JPH11356078A - リラクタンス型同期電動機の制御装置 - Google Patents
リラクタンス型同期電動機の制御装置Info
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- JPH11356078A JPH11356078A JP10161869A JP16186998A JPH11356078A JP H11356078 A JPH11356078 A JP H11356078A JP 10161869 A JP10161869 A JP 10161869A JP 16186998 A JP16186998 A JP 16186998A JP H11356078 A JPH11356078 A JP H11356078A
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Abstract
われている場合、電力消費が大きく電動機本体が発熱し
てしまい、また界磁電流が少ないとトルク定数が低くな
り加速時間が延びる。 【解決手段】 トルク指令値STCから求められる界磁
電流補償係数SKFにより界磁電流指令値SIFCを補
償する手段を備えることで、トルクが必要な場合には界
磁電流SIFCを多く流し、必要のない場合には界磁電
流SIFCを少なく流すようにする。また、界磁電流指
令値SIFCから求められる電機子電流指令補償値SK
Aにより電機子電流指令値SIACを補償する手段を備
えることで、界磁電流が変化した場合のトルク定数の変
化を、界磁電流指令値SIFCを参照する電機子電流指
令SIACに補償する。
Description
される同期電動機の制御装置に関するものであり、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。
動に用いる電動機には、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た。そのため、制御
装置で電流を印加する場合には、電機子電流(トルク電
流)の振幅および位相のみを制御すればよかった。しか
し磁石の磁力が制御できないため、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ず、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。そのため、永久
磁石型電動機の代わりに界磁電流、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、界磁電流
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磁力を低減させることと同等)こ
とで、基底回転数以上でも制御ができるようにした。図
15は上述した従来のリラクタンス型同期電動機の制御
装置の一例を示すブロック図である。加算器1は、図示
しない上位制御装置から指令された速度指令値SVC
と、電動機6に取付けられている検出器10で読みとっ
た電動機6の回転子位置SPが微分器11で変換された
回転子速度SPDとから速度誤差DIFを求めPI制御
器2へ出力する。PI制御器2は、速度誤差DIFに速
度ループゲインを乗算してトルク指令値STCを求めト
ルク−電流指令変換部7へ出力する。トルク−電流指令
変換部7は、レベル変換器71によりトルク指令値ST
Cを電機子電流振幅指令値SIQにレベル変換し、乗算
器72で位相分配器73の出力と乗じられ電機子電流指
令値SIACを加算器3へ出力する。一方、界磁電流演
算部9では、界磁電流係数演算部91が回転子速度SP
Dを参照して、図2の(a)の関数パターン21(基底
回転数Nbase以下では一定値であり、基底回転数Nbase
以上では回転子速度SPDに依存した曲線の関数)に従
った界磁電流係数SKDが出力され、界磁電流デフォル
ト値IDCと乗算器93で乗じて界磁電流振幅SIDを
乗算器94へ出力する。乗算器94では、位相分配器9
