JPH02219487A - 直流電動機の速度制御方法 - 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、運転中の直流電動機の界磁電流方向を切換
えることにより、カ行運転モードと制動運転モードとの
切換えを行う直流電動機の速度制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は直流電動機速度制御装置の従来例を示した制御
プロンク図である。

この第３図において、直流電動Ｒ４の電機子４Ａには、
電機子電源２からの電力が電力変換器３を介して供給さ
れ、また界磁巻線４Ｆには界磁型ｔＡ５から電力変換器
６を介して界磁電流Ｉ、が供給される。この界磁電流■
、の極性は、２個の界６ｎｎ切換指令点１７Ｆまたは１
７Ｒのいずれか一方を閉にすることで切換えることがで
きる。ここで符号１８は界磁電流実際値Ｉ、を検出する
電流検出器であり、符号１９はこの界磁電流実際値■、
を界磁電流指令値■−に一致させる＃Ａ節動作を行う界
磁電流調節器である。

界磁電流実際値１．が一定の場合、直流電動機４の電機
子電流を調節することで速度制御を行う。

すなわち、速度設定器１１が速度設定（ｌ！！　ｎ　”
を定めるのであるが、加減速度演算器１２は、この速度
設定値ｎ９を所定の変化速度で変化する速度指令値Ｎ°
に変換して出力する。

速度制御ループを構成している速度調節器１４は、この
速度指令値Ｎ０と、速度検出器１３からフィードバック
してくる速度実際値Ｎとの偏差を入力して、この入力偏
差を零にする電流指令値■、１１をマイナーループであ
る電流制御ループへ出力する。

電流制御ループを構成している電流調節器１６は、この
電流指令値夏１と、電流検出器１５が検出する電流実際
値ＩＡとの偏差を入力して、この入力偏差を零にする制
御信号を電力変換器３に与えることにより、直流電動機
４の電機子電流実際値ＩＡが制御され、当該直流電動機
４は所望の速度で運転する。

符号２０は運転指令接点、符号２１は運転指令演算回路
である。上述の直流電動ｆｉ４が運転中は、運転指令接
点２０は閉路しており、当該直流電動機４の速度は加減
速度演算器１２が出力する速度指令値Ｎ”　（加減速期
間を除けば、速度指令値Ｎ０と速度設定器１１が出力す
る速度設定値ｎ１とは等しい値となる）に従っている。

ところで、運転中の直流電動機４を減速あるいは停止さ
せるには、減速時間を短縮させるために、界磁電流方向
を反転させ、回生制動運転によりその速度を急速に低下
させる運転方法を採用するのが通例である。

すなわち、停止の場合は、速度設定値ｎ０を零、かつ運
転指令接点２０をオフにすると、運転指令演算回路２１
から零ホールド信号Ａが加減速度演算器１２と速度ａｌ
ｌ！ｆｆ器１４とに与えられる。その結果、加減速度演
算器１２の出力である速度指令値Ｎ０は雰に向って所定
の変化率で低下すると同時に速度調節器１４が出力する
電流指令値ＩＡ′を絞りこむ。

電機子電流実際値■、が零になったところで、それまで
は界磁切換指令接点１７Ｆがオンであったとすると、運
転指令演算回路２１からの指令に基づいてこれをオフに
して、他方の界磁切換指令接点１７Ｒをオンにする。そ
の結果界磁電流方向が反転するが、この界磁電流！、が
電流方向切換後に所定値まで立上ったことを運転指令演
算回路２１が確認すると、前述した零ホールド信号Ａが
解除となり、電機子４Ａには再び電機子電流が流れる。

このときの電機子電流の方向と電機子回転方向とは不変
であり、界磁電流方向のみが反転していることから、当
該直流電動機４は、カ行運転から回生制動運転に運転モ
ードが切換わり、その速度を急速に下降させる。

第４図は第３図に示す従来例回路の各部の動作をあられ
した動作波形図であって、第４図（イ）は速度設定値ｎ
９の変化、第４図（ロ）は速度指令値Ｎ“の変化、第４
図（ハ）は速度実際値Ｎの変化、第４図（ニ）は電流指
令値ＩＡＩの変化、第４図（ホ）は運転指令接点２０の
動作、第４図（へ）は界磁電流実際値１．の変化を、そ
れぞれがあられしている。

