JPH01126189A - 界磁切換方式サイリスタレオナード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流電動機を速度制御する場合に界磁の電
流方向を切換えることで、電動機減速運転、及び逆転運
転を行なう界磁切換方式サイリスタレオナード装置に関
するものである。

［従来の技術〕 従来、この種装置として第３図に示すものがあった１図
は界磁切換方式サイリスタレオナード装置の制御システ
ム構成図であり、図において、１は直流電動機、ｌａは
前記直流電動機１の電機子。

１ｂは直流電動機１の界磁回路、２は前記電機子１ａに
電力を供給する片方向サイリスタ変換器。

３は速度検出用パルス発生器（以後ＰＬＯと呼ぶ）、４
は前記直流電流機１の界磁回路１ｂに電流を供給する両
方向サイリスタ変換器、５は前記片方向サイリスク変換
器２のサイリスタゲートへ点弧パルスを与えるゲートパ
ルス発生器（以後ＧＰＧと呼ぶ）、６はＰＬＧ３からの
パルス信号を受は取り速度検出をする速度センサ、７は
電機子１ａを流れる直流電流を交流側で検出する電流セ
ンサ。

８は速度基準信号Ｎｘと速度フィードバック信号Ｎ−の
偏差より必要な電流基準信号ｒＸを演算する速度コント
ローラ（以後ＳＣと呼ぶ）で、比例積分要素で構成され
る。９は前記速度コントローラＳＣ８の出力信号である
電流基準信号工１と電流センサ７から出力される電流フ
ィードバック信号ニーとの偏差より必要なＧＰＧ位相基
準を演算する電流コントローラ（以後ＣＣと呼ぶ）で、
比例積分要素で構成され、前記ＧＰＧ５へ出力される。

１０は前記直流電動機１の端子間電圧を検出する電圧セ
ンサ、１１は界磁電流を交流側にて検出する電流センサ
、１２は逆起電力コントローラ（以後ＥＭＦＣと呼ぶ）
であって、後述の符号器１７にて検出された前記直流電
動機１の逆起電カフィードバック信号（以後ＣＥＭＦ−
と呼ぶ）と前記逆起電力基準信号ＣＥＭＦ”の偏差より
必要な界磁電流基準信号Ｉｆ”を演算する。１３は前記
界磁電流基準信号Ｉｆ”と前記界磁電流フィードバック
信号Ｉｆ−の偏差より必要なＧＰＧ位相基準を演算する
界磁電流コントローラ（以後ＦＣと呼ぶ）、１４は前記
直流電動機逆起電力設定用の逆起電力基準信号（以後Ｃ
ＥＭＦ”と呼ぶ）、１５は界磁切換を行なう時に、前記
電機子制御側と界磁制御間で界磁切換を行うシーケンス
ロジックで、そのうち、１５ａは前記電流基準信号工８
、速度基準信号Ｎ１と速度フィードバック信号Ｎ−の偏
差信号を受けて界磁切換を行なうか否かを判定し、各ロ
ジックに動作指令を出力する界磁切換スタート／ストッ
プロジック、また、１５ｂは前記界磁切換スタート／ス
トップロジック１５ａより動作指命を受けて、界磁切換
中は電機子の電流を零制御する電流零制御ロジック、１
５ｃは前記界磁切換スタート／ストップロジック１５ａ
より動作指命を受けて、前記逆起電力基準信号１４及び
前記界磁電流基準信号Ｉｆ”を作るリミッタ１６を決定
する逆起電力基準・界磁電流基準制限決定ロジック、１
５ｄは界磁切換時に前記界磁電流基準信号Ｉｆ”と前記
界磁電流フィードバック信号より、逆界磁量流の成立を
判定する界磁成立判定ロジック、１６はリミッタ、１７
は電圧センサ出力信号Ｖ−に対し極性を決める符号器で
ある。

次に第４図の速度制御加減速運転の説明図を参照し動作
について説明する。まず、速度基準信号ＮＸが速度コン
トローラＳＣ８に入力信号として与えられると該速度基
準信号Ｎ８と速度フィードバック信号Ｎ″″との偏差信
号力下前記速度コントローラＳＣ８により比例積分演算
され、必要な電流基準信号Ｉｘを算出して電流コントロ
ーラ９に与える。すると前記電流コントローラＣＣ９は
、前記電流基準信号ＩＸと電流センサ７を界して入力さ
れる電流フィードバック信号ニーの偏差信号を比例積分
演算し片方向サイリスタ変換器２のゲート信号としてゲ
ートパルス発生器ＧＰＧ５により位相基準を算出する。

