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JPS5931316B2 - Synchronous motor control device - Google Patents

Synchronous motor control device

Info

Publication number
JPS5931316B2
JPS5931316B2 JP52038572A JP3857277A JPS5931316B2 JP S5931316 B2 JPS5931316 B2 JP S5931316B2 JP 52038572 A JP52038572 A JP 52038572A JP 3857277 A JP3857277 A JP 3857277A JP S5931316 B2 JPS5931316 B2 JP S5931316B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
speed
synchronous motor
field
signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
JP52038572A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53124720A (en
Inventor
吉章 田村
和敏 三浦
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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 Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP52038572A priority Critical patent/JPS5931316B2/en
Publication of JPS53124720A publication Critical patent/JPS53124720A/en
Publication of JPS5931316B2 publication Critical patent/JPS5931316B2/en
Expired legal-status Critical Current

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、力率をほぼ1とすると共に端子電圧をほぼ
一定に制御できるように構成した同期電動機制御装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a synchronous motor control device configured to maintain a power factor of approximately 1 and to control terminal voltage approximately constant.

従来、鉄鋼の圧延機やセメントのギアレスドライブの駆
動には、直流電動機が用いられている。
Conventionally, DC motors have been used to drive steel rolling mills and cement gearless drives.

その駆動特性は、始動時から基底速度ωbまでは、速度
ωに比例し、基底速度ωb以上では一定な端子電圧Vt
の特性が要求されている。このように直流電動機を使用
する場合には、整流子、ブラシ等の保守点検が常時必要
となる欠点がある。そこで、直流電動機の代わりに直流
電動機とほぼ同じ特性を有する同期電動機で駆動するこ
とが考えられている。しかし、同期電動機を単に従来の
速度制御方式で駆動すると、端子電圧Vtが速度ωに比
例し、電機子を流れる電流Iが、電機子巻線に誘起され
る電圧凡と同相となつてしまうため、力率が悪くなつて
しまう欠点がある。本発明はこのような事情に鑑みてな
されたもので、その目的は基底速度では速度に比例した
駆動特性を有し、基底速度を越えると速度に無関係に端
子電圧をほぼ一定に制御が行なえる同期電動機制御装置
を提供するものである。
Its drive characteristic is proportional to speed ω from the time of startup to base speed ωb, and constant terminal voltage Vt above base speed ωb.
characteristics are required. When a DC motor is used in this way, there is a drawback that maintenance and inspection of the commutator, brushes, etc. are always required. Therefore, it has been considered to use a synchronous motor having almost the same characteristics as a DC motor instead of a DC motor. However, if a synchronous motor is simply driven using the conventional speed control method, the terminal voltage Vt will be proportional to the speed ω, and the current I flowing through the armature will be in phase with the voltage induced in the armature winding. , the disadvantage is that the power factor deteriorates. The present invention was made in view of these circumstances, and its purpose is to have a drive characteristic proportional to the speed at the base speed, and to control the terminal voltage to be almost constant regardless of the speed when the base speed is exceeded. A synchronous motor control device is provided.

以下、本発明の詳細を図面を参照しながら説明する。Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例として三相同期電動機を駆
動制御する回路を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit for driving and controlling a three-phase synchronous motor as an embodiment of the present invention.

第2図は、第1図中要部の具体的構成を示すプロツク図
である。第3図は、同期電動機を力率=1で駆動した場
合の電圧、電流、磁束の関係を示すベクトル図であり、
aは力行、bは回生を示している。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the main part in FIG. 1. FIG. 3 is a vector diagram showing the relationship between voltage, current, and magnetic flux when a synchronous motor is driven with a power factor of 1.
A indicates power running, and b indicates regeneration.

ただし、ベクトル図は抵抗分を無視し、また同期電動機
の界磁を円筒型とした場合を示している。第4図は、力
率制御に使用する関数発生器FGの動作特性を示す特性
図である。
However, the vector diagram shows the case where the resistance component is ignored and the field of the synchronous motor is cylindrical. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the operating characteristics of the function generator FG used for power factor control.

これら図面を参照して本発明の基本原理を説明する。The basic principle of the present invention will be explained with reference to these drawings.

