JP2003199394A - Motor controller for centrifugal machine - Google Patents

Motor controller for centrifugal machine

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JP2003199394A
JP2003199394A JP2002296995A JP2002296995A JP2003199394A JP 2003199394 A JP2003199394 A JP 2003199394A JP 2002296995 A JP2002296995 A JP 2002296995A JP 2002296995 A JP2002296995 A JP 2002296995A JP 2003199394 A JP2003199394 A JP 2003199394A
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雅裕 稲庭
Shinya Kido
伸冶 城戸
Takahiro Fujimaki
貴弘 藤巻
Shinji Watabe
伸二 渡部
Noriyasu Matsufuji
徳康 松藤
Yoshinori Hida
芳則 飛田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the controller of a motor driving a rotor for centrifugation, where the current supplied or returned from a power source is made into a current waveform where harmonics current is reduced by a high power factor, at power running/power regeneration operation of the motor. <P>SOLUTION: A bidirectional power converter for power source 22, where an AC side is connected to an AC power source through a reactor 23 and a DC side is connected to a smoothing capacitor 24, and a bidirectional power converter 26 where an AC side is connected to the motor 28 and a DC side is connected to the smoothing capacitor 24 are disposed. A control means 100 controls the two power converters. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、遠心分離用ロータ
を駆動するモータの制御装置に於て、特に遠心機の急加
速・減速時に電源を通過する電流の高調波成分を抑制
し、電流波形歪み・力率を改善した制御装置に関するも
のである。 【0002】 【従来の技術】従来の遠心機用モータの制御装置は、図
17に示すように、交流電源1に力行用サイリスタブリ
ッジ2及び回生用サイリスタブリッジ3の2組のサイリ
スタブリッジをそれぞれ交流側と直流側が逆方向の接続
になるよう組み合わせ、電源用双方向電力変換機能をも
たせ、モータ4駆動のためのインバータ回路5とこれら
の回路の間に電源電流の力率改善用チョークコイル6及
び平滑用コンデンサ7を接続して主回路を構成し、遠心
機制御用CPU8からコントロール信号として夫々力行
用サイリスタブリッジ2、回生用サイリスタブリッジ3
のゲート郡2G,3Gには、ゲートパルス遅延用タイマ
LSI9、10を経てドライバ11、12、パルストラ
ンス回路13、14を介してゲート点孤信号が供給さ
れ、インバータ回路5のトランジスタにはタイマLSI
15の発振出力がトランジスタのオン・オフパターン発
生論理回路(PLD)16に与えられ、この信号の出力
がベースドライバ17で増幅され、トランジスタのベー
ス電流となり供給され、遠心機制御用CPU8には、交
流電源1の電圧を検出するVセンサ18の信号を入力す
る0クロス回路19により基準位相信号として与えられ
ている。遠心機制御用CPU8は、モータ4がロータ2
0を加速・整定する際には、モータ4のV/f制御のた
めに力行用サイリスタブリッジ2を位相制御し、平滑用
コンデンサ7の充電電圧が調節されるPAM制御を行
い、モータ4がロータ20を減速・停止する際には、モ
ータ4で発電された電気エネルギを交流電源1に回生す
るために回生用サイリスタブリッジ3を位相制御し、平
滑用コンデンサ7の充電電荷を交流電源1に放電する回
生制御を行なっている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】従って従来のこの種の
遠心機用モータの制御装置は、慣性モーメントが大きい
ロータを加速する場合、V/f制御のために長時間に渡
たり力行用サイリスタブリッジが位相制御により平滑用
コンデンサの充電電圧を調節するPAM制御を行なうた
め、力率が低くしかも大きな高調波成分を含んだ電源電
流が流れる。この大きな高調波電流によって電源の電圧
波形に歪みが生じるが、遠心機が稼動する環境には周囲
に分析装置等の精密電気機器があり、これらの機器に悪
い影響を及ぼすという恐れがあった。また力率の低い電
源電流は、電源の給電容量に制限がある場合に、例えば
遠心機内の温度制御装置、真空ポンプ、デヒュージョン
ポンプ等の補機の動作をロータの加速中に一時停止させ
るか、補機駆動用電源電力の確保のため、ロータの加速
を緩めるなどの不都合を生み、遠心機本来の性能が十分
に発揮できないという欠点があった。同様にして、ロー
タを減速する際にも、回生用サイリスタブリッジから高
調波電流が電源に戻されるために他の機器へ電気的な悪
影響を与えるという問題があった。 【0004】本発明は、上記した従来技術の欠点を解消
するためになされたものであり、その目的は、慣性モー
メントが大きいロータの加速・減速の際、電源電流を高
力率でかつ高調波成分を大幅に低減させた電流とした遠
心機用モータの制御装置を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的は、交流側はリ
アクトルを介して交流電源に接続され、直流側は平滑用
コンデンサに接続される電源用双方向電力変換回路と、
交流側はロータ駆動用誘導モータに接続され、直流側は
上記平滑用コンデンサに接続されるモータ用双方向電力
変換器と、上記電源用双方向電力変換回路及びモータ用
双方向電力変換器のスイッチング素子を制御する制御装
置を設け、更に上記構成のリアクトルと平滑コンデンサ
の間に交流位相制御素子を設けることにより達成され
る。 【0006】上記のように構成された遠心機用モータの
制御装置は、ロータを加速するための誘導モータが力行
運転する場合は、電源用双方向電力変換回路は制御装置
の動作により、交流電源に系統連係し交流電源の電圧波
形に相似な電流が流れるよう昇圧コンバータとして動作
し平滑コンデンサを一定の電圧に充電する順方向運転を
行ない、モータ用双方向電力変換回路はパルス幅制御に
より誘導モータに正のすべり周波数を与えると共に回転
数に対応してV/f制御し、一方ロータを減速するため
誘導モータが回生運転する場合は、モータ用双方向電力
変換回路はパルス幅制御により誘導モータに負の滑り周
波数を与えると共に回転数に対応したV/f制御を行な
い平滑コンデンサに回生電力を充電し、この時電源用双
方向電力変換回路は交流電流に系統連係し交流電源の電
圧波形に相似な電流が流れるよう降圧コンバータとして
逆方向運転を行ない、平滑コンデンサの充電電圧の上昇
が一定となるように保持するよう動作する。 【0007】また、誘導モータの力行運転開始にあた
り、ロータを停止状態から滑らかに加速させるため、交
流位相制御素子は平滑コンデンサの充電電圧を調節し、
この時は電源用双方向電力変換回路は順方向運転である
が整流回路として動作し、モータ用双方向電力変換回路
のパルス幅制御に加えてPAM制御を行なう。更に、誘
導モータの減速運転の終了段階に於て、ロータを滑らか
に減速停止させるため、同様にして交流位相制御素子は
平滑コンデンサの充電電圧を調整し、この時は電源用双
方向電力変換回路は順方向運転であるが整流回路として
動作し、モータ用双方向電力変換回路は直流制動のパル
スパターンを誘導モータに印加するように動作する。 【0008】 【発明の実施の形態】本発明の具体的実施例を以下図面
に就き詳細に説明する。 【0009】本発明の具体的実施例となる図1に示すブ
ロック図に於て、21は交流電源、22は交流側はリア
クトル23を介して交流電源21に接続され、直流側は
平滑用コンデンサ24に接続される還流整流回路に、該
還流整流回路を構成する夫々の整流素子に逆方向並列に
バイポーラトランジスタ、IGBT、FET等のスイッ
チング素子を接続した電源用双方向電力変換器であり、
25はリアクトル23と平滑用コンデンサの間に介して
接続された平滑用コンデンサの充電電圧を位相制御によ
り調節するトライアック、サイリスタ等の交流位相制御
素子となるスイッチング素子であり、26は交流側は誘
導モータ等の遠心分離用ロータ27を駆動するモータ2
8に接続され直流側は平滑用コンデンサ24に接続され
る還流整流回路に、該還流整流回路を構成する夫々の整
流素子に電源用双方向電力変換器22と同様の種類のス
イッチング素子を接続したモータ用双方向電力変換器で
ある。 【0010】モータ用双方向電力変換器26のスイッチ
ング素子のPWMインバータコントロールに於て、29
は上記スイッチング素子のON・OFFのパルスパター
ンを記憶しているROMであり、ROM29にデータ出
力ラインの出力データ「1」,「0」の論理値がパルス
パターンとなっており、これらのデータはこのアドレス
ラインに接続されたカウンタ30の出力により逐次読み
出され、カウンタ30のクロックは、PLLパルスジェ
ネレータ31のクロック出力により印加されるようにな
っており、タイマLSI32によりPLLパルスジェネ
レータ31のクロック出力周波数が制御される。33は
ROM29から読み出されるデータの時間不揃いを防止
し同期をかけるラッチであり、34はラッチ33の出力
論理に対応してフォトカプラ35をドライブするゲート
・ドライバであり、フォトカプラの信号出力によりモー
タ用双方向電力変換器26の6コのスイッチング素子の
