JPH09327192A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
同期電動機の制御装置Info
- Publication number
- JPH09327192A JPH09327192A JP8143883A JP14388396A JPH09327192A JP H09327192 A JPH09327192 A JP H09327192A JP 8143883 A JP8143883 A JP 8143883A JP 14388396 A JP14388396 A JP 14388396A JP H09327192 A JPH09327192 A JP H09327192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- rotor
- field
- command
- synchronous motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リラクタンス型同期電動機を低消費電力で制
御性および効率の良いものとする。 【構成】 電機子電流制限値演算部１１において、その
時の検出速度ＳＰＤに応じて制限前トルク指令ＳＴに制
限をかけ、トルク指令ＳＴＣを算出する。一方、界磁電
流演算部１２では、検出速度ＳＰＤに応じて、速度が大
きいときに補正前界磁電流指令値ＳＦを小さくする。ま
た、その時の制限前トルク指令ＳＴに基づき、トルク指
令が大きいときに大きくなる係数Ｋτを算出する。そし
て、界磁電流指令をＳＦＣ＝Ｋτ＊ＳＦで算出する。電
流指令演算部３は、供給されるトルク指令ＳＴＣ、界磁
電流指令ＳＦＣに基づき、電流指令を作成し、電流制御
部４を介し、電動機５を駆動する。
御性および効率の良いものとする。 【構成】 電機子電流制限値演算部１１において、その
時の検出速度ＳＰＤに応じて制限前トルク指令ＳＴに制
限をかけ、トルク指令ＳＴＣを算出する。一方、界磁電
流演算部１２では、検出速度ＳＰＤに応じて、速度が大
きいときに補正前界磁電流指令値ＳＦを小さくする。ま
た、その時の制限前トルク指令ＳＴに基づき、トルク指
令が大きいときに大きくなる係数Ｋτを算出する。そし
て、界磁電流指令をＳＦＣ＝Ｋτ＊ＳＦで算出する。電
流指令演算部３は、供給されるトルク指令ＳＴＣ、界磁
電流指令ＳＦＣに基づき、電流指令を作成し、電流制御
部４を介し、電動機５を駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械等に利用
される同期電動機の制御、特にリラクタンス型同期電動
機の制御装置に関するものである。
される同期電動機の制御、特にリラクタンス型同期電動
機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、工作機械等の位置決めや送り
軸用に用いられる電動機に回転子に永久磁石を利用した
永久磁石型同期電動機が利用されている。そのため、モ
ータの出力トルクを制御する場合には、制御装置により
モータから印加する電機子電流（トルク電流）の振幅の
みを制御すればよかった。しかし、このモータでは、界
磁（磁石）の起磁力を制御できないために、界磁弱め
（定出力）制御などの界磁を任意に制御する方法が利用
できない。このため、設計回転数（以下基底回転数と呼
ぶ）以上になると、端子間誘起電圧が電源電圧を越えて
飽和してしまい、制御が不安定になるという問題が生じ
ていた。
軸用に用いられる電動機に回転子に永久磁石を利用した
永久磁石型同期電動機が利用されている。そのため、モ
ータの出力トルクを制御する場合には、制御装置により
モータから印加する電機子電流（トルク電流）の振幅の
みを制御すればよかった。しかし、このモータでは、界
磁（磁石）の起磁力を制御できないために、界磁弱め
（定出力）制御などの界磁を任意に制御する方法が利用
できない。このため、設計回転数（以下基底回転数と呼
ぶ）以上になると、端子間誘起電圧が電源電圧を越えて
飽和してしまい、制御が不安定になるという問題が生じ
ていた。
【０００３】そのため、永久磁石型電動機の代わりにｄ
軸（界磁）電流、ｑ軸（電機子）電流を独立に制御が行
えるリラクタンス型電動機を利用し、ｄ軸電流を基底回
転数以上では回転子速度に応じて弱める（＝永久磁石で
いうところの起磁力を低下させることに同義）ことで、
基底回転数以上でも制御ができるようにしていた。
軸（界磁）電流、ｑ軸（電機子）電流を独立に制御が行
えるリラクタンス型電動機を利用し、ｄ軸電流を基底回
転数以上では回転子速度に応じて弱める（＝永久磁石で
いうところの起磁力を低下させることに同義）ことで、
基底回転数以上でも制御ができるようにしていた。
【０００４】図８に従来技術である制御ブロック図を示
す。 速度指令ＳＶＣと速度検出値ＳＰＤの差が減算器
１で演算され、この差に基づきＰＩ制御器２がｑ軸（電
機子）電流指令ＳＴＣを生成し、これがＰＩ制御器２よ
り、電流指令演算部３に供給される。また、界磁電流演
算部８１は、速度検出値ＳＰＤからｄ軸（界磁）電流指
令ＳＦＣを生成し、電流指令演算部３に供給する。電流
指令演算部３は、両電流指令と検出器６で検出された回
