JP2603936B2 - 交流モータの回転速度制御装置 - Google Patents

交流モータの回転速度制御装置

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JP2603936B2
JP2603936B2 JP62052649A JP5264987A JP2603936B2 JP 2603936 B2 JP2603936 B2 JP 2603936B2 JP 62052649 A JP62052649 A JP 62052649A JP 5264987 A JP5264987 A JP 5264987A JP 2603936 B2 JP2603936 B2 JP 2603936B2
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稔幸 山田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、交流モータと、前記交流モータに直列に介
装されたトライアックとゼロクロスを検出するゼロクロ
ス検出回路と、前記トライアックにゲートパルスを印加
してゼロクロスからの位相角を制御する速度制御手段と
を備えた交流モータの回転速度制御装置に関する。
(従来の技術) 従来のこの種の装置としては、例えば、特開昭61−16
4485号公報に示すようなものがあった。
即ち、第5図は、上記従来例の機能ブロック図であ
り、この図において、01は交流モータ、02は、交流モー
タ01に供給する電源の導通位相角を調整するトライアッ
ク、03は、交流モータ01の回転速度を制御するマイコン
である。04は回転速度検出手段であり、交流モータ01の
回転軸05に取り付けられた磁石06と、この磁石06の磁気
を検知する、例えば、ホール素子等の磁気検出素子によ
る磁気検出手段07とから構成されている。
08は、交流電源の位相角0゜を検出して信号を出力す
るゼロクロス検出回路、09はF/V変換手段であり、磁気
検出手段07で検出した交流電圧をこの電圧の周波数に比
例した直流電圧に変換するようになっている。
マイコン03には、A/D変換器010、第1RAM(RAM1)01
1、第2RAM(RAM2)012、ROM013、比較器014、加減算器0
15および位相角タイマー016が備えられている。
これらの構成により、F/V変換手段09から出力される
電圧をA/D変換器010によってデジタル信号に変換し、そ
のデジタル信号を第1RAM011に記憶するようになってい
る。
ROM013では、空調状態に応じて予め設定された複数段
階のファンモータの回転数を記憶しており、第1RAM011
から入力される回転数信号と、ROM013に記憶されている
回転数のうちから選択された回転数信号とを比較器014
で比較し、第1RAM011からの回転数がROM013からの回転
数を上回るときには、“H"レベルの出力を出して加減算
器015により第2RAM012の内容を1ビット加算し、逆に、
第1RAM011からの回転数がROM013からの回転数を下回る
ときには、“L"レベルの出力を出して加減算器015によ
り第2RAM012の内容を1ビット減算するようになってい
る。
前記位相角タイマー016では、ゼロクロス検出回路08
からのパルス信号の入力でカウントを開始し、第2RAM01
2で設定された位相角データに相当するデジタル値まで
カウントしたときにトライアック02に導通信号を出力
し、実回転数が目標回転数になるように制御するように
なっている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような構成を有する従来例の場合で
は、交流モータ01の回転速度の変更を大きな範囲にわた
って行なうために、トライアック02に出力する導通信号
のパルスの幅を短くすることが好ましい。
しかしながら、第6図に示すように、電圧(実線で示
す)と電流(破線で示す)との間で位相に遅れがあるた
め、パルスの幅が短い場合には、制御位相角が零に近い
ときに、第6図(a)のタイムチャートの左側に示すよ
うに、電圧(図面上、右上がりの斜線部分で示す)に対
して、電流波形のゼロクロスを越えるまでにパルスが
“L"レベルになってしまい、大きな電流によって高い回
転速度を得ようとしているにもかかわらず、小さな電流
(図面上、右下がりの斜線部分で示す)しか得られなく
て、回転速度が低くなってしまう欠点があった。
そこで、第6図(b)のタイムチャートの左側に示す