5の出力と界磁電流振幅SIDを乗じて界磁電流指令値
SIFCを加算器3へ出力する。この界磁電流指令値S
IFCは、位相器97と加算器96により電機子電流指
令値SIACに比べて位相がπ/2ずれている。加算器
3は、電機子電流指令値SIACと界磁電流指令値SI
FCとをベクトル加算して、合成電流指令値SICを位
相分配器4へ出力する。その後、アンプ5により各相の
電流指令値SIUCとSIVCが増幅され電動機6に出
力されて駆動される。
タンス型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のみに依存し、なおかつ基底回転
数Nbase以上でのみ界磁弱め制御をする。そのうえ、大
きなトルクが必要な場合、界磁電流を多く流すよう設定
しておくため、停止時や定速などのトルクが必要ない場
合にも常に界磁電流が流れているため、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、界磁電流が低いとトルク定数が低くな
り、同じ電機子電流を流しているにも関わらず発生する
トルクが低下してしまい、モータ加速時間が延びること
になり工作機械に適用した場合、加工サイクルが延びて
しまうという問題点がある上、界磁電流に比べて電機子
電流が大きな場合、電機子反作用が起こり電機子電流に
対するトルクの線形性が失われトルク定数が低下すると
いう現象が発生する。上記トルク定数の低下は、ワーク
ピースの切削時に加工斑となって現れ、加工精度が低下
するといった問題も発生する。本発明は上述した事情か
ら成されたものであり、本発明の目的は低消費電力で制
御性がよく、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を目的とする。
に本発明の磁性材料からなる回転子表面の磁気抵抗が固
定子側から見て回転方向に高低差を持つよう回転子内部
に磁気絶縁手段を備えることで固定子の起磁力を磁気抵
抗の低い部分である磁極を貫通して発生し回転子磁極を
前記起磁力方向に回転移動させるようなトルクを発生す
るようなリラクタンス型同期電動機と、前記回転子の回
転子位置を検出する検出手段と、前記同期電動機に電流
を流すために、前記回転子位置より電機子電流指令と界
磁電流指令をそれぞれ算出し加算することで電流指令指
令とする電流指令演算手段を具備する制御装置において
は、回転子速度を参照し演算される界磁電流振幅演算部
と、トルク指令値を参照する関数発生部によって得られ
た係数を乗じることで、界磁電流指令値とする演算部を
備えている。また、電機子電流指令値を参照する補償値
を演算し、電機子電流振幅を補償することで電機子電流
指令値とする電機子電流補償演算部を備えることも可能
である。さらに、一定の界磁電流を出力する界磁電流振
幅演算部と、トルク指令値または電機子電流を参照する
極性判定部より出力される符号値とトルク指令値または
電機子電流振幅値を参照する関数を乗ずることにより得
られる位相シフト量を演算する位相シフト演算部を備え
ることも可能である。さらに、一定の界磁電流を出力す
る界磁電流振幅演算部と、トルク指令値または電機子電
流を参照し、前記界磁電流振幅に加算する界磁電流補償
部を備えることも可能である。
施形態を説明する。なお、特に断らない限り同記号、番
号の要素・信号は同機能、性能を有するものである。図
1は本発明の第1の実施形態を示す図である。本発明の
第1の実施形態は、従来の構成に対して、界磁電流補償
係数演算部15と電機子電流補償値演算部16が新たに
追加されている。以下、図面を参照して第1の実施形態
を説明する。界磁電流補償係数演算部15は、トルク指
令STCを参照するような関数により界磁電流補償係数
SKFを求め乗算器17へ出力する。乗算器17は界磁
電流演算部9により求められた界磁電流指令値SIDC
と界磁電流補償係数SKFを乗じて、補償された界磁電
流指令値SIFCを求め、電機子電流補償値演算部16
と加算器3へそれぞれ出力する。電機子電流補償値演算
