JPH03212191A - サイクロコンバータの制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はサイクロコンバータの制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕 第２図は従来の非循環電流方式によるサイクロコンバー
タの制御装置の回路構成を示すブロック図であり、図に
おいて、信号発生回路（１）は速度設定器（２）、速度
コントローラ（３）、磁束指令演算器（４）、磁束コン
トローラ（５）、加減算器（６）、（７）により構成さ
れている。

上記速度コントローラ（３）の出力側は加減算器（１コ
）を介して、比例積分増幅器で構成されるトルク分電流
コントローラ（１２）に接続されている。また、上記磁
束コントローラ（５）の出力側は加減算器（１３）を介
して、比例積分増幅器で構成される磁束分電流コントロ
ーラ（１４）に接続されている。発振器（１５）の出力
側は加減算器（１６）を介して、比例積分増幅器で構成
される無効分電流コントローラ（１７）に接続されてい
る。

磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回路（１８）は速度
コントローラ（３）の出力側と発振器（１５）の出力側
を接続した第１の磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回
路（１８ａ）と、上記トルク分電流コントローラ（１２
）、磁束分電流コントローラ（１４）、無効分電流コン
トローラ（１７）の各出力側を接続した第２の磁束軸座
標系−ロータ軸座標系変換回路（１８ｂ）とで構成され
ている。

２φ／３φ変換回路（１つ）は第１の磁束軸座標系−ロ
ータ軸座標系変換回路（１８ａ）の出力側を接続した第
１の２φ／３φ変換回路（１９ａ）と、加減算器（２０
）、（２１）を介して第２の磁束軸座標系−ロータ軸座
標系変換回路（１８ｂ）の出力側を接続した第２の２φ
／３φ変換回路（１９ｂ）とで構成されている。

この第２の２φ／３φ変換回路（１９ｂ）の各相出力側
は電機子電流用ゲート制御装置（２２）に接続され、こ
の電機子電流用ゲート制御装置（２２）の出力側は、上
記第１の２φ／３φ変換回路（１９ａ）の出力側ととも
に正負切換回路（２３）に接続されている。

この正負切換回路（２３）の出力側は非循環電流方式に
よる３相サイクロコンバータ（２４）に接続され、この
３相サイクロフンバータ（２４）の出力側から同期電動
機（２５）に電機子電流を供給する。

この同期電動機（２５）のロータ軸（２５ａ）に設けた
位置検出器であるレゾルバ（２６）には速度センサ（２
７）が接続され、この速度センサ（２７）の出力側は正
弦波・余弦波発生回路（２８）と平均フィルタ（２９）
に接続され、この平均フィルタ（２９）の出力側は磁束
指令演算器（４）と加減算器（６）に接続されている。

また、上記第２の磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回
路（１８ｂ）の出力側は、加減算器（３０）を介して界
磁電流用ゲート制御装置（３１）に接続し、この界磁電
流用ゲート制御装置（３１）の出力側はサイクロコンバ
ータ（３２）を介して同期電動機（２５）の界磁巻線（
３３）に接続されている。

上記同期電動機（２５）の出力電流よりロータ軸座標系
のｑ軸分電流フィードバック値とｄ軸分電流フィードバ
ック値を得る３φ／２φ変換回路（３４）の出力側は、
第２の２φ／３φ変換回路（１９ｂ）、ロータ軸座標系
−磁束軸座標系変換回路（３５）、負荷角、誘起電圧、
磁束演算回路（３６）に接続されている。

上記ロータ幀座漂系−磁束軸座標系変換回路（３５）の
出力側は、加減算器（１１）　、　　（１３）、　　（
１５）と第２の磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回路
（１８ｂ）および負荷角、誘起電圧、磁束演算回路（３
６）に接続されている。また、この負荷角、誘起電圧、
磁束演算回路（３６）の入力側には、第２の磁束軸座標
系−ロータ軸座標系変換回路（１８ｂ）、速度センサ２
７．３φ／２φ変換回路（３４）のそれぞれの出力側が
接続され、この負荷角、誘起電圧、磁束演算回路の出力
側は、加減算器（２０）、　　（２１）、　　（３０）
に接続されている。

次に動作について説明する。同期電動機（２５）のロー
タ軸（２５ａ）の速度フィードバック量ωｒか、レゾル
バ（２６）および速度センサ（２７）により検出され、
加減算器（６）及び磁束指令演算器（４）に入力される
。

速度コントローラ（３）では加減算器（６）の出力に基
づき、上記の速度フィードバックωｒが目標値ωｒ＊と
なるような信号をトルク分電流設定値ｉｑとして出力す
る。

そして、同期電動機（２５）の３相出力電流ｉｕ、ｉｖ
、ｉｗを３φ／２φ変換回路（３４）に入力することに
より、ロータ軸座標系の値としてロータ軸（２５ａ）に
直角な直流量として与えられるｑ軸分電流フィードバッ
ク値と、ロータ軸（２５ａ）に平行な直流量として与え
られるｄ軸分電流フィードバック値が得られる。