ように、パルスの幅を長くして高い回転速度が確実に得
られるようにすることが考えられるが、この場合、逆
に、トライアック02の物性に起因して、ゲートパルスの
出力を停止しても、トライアックが誤導通し、第6図
(b)のタイムチャートの右側に示すように、制御位相
角が150゜を越えているようなときに、電圧波形のゼロ
クロスによって電流が停止されず、小さな電流を得よう
としているにもかかわらず、大きな電流になり、超低速
の回転速度を得ることができず、パルス幅の長短いずれ
においても、広い範囲にわたって安定的に回転速度を制
御することができない欠点があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、制御位相角に応じてゲートパルスの幅を合理的に
変更し、回転速度を広い範囲にわたって安定的に制御で
きるようにすることを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような目的を達成するために、冒頭に
記載した交流モータの回転速度制御装置において、 制御位相角がゼロクロス間でかつゼロクロスから90゜
より小さい特定位相角の範囲内にある第1状態か、特定
位相角を越えた第2状態にあるかを判別する位相角判別
手段(11)と、 前記位相角判別手段(11)により第1状態と判別した
ときには、交流電源の電圧に対する電流の位相遅れより
も長いゲートパルスの幅とし、第2状態と判別したとき
には、交流電源の電圧に対する電流の位相遅れよりも短
いゲートパルスの幅とするパルス幅制御手段(12)とを
備えて構成する。
(作用) 上記構成によれば、第4図のタイムチャートに示すよ
うに、制御位相角がゼロクロス間の特定位相角よりも小
さい範囲内にあるときには、ゲートパルスの幅を交流電
源の電圧に対する電流の位相遅れよりも長くして電流の
ゼロクロスでも“H"レベルのパルス信号を与え、大きな
電流を確実に得ることができ、一方、制御位相角が特定
位相角を越えているときには、ゲートパルスの幅を交流
電源の電圧に対する電流の位相遅れよりも短くして電圧
のゼロクロスになるまでに導通を停止し、小さな電流を
確実に得ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第1図は、本発明の実施例に係る交流モータの回転
速度制御装置を示すブロック図である。この図におい
て、1は送風機(クロスフローファン)、2は、送風機
1を駆動する交流モータ、3は交流電源、4は、交流モ
ータ2に直列に介装されてそこに供給する電源の導通位
相角を調整するトライアック、5は、交流電源の位相角
0゜を検出して信号を出力するゼロクロス検出回路であ
る。
交流モータ2の駆動軸6には、その周方向に120゜ず
つ位相を異ならせて磁気素子7が取り付けられ、その磁
気素子7の磁気をホール素子8によって検知し、駆動軸
6の1回転に対して3個のパルスを出力し、そのパルス
を制御マイコン9に入力して交流モータ2の実回転数を
検出し、この制御マイコン9において、検出実回転数に
基づき、トライアック4の導通位相角を調整するように
なっている。
制御マイコン9には、第2図の本発明の概略構成のブ
ロック図に示すように、速度制御手段10と、位相角判別
手段11と、パルス幅制御手段12とが備えられている。
前記速度制御手段10では、ホール素子8から入力され
るパルス信号に基づいて実回転数を検出し、この検出実
回転数と、空調状態によって特定される目標回転数とを
比較し、実回転数が目標回転数よりも低いときには制御
位相角を小にするように、一方、実回転数が目標回転数
よりも高いときには制御位相角を大にするようにそれぞ
れトライアック4にゲートパルスを印加してゼロクロス
からの位相角を制御するようになっている。
前記位相角判別手段11では、制御位相角がゼロクロス
間でかつゼロクロスから90゜より小さい特定位相角の範
囲内にある第1状態か、特定位相角を越えた第2状態に
あるかを判別するようになっている。
前記パルス幅制御手段12では、位相角判別手段11によ
り第1状態と判別したときには、交流電源の電圧に対す
る電流の位相遅れよりも長いゲートパルスの幅とし、第
2状態と判別したときには、交流電源の電圧に対する電
流の位相遅れよりも短いゲートパルスの幅とするように
なっている。
次に、前記位相角判別手段11およびパルス幅制御手段
12の動作につき、第3図のフローチャートを用いて説明
する。
先ず、速度制御手段10から出力される制御位相角を位
