JPS591074B2 - Variable speed drive system of synchronous motor - Google Patents
Variable speed drive system of synchronous motorInfo
- Publication number
- JPS591074B2 JPS591074B2 JP54047873A JP4787379A JPS591074B2 JP S591074 B2 JPS591074 B2 JP S591074B2 JP 54047873 A JP54047873 A JP 54047873A JP 4787379 A JP4787379 A JP 4787379A JP S591074 B2 JPS591074 B2 JP S591074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- magnetic flux
- calculator
- synchronous motor
- value
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、同期電動機の可変速駆動方式に関するもの
であり、更に詳しくは該方式において電動機の内部相差
角が9(f’を超えないようにするための手段に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a variable speed drive system for a synchronous motor, and more particularly to means for preventing the internal phase difference angle of the motor from exceeding 9 (f') in this system. It is.
近年、可変周波・可変電圧出力をもつサイリスタ変換装
置の登場と共に、交流電動機の高性能な可変速駆動技術
が開発されつつある。In recent years, with the advent of thyristor conversion devices with variable frequency and variable voltage output, high-performance variable speed drive technology for AC motors is being developed.
そして同期電動機について、供給電力が交流でありなが
ら、あたかも直流機であるかのように取り扱うことので
きる新しい速度制御システムとして、トランスベクトル
制御システムが知られるに至つている。この発明は、か
かるトランスベクトル制御システムとして知られる同期
電動機の可変速駆動方式に関するものであるが、先ずそ
のトランスベクトル制御システムについてその大要を説
明する。第1図は、同期電動機の交流理論に基づくベク
トル図(1相分、進み力率)である。界磁巻線電流によ
る磁束はψFであるが、これに電機子電流による反作用
磁束ψaが干渉して実質的に存在する有効磁束はψとな
る。電機子電流Iを有効磁束ψと同相成分11と直交成
分12とに分解すれば、電動機の発生トルクTは次式で
示される。T=KT・ψ・12・・・・・・・・・・・
・・・(ハ但し、KTは定数、また第1図においてE。For synchronous motors, a transvector control system has come to be known as a new speed control system that can be used as if it were a DC machine even though the supplied power is AC. The present invention relates to a variable speed drive system for a synchronous motor known as such a transformer vector control system. First, an outline of the transformer vector control system will be explained. FIG. 1 is a vector diagram (one phase, leading power factor) based on AC theory of a synchronous motor. The magnetic flux due to the field winding current is ψF, but the reaction magnetic flux ψa due to the armature current interferes with this, and the effective magnetic flux that substantially exists becomes ψ. If the armature current I is decomposed into an effective magnetic flux ψ, an in-phase component 11, and an orthogonal component 12, the generated torque T of the motor is expressed by the following equation. T=KT・ψ・12・・・・・・・・・・・・
...(c) However, KT is a constant, and E in Figure 1.
は無負荷誘起電圧、Eは端子電圧、δは磁極角(相差角
ともいう)である。トランスベクトル制御の主題は、上
記(1)式における有効磁束ψとトルク成分電流12を
、界磁巻線電流や電機子巻線電流など外部で観測できる
量から各種の演算によつて正確につかむことにあるとい
える。第2図は、同期電動機のトランスベクトル制御シ
ステムの構成例を示すブロック図である。is the no-load induced voltage, E is the terminal voltage, and δ is the magnetic pole angle (also referred to as phase difference angle). The subject of transformer vector control is to accurately determine the effective magnetic flux ψ and torque component current 12 in equation (1) above from externally observable quantities such as field winding current and armature winding current through various calculations. This can be said to be particularly true. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a transformer vector control system for a synchronous motor.
