(57)【要約】  同期機起動装置に備えられた回転子位置検出部（１１）は、同期機の電機子電圧の値が所定の基準レベルを通過するタイミングを示す第１の位置信号を出力するタイミング検出部（２１）と、回転子位置を示す推定位相、回転子の推定回転速度、電機子電圧、および電機子電流に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出された位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を更新し、更新された推定位相を示す第２の位置信号を出力するフィードバック演算部（２３）と、推定回転速度の初期値に対応する初期周波数として、第１の位置信号に基づいて同期機の回転子の現在の回転速度を示す第１の周波数を検出する周波数検出部（２４）と、第１の位置信号または第１の位置信号に基づいて得られる位置信号、第２の位置信号の順に選択し、選択した位置信号を電力変換制御部（１９）へ出力する選択回路（ＳＥＬ）とを含む。
2012049770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期機起動装置であって、
供給された電力を交流電力に変換して同期機（４）の電機子に供給する電力変換部（７１）と、
前記同期機（４）の電機子に供給されるまたは電機子で生成される交流電圧を検出する交流電圧検出部（８）と、
前記同期機（４）の電機子に供給されるまたは電機子で生成される交流電流を検出する交流電流検出部（９）と、
前記検出された交流電圧および交流電流に基づいて、前記同期機（４）の回転子位置を検出する回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）と、
前記検出された回転子位置に基づいて、前記電力変換部（７１）を制御する電力変換制御部（１９）とを備え、
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）は、
前記検出された交流電圧の値が所定の基準レベルを通過するタイミングを示す第１の位置信号を出力するタイミング検出部（２１）と、
前記回転子位置を示す推定位相、前記同期機の回転子の推定回転速度、ならびに前記検出された交流電圧および交流電流に基づいて前記推定位相の誤差を算出し、前記算出された位相誤差に基づいて前記推定位相および前記推定回転速度を更新し、前記更新された推定位相を示す第２の位置信号を出力するフィードバック演算部（２３）と、
前記推定回転速度の初期値に対応する初期周波数として用いるために、前記第１の位置信号に基づいて前記同期機起動装置の起動時における前記同期機（４）の回転子の回転速度に対応する第１の周波数を検出する周波数検出部（２４）と、
前記第１の位置信号または前記第１の位置信号に基づいて得られる位置信号を選択して、前記同期機（４）の回転子位置を示す信号として前記電力変換制御部（１９）へ出力し、前記第１の位置信号または前記第１の位置信号に基づいて得られる位置信号の選択を解除した後に、前記第２の位置信号を選択して前記同期機（４）の回転子位置を示す信号として前記電力変換制御部（１９）へ出力する選択回路（ＳＥＬ）とを含む同期機起動装置。
【請求項２】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）は、さらに、前記第１の周波数および所定の第２の周波数のいずれか一方を前記初期周波数として選択する初期周波数選択部（ＳＷ８）を含み、
前記第２の周波数は、前記同期機（４）の待機時における前記回転子の予め定められた回転速度に対応する周波数であり、
前記初期周波数選択部（ＳＷ８）は、前記同期機起動装置の起動時に、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上の場合に前記第１の周波数を選択し、
前記初期周波数選択部（ＳＷ８）は、前記同期機起動装置の起動時に、前記検出された交流電圧の絶対値が所定時間内に前記所定値に達しない場合に前記第２の周波数を選択する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項３】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）は、さらに、前記第１の周波数および所定の第２の周波数のいずれか一方を前記初期周波数として選択する初期周波数選択部（ＳＷ８）を含み、
前記第２の周波数は、前記同期機（４）の待機時における前記回転子の予め定められた回転速度に対応する周波数であり、
前記初期周波数選択部（ＳＷ８）は、前記同期機起動装置の起動時において、前記検出された交流電圧の値が前記基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数以上の場合に前記第１の周波数を選択し、
前記初期周波数選択部（ＳＷ８）は、前記同期機起動装置の起動時において、前記検出された交流電圧の値が前記基準レベルを前記所定時間内に通過する回数が前記所定回数未満の場合に前記第２の周波数を選択する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項４】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、最初に前記第１の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、次に前記第２の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項５】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２）は、さらに、前記初期周波数を有し、前記第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部（２２）を含み、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記第１の位置信号、前記第３の位置信号、および前記第２の位置信号をこの順番で選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項６】
前記回転子位置検出部（８３，８４）は、さらに、前記初期周波数を有し、前記第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部（２２）を含み、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、最初に前記第３の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、次に前記第２の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項７】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２）は、さらに、前記初期周波数を有し、前記第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部（２２）を含み、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記同期機起動装置の起動時に、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上の場合に、最初に前記第１の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、次に前記第２の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記同期機起動装置の起動時に、前記検出された交流電圧の絶対値が所定時間内に前記所定値に達しない場合に、前記第１の位置信号、前記第３の位置信号、および前記第２の位置信号をこの順番で選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項８】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２）は、さらに、前記初期周波数を有し、前記第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部（２２）を含み、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記同期機起動装置の起動時において、前記検出された交流電圧の値が前記基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数以上の場合に、最初に前記第１の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、次に前記第２の位置信号を選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力し、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記同期機起動装置の起動時において、前記検出された交流電圧の値が前記基準レベルを前記所定時間内に通過する回数が前記所定回数未満の場合に、前記第１の位置信号、前記第３の位置信号、および前記第２の位置信号をこの順番で選択して前記電力変換制御部（１９）へ出力する請求の範囲第１項に記載の同期機起動装置。
【請求項９】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記検出された交流電圧の値が前記基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数を超えたとき、前記第２の位置信号を選択する、請求の範囲第４〜６項のいずれか１項に記載の同期機起動装置。
【請求項１０】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となったとき、前記第２の位置信号を選択する請求の範囲第４〜６項のいずれか１項に記載の同期機起動装置。
【請求項１１】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となってから所定時間経過したとき、前記第２の位置信号を選択する請求の範囲第４〜６項のいずれか１項に記載の同期機起動装置。
【請求項１２】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となったとき、前記第３の位置信号を選択する請求の範囲第５項に記載の同期機起動装置。
