、制御演算を行い、相電圧指令を電圧指令同期器３３に出力し、演算完了信号を巻線切換シーケンス制御部３０に出力する。
キャリア信号発生器６は、三角波のキャリア信号と同期信号を発生して、三角波のキャリア信号をＰＷＭパルス発生器７に、同期信号を巻線切換シーケンス制御部３０、電圧指令同期器３３、および巻線選択同期器３４に出力する。同期信号は、三角波のキャリア信号と同期したパルス信号である。
ＰＷＭパルス発生器７は、同期化された相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較してインバータ部３のスイッチング素子を駆動するゲート信号をインバータ部３へ出力する。
トルク指令発生器１０は、トルク指令を発生して制御演算部５ａおよび巻線切換指令発生器２０へ出力する。
位置検出器１１は、３相交流モータ４の回転子に取り付けられていて、３相交流モータ４の回転位置を検出し、モータ回転位置を速度演算部１２に出力する。
速度演算部１２は、モータ回転位置を入力してモータ速度を演算し、モータ速度を巻線切換指令発生器２０へ出力する。
電流検出器１３は、３相交流モータ４のモータ電流を検出して、Ａ／Ｄ変換器１４へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１４は、そのモータ電流をＡ／Ｄ変換して制御演算部５ａへ出力する。 When a calculation start signal is input, the control calculation unit 5a inputs a torque command, a motor current, and a control constant, performs a control calculation so that the torque generated by the three-phase AC motor 4 matches the torque command, and the phase voltage The command is output to the voltage command synchronizer 33, and the calculation completion signal is output to the winding switching sequence control unit 30.
The carrier signal generator 6 generates a triangular wave carrier signal and a synchronizing signal, the triangular wave carrier signal is supplied to the PWM pulse generator 7, the synchronizing signal is transferred to the winding switching sequence control unit 30, the voltage command synchronizer 33, and the winding. Output to the line selection synchronizer 34. The synchronization signal is a pulse signal synchronized with a triangular wave carrier signal.
The PWM pulse generator 7 compares the synchronized phase voltage command with a triangular wave carrier signal and outputs a gate signal for driving the switching element of the inverter unit 3 to the inverter unit 3.
The torque command generator 10 generates a torque command and outputs it to the control calculation unit 5a and the winding switching command generator 20.
The position detector 11 is attached to the rotor of the three-phase AC motor 4, detects the rotation position of the three-phase AC motor 4, and outputs the motor rotation position to the speed calculation unit 12.
The speed calculation unit 12 inputs the motor rotation position, calculates the motor speed, and outputs the motor speed to the winding switching command generator 20.
The current detector 13 detects the motor current of the three-phase AC motor 4 and outputs it to the A / D converter 14. The A / D converter 14 A / D converts the motor current and outputs it to the control calculation unit 5a.

巻線切換指令発生器２０は、トルク指令とモータ速度に基づいて巻線切換速度を決定し、モータ速度またはモータ速度指令がその巻線指令速度よりも高い場合は高速モード、低い場合は低速モードとした速度モードを巻線切換シーケンス制御部３０へ出力する。
巻線切換部２１は、第１巻線切換手段２２と第２巻線切換手段２３とで構成され、速度モードが高速モードのときは第１巻線切換手段２２がオンして連結端子を短絡し、第２巻線切換手段２３がオフして終端を開放する。また、速度モードが低速モードのときは第１巻線切換手段２２オフして連結端子を開放し、第２巻線切換手段２３がオンして終端を短絡する。終端を短絡した場合は巻線インピーダンスが大きくなるため低速で大トルクを得ることができ、連結端子を短絡した場合は、インピーダンスを小さくして高速でトルク発生が可能になる。 The winding switching command generator 20 determines a winding switching speed based on the torque command and the motor speed. When the motor speed or the motor speed command is higher than the winding command speed, the winding switching command generator 20 is a low speed mode. Is output to the winding switching sequence control unit 30.
The winding switching unit 21 includes a first winding switching unit 22 and a second winding switching unit 23. When the speed mode is the high speed mode, the first winding switching unit 22 is turned on and the connection terminal is short-circuited. Then, the second winding switching means 23 is turned off to open the terminal end. When the speed mode is the low speed mode, the first winding switching means 22 is turned off to open the connection terminal, and the second winding switching means 23 is turned on to short-circuit the terminal. When the terminal is short-circuited, the winding impedance increases, so that a large torque can be obtained at a low speed, and when the connecting terminal is short-circuited, the impedance can be reduced to generate a torque at a high speed.

巻線切換シーケンス制御部３０は、同期信号、速度モード、および演算完了信号を入力し、巻線切換シーケンス制御を行い、演算開始信号を制御部５ａに、定数切換信号を制御定数切換スイッチ３２に、巻線選択信号を巻線選択同期器３４に出力する。
制御定数メモリ３１は、巻線切換によって変化する３相交流モータのモータ定数やそのモータ定数に対応した各種制御定数を格納するメモリである。本実施例では、高速モードおよび低速モードの２種のデータから構成される。
制御定数切換スイッチ３２は、定数切換信号に基づいて制御定数を切換える。図１では、便宜上、制御定数メモリ３１から出力されたデータをスイッチで切換える表現をしているが、単に、制御定数メモリ３１のアドレスを切換えることでも可能である。
電圧指令同期器３３は、制御演算部５ａから相電圧指令を入力し、同期信号に同期させて、同期化された相電圧指令をＰＷＭパルス発生器７へ出力する。
巻線選択同期器３４は、巻線切換シーケンス制御部３０から巻線選択信号を入力し、同期信号に同期させた巻線切換信号を得て、その巻線切換信号と同じ波形のＳＷ１オンを第１巻線切換手段２２に、巻線切換信号を反転した波形のＳＷ２オンを第２巻線切換手段２３に出力する。 The winding switching sequence control unit 30 receives the synchronization signal, the speed mode, and the calculation completion signal, performs the winding switching sequence control, the calculation start signal to the control unit 5a, and the constant switching signal to the control constant switching switch 32. The winding selection signal is output to the winding selection synchronizer 34.
The control constant memory 31 is a memory for storing a motor constant of a three-phase AC motor that changes by winding switching and various control constants corresponding to the motor constant. In this embodiment, it is composed of two types of data, a high speed mode and a low speed mode.
The control constant changeover switch 32 changes the control constant based on the constant changeover signal. In FIG. 1, for convenience, data output from the control constant memory 31 is represented by a switch. However, it is also possible to simply switch the address of the control constant memory 31.
The voltage command synchronizer 33 receives the phase voltage command from the control calculation unit 5a, and outputs the synchronized phase voltage command to the PWM pulse generator 7 in synchronization with the synchronization signal.
The winding selection synchronizer 34 receives a winding selection signal from the winding switching sequence control unit 30, obtains a winding switching signal synchronized with the synchronization signal, and turns on SW1 having the same waveform as the winding switching signal. The SW2 ON having a waveform obtained by inverting the winding switching signal is output to the first winding switching means 22 to the second winding switching means 23.

