JPH0145318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は全般的に電動機の発電制動に関す
る。更に具体的に云えば、この発明は被制御電流
インバータ装置によつて運転される誘導電動機の
発電制動を行う改良された方法並びに装置に関し
米国特許第4230979号に記載された電動機制御シ
ステムに適用され得る発電制動の改良に係る。

広義に云えば、発電制動は電動機を電気的に制
動する周知の方法である。発電制動は単独で用い
られる場合もあるが、大抵は、回生制動の様な他
の制動方法と共に使われ、何等かの理由で、電動
機の電源が電動機からのエネルギを受入れること
が出来ない時、この様な他の制動方法の補助とし
て使われる。本質的には、発電制動は抵抗素子を
電動機の電気回路に接続して、この時発電機とし
て動作する電動機が発生するエネルギを、抵抗素
子で散逸させるものである。

米国特許第4230979号には、発電制動を含む、
被制御電流インバータを用いる電動機制御装置が
記載されており、この装置に於て被制御直流電力
変換器が、選択的に接続し得る発電制動用抵抗を
含む直流リンクを介して、制御可能な周波数を持
つインバータに電力を供給する。この米国特許で
は、電動機制御装置がトルク基準信号に応答す
る。トルク基準信号に応答する３つの制御通路が
電動機を制御する様に作用する。第１の通路は直
流変換器を制御する為に用いられ、この為リンク
の直流電流を制御する。第２の通路はインバータ
の動作周波数を制御する為に使われ、この為電動
機磁束と電動機電流の間の角度（空隙力率角θと
呼ぶ）を制御する。第３の通路はトルク基準及び
瞬時電動機磁束に応答し、第１及び第２の通路の
各々に対し調整作用（trimming）をする。

この米国特許では、発電制動を希望する時、直
流変換器を短絡する。略同時に、トルク基準を発
生する為に使われる速度基準を強制的にゼロに
し、トルク基準をも強制的にゼロにする。その
後、発電制動用抵抗を効力を持つ様にし、トルク
基準信号が再び効力を持つ様にする。

この電動機制御装置は、その基本形式では、多
くの場合に適切であるが、不適切なレベルの磁束
が存在することがあり、その結果、装置の損傷や
不適切な制動作用が起る惧れがあると云う点で、
或る場合に不安定になる可能性がある。例えば発
電制動用抵抗を接続した時に磁束が高すぎる場
合、電動機電流が過大になり、装置の損傷が起る
惧れがある。発電制動用抵抗を接続した時に磁束
が小さすぎると、磁束が完全に消滅し、制動作用
は殆んど或いは全く起らなくなる。

従つて、この発明の目的は、電動機制御装置で
発電制動を行う改良された方法並びに装置を提供
することである。

別の目的は、被制御電流インバータを用いる電
動機制御装置で、安全で有効な発電制動を行う為
に適切な電動機磁束が存在することを保証するこ
とである。

別の目的は、被制御電流インバータを用いる電
動機制御装置で、発電制動用抵抗素子を接続する
直前に、装置の空隙力率を制御することにより、
発電制動作用を改良することである。

別の目的は、電流制御形電動機制御装置で、電
動機電流が過大になる惧れを伴わずに、効率のよ
い制動動作が行われる様に、発電制動用抵抗素子
を接続する前に適切な電動機磁束がある様に保証
する発電制動方式を実施する改良された方法並び
に装置を提供することである。

この発明では、前記並びにその他の目的を達成
する為、電流制御形電動機制御装置で、発電制動
用抵抗素子を接続する時点で正しい電動機磁束が
得られる様に、電動機磁束と電動機電流の間の角
度（空隙力率）が適切になる様に保証する。これ
は、発電制動前の期間を定め、インバータの動作
周波数を選択的に制御して予定の動作パラメータ
（例えば電流又は磁束）の値を制御することによ
り、磁束を所望の値に保ち、過大な電動機電流が
発生しない様にすると共に、有効な制動動作が行
われる様にすることによつて達成される。

この発明を例示した第１図について最初に説明
する。第１図に示す装置は、後で説明する本発明
による発電制動用角度制御装置１２８を追加した
ことを別にすれば、前掲米国特許第4230979号に
記載されているものと略同じである。回路の大部
分についての詳しい説明はこの米国特許を参照さ
れたい。然し、この発明が十分理解される様に、
簡単に説明すると、装置は可変直流源１２を含
み、第１図では、これが変換器１１として示され
ており、適当な制御手段１３によつて制御され
る。直流源１２は、直流源１２からの直流電流を
平滑する誘導子１７の様な適当な波器を含む直
流リンク回路を介して、電流I_DCを適当なインバ
ータ回路１４に供給する。インバータ回路１４が
制御手段１６によつて制御される変換器１５を含
む。インバータ回路１４の出力が負荷に供給され
る。第１図では、この負荷が交流電動機１８とし
て示されている。直流リンク回路は発電制動用抵
抗素子又は抵抗９０をも含み、これが常閉短絡接
点９２と並列に接続されている。この発明を構成
する発電制動動作様式は後で詳しく説明するが、
こゝでは接点９２を閉じると、抵抗９０が実効的
に直流リンク回路から除かれ、接点９２が開いて
いる時、抵抗素子が実効的に直流リンク回路に接
続されることに注意すれば十分である。

