JP3248963B2 - Speed controller for three-phase induction motor - Google Patents

Speed controller for three-phase induction motor

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JP3248963B2
JP3248963B2 JP32279892A JP32279892A JP3248963B2 JP 3248963 B2 JP3248963 B2 JP 3248963B2 JP 32279892 A JP32279892 A JP 32279892A JP 32279892 A JP32279892 A JP 32279892A JP 3248963 B2 JP3248963 B2 JP 3248963B2
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輝夫 野中
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石川島播磨重工業株式会社
石川島運搬機械株式会社
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  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、各種クレーンの巻
上、横行、走行用駆動装置、各種物流機械の駆動装置、
ファン、ブロワーの駆動装置、その他各種機械の駆動装
置に用いられる三相誘導電動機の速度制御装置に関し、
機械の共振を発生させずに安定した速度制御を行なえる
ようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive device for hoisting, traversing and traveling various cranes, a drive device for various logistics machines,
Regarding a speed control device of a three-phase induction motor used for a drive device of a fan, a blower, and other various machines,
This enables stable speed control without causing resonance of the machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】駆動装置に誘導電動機を用いたクレーン
等の産業機械における速度制御装置として、従来サイリ
スタによる位相制御式一次電圧制御装置があった。これ
は、誘導電動機のトルクが一次電圧の二乗に比例するこ
とを利用して、誘導電動機の一次回路にサイリスクを介
挿し、これを位相制御することにより、誘導電動機の一
次電圧を制御して、すべり‐トルク特性を変化させて、
速度制御するようにしたものである。
2. Description of the Related Art As a speed control device for an industrial machine such as a crane using an induction motor as a drive device, there has conventionally been a phase control type primary voltage control device using a thyristor. This utilizes the fact that the torque of the induction motor is proportional to the square of the primary voltage, inserts a silisk into the primary circuit of the induction motor, controls the phase of this, thereby controlling the primary voltage of the induction motor, By changing the slip-torque characteristic,
The speed is controlled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この位相制御式一次電
圧制御装置においては、位相制御のために複雑な回路が
必要であるため、装置が大型化し、高価になる欠点があ
った。また、定常運転時は位相点弧角がある一定の値に
固定されるため、機械固有の振動数と共振する場合があ
り、一旦共振が始まると、指令速度を変えない限りその
点弧角が変わらないため、共振が拡大していく問題があ
った。
This phase control type primary voltage control apparatus has a disadvantage that a complicated circuit is required for phase control, so that the apparatus becomes large and expensive. Also, during steady-state operation, the phase firing angle is fixed to a certain value, so it may resonate with the machine-specific frequency. Once the resonance starts, the firing angle will not change unless the command speed is changed. Since it does not change, there was a problem that the resonance expanded.

【0004】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、三相誘導電動機を駆動装置として用いた
産業機械等において、機械特有の共振を発生させること
なく、安定した速度制御を行なえるようにした三相誘導
電動機の速度制御装置を提供しようとするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and enables stable speed control of industrial machines using a three-phase induction motor as a driving device without generating resonance peculiar to the machines. It is an object of the present invention to provide a three-phase induction motor speed control device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、三相誘導電
動機の給電路のうちの少くとも2相に正逆両方向に導通
可能に挿入されたサイリスタと、前記三相誘導電動機の
速度を指令する速度指令手段と、前記三相誘導電動機の
速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段によ
る指令速度と前記速度検出手段による検出速度との偏差
を求める偏差検出手段と、この偏差検出手段により求め
られる速度偏差を小さくするように、前記各サイリスタ
を駆動用三相交流電源の周期よりも長い周期でオン期
間、オフ期間の比率を変化させ、かつ2相のオンタイミ
ングを同時にしてオン、オフスイッチングするスイッチ
ング制御手段とを具備してなるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a thyristor inserted in at least two phases of a power supply line of a three-phase induction motor so as to be capable of conducting in both forward and reverse directions, and a command for the speed of the three-phase induction motor. Speed command means, a speed detection means for detecting the speed of the three-phase induction motor, a deviation detection means for obtaining a deviation between a command speed by the speed command means and a detection speed by the speed detection means, and the deviation detection means The thyristors are turned on by changing the ratio of the on-period and the off-period in a cycle longer than the cycle of the three-phase AC power supply for driving so as to reduce the speed deviation obtained by And switching control means for performing off-switching.

【0006】[0006]

【作用】この発明によれば、サイリスタをスイッチング
制御(サイクル制御)で駆動して、そのオン(通電サイ
クル)、オフ(停止サイクル)の期間比を変えることに
より、印加電圧の平均レベルを変化させて、速度制御を
行なうことができる。
According to the present invention, the average level of the applied voltage is changed by driving the thyristor by switching control (cycle control) and changing the period ratio between ON (energizing cycle) and OFF (stop cycle). Thus, speed control can be performed.