オン・オフが制御される。平滑用コンデンサ24の陽極
性のラインを24a、陰極側のラインを24bで示す。
電源用双方向電力変換器22のスイッチング素子のコン
トロールに於て36は力率改善制御用ICであり、この
ICのパルス幅制御出力は、パターン切換器37を介し
てゲート・ドライバ38で増幅されフォトカプラ39を
ドライブする。フォトカプラ39の信号出力により、電
源用双方向電力変換器22の4コのスイッチング素子の
オン・オフが制御される。力率改善制御用IC36は、
電源用双方向電力変換器22がリアクトル23と共同し
て交流電源21の電圧波形に相似な高調波電流含有量が
低い電流で、モータ28が力行中に平滑用コンデンサ2
4を一定の電圧に充電する昇圧コンバータとなる順方向
運転及び、モータ28が回生中に平滑用コンデンサ24
を放電し一定の電圧に保つ降圧コンバータとなる逆方向
運転が行なえるよう絶縁トランス等によるVセンサ40
により電源電圧波形を、ホールカレントセンサ等による
Iセンサ41により電源電流波形を、更に、例えばフォ
トカプラ等で絶縁されたV−F、F−Vコンバータの組
合わせによるCVセンサ42により平滑用コンデンサ2
4の充電電圧信号がセンサ入力信号として入力されるよ
うになっている。43はアナログスイッチであり、電源
用双方向電力変換器22の上記の順方向運転、逆方向運
転が力率改善制御用ICの同一の制御作用により行なえ
るよう、Iセンサ41の信号出力は、減衰機44により
信号の大きさの切換選択ができ、CVセンサ42の信号
出力は差動増幅機45により基準電圧源46を基準にし
た引算信号との切換選択が可能となるように設けられて
おり、I/OLSI47の信号出力により、パターン切
換器37と連動して切換が行なわれる。 【0011】48は交流電源21の正・負のサイクル状
態を検出し論理信号をパターン切換器37に出力する電
源の正・負サイクル検出器であり、49はその信号出力
をI/OLSI47に出力する交流位相制御素子25の
位相制御のため、交流電源21の0クロス信号を出力す
る0クロス回路であり、51はその信号出力をタイマL
SI32に出力するPLLパルスジェネレータ31等の
基準クロック源となる発振器である。交流位相制御素子
25は、フォトカプラ50を介してタイマLSI32の
信号出力によって制御される。電源コントロール回路5
2は、ゲート・ドライバ34、38にドライブ電力を供
給する回路であり、双方向電力変換器22、26の過電
流、アーム短絡等の異常発生時、或いは交流電源21の
電源投入後制御装置全体の動作準備が完了するまで、ま
た、その他運転中のコントロール状態の切換時に双方向
電力変換器22、26のスイッチング素子にオン信号が
加えられるのを防止するために設けてある。 【0012】53はロータ27の回転数を検知する回転
センサ、54はロータ27の回転数を計測するためのカ
ウンタ回路であり、55はタイマLSI32、I/OL
SI47、カウンタ回路54を制御する遠心機制御用C
PUである。双方向電力変換器22、26のスイッチン
グ素子のオン・オフ制御を行なう制御手段を100で示
す。 【0013】なお、上述の如くVセンサ40、Iセンサ
41、CVセンサ42、フォトカプラ35、39、50
の絶縁信号伝達手段により、電力回路となる双方向電力
変換器22、26と制御手段100の間には基準電の絶
縁が図られており、交流位相制御素子25或いは双方向
電力変換器22、26内のスイッチング素子の高速スイ
ッチング動作に伴い発生するノイズにより制御手段10
0が誤動作等の影響を受けるのを防止している。更に、
交流電源21に接続される他の機器に悪影響を与えるの
を防止するため、本発明の部分的な他の実施例を示す。
図2に於て、図1と同一の機能の部分には同一の番号が
符してあり、交流電源1にこれらのノイズが伝達される
のを防止するため、リアクトル23を交流電源21の両
ラインに設け、また、コモンモードチョークコイルの低
周波用フィルタ56、同じく高周波用フィルタ57と共
通接続端を接地60に接続されたコモンモードノイズバ
イパス用コンデンサ58a、58bとノルマルモードノ
イズバイパス用コンデンサ59a、59bを用いてもよ
い。87は直列に接続された抵抗器、コンデンサから成
る交流位相制御素子のスナバ回路である。 【0014】続いて本発明の動作について、図3〜図1
5を参照して説明する。なお図3〜図15に於ては、図
1と同一の機能の部分には同一の番号が符してある。 【0015】図5は、本発明になる遠心機用モータの制
御装置に好適なロータ27の回転数、すなわちモータ2
8の回転数の時間経過を表わしたグラフであり、モード
Iは、ロータ27を制止状態からスローアクセルにて徐
々に加速する過程であり、このスローアクセルに対応す
るため、PWM制御のみでは滑らかな起動が行なえない
ため、PAM制御を併用する。すなわち、モータ28
は、交流位相制御素子25により平滑用コンデンサ24
の充電電圧を調節するPAM制御及び双方向電力変換器
26のPWM制御により、遠心機制御用CPU55はモ
ータ28を図5の曲線に沿うよう制御する。PAM制御
は図6に動作状況図を模擬的に示すように遠心機制御用
CPU55が、I/OLSI47を介して0クロス回路
49の0クロス信号を60の立上がり点60aを基準信
号とし、タイマLSI32に時間t1の遅延トリガ動作
を行なわせ、更に必要に応じて時間t1を変化させ所望
の導通角にて交流位相制御素子25にトリガ信号61を
与えその結果、交流電流21の電圧波形62に対して位
相制御された電流63が流れ平滑用コンデンサ24の充
電電圧が調節される。なお、トリガ信号61は、0クロ
ス信号60の立下がり点60bでOFFする。PWM制
御は、図7の三相PWMインバータの波形の例に示すよ
うに、三角搬送波64と正弦波信号波65から6コのス
イッチング素子26u、v、w、x、y、zのON・O
FFパターンをあらかじめ求め、ROM29に記憶して
あり、Eun66、Evn67、Ewn68は夫々スイ
ッチング素子26u、v、wのON信号、逆に上下に対
応するスイッチング素子x、y、zのOFF信号とな
り、eUV69、eVW70、eWU71は夫々モータ
28に接続される線UV、VW、WV相間に出力される
電圧波形を表す。図7では、三角搬送波64と正弦波信
号波65の組み合わせに於て21キャリアデューティー
50%の場合を例示する。図3を用いてPWM制御に関
する制御装置100の動作を説明すると、ROM29に
記憶されているデータは、ラッチ・ゲートドライバ3
3、34となる。例えば、74HC374等のDタイプ
フリップフロップでPLLパルスジェネレータ31の出
力信号の反転信号72でCK端子で同期ラッチされフォ
トカプラ35をドライブし、双方向電力変換器26の各
スイッチング素子u、v、w、x、y、zをON・OF
Fする。ROM29のデータ出力端子O1〜O6が図示
の如くラッチ・ゲートドライバ33、34の1D〜6D
に対応し更に1Q〜6Qに対しそれらはu〜zに対応し
ており、例えばROM29のO1の端子が論理の「0」
レベルになると、ラッチ・ゲートドライバ33、34の
1Q端子も論理「0」になり、抵抗器80を介してLE
D35がONし、スイッチングトランジスタuがONす
る。ラッチ・ゲートドライバ33、34のOC端子は、
その0出力をハイインピーダンスに切り換えるものであ
りI/OLSI47の出力制御線85が「Hi」の場
合、ハイインピーダンスとなり、フォトカプラはすべて
OFFする。一例としてスイッチング素子26uと該ト
ランジスタのフォトカプラ35uの間のドライブ回路は
図8に示すように、スイッチング素子26uのエミッタ
Eを基準電位GNDUとする適当な電源VCCUが設け
られ、フォトカプラ35Uの発光ダイオード35uに電
流が流れると対抗するフォトトランジスタがONし、ノ
ットゲート75は抵抗器74のバイアスが無くなりその
出力が「Hi」レベルになり抵抗器76を介してトラン
ジスタ77にベース電流が流れ、制動抵抗78を介して
スイッチング素子26uのゲートGに電圧バイアスが加
えられ該素子がONし、一方、発光ダイオード35uの
電流が消失すると、同様にしてノットゲート75の出力
は「Lo」レベルに反転しトランジスタ79を介してゲ
ートGの電荷が放電されOFFする。ドライブ回路の部
分を132で示す。ROM29のデータの読み出しは、
例えば74HC193を3コカスケード接続したカウン
タ30がPLLパルスジェネレータ31のパルス出力信
号73の立ち上がりでカウントアップし、Q0〜Q10
のカウント端子の信号出力をROM29のA0〜A10
のアドレスラインに出力することによりなされ、この場
合、図7で360度分のON・OFFパターンを204
8分割し駆動するため11本のアドレスラインを使用し
ており、上記のようにラッチ・ゲートドライバ33、3
4でPLLパルスジェネレータ31のパルス信号73の
立ち下がり信号72でラッチ動作を加えるのは、ROM
29のO1〜O6のPLLパルスジェネレータ31のパ
ルス信号73の立ち上がりで読み出されるデータ読み出
し出力の微妙なタイミングのずれにより、ON・OFF
パターンがくずれ双方向電力変換素子25の同一アーム
のスイッチング素子、例えばuとxが同時にONするよ
うないわゆるアーム短絡現象が起きるのを避けるためで
ある。カウンタ30のCLR端子はROM29のデータ
をアドレス0から読みだすためのカウントクリア端子で
あり、I/OLSI47の制御線86が「Hi」の場合
クリアされる。PLLパルスジェネレータのパルス出力
信号73は、74HC4046等のPLL素子69によ
りVCOOUT端子から出力され、uPD8253等の
タイマLSI32が発振器51の発振出力を分周機能3
2aにより分周し基準信号70としてPLL素子69の
SiN端子に出力し、一方PLLパルスジェネレータ3
1のパルス出力信号73をタイマLSI32が分周機能
32bにより分周し比較信号71としてPLL素子69
のCiN端子に出力し、フェイズコンパレータによりエ
ラーシグナルをPC端子から出力し、抵抗器コンデンサ
の組み合わせから成るローパスフィルタ81を介してV
COiN端子に電圧バイアスが与えられVCO82(ボ
ルテイジコントロールドオシレータ)により発振出力と
して得られるようになっており、基準信号70の周波数
に分周機能32bの分周比の逆数を掛けた周波数の発振
出力となる。VCO82の発振出力は、超遠心機の場合
0〜200Kmin-1の範囲でモータを回転させる必要
があり、望ましくは、10KHZから6.9MHZの広
い範囲をカバーする必要があり、PLL素子69の外付
けコンデンサ容量も数種類切換えて用い、この目的のた
めに例えば74HC4051等のアナログマルチプレク
サ83によりX1〜X5端子に夫々一端を接続されたコ
