JP3517436B2 - 二相非同期電動機付勢用回路装置 - Google Patents
二相非同期電動機付勢用回路装置Info
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- JP3517436B2 JP3517436B2 JP23665293A JP23665293A JP3517436B2 JP 3517436 B2 JP3517436 B2 JP 3517436B2 JP 23665293 A JP23665293 A JP 23665293A JP 23665293 A JP23665293 A JP 23665293A JP 3517436 B2 JP3517436 B2 JP 3517436B2
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- alternating
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/04—Single phase motors, e.g. capacitor motors
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- Power Engineering (AREA)
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- Inverter Devices (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各々が一つの結合点へ
接続された一端を有し、且つ双方が第3結合点へ接続さ
れた他端を有する二つの巻線を具えている二相非同期電
動機付勢用回路装置であって、それらの結合点が各々、
正弦波状基本波が少なくとも周波数で実質的に一致する
三つの交番電圧のうちの一つを受け取るように配設され
ている二相非同期電動機付勢用回路装置に関するもので
ある。
接続された一端を有し、且つ双方が第3結合点へ接続さ
れた他端を有する二つの巻線を具えている二相非同期電
動機付勢用回路装置であって、それらの結合点が各々、
正弦波状基本波が少なくとも周波数で実質的に一致する
三つの交番電圧のうちの一つを受け取るように配設され
ている二相非同期電動機付勢用回路装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】米国特許明細書第4,829,551 号は、二つ
の巻線、即ち主巻線と補助巻線とを具える固定子を有す
るX線管の回転陽極のための二相駆動を開示している。
前記主巻線と補助巻線とは三つの結合点へ接続され、そ
れらのうちの一つは双方の巻線に共通である。これら三
つの結合点はそれぞれ主信号と共通信号及び補助信号に
より駆動され、且つこの目的のためにそれらの結合点は
これらの信号を印加するためのスイッチング回路へ接続
されている。米国特許明細書第4,829,551 号によれば、
これらのスイッチング回路はダーリントントランジスタ
を具えている。
の巻線、即ち主巻線と補助巻線とを具える固定子を有す
るX線管の回転陽極のための二相駆動を開示している。
前記主巻線と補助巻線とは三つの結合点へ接続され、そ
れらのうちの一つは双方の巻線に共通である。これら三
つの結合点はそれぞれ主信号と共通信号及び補助信号に
より駆動され、且つこの目的のためにそれらの結合点は
これらの信号を印加するためのスイッチング回路へ接続
されている。米国特許明細書第4,829,551 号によれば、
これらのスイッチング回路はダーリントントランジスタ
を具えている。
【0003】アメリカ電気・電子通信学会のCH2721-9/8
9/000-0571(1989)中の、Jang, Cha,Kim 及びWon による
論文「2相インバータ駆動誘導電動機の位相差制御 (Ph
ase-Difference Control of 2-Phase Inverter-Fed Ind
uction Motor) 」は正弦波電圧を模擬するパルス幅変調
矩形電圧による誘導電動機の駆動を記載している。
9/000-0571(1989)中の、Jang, Cha,Kim 及びWon による
論文「2相インバータ駆動誘導電動機の位相差制御 (Ph
ase-Difference Control of 2-Phase Inverter-Fed Ind
uction Motor) 」は正弦波電圧を模擬するパルス幅変調
矩形電圧による誘導電動機の駆動を記載している。
【0004】二相非同期電動機の運転中に前記の結合点
へ交番電圧を印加するためのスイッチング回路は、第3
結合点へ接続されたスイッチング回路が最高負荷を取ら
ねばならず、一方最初の二つの結合点へ接続されたスイ
ッチング回路は個別に負荷されるが、それらが接続され
る巻線の規模に依存する小さい範囲へ接続されるような
方法で個別に負荷される。これらの異なる負荷がスイッ
チング回路における異なる消費へ導き、第3結合点へ接
続されたスイッチング回路はそれに印加されるべき大き
い電流の結果として最高の消費を有する。これらの損失
は正弦波状交番電圧による線型な電力供給の場合におい
て生ずるのみならず、パルス幅変調矩形電圧による電力
供給の場合にも生じ、即ち後者の場合には主としてスイ
ッチング動作の間に生じる。かくして、そのような駆動
の場合には、個別のスイッチング回路が異なる電力消費
のために設定されねばならない。
へ交番電圧を印加するためのスイッチング回路は、第3
結合点へ接続されたスイッチング回路が最高負荷を取ら
ねばならず、一方最初の二つの結合点へ接続されたスイ
ッチング回路は個別に負荷されるが、それらが接続され
る巻線の規模に依存する小さい範囲へ接続されるような
方法で個別に負荷される。これらの異なる負荷がスイッ
