KR100313970B1

KR100313970B1 - 영구자석형동기전동기의제어장치

Info

Publication number: KR100313970B1
Application number: KR1019980010878A
Authority: KR
Inventors: 데쓰야 니시오; 사토루 가토; 히로시 아라키
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1998-03-28
Publication date: 2002-08-09
Also published as: JP3678558B2; JPH11127600A; CN1065994C; CN1215945A; KR19990036461A

Abstract

영구자석형동기전동기를 PWM 제어하는 경우, 암 단락방지시간의 전압왜곡의 발생을 방지한다.

좌표변환수단(22)은 인버터(도시하지않음)의 출력전류(6a) 및 전동기(도시하지않음)의 각도데이터(8a)를 입력해서 토크전류귀한치(22b) 및 무효(여자)전류귀환치(22a)를 출력한다. 토크전류귀환치(22b)는 토크전류지령치 iq*과 맞추어 제어되고 무효전류귀환치(22a)는 무효전류지령치 id*과 맞추어 제어된다.

이때, 무효전류지령치 id*을 소정치 Kid에 설정하고, 인버터의 출력전류를 0이외의 값으로 하고, 상전압을 안정된 전위로 보존한다.

Description

영구자석형 동기전동기의 제어장치

본 발명은 영구자석형 동기전동기를 토크전류지령치와 무효전류지령치에 따라 펄스폭변조(PWM)제어하는 장치에 관한것이다.

도 1, 도 2, 도 4 및 도 13은 예를들면 일본국 특개평 4-69066호 공보에 기재된 것에 일부회로를 추가한 종래의 영구자석형 동기전동기의 제어장치를 표시하는 도면으로, 도 1은 전체구성도, 도 2는 전류제어연산수단의 하드웨어부분의 블록선도, 도 4는 동작설명도, 도 13은 전류제어연산수단의 소프트웨어부분의 블록선도이고, 도면중 동일부호는 동일부분을 표시한다.

상기 각도는 일부를 제외하고 본 발명에도 사용되므로 상세한 것은 후술하나 여기서는 요점만 설명하기로 한다.

3상교류전원 1의 교류는 콘버터(2)에서 직류로 변환되어서 인버터(4)에 입력된다. 인버터(4)는 PWM제어신호(12a),(12b)에 따라 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)가 온·오프해서, 직류를 3상 교류로 변환해서 영구자석형 동기전동기(7)을 구동한다.

인버터 4의 출력전류(6a) 및 전동기(7)의 각도 데이터(8a)는 전류제어연산수단(9)으로 귀환되고, 출력전류(6a)는 무효전류귀환치(22a) 및 토크전류귀환치(22b)의 2성분으로 분리된다.

무효전류귀환치(22a)는 무효전류지령제어수단(23c)으로 설정된 무효전류지령치 id*(=0)와 대조해서 제어되고, 토크전류귀환치(22b)는토크전류지령연산수단(24)으로 연산된 토크저뉴지령치 iq*와 대조해서 제어되고, 전압지령치(9a)로서 출력회로(12)에 송출된다.

한편 상전압검출회로(5)에서 검출된 상전압에 따라 상 및 하스위칭소자(4A),(4b)를 동시에 오프하는 단락방지시간 Td가 설정된다. 각부의 동작파형을 도 4에 표시한다.

상기와 같은 종래의 영구자석형 동기전동기의 제어장치에서는 단락방지시간 Td는 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)가 동시에 오프하는 기간이기때문에 전동기(7)에 흐르는 전류 iu가 0부근에서는 도 4(e)에 표시하는바와 같이 상전압 Vu가 확립되지 않고, 불안정한 전위가 된다. 이 현상이 일어날 때의 상전압검출회로(5)의 출력신호의 상태를 도 4(f)에 표시한다.

이 때문에, 전동기(7)에 전압왜곡의 영향이 나타나고, 전동기(7)의 회전에 불균형이 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기위해 된것으로, 전동기에 흐르는 전류파형의 왜곡을 없이하고, 전동기를 원활하게 회전할 수 있도록한 영구자석형 동기 전동기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1발명에 관한 영구자석형 동기전동기의 제어장치는 전동기전류를 토크전류와 무효전류로 분리해서 제어하는 경우, 무효전류지령치를 제어하도록 한 것이다.