転子位置の検出値ＳＰから、Ｕ相及びＶ相の電流指令Ｓ
ＩＵＣ、ＳＩＶＣを生成し、電流制御部４に供給する。
そして、この電流制御部４が供給される電流指令に基づ
き、電動機５に供給する電流を制御する。なお、微分器
７は、回転子位置の検出値ＳＰから速度検出値ＳＰＤを
生成する。また、界磁電流演算部８１は、回転子速度Ｓ
ＰＤより図３（ａ）の関数パターン（基底回転数ＳＰＤ
ｂａｓｅ以下では一定値であり、基底回転数ＳＰＤbase
以上では曲線３１の関数）に従った界磁電流指令を出力
する。
す。 速度指令ＳＶＣと速度検出値ＳＰＤの差が減算器
１で演算され、この差に基づきＰＩ制御器２がｑ軸（電
機子）電流指令ＳＴＣを生成し、これがＰＩ制御器２よ
り、電流指令演算部３に供給される。また、界磁電流演
算部８１は、速度検出値ＳＰＤからｄ軸（界磁）電流指
令ＳＦＣを生成し、電流指令演算部３に供給する。電流
指令演算部３は、両電流指令と検出器６で検出された回
転子位置の検出値ＳＰから、Ｕ相及びＶ相の電流指令Ｓ
ＩＵＣ、ＳＩＶＣを生成し、電流制御部４に供給する。
そして、この電流制御部４が供給される電流指令に基づ
き、電動機５に供給する電流を制御する。なお、微分器
７は、回転子位置の検出値ＳＰから速度検出値ＳＰＤを
生成する。また、界磁電流演算部８１は、回転子速度Ｓ
ＰＤより図３（ａ）の関数パターン（基底回転数ＳＰＤ
ｂａｓｅ以下では一定値であり、基底回転数ＳＰＤbase
以上では曲線３１の関数）に従った界磁電流指令を出力
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の同期電
動機の制御装置においては、界磁電流制御が回転子速度
ＳＰＤのみに依存する。そして、基底回転数ＳＰＤbase
以上のみ界磁弱め制御をおこなう。このため、停止時な
どのトルクが必要ない場合にも界磁電流が１００％流れ
ている。そこで、電力消費が大きいばかりでなく電動機
本体も発熱してしまうという問題点がある。また、界磁
電流が大きい場合には図７の特性図からもわかるように
トルクリップルが大きくなり、工作機械の送り軸に利用
した場合、このトルクリップルの影響がワークピースの
加工縞目となって現れるなどの加工精度の低下につなが
るという欠点がある。
動機の制御装置においては、界磁電流制御が回転子速度
ＳＰＤのみに依存する。そして、基底回転数ＳＰＤbase
以上のみ界磁弱め制御をおこなう。このため、停止時な
どのトルクが必要ない場合にも界磁電流が１００％流れ
ている。そこで、電力消費が大きいばかりでなく電動機
本体も発熱してしまうという問題点がある。また、界磁
電流が大きい場合には図７の特性図からもわかるように
トルクリップルが大きくなり、工作機械の送り軸に利用
した場合、このトルクリップルの影響がワークピースの
加工縞目となって現れるなどの加工精度の低下につなが
るという欠点がある。
【０００６】また、界磁が一定の場合、発生するトルク
も限られるため加減速時間が短縮できないという問題点
があった。
も限られるため加減速時間が短縮できないという問題点
があった。
【０００７】さらに、界磁電流に比較して電機子電流が
大きな場合（ＳＴＣ＞＞ＳＦＣ）、合成電流である電流
指令値のほとんどの成分が電機子電流成分となる。この
ため、電流制御ループ等で制御的な時間遅れが生じた場
合に、電機子電流成分が回転子を逆転させるような界磁
電流成分を含んだ電流指令となってしまい、正転指令中
に回転子が停止または逆転するなどの現象があらわれ、
ついには制御不能に陥ってしまう等の問題があった。
大きな場合（ＳＴＣ＞＞ＳＦＣ）、合成電流である電流
指令値のほとんどの成分が電機子電流成分となる。この
ため、電流制御ループ等で制御的な時間遅れが生じた場
合に、電機子電流成分が回転子を逆転させるような界磁
電流成分を含んだ電流指令となってしまい、正転指令中
に回転子が停止または逆転するなどの現象があらわれ、
ついには制御不能に陥ってしまう等の問題があった。
【０００８】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、本発明の目的は低消費電力で制御性および効率の良
いリラクタンス型同期電動機の制御装置を提供すること
にある。
り、本発明の目的は低消費電力で制御性および効率の良
いリラクタンス型同期電動機の制御装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は同期
電動機の制御装置において、界磁電流の振幅を回転子速
度とトルク指令値の両方に基づいて決定する。また、電
機子電流の振幅を回転子速度に基づいて決定される回転
子電流制限値により制限する。
電動機の制御装置において、界磁電流の振幅を回転子速
度とトルク指令値の両方に基づいて決定する。また、電
機子電流の振幅を回転子速度に基づいて決定される回転
子電流制限値により制限する。
【００１０】本発明の同期電動機の制御装置において
は、ｄ軸（界磁）電流の振幅をを回転子速度及びトルク
指令値に基づいて算出する。このため、大きなトルクが
必要ない場合は、界磁電流を低減でき、消費電力および
電動機の発熱を低減することができる。また、急加減速
時などトルクが必要な場合などは、ｄ軸電流を増加する