【請求項１３】
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となってから所定時間経過したとき、前記第３の位置信号を選択する請求の範囲第５項に記載の同期機起動装置。
【請求項１４】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２）は、さらに、前記第１の位置信号を前記フィードバック演算部（２３）へ出力するか否かを切り替える切り替え回路（ＳＷ３）を含み、
前記フィードバック演算部（２３）は、前記切り替え回路（ＳＷ３）から受けた前記第１の位置信号に基づいて前記第２の位置信号の位相を調整し、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記フィードバック演算部（２３）が前記第１の位置信号に基づいて前記第２の位置信号の位相を調整した後、前記第２の位置信号を選択する請求の範囲第４または５項に記載の同期機起動装置。
【請求項１５】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）は、さらに、前記第１の位置信号を前記交流信号生成部（２２）へ出力するか否かを切り替える第１の切り替え回路（ＳＷ３）を含み、
前記交流信号生成部（２２）は、前記第１の切り替え回路（ＳＷ３）から受けた前記第１の位置信号に基づいて前記第３の位置信号の位相を調整し、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記交流信号生成部（２２）が前記第１の位置信号に基づいて前記第３の位置信号の位相を調整した後、前記第３の位置信号を選択する請求の範囲第５または６項に記載の同期機起動装置。
【請求項１６】
前記回転子位置検出部（１１，８１，８２，８３，８４）は、さらに、前記第３の位置信号を前記フィードバック演算部（２３）へ出力するか否かを切り替える第２の切り替え回路（ＳＷ４）を含み、
前記フィードバック演算部（２３）は、前記第２の切り替え回路（ＳＷ４）から受けた前記第３の位置信号に基づいて前記第２の位置信号の位相を調整し、
前記選択回路（ＳＥＬ）は、前記フィードバック演算部（２３）が前記第３の位置信号に基づいて前記第２の位置信号の位相を調整した後、前記第２の位置信号を選択する請求の範囲第１５項に記載の同期機起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期機起動装置に関し、特に、同期機の回転子位置を検出する同期機起動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機および電動機等の同期機を起動するための同期機起動装置が開発されている。従来、同期機起動装置では、同期機の回転子の位置を近接スイッチ等により検出する機械式分配器が用いられている。しかしながら、機械式分配器は壊れやすく、配線が多いためにノイズの影響を受けやすい。【０００３】
本願の発明者らは、このような機械式分配器を不要とする同期機起動装置を発明し、国際特許出願として出願した（国際公開第２０１０／０３８２８２号（特許文献１）参照）。以下、この特許文献に記載された実施の一形態に従う同期機器同装置について説明する。【０００４】
この同期機起動装置は、電力変換部と、交流電圧検出器と、交流電流検出器と、回転子位置検出部と、電力変換制御部とを備える。交流電圧検出器および交流電流検出器は、同期機の電機子に供給されるまたは電機子で生成される三相交流電圧および三相交流電流をそれぞれ検出し、検出値を回転子位置検出部へ出力する。回転子位置検出部は、ゼロクロス検出部と、第１のＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）部と、第２のＰＬＬ部と、選択回路とを含む。ゼロクロス検出部は、交流電圧検出器によって検出された交流電圧のゼロクロス検出を行なう。第１のＰＬＬ部は、所定周波数を有する交流信号である位置信号を出力する。ここで、所定周波数は、同期機の待機時における回転子の予め定められた回転速度に対応する周波数である。第１のＰＬＬ部は、ゼロクロス検出部から受けた検出信号に基づいて位置信号の位相を調整する。第２のＰＬＬ部は、交流電圧検出器および交流電流検出器から受けた検出値に基づいて、電機子の誘起電圧の誤差が小さくなるようにフィードバック演算によって同期機の回転子位置を示す推定位相を算出し、算出した推定位相から得られる位置信号を出力する。選択回路は、同期機の起動時、ゼロクロス検出部からの検出信号、第１のＰＬＬ部からの位置信号、および第２のＰＬＬ部からの位置信号をこの順番で選択し、選択した位置信号を、同期機の回転子位置を示す回転子位置信号として電力変換制御部へ出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３８２８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、同期機の定格回転速度は、たとえば、３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍであるのに対して、待機時の回転速度は低速であり、たとえば、数ｒｐｍである。同期機を停止した場合には、同期機の回転子はしばらくの間は惰性で回転し続けるので、すぐには待機時の回転速度まで戻らない。【０００７】
上記の同期機起動装置は、待機状態にある同期機を安定して起動することを目的としているため、同期機の停止後しばらくの間は再起動がかけられず、待機状態の回転速度に戻ってから再起動する必要がある。【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、待機状態だけでなく、同期機の停止後で待機状態の回転速度に戻っていないときでも同期機を安定して起動することができる同期機起動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の局面に係る同期機起動装置は、電力変換部と、交流電圧検出部と、交流電流検出部と、回転子位置検出部と、電力変換制御部とを備える。電力変換部は、供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する。交流電圧検出部は、同期機の電機子に供給されるまたは電機子で生成される交流電圧を検出する。交流電流検出部は、同期機の電機子に供給されるまたは電機子で生成される交流電流を検出する。回転子位置検出部は、検出された交流電圧および交流電流に基づいて、同期機の回転子位置を検出する。電力変換制御部は、検出された回転子位置に基づいて、電力変換部を制御する。上記の回転子位置検出部は、タイミング検出部と、フィードバック演算部と、周波数検出部と、選択回路とを含む。タイミング検出部は、検出された交流電圧の値が所定の基準レベルを通過するタイミングを示す第１の位置信号を出力する。フィードバック演算部は、回転子位置を示す推定位相、同期機の回転子の推定回転速度、ならびに検出された交流電圧および交流電流に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出された位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を更新し、更新された推定位相を示す第２の位置信号を出力する。周波数検出部は、推定回転速度の初期値に対応する初期周波数として用いるために、第１の位置信号に基づいて同期機起動装置の起動時における同期機の回転子の回転速度に対応する第１の周波数を検出する。選択回路は、第１の位置信号または第１の位置信号に基づいて得られる位置信号を選択して、同期機の回転子位置を示す信号として電力変換制御部へ出力し、第１の位置信号または第１の位置信号に基づいて得られる位置信号の選択を解除した後に、第２の位置信号を選択して同期機の回転子位置を示す信号として電力変換制御部へ出力する。【００１０】
好ましくは、回転子位置検出部は、さらに、上記の第１の周波数および所定の第２の周波数のいずれか一方を初期周波数として選択する初期周波数選択部を含む。この場合、第２の周波数は、同期機の待機時における回転子の予め定められた回転速度に対応する周波数である。初期周波数選択部は、同期機起動装置の起動時に、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上の場合に第１の周波数を選択する。初期周波数選択部は、同期機起動装置の起動時に、検出された交流電圧の絶対値が所定時間内に所定値に達しない場合に第２の周波数を選択する。【００１１】
もしくは、上記のように第１または第２の周波数を選択する初期周波数選択部を含む場合に、初期周波数選択部は、同期機起動装置の起動時において、検出された交流電圧の値が基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数以上の場合に第１の周波数を選択する。初期周波数選択部は、同期機起動装置の起動時において、検出された交流電圧の値が基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数未満の場合に第２の周波数を選択する。【００１２】
この発明の第２の局面において、上記の第１の局面の選択回路は、最初に第１の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力し、次に第２の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力する。【００１３】
この発明の第３の局面において、上記の第１の局面の回転子位置検出部は、さらに、上記の初期周波数を有し、第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部を含む。第３の局面では、選択回路は、第１の位置信号、第３の位置信号および第２の位置信号をこの順番で選択して電力変換制御部へ出力する。【００１４】
この発明の第４の局面において、上記の第１の局面の回転子位置検出部は、さらに、上記の初期周波数を有し、第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部を含む。第４の局面では、選択回路は、最初に第３の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力し、次に第２の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力する。【００１５】