ここで、速度コントローラＳＣ８は比例積分演算を行っ
ているので、直流電動機１の速度はオーバシュート現象
を起し、電流基準信号Ｉ８は急速に逆転し、速度がオー
バシュートした量だけ、回生電流を流そうとする。しか
しこの界磁切換方式サイリスタレオナード装置における
電機子制御用サイリスタは片方向サイリスタなので、電
機子１ａに逆電流は流れず、直流電動機１の損失のみで
減速することになる。

次に速度基準信号Ｎ０が減少すると速度コントローラＳ
Ｃ８は回生電流を流すように負の電流基準信号■８を出
力する。界磁切換スタート／ストップロジック１５ａは
、前記電流基準信号■８の反転と速度偏差を監視し、界
磁切換の要否を判断して両条件がそろえば、まず、電機
子電流零制御を行なうために電流零制御ロジック１５ｂ
に対して動作指令を与える。この動作指令を受けた電流
零制御ロジック１５ｂは後段のゲートパルス発生器Ｇ、
Ｐ、Ｇ５の位相制御角基準信号をα＋ｍａｘにシフトし
て電流零制御を行なう。

次に界磁切換スタート／ストップロジック１５ａは、逆
起電力基準界磁電流基準制限決定ロジック１５ｃに対し
て、変更指令を与える。この変更指令を受けた逆起電力
基準・界磁電流基準制限決定ロジック１５ｃは、逆起電
力基準信号１４を第１の逆起電力基準信号ＣＥＭＦ”、
から第２の逆起電力基準信号ＣＥＭＦ”□に変更しく第
４図（ｆ））かつリミッタ１６（界磁電流基準制限）を
反転させ界磁電流基準信号Ｉｆ”として負の基準信号を
界磁電流コントローラＦＣ１３に与え、かつ正の信号に
対しては制限を加え（第４図（ｇ））、さらに、逆起電
カフィードバックＣＥＭＦ−値として常に負の値が、帰
環されるように符号器１７の極性を変更する（第４図（
ｆ））、この動作により界磁電流基準制限工ｆｘは、反
転して逆界磁電流を流す出力指令を発生する。この界磁
電流基準信号Ｉｆ”の反転により界磁電流コントローラ
ＦＣ１３は直流電動機１の直流電動機界磁回路１ｂに流
れる界磁電流を回生させ、かつ逆界磁電流を流すに必要
なＧＰＧ５への位相基準を作り、両方向サイリスタ変換
器４を制御して界磁電流を反転させる。

また、界磁成立判定ロジック１５ｄは、前記界磁電流基
準信号Ｉｆ”と電流センサＣ３ｌＩを介して出力される
界磁電流フィードバックＩｆ−とより、界磁電流逆転成
立を判断し、界磁切換スタート／ストップロジック１５
ａに対して、逆転界磁の成立を示す、また、この逆転界
磁の成立を受けた界磁切換スタート／ストップロジック
１５ａは電流零制御ロジック１５ｂに対して、零制御指
令を解除し、電流零制御（ＧＰＧ位相制御角基準αｍａ
Ｘシフト）を解除させて電機子側の制御である速度コン
トローラＳＣ８、及び電流コントローラＣＣ９を生かし
、速度の減速制御を行なう。

更に、速度コントローラＳＣ８は、比例積分演算を行っ
ているので、減速しすぎる現象、つまりアンダーシュー
トを起こす。アンダーシュートすると前記速度コントロ
ーラＳ０８は、加速電流を流すように電流基準信号工８
を出力するので、ここで界磁逆転制御を誘起し、前記の
手順で、界磁電流を逆転させようとする。

しかし、速度基準信号Ｎ１はさらに減少を続けるので、
界磁が逆転完了する前に、速度コントローラＳＣ８は減
速電流を流すように電流基準信号工１を出力し、界磁逆
転制御を誘起し、逆転界磁が成立した時点で、速度は減
速し、アンダーシュートする。以上のように、界磁逆転
制御と減速を繰り返しながら速度基準信号Ｎ８に追従す
る。

