JPS6041556B2 - 同期電動機の制御方法 - Google Patents
同期電動機の制御方法Info
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- JPS6041556B2 JPS6041556B2 JP57166014A JP16601482A JPS6041556B2 JP S6041556 B2 JPS6041556 B2 JP S6041556B2 JP 57166014 A JP57166014 A JP 57166014A JP 16601482 A JP16601482 A JP 16601482A JP S6041556 B2 JPS6041556 B2 JP S6041556B2
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- rotation speed
- voltage
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- 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
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
-
- 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
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は２乗トルク負荷を駆動する同期電動機を周波数
変換装置によって可変運転する場合における同期電動機
の制御方法に関する。
変換装置によって可変運転する場合における同期電動機
の制御方法に関する。
近年の技術進歩によって同期電動機を可変速運転する方
式は種々の方式が実用化されており、強制転流の周波数
変換装置を採用した方式や自然転流（負荷転流）の周波
数変換装置を採用した方式などがある。
式は種々の方式が実用化されており、強制転流の周波数
変換装置を採用した方式や自然転流（負荷転流）の周波
数変換装置を採用した方式などがある。
またこの適用分野も年々拡大し中４・容量から中大容量
分野まで幅広く採用されるようになってきた。これら同
期電動機で駆動される負荷機器にも種々の物があるが、
回転数に関係なく概略一定トルクを要求する定トルク負
荷と、前記回転数の１〜２乗に比例して要求トルクが変
化する２乗トルク負荷とに大別できる。本発明は２乗ト
ルク負荷を駆動する同期電動機の特性を後述するように
巧みに利用してなされたものであり、回転数の１〜２乗
で負荷トルクが変化するポンプひプロワ・ファン・コン
ブレツサなどの負荷を駆動する同期電動機の駆動制御シ
ステムにおいてのみその特徴が活かされる。まず、同期
電動機の駆動制御システムについて説明する。
分野まで幅広く採用されるようになってきた。これら同
期電動機で駆動される負荷機器にも種々の物があるが、
回転数に関係なく概略一定トルクを要求する定トルク負
荷と、前記回転数の１〜２乗に比例して要求トルクが変
化する２乗トルク負荷とに大別できる。本発明は２乗ト
ルク負荷を駆動する同期電動機の特性を後述するように
巧みに利用してなされたものであり、回転数の１〜２乗
で負荷トルクが変化するポンプひプロワ・ファン・コン
ブレツサなどの負荷を駆動する同期電動機の駆動制御シ
ステムにおいてのみその特徴が活かされる。まず、同期
電動機の駆動制御システムについて説明する。
第１図は従来の同期電動機の駆動制御システムの一例を
示す。周波数変換装置の種類などによって公知の種々の
方式があるが第１図ではサィリスタモータシステム又は
負荷転流モータシステムと称される直流式サィリスタモ
ータシステムを図示している。この詳細な動作原理につ
いては既に公知の技術であるため、要点を中心に以下第
１図を説明する。この図で１１は入力交流電源、１２は
整流器、１３は直流リアクトル、１Ｉ４はィンバータ、
１５は同期電動機、１５，は同期電動機１５の界磁巻線
、１５２は回転整流器、１５３ は誘導周波数変キ製機
、１５４ はセンサー、１６は速度基準設定器、１７は
速度制御器、１８はＤ／Ａ変換器、１９はＱ制御器、１
９，は電流検出器、２川ま３制御器、２１は界磁入力電
源、２２はサイリスタスィツチ、２３は電圧検出器、２
４は電圧制御器、２４，は電流検出器である。入力交流
電源１１の交流電力は整流器１２で直流電力に変換され
、これを直流リァクトル１３・で平滑化し、ィソバータ
１４で異なる周波数の交流電力に逆変換して同期電動機
１５を可変途連転する。この時同期電動機１５に与えら
れる交流電力の周波数は速度基準設定器１６で設定され
、同期電動機１５の回転速度をセンサー１５４で検出し
、この検出信号をＤノＡ変換器１８でアナログ信号に変
換して速度制御器１７で速度基準と比較し同期電動機１
５の回転数を閉ループ制御する。速度制御器１７の出力
信号によってＱ制御器１９を介して整流器１２の出力直
流電力を可変して同期電動機１５に供給する電力を可変
制御するが、Ｑ制御器１９は整流器１２の入力電流を電
流検出器１９，によって検出して、整流器１２の出力電
流を閉ループ制御する。他方ィンバータ１４は、センサ
ー１５４ によって同期電動機１５の界磁の回転位置を
検出した検出信号によって３制御器２０を介して制御さ
れる。この時ィンバータ１４は同期電動機１５、逆起電
