JP3663538B2 - 誘導負荷装置用の電圧印加開始装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータなどの誘導負荷装置に電圧を印加する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータに印加する電圧（モータ供給電圧）を徐々に所定の電圧（定格電圧）になるまで増大して行く時、モータに流れる電流（モータ電流）も徐々に増大して行く。モータ電流が、ピーク電流を過ぎてから定格電流になるまでに、図７のように、電気的振動が発生する。この電気的振動に伴って、モータから機械的振動やノイズが発生する。
【０００３】
これらの振動によって、モータ自体やモータの駆動対象装置の寿命が短縮したり、モータから発生する騒音や振動などによる環境問題が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
＜イ＞本発明は、誘導負荷装置の立ち上がり時の電気振動を除くことにある。
＜ロ＞本発明は、誘導負荷装置の立ち上がり時の騒音や機械振動をなくすことにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであり、以下の（１）〜（３）に関する。
（１）本願の第１の発明は、電源から誘導負荷装置に電流を流し始める電圧印加開始装置において、電源から誘導負荷装置の電力供給端子に印加する電圧を徐々に増大し、誘導負荷装置に流れる電流が増大し、該電流のピークを求め、ピークを超えると、電力供給端子に急激に電圧を増大することにより、誘導負荷装置の立ち上がり時の電気振動を除くことを特徴とする、誘導負荷装置用の電圧印加開始装置である。
（２）本願の第２の発明は、前記（１）の誘導負荷装置用の電圧印加開始装置において、電源は交流電源を用い、誘導負荷装置の電力供給端子に直列に半導体スイッチを配置し、半導体スイッチのオンオフにより誘導負荷装置の電力供給端子に印加する電圧の印加時間を徐々に増大し、誘導負荷装置に流れる電流が増大し、該電流のピークを求め、ピークを超えると、電力供給端子に電圧の印加時間を急激に増大することにより、誘導負荷装置の立ち上がり時の電気振動を除くことを特徴とする、誘導負荷装置用の電圧印加開始装置である。
（３）本願の第３の発明は、前記（２）の誘導負荷装置用の電圧印加開始装置において、誘導負荷装置は、交流モータであることを特徴とする、誘導負荷装置用の電圧印加開始装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【０００７】
＜イ＞誘導負荷装置用の電圧印加開始装置の概要
誘導負荷装置用の電圧印加開始装置２は、図１のように、電源１から誘導負荷装置３に電圧を印加する装置である。誘導負荷装置３が定常状態になった後は、電圧印加開始装置２を使用しても、使用しなくても良い。
【０００８】
電圧印加開始装置２は、図２のように、誘導負荷装置３の電力供給端子３１に流れる電流が少しづつ増加するように電圧を徐々に増大し、電流がピーク値を超えた後、電力供給端子３１に印加する電圧を急激に増大して（電圧をジャンプして）、誘導負荷装置３に発生する振動を防止する。ここで、電力供給端子３１に印加する電圧を増大するとは、電圧値を増大したり、又は、電圧を印加する時間を増大したりすることである。
【０００９】
誘導負荷装置３は、単相や多相の交流モータ、パルスモータ、トランス、マグネットなど、誘導負荷を有するものである。
【００１０】
＜ロ＞誘導負荷装置が交流モータの例
図２〜図３は、各々、誘導負荷装置３が単相と多相の交流モータを使用した例を示してある。モータ３２の各電力供給端子３１には、交流電源からの交流電圧を半導体スイッチ４で制御して得られた交流出力（図２及び図３の制御された交流出力の斜線の個所）が付与される。
【００１１】
半導体スイッチ４は、ＴＨＹ、ＧＴＯ、双方向サイリスタなどのサイリスタや、ＩＧＢＴなどが使用され、図２〜図３では、ＴＨＹ４１を逆並列に接続したものを使用する。半導体スイッチ４のオンオフのスイッチングの制御は、位相制御回路で行ない、図２〜図３のようにサイリスタを使用する場合、位相制御回路で行なう。
【００１２】
＜ハ＞位相制御回路
位相制御回路５は、例えば図４のような構成を有している。電源ライン１１に流れる電流は、誘導負荷装置３に流れる電流と同一であるので、Ａ点波形のように、ｔ₀から徐々に電流が増大し、ピークｐを超えると、減少に向かう。
【００１３】
電源ライン１１に流れる電流の波形（Ａ点の波形）をＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１２で取り込み、整流回路５１で交流を直流に整流する。整流された電流から電流検出回路５２で電流の最大値を求め、その最大値を出力する。最大値の出力波形は、ｔ０から徐々に増大し、ピークｐを超えると、減少に向かう波形（Ｂ点の波形）となる。
【００１４】
ピークｐの位置（時刻）を求めるために、最大値の出力波形（Ｂ点の波形）をピークホールド電流回路５３に入力し、ピークホールド電流回路５３の出力波形（Ｃ点の波形）と最大値の出力波形（Ｂ点の波形）とを比較増幅回路５４で比較する。
【００１５】
比較の結果、電流が減少に向かうと、ピークｐの位置が求まり、ピークｐから所定の時間後、タイマ５５に信号を入力し、ジャンプ信号を出力する。
【００１６】
タイマ５５は、制御信号ｄを出力する。制御信号ｄは、０Ｖから電源電圧Ｖ_D（例えば１５Ｖ）に向けてソフト立上り時間ｔ１＝Ｋ・Ｃ・Ｒ１でもって、徐々に増大する。この増大に従って、誘導負荷装置３に流れる電流が徐々に増大する。タイマ５５に比較増幅器５４からの信号が入ると、ジャンプ時間ｔ１〜ｔ２＝Ｋ・Ｃ・Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）でもって、急激に制御信号ｄがジャンプする。Ｒ２＝０Ωの場合、ジャンプ時間ｔ１〜ｔ２＝０となり、瞬時に電源電圧Ｖ_Dとなる。その回路例の一部をタイマ５５と比較増幅器５４のブロック内に示す。
【００１７】
この制御信号をパルス回路５６に入力し、ＴＨＹのゲートに付与する信号を作成し、ＴＨＹを制御する。
【００１８】
＜ニ＞パルス回路
パルス回路５６は、制御信号ｄから半導体スイッチ４を制御する信号を作成するものであり、その一例として、サイリスタのゲート信号を作成するパルス回路を図５に示す。図５の回路の波形図を図６に示す。
【００１９】
同期トランス５６１は、電源ライン１１に配置され、電源１から図６の▲１▼の交流信号を取り込む。同期整流回路５６２は、同期トランス５６１からの交流信号を整流し、図６の▲２▼の波形を作成する。三角波回路５６３は、同期整流回路５６２の信号から図６の▲３▼の三角波を作成する。
【００２０】
三角波と制御信号の処理回路５６４は、三角波と制御信号ｄとを図６の▲４▼のように処理して、例えば、２つの交点をパルス幅とするパルス信号を作成する。なお、図６で使用する制御信号は、図４の制御信号を処理して変形したもので、図４のＤ点の波形を０ＶとＶ_Dで逆にしたものである。即ち、図４のＤ点の波形の０ＶをＶ_Dにし、Ｖ_Dを０Ｖにする。
【００２１】
図６の▲４▼の波形は、増幅回路５６５やパルストランス５６６で処理されて、サイリスタのゲート信号に適した信号にする。例えば、図６の▲５▼〜▲５▼´の波形を端子Ｇ１〜Ｇ６に出力する。
【００２２】
サイリスタのゲートに図６の▲５▼〜▲５▼´を付与することにより、図６の▲６▼〜▲６▼´の波形が誘導負荷装置３に印加される。
【００２３】
例えば、ｔ０付近では、交流波形が０に近付く付近でゲート信号を付与し、ＴＨＹを僅かにオン状態にする。ｔ０を経過して徐々に、ＴＨＹのオン状態の時間を長くする。このように制御信号を０Ｖから徐々に上げることにより、ＴＨＹのオン状態の時間を長くして、誘導負荷装置に印加される電圧の印加時間を長くし、電流を徐々に増大させていく。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以下のような効果を得ることができます。
＜イ＞本発明は、誘導負荷装置の立ち上がり時に発生する電気振動を取り除くことができる。
＜ロ＞本発明は、誘導負荷装置の立ち上がり時に発生する騒音や機械振動をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電圧印加開始装置の接続図
【図２】電圧印加開始装置をモータに適用した接続図
【図３】電圧印加開始装置を三相モータに適用した接続図
【図４】位相制御回路の回路図
【図５】パルス回路の回路図
【図６】パルス回路の波形図
【図７】誘導負荷装置に流れる電流に振動が発生した波形図
【符号の説明】
１・・・電源
１１・・電源ライン
１２・・ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）
２・・・電源印加開始装置
３・・・誘導負荷装置
３１・・電源供給端子
３２・・モータ
４・・・半導体スイッチ
４１・・ＴＨＹ
５・・・位相制御回路
５１・・整流回路
５２・・電流検出回路
５３・・ピークホールド電流回路
５４・・比較増幅回路
５５・・タイマ
５６・・パルス回路
５６１・同期トランス
５６２・同期整流回路
５６３・三角波回路
５６４・三角波と制御信号の処理回路
５６５・増幅回路
５６６・パルストランス