ンデンサC1、C2、C3、C4、C5のうちの一つを
X端子から選択しPLL素子69に接続する。なお、コ
ンデンサC0は、上記コンデンサの接続切換途上でPL
L素子69の発振出力が大きく変動しないよう常時接続
されるものである。 【0016】モードIの場合には、モータ28の回転数
は低いからパルスジェネレータ31のパルス出力信号の
周波数も低く、I/OLSI47からコンデンサ接続切
換線信号84を介してアナログマルチプレクサ83のC
SEL端子に選択信号が与えられ、最も容量の大きいコ
ンデンサC1が選択される。 【0017】以上の説明のように、モードIに於ては、
交流位相制御素子25によるPAM制御とROM29に
記憶されたパルスパターンによるPWM制御によりモー
タ28への供給電力が調節されると共にPLLパルスジ
ェネレータ31により適切な滑り周波数f1がモータ2
8へ与えられ滑らかにロータ27がスローアクセルにて
徐々に加速される。なお、このモードIでは、位相制御
された電流63が流れるが、電流値が小さいため、高調
波電流の含有量は小さく他の機器への影響は問題無い。
モードIのロータ27の回転数の時間経過にモータ28
の実際の回転数を合わせるには、あらかじめ定められた
回転数の時間経過と現在のモータ28の回転数の差をP
ID演算等で行ない、その結果から上記のタイマLSI
32の時間t1の遅延トリガ動作とPLLパルスジェネ
レータ31による滑り周波数f1を決める周知の方法に
よる。 【0018】次に図5のモードIIは、ロータ27を目標
整定回転数N0まで急速に加速する過程であり、図4に
示す電源用双方向電力変換器22のスイッチング素子
u、v、x、yはモードIに於ては全てOFF状態であ
ったのに対し、交流電源21に系統連係し該電源の電圧
波形に相似な電流が流れるよう昇圧コンバータとして動
作し平滑用コンデンサ24を一定の電圧に充電する順方
向運転を行なうため、以下に説明の如くON・OFF動
作となる。図4を用いて上記の制御に関する制御装置1
00の動作を説明すると、力率改善制御用IC36のO
端子から昇圧コンバータとして動作するためのPWM制
御信号88がパターン切換器37に出力され、該信号8
8と、電源正・負サイクル検出器48の正サイクル時論
理「1」となるP端子と負サイクル時論理「1」となる
N端子の信号出力をアンドゲート89、90、91、9
2で論理積を取った信号が例えば74HC158等のデ
ータセレクタ93に出力されI/OLSI47のセレク
ト信号線94はこの場合「0」レベルに保たれるので入
力端Aの信号が1Y0端子から論理反転して出力され、
ゲートドライバ38はドライブ電流制限用抵抗器95を
介してフォトカプラ39をドライブする。パターン切換
器37から電源用双方向電力変換器22のスイッチング
素子U、V、X、Yに出力されるパルスパターンを図9
に示し、フォトカプラ39と該スイッチング素子のドラ
イブ回路は図8と同様なものとなる。なお、正サイクル
は図1に於て、交流電源のa端が高電位、b端が低電位
となる場合を言う。 【0019】次にPWM制御信号88の生成について説
明すると、力率改善制御用IC36のコントロールIC
96は例えば富士電機製のFA5331等を用いる例を
示すと、図10の機能ブロック図に示すように、同図に
於て同じ機能の部分には同一の番号が符してあり、Vセ
ンサ40の出力を全波整流回路97を通してV端子に基
準となる交流電源21の電圧波形が与えられ、一方Iセ
ンサ41からは全波整流回路98を通し更に抵抗器9
9、101の分圧出力となる分圧器102で分圧された
電流フィードバック信号が例えば74HC4053等の
アナクロスイッチ43のXA端子に入力されX出力端子
から出力され、CVセンサ42から平滑用コンデンサ2
4の充電電圧信号がフィードバック信号としてアナログ
スイッチ43のYA端子に入力されY出力端子から出力
される。CVセンサ42は抵抗器103、123による
平滑用コンデンサ24の分圧出力をV/Fコンバータ1
04により電圧に比例した周波数のパルス出力に変換
し、この信号をホトカプラ105で信号のグランドレベ
ルを絶縁し、V/Fコンバータ105により周波数に比
例した電圧信号に戻し、絶縁を保ちながら平滑用コンデ
ンサ24の電圧をアナログスイッチ43のYA端子に出
力するものである。アナログスイッチ43は上記の如
く、セレクト信号線94の論理レベルが「0」であるた
め信号XA入力がXに信号YA入力がYに伝達される。
平滑用コンデンサ24の充電電圧が抵抗器106、10
7、フィルタコンデンサ108とOPAMP109によ
り基準電圧110と比較増幅され、平滑用コンデンサ2
4の充電電圧が例えば交流電源21の電圧が100Vの
場合170〜180Vに一定に保たれその時の電源電流
は電源電圧に相似になる。すなわち、OPAMP109
による誤差信号出力VFBが電源電圧Vと乗算器MUL
111により掛算され、この掛算出力iiNに電源電流
iが等しくなるよう抵抗器112、113コンデンサ1
14、115とOPAMP116による増幅作用により
その出力iFBが抵抗器117、118から成る発振器
119の鋸歯状波信号とPWM比較器120により比較
されO端子よりPWM制御信号として出力される。従っ
て例えば交流電源21が正サイクルの場合、電源用双方
向電力変換器22のスイッチング素子XがO端子より出
力されるPWM制御信号88に対応してON・OFFす
ることにより、リアクトル23と平滑用コンデンサ24
を含む回路に於て昇圧コンバータが形成され、平滑用コ
ンデンサ24の充電電圧は、電源電圧、モータ26の駆
動力となる負荷の大小にかかわらず一定に保たれ、しか
も電源電流は交流電源21の電源電圧と相似になり、高
調波電流の含有量はほとんど無い。分圧器102により
Iセンサの信号出力を分圧するのは、モータ28の損失
により力行電流よりも回生電流の方が小さいため、特に
回生時にコントロールIC96のi入力を大きく取り微
小な回生電流に対して電源電流波形の歪みを少なくする
ためである。 【0020】なお、121はノットゲートであり、I/
OLSI47の制御信号線122の論理出力が「0」に
よりデータセレクタの出力及びコントロールIC96の
動作がイネーブルとなる。 【0021】この図5のモードIIに於ては、上記の説明
の通り平滑用コンデンサ24の充電電圧は一定に保たれ
るので、モータ28に対するV/f制御は図7の三相P
WMインバータの波形の例に示するように、正弦波信号
波65の振幅すなわちモータに印加される電圧のデュー
ティを段階的に変えROM29にブロックごとに記憶し
てあるパターンの読み出しブロックを変えることにより
V/fのVの制御を行ない、fの制御はタイマLSI3
2の分周機能32bの分周比を逐次増加させると共にP
LL素子69に接続されるコンデンサC1〜C5を選択
切換えモータ28にその回転数に対応した適切なすべり
周波数が与えられ、目標整定回転数NOまで加速する。 【0022】図11は、ROM29に記憶してあるブロ
ックの内容を示したものであり、小ブロックN0PWM
0が最少のデューティとなりN0PWM31最大のデュ
ーティーとなる32段階のVの制御を行なう例であり、
一方中ブロックN0PWMとN1PWMの違いは図7の
三角搬送波64のキャリア数の違いであり、モータ28
の回転数が上昇するに従い双方向電力変換器26のスイ
ッチング素子のスイッチング回数が不適当に大きくなり
過ぎスイッチング損失に伴う素子の温度上昇を適切に管
理する必要があり、モータ28の回転数が上昇するに従
い、三角搬送波64のキャリア数を減少させN0に対し
てN3のキャリア数は小さく設定されている。なお、N
0に対してN3は高速回転域で使用するため、デューテ
ィーPWM0〜PWM31の範囲も高い部分の分割内容
となる。小ブロックの読み出しブロック変更は、図3の
I/OLSI47からROM29のアドレスラインのA
11〜A15ラインVSELに接続されている制御線1
24により選択され、同様にして中ブロックの読み出し
ブロックの変更はアドレスラインのA16〜A18ライ
ンFSELに接続されている制御線125により選択さ
れるようになっている。 【0023】図12は、fの制御に関しPLLパルスジ
ェネレータ31内のPLL素子69に接続される各コン
デンサC1〜C5をパラメータとしてリニアスケールの
電圧バイアスVCOiNに対してVCOOUT73から
出力される周波数を対数スケールで示したものであり、
例えばモータ28の制御回転数がNaとNbの間にあれ
ばコンデンサC2を選択しf制御に必要な周波数を出力
する様子を表したものであり、例えば制御整定回転数が
ちょうどNbの場合には加速整定の際若干の回転数のオ
ーバシュートを伴い目標回転数Nbに落ちつくことを考
慮し、コンデンサC2の実際にカバー可能な回転数範囲
Na’〜Nb’よりもNa〜Nbが内側になるように使
用範囲を限るとともに、選択するコンデンサの接続切換
時安定した周波数の発振出力がすみやかに得られるよう
VCOiNの変化をなるべく抑制するため互いのコンデ
ンサのカバー可能な回転数範囲はオーバラップさせてあ
る。コンデンサの選択は、I/OLSI47のコンデン
サ接続切換信号84により行なうことは前述の通りであ
る。次に図5のモードIIIは、ロータ27を目標整定回
転数N0に一定に維持する過程であり、モードIIIと同
様電源用双方向電力変換器22は交流電源21に系統連
係し該電源の電圧波形に相似な電流が流れるよう昇圧コ
ンバータとして動作し平滑用コンデンサ24を一定の電
圧に充電する順方向運転を行ない、例えばN0が本遠心
機の最高運転回転数であればROM29のブロックは最
少キャリア数最大デューティのN3PWM31が選択さ
れると共に、PLL素子69に接続されるコンデンサは
C5が選択され高周波のfが与えられ、目標整定回転数
N0に一定にモータ28の回転数が保持されるよう目標
回転数N0とモータ28の現在の回転数の差を遠心機制
御用CPU55がPID演算し、その結果からモータ2
8のすべり周波数f1を決定しこれに対応したタイマL
SI32の分周機能32bに分周比を指令して制御す
る。 【0024】次に図5のモードIVは、ロータ27を急速
に回生制動により急速に減速する過程であり、図4に示
す電源用双方向電力変換器22は交流電源21に系統連
係し該電源の電圧波形に相似な電流が電源に戻るよう降
圧コンバータとして動作し、モータ28の発電による平
滑用コンデンサ24の充電電圧の上昇を抑え一定の電圧
に保つ逆方向運転を行なう。図4を用いて上記の制御に
関する制御装置100の動作を説明すると、I/OLS
I47のセレクト信号線94はこの場合「1」レベルに
保たれるので、データセレクタ93の入力端Bの信号が
Y端子から論理反転して出力され、パターン切換器37