部16は、入力された界磁電流指令値SIFCに応じた
電機子電流指令補償値SKAを求め加算器14へ出力す
る。加算器14では、電機子電流振幅指令値SIQと電
機子電流指令補償値SKAとを加算し、補償された電機
子電流指令値SIQCを求め、位相分配器73からの出
力を乗じて電機子電流指令値SIACとし、加算器3へ
出力する。加算器3は、界磁電流指令値SIDCと電機
子電流指令値SIACとをベクトル加算して合成電流指
令SICを位相分配器4に出力する。その後、アンプ5
により各相の電流指令値SIUC、SIVCが増幅され
電動機6に出力され駆動される。
電流係数演算部91、界磁電流補償係数演算部15、電
機子電流補償値演算部16の内部での関数パターンの実
施例である。図2(a)は、界磁電流係数演算部91の
処理であるが、従来の技術で説明したので省略する。図
2(b)は、界磁電流補償係数演算部15の処理であ
る。関数パターン23(実線)の場合、トルク指令ST
C=0の時に界磁電流補償係数SKFは0.3をとり、
またトルク指令STC=トルクしきい値Td以上では
1.0を取るように設定されている。トルク指令STC
が0からトルクしきい値Tdの間は、トルク指令STC
の1次関数で表される。関数パターン22(破線)の場
合、関数パターン23とは違いトルク指令STC=0の
時に界磁電流係数SKFは0である。またトルクしきい
値Td以上でも1.0という一定の値をとらず、界磁電
流係数SKF>1.0となりこの状態は界磁電流指令S
IDCを増加する(界磁強め)効果となる。図2(c)
は電機子電流補償値演算部16の処理である。関数パタ
ーン24は界磁電流指令値SIFCが0の場合、補償値
は必要ないので処理を行わない。界磁電流指令値SIF
Cが小さい場合、電動機のトルク定数は一般に低下す
る。システムを制御的に安定させるにはトルク定数=一
定が望ましいため、界磁電流指令値SIFCが低下した
場合、より多くの電機子電流を流すことでトルク定数の
変化を抑えることが可能である。よって界磁電流指令値
SIFCが低い場合には、電機子電流補償値SKAを電
機子電流指令SIQに加算する。界磁電流指令値SIF
C>If0の場合、補償する必要がないので電機子電流
補償値SKAは0となる。
を説明する為の図であり、図3(a)は、トルク指令値
の変化を表し、図3(b)、(c)、(d)はトルク指
令値STCに対する界磁電流指令値SIFC又はSID
Cの変化を表している。説明の便宜上、回転子速度SP
Dによる界磁弱め制御(図2の(a)、関数パターン2
1)がない領域(回転子速度SPD<Nbase)での説明
を行う。トルク指令値STCがパターン30のように変
化したとすると、従来は、図3(b)のパターン31で
示す様に界磁電流指令値SIFCが常に一定値(=If
0)となる。これに対して本発明の第1の実施形態で
は、図2(b)の関数パターン23から求められる界磁
電流補償係数SKFを適用した場合は、図3(c)のパ
ターン32のように界磁電流指令値SIFCが変化す
る。また、図2(b)の関数パターン22から求められ
る界磁電流補償係数SKFを適用した場合は、図3
(c)のパターン33のように界磁電流指令値SIFC
が変化し、界磁電流SIFCがIf0より大きくなる
(界磁強め)領域があることがわかる。以上より、図3
(b)のパターン31に比べ、図3(c)、(d)のパ
ターン32、33は時間積分値が小さくなっていること
が分かる。すなわち、トルクが必要でない時に流れる界
磁電流の量が従来に比べ抑えられるので、その結果電力
消費が小さくなり電動機の発熱が低下する。
を説明する為の図である。図4(a)は上位制御装置か
らの速度指令値SVCがSVC=0から電動機の最高回
転数Nmaxに立ち上がる時のパターン41を示してい
る。図4(b)にはその場合の電動機の応答を回転子速
度SPDを引用して表している。パターン43(破線)
は電機子電流補償値演算部16が適用されていない従来
における加速カーブである。回転子速度SPDがNbase