力を利用して負荷転流（自然転流）を行なうが、この負
荷転流のタイミングをセンサー１５４と８制御器２川こ
よって制御する。他方同期電動機１５の磁束は、界磁入
力電源２１の交流電力をサイリスタスィツチ２２で電圧
制御し、この出力を誘導周波数変換機１５３に入力し、
誘導周波数変換機１５３の２次側交流電力を回転整流器
１５２ で直流電力に変換し、これを界磁巻線１５，に
与えることによって作られる。この時Ｄ／Ａ変換器１８
の出力信号（速度検出信号）と同期電動機１５の電機子
電圧を電圧検出器２３で検出した電圧検出信号を比較す
る。電圧検出器２４はこの比較結果と電流検出器２４，
で検出した電圧検出信号を比較する。電圧制御器２４は
この比較結果と電流検出器２４，で検出したサィリスタ
スィッチ２２の入力電流にもとずし・てサィリスタスィ
ッチ２２の電圧制御を行なうことで同期電動機１５の磁
束を制御する。以上説明したような同期電動機１５の駆
動制御システムの特性を第２図及び第３図で説明する。
示す。周波数変換装置の種類などによって公知の種々の
方式があるが第１図ではサィリスタモータシステム又は
負荷転流モータシステムと称される直流式サィリスタモ
ータシステムを図示している。この詳細な動作原理につ
いては既に公知の技術であるため、要点を中心に以下第
１図を説明する。この図で１１は入力交流電源、１２は
整流器、１３は直流リアクトル、１Ｉ４はィンバータ、
１５は同期電動機、１５，は同期電動機１５の界磁巻線
、１５２は回転整流器、１５３ は誘導周波数変キ製機
、１５４ はセンサー、１６は速度基準設定器、１７は
速度制御器、１８はＤ／Ａ変換器、１９はＱ制御器、１
９，は電流検出器、２川ま３制御器、２１は界磁入力電
源、２２はサイリスタスィツチ、２３は電圧検出器、２
４は電圧制御器、２４，は電流検出器である。入力交流
電源１１の交流電力は整流器１２で直流電力に変換され
、これを直流リァクトル１３・で平滑化し、ィソバータ
１４で異なる周波数の交流電力に逆変換して同期電動機
１５を可変途連転する。この時同期電動機１５に与えら
れる交流電力の周波数は速度基準設定器１６で設定され
、同期電動機１５の回転速度をセンサー１５４で検出し
、この検出信号をＤノＡ変換器１８でアナログ信号に変
換して速度制御器１７で速度基準と比較し同期電動機１
５の回転数を閉ループ制御する。速度制御器１７の出力
信号によってＱ制御器１９を介して整流器１２の出力直
流電力を可変して同期電動機１５に供給する電力を可変
制御するが、Ｑ制御器１９は整流器１２の入力電流を電
流検出器１９，によって検出して、整流器１２の出力電
流を閉ループ制御する。他方ィンバータ１４は、センサ
ー１５４ によって同期電動機１５の界磁の回転位置を
検出した検出信号によって３制御器２０を介して制御さ
れる。この時ィンバータ１４は同期電動機１５、逆起電
力を利用して負荷転流（自然転流）を行なうが、この負
荷転流のタイミングをセンサー１５４と８制御器２川こ
よって制御する。他方同期電動機１５の磁束は、界磁入
力電源２１の交流電力をサイリスタスィツチ２２で電圧
制御し、この出力を誘導周波数変換機１５３に入力し、
誘導周波数変換機１５３の２次側交流電力を回転整流器
１５２ で直流電力に変換し、これを界磁巻線１５，に
与えることによって作られる。この時Ｄ／Ａ変換器１８
の出力信号（速度検出信号）と同期電動機１５の電機子
電圧を電圧検出器２３で検出した電圧検出信号を比較す
る。電圧検出器２４はこの比較結果と電流検出器２４，
で検出した電圧検出信号を比較する。電圧制御器２４は
この比較結果と電流検出器２４，で検出したサィリスタ
スィッチ２２の入力電流にもとずし・てサィリスタスィ
ッチ２２の電圧制御を行なうことで同期電動機１５の磁
束を制御する。以上説明したような同期電動機１５の駆
動制御システムの特性を第２図及び第３図で説明する。
第２図は同期電動機１５の電機子電圧Ｖａ（ィンバータ
１４の出力電圧）と同期電動機１５の負荷トルクＴを縦
軸に、機軸は同期電動機１５の回転数Ｎを示す。この図
に示すように負荷トルクが２案トルク特性を示す場合に
従来の同期電動機１５は電機子爵圧Ｖａと回転数Ｎの比
を一定に制御するのが一般的であった。このようにＶａ
／Ｎを一定に制御した場合の同期電動機の駆動制御シス
テムの特性を第３図で説明する。第３図においてａは同
期電動機１５の電機子電流ｌａを、ｂは界磁巻線１５，
を流れる界磁電流ｌｆを、ｃは譲導周波数変換機１５３
の励磁入力電力Ｐｆ，と励磁入力電圧Ｅｆ，を、ｄは
整流器１２の入力力率ＰＦＱを図示している。２乗トル
ク負荷の場合、第３図で電機子電流ｌａは負荷トルクＴ
に概略比例し、界磁電流ｌｆは同様に比例して変化する
がベース分として最高回転数の約１／２が残る。
１４の出力電圧）と同期電動機１５の負荷トルクＴを縦
軸に、機軸は同期電動機１５の回転数Ｎを示す。この図
に示すように負荷トルクが２案トルク特性を示す場合に
従来の同期電動機１５は電機子爵圧Ｖａと回転数Ｎの比
を一定に制御するのが一般的であった。このようにＶａ
／Ｎを一定に制御した場合の同期電動機の駆動制御シス
テムの特性を第３図で説明する。第３図においてａは同
期電動機１５の電機子電流ｌａを、ｂは界磁巻線１５，
を流れる界磁電流ｌｆを、ｃは譲導周波数変換機１５３
の励磁入力電力Ｐｆ，と励磁入力電圧Ｅｆ，を、ｄは
整流器１２の入力力率ＰＦＱを図示している。２乗トル