同図を参照する。同期電動機17の電機子は、3相電源
20からサイクロコンバータの如き変換装置15を介し
て給電され、界磁は同じく3相電源20からサイリスタ
整流器の如き変換装置16を介して励磁されている。位
置検出器18は、同期電動機17の回転磁極の位置を電
気磁気的に検出する装置であり、該検出器18の出力は
磁極位置演算器14において演算されてSinθおよび
EOsθが出力される(ここにθは、固定子中心を原点
とする或る座標軸に対する磁極の偏位角である)。磁束
演算器5は、同期機17の電機子電流(Ia,ib,i
c)、界磁電流1fおよび上記Sinθ,COsθ を
与えられて、同期電動機17に}いてトルク発生に寄与
する有効磁束ψと、Sinρ,COsp訃よびCOsδ
を演算し出力する(ここにρは、固定子中心を原点とす
る前記座標軸に対する有効磁束の偏位角であり、δは磁
極位置と有効磁束位置との偏位角つまり磁極角または相
差角である)。タコゼネレータ19は、同期電動機17
の回転速度nを検出して出力する。今、指令値入力端子
21から、有効磁束についての指令値ψ米(米は指令値
を表わす)が入力されたとする。すると該指令値ψ米と
演算器5の出力である有効磁束ψとが比較され、その偏
差が零となる方向で磁束調節器2が磁化電流指令値h米
を出力する。また指令値入力端子22から同期電動機の
回転速度を指令する指令値n米が入力されたとすると、
該n米とタコゼネレータ19の出力nとが比較され、そ
の差が零となる方向で速度調節器1が、そのために必要
なトルクの指令値T米を出力する。割算器3は前記(1
)式に基づき、トルク指令値τ米を有効磁束ψにより割
算してトルク成分電流指令値12米を算出する。ここに
おいて、ψ,ψ米,Iu*,I2米などはすべて直流量
であり、いわばIu米は直流機における界磁電流に、ま
たI2米は電機子電流に相当するといえる。電流指令演
算器4は、これらの直流量を実際に電動機に必要な交流
電流の指令値1a米,Ib米,Ic米およびIf米に変
換して出力する。電流調節器6乃至9は、指令直1a*
乃至1f米と電機子電流(Ia乃至1c)および界磁電
流1fをそれぞれ比較した結果の偏差が零となる方向で
調節出力を生じる。点弧角調整器10乃至13は、調節
器出力を受けて変換装置15および16を制御すること
により、同期電動機17の電機子電流および界磁電流を
所定の値に調節する。以上の如くして、同期電動機のト
ランスベクトル制御システムにおいては、端子21およ
び22から指令値を直流で入力することにより、同期電
動機の速度を高性能に制御できるものである。次に磁束
演算器5の詳細を説明するが、それに先立ちベクトル諸
量の座標関係を明らかにして}く。Refer to the same figure. The armature of the synchronous motor 17 is powered from a three-phase power supply 20 via a converter 15 such as a cycloconverter, and the field is excited from the same three-phase power supply 20 via a converter 16 such as a thyristor rectifier. The position detector 18 is a device that electromagnetically detects the position of the rotating magnetic pole of the synchronous motor 17, and the output of the detector 18 is calculated in the magnetic pole position calculator 14 to output Sinθ and EOsθ (here θ is the deviation angle of the magnetic pole with respect to a certain coordinate axis whose origin is the center of the stator). The magnetic flux calculator 5 calculates the armature current (Ia, ib, i
c) Given the field current 1f and the above Sinθ, COsθ, the effective magnetic flux ψ contributing to torque generation in the synchronous motor 17, Sinρ, COsp and COsδ
(Here, ρ is the deviation angle of the effective magnetic flux with respect to the coordinate axis with the stator center as the origin, and δ is the deviation angle between the magnetic pole position and the effective magnetic flux position, that is, the magnetic pole angle or phase difference angle. be). The tacho generator 19 is a synchronous motor 17
detects and outputs the rotational speed n. Now, assume that a command value ψ (indicates a command value) regarding the effective magnetic flux is input from the command value input terminal 21. Then, the command value ψ and the effective magnetic flux ψ which is the output of the calculator 5 are compared, and the magnetic flux regulator 2 outputs the magnetizing current command value h in the direction in which the deviation becomes zero. Further, if a command value n for commanding the rotational speed of the synchronous motor is input from the command value input terminal 22,
The n value and the output n of the tacho generator 19 are compared, and the speed regulator 1 outputs the necessary torque command value T in the direction in which the difference becomes zero. The divider 3 has the above (1
), the torque command value τ is divided by the effective magnetic flux ψ to calculate the torque component current command value 12. Here, ψ, ψ, Iu*, I2, etc. are all DC amounts, and it can be said that Iu corresponds to the field current in a DC machine, and I2 corresponds to the armature current. The current command calculator 4 converts these DC amounts into AC current command values 1a, Ib, Ic and If that are actually required for the motor and outputs them. Current regulators 6 to 9 are command direct 1a*
An adjustment output is generated in a direction in which the deviation of the result of comparing the armature current (Ia to 1c) and the field current 1f becomes zero. Firing angle regulators 10 to 13 adjust the armature current and field current of synchronous motor 17 to predetermined values by controlling converters 15 and 16 in response to regulator outputs. As described above, in the transvector control system for a synchronous motor, the speed of the synchronous motor can be controlled with high performance by inputting command values in the form of direct current from the terminals 21 and 22. Next, the details of the magnetic flux calculator 5 will be explained, but first, the coordinate relationships of vector quantities will be clarified.
