(57)【要約】【課題】本発明は、単一のインバータ装置にて運転する２台以上のＰＭＳＭを低速回転する状況においても乱調・脱調を生ずることなく安定して運転する方法を新規に提案するものである。【解決手段】  本発明は１台の三相交流を電源とするインバータにて２台以上のＰＭＳＭを該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調・脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることにより、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭの低負荷運転時の乱調・脱調を防止して安定運転するようにしたことを特徴とする１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭを運転する際の低速度且つ低負荷運転時の脱調を防止する運転方法にある。【選択図】図２
2008154326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の三相交流を電源とするインバータにて２台以上のＰＭＳＭ（永久磁石同期電動機）を該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調・脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることにより、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭの低速度で且つ低負荷運転時の乱調・脱調を防止して安定運転するようにしたことを特徴とする１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭを運転する際の低速度且つ低負荷運転時の乱調・脱調を防止する運転方法。
【請求項２】
２台以上の各ＰＭＳＭに回転子の位置検出装置を設けて２台以上のＰＭＳＭのうちいずれか１台の回転子磁極位置の信号を検出するようにし、該ＰＭＳＭの発生する逆起電力とインバータの出力電圧間の内部相差角を大きくするようにインバータの出力電流を増加する請求項１に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＰＭＳＭ(Permanent Magnet Synchronous Motor、永久磁石同期電動機）の運転方法、詳しくは単一のインバータ装置にて２台以上のＰＭＳＭを定格回転よりも低負荷状態の運転時、すなわち低速回転速度の運転時に発生する乱調・脱調を防止するようにした運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＰＭＳＭは定格回転速度による運転時においてＰＭＳＭを最も効率よく運転するため、主に直軸電流Ｉｄ＝０制御（モータ発生電圧と電流の位相を同相とする制御）が採用されていて、この場合電流が最小値となっている。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＰＭＳＭを使用する条件によっては、ＰＭＳＭを定格回転速度ではなく回転速度を低速にして運転させたいときがある。このような場合、負荷も回転速度の３乗に比例して低下する軽負荷となるので、最悪、脱調を生ずる可能性が高くなる。また脱調しないまでも乱調振動が発生して安定した運転ができないという課題がある。特に１台のインバータにより２台以上のＰＭＳＭを並列運転するときは電流値が大幅に低減した状態でそれぞれの負荷（例えば送風ファンなど）の若干の特性の相違によって内部相差角の差に基因する振動が発生して運転ができなくなることがあるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、１台の三相交流を電源とするインバータにて２台以上のＰＭＳＭを該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する場合の制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調振動、ひいては脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度（逆起電力よりの角度）を大にして内部相差角を大きくすることによって同期回転する２台以上のＰＭＳＭの乱調・脱調を防止することができる。また２台以上の各ＰＭＳＭに回転子の位置検出装置を設けて２台以上のＰＭＳＭのうちいずれか１台の回転子磁極位置の信号を検出するようにし、該ＰＭＳＭの発生する逆起電力（磁極の発生する電圧）とインバータの出力電圧間の内部相差角を大きくするようにインバータの出力電圧の位相を変えることにより電流値を増加することができ、これによりＰＭＳＭの乱調・脱調を防止することができることとなることによって、かかる課題を解決するようにしたのである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、高価な位置検出装置あるいは高度且つ複雑で時間のかかる演算を要しない簡易な制御方法により、単一のインバータ装置にて２台以上のＰＭＳＭを定格回転速度より相当に低い回転速度でも乱調・脱調させることなく安定且つ静粛を維持して運転することができるという効果を生ずる。