チング回路における異なる消費へ導き、第3結合点へ接
続されたスイッチング回路はそれに印加されるべき大き
い電流の結果として最高の消費を有する。これらの損失
は正弦波状交番電圧による線型な電力供給の場合におい
て生ずるのみならず、パルス幅変調矩形電圧による電力
供給の場合にも生じ、即ち後者の場合には主としてスイ
ッチング動作の間に生じる。かくして、そのような駆動
の場合には、個別のスイッチング回路が異なる電力消費
のために設定されねばならない。
【0005】これに反して、三相非同期電動機の三つの
巻線結合点を駆動するためには、三つのスイッチング回
路を組み合わせる標準装置が利用できる。好適には、こ
れらの標準装置の個別のスイッチング回路は同一に設定
されている。経済的な理由のために、そのような標準装
置が冒頭部分に規定した種類の回路装置の構造に対して
用いられねばならぬ場合には、この全体の装置の設定は
前記の第3結合点へ接続されるスイッチング回路の負荷
に基づかなくてはならない。二つの他のスイッチング回
路はその時過大設定であるから、全体の構造は経済的で
はない。特に低価格で大量に製造されねばならぬ装置の
場合には、そのようなスイッチング回路の使用は好まし
くなくなる。
巻線結合点を駆動するためには、三つのスイッチング回
路を組み合わせる標準装置が利用できる。好適には、こ
れらの標準装置の個別のスイッチング回路は同一に設定
されている。経済的な理由のために、そのような標準装
置が冒頭部分に規定した種類の回路装置の構造に対して
用いられねばならぬ場合には、この全体の装置の設定は
前記の第3結合点へ接続されるスイッチング回路の負荷
に基づかなくてはならない。二つの他のスイッチング回
路はその時過大設定であるから、全体の構造は経済的で
はない。特に低価格で大量に製造されねばならぬ装置の
場合には、そのようなスイッチング回路の使用は好まし
くなくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】第3結合点へ接続され
るスイッチング回路における電力消費が、運転特性、特
に負荷能力の劣化無しに、もっと経済的な設定を達成す
るように低減されるような方法で、冒頭部分に規定した
種類の回路装置を構成することが本発明の目的である。
るスイッチング回路における電力消費が、運転特性、特
に負荷能力の劣化無しに、もっと経済的な設定を達成す
るように低減されるような方法で、冒頭部分に規定した
種類の回路装置を構成することが本発明の目的である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による二相非同期
電動機付勢用回路装置は、二つの巻線を具え、これら巻
線の一端はそれぞれ結合点に接続され、他端が共に第3
結合点に接続されている二相非同期電動機付勢用回路装
置であって、これら三つの結合点が三つの交番電圧のう
ちの一つを受け取るように配設され、これら三つの交番
電圧の正弦波状基本波が少なくとも周波数でほぼ対応す
る二相非同期電動機付勢用回路装置において、前記第3
結合点へ印加されるべき交番電圧のみが、周期的に反復
し、第3結合点の交番電圧の正弦波状基本波が他の二つ
の結合点の交番電圧の正弦波状基本波よりも大きなる時
間間隔及び小さくなる時間間隔において正又は負の一定
レベルを取り、前記二つの結合点に印加されるべき交番
電圧の正弦波状基本波が互いに逆位相となり、前記第3
結合点へ印加されるべき交番電圧の位相角θを任意の値
とすることができることを特徴とする。
電動機付勢用回路装置は、二つの巻線を具え、これら巻
線の一端はそれぞれ結合点に接続され、他端が共に第3
結合点に接続されている二相非同期電動機付勢用回路装
置であって、これら三つの結合点が三つの交番電圧のう
ちの一つを受け取るように配設され、これら三つの交番
電圧の正弦波状基本波が少なくとも周波数でほぼ対応す
る二相非同期電動機付勢用回路装置において、前記第3
結合点へ印加されるべき交番電圧のみが、周期的に反復
し、第3結合点の交番電圧の正弦波状基本波が他の二つ
の結合点の交番電圧の正弦波状基本波よりも大きなる時
間間隔及び小さくなる時間間隔において正又は負の一定
レベルを取り、前記二つの結合点に印加されるべき交番
電圧の正弦波状基本波が互いに逆位相となり、前記第3
結合点へ印加されるべき交番電圧の位相角θを任意の値
とすることができることを特徴とする。
【0008】第3結合点のそのような駆動は、二つの他
の結合点の交番電圧の波形に少なくとも実質的に一致す
る、第3結合点へ印加されるべき交番電圧の基本波形
が、一定電圧レベルを挿入するために所定の時間間隔に
おいて中断されることを意味する。直流電圧源からの電
力供給の場合には、このレベルは好適にはこの直流電圧
源の端子の電圧に一致する。
の結合点の交番電圧の波形に少なくとも実質的に一致す
る、第3結合点へ印加されるべき交番電圧の基本波形
が、一定電圧レベルを挿入するために所定の時間間隔に
おいて中断されることを意味する。直流電圧源からの電
力供給の場合には、このレベルは好適にはこの直流電圧
源の端子の電圧に一致する。
【0009】それらの巻線の結合点のその外の線型な正
弦波状駆動の場合には、本発明による交番電圧の波形の
変形は、第3結合点の交番電圧の正弦波状形状が、好適
には正弦波状交番電圧の周波数で、周期的に現れる前記
の時間間隔において中断されることを意味し、且つこの
時間間隔の間代わりに第3結合点の交番電圧が一定レベ
ル、好適には電力供給を与える直流電圧源の端子の一つ
上の一定レベルを取ることを意味する。このことは、第
3結合点を駆動する交番電圧に対して、低インピーダン
ス及び従ってスイッチング回路の低消費を達成するため
である。その結果、前記の時間間隔における電力消費が