先ず交流三相量を空間回転ベクトルでとらえるために三
相の二相(軸)変換が行なわれるが、その関係を第3図
および第4図を参照して説明する。第3図は、固定子の
三相(A,b,c)のうちa相の巻線軸上にα軸、それ
と直交してβ軸をとり、第4図の三相正弦波形ψA,ψ
B,ψ。First, two-phase (axis) conversion of the three phases is performed in order to capture the AC three-phase quantity as a spatial rotation vector, and the relationship will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. Figure 3 shows the three-phase sinusoidal waveforms ψA, ψ in Figure 4, with the α axis on the winding axis of phase a of the stator's three phases (A, b, c), and the β axis perpendicular to it.
B,ψ.
において時点Aにおける各瞬時量を、両軸上でψα,ψ
βとして二相に変換し表現したものであり、その算式は
次式で与えられている。ψα,ψβはそれぞれα,β軸
上で時間的に変化する量であるが、対称で平衡な三相系
では両者の合成量ψは、時間的に大きさが変化せず、三
相量の周波数で定まる速さで回転する回転ベクトルとな
る。, let each instantaneous quantity at time A be ψα, ψ on both axes.
It is expressed by converting it into two phases as β, and its calculation formula is given by the following formula. ψα and ψβ are quantities that change over time on the α and β axes, respectively, but in a symmetric and balanced three-phase system, the combined quantity ψ of both does not change in size over time, and is the same as the three-phase quantity. It becomes a rotation vector that rotates at a speed determined by the frequency.
回転子上にも互いに直交するd−q座標軸をとれば、固
定子、回転子ともに二軸で表現することが可能となる。
第5図は、このような空間回転座標を用いた諸量のベク
トル図である。If d-q coordinate axes that are orthogonal to each other are also taken on the rotor, it becomes possible to express both the stator and the rotor using two axes.
FIG. 5 is a vector diagram of various quantities using such spatial rotation coordinates.
すなわちa相中心と同軸のα軸とこれに直交するβ軸が
固定軸であり、磁極の中心線上にとつたd軸(磁極軸と
いうこともある)と、これに直交するq軸は回転軸であ
り、また有効磁束ψの方向にとつた1軸とこれに直交す
る2軸も回転軸である。角度θおよびρは電動機の回転
につれて変化する値であり、磁極角または相差角δは、
ともに回転する座標系、d−q軸と1−2軸間の成す角
であるから時間的には変化しない。角度θは、例えば普
通の無整流子電動機と似た方法で磁極の電機子巻線に対
する相吋位置として検出することができる(第2図の磁
極位置検出器18、演算器4)。以上を順備説明として
次に磁束演算について説明する。一般に、磁束ψをd−
q軸座標系成分ψD,ψq(図示せず)で表示すると次
の式で与えられる。In other words, the α-axis coaxial with the a-phase center and the β-axis perpendicular to this are fixed axes, and the d-axis (sometimes called the magnetic pole axis) located on the center line of the magnetic pole and the q-axis perpendicular to this are the rotational axes. The one axis in the direction of the effective magnetic flux ψ and the two axes perpendicular to this are also rotation axes. The angles θ and ρ are values that change as the motor rotates, and the magnetic pole angle or phase difference angle δ is
Since it is a coordinate system that rotates together, and the angle formed between the d-q axes and the 1-2 axes, it does not change over time. The angle θ can be detected as the relative position of the magnetic pole with respect to the armature winding, for example, in a manner similar to that of an ordinary commutatorless motor (magnetic pole position detector 18 and calculator 4 in FIG. 2). With the above as a preliminary explanation, magnetic flux calculation will be explained next. Generally, the magnetic flux ψ is d−
When expressed by q-axis coordinate system components ψD and ψq (not shown), it is given by the following equation.
Gd(P),Gq(P) :電動機の機器定数で決まる
遅れ要素を含む項Id,i,:d−q軸座標系成分で表
示した電機子電流151U−一i▲
また有効磁束ψと、α軸と1軸の成す角ρと、d軸と1
軸との成す磁極角δは次式で表わされる。Gd(P), Gq(P): A term that includes a delay element determined by the equipment constants of the motor. The angle ρ formed by the α axis and the 1st axis, and the d axis and 1
The magnetic pole angle δ with respect to the axis is expressed by the following equation.