この発明の第５の局面において、上記の第１の局面の回転子位置検出部は、さらに、上記の初期周波数を有し、第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部を含む。第５の局面では、選択回路は、同期機起動装置の起動時に、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上の場合に、最初に第１の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力し、次に第２の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力する。そして、選択回路は、同期機起動装置の起動時に、検出された交流電圧の絶対値が所定時間内に所定値に達しない場合に、第１の位置信号、第３の位置信号、および第２の位置信号をこの順番で選択して電力変換制御部へ出力する。【００１６】
この発明の第６の局面において、上記の第１の局面の回転子位置検出部は、さらに、上記の初期周波数を有し、第１の位置信号に同期するように位相が調整された交流信号である第３の位置信号を出力する交流信号生成部を含む。第６の局面では、選択回路は、同期機起動装置の起動時において、検出された交流電圧の値が基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数以上の場合に、最初に第１の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力し、次に第２の位置信号を選択して電力変換制御部へ出力する。選択回路は、同期機起動装置の起動時において、検出された交流電圧の値が基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数未満の場合に、第１の位置信号、第３の位置信号、および第２の位置信号をこの順番で選択して電力変換制御部へ出力する。【００１７】
上記の第２〜第４の局面において、好ましくは、選択回路は、検出された交流電圧の値が基準レベルを所定時間内に通過する回数が所定回数を超えたとき、第２の位置信号を選択する。【００１８】
上記の第２〜第４の局面において、好ましくは、選択回路は、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となったとき、第２の位置信号を選択する。【００１９】
上記の第２〜第４の局面において、好ましくは、選択回路は、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となってから所定時間経過したとき、第２の位置信号を選択する。【００２０】
上記の第３の局面において、好ましくは、選択回路は、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となったとき、第３の位置信号を選択する。【００２１】
上記の第３の局面において、好ましくは、選択回路は、検出された交流電圧の絶対値が所定値以上となってから所定時間経過したとき、第３の位置信号を選択する。【００２２】
上記の第２および第３の局面において、好ましくは、回転子位置検出部は、さらに、第１の位置信号をフィードバック演算部へ出力するか否かを切り替える切り替え回路を含む。フィードバック演算部は、切り替え回路から受けた第１の位置信号に基づいて第２の位置信号の位相を調整する。選択回路は、フィードバック演算部が第１の位置信号に基づいて第２の位置信号の位相を調整した後、第２の位置信号を選択する。【００２３】
上記の第３および第４の局面において、好ましくは、回転子位置検出部は、さらに、第１の位置信号を交流信号生成部へ出力するか否かを切り替える第１の切り替え回路を含む。交流信号生成部は、第１の切り替え回路から受けた第１の位置信号に基づいて第３の位置信号の位相を調整する。選択回路は、交流信号生成部が第１の位置信号に基づいて第３の位置信号の位相を調整した後、第３の位置信号を選択する。【００２４】
上記の第３および第４の局面において、さらに好ましくは、回転子位置検出部は、さらに、第３の位置信号をフィードバック演算部へ出力するか否かを切り替える第２の切り替え回路を含む。フィードバック演算部は、第２の切り替え回路から受けた第３の位置信号に基づいて第２の位置信号の位相を調整する。選択回路は、フィードバック演算部が第３の位置信号に基づいて第２の位置信号の位相を調整した後、第２の位置信号を選択する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、待機状態だけでなく、同期機の停止後で待機状態の回転速度に戻っていないときでも、同期機を安定して起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。
【図２】回転子位置検出部１１の構成を示す図である。
【図３】ＰＬＬ部２２の構成を概念的に示す図である。
【図４】ＰＬＬ部２２によって生成される位相信号ＰＨ１および位置信号ＰＯＳ１の波形を示す図である。
【図５】ＰＬＬ部２２による位相信号ＰＨ１の位相調整を示す図である。
【図６】ＰＬＬ部２３の構成を示す図である。
【図７】ＰＬＬ回路３４の構成を概念的に示す図である。
【図８】図２の切り替え制御部２７による制御手順を示すフローチャートである。
【図９】同期機を初期状態から起動する場合の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図８の制御手順の変形例を示すフローチャートである。
【図１１】回転子位置検出部の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】回転子位置検出部１１の変形例の構成を示す図である。
【図１３】回転子位置検出部１１の変形例のＰＬＬ回路３４における積分部の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係るＰＬＬ回路３４における積分部の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置における積分部の変形例の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
【図１８】図１７の切り替え制御部２７による制御手順を示すフローチャートである。
【図１９】同期機を初期状態から起動する場合の手順を示すフローチャートである。
【図２０】図１８の制御手順の変形例を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。
【００２９】
図１を参照して、同期機起動装置１０１は、電力変換部７１と、交流電圧検出器８と、交流電流検出器９と、回転子位置検出部１１と、インバータ制御部（電力変換制御部）１９とを備える。電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む。インバータ制御部１９は、基準正弦波演算器１２と、ゲートパルス発生器１３と、β指令回路１４とを含む。
【００３０】
同期機４およびモータＭは、軸ＳＨを介して接続されている。同期機４はたとえば同期発電機または同期電動機であり、電機子および回転子を有する。モータＭは、同期機４の待機時、所定速度で回転する。この回転速度は低速であり、たとえば数ｒｐｍである。これに対して、通常時の回転速度は３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍである。このため、起動時に同期機４の電機子に印加される電圧は、前述のように定常時の１／１０００と非常に小さく、交流電圧検出器８による検出電圧は歪んでいる場合も多いことから、正確に検出することは困難である。
【００３１】
コンバータ１は、サイリスタなどの複数の素子からなり、交流電源ｅ１からの交流電力を直流電力に変換する。
【００３２】
インバータ２は、サイリスタなどの複数の素子からなり、コンバータ１により得られる直流電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給することにより、同期機４を駆動する。
【００３３】
コンバータ１およびインバータ２は、直流リアクトル３を介して接続されている。インバータ２の交流側は同期機４の電機子に接続されている。
【００３４】
交流電圧検出器８は、同期機４の電機子に供給されるまたは電機子で生成される三相交流電圧（以下、電機子電圧と称する）を検出し、電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を回転子位置検出部１１へ出力する。
【００３５】
交流電流検出器９は、同期機４の電機子に供給される三相交流電流（以下、電機子電流と称する）を検出し、電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を回転子位置検出部１１へ出力する。
【００３６】
回転子位置検出部１１は、交流電圧検出器８および交流電流検出器９から受けた各検出値に基づいて、同期機４の回転子位置（位相）を検出し、同期機４の回転子位置を示す回転子位置信号ＰＯＳをインバータ制御部１９へ出力する。
【００３７】
インバータ制御部１９は、回転子位置検出部１１から受けた回転子位置信号ＰＯＳに基づいてインバータ２を制御する。
【００３８】
インバータ制御部１９において、基準正弦波演算器１２は、回転子位置検出部１１から受けた位置信号ＰＯＳに基づいて、基準正弦波ｓｉｎφを出力する。
【００３９】
β指令回路１４は、制御進み角指令値βを演算し、ゲートパルス発生器１３へ出力する。
【００４０】
ゲートパルス発生器１３は、基準正弦波演算器１２から受けた基準正弦波ｓｉｎφと、β指令回路１４から受けた制御進み角指令値βとに基づいて、インバータ２における各素子へゲートパルスを出力する。
【００４１】
図２は、回転子位置検出部１１の構成を示す図である。
図２を参照して、回転子位置検出部１１は、ゼロクロス検出部（タイミング検出部）２１と、ＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）部（交流信号生成部）２２と、ＰＬＬ部（フィードバック演算部）２３と、周波数検出部２４と、周波数記憶部２５と、切り替え制御部２７と、選択回路ＳＥＬと、切り替え回路ＳＷ３と、切り替え回路（初期周波数選択部）ＳＷ８とを含む。選択回路ＳＥＬは、切り替え回路ＳＷ１およびＳＷ２を含む。
【００４２】
