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公開番号
2025037402
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-03-18
出願番号
2023144314
出願日
2023-09-06
発明の名称
駆動装置及び電動機の制御方法
出願人
株式会社東芝
,
東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人
弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類
H02P
27/06 20060101AFI20250311BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約
【課題】応答性に優れ、かつ電動機の高効率化を実現する駆動装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る駆動装置は、電力変換器と、電圧制御部と、位相調整部とを含む。電力変換器は、入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する。電圧制御部は、電力変換器の動作を制御することにより、電力変換器から電動機に駆動電圧を印加させる。位相調整部は、駆動電圧の位相を進める第1処理と、駆動電圧の位相を遅らせる第2処理とを実行して、駆動電圧の位相を調整する。位相調整部は、電動機を流れる電流の位相と電動機の回転位置との関係に関する第1情報を受信し、第1情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第1位相制御処理と、電動機を流れる電流の大きさに関する第2情報と、電動機の回転速度に関する第3情報とを受信し、第2情報及び第3情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第2位相制御処理と、を実行する。
【選択図】図6
特許請求の範囲
【請求項1】
入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する電力変換器と、
前記電力変換器の動作を制御することにより、前記電力変換器から前記電動機に駆動電圧を印加させる電圧制御部と、
前記駆動電圧の位相を進める第1処理と、前記駆動電圧の位相を遅らせる第2処理とを実行して、前記駆動電圧の位相を調整する位相調整部と、
を備え、
前記位相調整部は、
前記電動機を流れる電流の位相と前記電動機の回転位置との関係に関する第1情報を受信し、前記第1情報に基づいて前記駆動電圧の位相を調整する第1位相制御処理と、
前記電動機を流れる電流の大きさに関する第2情報と、前記電動機の回転速度に関する第3情報とを受信し、前記第2情報及び前記第3情報に基づいて前記駆動電圧の位相を調整する第2位相制御処理と、
を実行する、駆動装置。
続きを表示(約 1,000 文字)
【請求項2】
前記位相調整部は、前記第1処理の次に前記第2処理を実行した、または前記第2処理の次に前記第1処理を実行した第1回数に基づいて、前記第1位相制御処理または前記第2位相制御処理を実行する、請求項1に記載の駆動装置。
【請求項3】
前記位相調整部は、前記第1回数が第1閾値よりも小さい場合に前記第1位相制御処理を実行し、前記第1回数が前記第1閾値以上の場合に前記第2位相制御処理を実行する、請求項2に記載の駆動装置。
【請求項4】
前記位相調整部は、前記第1処理が第2閾値よりも多く連続して実行された、または前記第2処理が前記第2閾値よりも多く連続して実行された場合に、前記第1回数をリセットする、請求項2に記載の駆動装置。
【請求項5】
前記位相調整部は、前記第1位相制御処理において、前記電動機を流れる電流の位相と、前記電動機の回転位置から検出される誘起電圧の位相とが一致するように、前記駆動電圧の位相を制御する、請求項1に記載の駆動装置。
【請求項6】
前記第2情報は、前記電動機を流れる電流の交流の1周期におけるピーク値に関する情報を含み、前記第3情報は、前記電動機の回転速度の逆数に関する情報を含む、請求項1に記載の駆動装置。
【請求項7】
前記位相調整部は、前記第2位相制御処理において、前記ピーク値と前記回転速度の逆数との積が小さくなるように、前記駆動電圧の位相を制御する、請求項6に記載の駆動装置。
【請求項8】
入力された電力を電力変換器によって交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電動機に供給することと、
前記電動機に流れる電流、前記電動機の回転位置、前記電動機の回転速度を検出することと、
検出された前記電流及び前記回転位置に基づいて、前記電力変換器から前記電動機に印加される駆動電圧の位相を進める第1処理及び前記駆動電圧の位相を遅らせる第2処理を実行して前記駆動電圧の位相を調整することと、
前記第1処理の次に前記第2処理を実行した、または前記第2処理の次に前記第1処理を実行した回数が第1閾値以上になると、検出された前記電流及び前記回転速度に基づいて前記第1処理及び前記第2処理を実行して前記駆動電圧の位相を調整することと、
