JPH01503349A - 整流器式電気駆動装置 - 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】 発明の分野 本発明は電気機械に関するものであり、より詳細には数値又はディジタル制御に より動作する多種用途の機械に組込まれた整流器式電気駆動装置に関するもので ある。 従来の技術 同期機の高信頼性とその制御の柔軟性は、種々の技術に現今幅広く採用されてい る自動装置に関する高精度整流器式駆動装置の使用を目的として、広い視野を開 いてきた。 しかしながら、従来公知の整流器式電気駆動装置は、電源電圧の変動、電源回路 の変動するインピーダンスリアル−ライフ電圧電源のインピーダンス制限によっ て、また駆動装置の回転の逆転によって生ずる駆動トルクの脈動を補償する手段 にかけている。すなわち、このことは速度制御の範囲を狭めて、速度の脈動を押 し上げていた。さらに、機械の平たん特性は影響を受け、同期機の位置と速度の 制御を複雑にする。 軸位置伝送器、不揮発性又は固定メモリを装備した同期機を含む整流器式電気駆 動装置（ＳＵ、　Ａ、　１１４４２０１）は公知である。この不揮発性メモリは 制御装置の出力端と接続するアドレス入力端と、比較回路又は比較器の入力端と 接続する対応出力端とを有する。この比較器の入力端の数は同期機の巻線の数に 等しく、この比較器は、電圧電源に同期機巻線を接続させるスイッチング装置と 接続する出力端を有する。しかしながらこの系では、角速度制御範囲は、逆転時 のトルク変動、電源電圧の脈動及びドリフトを補償する手段の欠如、同期機の巻 線にかかる電圧に関するパルス幅変調の変動周波数によって制限される。さらに 、リアル−ライフ電気駆動装置における電圧電源のインピーダンス制限により、 機械の平たん特性は十分に高くない。 前記問題点は以下にその構成を説明する整流器式電気駆動装置（Ｓｌｌ、　Ａ、 　１２４４７７９）において、部分的に除去されている。 すなわち前記した整流式駆動装置は軸位置伝送器に装備した同期機を含む。軸位 置伝送器は不揮発性メモリのアドレス入力端と電気的に接続する出力端を有する 。不揮発性メモリは同期機の巻線に供給される電源パルス幅と極性の符号を記録 する。そのメモリの出力母線は同期機の巻線の数に等しい数だけある符号−パル ス幅変換器の制御入力端に接続する。符号−パルス幅変換器の出力端はスイッチ ング装置のパルス間隔主入力端に接続する。スイッチング装置のパルス極性主入 力端は不揮発性メモリの各出力端に接続する。制御信号の極性の主入力端は結合 して、制御信号の極性を制御′ｆ５する信号を受けるようにしである。その出力 端は同期機の巻線に接続する。駆動装置は、さらに、可変周波数分割器の入力端 に接続する出力端を有する主オシレータを含む。可変周波数分割器の制御入力端 は制御信号のモジュラス符号を受けるようにしである。その入力端は符号−パル ス幅変換器のパルス周波数主入力端に接続する。電圧電源はスイッチング装置に 接続する。 最後に説明した整流器式電気駆動装置では、逆転時に、また電源電圧の脈動及び ドリフトを補償する手段の欠如によって、出力トルクの変動は生ずる。しかしな がらこの変動は以前に説明した整流器式駆動装置におけるものよりも、巻線に供 給するパルスの周波数又は繰返し率の不変性に起因して小さくなる。さらに、電 圧電源のインピーダンス制限により電気駆動装置の機械平坦化特性は十分に高く ない。 本発明の概要 同期機のトルクの脈動を除去するために設けた整流器式電気装置を創作すること が本発明の目的である。 この目的の見地から、本発明の要旨は、軸位置伝送器を装備した同期機を含む整 流器式電気駆動装置にある。