大幅に低減され、且つ時間的に平均化されて、電力消費
が二つの他のスイッチング回路における消費と同等にな
るまで低減されるので、これらのスイッチング回路は適
宜に設定され得る。
弦波状駆動の場合には、本発明による交番電圧の波形の
変形は、第3結合点の交番電圧の正弦波状形状が、好適
には正弦波状交番電圧の周波数で、周期的に現れる前記
の時間間隔において中断されることを意味し、且つこの
時間間隔の間代わりに第3結合点の交番電圧が一定レベ
ル、好適には電力供給を与える直流電圧源の端子の一つ
上の一定レベルを取ることを意味する。このことは、第
3結合点を駆動する交番電圧に対して、低インピーダン
ス及び従ってスイッチング回路の低消費を達成するため
である。その結果、前記の時間間隔における電力消費が
大幅に低減され、且つ時間的に平均化されて、電力消費
が二つの他のスイッチング回路における消費と同等にな
るまで低減されるので、これらのスイッチング回路は適
宜に設定され得る。
【0010】交番電圧が本質的にパルス幅変調矩形電圧
である場合には、第3結合点へ印加されるべき交番電圧
も、周期的に反復する時間間隔でパルス幅変調を中断す
る一定レベルを取り、そのレベルは電力供給のために使
用される直流電圧源の端子上の電圧に一致してもよい。
かくして、これらの時間間隔における損失を生じるスイ
ッチング動作が無しですまされるので、この態様におい
ては、スイッチング回路における損失も低減される。好
適には、この時一定レベルはパルス幅変調矩形電圧のピ
ーク値に一致する。特に、この時パルス幅変調矩形電圧
のピーク値も、パルス幅変調において慣習的な方法で、
直流電圧源の端子の電圧に一致する。
である場合には、第3結合点へ印加されるべき交番電圧
も、周期的に反復する時間間隔でパルス幅変調を中断す
る一定レベルを取り、そのレベルは電力供給のために使
用される直流電圧源の端子上の電圧に一致してもよい。
かくして、これらの時間間隔における損失を生じるスイ
ッチング動作が無しですまされるので、この態様におい
ては、スイッチング回路における損失も低減される。好
適には、この時一定レベルはパルス幅変調矩形電圧のピ
ーク値に一致する。特に、この時パルス幅変調矩形電圧
のピーク値も、パルス幅変調において慣習的な方法で、
直流電圧源の端子の電圧に一致する。
【0011】二相非同期電動機を付勢するために非常に
好ましい条件は、第3結合点の交番電圧の正弦波状基本
波がそれぞれ、二つの他の結合点の交番電圧の正弦波状
基本波よりも大きい時間間隔と小さい時間間隔とにおい
て、第3結合点へ印加されるべき交番電圧が正の一定レ
ベル又は負の一定レベルを取ることにより得られる。こ
の態様においては、第3結合点へ印加されるべき交番電
圧が、前述の交番電圧のすべての波形に対して何らの問
題無しに、本発明に従って処理され得る。特に本発明の
他の態様に従って、補償電圧を最初の二つの結合点へ印
加されるべき交番電圧の各々に重畳し、前記補償電圧を
第3結合点へ印加されるべき交番電圧への一定レベルの
挿入により生ずる電圧波形の変化に一致させ、巻線へ印
加されるべき電圧へのこの変化の影響を補償するように
した場合に、このことが明らかになる。巻線を横切る電
圧の波形が慣習的な電力供給と比較して変化しないまま
であることをこれらの補償電圧が保証するので、本発明
による電力供給はこの電動機及びこの電動機により運転
される装置に影響できない。しかしながら、この補償電
圧は、最初の二つの結合点へ印加される交番電圧の基本
波の振幅が同じままでありながら、最初の二つの結合点
へ印加されるべき交番電圧の大幅に高い振幅を生じるこ
とができる。一定レベルが第3結合点へ印加される時間
間隔の上記の設定が、最初の二つの結合点へ印加される
べき交番電圧の振幅が、第3結合点へ印加されるべき交
番電圧の振幅を超過しないことを保証する。かくして、
本発明による電力供給によって、端子が一定レベルに一
致する電圧を有する共通直流電圧源から簡単に三つのす
べての交番電圧を得ることも可能である。もっと高い電
圧に対する要求はかくして回避され、そのような高い電
圧は付加的手段により別に発生されねばならず且つ電動
機における付加的な絶縁問題を生じ得て、且つそれに加
えて電力供給に対して使用される回路装置がそれに対応
して高い絶縁強度を発揮しなくてはならないと言う事実
に対して、余裕が作られねばならない。
好ましい条件は、第3結合点の交番電圧の正弦波状基本
波がそれぞれ、二つの他の結合点の交番電圧の正弦波状
基本波よりも大きい時間間隔と小さい時間間隔とにおい
て、第3結合点へ印加されるべき交番電圧が正の一定レ
ベル又は負の一定レベルを取ることにより得られる。こ
の態様においては、第3結合点へ印加されるべき交番電
圧が、前述の交番電圧のすべての波形に対して何らの問
題無しに、本発明に従って処理され得る。特に本発明の
他の態様に従って、補償電圧を最初の二つの結合点へ印
加されるべき交番電圧の各々に重畳し、前記補償電圧を
第3結合点へ印加されるべき交番電圧への一定レベルの
挿入により生ずる電圧波形の変化に一致させ、巻線へ印
加されるべき電圧へのこの変化の影響を補償するように
した場合に、このことが明らかになる。巻線を横切る電
圧の波形が慣習的な電力供給と比較して変化しないまま
であることをこれらの補償電圧が保証するので、本発明
による電力供給はこの電動機及びこの電動機により運転
される装置に影響できない。しかしながら、この補償電
圧は、最初の二つの結合点へ印加される交番電圧の基本
波の振幅が同じままでありながら、最初の二つの結合点
へ印加されるべき交番電圧の大幅に高い振幅を生じるこ
とができる。一定レベルが第3結合点へ印加される時間
間隔の上記の設定が、最初の二つの結合点へ印加される
べき交番電圧の振幅が、第3結合点へ印加されるべき交