第3図における同期電動機の各部の電圧と磁束及び速度
ωの関係は、一般に次式で表わされる。端子電圧Vt−
Kφω ・・・1)漏れリアクタン
ス降下Xt=K(1)tω ・・・2)同期リアクタン
ス降下1XS=K(1)aω ・・・3)横軸磁束φ5
=?+φt ・・・4)界磁による誘起電
圧EO=K(!)fω ・゜・5)内部誘起電圧
V,=Kφiω ・・・6)主磁束φ=φ
f+φ2 ・・・7)漏れリアクタン
スXt=ωLt・・・8)同期リアクタンスXs−ωL
s・・・9)ただし、速度=ω、界磁磁束=φf1電流
=、内部合成磁束=φi(=φf+φa)、電機子反作
用に基づく発生磁束=φa1漏れ磁束=φt1比例係数
=K1端子電圧t(ψと誘起電圧EO(φf)の位相差
=θで表わしている。
The relationship between the voltage, magnetic flux, and speed ω of each part of the synchronous motor in FIG. 3 is generally expressed by the following equation. Terminal voltage Vt-
Kφω ...1) Leakage reactance drop Xt=K(1)tω ...2) Synchronous reactance drop 1XS=K(1)aω ...3) Horizontal axis magnetic flux φ5
=? +φt ...4) Induced voltage EO by field = K (!) fω ・゜・5) Internal induced voltage V, = Kφiω ...6) Main magnetic flux φ=φ
f+φ2...7) Leakage reactance Xt=ωLt...8) Synchronous reactance Xs-ωL
s...9) However, speed = ω, field magnetic flux = φf1 current =, internal composite magnetic flux = φi (=φf + φa), magnetic flux generated based on armature reaction = φa1 leakage magnetic flux = φt1 proportional coefficient = K1 terminal voltage t (It is expressed as phase difference between ψ and induced voltage EO (φf) = θ.

先ず、端子電圧Vtを一定に制御する為の理論的説明を
行なう。
First, a theoretical explanation will be given for controlling the terminal voltage Vt to be constant.

端子電圧Vtは上記第(1)式に示すように磁束φによ
つて決定される。端子電圧Vtを、第4図に示すように
基底速度ωbまでωに比例し、基底速度ωb以上で一定
にするためには、速度ωを入力として関数発生器により
その出力としての磁束φを基底速度ωbまでは一定とし
基底速度ωb以上では磁束φ=Vt/Kωで、磁束φが
速度ωに反比例するように構成すれば良い。次に電動機
の力率を1に制御する為の理論的説明を行なう。土述し
たように磁束φは関数発生器で求められる。一方磁束φ
2は上記第(2)式、第(3)式)第(4)式からφ5
=I(LS+Lt)/Kとして求まる。磁束φ5と磁束
φからベクトル的に界磁磁束φfを求めるとφf=t〜
〒27となり、位相差θの関数であるSlNθ及びCO
Sθは、各々SlNθ=φ7φF,COSθ=φ/φf
として求まる。又、界磁磁束φfの信号により実際界磁
磁束を発生するための界磁電流指令1fRは、磁気飽和
を無視すれば、IfR−K・φfとなる。次に、同期電
動機のU相、V相、W相の電機子巻線に誘起される各電
圧E。と同期した基準正弦波SiNωtとこれより位相
的に90度進んだ基準余弦波COSωt1さらに上述し
たように求められたCOSθとSiNθから、SiNθ
・COs(!)t+COsθ・SiNωt=SiN(ω
t+θ)が求められ、端子電圧Vtと同相の電流基準信
号SiN(ωt+θ)が得られることになる。次に第1
図に示した本発明の一実施例について説明する。第1図
は3相2極の同期電動機を駆動する例を示すもので、図
中1は3相同期電動機を、2はその回転子の界磁を、ま
た3U,3V,3Wは各相の電機子巻線を示している。
The terminal voltage Vt is determined by the magnetic flux φ as shown in equation (1) above. In order to make the terminal voltage Vt proportional to ω up to the base speed ωb and constant above the base speed ωb as shown in Fig. 4, the magnetic flux φ as the output is changed to the base using a function generator using the speed ω as an input. It may be configured such that the magnetic flux φ is constant up to the speed ωb and is inversely proportional to the speed ω, with the magnetic flux φ=Vt/Kω above the base speed ωb. Next, a theoretical explanation will be given for controlling the power factor of the electric motor to 1. As mentioned above, the magnetic flux φ is obtained by a function generator. On the other hand, magnetic flux φ
2 is φ5 from the above equations (2), (3)) and (4).
It is determined as =I(LS+Lt)/K. If we calculate field magnetic flux φf vectorially from magnetic flux φ5 and magnetic flux φ, φf=t~
〒27, and SlNθ and CO which are functions of phase difference θ
Sθ is SlNθ=φ7φF, COSθ=φ/φf, respectively.
It can be found as Further, the field current command 1fR for actually generating the field magnetic flux by the signal of the field magnetic flux φf becomes IfR-K·φf if magnetic saturation is ignored. Next, each voltage E induced in the U-phase, V-phase, and W-phase armature windings of the synchronous motor. From the reference sine wave SiNωt which is synchronized with the reference sine wave SiNωt and the reference cosine wave COSωt1 which is 90 degrees ahead of this in phase, and from the COSθ and SiNθ obtained as described above, SiNθ
・COs(!)t+COsθ・SiNωt=SiN(ω
t+θ) is obtained, and a current reference signal SiN(ωt+θ) which is in phase with the terminal voltage Vt is obtained. Next, the first
An embodiment of the present invention shown in the figures will be described. Figure 1 shows an example of driving a 3-phase, 2-pole synchronous motor. In the figure, 1 indicates the 3-phase synchronous motor, 2 indicates the field of its rotor, and 3U, 3V, and 3W indicate each phase. The armature winding is shown.