ことで発生するトルクを増加させ、電動機の加減速時間
を短縮することができる。 さらに、ワークピース切削
時などトルクが比較的必要ない場合には、界磁電流を低
減することでトルクリップルを低下させることが可能な
ため、加工精度を向上させることができる。
は、ｄ軸（界磁）電流の振幅をを回転子速度及びトルク
指令値に基づいて算出する。このため、大きなトルクが
必要ない場合は、界磁電流を低減でき、消費電力および
電動機の発熱を低減することができる。また、急加減速
時などトルクが必要な場合などは、ｄ軸電流を増加する
ことで発生するトルクを増加させ、電動機の加減速時間
を短縮することができる。 さらに、ワークピース切削
時などトルクが比較的必要ない場合には、界磁電流を低
減することでトルクリップルを低下させることが可能な
ため、加工精度を向上させることができる。
【００１１】そしてｑ軸（電機子）電流の制限値を回転
数により変化するようにしたため、誘起電圧の飽和等を
低減でき効率の良い安定した制御が可能になる。
数により変化するようにしたため、誘起電圧の飽和等を
低減でき効率の良い安定した制御が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説
明する。図１に、本発明の同期電動機の制御装置の基本
ブロック図の一例を示す。なお、図１は図８に対応して
おり、図中の同番号、同記号の要素・信号は同様の機能
を示す。
（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説
明する。図１に、本発明の同期電動機の制御装置の基本
ブロック図の一例を示す。なお、図１は図８に対応して
おり、図中の同番号、同記号の要素・信号は同様の機能
を示す。
【００１３】上位制御装置からの速度指令値ＳＶＣは、
まず減算器１に供給される。この減算器１は、この速度
指令値ＳＶＣと、検出した回転子の速度検出値ＳＰＤと
の減算をおこない、速度誤差を演算する。そして、得ら
れた速度誤差は、ＰＩ制御器２に供給され、ここで速度
ループゲインが乗じられ、トルク指令ＳＴが生成され
る。得られたトルク指令ＳＴは、電機子電流制限値演算
部１１に供給される。この電機子電流制限値演算部１１
は、トルク指令ＳＴと、速度検出値ＳＰＤとに基づき、
電機子電流に所定の制限をかけ、得られた電機子電流指
令ＳＴＣを電流指令演算部３に供給する。
まず減算器１に供給される。この減算器１は、この速度
指令値ＳＶＣと、検出した回転子の速度検出値ＳＰＤと
の減算をおこない、速度誤差を演算する。そして、得ら
れた速度誤差は、ＰＩ制御器２に供給され、ここで速度
ループゲインが乗じられ、トルク指令ＳＴが生成され
る。得られたトルク指令ＳＴは、電機子電流制限値演算
部１１に供給される。この電機子電流制限値演算部１１
は、トルク指令ＳＴと、速度検出値ＳＰＤとに基づき、
電機子電流に所定の制限をかけ、得られた電機子電流指
令ＳＴＣを電流指令演算部３に供給する。
【００１４】また、界磁電流演算部１２は、検出器６に
よる電動機回転子位置の検出値ＳＰを微分器７で処理し
て得た値である速度検出値ＳＰＤ及び制限前トルク指令
値ＳＴに対応した界磁電流振幅値ＳＦＣを生成し、これ
を電流指令演算部３に供給する。
よる電動機回転子位置の検出値ＳＰを微分器７で処理し
て得た値である速度検出値ＳＰＤ及び制限前トルク指令
値ＳＴに対応した界磁電流振幅値ＳＦＣを生成し、これ
を電流指令演算部３に供給する。
【００１５】電流指令演算部３は、電機子電流振幅値で
ある電機子電流ＳＴＣ及び界磁電流振幅である界磁電流
指令ＳＦＣをベクトル合成された後に電流指令値ＳＩＣ
とされる。なお、回転子位置ＳＰに対応する正弦波位相
に乗じられ、電機子位置に応じた位相の電流指令が生成
される。ここで、図４に示すようにベクトル演算時、界
磁電流指令ＳＦＣと電機子電流指令ＳＴＣは電気角でπ
／２位相がずれており、合成電流指令値ＳＩＣと界磁電
流指令値ＳＦＣの成す角をαとする。
ある電機子電流ＳＴＣ及び界磁電流振幅である界磁電流
指令ＳＦＣをベクトル合成された後に電流指令値ＳＩＣ
とされる。なお、回転子位置ＳＰに対応する正弦波位相
に乗じられ、電機子位置に応じた位相の電流指令が生成
される。ここで、図４に示すようにベクトル演算時、界
磁電流指令ＳＦＣと電機子電流指令ＳＴＣは電気角でπ
／２位相がずれており、合成電流指令値ＳＩＣと界磁電
流指令値ＳＦＣの成す角をαとする。
【００１６】次に、電流指令値ＳＩＣからＵ相電流指令
ＳＩＵＣおよびＶ相電流指令ＳＩＶＣを電流増幅部や電
流帰還部及び２相→３相変換部等を備える電流制御部４
に出力する。
ＳＩＵＣおよびＶ相電流指令ＳＩＶＣを電流増幅部や電
流帰還部及び２相→３相変換部等を備える電流制御部４
に出力する。
【００１７】電流制御部４は、複数のスイッチングトラ
ンジスタを有しており、このスイッチングによって、三
相の交流電流を生起し、これを電動機５に印加する。こ
れによって、回転子位置ＳＰに応じた電流により同期電
動機として動作させることができる。
ンジスタを有しており、このスイッチングによって、三
相の交流電流を生起し、これを電動機５に印加する。こ
れによって、回転子位置ＳＰに応じた電流により同期電
