(57)【要約】【課題】  二重巻線交流電動機を駆動する両インバータ間のデータのやり取りを伝送により高速に安定に行う制御方法を提供する。【解決手段】  第１のインバータパワー部１が、二重巻線を有する交流電動機の第一巻線に接続され、第２のインバータパワー部６が二重巻線を有する交流電動機の第二巻線に接続された該二重巻線交流電動機８を駆動する二重巻線交流電動機の制御方法において、各インバータにドライブ信号を供給する第１、第２のコントロール基板２、３に第１、第２の伝送チップ４、５を搭載して、これらの伝送チップを１個の伝送路７で接続し、第１のコントロール基板側でｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令、ｄ軸電圧指令、ｑ軸電圧指令、周波数指令および位相角等の各種データを伝送チップ上に設定してリンク伝送より高速に第２の基板側へ伝送するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２のインバータパワー部とその各々のパワー部にゲートドライブ信号を供給する第１、第２のコントロール基板から成り、前記第１のインバータパワー部の出力が、互いに絶縁され同相の起磁力を発生する二重巻線を有する交流電動機の第一巻線に接続され、前記第２のインバータパワー部の出力が前記二重巻線を有する交流電動機の第二巻線に接続された該二重巻線交流電動機を駆動制御する二重巻線交流電動機の制御方法において、
前記第１、第２のコントロール基板に各々デジタルデータの高速伝送を行うための第１、第２の伝送チップを搭載して、これらの伝送チップを１個の伝送路で接続し、前記第１、第２のインバータ間のデータのやり取りを前記伝送路を介して実施し、前記インバータ間でやり取りするデータとして前記第１のコントロール基板側でｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令、ｄ軸電圧指令、ｑ軸電圧指令、周波数指令および位相角等の各種データを演算して前記第１の伝送チップ上に設定する伝送データ演算ステップと、前記伝送データ演算ステップにより演算した各種データを前記第１のコントロール基板内のＣＰＵよりＰＣ間の通信手順を規定したリンク伝送手順による伝送を起動して前記第２のコントロール基板側へ伝送する高速データ伝送ステップと、前記高速データ伝送ステップによるデータ伝送が終了したら、前記第１、第２の各伝送チップよりそれぞれ第１、第２のコントロール基板のＣＰＵに対して伝送割り込みスキャンを同時に起動して共有する前記データの同期を取るデータ同期ステップと、前記データ同期ステップによる割り込みスキャン起動後に各コントロール基板のＣＰＵにより最初に始まる電流制御スキャンの制御演算より前記伝送データが反映され更新されるデータ更新ステップと、を有して前記第１、第２のインバータ間の電圧位相差をゼロに調整して同期運転を行うことを特徴とする二重巻線交流電動機の制御方法。
【請求項２】
前記伝送データ演算ステップは、前記第１のコントロール基板内のＣＰＵが制御周期として有する速度制御スキャン、電流制御スキャンおよび伝送割込みスキャンの中の前記速度制御スキャン上で、前記ｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令、ｄ軸電圧指令、ｑ軸電圧指令、周波数指令および位相角等の各種データを演算し、前記第１の伝送チップ上に設定することを特徴とする請求項１記載の二重巻線交流電動機の制御方法。
【請求項３】
前記高速データ伝送ステップは、前記伝送データ演算ステップにより前記各種データが前記伝送チップ上に設定されたら、前記第１のコントロール基板内のＣＰＵにより伝送を起動して前記第２のコントロール基板内のＣＰＵが制御周期として有する電流制御スキャンおよび伝送割込みスキャンの中の電流制御スキャン上に前記設定済みの各種データをリンク伝送手順により高速伝送することを特徴とする請求項１又は２記載の二重巻線交流電動機の制御方法。
【請求項４】
前記データ同期ステップは、前記第２のコントロール基板への前記各種データの伝送が終了したら、割込信号を送ることにより前記第１の伝送チップより前記第１のコントロール基板のＣＰＵと、前記第２の伝送チップより前記第２のコントロール基板のＣＰＵへ割込みが掛り、それぞれ伝送割込みスキャンが起動して第１、第２インバータ双方の同期が確保されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の二重巻線交流電動機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２台のインバータで二重巻線を有する交流電動機を駆動するインバータ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１に開示の「交流電動機給電システム」の構成図でインバータ装置１２１、１２２を複数台組合わせて容量増大を図る多重化システムの１例を示すもので、交流電動機１０３の各々の極対群Ｕ１、Ｖｌ、Ｗ１とＵ２、Ｖ２、Ｗ３が、別々のインバータ装置１２１、１２２から給電駆動されるものである。