しかして、上記各電機子巻線3U,3V,3Wは電力変
換装置であるサイクロンコンバータ本体4の出力端に接
続されている。
Each of the armature windings 3U, 3V, and 3W is connected to an output end of a cyclone converter main body 4, which is a power conversion device.

上記サイクロンコンバータ本体4は、上記各電機子巻線
3U,3V,3Wにそれぞれ独立に入力を供給可能なU
相コンバータ4U,V相コンバータ4VおよびW相コン
バータ4Wから構成されている。なお、上記各コンバー
タ4U,4V,4Wはそれぞれ等しく形成されたもので
、その能動素子としてサイリスタを用いよく知られてい
るように3相ブリツジ回路を逆並列に接続したもので3
相一単相変換可能に形成されたものである。そして、上
記各コンバータ4U,4V,4Wの入力端はそれぞれ3
相交流電源EPに接続されており、またゲート制御装置
5からの信号によつてその導通が制御されるようになつ
ている。上記制御装置5は前記各コンバータ4U,4V
,4Wをそれぞれ独立に制御するU相ゲート制御回路5
U,V相ゲート制御回路5VおよびW相ゲート制御回路
5Wから構成されている.上記各相ゲート制御回路5U
,5V,5Wは、それぞれ等しく構成されたもので、前
記各電機子巻線3U,3,3Wに流れる電流を変流器3
1U,31V,31W及び電流検出器32U,32V,
32Wによつて変換してびた信号と後述する演算回路6
の出力信号とを入力として、前記各コンバータ4U,4
V,4Wを連続式でかつ電流制御形に制御するように構
成される。
The cyclone converter main body 4 includes a U that can independently supply input to each of the armature windings 3U, 3V, and 3W.
It is composed of a phase converter 4U, a V-phase converter 4V, and a W-phase converter 4W. The above converters 4U, 4V, and 4W are each formed equally, and use a thyristor as an active element, and as is well known, three-phase bridge circuits are connected in antiparallel.
It is formed so that phase-to-single phase conversion is possible. The input terminals of each of the converters 4U, 4V, and 4W are 3
It is connected to a phase alternating current power supply EP, and its conduction is controlled by a signal from a gate control device 5. The control device 5 includes each of the converters 4U and 4V.
, 4W independently controlled U-phase gate control circuit 5
It consists of a U and V phase gate control circuit 5V and a W phase gate control circuit 5W. Above each phase gate control circuit 5U
, 5V, and 5W are configured equally, and the current flowing through each armature winding 3U, 3, and 3W is connected to the current transformer 3.
1U, 31V, 31W and current detector 32U, 32V,
The signal converted by 32W and the arithmetic circuit 6 described later
The output signal of each of the converters 4U, 4 is input.
It is configured to control V and 4W continuously and in a current controlled manner.

しかして、前記同期電動機1の回転子には位置検知板P
Sが直結されており、この位置検知板PSと対向する静
止位置に3つの位置検出手段を備えた位置検出器90が
配設されている。
Therefore, the rotor of the synchronous motor 1 has a position detection plate P.
A position detector 90 having three position detecting means is disposed at a stationary position facing the position detecting plate PS.

上記位置検出器90は前記電機子巻線3U,3V,3W
と界磁極との間の相対的な位置を検出するもので、たと
えば前記回転子に直結された電気角1800幅(この場
合には機械角も1800幅)の磁性板を位置検知板PS
としたとき、この磁性板が接近したときは01゛なる信
号を送出しそれ以外のときには、60”なる信号を送出
する近接スイツチ等から構成される。これらは実質的に
前記電機子巻線3U,3V,3Wに誘起される速度起電
力の極性が変わる毎に前記出力信号が切換わる関係に配
置されている。しかして、上記位置検出器90の出力信
号は、U相パターン発生回路13U,V相パターン発生
回路13VおよびW相パターン発生回路13Wにそれぞ
れ与れられる。
The position detector 90 is connected to the armature windings 3U, 3V, 3W.
For example, a magnetic plate with an electrical angle width of 1800 (in this case, a mechanical angle width of 1800) is connected directly to the rotor as a position detection plate PS.
It consists of a proximity switch, etc. which sends out a signal of 01'' when this magnetic plate approaches, and sends out a signal of 60'' at other times. , 3V, 3W, the output signal is switched each time the polarity of the speed electromotive force induced by the voltages 3V, 3W changes.The output signal of the position detector 90 is output from the U-phase pattern generating circuit 13U, 3V, 3W. It is applied to a V-phase pattern generation circuit 13V and a W-phase pattern generation circuit 13W, respectively.