動機として動作させることができる。
【００１８】図２に電機子電流制限値演算部１１の制限
値演算関数の一例を示す。回転子速度ＳＰＤにより制限
値ＳＴlimit が変化するが、この例では電動機の基底回
転数ＳＰＤbaseまでは制限値を特に設けず（トルク１０
０％）、基底回転数ＳＰＤbase〜最高回転数ＳＰＤmax
（界磁弱め制御中）には制限値を設けている。この関数
は電流増幅器の性能により決定されることが多く、通常
一定（トルク１００％）にすることが多いが電動機の回
転子構造によっては電機子電流が界磁電流よりも大きく
なる場合（ＳＴＣ＞＞ＳＦＣ；特に界磁弱め制御中など
電機子電流の影響が大きく界磁電流に影響する場合）に
は、界磁弱めを行っているにもかかわらず端子間誘起電
圧が大きくなってしまい、指令通りの電流が流れなくな
ってしまう現象が確認される。これはｄ軸とｑ軸のイン
ダクタンス比が小さい場合の回転子によく見られ、ｄ軸
−ｑ軸間の漏れインダクタンスが大きく影響するもので
ある。
値演算関数の一例を示す。回転子速度ＳＰＤにより制限
値ＳＴlimit が変化するが、この例では電動機の基底回
転数ＳＰＤbaseまでは制限値を特に設けず（トルク１０
０％）、基底回転数ＳＰＤbase〜最高回転数ＳＰＤmax
（界磁弱め制御中）には制限値を設けている。この関数
は電流増幅器の性能により決定されることが多く、通常
一定（トルク１００％）にすることが多いが電動機の回
転子構造によっては電機子電流が界磁電流よりも大きく
なる場合（ＳＴＣ＞＞ＳＦＣ；特に界磁弱め制御中など
電機子電流の影響が大きく界磁電流に影響する場合）に
は、界磁弱めを行っているにもかかわらず端子間誘起電
圧が大きくなってしまい、指令通りの電流が流れなくな
ってしまう現象が確認される。これはｄ軸とｑ軸のイン
ダクタンス比が小さい場合の回転子によく見られ、ｄ軸
−ｑ軸間の漏れインダクタンスが大きく影響するもので
ある。
【００１９】この状態では最悪な場合、制御不能（正転
指令時に回転停止や逆転現象等）になってしまうという
不具合が発生する。本実施形態では、電機子電流指令Ｓ
Ｔに回転子速度ＳＰＤを関数とする制限値ＳＴlimit
（図２）を設けることにより、界磁弱め制御中の特性を
改善している。
指令時に回転停止や逆転現象等）になってしまうという
不具合が発生する。本実施形態では、電機子電流指令Ｓ
Ｔに回転子速度ＳＰＤを関数とする制限値ＳＴlimit
（図２）を設けることにより、界磁弱め制御中の特性を
改善している。
【００２０】図３に界磁電流演算部１２内での関数処理
の一例について示す。界磁電流演算部１２は、回転子速
度ＳＰを参照し、従来と同様の補正前界磁電流指令ＳＦ
を算出する関数パターン（ａ）と、制限前トルク指令値
ＳＴを参照し、係数Ｋτを演算する関数パターン（ｂ）
とがある。
の一例について示す。界磁電流演算部１２は、回転子速
度ＳＰを参照し、従来と同様の補正前界磁電流指令ＳＦ
を算出する関数パターン（ａ）と、制限前トルク指令値
ＳＴを参照し、係数Ｋτを演算する関数パターン（ｂ）
とがある。
【００２１】回転子速度ＳＰを参照する関数パターン
（ａ）は、従来技術と同様であり関数パターン（ａ）で
得られた値ＳＦを補正前界磁電流指令値ＳＦとし、関数
パターン（ｂ）の係数Ｋτを、特に図示はしないが乗算
器により補正前界磁電流指令値ＳＴと係数Ｋτが乗ぜら
れ、界磁電流指令値ＳＦＣが出力される（ＳＦＣ＝ Ｋ
τ・ＳＦ）。
（ａ）は、従来技術と同様であり関数パターン（ａ）で
得られた値ＳＦを補正前界磁電流指令値ＳＦとし、関数
パターン（ｂ）の係数Ｋτを、特に図示はしないが乗算
器により補正前界磁電流指令値ＳＴと係数Ｋτが乗ぜら
れ、界磁電流指令値ＳＦＣが出力される（ＳＦＣ＝ Ｋ
τ・ＳＦ）。
【００２２】ここで、関数パターン（ｂ）の補正係数Ｋ
τについて説明する。制限前トルク指令ＳＴの値が小さ
い場合（例えば停止時および定回転時等）には、界磁電
流指令を低減するような係数をとり、加速時などの大き
なトルクを必要とする場合には係数Ｋτを１００％以上
にとり、界磁弱めならぬ界磁強め制御を行う。なお、界
磁弱め制御中には界磁を増加するような係数Ｋτをとら
ない。
τについて説明する。制限前トルク指令ＳＴの値が小さ
い場合（例えば停止時および定回転時等）には、界磁電
流指令を低減するような係数をとり、加速時などの大き
なトルクを必要とする場合には係数Ｋτを１００％以上
にとり、界磁弱めならぬ界磁強め制御を行う。なお、界
磁弱め制御中には界磁を増加するような係数Ｋτをとら
ない。
【００２３】これにより、停止時などのあまりトルクを
必要としない場合に、界磁電流を低減することが可能と
なり、無駄な界磁電流を流すことがないため消費電力が
低減できる。また、電動機本体の発熱も低下し、停止時
等の強制空冷操作が不要になるという効果も得られる。
さらに、加速時には界磁電流を増加し、トルク定数を増
加することが可能なため、加減速時の時間を短縮するこ
とができる。
必要としない場合に、界磁電流を低減することが可能と
なり、無駄な界磁電流を流すことがないため消費電力が
低減できる。また、電動機本体の発熱も低下し、停止時
等の強制空冷操作が不要になるという効果も得られる。