番電圧の振幅を超過しないことを保証する。かくして、
本発明による電力供給によって、端子が一定レベルに一
致する電圧を有する共通直流電圧源から簡単に三つのす
べての交番電圧を得ることも可能である。もっと高い電
圧に対する要求はかくして回避され、そのような高い電
圧は付加的手段により別に発生されねばならず且つ電動
機における付加的な絶縁問題を生じ得て、且つそれに加
えて電力供給に対して使用される回路装置がそれに対応
して高い絶縁強度を発揮しなくてはならないと言う事実
に対して、余裕が作られねばならない。
【0012】適切に、最初の二つの結合点へ印加される
べき交番電圧の正弦波状基本波は逆位相であり、且つ第
3結合点へ印加されるべき交番電圧の位相角は任意の値
を与えられ得る。二相非同期電動機の巻線を横切る電圧
の振幅比はこの時、位相角の事前選択によって簡単に調
節され得て、且つかくしてそのような電動機の動作ある
いは構造の異なる様式に非常に容易に適合され得る。こ
の方法では主巻線と補助巻線との間の任意の非対称を有
する電動機が最小限の技術的手段を用いて駆動され得
て、これらの巻線を横切る電圧の間の位相角は常に90°
である。
べき交番電圧の正弦波状基本波は逆位相であり、且つ第
3結合点へ印加されるべき交番電圧の位相角は任意の値
を与えられ得る。二相非同期電動機の巻線を横切る電圧
の振幅比はこの時、位相角の事前選択によって簡単に調
節され得て、且つかくしてそのような電動機の動作ある
いは構造の異なる様式に非常に容易に適合され得る。こ
の方法では主巻線と補助巻線との間の任意の非対称を有
する電動機が最小限の技術的手段を用いて駆動され得
て、これらの巻線を横切る電圧の間の位相角は常に90°
である。
【0013】
【実施例】図面を参照して本発明の実施例を、実例を用
いて、以下により詳細に説明する。
いて、以下により詳細に説明する。
【0014】図1は、二相非同期電動機が図2及び図3
に示されるが、特に図3に示されたような方法で有利に
付勢され得る回路装置に対する図式的回路図である。こ
の回路装置は、直流電圧源1を具えており、単純化のた
めに図1ではその直流電圧源は各々が直流電圧Uqを供給
し、且つ結合点がアース2へ結合された二つの電源の直
列回路として示されている。その直流電圧源の端子3と
4とに、直流電圧源1がアース電位(2上の電位)に対
して正の電圧Uqと負の電圧−Uqとを供給する。この直流
電圧源1は電源整流器、切り換え電力源、電池或いは同
様のものを具えてもよい。
に示されるが、特に図3に示されたような方法で有利に
付勢され得る回路装置に対する図式的回路図である。こ
の回路装置は、直流電圧源1を具えており、単純化のた
めに図1ではその直流電圧源は各々が直流電圧Uqを供給
し、且つ結合点がアース2へ結合された二つの電源の直
列回路として示されている。その直流電圧源の端子3と
4とに、直流電圧源1がアース電位(2上の電位)に対
して正の電圧Uqと負の電圧−Uqとを供給する。この直流
電圧源1は電源整流器、切り換え電力源、電池或いは同
様のものを具えてもよい。
【0015】各々が二つの直列接続されたスイッチ段
8、9と10、11及び12、13をそれぞれ具えている三つの
スイッチ部分5、6及び7の両端が、直流電圧源1の端
子3、4へ接続されている。図1に示した例において
は、スイッチ段8〜13の各々が、ソース−ドレイン通路
が二相非同期電動機へ印加されるべき電流に対する電流
路を形成する電界効果トランジスタを具えている。この
目的のために、それぞれスイッチ部分5、6及び7の各
々において、第1スイッチ段8、10又は12の電界効果ト
ランジスタのドレイン端子は、直流電圧源1の正端子3
へ接続され、第2スイッチ段9、11又は13の電界効果ト
ランジスタのソース端子は、直流電圧源1の負端子4へ
接続されている。更に、スイッチ部分5、6及び7の各
々において、第1スイッチ段8、10又は12の電界効果ト
ランジスタのソース端子が関連する第2スイッチ段9、
11又は13の電界効果トランジスタのドレイン端子へ接続
されている。これらの接続がそれぞれ第1結合点14、第
二結合点15及び第3結合点16を形成している。二相非同
期電動機の主巻線17が第1結合点14と第3結合点16との
間に接続され、且つこの電動機の補助巻線18が第2結合
点15と第3結合点16との間に接続されている。
8、9と10、11及び12、13をそれぞれ具えている三つの
スイッチ部分5、6及び7の両端が、直流電圧源1の端
子3、4へ接続されている。図1に示した例において
は、スイッチ段8〜13の各々が、ソース−ドレイン通路
が二相非同期電動機へ印加されるべき電流に対する電流
路を形成する電界効果トランジスタを具えている。この
目的のために、それぞれスイッチ部分5、6及び7の各
々において、第1スイッチ段8、10又は12の電界効果ト
ランジスタのドレイン端子は、直流電圧源1の正端子3
へ接続され、第2スイッチ段9、11又は13の電界効果ト
ランジスタのソース端子は、直流電圧源1の負端子4へ
接続されている。更に、スイッチ部分5、6及び7の各
々において、第1スイッチ段8、10又は12の電界効果ト
ランジスタのソース端子が関連する第2スイッチ段9、
11又は13の電界効果トランジスタのドレイン端子へ接続
されている。これらの接続がそれぞれ第1結合点14、第
二結合点15及び第3結合点16を形成している。二相非同
期電動機の主巻線17が第1結合点14と第3結合点16との
間に接続され、且つこの電動機の補助巻線18が第2結合
点15と第3結合点16との間に接続されている。
【0016】スイッチ部分5、6及び7がそれぞれ結合
点14、15及び16へ、それぞれ三つの交番電圧U1、U2及び
U3を印加するように働く。第1結合点14上の第1交番電