【0007】このような制御によれば、位相制御が不要
なので、複雑な速度制御装置が不要であり、小型で安価
に構成できる。
According to such control, since phase control is unnecessary, a complicated speed control device is not required, and a small and inexpensive configuration can be achieved.

【0008】また、位相が相互に120°または240
°ずれた2相を同時にオンするので、2相間で突入電流
および通電時間にアンバランスが発生し、突入電流のア
ンバランスによりトルクにアンバランスを生じ、通電時
間のアンバランスにより印加電圧の平均レベル(すなわ
ち速度指令値)にアンバランスを生じる。そして、これ
らトルクのアンバランスと印加電圧の平均レベルのアン
バランスが速度フィードバックにより次の通電サイクル
におけるアンバランスを発生させ、このサイクルを繰り
返す。この繰り返しにより、指令速度が一定であっても
サイクル制御のオン、オフの期間比は常に微妙に変化す
るものとなる(つまり、ランダム出力となる)。そし
て、このようなランダム制御により、機械本体に固有の
共振周波数があっても、共振点で一致したままの状態が
成り立たないので、共振の発生を防止できる。ただし、
平均的には速度フィードバックにより、指令された一定
速度を保つことができる。
Further, the phase is mutually 120 ° or 240 °.
Because the two phases that are shifted by two degrees are turned on at the same time, an imbalance occurs between the inrush current and the conduction time between the two phases. (Ie, the speed command value) is unbalanced. Then, the imbalance of the torque and the imbalance of the average level of the applied voltage causes an imbalance in the next energization cycle by the speed feedback, and this cycle is repeated. By this repetition, even if the command speed is constant, the on / off period ratio of the cycle control always slightly changes (that is, a random output). With such random control, even if there is a resonance frequency unique to the machine main body, a state in which the resonance point is kept at the resonance point does not hold, so that the occurrence of resonance can be prevented. However,
On average, the commanded constant speed can be maintained by the speed feedback.

【0009】[0009]

【実施例】この発明の一実施例を第1図に示す。これは
クレーンの巻上げ、巻下げ装置にこの発明を適用したも
のである。図1において、三相交流電源10の各相R.
S.Tには、突入電流、サージを押えるためのリアクト
ル12が挿入されている。リアクトル12は抵抗器で代
用することもできる。また、電源路のうち2相R.Tに
はトライアックF1,F2(正転用)、R1,R2(逆
転用)が挿入されている。トライアックF1,F2,R
1,R2は、可変制御される通電サイクル、停止サイク
ルに従って三相交流電源10をオン、オフスイッチング
して駆動用三相誘導電動機18に供給する。ブレーキ2
2は、ブレーキ用接触器24aが開にされると作動し
て、三相誘導電動機18にブレーキをかける。電源回路
(安定化電源)26は、三相交流電源10(例えば20
0V)を利用してリレーコイルや各回路の動作に必要な
+12V,+15V等の直流電源を作る。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This is an application of the present invention to a hoisting and lowering device of a crane. In FIG. 1, each phase R.D.
S. At T, a reactor 12 for suppressing an inrush current and a surge is inserted. The reactor 12 can be replaced by a resistor. In addition, the two-phase R.D. In T, triacs F1 and F2 (for normal rotation) and R1 and R2 (for reverse rotation) are inserted. Triac F1, F2, R
1 and R2 switch the three-phase AC power supply 10 on and off in accordance with the variably controlled power supply cycle and stop cycle, and supply the three-phase AC power supply 10 to the driving three-phase induction motor 18. Brake 2
2 operates when the brake contactor 24a is opened to brake the three-phase induction motor 18. The power supply circuit (stabilized power supply) 26 is a three-phase AC power supply 10 (for example, 20
0V) is used to create a DC power supply of +12 V, +15 V, etc., necessary for the operation of the relay coil and each circuit.

【0010】パルスジェネレータ28(速度検出手段)
は、三相誘導電動機18の速度を検出し、その速度に応
じた周波数のパルス信号を出力する。F/Vコンバータ
30は、パルスジェネレータ28の出力パルスをその周
波数に応じた電圧に変換する。方向検出回路32は、パ
ルスジェネレータ28の出力信号に基づき三相誘導電動
機18の回転方向(正転または逆転)を検出する。極性
切換回路34は、方向検出回路32による方向検出に基
づき極性信号を出力する。すなわち、正転の場合は、+
信号を、逆転の場合は−信号を出力する。なお、パルス
ジェネレータ28の代わりにタコジェネレータを用いる
場合には、F/Vコンバータ回路30、方向検出回路3
2および極性切換回路34は不要である。
Pulse generator 28 (speed detecting means)
Detects the speed of the three-phase induction motor 18 and outputs a pulse signal having a frequency corresponding to the detected speed. The F / V converter 30 converts the output pulse of the pulse generator 28 into a voltage according to the frequency. The direction detection circuit 32 detects the rotation direction (forward or reverse) of the three-phase induction motor 18 based on the output signal of the pulse generator 28. The polarity switching circuit 34 outputs a polarity signal based on the direction detection by the direction detection circuit 32. That is, in the case of forward rotation, +
The signal is output, and in the case of reverse rotation, a signal is output. When a tacho generator is used instead of the pulse generator 28, the F / V converter circuit 30, the direction detection circuit 3
2 and the polarity switching circuit 34 are unnecessary.