直流源１２は種々の形式の内のどれであつても
よい。例えば、直流チヨツパにして、その入力端
子を非制御直流源に結合したものでもよい。この
場合、制御作用は時間比制御形にすることが出来
る。直流源１２は、直流源から出て来る電流を変
える何等かの手段をも含んでいてよい。然し、普
通は、直流源１２は第１図に示す様な形式であ
り、変換器が位相制御多重枝路形ブリツジ、例え
ばサイリスタ６個のブリツジで構成され、入力が
図では端子L₁，L₂，L₃で示した３相電源に接続
されている。この場合の制御作用は周知の形式で
あつて、線路電圧と同期しており、加算点２０か
ら取出した様な入力信号の制御の下に、この入力
信号に応答してブリツジ整流器のゲート制御角を
変えることによつて、出力を変え、こうして直流
電流出力の値を変える。

インバータ回路１４が適当な変換器１５を含ん
でおり、これは任意の適当な形式にすることが出
来るが、今日では、サイリスタ６個のブリツジに
するのが最も普通であり、このブリツジは公知の
様に強制転流手段をも含んでいる。変換器１５の
動作周波数が制御手段１６によつて制御される。
制御手段の周知の１形式では、電圧制御発振器か
らリンク計数器に信号を供給し、このリンク計数
器の出力信号を使つて、ブリツジのサイリスタの
ゲート制御を開始する。この周知の形式の制御動
作では、電圧制御発振器に対する入力信号の大き
さがインバータの出力周波数を制御する。勿論、
瞬時空隙力率、即ち電動機負荷時の電動機磁束と
電動機電流との間の角度は、インバータの出力周
波数を変えることによつて変えることが出来る。
これは、電動機の逆起電力（磁束）の周波数とイ
ンバータの周波数との間に差があれば、それは磁
束に対する電流の位相角の変化率となつて現われ
るからである。

電動機１８は、前に述べた様に、交流電動機で
あり、交流誘導電動機であるのが好ましい。この
為、周知の様に、電動機は固定子と、該固定子か
ら空隙によつて隔てられた回転子を持ち、この空
隙に磁束が発生される。前掲米国特許に記載され
る様に、普通の動作様式、即ち普通の運転状態に
於ける装置の全体的な制御作用では、主に４つの
信号が使われる。これらの信号は空隙磁束ψ、電
気トルクＴ、電動機磁束と電動機電流の間の角度
θ及び実際の電動機速度Ｎに夫々比例する。３つ
の信号ψ、Ｔ及びθは、電動機の動作パラメータ
に応答して適当な計算によつて導き出され、第１
図ではブロツク２２から得られるものとして示し
てある。ブロツク２２がどういう回路であるか
は、この発明にとつて重要ではないが、例えば米
国特許第4088934号に記載されている様な回路に
することが出来る。前掲米国特許に記載されてい
る様に、ブロツク２２が、電動機電流I_nを含む電
動機のパラメータを表わす入力の関数として、信
号ψ、Ｔ及びθを発生する。第１図では、電動機
電流が、インバータと電動機１８を接続する線に
付設された３つの電流感知装置２４から取出され
るものとして示してある。ブロツク２２に対する
他の入力は電動機磁束に比例する信号であり、こ
れは電動機に付設された１対の磁束コイル２６か
ら取出されるものとして示してある。第１図に示
す様に、ブロツク２２は、信号ψ、Ｔ及びθの他
に、電動機電流の絶対的に比例する信号｜I_n｜を
出力する。この信号は、３つの電流感知装置２４
から得られた信号を整流して個々の値を組合せた
絶対値にすぎない。

タコメータ３０が、破線３１で示す様に、電動
機１８に付設されていて、４番目の信号即ち電動
機速度信号Ｎを発生する例示的な手段として作用
する。タコメータ３０は周知の任意のものであつ
てよく、例えば電動機の実際の速度に比例する定
常出力電圧を発生する直流タコメータであつてよ
い。

前掲米国特許第4230979号に記載されている様
に、この発明でも、基本的な制御作用は、トルク
基準信号を設定することから始まり、この信号が
節３８に現われる。前に述べた様に、前掲米国特
許第4230979号と同一であるこの基本的な回路に
ついては詳しく説明しない。詳しいことはこの米
国特許を参照されたい。こゝでは、レオスタツト
３２の様なオペレータによつて制御される装置が
適当な速度基準信号を設定し、それが加算点３４
で実際の速度信号Ｎと比較されることにより、接
続点又は節３８にトルク基準信号を発生すると述
べておけば十分である。

接続点３８のトルク基準信号が、前掲米国特許
第4230979号に記載される様に、３つの制御通路
に印加される。第１の通路は破線のブロツク１２
２の中に示されているが、電流又はトルクの制御
チヤンネル又は通路であつて、その加算点２０か
ら、前述の如く変換器１２の動作を制御する信号
を発生する様に作用する。第２の通路は、破線の
ブロツク１２４の中に示してあるが、インバータ
の動作周波数を制御し、従つて通常の運転動作中
の空隙力率を制御する。このチヤンネルは電動機
を特定された空隙力率、即ち、電動機磁束と電動
機電流の間の一定の角度で運転させる。後で詳し
く説明する様に、この発明で取上げるのはこのチ
ヤンネルであり、その加算点５４からの出力が、
インバータ回路１４を制御する為にその制御装置
１６に印加されることが判る。節３８のトルク基
準信号が作用する第３の通路は、破線のブロツク
１２６の中に示した調整チヤンネル又は通路であ
る。このチヤンネルは磁束に応答して、調整様式
で他の２つのチヤンネルを制御し、各々のトル
ク・レベルに対して、磁束が適切になる様に保証
する。