従来のこれら二重巻線交流電動機を駆動するインバータは、図５に示すとおり２台のインバータ１、２から成り、各々のインバータ１、２が電動機８の互いに絶縁されて同相の起磁力を発生する二重巻線の各々に給電する方式を採用している。この方式では巻線間に生じる電磁的な干渉現象を避けるため両巻線間の電圧位相を同一に揃える、あるいは一定位相差に保つといった手法を採用しており、そのために２台のインバータ１、６間で、第１と第２のコントロール基板２、３の、夫々第１と第２のＡＩ／ＡＯ回路９、１０間で、アナログ信号回路１１を介して、そのための情報のやり取りを実施している。
【０００３】
【特許文献１】特公平８−８７９１号公報（第２〜３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のインバータ間でやり取りされる情報は、通常その情報量は電圧指令、電流指令あるいは周波数指令等複数個に及び、そのためのアナログ回路は複雑となり、オフセット、ドリフト等の調整にも手間がかかり、従来の二重巻線交流電動機制御装置は巻線間の干渉現象を避けるための回路が複雑で、且つ、調整に手間がかかるという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、巻線間干渉現象回避のためのインバータ間の情報やり取りの回路を簡素化するとともに、その調整の手間を省略することができる二重巻線交流電動機制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１、第２のインバータパワー部とその各々のパワー部にゲートドライブ信号を供給する第１、第２のコントロール基板から成り、前記第１のインバータパワー部の出力が、互いに絶縁され同相の起磁力を発生する二重巻線を有する交流電動機の第一巻線に接続され、前記第２のインバータパワー部の出力が前記二重巻線を有する交流電動機の第二巻線に接続された該二重巻線交流電動機を駆動制御する二重巻線交流電動機の制御方法において前記第１、第２のコントロール基板に各々デジタルデータの高速伝送を行うための第１、第２の伝送チップを搭載して、これらの伝送チップを１個の伝送路で接続し、前記第１、第２のインバータ間のデータのやり取りを前記伝送路を介して実施し、前記インバータ間でやり取りするデータとして前記第１のコントロール基板側でｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令、ｄ軸電圧指令、ｑ軸電圧指令、周波数指令および位相角等の各種データを演算し前記第１の伝送チップ上に設定する伝送データ演算ステップと、前記伝送データ演算ステップにより演算した各種データを前記第１のコントロール基板内のＣＰＵよりＰＣ間通信手順を規定したリンク伝送手順による伝送を起動して前記第２のコントロール基板側へ伝送する高速データ伝送ステップと、前記高速データ伝送ステップによるデータ伝送が終了したら、前記第１、第２の各伝送チップよりそれぞれ第１、第２のコントロール基板のＣＰＵに対して伝送割り込みスキャンを同時に起動して共有する前記データの同期を取るデータ同期ステップと、前記データ同期ステップによる割り込みスキャン起動後に各コントロール基板のＣＰＵにより最初に始まる電流制御スキャンの制御演算より前記伝送データが反映され更新されるデータ更新ステップと、を有して前記第１、第２のインバータ間の電圧位相差をゼロに調整して同期運転を行うことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記伝送データ演算ステップは、前記第１のコントロール基板内のＣＰＵが制御周期として有する速度制御スキャン、電流制御スキャンおよび伝送割込みスキャンの中の前記速度制御スキャン上で、前記ｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令、ｄ軸電圧指令、ｑ軸電圧指令、周波数指令および位相角等の各種データを演算し、前記第１の伝送チップ上に設定することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記高速データ伝送ステップは、前記伝送データ演算ステップにより前記各種データが前記伝送チップ上に設定されたら、前記第１のコントロール基板内のＣＰＵにより伝送を起動して前記第２のコントロール基板内のＣＰＵが制御周期として有する電流制御スキャンおよび伝送割込みスキャンの中の電流制御スキャン上に前記設定済みの各種データをリンク伝送手順により高速伝送することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記データ同期ステップは、前記第２のコントロール基板への前記各種データの伝送が終了したら、割込信号を送ることにより前記第１の伝送チップより前記第１のコントロール基板のＣＰＵと、前記第２の伝送チップより前記第２のコントロール基板のＣＰＵへ割込みが掛り、それぞれ伝送割込みスキャンが起動して第１、第２インバータ双方の同期が確保されることを特徴としている。