ゼロクロス検出部２１は、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、同期機４の電機子電圧のゼロクロス検出を行なう。すなわち、ゼロクロス検出部２１は、同期機４の電機子電圧の値が基準レベルとしての略ゼロボルトを通過するタイミングを検出し、検出したタイミングを示す検出信号ＺＤＥＴを出力する。さらに、ゼロクロス検出部２１は、検出信号ＺＤＥＴから推定される同期機４の回転子の位相を示す検出信号ＳＥＴを出力する。
【００４３】
切り替え回路ＳＷ３は、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴをＰＬＬ部２２へ出力するか否かを切り替える。切り替え回路ＳＷ３の切り替えは、切り替え制御部２７から出力された制御信号ＣＴＬ２によって制御される。
【００４４】
周波数検出部２４は、同期機起動装置の起動時に、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴに基づいて、同期機４の回転子の回転速度に対応する周波数Ｆ１を検出する。たとえば、周波数Ｆ１は、各相のゼロクロス周期の逆数として求めることができる。
【００４５】
周波数記憶部２５は、予め設定された周波数Ｆ２を記憶する。周波数Ｆ２は、同期機４の待機時における回転子の予め定められた回転速度に対応する周波数である。
【００４６】
切り替え回路ＳＷ８は、周波数検出部２４によって検出された周波数Ｆ１および周波数記憶部２５に記憶された周波数Ｆ２のうち一方を選択し、選択した周波数を初期周波数ＦＩとしてＰＬＬ部２２および２３へ入力する。切り替え回路ＳＷ８による周波数Ｆ１またはＦ２の選択は、切り替え制御部２７から出力された制御信号ＣＴＬ３によって制御される。
【００４７】
ＰＬＬ部２２は、切り替え回路ＳＷ８から入力された初期周波数ＦＩを有する交流信号である位置信号ＰＯＳ１を出力する。ＰＬＬ部２２は、切り替え回路ＳＷ３から受けた検出信号ＳＥＴに基づいて位置信号ＰＯＳ１の位相を調整する。
【００４８】
図３は、ＰＬＬ部２２の構成を概念的に示す図である。図４は、ＰＬＬ部２２によって生成される位相信号ＰＨ１および位置信号ＰＯＳ１の波形を示す図である。図５は、ＰＬＬ部２２による位相信号ＰＨ１の位相調整を示す図である。
【００４９】
図３〜図５を参照して、ＰＬＬ部２２は、積分器ＩＮＴと、位置信号生成器ＰＧＥＮとを含む。積分器ＩＮＴは、切り替え回路ＳＷ８から入力された初期周波数ＦＩに相当する値を積分して位相θに変換し、位相信号ＰＨ１として出力する。積分器ＩＮＴは、位相θが３６０°になると０°にリセットする。すなわち、位相信号ＰＨ１は、０°から３６０°まで値が変化する交流信号である。さらに、積分器ＩＮＴは、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴが示す３０°、９０°、１５０°等の角度に基づいて、位相θを補正する。位置信号生成器ＰＧＥＮは、積分器ＩＮＴから受けた位相信号ＰＨ１の示す位相に基づいて位置信号ＰＯＳ１を生成する。図４に示すように、たとえば、位置信号生成器ＰＧＥＮは、位相信号ＰＨ１を従来の機械式分配器と同様のパルス状の交流信号に変換し、位置信号ＰＯＳ１として出力する。より詳細には、たとえば、位置信号ＰＯＳ１は、位相信号ＰＨ１の示す位相が３６０°から０°に遷移したときに論理レベルがローレベルからハイレベルへ立ち上がり、位相信号ＰＨ１の示す位相が１８０°に遷移したときに論理レベルがハイレベルからローレベルへ立ち下がる。
【００５０】
ＰＬＬ部２２では、最初は任意のタイミングで位相θの増加が開始されるが、検出信号ＳＥＴを受けて位相θが調整され、同期機４の電機子電圧と同期する、すなわち位相が一致するようになる。
【００５１】
再び図２を参照して、ＰＬＬ部２３は、同期機４の回転子位置を示す推定位相（すなわち後述する位相信号ＰＨ２）、同期機４の回転子の推定回転速度、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、および交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に基づいて推定位相の誤差を算出し、算出された位相誤差に基づいて推定位相および推定回転速度を更新する。そして、ＰＬＬ部２３は、更新した推定位相から得られる位置信号ＰＯＳ２を出力するとともに、更新した推定位相および更新した推定回転速度と、新たに交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３および新たに交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とに基づいて推定位相の誤差を新たに算出するフィードバック演算を行なう。
【００５２】
図６は、ＰＬＬ部２３の構成を示す図である。
図６を参照して、ＰＬＬ部２３は、三相二相変換回路３１および３２と、誘起電圧演算回路３３と、ＰＬＬ回路３４と、位置信号生成器３５とを含む。
【００５３】
三相二相変換回路３１は、基準位相φに基づいて、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を三相二相変換（ｄ−ｑ変換）する。
【００５４】
三相二相変換回路３２は、基準位相φに基づいて、交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を三相二相変換（ｄ−ｑ変換）する。
【００５５】
誘起電圧演算回路３３は、三相二相変換回路３１によって変換された電圧値ＶｄおよびＶｑならびに三相二相変換回路３２によって変換された電流値ＩｄおよびＩｑに基づいて、同期機４の電機子に誘起される誘起電圧を演算する。
【００５６】
三相二相変換回路３１および３２によって電圧および電流の座標変換すなわち三相二相変換を行なうためには、同期機４の回転子の回転に同期した基準位相が必要になる。ところが、機械式分配器などの位置センサが無い場合、この信号が直接得られない。
【００５７】
そこで、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、三相二相変換回路３１および３２は、同期機起動装置１０１の起動時に基準位相φの初期値が与えられ、座標変換を行なう。
【００５８】
そして、誘起電圧演算回路３３は、三相二相変換回路３１および３２によって変換されたｄ−ｑ軸上の電圧値および電流値に基づいて同期機４のｄ軸（同相成分）−ｑ軸（直交成分）上での電機子の誘起電圧を計算する。誘起電圧を計算するためには、回転速度ωが必要になるが、位置センサがないため、同期機起動装置１０１の起動時に同期機４の回転速度ωの初期値に対応する初期周波数として、切り替え回路ＳＷ８によって選択された周波数ＦＩが誘起電圧演算回路３３に与えられる。
【００５９】
誘起電圧演算回路３３によって計算された誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑすなわち基準位相φに対する直交成分がゼロでない場合には、計算結果が基準位相φに対してずれている。この誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑが、同期機４における回転子の推定位相の誤差に相当する。そこで、誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑがゼロとなるような制御を行なうＰＬＬ回路３４を設ける。ＰＬＬ回路３４は、誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑがゼロになるような回転速度ωすなわち同期機４の回転子の推定回転速度と、基準位相φすなわち同期機４の回転子の推定位相とを算出する。
【００６０】
図７は、ＰＬＬ回路３４の構成を概念的に示す図である。
図７を参照して、ＰＬＬ回路３４は、ＰＩ制御器３６と、積分器ＩＮＴとを含む。ＰＩ制御器３６は、図６の誘起電圧演算回路３３から出力された誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑに対して比例演算および積分演算を行ない、比例演算結果と積分演算結果との和を出力する。ＰＩ制御器３６から出力された信号は、同期機４の回転子の推定回転速度ωとなる。積分器ＩＮＴは、ＰＩ制御器３６から出力された推定回転速度ωを積分して位相θに変換する。積分器ＩＮＴは、位相θが３６０°になると位相θの値を０°にリセットする。すなわち、図７において積分器ＩＮＴを含む積分部７０から出力される位相信号ＰＨ２は、０°から３６０°まで値が変化する交流信号である。位相信号ＰＨ２は、回転子の基準位相φとなる。
【００６１】
再び図６を参照して、ＰＬＬ回路３４によって算出された基準位相φは、三相二相変換回路３１および３２にフィードバックされるとともに、位置信号生成器３５へ出力される。そして、位置信号生成器３５によって機械式分配器と同様のパルス状波形を有する位置信号ＰＯＳ２が選択回路ＳＥＬへ出力される。三相二相変換回路３１および３２は、以後、ＰＬＬ回路３４からの基準位相φに基づいて三相二相変換を行なう。
【００６２】
ＰＬＬ回路３４によって算出された回転速度ωは、誘起電圧演算回路３３に与えられる。誘起電圧演算回路３３は、以後、ＰＬＬ回路３４からの回転速度ωに基づいて、誘起電圧（同相成分）Ｚｄおよび誘起電圧（直交成分）Ｚｑを演算する。
【００６３】
本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、ＰＬＬ回路３４は、誘起電圧のｑ軸成分Ｚｑのみに基づいて回転速度ωおよび基準位相φを算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＰＬＬ回路３４は、ｑ軸成分Ｚｑおよびｄ軸成分Ｚｄに基づいて回転速度ωおよび基準位相φを算出する構成であってもよい。このような構成により、さらに正確な演算が可能となる。
【００６４】
再び図２を参照して、選択回路ＳＥＬは、検出信号ＺＤＥＴ、位置信号ＰＯＳ１および位置信号ＰＯＳ２のいずれか１つを選択し、同期機４の回転子位置を示す回転子位置信号ＰＯＳとしてインバータ制御部１９へ出力する。選択回路ＳＥＬによる検出信号ＺＤＥＴ、位置信号ＰＯＳ１、および位置信号ＰＯＳ２の選択は、切り替え制御部２７から出力された制御信号ＣＴＬ１によって制御される。
【００６５】
切り替え制御部２７は、主として、交流電圧検出器８によって検出された電機子電圧の振幅に基づいて、選択回路ＳＥＬ、切り替え回路ＳＷ３、および切り替え回路ＳＷ８を制御する。そして、切り替え制御部２７は、これらを制御するための制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２，ＣＴＬ３を、選択回路ＳＥＬ、切り替え回路ＳＷ３、および切り替え回路ＳＷ８にそれぞれ出力する。