【0011】コントローラ36(速度指令手段)は、三
相誘導電動機18の速度を指令するもので、操作方向お
よび操作量に応じた極性(正転の場合は−、逆転の場合
+)と電圧値を持つ速度指令信号を出力する。ソフトス
タート・ソフトストップ回路38は、速度指令信号の立
上りおよび立下りを緩やかにして、ソフトスタート特性
およびソフトストップ特性を付与する。ただし、ソフト
スタート特性を効かすとインチング(寸きざみ)動作が
鈍くなるので、コントローラ36の操作量を微分した信
号をソフトスタート特性に重畳することにより、インチ
ング動作を確保している。
The controller 36 (speed command means) is for commanding the speed of the three-phase induction motor 18, and has a polarity (-for normal rotation, + for reverse rotation) and a voltage value according to the operation direction and operation amount. Output speed command signal with. The soft start / soft stop circuit 38 makes the rise and fall of the speed command signal gentle, and gives a soft start characteristic and a soft stop characteristic. However, if the soft start characteristic is effective, the inching operation is slowed down. Therefore, a signal obtained by differentiating the operation amount of the controller 36 is superimposed on the soft start characteristic to secure the inching operation.

【0012】前記速度指令信号と速度検出信号は、加算
点44(偏差検出手段)でそれらの偏差が取られる。巻
上時および巻下時の速度指令値と速度検出値の関係は図
2(a)、(b)にそれぞれ示すように変化する。すな
わち、巻上時における加速および定常運転の場合は、指
令値より検出値の方が低くなり、減速の場合は指令値の
方が低くなる。また、巻下時における加速の場合は指令
値の方が大きくなり、定常運転および減速の場合は検出
値の方が低くなる。
The difference between the speed command signal and the speed detection signal is obtained at an addition point 44 (deviation detecting means). The relationship between the speed command value and the speed detection value during hoisting and hoisting changes as shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. That is, in the case of acceleration and steady operation during hoisting, the detected value is lower than the command value, and in the case of deceleration, the command value is lower. In addition, in the case of acceleration during winding, the command value is larger, and in the case of steady operation and deceleration, the detected value is lower.

【0013】加算点44から出力される偏差信号は、速
度制御回路(反転増幅器)40で増幅される。速度制御
回路40の出力電圧の極性は運転状況によって次のよう
に変化する。
The deviation signal output from the addition point 44 is amplified by a speed control circuit (inverting amplifier) 40. The polarity of the output voltage of the speed control circuit 40 changes as follows depending on the operating conditions.

【0014】(1) 巻上時 (a) 加速の場合:|指令値−|>|検出値+|とな
り(−電圧となる)、速度制御回路40で反転されて+
出力となる。 (b) 定常運転の場合:|指令値−|>|検出値+|
となり、反転されて+出力となる。 (c) 減速の場合:|指令値−|<|検出値+|とな
り、反転されて−出力となる。
(1) At the time of hoisting (a) In the case of acceleration: | command value− |> | detection value + | (−voltage), which is inverted by the speed control circuit 40 and +
Output. (B) For steady operation: | command value- |> | detection value + |
, Which is inverted and becomes + output. (C) In the case of deceleration: | command value− | <| detection value + |, which is inverted and becomes −output.

【0015】(2) 巻下時 (a) 加速の場合:|指令値+|>|検出値−|とな
り、反転されて−出力となる。 (b) 定常運転の場合:|指令値+|<|検出値−|
となり、反転されて+出力となる。 (c) 減速の場合:|指令値+|<|検出値−|とな
り、反転されて+出力となる。
(2) At the time of lowering (a) In the case of acceleration: | command value + |> | detection value− | (B) For steady operation: | command value + | <| detected value- |
, Which is inverted and becomes + output. (C) In the case of deceleration: | command value + | <| detection value− |, which is inverted and output as +.