Claims (3)

1. 電源から誘導負荷装置に電流を流し始める電圧印加開始装置において、
   電源から誘導負荷装置の電力供給端子に印加する電圧を徐々に増大し、誘導負荷装置に流れる電流が増大し、該電流のピークを求め、ピークを超えると、電力供給端子に急激に電圧を増大することにより、誘導負荷装置の立ち上がり時の電気振動を除くことを特徴とする、
   誘導負荷装置用の電圧印加開始装置。
2. 請求項１に記載の誘導負荷装置用の電圧印加開始装置において、
   電源は交流電源を用い、
   誘導負荷装置の電力供給端子に直列に半導体スイッチを配置し、
   半導体スイッチのオンオフにより誘導負荷装置の電力供給端子に印加する電圧の印加時間を徐々に増大し、誘導負荷装置に流れる電流が増大し、該電流のピークを求め、ピークを超えると、電力供給端子に電圧の印加時間を急激に増大することにより、誘導負荷装置の立ち上がり時の電気振動を除くことを特徴とする、誘導負荷装置用の電圧印加開始装置。
3. 請求項２に記載の誘導負荷装置用の電圧印加開始装置において、
   誘導負荷装置は、交流モータであることを特徴とする、
   誘導負荷装置用の電圧印加開始装置。

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