軸位置伝送器は不揮発性メモリのアドレス入力端と 電気的に接続する出力端を有する。不揮発性メモリは同期機の巻線へ供給される 電力供給パルス幅と極性との符号を記憶する。不揮発性メモリの出力母線は同期 機の巻線の数に等しい数だけある符号−パルス幅変換器の制御入力端に接続する 。符号−パルス幅変換器の出力端は、同期機の巻線の数に等しい数だけあるスイ ッチング装置のパルス幅主入力端に接続する。スイッチング装置のパルス極性主 入力端は不揮発性メモリの各出力端に接続する。その制御信号極性主入力端は結 合して、制御信号の極性を制御する信号を受けるようにしである。その出力端は 同期機の巻線に接続する。符号−パルス幅変換器のパルス周波数主入力端は可変 周波数分割器に接続する。この可変周波数分割器は主オシレータの出力端に接続 する入力端と、制御信号のモジュラス符号を受けるようにしである。符号−パル ス幅変換器のトリガリング入力端は、電圧−パルス繰返し周期変換器の出力端に 接続する。電圧−パルス繰返し周期変換器は電圧電源に接続する第１の入力端と 、主オシレータの出力端に接続する第２の入力端とを有する。その電圧電源はス イッチング装置にも接続する。 整流器式を流駆動装置では、電圧−パルス繰返し周期変換装置がアナログ−ディ ジタル変換器を含むことは得策である。 このアナログ−ディジタル変換器は電圧−パルス繰返し周期変換器装置の第１の 入力端としての役割を有する。可変周波数分割器はアナログ−ディジタル変換器 の出力端に接続する制御入力端を有する。その他の入力端及び出力端はそれぞれ 電圧−パルス繰返し周期変換装置を第２の入力端及び出力端としての役割を有す る。 ここで説明した整流器式電気駆動装置は電圧電源の出力電圧の変動によって生ず る同期機のトルク脈動を除去し、よって同速度の脈動をより低下させることで同 期機の速度制御範囲を拡張可能にすることを目的とする。さらに、整流器式駆動 装置の平坦化特性を高めて、同期機の軸の角位置及びその回転速度の制御を簡単 化する。 ４、

【図面の簡単な説明】

本発明は、さらに、整流器式電気駆動装置の実施例と結合して本発明によって構 成された整流器式電気駆動装置の機能ブロック図を示す添付図になされる参照符 号と共に説明される。 本発明を実施する最もよい態様 調整器電気駆動装置は軸の角度位置の伝送器２を備えた同期機械１から構成され る。以下に説明される実施例において、軸角度伝送器はディジタル化され、移相 器３を含む。この移相器３の出力端は零検出器４の入力端に接続する。零検出器 ４の出力端はレジスタ６の書込みアクセス入力端に接続する。 レジスタ６のデータ入力端は例えば加算計数器を含む型の側波数分割器８の出力 端に接続する。周波数分割器の他の出力端は多相電圧源の入力端に接続する。多 相電圧源の“ｎ”出力端は移相器３の入力端に接続する。軸角度位置伝送器２の 出力端はレジスタ６の出力端であり、不揮発性メモリ１０のアドレス入力端に接 続する。不揮発性メモリ１０に、同期機械１に関する電源供給パルス幅及び極性 の符号を記憶する。 使用される軸角度位置伝送器がアナログ出力信号を有するときに、軸角度位置伝 送器はアナログ−ディジタル変換器を介在して、不揮発性メモリ１００入力端と 電気的に接続する。 不揮発性メモリ１０の出力端の母線は複数の符号−パルス幅変換器１２の制御入 力端に接続する。符号−パルス幅変換器１２の数は同期機械の巻線の数に等しく 、以下に説明する実施例では、この数は３である。以下に説明する実施例では、 各変換器１２は減算計数器１３を含み、減算計数器のリセット（調整）入力端は 変換器１２の制御入力端１１として役立つ。