上記各回路13U,13V,13Wはそれぞれ等しく構
成されたもので、各々位置検出器90の出力信号及び同
期電動機の回転子の回転速度を検出するタコジェネレー
タTGの出力信号を受けて、位置検出器90の出力信号
に同期した正弦SinO)t及び余弦波COSωtを発
生するものである。このパターン発生回路13U,13
V,13Wの出力信号は、上述した演算回路6U,6V
,6Wへ送られる。一方、前記同期電動機1の速度を設
定するための速度設定器22の出力信号ωRは比較器2
3の一方の入力端に導入されている。
Each of the circuits 13U, 13V, and 13W has the same configuration, and receives the output signal of the position detector 90 and the output signal of the tachogenerator TG that detects the rotational speed of the rotor of the synchronous motor, and This generates a sine wave (SinO)t and a cosine wave (COSωt) synchronized with the output signal of 90. These pattern generation circuits 13U, 13
The output signal of V, 13W is the arithmetic circuit 6U, 6V mentioned above.
, 6W. On the other hand, the output signal ωR of the speed setter 22 for setting the speed of the synchronous motor 1 is transmitted to the comparator 2.
It is introduced at one input end of 3.

上記比較器23の他方の入力端には前記タコジェネレー
タTGの出力信号ωが導入されており、上記信号ωRと
ωとの偏差が比較器23から送出され、速度制御回路2
5へ入力される。そこで、速度基準ωRと速度ωの偏差
に応じて電機子巻線3U,3V,3Wに流すべき電流の
振幅1Rが設定される。この速度制御回路25の出力信
号は、演算回路26へ送られ、そこで端子電圧Vtを一
定にしかつ力率を1にする為の界磁電流の大きさIfR
と位相差θが設定される。この演算回路26及び演算回
路6U,6V,6Wの具体的な回路構成は、第2図に示
すとうりである。
The output signal ω of the tachogenerator TG is introduced into the other input terminal of the comparator 23, and the deviation between the signals ωR and ω is sent out from the comparator 23, and the difference between the signals ωR and ω is sent to the speed control circuit 2.
5. Therefore, the amplitude 1R of the current to be passed through the armature windings 3U, 3V, and 3W is set according to the deviation between the speed reference ωR and the speed ω. The output signal of the speed control circuit 25 is sent to the arithmetic circuit 26, where the magnitude of the field current IfR is determined to keep the terminal voltage Vt constant and the power factor to 1.
and the phase difference θ are set. The specific circuit configuration of the arithmetic circuit 26 and the arithmetic circuits 6U, 6V, and 6W is as shown in FIG.

即ち、演算回路26には、タコジェネレータTGからの
速度信号ω及び速度制御回路25からの電流振幅指令信
号Rが導入される。この導入された信号の内速度信号ω
は演算回路26を構成する関数発生器FGに入力される
。この関数発生器FGは、速度信号ωを入力として磁束
φを設定する信号を発生するものである。0A1は増幅
器で、電流振幅指令信号Rを入力として磁束φ5を設定
する信号を発生する。
That is, the speed signal ω from the tacho generator TG and the current amplitude command signal R from the speed control circuit 25 are introduced into the arithmetic circuit 26. The inner velocity signal ω of this introduced signal
is input to the function generator FG forming the arithmetic circuit 26. This function generator FG receives the speed signal ω and generates a signal for setting the magnetic flux φ. 0A1 is an amplifier which receives the current amplitude command signal R and generates a signal for setting the magnetic flux φ5.

こうして発生した磁束φと磁束φ5に対応した信号は、
それぞれ掛算器MLPl,Ml,P2の入力となり、掛
算器MLPl,MLP2からその出力信号としてφ2,
φ′2が得られる。0A2は加算器で、掛算器Ml,P
l,MLP2の出力信号を加算するものである。
The signals corresponding to the magnetic flux φ and magnetic flux φ5 generated in this way are
They become inputs to multipliers MLPl, Ml, P2, respectively, and output signals from multipliers MLPl, MLP2 are φ2,
φ′2 is obtained. 0A2 is an adder, and multipliers Ml, P
1 and the output signals of MLP2 are added.

