特許 7107235 同期電動機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】同期電動機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/16 20160101AFI20220720BHJP

【ＦＩ】

H02P6/16

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019010195

(22)【出願日】2019-01-24

(65)【公開番号】P2020120513

(43)【公開日】2020-08-06

【審査請求日】2021-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(72)【発明者】

【氏名】曾 徳全

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１６４１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３１２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２５９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６１１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１３２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／００－６／３４

Ｈ０２Ｐ ４／００

Ｈ０２Ｐ ２１／００－２５／０３

Ｈ０２Ｐ ２５／０４

Ｈ０２Ｐ ２５／０８－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と
同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と
前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、
を備え、
前記位相補正部は、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、
前記補正値を演算するタイミングは前記機械的位相検出部の出力が第１の所定値と第２の所定値の範囲内の期間とし、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第１の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第２の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする同期電動機の制御装置。

【請求項2】

同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と
同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と
前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、
を備え、
前記位相補正部は、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、
前記補正値を演算するタイミングは前記電気的位相検出部の出力が第３の所定値と第４の所定値の範囲内の期間とし、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第３の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第４の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする同期電動機の制御装置。

【請求項3】

同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と
同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と
前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、
を備え、
前記位相補正部は、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、
前記補正値を演算するタイミングは前記機械的位相検出部の出力が第１の所定値と第２の所定値の範囲内の期間とするとともに、
前記補正値を演算するタイミングは前記電気的位相検出部の出力が第３の所定値と第４の所定値の範囲内の期間とし、
前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第１の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第２の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とするとともに、前記第３の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第４の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする同期電動機の制御装置。

【請求項4】

前記ターニング運転開始から第１の所定期間後の第２の所定期間に前記同期電動機の励磁装置に界磁強め制御指令を出力し、前記第２の所定期間に前記補正値の演算を行う制御部、を備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の同期電動機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、同期電動機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、同期電動機の制御装置を開示する。当該制御装置によれば、トルク脈動を発生させることなく装置を停止させ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－２００１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の制御装置において、機械的な位置検出器（例えばポジションセンサーやレゾルバ）によるロータ磁極位置すなわち同期電動機の機械的回転位相の検出が実際の電気的な位相と差異があると、逆変換器のサイリスタの点弧タイミングにずれが生じる。この場合、転流失敗を発生し同期電動機を安定に制御できないことがある。また、同期電動機の点検などを行う際に同期電動機と機械的な位置検出器が分離され、再組み立ての際に差異が発生し、点検後に位相の再調整が必要になる場合があった。

【0005】

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、位置検出器によるロータ磁極位置の検出を自動で補正することができる同期電動機の制御装置を提供することにより、位置検出器による逆変換器の位相制御時に同期電動機を安定に駆動することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る同期電動機の制御装置は、同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、を備え、前記位相補正部は、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、前記補正値を演算するタイミングは前記機械的位相検出部の出力が第１の所定値と第２の所定値の範囲内の期間とし、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第１の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第２の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする。
この発明に係る同期電動機の制御装置は、同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、を備え、前記位相補正部は、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、前記補正値を演算するタイミングは前記機械的位相検出部の出力が第３の所定値と第４の所定値の範囲内の期間とし、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第３の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第４の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする。
この発明に係る同期電動機の制御装置は、同期電動機の電機子巻線の誘起電圧から位相を検出する電気的位相検出部と同期電動機の位置検出器の出力信号から位相を検出する機械的位相検出部と前記機械的位相検出部の出力を補正する位相補正部と、を備え、前記位相補正部は、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力の差分を演算する位相差演算部と前記同期電動機のターニング運転時の前記位相差演算部の出力に基づく補正値を演算し、前記補正値に基づき前記機械的位相検出部の出力を補正し、前記補正値を演算するタイミングは前記機械的位相検出部の出力が第１の所定値と第２の所定値の範囲内の期間とするとともに、前記補正値を演算するタイミングは前記電気的位相検出部の出力が第３の所定値と第４の所定値の範囲内の期間とし、前記電気的位相検出部の出力と前記機械的位相検出部の出力との最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、前記第１の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第２の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とするとともに、前記第３の所定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、前記第４の所定値は２π－θＭＡＸより小さな値とする。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、位置検出器による逆変換器の位相制御時に同期電動機を安定に駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１における同期電動機の制御装置が適用されるシステムの構成図である。