【0016】以上のように変化する速度制御回路40の
出力で三相誘導電動機18を制御することにより、指令
に応じた動作が実現される。すなわち、巻上時は、図3
(a)に示すように+方向に三相誘導電動機機18を駆
動することにより加速および定常運転状態が得られ、図
3(b)に示すように−方向に三相誘導電動機18を駆
動することにより、上方向のトルクを止めようとする力
が作用し、減速状態が得られる。また、巻下時は、図3
(c)に示すように−方向に誘導電動機18を駆動する
ことにより加速状態が得られ、図3(d)に示すように
+方向に誘導電動機18を駆動することにより自重によ
り巻下がろうとする荷にブレーキをかける方向のトルク
が作用し、定常運転および減速状態が得られる。
By controlling the three-phase induction motor 18 with the output of the speed control circuit 40 which changes as described above, an operation according to the command is realized. That is, at the time of winding, FIG.
By driving the three-phase induction motor 18 in the positive direction as shown in FIG. 3A, an accelerated and steady operation state is obtained, and the three-phase induction motor 18 is driven in the negative direction as shown in FIG. As a result, a force for stopping the upward torque acts, and a deceleration state is obtained. Also, when unwinding,
By driving the induction motor 18 in the minus direction as shown in FIG. 3C, an accelerated state is obtained, and by driving the induction motor 18 in the plus direction as shown in FIG. A torque in the direction of applying a brake to the load to be applied acts, and a steady operation and a deceleration state are obtained.

【0017】速度制御回路40の出力信号は、デューテ
ィ比可変回路46に入力される。デューティ比可変回路
46は、予め設定されたスイッチング制御の1周期にお
ける通電サイクルと停止サイクルの比率を、入力される
偏差信号の大きさによって変化させて、パルス信号(通
電サイクルで“1”、停止サイクルで“0”となるパル
ス幅変調信号)として出力する。すなわち、偏差信号が
小さいときは通電サイクルを短くして停止サイクルを長
くし、偏差信号が大きいときは通電サイクルを長くして
停止サイクルを短くする。なお、デューティ比可変回路
46には、スイッチング制御の1周期の長さ(三相交流
電源10の波形数(半波長で1波形))を設定する回路
が組み込まれている。1単位の長さは、様々に設定する
ことができるが、長く設定すればデューティ可変の分解
能が高くなるので速度制御の分解能が高くなる。逆に短
く設定すれば制御の応答性が速くなる。
An output signal of the speed control circuit 40 is input to a duty ratio variable circuit 46. The duty ratio variable circuit 46 changes the ratio between the energizing cycle and the stop cycle in one cycle of the switching control which is set in advance according to the magnitude of the input deviation signal, and outputs a pulse signal (“1” in the energizing cycle, (A pulse width modulation signal which becomes “0” in the cycle). That is, when the deviation signal is small, the energization cycle is shortened to lengthen the stop cycle, and when the deviation signal is large, the energization cycle is lengthened and the stop cycle is shortened. The duty ratio variable circuit 46 incorporates a circuit for setting the length of one cycle of the switching control (the number of waveforms of the three-phase AC power supply 10 (one waveform at half wavelength)). The length of one unit can be set variously, but if it is set long, the resolution of the duty variable becomes high, so that the resolution of the speed control becomes high. Conversely, if the setting is shorter, the response of the control is faster.

【0018】点弧回路48は、デューティ比可変回路4
6から出力されたパルス信号によりフォトカプラ(図示
せず)を点弧する。フォトカプラの出力は、電気的に絶
縁された出力となり、リレースイッチ14a,16aを
介してトライアックF1,F2,R1,R2のゲートに
入力されて、これを点弧する。リレースイッチ14a,
16aはリレー14,16によりオン、オフされる。リ
レー14,16は正逆投入ロジック60により選択され
た一方のものが励磁される。
The ignition circuit 48 includes a duty ratio variable circuit 4
The photocoupler (not shown) is fired by the pulse signal output from 6. The output of the photocoupler becomes an electrically insulated output, and is input to the gates of the triacs F1, F2, R1, and R2 via the relay switches 14a and 16a, and ignites the output. Relay switch 14a,
The relay 16a is turned on and off by the relays 14 and 16. One of the relays 14, 16 selected by the forward / reverse closing logic 60 is excited.

【0019】正逆投入ロジック60は、コントローラ3
6からの動作方向の指令と極性切換回路34およびF/
Vコンバータ30からの方向および速度検出信号によ
り、コントローラ36の指令に合致するように正転用リ
レー14、逆転用リレー16の投入、切換え、遮断の各
動作を行なう。また、コントローラ36がゼロノッチに
戻されても、誘導電動機18の速度がゼロ速度近く(例
えば2%速度)になるまでこの発明による速度制御を生
かしておく。
The forward / reverse input logic 60 includes the controller 3
6 and the polarity switching circuit 34 and F /
Based on the direction and speed detection signals from the V converter 30, each operation of turning on, switching, and shutting off the forward rotation relay 14 and the reverse rotation relay 16 is performed so as to match the command of the controller 36. Even if the controller 36 is returned to the zero notch, the speed control according to the present invention is utilized until the speed of the induction motor 18 becomes close to zero speed (for example, 2% speed).