또, 제 2 발명에 관한 영구자석형 동기전동기의 제어장치는 제 1발명에서 무효전류지령치를 전도기의 계자를 강화하는 방향으로 흐르도록 한 것이다.

또, 제 3 발명에 관한 영구자석형 동기전동기의 제어장치는 제 1∼제 3 발명의 것에서 토크 전류귀환치가 제 1 소정치 이하일 때는 무효전류지령치를 제 2소정치에 설정하고 토크전류귀한치가 제 1 소정치보다도 클때는 무효전류지령치를 0에 설정하도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1 및 종래의 영구자석형 동기 전동기의 제어장치를 표시하는 전체구성도.

도 2는 도 1의 전류제어연산수단의 하드웨어부분의 블록선도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1을 표시하는 전류제어연산수단의 소프트웨어 부분의 블록선도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1 및 종래의 영구자석형 동기전동기의 제어장치를 표시하는 동작설명도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2를 표시하는 전류제어연산수단의 소프트웨어 부분의 블록선도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2를 표시하는 무효전류지령 제어동작 플로차트.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3을 표시하는 전류제어연산수단의 소프트웨어부분의 블록선도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 3을 표시하는 무효전류지령제어동작플로차트.

도 9는 본 발명의 상기의 형태 4를 표시하는 무효전류지령제어동작플로차트.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 4를 표시하는 토크전류귀환치 및 무효전류지령치 곡선도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 5를 표시하는 무효전류지령제어동작플로차트.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 5를 표시하는 토크전류귀한치 및 무효전류지령치곡선도.

도 13은 종래의 영구자석형 동기전동기의 제어장치의 전류제어연산수단의 소프트웨어부분의 블록선도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

4. 인버터, 4A. 상스위칭소자,

4B. 하스위칭소자, 5. 상전압검출회로,

6. 전류검출기, 6a. 인버터출력전류,

7. 영구자석형동기전동기, 8. 인코더,

8a. 각도데이터, 9. 전류제어연산수단,

10. 단락방지시간보정수단, 11. 단락방지시간작성수단,

12. 출력수단, 22. 좌표변한수단,

22a. 무효전류귀환치, 22b.토크전류귀환치,

23,23A,23B. 무효전류지령제어수단, 24. 토크전류지령연산수단,

28. 무효전류제어연산수단, 29. 토크전류제어연산수단,

id*. 무효전류지령치, iq*. 토크전류지령치,

Iu. 인버터 출력전류.

실시의 형태 1

도 1∼도 4는 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 도면으로, 도 1은 전체구성도, 도 2는 전류제어연산수단의 하드웨어부분의 블록선도, 도 3은 마찬가지로 소프트웨어부분의 블록선도, 도 4는 동작설명도이고, 도면중 동일 부호는 같은 부분을 표시한다. (아래의 실시의 형태도 같음)

도 1에서, 1은 3상교류전원, 2는 트랜지스터 및 다이오드로 구성된 3상교류 전원 1의 교류를 직류로 변환하는 콘버터, 3은 콘버터(2)의 출력측에 접속된 평할콘덴서, 4는 평할콘덴서(3)에 접속된 3상교류로 변환하는 인버터로, 1상에 대해 직렬로 접속된 상스위칭 소자(4A) 및 하스위칭소자(4B)와 이들에 병렬로 접속된 플라이 휠 다이오드(4a),(4b)로 구성되어있다.

5는 전류제어저항(5A),(5B) 및 포토커플러(5C)로 구성되고 상전압 Vu를 검출하는 상전압검출회로, 6은 인버터(4)의 출력전류(6a)를 검출하는 전류검출기, 7은 인버터(4)의 출력측에 접속된 영구자석형 동기전동기, 8은 전동기(7)의 각도데이터(8a), 즉 속도를 출력하는 인코더, 9는 전류(6a) 및 각도데이터(8a)를입력해서 연산해 전압지령치(9a)를 출력하는 전류제어연산수단이다.