ク負荷の場合、第３図で電機子電流ｌａは負荷トルクＴ
に概略比例し、界磁電流ｌｆは同様に比例して変化する
がベース分として最高回転数の約１／２が残る。
励磁入力電圧Ｅｆ，は誘導周波数変≠臭機１５３ の励
磁入力電圧の相回転方向と同期電動機１５の回転方向を
反対にしているため、回転数Ｎが零の時最大で１００％
の時約１／２になる。他方励磁入力電力Ｐｆ，は界磁電
流ｌｆの２乗に比例して概略変化する。整流器１２の入
力力率ＰＦＱは回転数Ｎに概略比例して変化する。これ
は第２図でＶａ／Ｎがほぼ一定のためである。〔背景技
術の問題点〕以上第１図〜第３図で説明した従来の２乗
トルク負荷を駆動する同期電動機の駆動制御システムで
は、次の問題があった。
磁入力電圧の相回転方向と同期電動機１５の回転方向を
反対にしているため、回転数Ｎが零の時最大で１００％
の時約１／２になる。他方励磁入力電力Ｐｆ，は界磁電
流ｌｆの２乗に比例して概略変化する。整流器１２の入
力力率ＰＦＱは回転数Ｎに概略比例して変化する。これ
は第２図でＶａ／Ｎがほぼ一定のためである。〔背景技
術の問題点〕以上第１図〜第３図で説明した従来の２乗
トルク負荷を駆動する同期電動機の駆動制御システムで
は、次の問題があった。
一般に２乗トルク負荷では所要動力が回転数Ｎの３案で
変化するため、同期電動機１５の回転数Ｎを定格１００
％より低く設定して運転する場合が多く、定格の５０〜
８０％程度で運転する期間が比較的長い。
変化するため、同期電動機１５の回転数Ｎを定格１００
％より低く設定して運転する場合が多く、定格の５０〜
８０％程度で運転する期間が比較的長い。
この様な通常の運転領域では第３図ｄに示すように整流
器１２の入力力率ＰＦＱが低く、入力交流電源１１より
大きな無効電力を取る欠点があり電源容量を低減できな
かった。〔発明の目的〕 本発明は前述の従来の同期電動機の駆動制御システムの
欠点に鑑みてなされたもので、入力交流電源の無効電力
や電源容量を低減できる同期電動機の制御方法を提供す
ることを目的としている。
器１２の入力力率ＰＦＱが低く、入力交流電源１１より
大きな無効電力を取る欠点があり電源容量を低減できな
かった。〔発明の目的〕 本発明は前述の従来の同期電動機の駆動制御システムの
欠点に鑑みてなされたもので、入力交流電源の無効電力
や電源容量を低減できる同期電動機の制御方法を提供す
ることを目的としている。
〔発明の概要〕本発明は、この目的を達成するために、
同期電動機の回転数Ｎが定格回転数ＮＩＯＯの５０％以
上の高速回転数範囲で同期電動機の回転数Ｎとそのとき
の電機子電圧Ｖａとの比Ｖａ／Ｎが、定格回転数ＮＩＯ
Ｏとそのときの電機子電圧Ｖａｌｏｏとの比ａｌｏｏノ
ＮＩＯＯよりも大きくなるように電機子電圧を制御する
ことを特徴とするものである。
同期電動機の回転数Ｎが定格回転数ＮＩＯＯの５０％以
上の高速回転数範囲で同期電動機の回転数Ｎとそのとき
の電機子電圧Ｖａとの比Ｖａ／Ｎが、定格回転数ＮＩＯ
Ｏとそのときの電機子電圧Ｖａｌｏｏとの比ａｌｏｏノ
ＮＩＯＯよりも大きくなるように電機子電圧を制御する
ことを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第４図は本発明方法を実施するための同期電動機の駆動
制御システムの構成の一例を示す図であり、第１図に示
すシステムに対して、励磁基準発生器２５が付加された
ことが特徴である。
制御システムの構成の一例を示す図であり、第１図に示
すシステムに対して、励磁基準発生器２５が付加された
ことが特徴である。
励磁基準発生器２５はＤ／Ａ変換器１８からの出力信号
（速度検出信号）を入力し、この入力の関数として第５
図に示すＮ−Ｖａの関係を有する関数を発生する関数発
生器で構成されている。第１図に示すシステムにおいて
はＤ／Ａ変換器１８の出力信号（速度検出信号）と電圧
検出器２３で検出した同期電動機１５の電機子電圧Ｖａ
の信号とを比較し、この比較結果にもとずき電圧制御器
２４は電機子電圧Ｖａが第２図に示すごとく回転数Ｎに
比例するように閉ループ制御する。ところで第４図に示
すシステムにおいてはＤ／Ａ変換器１８の出力信号を受
けて励磁基準発生器２５は第５図に示すＮ−Ｖａの関数
にもとすき出力を発生する。この励磁基準発生器２５の
出力と同期電動機１５の電機子電圧ｙａの信号とを比較
し、この比較結果にもとすいて電圧制御器２４は、第１
図に示すシステムと全く同様に電機子爵圧Ｖａを閉ルー
プ制御する。この結果電機子電圧Ｖａは回転数Ｎに対し
て第５図に示すＶａの値に制御されることになる。以下
励磁基準発生器２５について説明するが回転数Ｎに対し
て励磁基準発生器２５の出力信号は同期電動機１５の電
機子電圧Ｖａと同一のため第５図を使用して励磁基準発
生器２５の作用を説明する。
（速度検出信号）を入力し、この入力の関数として第５
図に示すＮ−Ｖａの関係を有する関数を発生する関数発
生器で構成されている。第１図に示すシステムにおいて
はＤ／Ａ変換器１８の出力信号（速度検出信号）と電圧
検出器２３で検出した同期電動機１５の電機子電圧Ｖａ
の信号とを比較し、この比較結果にもとずき電圧制御器
２４は電機子電圧Ｖａが第２図に示すごとく回転数Ｎに
比例するように閉ループ制御する。ところで第４図に示
すシステムにおいてはＤ／Ａ変換器１８の出力信号を受
けて励磁基準発生器２５は第５図に示すＮ−Ｖａの関数
にもとすき出力を発生する。この励磁基準発生器２５の