第１図に示した最後の素子はブロツク１２８で
あり、これがこの発明の要旨を構成する発電制動
角度制御装置である。角度制御装置１２８は、後
で詳しく説明するが、周波数制御通路１２４の加
算点６４に対し、線１３０を介して出力を供給す
る。第１図に示す様に、角度制御装置１２８は最
初に線１３５を介して速度信号Ｎを受取り、線１
３２を介して電流信号｜I_n｜を入力として受取る
ことが出来る。この場合、後の説明から更によく
理解されるであろうが、発電制動前期間に於ける
空隙力率の制御は、電動機電流制御パラメータの
結果である。ブロツク２２からの出力ψから伸び
る鎖線１３４で示す様に、角度制御装置１２８
は、代りとして電動機磁束によつて制御すること
も出来る。

この発明の具体的な方法並びに装置を説明する
前に、この発明の原理を簡単に説明しておくのが
よいと思われる。第２図は、電動機１８以外に電
力の供給源がなく、直流源が短絡されている時
の、発電制動期間中の装置の簡略等価回路を示
す。第３図は電動機磁束及び電動機電流の簡単に
したベクトル図を示す。これらの図面から、位相
制御形サイリスタ・ブリツジ及び誘導電動機に対
する基本式並びに動作を定める式を導き出すこと
が出来る。これらの式は、直流リンク誘導子１７
が、インバータの実効的な転流抵抗を含む全ての
直流抵抗を表わす回路の抵抗部分Ｒの電流を、電
圧Ｅの直流成分だけに応答させ、瞬時リツプル電
圧に応答させない様にしていると仮定することに
より、簡単にされていることに注意されたい。更
にこれらの図面で、電圧Ｅがインバータの直流端
子電圧であり、発電制動時の極性は、通常の動作
中の極性である図示の極性とは逆になることに注
意されたい。以下の式では、次に挙げる様な記号
を用いる。

Ｉ＝直流電流 Ｅ＝直流電圧 Ｒ＝インバータの実効的な転流抵抗を含む全て
の直流抵抗 ψ＝電動機磁束の大きさ θ_e＝固定子電流ベクトルと空隙磁束ベクトルと
の間の角度 ＝固定子の周波数 Ｔ＝トルク K〓 K_V K_T使われる個々の電動機に よつて決定し得る電動機 の形式に関係する定数 第２図及び第３図から、上に挙げた記号を用い
て、回路の静的状態では次の基本式が得られる。

ψ＝K〓Icosθ_e (1) Ｅ＝K_Vψsinθ_e (2) Ｉ＝−Ｅ／Ｒ＝−K_V／Ｒψsinθ_e (3) Ｔ＝K_TIψsinθ_e (4) 式(1)から、磁束が正である為には −90゜＜θ_e＜＋90゜ (5) 式(4)から、トルクが負である為には、即ち、装
置が制動動作様式にある為には −180゜＜θ_e＜0゜ (6) この為、発電制動の動作象限は −90゜＜θ_e＜0゜ (7) 前掲の式(1)及び(3)を同時に解いて、安定動作点
となる様な角度θ_eの値を決定することが出来る。
具体的に云うと、式(1)及び(3)から Ｉ＝−K_VK〓／ＲIcosθ_esinθ_e (8) １＝−K_VK〓／Ｒ（1/2）sin2θ_e (9) sin2θ_e＝−2R／K_VK〓 (10) 式(10)は、抵抗及び周波数の各々の値に対し、
sin2θ_eの１つの安定値しかないことを示してい
る。θ_eは式(7)で示される様な範囲を持つから、こ
の為θ_eに２つの安定な値が得られる。次に第４図
について説明すると、この図には第３象限で横軸
にとつた角度θ_eと縦軸にとつた関数−2R／K_VK〓
との関係を示してある。この関数は、図示の様
に、直流抵抗の増加又は周波数の低下に対して、
負の向きに増加する。水平の線Ｇは、曲線sin2θ_e
との交点により、式(10)が成立する２つの安定な動
作点Ａ及びＢを定める。然し、式(10)及び第４図
は、いずれかの動作点で起る磁束、電流又はトル
クの大きさについては何の情報も与えない。こう
いう大きさは、特定の安定動作点に到達する通路
（時間的な）によつて決定される。然し、有効な
発電制動の為には、点Ｂ（−90゜＞θ_e＞−45゜）の方
が点Ａよりも好ましいことを証明することが出来
る。いずれの動作点でも、磁束及び電流の値を最
大レベルに保つことが出来れば、前掲の式(4)に従
つて、トルクは点Ｂの方が高くなる。これはトル
クがsinθ_eに比例するからである。第４図及び式
(10)から、所定の電動機の所定の周波数で、発電制
動動作が可能な抵抗値の最大値があることも明ら
かである。この抵抗値はsin2θ_eをその最大値−１
に等しいとおくことによつて求められる。こうす
ると、式(10)は次の様になる。

Ｒ＝１／２K_VK〓 (11) 第４図に示す様に、安定点Ａ及びＢを通る破線
の垂直の線は角度範囲０＞θ_e＞−90゜を３つの領
域に分ける。領域では、０＞θ_e＞θ_Aであり、角
度θ_eが非常に小さく、発生される直流電圧によつ
て流れる直流電流は、現存の磁束レベルを保つの
に小さすぎる。全ての磁束レベルでそうなるか
ら、この領域で継続的に運転すれば、電動機磁束
はゼロにまでなつてしまう。電流及び磁束の減衰
速度が、直流リンクのインダクタンス１７の値に
よつて決定される。領域では、θ_A＞θ_e＞θ_Bであ
るが、インバータ及び電動機の動作によつて発生
される直流電圧により、流れる直流電流は、磁束
を発生するのに必要な値よりも大きくなり、この
領域で継続的に運転すれば、磁束は飽和レベルま
で高まる。電動機速度が高ければ、飽和レベルの
磁束によつて発生される電動機電圧がインバータ
を損傷する惧れがある。領域では、θ_B＞θ_e＞−
90゜であり、直流電流は高くなり得るが、角度θ_e
が−90゜に近づく為、磁束を強めるという点での
その効果は小さい。式(1)に示される様に、角度θ_e
が−90゜に近づくと、cosθ_eがゼロに近づき、磁束
が維持されなくなる。