を越えると、界磁電流指令値SIFCが低下するため、
トルク定数も低下し回転子速度SPDが増加するにつれ
て加速が鈍っていることがわかる。パターン42(実
線)は電機子電流補償値演算部16を適用した場合の加
速カーブである。トルク定数がほぼ一定になるように補
償されるため、加速カーブは直線に近くなり、電機子電
流補償値演算部16を適用しない場合の加速カーブ;パ
ターン43に比べ、Δtだけ加速時間が短縮できること
がわかる。
能を評価する際の回転子速度SPDとトルク指令値ST
Cを表した図である。この評価方法を一般にデューティ
運転試験といい、電動機の熱的な性能を評価する際に用
いており、性能が高い電動機ほどサイクル時間tpが短
い。図5(a)は回転子速度SPDがN1からN2、N
3、Nmaxへ加速し、N1へ減速するサイクルの繰り
返し波形である。図5(b)はその際のトルク指令値S
TCの変化を表したものである。tpは回転子速度SP
Dの変化が1サイクルの時間であり、t1からt4は回
転子速度SPDが変化する際のそれぞれの加減速時間を
表している。定回転の場合、トルクがあまり必要ではな
いためトルクしきい値Td以下で運転が可能なため、図
3で説明したように界磁電流補償係数演算部15により
界磁電流指令値SIDCが低下し、余分な電流を流さな
いので、電動機の熱的な余裕ができ、加減速時間(t1
〜t4)以外の時間幅を短くできる。また、加減速時に
は図4で説明したように電機子電流補償値演算部16に
より応答時間が短縮されるため、総合的にサイクル時間
tpが短くできることになる。図6は図5のデューティ
運転試験を同じデューティサイクル(条件)で行った際
の電動機内部の温度上昇を比較した図である。図6
(a)の特性曲線61は従来の場合、図6(b)の特性
曲線62は図2(b)の関数パターン23で試験した場
合、図6(c)の特性曲線63は図2(b)の関数パタ
ーン22で試験した場合の電動機内部の温度上昇であ
り、同じ運転条件では図2(b)の関数パターン22、
23で運転した場合の方が、従来より温度上昇が低く、
熱的に余裕があることがわかる。
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で下
記のような変形を行なってもよい。 (1)図1では補償前の電機子電流振幅指令値SIQと
電機子電流指令補償値SKAが加算器14で加算されて
いたが、乗算器に置き換えて乗じても良い。この場合、
電機子電流指令補償値SKAは電機子電流振幅指令値S
IQと同一の単位系ではなく、係数として動作する。 (2)図2(b)の関数パターンはトルクしきい値Td
で折点が存在するが、Td=0からTmaxまで1次式
で表されてもよい。 (3)図2(b)および(c)の関数パターンは主に1
次式(直線)で表現されているが、2次関数等の曲線で
もよい。 (4)図2(b)および(c)の関数パターンは式でな
くデータマップを使用してもよい。
発明の第2の実施形態は、従来の構成に対して、位相シ
フト部8が新たに追加されている。以下、図面を参照し
て第2の実施形態を説明する。位相シフト部8は、極性
判定部81、位相シフト量演算部82及び乗算器83で
構成されている。極性判定部81は、トルク指令値ST
Cの極性に応じて係数SPN(但し、SPN=±1)
を、位相シフト量演算部82は、電機子電流振幅SIQ
に応じた絶対値位相シフト量BTをそれぞれ乗算器83
へ出力する。乗算器83は、係数SPNと絶対値位相シ
フト量BTと界磁電流係数演算部91の出力である界磁
電流係数SKDを乗じ、トルク指令STCと電機子電流
振幅SIQを参照するような関数による極性のある位相
シフト量BTCが求められ、加算器12、13にそれぞ
れ出力する。加算器12、13では、それぞれ回転子位
置SPと位相シフト量BTCとが加算され、界磁電流演
算部9とトルク−電流指令変換器7へ入力され、界磁電
流指令値SIFCと電機子電流指令値SIACが求めら
れる。加算器3は、界磁電流指令値SIFCと電機子電