圧U1と第3結合点16上の第3交番電圧U3との間の差が主
巻線17を横切る電圧UAを形成し、且つ第2結合点15上の
第2交番電圧U2と第3結合点16上の第3交番電圧U3との
間の差が補助巻線18を横切る電圧UBを形成している。ス
イッチ段8〜13の適切な制御により、異なる波形が交番
電圧U1〜U3に対して得られる。図1に示した回路装置
は、幾つかの等しく適した可能性の一つのみを示してい
る。二相非同期電動機は、例えば、三つの適切に選択さ
れた交番電圧源により直接に供給される三つの正弦波状
電圧によっても付勢され得る。
点14、15及び16へ、それぞれ三つの交番電圧U1、U2及び
U3を印加するように働く。第1結合点14上の第1交番電
圧U1と第3結合点16上の第3交番電圧U3との間の差が主
巻線17を横切る電圧UAを形成し、且つ第2結合点15上の
第2交番電圧U2と第3結合点16上の第3交番電圧U3との
間の差が補助巻線18を横切る電圧UBを形成している。ス
イッチ段8〜13の適切な制御により、異なる波形が交番
電圧U1〜U3に対して得られる。図1に示した回路装置
は、幾つかの等しく適した可能性の一つのみを示してい
る。二相非同期電動機は、例えば、三つの適切に選択さ
れた交番電圧源により直接に供給される三つの正弦波状
電圧によっても付勢され得る。
【0017】図2に示した図形は、二相非同期電動機が
正弦波状交番電圧により付勢された場合において、時間
の関数として巻線17と18とを横切る電圧UAとUbと同時
に、三つの交番電圧U1〜U3を示している。三つの正弦波
状電圧U1〜U3が互いに対するそれらの位相を図解するた
めに、正しい位相関係で図2dに一緒に示されている。第
2結合点15へ印加される交番電圧U2は、第1結合点14へ
印加される交番電圧U1に対して、半サイクルだけ、即ち
180°の位相角だけ位相シフトされている。交番電圧U1
とU2とは従って逆位相にある。対照的に、第3結合点16
へ印加される交番電圧U3の位相角は任意の値を有しても
よい。図2に示した状態においては、第1交番電圧U1に
対して 120°の位相シフトδが選択された。このことは
図面を単純化するが、位相角δに対してあらゆる他の値
を使用することも可能である。
正弦波状交番電圧により付勢された場合において、時間
の関数として巻線17と18とを横切る電圧UAとUbと同時
に、三つの交番電圧U1〜U3を示している。三つの正弦波
状電圧U1〜U3が互いに対するそれらの位相を図解するた
めに、正しい位相関係で図2dに一緒に示されている。第
2結合点15へ印加される交番電圧U2は、第1結合点14へ
印加される交番電圧U1に対して、半サイクルだけ、即ち
180°の位相角だけ位相シフトされている。交番電圧U1
とU2とは従って逆位相にある。対照的に、第3結合点16
へ印加される交番電圧U3の位相角は任意の値を有しても
よい。図2に示した状態においては、第1交番電圧U1に
対して 120°の位相シフトδが選択された。このことは
図面を単純化するが、位相角δに対してあらゆる他の値
を使用することも可能である。
【0018】図2dに示した交番電圧U1〜U3は、時間の関
数としてプロットされた類似した振幅
数としてプロットされた類似した振幅
【外1】
(以下単にuで表す)を有し、時間軸は位相ωt に対す
る選定を持っている。交番電圧U1〜U3のこれらの正弦波
状波形は、今後基本波形とも呼ばれ、それに対しては他
の例において二相非同期電動機を付勢するために用いら
れる交番電圧の異なる波形の場合に参照される。
る選定を持っている。交番電圧U1〜U3のこれらの正弦波
状波形は、今後基本波形とも呼ばれ、それに対しては他
の例において二相非同期電動機を付勢するために用いら
れる交番電圧の異なる波形の場合に参照される。
【0019】図2dにおいては、他の時間間隔と対照的
に、正弦波U3(即ち基本波)が正弦波U1及びU2より大き
いか、あるいは小さい時間間隔が、太線により示されて
いる。この関連する時間間隔は、2π毎に周期的に反復
される、0と2π/6との間、5π/6と8π/6との
間、及び11π/6と2πとの間の間隔、即ち相当する位
相ωt である。これらの時間間隔においては、本発明に
よると、第3交番電圧U3の正弦波形状が一定レベルUq又
は−Uqの電圧により置き換えられ、図2cに示した波形と
なる。交番電圧U3に対する基本正弦波は比較のために一
点鎖線で示してある。本発明によると、第3交番電圧U3
は第3交番電圧U3の基本波が二つの他の交番電圧の基本
波より大きい時間間隔において正レベルUqに設定され、
一方第3交番電圧U3は第3交番電圧U3の基本波が二つの
他の交番電圧の基本波より小さい時間間隔において負レ
ベル−Uqに設定される。
に、正弦波U3(即ち基本波)が正弦波U1及びU2より大き
いか、あるいは小さい時間間隔が、太線により示されて
いる。この関連する時間間隔は、2π毎に周期的に反復
される、0と2π/6との間、5π/6と8π/6との
間、及び11π/6と2πとの間の間隔、即ち相当する位
相ωt である。これらの時間間隔においては、本発明に
よると、第3交番電圧U3の正弦波形状が一定レベルUq又
は−Uqの電圧により置き換えられ、図2cに示した波形と
なる。交番電圧U3に対する基本正弦波は比較のために一
点鎖線で示してある。本発明によると、第3交番電圧U3
は第3交番電圧U3の基本波が二つの他の交番電圧の基本
波より大きい時間間隔において正レベルUqに設定され、
一方第3交番電圧U3は第3交番電圧U3の基本波が二つの
他の交番電圧の基本波より小さい時間間隔において負レ
ベル−Uqに設定される。
【0020】二相非同期電動機を付勢するために、交番
電圧U1、U2は変えられないままでもよいけれども、これ
は巻線17、18を横切る電圧UA、UBに対して変えられた波