から電源用双方向電力変換器22のスイッチング素子
U、V、X,Yに図13に示すパターンの信号が出力さ
れる。 【0025】PWM制御信号88の生成について説明す
ると、アナログスイッチ43のS入力端も「1」レベル
であるからIセンサ41からは全波整流回路98を通っ
て直接XB端子に入力された信号がX出力端子から出力
され、CVセンサ42からは平滑用コンデンサ24の充
電電圧信号を差動増幅器45により基準電圧126から
引算した信号がアナログスイッチ43のYB端子に入力
されY端子から平滑用コンデンサ24の充電電圧のフィ
ードバック信号として力率改善制御用IC36に入力さ
れ、127は差動増幅器45の中のOPAMP、12
8、129、130、131は差動増幅用抵抗器であ
り、平滑用コンデンサ24の充電電圧が上昇すると差動
増幅器45の出力電圧は低下し、図10に於て、CVセ
ンサ42の出力をここでは上記の出力と入れ換えると、
OPAMP109により基準電圧110と比較増幅さ
れ、平滑用コンデンサ24の充電電圧が例えば交流電源
21の電圧が100Vの場合160〜170Vに一定に
保たれその時の電源に戻る電流は前述と同様のコントロ
ールIC96の制御作用によりPWM制御信号88が出
力され、従って例えば交流電源21が正サイクルの場
合、電源用双方向電力変換器22のスイッチング素子Y
がコントロールIC96のO端子から出力されるPWM
制御信号88に対応してON・OFFし、この極性のサ
イクルではスイッチング素子UがON状態を保つから、
リアクトル23と平滑用コンデンサ24を含む回路に於
て降圧コンバータが形成され、平滑用コンデンサの充電
電圧は電源電圧、モータ26のロータ27を減速するた
めの発電量にかかわらず一定に保たれ、しかも交流電源
21に回生される電流は電源電圧と相似になり、高調波
電流の含有量はほとんど無い。この図5のモードIIIに
於ては上記の説明の通り、平滑用コンデンサ24の充電
電圧まで双方向電力変換器26によりモータ26の発電
電圧を上昇させるためモードIIの場合と同様のv/f制
御であって負のすべり周波数f1を与え減速する。 【0026】次にモードVは、モードIVのロータ27の
急減速過程のあとロータ27を回転状態から静止状態へ
スローデクセルにて徐々に減速する過程であり、モータ
26の回転数が低いため、モータ26に発電制動ではな
く直流制動により減速力を与え滑らかに停止させる制御
を行なう。従って電源用双方向電力変換器22は上述の
如くの昇圧コンバータとして動作し、順方向運転を行な
っても良いし、或いは直流制動に要する電力が小さい場
合にはスイッチング素子U、V、X、Yを全てOFFし
単なる全波整流機として動作させることも可能であり、
更に交流位相制御素子25により平滑用コンデンサ24
の充電電圧を調節し、PWM制御直流制動と組み合わせ
広範囲な制動制御を選択する。直流制動のために双方向
電力変換器26のスイッチング素子に出力されるオンオ
フ・パターンの一例を図14に示す。制動力を調節する
ため三角搬送波145と比較信号146との対応を変え
適切なPWMデューティのものが任意に選択可能になっ
ており、図11に於て、ROM29に記憶されているB
PWM0〜BPWM31の中ブロックが直流制動の部分
に当たり、32段階のデューティが選択できる。図14
では、キャリア数16、デユーティ40%の場合の例を
示す。 【0027】なお、モードVに於ては、遠心分離する試
料の種類、分離条件によっては、図15に示すように自
然減速による減速よりも更に緩和なデクセルパターンA
のような減速曲線により減速する場合があり、この時は
前述のモードIと同様の交流位相制御素子25により平
滑用コンデンサ24の充電電圧を調節し、双方向電力変
換器26によりモータ26を駆動し、滑らかに除々に減
速する運転方法を用いる。 【0028】本発明の実施例の説明では、電源用双方向
電力変換器22は単相の場合を例に取って説明したが、
三相交流の場合も同様の構成によりその機能が実現可能
なことは当業者に於ては容易に理解できよう。また、本
発明の実施例の説明では、交流位相制御素子25の場所
は、図1の132で示す位置にあっても同一の機能が実
現可能であり、また種類もトランジスタ或いはGTO等
の自己消弧能力を有する素子でも使用可能である。一
方、電源用双方向電力変換器22及び双方向電力変換器
26の還流整流回路は既変換器を構成するスイッチング
素子に構造上寄生して、或いは意図的に内蔵して設けら
れているものでも使用可能であるし、上記と同様GTO
等の自己消弧能力を有する素子でも本発明の思想の内で
使用可能であることは明らかである。 【0029】本発明に於て、電源用双方向電力変換器2
2及び双方向電力変換器26の上アームのスイッチング
素子U、V、u、v、wのスイッチング制御のための電
源の供給を、下アームのスイッチング素子X、Y、x、
y、zのスイッチング制御のための電源と基準電位を共
有して用いる実施例を図16に示す。図16は、双方向
電力変換器26の場合について示したものであり、図1
及び図8と同一の機能の部分には同一の番号が符してあ
り、スイッチング素子26uのドライブ回路132を例
に取り説明すると、133は平滑用コンデンサ24の陰
極ライン24bを基準電位とするドライブ回路132及
び134、135、136、137、138の共通電源
であり、逆阻止用ダイオード139及びドライブ回路1
32の駆動電機エネルギを蓄積する例えばアルミ電解の
コンデンサ140が直列に接続され該コンデンサ140
の他端はスイッチング素子26uのエミッタEに接続さ
れており、ドライブ回路132の電源VCCu,GND
Uはコンデンサ140の両端に並列に接続されている。
従って、スイッチング素子26xのONに伴い、共通電
源133からダイオード139、コンデンサ140、ス
イッチング素子26xのルートでコンデンサ140が充
電され、スイッチング素子26xのOFFに従いコンデ
ンサ140の陰極側はフローティング状態となり、スイ
ッチング素子26xとコンプリメンタリペアで動作する
スイッチング素子26uのドライブ回路132の駆動電
気エネルギがコンデンサ140に蓄積される。スイッチ
ング素子26yと25v、26z、26wについても同
様であり、夫々逆阻止ダイオード141、142コンデ
ンサ143、144が図示のように接続され構成されて
いる。なお上記の説明の通り、上アームのドライブ回路
132、134、135は夫々コンデンサ140、14
3、144の充電電荷で駆動されるものであるから、下
アームのスイッチング素子26x、26y、26zが休
止することなく頻繁にスイッチング動作を繰り返す必要
があり、図14に示した直流制動のオンオフ・パターン
は上記の制約条件を満たす工夫が加えられている。電源
用双方向電力変換器22に関しても同様であり、本実施
例によれば、上アームのドライブ回路の電源を互いに独
立させた基準電位とする電源を夫々に設ける必要が無く
なり、制御部を簡素化できるためひいては機器の小形化
に効果がある。 【0030】 【発明の効果】本発明によれば、モータが力行運転する
場合は、電源用双方向電力変換回路は制御装置の動作に
より交流電源に系統連係し交流電源の電圧波形に相似な
電流が流れるよう昇圧コンバータとして動作し順方向運
転を行ない、モータが回生運転する場合には、上記電力
変換回路は同様にして交流電源に系統連係し交流電源の
電圧波形に相似な電流が戻るよう降圧コンバータとして
動作し逆方向運転を行なうようにしたので、高調波電流
を含んだ電源電流は低減され電源の電圧波形に歪みを生
ずることがなく、同一コンセントに接続される他の機器
への悪影響を回避できる効果がある。更に、高い力率の
電源電流が流れるため、電源の給電容量に制限がある場
合でも慣性モーメントの大きいロータの加速中に遠心機
内の補機の動作を一時中断する必要は無く、遠心機の機
能が常に確保できると共に、小さな給電容量の電源に於
ても急速なロータの加速が可能となり、遠心機の基本性
能が向上する効果がある。 【0031】本発明によれば、上記に於て平滑用コンデ
ンサの充電電圧を調節する交流位相制御素子を設けたの
で、ロータのスローアクセル、スローデクセル領域に於
て滑らかな加速・減速特性を付与することができ、遠心
分離する試料の撹乱等を防止できる効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor for centrifugal separation.
In the control device of the motor that drives
Suppresses harmonic components of current passing through the power supply during speed and deceleration
And control devices with improved current waveform distortion and power factor.
It is. 2. Description of the Related Art A conventional centrifuge motor control device is shown in FIG.
As shown in FIG.
2 sets of thyristor 2 and thyristor bridge 3 for regeneration
Connect the star bridge in the opposite direction on the AC side and DC side
And a bidirectional power conversion function for the power supply.
The inverter circuit 5 for driving the motor 4 and these
Choke coil 6 for improving the power factor of the power supply current
And smoothing capacitor 7 to form the main circuit
Powering each as a control signal from the machine control CPU 8
Thyristor bridge 2 for regeneration, thyristor bridge 3 for regeneration
Gate count 2G, 3G has a gate pulse delay timer
Drivers 11, 12 via LSIs 9, 10
The gate ignition signal is supplied via the sense circuits 13 and 14.