上記(4)乃至(9)式に基づいて構成された磁束演算
器のプロツク図を第6図に示す。第6図を参照する。FIG. 6 shows a block diagram of a magnetic flux calculator constructed based on the above equations (4) to (9). Please refer to FIG.
三相/α・β軸座標変換器517は、各相電流1a,i
b,icを、上記(6)式に従つてα・β軸座標成分の
電流1d,iβに変換して出力する。α・β/d−q軸
座標変換器520は、Id,iβと磁極位置演算器14
よりのSinθ,COsθを入力されると、上記(ト)
式に従つてd−q軸座標成分の電流1d,i,に変換し
て出力する。ψd演算器521は、IdとIfの和を入
力されると、上記(4)式に従つてψdを演算して出力
する。ψ,演算器522も同様にI,を入力され、ψ,
を演算して出力する。d−q/α・β軸座標変換器52
3は、磁極位置演算器14よりSinθ,COsθを入
力され、d−q軸座標成分の磁束ψD,ψ9を上言αη
式に従つてα・β軸座標成分の磁束ψ($,ψβに変換
して出力する。磁束成分演算器518は、上記(ト)式
による演算を行なつて磁束ψ,Sinρ,COsρを出
力する。磁極角演算器519も上記(9)式に示す演算
を行なつてCOsδ,Sinδを出力する。次に電流指
令演算器4の詳細を説明する。The three-phase/α/β-axis coordinate converter 517 converts each phase current 1a, i
b, ic are converted into currents 1d, iβ of α and β axis coordinate components according to the above equation (6) and output. The α/β/d-q axis coordinate converter 520 converts Id, iβ and the magnetic pole position calculator 14
When inputting Sinθ and COsθ, the above (g)
According to the formula, it is converted into a current 1d,i of the d-q axis coordinate components and output. When the ψd calculator 521 receives the sum of Id and If, it calculates ψd according to the above equation (4) and outputs it. Similarly, ψ, arithmetic unit 522 receives I, and ψ,
Calculate and output. d-q/α/β axis coordinate converter 52
3 receives Sinθ and COsθ from the magnetic pole position calculator 14, and calculates the magnetic fluxes ψD and ψ9 of the d-q axis coordinate components as αη
According to the formula, the magnetic flux ψ ($, ψβ) of the α and β axis coordinate components is converted and output. The magnetic flux component calculator 518 performs the calculation according to the above formula (G) and outputs the magnetic flux ψ, Sinρ, COsρ. The magnetic pole angle calculator 519 also performs the calculation shown in equation (9) above and outputs COsδ and Sinδ.Next, details of the current command calculator 4 will be explained.
この演算器は、第2図に示したように、磁束演算器5、
磁束調節器2訃よび速度調節器1などから与えられる諸
信号を入力として、電機子および界磁の各巻線に供給す
べき電流を演算するものである。有効磁束ψは、電機子
電流1のうち1軸成分の電流1,で作られる磁束をψ,
とすると、第5図から明らかな4うにとなり、ψFは界
磁巻線電流1fで作られるから、有効磁束ψを作る有効
な磁化電流1uは次式で示される。As shown in FIG. 2, this computing unit includes a magnetic flux computing unit 5,
The current to be supplied to each winding of the armature and field is calculated by inputting various signals given from the magnetic flux regulator 2, the speed regulator 1, etc. The effective magnetic flux ψ is the magnetic flux created by the current 1 of the 1-axis component of the armature current 1, as ψ,
Then, it becomes 4 which is clear from FIG. 5, and since ψF is created by the field winding current 1f, the effective magnetizing current 1u that creates the effective magnetic flux ψ is expressed by the following equation.
I,は正負の極性をとり、第5図の状態はI,くOであ
る。従つて界磁巻線の電流がIfなる値にある状態で有
効磁束ψを確保するため、すなわち所定の磁化電流1u
米 (なお米は指令値を表わすものであることは先にも
述べた)を維持するために電機子側から供給すべき磁化
電流は次式となる。I, takes on positive and negative polarities, and the state in FIG. 5 is I,kuO. Therefore, in order to ensure the effective magnetic flux ψ in a state where the current in the field winding is at a value If, that is, a predetermined magnetizing current 1u.
The magnetizing current that should be supplied from the armature side in order to maintain the current value (as mentioned earlier, the value represents the command value) is given by the following formula.
IlJU轟1VVV▼
Rwl電機子側のトルク成分電流の指令値12米
は、トルク指令値T米から(1)式の関係を用いて演算
されているから、i1米,I2米なる回転座標上の各指
令値は、次式に従つて固定のα・β軸上の指令値iα米
,iβ米に変換される。IlJU Todoroki 1VVV▼
Since the command value 12m of the torque component current on the Rwl armature side is calculated from the torque command value Tm using the relationship of equation (1), each command value on the rotating coordinates i1m and I2m is , are converted into command values iα and iβ on the fixed α and β axes according to the following equations.