図２は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換部の基本回路構成の一例を示す図である。図２において、Ｒ２は放電抵抗、Ｃ２はコンデンサである。
図２の例は、基本的には特許文献１に記載の３相交流モータの巻線切換装置と同じであるが、放電抵抗とコンデンサとを並列に接続した放電回路を第１巻線切換手段２２、および第２巻線切換手段２３に、それぞれ個別に設置して巻線切換部２１を構成している。これにより、巻線切換後に使われなくなるモータの巻線に蓄積されたエネルギーをより効果的に吸収することができる。
本発明が、従来技術と異なっている点は、巻線切換シーケンス制御部３０と電圧指令同期器３３と巻線選択同期器３４とを備え、巻線を切換えるタイミングとインバータ部３に出力するゲート信号のタイミングとを一致させて、モータの巻線切換を行っても、巻線切換時のショックがなく、滑らかな回転が得られるようにしている点である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a basic circuit configuration of a winding switching unit of the winding switching device for a three-phase AC motor according to the present invention. In FIG. 2, R2 is a discharge resistor and C2 is a capacitor.
The example of FIG. 2 is basically the same as the winding switching device of the three-phase AC motor described in Patent Document 1, but a discharge circuit in which a discharge resistor and a capacitor are connected in parallel is used as the first winding switching means. 22 and the second winding switching means 23 are individually installed to constitute the winding switching unit 21. This makes it possible to more effectively absorb the energy accumulated in the motor windings that are no longer used after switching the windings.
The present invention is different from the prior art in that it includes a winding switching sequence control unit 30, a voltage command synchronizer 33, and a winding selection synchronizer 34, and a timing for switching windings and a gate output to the inverter unit 3. Even if the winding of the motor is switched by matching the timing of the signal, there is no shock at the switching of the winding, and smooth rotation can be obtained.

つぎに、詳細な動作を、フローチャートとタイムチャートを用いて説明する。
図３は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の基本動作を示すフローチャートである。
巻線切換シーケンス制御部３０では、ステップＳＴ１で、同期信号が入力されるのを待っている。
また、制御演算部５ａでは、ステップＳＴ３で、演算開始信号が入力されるのを待っている。
同期信号が入力されと、巻線切換シーケンス制御部３０は、ステップＳＴ２に進み、演算開始信号を制御演算部５ａに出力し、ステップＳＴ８に進み演算完了信号を待つ。
演算開始信号が出力されると、制御演算部５ａは、ステップＳＴ４に進み、制御定数を読み込みステップＳＴ５に進む。このとき、トルク指令、モータ電流も読み込む。
ステップＳＴ５で、読み込んだ制御定数、トルク指令、モータ電流に基づいて制御演算を行い相電圧指令を算出し、ステップＳＴ６に進む。
ステップＳＴ６で、相電圧指令を電圧指令同期器３３に出力するし、ステップＳＴ７に進む。
ステップＳＴ７で、演算完了信号を巻線切換シーケンス制御部３０に出力して、ステップＳＴ３に戻りつぎの演算開始信号が入力されるのを待つ。
演算完了信号が入力されると、巻線切換シーケンス制御部３０は、ステップＳＴ９に進み、前回読み込んだ速度モードを巻線選択信号として巻線選択同期器３４に出力してステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ１０で、新たに速度モードを読み込みステップＳＴ１１に進む。
ステップＳＴ１１では、ステップＳＴ１０で読み込まれた速度モードを定数切換信号として制御定数切換スイッチ３２に出力してステップＳＴ１に戻り、つぎの同期信号を待つ。
この一連の動作を、同期信号を入力する度に繰り返す。
図４は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の基本動作を示すタイムチャートであり、図３の流れを、時間軸で説明するものである。 Next, a detailed operation will be described using a flowchart and a time chart.
FIG. 3 is a flowchart showing the basic operation of the winding switching device for a three-phase AC motor of the present invention.
The winding switching sequence control unit 30 waits for a synchronization signal to be input in step ST1.
Further, the control calculation unit 5a waits for input of a calculation start signal in step ST3.
When the synchronization signal is input, the winding switching sequence control unit 30 proceeds to step ST2, outputs a calculation start signal to the control calculation unit 5a, proceeds to step ST8, and waits for a calculation completion signal.
When the calculation start signal is output, the control calculation unit 5a proceeds to step ST4, reads the control constant, and proceeds to step ST5. At this time, a torque command and a motor current are also read.
In step ST5, control calculation is performed based on the read control constant, torque command, and motor current to calculate a phase voltage command, and the process proceeds to step ST6.
In step ST6, the phase voltage command is output to the voltage command synchronizer 33, and the process proceeds to step ST7.
In step ST7, a calculation completion signal is output to the winding switching sequence control unit 30, and the process returns to step ST3 to wait for the next calculation start signal to be input.
When the calculation completion signal is input, the winding switching sequence control unit 30 proceeds to step ST9, outputs the previously read speed mode as a winding selection signal to the winding selection synchronizer 34, and proceeds to step ST10.
In step ST10, a new speed mode is read and the process proceeds to step ST11.
In step ST11, the speed mode read in step ST10 is output to the control constant changeover switch 32 as a constant changeover signal, and the process returns to step ST1 to wait for the next synchronization signal.
This series of operations is repeated each time a synchronization signal is input.
FIG. 4 is a time chart showing the basic operation of the winding switching device for a three-phase AC motor according to the present invention. The flow of FIG.

つぎに、巻線切換によって変化する定数について、同期モータを例にとり説明する。同期モータは、回転子の磁束に同期したｄ−ｑ座標系で電圧電流方程式を求めると以下のようになる。   Next, constants that change due to winding switching will be described using a synchronous motor as an example. The synchronous motor obtains the voltage-current equation in the dq coordinate system synchronized with the rotor magnetic flux as follows.

ただし、pは微分演算子、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、ωはモータの電気角速度、Ｒｍは電気子抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Φは電気子鎖交磁束である。
式（１）からフィードフォーワードを、 Where p is a differential operator, I d is a d-axis current, I q is a q-axis current, V d is a d-axis voltage, V q is a q-axis voltage, ω is an electric angular velocity of the motor, R m is an electric resistance, L d is a d-axis inductance, L q is a q-axis inductance, and Φ is an electric interlinkage magnetic flux.
Feed forward from equation (1),


とすることによって、式（１）のモータはｄ−ｑ座標系における単純なＲＬ負荷とみなすことができるため、次のようなＰＩ制御により電流制御器を構成することができる。
By doing so, the motor of the formula (1) can be regarded as a simple RL load in the dq coordinate system, so that a current controller can be configured by the following PI control.