さらに、加速時には界磁電流を増加し、トルク定数を増
加することが可能なため、加減速時の時間を短縮するこ
とができる。
【００２４】以下に、図５〜７を利用して本実施形態に
係るリラクタンス型電動機の基本性能について概略を説
明する。
係るリラクタンス型電動機の基本性能について概略を説
明する。
【００２５】図５には、一定直流電流（例としてＵ→
Ｖ，Ｗ相）を流した場合の回転子回転角θに対する発生
トルクτを示す。図に示すように角度αにてピーク値を
とる。このピーク値をとる角度αは回転子構造や固定子
−回転子間の間隙、流す電流によって変化するため、予
め設計した電動機の基本特性を測定しておき制御時に制
御パラメータとして持っておくと良い。しかし、特性を
測定するのが面倒な場合、角度αは電気角で（π／４）
±（π／１２）ｒａｄ程度の値をとることが実験で確認
されているため、角度αを決めた後に定格電流より定格
界磁電流を計算してもよい。その場合、図４のベクトル
図からも明らかなように、定格界磁電流Ｉｄと定格電流
Ｉ０には、
Ｖ，Ｗ相）を流した場合の回転子回転角θに対する発生
トルクτを示す。図に示すように角度αにてピーク値を
とる。このピーク値をとる角度αは回転子構造や固定子
−回転子間の間隙、流す電流によって変化するため、予
め設計した電動機の基本特性を測定しておき制御時に制
御パラメータとして持っておくと良い。しかし、特性を
測定するのが面倒な場合、角度αは電気角で（π／４）
±（π／１２）ｒａｄ程度の値をとることが実験で確認
されているため、角度αを決めた後に定格電流より定格
界磁電流を計算してもよい。その場合、図４のベクトル
図からも明らかなように、定格界磁電流Ｉｄと定格電流
Ｉ０には、
【数１】 Ｉｄ＝Ｉ０ｃｏｓ（α） ・・・ 式（１） という関係がある。
【００２６】図６には、電機子電流Ｉｑに対する各界磁
電流Ｉｄの場合の出力トルク特性を示す。通常使用する
定格電流（定格曲線６２）の数倍程度までほぼ直線的な
関係にあり、界磁電流を固定した場合、永久磁石型の同
期電動機並みに制御的に扱うことが可能である。本実施
形態ではトルク指令に対して界磁電流を変化させるた
め、トルク曲線６１のようなトルク特性をとることにな
る。
電流Ｉｄの場合の出力トルク特性を示す。通常使用する
定格電流（定格曲線６２）の数倍程度までほぼ直線的な
関係にあり、界磁電流を固定した場合、永久磁石型の同
期電動機並みに制御的に扱うことが可能である。本実施
形態ではトルク指令に対して界磁電流を変化させるた
め、トルク曲線６１のようなトルク特性をとることにな
る。
【００２７】図７に、回転子回転角θに対する各界磁電
流Ｉｄの場合の出力トルクτを示す。図からもわかるよ
うに、同じ電機子電流Ｉｑの場合、界磁電流が大きいほ
どトルクリップルが大きい。このことをから、低トルク
でワークピースを切削する場合に、界磁電流が弱められ
るためトルクリップルが低減し、ワークピースの加工精
度も上がることが分かる。
流Ｉｄの場合の出力トルクτを示す。図からもわかるよ
うに、同じ電機子電流Ｉｑの場合、界磁電流が大きいほ
どトルクリップルが大きい。このことをから、低トルク
でワークピースを切削する場合に、界磁電流が弱められ
るためトルクリップルが低減し、ワークピースの加工精
度も上がることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明で示す同期
電動機の制御装置によれば、回転子速度とトルク指令値
を参照して界磁電流指令値を演算する界磁電流演算部を
具備したので界磁電流を能動的に制御することができ、
小トルク時の界磁電流を少なくできるため、省電力化と
巻線の小発熱化が実現できる。
電動機の制御装置によれば、回転子速度とトルク指令値
を参照して界磁電流指令値を演算する界磁電流演算部を
具備したので界磁電流を能動的に制御することができ、
小トルク時の界磁電流を少なくできるため、省電力化と
巻線の小発熱化が実現できる。
【００２９】また、加減速時などの大トルクが必要な場
合、界磁電流指令を大きくすることでトルク定数の増加
を行え、加速時間の短縮が実現できる。
合、界磁電流指令を大きくすることでトルク定数の増加
を行え、加速時間の短縮が実現できる。
【００３０】さらに、電機子電流演算時に回転子速度に
応じた関数パターンで制限値を演算する電機子電流制限
値演算部を設けて、制限値以内で電機子電流を指令でき
るため、リラクタンス型同期電動機で永久磁石型同期電
動機同等の制御を行なえ、なおかつ誘導電動機同等の界
磁弱め制御を行うことができる。
応じた関数パターンで制限値を演算する電機子電流制限
値演算部を設けて、制限値以内で電機子電流を指令でき
るため、リラクタンス型同期電動機で永久磁石型同期電
動機同等の制御を行なえ、なおかつ誘導電動機同等の界
磁弱め制御を行うことができる。
【００３１】本特許は上述したものに限定するものでは
なく、主旨を逸脱しない範囲で以下の変形を行っても良
い。例えば、直線式リラクタンス型同期電動機に適用し
てもよい。
なく、主旨を逸脱しない範囲で以下の変形を行っても良
い。例えば、直線式リラクタンス型同期電動機に適用し
てもよい。
【図１】 本発明の制御装置の一例を示す制御ブロック
図ある。
図ある。