【００６６】
図８は、図２の切り替え制御部２７による制御手順を示すフローチャートである。
図２、図８を参照して、同期機起動装置が起動され、同期機４が励磁されると、同期機４の電機子巻線には現在の回転子の回転速度に応じた交流電圧が発生する。切り替え制御部２７は、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴが回転子位置信号ＰＯＳとして出力されるように、選択回路ＳＥＬを制御する（ステップＳ１）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオン状態にする（ステップＳ２）。
【００６７】
次のステップＳ３で、切り替え制御部２７は、同期機起動装置の起動時における電機子電圧の振幅ＡＭＰが所定の基準値Ｒ１以上であるか否かを判定する。電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ１以上の場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、切り替え制御部２７は、周波数検出部２４で検出された周波数Ｆ１が初期周波数ＦＩとして出力されるように、切り替え回路ＳＷ８を制御する（ステップＳ５）。振幅ＡＭＰが基準値Ｒ１以上であることは、電機子電圧の絶対値が基準値Ｒ１に達した時点で判定できる。以上の切り替え回路ＳＷ３，ＳＷ８の切り替えによって、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から出力される検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。
【００６８】
ステップＳ５より後の制御手順は、電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ２（Ｒ２はＲ１よりさらに大きな値に設定される）以上であるか否かによって異なる。電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ２未満の場合には（ステップＳ６でＮＯ）、切り替え制御部２７は、図１のインバータ２が起動する直前に、ＰＬＬ部２２から出力された位置信号ＰＯＳ１を選択回路ＳＥＬによって選択し、選択した位置信号ＰＯＳ１を回転子位置信号ＰＯＳとして出力させる（ステップＳ７）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオフ状態にする（ステップＳ８）。この結果、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１の影響を受けずに自走状態となるので、インバータ２の起動直後のスイッチングノイズの影響を避けることができる。切り替え制御部２７は、インバータ２の起動後に選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２３から出力された位置信号ＰＯＳ２を回転子位置信号ＰＯＳとして選択して出力させる（ステップＳ９）。
【００６９】
一方、電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ２以上の場合には（ステップＳ６でＹＥＳ）、インバータ２の起動直後のスイッチングノイズは問題とならないので、上記のステップＳ７，Ｓ８は実行されない。この場合、切り替え制御部２７は、たとえば、所定時間内のゼロクロス回数が所定回数に達すると（すなわち、同期機の回転子の現在の回転速度に対応する周波数が所定周波数を超えると）、選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２３から出力された位置信号ＰＯＳ２を回転子位置信号ＰＯＳとして選択する（ステップＳ９）。
【００７０】
ステップＳ３において、電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ１未満の場合には（ステップＳ３でＮＯ）、同期機起動装置はリセットされ（ステップＳ４）、同期機は初期状態（ターニング運転）から起動される。具体的な手順は図９に示される。
【００７１】
図９は、同期機を初期状態から起動する場合の手順を示すフローチャートである。同期機を初期状態（ターニング運転）から起動する場合には、図２の交流電圧検出器８によって検出される電機子電圧はかなり小さな値でありオフセットも含んでいる。したがって、周波数検出部２４によって回転子の回転速度に対応する周波数Ｆ１を検出することは困難であるので、初期周波数ＦＩとして所定の周波数Ｆ２が用いられる。
【００７２】
図２、図９を参照して、まず、切り替え制御部２７は、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴが回転子位置信号ＰＯＳとして出力されるように、選択回路ＳＥＬを制御する（ステップＳ１）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオン状態にするとともに（ステップＳ２）、所定の周波数Ｆ２が初期周波数ＦＩとして出力されるように、切り替え回路ＳＷ８を制御する（ステップＳ５Ａ）。これによって、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から出力される検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。その後、切り替え制御部２７は、図１のインバータ２が起動する直前に、選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２２から出力された位置信号ＰＯＳ１を回転子位置信号ＰＯＳとして選択して出力させる（ステップＳ７）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオフ状態にする（ステップＳ８）。この結果、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１の影響を受けずに自走状態となるので、インバータ２の起動直後のスイッチングノイズの影響を避けることができる。切り替え制御部２７は、インバータ２の起動後に選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２３から出力された位置信号ＰＯＳ２を回転子位置信号ＰＯＳとして選択して出力させる（ステップＳ９）。
【００７３】
図１０は、図８の制御手順の変形例を示すフローチャートである。図８のステップＳ３，Ｓ６では電機子電圧の振幅ＡＭＰに基づいて制御が行われたが、図１０のステップＳ３Ａ，Ｓ６Ａでは所定時間内のゼロクロス回数に基づいて制御が行われる。すなわち、図１０のステップＳ３Ａでは、切り替え制御部２７は、ゼロクロス検出部２１の検出信号ＺＤＥＴに基づいて、所定時間内のゼロクロス回数が所定の基準回数Ｎ１以上であるか否かを判定する。所定時間内のゼロクロス回数が基準回数Ｎ１以上の場合には処理はステップＳ５に進み、基準回数Ｎ１未満の場合には処理はステップＳ４に進む。図１０のステップＳ６Ａでは、切り替え制御部２７は、所定時間内のゼロクロス回数が所定の基準回数Ｎ２（Ｎ２はＮ１より大きな値に設定される）以上であるか否かを判定する。所定時間内のゼロクロス回数が基準回数Ｎ２以上の場合には処理はステップＳ９に進み、基準回数Ｎ１未満の場合には処理はステップＳ７に進む。図１０のその他の点は図８と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００７４】
図１１は、回転子位置検出部の動作を示すタイムチャートである。
以下、図２、図１１を参照して図８、図９の制御手順についてさらに説明する。以下の説明では、同期機４の電機子電圧の振幅ＡＭＰは基準値Ｒ２より小さいとする。
【００７５】
まず、インバータ２の起動前（すなわち、待機時のターニング運転中または同期機停止直後の惰性回転中）に、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴを選択する（図８、図９のステップＳ１）。すなわち、検出信号ＺＤＥＴが回転子位置信号ＰＯＳとして基準正弦波演算器１２へ出力される。
【００７６】
インバータ２の起動前には、図２の切り替え回路ＳＷ３はオンされ（図８、図９のステップＳ２）、切り替え回路ＳＷ８によって周波数Ｆ１またはＦ２が選択される（図８のステップＳ５、図９のステップＳ５Ａ）。ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から検出信号ＳＥＴを受けてゼロクロス検出部２１と同期し、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。
【００７７】
次に、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の直前のタイミングＴ１において、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、ＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択する（図８、図９のステップＳ７）。すなわち、位置信号ＰＯＳ１が回転子位置信号ＰＯＳとして基準正弦波演算器１２へ出力される。
【００７８】
タイミングＴ１においては、制御信号ＣＴＬ２に従って、切り替え回路ＳＷ３がオフされる（図８、図９のステップＳ８）ため、ＰＬＬ部２２はゼロクロス検出部２１の影響を受けず、自走状態となる。
【００７９】
ここで、同期機４の起動時においては、特にターニング運転中で回転子が極めて低速で回転している場合には、同期機４の電機子電圧は非常に小さい。このため、インバータ２の起動直後において、ゼロクロス検出部２１はインバータ２のスイッチングノイズの影響を受けやすい。すなわち、ゼロクロス検出部２１がゼロクロス点を誤検出してしまい、図１１のＮＺで示すように誤った検出信号ＺＤＥＴを出力してしまう。
【００８０】
しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、タイミングＴ１においてＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択し、かつＰＬＬ部２２を自走状態とする構成により、インバータ２のスイッチングノイズの影響を防ぐことができる。タイミングＴ１より前において切り替え回路ＳＷ３をオンしてＰＬＬ部２２とゼロクロス検出部２１との同期をとることにより、自走状態における位置信号ＰＯＳ１と同期機４の電機子電圧の位相とを略一致させることができる。