ただし、Ｉｄ ＊，Ｉｑ ＊ はｄ軸およびｑ軸電流指令、ＫＰｄ，ＫＰｑはそれぞれd軸とq軸の比例ゲイン、ＴＩｄ，ＴＩｑはd軸とq軸の積分時定数、vacrd，vacrqはｄ軸とｑ軸のＰＩ制御出力である。
ここで、積分時定数と比例ゲインは一般的にモータ定数を元に決定される。
例えば、積分時定数ＴＩｄ，ＴＩｑ をモータの電気的時定数、
すなわち、ＴＩｄ＝Ｌｄ／Ｒｍ、ＴＩｑ＝Ｌｑ／Ｒｍ
とすることにより、式（３）とモータとの伝達関数は一次遅れ系とみなすことができ、比例ゲインＫＰｄ，ＫＰｑにより応答を設定することができる。この時の応答周波数をｆとすると、
ＫＰｄ＝２πｆＬｄ
ＫＰｑ＝２πｆＬｑ
により比例ゲインを求めることができる。
また、トルクは以下の式のようになる。 Where I d * and I q * are d-axis and q-axis current commands, K Pd and K Pq are proportional gains of d-axis and q-axis, respectively, T Id and T Iq are integration time constants of d-axis and q-axis, vacrd and vacrq are the PI control outputs of the d axis and the q axis.
Here, the integration time constant and the proportional gain are generally determined based on the motor constant.
For example, the integration time constants T Id and T Iq are the electric time constants of the motor,
That is, T Id = Ld / R m , T Iq = Lq / R m
Thus, the transfer function between the expression (3) and the motor can be regarded as a first-order lag system, and the response can be set by the proportional gains K Pd and K Pq . If the response frequency at this time is f,
K Pd = 2πfL d
K Pq = 2πfL q
Thus, the proportional gain can be obtained.
Further, the torque is expressed by the following equation.


ただし、Ｐ：極対数である。
Where P is the number of pole pairs.

電流指令演算器１０は式（４）や最大効率位相、および弱め磁束制御などによりｄ軸およびｑ軸の電流指令を求める。
ここで、図１の３相交流モータの連結端子を各巻線の切換点であるとすると、高速モード時の各モータ定数は以下のようになる。
電機子抵抗：Ｒｈ =Ｒｍ／２
ｄ軸、ｑ軸インダクタンス：Ｌｄｈ = Ｌｄ／４、Ｌｑｈ = Ｌｑ／４
電気子鎖交磁束：Φｈ＝Φ／２
したがって、これらを用いて演算される値、つまり式（２）の演算用の係数、式（３）の制御定数、および式（４）から求められる電流指令演算のために使用される係数のそれぞれを制御定数として、制御定数メモリ３１に保持しておき、巻線切換信号によって切換えるようにする。 The current command computing unit 10 obtains d-axis and q-axis current commands based on the equation (4), the maximum efficiency phase, and the flux-weakening control.
Here, assuming that the connection terminal of the three-phase AC motor in FIG. 1 is a switching point of each winding, each motor constant in the high speed mode is as follows.
Armature resistance: R h = R m / 2
d-axis, q-axis inductance: L dh = L d / 4, L qh = L q / 4
Electron interlinkage magnetic flux: Φ h = Φ / 2
Therefore, the values calculated using these, that is, the coefficients for the calculation of Expression (2), the control constants of Expression (3), and the coefficients used for the current command calculation obtained from Expression (4), respectively. Is stored in the control constant memory 31 as a control constant, and is switched by a winding switching signal.

つぎに、図２に基づいて巻線切換動作について説明する。
ＳＷ１をオフ、ＳＷ２をオンとした場合、３相交流モータの終端が短絡されるため、巻線のインピーダンスは最大となる。これを低速モードと呼ぶ。この低速モードでは大トルクを得やすいが、回転数に応じてトルクの発生が困難になってくる。３相交流モータ４が同期モータの場合、モータ速度が速くなるにつれて逆起電圧が高くなり、そのためトルク発生に必要な電圧が得にくくなる。 Next, the winding switching operation will be described with reference to FIG.
When SW1 is turned off and SW2 is turned on, the end of the three-phase AC motor is short-circuited, so that the winding impedance is maximized. This is called a low speed mode. In this low-speed mode, it is easy to obtain a large torque, but it becomes difficult to generate torque according to the rotational speed. When the three-phase AC motor 4 is a synchronous motor, the counter electromotive voltage increases as the motor speed increases, and therefore, it is difficult to obtain a voltage necessary for torque generation.

ＳＷ２をオン、ＳＷ１をオフするとインピーダンスを減少させることができる。これを高速モードと呼ぶ。こうすると逆起電圧が減少するためトルクを得やすくすることができる。このように、低速時はＳＷ１をオフ、ＳＷ２をオン（低速モード）、高速時はＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフ（高速モード）とすることにより、低速運転時の高トルクと、高速運転時のトルク発生の両立が可能となる。
加速中に電流が流れている状態で低速モードから高速モードへ移行する際、ＳＷ１とＳＷ２の間に挟まれた巻線のエネルギーはスイッチを切換えると同時に、ＳＷ２と並列に接続されたコンデンサとインバータ側の巻線へ移動する。インバータ側の巻線は、その後、高速モードの制御に従って適切なトルクが得られるように制御される。ただし終端側の巻線のエネルギーのインバータ側巻線に移動する分は、一時的な電流増加となる場合がある。 When SW2 is turned on and SW1 is turned off, the impedance can be reduced. This is called a high speed mode. As a result, the back electromotive force is reduced, and the torque can be easily obtained. Thus, SW1 is turned off at low speed, SW2 is turned on (low speed mode), SW1 is turned on at high speed, and SW2 is turned off (high speed mode). It is possible to achieve both torque generation.
When shifting from the low-speed mode to the high-speed mode with current flowing during acceleration, the energy of the winding sandwiched between SW1 and SW2 switches the switch, and at the same time, a capacitor and an inverter connected in parallel with SW2 Move to the side winding. Thereafter, the winding on the inverter side is controlled so as to obtain an appropriate torque according to the control in the high speed mode. However, the amount of energy of the winding on the terminal side that moves to the inverter side winding may temporarily increase the current.

図５は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第１の実施例において力行時に巻線を低速モードから高速モードに切換えたときのモータ電流の変化を示す図である。図５より、本実施例によれば、切換えた瞬間に一時的に電流増加があるが、その後は制御に従ってトルクが制御されおり、大きなショックとはなっていないことが分かる。   FIG. 5 is a diagram showing a change in motor current when the winding is switched from the low speed mode to the high speed mode during powering in the first embodiment of the winding switching device of the three-phase AC motor of the present invention. As can be seen from FIG. 5, according to this embodiment, there is a current increase temporarily at the moment of switching, but thereafter the torque is controlled according to the control and is not a big shock.