なお、前記界磁切換シーケンスロジック１５はソフトウ
ェアロジックで実現される。以下これら各ロジックにつ
き説明する。

界磁切換スタート／ストップロジック１５ａは、第５図
（ａ）のフローチャートに示すように、電機子電流の方
向としては、片方向であるので速度コントローラＳＣ８
が要求するトルク極性、つまり電流基準信号工８の極性
より要求されるトルク極性を判定しくステップ５ＴＩ）
　、前記要求トルク極性と現在の界磁電流極性から界磁
切換の要否を判定する（ステップ５Ｔ２）、そして１次
に界磁電流の極性を切換えてよいか否かをチエツクしく
ステップ５Ｔ３）　、切換えて差支えないと判断された
場合には引続き速度偏差条件は成立しているか否かをチ
ックする（ステップ５Ｔ４）、そこで全ての界磁電流切
換条件が成立した時に初めて界磁切換スタートとなるよ
うにシーケンスフラグを（Ｆ−Ａ＝１）にセットする（
ステップ５Ｔ５）。

第５図（ｂ）は電流制御ロジック１５ｂの内部の動作を
フローチャートで示したもので、第５図（ａ）に示した
界磁切換スタート／ストップロジック１５ａから界磁切
換スタート指令を受けると再度界磁切換スタートのシー
ケンスフラグ（Ｆ−Ａ＝１）をチエツクする（ステップ
５Ｔ６）。そして、ＹＥＳの場合にはＧＰＧ位相制御角
をαｍａｘになるように電流零制御を行う（ステップ５
Ｔ７）。また、通常は電流コントローラＣＣ９の出力信
号をゲートパルス発生器ＧＰＧ５に出力する（ステップ
５Ｔ８）。

また、第５図（ｃ）は逆起電力基準、界磁電流基準制限
決定ロジック１５ｃの動作順序を示すもので、界磁切換
スタート／ストップロジック１５ａから出力されるシー
ケンスフラグ（Ｆ−Ａ＝１）をチエツクしくステップ５
Ｔ９）　、そのシーケンスフラグが（Ｆ−Ａ＝１）の時
には更に電流基準信号工８が零より大か否かを再チエツ
クする（ステップ５ＴＩＯ）。そして電流基準信号Ｉ　
”＞　０の時には逆起電力基準として第１の逆起電力基
準信号ＣＥ　Ｍ　Ｆ　”ｚ　ｔｔ　選択シ（ステップ５
ＴＩＩ）、続いて界磁電流基準制限として負の制御値を
選択する（ステップ５Ｔ１２）、また電流基準信号が工
０≧０でない時には逆起電力基準として第２の逆起電力
基準信号ＣＥ　Ｍ　Ｆ、を選択する（ステップ５Ｔ１３
）。そして界磁電流基準制限値として正の制限値を選択
する（ステップ５Ｔ１４）。また電流基準信号工８極性
に合せてリミッタ１６により界磁電流基準値を設定する
。

次に第５図（ｄ）は回路判定ロジック１５ｄの動作順序
を示すもので、まず界磁切換スタートのシーケンスフラ
グが（Ｆ−Ａ＝１）であるか否かをチエツクしくステッ
プ５Ｔ１５）、ＹＥＳである場合には電流基準信号工８
と界磁電流基準信号の極性が同極性か否かをチエツクす
る（ステップ５Ｔ１６）、前記両極性が同一である場合
には引続き界磁電流基準信号Ｉｆｘ値と界磁電流フィー
ドバック信号Ｉｆ−値とが等しいか否かを判定する（ス
テップ５Ｔ１７）、等しい場合には界磁成立と判断し、
シーケンスフラグリセット（Ｆ−Ａ＝０）を実行する（
ステップ５Ｔ１８）、また、ステップ５Ｔ１６及びステ
ップ５Ｔ１７で条件が不一致の時にはステップ５Ｔ１９
で界磁不成立を出力する。以上４つのロジック動作が順
序進行。

かつ周期的に実行され界磁切換シーケンスを実行する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の界磁切換方式サイリスタレオナード装置は以上の
ように構成されているので、例えば、速度基準信号Ｎ８
に追従させるためには数回にわたり界磁切換制御をしな
ければならないので、界磁電流を切換えるに必要な時間
だけ全体の減速時間が長くなったり、低速付近で界磁切
換により減速した時にはアンダーシュートにより逆転す
ることもあるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、界磁切換による減速時間を短縮し、かつ、ア
ンダーシュートによる逆転を防止し、速度基準に対する
追従性を向上させた界磁切換方式サイリスタレオナード
装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る界磁切換方式サイリスタレオナード装置
は片方向サイリスタ制御部の構成要素である速度コント
ローラを比例積分要素と比例要素とで構成し、加速又は
定速運転時には比例積分要素を選択し、減速運転時には
界磁電流を逆転させ比例要素に選択し直して減速するよ
うにしたものである。