出力と同期電動機１５の電機子電圧ｙａの信号とを比較
し、この比較結果にもとすいて電圧制御器２４は、第１
図に示すシステムと全く同様に電機子爵圧Ｖａを閉ルー
プ制御する。この結果電機子電圧Ｖａは回転数Ｎに対し
て第５図に示すＶａの値に制御されることになる。以下
励磁基準発生器２５について説明するが回転数Ｎに対し
て励磁基準発生器２５の出力信号は同期電動機１５の電
機子電圧Ｖａと同一のため第５図を使用して励磁基準発
生器２５の作用を説明する。
第５図は従来の第２図に対応したＶａ−Ｎ，Ｔ−Ｎ特性
図である。
図である。
この図で負荷トルクＴは同期電動機１５の回転数Ｎの関
数として第２図のＴ−Ｎ特性と同様に変化する。他方同
期電動機１５の電機子電圧Ｖａは回転数Ｎの全範囲でＶ
ａ／Ｎを一定としないように界磁基準発生器２５で電機
子爵圧をパターン制御する。即ち第５図の例では第２図
と比較して回転数Ｎが、０〜２５％の範囲では電機子電
圧Ｖａは低い方向に、２５％〜７５％の範囲ではＶａ／
Ｎを一定に保ちつつ電機子電圧Ｖａは高い方向に、７５
％〜１００％の範囲では電機子爵圧Ｖａを高い方向でほ
ぼ一定値に制御する。このようにし制御した場合の同期
電動機１５の駆動制御システムの特性を第６図に示す。
第６図において第３図ａ〜ｄに示した従釆システムの特
性を点線で示し、本発明の特性を実線で示す。この図で
電機子電流ｌａは回転数Ｎが７５％〜１００％の範囲は
回転数Ｎの３案に概略比例し、２５％〜７５％は負荷ト
ルクＴ（回転数Ｎの２案）に比例し、０〜２５％の間は
負荷トルクＴ以上に増加する。回転数Ｎが７５％〜１０
０％の範囲は界滋電流ｌｆの変化が小さく、２５％〜１
００％の範囲では第３図ｂより界磁電流ｌｆが増加する
。励磁入力電力Ｐｆ，は回転数Ｎが２５％〜１０ｌｏ％
の範囲では増加するが、この範囲では回転数１００％の
点が最大であり、本発明によって増加することはない。
他方励磁入力電圧Ｅｆ，は回転数ト】が０〜２５％の範
囲では第３図ｃに比較して減少する。整流器１２の入力
力率ＰＦＱ‘ま回転数７５％〜１００％の範囲が第３図
ｄの最大値とほぼ一定であり、回転数Ｎが２５％〜７５
％の範囲は第３図ｄより大幅に向上する。以下、通常の
運転領域（回転数Ｎが５０％〜８０％）における特性を
更に詳細に説明する。
数として第２図のＴ−Ｎ特性と同様に変化する。他方同
期電動機１５の電機子電圧Ｖａは回転数Ｎの全範囲でＶ
ａ／Ｎを一定としないように界磁基準発生器２５で電機
子爵圧をパターン制御する。即ち第５図の例では第２図
と比較して回転数Ｎが、０〜２５％の範囲では電機子電
圧Ｖａは低い方向に、２５％〜７５％の範囲ではＶａ／
Ｎを一定に保ちつつ電機子電圧Ｖａは高い方向に、７５
％〜１００％の範囲では電機子爵圧Ｖａを高い方向でほ
ぼ一定値に制御する。このようにし制御した場合の同期
電動機１５の駆動制御システムの特性を第６図に示す。
第６図において第３図ａ〜ｄに示した従釆システムの特
性を点線で示し、本発明の特性を実線で示す。この図で
電機子電流ｌａは回転数Ｎが７５％〜１００％の範囲は
回転数Ｎの３案に概略比例し、２５％〜７５％は負荷ト
ルクＴ（回転数Ｎの２案）に比例し、０〜２５％の間は
負荷トルクＴ以上に増加する。回転数Ｎが７５％〜１０
０％の範囲は界滋電流ｌｆの変化が小さく、２５％〜１
００％の範囲では第３図ｂより界磁電流ｌｆが増加する
。励磁入力電力Ｐｆ，は回転数Ｎが２５％〜１０ｌｏ％
の範囲では増加するが、この範囲では回転数１００％の
点が最大であり、本発明によって増加することはない。
他方励磁入力電圧Ｅｆ，は回転数ト】が０〜２５％の範
囲では第３図ｃに比較して減少する。整流器１２の入力
力率ＰＦＱ‘ま回転数７５％〜１００％の範囲が第３図
ｄの最大値とほぼ一定であり、回転数Ｎが２５％〜７５
％の範囲は第３図ｄより大幅に向上する。以下、通常の
運転領域（回転数Ｎが５０％〜８０％）における特性を
更に詳細に説明する。
すなわち、負荷トルクＴと回転数Ｎの関係は次式で表わ
せる。Ｔｑ２台里 肌肌皿 ここで負荷トルクＴと回転数Ｎの関係は従来と同一であ
る。
せる。Ｔｑ２台里 肌肌皿 ここで負荷トルクＴと回転数Ｎの関係は従来と同一であ
る。
Ｖａ／Ｎを通常の運転領域において第５図に示すごとく
点線で示す従来のＶａ／Ｎよりも高くなるように制御す
ると電機子電流ｌａは真弓ｍ式により、従来の電機子電
流ｌａよりも減少子「る。この様子が第６図ａに示され
ている。次に第２図および第４図に示すシステムにおけ
る有効入力電力ＫＷは次式で表わせる。
点線で示す従来のＶａ／Ｎよりも高くなるように制御す
ると電機子電流ｌａは真弓ｍ式により、従来の電機子電
流ｌａよりも減少子「る。この様子が第６図ａに示され
ている。次に第２図および第４図に示すシステムにおけ
る有効入力電力ＫＷは次式で表わせる。
有効入力電力ＫＷＦ
ノ３×（入力電圧）×ｌａｘＰＦＱ・・・■ここで負荷
トルクＮが従来のシステムと同じであれば有効入力電力
ＫＷも同一である。
トルクＮが従来のシステムと同じであれば有効入力電力
ＫＷも同一である。
また入力電圧（入力交流電源１１の電圧）も一定である
ため、通常の運転領域において電機子電源ｌａが減少す
る分だけ逆に入力力率ＰＦＱが高くなる。この様子が第
６図ｄに示されている。整流器１２の入力力率ＰＦＱが
高くなると入力交流電源１ １の無効電力が減少し、そ
の結果入力交流電源１１の電源容量を減少することがで