10은 상전압검출회로(5)로 검출된 상전압 Vu를 입력하고 이 입력신호에 따라 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)를 동시에 오프하는 안락방지시간 Td를 보정해서 출력하는 단락방지시간 보정수단, 11은 단락방지시간보정수단(10)의 출력에 따라 최적한 단락 방지시간 Td를 설정하는 단락방지시간작성수단, 12는 전류제어연산수단(9) 및 단락방지시간작성수단(11)에 접속되고 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)에 PWM(펄스폭변조)제어신호(12a),(12b)를 출력하는 출력회로이다.

도 2에서 15는 CPU, 16은 전류제어연산프로그램이 저장된 ROM, 17은 RAM, 18은 인버터(4)의 출력전류(6a)가 입력되는 아날로그 스위치, 19는 아날로그스위치(18)에 접속된 A/D변환기, 20은 각도데이터(8a)가 입력되는 인코더게이트어데이로 이들의 소자 15∼17, 19, 20 및 출력회로 12는 서로 접속되어 있다.

도 3에서 21은 각도데이터(8a)로부터 그 정현함수 및 여현함수를 연산하는 정현·여현함수 연산수단, 22는 인버터(4)의 출력전류(6a) 및 정현·여현함수 연산수단(21)의 출력신호를 입력해서 3상교류를 2축직류로 변환하고, 무효전류귀환치(22a) 및 토크전류귀환치(22b)를 출력하는 좌표변환수단, 23은 무효전류지령치 iq*로서 소정치 Kid를 부여하는 무효전류지령제어수단, 24는 속도지령치와 실속도로부터 토크 전류지령치 id*를 연산하는 토크전류지령 연산수단이다.

25, 26은 가산수단, 27은 무효전류귀환치(22a) 및 토크전류 귀환치(22b)를 입력하고, 이들의 상호작용에 의해 발생하는 오차를 보상하는 간섭전압보상수단,28은 가산수단(25)에 접속된 무효전류제어 연산수단, 29는 가산수단(26)에 접속된 토크전류제어 연산수단(30),(31)은 가산수단, 32는 가산수단(30),(31) 및 정현·여현함수 연산수단(21)에 접속되어 2축직류를 3상교류로 변환해서 전압지령치(9a)를 출력하는 좌표변환수단이다.

다음에, 본 실시의 형태의 동작을 설명한다.

또, 인버터(4)의 3상은 어느것이나 같은 구성이므로, 1상(∪상)에 대해서만 설명한다. 3상교류전원(1)의 교류는 콘버터(2)에서 직류로 변환되고, 평활콘덴서(3)에서 평활되어서 인버터(4)에 입력된다. 인버터(4)는 출력회로(12)로 부터 입력되는 PWM제어신호(12a),(12b)에 따라 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)가 온·오프해서, 직류를 3상교류로 변환해서 영구자석형 동기전동기(7)에 공급해서 이를 구동한다.

전류검출기(6)에서 검출된 출력전류(6a)와 인코더(8)에서 검출된 각도데이터(8a)는 귀환되어서 전류제어 연산수단(9)에 입력된다. 그리고, 출력전류(6a)는 좌표변환수단(22)에 입력되고, 각도데이터(8a)는 정현, 여현함수 연산수단(21)을 통해서 정현함수 및 여현함수가 연산되어, 좌표변화수단(22)에 입력되어, 무효전류 귀환치(22a) 및 토크전류귀환치(22b)가 출력된다.

무효전류지령 제어수단(23)으로부터 공급되는 무효전류지령치 id*=소정치 Kid와 무효전류귀환치(22a)는 가산수단(25)에서 대조되어, 그 편차가 무효전류제어 연산수단(28)에 입력되어서 상기 편차가 0이 되도록 제어된다. 또, 토크 전류지령연산수단(24)에서 연산된 토크 전류지령치 iq*와 토크전류귀환치(22b)는가산수단(26)으로 비교되고, 그 편차가 토크전류제어 연산수단(29)에 입력되어서 상기 편차가 0이 되도록 제어된다.

무효전류제어 연산수단(28)의 출력과 토크전류제어 연산수단(29)의 출력 및 간섭전압보상수단(27)의 출력은, 각각 가산수단(30),(31)에서 대조된 후 좌표변환수단(32)에 입력되어, 3상교류로 변환되어서 전압지령치(9a)가 된다.