を備える電動機の制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、駆動装置及び電動機の制御方法に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)
【背景技術】
【0002】
電動機システムの高効率化に向けて、永久磁石を利用した同期電動機が広く普及するとともに、電動機の制御方法も様々に提案されている。高効率化のための制御方法の例として、電動機の誘起電圧位相と電流位相が一致するよう電圧位相を調整する方法や、電動機の電流が小さくなるように電圧位相を調整する方法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第6935349号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の一実施形態は、応答性に優れ、かつ電動機の高効率化を実現する駆動装置、及び電動機の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る駆動装置は、電力変換器と、電圧制御部と、位相調整部とを含む。電力変換器は、入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する。電圧制御部は、電力変換器の動作を制御することにより、電力変換器から電動機に駆動電圧を印加させる。位相調整部は、駆動電圧の位相を進める第1処理と、駆動電圧の位相を遅らせる第2処理とを実行して、駆動電圧の位相を調整する。位相調整部は、電動機を流れる電流の位相と電動機の回転位置との関係に関する第1情報を受信し、第1情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第1位相制御処理と、電動機を流れる電流の大きさに関する第2情報と、電動機の回転速度に関する第3情報とを受信し、第2情報及び第3情報に基づいて駆動電圧の位相を調整する第2位相制御処理と、を実行する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
電動機の誘起電圧と電動機の電流との関係を示す波形図。
永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図。
第1実施形態に係る駆動装置及び駆動システムを示すブロック図。
第1実施形態に係る駆動装置の駆動動作を説明するためのフローチャート。
第1実施形態に係る駆動装置の第1位相制御処理を示すフローチャート。
第1実施形態に係る駆動装置の進角処理を示すフローチャート。
第1実施形態に係る駆動装置の遅角処理を示すフローチャート。
第1実施形態に係る駆動装置の第2位相制御処理を示すフローチャート。
シャント抵抗による電流検出例を示す波形図。
第2実施形態に係る駆動装置の第1位相制御処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態につき図面を参照して説明する。説明に際し、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。また、以下に示す実施形態は、技術的思想を例示するものである。実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。実施形態は、種々の変更を加えることができる。
【0008】
(第1実施形態)
まず、電動機の駆動制御の概要について説明する。図1及び図2は、永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図である。図1及び図2のそれぞれは、電動機の回転子の磁束ベクトルΦ
M
が作用する方向をd軸とし、d軸に対して直交する方向をq軸とする座標におけるベクトル図である。また、図1及び図2のそれぞれでは、磁束ベクトルΦ
M
に加えて、電力変換器(インバータ)から電動機に印加される駆動電圧ベクトルV、電動機の誘起電圧ベクトルE、及び、電動機を流れる電流ベクトルIが示される。
【0009】
図1は、誘起電圧ベクトルEに対して駆動電圧ベクトルVが同位相の状態となるように、電動機に駆動電圧Vが印加されている状態を示している。この場合、誘起電圧ベクトルEに対する電動機を流れる電流ベクトルIの位相差θは、位相差θaとなる。電流ベクトルIは、誘起電圧ベクトルEに対して位相差θa遅れる状態になる。
【0010】
図2は、電流ベクトルIと誘起電圧ベクトルEとの位相が一致するように、誘起電圧ベクトルEに対する駆動電圧ベクトルVの位相δが位相δa進んだ状態で、電動機に駆動電圧Vが印加されている状態を示している。図2の状態では、図1の状態からの駆動電圧の位相シフト量は、位相δaになる。この場合、誘起電圧ベクトルEに対して駆動電圧ベクトルVが位相δa進むことにより、電動機の電流ベクトルIが誘起電圧ベクトルEに対して同位相になる。したがって、誘起電圧ベクトルEに対する電流ベクトルIの位相差θは、ゼロになる。
(【0011】以降は省略されています)
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