【００８１】
上記の構成に代えて、選択回路ＳＥＬは、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値より大きくなる時をタイミングＴ１とし、ＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択する構成であってもよい。これにより、同期機４の励磁が行なわれた後、同期機４の電機子電圧の振幅が、ゼロクロス検出を行なうために十分な大きさとなった状態において、ＰＬＬ部２２がゼロクロス検出部２１と同期をとることができる。
【００８２】
起動直後は同期機４の回転速度が低速であるため、同期機４の電機子電圧の周期が長い場合がある。このため、選択回路ＳＥＬは、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値より大きくなってから所定時間経過した時をタイミングＴ１とし、ＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択する構成であってもよい。この所定時間は、ゼロクロス検出を正確に行なうことが可能となるような時間が設定される。これにより、同期機４の電機子電圧をより正確に検出することができる。
【００８３】
次に、インバータ２が起動されるタイミングＴ２から所定時間経過したタイミングＴ３において、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する（図８、図９のステップＳ９）。すなわち、位置信号ＰＯＳ２が回転子位置信号ＰＯＳとして基準正弦波演算器１２へ出力される。
【００８４】
インバータ２が起動されるタイミングＴ２から所定時間経過したタイミングＴ３では、同期機４の電機子電圧の振幅は起動時と比べて大きくなることから、インバータ２のスイッチングノイズの影響はほぼなくなり、同期機４の電機子電圧および電機子電流を用いてより正確に回転子位置を推定することができ、同期機４を安定して回転させることができる。
【００８５】
上記の構成に代えて、選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えた時をタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【００８６】
選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えてから所定時間経過したときをタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【００８７】
もしくは、選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後で、ゼロクロス検出部２１で得られた所定時間内のゼロクロス回数が所定回数を超えたとき（すなわち、同期機の現在の回転速度に対応する周波数が所定周波数を超えたとき）をタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【００８８】
ここで、回転子位置検出部１１の機能をソフトウェアによって実現する、たとえば同期機起動装置１０１において各種制御を行なうＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などに回転子位置検出部１１の機能を組み込むことにより、製造コストを低減することができる。
【００８９】
さらに、同期機４およびモータＭが設置される場所に分配器を取り付ける手間を省くことができる。
【００９０】
本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、回転子位置検出部１１は、ゼロクロス検出部２１と、ＰＬＬ部２２と、ＰＬＬ部２３とを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。回転子位置検出部１１がＰＬＬ部２２を備えない構成であっても、すなわち、同期機４の起動時、回転子位置信号ＰＯＳとして、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴおよびＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２をこの順番で選択する構成であっても、起動時において同期機４の電機子電圧を高精度で検出することができるため、同期機４を安定して起動することが可能である。
【００９１】
回転子位置検出部１１がＰＬＬ部２２を備えない場合においても、タイミングＴ３は、タイミングＴ２から所定時間経過したとき、タイミングＴ２の後であって同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えたとき、タイミングＴ２の後であって同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えてから所定時間経過したときのいずれかに設定することができる。タイミングＴ３は、タイミングＴ２の後であって、ゼロクロス検出部２１で得られた所定時間内のゼロクロス回数が所定回数を超えたとき（すなわち、同期機の現在の回転速度に対応する周波数が所定周波数を超えたとき）に設定することもできる。
【００９２】
図１２は、回転子位置検出部１１の変形例の構成を示す図である。
図１２を参照して、回転子位置検出部８１は、ゼロクロス検出部（タイミング検出部）２１と、ＰＬＬ部（交流信号生成部）２２と、ＰＬＬ部（フィードバック演算部）２３と、周波数検出部２４と、周波数記憶部２５と、切り替え制御部２７と、選択回路ＳＥＬと、切り替え回路ＳＷ３と、切り替え回路（初期周波数選択部）ＳＷ８とを含む。選択回路ＳＥＬは、切り替え回路ＳＷ１およびＳＷ２を含む。
【００９３】
図８で説明したように、同期機起動装置の起動時において、電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ２以上の場合（図８のステップＳ６でＹＥＳ）、交流電圧検出器８による検出電圧がインバータ２の起動直後におけるスイッチングノイズの影響を受けにくい。この場合には、選択回路ＳＥＬが、ＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を省略し、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴをＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２に直接切り替える（図８のステップＳ９）。
【００９４】
このように、選択回路ＳＥＬが検出信号ＺＤＥＴを位置信号ＰＯＳ２に直接切り替える場合には、位置信号ＰＯＳ２を電機子電圧に早期に同期させる必要がある。そこで、図１２の切り替え回路ＳＷ３は、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴをＰＬＬ部２２および２３へ出力するか否かを切り替える。
【００９５】
ＰＬＬ部２３は、切り替え回路ＳＷ３から受けた検出信号ＳＥＴに基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整する。
【００９６】
図１３は、回転子位置検出部１１の変形例のＰＬＬ回路３４における積分部７２の構成を示す図である。
【００９７】
図１３を参照して、ＰＬＬ回路３４は、図７の積分部７０に代えて積分部７２を含む。積分部７２は、図３に示すＰＬＬ部２２と同様の構成を有する。すなわち、積分器ＩＮＴは、図７のＰＩ制御器３６によって算出された回転速度ωを積分して位相θに変換し、基準位相φすなわち位相信号ＰＨ２として出力する。積分器ＩＮＴは、位相θが３６０°になると０°にリセットする。さらに、積分器ＩＮＴは、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴが示す３０°、９０°、１５０°等の角度に基づいて、位相θを補正する。
【００９８】
積分部７２では、最初は任意のタイミングで位相θの増加が開始されるが、検出信号ＳＥＴを受けて位相θが調整され、同期機４の電機子電圧と同期する、すなわち位相が一致するようになる。
【００９９】
再び図１２を参照して、選択回路ＳＥＬは、検出信号ＺＤＥＴを選択し、その後、ＰＬＬ部２３が検出信号ＳＥＴに基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整した後、位置信号ＰＯＳ２を選択する。
【０１００】
上記の積分部７２の構成とすることによって、回転子位置検出部８１では、検出信号ＺＤＥＴから位置信号ＰＯＳ２へ切り替えた後、同期機４の電機子電圧に位置信号ＰＯＳ２を早期に同期させることができる。
【０１０１】
本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力変換部７１は、コンバータ１、インバータ２および直流リアクトル３の代わりに、マトリックスコンバータ等、供給された電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給する何らかの回路を含む構成であればよい。
【０１０２】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１０３】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べて位置信号ＰＯＳ２の初期位相の調整機能を変更した同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。
【０１０４】
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
図１４を参照して、回転子位置検出部８２は、本発明の第１の実施の形態に係る回転子位置検出部１１と比べて、さらに、切り替え回路ＳＷ４を含む。
【０１０５】
切り替え回路ＳＷ４は、ＰＬＬ部２２から受けた位相信号ＰＨ１をＰＬＬ部２３へ出力するか否かを切り替える。
【０１０６】
ＰＬＬ部２３は、切り替え回路ＳＷ４から受けた位相信号ＰＨ１に基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整する。
【０１０７】
たとえば、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、位置信号ＰＯＳ１を選択し、その後、ＰＬＬ部２３が位相信号ＰＨ１に基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整した後、位置信号ＰＯＳ２を選択する。