〔作用〕

この発明における界磁切換方式による直流電動機の減速
運転では速度コントローラの演算を比例積分要素から比
例要素に変更して選択し、減速することにより回転子速
度が速度基準信号に対してアンダーシュートしなくなり
、速度基準信号に対する追従性が向上するので界磁切換
回数が減少し。

結果として減速時間が短縮され、アンダーシュートによ
る速度の逆転を防止する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第３図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図に於て、速度コントローラＳ０８の構成を比例積分
要素８ａと比例要素８ｂとの２要素をもって２重構成と
し、界磁切換を行うシーケンスロジック１５により前記
２要素を任意に選択出来るようにしたものである。

次に第２図の加減速運転タイムチャートを例に第１図の
回路動作について説明する。まず、直流電動機１の加速
運転及び定速運転では負荷運転、又は速度指令値と速度
基準値のオフセットを零に制御するために速度コントロ
ーラＳＣ８の演算要素としては比例積分要素８ａが選択
される。

その時、逆起電力コントローラ１２に対しては逆起電カ
フィードバック信号ＣＥＭＦ−と第１の逆起電力基準信
号ＣＥ　Ｍ　Ｆ”□とが選ばれ、リミッタ１６としては
界磁電流基準信号Ｉｆ”を正に制限している６次に減速
運転の場合には速度フィードバック信号Ｎ−と速度基準
信号ＮＸとの偏差より電流基準信号工８を演算し、界磁
切換シーケンスロジック１５としては逆起電力基準界磁
電流基準制限決定ロジック１５ｃからの指令により逆起
電力コントローラ１２への入力を第２の逆起電力基準信
号ＣＥＭＦ”、に切換え界磁電流基準信号Ｉｆ”を逆転
させる。この時、速度コントローラとしては界磁切換ス
タート／ストップロジック１５ａからの指令により比例
要素８ｂを選択する。この動作によって速度フィードバ
ック信号Ｎ−と速度基準信号Ｎ８とは減速に要するだけ
の電流基準信号工８を発生するように一定のオフセット
を保ちながら減速する。直流電動機１の速度が減速終了
すると速度フィードバック信号Ｎ−と速度基準信号ＮＸ
とは正に反転し、この反転動作によって電流基準信号Ｉ
８も反転するので界磁電流を反転させるように界磁切換
シーケンスロジック１５が動作する。界磁電流切換終了
で速度コントローラＳＣ８は再度比例積分要素８ａに切
換わり減速運転を終了する。

ここで、直流電動機１の片方向サイリスタ変換器２にゲ
ートパルス信号を与える片方向サイリスタ制御部３０の
構成を速度コントローラ８、電流コントローラ９、ゲー
トパルス発生器２、速度センサ６、及び電流センサ７と
した時、界磁回路１ｂに両方向の励磁電流を流す両方向
サイリスタ変換器４のゲートパルス信号を与える両方向
サイリスク制御部４０の構成を逆起電力コントローラ１
２、リミッタ１６、界磁電流コントローラ１３、電流セ
ンサ１１、ゲートパルス発生器５、電圧センサ１０、及
び符号器１７とし、前記片方向サイリスタ制御部３０と
この両方向サイリスタ制御部４０との動作順序を界磁切
換シーケンスブロック１５によって総括制御する。