以上述べたことを念頭におけば、被制御インバ
ータと電動機の制御装置で有効な発電制動動作様
式を達成する解決策は、領域を通ることによつ
て現存の磁束を消滅させたり、領域を通ること
によつてインバータを過大な電圧で損傷すること
がない様にして、所望の動作点Ｂ（第４図）に到
達するものであることが判る。然し、制御装置が
電流又は磁束を感知して、磁束又は電流が小さす
ぎる時に角度を増加する（角度をゼロから遠ざけ
る）と、この時制御装置は点Ａでは安定になる
が、点Ｂでは不安定になるので、制御作用の向き
又は極性を正しく選択しなければならないことに
注意されたい。反対の向きの制御作用を選ぶと、
制御装置は点Ｂで安定になり、点Ａで不安定にな
る。

以上述べた所から、この発明で採用する方式
は、両方の点Ａ及びＢに於ける動作に所望の順序
で達する様に、少なくとも２つの抵抗値を使うも
のである。角度θ_eの状態がゼロに等しいか又はそ
れに近く、磁束が任意の値をとり得る発電制動前
の期間から、発電制動動作様式に入る。最も難し
い状態は、磁束が小さく、電流がゼロの時であ
る。この場合、動作レベルまで磁束を強めるに
は、制御装置が第４図の領域を速やかに横断
し、丁度点θ_Aを越えた所で動作して、磁束を強め
ることである。角度θ_Aは周波数及び抵抗値の関数
であるから、これは非常に困難な横断である。こ
の発明では、全ての周波数でこの工程を制御し得
る様にする為、発電制動前の期間に於ける実効抵
抗値を非常に小さな値に設定する。即ち全ての意
図的に挿入した抵抗値を排除する。こうすると、
抵抗値を表わす線Ｇが横軸に近い所まで来る。第
４図では、これを破線Ｈで示してあり、θ_Cで示す
様に、角度はゼロにごく近くなる。これは事実
上、領域を拡げ、殆んど象限全体をカバーする
様になる。この状態では、（角度を増加して磁束
又は電流を強める）適正な向きの調整作用を加え
て、磁束又は電流を所望の値まで強めることが出
来、θ_eが０と−45゜の間にある限り、制御装置は
安定である。この動作様式により、磁束又は電流
の所望の動作レベルが設定されるが、トルクを表
わす式(4)に於けるsinθ_eの項が非常に小さくなる
ので、制動トルクは非常に小さくなる。第５図は
t_Oとt_Rの間として示す期間の間、この発明に従つ
て発電制動動作様式に入る際の順序を例示してい
る。

トルク発生様式に入る為に、直流リンク回路内
の抵抗値を増加し、角度を制御する向きを反転し
（角度を増加して磁束を減少し）、角度をそれが安
定になる点Ｂ（第４図）の近辺に強制的に持つて
来なければならない。これが第５図では、時刻t_R
から示されている。この時第１図の発電制動用抵
抗９０が直流リンクに接続される。抵抗９０を接
続した最初の効果は、電流及び磁束の両方を減衰
させることである。電流の変化率が直流リンクの
インダクタンス、主に誘導子１７によつて制限さ
れる。同時に、前掲米国特許第4230979号に記載
されている様に、角度は磁束誤差信号（第１図の
接続点７５）によつて制御される。これにより、
角度は大体第４図に示すθ_Bの値になる様に指令さ
れる。角度が領域（第４図）を通る時、磁束及
び電流が第５図に示される様に急速に高まり、時
刻t_Bで、制御装置が角度を制御し、電流及び磁束
の両方が所望の値になる。第５図の時刻t_Rより前
に設定された磁束の初期値は、t_Rの直後に磁束が
ゼロ・レベルに行かないで済む位に大きくしなけ
ればならない。然し、大きくしすぎてもならな
い。大きくしすぎると、磁束の値がオーバシユー
トし、時刻t_Bに於ける電流が大きくなりすぎ、過
電流保護装置という様な図に示していない何等か
の手段により、回路が不作動にされてしまう。

この発明の好ましい実施例に従つて発電制動を
行う手段が第６図に示されている。破線のブロツ
ク１２８に関連した部分を除いた図示の回路は、
遅延手段１１３（後で説明する）を別にすると、
前掲米国特許第4230979号に記載されているもの
と略同一である。次に第６図について説明する
と、やはり端子L₁，L₂，L₃で示す３相電源が信
号レベル整流器９４に接続され、整流器の出力は
電源電圧に比例するレベルを持つ信号になる。こ
の信号が単純な電圧比較器９６の一方の入力に印
加される。電圧比較器は例えば電圧比較様式に接
続された演算増幅器であつてよい。比較器９６に
対する第２の入力が、正の電圧源（＋Ｖ）と大地
との間に接続されたポテンシヨメータ９８のワン
パ・アームから取出されることが示されている。
ポテンシヨメータ９８は、第１図の電動機駆動装
置の安全な動作レベルを表わす信号を発生する任
意の適当な手段を表わす。このレベルは、例えば
端子L₁，L₂，L₃に於ける正常な電圧の70％にす
ることが出来る。この為、図示の実施例では、ポ
テンシヨメータ９８からの電圧が整流器９４から
の電圧を越えた時にだけ、比較器９６が高レベル
の信号を発生する。