【０１０８】
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＬＬ回路３４における積分部の構成を示す図である。
【０１０９】
図１５を参照して、ＰＬＬ回路３４は、図７の積分部７０に代えて積分部７３を含む。積分部７３は、図３に示すＰＬＬ部２２と同様の構成を有する。すなわち、積分器ＩＮＴは、図７のＰＩ制御器３６によって算出された回転速度ωを積分して位相θに変換し、基準位相φすなわち位相信号ＰＨ２として出力する。積分器ＩＮＴは、位相θが３６０°になると０°にリセットする。さらに、積分器ＩＮＴは、ＰＬＬ部２２から受けた位相信号ＰＨ１が示す角度に基づいて、位相θを補正する。
【０１１０】
積分部７３では、最初は任意のタイミングで位相θの増加が開始されるが、位相信号ＰＨ１を受けて位相θが調整され、同期機４の電機子電圧と同期する、すなわち位相が一致するようになる。
【０１１１】
ところで、位相信号ＰＨ２は、交流電圧検出器８から受けた電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３および交流電流検出器９から受けた電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に基づいて生成される。インバータ２が起動されるタイミングＴ２から所定時間経過したタイミングＴ３において、選択回路ＳＥＬによる選択が位置信号ＰＯＳ１から位置信号ＰＯＳ２へ切り替えられる。このタイミングＴ３は、同期機４の電機子電圧の振幅が十分に大きくなるまでの過渡期にあるため、積分部７３を任意のタイミングで動作させると、同期機４の電機子電圧に位置信号ＰＯＳ２が同期するまでに時間を要する場合がある。
【０１１２】
しかしながら、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置では、位相信号ＰＨ２の初期値を位相信号ＰＨ１に合わせることにより、ＰＬＬ部２３による同期機４の回転子位置推定を、同期機４の電機子電圧と略一致した位相から開始することができる。すなわち、位置信号ＰＯＳ１から位置信号ＰＯＳ２へ切り替えた後、同期機４の電機子電圧に位置信号ＰＯＳ２を早期に同期させることができる。
【０１１３】
図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置における積分部の変形例の構成を示す図である。
【０１１４】
図１６を参照して、積分部７４は、積分器ＩＮＴと、切り替え回路ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７とを含む。積分部７４は、ＰＬＬ部２２および２３によって共有されている。
【０１１５】
より詳細には、切り替え回路ＳＷ５は、図１４の切り替え回路ＳＷ８によって選択された周波数ＦＩを積分器ＩＮＴに与えるか図７のＰＩ制御器３６によって算出された回転速度ωを積分器ＩＮＴに与えるかを切り替える。
【０１１６】
切り替え回路ＳＷ６は、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴを積分器ＩＮＴに与えるか否かを切り替える。
【０１１７】
切り替え回路ＳＷ７は、積分器ＩＮＴからの位相θを位相信号ＰＨ１として位置信号生成器へ出力するか位相信号ＰＨ２として位置信号生成器へ出力するかを切り替える。
【０１１８】
積分部７４は、図３に示すＰＬＬ部２２と同様の構成を有する。すなわち、積分器ＩＮＴは、切り替え回路ＳＷ５から与えられた周波数ＦＩまたは回転速度ωを積分して位相θに変換して出力する。積分器ＩＮＴは、位相θが３６０°になると０°にリセットする。さらに、積分器ＩＮＴは、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴが示す３０°、９０°、１５０°等の角度に基づいて、位相θを補正する。
【０１１９】
積分部７４では、最初は任意の初期位相から位相θの増加が開始されるが、検出信号ＳＥＴを受けて位相θが調整され、同期機４の電機子電圧と同期する、すなわち位相が一致するようになる。
【０１２０】
次に、積分部７４の動作について説明する。
まず、選択回路ＳＥＬが制御信号ＣＴＬ１に従ってＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択しているときには、切り替え回路ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７を端子ａ側に切り替える。すなわち、切り替え回路ＳＷ５は周波数ＦＩを積分器ＩＮＴに与え、切り替え回路ＳＷ６はゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴを積分器ＩＮＴに与え、切り替え回路ＳＷ７は積分器ＩＮＴからの位相θを位相信号ＰＨ１として位置信号生成器へ出力する。
【０１２１】
次に、選択回路ＳＥＬが制御信号ＣＴＬ１に従ってＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択するのと同時に、切り替え回路ＳＷ５，ＳＷ７を端子ｂ側に切り替え、切り替え回路ＳＷ６を開放状態とする。すなわち、切り替え回路ＳＷ５は、ＰＩ制御器３６によって算出された回転速度ωを積分器ＩＮＴに与え、切り替え回路ＳＷ６は、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴを積分器ＩＮＴに与えず、切り替え回路ＳＷ７は、積分器ＩＮＴからの位相θを位相信号ＰＨ２として位置信号生成器へ出力する。
【０１２２】
このように、積分部７４によれば、ＰＬＬ部２２および２３における積分部を共通化することができるため、小型化を図ることができる。図１４に示す回転子位置検出部８２と比べて、ＰＬＬ部２２および２３間において位相信号ＰＨ１を受け渡すことが不要となる。すなわち、積分器ＩＮＴは、選択回路ＳＥＬによる選択が位置信号ＰＯＳ１から位置信号ＰＯＳ２へ切り替えられるタイミングＴ３の直前の積分結果をそのまま引き継いで積分動作を行なえばよい。このような構成により、回路構成の簡略化を図ることができる。
【０１２３】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１２４】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１２５】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べて回転子位置信号ＰＯＳとして検出信号ＺＤＥＴを選択しない構成とした同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。
【０１２６】
図１７は、本発明の第３の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
図１７を参照して、回転子位置検出部８３は、本発明の第１の実施の形態に係る回転子位置検出部１１と比べて、選択回路ＳＥＬが切り替え回路ＳＷ１を含まない構成である。
【０１２７】
選択回路ＳＥＬは、位置信号ＰＯＳ１および位置信号ＰＯＳ２のいずれか一方を選択し、同期機４の回転子位置を示す回転子位置信号ＰＯＳとしてインバータ制御部１９へ出力する。
【０１２８】
図１８は、図１７の切り替え制御部２７による制御手順を示すフローチャートである。
図１７、図１８を参照して、同期機起動装置が起動され、同期機４が励磁されると、同期機４の電機子巻線には現在の回転子の回転速度に応じた電圧が発生する。切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオン状態にする（ステップＳ２）。
【０１２９】
次のステップＳ３で、切り替え制御部２７は、同期機起動装置の起動時における電機子電圧の振幅ＡＭＰが所定の基準値Ｒ１以上であるか否かを判定する。電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ１以上の場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、切り替え制御部２７は、周波数検出部２４で検出された周波数Ｆ１が初期周波数ＦＩとして出力されるように、切り替え回路ＳＷ８を制御する（ステップＳ５）。以上の切り替え回路ＳＷ３，ＳＷ８の切り替えによって、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から出力される検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。
【０１３０】
その後、図１のインバータ２が起動する直前に、切り替え制御部２７は、選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２２から出力された位置信号ＰＯＳ１を回転子位置信号ＰＯＳとして出力させる（ステップＳ７）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオフ状態にする（ステップＳ８）。この結果、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１の影響を受けずに自走状態となる。切り替え制御部２７は、インバータ２の起動後に選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２３から出力された位置信号ＰＯＳ２を回転子位置信号ＰＯＳとして出力させる（ステップＳ９）。
【０１３１】
一方、ステップＳ３でＮＯの場合（すなわち、電機子電圧の振幅ＡＭＰが基準値Ｒ１未満の場合）には、同期機起動装置はリセットされ（ステップＳ４）、同期機は初期状態（ターニング運転）から起動される。具体的な手順は図１９に示される。
【０１３２】
図１９は、同期機を初期状態から起動する場合の手順を示すフローチャートである。