The transistor of the inverter circuit 5 has a timer LSI
15 oscillation outputs are generated by transistor on / off pattern
It is supplied to a raw logic circuit (PLD) 16 and outputs this signal.
Is amplified by the base driver 17 and the transistor base is amplified.
And supplied to the CPU 8 for centrifuge control.
The signal of the V sensor 18 for detecting the voltage of the power supply 1 is input.
0 as a reference phase signal
ing. The CPU 8 for controlling the centrifuge,
When accelerating and setting 0, V / f control of the motor 4
Phase control of the powering thyristor bridge 2 for smoothing
PAM control for adjusting the charging voltage of the capacitor 7 is performed.
When the motor 4 decelerates or stops the rotor 20,
The electric energy generated by the motor 4 is regenerated to the AC power supply 1.
Phase control of the regenerative thyristor bridge 3
For discharging the charge of the sliding capacitor 7 to the AC power supply 1
Raw control is being performed. [0003] Therefore, this type of conventional
Centrifuge motor controller has large moment of inertia
When accelerating the rotor, it takes a long time for V / f control.
Thyristor bridge for power running is smoothed by phase control
Performs PAM control to adjust the charging voltage of the capacitor
Power supply that has a low power factor and contains large harmonic components.
The current flows. The voltage of the power supply is
The waveform is distorted, but the environment in which the centrifuge operates
There are precision electrical equipment such as analyzers in
There was a fear that it would have an effect. In addition, power factor
When the power supply capacity of the power supply is limited,
Temperature control device in the centrifuge, vacuum pump, diffusion
Pauses the operation of auxiliary equipment such as pumps while the rotor is accelerating.
Or accelerate the rotor to secure the power for driving auxiliary equipment.
The centrifuge's inherent performance is sufficient
There was a drawback that it could not be demonstrated. Similarly, low
When decelerating the motor, keep the regenerative thyristor bridge high.
Since the harmonic current is returned to the power supply, other devices
There was a problem of affecting. The present invention solves the above-mentioned disadvantages of the prior art.
The purpose of the
When accelerating or decelerating a rotor with large
Power source and current with greatly reduced harmonic components
An object of the present invention is to provide a control device for a motor for a heart machine. [0005] The above object is achieved by relocating the AC side.
Connected to AC power supply via actuator, DC side for smoothing
A bidirectional power conversion circuit for a power supply connected to a capacitor,
The AC side is connected to the rotor drive induction motor, and the DC side is
Motor bidirectional power connected to the smoothing capacitor
Converter, bidirectional power conversion circuit for power supply and motor
Control device for controlling switching element of bidirectional power converter
And a reactor and a smoothing capacitor of the above configuration
Achieved by providing an AC phase control element between
You. The centrifuge motor constructed as described above
The control unit uses an induction motor to accelerate the rotor.
When operating, the bidirectional power conversion circuit for the power supply is a control device
Operation, the system is linked to the AC power supply,
Operates as a boost converter so that a current similar to the shape flows
Forward operation to charge the smoothing capacitor to a certain voltage.
And the motor bidirectional power conversion circuit uses pulse width control.
Gives a positive slip frequency to the induction motor and rotates
V / f control corresponding to the number, while decelerating the rotor
When the induction motor performs regenerative operation, the bidirectional power for the motor
The conversion circuit controls the induction motor by negative pulse
V / f control corresponding to the number of rotations is performed while giving the wave number.
Regenerative power to a smoothing capacitor,
The directional power conversion circuit is system-linked to the AC current and
As a step-down converter so that a current similar to the voltage waveform flows
Perform reverse operation and increase the charging voltage of the smoothing capacitor.
Is operated so as to be constant. In addition, when the power running operation of the induction motor is started,
In order to accelerate the rotor smoothly from the stopped state,
The current phase control element adjusts the charging voltage of the smoothing capacitor,
At this time, the bidirectional power conversion circuit for the power supply operates in the forward direction.
Operates as a rectifier circuit, and a bidirectional power conversion circuit for motors
PAM control is performed in addition to the pulse width control described above. Furthermore, invitation
At the end of the deceleration operation of the induction motor, smooth the rotor
In the same way, the AC phase control element
Adjust the charging voltage of the smoothing capacitor.
The directional power conversion circuit operates in the forward direction, but
It operates and the motor bidirectional power conversion circuit
And operates to apply the pattern to the induction motor. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the present invention.
The details will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a specific embodiment of the present invention.
In the lock diagram, 21 is an AC power supply, and 22 is a rear on the AC side.
Connected to the AC power supply 21 via the
The return rectifier circuit connected to the smoothing capacitor 24
In reverse direction parallel to each rectifier element constituting the reflux rectifier circuit
Switches such as bipolar transistors, IGBTs, and FETs
A bidirectional power converter for power supply with a switching element connected,
25 is provided between the reactor 23 and the smoothing capacitor.
The charge voltage of the connected smoothing capacitor is controlled by phase control.
Phase control of triacs, thyristors, etc.
A switching element 26 serves as an element.
Motor 2 for driving a centrifugal separation rotor 27 such as an induction motor
8 and the DC side is connected to a smoothing capacitor 24.
Each of the arrangements constituting the reflux rectification circuit is
The same type of switch as the two-way power converter
It is a bidirectional power converter for motors with a switching element connected.
is there. Switch for bidirectional power converter 26 for motor
In the PWM inverter control of the switching element, 29
Is the ON / OFF pulse pattern of the switching element
This is the ROM that stores the
Logic value of output data "1" and "0" of power line is pulse
Pattern, and these data are
Sequential reading by the output of the counter 30 connected to the line
The clock of the counter 30 is output by the PLL pulse generator.
The clock is applied by the clock output of the
PLL pulse generation by the timer LSI 32
The clock output frequency of the oscillator 31 is controlled. 33 is
Prevents data read from ROM 29 from becoming irregular in time
34 is a latch for synchronizing, and 34 is an output of the latch 33.
A gate for driving the photocoupler 35 according to the logic
・ It is a driver and the mode is changed by the signal output of the photo coupler.
Of the six switching elements of the bidirectional power converter 26 for the
ON / OFF is controlled. Anode of smoothing capacitor 24
The line of the nature is indicated by 24a, and the line on the cathode side is indicated by 24b.
The control of the switching element of the bidirectional power converter 22 for the power supply
In Troll, 36 is a power factor improvement control IC.
The pulse width control output of the IC is output via a pattern switch 37.
And the photocoupler 39 is amplified by the gate driver 38
drive. By the signal output of the photo coupler 39,
Of the four switching elements of the power source bidirectional power converter 22
ON / OFF is controlled. The power factor improvement control IC 36
A bidirectional power converter for power supply 22 cooperates with a reactor 23.
The harmonic current content similar to the voltage waveform of the AC power supply 21
When the motor 28 is running at low current,
Forward direction to be a boost converter that charges 4 to a certain voltage
During operation and during the regeneration of the motor 28, the smoothing capacitor 24
Reverse direction to become a buck converter that discharges and keeps a constant voltage
V sensor 40 using an insulation transformer or the like to enable operation
Power supply voltage waveform using a Hall current sensor, etc.
The power supply current waveform is further changed by the
VF, FV converter set insulated by top coupler
Smoothing capacitor 2 by CV sensor 42
4 is input as a sensor input signal.
Swelling. 43 is an analog switch, which is a power supply
Operation and reverse operation of the two-way power converter
Rolling can be performed by the same control action of the power factor improvement control IC.
As described above, the signal output of the I sensor 41 is
The magnitude of the signal can be switched and the signal of the CV sensor 42 can be selected.
The output is referenced to a reference voltage source 46 by a differential amplifier 45.
Provided to enable selection of switching with the subtraction signal
The pattern is cut by the signal output of I / OLSI47.
Switching is performed in conjunction with the exchanger 37. Reference numeral 48 denotes a positive / negative cycle of the AC power supply 21.
And outputs a logic signal to the pattern switch 37.
The positive and negative cycle detector of the source, 49 is its signal output
To the I / OLSI 47
Outputs a zero cross signal from the AC power supply 21 for phase control.
The reference numeral 51 designates a timer L
PLL pulse generator 31 and the like that output to SI 32
An oscillator serving as a reference clock source. AC phase control element
25 is a timer LSI 32 via a photocoupler 50.
Controlled by signal output. Power control circuit 5
2 provides drive power to the gate drivers 34, 38.
Circuit, and the bidirectional power converters 22 and 26
Power supply, arm short circuit, etc.
After turning on the power, wait until the entire control unit is ready for operation.
Also, bi-directional when switching control states during other operations
The ON signal is applied to the switching elements of the power converters 22 and 26.
It is provided to prevent it from being added. Reference numeral 53 denotes a rotation for detecting the number of rotations of the rotor 27.
The sensor 54 is a sensor for measuring the rotation speed of the rotor 27.
Counter circuit 55, a timer LSI 32, an I / OL
SI47, centrifuge control C for controlling the counter circuit 54
PU. Switch on bidirectional power converters 22, 26
Control means for performing on / off control of the
You. As described above, the V sensor 40 and the I sensor
41, CV sensor 42, photocouplers 35, 39, 50
Bidirectional power that becomes a power circuit by the insulation signal transmission means
Between the converters 22 and 26 and the control means 100, there is no
The edge is planned and the AC phase control element 25 or bidirectional
High-speed switching of the switching elements in the power converters 22 and 26
The control means 10 generates noise due to the noise generated by the switching operation.
0 is prevented from being affected by a malfunction or the like. Furthermore,
It will adversely affect other devices connected to the AC power supply 21
In order to prevent this, another partial embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 2, parts having the same functions as those in FIG.
These noises are transmitted to the AC power supply 1.
In order to prevent the
Line, and low common mode choke coil.
Frequency filter 56, also with high frequency filter 57.
Common mode noise bar with its connection end connected to ground 60
Capacitors for bypass 58a, 58b and normal mode
Capacitors 59a and 59b may be used.