比較器９６の出力がゲート１００で表わしたオ
ア機能回路の一方の入力になる。その第２の入力
がスイツチ１０２を介して別の正の電圧源（＋
V′）に接続されている。図のこの部分を示した
のは、典型的な装置を完全に例示する目的だけか
らであり、この為、スイツチ１０２は「緊急停
止」の指令源を表わす。即ち、比較器９６が高レ
ベルの出力信号を発生している時又はスイツチ１
０２が閉じた時、ゲート１００が母線１０４に高
レベルの信号を発生し、この信号をこの明細書で
は「制動信号」と呼ぶが、これは第１図の装置が
発電制動動作様式に入ることを特定する。

第６図に示す様に、母線１０４の制動信号が同
時に幾つかのチヤンネルにも印加され、種々の動
作を行わせる。第１に、この制動信号が速度基準
信号（第１図及び第６図の点３３）を速度ゼロを
特定する値に強制的に変える様に作用する。第６
図では、このことが、図では電界効果トランジス
タ（FET）１０６として示した適当なスイツチ
ング手段を介して、点３３を大地に接続すること
によつて示されている。FET１０６がエンハン
スメント形の場合、正の制動信号をそのゲートに
印加すると、FETが導電し、この為点３３が大
地電位に引張られる。母線１０４の制動信号が印
加される２番目の点は、直流源１２の制御装置１
３である。制御装置１３は、母線１０４から正の
信号を受取ると、変換器１１の出力を短絡する様
に構成されている。この短絡作用を行う態様は、
勿論変換器１１と用いる手段の性質によるが、１
例として、この変換器が、好ましい実施例で例示
する様に位相制御多重枝路サイリスタ形ブリツジ
である場合、１つの枝路にある全てのサイリスタ
を同時に点弧することによつてこの短絡作用を行
うことが出来る。

母線１０４の制動信号が３番目に印加されるの
は、図ではFET１０８として示した別のスイツ
チのゲートであり、これは常閉接点１１０を介し
て印加される。FET１０８のソース・ドレイン
回路が、FET１０６が点３３を大地に接続した
のと同様に、点３８（第１図）をゼロ・トルクの
需要を表わす値（例えば大地）に接続する。

母線１０４の信号が４番目に使われるのは、接
点９２，１１０を作動することである。これが第
６図では、この信号を遅延装置１１３を介してコ
イル１１２に印加することによつて図式的に例示
されている。この為、コイルが付勢されると、２
つの接点１１０，９２を開き、こうして強制ゼ
ロ・トルク基準信号を取去ると共に、抵抗９０を
直流リンク回路（第１図）に接続する。この発明
の実際に構成された例では、遅延装置１１３は単
に一定時間遅延装置であり、発電制動前の期間が
得られる位、即ち、回路１２８（後で説明する）
が効果を持つ様にするのに十分な期間の間、コイ
ル１１２、従つて接点９２，１１０の作動を防止
する。然し、後で第７図について説明するが、電
動機の或る動作パラメータを感知して、この期間
を決定出来る様にすることによつても、遅延装置
１１３の作用は達成し得る。

母線１０４の信号が印加される最後の場所は、
接点１１０及び線１３６を介して、この発明の発
電制動角度制御回路１２８の中にあるアナログ・
スイツチ１５６に作動制御信号として印加される
ことである。このブロツク内に用いられる全ての
アナログ・スイツチと同じく、アナログ・スイツ
チ１５６は標準的な商業用のものであつてよい。
スイツチ１５６が作動されると、発電制動角度制
御回路１２８からの信号が、第１図及び第６図の
両方に示されている加算点６４に印加される。

角度制御回路１２８から印加される信号は、電
動機の選ばれた動作パラメータの関数として発生
される。第６図では、このパラメータが加算点１
４５から来るものとして示されている。電流が制
御作用をする動作パラメータになる場合、加算点
１４５が信号｜I_M｜を適当な基準I_REFと組合せる。
これに対して磁束が動作パラメータになる場合、
加算点１４５が信号ψを適当な基準ψ_REFと組合せ
る。いずれの場合も、基準信号はオペレータが設
定し得るポテンシヨメータの様な適当な源から取
出されるか、或いは伝達関数ブロツク１４３で示
す様に、速度の様な電動機の動作パラメータから
導き出してもよい。加算点１４５の出力（誤差信
号）が最初にアナログ・スイツチ１４０に印加さ
れ、更に適当なインバータ回路１４２を介して第
２のアナログ・スイツチ１４４に印加される。電
動機の向きに関係なく運転を希望するという点
で、第１図の加算点６４に印加される信号が正し
い極性を持つ様に保証する為に、適当な措置を講
じなければならない、この為、方向信号として作
用する速度信号Ｎが、単純な比較器１４６の反転
入力に対する入力となり、その第２の入力が大地
に接続される。この場合、速度信号の大きさは重
要ではない。これは、電動機の回転方向を表わす
相対的な極性だけを感知するからである。比較器
１４６の出力は回転方向を表わす。比較器１４６
の出力が、各々のアナログ・スイツチ１４０，１
４４に対する切換え制御信号として作用する。こ
の出力がスイツチ１４０には直接的に、スイツチ
１４４にはインバータ１４８を介して印加され
る。この為、電動機の回転方向に応じて、２つの
スイツチ１４０，１４４の内の一方又は他方が作
動されて、加算点１４５から回路に印加されたパ
ラメータ信号を回路の節１５０に通すことが判
る。これによつて、節１５０の信号が現在の電動
機の回転方向にとつて適正な極性であることが保
証される。