図６は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第２の実施例におけるトルクとモータ速度とモータ効率との関係の一例を示す概念図である。効率は等高線状に示している。図６（ａ）に低速モードのトルク・速度と効率の関係、図６（ｂ）に高速モードのトルク・速度と効率の関係、図６（ｃ）に巻線切換の最適切換点を示している。図６において、４１は一定速切換線、４２は最大効率切換線である。
巻線切換は実施例１に説明したように逆起電圧に応じて電流が流れにくくなり、逆起電圧は速度に比例して変化するため、ある特定の速度で切換えれば常にトルクを発生できるように切換えられる。また切換速度付近で運転している場合に頻繁に切換動作が発生する場合があるため、ヒステリシスを設け、低速モードから高速モードに切換える速度よりも、高速モードから低速モードに切換える速度を低くすることによって、頻繁に切換が動作するのを防止することができる。
しかし、図６に示したように最大効率点は巻線によって異なっている。最も効率が良い点で運転するためには、切換前と切換後の効率が変わらない点、つまりは図６（ａ）と図６（ｂ）の効率等高線の交点を結んだ点で切換えるのが良い。
図６（ｃ）に２種類の切換線を示している。一定速切換線４１は一定の速度で切換える場合で、最大効率切換線４２は２つの巻線における効率等高線を結んで得られたものである。
最大効率切換線４２をあらかじめテーブル化あるいは近似式により求めておき、巻線切換指令発生器２０にてトルク指令に応じて巻線切換を行う速度を変更するようにすることによって、巻線切換によって変化するモータの特性に応じて常に最大の効率が得られるように運転することができる。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of the relationship among torque, motor speed, and motor efficiency in the second embodiment of the winding switching device for a three-phase AC motor of the present invention. Efficiency is shown in contour lines. Fig. 6 (a) shows the relationship between the torque / speed and efficiency in the low speed mode, Fig. 6 (b) shows the relationship between the torque / speed and efficiency in the high speed mode, and Fig. 6 (c) shows the optimum switching point for winding switching. Yes. In FIG. 6, 41 is a constant speed switching line and 42 is a maximum efficiency switching line.
As described in the first embodiment, the winding switching makes it difficult for the current to flow in accordance with the counter electromotive voltage, and the counter electromotive voltage changes in proportion to the speed. Therefore, torque can always be generated by switching at a specific speed. Are switched as follows. In addition, since switching operation may occur frequently when operating near the switching speed, provide hysteresis and lower the speed to switch from high speed mode to low speed mode than the speed to switch from low speed mode to high speed mode. Therefore, frequent switching can be prevented.
However, as shown in FIG. 6, the maximum efficiency point differs depending on the winding. In order to operate at the most efficient point, it is necessary to switch at the point where the efficiency before switching and after switching does not change, that is, at the point where the intersections of the efficiency contours in FIGS. 6 (a) and 6 (b) are connected. good.
FIG. 6C shows two types of switching lines. The constant speed switching line 41 is obtained by switching at a constant speed, and the maximum efficiency switching line 42 is obtained by connecting the efficiency contour lines in the two windings.
The maximum efficiency switching line 42 is obtained in advance by a table or an approximate expression, and the winding switching command generator 20 changes the speed at which the winding is switched in accordance with the torque command. It is possible to operate in such a way that the maximum efficiency is always obtained according to the changing characteristics of the motor.

本実施例が実施例１と異なる点は、巻線を低速モードから高速モードに切換える際、モータの駆動が力行状態のときは、第１巻線切換手段２２と第２巻線切換手段２３とが短時間同時にオンするようにし、高速モードから低速モードに切換える際には、第１巻線切換手段２２と第２巻線切換手段２３とが短時間同時にオフするようにして、モータ電流の急峻な変化を抑制する点である。   The present embodiment is different from the first embodiment in that when the winding is switched from the low speed mode to the high speed mode, when the motor is driven, the first winding switching means 22 and the second winding switching means 23 Are switched on simultaneously for a short time, and when switching from the high speed mode to the low speed mode, the first winding switching means 22 and the second winding switching means 23 are simultaneously turned off for a short time so that the motor current is steep. It is the point which suppresses a change.

３相交流モータを低速モードで運転しているときは、第１巻線切換手段２２の半導体スイッチＳＷ１がオフとなって、モータ巻線ＬＵ１とＬＵ２、ＬＶ１とＬＶ２、ＬＷ１とＬＷ２とが直列に接続され、第１巻線切換手段２３の半導体スイッチＳＷ２がオンとなってＹ接続されたモータ巻線となる。また、交流モータを高速運転しているときは、第１巻線切換手段２２の半導体スイッチＳＷ１がオンとなって、モータ巻線ＬＵ１、ＬＶ１、ＬＷ１とがＹ接続され、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、ＬＷ２の一端もＹ接続される。そのとき、第２巻線切換手段２３の半導体スイッチＳＷ２はオフとなって、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２の他端は開放された状態となる。
そのため、巻線を低速モードから高速モードを切換える際、使用しなくなったモータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２に蓄積されているエネルギーを放出する必要がある。このエネルギーの一部はモータ巻線ＬＵ１、ＬＶ１、およびＬＷ１に移動し電流の一時的な増加を招き、最大電流付近で運転している場合は、過電流などの保護機能の誤動作を招く恐れがある。
これを解決するため、実施例３は、第１巻線切換手段２２の半導体スイッチＳＷ１と第２巻線切換手段２３の半導体スイッチＳＷ２の動作タイミングを操作する。
すなわち、力行時に低速モードから高速モードに移行する際、ＳＷ１とＳＷ２を同時にオンとすることで、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２を短絡し、短時間に使用しなくなったモータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２に蓄積されているエネルギーを放出する。
ＳＷ１とＳＷ２とが同時にオンとするようにするには、ＳＷ１をオフからオンにするタイミングは実施例１のタイミングと同じにして、ＳＷ２をオンからオフにするタイミングを遅延させることにより可能となる。
このようにすることにより、電流の大きな変化もなく、短時間で高速モードの電流指令に追従することができ、トルクの変動を更に抑えることができる。 When the three-phase AC motor is operated in the low speed mode, the semiconductor switch SW1 of the first winding switching means 22 is turned off, and the motor windings L U1 and L U2 , L V1 and L V2 , L W1 and LW2 is connected in series, and the semiconductor switch SW2 of the first winding switching means 23 is turned on, resulting in a Y-connected motor winding. When the AC motor is operating at high speed, the semiconductor switch SW1 of the first winding switching means 22 is turned on, and the motor windings L U1 , L V1 , L W1 are Y-connected, and the motor windings One ends of L U2 , L V2 and L W2 are also Y-connected. At that time, the semiconductor switch SW2 of the second winding switching means 23 is turned off, and the other ends of the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 are opened.
Therefore, when switching the winding from the low speed mode to the high speed mode, it is necessary to release the energy stored in the motor windings L U2 , L V2 and L W2 that are no longer used. Part of this energy moves to the motor windings L U1 , L V1 , and L W1 , causing a temporary increase in current. If operating near the maximum current, malfunctions of protective functions such as overcurrent may occur. There is a risk of inviting.
In order to solve this, the third embodiment manipulates the operation timing of the semiconductor switch SW1 of the first winding switching means 22 and the semiconductor switch SW2 of the second winding switching means 23.
That is, when shifting from the low speed mode to the high speed mode during power running, the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 are short-circuited by simultaneously turning on SW1 and SW2, and the motor windings that are not used in a short time. The energy stored in the lines L U2 , L V2 , and L W2 is released.
In order to turn on SW1 and SW2 at the same time, it is possible to delay the timing at which SW2 is turned on from OFF by making the timing at which SW1 is turned on from the same timing as in the first embodiment. .
By doing so, it is possible to follow the current command in the high-speed mode in a short time without a large change in current, and to further suppress the torque fluctuation.

また、高速モードから低速モードに切換える際には、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２は切換前には電流０であるため、ＳＷ１とＳＷ２を同時にオンするとブレーキ動作となる。そのため、高速モードから低速モードに切換える際には、ＳＷ１とＳＷ２を同時にオンとならないようにする必要がある。完全に短絡期間をなくすためには半導体スイッチのスイッチング特性に応じて指令としてはＳＷ１とＳＷ２が同時にオフとなる期間を挿入して巻線切換部２１に出力する。 Further, when switching from the high speed mode to the low speed mode, the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 are at current 0 before switching, and therefore, when SW1 and SW2 are simultaneously turned on, a brake operation is performed. Therefore, when switching from the high speed mode to the low speed mode, it is necessary not to turn on SW1 and SW2 at the same time. In order to completely eliminate the short-circuit period, a period in which SW1 and SW2 are simultaneously turned off is inserted as a command according to the switching characteristics of the semiconductor switch and output to the winding switching unit 21.