加算器0A1の出力信号は平方根回路SQRの入力とな
り、設定すべき界磁磁束φfに応じた信号を発生する。
この信号はさらに増幅器0A3によつて増幅され、必要
な実界磁・磁束φfを発生する界磁電流Ifを流すため
の界磁電流指令信号1fRを発生する。この信号は、界
磁制御回路30へ送られ界磁2に電流を供給するコンバ
ータ31の点弧位相を制御するようになつている。尚、
界磁電流は電流検出器32で検出され界磁制御回路30
へフイードバツクされる。一方、掛算器MLPl,ML
P2及び平方根回路SQRから得られる磁束φと磁束φ
2及び界磁磁束φfの信号は、割算器DIVl,DIV
2へ送られ、そこでCOSθとSiNθに対応した信号
が発生する。
The output signal of the adder 0A1 becomes an input to the square root circuit SQR, which generates a signal corresponding to the field magnetic flux φf to be set.
This signal is further amplified by an amplifier 0A3 to generate a field current command signal 1fR for flowing a field current If that generates the necessary actual magnetic field/magnetic flux φf. This signal is sent to the field control circuit 30 to control the firing phase of the converter 31 that supplies current to the field 2. still,
The field current is detected by the current detector 32 and the field current is detected by the field control circuit 30.
Feedback will be sent to you. On the other hand, multiplier MLPl, ML
Magnetic flux φ and magnetic flux φ obtained from P2 and square root circuit SQR
2 and the field magnetic flux φf are transmitted through dividers DIVl and DIV
2, where signals corresponding to COS θ and SiN θ are generated.

これらの信号は掛算器MLP3,MLP4によつて電流
振幅指令信号1Rと掛算され、IR−COSθとR−S
INθの信号となる(移相設定信号)。以上により演算
回路26は構成されている。掛算器MLP3,MLP4
の出力信号及びパターン発生回路13U,13V,13
Wの出力信号は、それぞれU相、V相、W相に対応する
演算回路6U,6V,6Wへ送出され演算されるが、以
下の説明は省略してU相のみについて行なう。演算回路
6Uでは、基準余弦波信号COsO)tと信号IR−S
INθを入力とする掛算器MLP5及び基準正弦波信号
SINωtと信号1R−COSθを入力とする掛算器M
LP6の各出力信号を加算器0A5によつて加算する。
すると加算器0A5から、速度ωを発生するために必要
な実電流Uを流すための電流指令信号1RU=IR−S
IN(ωt+θ)に対応した信号を発生する。この信号
はゲート制御回路5Uへ送られる。同様に、他の演算回
路6V,6Wの出力信号1R,IRWがゲート制御回路
5V,5Wへ送出される。そして、これらゲ゛一ト制御
回路5U,5V,5Wの出力信号により、サイクロコン
バータ4U,4V,4Wの点弧位相が制御され電機子巻
線3U,3,3Wに供給される電流が制御される。なお
、サイクロコンバータ4U,4V,4Wの出力電流はそ
れぞれ電流検出器34U,31,31Wで検出され、さ
らに信号変換器32U,32V,32Wでそれぞれ所定
の電圧信号に変換された後ゲート制御回路5U,5V,
5Wへフイードバツクされる。以上のような構成により
、各相電流と端子電圧はほぼ同相となり、力率を1に近
いものとすることができる。
These signals are multiplied by the current amplitude command signal 1R by multipliers MLP3 and MLP4, and IR-COSθ and R-S
It becomes a signal of INθ (phase shift setting signal). The arithmetic circuit 26 is configured as described above. Multiplier MLP3, MLP4
Output signal and pattern generation circuit 13U, 13V, 13
The output signal of W is sent to arithmetic circuits 6U, 6V, and 6W corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, for calculation, but the following explanation will be omitted and only the U-phase will be described. In the arithmetic circuit 6U, the reference cosine wave signal COsO)t and the signal IR-S
Multiplier MLP5 which receives INθ as input, and multiplier M which receives reference sine wave signal SINωt and signal 1R-COSθ as input.
Each output signal of LP6 is added by adder 0A5.
Then, the adder 0A5 outputs a current command signal 1RU=IR-S for flowing the actual current U necessary to generate the speed ω.
A signal corresponding to IN(ωt+θ) is generated. This signal is sent to the gate control circuit 5U. Similarly, output signals 1R and IRW of other arithmetic circuits 6V and 6W are sent to gate control circuits 5V and 5W. The output signals of these gate control circuits 5U, 5V, 5W control the firing phases of the cycloconverters 4U, 4V, 4W, and the currents supplied to the armature windings 3U, 3, 3W. Ru. Note that the output currents of the cycloconverters 4U, 4V, and 4W are detected by current detectors 34U, 31, and 31W, respectively, and further converted into predetermined voltage signals by signal converters 32U, 32V, and 32W, respectively, and then sent to the gate control circuit 5U. ,5V,
Feedback is given to 5W. With the above configuration, each phase current and terminal voltage are approximately in phase, and the power factor can be made close to 1.