【図2】実施の形態１における同期電動機の制御装置による同期電動機の制御の概要を説明するための図である。

【図3】実施の形態１における同期電動機の制御装置が適用される同期電動機の等価回路図である。

【図4】実施の形態１における同期電動機の制御装置による誤差の計算方法を説明するための図である。

【図5】実施の形態１における同期電動機の制御装置による誤差の計算方法を説明するための図である。

【図6】実施の形態１における同期電動機の制御装置の要部のブロック図である。

【図7】実施の形態１における同期電動機の制御装置のハードウェア構成図である

【発明を実施するための形態】

【0009】

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

【0010】

実施の形態１．
図１は実施の形態１における同期電動機の制御装置が適用されるシステムの構成図である。

【0011】

図１において、電源１は、交流電力を出力し得るように設けられる。例えば、電源１は、商用電源である。負荷２は、圧延機のローラ等である。同期電動機３の出力部は、負荷２の入力部に接続される。小型電動機４の出力部は、負荷２の入力部に接続される。位置検出器５は、同期電動機３に設けられる。位置検出器５は、同期電動機３のロータの磁極位置を検出した際にロータ磁極位置検出信号を出力し得るように設けられる。励磁コイル６は、同期電動機３の界磁巻線コイルである。励磁装置７は、同期電動機３の励磁コイル６に図示されない電源から直流電力を供給し得るように設けられる。ＬＣＩ装置８は、負荷転流型インバータ装置（Ｌｏａｄ Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｏｒ）である。ＬＣＩ装置８は、電源１から供給される商用周波数の交流電力を可変周波数の交流電力に変換し、同期電動機３の電機子巻線に供給し同期電動機３を可変速駆動する。

【0012】

ＬＣＩ装置８は、順変換器９と直流リアクトル１０と逆変換器１１と電流検出器１２と電圧検出器１３と制御装置１４とを備える。

【0013】

順変換器９は、電源１が出力した交流電力を直流電力に変換し得るように設けられる。直流リアクトル１０は、順変換器９が出力した直流電力を平滑化し得るように設けられる。逆変換器１１は、直流リアクトル１０が平滑化した直流電力を交流電力に変換し得るように設けられる。電流検出器１２は、電源１からＬＣＩ装置８に入力される交流電流を検出し得るように設けられる。電圧検出器１３は、同期電動機３の電機子巻線電圧を検出し得るように設けられる。

【0014】

制御装置１４は、速度制御部１５と電流制御部１６と機械的位相検出部１７と電気的位相検出部１８と切替部１９と速度検出部２０と電流断続制御部２１とβ演算部２２とα位相制御部２３とβ位相制御部２４と誘起電圧計算部２５と位相補正部２７とを備える。

【0015】

速度制御部１５は、速度検出部２０の出力である同期電動機３の速度の検出値と外部から与えられる速度基準との偏差に基づいて電流指令を出力し得るように設けられる。電流制御部１６は、速度制御部１５が出力した電流指令と電流検出器１２の検出値との偏差に基づいて順変換器９の点弧位相を出力し得るように設けられる。

【0016】

機械的位相検出部１７は、位置検出器５が出力したロータ磁極位置検出信号に基づいて同期電動機３の位相を検出し得るように設けられる。電気的位相検出部１８は、電圧検出器１３が検出した交流電圧に基づいて同期電動機３の位相を検出し得るように設けられる。電気的位相検出部１８は例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路で構成される。切替部１９は、機械的位相検出部１７からの入力と電気的位相検出部１８からの入力とのうちのいずれか一方を出力し得るように設けられる。速度検出部２０は、切替部１９の出力に基づいて同期電動機３の速度の検出値を計算し得るように設けられる。

【0017】

電流断続制御部２１は、切替部１９の出力に基づいて電流断続制御指令を出力し得るように設けられる。β演算部２２は、切替部１９の出力および誘起電圧計算部２５の出力と電流検出器１２の出力とに基づいてβを演算し得るように設けられる。

【0018】

α位相制御部２３は、電流制御部１６の出力と電流断続制御部２１の出力と電源１の図示されない位相信号に基づいて順変換器９のサイリスタに対するα位相制御を行い得るように設けられる。β位相制御部２４は、電流断続制御部２１の出力とβ演算部２２の出力と切替部１９の出力に基づいて逆変換器１１のサイリスタに対するβ位相制御を行い得るように設けられる。