なお、上記実施例では、速度コントローラ８を比例積分
要素８ａと比例要素８ｂとで構成し両者を切換える速度
制御方式としたが、速度コントローラ８として応答性の
低い別の比例積分要素８ａを比例要素８ｂの代りに組合
せた２重構成とし、界磁切換による減速時速度コントロ
ーラの応答を低くして減速するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、直流電動機の逆転界
磁電流による減速制御実行に際して速度コントローラで
の演算要素を比例積分要素から比例要素へ切換える回路
構成としたので、界磁切換回数を最少限にすることがで
き、また、速度基準信号に対する速度の追従性を向上さ
せたので、全体としてより早い減速運転特性が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す界磁切換方式サイリ
スタレオナード装置のシステム構成図、第２図はこの発
明による加減速動作の説明用タイムチャート、第３図は
従来の界磁切換方式サイリスタレオナード装置のシステ
ム構成図、第４図は従来装置の加減速動作の説明用タイ
ムチャート、第５図（ａ）〜（ｄ）は界磁切換シーケン
スロジックの各要部の動作フローチャートである。 図において、１は直流電動機、１ａは電機子、１ｂは界
磁回路、２は片方向サイリスタ変換器、４は両方向サイ
リスタ変換器、５はゲートパルス発生器（ＧＰＧ）　、
８は速度コントローラ（Ｓ　Ｃ）、８ａは比例積分要素
、８ｂは比例要素、９は電流コントローラ、１５は界磁
切換シーケンスロジック、３０は片方向サイリスタ制御
部、４０は両方向サイリスタ制御部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 第２回 、３０ 第４図 （ｄｉ 手続補正書（自発） １、事件の表示　　　特願昭　６２−２８１９６９号２
、発明の名称 界磁切換方式サイリスクレオナード装置３、補正をする
者 代表者　志岐守哉 ６、補正の内容 （１１別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 （２）明細書をつぎのとおり訂正する。 （３）別紙の通り第２図を補正する６ （４）別紙の通り第４図を補正する。 ７、添付書類の目録 （１１補正後の特許請求の範囲を記載した書面１通 （２）補正後の第２図を記載した書面　　１通（３）補
正後の第４図を記載した書面　　１通以　　上 補正後の特許請求の範囲 （１）　　直流電動機の電機子電流を制御する片方向サ
イリスク変換器と、前記片方向サイリスク変換器のゲー
トパルスを制御する片方向サイリスク制御部と、前記直
流電動機の界磁電流を制御する両方向サイリスタ変換器
と、前記両方向サイリスク変換器のゲートパルスを制御
する両方向サイリスク制御部と、前記片方向サイリスク
制御部及び両方向サイリスタ制御部とをシーケンス制御
する界磁切換シーケンスロジックとを有する界磁切換方
式サイリスクレオナード装置において、前記片方向サイ
リスタ制御部に入力される速度基準信号及び速度フィー
ドバック信号とを受けて電流基準信号を出力する速度コ
ントローラと、前記速度コントローラを構成する比例積
分要素及び比例要素と、前記速度コントローラから出力
される電流基準信号により片方向サイリスタ変換器のゲ
ートパルス発生器を制御する電流コントローラとを備え
たことを特徴とする界磁切換方式サイリスクレオナード
装置。 （２）＠２直流電動機の加速運転及び定速運転時には前
記速度コントローラの比例積分要素を選択し、減速時に
は界磁電流を逆転させ速度コントローラの比例要素を選
択するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の界磁切換方式サイリスクレオナードｉｌＸよ （ｕ−且Ｉ速度コントローラの出力切換制御を界磁切換
シーケンスロジックの界磁切換スタート／ストップロジ
ックの指令によって行うようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の界磁切換方式サイリスタレオ
ナード装置。 第２図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電動機の電機子電流を制御する片方向サイリ
   スタ変換器と、前記片方向サイリスタ変換器のゲートパ
   ルスを制御する片方向サイリスタ制御部と、前記直流電
   動機の界磁電流を制御する両方向サイリスタ変換器と、
   前記両方向サイリスタ変換器のゲートパルスを制御する
   両方向サイリスタ制御部と、前記片方向サイリスタ制御
   部及び両方向サイリスタ制御部とをシーケンス制御する
   界磁切換シーケンスロジックとを有する界磁切換方式サ
   イリスタレオナード装置において、前記片方向サイリス
   タ制御部に入力される速度基準信号及び速度フィードバ
   ック信号とを受けて電流基準信号を出力する速度コント
   ローラと、前記速度コントローラを構成する比例積分要
   素及び比例要素と、前記速度コントローラから出力され
   る電流基準信号により片方向サイリスタ変換器のゲート
   パルス発生器を制御する電流コントローラとを備えたこ
   とを特徴とする界磁切換方式サイリスタレオナード装置
   。
2. （２）前記直流電動機の加速運転及び定速運転時には前
   記速度コントローラの比例積分要素を選択し、減速時に
   は界磁電流を逆転させ速度コントローラの比例要素を選
   択するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の界磁切換方式サイリスタレオナード装置。
3. （３）前記速度コントローラを応答速度の速い比例積分
   要素と、低い比例積分要素の２重構成とし、界磁切換に
   よる減速時速度コントローラの応答を前記応答速度の低
   い比例積分要素で制御するようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の界磁切換方式サイリスタレ
   オナード装置。
4. （４）前記速度コントローラの出力切換制御を界磁切換
   シーケンスロジックの界磁切換スタート／ストップロジ
   ックの指令によって行うようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の界磁切換方式サイリスタレオ
   ナード装置。