又端子電圧もほぼ基底速度ωb以上で一定にすることが
できる。尚、土述した第3図のベクトル図は電機子巻線
等の抵抗分を無視したものであるため、それに起因した
誤差が同期電動機1の制御特性に出るが、一般には抵抗
分は非常に小さいのでほとんど制御特性に影響を与えな
い。
Furthermore, the terminal voltage can also be kept constant at approximately the base speed ωb or higher. Furthermore, since the vector diagram in Figure 3 mentioned above ignores the resistance component of the armature windings, etc., errors caused by this will appear in the control characteristics of the synchronous motor 1, but in general, the resistance component is very small. Since it is small, it hardly affects the control characteristics.

第5図は、本発明の他の実施例を示すもので、第1図と
同一部分は同一符号で示してあり、ここでは詳しい説明
を省略する。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed explanation will be omitted here.

この実施例が第1図の実施例と異なる点は、同期電動機
本体1の回転子の回転速度に対応した信号を得るのにタ
コジェネレータTGを用いないで、位置検出器90の出
力パルスを周波数一電圧変換器100に送出して速度に
比例した信号ωを得て比較器23及びパターン発生回路
13U,13V,13Wの入力信号としている点にある
。ここで、周波数一電圧変換器100は、入力パルス間
隔(パルス周期)の逆数に比例する電圧を発生するもの
である。更にこの実施例では、周波数一電圧変換器10
0中から得られる位置検出器90の出力パルスを微分し
たパルス信号を、演算回路26を構成する関数発生器F
Gに置き代わる関数発生器FGAへ供給している点が第
1図の実施例と異なる。この関数発生器FGAの具体的
構成は第7図に示すとうりであり、第2図に示す関数発
生器FGとは構成が異なる。即ち、関数発生器FGAは
、周波数一電圧変換器100中から位置検出器90の出
力パルスを微分して得られるパルス信号の供給を受ける
が、このパルス相互の間隔TpsはTPS=2πP/6
ω(ただし、Pは同期電動機極数、ωは速度)と表わさ
れる。従つて、第4図の速度ω一端子電圧Vt特性を得
るには、第6図に示すパルス周期Tps主磁束φ特性の
関数を発生させればよい。ここでTb二2πP/ωbで
ある。このTbは基底束度ωbの時のパルス間隔を示す
。この関数を発生するため、関数発生器FGAは、微分
パルス信号の供給を受ける第1及び第2の単安定回路1
01,102及び積分器103、サンプリング回路10
4で構成されている。積分器103は、スイツチSW2
、演算増幅器0A1コンデンサC及び定電圧ダイオード
Dを相互に並列に接続するとともに、その並列回路の一
端(入力端)に抵抗Rを介してTbの区間積分しても演
算増幅器0Aが飽和しない程度の一定電圧−Vxを印加
し、他端(出力端)にサンプリング回路104の入力端
子を接続したものである。スイツチSW2は、第2の単
安定回路102の出力パルス信号により閉合される。サ
ンプリング回路104は、スイツチSWlとホールド回
路Hの直列回路で構成されている。スイツチSWlは、
単安定回路101の出力パルス信号により閉合されるよ
うになつている。ここで、周波数一電圧変換器100中
から取り出される微分パルス信号Q1第1及び第2の単
安定回路101,102の出力パルス信号MSl,MS
2、積分器103の出力信号01及びサンプリング回路
104の出力信号φの時間的変化をそれぞれ第8図a−
eに示す。ただし、第8図では横軸を時間とし縦軸を電
圧として、同期電動機の加速中の状態を示している。動
作を説明すると、第1の単安定回路101の出力パルス
信号MSlにより、積分器103の出力信号01がサン
プリングされホールド回路Hにホールドされる。そして
、第1の単安定回路101の出力パルスの立下りにより
第2の単安定回路102を作動させてパルス信号MS2
を発生させている。このパルス信号MS42をりセツト
パルスとして、スイツチSW2を閉合し積分器103を
りセツトし、新たな積分を開始させるようになつてる。
尚、第2図では電流FRを磁束φfに比例させる為増幅
器0A3を用いたが、制御性を考慮すれば第9図に示す
ような飽和特性の関数発生器を増幅器0A3に代えて用
いることが望ましい。
This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. The signal ω is sent to the voltage converter 100 to obtain a signal ω proportional to the speed, which is used as an input signal for the comparator 23 and pattern generation circuits 13U, 13V, and 13W. Here, the frequency-to-voltage converter 100 generates a voltage proportional to the reciprocal of the input pulse interval (pulse period). Furthermore, in this embodiment, the frequency-to-voltage converter 10
The pulse signal obtained by differentiating the output pulse of the position detector 90 obtained from 0