図１７、図１９を参照して、まず、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオン状態にするとともに（ステップＳ２）、所定の周波数Ｆ２が初期周波数ＦＩとして出力されるように、切り替え回路ＳＷ８を制御する（ステップＳ５Ａ）。これによって、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から出力される検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。その後、切り替え制御部２７は、図１のインバータ２が起動する直前に、選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２２から出力された位置信号ＰＯＳ１を回転子位置信号ＰＯＳとして選択して出力させる（ステップＳ７）。さらに、切り替え制御部２７は、切り替え回路ＳＷ３をオフ状態にする（ステップＳ８）。この結果、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１の影響を受けずに自走状態となるので、インバータ２の起動直後のスイッチングノイズの影響を避けることができる。切り替え制御部２７は、インバータ２の起動後に選択回路ＳＥＬによって、ＰＬＬ部２３から出力された位置信号ＰＯＳ２を回転子位置信号ＰＯＳとして選択して出力させる（ステップＳ９）。
【０１３３】
図２０は、図１８の制御手順の変形例を示すフローチャートである。図１８のステップＳ３では電機子電圧の振幅ＡＭＰに基づいて制御が行われたが、図２０のステップＳ３Ａでは所定時間内のゼロクロス回数に基づいて制御が行われる。すなわち、図２０のステップＳ３Ａでは、切り替え制御部２７は、ゼロクロス検出部２１の検出信号ＺＤＥＴに基づいて、所定時間内のゼロクロス回数が所定の基準回数Ｎ１以上であるか否かを判定する。所定時間内のゼロクロス回数が基準回数Ｎ１以上の場合には処理はステップＳ５に進み、基準回数Ｎ１未満の場合には処理はステップＳ４に進む。図２０のその他の点は図１８と同じであるので、同一または相当するステップには同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【０１３４】
再び図１１を参照して図１８、図１９の制御手順についてさらに説明する。
インバータ２の起動前（すなわち、待機時のターニング運転中または同期機停止直後の惰性回転中）に、まず、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、ＰＬＬ部２２からの位置信号ＰＯＳ１を選択する（図１８、図１９のステップＳ７）。すなわち、位置信号ＰＯＳ１が回転子位置信号ＰＯＳとして基準正弦波演算器１２へ出力される。
【０１３５】
インバータ２の起動前には、切り替え回路ＳＷ３はオンされ（図１８、図１９のステップＳ２）、切り替え回路ＳＷ８によって周波数Ｆ１またはＦ２が選択される（図１８のステップＳ５、図１９のステップ５Ａ）。ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から検出信号ＳＥＴを受けてゼロクロス検出部２１と同期し、ゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴと周波数および位相が略等しい位置信号ＰＯＳ１を出力する。
【０１３６】
次に、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の直前のタイミングＴ１において、制御信号ＣＴＬ２に従って、切り替え回路ＳＷ３がオフされる（図１８、図１９のステップＳ８）。このため、ＰＬＬ部２２はゼロクロス検出部２１の影響を受けず、自走状態となる。
【０１３７】
ここで、同期機４の起動時においては、特にターニング運転中で回転子が極めて低速で回転している場合には、同期機４の電機子電圧は非常に小さい。このため、インバータ２の起動直後において、ゼロクロス検出部２１はインバータ２のスイッチングノイズの影響を受けやすい。すなわち、ゼロクロス検出部２１がゼロクロス点を誤検出してしまい、図１１のＮＺで示すように誤った検出信号ＺＤＥＴを生成してしまうことにより、誤った検出信号ＳＥＴを出力してしまう。
【０１３８】
しかしながら、本発明の第３の実施の形態に係る同期機起動装置では、タイミングＴ１においてＰＬＬ部２２を自走状態とする構成により、インバータ２のスイッチングノイズの影響を防ぐことができる。タイミングＴ１より前において切り替え回路ＳＷ３をオンしてＰＬＬ部２２とゼロクロス検出部２１との同期をとっているため、自走状態においても位置信号ＰＯＳ１と同期機４の電機子電圧の位相とを略一致させることができる。
【０１３９】
上記の構成に代えて、回転子位置検出部８３は、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値より大きくなる時をタイミングＴ１とし、ＰＬＬ部２２を自走状態とする構成であってもよい。これにより、同期機４の励磁が行なわれた後、同期機４の電機子電圧の振幅が、ゼロクロス検出を行なうために十分な大きさとなった状態において、ＰＬＬ部２２がゼロクロス検出部２１と同期をとることができる。
【０１４０】
起動直後は同期機４の回転速度が低速であるため、同期機４の電機子電圧の周期が長い場合がある。このため、回転子位置検出部８３は、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値より大きくなってから所定時間経過した時をタイミングＴ１とし、ＰＬＬ部２２を自走状態とする構成であってもよい。この所定時間は、ゼロクロス検出を正確に行なうことが可能となるような時間が設定される。これにより、同期機４の電機子電圧をより正確に検出することができる。
【０１４１】
次に、インバータ２が起動されるタイミングＴ２から所定時間経過したタイミングＴ３において、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する（図１８、図１９のステップＳ９）。すなわち、位置信号ＰＯＳ２が回転子位置信号ＰＯＳとして基準正弦波演算器１２へ出力される。
【０１４２】
インバータ２が起動されるタイミングＴ２から所定時間経過したタイミングＴ３では、同期機４の電機子電圧の振幅は起動時と比べて大きくなることから、インバータ２のスイッチングノイズの影響はほぼなくなり、同期機４の電機子電圧および電機子電流を用いてより正確に回転子位置を推定することができ、同期機４を安定して回転させることができる。
【０１４３】
上記の構成に代えて、選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えた時をタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【０１４４】
選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後、同期機４の電機子電圧の絶対値が所定値を超えてから所定時間経過した時をタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【０１４５】
もしくは、選択回路ＳＥＬは、インバータ２が起動されるタイミングＴ２の後で、ゼロクロス検出部２１で得られた所定時間内のゼロクロス回数が所定回数を超えたとき（すなわち、同期機の現在の回転速度に対応する周波数が所定周波数を超えたとき）をタイミングＴ３とし、ＰＬＬ部２３からの位置信号ＰＯＳ２を選択する構成であってもよい。
【０１４６】
本発明の第３の実施の形態に係る同期機起動装置では、ＰＬＬ部２２は、ゼロクロス検出部２１から受けた検出信号ＳＥＴに基づいて位置信号ＰＯＳ１の位相を調整する。これにより、回転子位置信号ＰＯＳとしてゼロクロス検出部２１からの検出信号ＺＤＥＴを選択しなくても、回転子位置信号ＰＯＳとして位置信号ＰＯＳ１を選択することで同期機４の回転子位置を良好に検出することが可能である。このような構成により、選択回路ＳＥＬが切り替え回路ＳＷ１を含まない構成とすることができるため、同期機起動装置の小型化を図ることができる。
【０１４７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１４８】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１４９】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る同期機起動装置と比べて位置信号ＰＯＳ２の初期位相の調整機能を変更した同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。
【０１５０】
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る回転子位置検出部の構成を示す図である。
図２１を参照して、回転子位置検出部８４は、本発明の第３の実施の形態に係る回転子位置検出部８３と比べて、さらに、切り替え回路ＳＷ４を含む。
【０１５１】
切り替え回路ＳＷ４は、ＰＬＬ部２２から受けた位相信号ＰＨ１をＰＬＬ部２３へ出力するか否かを切り替える。
【０１５２】
ＰＬＬ部２３は、切り替え回路ＳＷ４から受けた位相信号ＰＨ１に基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整する。
【０１５３】
たとえば、選択回路ＳＥＬは、制御信号ＣＴＬ１に従って、位置信号ＰＯＳ１を選択し、その後、ＰＬＬ部２３が位相信号ＰＨ１に基づいて位置信号ＰＯＳ２の位相を調整した後、位置信号ＰＯＳ２を選択する。
【０１５４】
回転子位置検出部８４のＰＬＬ回路３４における積分部７３および７４の構成および動作は本発明の第２の実施の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１５５】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５７】
１  コンバータ、２  インバータ、３  直流リアクトル、８  交流電圧検出器、９  交流電流検出器、１１，８１，８２，８３，８４  回転子位置検出部、１２  基準正弦波演算器、１３  ゲートパルス発生器、１４  β指令回路、１９  インバータ制御部（電力変換制御部）、２１  ゼロクロス検出部（タイミング検出部）、２２  ＰＬＬ部（交流信号生成部）、２３  ＰＬＬ部（フィードバック演算部）、２４  周波数検出部、２５  周波数記憶部、２７  切り替え制御部、３１，３２  三相二相変換回路、３３  誘起電圧演算回路、３４  ＰＬＬ回路、７１  電力変換部、１０１  同期機起動装置、ＳＥＬ  選択回路、ＳＷ１〜ＳＷ７  切り替え回路、ＳＷ８  切り替え回路（初期周波数選択部）、ＩＮＴ  積分器、３５，ＰＧＥＮ  位置信号生成器。
【図１】
2012049770.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2012049770.tif 000024
2012049770.tif 000025