无传感器的永久磁体同步电动机的控制方法技术

本发明专利技术提出了一种新的无传感器的永久磁体同步电动机（ＰＭＳＭ）的控制方法，该控制方法由单一的逆变器装置可靠地同步起动２台以上无传感器ＰＭＳＭ、对稳定的额定运行、低速转动时发生振动等以及故障时的安全停止等进行控制。本发明专利技术是一种２台以上以三相交流电源作为动力的无传感器的永久磁体同步电动机的同步起动方式，是包含２台以上以三相交流电源作为动力的无传感器ＰＭＳＭ的同步起动的控制方法，其特征在于，利用单一的逆变器装置将超低频三相交流电流以固定时间施加到该２台以上ＰＭＳＭ并以低转速同步起动后，逐渐提高电源频率，使转速上升达到额定转速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无传感器的永久磁体同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor，以下称为PMSM)的控制方法，具体涉及利用单一的逆变器装置使2台以上无传感器PMSM同步起动并以额定速度连续运行、可以从反向转动状态起动、能防止以低于额定速度运转时所产生的振动、并在故障时安全停止的无传感器PMSM的控制方法。
技术介绍
以往，以三相交流电作为电源的PMSM安装有检测转子磁极位置的传感器(位置检测装置)并采用这样的起动方式即通过该传感器检测转子磁极位置，根据检测出的转子磁极位置使电流流经定子线圈的各相而产生转动磁场，通过与所产生的磁场之间的相互作用而从磁极产生转矩，从而将动力传递给负载。 这种带传感器的PMSM、控制电路和逆变器装置不仅总成本高于作为交流电动机的代表例的感应电动机和逆变器装置的总成本，而且还会有传感器出故障的问题，为此，在例如鼓风机等在固定转速以上的条件下所使用的PMSM中，采用不要传感器以减少成本的无传感器方式PMSM。为了将连续运行中的控制保持为与带传感器的PMSM相同的级别，在该无传感器PMSM中检测呈现在定子线圈端子处的各种数据，推算其特性并进行复杂的控制(参照例如日本特开2001-268974号、日本特开2002-272195号)。 专利文献1日本特开2001-268974号公报专利文献2日本特开2002-272195号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，在利用现有的方法来起动无传感器PMSM时，需要起动用的另外的特殊控制装置，或者由于控制方法进一步复杂化而需要从起动开始进行控制，存在由于该控制方式的复杂而有时起动失败的问题。另外对1台PMSM各需要1台提供电源的逆变器装置，存在妨碍实现减少成本的问题。 用于解决问题的方案 本专利技术是以三相交流电源作为动力的2台以上无传感器PMSM的同步起动方式，其利用单一的逆变器装置将超低频三相交流电流以固定时间施加到该2台以上PMSM并以低速转动同步起动后，逐渐提高电源频率，使转速上升达到额定转动，从而利用单一的逆变器装置可靠地起动2台以上PMSM，解决了上述问题。 本专利技术是一种2台以上以三相交流电源作为动力的无传感器PMSM的同步起动方式，其利用单一的逆变器装置将超低频三相交流电流施加到该2台以上PMSM固定时间并以低速转动同步起动后，逐渐提高电源频率，使转速上升并达到额定转动，从而利用单一的逆变器装置可靠地起动2台以上PMSM。 另外通过由逆变器装置将直流电流施加到2台以上PMSM的各三相线圈内任意二相线圈上而形成定子磁轴，从而吸引转子磁极，并在将2台以上PMSM同时同步化之后逐渐提高三相交流电压的频率来达到额定转动。 在PMSM由于外因而反向转动时，通过在2台以上PMSM的三相线圈之间将各相分别连接并在该PMSM间产生电气制动电流，从而将全部PMSM以反向转动状态同步化为相同的转速并检测已同步的转速中PMSM的产生电压、频率，在通过由逆变器装置施加该角速度±公差角速度的频率的电压、电流从而与电源同步化之后，通过转换成正向转动方向的转动磁场从而经过停止状态达到额定转动，实现同步起动。 