한편, 상전압검출회로(5)는 포토커플러(5c)를 통해서 ∪상의 상전압 Vu를 검출하고, 그 입력신호에 따라, 단락방지시간보정수단(10)은 상 및 하스위치소자(4A),(4B)를 동시에 오프하는 단락방지시간 Td (도 4)를 보정한다. 그리고, 단락방지시간작성수단(11)으로 최적한 단락방지시간신호(11a)를 설정한다.

출력회로(12)는 전류제어연산수단(9)으로 연산된 전압지령치(9a)와 단락방지시간작성수단(11)으로 설정된 단락방지시간(11a)을 입력하고, PWM제어신호(12a),(12b)를 출력해서, 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)를 온·오프제어한다.

다음에, 이 실시의 형태의 동작을 종래 장치를 포함해서 도 4로 설명한다. 도 4(a)는 이상 인버터의 출력상전압, 도 4(b)는 상스위칭소자(4A)가 온하고, 하스위칭소자(4B)가 오프해있고, 출력전류 Iu가 도시하는 방향으로 흐르고 있는 상태로 상스위칭소자 4A가 오프해서 단락방지시간(Td)로 이행하는 경우의 상스위칭소자의 동작신호, 도 4(C)는 하스위칭소자(4B)가 온하고, 전류 Iu가 도시하는 방향으로 흐르고 있는 상태에서, 상스위칭소자(4A)가 오프해 있고 하프라이 휠 다이오드(4b)가 전동기(7)에 의한 유도전류를 통해있는 상태로부터 하스위칭소자(4B)가 오프해서단락방지시간 Td로 이행하는 경우의 하스위칭소자의 동작신호를 표시한다.

도 4(d)는 이때의 상전압 Vu를 표시한다.

단락방지시간 Td는 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)가 동시에 오프하는 기간이기 때문에, 종래 장치에서는 전동기(7)에 흐르는 전류가 0부근에서는, 상전압 Vu의 전위가 확립되지 않고, 도 4(C)에 표시하는 바와같은 불안정한 값이 된다. 이때문에 상 및 하스위칭소자(4A),(4B)의 온·오프의 검출치를 수 10V로 하고있는 경우에는, 불안정전압이 발생하는 단락방지시간 Td에서, 양소자(4A),(4B)의 온·오프는 거의 온이라고 판단되어 버리고, 상전압검출회로(5)의 출력은 도 4(f)와 같이된다.

이 실시의 형태에서는 무효전류지령치 id*에 소정치 Kid를 부여하고 있으므로, 예컨데 토크전류지령치 iq*가 0이 되어도 무효전류는 계속홀더 그만큼 출력전류 Iu가 0근방이 되는 일은없다. 따라서, 상전압 Vu의 전위도 확립되어, 도 4(d)에 표시하는 파형이 되고, 상전압 검출회로(5)의 출력은 도 4(a)에 표시하는 파형이 되고 안정된 단락 방지시간 Td를 얻는것이 가능해진다.

또, 이때의 전동기(7)의 자계측의 자속은 영구자석에 의한것과, 여자전류 성분, 즉 무효전류성분에 의한것의 합성이 된다. 이경우 전자에 대해서 후자는 충분히 작으므로, 전동기 계자는 영구자석에 의한 자속에 무효전류성분에 의한 자속이 중첩되어 강한 계자가 된다. 그리고, 전동기(7)가 회전속도제어되어 있는 경우는 토크전류는 더욱 증가하도록 작용하나 그 영향은 적다.

즉, 전동기(7)가 회전속도제어되고 있는 경우에는 주입하는 무효전류성분의 전류방향을 강한 계자측으로 하므로써, 토크전류성분도 자동적으로 증가하므로, 주입해야 할 무효전류성분의 절대치를 작게 설정할 수가 있다.

즉, 전동기의 기본관계식은,

N = E / K∮ = IR / K∮

로 표시된다. 여기에 N은 회전속도, E는 전압, K는 정수, ∮는 자속, I는 전류, R는 권선저항이다.