【0019】

誘起電圧計算部２５は、電圧検出器１３の検出値から同期電動機３の誘起電圧を計算し得るように設けられる。位相補正部２７は、同期電動機３のターニング運転時において、電気的位相検出部１８が検出した誘起電圧の位相θｅと機械的位相検出部１７が検出した機械的位相信号θｍとの比較結果に基づいて同期電動機３の誘起電圧と位置検出器５による検出との位相の誤差を計算し、位置検出器５による検出の位相を補正し得るように設けられる。

【0020】

制御装置１４は、制御部２８を備える。

【0021】

制御部２８は、制御装置１４の各部の動作を制御し得るように設けられる。例えば、制御部２８は、外部からターニング運転期間を示すターニング信号が入力され、位相補正部２７の動作タイミングを制御し得るように設けられる。さらに例えば、制御部２８は、励磁装置７に対し強め界磁指令を出力する指令を出力し得るように設けられる。

【0022】

次に、図２を用いて、同期電動機３の制御の概要を説明する。
図２は実施の形態１における同期電動機の制御装置による同期電動機の制御の概要を説明するための図である。

【0023】

同期電動機３の誘起電圧Ｅは、次の（１）式で表される。

【0024】

【数1】

【0025】

ただし、ｋは定数である。Φは同期電動機３の界磁である。ωは同期電動機３の回転速度である。

【0026】

（１）式において、同期電動機３の回転速度ωが０の場合、誘起電圧Ｅは、発生しない。時刻ｔ１から時刻ｔ５まではターニング運転が行われる期間であり、同期電動機は、小型電動機４にて駆動される。時刻ｔ５までは、ＬＣＩ装置は運転されない。同期電動機３の回転速度ωは、定格回転速度の１％程度である速度ω１まで上昇され、この状態で所定時間（時刻ｔ２から時刻ｔ５）保持される。例えば、同期電動機３の回転速度ω１は、３０ｒｐｍ程度になる。この状態は、３０分から６０分の間維持される。

【0027】

時刻ｔ５以降時刻ｔ７まではＬＣＩ装置８により同期電動機３駆動され、回転速度がω１から定格回転速度ω３まで加速される。同期電動機３の回転速度ωが低い場合、誘起電圧Ｅの値は小さい。したがって、誘起電圧による逆変換器１１の転流は困難である場合がある。

【0028】

そこで、低速度領域（例えば回転速度ω２より低い領域）では、制御装置１４の電流断続制御部２１は、電流断続制御を行う。また、誘起電圧Ｅが低い場合は、電気的位相検出部１８が安定に動作しない場合がある。そこで、具体的には、制御装置１４の電流断続制御部２１は、切替部１９により選択された位相補正部２７の出力である補正された機械的位相信号θｍｅに基づいて例えば６０°毎に順変換器９が出力する直流電流を断続させ、また予め設定された逆変換器１１のサイリスタを点弧する。

【0029】

その後、同期電動機３の回転速度ωが上昇すると、制御装置１４の制御部２８は、同期電動機３の誘起電圧Ｅを利用した負荷転流作用によって、それまで通電していたサイリスタに逆電圧を印加してオフさせる制御を行う。また、誘起電圧Ｅが大きくなり、電気的位相検出部１８が安定に動作するようになると、切替部１９は、その出力を電気的位相θｅとするように切替える。

【0030】

その後、同期電動機３の回転速度ωが定格回転速度ω３に達すると、例えば、同期電動機３の回転速度ω３が３０００ｒｐｍに達すると、図示されない開閉装置により同期電動機３は電源１と同期併入され、同期電動機３は、電源１で直接駆動されることがある。

【0031】

次に、図３を用いて、誘起電圧Ｅの計算方法を説明する。
図３は実施の形態１における同期電動機の制御装置が適用される同期電動機の等価回路図である。図３の左側は、等価回路である。図３の右側は、ベクトル図である。