【0020】これにより、正逆投入ロジック60は次の
ような動作する。すなわち、三相誘導電動機18が停止
状態でかつコントローラ36がゼロノッチの時は正側投
入信号も逆側投入信号も出力しない。そして、コントロ
ーラ36を正(または逆)に投入すると、正側投入信号
(または逆側投入信号)が出力され、正転用リレー14
(または逆転用リレー16)がオンされ、三相誘導電動
機18が正転(または逆転)される。
Thus, the forward / reverse input logic 60 operates as follows. That is, when the three-phase induction motor 18 is stopped and the controller 36 is at the zero notch, neither the forward-side closing signal nor the reverse-side closing signal is output. When the controller 36 is turned forward (or reversely), a forward-side closing signal (or reverse-side closing signal) is output, and the forward rotation relay 14 is turned on.
(Or the reverse rotation relay 16) is turned on, and the three-phase induction motor 18 is rotated forward (or reversely).

【0021】コントローラ36をゼロノッチとしても、
速度がゼロ速近くになるまではゼロ速度信号が出力され
続けるので制御が生き続ける。すなわち、これにより、
三相誘導電動機18に逆トルクが与えられて減速し、ゼ
ロ速近くになって初めて制御が切られる。
Even if the controller 36 has a zero notch,
Until the speed becomes close to zero speed, the zero speed signal is continuously output, so that the control is kept alive. That is,
The reverse torque is applied to the three-phase induction motor 18 so that the three-phase induction motor 18 is decelerated, and the control is stopped only when the speed becomes close to zero.

【0022】ブレーキ作動回路66は、三相誘導電動機
18の速度がブレーキをかける速度(例えば5%速度)
以下に下がりかつコントローラ36が0ノッチの場合に
ブレーキ作動リレー70をしや断してリレー24をオフ
し、リレースイッチ24aを開にしてブレーキ22を作
動させる。
The brake operation circuit 66 is a speed at which the speed of the three-phase induction motor 18 applies a brake (for example, a 5% speed).
When it is lowered below and the controller 36 is at 0 notch, the brake operation relay 70 is cut off to turn off the relay 24, and the relay switch 24a is opened to operate the brake 22.

【0023】強制点弧回路74は、コントローラ36を
フルノッチにした場合にこの発明による速度制御を停止
させ、トライアックF1,F2またはR1,R2を全波
形にわたり点弧するものである。
The forced firing circuit 74 stops the speed control according to the present invention when the controller 36 is set to the full notch, and fires the triac F1, F2 or R1, R2 over the entire waveform.

【0024】図1の速度制御装置の動作を図4に示す。
図4において(a)は低速時、(b)は高速時である。
ここでは、交流電源10の7波形(1波形=1/2周
期)をスイッチング制御の1周期とし、1波形単位で通
電サイクルを可変するようにしている。U相は電源R
相、W相は電源T相がスイッチング制御されて発生する
波形である。トライアックF1,F2がフルにオンの場
合は、R,T相の波形がそのままU,W相の出力波形と
なる(全ての波形が斜線で塗りつぶされた波形とな
る)。W相は、U相に比べ、電流が240°遅れてい
る。
FIG. 4 shows the operation of the speed control device shown in FIG.
In FIG. 4, (a) shows a low speed and (b) shows a high speed.
Here, seven waveforms (one waveform = 1 / cycle) of the AC power supply 10 are set as one cycle of the switching control, and the energization cycle is varied in units of one waveform. U phase is power supply R
The phase and the W phase are waveforms generated by the switching control of the power supply T phase. When the triacs F1 and F2 are fully turned on, the R and T phase waveforms become the U and W phase output waveforms as they are (all waveforms are shaded). The current of the W phase is delayed by 240 ° compared to the U phase.