きる。以上説明したように本発明によれば、通常の運転
領域（回転数Ｎが５０％〜８０％）では整流器１２の入
力力率ＰＦＱが従来よりも１０〜１５％向上し、通常の
運転領域での入力交流電源１１の無効電力が大幅に減少
し、電源容量を減少することができる。
ため、通常の運転領域において電機子電源ｌａが減少す
る分だけ逆に入力力率ＰＦＱが高くなる。この様子が第
６図ｄに示されている。整流器１２の入力力率ＰＦＱが
高くなると入力交流電源１ １の無効電力が減少し、そ
の結果入力交流電源１１の電源容量を減少することがで
きる。以上説明したように本発明によれば、通常の運転
領域（回転数Ｎが５０％〜８０％）では整流器１２の入
力力率ＰＦＱが従来よりも１０〜１５％向上し、通常の
運転領域での入力交流電源１１の無効電力が大幅に減少
し、電源容量を減少することができる。
このような効果利点が得られるのは、本発明が２乗トル
ク負荷に適用されるためである。即ち回転数７５％〜１
００％の範囲の電機子電圧Ｖａを一定に制御しても負荷
トルクＴが最大となるのは回転数Ｎが１００％において
であり、このため電機子電流ｌａ，界磁電流ｌｆが回転
数Ｎが１００％よりも減少しても増大せず、同期電動機
１５の容量が増大することはない。ところが定トルク負
荷の場合には回転数Ｎが７５％〜１００％の間では同期
電動機１５の磁束が弱められているから電機子電流ｌａ
が回転数Ｎ‘こ比例して増加する。また同期電動機１５
の出力電力を一定とする定出力制御の場合にも界磁電流
ｌａも回転数Ｎが７５％付近で最大となる。従って定ト
ルク負荷の場合にも、定出力制御の場合にも同期電動機
１５の容量増大、重量増大外形寸法増大コストアップと
なる。以上説明したように本発明は同期電動機１５の特
性と２案トルク負荷特性を充分に検討してなされたもの
であって、２案トルク負荷に適用される場合にのみ同期
電動機１５の容量や重量増大やコストアップを生じるこ
となく前記する効果利点が得られる。
ク負荷に適用されるためである。即ち回転数７５％〜１
００％の範囲の電機子電圧Ｖａを一定に制御しても負荷
トルクＴが最大となるのは回転数Ｎが１００％において
であり、このため電機子電流ｌａ，界磁電流ｌｆが回転
数Ｎが１００％よりも減少しても増大せず、同期電動機
１５の容量が増大することはない。ところが定トルク負
荷の場合には回転数Ｎが７５％〜１００％の間では同期
電動機１５の磁束が弱められているから電機子電流ｌａ
が回転数Ｎ‘こ比例して増加する。また同期電動機１５
の出力電力を一定とする定出力制御の場合にも界磁電流
ｌａも回転数Ｎが７５％付近で最大となる。従って定ト
ルク負荷の場合にも、定出力制御の場合にも同期電動機
１５の容量増大、重量増大外形寸法増大コストアップと
なる。以上説明したように本発明は同期電動機１５の特
性と２案トルク負荷特性を充分に検討してなされたもの
であって、２案トルク負荷に適用される場合にのみ同期
電動機１５の容量や重量増大やコストアップを生じるこ
となく前記する効果利点が得られる。
本発明の他の実施例による特性を第７図に示す。
第５図に対応した他の実施例である。従来の第２図に比
較して電機子電圧Ｖａと回転数Ｎとの比Ｖａ／Ｎが一定
の直線より低く制御される回転数領域及び電機子電圧Ｖ
ａが一定に制御される回転数Ｎの領域を第５図の如く特
に限定するものではなく、第７図の如く設定することも
でき、同期電動機１５の通常の運転領域に合わせて前記
の回転数Ｎの各領域を任意に選べる。他方第８図に本発
明の更に他の実施例による特性図を示す。この図では前
記Ｖａ／Ｎが一定の直線より電機子電圧Ｖａが大となる
領域のみを設けたもので、回転数Ｎに対して電機子爵圧
Ｖａの変化が図示のごとく折線で近似されるようにして
も同様の効果が得られることは明らかであり入力交流電
源１１の無効電力は大幅に減少できる。以上第５図，第
７図，第８図に示すように、本発明は回転数Ｎに対する
電機子電圧ｙａの大きさを特定値に限定するものではな
く、同期電動機１５の定格電機子爵圧Ｖａｌｏｏと定格
回転数ＮＩＯ０（何れも１００％の点の値）との比Ｖａ
ｌｏｏ／ＮＩＯＯよりも大きなＶａ／Ｎに電機子電圧Ｖ
ａを通常の運転領域で設定することにより前記の効果が
得られることが明らかである。また励磁基準発生器２５
の回路構成を特に限定するものではなく、所望の出力信
号を発生させることができる関数発生器の技術は既に公
知であり、これらの関数発生器を励磁基準発生器２５と
して使用できる。
較して電機子電圧Ｖａと回転数Ｎとの比Ｖａ／Ｎが一定
の直線より低く制御される回転数領域及び電機子電圧Ｖ
ａが一定に制御される回転数Ｎの領域を第５図の如く特
に限定するものではなく、第７図の如く設定することも
でき、同期電動機１５の通常の運転領域に合わせて前記
の回転数Ｎの各領域を任意に選べる。他方第８図に本発
明の更に他の実施例による特性図を示す。この図では前
記Ｖａ／Ｎが一定の直線より電機子電圧Ｖａが大となる
領域のみを設けたもので、回転数Ｎに対して電機子爵圧
Ｖａの変化が図示のごとく折線で近似されるようにして
も同様の効果が得られることは明らかであり入力交流電
源１１の無効電力は大幅に減少できる。以上第５図，第
７図，第８図に示すように、本発明は回転数Ｎに対する
電機子電圧ｙａの大きさを特定値に限定するものではな
く、同期電動機１５の定格電機子爵圧Ｖａｌｏｏと定格
回転数ＮＩＯ０（何れも１００％の点の値）との比Ｖａ