【0032】

同期電動機３の誘起電圧は、次の（２）式で表される。

【0033】

【数2】

【0034】

ただし、（２）式において、Ｖは端子電圧である。Ｘ_ｓは同期リアクタンスである。Ｉａは電流である。

【0035】

ターニング運転時において、電流Ｉａは０である。このため、同期電動機３の誘起電圧Ｅは、端子電圧Ｖと同じになる。具体的には、誘起電圧Ｅは、次の（３）式で表される。

【0036】

【数3】

【0037】

次に、図４と図５とを用いて、位相の誤差の計算方法を説明する。
図４と図５とは実施の形態１における同期電動機の制御装置による誤差の計算方法を説明するための各部の波形の図である。図４および図５において、（ａ）は同期電動機３の誘起電圧、（ｂ）はロータ磁極位置検出信号、（ｃ）は電気的位相信号θｅ、（ｄ）は機械的位相信号θｍである。

【0038】

位置検出器５は、近接センサである。このため、ロータ磁極位置検出信号は、矩形波となる。これに対し、同期電動機３の誘起電圧Ｅは、正弦波となる。電気的位相信号θｅおよび機械的位相信号θｍは、周期的に零から２πまで変化する三角波である。

【0039】

同期電動機３の誘起電圧Ｅとロータ磁極位置検出信号との位相の誤差がない場合は、図４に示されるように、ロータ磁極位置検出信号は、同期電動機３の誘起電圧Ｅのゼロクロスの位置においてオンしたりオフしたりする。そして、（ｃ）の波形と（ｄ）の波形は同期している。

【0040】

同期電動機３の誘起電圧Ｅとロータ磁極位置検出信号との位相の誤差がある場合は、図５に示されるように、ロータ磁極位置検出信号は、同期電動機３の誘起電圧Ｅのゼロクロスの位置からずれた位置においてオンしたりオフしたりする。そして、（ｃ）の波形と（ｄ）の波形も同様に零のタイミングがずれている。

【0041】

例えば、ロータ磁極位置検出信号が同期電動機３の誘起電圧Ｅのゼロクロスが発生する時間からΔｔだけずれた時間でオンしたりオフしたりする場合、位相の誤差Δθは、次の（４）式で表される。

【0042】

【数4】

【0043】

ただし、（４）式において、Ｔは同期電動機３の回転速度から得られた周期である。
したがって、機械的位相信号θｍに対しΔθを補正すればよいことがわかる。

【0044】

次に、図６を用いて、位置検出器５による検出の位相の補正の詳細を説明する。
図６は実施の形態１における位相補正部２７および制御部２８の要部のブロック図である。

【0045】

例えば、位相補正部２７は、減算部２７１とラッチ回路２７２と加算部２７３と正規化回路２７４とコンパレータ２７５とコンパレータ２７６と３入力のＡＮＤ回路部２７７等とを備える。例えば、制御部２８は、遅延部２８１とワンショット回路２８３とＡＮＤ回路部２８４等とを備える。

【0046】

外部からのターニング信号は、制御部２８内の遅延部２８２と２入力の論理積であるＡＮＤ回路部２８４に入力される。遅延部２８２の出力は、ワンショット回路２８３に入力される。ワンショット回路２８３の出力は、ＡＮＤ回路部２８４に入力される。ＡＮＤ回路部２８４の出力は、位相補正部２７内のＡＮＤ回路部２７７に入力されるとともに、強め界磁指令として励磁装置７に出力される。

【0047】

遅延部２８２は、入力信号がＬレベルからＨレベルになったときその出力が所定時間Ｔ１遅延してＬレベルからＨレベルに変化する回路である。ワンショット回路２８３は、入力信号がＬレベルからＨレベルになったときその出力が所定時間Ｔ２の間のみＨレベルとなる回路である。

【0048】

電気的位相検出部１８の出力である電気的位相信号θｅは、減算部２７１の第１入力に接続される。機械的位相検出部１７の出力である機械的位相信号θｍは、減算部２７１の第２入力に接続されるとともに加算部２７３の第１入力に接続される。減算部２７１は、第１入力である電気的位相信号θｅと第２入力である機械的位相信号θｍの差分Δθをラッチ回路２７２の信号入力端子に出力する。ラッチ回路２７２の出力は、加算部２７３の第２入力に接続される。

【0049】

コンパレータ２７５の入力には、機械的位相検出部１７の出力である機械的位相信号θｍが入力される。コンパレータ２７５は、入力信号が第１の設定値から第２の設定値の範囲のときに出力がＨレベルとし、それ以外はＬレベルとなるよう構成される。コンパレータ２７５の出力は、ＡＮＤ回路部２７７に入力される。