상식에서, 회전속도 N을 일정으로 했을 때, 자속 ∮를 증가하면 전류 I는 증가한다.

실시의 형태 2

도 5 및 도 6은 이 발명의 제 4 및 제 5 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 도면으로, 도 5는 전류제어 연산수단의 소프트웨어부분의 블록선도, 도 6은 무효전류지령 제어동작플로차트이다.

또, 도 1, 도 2 및 도 4는 실시의 형태 2에도 공용한다.

도 5에서, 23A는 토크전류귀환치(22b)를 입력해서 무효전류지령치 id*를 제어하는 무효전류지령 제어수단이고, 이 이외는 도 3과 같다.

다음 이 실시의 형태의 동작을 도 6을 참조해서 설명한다. 스텝 S1에서 토크전류귀한치(22b)가 제 1 소정치 Kiq 보다도 큰가를 판단하고, 크면 스텝 S2에서 무효전류지령치 iq*를 0에 설정한다. 또, 제 1 소정치 Kiq 이하이면, 스텝 S3에서 무효전류지령치 id*를 제 2소정치 Kid에 설정한다.

이와같이, 토크전류귀환치(22b)가 0에 가까울 때, 즉 제 1 소정치 Kiq이하일때만, 무효전류를 주입해서 출력전류 Iu가 0근방의 값이안되도록 하고 있다.

따라서, 필요시 이외는 여분의 무효전류는 흘리지 않고, 전동기(7)의 온도상승을 방지하고, 전동기(7)의 운전효율을 향상하는 것이 가능해진다. 또, 실시의 형태 2에서는, 출력 전류(6a)를 토크 전류성분과 무효전류성분으로 분리한 후, 토크전류귀환치(22b)에서 무효전류의 주입을 판단하고 있으나, 분리하기전의 출력전류(6a)자체로 전류 0근방을 검출해서 무효전류성분의 주입을 판단해도 같은 효과를 얻는 것이 가능해진다. (도시생략)

실시의 형태 3

도 7 및 도 8은 본 발명의 제 6 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 도면으로, 도 7은 전류제어 연산수단의 소프트웨어 부분의 블록선도, 도 8은 무효전류지령제어동작 플로차트이다.

또, 제 1, 제 2도 및 도 4는 실시의 형태 3에도 공용된다. 도 7에서 23B는 토크전류지령치 iq*를 입력해서 무효전류지령치 id*를 제어하는 무효전류지령제어수단이고, 이 이외는 도 3과 같다.

다음, 이 실시의 형태의 동작을 도 8을 참조해서 설명한다.

스텝 S5에서 토크전류 지령치 iq*가 제 3 소정치 Kiq보다도 큰가를 판단하고, 크면 스텝 S2에서 무효전류지령치 id*를 0에 설정한다. 또, 제 3 소정치 Kiq 이하이면 스텝 S3에서 무효전류지령치 id*를 제 2 소정치에 설정한다.

실시의 형태 2에서는 실제의 전동기전류를 감시해서 이것이 0에 근접했을 때에 무효전류를 흘리도록 하였으나, 여기서는 토크전류지령치 iq*를 감시해서, 이것이 0에 가까울때에 무효전류를 흘리도록 하였으므로, 환언하면 0이 되는 것을 예측해서 무효전류를 주입하는 것이다.

이 경우, 전류치가 아니고 지령치로 주입을 판단하고 있으므로, 예를들면 실시의 형태 2에서 설명한 바와같이, 전동기전류치에 의해 무효전류의 주입을 판단하는 경우에는, 전동기전류치가 소정치이하로되어 무효전류를 주입하고 합성한 전류가 흐르게 되면 소정치보다도 커져 주입이 정지되는 동작이 반복된다.

즉, 주입의 유무가 반복발생해서, 소위발진 상태가 되나, 지령치로 주입을 판단함으로써, 이 발진을 방지할 수가 있게된다.

실시의 형태 4

도 9 및 도 10은 이 발명의 제 7 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 도면으로, 도 9는 무효전류지령제동작플로차트, 도 10은 토크전류귀환치 및 무효전류지령치곡선도이다.

또, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4 및 도 5는 실시의 형태 4에도 공용한다.