ｌｏｏ／ＮＩＯＯよりも大きなＶａ／Ｎに電機子電圧Ｖ
ａを通常の運転領域で設定することにより前記の効果が
得られることが明らかである。また励磁基準発生器２５
の回路構成を特に限定するものではなく、所望の出力信
号を発生させることができる関数発生器の技術は既に公
知であり、これらの関数発生器を励磁基準発生器２５と
して使用できる。
他方、同期電動機１５を可変運転する周波数変換装置と
して第４図では直流式サィリスタモータシステムを図示
したが、サィクロコンバータや強制転流式のィンバータ
システムなどが使用できることが明らかであり、周波数
変換装置の構成を特に限定するものではない。
して第４図では直流式サィリスタモータシステムを図示
したが、サィクロコンバータや強制転流式のィンバータ
システムなどが使用できることが明らかであり、周波数
変換装置の構成を特に限定するものではない。
その他本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の
変形回路を構成することができる。
変形回路を構成することができる。
〔発明の効果〕以上説明したように本発明によれば、同
期電動機の駆動制御システムの入力交流電源の力率改善
が可能であり、無効電力が低減される結果、入力交流電
源系統側での力率改善のための装置の容量低減ができ、
入力交流電源の皮相電力も軽減されるから、システムの
運転効率の向上、設備の小形化や低コスト化が実現でき
る。
期電動機の駆動制御システムの入力交流電源の力率改善
が可能であり、無効電力が低減される結果、入力交流電
源系統側での力率改善のための装置の容量低減ができ、
入力交流電源の皮相電力も軽減されるから、システムの
運転効率の向上、設備の小形化や低コスト化が実現でき
る。
第１図は従来の同期電動機の駆動制御システムの構成図
、第２図は従来のＶａ−Ｎ特性及びＴ−Ｎ特性図、第３
図は従釆の同期電動機の駆動制御装置の特性図、第４図
は本発明方法を実施するための同期電動機の駆動システ
ムの構成の一例を示す図、第５図は本発明の実施例での
Ｖａ−Ｎ特性及びＴ−Ｎ特性図、第６図は本発明での同
期電動機の駆動制御システムの特性図、第７図及び第８
図は本発明の他の実施例におけるＶａ−Ｎ特性及びＴ−
Ｎ特性図である。 １１・・・・・・入力交流電源、１２・・・・・・整流
器、１３・・・・・・直流リアクトル、１４・・・・・
・ィンバータ、１５・・・…同期電動機、１５．・・・
・・・界磁巻線、１５２・・・・・・回転整流器、１５
３・・・・・・誘導周波数変換機、１５４・・・・・・
センサ−、１６・・・・・・速度基準、１７・・・・・
・速度制御器、１８・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、１９…
・・・Ｑ制御器、１９，・・・…電流検出器、２０・・
・・・・８制御器、２１・・・・・・界磁入力電源、２
２・…・・サィリスタスイッチ、２３・・・・・・電圧
検出器、２４．・．．・．電圧制御器、２４，…・・・
電流検出器、２５・・・・・・励磁基準発生器、Ｔ……
負荷トルク、Ｖａ……電機子電圧、Ｎ・・・・・・回転
数、ｌａ・・・・・・電機子電流、ｌｆ・・・・・・界
磁電流、Ｐｆ，…・・・励磁入力電力、Ｅｆ，・・・・
・・励磁入力電圧、ＰＦＱ・・・・・・整流器１２の入
力力率。 第１図第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図
、第２図は従来のＶａ−Ｎ特性及びＴ−Ｎ特性図、第３
図は従釆の同期電動機の駆動制御装置の特性図、第４図
は本発明方法を実施するための同期電動機の駆動システ
ムの構成の一例を示す図、第５図は本発明の実施例での
Ｖａ−Ｎ特性及びＴ−Ｎ特性図、第６図は本発明での同
期電動機の駆動制御システムの特性図、第７図及び第８
図は本発明の他の実施例におけるＶａ−Ｎ特性及びＴ−
Ｎ特性図である。 １１・・・・・・入力交流電源、１２・・・・・・整流
器、１３・・・・・・直流リアクトル、１４・・・・・
・ィンバータ、１５・・・…同期電動機、１５．・・・
・・・界磁巻線、１５２・・・・・・回転整流器、１５
３・・・・・・誘導周波数変換機、１５４・・・・・・
センサ−、１６・・・・・・速度基準、１７・・・・・
・速度制御器、１８・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、１９…
・・・Ｑ制御器、１９，・・・…電流検出器、２０・・
・・・・８制御器、２１・・・・・・界磁入力電源、２
２・…・・サィリスタスイッチ、２３・・・・・・電圧
検出器、２４．・．．・．電圧制御器、２４，…・・・
電流検出器、２５・・・・・・励磁基準発生器、Ｔ……
負荷トルク、Ｖａ……電機子電圧、Ｎ・・・・・・回転
数、ｌａ・・・・・・電機子電流、ｌｆ・・・・・・界
磁電流、Ｐｆ，…・・・励磁入力電力、Ｅｆ，・・・・
・・励磁入力電圧、ＰＦＱ・・・・・・整流器１２の入
力力率。 第１図第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図
Claims (1)
- １ ２乗トルク負荷を駆動する同期電動機を出力電圧及
び出力周波数を可変制御可能な周波数変換装置によつて
可変速運転する同期電動機の駆動制御装置において、前
記同期電動機の回転数Ｎが定格回転数Ｎ１００の５０％
以上の高速回転数範囲では前記同期電動機の前記回転数
Ｎとそのときの電機子電圧Ｖａとの比Ｖａ／Ｎが、前記