【図２】 本発明の電機子電流制限値演算部の関数パタ
ーンの一例を示す図でである。
ーンの一例を示す図でである。
【図３】 界磁電流演算部における関数パターンを示す
図であり、（ａ）は回転子速度と補正前界磁電流指令の
関係、（ｂ）トルク指令値と係数の関係を示す図であ
る。
図であり、（ａ）は回転子速度と補正前界磁電流指令の
関係、（ｂ）トルク指令値と係数の関係を示す図であ
る。
【図４】 電流ベクトルを示す図である。
【図５】 本発明の電動機の特性の一例（θ−τ特性）
を示す図である。
を示す図である。
【図６】 本発明の電動機の特性の一例（Ｉｑ−τ（Ｉ
ｄ）特性）を示す図である。
ｄ）特性）を示す図である。
【図７】 本発明の電動機の特性の一例（トルクリップ
ル特性）を示す図である。
ル特性）を示す図である。
【図８】 従来技術の制御装置の一例を示すブロック図
である。
である。
１ 減算器、１１ 電機子電流制限値演算部、１２ 界
磁電流演算部、２ ＰＩ演算器、３ 電流指令演算部、
４ 電流制御部、５ 電動機、６ 検出器、７微分器、
２１ 関数パターン（電機子電流制限）、３１ 関数パ
ターン（界磁電流）、３２ 関数パターン（界磁係数：
定常状態）、３３ 関数パターン（界磁係数：界磁弱め
制御中）、４１ 電機子電流ベクトル（ｑ軸）、４２
界磁電流ベクトル（ｄ軸）、４３ 合成電流ベクトル、
５１ トルク特性曲線、６１トルク曲線、６２ 定格曲
線、６３〜６５ トルク特性、７１〜７３ トルクリッ
プル特性、ＳＶＣ 速度指令値、ＳＴ 制限前トルク
（電機子）指令値、ＳＴlimit トルク制限値、ＳＴＣ
トルク指令値、ＳＦ 補正前界磁電流指令、ＳＦＣ
界磁電流指令、ＳＰ 回転子位置検出値、ＳＰＤ 検出
速度、ＳＰＤbase基底速度、ＳＰＤmax 最高速度、Ｓ
ＩＵＣ Ｕ相電流指令値、ＳＩＶＣ Ｖ相電流指令値、
Ｉｄ 界磁電流、Ｉｑ 電機子電流、Ｉ０ 合成電流。
磁電流演算部、２ ＰＩ演算器、３ 電流指令演算部、
４ 電流制御部、５ 電動機、６ 検出器、７微分器、
２１ 関数パターン（電機子電流制限）、３１ 関数パ
ターン（界磁電流）、３２ 関数パターン（界磁係数：
定常状態）、３３ 関数パターン（界磁係数：界磁弱め
制御中）、４１ 電機子電流ベクトル（ｑ軸）、４２
界磁電流ベクトル（ｄ軸）、４３ 合成電流ベクトル、
５１ トルク特性曲線、６１トルク曲線、６２ 定格曲
線、６３〜６５ トルク特性、７１〜７３ トルクリッ
プル特性、ＳＶＣ 速度指令値、ＳＴ 制限前トルク
（電機子）指令値、ＳＴlimit トルク制限値、ＳＴＣ
トルク指令値、ＳＦ 補正前界磁電流指令、ＳＦＣ
界磁電流指令、ＳＰ 回転子位置検出値、ＳＰＤ 検出
速度、ＳＰＤbase基底速度、ＳＰＤmax 最高速度、Ｓ
ＩＵＣ Ｕ相電流指令値、ＳＩＶＣ Ｖ相電流指令値、
Ｉｄ 界磁電流、Ｉｑ 電機子電流、Ｉ０ 合成電流。
Claims (2)
- 【請求項１】 軟磁性材料からなり、表面の磁気抵抗が
円周方向において変化するように内部に磁気絶縁手段を
備える回転子と、この回転子に近接して設けられ、回転
子を回転移動させるための回転磁界を発生する固定子と
を含む同期電動機への電流供給を制御する同期電動機の
制御装置であって、 前記回転子の回転子速度を検出する回転速度検出手段
と、 同期電動機の出力トルクの目標値であるトルク指令値に
基づき、電機子電流指令を演算算出する電機子電流演算
部と、 回転子の回転速度と前記トルク指令値の両方に基づき、
界磁電流指令値を演算算出する界磁電流演算部と、 得られた電機子電流指令と界磁電流指令とに基づいて、
同期電動機に供給する電流についての電流指令を演算算
出する電流指令演算部と、を有することを特徴とする同
期電動機の制御装置。 - 【請求項２】 電機子電流の振幅を回転子速度に応じて
変化する電機子電流制限値により制限することを特徴と
する請求項１に記載する同期電動機の制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14388396A JP3173996B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 同期電動機の制御装置 |
| US08/867,528 US5936372A (en) | 1996-06-06 | 1997-06-02 | Control device for a reluctance type synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14388396A JP3173996B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09327192A true JPH09327192A (ja) | 1997-12-16 |
| JP3173996B2 JP3173996B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=15349248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14388396A Expired - Fee Related JP3173996B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5936372A (ja) |
