JPS6348188A - 同期電動機のロ−タ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、同期電動機のロータの位置を検出するロータ
位置検出装置に関する。

（従来の技術） 従来は、同ａｍのロータ位置（ステータに対するロータ
の相対位置）を検出する場合、同期機の発生する速度起
電力によってロータ位置を検出する手段がとられていた
。

しかし、同期機が停止している場合、速度起電力が零で
あるから、前述の手段ではロータ位置の検出が不可能で
あった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、同期電動機が停止している場合にロータの位
置を検出できる同期電動機のロータ位置検出装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による同期電動機のロータ位置検出装置は、同期
電動機の励磁器からの励磁電流が周期的に変動覆る励磁
電流となるように調整する励磁電流調整手段と、この周
期的に変動する励磁電流に応じて積分動作指令信号を発
生４る積分動作指令信号発生器と、前記周期的に変動す
る励磁電流によって誘起される前記同期電動機の各相巻
線の誘起電圧を前記積分動作指令信号に基づいて積分覆
る積分回路と、この積分回路の出力に基づいて前記各相
巻線の誘起電圧の極性を判別（る極性判別器と、前記積
分回路の出力に基づいて前記各相巻線の誘起電圧の大小
を判別−づる電圧比較器と、この電圧比較器および前記
極性判別器の出力に基づいて前記同期電動機のロータの
位置を決定する論理回路とを備えていることを特徴とす
るものである。

（作　用） 励磁電流調整手段によって調整された周期的に変動Ｊ−
る励磁電流は同期電動機の界磁巻線に流れ、この同期電
動機の各相巻線に誘起電圧を誘起さゼ−る。

また、前記周期的に変動Ｊ−る励磁電流に応じて、例え
ば、この励磁電流が増加傾向または減少傾向のどちらか
一方の状態にあるときのみ積分動作指令信号を積分動作
指令信号発生器が発する４、この積分動作指令信号に基
づい−Ｃ１前記各相巻線に誘起された誘起電圧が積分回
路□に」、って積分される。

一ブｊ１前記各相巻線に誘起される誘起電圧Ｃ１は、こ
れらの各相巻線が所定の磁極となり一角度をθ　とする
と、 ■ Ｃ・−に−８ｉｎ０．　　　・・・・・・・・・・・・
（１）となる。ここで、ｋは励磁電流の関数であって、
角Ｉｔｌｏ、および各相巻線には関係しない。

したがって、前記各相巻線に誘起される誘起電圧ｅ１を
前記制御指令信号に基づいで積分すると、イられの積分
値は、 ｊ’ｅＨｄｔ＝ｓｉｎθ、　ｆ　ｋ　ｄ　ｔ　−−−−
−−（２）となって、各ｓｉｎθｉに比例した値となる
。

ゆえに、これらの積分値から各相巻線に誘起される誘起
電圧の大小、およびそれぞれの極性が分かり、このこと
から論理回路によってθｉ、１’　ｋわち［−１−タの
位「９を決定することができる。

（実施例） 第１図は本発明による同期電動機のロータ位置検出装置
の一実施例を示したブロック図ある。

本実施例によるロータ位置検出装置は励磁電流調整手段
１と、積分動作指令信号発生器２と、積分回路３と、極
性判別器４と、電圧比較器５と、論理回路６とを備えて
いる。

励磁電流調整手段１は、三角波発生器１１と、調整抵抗
器１２と、加算器１３と、電流制御系とを備えている。

この電流制御系は、電流制御増幅器（ＣＧ）１４と、位
相制御増幅器（ＰＨＣ）１５と、パルス発生器（ＰＧ）
１６と、電力変換器１７と、電流検出変流器１８と、整
流器１９とを備えている。

調整抵抗器１２によって得られる励磁器電流ベース基準
ｅｔと二角波発生器１１によって発生さｅ　どなり、ｅ
（をベースとした三角波状の振幅を持つ波形となる。前
記電流制御系は励磁器電流基準Ｉどに基づいて、電力変
換器１７から同期電動機（ＳＭ）２０の界磁巻線２１に
流れる励磁電流■　が励磁器電流基準Ｉｆ″に相当する
三角波状の電流となるように制御する。ただし、前記電
流制御系の応答時間を三角波発生器１１によって発生さ
れる三角波の周期より充分に短くなるように設定してお
く。

したがって、界磁巻線２１に流す励磁電流時による磁束
φｆは、励磁電流Ｉｆにほぼ比例したものとなり、Ｉｆ
と同様に時間に対して変動したものとなる。この変化す
る磁束φｆによって、同期電動！ｆｉ２０の各相巻線に
は、その時の磁束φ１と各相巻線との位置関係によって
、それぞれ、大きさ、方向の異イよる誘起電圧 磁束のなす角度）を発生する。ゆえに各相巻線に誘起さ
れる誘起電圧は同期電動機２０のロータが停止し−（い
る位置によっである規１川性を持ったしのとなる。

第２図は磁束と各相巻線どの間の位置関係を示（〕τい
る図である。

第３図は磁束と各相巻線が第２図に示す位置関係にある
場合の磁束と各相巻線に誘起される誘起電圧との関係を
示ｌノだグラフである。

一方、第１図に示した積分動作指令信ｇ発生器２は、励
磁電流＋ｆまたは、第３図に示す磁束φｆが増加傾向ま
たは減少傾向のどちらか−・方の状態にあるときのみ積
分動作指令信号を発生する。