【０００６】
単一のインバータ装置にて２台以上のＰＭＳＭを低速回転でも乱調・脱調させることなく運転することができるので、１Ｃ１Ｍの場合に比較して設備費を低コストにて実現することができるという効果を生ずる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、１台の三相交流を電源とするインバータにて２台以上のＰＭＳＭを該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調・脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることにより、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭの低負荷運転時の乱調・脱調を防止して安定運転するようにしたのである。
【０００８】
また、２台以上の各ＰＭＳＭに回転子の位置検出装置を設けて、２台以上のＰＭＳＭのうちいずれか１台の回転子磁極位置の信号を検出し、該ＰＭＳＭの発生する逆起電力とインバータの出力電圧間の内部相差角を大きくするようにインバータの出力電圧を調整することにより、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭの低負荷運転時の乱調・脱調を防止するようにしたのである。
【実施例１】
【０００９】
図１に示すように単一のインバータ装置１にて２台以上のＰＭＳＭ２を運転する場合の使用例の１つとして送風ファン３の運転がある。通常、ＰＭＳＭ２は定格回転速度の状態で運転されることが想定されているが、条件によって回転速度を低下（定格回転速度の７０％以下）させて使用することが望まれることがある。この場合、負荷トルクは回転速度の２乗に比例して低下するので、ＰＭＳＭ２の必要とする電流もトルクに比例して低減し、これはＰＭＳＭの内部相差角δが小さくなることを意味しており、２台以上のＰＭＳＭ２が１台のインバータ１に接続されていると、電流値が大幅に低減した状態（回転速度５０％時で約２５％）でそれぞれの送風ファン負荷の若干の特性の相違（負荷トルクが小さくなるために送風ファン負荷の微小な差が現れる）による内部相差角の差に基因する各機に電流値の差が生じ、これに伴う乱調振動が発生して安定した運転ができず脱調に至ることがある。そこで同期運転中の２台以上のＰＭＳＭ２の電流値をインバータ装置１のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）回路（図示してない）の出力側で検出し、予め検出しておいた乱調・脱調を生ずる限界点となる既定の電流値より低下したときに進み方向に増加させる演算機能を用いて、電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることによりＰＭＳＭ２の乱調・脱調を避けて低速回転速度でも安定した回転を維持して運転するようにしたのである。
【００１０】
すなわち図２のベクトル図に示すように、インバータ装置１より供給する電流の位相θをＰＭＳＭ２の逆起電力より進相とするが、その数値としては１５°以上、望ましくは２０°以上の進相角とし、内部相差角δを大きくすることにより電流を増加し、２台以上のＰＭＳＭ２を乱調・脱調させないで運転することができることとなる。電流の位相角を誘起電圧より進めると、内部相差角δがδ＋Δδと大きくなり、また電流値も大きくなって、負荷特性の相違により生ずる２台以上のＰＭＳＭ２間の有効電流の出入りが原因の乱調トルクがＩ2Ｒ損失の増加等により制動され低減されるので、乱調ひいては脱調を防止し、さらには微少な振動等の発生も抑制することができることとなるのである。
【００１１】
なお図において、
Ｖ0       ；  インバータ出力電圧（一定値）
Ｅ1／Ｅ2  ；  ＰＭＳＭの逆起電力（または誘起電圧）（前／後：一定値）
Ｉ1／Ｉ2  ；  インバータの出力電流（前／後）
δ1／δ2  ；  内部相差角（前／後）
θ1／θ2  ；  ＰＭＳＭの誘起電圧と電流の位相差（前／後）
である。即ちＩ1・の進み力率ｃｏｓθ1・からＩ2・のｃｏｓθ2へと進み角θを大にし、内部相差角をδ1からδ2へと大にすることが可能となるのである。
【実施例２】
【００１２】