다음 이 실시의 형태의 동작을 설명한다.

스텝 S1에서 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq 보다도 큰가를 판단하고, 크면 스텝 S11에서 플래그 Fid가 「1」인가를 판단한다.

스텝 S15에서 후술하는 바와같이 도 10의 시각 T₁이전은 플래그 Fid는 「0」이므로, 스텝 S2로 진행하고 무효전류지령치 id*를 0에 설정하고 스텝 S14에서 플래그 Fid를 「0」에 설정한다.

시각 T₁에서 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq 이하가 되면, 스텝 S1에서 스텝 S15로 진행 플래그 Fid를 「1」에 설정한다.

스텝 S16에서 무효전류지령치 id*가 제 2 소정치 Kid이상인가를 판단한다. 아직 제 2 소정치 Kid에는 달하고있지 않으므로, 스텝 S17에서 무효전류지령치 id*에 미소치 △id*를 연산극기마다에 가산함으로써 무효전류지령치 id*는 소정의 경사(1차 지연)에서 점증한다. 이 결과 무효전류지령치 id*가 제 2 소정치 Kid에 달하면 그 상태가 유지된다.

시각 T₂에서 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq보다 커지면, 스텝 S1→S11→S12로 진행하고 무효전류지령치 id*가 0 이하인가를 판단한다. 아직 제 2 소정치 Kid를 유지하고 있으므로, 스텝 S13에서 무효전류지령치 id*로부터 미소치 △id*를 연산주기마다 감산하므로써, 무효전류지령치 id*는 소정의 경사로 점감된다.

이 결과, 무효전류지령치 id*가 0 이 되면, 스텝 S12→S2로 진행하고, 무효전류지령치 id*가 0으로 설정해, 스텝 S14에서 플래그 Fid를 「0」에 설정한다.

또, 상기는 도 5와 같이, 토크전류귀환치(22b)를 감시해서 무효전류지령치 id*를 제어할 때를 설명하였으나, 도 7과 같이 토크전류지령치 iq*를 감시해서 무효전류지령치 id*를 제어하는 경우에도 적용가능하다. 또, 전동기 전류(6a)를 감시해서 무효전류지령치 id*를 제어하는 경우에도 적용가능하다.

이와같이, 실시의 형태 2 및 실시의 형태 3에서, 무효전류를 주입할 때 스텝적으로 지령을 내면 제어계의응답성에 따라서는 전동기(7)의 토크에 영향을 주어,그 결과 회전방향성분의 진동이 발생되는 일이있다.

즉, 무효전류로서 소정치를 한번에 가하는것은, 제어계의 입력을 급격하게 변화시키게되어, 그 변화에 응답하기위해 전동기(7)의 회전속도에 변동이 생기는 일이있다.

여기서는 무효전류를 주입할 때는 램표입력으로하고, 진동발생을 억제하고, 회전을원활하게 하는것이 가능해진다.

또, 무효전류의 주입으로 영구자석의 자속외에 무효전류에 의한 자속으로 전동기 계자가 변화하게되어, 회전속도제어계에서, 회전속도가 기준지령이 되기 때문에, 토크전류변화, 즉 토크전류제어계가 충분히 추종할 수 있는 값이 될수 있는것이 바람직하다.

실시의 형태 5

도 11 및 도 12 는 이 발명의 제 8 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 도면으로, 도 11은 무효전류지령치곡선도이다.

또, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5는 실시의 형태 5에도 공용한다.

또, 이 실시의 형태의 동작을 설명을 한다.

스텝 S1으로 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq 보다도 큰가를 판단하고, 크면 스텝 S11에서 플래그 Fid가 「1」인가를 판단한다. 도 12의 시각 T₁이전은 플래그 Fid는 「0」이므로, 스텝 S22로가 플래그 Fid를 「0」에 무효전류지령치 id*를 0에 설정한다.

시각 T₁에서 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq이하가 되면, 스텝 S1에서 스텝 S15로 진행하고, 플래그 Fid를 「1」에 설정한다. 스텝 S23에서 무효전류지령치 id*를 제 2 소정치 Kid에 설정해서 이를 유지한다. (무효전류지령치 id*의 상승은 기술한 바와같이 점증시키나 설명은 생략한다.)