. N乙 −. S乙 − l コJ■■次い
で次式に従つて最終的に必要な三相量に変換されて電機
子電流の指令値1a米,Ib米・Ic米となる。.. N-. Then, according to the following formula, it is finally converted into the required three-phase amount to become the armature current command value 1a, Ib, and Ic.
) 次に界磁巻線に供給すべき電流1f米を決定する。) Next, determine the current 1f to be supplied to the field winding.
第5図を参照して1・2軸系からみた電機子反作用磁束
ψ1,ψ2は電流11,i2で作られ、また有効磁束ψ
の磁化電流はIuであるから、これらの電流(起磁力)
と界磁巻線電流1fとめ間には次式の関係がある。トル
図を参照して力率角τに注目すると、電機子電流1のう
ちのI,成分を零にすれば、定常状態の電動機の力率は
1001)となる。Referring to Fig. 5, the armature reaction magnetic fluxes ψ1 and ψ2 seen from the 1st and 2nd axis system are created by the currents 11 and i2, and the effective magnetic flux ψ
Since the magnetizing current of is Iu, these currents (magnetomotive force)
There is a relationship between the field winding current 1f and the following equation. Looking at the power factor angle τ with reference to the torque diagram, if the I component of the armature current 1 is made zero, the power factor of the motor in a steady state becomes 1001).
1=0とするには、とりもな卦さず上式でI,=0とす
ればよいから、界磁巻線に供給すべき電流の指令値を次
式のように求める。In order to set 1=0, it is sufficient to set I,=0 in the above equation, so the command value of the current to be supplied to the field winding is determined as in the following equation.
上記00)乃至l式に基づいて構成された電流指令演算
器のプロツク図を第7図に示す。FIG. 7 shows a block diagram of a current command calculator constructed based on the above equations 00) to 1.
第7図を参照する。Please refer to FIG.
掛算器524は、界磁電流Ifと磁束演算器5よりのC
Osδを掛算してその結果1fC0Sδを出力する。こ
の出力値と磁化電流指令値1u半とが上記(代)式に従
つて減算されることにより磁化電流指令値1,米が作ら
れる。1・2/α・β軸座標変換器525は、上述の磁
化電流指令値11とトルク成分電流指令値12米と磁束
演算器5よりのSinρ,COsρとを入力され、上記
(自)による演算を行なつてα・β軸上に変換されたI
d米,iβ米を出力する。Multiplier 524 calculates the field current If and C from magnetic flux calculator 5.
Multiply by Osδ and output the result 1fC0Sδ. By subtracting this output value and the magnetizing current command value 1u and a half according to the above (substitution) formula, the magnetizing current command value 1, 1, is created. The 1/2/α/β axis coordinate converter 525 receives the above-mentioned magnetizing current command value 11, torque component current command value 12m, and Sinρ and COsρ from the magnetic flux calculator 5, and performs the above (self) calculation. I is converted onto the α and β axes by
Outputs d rice and iβ rice.
次にα・β/三相座標変換器527が、これらId米,
iβ米を上記02)式に従つて、最終的に必要な三相量
1a(,Ib米,10米に変換して出力する。また界磁
電流指令演算器526は上記a試による演算を行なつて
界磁電流指令値を出力する。一般に界磁巻線には大きな
インダクタンスがあるので、界磁電流を急変させること
は難しい。Next, the α/β/three-phase coordinate converter 527 converts these Id,
According to the above equation 02), the iβ rice is finally converted into the required three-phase amount 1a (, Ib rice, 10 rice) and output.The field current command calculator 526 performs the calculation according to the above a trial. The field current command value is then output.Since the field winding generally has a large inductance, it is difficult to suddenly change the field current.