相角判別手段11に入力し、その制御位相角が、例えば、
90゜などの特定位相角以下かどうかを判別する(S1)。
ここで、制御位相角が特定位相角以下であるときに
は、ステップS2に移行してパルス幅制御手段12によりゲ
ートパルスの幅を交流電源の電圧に対する電流の位相遅
れよりも長く、例えば、3msなどの長い幅に設定し、逆
に、制御位相角が特定位相角を越えているときには、ス
テップS3に移行して、ゲートパルスの幅を交流電源の電
圧に対する電流の位相遅れよりも短く、例えば、1msな
どの短い幅に設定する。
ステップS2またはステップS3においてパルス幅を設定
した後にステップS4に移行し、設定された幅のゲートパ
ルスをトライアック4に出力する。
このようにして、第4図のタイムチャートにより、前
述したように、トライアック4に対する制御位相角に応
じて、ゲートパルスの幅を変更し、高速から超低速まで
の広範囲にわたって交流モータ2の回転速度を制御する
のである。
前記特定位相角としては、例えば、ゼロクロス間でか
つゼロクロスから90゜より小さい範囲内に設定するもの
であれば良い。そして、位相角判別手段11では、0゜か
ら特定位相角までの範囲内にある第1状態か、特定位相
角を越えて、そこから180゜までの第2状態にあるかを
判別するようになっている。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、制御位相角に応じ
て、制御位相角がゼロクロス間の特定位相角よりも小さ
い範囲内にあるときには、ゲートパルスの幅を交流電源
の電圧に対する電流の位相遅れよりも長くして大きな電
流を得、高い回転速度を確実に得ることができ、一方、
制御位相角が特定位相角を越えているときには、ゲート
パルスの幅を交流電源の電圧に対する電流の位相遅れよ
りも短くして小さな電流を得、低い回転速度を確実に得
ることができるから、位相遅れやトライアック(4)の
物性のいかんにかかわらず、回転速度の制御を安定的に
行なうことができるようになった。
しかも、制御位相角が大きい範囲では、ゲートパルス
の幅を短くするから、そのパルスの立上りを180゜に近
付けることができ、超低速をも良好に得ることができ、
回転速度の制御を広範囲にわたって良好に行なうことが
できるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る交流モータの回転速度
制御装置を示すブロック図、第2図は、本発明の概略構
成のブロック図、第3図は、位相角判別手段およびパル
ス幅制御手段の動作を説明するフローチャート、第4図
は、ゲートパルスと電圧および電流それぞれとの関係を
示すタイムチャート、第5図は、従来例の機能ブロック
図、第6図は、比較例におけるゲートパルスと電圧およ
び電流それぞれとの関係を示すタイムチャートである。 2……交流モータ、4……トライアック、 5……ゼロクロス検出回路、10……速度制御手段、 11……位相角判別手段、 12……パルス幅制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−19380(JP,A) 特開 昭61−180593(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流モータ(2)と、 前記交流モータ(2)に直列に介挿されたトライアック
    (4)と、 交流電源の電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出
    回路(5)と、 前記トライアック(4)にゲートパルスを印加してゼロ
    クロスからの位相角を制御する速度制御手段(10)とを
    備えた交流モータの回転速度制御装置であって、 制御位相角がゼロクロス間でかつゼロクロスから特定位
    相角の範囲内にある第1状態か、特定位相角を越えた第
    2状態にあるかを判別する位相角判別手段(11)と、 前記位相角判別手段(11)により第1状態と判別したと
    きには、交流電源の電圧に対する電流の位相遅れよりも
    長いゲートパルスの幅とし、第2状態と判別したときに
    は、交流電源の電圧に対する電流の位相遅れよりも短い
    ゲートパルスの幅とするパルス幅制御手段(12)とを備
    えて成る交流モータの回転速度制御装置。
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