【0050】

コンパレータ２７６の入力には、電気的位相検出部１８の出力である電気的位相信号θｅが入力される。コンパレータ２７６は、入力信号が第３の設定値から第４の設定値の範囲のときに出力がＨレベルとし、それ以外はＬレベルとなるよう構成される。コンパレータ２７６の出力は、ＡＮＤ回路部２７７に入力される。

【0051】

ＡＮＤ回路部２７７の出力は、ラッチ回路２７２の制御端子に入力される。ラッチ回路２７２は、制御端子の信号がＨレベルの場合は入力信号と同じ値を出力信号とし、制御端子入力がＨレベルからＬレベルに変化した場合は、その出力は直前の値を保持するというラッチ回路である。加算部２７３の出力は、正規化回路２７４に入力される。正規化回路２７４の出力は、補正された機械的位相信号θｍｅとして切替部１９に出力される。正規化回路２７４は、入力された信号を０以上２π未満の周期信号として正規化して出力する回路である。

【0052】

図１および図２と図６を用いて実施の形態１の動作を説明する。なお、ここでは、単純化のために、仮にコンパレータ２７５およびコンパレータ２７６の出力が常時Ｈレベルにあるものとして説明する。

【0053】

時刻ｔ１にてターニングが開始されたとする。ターニングが開始されるとターニング信号は、ＬレベルからＨレベルに変化する。同期電動機３は、小型電動機４にて駆動され、時刻ｔ２以降から時刻ｔ５までは安定に回転速度ω１にて回転している。時刻ｔ２以降の時刻ｔ１から時間Ｔ１経過した時刻ｔ３になると、遅延部２８２の出力は、ＬレベルからＨレベルとなる。さらにワンショット回路２８３は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｔ２間Ｈレベルとする。したがって、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、ＡＮＤ回路部２８４の出力もＨレベルとなる。よって、ワンショット回路２８３の出力がＨレベルの期間において、ラッチ回路２７２の出力は、減算部２７１の出力そのものである。ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間においては、同期電動機３の回転速度はω１で安定しているので、減算部２７１の出力である差分Δθも安定している。時刻ｔ４になり、ワンショット回路２８３の出力がＨレベルからＬレベルになると、ラッチ回路２７２は、その直前の値であるΔθｔ４を保持する。すなわち、時刻ｔ４以降のラッチ回路２７２の出力は、Δθｔ４となる。Δθｔ４は、機械的位相検出と電気的位相検出の差分であるので加算部２７３で機械的位相検出部１７の出力であるθｍとΔθｔ４を加算した補正することにより精度の高い同期電動機の位相を得ることができる。したがって、時刻ｔ５以降、時刻ｔ６まで、機械的位相検出を使用してのＬＣＩ装置８による同期電動機３の駆動期間に精度の高い位相信号を使用することが可能である。

【0054】

さらにワンショット回路２８３は、遅延部２８２から遅延信号の入力を受け付けた際に、ＡＮＤ回路部２８３経由で一定の時間幅Ｔ２の界磁強め信号をＨレベルにして出力する。

【0055】

励磁装置７は、界磁強め信号の入力がＨレベルの場合励磁コイル６に流す電流を定格時より増大する。その結果、界磁強め制御が行われ、前述の（１）式により界磁が大きくなるため、誘起電圧が高くなり、低い回転速度でもより精度よく電気的位相検出が可能である。したがって、位相の誤差Δθの検出が精度よく行うことができる。また、界磁強め制御が行われる期間は、時間幅Ｔ２の比較的短期間であるので、励磁装置７、励磁コイル６等に与えるストレスの影響を低減することができる。

【0056】

ここで、コンパレータ２７５およびコンパレータ２７６の作用について説明する。図５の（ｃ）および（ｄ）から判明するように電気的位相信号θｅおよび機械的位相信号θｍは三角波であり、その値は０から２π（厳密には２π未満）の間で残増するが、２πから０には急変する。したがって、このタイミングにおいてはΔθが急変するので、急変したΔθをラッチ回路２７２が保持し、その値で補正を行うことは好ましくない。よって、コンパレータ２７５およびコンパレータ２７６およびＡＮＤ回路部２７７にてΔθが急変することが想定されるタイミングであるθｍおよびθｅが０に近い領域および２πに近い領域では、常にラッチ回路２７２の制御端子がＬレベルになるように構成している。