そこで電機子電流を急変させる負荷トルク外乱やサイリ
スタ変換装置への供給電源の電圧変動などに対しても、
有効磁束を所定の値に維持させるために電機子電流の指
令値には、第7図(座標変換器525の入力)に示すよ
うにi1米を加算する。こうすることによつて過渡的な
磁束の過不足が補償され、電動機の制御の速応性が高め
られる。以上、概要を説明したことにより、トランスベ
クトル制御システムとして知られる同期電動機の可変速
駆動方式が理解できたと思われる。さて、同期電動機の
電機子電流のうち、トルク発生に寄与する成分をI2、
磁束発生に寄与する成分をI,(第5図参照)とすると
、電機子相電流のピーク値はV『戸丁T〒7「となる。Therefore, in response to load torque disturbances that cause sudden changes in armature current and voltage fluctuations in the power supply to the thyristor converter,
In order to maintain the effective magnetic flux at a predetermined value, i1 is added to the armature current command value as shown in FIG. 7 (input of coordinate converter 525). This compensates for transient excesses and deficiencies in magnetic flux, and improves the responsiveness of motor control. Having explained the outline above, it is believed that the variable speed drive system for synchronous motors, known as a transvector control system, has been understood. Now, of the armature current of the synchronous motor, the component that contributes to torque generation is I2,
If the component contributing to magnetic flux generation is I, (see Fig. 5), the peak value of the armature phase current is V'7'.
従つて従来、電動機における相電流の最大許容量を11
とすると、を制限していた。Therefore, conventionally, the maximum permissible amount of phase current in a motor is 11
Then, it was limited.
ところで上述の同期電動機可変速駆動方式においては、
電動機力率を1にするため、電機子電流の磁束発生に寄
与する成分電流11が零となるように界磁電流1fを調
整することが一般に行なわれている。関係諸量のベクト
ル図である第8図を参照して更に説明を続ける。第8図
において、ψFは界磁電流1fにより発生されるd軸上
の磁束成分、ψ2は電機子電流のトルク成分電流12に
より発生される磁束成分、ψは有効磁束、δは相差角(
磁極角)である。今、界磁電流1f(ψF)が電動機の
定格許容電流により制限されるものと仮定すると、この
状態でトルク成分電流12(ψ2 )が増大すると、相
差角δが大きくなり、場合によつては90度を超えるこ
とになる。トルク成分電流12は一応上記A4)式によ
る制限を受けているわけであるが、A4)式による制限
では、相差角δが90度を超えないという保証には、そ
の式の性質上、なり得ないわけである。相差角δが90
度を超えた場合、乱調現象が起きることは周知の通りで
ある。この発明は、上述の如き、従来の同期電動機可変
速駆動方式における不安定動作の要因を除去するために
なされたものであり、従つてこの発明の目的は、どんな
場合にも内部相差角δが90度を超えることがなく、そ
れ故乱調現象が起き得ないようにした同期電動機の可変
速駆動方式を提供することにある。By the way, in the above-mentioned synchronous motor variable speed drive system,
In order to make the motor power factor 1, the field current 1f is generally adjusted so that the component current 11 contributing to the generation of magnetic flux of the armature current becomes zero. The explanation will be further continued with reference to FIG. 8, which is a vector diagram of related quantities. In Fig. 8, ψF is the magnetic flux component on the d-axis generated by the field current 1f, ψ2 is the magnetic flux component generated by the torque component current 12 of the armature current, ψ is the effective magnetic flux, and δ is the phase difference angle (
magnetic pole angle). Now, assuming that the field current 1f (ψF) is limited by the rated allowable current of the motor, if the torque component current 12 (ψ2) increases in this state, the phase difference angle δ will increase, and in some cases, It will be over 90 degrees. The torque component current 12 is limited by the above formula A4), but due to the nature of the formula, the restriction by formula A4 cannot guarantee that the phase difference angle δ will not exceed 90 degrees. That's not to say there isn't. Phase difference angle δ is 90
It is well known that if the temperature is exceeded, a disturbance phenomenon will occur. This invention was made in order to eliminate the causes of unstable operation in the conventional synchronous motor variable speed drive system as described above, and therefore, an object of the invention is to ensure that the internal phase difference angle δ is It is an object of the present invention to provide a variable speed drive system for a synchronous motor that does not exceed 90 degrees and therefore prevents disturbance phenomena.
この発明の構成の要点は、トルク成分電流12の大きさ
を界磁電流1f、相差角δに関連づけて制限し、相差角
δが90度を超えないようにした点にある。The key point of the configuration of the present invention is that the magnitude of the torque component current 12 is limited in relation to the field current 1f and the phase difference angle δ so that the phase difference angle δ does not exceed 90 degrees.
I2の制限が発生トルクの制限につながるものであるこ
とはいうまでもない。次にこの発明の原理を説明する。It goes without saying that limiting I2 leads to limiting generated torque. Next, the principle of this invention will be explained.