【0025】ゲート電流(デューティ比可変回路46お
よび点弧回路48の出力に対応した波形)は、U相の0
°または180°で始まるスイッチング周期ごとに、こ
のスイッチング周期の開始とともに立ち上がり、U相の
オン期間よりも所定量α(例えば、0°<α<180
°)だけ短い時間経過後に立下がる。このゲート電流を
U相、W相のトライアックF1,F2(R1,R2)に
共通に供給する。すると、トライアックはゲート電流が
流れ始めるとオンし、ゲート電流が遮断後主電流がゼロ
となるとオフする性質を有するので、U相、W相の通電
サイクルは図4に斜線で示したようになる。すなわち、
W相はU相よりも位相が240°遅れているので、同じ
タイミングでオンすると、突入電流にアンバランスが発
生する。また、通電期間もW相はU相よりも60°長く
なりアンバランスとなる。そして、突入電流のアンバラ
ンスによりトルクにアンバランスを生じ、通電時間のア
ンバランスにより印加電圧の平均レベル(すなわち速度
指令値)にアンバランスを生じる。そして、これらトル
クのアンバランスと印加電圧の平均レベルのアンバラン
スが微妙な振動(すなわち速度変動)を生じさせて速度
フィードバックにより次の通電アンバランスを発生さ
せ、このサイクルを繰り返す。
The gate current (waveform corresponding to the output of the duty ratio variable circuit 46 and the firing circuit 48)
At every switching cycle starting at 180 ° or 180 °, it rises at the start of this switching cycle and is more than a predetermined amount α (for example, 0 ° <α <180) than the U-phase ON period.
°) Fall after a short time. This gate current is commonly supplied to the U-phase and W-phase triacs F1, F2 (R1, R2). Then, the triac is turned on when the gate current starts to flow, and turned off when the main current becomes zero after the gate current is cut off. Therefore, the U-phase and W-phase energization cycles are as shown by hatching in FIG. . That is,
Since the phase of the W phase is delayed by 240 ° from the phase of the U phase, if the phase is turned on at the same timing, imbalance occurs in the rush current. Also, the energization period is 60 degrees longer in the W phase than in the U phase, resulting in imbalance. Then, the imbalance of the rush current causes an imbalance in the torque, and the imbalance in the conduction time causes an imbalance in the average level of the applied voltage (that is, the speed command value). Then, the imbalance of the torque and the imbalance of the average level of the applied voltage causes delicate vibration (that is, speed fluctuation) to generate the next energization imbalance by speed feedback, and this cycle is repeated.

【0026】例えば、図4(a)の低速時についてみる
と、はじめのスイッチング周期でU相が2波形分オン
(5波形分オフ)すべくトライアックF1が点弧したと
する。このときW相のトライアックF2は2波形+60
°分オン(5波形−60°分オフ)する。
For example, in the case of a low speed in FIG. 4A, it is assumed that the triac F1 is fired so that the U phase is turned on for two waveforms (off for five waveforms) in the first switching cycle. At this time, the W-phase triac F2 has two waveforms +60.
Turn on for 5 minutes (5 waveforms-turn off for 60 degrees).

【0027】次のスイッチング周期は速度フィードバッ
クの働きにより、少し強めのトルクを発生させるべくU
相を3波形分オンする。このとき、W相は3波形+60
°分オンする。
In the next switching cycle, the speed feedback is used to generate a slightly stronger torque.
The phase is turned on for three waveforms. At this time, the W phase has three waveforms +60
Turn on for ° min.

【0028】さらに、次のスイッチング周期では、前回
のトルクが強すぎたので、速度フィードバックの働きに
より、少し弱めのトルクを発生させるべくU相を2波形
分オンする。このときW相は2波形+60°分オンす
る。このようなオン、オフの状態を、くり返しながら、
三相誘導電動機18の速度を、低速の一定速度で保つべ
く制御が行われる。
Further, in the next switching cycle, since the previous torque was too strong, the U-phase is turned on by two waveforms to generate a slightly weaker torque by the action of speed feedback. At this time, the W phase is turned on for two waveforms + 60 °. While repeating such ON and OFF states,
Control is performed to maintain the speed of the three-phase induction motor 18 at a constant low speed.

【0029】次に、図4(b)の高速時について説明す
る。高速時には出力を上げるためにオン期間が長くな
る。まず、はじめのスイッチング周期では、U相が7波
形の内の5波形分をオンすべく、トライアックF1が点
弧する。これと同じ状態で、トライアックF2を点弧す
ると、W相は5波形+60°分オンする。
Next, the case of high speed in FIG. 4B will be described. At high speed, the ON period becomes longer to increase the output. First, in the first switching cycle, the triac F1 is fired so that the U phase turns on five of the seven waveforms. When the triac F2 is fired in the same state, the W phase is turned on by 5 waveforms + 60 °.

【0030】次のスイッチング周期では、速度フィード
バックの働きにより、少し強めのトルクを発生させるべ
くU相を6波形分オンする。このとき、W相は6波形+
60°オンする。
In the next switching cycle, the U-phase is turned on by six waveforms to generate a slightly stronger torque by the action of speed feedback. At this time, the W phase has 6 waveforms +
Turn on 60 °.

【0031】さらに、次のスイッチング周期では、前回
のトルクが強すぎたので、速度フィードバックの働きに
より、少し弱めのトルクを発生させるべく、U相を3波
形分オンする。このときW相は3波形分+60°分オン
する。このような、オン、オフの状態を、くり返しなが
ら、三相電動機の速度を、高速の一定速度を保つべく、
制御が行なわれる。
Further, in the next switching cycle, since the previous torque was too strong, the U-phase is turned on by three waveforms to generate a slightly weaker torque by the action of speed feedback. At this time, the W phase is turned on for three waveforms + 60 °. In order to keep the speed of the three-phase motor at a constant high speed while repeating such ON and OFF states,
Control is performed.