| JP (1) | JP3173996B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012086674A1 (ja) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| KR101240905B1 (ko) * | 2010-02-23 | 2013-03-11 | 세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨 | 모터 구동 회로 |
| WO2015186714A1 (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-10 | 国立大学法人大阪大学 | 回転電機及び回転電機の制御装置 |
| WO2024127951A1 (ja) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 巻線切替装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3577218B2 (ja) * | 1998-06-10 | 2004-10-13 | オークマ株式会社 | リラクタンス型同期電動機の制御装置 |
| CN1217479C (zh) * | 1998-10-30 | 2005-08-31 | 株式会社东芝 | 同步电动机控制器 |
| US6965212B1 (en) * | 2004-11-30 | 2005-11-15 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for field weakening control in an AC motor drive system |
| TWI337691B (en) * | 2007-07-24 | 2011-02-21 | Apparatus and method for positioning control | |
| JP2023016559A (ja) * | 2021-07-21 | 2023-02-02 | 日本電産株式会社 | モータ制御装置、モータ、駆動装置、モータ制御方法、およびモータ制御プログラム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649897A (en) * | 1970-10-22 | 1972-03-14 | Square D Co | Motor armature current limit system |
| US4019107A (en) * | 1975-02-03 | 1977-04-19 | Reliance Electric Company | D. C. motor control system |
| CA1081316A (en) * | 1976-11-12 | 1980-07-08 | Canadian General Electric Company Limited | Power control of a stalling motor |
| JPS5362117A (en) * | 1976-11-15 | 1978-06-03 | Fujitsu Fanuc Ltd | Method of driving dc motor |
| GB2149587B (en) * | 1983-09-29 | 1987-10-21 | Okuma Machinery Works Ltd | Synchronous motors and control units thereof |
| US5040088A (en) * | 1987-10-05 | 1991-08-13 | Chloride Group Public Limited Company | Electric motor controllers |
| JPH0298701A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Toshiba Corp | 制御装置 |
| US5334923A (en) * | 1990-10-01 | 1994-08-02 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Motor torque control method and apparatus |
-
1996
- 1996-06-06 JP JP14388396A patent/JP3173996B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-02 US US08/867,528 patent/US5936372A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101240905B1 (ko) * | 2010-02-23 | 2013-03-11 | 세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨 | 모터 구동 회로 |