２つの入力端を有する論理ＡＮＤゲ ート１４の入力端は減算計数器１３の減算（逆計数）入力端に接続する。減算計 数器１３の逆借り出力端は論理Ａ　Ｎ　Ｄゲート１４の入力端１６に接続し、変 換器１２の出力端として役立つ。添付図のブロック図をより明確にするために、 ３つの変換器１２のうち１のみの回路をここでは示す。 変換器１２の各出力端はスイッチング装置１８のパルス幅主入力端１７に接続す る。スイッチング装置１８の数は、同期機械の巻線の数に等しい、以下に説明す る実施例では各スイッチング装置１８は２つの２端子論理ＡＮＤゲー）　１９　 、２０を含み、このゲートの各第１の入力端は結合されて、スイッチング装置１ ８の入力端１７としての役割を有する。Ａ　Ｎ　Ｄゲート１９の第２の入力端は 、変換器２２の入力端に接続する論理“排他的論理和”（ＸＯＲ）ゲート２１の 出力端に接続する。変換器２２の出力端はＡＮＤゲート２０の第２の入力端に接 続する。ＡＮＤゲート１９　、２０の出力端はスイッチ２３゜２４の制′４Ｉｌ 入力端に接続し、スイッチ２３　、２４の電源入力は電圧電源２５に接続する。 一方、その出力端は結合してスイッチング装置１８の出力端としての役割ををし 、同期機械１の各巻線（図示しない）に接続する。“排他的論理和”ゲート２１ の第１の入力端はスイッチング装置ｆｌＢのパルス極性主入力端２６としての役 割を有し、不揮発性メモリ１０の各出力端に接続する。その第２の入力端は制御 信号極性主入力としての役割を有し、制御信号−ｓｉｇｎΔｇの極性を表わす信 号を受けるようにした。スイッチング装置１８の各入力端２７は結合する。添付 図では、整流器式駆動装置ブロック図をより明確にするために、１つのスイッチ ング装置１８のみの回路を示した。 説明した整流器式電気駆動装置は、さらに、可変周波数分割器２８を含み、以下 に説明する実施例では、可変周波数分割器は減算計数器を含み、減算計数器のリ セット（調整）入力端は周波数分割器２８の制御入力端２９としての役割を有す る。制＜’１５入力端２９は制御信号のモジュラスＩΔｇ１の符号を受けるよ・ うにした。可変周波数分割器の出力端は、以下に説明する実施例で、その書込み 入力端に接続する減算計数器の借り出力端であり、各コー　ドルパルス幅変換器 １２のパルス周波数主入力端３０に接続する。以下に説明する実施例で、入力端 ３０は各論理ＡＮＤゲート１４の第２の入力端である。可変周波数分割器２８の 入力端３１は、以下に説明する実施例では、減算計数器であり８、主オシレータ ３２の出力端に接続する。 主オシレータ３２の出力端は、さらに、電圧−パルス繰返し周期変換装置３４の 入力端３３に接続し、変換装置３４の他の入力端３５は電圧電源２５に接続し、 そしてその出力端は各符号−パルス幅変換器１２のトリガリング入力端３６に接 続する。 以下に説明する実施例では入力端３６は各減算計数器１３の書込み入力端である 。 電圧−パルス繰返し周期変換装置３４は、すなわち、説明した整流器式駆動装置 のフィードバック結合としての役割を有し、アナログ−ディジタル変換器３７を 含む。アナログ−ディジタル変換器３７の入力端は変換装置３４の入力＠３５と しての役割を有し、また可変周波数分割器３８の制御入力端はＡ−Ｄ変換器３７ の出力端に接続し、一方その他の入力端及び出力端はそれぞれ変換装置３４０入 力端３３及び出力端としての役割を有する。 可変周波数分割器３８は前記した可変周波数分割器２８に類似する構造でありう る０例えばそれは減算計数器を含み、減算計数器の借り入力は書込み入力端に接 続しろる。 ↓％、”１”に説明する軸角度位置伝送器２の実施例の回路が周波数分割器８を 含むので、パルス発生器を組込むことが必須になるや従って、以下に説明する実 施例では、パルス発生器は主オシレータ３２を構成し、主オシレータ３２の出力 端は周波数分割器３８０入力端に接続する。 以上説明した整流器式電気駆動装置は以下のように動作する。同期機械１の軸角 度位置に関する伝送器の周波数分割器８は主オシレータ３２の周波数ｆ０を“ｎ ″が計数器のディジタル数である２″で分割する。分割器８の出力信号を受信す るときに、多相電圧源８は位相シフトした、例えば周波数ｆ、／２’のサイン波 信号を形成する。これらの信号は、回転子が同期機械１の軸（図示しない）へ結 合される移相器３の多相巻線に達する。移相器３の出力信号はその出力端で方形 パルスを形成し、零検出器へ送信される。レジスタ６の入力端５にくるこれらの パルスの前縁は、軸の角度位置の符号で、分割器８からレジスタ６へ書込むため に使用される。この符号は同期機械１の回転子の角度位置によって決定され、ま た、固定子の磁束の方向例えば同期機械１の最大出力トルクに達する回転子の磁 束に垂直な方向を制御する。軸位置の符号は不揮発性メモリ１０のアドレス入力 端に送信される。 不揮発性メモ１月０では、供給電源のパルス幅肴う・Ｎ。 （ここで“ｉ”は位相の連続番号である）のほかにこれらのパルスの極性符号が 同期機器１の各３つの位相に関して記憶される。電源供給に関するに一ディシフ トパルス幅符号Ｎ。 は符号−パルス幅変換器１２の減算計数器１３に導入される。 その周波数又は導入率は次の通りである：ｒ＝ｔｏ　／Ｋｌ＋　、　／１／ ここでＫｕは電圧−パルス繰返し周期変換装置３４のＡ−Ｄ変換器の出力端にお ける電圧符号である０式／１／は変換装置３４の可変周波数分割器３８を用いて 、主オシレータ３２の周波数ｆ０をに分割して減少させることによって履行され る。 減算計数器１３へのｐＩ−！の導入は各変換器１２の書込み入力端３６へ達する 可変周波数分割器３８の出力端信号の前縁によって制御される。符号が書込まれ るとともに計数器１３の借り出力端は、各巻線へ送信される電源供給パルスをト リガする論理“１”信号を供給する。論理“１”信号は、論理ＡＮＤゲートの入 力端１６へ供給され、可変周波数分割器２８の出力端から生ずるパルスを計数器 １３の逆計数入力端１５へ通過させる。その周波数又はこれらのパルスの繰返し 率はｆ０／１Δｇｌに等しく、ここで１Δｇ１は、外部制御から分割器２８の制 御入力端２９へやってきた制御信号のモジュラス符号である。従って減算計数器 １３の借り出力端は次式に等しい時間ｔ、の間°゛１”信号を供給する：ｔ、＝ Ｎｉ　・１Δｇｌｆｏ　／２／ 各減算計数器１３の出力端における符号が零まで減少したときには、借り信号は 論理″０″に変化し、各ＡＮＤゲート１４を介在して計数器１３の逆計数入力端 へパルスが通過するのを阻止する。 同期機１は、その巻線へ供給され、不揮発性メモリ１０の各出力端から生じ、ス イッチング装置１８の論理“排他的論理和”ゲート２１の補助で、電源供給パル スの極性を逆にすることによって逆転する。制御信号５ｉｐｉΔｇの極性の変化 を伴う反転の結果として、各変換器１２の出力端からスイッチング装置１８のパ ルス幅主入力端へきた信号は以前に例えば論理ＡＮＤゲート１９を介在してスイ ッチ２３へきていて、現在論理ＡＮＤゲート２０を介在して、スイッチ２４の制 御入力端へやってくる。従って、同期機の巻線が電圧電源２５０反対極へ接続さ れることによって、モジュラスを変化させずに逆転時に同期機１の出力トルクを 逆転させることを可能にし、よってトルクの変動を除去する。 