具体的な動作を、図面を使って説明する。
図７は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例を示す制御ブロック図である。図７において、５ｂは制御演算部、３４ａは巻線選択同期器である。
本実施例の制御演算部５ｂが実施例１の制御演算部５ａと異なっている点は、力行時に巻線を低速モードから高速モードに移行する際には、ＳＷ２をオンからオフにするタイミングを遅延させる遅延時間Ｔｄ１を算出し、巻線を高速モードから低速モードに切換える際には、ＳＷ２をオフからオンにするタイミングを遅延させる遅延時間Ｔｄ２を算出し、巻線選択同期器３４ａに出力する点である。
また、本実施例の巻線選択同期器３４ａが実施例１の巻線選択同期器３４と異なっている点は、入力した遅延時間Ｔｄ１またはＴｄ２だけ遅延させてＳＷ２オンを第２巻線切換手段２３に出力する点である。
回生時に巻線を低速モードから高速モードに移行する際に関しては、遅延時間Ｔｄ１を０としても良いが、半導体スイッチのスイッチング時間のバラツキを考慮して、遅延時間を設定しても良い。
また、遅延時間Ｔｄ２は、半導体スイッチのスイッチング時間のバラツキを考慮して、ＳＷ１とＳＷ２とが同時にオフする時間を設定することが好ましい。
図８は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
図８において、遅延時間の演算は、ステップＳＴ５ａで、制御演算と同時に行い、ステップＳＴ６ａで、相電圧指令を電圧指令同期器３３に出力すると同時に巻線選択同期器３４ａに出力する。
制御演算部５ｂは、トルク指令、モータ電流、および巻線に対応した制御定数を入力しているので、高速モード／低速モード、力行／回生の判断が可能である。
図９は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例の動作を示すタイムチャートである。 A specific operation will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a control block diagram showing a third embodiment of the winding switching device for a three-phase AC motor of the present invention. In FIG. 7, 5b is a control calculation part, 34a is a coil | winding selection synchronizer.
The difference between the control calculation unit 5b of the present embodiment and the control calculation unit 5a of the first embodiment is that when the winding is shifted from the low speed mode to the high speed mode during power running, the timing at which SW2 is turned off from on is set. When the delay time Td1 to be delayed is calculated and the winding is switched from the high speed mode to the low speed mode, the delay time Td2 for delaying the timing at which SW2 is turned on is calculated and output to the winding selection synchronizer 34a. Is a point.
Further, the winding selection synchronizer 34a of the present embodiment is different from the winding selection synchronizer 34 of the first embodiment in that the SW2 ON is delayed by the input delay time Td1 or Td2 and the second winding switching means. It is a point which outputs to 23.
When the winding is shifted from the low speed mode to the high speed mode during regeneration, the delay time Td1 may be set to 0, but the delay time may be set in consideration of variations in the switching time of the semiconductor switch.
The delay time Td2 is preferably set to a time during which SW1 and SW2 are turned off at the same time in consideration of variations in the switching time of the semiconductor switch.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the third embodiment of the winding switching device for a three-phase AC motor of the present invention.
In FIG. 8, the delay time is calculated simultaneously with the control calculation in step ST5a, and in step ST6a, the phase voltage command is output to the voltage command synchronizer 33 and simultaneously to the winding selection synchronizer 34a.
Since the control calculation unit 5b receives the torque command, the motor current, and the control constants corresponding to the windings, it can determine the high speed mode / low speed mode and power running / regeneration.
FIG. 9 is a time chart showing the operation of the third embodiment of the winding switching device for a three-phase AC motor of the present invention.

つぎに、遅延時間Ｔｄ１の算出について説明する。
ＳＷ１とＳＷ２が同時にオンとなったとき、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２における電圧電流方程式は（１）式より、以下のようになる。 Next, calculation of the delay time Td1 will be described.
When SW1 and SW2 are turned on simultaneously, the voltage-current equation in the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 is as follows from equation (1).

ただし、pは微分演算子、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Ｒ´は電気子抵抗（Ｒ／２）、Ｌｄ´はｄ軸インダクタンス（Ｌｄ／４）、 Ｌｑ´はｑ軸インダクタンス（Ｌｑ／４）、Φ´は電気子鎖交磁束（Φ／２）である。
従って、逆起電圧成分に従って電流が減少していく。しかし、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２を長時間短絡し続けた場合、負の方向に増加することになり、ブレーキ動作となってしまうため、モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２の短絡時間を操作する必要がある。式（５）から短絡時間を求めるための近似式を求めると、次のようになる。 Where p is a differential operator, I d is a d-axis current, I q is a q-axis current, R ′ is an electric resistance (R / 2), L d ′ is a d-axis inductance (L d / 4), and L q 'Is a q-axis inductance (L q / 4), and Φ' is an electric interlinkage magnetic flux (Φ / 2).
Therefore, the current decreases according to the counter electromotive voltage component. However, if the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 are short-circuited for a long time, the motor windings L U2 , L V2 , and it is necessary to operate the short time L W2. An approximate expression for determining the short-circuit time from Expression (5) is as follows.

モータ巻線ＬＵ２、ＬＶ２、およびＬＷ２の短絡時間は極短時間のため、回転数が一定と仮定することができ、式（６）により開放される巻線のq軸インダクタンスと逆起電圧およびq軸電流とから短絡時間Δｔが求められる。短絡時間Δｔが、遅延時間Ｔｄ１に相当する。更にスイッチング特性を考慮し、求めた時間からスイッチングに要する時間を減算することにより、巻線選択同期器３４ａに出力する遅延時間Ｔｄ１を求めてもよい。
図１０は、本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例において力行時に巻線を低速モードから高速モードに切換えたときのモータ電流の変化を示す図である。
実施例１と比較すると、図５では、巻線切換を行った直後にモータ電流が乱れているが、図１０では、モータ電流が乱れることなく切換っていることが判る。 Since the short-circuiting time of the motor windings L U2 , L V2 , and L W2 is extremely short, it can be assumed that the rotation speed is constant, and the q-axis inductance and back electromotive force of the winding that is opened by Equation (6) The short circuit time Δt is obtained from the voltage and the q-axis current. The short circuit time Δt corresponds to the delay time Td1. Further, considering the switching characteristics, the delay time Td1 output to the winding selection synchronizer 34a may be obtained by subtracting the time required for switching from the obtained time.
FIG. 10 is a diagram showing a change in motor current when the winding is switched from the low speed mode to the high speed mode during powering in the third embodiment of the winding switching device of the three-phase AC motor of the present invention.
Compared with the first embodiment, in FIG. 5, the motor current is disturbed immediately after switching the winding, but in FIG. 10, the motor current is switched without being disturbed.