流指令値SIACとをベクトル加算して、合成電流指令
値SICを位相分配器4に出力する。その後、アンプ5
により各相の電流指令値SIVC、SIUCが増幅され
電動機6に出力され駆動される。
のベクトル図を示すものである。なお説明の便宜上、ベ
クトルの軌跡は界磁電流係数SKDが乗じられていない
ものとする。電流はd軸である界磁電流とq軸である電
機子電流とに分離して考えることができ、従来は界磁電
流をベクトルO−S(807)またはベクトルO−T
(808)のどちらかにしか設定できなかった。それに
よりアンプの性能によって電流制限円801内の電流し
か流せないので合成電流は界磁電流をベクトルO−S
(807)にした場合ベクトルO−Q(803)であ
り、なす角をαとする。また界磁電流をベクトルO−T
(808)にした場合ベクトルO−P(804)であ
る。その場合の電機子電流成分は、それぞれベクトル8
05、806となる。従来の制御では、制御するベクト
ルの軌跡は界磁電流をベクトルO−S(807)にした
場合、S−Qである。また、界磁電流をベクトルO−T
(808)にした場合、T−Pとなる。本発明の第2実
施形態では、界磁電流をベクトルO−S(807)に固
定しつつも、電機子電流がしきい値Iqn以下ではベク
トルの軌跡がS−Rを通り、電機子電流がしきい値Iq
nを越えると位相シフトβを行いベクトル軌跡R−Pを
通るようになる。つまり界磁電流はベクトルO−Sとい
う一定値をとりつつも、電機子電流がしきい値Iqnを
越えると位相をβシフトし、合成電流の界磁電流成分、
電機子電流成分を変化させるのが特徴となる。界磁弱め
中は界磁弱め係数SKDが位相シフトβに掛かるため、
位相シフトによる界磁電流成分も界磁弱めを行っている
のと同等になる。
の関数パターンの実施例である。関数パターン902は
電機子電流振幅指令値SIQがしきい値Iqn以下の場
合、位相シフト量BT=0をとり、しきい値Iqn以上
の場合、電機子電流振幅SIQに応じた関数になり、実
施形態では絶対値位相シフト量BTが電機子電流振幅S
IQ=Iqmaxのときπ/6になるように設定してあ
る。
た図であり、図10(a)、(b)、(c)は電機子電
流振幅指令値SIQに対する出力トルクの変化を表して
いる。図10(a)のパターン101は、従来のベクト
ル軌跡O−Pで電流制御をした場合の出力トルクの変化
を示す。この場合、電機子電流指令値の変化に対して、
界磁電流も変化することになるが、トルク特性は電機子
電流が小さい場合、不感帯があり直線的なトルク特性に
ならない。図10(b)のパターン102は、従来のベ
クトル軌跡O−Qで電流制御をした場合の出力トルクの
変化を示す。この場合、図10(a)のように電機子電
流が小さい場合の不感帯がみられなくなるが、界磁電流
が電機子電流に比べ小さいと電機子電流が大きくなるに
つれ電機子反作用が起こり、トルク特性が線形でなくな
ってしまう。図10(c)のパターン103は、本発明
の第2実施形態のベクトル軌跡S−R−Pで電流制御を
した場合の出力トルクの変化を示す。この場合、電機子
電流振幅指令値SIQがしきい値Iqnの付近で変曲点
があるが図10(a)、(b)と比較して特性的は素直
(線形)である。
性能を評価する際の速度指令値SVCに対する回転子速
度SPDの応答性を示したものである。(一般にステッ
プ状の指令値に対する応答と測定するためステップ応答
といわれる。)図11(a)は速度指令値を0からNm
axまで任意の時刻に指令したものである。図11
(b)は、その際の回転子の応答を示したものである。
特性112は図8に示す本発明の第2の実施形態におけ
る電流制御(ベクトル軌跡S−R−P)の特性を示す。
また特性113、114は、従来の電流制御(ベクトル
軌跡O−P、S−Q)の特性を示す。従来の電流制御
は、本発明の第2の実施形態の電流制御と比較して加速
時間がt1、t2だけ延びていることがわかる。
動機内部の温度上昇を比較した図である。特性曲線12