第8図において、If=I2sinδとなつたとき、相
差角δが90度になることは図示のベクトル関係から明
らかである。そこでI2〈(If/Sinδ)なる条件
を満足するようにI2を制限すればよいことが分る。第
9図はこの発明の一実施例を示すプロツク図である。In FIG. 8, it is clear from the illustrated vector relationship that when If=I2sin δ, the phase difference angle δ becomes 90 degrees. Therefore, it can be seen that I2 should be limited so as to satisfy the condition I2<(If/Sinδ). FIG. 9 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
同図を参照する。従来方式を示した第2図と相違すると
ころは、割算器3と電流指令演算器4との間に電流制限
器23を配置し、かつ該制限器23における電流制限値
を割算器24により指示するようにした点である。割算
器24は、界磁電流1fを、磁束演算器5より与えられ
るSinδにて除算し、その結果を制限値として電流制
限器23に与えている。従つて割算器3からの指令値1
2米は、電流制限器23において、必ず12〈(If/
Sinδ)なる条件を満足するような制限されてから電
流指令演算器4に入力される。Refer to the same figure. The difference from FIG. 2 which shows the conventional method is that a current limiter 23 is arranged between the divider 3 and the current command calculator 4, and the current limit value in the limiter 23 is set in the divider 24. The point is that the instructions are given by The divider 24 divides the field current 1f by Sin δ given by the magnetic flux calculator 5, and gives the result to the current limiter 23 as a limit value. Therefore, the command value from divider 3 is 1
2 is always 12〈(If/
The current is input to the current command calculator 4 after being limited so as to satisfy the condition: Sin δ).
以上説明した通りであるから、この発明によれば、同期
電動機の可変速駆動方式に}いて、如何なる場合にも内
部相差角(磁極角)が90度を超えることがなく、従つ
て乱調現象も起きず、安定した運転がなされ得るという
利点がある。As explained above, according to the present invention, in the variable speed drive system of a synchronous motor, the internal phase difference angle (magnetic pole angle) never exceeds 90 degrees under any circumstances, and therefore the disturbance phenomenon does not occur. This has the advantage that stable operation can be achieved.
第1図は、同期電動機の交流理論に基づくベクトル図、
第2図は同期電動機のトランスベクトル制御システムの
構成例を示すプロツク図、第3図は対称三相量の2軸成
分への変換関係を説明する説明図、第4図は三相交流の
流形図、第5図はベクトル諸量の座標関係を示すベクト
ル図、第6図は磁束演算器を示すプロツク図、第7図は
電流指令演算器を示すプロツク図、第8図は関係諸量の
ベクトル図、第9図はこの発明の一実施例を示すブロツ
ク図である。
図において、1は速度調節器、2は磁束調節器、3は割
算器、4は電流指令演算器、5は磁束演算器、6乃至9
はそれぞれ電流調節器、10乃至13はそれぞれ点弧角
調整器、14は磁極位置演算器、15は変換装置(例え
ばサイクロコンバータ)、16は界磁用変換装置、17
は同期電動機、18は磁極位置検出器、19はタコゼネ
レータ、20は3相交流電源、21と22はそれぞれ指
令値入力端子、23は電流制限器、24は割算器、51
7は三相/α・β軸座標変換器、518は磁束成分演算
器、519は磁極角演算器、520はα・β/d−q軸
座標変換器、521はψd演算器、522はψq演算器
、523はd−q/a・β軸変換器、525は1・2/
α・β軸座標変換器、526は界磁電流指令演算器、5
27はα・β/三相座標変換器、を示す。Figure 1 is a vector diagram based on AC theory of synchronous motors,
Figure 2 is a block diagram showing a configuration example of a transformer vector control system for a synchronous motor, Figure 3 is an explanatory diagram explaining the conversion relationship of symmetrical three-phase quantities into two-axis components, and Figure 4 is a flowchart of three-phase alternating current. Figure 5 is a vector diagram showing the coordinate relationships of vector quantities, Figure 6 is a block diagram showing the magnetic flux calculator, Figure 7 is a block diagram showing the current command calculator, and Figure 8 is the related quantities. FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a speed regulator, 2 is a magnetic flux regulator, 3 is a divider, 4 is a current command calculator, 5 is a magnetic flux calculator, and 6 to 9
are current regulators, 10 to 13 are firing angle regulators, 14 is a magnetic pole position calculator, 15 is a conversion device (for example, a cycloconverter), 16 is a field conversion device, and 17
is a synchronous motor, 18 is a magnetic pole position detector, 19 is a tacho generator, 20 is a three-phase AC power supply, 21 and 22 are each command value input terminals, 23 is a current limiter, 24 is a divider, 51
7 is a three-phase/α/β axis coordinate converter, 518 is a magnetic flux component calculator, 519 is a magnetic pole angle calculator, 520 is an α/β/d-q axis coordinate converter, 521 is a ψd calculator, and 522 is a ψq Arithmetic unit, 523 is d-q/a/β axis converter, 525 is 1/2/
α/β axis coordinate converter, 526 is field current command calculator, 5
27 indicates an α/β/three-phase coordinate converter.