No. 87 is composed of a resistor and a capacitor connected in series.
4 is a snubber circuit of an AC phase control element. Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. In FIGS. 3 to 15, FIG.
Parts having the same functions as 1 are denoted by the same numbers. FIG. 5 shows the control of the motor for a centrifuge according to the present invention.
The rotation speed of the rotor 27 suitable for the control device, that is, the motor 2
8 is a graph showing the lapse of time at the number of rotations of 8 in the mode
I slows down the rotor 27 with the slow accelerator from the stopped state.
It is a process of accelerating variously, corresponding to this slow accelerator
Therefore, smooth start cannot be performed only by PWM control
Therefore, PAM control is also used. That is, the motor 28
Is a smoothing capacitor 24 by an AC phase control element 25.
Control and bidirectional power converter for adjusting charging voltage of battery
With the PWM control 26, the centrifuge control CPU 55
The data 28 is controlled to follow the curve of FIG. PAM control
Is for centrifuge control as shown schematically in FIG.
CPU 55 has a 0 cross circuit via I / OLSI 47
The 0 cross signal of 49 is used as the reference signal for 60 rising points 60a.
Trigger operation of the timer LSI 32 for the time t1
And, if necessary, change the time t1 to
Trigger signal 61 to the AC phase control element 25 at the conduction angle of
As a result, with respect to the voltage waveform 62 of the alternating current 21,
The phase-controlled current 63 flows to charge the smoothing capacitor 24.
The voltage is adjusted. Note that the trigger signal 61 is
It turns off at the falling point 60b of the signal 60. PWM system
Control is shown in the example of the waveform of the three-phase PWM inverter in FIG.
Thus, the triangular carrier wave 64 and the sine wave
ON / O of the switching elements 26u, v, w, x, y, z
Find the FF pattern in advance and store it in ROM 29
Yes, Eun66, Evn67, Ewn68
ON signals of the switching elements 26u, v, w,
The corresponding switching elements x, y, and z become OFF signals.
EUV69, eVW70 and eWU71 are motors respectively
Output between lines UV, VW, WV connected to 28
Shows a voltage waveform. In FIG. 7, the triangular carrier 64 and the sine wave signal
21 carrier duty in combination with signal wave 65
The case of 50% is exemplified. Referring to FIG.
The operation of the control device 100 will be described.
The stored data is stored in the latch gate driver 3
3, 34. For example, D type such as 74HC374
Output of PLL pulse generator 31 by flip-flop
The synchronous signal is latched at the CK terminal by the inverted signal 72 of the
The bi-directional power converter 26
Switching elements u, v, w, x, y, z are ON / OF
F. Data output terminals O1 to O6 of ROM 29 are shown
1D to 6D of latch gate drivers 33 and 34
And for 1Q to 6Q they correspond to u to z
For example, the O1 terminal of the ROM 29 is logic “0”.
Level, the latch gate drivers 33 and 34
The 1Q terminal also becomes logic “0”, and LE is connected via the resistor 80.
D35 turns on and switching transistor u turns on.
You. The OC terminals of the latch / gate drivers 33 and 34 are
The zero output is switched to high impedance.
When the output control line 85 of the I / OLSI 47 is "Hi".
High impedance, and all photocouplers
Turn off. As an example, the switching element 26u and the
The drive circuit between the photocoupler 35u of the transistor is
As shown in FIG. 8, the emitter of the switching element 26u
An appropriate power supply VCCU with E as a reference potential GNDU is provided.
To the light emitting diode 35u of the photocoupler 35U.
When the current flows, the opposing phototransistor turns on,
The reset gate 75 eliminates the bias of the resistor 74,
The output goes to the “Hi” level, and the
A base current flows through the resistor 77, via a braking resistor 78.
A voltage bias is applied to the gate G of the switching element 26u.
As a result, the element is turned on, while the light emitting diode 35u is turned on.
When the current disappears, the output of the knot gate 75 is similarly
Is inverted to the “Lo” level and the gate is
The charge of the port G is discharged and turned off. Drive circuit section
The minute is indicated by 132. Reading data from the ROM 29
For example, a counter in which three 74HC193s are cascaded.
The pulse output signal of the PLL pulse generator 31
Counted up at the rise of No. 73, Q0 to Q10
The signal output of the count terminal of A0 to A10
Output to the address line of
In the case of FIG.
Use 11 address lines to drive by dividing into 8
As described above, the latch / gate drivers 33, 3
4, the pulse signal 73 of the PLL pulse generator 31
The latch operation is added by the falling signal 72.
29 O1 to O6 PLL pulse generator 31
Data read at the rise of the pulse signal 73
ON / OFF due to subtle timing deviation of output
The same arm of the bidirectional power conversion element 25 with a broken pattern
Switching elements, for example, u and x are turned on at the same time.
To avoid the so-called arm short circuit phenomenon.
is there. The CLR terminal of the counter 30 is the data of the ROM 29
Is a count clear terminal to read from address 0
Yes, when the control line 86 of the I / OLSI 47 is "Hi"
Cleared. PLL pulse generator pulse output
The signal 73 is output from a PLL element 69 such as 74HC4046.
Output from the VCOOUT terminal,
Timer LSI 32 divides oscillation output of oscillator 51 into frequency dividing function 3
2a is divided by the PLL element 69 as the reference signal 70.
Output to the SiN terminal, while the PLL pulse generator 3
Timer LSI 32 frequency-divides 1 pulse output signal 73
The frequency is divided by 32b and a PLL element 69 is used as a comparison signal 71.
Output to the CiN terminal of the
Output the error signal from the PC terminal,
V through a low-pass filter 81 composed of
A voltage bias is applied to the COiN terminal and the VCO 82 (both
Oscillation output and
And the frequency of the reference signal 70
Multiplied by the reciprocal of the dividing ratio of the dividing function 32b
Output. The oscillation output of VCO82 is for ultracentrifuge
0-200Kmin -1 Need to rotate the motor in the range of
And desirably, a width of 10 KHZ to 6.9 MHZ.
It is necessary to cover the range of
It is also possible to switch between several types of
For example, analog multiplex such as 74HC4051
A terminal whose one end is connected to each of the X1 to X5 terminals by the
One of the capacitors C1, C2, C3, C4, C5
Select from X terminal and connect to PLL element 69. In addition,
The capacitor C0 sets the PL during the connection switching of the capacitor.
Always connected so that the oscillation output of L element 69 does not fluctuate greatly
Is what is done. In the case of mode I, the rotation speed of the motor 28
Is low, the pulse output signal of the pulse generator 31
Frequency is low, and capacitor is disconnected from I / OLSI47.
The C of the analog multiplexer 83 is output via the exchange signal 84.
The selection signal is supplied to the SEL terminal, and the
The capacitor C1 is selected. As described above, in mode I,
PAM control by AC phase control element 25 and ROM 29
Mode is controlled by PWM control based on the stored pulse pattern.
The power supplied to the power supply 28 is adjusted and the PLL pulse
The appropriate slip frequency f1 is set to the motor 2 by the generator 31.
Smooth rotor 27 at slow accelerator given to 8
Gradually accelerated. In this mode I, the phase control
Current 63 flows, but because the current value is small,
The wave current content is small and there is no problem with other equipment.
In the mode I, the motor 28
To match the actual rotation speed of the
The difference between the elapsed time of the rotation speed and the current rotation speed of the motor 28 is represented by P
ID calculation, etc., and the timer LSI
32 time t1 delay trigger operation and PLL pulse generation
A known method for determining the slip frequency f1 by the radiator 31
According to Next, in the mode II of FIG.
This is a process of rapidly accelerating to the settling speed N0.
Switching element of power supply bidirectional power converter 22 shown in FIG.
u, v, x, and y are all in the OFF state in mode I.
However, the system is linked to the AC power supply 21 and the voltage of the power supply 21
Operates as a boost converter so that a current similar to the waveform flows
To charge the smoothing capacitor 24 to a certain voltage
ON / OFF operation as described below to perform
Become a product. Control device 1 for the above control using FIG.
The operation of the power factor correction control IC 36 is described as follows.
PWM system to operate as boost converter from terminal
The control signal 88 is output to the pattern switch 37 and the signal 8
8 and the positive cycle of the power supply positive / negative cycle detector 48
P terminal becomes logic "1" and logic becomes "1" in negative cycle
The signal output of the N terminal is supplied to AND gates 89, 90, 91, 9
The signal obtained by logical AND in step 2 is a signal such as 74HC158.
Is output to the data selector 93 and selected by the I / OLSI 47.
In this case, the signal line 94 is kept at the “0” level,
The signal of the power end A is logically inverted from the 1Y0 terminal and output,
The gate driver 38 includes a drive current limiting resistor 95.
The photo-coupler 39 is driven via this. Pattern switching
From the converter 37 to the bidirectional power converter 22 for power supply
The pulse patterns output to the elements U, V, X, and Y are shown in FIG.
The photocoupler 39 and the drive of the switching element are shown in FIG.
The Eve circuit is similar to that of FIG. The positive cycle
In FIG. 1, a-terminal of the AC power supply has a high potential and b-terminal has a low potential.
Say Next, the generation of the PWM control signal 88 will be described.
The control IC of the power factor improvement control IC 36 will be described.
96 is, for example, an example using FA5331 manufactured by Fuji Electric, etc.
When shown, as shown in the functional block diagram of FIG.
The same function parts are denoted by the same numbers, and
The output of the sensor 40 is connected to the V terminal through a full-wave rectifier circuit 97.
A voltage waveform of the AC power supply 21 is given,
The sensor 41 passes through a full-wave rectifier circuit 98 and further a resistor 9
The voltage was divided by the voltage divider 102 which became the divided voltage output of 9, 101
The current feedback signal is, for example, 74HC4053 or the like.