1は従来の電流制御(ベクトル軌跡O−P)の特性を示
す。特性曲線122は本発明の第2の実施形態の電流制
御(ベクトル軌跡S−R−P)の特性を示す。本発明の
第2の実施形態の電流制御が従来と比較して温度上昇が
低く、熱的に余裕があることがわかる。
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で下
記のような変形を行なってもよい。 (1)図9の関数パターンは曲線で表したが、直線でも
よく、また不連続でもよい。 (2)図9の関数パターンは式でなくデータマップを使
用してもよい。 (3)図7の実施形態において位相シフトを界磁電流、
電機子電流のそれぞれが独立して行っているが、合成電
流に対して位相シフトを行ってもよい。
本発明の第3の実施形態は、従来の構成に対して電機子
電流係数演算部74、絶対値器18及び界磁電流補償部
98が新規に追加されている。また、以下、図面を参照
して第3の実施形態を説明する。トルク−電流指令変換
部7の電機子電流係数演算部74は、回転子速度SPD
を参照し電機子電流係数SKQとトルク指令値STCを
乗じて電機子電流振幅SIQへレベル変換する機能と制
限器としても動作する機能を持つ。絶対値器18は極性
をもつ電機子電流振幅SIQを絶対値化し電機子電流振
幅SIQPを界磁電流補償部98へ出力する。界磁電流
補償部98では、絶対値化された電機子電流振幅SIQ
Pを参照して界磁電流補償値IDCCを出力する。界磁
電流演算部9は、回転子速度SPDを参照して界磁電流
係数演算器91により界磁電流係数SKDを求め、乗算
器93へ出力する。加算器99では、界磁電流デフォル
ト値IDCと界磁電流補償部98からの出力である界磁
電流補償値IDCCを加算し、乗算器93で界磁電流係
数SKDと乗じられ、界磁電流振幅SIDとなり乗算器
94に出力される。乗算器94は位相分配器95からの
出力と界磁電流振幅SIDを乗じて界磁電流指令値SI
FCを加算器3へ出力する。加算器3は、界磁電流指令
値SIFCと電機子電流指令値SIACがベクトル加算
され、合成電流指令値SICとなり位相分配器4に出力
される。その後、アンプ5により各相の電流指令値SI
UC、SIVCが増幅され電動機6に出力され駆動され
る。
形態の相違を、図8を参照して説明する。第2の実施形
態では、界磁電流をベクトルO−Sに固定しつつも、電
機子電流がしきい値Iqn以下ではベクトルの軌跡がS
−Rを通り、電機子電流がしきい値Iqnを越えると位
相シフトを行いベクトル軌跡R−Pを通るようにしベク
トル軌跡S−R−Pで電流制御をしているが、第3の実
施形態では、電機子電流がしきい値Iqnを越えると界
磁電流補償値IDCCを一定界磁振幅値IDCに加算す
ることでベクトル軌跡R−Pを通るようにし、ベクトル
軌跡S−R−Pで電流制御を行っている。従って、界磁
弱め中は界磁電流係数SKDが一定界磁振幅値IDCに
界磁電流補償値IDCCを加算した値に掛かる為、界磁
弱めが可能である。
係数演算部74、界磁電流補償部98内での関数パター
ンの実施例である。(a)は電機子電流係数演算部74
の処理例である。図2(a)の界磁電流係数演算部91
と同様に回転子速度SPDに応じて基底回転数Nbase以
下で電機子電流係数SKQは一定の値をとり、基底回転
数Nbaseから最高回転数Nmaxでは、回転子速度SPD
の値に応じた関数32の値を出力するが、異なる点は基
底回転数Nbase以下での電機子電流指令値SKQの値が
1.0以下である点である。これは図8のベクトル図で
もわかるように、使用するアンプには電流制限値が設け
られているため、界磁電流成分を差し引くと、電機子電
流に使える値は必ず電流制限値の100%以下になるか
らである。(b)は界磁電流補償部98内の処理例であ
る。電機子電流がしきい値Iqnを越えると関数33に
従い界磁電流補償値IDCCを出力する。
98は、第2の実施形態の位相シフト部8と同様な効果
を有しており、図10(c)のパターン103に示す通