The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the signal is supplied to the function generator FGA instead of G. The specific structure of this function generator FGA is as shown in FIG. 7, and is different in structure from the function generator FG shown in FIG. That is, the function generator FGA is supplied with a pulse signal obtained by differentiating the output pulse of the position detector 90 from the frequency-voltage converter 100, and the interval Tps between the pulses is TPS=2πP/6.
It is expressed as ω (where P is the number of synchronous motor poles and ω is the speed). Therefore, in order to obtain the speed ω-one-terminal voltage Vt characteristic shown in FIG. 4, it is sufficient to generate a function of the pulse period Tps main magnetic flux φ characteristic shown in FIG. Here, Tb22πP/ωb. This Tb indicates the pulse interval when the basis flux is ωb. To generate this function, the function generator FGA comprises a first and a second monostable circuit 1 which are supplied with a differential pulse signal.
01, 102 and integrator 103, sampling circuit 10
It consists of 4. The integrator 103 is a switch SW2.
, operational amplifier 0A1 capacitor C and constant voltage diode D are connected in parallel with each other, and a resistor R is connected to one end (input end) of the parallel circuit so that the operational amplifier 0A does not become saturated even when integrated over a period of Tb. A constant voltage -Vx is applied thereto, and the input terminal of the sampling circuit 104 is connected to the other end (output end). The switch SW2 is closed by the output pulse signal of the second monostable circuit 102. The sampling circuit 104 is composed of a switch SWl and a hold circuit H in series. The switch SWl is
It is designed to be closed by the output pulse signal of the monostable circuit 101. Here, the differential pulse signal Q1 taken out from the frequency-voltage converter 100, the output pulse signals MSl, MS of the first and second monostable circuits 101, 102
2. The temporal changes in the output signal 01 of the integrator 103 and the output signal φ of the sampling circuit 104 are shown in FIG.
Shown in e. However, in FIG. 8, the horizontal axis is time and the vertical axis is voltage, showing the state in which the synchronous motor is accelerating. To explain the operation, the output signal 01 of the integrator 103 is sampled by the output pulse signal MS1 of the first monostable circuit 101 and held in the hold circuit H. Then, the fall of the output pulse of the first monostable circuit 101 activates the second monostable circuit 102 to generate the pulse signal MS2.
is occurring. This pulse signal MS42 is used as a reset pulse to close the switch SW2, reset the integrator 103, and start a new integration.
In addition, in Fig. 2, amplifier 0A3 is used to make the current FR proportional to magnetic flux φf, but if controllability is taken into account, a function generator with saturation characteristics as shown in Fig. 9 can be used instead of amplifier 0A3. desirable.