実施例１ないし３においては、交流モータ４の各相巻線が、第１巻線と第２巻線との２つの巻線で構成されており、各相の巻線が第１巻線の一端はインバータ部３に接続し、他端は各相巻線の第２巻線に連結している例について説明したが、本発明は、各相巻線が、３つ以上の巻線が連結して構成されたものであってもよい。
その場合、制御定数メモリ３１を、巻線の数に対応した制御定数を格納できるものとし、制御定数切換スイッチ３２も巻線の数に対応した制御定数を切換できるものであればよく、巻線切換部は、各連結点および終点にそれぞれ巻線切換手段を接続し、隣り合って連結された巻線を切換える巻線切換手段をオン／オフするタイミングを、実施例１〜３の例に従って制御すればよい。
このようにして、本発明の交流モータの巻線切換装置は、各相巻線が３つ以上連結された交流モータであっても、巻線切換を行うことができる。
また、本発明の実施例では、３相交流モータを回転型のモータを前提として説明したが、本発明は、回転型のモータに限定するものではなく、リニアモータであっても適用できるものである。 In the first to third embodiments, each phase winding of the AC motor 4 is composed of two windings, a first winding and a second winding, and each phase winding is the first winding. One example is described in which one end is connected to the inverter unit 3 and the other end is connected to the second winding of each phase winding. However, in the present invention, each phase winding is connected to three or more windings. It may be configured as follows.
In that case, the control constant memory 31 can store control constants corresponding to the number of windings, and the control constant changeover switch 32 can be any one that can switch control constants corresponding to the number of windings. The switching unit connects the winding switching means to each of the connection points and the end points, and controls the timing of turning on / off the winding switching means for switching the adjacently connected windings according to the examples of the first to third embodiments. do it.
Thus, the winding switching device for an AC motor according to the present invention can perform winding switching even in an AC motor in which three or more phase windings are connected.
In the embodiments of the present invention, the three-phase AC motor has been described on the assumption of a rotary motor. However, the present invention is not limited to a rotary motor, and can be applied to a linear motor. is there.

本発明の基本構成を示す３相交流モータの巻線切換装置の制御ブロック図Control block diagram of winding switching device for three-phase AC motor showing basic configuration of the present invention 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換部の基本回路構成の一例を示す図The figure which shows an example of the basic circuit structure of the coil | winding switching part of the coil | winding switching apparatus of the three-phase alternating current motor of this invention 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の基本動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the basic operation | movement of the coil | winding switching apparatus of the three-phase alternating current motor of this invention. 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の基本動作を示すタイムチャートTime chart showing basic operation of winding switching device for three-phase AC motor of the present invention 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第１の実施例において力行時に巻線を低速モードから高速モードに切換えたときのモータ電流の変化を示す図The figure which shows the change of a motor current when the coil | winding is switched from the low speed mode to the high speed mode at the time of power running in 1st Example of the coil | winding switching apparatus of the three-phase AC motor of this invention. 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第２の実施例におけるトルクとモータ速度とモータ効率との関係の一例を示す概念図The conceptual diagram which shows an example of the relationship between the torque in the 2nd Example of the winding switching apparatus of the three-phase alternating current motor of this invention, motor speed, and motor efficiency. 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例を示す制御ブロック図Control block diagram showing a third embodiment of the winding switching device of the three-phase AC motor of the present invention 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例の動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the 3rd Example of the coil | winding switching apparatus of the three-phase alternating current motor of this invention. 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例の動作を示すタイムチャートTime chart showing the operation of the third embodiment of the winding switching device of the three-phase AC motor of the present invention 本発明の３相交流モータの巻線切換装置の第３の実施例において力行時に巻線を低速モードから高速モードに切換えたときのモータ電流の変化を示す図The figure which shows the change of a motor current when the coil | winding is switched from the low speed mode to the high speed mode at the time of power running in 3rd Example of the coil | winding switching apparatus of the three-phase AC motor of this invention. 従来技術である特許文献１の３相交流モータの巻線切換装置の基本回路構成図Basic circuit configuration diagram of winding switching device of three-phase AC motor of Patent Document 1 which is a prior art 従来技術である特許文献２の誘導モータの制御装置の電気的定数入れ替えシーケンスのフローチャートFlowchart of electrical constant replacement sequence of control apparatus for induction motor of Patent Document 2 of prior art

符号の説明Explanation of symbols

１ 商用電源
２ コンバータ部
３ インバータ部
４ ３相交流モータ
５、５ａ、５ｂ 制御演算部
６ キャリア信号発生器
７ ＰＷＭパルス発生器
１０ トルク指令発生器
１１ 位置検出器
１２ 速度演算部
１３ 電流検出器
１４ Ａ／Ｄ変換器
２０ 巻線切換指令発生器
２１ 巻線切換部
２２ 第１巻線切換手段
２３ 第２巻線切換手段
３０ 巻線切換シーケンス制御部
３１ 制御定数メモリ
３２ 制御定数切換スイッチ
３３ 電圧指令同期器
３４、３４ａ 巻線選択同期器
４１ 一定速切換線
４２ 最大効率切換線
ＤＢ１、ＤＢ２ ３相ダイオードブリッジ
ＳＷ１、ＳＷ２ 半導体スイッチ
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｒ１、Ｒ２ 放電抵抗
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Converter part 3 Inverter part 4 3 phase alternating current motor 5, 5a, 5b Control calculating part 6 Carrier signal generator 7 PWM pulse generator 10 Torque command generator 11 Position detector 12 Speed calculating part 13 Current detector 14 A / D converter 20 Winding switching command generator 21 Winding switching unit 22 First winding switching unit 23 Second winding switching unit 30 Winding switching sequence control unit 31 Control constant memory 32 Control constant switching switch 33 Voltage command Synchronizer 34, 34a Winding selection synchronizer 41 Constant speed switching line 42 Maximum efficiency switching line DB1, DB2 Three-phase diode bridge SW1, SW2 Semiconductor switches D1-D4 Diode R1, R2 Discharge resistor C Smoothing capacitor C1, C2 Capacitor

Claims (12)