簡易な位置検出装置付のＰＭＳＭの場合は、１台のインバータ装置に接続した２台以上のＰＭＳＭのうちのいずれか１台の発生する逆起電力（誘起電力，ＰＭＳＭの端子電力）を検出し演算し、該逆起電力とインバータ装置の出力電圧との間の内部相差角を大きくしてインバータ装置の出力電流を増加して乱調・脱調を防止するようにしたのである。ＰＭＳＭへの電流の増加によりＩ2Ｒ損失の増加等によってそれらの微小トルクを吸収することおよび内部相差角の大きくなることにより安定な運転範囲への移行を確実にすることができることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、１台のインバータ装置により運転する２台以上のＰＭＳＭにおいて、該ＰＭＳＭを定格回転速度のほか低回転速度にて使用する状況で広く利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回路例図
【図２】ベクトル図
【符号の説明】
【００１５】
１はインバータ装置
２はＰＭＳＭ
３は送風ファン
【図１】
2008154326.tif 000003
【図２】
2008154326.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月22日(2006.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭ（永久磁石同期電動機）を該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調・脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることにより、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭの低速度で且つ低負荷運転時の乱調・脱調を防止して安定運転するようにしたことを特徴とする１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭを運転する際の低速度且つ低負荷運転時の乱調・脱調を防止する運転方法。
【請求項２】
２台以上の各ＰＭＳＭに回転子の位置検出装置を設けて２台以上のＰＭＳＭのうちいずれか１台の回転子磁極位置の信号を検出するようにし、該ＰＭＳＭの発生する逆起電力とインバータの出力電圧間の内部相差角を大きくするようにインバータの出力電流を増加する請求項１に記載の運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明は、１台のインバータにて２台以上のＰＭＳＭを該ＰＭＳＭの定格回転速度より低い回転速度の低負荷状態にて運転する場合の制御方式であって、該２台以上の同期運転中のＰＭＳＭのうちいずれか１つのＰＭＳＭの発生する電圧値・電流値を検出し、検出した電流値がＰＭＳＭの乱調振動、ひいては脱調が発生する既定の電流値以下になったとき、その電流値の進み角度（逆起電力よりの角度）を大にして内部相差角を大きくすることによって同期回転する２台以上のＰＭＳＭの乱調・脱調を防止することができる。また２台以上の各ＰＭＳＭに回転子の位置検出装置を設けて２台以上のＰＭＳＭのうちいずれか１台の回転子磁極位置の信号を検出するようにし、該ＰＭＳＭの発生する逆起電力（磁極の発生する電圧）とインバータの出力電圧間の内部相差角を大きくするようにインバータの出力電圧の位相を変えることにより電流値を増加することができ、これによりＰＭＳＭの乱調・脱調を防止することができることとなることによって、かかる課題を解決するようにしたのである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
図１に示すように単一のインバータ装置１にて２台以上のＰＭＳＭ２を運転する場合の使用例の１つとして送風ファン３の運転がある。通常、ＰＭＳＭ２は定格回転速度の状態で運転されることが想定されているが、条件によって回転速度を低下（定格回転速度の７０％以下）させて使用することが望まれることがある。この場合、負荷トルクは回転速度の２乗に比例して低下するので、ＰＭＳＭ２の必要とする電流もトルクに比例して低減し、これはＰＭＳＭの内部相差角δが小さくなることを意味しており、２台以上のＰＭＳＭ２が１台のインバータ１に接続されていると、電流値が大幅に低減した状態（回転速度５０％時で約２５％）でそれぞれの送風ファン負荷の若干の特性の相違（負荷トルクが小さくなるために送風ファン負荷の微小な差が現れる）およびインバータ装置１の出力ケーブルの長さの違いによるインピーダンスの相違による内部相差角の差に基因して各機に電流値の差が生じ、これに伴う乱調振動が発生して安定した運転ができず脱調に至ることがある。そこで同期運転中の２台以上のＰＭＳＭ２の電流値をインバータ装置１のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）回路（図示してない）の出力側で検出し、予め検出しておいた乱調・脱調を生ずる限界点となる既定の電流値より低下したときに進み方向に増加させる演算機能を用いて、電流値の進み角度を大にして内部相差角を大きくすることによりＰＭＳＭ２の乱調・脱調を避けて低速回転速度でも安定した回転を維持して運転するようにしたのである。