節１５０に現われる信号が利得回路１５２に印
加される。この回路が、角度制御回路１２８に対
する入力として使われる動作パラメータに従つて
変化する。この入力パラメータ信号が電流である
場合、回路１５２は、加算点６４、従つて第１図
の周波数制御装置１４に印加するのに適切なレベ
ルになる様に、信号に倍率を掛ける適当な利得を
持つ単なる増幅器で構成することが出来る。磁束
を動作パラメータとして使う場合、回路１５２は
幾分複雑になるが、下記の様な Ｇ＝（１＋T₁S）／（１＋T₂S） 伝達関数Ｇを持つのが普通である。こゝでＳは
ラプラス変換演算子、T₁は時定数、T₂はT₁より
小さい時定数である。

利得回路１５２の出力が適当な制限器１５４の
入力になる。この制限器は、回路１２８の出力
が、制御装置１６が処理することが出来る範囲を
越えた値に達しない様に保証する。この制限器１
５４は、制御装置１６の性格に応じて、軸線に対
して対称である必要はない、制限器１５４の出力
がスイツチ１５６を介して、前述の様に加算点６
４に印加される。

従つて、母線１０４に信号が発生して、発電制
動の運転を希望することを示した場合、２つの
FET１０６及び１０８の動作により、普通の運
転状態に伴う速度制御及びトルク制御の両方が直
ちに不作動にされる。然し、この時、回路１２８
のスイツチ１５６を、電動機の回転方向に依存し
た適当なスイツチ１４０又は１４４と共に閉じ、
回路１２８に対する入力を構成するパラメータ信
号が単独で作用し、加算点６４を介してインバー
タ装置１４の周波数制御装置１６に対する制御信
号となる様にする。遅延装置１１３がある為、発
電制動用抵抗９０はまだ直流リンクに接続されて
おらず、従つて、この為、動作パラメータが、角
度制御回路１２８を通じて、インバータの周波数
を制御すると共に、角度θをこの動作パラメータ
によつて定められた値に調整する様に単独で作用
する。電動機の適正な電流及び磁束を設定するの
に適切な遅延装置１１３の遅延時間の後、コイル
１１２が作動し、こうしてスイツチ１１０，１５
６を開くと共にスイツチ９２を開き、発電制動用
抵抗９０を直流リンク回路に接続し、磁束制御
（第１図のブロツク１２６）の有効性を回復し、
回路１２８のパラメータ制御を除く。この状態
は、発電制動期間の終りになるまで続き、この終
りの時、母線１０４から信号を除去すると、電流
制御形インバータ装置全体がその時の制御パラメ
ータに応じた動作状態に復帰する。

第７図は、第６図の遅延装置１１３の代りに、
電流又は磁束のいずれかの動作パラメータを利用
して、コイル１１２の動作を制御する、前に触れ
た第６図の回路の変形を例示している。第７図で
は、相等しい電圧源＋V″及び−V″の間に接続さ
れた抵抗１６２と抵抗値の等しい抵抗１６０，１
６４とで構成された分圧回路を用いて、正の基準
及び負の基準の２つの基準電圧が発生される。こ
れら２つの基準電圧が制御されるパラメータψ又
は｜I_M｜の誤差の許容し得る範囲を定める。比較
器１６６，１６８が、例えば加算点１４５（第６
図）から取出した選ばれたパラメータの誤差の値
（線１６５から来る）をこれらの２つの基準と比
較し、アンド・ゲート１７０を介してコイル１１
２′を作動する様に作用する。このコイルが第６
図の接点９２，１１０を作動する。この特定の実
施例では、コイル１１２′は発電制動期間の終り
にリセツトされる係止形継電器である。従つて、
この回路の動作では、電流（又は場合によつて磁
束）がコイルを作動する為の所望の値に達する時
まで、コイル１１２が作動されない。他の全ての
点で、この実施例の動作は第６図について説明し
た所と同一である。