시각 T₂에서 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq보다도 커져있으면, 스텝 S1→S11→S21로 진행하고, 토크전류귀환치(22b)가 제 4 소정치 Kiq max보다 큰가를 판단하고, 제 4소정치 Kiq max이하이면 스텝 S23에서 무효전류지령치 id*를 제 2 소정치 Kid에 설정한다.

제 4 소정치 Kiq max보다도 크면, 스텝 S22에서 플래그 Fid를 「0」에 무효전류지령치 id*를 0에 설정한다.

즉, 플래그 Fid가 「1」의 구간에서는, 토크전류귀환치(22b)가 제 1 소정치 Kiq보다도 커져도, 스텝 S1→S11→S21로 진행해 토크전류귀환치(22b)가 제 4 의 소정치 Kiq max보다도 크게되지 않는 한, 무효전류지령치 id*는 0이 안된다.

이와같이, 무효전류지령치 id*를 부여해, 이를 0으로 되돌릴 때까지를 제 4 소정치 Kiq max로 판단하기 때문에 상전압의 전위가 확립하고, 전류파형의 왜곡을 교정하고, 전동기(7)의 진동을 억제하는 것이 가능해진다.

즉, 무효전류를 주입하면, 토크전류지령치 jq*에도 영향을 주어 경우에 따라서는 토크전류지령치 iq* 또는 토크전류자신이 증가해서 제 1 소정치 Kiq를 끼고 무효전류의 주입이 계속되어 소위 발진상태를 일으키는 것이 염려된다.

또, 전류검출기(6)의 출력전류(6a)를 토크전류와 무효전류로 분리해서, 전자에서 무효전류의 주입을 판단하고 있으나, 이를 전동기 전류자체로 판단하는 것도 생각되나, 이 경우, 무효전류의 주입으로 즉시 제 1 소정치 Kiq를 초과하는 경우도 있고, 무효전류의 주입이 단속되어 소위 발진상태를 일으킬 때도 있다. 여기서는 주입조건에 히스테리시스성을 갖게함으로써, 발진을 방지하도록 하고있다.

이상 설명한 바와같이 이 발명의 제 1 발명에서는 무효전류지령치를 제어하도록 하였으므로, 인버터의 출력 전류가 0이 되는 일이 없고, 상전압의 전위도 확립하고, 전류파형의 왜곡이 없고, 전동기의 진동을 억제할 수가 있다.

또, 제 2 발명에서는 무효전류지령치를 전동기의 계자를 강화하는 방향으로 흐르게 하였기 때문에 주입해야할 무효전류성분의 절대치를 작게할 수가 있다.

또, 제 3의 발명에서는 코트전류귀환치가 제 1 소정치이하일 때는 무효전류지령치를 제 2 소정치로 설정하고, 토크전류귀환치가 제 1 소정치보다도 클때는 무효전류지령치를 0에 설정하도록 하였기에 인버터의 출력전류가 0근방이 되는 것을 방지해서 전동기의 진동을 억제할 수 있는 동시에 필요시이외는 무효전류를 흘리지 않고, 전동기의 온도상승을 방지하고, 전동기의 운전효율을 향상할 수가 있다,

Claims

직렬로 접속된 스위칭소자로 구성되고 이들 스위칭소자가 서로 시간 지연을 갖도록 해서 교대를 제어되는 인버터와 이 인버터에 접속된 영구자석형 동기전동기를 갖고, 상기 전동기에 흐르는 토크전류를 토크전류지령치와 토크전류귀환치를 대조해서 제어하며, 상기 전동기를 펄스폭변조제어하는 장치에서, 상기 전동기의 계자를 강화하는 방향으로 흐르도록 상기 무효전류지령치를 제어하는 무효전류지령제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영구자석형 동기전동기의 제어장치.
제 1 항에 있어서,

무효전류지령제어수단을 토크전류귀환치가 제 1 소정치이하일 때는 무효전류지령치를 제 2 소정치에 설정하고 상기 토크전류귀환치가 상기 제 1 소정치보다도 클때는 상기 무효전류지령치를 0에 설정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 영구자석형 동기전동기의 제어장치.