X output terminal which is input to the XA terminal of the analog switch 43
Output from the CV sensor 42 to the smoothing capacitor 2
4 charging voltage signal is analog as feedback signal
Input to YA terminal of switch 43 and output from Y output terminal
Is done. CV sensor 42 is provided by resistors 103 and 123
The divided output of the smoothing capacitor 24 is converted to a V / F converter 1
Converted to pulse output of frequency proportional to voltage by 04
Then, this signal is grounded by the photocoupler 105.
And insulate the frequency with the V / F converter 105
Return to the voltage signal shown above, and keep the insulation capacitor
The voltage of the sensor 24 is output to the YA terminal of the analog switch 43.
It is something to empower. The analog switch 43 is connected as described above.
The logic level of the select signal line 94 is "0".
The signal XA input is transmitted to X and the signal YA input is transmitted to Y.
When the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is
7, by the filter capacitor 108 and the OPAMP 109
And a smoothing capacitor 2
4 is, for example, the voltage of the AC power supply 21 is 100V.
In this case, the power supply current is kept constant at 170 to 180 V
Becomes similar to the power supply voltage. That is, OPAMP109
Signal output VFB by power supply voltage V and multiplier MUL
111, and the multiplication power iiN is multiplied by the power supply current.
Resistors 112 and 113 Capacitor 1 so that i becomes equal
14, 115 and the amplification effect of OPAMP116
An oscillator whose output iFB comprises resistors 117 and 118
119 sawtooth signal compared with PWM comparator 120
The signal is output from the O terminal as a PWM control signal. Follow
For example, if the AC power supply 21 is in a positive cycle,
The switching element X of the directional power converter 22 is output from the O terminal.
ON / OFF in response to the input PWM control signal 88
As a result, the reactor 23 and the smoothing capacitor 24
A boost converter is formed in a circuit including
The charging voltage of the capacitor 24 depends on the power supply voltage and the driving of the motor 26.
It is kept constant regardless of the size of the power load, but only
The power supply current becomes similar to the power supply voltage of the AC power supply 21 and
There is almost no harmonic current content. With the voltage divider 102
Dividing the signal output of the I sensor is based on the loss of the motor 28.
Because the regenerative current is smaller than the powering current,
During regeneration, i input of control IC 96 is greatly reduced
Reduce distortion of power supply current waveform for small regenerative current
That's why. Reference numeral 121 denotes a knot gate, and I / O
The logical output of the control signal line 122 of the OLSI 47 becomes “0”
The output of the data selector and the control IC 96
Operation is enabled. In the mode II shown in FIG.
The charging voltage of the smoothing capacitor 24 is kept constant.
Therefore, the V / f control for the motor 28 is performed by the three-phase P
As shown in the example of the waveform of the WM inverter, a sine wave signal
The amplitude of the wave 65, ie, the duty of the voltage applied to the motor.
The tee is changed step by step and stored in the ROM 29 for each block.
By changing the read block of the pattern
V / f is controlled by V, and f is controlled by the timer LSI 3
2 and the dividing ratio of the dividing function 32b
Select capacitors C1 to C5 connected to LL element 69
Appropriate slip corresponding to the number of rotations of the switching motor 28
The frequency is given, and the vehicle is accelerated to the target settling speed NO. FIG. 11 shows a block diagram stored in the ROM 29.
This shows the contents of the block, and the small block N0PWM
0 is the minimum duty and the maximum duty of N0PWM31
This is an example of performing 32 steps of V control,
On the other hand, the difference between the middle blocks N0PWM and N1PWM is shown in FIG.
The difference in the number of carriers of the triangular carrier 64 is
Switch of the bidirectional power converter 26 as the rotational speed of the
The switching frequency of the switching element becomes inappropriately large.
The temperature rise of the device due to switching loss
As the rotational speed of the motor 28 increases.
Reduce the number of carriers of the triangular carrier wave 64 to N0
Therefore, the number of carriers of N3 is set small. Note that N
Since N3 is used in the high-speed rotation range for 0,
The division contents of the portion where the range of PWM0 to PWM31 is high
It becomes. The change of the read block of the small block is shown in FIG.
A of address line from I / OLSI 47 to ROM 29
Control line 1 connected to 11 to A15 line VSEL
24, read the middle block in the same way
Change of block is done by A16-A18 line of address line.
Selected by the control line 125 connected to the FSEL.
It is supposed to be. FIG. 12 is a diagram showing a PLL pulse generator for controlling f.
Each component connected to the PLL element 69 in the generator 31
Using a linear scale with the parameters C1 to C5 as parameters
From VCOOUT73 for voltage bias VCOiN
The output frequency is shown on a logarithmic scale.
For example, if the control speed of the motor 28 is between Na and Nb
Selects capacitor C2 and outputs the frequency required for f control
This shows that the control settling speed is
In the case of just Nb, a small number of revolutions
Considering that the target rotation speed Nb is settled with overshoot
Taking into account, the rotation speed range that can be actually covered by the capacitor C2
Use it so that Na-Nb is inside Na'-Nb '.
Limit the range of use and switch the connection of the selected capacitor
Oscillation output with stable frequency is obtained promptly
In order to suppress the change of VCOiN as much as possible,
The rotational speed range that the sensor can cover is overlapped.
You. The selection of the capacitor depends on the capacitor of I / OLSI47.
The connection switching signal 84 is used as described above.
You. Next, in mode III of FIG. 5, the rotor 27 is set to the target settling time.
This is the process of keeping the number of turns N0 constant, the same as mode III.
Power supply bidirectional power converter 22 is connected to AC power supply 21
Voltage booster so that a current similar to the voltage waveform of the power supply flows.
The smoothing capacitor 24 operates as an inverter
Perform forward operation to charge to pressure, for example, N0
At the maximum operating speed of the machine, the block in ROM 29
N3PWM31 with small carrier number and maximum duty is selected
And the capacitor connected to the PLL element 69 is
C5 is selected, the high frequency f is given, and the target settling speed
The target is set so that the rotation speed of the motor 28 is kept constant at N0.
The difference between the rotational speed N0 and the current rotational speed of the motor 28 is determined by centrifugal control.
The control CPU 55 calculates the PID, and determines the motor 2
8 is determined and the corresponding timer L is determined.
Instructs and controls the frequency division ratio to the frequency division function 32b of the SI 32.
You. Next, in the mode IV of FIG.
This is the process of rapidly decelerating due to regenerative braking.
The power supply bidirectional power converter 22 is connected to the AC power supply 21
In such a manner that a current similar to the voltage waveform of the power supply returns to the power supply.
It operates as a pressure converter,
Suppress the rise in the charging voltage of the sliding capacitor 24 and maintain a constant voltage
The reverse operation is maintained. With reference to FIG.
The operation of the control device 100 relating to the I / OLS
In this case, the select signal line 94 of I47 is at the “1” level.
Therefore, the signal at the input terminal B of the data selector 93 is
The signal is inverted from the Y terminal and output.
To switching device of bidirectional power converter 22 for power supply
The signals of the pattern shown in FIG.
It is. The generation of the PWM control signal 88 will be described.
Then, the S input terminal of the analog switch 43 is also at “1” level.
Therefore, the I sensor 41 passes through the full-wave rectifier circuit 98.
Signal directly input to the XB terminal is output from the X output terminal
The CV sensor 42 charges the smoothing capacitor 24.
From the reference voltage 126 by the differential amplifier 45.
The subtracted signal is input to the YB terminal of the analog switch 43
From the Y terminal to check the charging voltage of the smoothing capacitor 24.
Input to the power factor correction control IC 36 as a feedback signal.
And 127 is the OPAMP in the differential amplifier 45, 12
8, 129, 130 and 131 are differential amplification resistors.
When the charging voltage of the smoothing capacitor 24 rises,
The output voltage of the amplifier 45 decreases, and in FIG.
Here, if the output of the sensor 42 is replaced with the output described above,
Compared with reference voltage 110 by OPAMP109
The charging voltage of the smoothing capacitor 24 is, for example,
If the voltage of 21 is 100V, keep it constant at 160-170V
The current that is maintained and returned to the power supply at that time is the same
The PWM control signal 88 is output by the control action of the
Therefore, for example, when the AC power supply 21 is in a positive cycle,
The switching element Y of the power supply bidirectional power converter 22
Is PWM output from the O terminal of the control IC 96
It is turned ON / OFF in response to the control signal 88, and the polarity
Since the switching element U keeps the ON state in the cycle,
In the circuit including the reactor 23 and the smoothing capacitor 24,
Step-down converter is formed, and the smoothing capacitor is charged.
The voltage is the power supply voltage, which slows down the rotor 27 of the motor 26.
AC power supply
The current regenerated at 21 is similar to the power supply voltage,
There is almost no current content. In mode III of FIG.
As described above, the charging of the smoothing capacitor 24 is performed.
Power generation of motor 26 by bidirectional power converter 26 up to voltage
The same v / f control as in Mode II to increase the voltage
It gives a negative slip frequency f1 and decelerates. Next, the mode V is the mode IV of the rotor 27.
After the rapid deceleration process, the rotor 27 is changed from the rotating state to the stationary state.
This is the process of gradually decelerating in slow dexel.
26, the motor 26 has a low rotational speed.
Control to apply deceleration force by DC braking to stop smoothly
Perform Therefore, the power supply bidirectional power converter 22 is
It operates as a step-up converter and performs forward operation.
Or when the power required for DC braking is small.
In this case, all the switching elements U, V, X and Y are turned off.
It is also possible to operate as a simple full-wave rectifier,
Further, the smoothing capacitor 24 is controlled by the AC phase control element 25.
Adjust the charging voltage of the motor and combine it with PWM control DC braking
Select a wide range of braking control. Bidirectional for DC braking
ON / OFF output to the switching element of the power converter 26
FIG. 14 shows an example of the buffer pattern. Adjust braking force
Therefore, the correspondence between the triangular carrier 145 and the comparison signal 146 was changed.
Appropriate PWM duty can be selected arbitrarily
In FIG. 11, B stored in the ROM 29
The middle block of PWM0 to BPWM31 is the DC braking part
, 32 levels of duty can be selected. FIG.