【0032】以上のような動作により、指令速度が一定
であってもサイクル制御のオン、オフの期間比は常に微
妙に変化するものとなる(つまり、ランダム出力とな
る)。そして、このようなランダム制御により、機械本
体に固有の共振周波数があっても、共振点で一致したま
まの状態が成り立たないので、共振の発生を防止でき
る。
With the above operation, even if the command speed is constant, the ON / OFF period ratio of the cycle control always changes slightly (that is, a random output). With such random control, even if there is a resonance frequency unique to the machine main body, a state in which the resonance point is kept at the resonance point does not hold, so that the occurrence of resonance can be prevented.

【0033】また、このような動作によれば、速度フィ
ードバックによるマイナーループを構成している関係
上、若干の速度の脈動は発生するが、全体としては(つ
まり平均的には)一定の速度を保つべく、制御が行われ
る。
Further, according to such an operation, a slight speed pulsation occurs due to the configuration of the minor loop by the speed feedback, but a constant speed as a whole (that is, an average) is obtained. Control is performed to keep.

【0034】ここで、図1のデューティー比可変回路4
6の具体例を図5に示す。デューティ比可変回路46
(スイッチングパルス発生回路)は、オペアンプIC1
を用いた方形波発振回路で構成されている。オペアンプ
IC1の出力は、ボリウムVR1+抵抗R5の抵抗分
と、コンデンサC1で積分されて、オペアンプIC1の
反転入力端子に入力される。オペアンプIC1の非反転
端子には、出力電圧を抵抗R3,R2で分圧した電圧が
入力され、この電圧と積分値がクロスするごとに反転し
て、オペアンプIC1からは、一定周期の方形波信号が
出力される。そして、入力端子IN1から抵抗R1を介
して入力される速度制御用信号IN1によってオペアン
プIC1の非反転入力端子に入力される電圧レベルを変
動させることにより、出力方形波のデューティ比が可変
制御される。
Here, the duty ratio variable circuit 4 shown in FIG.
FIG. 5 shows a specific example of No. 6. Duty ratio variable circuit 46
(Switching pulse generation circuit) is an operational amplifier IC1
And a square wave oscillation circuit using the same. The output of the operational amplifier IC1 is integrated by the resistor VR1 + the resistor R5 and the capacitor C1 and input to the inverting input terminal of the operational amplifier IC1. A voltage obtained by dividing the output voltage by the resistors R3 and R2 is input to the non-inverting terminal of the operational amplifier IC1. The voltage is inverted each time the voltage and the integrated value cross each other, and a square wave signal having a constant period is output from the operational amplifier IC1. Is output. The duty ratio of the output square wave is variably controlled by changing the voltage level input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC1 by the speed control signal IN1 input from the input terminal IN1 via the resistor R1. .

【0035】なお、周期の設定はボリウムVR1によっ
て行なわれる。R4は出力抵抗である。R6は、出力の
電圧を安定させるためのプルアップ抵抗である。R1は
入力保護用抵抗器である。R7は、オペアンプIC1の
入力ノイズを押さえるためのプルアップ抵抗である。Z
D1は入力電圧が電源電圧以下でも、オペアンプIC1
が、デューティ比100%の出力を出せるように、オペ
アンプのIC1の電源電圧を規定値より1〜3V程度下
げるためのツェナーダイオードである。
The cycle is set by the volume VR1. R4 is an output resistance. R6 is a pull-up resistor for stabilizing the output voltage. R1 is an input protection resistor. R7 is a pull-up resistor for suppressing input noise of the operational amplifier IC1. Z
D1 is the operational amplifier IC1 even if the input voltage is lower than the power supply voltage.
Is a Zener diode for lowering the power supply voltage of the IC 1 of the operational amplifier by about 1 to 3 V from a specified value so that an output with a duty ratio of 100% can be output.

【0036】図5のデューティ比可変回路46を用いた
場合の図1の速度制御装置の動作を図6に示す。図6に
おいて、(a)は低速時、(b)は高速時である。これ
によれば、U相、W相を同じタイミングでオンすること
により突入電流、通電時間のアンバランスを生じ、この
アンバランスがデューティー比のみならず、周期幅や点
弧スタートタイミングのランダム動作を引き起こしてい
る。そして、このランダム動作が機械固有の共振を引き
起こさないように作用している。ただし、平均的には速
度フィードバックにより、指令された一定速度を保つこ
とができる。
FIG. 6 shows the operation of the speed control device of FIG. 1 when the duty ratio variable circuit 46 of FIG. 5 is used. In FIG. 6, (a) shows a low speed state, and (b) shows a high speed state. According to this, turning on the U-phase and the W-phase at the same timing causes an imbalance in the inrush current and the conduction time, and this imbalance causes a random operation of not only the duty ratio but also the cycle width and the ignition start timing. ing. This random operation acts so as not to cause resonance inherent to the machine. However, the commanded constant speed can be maintained on average by the speed feedback.