現在この発明の好ましい実施例と考えられるも
のを図示し且つ説明したが、当業者には容易にそ
の変更が考えられよう。従つて、この発明はこゝ
に具体的に図示し且つ説明した構成に制約される
ものではなく、この発明の範囲内に入る全ての変
形が、含まれることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第4230979号に記載された形
式の被制御電流インバータ・電動機制御装置を示
すと共に、この発明をもブロツク図で示す概略
図、第２図は、発電制動時の電動機電流の通路を
示す回路図、第３図、第４図及び第５図はこの発
明の動作を必要とする理由を説明するのに役立つ
グラフ、第６図は第１図にブロツク図で示したこ
の発明の発電制動時用の回路の好ましい実施例を
含む発電制動回路の回路図、第７図は第６図の回
路の１つの変形を示す回路図である。 主な符号の説明、１２……直流源、１３……電
流制御手段、１４……可変周波数インバータ回
路、１６……周波数制御装置、１７……直流リン
クの誘導子、１８……交流電動機、２２……計算
回路、２４……電流感知装置、２６……磁束コイ
ル、９０……抵抗、９２……リレー接点、１０４
……制動信号線、１２８……角度制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子並びに該固定子から空〓によつて隔て
   られた回転子を持ち、前記空〓に、前記固定子に
   付設された巻線に流れる可変の大きさ並びに周波
   数を持つ電流に応じて電動機磁束が発生される様
   な交流電動機に対する制御装置に於て、可変の大
   きさを持つ直流を供給する直流源と、前記電動機
   に可変周波数の電流を供給する電力変換器と、前
   記直流源を前記電力変換器に接続して、前記可変
   の大きさを持つ直流を前記直流源から前記変換器
   に供給する様になつていて、抵抗素子並びに該抵
   抗素子を選択的に当該直流リンクに接続し且つ該
   直流リンクから切離すスイツチ手段を含んでいる
   直流リンクと、前記電動機の所定の動作パラメー
   タを感知して、それに比例する信号を発生する手
   段と、前記電力変換器を制御することによつて、
   電動機の動作パラメータの関数として前記電動機
   に供給される前記電流の周波数を制御する制御手
   段と、前記電動機の発電制御動作を選定する制動
   信号を発生する手段と、該制動信号に応答して、
   前記直流源を短絡し、前記制御手段の通常の制御
   作用を不作動にし、制動制御信号を前記制御手段
   に印加して前記電動機に供給される電流の周波数
   を、電動機電流または電動機磁束のいずれかを表
   わす指定された動作パラメータの値によつて決定
   される値に制御し、その後、前記スイツチ手段を
   作動して前記抵抗素子を前記直流リンクに接続す
   る手段とを有する制御装置。 ２ 特許請求の範囲１に記載した制御装置に於
   て、前記指定された動作パラメータが電動機電流
   であり、前記制動信号に応答する手段が、その時
   の電動機電流に比例する信号に応答して前記制動
   制御信号を発生し、こうして前記制御手段の制動
   制御を行う手段を含んでいる制御装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した制御装置に於
   て、前記電動機の回転方向を感知して、それを表
   わす方向信号を発生する手段と、前記制動信号に
   応答する手段の中に設けられていて、前記方向信
   号に応答して、前記制動制御信号の適正な極性を
   保証する極性手段とを有する制御装置。 ４ 特許請求の範囲１に記載した制御装置に於
   て、前記指定された動作パラメータが電動機磁束
   であり、前記制動信号に応答する手段が、その時
   の電動機磁束に比例する信号に応答して前記制動
   制御信号を発生し、こうして前記制御手段の制動
   制御を行う手段を含んでいる制御装置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した制御装置に於
   て、電動機の回転方向を感知して、それを表わす
   方向信号を発生する手段と、前記制動信号に応答
   する手段の中にあつて、前記方向信号に応答し
   て、前記制動制御信号の適正な極性を保証する極
   性手段とを有する制御装置。 ６ 特許請求の範囲１に記載した制御装置に於
   て、前記制動信号に応答する手段が遅延手段を含
   んでおり、この為、前記制動信号が発生してから
   所定の期間だけ、前記スイツチ手段の作動が遅延
   する様にした制御装置。 ７ 特許請求の範囲１に記載した制御装置に於
   て、前記制動信号に応答する手段が、選ばれた電
   動機の動作パラメータに応答して前記スイツチ手
   段の作動を行う手段を含んでいる制御装置。 ８ 特許請求の範囲７に記載した制御装置に於
   て、前記選ばれた動作パラメータが電動機電流で
   あり、前記制動信号に応答する手段が、電動機電
   流の所望の値に比例する基準信号を発生する手段
   と、該基準信号並びにその時の電動機電流に比例
   する信号に応答して出力信号を発生する手段と、
   前記出力信号に応答して、その時の電動機電流に
   比例する前記信号が所定の値に達した時に前記ス
   イツチ手段の作動を行う比較手段とで構成されて
   いる制御装置。 ９ 特許請求の範囲７に記載した制御装置に於
   て、前記選ばれた動作パラメータが電動機磁束で
   あり、前記制動信号に応答する手段が、電動機磁
   束の所望の値に比例する基準信号を発生する手段
   と、該基準信号並びにその時の電動機磁束に比例
   する信号に応答して出力信号を発生する手段と、
   前記出力信号に応答して、その時の電動機磁束に
   比例する前記信号が所定の値に達した時に前記ス
   イツチ手段の作動を行う比較手段とで構成されて
   いる制御装置。 １０ 特許請求の範囲１に記載した制御装置に於
   て、前記電動機の回転方向を感知して、それを表
   わす方向信号を発生する手段を有し、前記制動信
   号に応答する手段が、前記制動制御信号を発生す
   る手段を含んでいて、該手段は、前記指定された
   動作パラメータの値をそれぞれ表わしていて、大
   きさは略同じであるが、相対的な極性が反対であ
   る第１及び第２の信号を発生する手段と、前記方
   向信号に応答して、該方向信号の関数として切換
   え信号を発生する手段と、前記切換え信号に応答
   して、前記第１及び第２の信号の内の１つだけを
   通過させる第１及び第２のスイツチと、前記第１
   及び第２の信号の内、通過した信号に倍率を掛け
   る手段と、前記第１及び第２の信号の内、通過し
   た信号の値を制限する制限手段と、前記制動信号
   が存在することに応答して、前記第１及び第２の