形にさせる。二相非同期電動機が妨害されない基本正弦
波U1〜U3により付勢される場合に対して、図2eに例とし
てこれらの電圧UA、UBが示してある。この例において選
択されたU1とU3との間の 120°の位相シフトδに対し
て、主巻線17を横切る電圧UAは交番電圧U1に対してπ/
6の位相進みを有し且つ3の平方根を乗じられた交番電
圧U1〜U3の振幅uに相当する振幅を有する正弦波とな
り、一方補助巻線18を横切る電圧UBは第1交番電圧U1に
対して 120°に相当する2π/6の位相進みを有し、且
つ振幅uを有する。これらの波形が図2eに示してある。
電圧U1、U2は変えられないままでもよいけれども、これ
は巻線17、18を横切る電圧UA、UBに対して変えられた波
形にさせる。二相非同期電動機が妨害されない基本正弦
波U1〜U3により付勢される場合に対して、図2eに例とし
てこれらの電圧UA、UBが示してある。この例において選
択されたU1とU3との間の 120°の位相シフトδに対し
て、主巻線17を横切る電圧UAは交番電圧U1に対してπ/
6の位相進みを有し且つ3の平方根を乗じられた交番電
圧U1〜U3の振幅uに相当する振幅を有する正弦波とな
り、一方補助巻線18を横切る電圧UBは第1交番電圧U1に
対して 120°に相当する2π/6の位相進みを有し、且
つ振幅uを有する。これらの波形が図2eに示してある。
【0021】さて、本発明により、図2cに示した第3交
番電圧U3の波形が選択された場合には、電圧UA及びUBの
波形も変化する。しかしながら、これは二相非同期電動
機の運転に好ましくない影響を有し得る。これらの影響
を除去するために、補償電圧がこれらの交番電圧U1及び
U2上に重畳され、これらの補償電圧は本発明による第3
交番電圧U3の波形と該電圧の正弦状基本波との間の差に
相当し、且つ従って電圧UA及びUBの形成に際して第3交
番電圧U3の変化の影響に対して補償する。かくして電圧
UA、UBの波形は変化しないままとなり、且つ図2eに示し
た選択された例におけるようなままになる。図2a及び2b
は図2dに示したような正弦波状基本波を有する交番電圧
を電力供給の選択された例に対する重畳された補償電圧
を有する交番電圧U1、U2を示している。
番電圧U3の波形が選択された場合には、電圧UA及びUBの
波形も変化する。しかしながら、これは二相非同期電動
機の運転に好ましくない影響を有し得る。これらの影響
を除去するために、補償電圧がこれらの交番電圧U1及び
U2上に重畳され、これらの補償電圧は本発明による第3
交番電圧U3の波形と該電圧の正弦状基本波との間の差に
相当し、且つ従って電圧UA及びUBの形成に際して第3交
番電圧U3の変化の影響に対して補償する。かくして電圧
UA、UBの波形は変化しないままとなり、且つ図2eに示し
た選択された例におけるようなままになる。図2a及び2b
は図2dに示したような正弦波状基本波を有する交番電圧
を電力供給の選択された例に対する重畳された補償電圧
を有する交番電圧U1、U2を示している。
【0022】この例においては、交番電圧U1〜U3の振幅
uは直流電圧Uqの半分に等しい。この値は任意に選択さ
れ且つ交番電圧U1〜U3が図1に示した回路装置によって
直流電圧源1から得られる限り、0と値Uqとの間のいか
なる値であってもよい。しかし、あらゆる場合に、電圧
U1〜U3のピーク値は補償電圧の重畳の後に、限界Uq及び
−Uqを決して超過してはならない。かくして直流電圧源
1によって図2に示した電圧により二相非同期電動機を
付勢することがあいかわらず可能である。これは単にス
イッチ段8〜13の適切な制御を必要とするのみで、付加
的な電力源を必要としない。
uは直流電圧Uqの半分に等しい。この値は任意に選択さ
れ且つ交番電圧U1〜U3が図1に示した回路装置によって
直流電圧源1から得られる限り、0と値Uqとの間のいか
なる値であってもよい。しかし、あらゆる場合に、電圧
U1〜U3のピーク値は補償電圧の重畳の後に、限界Uq及び
−Uqを決して超過してはならない。かくして直流電圧源
1によって図2に示した電圧により二相非同期電動機を
付勢することがあいかわらず可能である。これは単にス
イッチ段8〜13の適切な制御を必要とするのみで、付加
的な電力源を必要としない。
【0023】図3はパルス幅変調矩形電圧により付勢さ
れた場合に、二相非同期電動機の巻線を横切る電圧UA、
UBと同時に、三つの交番電圧U1、U2及びU3の、位相ωt
に対してプロットされた波形を別の例として示してい
る。付勢のこの方法は図1に示したような回路装置によ
って有利に達成される。結合点14、15及び16はこの時ス
イッチ段8 〜13を介して直流電圧源の正端子3と負端子
4とへ交互に接続されるので、それらの端子は電圧Uqと
−Uqとを交互に受け取る。直流電圧源1の端子3と4と
へ印加される二つの電圧の間のこの転換の衝撃係数によ
って、即ちパルス幅変調矩形電圧の変調深さによって、
電圧Uqと−Uqとの間の転換の1スイッチング周期にわた
って取られる矩形電圧の平均値を指令することが可能で
ある。図3に示した例においては変調深さは0.6 であ
る。パルス幅変調は、三つの交番電圧U1、U2及びU3に対
する正弦波状基本波により基本的に達成される。これら
の基本波は再び図2dによる位相関係に基づいている。
れた場合に、二相非同期電動機の巻線を横切る電圧UA、
UBと同時に、三つの交番電圧U1、U2及びU3の、位相ωt
に対してプロットされた波形を別の例として示してい
る。付勢のこの方法は図1に示したような回路装置によ
って有利に達成される。結合点14、15及び16はこの時ス
イッチ段8 〜13を介して直流電圧源の正端子3と負端子
4とへ交互に接続されるので、それらの端子は電圧Uqと