今、積分動作指令イに号は磁束φＦが増加傾向にあると
きのみ発せられる（〕のとする。

積分器３は、同朗電＠機２０の各相巻線に誘起された電
圧ｅ、ｅＶ、ｅいを積分動作指令信号Ｊ 発生器２かもの積分動作指令信号が発せられているとき
のみ積分づる。１なわち、第３図において、ｅ　が正、
ｅ　　、ｅ　　が負の値のときに積分器３１１　　　　
　Ｖ　　　尋 によって積分される。

づるど、積分器３の出力に基づいて、極性判別器４が逆
起電圧ｅ、ｅＶ、ｅｌＡの極性を判別し、［ｊ 電圧比較器５がその大小関係を判定で−る。

これらの判定結果に基づいて、論理回路６が各相巻線の
位置を決定する。その具体的なプ、７法を、同ＩＩＪＩ
電動機がリイリスタ干−タ−Ｃある場合を例として述べ
る。

第４図はサイリスタモータのｖ水回路を示した図である
。

このサイリスタ１−−一夕は公知であり、相巻線ＩＪ。

■、Ｗを右（る回転電機子を備えでいる。ザイリスタコ
ミュ７−夕３０はアームＵＰ、ＶＰ、ＷＰ。

ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを第５図に示づ−ように順次点呼する
ことによりスリップリング３１を介し−Ｃ相巻線ｋＪ、
Ｖ、Ｗに交流を供給−１６゜また機械的な位行検出器３
２が１」−夕輔上に取りつりられており、その位置検出
信号によりゲート論理回路３３を介してサイリスター］
ミコデータ３０の各アームが点弧される。

第５図は、ガイリスクモータの各相電圧と、位置検出器
と、サイリスクインバータの各アームの点弧関係との間
の位相関係を示したグラフである。

第５図において、サイリスタモータが運転されている場
合、位置検出器は、その位置検出信号ＰＳ−Ａ、１つＳ
−Ｂ、ＰＳ−Ｃが誘起電圧ｅ［ｊ。

ｅｖ、ｅｌ、Ｉに対して第５図の如くなるように配置さ
れ、リイリスク］ミュデータの各アームの点弧関係は図
中の最上段に示づごとくなっている。

第６図は、第５図に示したザイリスタコミュデータの各
アームの点弧関係を表にして示した図表である。

各相電圧の比較出力および極性の組合せによって図表に
示すような点弧関係を作り出づことが可能である。

今、誘起電圧ｅｕ、”’ｖの極性が正、ｅ、の極性が負
どし、ｅ　Ｌｌとｅｙの大小関係がｅｕ＞ｅｙとする。

この時、サイリスタ＝」ミ１：ｉ−−タのアームＵＰか
ら相巻線ｊ、Ｊ、Ｗを介してアームＷＮに電流が流れて
いる（第５図、区間Ａ）。これをＵＰ−→ＷＮと第６図
図中に表示している。位相が進み、誘起電圧の極性は変
わらないが、大きさがｅｌＩ−ｅｙになったとする（第
５図、１３点）。Ｊ−ると、サイリスター］ミコテータ
はアームＵ　ＰからＶＰへの転流が行なわれ、アームＶ
ＰからアームＷＮに電流が流れる。図表にはこれをＶＰ
−→ＷＮと表示しである。更に位相が進み、誘起電圧の
極性は変わらないでｅ　　＜ｅＶになっても（第５図、
区間Ｃ）アーム間の転流は起らず、アームＶＰがらアー
ムＷＮに電流が流れたままとなる。

したがって、逆に、この点弧関係をもとにして論理回路
６を構成すれば同期電動機のロータの位置を決定するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同期電動機が停止している場合に、界
磁巻線に同期的に変動Ｊる励磁電流を流してそれに対応
づる磁束を発生させ、これによつ−Ｃ各相巻線に誘起さ
れる誘起電圧に基づいて、ロータの位置を検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発朗にＪ、る同期電動機の０−タイイｌ置検
用装置の一実施例を示したブロック図、第２図は磁束と
各相巻線との間のイ装置関係を示１ノだ図、第３図は磁
束と各相巻線が第２図に示す位置関係にある場合の磁束
と各相巻線に誘起される誘起電圧との関係を示したグラ
フ、第４図はリーイリスタｌ−−タの基本回路を示した
図、第５図はサイリスタモータの各相電圧と、位置検出
器と、サイリスタ」ミニｌデータの各アームの点弧関係
との間の位相関係を示したグラフ、第６図は第！５図に
示したザイリスタコミＪデータの各アームの点弧関係を
示した図表である。 １・・・励磁電流調整手段、２・・・積分動作指令信号
発生器、３・・・積分回路、４・・・極性判別器、５・
・・電圧比較器、６・・・論理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期電動機の励磁器からの励磁電流が周期的に変動する
   励磁電流となるように調整する励磁電流調整手段と、こ
   の周期的に変動する励磁電流に応じて積分動作指令信号
   を発生する積分動作指令信号発生器と、前記周期的に変
   動する励磁電流によって誘起される前記同期電動機の各
   相巻線の誘起電圧を前記積分動作指令信号に基づいて積
   分する積分回路と、この積分回路の出力に基づいて前記
   各相巻線の誘起電圧の極性を判別する極性判別器と、前
   記積分回路の出力に基づいて前記各相巻線の誘起電圧の
   大小を判別する電圧比較器と、この電圧比較器および前
   記極性判別器の出力に基づいて前記同期電動機のロータ
   の位置を決定する論理回路とを備えていることを特徴と
   する同期電動機