Claims (1)
子電流、界磁電流に基づき算出する磁束演算器と、該演
算器により算出された有効磁束と外部から指令される有
効磁束の指令値およびトルクの指令値に基づき同期電動
機の運転上実際に必要な電機子電流、界磁電流を算出し
て指令する電流指令演算器と、該演算器よりの電流指令
値に基づき電動機の電機子電流、界磁電流を制御する調
節手段とを備えて成る同期電動機の可変速駆動方式にお
いて、前記トルクの指令値は、電流指令演算器に指令と
して入力されるに当り、電機子電流のトルク成分電流値
に変換され、かつその値が磁極位置と有効磁束位置との
偏位角である磁極角の正弦値にて界磁電流を除算して得
られる値以下に制限された状態で入力されるようにした
ことを特徴とする同期電動機の可変速駆動方式。1. A magnetic flux calculator that calculates the effective magnetic flux that contributes to the torque generation of the synchronous motor based on the armature current and field current, and the effective magnetic flux calculated by the calculator and the effective magnetic flux command value and torque commanded from the outside. A current command calculator calculates and commands the armature current and field current actually required for operation of the synchronous motor based on the command value of In a variable speed drive system for a synchronous motor comprising adjustment means for controlling a magnetic current, when the torque command value is input as a command to a current command calculator, the torque component current value of the armature current is converted, and the value is limited to the value obtained by dividing the field current by the sine value of the magnetic pole angle, which is the deviation angle between the magnetic pole position and the effective magnetic flux position. A variable speed drive system for synchronous motors characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54047873A JPS591074B2 (en) | 1979-04-20 | 1979-04-20 | Variable speed drive system of synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54047873A JPS591074B2 (en) | 1979-04-20 | 1979-04-20 | Variable speed drive system of synchronous motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55141995A JPS55141995A (en) | 1980-11-06 |
| JPS591074B2 true JPS591074B2 (en) | 1984-01-10 |
Family
ID=12787491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54047873A Expired JPS591074B2 (en) | 1979-04-20 | 1979-04-20 | Variable speed drive system of synchronous motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591074B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU746555B2 (en) * | 1998-10-30 | 2002-05-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for controlling synchronous motor |
-
1979
- 1979-04-20 JP JP54047873A patent/JPS591074B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55141995A (en) | 1980-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Torque and reactive power control of a doubly fed induction machine by position sensorless scheme | |
| Gabriel et al. | Field-oriented control of a standard ac motor using microprocessors | |
| US4484128A (en) | Vector control system for AC motor drives | |
| KR920002586B1 (en) | Control method of 3-phase induction motor | |
| CN110212831A (en) | Consider the IPMSM field weakening control method in the case of DC bus-bar voltage falls | |
| JPS6024676B2 (en) | Device that controls a permanent magnet synchronous motor | |
| CN101103518B (en) | Method for controlling rotor winding synchronous motor | |
| US6426605B1 (en) | Multi-phase induction motor drive system and method | |
| JP3707251B2 (en) | Control device for synchronous motor | |
| JPS591074B2 (en) | Variable speed drive system of synchronous motor | |
| JPS5949797B2 (en) | AC machine current control method | |
| JPS591073B2 (en) | Magnetic flux calculator for synchronous motor | |
| JPS591075B2 (en) | Variable speed drive system of synchronous motor | |
| JP4503764B2 (en) | Generator control device | |
| JPS60219983A (en) | Drive controller of induction motor | |
| JPS60219984A (en) | Controller for induction motor | |
| JP2018067995A (en) | AC motor control method and control apparatus | |
| JPS5917630B2 (en) | Variable speed drive system of synchronous motor | |
| JPS6038956B2 (en) | Variable speed control device for AC motor | |
| JP2623821B2 (en) | Variable speed drive for salient pole synchronous motor | |
| JPH04322191A (en) | Controller for synchronous motor | |
| JPH0570395B2 (en) | ||
| JPH1118498A (en) | Controller for servo motor | |
| JPH08298796A (en) | Method and device for controlling permanent magnet type electric motor | |
| Melnykov et al. | The Use of Instantaneous Power pq-theory in the Tasks of Induction Motor Control |