−Uqとを交互に受け取る。直流電圧源1の端子3と4と
へ印加される二つの電圧の間のこの転換の衝撃係数によ
って、即ちパルス幅変調矩形電圧の変調深さによって、
電圧Uqと−Uqとの間の転換の1スイッチング周期にわた
って取られる矩形電圧の平均値を指令することが可能で
ある。図3に示した例においては変調深さは0.6 であ
る。パルス幅変調は、三つの交番電圧U1、U2及びU3に対
する正弦波状基本波により基本的に達成される。これら
の基本波は再び図2dによる位相関係に基づいている。
【0024】交番電圧U1〜U3の純粋に正弦波状のパルス
幅変調と逆に、図3aは本発明によって得られるような第
3交番電圧U3に対する波形を示している。かくして、矩
形電圧を発生するためのスイッチング動作は図2dを参照
してすでに規定された時間間隔において中断され、且つ
第3交番電圧U3はこれらの時間間隔においては一定レベ
ルUq又は−Uqを取る。これらの時間間隔においては、矩
形電圧の1周期にわたり取られた平均値はもはや正弦波
には一致せずに挿入された一定レベルに一致する。平均
化により得られた電圧も、図3cに交番電圧U3に対する図
形中に示されている。パルス幅変調矩形電圧を有する電
力供給は再び実際に正弦波状電力供給が短時間平均に対
して得られるような方法で選択されたのだから、平均化
された電圧の波形は図2cにおける交番電圧U3の波形に相
当する。
幅変調と逆に、図3aは本発明によって得られるような第
3交番電圧U3に対する波形を示している。かくして、矩
形電圧を発生するためのスイッチング動作は図2dを参照
してすでに規定された時間間隔において中断され、且つ
第3交番電圧U3はこれらの時間間隔においては一定レベ
ルUq又は−Uqを取る。これらの時間間隔においては、矩
形電圧の1周期にわたり取られた平均値はもはや正弦波
には一致せずに挿入された一定レベルに一致する。平均
化により得られた電圧も、図3cに交番電圧U3に対する図
形中に示されている。パルス幅変調矩形電圧を有する電
力供給は再び実際に正弦波状電力供給が短時間平均に対
して得られるような方法で選択されたのだから、平均化
された電圧の波形は図2cにおける交番電圧U3の波形に相
当する。
【0025】しかしながら、パルス幅変調矩形電圧によ
り付勢された場合に、短時間平均値に対して再び連続な
正弦波が、二相非同期電動機の巻線を横切る電圧UA及び
UBに対して得られることを達成するために、図3a及び3b
に示した矩形電圧U1及びU2のパルス幅変調が、図2a及び
2bを参照してすでに述べた補償電圧によって変形され
る。これらの電圧U1及びU2の短時間平均値が再び図3a及
び3bに示した波形を生じて、その波形は再び線型な連続
交番電圧、即ち図2a及び2bに示した波形を有する電力供
給の場合におけるそれぞれの波形に相当する。
り付勢された場合に、短時間平均値に対して再び連続な
正弦波が、二相非同期電動機の巻線を横切る電圧UA及び
UBに対して得られることを達成するために、図3a及び3b
に示した矩形電圧U1及びU2のパルス幅変調が、図2a及び
2bを参照してすでに述べた補償電圧によって変形され
る。これらの電圧U1及びU2の短時間平均値が再び図3a及
び3bに示した波形を生じて、その波形は再び線型な連続
交番電圧、即ち図2a及び2bに示した波形を有する電力供
給の場合におけるそれぞれの波形に相当する。
【0026】図3d及び3eは、パルス幅変調矩形電圧U1〜
U3により付勢された場合に、二相非同期電動機の主巻線
17を横切る矩形電圧UAと補助巻線18を横切る矩形電圧UB
とを示している。これらの図形も矩形電圧の短時間平均
値を示しており、それらの電圧は連続な正弦波である。
再びそれらの正弦波は図2eに示した波形に相当する。
U3により付勢された場合に、二相非同期電動機の主巻線
17を横切る矩形電圧UAと補助巻線18を横切る矩形電圧UB
とを示している。これらの図形も矩形電圧の短時間平均
値を示しており、それらの電圧は連続な正弦波である。
再びそれらの正弦波は図2eに示した波形に相当する。
【0027】図3a及び3b及び3cの間の比較が、交番電圧
U3に対してスイッチング動作の数、即ち一方のレベルか
ら他方のレベルへの矩形電圧の変化が、交番電圧U1及び
U2に対するスイッチング動作の数の約半分だけに等しい
ことを示す。このことが共通の第3スイッチ部分7のス
イッチング損失の大幅な低減を生じ、それが増大する電
流の結果として今や生じる伝達損失に対する補償を与え
る。全く、このことが三つのスイッチ部分5、6、7の
熱的負荷をもっと一様に分割することを可能にし、且つ
従ってこれらのスイッチ部分をもっと経済的に設定する
ことを可能にする。
U3に対してスイッチング動作の数、即ち一方のレベルか
ら他方のレベルへの矩形電圧の変化が、交番電圧U1及び
U2に対するスイッチング動作の数の約半分だけに等しい
ことを示す。このことが共通の第3スイッチ部分7のス
イッチング損失の大幅な低減を生じ、それが増大する電
流の結果として今や生じる伝達損失に対する補償を与え
る。全く、このことが三つのスイッチ部分5、6、7の
熱的負荷をもっと一様に分割することを可能にし、且つ
従ってこれらのスイッチ部分をもっと経済的に設定する
ことを可能にする。
【図1】 二相非同期電動機用電力供給装置の一例の回
路図である。
路図である。
【図2】 線型な正弦波状基本波を有する電圧により付
勢される二相非同期電動機における電圧波形を示してい
る。
勢される二相非同期電動機における電圧波形を示してい
る。
【図3】 パルス幅変調矩形電圧により付勢される二相
非同期電動機における電圧波形を示している。
非同期電動機における電圧波形を示している。
1 直流電圧源
2 アース
3 正端子
4 負端子
5,6,7 スイッチ部分
8,10, 12 第1スイッチ段