界磁電流1fに対する界磁磁束φfの関係は、界磁磁束
φfが鉄の飽和のため界磁電流1fを増加してもそれに
比例しないために、電流FRと磁束φfとを比例近似す
れば、それだけ誤差が生ずるので正確な制御をするため
にはこの飽和特性を模擬した関係発生器を備えた方がよ
いのである。土述した実施例では位置検出器90により
界磁極と電機子巻線との機械的な位置関係を求め両者の
相対的位置を求めているが、電機子巻線に誘起される速
度起電力を利用して両者の相対的位置を求めるようにし
てもよい。
The relationship between the field magnetic flux φf and the field current 1f is as follows, since the field magnetic flux φf is not proportional to the increase in the field current 1f due to the saturation of iron.If the current FR and the magnetic flux φf are proportionally approximated, Since this amount of error occurs, in order to perform accurate control, it is better to provide a relational generator that simulates this saturation characteristic. In the embodiment described above, the mechanical positional relationship between the field pole and the armature winding is determined by the position detector 90, and the relative position of the two is determined. It may also be used to find the relative positions of the two.

さらに本発明は直線動電動機の場合にも適用できる。以
上詳述した本発明によれば、力率をほぼ1にするととも
に所定速度以上において端子電圧をほぼ一定にすること
ができ、種々の用途に適したものが得られる。
Furthermore, the present invention can also be applied to a linear motor. According to the present invention described in detail above, the power factor can be made approximately 1, and the terminal voltage can be made almost constant at a predetermined speed or higher, making it possible to obtain a device suitable for various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る同期電動機制御装置の一実施例を
示すプロツク図、第2図は第1図の要部の具体的構成を
示すプロツク図、第3図は同期電動機の電圧、電流、磁
束相互の関係をベクトル的に示す特性図、第4図は本発
明同期電動機の速度一端子電圧特性及びそれを得るため
の速度一主磁束特性を示す特性図、第5図は本発明に係
る同期電動機制御装置の他の実施例を示すプロツク図、
第6図はパルス周期一主磁束特性を示す特性図、第7図
は第5図の実施例で用いる関数発生器の具体的構成を示
す回路図、第8図は第7図の各部の信号波形を示す特性
図、第9図は界磁磁束一電流特性を示す特性図である。 1・・・・・・同期電動機本体、2・・・・・・界磁、
4・・・・・・サイクロコンバータ、5・・・・・・ゲ
ート制御回路、25・・・・・・速度制御回路、6,2
6・・・・・・演算回路、13U,13V,13W・・
・・・・パターン発生回路、90・・・・・・位置検出
器、TG・・・・・・タコジェネレータ、100・・・
・・・周波数一電圧変換器。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the synchronous motor control device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the specific configuration of the main parts of Fig. 1, and Fig. 3 is a block diagram showing the voltage and current of the synchronous motor. , a characteristic diagram showing the relationship between the magnetic fluxes in vector form, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the speed-terminal voltage characteristic of the synchronous motor of the present invention and the speed-main magnetic flux characteristic to obtain it, and FIG. 5 is a characteristic diagram showing the speed-main magnetic flux characteristic of the synchronous motor of the present invention A block diagram showing another embodiment of the synchronous motor control device,
Fig. 6 is a characteristic diagram showing the pulse period vs. main magnetic flux characteristics, Fig. 7 is a circuit diagram showing the specific configuration of the function generator used in the embodiment shown in Fig. 5, and Fig. 8 is a signal diagram of each part in Fig. 7. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the field magnetic flux-current characteristic. 1...Synchronous motor main body, 2...Field,
4...Cycloconverter, 5...Gate control circuit, 25...Speed control circuit, 6,2
6... Arithmetic circuit, 13U, 13V, 13W...
...Pattern generation circuit, 90...Position detector, TG...Tachogenerator, 100...
...Frequency-to-voltage converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電力の供給を受ける交流電源の交流周波数を変換し
て同期電動機の電機子巻線に印加する電力変換装置と、
この電力変換装置の出力電流を制御するゲート制御回路
と、前記同期電動機の界磁電流を制御する界磁電流制御
回路と、前記同期電動機の電機子巻線と界磁の相対位置
を検出する位置検出手段と、前記同期電動機の電機子巻
線と界磁の相対速度を検出する速度検出手段と、この速
度検出手段で検出した速度に対応して前記電機子巻線に
流れる電流の振幅を設定するための電流振幅指令信号を
発生する電流振幅指令信号発生手段と、この電流振幅指
令信号発生手段で得られる電流振幅指令信号と前記速度
検出手段で得られる信号とによつて、前記同期電動機の
主磁束を基底速度までは一定とし、基底速度以上では速
度に反比例するような界磁電流を演算して前記界磁電流
制御回路に入力する界磁電流指令信号を発生し、かつ前
記振幅指令信号発生手段で得られる電流振幅指令と主磁
束と界磁磁束との位相差の正弦値及び余弦値とにより移
相設定信号を発生する第1の演算回路と、前記位置検出
手段の出力信号に同期した正弦波及び余弦波信号を発生
するパターン発生手段と、このパターン発生手段から得
られる信号と前記第1の演算回路から得られる前記移相
のための移相設定信号に基づき前記同期電動機本体の電
機子巻線に電流を流すための電流指令信号を求めこの電
流指令信号を前記ゲート制御回路に送出する第2の演算
回路とを具備して同期電動機制御装置。
1. A power conversion device that converts the AC frequency of an AC power supply that receives power and applies it to the armature winding of a synchronous motor;
A gate control circuit that controls the output current of the power converter, a field current control circuit that controls the field current of the synchronous motor, and a position that detects the relative position of the armature winding of the synchronous motor and the field. a detection means; a speed detection means for detecting a relative speed between an armature winding of the synchronous motor and a field; and setting an amplitude of a current flowing through the armature winding in response to the speed detected by the speed detection means. a current amplitude command signal generating means for generating a current amplitude command signal for controlling the synchronous motor; a current amplitude command signal obtained by the current amplitude command signal generating means and a signal obtained by the speed detecting means; A field current command signal is generated to be input to the field current control circuit by calculating a field current such that the main magnetic flux is constant up to a base speed and is inversely proportional to the speed above the base speed, and the amplitude command signal is input to the field current control circuit. a first arithmetic circuit that generates a phase shift setting signal based on the current amplitude command obtained by the generating means and the sine and cosine values of the phase difference between the main magnetic flux and the field magnetic flux; and a first arithmetic circuit that is synchronized with the output signal of the position detecting means. a pattern generating means for generating sine wave and cosine wave signals; and a pattern generating means for generating sine wave and cosine wave signals; A synchronous motor control device comprising: a second arithmetic circuit that obtains a current command signal for causing current to flow through the armature winding and sends this current command signal to the gate control circuit.
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