各相巻線が複数の巻線からなり、前記複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とをモータ外部に設けた３相交流モータと、
各相の出力端子を前記両端子の一端に各々接続し、前記３相交流モータに可変周波の可変電圧を供給するインバータ部と、
相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生し、該ゲート信号を前記インバータ部へ出力するＰＷＭパルス発生器と、
前記両端子の他端および前記連結端子の開閉をする半導体スイッチを備え、前記半導体スイッチを巻線選択信号に基づいてオン／オフする複数の巻線切換手段と、
巻線切換によって変化する前記３相交流モータのモータ定数および前記モータ定数によって変化する制御パラメータからなる制御定数を格納する制御定数メモリと、
速度モードに基づいて前記制御定数を切換える制御定数切換スイッチと、
モータ速度またはモータ速度指令に基づいて巻線切換速度を決定し、前記速度モードを出力する巻線切換指令発生器と、
トルク指令に基づき制御演算を行い、相電圧指令を出力する制御演算部と、を備えた３相交流モータの巻線切換装置において、
巻線選択信号を同期信号に同期化させて、同期化された巻線選択信号を前記巻線切換手段の前記半導体スイッチへ出力する巻線選択同期器と、
前記同期信号、前記速度モード、および演算完了信号に基づいて巻線切換シーケンス制御演算を行い、演算開始信号、定数切換信号、および前記巻線選択信号を出力する巻線切換シーケンス制御部と、
前記相電圧指令を前記同期信号に同期化させて、同期化された相電圧指令を出力する電圧指令同期器と、を備え、
前記ＰＷＭパルス発生器は、前記相電圧指令に代えて前記同期化された相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生し、
前記制御演算部は、前記演算開始信号を入力すると、前記制御演算を開始し、前記制御演算が終了すると前記相電圧指令および前記演算完了信号を出力し、
前記各巻線切換手段は、前記速度モードに代えて前記同期化された巻線選択信号に基づいて前記半導体スイッチをオン／オフし、
前記制御定数切換スイッチは、前記速度モードに代えて前記定数切換信号に基づいて前記制御定数を切換え、
前記巻線切換シーケンス制御部は、前記ＰＷＭパルス発生器から前記インバータ部の前記スイッチング素子へ前記ゲート信号を出力させるタイミングと、前記巻線選択同期器から前記巻線切換手段の前記半導体スイッチへ前記巻線選択信号を出力させるタイミングとを一致させることを特徴とする３相交流モータの巻線切換装置。 A three-phase AC motor in which each phase winding is composed of a plurality of windings, and a connection terminal connecting the plurality of windings to each other and both terminals of each phase winding are provided outside the motor;
Respectively connect each phase output terminal to one end of both terminals, an inverter unit for supplying a variable voltage of variable frequency to the 3-phase AC motor,
A PWM pulse generator that compares a phase voltage command with a triangular carrier signal to generate a gate signal for driving the switching element of the inverter unit, and outputs the gate signal to the inverter unit ;
A plurality of winding switching means for turning on / off the semiconductor switch based on a winding selection signal , comprising a semiconductor switch for opening and closing the other end of the both terminals and the connecting terminal;
A control constant memory for storing a control constant composed of a motor constant of the three-phase AC motor that changes by winding switching and a control parameter that changes according to the motor constant;
A control constant selector switch for switching the control constant based on the velocity mode,
A winding switching command generator for determining a winding switching speed based on a motor speed or a motor speed command and outputting the speed mode;
In a winding switching device for a three-phase AC motor comprising a control calculation unit that performs control calculation based on a torque command and outputs a phase voltage command,
A winding selection synchronizer that synchronizes the winding selection signal with the synchronization signal and outputs the synchronized winding selection signal to the semiconductor switch of the winding switching means ;
A winding switching sequence control unit that performs a winding switching sequence control calculation based on the synchronization signal, the speed mode, and a calculation completion signal, and outputs a calculation start signal, a constant switching signal, and the winding selection signal;
A voltage command synchronizer that synchronizes the phase voltage command with the synchronization signal and outputs the synchronized phase voltage command;
The PWM pulse generator generates a gate signal that drives the switching element of the inverter unit by comparing the synchronized phase voltage command with a triangular wave carrier signal instead of the phase voltage command,
When the calculation start signal is input, the control calculation unit starts the control calculation, and when the control calculation ends, outputs the phase voltage command and the calculation completion signal,
Each winding switching means turns on / off the semiconductor switch based on the synchronized winding selection signal instead of the speed mode,
The control constant changeover switch switches the control constant based on the constant changeover signal instead of the speed mode ,
The winding switching sequence control unit is configured to output the gate signal from the PWM pulse generator to the switching element of the inverter unit, and from the winding selection synchronizer to the semiconductor switch of the winding switching unit. A winding switching device for a three-phase AC motor, characterized in that it coincides with a timing at which a winding selection signal is output . 前記巻線切換指令発生器は、前記モータ速度または前記モータ速度指令と予め設定された巻線切換速度とに基づいて前記速度モードを決定することを特徴とする請求項１に記載の３相交流モータの巻線切換装置。   2. The three-phase AC according to claim 1, wherein the winding switching command generator determines the speed mode based on the motor speed or the motor speed command and a preset winding switching speed. Motor winding switching device. 前記巻線切換指令発生器は、前記モータ速度または前記モータ速度指令が前記予め設定された巻線切換速度よりも小さいときは前記速度モードを低速モードとし、前記モータ速度または前記モータ速度指令が前記予め設定された巻線切換速度よりも大きいときは前記速度モードを高速モードとすることを特徴とする請求項２に記載の３相交流モータの巻線切換装置。   The winding switching command generator sets the speed mode to a low speed mode when the motor speed or the motor speed command is smaller than the preset winding switching speed, and the motor speed or the motor speed command is 3. The winding switching device for a three-phase AC motor according to claim 2, wherein the speed mode is set to a high speed mode when the winding switching speed is higher than a preset winding switching speed. 前記巻線切換指令発生器は、前記速度モード毎に前記３相交流モータのトルクとモータ速度とに基づいてモータ効率を算出し、前記モータ効率が最大となるモータ速度を前記巻線切換速度とし、前記モータ速度または前記モータ速度指令と前記巻線切換速度とに基づいて前記速度モードを決定することを特徴とする請求項１に記載の３相交流モータの巻線切換装置。   The winding switching command generator calculates motor efficiency based on the torque and motor speed of the three-phase AC motor for each speed mode, and sets the motor speed at which the motor efficiency is maximum as the winding switching speed. The winding switching device for a three-phase AC motor according to claim 1, wherein the speed mode is determined based on the motor speed or the motor speed command and the winding switching speed. 前記巻線切換指令発生器は、前記モータ効率が最大となるモータ速度である最大効率切換線をあらかじめテーブル化あるいは近似式により求めておくことを特徴とする請求項４に記載の３相交流モータの巻線切換装置。   5. The three-phase AC motor according to claim 4, wherein the winding switching command generator obtains a maximum efficiency switching line, which is a motor speed at which the motor efficiency is maximized, in advance by a table or an approximate expression. Winding switching device. 前記巻線切換指令発生器は、前記速度モードをより低速のモードからより高速のモードへ切換えるときのモータ速度またはモータ速度指令は、前記速度モードをより高速のモードからより低速のモードへ切換えるときのモータ速度またはモータ速度指令よりも大きくすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の３相交流モータの巻線切換装置。   The winding switching command generator is used when the speed mode is switched from a lower speed mode to a higher speed mode, and the motor speed or motor speed command is used when the speed mode is switched from a higher speed mode to a lower speed mode. 6. The winding switching device for a three-phase AC motor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the motor speed or the motor speed command is set to be larger. 前記巻線選択同期器は、モータの駆動が力行状態のときに、巻線をより低速のモード用からより高速のモード用に切換える際は、前記両端子の一端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段と前記両端子の一端から遠い側の前記連結端子または前記両端子の他端に接続した前記巻線切換手段とを短時間同時にオンさせることを特徴とする請求項１に記載の３相交流モータの巻線切換装置。 When switching the winding from the lower speed mode to the higher speed mode when the motor drive is in a power running state, the winding selection synchronizer is connected to the connection terminal closer to one end of the both terminals. 