9,11, 13 第2スイッチ段
14 第1結合点
15 第2結合点
16 第3結合点
17 主巻線
18 補助巻線
U1 第1交番電圧
U2 第2交番電圧
U3 第3交番電圧
UA 主巻線を横切る電圧
UB 補助巻線を横切る電圧
Uq 直流電圧
u 振幅
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ハインズ ファン デル ブロエク
ドイツ連邦共和国 5352 ゼルピッヒ
ブリュゼラー シュトラーセ 25
(56)参考文献 特開 平2−231992(JP,A)
特開 平1−274669(JP,A)
特開 昭60−200772(JP,A)
特開 昭57−9267(JP,A)
特開 平3−74177(JP,A)
特開 昭64−64593(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02P 5/408 - 5/412
H02P 7/628 - 7/632
H02P 21/00
H02P 5/00
H02P 7/00 - 7/01
H02P 3/00 - 3/26
H02M 7/42 - 7/98
H05G 1/00 - 2/00
Claims (4)
- 【請求項1】二つの巻線を具え、これら巻線の一端はそ
れぞれ結合点に接続され、他端が共に第3結合点に接続
されている二相非同期電動機付勢用回路装置であって、
これら三つの結合点が三つの交番電圧のうちの一つを受
け取るように配設され、これら三つの交番電圧の正弦波
状基本波が少なくとも周波数でほぼ対応する二相非同期
電動機付勢用回路装置において、前記 第3結合点へ印加されるべき交番電圧のみが、周期
的に反復し、第3結合点の交番電圧の正弦波状基本波が
他の二つの結合点の交番電圧の正弦波状基本波よりも大
きなる時間間隔及び小さくなる時間間隔において正又は
負の一定レベルを取り、 前記二つの結合点に印加されるべき交番電圧の正弦波状
基本波が互いに逆位相となり、前記第3結合点へ印加さ
れるべき交番電圧の位相角θを任意の値とすることがで
きる ことを特徴とする二相非同期電動機付勢用回路装
置。 - 【請求項2】前記交番電圧をパルス幅変調された矩形電
圧とし、前記第3結合点へ印加されるべき交番電圧が、
周期的に反復する前記時間間隔において、パルス幅変調
を中断する一定レベルを取ることを特徴とする請求項1
記載の二相非同期電動機付勢用回路装置。 - 【請求項3】前記第3の結合点に印加されるべき交番電
圧の一定レベルが、前記パルス幅変調された矩形電圧の
ピーク値に対応することを特徴とする請求項2記載の二
相非同期電動機付勢用回路装置。 - 【請求項4】前記二つの結合点へ印加されるべき交番電
圧の各々に補償電圧が重畳され、この補償電圧は、前記
第3結合点へ印加されるべき交番電圧に一定レベルの電
圧を挿入することにより生ずる電圧波形の変化に対応
し、前記巻線へ印加されるべき電圧に対する前記変化に
よる影響を補償するようにしたことを特徴とする請求項
1から3までのいずれか一項に記載の二相非同期電動機
付勢用回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4232134A DE4232134A1 (de) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | Schaltungsanordnung zum Speisen eines Zweiphasen-Asynchronmotors |
DE4232134:4 | 1992-09-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06209594A JPH06209594A (ja) | 1994-07-26 |
JP3517436B2 true JP3517436B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=6468818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23665293A Expired - Fee Related JP3517436B2 (ja) | 1992-09-25 | 1993-09-22 | 二相非同期電動機付勢用回路装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5446361A (ja) |
EP (1) | EP0589525B1 (ja) |
JP (1) | JP3517436B2 (ja) |
DE (2) | DE4232134A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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RU2677682C1 (ru) * | 2017-11-29 | 2019-01-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Вентильный электропривод колебательного движения |
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DE19544307C1 (de) * | 1995-11-28 | 1997-04-17 | Voith Turbo Kg | Schaltungsanordnung zur Speisung einer zweiphasigen elektrischen Maschine |
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