以上のように、この二重巻線交流電動機の制御方法によれば、複数の情報のやり取りを１本の信号線で伝送することが可能になり、回路が簡素化でき、また、アナログ特有のオフセット、ドリフトが無くなるので調整の手間が省略できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、２台のインバータ間のデータのやり取りをリンク伝送手順により実施することによって、やり取りの回路を一個の伝送路に簡素化することができ、更に、データがディジタル量として扱われドリフトの調整といった手間を省くことができる効果がある。
また、伝送終了時の割込み処理でデータを更新しているので、２台のインバータのデータ更新の同期性も確保することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は本発明の二重巻線交流電動機の制御方法が適用される制御装置の構成図である。
図２は図１に示す制御装置の制御ブロック図である。
図３は図１に示すコントロール基板のＣＰＵの伝送タイムチャートである。
図４は図３に示す伝送制御の流れ図である。
図１において、この制御装置は２台のインバータパワー部１、６とその各々のパワー部にゲートドライブ信号を供給する二つのコントロール基板２及び３から成り、前記インバータパワー部１の出力が互いに絶縁され同相の起磁力を発生する二重巻線を有する交流電動機８の第一巻線に接続され、インバータパワー部６の出力が二重巻線を有する交流電動機８の第二巻線に接続されこの二重巻線交流電動機８を駆動制御するものである。また、二つのコントロール基板２及び３には各々伝送チップ４及び５が搭載されており、これらの伝送チップを１個の伝送路７で接続し、前記２台のインバータ１及び６間のデータのやり取りをこの伝送路７を介して実施している。
この場合のコントロール基板２、コントロール基板３間のデータ伝送は、例えば、工場内のＦＡネットワーク等において、「上位セル間通信ネットワーク」、「中位ＰＣ間通信ネットワーク（又はＰＣリンク）」、「下位のアクチュエータ等を接続するＰＣ下位通信ネットワーク」、で通信プロトコルが構成されているような場合の、ＰＣリンク（ＣＰＵ間通信手順、Ｎ対Ｎトークンパッシング等）による高速の内部バスによるデータ共有型のリンク伝送に相当するものであり、例えば、伝送チップ４、５がＰＣリンクモジュールであり、伝送路７がＦＡバス、同軸ケーブル等に相当する。
【０００８】
図２において、１２は速度制御器、１３はトルクリミッタでｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆ２５を出力する、１４はすべり周波数演算器、１５は第１巻線用のｑ軸電流制御器、１６は第１巻線用ｄ軸電流制御器、１７は電圧指令演算器でｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆ２５とｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆ２６と周波数指令２４よりｑ軸電圧指令２８とｄ軸電圧指令２９を演算出力する。１８は積分器により位相を演算する第１巻線用位相演算器で位相角２７を出力する。１９は第１巻線用三相電圧指令演算器、２０は第１巻線用電流フィードバック演算器で座標変換によりＩｑｆｂ、Ｉｄｆｂを出力する。２１は第１巻線用ＰＷＭ信号発生器、２２は第１巻線用インバータパワー部、２３は速度検出器であり、２４は周波数指令、２５はｑ軸電流指令、２６はｄ軸電流指令、２７は位相角、２８はｑ軸電圧指令、２９はｄ軸電圧指令である。
【０００９】
一方、第２巻線用は、３０が第２巻線用ｑ軸電流制御器で、３１は第２巻線用ｄ軸電流制御器であり、３２は第２巻線用位相演算器で、３３は第２巻線用三相電圧指令演算器であり、３４は第２巻線用電流フィードバック演算器で、３５は第２巻線用ＰＷＭ信号発生器である。３６は第２巻線用インバータパワー部であり、データとして、ｄ軸電流指令２６、ｑ軸電流指令２５、ｄ軸電圧指令２９、ｑ軸電圧指令２８、周波数指令２４、位相角２７を伝送路に乗せて一方のインバータからもう一方のインバータへ送信することにより、両インバータ間の電圧位相差を０にして運転を行うものである。