次いで、上記ｑ軸分電流フィードバック値と上記ｄ軸分
電流フィードバック値及び界磁分電流フィードバック値
から、ロータ軸座標系−磁束軸座標系変換回路（３５）
により、トルク分電流フィードバック値と無効分電流フ
ィードバック値および磁束電流フィードバック値を得る
。

上記トルク分電流フィードバック値と上記トルク分電流
設定値の偏差がトルク分電流コントロール（１２）に入
力され、このトルク分電流コントロール（１２）で、比
例積分演算を行った結果をトルク分電圧設定値として出
力する。同様に無効分電流フィードバック値と無効分電
流設定値の偏差が無効分電流コントロール（１６）に入
力され、この無効分電流コントロール（１６）で比例積
分演算を行った結果を無効分電圧設定値として出力する
。また、磁束分電流フィードバック値と磁束分電流設定
値の偏差が磁束分電流コントローラ（１４）に入力され
、この磁束分電流コントローラ（１４）で比例積分演算
を行った結果を磁束分電圧設定値として出力する。

上記ｑ軸電流フィードバック値とｄ軸電流フィードバッ
クおよび界磁電流フィードバック値は、負荷角、誘起電
圧、磁束演算回路（３６）に入り、磁束軸方向信号ｓｉ
ｎθ５ＳＣＯ８θｓ１磁束フィードバック値を得る。

磁束コントローラ（５）は、磁束指令演算器（４）の出
力と前記磁束フィードバック値との偏差を入力し、磁束
分電流設定値を出力する。

第１の磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回路（１８ａ
）はトルク分電流設定値と無効分電流設定値を磁束軸方
向信号ｓｉｎθｓ、ｃｏｓθｓをパラメータにしてｑ軸
分電流設定値とｄ軸分電流設定値に変換する。また、第
２の磁束軸座標系−ロータ軸座標系変換回路（１８ｂ）
は、トルク分電圧設定値と無効分電圧設定値及び磁束分
電圧設定値を磁束軸方向信号ｓｉｎθｓ、ｃｏｓθｓを
パラメータにして、ｑ軸電圧設定値とｄ軸電圧設定値お
よび界磁電圧設定値に変換する。第２の２φ／３φ変換
回路（１９ｂ）は、上記ｑ軸電圧設定値とｄ軸電圧設定
値を入力することにより、３相交流電圧設定値Ｖｕ’、
Ｖｖ’、Ｖｗ＊を出力する。

そして、３相交流電圧設定値はｕ、ｖ、ｗ相の電機子電
流用ゲート制御装置（２２）に供給され、各電圧設定値
に応じたゲートパルスが出力される。

このゲートパルスは正負切換回路（２３）により、正群
コンバータまたは負群コンバータに出力され、ゲートを
オンすることで、３相サイクロコンバータ（２４）はそ
の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが３相交流電圧設定値Ｖｕ
’、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と一致するように動作する。

また、前記正負切換回路（２３）は、第１の２φ／３φ
変換回路（１９ａ）により得られる３相零　　　＊ 交流電流１ｕ　　、　　１ｖ　　、１ｗ本との符号をパ
ラメータにして、ゲートパルスの切換を実行する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のサイクロコンバータの制御装置は以上のように構
成されているので、同期電動機を駆動した場合、過負荷
時に安定運転領域を無視してトルク分電流の設定値を増
加すると、同期電動機が脱調し、制御不能になるという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消することを課題に
なされたもので、同期電動機を常に安定領域で運転でき
るサイクロコンバータの制御装置を得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るサイクロコンバータの制御装置は、負荷
運転時に負荷角θｓが設定値を越えると安定運転の限界
と判断し、トルク分電流設定値を制限する可変リミッタ
回路を具備したものである。

〔作用〕

この発明におけるサイクロコンバータの制御装置は可変
リミッタ回路によりトルク分電流設定値を制限すること
により、どのような運転状態でも安定して同期電動機を
駆動することを可能とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。前記
第２図と同一部分に同一符号を付した第１図において、
信号発生回路（１）における速度コントローラ（３）の
出力側にトルク分電流設定値を制限する可変リミッタ回
路（３７）を接続したものである。

次に上記実施例の動作について説明する。全体の動作は
前記第２図と同じであるから、同じ動作の説明は省略し
、第２図にはない可変リミッタ回路（３７）の動作を中
心に説明する。