りの特性が得られる。また、電動機の性能を評価する際
の速度指令SVCに対する回転子速度SPDの応答性
(図11)や同じ連続運転試験を行った際の電動機内部
の温度上昇(図12)についても、第2の実施形態と同
様な効果を有している。
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で下
記のような変形を行なってもよい。 (1)図14(c)の関数パターンにおいて電機子電流
がしきい値Iqn以下では界磁電流補償値IDCC=0
をとっているが、≠0でも良い。また、本発明の第1か
ら第3の実施形態では、回転型電動機を用いて説明した
が、リニアリラクタンス型電動機に本発明を適用するこ
とも可能である。
度を参照し演算される界磁電流振幅演算部と、トルク指
令値を参照する関数発生部によって得られた係数を乗じ
ることで、界磁電流指令値とする演算部を設けることに
より、界磁電流を能動的に制御できるため、小トルク時
の界磁電流を小さくできるため省電力化と小発熱化が実
現できる。また、電機子電流指令値を参照する係数を演
算し、電機子電流振幅に乗ずることで電機子電流指令値
とする電機子電流補償演算部を設けることで、界磁電流
が変化することによるトルク定数の変化を小さくできた
ため、加速時間の短縮ができ、工作機械等に適用した場
合、加工サイクルの短縮につながる。請求項3の発明に
よれば、一定の界磁電流を出力する界磁電流振幅演算部
と、トルク指令値または電機子電流を参照する極性判定
部より出力される符号値とトルク指令値または電機子電
流振幅値を参照する関数を乗ずることにより得られる位
相シフト量を演算する位相シフト量演算部を具備するこ
とで合成電流の界磁電流成分、電機子電流成分を能動的
に制御できるため、小トルク時の界磁電流を小さくでき
るため省電力化と小発熱化が実現できる。また、同時に
トルク定数の変化を小さくできたため、加速時間の短縮
ができ、工作機械等に適用した場合、加工サイクルの短
縮につながる。請求項4の発明によれば、一定の界磁電
流を出力する界磁電流振幅演算部と、トルク指令値また
は電機子電流を参照する界磁電流補償値演算部と電機子
電流係数演算部を具備することで合成電流の界磁電流、
電機子電流を能動的に制御できるため、小トルク時の界
磁電流を小さくできるため省電力化と小発熱化が実現で
きた。また、同時にトルク定数の変化を小さくできたた
め、加速時間の短縮ができ、工作機械等に適用した場
合、加工サイクルの短縮につながった。
置の第1の実施形態を示す図である。
演算部15、電機子電流補償値演算部16のそれぞれの
関数パターン例を示す図である。
である。
である。
イクルを示す図である。
昇を示す図である。
置の第2の実施形態を示す図である。
説明図である。
示す図である。
の実施形態の界磁電流補償部98の効果を示す図であ
る。
に対する回転子速度の応答特性を示す図である。
部の温度上昇を示す図である。
装置の第3の実施形態を示す図である。
部98の関数パターン例を示す図である。
置を示す説明図である。
PI制御器、4 位相分配器、5 アンプ、6 電動
機、7 トルク−電流指令変換部、8 位相シフト部、
9 界磁電流演算部、10 検出器、11 微分器、1
5 界磁電流補償係数演算部、16 電機子電流補償値
演算部、17、72、83、93、94乗算器、18
絶対値器、23、24 合成電流、25、26 電機子
電流、27、28 界磁電流、71 レベル変換器、7
3 位相分配器、74 電機子電流係数演算部、81
極性判定器、82 位相シフト量演算部、91 界磁電
流係数演算部、95 位相分配器、97 位相器(π/
2)、98 界磁電流補償部、BT 絶対値位相シフト
量、BTC 位相シフト量、DIF 速度誤差、IDC
界磁電流デフォルト値、IDCC 界磁電流補償値、
Iqn 電機子電流しきい値、Nbase 基底回転数、N
max 最高回転数、SVC 速度指令値、STC トル
ク指令値、SIQ 電機子電流振幅指令値、SIQC、
SIAC 電機子電流指令値 SKA 電機子電流指令