在降低同步运行的2台以上PMSM的转速并降低负载转矩的状态下运行时，在逆变器装置的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)电路的输出侧检测所产生的电压、频率及电流值，通过使由该逆变器装置所提供的电流的相位比PMSM的产生电压提前15°以上的相位并增大内部相差角δ，从而使2台以上PMSM不致发生振动(电动机不能安静地进行转动、而是抖动着转动并发出噪音的状态)、振荡(同步电动机应该与转动磁场完全同步地转动，但是转子同步的同时又相对三个定子磁极轴变动而进行转动)、失步(当振荡达到最大时，无法与转动磁场同步，导致从电源系统脱离)等而运行。 由逆变器装置的IGBT电路检测与PMSM的转速对应所产生的频率、电压、电流，并且由IGBT电路检测与由发生异常的PMSM产生的异常频率的电压、电流，从而由该IGBT电路检测当同步运行中的2台以上PMSM中的1台因故障等而偏离同步速度而降低转速时所产生的异常频率的电流，来断开该逆变器装置的输出、安全地停止正常的PMSM转动。 专利技术的效果 本专利技术能够通过简易的控制方法，由单一的逆变器装置对2台以上无传感器PMSM从同步起动到连续运行为止进行控制，因此产生能够实现大幅度降低成本的效果。 产生能够将包含2台以上的无传感器PMSM从反向转动状态起动的效果。 产生能够防止无传感器PMSM在比额定转动速度低的转动时发生的振动等、实现稳定且安静的低速转动的效果。 产生能够检测并控制无传感器PMSM故障等时的异常转动状态、安全地进行停止等的效果。 附图说明 图1是表示1C1M的起动时等效电路示例的图。 图2是表示1CXM的电路示例的图。 图3是表示第2实施例的同步起动方法的原理图。 图4是表示反向转动时的同步化的原理图。 图5是表示反向转动时所施加的电压的向量图。 图6是表示同步起动方式的原理图。 具体实施例方式 实施例1 所谓同步起动方式是使以三相交流电源作为动力的同步电动机起动的方式之一，如图6所示，将驱动侧的同步发电机G和被驱动侧的同步电动机M两者作为同步设备，在停止状态下在两者的三相端子之间互相连接并分别流通励磁电流，在起动时使与同步发电机G直接连接的驱动设备D缓慢转动，则同步发电机G进行转动并将超低频电流提供给同步电动机M，与由在同步电动机M侧产生的转动磁场和励磁电流所产生的磁场发生作用，从而将同步电动机M与同步发电机G同步化，此后通过提高同步发电机G侧的转速来继续保持同步提高转速直到上升到高速的额定转速为止。 这种同步起动方式用作大容量的同步电动机、例如与抽水发电站的泵水轮机直接连接的发电电动机的起动，或用作大容量的涡轮发电机的起动等，作为不给所连接的系统造成起动时的较大负载，能够平滑地起动的方法而适用，并在各种实施例中进行详细的分析，确认各种参数下的同步起动的可能范围。 在要将同步起动方式应用于PMSM中的情况下，存在以下不同点首先，PMSM的输出是100瓦至几千瓦，因此与前述的普通电动机相比容量非常小，其电机子线圈的电阻以单位法计为0.04～0.2pu(4～20％)非常大；另外励磁是永久磁体，因此PMSM的励磁E2是固定的恒定值；以及电源的供给使用IGBT电路来取代同步发电机G的逆变器电源等。对于这些，详细的计算非常复杂，因此根据从已经明确了的参数中省略影响较少的参数的简单计算来求出成为该同步起动的可能范围的转速N1(或角速度ω1)。此外，利用逆变器装置将电源以固定时间施加给PMSM。 1)1C1M(以1台逆变器装置来起动1台PMSM)的情况 (a)电路和电流 图1是表示从电源(逆变器装置)将与非常低速的频率f1对应的角速度ω1(以单位法表示为0.01数量级)的电压提供给PMSM的状态的图。 设V0为额定时的相电压、额定时的电流为I0(A)、f0为额定频率，则在超低速时以N1min-1转动时的电压V为 V＝V0·(f1/f0)＝V0·(ω1/ω0)……(1) 此处Lm是与电动机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２台以上以三相交流电源作为动力的无传感器的永久磁体同步电动机即ＰＭＳＭ的同步起动方式，其特征在于，　　　　其利用单一的逆变器装置将超低频三相交流电流施加到该２台以上ＰＭＳＭ固定时间并以低转速同步起动后，逐渐提高电源频率，使转速上升达到额定转速。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥满，上村佳一，清水义彦，上林笃，崔起洙，朱盛男，
申请(专利权)人：株式会社上村工业，
类型：发明
国别省市：JP[日本]