同期電動機の前記定格回転数Ｎ１００とそのときの電機
子電圧Ｖａ１００との比Ｖａ１００／Ｎ１００よりも大
きくなるように前記同期電動機の前記電機子電圧Ｖａを
制御することを特徴とする同期電動機の制御方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166014A JPS6041556B2 (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 同期電動機の制御方法 |
| US06/528,432 US4550281A (en) | 1982-09-25 | 1983-09-01 | Synchronous motor control |
| DE8383305655T DE3380509D1 (en) | 1982-09-25 | 1983-09-22 | Synchronous motor control |
| EP83305655A EP0107351B2 (en) | 1982-09-25 | 1983-09-22 | Synchronous motor control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166014A JPS6041556B2 (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 同期電動機の制御方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59235063A Division JPS60121983A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 同期電動機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956893A JPS5956893A (ja) | 1984-04-02 |
| JPS6041556B2 true JPS6041556B2 (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=15823300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57166014A Expired JPS6041556B2 (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 同期電動機の制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4550281A (ja) |
| EP (1) | EP0107351B2 (ja) |
| JP (1) | JPS6041556B2 (ja) |
| DE (1) | DE3380509D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4265364A1 (en) | 2022-04-19 | 2023-10-25 | Comexi Group Industries, Sau | Plant and method for laser scoring and laminating or vice versa a resealable label on a web material with option to dispense with lamination |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0612954B2 (ja) * | 1984-11-27 | 1994-02-16 | 株式会社東芝 | 同期電動機の制御方法 |
| US5027049A (en) * | 1989-01-31 | 1991-06-25 | Harnischfeger Corporation | Method for increasing the speed of an alternating current motor |
| US5619182A (en) * | 1996-01-18 | 1997-04-08 | Robb; Charles L. R. | Configurable color selection circuit for choosing colors of multi-colored leds in toys and secondary automotive flasher/brake indicators |
| US5902166A (en) * | 1996-01-18 | 1999-05-11 | Robb; Charles L. R. | Configurable color selection circuit for choosing colors of multi-colored LEDs in toys |
| ES2169660B1 (es) * | 2000-04-18 | 2003-11-01 | Bsh Balay Sa | Aparato electrodomestico, con un motor sincrono. |