【0057】

なお、機械的位相信号θｍと電気的位相信号θｅの最大位相差は、同期電動機３、位置検出器５の機械的な精度や組み立て誤差などから予測することができる。この最大位相差を±ΔθＭＡＸとすると、第１および第３の設定値はΔθＭＡＸより大きい値とし、第２および第４の設定値は２π―θＭＡＸより小さな値とすることが望ましい。また、コンパレータ２７５またはコンパレータ２７６のいずれか片方を省略してＡＮＤ回路部２７７を２入力としてもよい。

【0058】

さらに、ＡＮＤ回路部２８４は、ターニング運転を示す信号と界磁強め信号とが同時に入力されているときのみ制御信号を出力するためのインターロック回路であり、必要により省略してもよい。

【0059】

以上で説明した実施の形態１によれば、ターニング運転時において、制御装置１４は、電圧検出器１３に検出された同期電動機３の誘起電圧から位相を演算し電気的位相信号を得る。制御装置１４は、誘起電圧による電気的位相信号と機械的位相信号との比較結果に基づいて同期電動機３の誘起電圧と位置検出器５による検出との位相の誤差を計算する。制御装置１４は、計算された位相の誤差に基づいて位置検出器５による機械的位相信号を補正し、その補正値をターニング運転後のＬＣＩ装置８の転時に使用する。このため、位置検出器５による機械的位相検出を自動で補正することができる。その結果、電流断続制御等における同期電動機の低速領域において、ＬＣＩ装置８の点弧タイミングを適正にすることができる。したがって、機械的な位置検出器による逆変換器の位相制御時に同期電動機を安定に駆動することができる。

【0060】

この際、位置検出器５の精密な調整は必要ない。このため、専門の調整員を現地に派遣しなくてよい。その結果、位置検出器５の調整時間および調整費用をなくすことができる。

【0061】

また、制御装置１４は、位置検出器５による検出の位相の補正の際、電圧検出器１３および位置検出器５の検出タイミングにおいて同期電動機３の界磁強め制御を行う。このため、同期電動機３の誘起電圧を大きくした状態で位置検出器５による位相の検出をより正確に補正することができる。

【0062】

なお、同期電動機３が少なくとも１回転する間は、位置検出器５による検出の位相の補正を継続すればよい。なお、１周期の間に補正値が変化する場合は、平均化等の手段を追加してもよい。

【0063】

次に、図７を用いて、制御装置１４の例を説明する。
図７は実施の形態１における同期電動機の制御装置のハードウェア構成図である。

【0064】

制御装置１４の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

【0065】

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、制御装置１４の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１４の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

【0066】

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、制御装置１４の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、制御装置１４の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

【0067】

制御装置１４の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、制御部２８の機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、制御部２８の機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

【0068】

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで制御装置１４の各機能を実現する。

【符号の説明】

【0069】

１ 電源、 ２ 負荷、 ３ 同期電動機、 ４ 小型電動機、 ５ 位置検出器、 ６ 励磁コイル、 ７ 励磁装置、 ８ ＬＣＩ装置、 ９ 順変換器、 １０ 直流リアクトル、 １１ 逆変換器、 １２ 電流検出器、 １３ 電圧検出器、 １４ 制御装置、 １５ 速度制御部、 １６ 電流制御部、 １７ 機械的位相検出部、 １８ 電気的位相検出部、 １９ 切替部、 ２０ 速度検出部、 ２１ 電流断続制御部、 ２２ β演算部、 ２３ α位相制御部、 ２４ β位相制御部、 ２５ 誘起電圧計算部、 ２７ 位相補正部、 ２８ 制御部、 ２７１ 減算部、 ２７２ ラッチ回路、 ２７３ 加算部、 ２７４ 正規化回路、 ２７５ コンパレータ、 ２７６ コンパレータ、 ２７７ ＡＮＤ回路部、 ２８１ 遅延部、 ２８３ ワンショット回路、 ２８４ ＡＮＤ回路部、 １００ａ プロセッサ、 １００ｂ メモリ、 ２００ ハードウェア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】