【００１０】
つぎに動作について各図を参照して説明する。
図３に示すように、第２巻線用のコントロール基板（６）内のＣＰＵには少なくとも速度制御スキャン（３７）、電流制御スキャン（３８）、伝送割込で起動されるスキャン（３９）の三つのスキャンが存在する。図２で示した伝送データのｄ軸電流指令（２６）、ｑ軸電流指令（２５）、ｄ軸電圧指令（２９）、ｑ軸電圧指令（２８）、周波数指令（２４）、位相角（２７）は、第１巻線用のコントロール基板２上のＣＰＵの速度制御スキャン（３７）で演算（４３）され、第１巻線用の伝送チップ４に設定（４４）される（図３及び図４のＳｌ）。
一方、第２巻線用のコントロール基板（３）上のＣＰＵには少なくとも電流制御スキャン（４１）、伝送割込で起動されるスキャン（４２）の二つのスキャンが存在する。第１巻線用の伝送チップ（４）への先述の六つの制御データｄ軸電流指令（２６）、ｑ軸電流指令（２５）、ｄ軸電圧指令（２９）、ｑ軸電圧指令（２８）、周波数指令（２４）、位相角（２７）の設定（４４）が完了したところで、第１巻線用のコントロール基板（２）内のＣＰＵにより伝送が起動（４０）され、リンク伝送（４６）で双方向のデータ送受信が行われる（図３及び図４のＳ２）。データ送受信完了により第一巻線用の伝送チップ（４）より第１巻線用のコントロール基板（２）上のＣＰＵへ、また同時に第２巻線用の伝送チップ（５）より第２巻線用のコントロール基板（３）上のＣＰＵへそれぞれ割込みがかかり、各ＣＰＵで同時に伝送割込スキャン（３９、４２）が起動する（図３及び図４のＳ３、Ｓ４）。各伝送割込みスキャン（３９、４２）では、電流制御スキャン（３８、４１）の演算（４５、４８）で使用する前記六つの制御データが更新（４７、４９）される（図３及び図４のＳ５、Ｓ６）。
これにより各ＣＰＵでは同時に起動される前記伝送割込スキャン（３９、４２）が終了後最初に始まる電流制御スキャン（３８、４１）の制御演算（４５、４８）から伝送データが反映されることになり、その結果伝送データの反映タイミングが前記電流制御スキャン（３８、４１）のスキャン時間以内でしかずれないこととなって、制御データ更新（４７、４９）の同期性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の二重巻線交流電動機の制御方法が適用される制御装置の構成図である。
【図２】図１に示す制御装置の制御ブロック図である。
【図３】図１に示すコントロール基板のＣＰＵの伝送タイムチャートである。
【図４】図３に示すデータ伝送制御の流れ図である
【図５】従来の二重巻線交流電動機制御装置の構成図である。
【図６】従来の交流電動機の給電システムの構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  第１のインバータパワー部
２  第１のコントロール基板
３  第２のコントロール基板
４  第１の伝送チップ
５  第２の伝送チップ
６  第２のインバータ
７  伝送路
８  二重巻線交流電動機
９  第１のＡＩ／ＡＯ回路
１０  第２のＡＩ／ＡＯ回路
１１  アナログ信号回路
１２  速度制御器
１３  トルクリミタ
１４  すべり周波数演算器
１５  第１巻線用ｑ軸電流制御器
１６  第１巻線用ｄ軸電流制御器
１７  電圧指令演算器
１８  第１巻線用位相演算器
１９  第１巻線用三相電圧指令演算器
２０  第１巻線用電流フィードバック演算器
２１  第１巻線用ＰＷＭ信号発生器
２２  第１巻線用インバータパワー部
２３  速度検出器
２４  周波数指令
２５  ｑ軸電流指令
２６  ｄ軸電流指令
２７  位相角
２８  ｑ軸電圧指令
２９  ｄ軸電圧指令
３０  第２巻線用ｑ軸電流制御器
３１  第２巻線用ｄ軸電流制御器
３２  第２巻線用位相演算器
３３  第２巻線用三相電圧指令演算器
３４  第２巻線用電流フィードバック演算器
３５  第２巻線用ＰＷＭ信号発生器
３６  第２巻線用インバータパワー部
３７  第１巻線用速度制御スキャン
３８  第１巻線用電流制御スキャン
３９  第１巻線用伝送割込スキヤン
４０  伝送起動
４１  第２巻線電流制御スキャン
４２  第２巻線用伝送割込スキャン
４３  制御データ演算
４４  制御データ設定
４５  第１巻線制御演算
４６  第１巻線／第２巻線リンク伝送
４７  第１巻線制御データ更新
４８  第２巻線制御演算
４９  第２巻線制御データ更新
【図１】
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【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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