| US6693407B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-02-17 | The Boeing Company | Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control |
| EP1501186B1 (en) * | 2003-07-18 | 2018-08-22 | III Holdings 10, LLC | Motor driving apparatus |
| JP5634016B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2014-12-03 | 富士電機株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
| JP2010183128A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Akiyoshi Fujita | 音量調節器付きイヤホーンアダプタ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3427526A (en) * | 1967-04-13 | 1969-02-11 | Westinghouse Electric Corp | Inverter drive system |
| US3967173A (en) * | 1975-03-14 | 1976-06-29 | Allis-Chalmers Corporation | Transistor bridge inverter motor drive having reduced harmonics |
| US4047083A (en) * | 1976-03-08 | 1977-09-06 | General Electric Company | Adjustable speed A-C motor drive with smooth transition between operational modes and with reduced harmonic distortion |
| JPS5910156B2 (ja) * | 1976-03-17 | 1984-03-07 | 株式会社日立製作所 | サイリスタモ−タの制御装置 |
| US4085355A (en) * | 1976-04-26 | 1978-04-18 | Fradella Richard B | Variable-speed regenerative brushless electric motor and controller system |
| BR7806854A (pt) * | 1977-10-18 | 1979-05-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Processo para controlar a velocidade de um motor a corrente alternada |
| DE3045575C2 (de) * | 1980-11-29 | 1986-10-09 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Steuerung und Regelung einer direktumrichtergespeisten Synchronmaschine |
-
1982
- 1982-09-25 JP JP57166014A patent/JPS6041556B2/ja not_active Expired
-
1983
- 1983-09-01 US US06/528,432 patent/US4550281A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-09-22 DE DE8383305655T patent/DE3380509D1/de not_active Expired
- 1983-09-22 EP EP83305655A patent/EP0107351B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4265364A1 (en) | 2022-04-19 | 2023-10-25 | Comexi Group Industries, Sau | Plant and method for laser scoring and laminating or vice versa a resealable label on a web material with option to dispense with lamination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0107351B2 (en) | 1993-05-12 |
| EP0107351B1 (en) | 1989-08-30 |
| EP0107351A2 (en) | 1984-05-02 |
| DE3380509D1 (en) | 1989-10-05 |
| US4550281A (en) | 1985-10-29 |
| JPS5956893A (ja) | 1984-04-02 |
| EP0107351A3 (en) | 1985-11-06 |
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