同期機の巻線へ供給される電源供給パルスの周波数又は繰返し率は／１／かｆに 等しいので、／２／を導入することによってｉ番目の巻線にかかる平均電圧値は 、次式によって制御される： ここでＵはｔｆｉ２５の出力電圧である。 従って、ｉ番目（値Ｕｉ）の電源供給の平均電圧は、電源供給電圧Ｕ（もしＵｌ 　＜Ｕ）とは無関係である。そのため、ａ、ｃ、−ｄ、ｃ、変換器である電圧電 源２５の出力端に、整流化及び平滑化によって生ずる（ｌの脈動又はドリフトの いずれも同期機１の出力トルクへ影響を及ぼさない。 電圧１Ｈｆｉ２５は有限の電源インピーダンスを有している。 電流が流れたときにこのインピーダンスにかかる電圧降下のため、同期機の巻線 へ供給される電圧は減少する。しかしながら、説明した整流器式の駆動装置には 電圧−パルス繰返し周期変換装置３４を組込み巻線へ供給される電力供給パルス の繰返し周期は／１／に従って減少されることによって、負荷トルクは同期機１ の回転速度に関する影響をほとんど受けずすなわち、整流器式電気駆動装置の機 械平坦化特性は高められる。さらに、高められた機械平坦化特性は整流器式駆動 装置の電気機械時定数を短くし、角位置及び速度の制御を簡単化する。 産業上の利用可能性 本発明は広いスペクトルの目的で、ディジタル制御で動作する装置に使用しうる 。 Ｉ際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．同期機（１）の巻線の電力供給パルス幅と極性との符号を記憶する不揮発性 メモリ（１０）のアドレス入力端に電気的に接続する出力端を有する軸位置伝送 器（２）を装備した同期機（１）を含み、不揮発性メモリ（１０）の出力母線は 符号−パルス幅変換器（１２）の制御入力端（１１）に接続し、符号−パルス幅 変換器（１２）の数は同期機（１）の巻線の数に等しく；符号−パルス幅変換器 （１２）の出力端は同期機（１）の巻線の数に等しい数だけあるスイッチング装 置（１８）のパルス幅主入力端（１７）に接続し、スイッチング装置（１８）の パルス極性主入力端（２６）は不揮発性メモリ（１０）の各出力端に接続し、制 御信号極性主入力端（２７）は結合し、制御信号の極性信号を受けるようにして あり、スイッチング装置（１８）の出力端は同期機（１）の巻線に接続し；主オ シレータ（３２）の出力端は可変周波数分割器（２８）の入力端に接続し、可変 周波数分割器（２８）の制御入力端（２９）は制御信号モジュラス符号を受信し 、可変周波数分割器（２８）の出力端は符号−パルス幅変換器（１２）のパルス 周波数主入力端（３０）とスイッチング装置（１８）に接続する電圧電源（２５ ）とに接続するように構成された整流器式電気駆動装置において、電圧電源（２ ５）に接続する第１の入力端（３５）と主オシレータ（３２）の出力端に接続す る第２の入力端（３３）と符号−パルス幅変換器（１２）のトリガリング入力端 （３６）に接続する出力端を有する電圧−パルス繰返し周期変換装置（３４）を 含むことを特徴とする整流器式電気駆動装置。 ２．電圧−パルス繰返し周期変換装置（３４）は、アナログーデイジタル変換器 （３７）とアナログーデイジタル変換器（３７）の出力端に接続する制御入力端 を有する可変周波数分割器（３８）とを含み、アナログーデイジタル変換器（３ ７）は電圧−パルス繰返し周期変換装置（３４）の第１の入力端（３５）として の役割を有する入力端を具備し、可変周波数分割器（３８）の他の入力端及び出 力端はそれぞれ電圧−パルス繰返し変換装置（３４）の第２の入力端（３３）及 び出力端としての役割を有することを特徴とする請求項１記載の整流器式電気駆 動装置。