補償値、SKQ 電機子電流係数、SID 界磁電流振
幅、SIFC、SIDC 界磁電流指令値、SKD 界
磁電流係数、SKF 界磁電流補償係数、SIUC U
相電流指令値、SIVC V相電流指令値、SIC 合
成電流指令値、SP 回転子位置、SPD 回転子速
度。
Claims (4)
- 【請求項1】 軟磁性材料からなる回転子表面の磁気抵
抗が固定子側から見て回転方向に高低差を持つよう回転
子内部に磁気絶縁手段を備えることで固定子の起磁力を
磁気抵抗の低い部分である磁極を貫通して発生し回転子
磁極を前記起磁力方向に回転移動させるトルクを発生す
るようなリラクタンス型同期電動機と、 前記回転子の回転子位置を検出する検出手段と、前記同
期電動機に電流を流すために、前記回転子位置より電機
子電流指令と界磁電流指令をそれぞれ算出し加算するこ
とで電流指令とする電流指令演算手段を具備する制御装
置において、 回転子速度を参照し演算される界磁電流振幅演算部と、
トルク指令値を参照する関数発生部によって得られた係
数を乗じることで、界磁電流指令値とする演算部を具備
することを特徴とするリラクタンス型同期電動機の制御
装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のリラクタンス型同期電
動機の制御装置において、 電機子電流指令値を参照する補償値を演算し、電機子電
流振幅を補償することで電機子電流指令値とする電機子
電流補償演算部を具備することを特徴とするリラクタン
ス型同期電動機の制御装置。 - 【請求項3】 軟磁性材料からなる回転子表面の磁気抵
抗が固定子側から見て回転方向に高低差を持つよう回転
子内部に磁気絶縁手段を備えることで固定子の起磁力を
磁気抵抗の低い部分である磁極を貫通して発生し回転子
磁極を前記起磁力方向に回転移動させるようなトルクを
発生するようなリラクタンス型同期電動機と、前記回転
子の回転子位置を検出する検出手段と、前記同期電動機
に電流を流すために、前記回転子位置より電機子電流指
令と回転子速度に応じた係数を乗じられた界磁電流指令
をそれぞれ算出し加算することで電流指令値とする電流
指令演算手段を具備する制御装置において、 一定の界磁電流を出力する界磁電流振幅演算部と、トル
ク指令値または電機子電流を参照する極性判定部より出
力される符号値とトルク指令値または電機子電流振幅値
を参照する関数を乗ずることにより得られる位相シフト
量を演算する位相シフト演算部を具備し、位相シフト量
は回転子速度に応じた係数を乗じられることを特徴とす
るリラクタンス型同期電動機の制御装置。 - 【請求項4】 軟磁性材料からなる回転子表面の磁気抵
抗が固定子側から見て回転方向に高低差を持つよう回転
子内部に磁気絶縁手段を備えることで固定子の起磁力を
磁気抵抗の低い部分である磁極を貫通して発生し回転子
磁極を前記起磁力方向に回転移動させるようなトルクを
発生するようなリラクタンス型同期電動機と、前記回転
子の回転子位置を検出する検出手段と、前記同期電動機
に電流を流すために、前記回転子位置より電機子電流指
令と回転子速度に応じた係数を乗じられた界磁電流指令
をそれぞれ算出し加算することで電流指令値とする電流
指令演算手段を具備する制御装置において、 一定の界磁電流を出力する界磁電流振幅演算部と、トル
ク指令値または電機子電流を参照し、前記界磁電流振幅
に加算する界磁電流補償部を具備し、電機子電流振幅は
回転子速度に応じた関数パターンである補償係数が乗じ
られることを特徴とするリラクタンス型同期電動機の制
御装置。
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1999
- 1999-05-26 US US09/318,845 patent/US6208108B1/en not_active Expired - Lifetime
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