| WO2012086674A1 (ja) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN103262408A (zh) * | 2010-12-22 | 2013-08-21 | 富士电机株式会社 | 功率转换装置 |
| JP5725038B2 (ja) * | 2010-12-22 | 2015-05-27 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| US9287698B2 (en) | 2010-12-22 | 2016-03-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power conversion apparatus |
| CN103262408B (zh) * | 2010-12-22 | 2017-03-15 | 富士电机株式会社 | 功率转换装置 |
| WO2015186714A1 (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-10 | 国立大学法人大阪大学 | 回転電機及び回転電機の制御装置 |
| JP2016013050A (ja) * | 2014-06-02 | 2016-01-21 | 株式会社小松製作所 | 回転電機及び回転電機の制御装置 |
| US10734875B2 (en) | 2014-06-02 | 2020-08-04 | Osaka University | Rotary electric machine and rotary electric machine controller |
| WO2024127951A1 (ja) * | 2022-12-14 | 2024-06-20 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 巻線切替装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3173996B2 (ja) | 2001-06-04 |
| US5936372A (en) | 1999-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3627683B2 (ja) | モーター制御装置 | |
| US6850031B2 (en) | Electric motor controller | |
| JP3943726B2 (ja) | 回生制動装置 | |
| JP5084973B1 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP2008167566A (ja) | 永久磁石モータの高応答制御装置 | |
| JP2002095300A (ja) | 永久磁石同期電動機の制御方法 | |
| JP2003204694A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP2004072906A (ja) | ベクトル制御インバータ装置 | |
| JP4110865B2 (ja) | 永久磁石型電動機の制御システム | |
| JP3173996B2 (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| US6566829B1 (en) | Method and apparatus for torque control of a machine | |
| JP2006304462A (ja) | モータ駆動システム及び永久磁石モータ制御方法 | |
| JPH08275599A (ja) | 永久磁石同期電動機の制御方法 | |
| JP3765437B2 (ja) | 工作機械主軸駆動用同期電動機の制御システム | |
| JP3577218B2 (ja) | リラクタンス型同期電動機の制御装置 | |
| JP2000166278A (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| JP2011066992A (ja) | モータ制御装置及び洗濯機 | |
| JPH0993999A (ja) | サーボモータの電流制御方法 | |
| JP2004104978A (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP2008148437A (ja) | 永久磁石型同期モータの制御装置 | |
| JP3798645B2 (ja) | 同期モータの制御装置 | |
| JP3290099B2 (ja) | リラクタンス型同期電動機の制御装置 | |
| JP7042568B2 (ja) | モータ制御装置及びモータ制御方法 | |
| JP7367498B2 (ja) | 真空ポンプ | |
| WO2023074825A1 (ja) | 作業機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |