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JPH06165561A - 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
JPH06165561A
JPH06165561A JP4316697A JP31669792A JPH06165561A JP H06165561 A JPH06165561 A JP H06165561A JP 4316697 A JP4316697 A JP 4316697A JP 31669792 A JP31669792 A JP 31669792A JP H06165561 A JPH06165561 A JP H06165561A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
synchronous motor
axis
detector
Prior art date
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Pending
Application number
JP4316697A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitaka Nakamura
利孝 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4316697A priority Critical patent/JPH06165561A/ja
Publication of JPH06165561A publication Critical patent/JPH06165561A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/32Determining the initial rotor position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期電動機の回転子位置を検出しベクトル制
御を行う場合、回転子の検出位置にずれが生じても自動
的に補正すること。 【構成】 同期電動機2のd軸電圧を検出する電圧検出
手段22と、同期電動機の電流から無負状態を検出し、無
負荷時のd軸電圧により回転子位置を補正した位置信号
を出力する位置演算手段5を設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期電動機をサイクロコ
ンバータやインバータ等の可変電圧、可変周波数電源で
駆動する際の同期電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期電動機を可変電圧、可変周波数で駆
動する方式には他励転流を用いた無整流子電動機やベク
トル制御を用いた駆動方式がある。このうちベクトル制
御は高性能な駆動が可能で、速い応答や精密な制御を要
する分野に適用されている。図4はこの種の従来装置を
示したものであり、1は電力変換器、2は三相同期電動
機、21は同期電動機の界磁巻線、3は位置検出器、4は
界磁用電力変換器、5は位置演算器、7は電流基準演算
器、9,10は増幅器、14は座標変換器、11,12は電流検
出器、13はdq軸電流演算器である。
【0003】同期電動機2の電機子電流と界磁電流を電
流検出器11,12で検出する。一方、位置検出器3と位置
演算器5では同期電動機の回転子磁極の位置を演算す
る。電流検出器11で検出した三相電機子電流は、dq軸
電流演算器13で位置演算器5からの位置信号とともにd
q軸上での電流検出値として演算される。電流基準演算
器7ではトルク指令T* と磁束指令Φ* および電動機定
数から電流基準値id * ,iq * および界磁電流基準i
f * を演算する。
【0004】演算された電流基準値は検出値と比較さ
れ、増幅器9によってdq軸の電圧基準値vd * ,vq
* として出力される。増幅器9は通常比例積分器により
構成される。この電圧基準値は位置演算器5の出力との
合成で三相巻線電圧vu * ,vv * ,vw * を得る。こ
の値は回転電気角周波数で変化する交流量となる。
【0005】一方同期電動機の界磁電流は基準値if *
と検出値とを比較し、その偏差に応じて増幅器10により
界磁電圧基準を得て、界磁用電力変換器4が駆動され
る。図3は図4で示した位置演算器5の詳細図であり、
61は位置変換器、62は加算器である。位置変換器61で
は、機械角を電気角に変換する、すなわち式(1)の演
算をする。 電気角=機械角*(p/2) ……(1) (但し、pは電動機ポール数) さらに、界磁磁極の位置と位置演算器の出力の0ポジシ
ョンが一致するように、オフセット量を加算する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、回転子の界磁
磁極の位置と、回転子に取り付けられた位置検出器の0
ポジションは一致せず、また、一致するように精度良く
取り付けることも困難である。したがって、検出信号側
で前述のようなオフセット量を加える操作をする。この
とき、基準となるのは界磁磁極の位置(中心点)であ
り、ベクトル制御を考慮するとき、それは界磁磁束の向
きとするほうが都合がよい。磁極の位置と、界磁磁束の
向きは理論的に一致する。
【0007】このように、界磁磁極の位置と、位置検出
器の0ポジションを一致させることを行うが、経年的に
両者がずれた場合、たとえば電動機と位置検出器の結合
部のずれ、あるいは、位置検出器自体の回転止めの取付
ずれが起こった場合、重大な影響を及ぼす。同期電動機
の磁束は式(2)、(3)の方程式で定まる。またトル
クは式(4)で与えられる。 Φd =Lad×(id +if )+la ×id ……(2) Φq =Laq×iq +la ×iq ……(3) T =Φd ×iq −Φq ×id ……(4) 通常同期電動機の場合、力率1にて最大トルクが得られ
るように設計されているため、図5に示すように電流i
と磁束Φは直交する。
【0008】ここで、機械的に1°ずれた場合、多極機
たとえば12極機では、電気的に6°ずれたことに相当す
る。この時のベクトル図を図6に示す。図6において
は、磁束Φは少なくなり、電流iと磁束Φの角度も90°
以上に開くため、トルクは約15%不足する。電動機の最
大出力により圧延を行うような鉄鋼プラントにおいては
問題となってくる。
【0009】本発明は上記欠点を改良するためになされ
たもので、センサーに機械的なずれが発生しても、制御
的に補正することが可能な同期電動機の制御装置を実現
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、dq軸電圧
検出器と無負荷検出器を設けて、無負荷時の電圧ベクト
ルにより、オフセット量を補正する。
【0011】
【作用】前述の問題点にて説明したような機械的なずれ
により、見かけ上の0ポイントが異なってしまう。無負
荷時の電圧ベクトルは本q軸方向になるのに対し、この
時は、q軸方向からずれてしまう。本発明では、無負荷
検出器により無負荷時の電圧ベクトルがq軸からずれた
分をオフセット量に補正することにより、機械的ずれを
補償することができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図1において20は電圧検出器、22はdq電圧演算器
であり、他の図4で示したものと同じ要素には同一番号
を付け説明を省略する。また、図2は図1で示した位置
演算器5の詳細図であり、64は増幅器、65は比較器、66
は切換器である。
【0013】比較器65は電動機の電流iによりある設定
レベルと比較し電流値が少ないときに無負荷と判定す
る。切換器66は比較器65の出力により無負荷と判定され
たとき接点を閉じる。電圧検出器20で検出した三相電機
子電圧は、dq軸電圧演算器22で位置演算器5からの位
置信号とともにdq軸上での電圧検出値として演算され
る。無負荷時では、vd は0となる。増幅器64は比例積
分増幅器で成り、無負荷時にvd と0を比較してvd
0になるようにオフセット補正量を出力する。これによ
り、機械的なずれが発生した場合でも、無負荷時の電圧
ベクトルがずれていることを検出し、これが0になるよ
うにオフセット量を補正するのでトルク不足などの問題
は解消される。
【0014】以上の説明により本実施例では、機械的ず
れが発生して界磁磁極位置と位置演算器の出力が異なっ
ても、電圧ベクトルによりずれを検出して補正するた
め、トルク不足などの問題はなく所望の電動機特性を出
力することができる。
【0015】
【発明の効果】以上の説明により本発明では、機械的ず
れが発生して界磁磁極位置と位置演算器の出力が異なっ
ても、電圧ベクトルによりずれを検出して補正するた
め、最大出力にて圧延を行うような過酷な用途にも適用
できる同期電動機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す要部構成図
【図2】上記実施例の位置演算器5の詳細図
【図3】従来装置の位置演算器の詳細図
【図4】従来装置の要部構成図
【図5】ベクトルid が磁極に一致したときのベクトル
【図6】ベクトルid が磁極からずれたときのベクトル
【符号の説明】
1…電力変換器 2…同期電動機 3…位置検出器 4…界磁用電力変換器 5…位置演算器 6…磁束演算器 7…電流基準演算器 9,10…増幅器 11,12…電流検出器 13…dq軸電流演算器 14…座標変換器 20…電圧検出器 22…dq軸電圧演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変電圧、可変周波数の電力を供給する
    電力変換器により三相同期電動機を駆動する同期電動機
    の駆動装置において、該同期電動機の電機子電流を検出
    する電流検出器、該同期電動機の回転子位置を検出する
    位置検出器、前記電流検出器からの電流を前記位置検出
    器からの信号により回転子の磁極と同一方向(d軸)と
    直行する方向(q軸)の成分を演算する電流演算器、界
    磁電流を検出する界磁電流検出器、磁束指令とトルク指
    令とからdq軸電流指令および界磁電流指令を演算する
    電流指令演算器、前記dq軸電流指令と前記電流演算器
    の電流との偏差に応じてdq軸上での電圧基準を演算す
    る電圧基準演算器、このdq軸電圧基準を電力変換器の
    三相電圧基準に変換する座標変換器により構成され、前
    記同期電動機の電圧を検出する電圧検出器と、前記電圧
    検出器からの検出電圧と前記位置検出器からの信号によ
    り回転子の磁極と同一方向(d軸)と直行する方向(q
    軸)の成分を演算する電圧演算器と、該同期電動機の無
    負荷状態を検出すると共に、前記回転子の0点と位置検
    出器の0点を合わせるオフセット量を、無負荷時の電圧
    ベクトルにより補正する手段を設けたことを特徴とする
    同期電動機の制御装置。
JP4316697A 1992-11-26 1992-11-26 同期電動機の制御装置 Pending JPH06165561A (ja)

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