上記可変リミッタ回路（３７）には負荷角、誘起電圧、
磁束演算回路（３４）から負荷角θｓが入力されており
、運転負荷が増加し、負荷角θｓかあらかじめ設定しで
ある判定値に達すると、現在出力しているトルク分電流
設定値を固定すると同時に、速度コントローラの積分項
か飽和しないように積分器の動作を停止させる。

一方、運転負荷が軽減し、負荷角θｓが判定値以下にな
れば、可変リミッタ回路（３９）によるリミッタは解除
される。

なお、上記実施例では、負荷角θｓの判定値を固定値に
したが、可変にしてもよい。また、上記実施例では非循
環電流方式のサイクロコンバータを示したが、循環電流
方式のサイクロコンバータでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、負荷角か過負荷で設
定値を超えると、可変値リミッタ回路でトルク分電流設
定値を制限するように構成したので、速度は落ちるが制
御上では安定しており、脱調など運転不能になることが
なく、電動機を常に安定領域で運転できるサイクロコン
バータの制御装置を得ることができる。また、ソフトウ
ェア（ｓ／ｗ）のみで実現できるため、装置の改造も必
要としないものが得られるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による非循環電流方式によ
るサイクロコンバータの制御装置を示す回路構成図、第
２図は従来の非循環電流方式によるサイクロコンバータ
の制御回路構成図である。 図において、（１）は信号発生回路、（１２）はトルク
分電流コントローラ、（１４）は磁束分電流コントロー
ラ、（１６〕は無効分電流コントローラ、（１８）は磁
束軸座標系−σ−タ軸座標系変換回路、（１９）は２φ
／３φ変換回路、（２２）は電機子電流用ゲート制御装
置、（２３）は正負切換回路、（２４）は３相サイクロ
コンバータ、（２５）は同期電動機、（２５ａ）はロー
タ軸、（２６）はレゾルバ、（２７）は速度センサ、（
２８）は正弦波、余弦波発生回路、（３４）は３φ／２
φ変換回路、（３５）はロータ軸座標系−磁束軸座標系
変換回路、（３６）は負荷角、誘起電圧、磁束演算回路
、（３７）は可変リミッタ回路である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電動機の出力電流よりロータ軸座標系のｑ軸分電流フィ
   ードバック値とｄ軸分電流フィードバック値を得る３φ
   ／２φ変換回路と、 前記ｑ軸分電流フィードバック値と前記ｄ軸分電流フィ
   ードバック値および前記電動機の界磁電流フィードバッ
   ク値を磁束座標系上のトルク分電流フィードバック値と
   無効電流フィードバック値および磁束電流フィードバッ
   ク値に変換するロータ軸座標系→磁束軸座標系変換回路
   と、 前記ｑ軸分電流フィードバック値と前記ｄ軸分電流フィ
   ードバック値および前記界磁電流フィードバック値から
   前記電動機の負荷角θｓと誘起電圧および磁束を演算す
   る負荷角、誘起電圧、磁束演算回路と、 前記電動機のロータ軸に設けたレゾルバからのフィード
   バック信号から該電動機の速度フィードバック値とロー
   タ位置を検出する速度センサと、前記ロータ位置からロ
   ータ位置方向信号を出力する正弦波、余弦波発生回路と
   、 前記速度フィードバック値に基づいてトルク分電流設定
   値と磁束分電流設定値を出力する信号発生回路と、 前記トルク分電流設定値と前記トルク分電流フィードバ
   ック値との偏差を入力とするトルク分電流コントローラ
   と、 前記磁束分電流設定値と前記磁束分電流フィードバック
   値との偏差を入力とする磁束分電流コントローラと、 無効電流設定値と前記無効電流フィードバック値との偏
   差を入力とする無効電流コントローラと、前記電動機の
   負荷角をパラメータにして、前記トルク分電流コントロ
   ーラの出力と前記無効電流コントローラの出力および前
   記磁束分電流コントローラの出力からロータ軸座標系の
   ｑ軸分電圧設定値とｄ軸分電圧設定値および界磁分電流
   設定値を得る磁束軸座標系→ロータ軸座標変換回路と、
   前記ｑ軸分電圧設定値と前記ｄ軸分電圧設定値および前
   記ロータ位置信号をパラメータとして３相交流電圧設定
   値を得る２φ／３φ変換回路と、前記３相交流電圧設定
   値からゲート信号を得る電機子電流用ゲート制御装置と
   、 前記電機子電流用ゲート制御装置からのゲート信号をサ
   イクロコンバータの正群コンバータと負群コンバータに
   切換える正負切換回路と、 前記負荷角θｓを監視し、安定運転の限界の負荷角に達
   する前にトルク分電流を制限するように前記信号発生回
   路の出力側に設けた可変リミッタ回路とを備えたサイク
   ロコンバータの制御装置。