2. The connected winding switching means and the winding switching means connected to the connecting terminal far from one end of both terminals or the other end of both terminals are simultaneously turned on for a short time. The winding switching device for a three-phase AC motor described in 1. 前記制御演算部は、第１の遅延時間を算出し、前記巻線選択同期器は、前記両端子の一端から遠い側の前記連結端子または前記両端子の他端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオフする信号を、前記両端子の一端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオンする信号よりも前記第１の遅延時間だけ遅らせて出力することを特徴とする請求項７に記載の３相交流モータの巻線切換装置。 The control calculation unit calculates a first delay time, and the winding selection synchronizer is connected to the connection terminal far from one end of the both terminals or to the other end of the both terminals. The signal for turning off the semiconductor switch is delayed by the first delay time with respect to the signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connection terminal closer to one end of the both terminals. The winding switching device for a three-phase AC motor according to claim 7. 前記制御演算部は、モータ速度、電気子鎖交磁束、前記両端子の一端から遠い側の巻線のｑ軸インダクタンス、およびモータ電流に基づいて前記第１の遅延時間を算出することを特徴とする請求項８に記載の３相交流モータの巻線切換装置。 The control calculation unit calculates the first delay time based on a motor speed, an electric flux linkage, a q-axis inductance of a winding far from one end of both terminals , and a motor current. The winding switching device for a three-phase AC motor according to claim 8. 前記巻線選択同期器は、前記両端子の一端から遠い側の前記連結端子または前記両端子の他端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオンする信号を、前記両端子の一端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオフする信号よりも第２の遅延時間だけ遅らせて出力することを特徴とする請求項１に記載の３相交流モータの巻線切換装置。 The winding selection synchronizer is configured to send a signal for turning on the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal on the side far from one end of both terminals or the other end of both terminals. 2. The three-phase AC motor according to claim 1, wherein the output is delayed by a second delay time with respect to a signal for turning off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connection terminal on the side close to the first terminal. Winding switching device. 各相巻線が複数の巻線からなり、前記複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とをモータ外部に設けた３相交流モータと、
各相の出力端子を前記両端子の一端に各々接続し、前記３相交流モータに可変周波の可変電圧を供給するインバータ部と、
同期化された相電圧指令を三角波のキャリア信号と比較して前記インバータ部のスイッチング素子を駆動するゲート信号を発生し、該ゲート信号を前記インバータ部に出力するＰＷＭパルス発生器と、
前記両端子の他端および前記連結端子の開閉をする半導体スイッチを備え、前記半導体スイッチを同期化された巻線選択信号に基づいてオン／オフする複数の巻線切換手段と、
巻線切換によって変化する前記３相交流モータのモータ定数および前記モータ定数によって変化する制御パラメータからなる制御定数を格納する制御定数メモリと、
定数切換信号に基づいて前記制御定数を切換える制御定数切換スイッチと、
モータ速度またはモータ速度指令に基づいて巻線切換速度を決定し、前記速度モードを出力する巻線切換指令発生器と、
巻線選択信号を同期信号に同期化させて、前記同期化された巻線選択信号を前記巻線切換手段の前記半導体スイッチへ出力する巻線選択同期器と、
前記同期信号、前記速度モード、および演算完了信号に基づいて巻線切換シーケンス制御演算を行い、演算開始信号、定数切換信号、および前記巻線選択信号を出力する巻線切換シーケンス制御部と、
前記演算開始信号を入力すると、前記制御定数を入力し、トルク指令に基づき制御演算を開始し、前記制御演算が終了すると相電圧指令、および前記演算完了信号を出力する制御演算部と、
前記相電圧指令を前記同期信号に同期化させて、前記同期化された相電圧指令を出力する電圧指令同期器と、を備えた３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換方法において、
前記巻線切換シーケンス制御部は、前記同期信号を入力し、前記同期信号を検知すると前記演算開始信号を出力し、前記演算完了信号が入力されるまで待ち、前記演算完了信号が入力されると前回読み込んだ前記速度モードを前記巻線選択信号として出力し、新たに前記速度モードを読み込み、前記速度モードを前記定数切換信号として出力し、前記ＰＷＭパルス発生器から前記インバータ部の前記スイッチング素子へ前記ゲート信号を出力させるタイミングと、前記巻線選択同期器から前記巻線切換手段の前記半導体スイッチへ前記巻線選択信号を出力させるタイミングとを一致させ、
前記制御演算部は、前記演算開始信号を入力し、前記演算開始信号が入力されると前記制御定数を読み込み、前記制御演算を行い、前記相電圧指令を出力し、前記演算完了信号を出力することを特徴とする３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換方法。 A three-phase AC motor in which each phase winding is composed of a plurality of windings, and a connection terminal connecting the plurality of windings to each other and both terminals of each phase winding are provided outside the motor;
Respectively connect each phase output terminal to one end of both terminals, an inverter unit for supplying a variable voltage of variable frequency to the 3-phase AC motor,
A PWM pulse generator that compares the synchronized phase voltage command with a triangular carrier signal to generate a gate signal for driving the switching element of the inverter unit, and outputs the gate signal to the inverter unit;
A plurality of winding switching means comprising a semiconductor switch for opening and closing the other end of the both terminals and the connecting terminal , the semiconductor switch being turned on / off based on a synchronized winding selection signal;
A control constant memory for storing a control constant composed of a motor constant of the three-phase AC motor that changes by winding switching and a control parameter that changes according to the motor constant;
A control constant changeover switch for changing over the control constant based on a constant changeover signal;
A winding switching command generator for determining a winding switching speed based on a motor speed or a motor speed command and outputting the speed mode;
A winding selection synchronizer that synchronizes a winding selection signal to a synchronization signal and outputs the synchronized winding selection signal to the semiconductor switch of the winding switching means ;
A winding switching sequence control unit that performs a winding switching sequence control calculation based on the synchronization signal, the speed mode, and a calculation completion signal, and outputs a calculation start signal, a constant switching signal, and the winding selection signal;
When the calculation start signal is input, the control constant is input , the control calculation is started based on a torque command, and when the control calculation ends, a control calculation unit that outputs a phase voltage command and the calculation completion signal;
A voltage command synchronizer that synchronizes the phase voltage command with the synchronization signal and outputs the synchronized phase voltage command;
The winding switching sequence control unit receives the synchronization signal, outputs the calculation start signal when detecting the synchronization signal, waits until the calculation completion signal is input, and when the calculation completion signal is input The previously read speed mode is output as the winding selection signal, the speed mode is newly read, and the speed mode is output as the constant switching signal , from the PWM pulse generator to the switching element of the inverter unit. The timing for outputting the gate signal coincides with the timing for outputting the winding selection signal from the winding selection synchronizer to the semiconductor switch of the winding switching means,
The control calculation unit inputs the calculation start signal, and when the calculation start signal is input, reads the control constant, performs the control calculation, outputs the phase voltage command, and outputs the calculation completion signal A winding switching method for a winding switching device of a three-phase AC motor. 前記制御演算部は、前記両端子の一端から遠い側の前記連結端子または前記両端子の他端に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオン／オフする信号を、前記両端子の一端に近い側の前記連結端子に接続した前記巻線切換手段の前記半導体スイッチをオン／オフする信号よりも遅らせる遅延時間を演算することを特徴とする請求項１１に記載の３相交流モータの巻線切換装置の巻線切換方法。 The control arithmetic unit outputs a signal for turning on / off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connecting terminal on the side far from one end of the two terminals or the other end of the two terminals. 12. The winding of the three-phase AC motor according to claim 11, wherein a delay time is calculated which is delayed from a signal for turning on / off the semiconductor switch of the winding switching means connected to the connection terminal on the side close to the winding terminal. Winding switching method for line switching device.
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