【0037】なお、前記実施例では3相のうちの2相に
サイリスタを入れたが、3相すべてに入れることもでき
る。
In the above embodiment, the thyristors are provided in two of the three phases, but they may be provided in all three phases.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、サイリスタをスイッチング制御(サイクル制御)で
駆動して、そのオン(通電サイクル)、オフ(停止サイ
クル)の期間比を変えることにより、印加電圧の平均レ
ベルを変化させて、速度制御を行なうことができる。こ
のような制御によれば、位相制御が不要なので、複雑な
速度制御装置が不要であり、小型で安価に構成できる。
また、位相が相互に120°または240°ずれた2相
を同時にオンするので、2相間で突入電流および通電時
間にアンバランスが発生し、指令速度が一定であっても
サイクル制御のオン、オフの期間比は常に微妙に変化す
るものとなり、このようなランダム制御により、機械本
体に固有の共振周波数があっても、共振点で一致したま
まの状態が成り立たないので、共振の発生を防止でき
る。
As described above, according to the present invention, the thyristor is driven by switching control (cycle control) to change the period ratio between ON (energizing cycle) and OFF (stop cycle). Speed control can be performed by changing the average level of the applied voltage. According to such control, since phase control is unnecessary, a complicated speed control device is unnecessary, and a small-sized and inexpensive configuration can be achieved.
Further, since two phases whose phases are shifted from each other by 120 ° or 240 ° are simultaneously turned on, an imbalance occurs in the rush current and the energizing time between the two phases, and the cycle control is turned on / off even when the command speed is constant. The period ratio always changes delicately, and by such random control, even if there is a resonance frequency unique to the machine main body, a state in which the resonance point remains in agreement does not hold, so that occurrence of resonance can be prevented. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】各運転状況における速度指令値とは速度検出値
の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a speed command value and a detected speed value in each driving situation.

【図3】図2の各運転状況における誘導電動機の駆動方
向を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a driving direction of an induction motor in each of the driving situations shown in FIG. 2;

【図4】図1の装置の動作を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform chart showing the operation of the device of FIG.

【図5】図1におけるデューティー比可変回路の具体例
を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific example of a duty ratio variable circuit in FIG. 1;

【図6】図5のデューティー比可変回路を用いた場合の
図1の装置の動作を示す波形図である。
6 is a waveform chart showing the operation of the device of FIG. 1 when the duty ratio variable circuit of FIG. 5 is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 三相交流電源 18 三相誘導電動機 28 パルスジェネレータ(速度検出手段) 36 コントローラ(速度指令手段) 44 加算点(偏差検出手段) 46,48 デューティ比可変回路、点弧回路(スイッ
チング制御手段) F1,F2,R1,R2 トライアック(サイリスタ) R.S.T 各相給電路
Reference Signs List 10 three-phase AC power supply 18 three-phase induction motor 28 pulse generator (speed detection means) 36 controller (speed command means) 44 addition point (deviation detection means) 46, 48 variable duty ratio circuit, ignition circuit (switching control means) F1 , F2, R1, R2 Triac (thyristor) S. T Each phase power supply path

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/28 - 5/44 H02P 7/36 - 7/66 B66C 13/22 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 5/28-5/44 H02P 7/36-7/66 B66C 13/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】三相誘導電動機の給電路のうちの少くとも
2相に正逆両方向に導通可能に挿入されたサイリスタ
と、 前記三相誘導電動機の速度を指令する速度指令手段と、 前記三相誘導電動機の速度を検出する速度検出手段と、 前記速度指令手段による指令速度と前記速度検出手段に
よる検出速度との偏差を求める偏差検出手段と、 この偏差検出手段により求められる速度偏差を小さくす
るように、前記各サイリスタを駆動用三相交流電源の周
期よりも長い周期でオン期間、オフ期間の比率を変化さ
せ、かつ2相のオンタイミングを同時にしてオン、オフ
スイッチングするスイッチング制御手段とを具備してな
る三相誘導電動機の速度制御装置。
1. A thyristor inserted in at least two phases of a power supply line of a three-phase induction motor so as to be able to conduct in both forward and reverse directions, speed command means for commanding the speed of the three-phase induction motor, Speed detection means for detecting the speed of the phase induction motor; deviation detection means for obtaining a deviation between the command speed by the speed command means and the detection speed by the speed detection means; reducing the speed deviation obtained by the deviation detection means Switching control means for changing the ratio of the on-period and the off-period in each of the thyristors in a cycle longer than the cycle of the driving three-phase AC power supply, and simultaneously turning on and off the two phases at the same timing; A speed control device for a three-phase induction motor, comprising:
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