Then, the example of the case of 16 carriers and 40% duty
Show. In the mode V, the centrifugation was performed.
Depending on the type of material and separation conditions, as shown in FIG.
Dexel pattern A that is more gentle than deceleration due to natural deceleration
May decelerate according to a deceleration curve such as
The same phase control element 25 as in mode I described above
By adjusting the charging voltage of the sliding capacitor 24,
The motor 26 is driven by the heat exchanger 26 to reduce the power gradually and smoothly.
Use a fast driving method. In the description of the embodiments of the present invention, the bidirectional
Although the power converter 22 has been described by taking the case of a single phase as an example,
In the case of three-phase AC, its function can be realized with the same configuration
What is easily understood by those skilled in the art. Also book
In the description of the embodiment of the present invention, the location of the AC phase control element 25 will be described.
Performs the same function at the position indicated by 132 in FIG.
It is possible and the type is transistor or GTO etc.
It is also possible to use an element having the self-extinguishing ability. one
, Bidirectional power converter 22 for power supply and bidirectional power converter
26 reflux rectifier circuits are switching elements that constitute the converter
Provided parasitically or intentionally built into the device
Can be used, and the GTO
Even devices having self-extinguishing capability such as
Obviously, it can be used. In the present invention, the bidirectional power converter for power supply 2
2 and bi-directional power converter 26 upper arm switching
For controlling the switching of the elements U, V, u, v, w
The supply of the source is controlled by switching elements X, Y, x,
The power supply for y and z switching control and the reference potential are shared.
FIG. 16 shows an embodiment which is used. FIG. 16 shows a bidirectional
FIG. 1 shows the case of the power converter 26, and FIG.
8 and the parts having the same functions as those in FIG.
And a drive circuit 132 of the switching element 26u as an example.
In the description, 133 is a shadow of the smoothing capacitor 24.
A drive circuit 132 using the pole line 24b as a reference potential;
And 134, 135, 136, 137, 138
And the reverse blocking diode 139 and the drive circuit 1
For example, an aluminum electrolytic
A capacitor 140 connected in series;
Is connected to the emitter E of the switching element 26u.
Power supply VCCu, GND of the drive circuit 132
U is connected to both ends of the capacitor 140 in parallel.
Therefore, when the switching element 26x is turned on, the common power
A diode 139, a capacitor 140, a switch
Capacitor 140 is charged at the root of switching element 26x.
Is turned on and turned on when the switching element 26x is turned off.
The cathode side of the sensor 140 is in a floating state,
Operates as a complementary repair with the switching element 26x
The drive power of the drive circuit 132 of the switching element 26u
Air energy is stored in the capacitor 140. switch
The same applies to the switching elements 26y and 25v, 26z, and 26w.
The reverse blocking diodes 141 and 142, respectively.
The sensors 143 and 144 are connected and configured as shown in the figure.
I have. As described above, the drive circuit of the upper arm
132, 134 and 135 are capacitors 140 and 14 respectively.
3, 144
The switching elements 26x, 26y, 26z of the arm are off.
Need to repeat switching operation frequently without stopping
And the DC braking on / off pattern shown in FIG.
Has been devised to satisfy the above constraints. Power supply
The same applies to the bidirectional power converter 22 for
According to the example, the power supplies of the drive circuits of the upper arm are isolated from each other.
There is no need to provide separate power supplies for the reference potential
And the control unit can be simplified, which leads to downsizing of the equipment
Is effective. According to the present invention, the motor performs a power running operation.
In this case, the bidirectional power conversion circuit for the power supply
More system-linked to the AC power supply and similar to the voltage waveform of the AC power supply
Operates as a boost converter so that current flows
If the motor performs regenerative operation,
The conversion circuit is similarly linked to the AC power supply and
As a step-down converter to return a current similar to the voltage waveform
It operates and performs reverse operation.
Power supply current is reduced, causing distortion in the power supply voltage waveform.
Other devices connected to the same outlet without shifting
This has the effect of avoiding adverse effects on the user. Furthermore, high power factor
If the power supply capacity of the power supply is
Centrifuge during acceleration of a rotor with a large moment of inertia
There is no need to temporarily suspend the operation of auxiliary equipment inside the
Performance can always be ensured, and a small power supply
The rotor can be accelerated rapidly even if it is
This has the effect of improving performance. According to the present invention, the smoothing condenser
An AC phase control element to adjust the charging voltage of the sensor.
In the slow accelerator and slow dexel regions of the rotor
And provide smooth acceleration / deceleration characteristics
This has the effect of preventing disturbance of the sample to be separated.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の具体的実施例を示すブロック図であ
る。 【図2】 図1の部分的な他の実施例を示す電気回路図
である。 【図3】 図1の詳細な実施例を示すブロック図であ
る。 【図4】 図1の詳細な実施例を示すブロック図であ
る。 【図5】 モータの回転数の時間経過を示す説明図であ
る。 【図6】 PAM制御の動作状況図を示す説明図であ
る。 【図7】 三相PWMインバータの波形の例を示す説明
図である。 【図8】 スイッチング素子のドライブ回路図である。 【図9】 電源用双方向電力変換器の力行動作時のスイ
ッチング素子のON・OFFパターン説明図である。 【図10】 コントロールICの機能ブロック図であ
る。 【図11】 ROMの記憶内容を示した説明図である。 【図12】 コンデンサの容量をパラメータとしたVC
Oの入力バイアス電圧に対する出力周波数の関係を示し
た説明図である。 【図13】 電源用双方向電力変換器の回生動作時のス
イッチング素子のON・OFFパターンの説明図であ
る。 【図14】 三相PWMインバータの直流制動のON・
OFFパターン説明図である。 【図15】 減速パターンの説明図である。 【図16】 ドライブ回路の電源供給回路図を示す実施
例である。 【図17】 従来の遠心機用モータ制御装置を示すブロ
ック図である。 【符号の説明】 21は交流電源、22は電源用双方向電力変換機、23
はリアクトル、24は平滑用コンデンサ、25は交流位
相制御素子、26は双方向電力変換器、28はモータ、
100は制御手段である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of a part of FIG. 1; FIG. 3 is a block diagram showing a detailed embodiment of FIG. 1; FIG. 4 is a block diagram showing a detailed embodiment of FIG. 1; FIG. 5 is an explanatory diagram showing a lapse of time of the number of rotations of a motor. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation status diagram of PAM control. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a waveform of a three-phase PWM inverter. FIG. 8 is a drive circuit diagram of a switching element. FIG. 9 is an explanatory diagram of an ON / OFF pattern of a switching element during a power running operation of a power bidirectional power converter. FIG. 10 is a functional block diagram of a control IC. FIG. 11 is an explanatory diagram showing storage contents of a ROM. FIG. 12 is a diagram showing VC using the capacitance of a capacitor as a parameter
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an output frequency and an input bias voltage of O. FIG. 13 is an explanatory diagram of an ON / OFF pattern of a switching element during a regenerative operation of the power supply bidirectional power converter. FIG. 14: ON / OFF of DC braking of three-phase PWM inverter
It is an OFF pattern explanatory view. FIG. 15 is an explanatory diagram of a deceleration pattern. FIG. 16 is an embodiment showing a power supply circuit diagram of a drive circuit. FIG. 17 is a block diagram illustrating a conventional motor control device for a centrifuge. [Description of Signs] 21 is an AC power supply, 22 is a bidirectional power converter for power supply, 23
Is a reactor, 24 is a smoothing capacitor, 25 is an AC phase control element, 26 is a bidirectional power converter, 28 is a motor,
100 is control means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 伸二 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 松藤 徳康 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 飛田 芳則 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 4D057 BB02 CB04 5H576 AA20 BB01 CC05 DD02 DD04 EE03 EE04 EE09 EE11 EE19 FF02 FF03 FF04 HA02 HB02 JJ03 JJ12 LL06 LL22 LL24 PP03    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Shinji Watanabe             1060 Takeda, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi             Machine Co., Ltd. (72) Inventor Noriyasu Matsufuji             1060 Takeda, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi             Machine Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinori Tobita             1060 Takeda, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi             Machine Co., Ltd. F term (reference) 4D057 BB02 CB04                 5H576 AA20 BB01 CC05 DD02 DD04                       EE03 EE04 EE09 EE11 EE19                       FF02 FF03 FF04 HA02 HB02                       JJ03 JJ12 LL06 LL22 LL24                       PP03

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 交流電源に対して高調波電流含有量を低
下させるように動作する昇圧コンバータと、該昇圧コン
バータにより充電される平滑用コンデンサと、該平滑用
コンデンサを電源としてパルス幅変調により電圧制御を
行なうインバータ装置によって駆動されるモータを備え
たものに於て、前記平滑用コンデンサの充電電圧を制御
する交流位相制御スイッチング素子を設け、モータが低
速回転領域では前記昇圧コンバータの動作を停止し、前
記インバータ装置のパルス幅変調及び前記交流位相制御
スイッチング素子による前記平滑用コンデンサの充電電
圧制御により前記モータの印加電圧を制御し、前記モー
タが高速回転領域では前記交流位相制御スイッチング素
子は導通状態に維持されると共に前記昇圧コンバータを
動作させ前記インバータ装置のパルス幅変調により前記
モータの印加電圧を制御するようにしたことを特徴とす
る遠心機用モータの制御装置。
Claims: 1. A boost converter operable to reduce a harmonic current content with respect to an AC power supply, a smoothing capacitor charged by the boost converter, and a power supply connected to the smoothing capacitor. An AC phase control switching element for controlling a charging voltage of the smoothing capacitor is provided in a motor having a motor driven by an inverter device that performs voltage control by pulse width modulation. The operation of the converter is stopped, and the voltage applied to the motor is controlled by pulse width modulation of the inverter device and charging voltage control of the smoothing capacitor by the AC phase control switching element. The control switching element is maintained in a conductive state and the boost converter Operation is not the inverter control device of the centrifuge motor, characterized in that so as to control the voltage applied to the motor by pulse width modulation.
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