   信号の内、通過した信号を通し、こうして前記電
   動機に供給される電流の周波数を制御する別のス
   イツチとで構成されている制御装置。 １１ 特許請求の範囲１０に記載した制御装置に
   於て、前記指定された動作パラメータが電動機電
   流であり、前記倍率を掛ける手段所定の利得を持
   つ増幅手段を含んでいる制御装置。 １２ 特許請求の範囲１０に記載した制御装置に
   於て、前記指定された動作パラメータが電動機磁
   束であり、Ｓをラプラス変換演算子、T₁を時定
   数、T₂をT₁より小さい時定数として、前記倍率
   を掛ける手段が次の式 Ｇ＝（１＋T₁S）／（１＋T₂S） によつて定められる伝達関数を与える様にした制
   御装置。 １３ 固定子並びに該固定子から隔たる回転子を
   持つていて、その間で磁束が発生される形式であ
   つて、選択的に有効な発電制動用抵抗素子を含む
   リンク回路を介して直流源から可変の大きさの直
   流が供給される制御可能な可変周波数インバータ
   により可変の大きさ並びに周波数を持つ電力が供
   給される様な交流電動機に対する制御装置で、電
   動機の発電制動動作様式を行う装置に於て、電動
   機の動作パラメータを感知して、それを表わす信
   号を発生する感知手段と、前記直流源及びインバ
   ータの各々の付設されていて、選ばれた電動機の
   動作パラメータ信号に応答して、前記電動機の通
   常の動作状態の間、前記直流源及び前記インバー
   タを制御する制御手段と、発電制動様式を希望す
   る時に制動信号を発生する手段と、前記制動信号
   に応答して前記リンク回路で前記直流源を短絡す
   る様に作用する第１の手段と、前記制動信号に応
   答して、前記動作パラメータ信号による前記イン
   バータの通常の制御作用を無効にする様に作用す
   る第２の手段と、前記制動信号に応答して、発電
   制動動作様式を発効させる様に作用する第３の手
   段とを有し、該第３の手段は、前記動作パラメー
   タ信号の内の選ばれた１つに応答して、該パラメ
   ータ信号に応答してインバータを所定の周波数で
   動作させる様に作用する手段と、前記インバータ
   が前記所定の周波数に於ける動作を達成した後に
   前記発電制動用抵抗素子を効力を持つ様にする手
   段と、前記抵抗素子が効力を持つ様になつた時、
   通常の動作状態の間に使われる前記動作パラメー
   タ信号の内の選ばれた１つによつてインバータが
   制御される様にする手段とで構成されている装
   置。 １４ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、前記電動機の動作パラメータを感知する感知
   手段が、電動機電流を感知してそれに比例する電
   流信号を発生する手段を含み、前記インバータを
   所定の周波数で動作させる手段が、前記電流信号
   に応答する手段を含んでいる装置。 １５ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、前記電動機の動作パラメータを感知する感知
   手段が、電動機磁束を感知して、それに比例する
   磁束信号を発生する手段を含み、前記インバータ
   を所定の周波数で動作させる手段が前記磁束信号
   に応答する手段を含んでいる装置。 １６ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、前記発電制動用抵抗素子を効力を持つ様にす
   る手段が、前記制動信号が発生してから予定の時
   間後に前記抵抗素子を効力を持つ様にする遅延手
   段を含んでいる装置。 １７ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、前記発電制動用抵抗素子を効力を持つ様にす
   る手段が、電動機の所定の動作パラメータを表わ
   す信号に応答して、該信号が所定の値に達した時
   に、前記抵抗素子が効力を持つ様にする手段を含
   んでいる装置。 １８ 特許請求の範囲１３に記載した装置に於
   て、電動機の回転方向を表わす方向信号を発生す
   る手段を有し、前記動作パラメータ信号の内の選
   ばれた１つに応答する手段が、大きさは略等しい
   が、相対的に反対の極性である第１及び第２の制
   御信号を発生する手段、及び前記方向信号に応答
   して、前記インバータの周波数制御に使う為、前
   記第１及び第２の制御信号の内の１つを選択する
   スイツチ手段を含んでいる装置。 １９ 固定子並びに該固定子から隔たる回転子を
   持ち、電動機電流に応答してその間に磁束が発生
   される様にした形式の交流電動機の発電制御動作
   様式を行わせる方法に於て、直流電流を発生し、
   該直流電流を、選択的に効力を持つ抵抗素子を有
   するリンク回路を介して、可変周波数インバータ
   に送出し、電動機の動作パラメータに比例する信
   号を発生し、前記電動機の発電制動動作を開始す
   る様に作用する制動信号を発生し、電動機の動作
   パラメータに比例する前記信号の内の選ばれた１
   つの関数として、前記制動信号に応答して前記イ
   ンバータを所定の周波数で強制的に動作させ、前
   記インバータを強制的に前記所定の周波数で動作
   させた後に、前記抵抗素子を効力を持つ様にする
   工程から成る方法。 ２０ 特許請求の範囲１９に記載した方法に於
   て、前記抵抗素子を効力を持つ様にする工程が、
   前記制動信号が発生されてから予定の時間の遅延
   を持たせる工程を含む方法。 ２１ 特許請求の範囲１９に記載した方法に於
   て、前記抵抗素子を効力を持つ様にする工程が、
   電動機の動作パラメータに比例する信号の内の選
   ばれた１つの値が所定の値に達した時を決定し、
   こうして前記抵抗素子を効力を持つ様にする工程
   を含む方法。 ２２ 特許請求の範囲１９に記載した方法に於
   て、電動機の回転方向を表わす方向信号を発生す
   る工程を含み、前記インバータを所定の周波数で
   強制的に動作させる工程が、大きさは略等しいが
   相対的に反対の極性である第１及び第２の制御信
   号を発生し、各々の制御信号は電動機の動作パラ
   メータに比例する前記信号の内の所定の１つに比
   例する値を持ち、前記方向信号の関数として前記
   第１及び第２の制御信号の内の１つを制御信号と
   して選択して、前記インバータを前記所定の周波
   数で強制的に動作させる工程を含む方法。 ２３ 特許請求の範囲２２に記載した方法に於
   て、前記第１及び第２の制御信号が電動機電流に
   応答して発生される方法。 ２４ 特許請求の範囲２２に記載した方法に於
   て、前記第１及び第２の制御信号が電動機磁束に
   応答して発生される方法。