この第４図において、Ｔ１は運転開始指令の発令時点、
Ｔ２は界磁電流■、の立上り確認後の運転開始時点、Ｔ
、は所望速度に到達した時点、Ｔ４は停止指令発令時点
、Ｔ、は界１電流方向の切換え時点、Ｔ６は反転した界
磁電流１．の立上り確認後の回生制動開始時点、Ｔ、は
停止時点である。

〔発明が解決しようとする課朋〕

上述したように、カ行運転中の直流電動機４を停止させ
る際には、まず電機子電流ＩＡを零にする（時刻Ｔ４）
、Ｌかるのちに界磁電流■、の方向を切換え（時刻Ｔｓ
）、この界磁電流■、が所定値まで立上ったことを確認
してから回生制動運転に入る（時刻Ｔ、）、この時刻Ｔ
４から時刻Ｔ＆までの期間中は、直流電動Ｗ１４は無制
御状態である。

従って当該直流電動機４は自由回転状態にあるため、そ
の速度は徐々に低下する。一方、速度指令値Ｎ“は所定
の変化率でその値を低下させているので、速度調節器１
４の零ホールドが解除になるＴ５時点では、当該速度調
節器１４に入力する速度指令値Ｎ０と速度実際値Ｎとの
偏差は大きな値となる。その結果、この速度調節器１４
は過大な電流指令値■１を出力（第４図（ニ）のＴ６と
Ｔ、の間）するので、制御系に大きなショックを与える
不都合があった。

そこでこの発明の目的は、カ行運転中の直流電動機の界
磁電流方向を切換えて回生制動運転に入る際に、速度１
１ｗ器に大きな偏差値が入力して制御系にショックを与
えるのを回避することにある。

［課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、この発明の速度制御方法
は、速度設定値に一致するように、加減速度演算手段は
所定の変化速度で変化する速度指令値を出力し、速度制
御ループは直流電動機から検出する速度実際値を前記速
度指令値に一致させる制御を行う直流電動機の速度制御
方法において、運転中の前記直流電動機の界磁電流方向
を切換える際に、前記速度実際値を前記加減速度演算手
段に入力させ、当該加減速度演算手段が出力する速度指
令値を、入力した速度実際値に追従させるものとする。

〔作用〕

この発明は、直流電動機の界磁電流方向を切換えるため
に、速度調節器を零ホールドするのであるが、この零ホ
ールド期間中に、電動機の速度実際値Ｎと速度指令値Ｎ
０とに差を生じるのが、制御■系にショックを与える原
因であることから、速度調節器を零ホールドして界磁電
流方向を切換えている期間中は、加減速度演算器に速度
実際値Ｎを入力し、当該加減速度演算器が出力する速度
１旨令値Ｎ”をこの速度実際値Ｎに追従させる。その結
果、速度調節器の零ホールドが解除になった時点の当該
速度調節器へ入力する偏差値（すなわち速度実際値Ｎと
速度指令値Ｎ＊との差）は零であり、従って、界磁電流
方向切換え後の回生制動運転開始時に、制御系にショッ
クを与えるおそれを解消できる。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図で
ある。

この第１図において、電機子電源２、電力変換器３と６
、直流電動機４、界磁電源５、速度設定器１１、速度検
出器１３、速度調節器１４、電流検出器１５と１８、電
流１１節器１６、界磁切換指令接点１７Ｆと１７Ｒ１界
磁電流調節器１９、および運転指令接点２０の名称・用
途・機能は、第３図で既述の従来例回路のものと同じで
あるから、これらの説明は省略する。

本発明においては、運転指令演算回路３０と加減速度・
演算器３１の機能が第３図の従来例回路とは異っており
、また、加減速度演算器３１へは界磁切換中指令接点３
２を介して速度実際値Ｎを入力できるようにしている。

この第１図に示す実施例回路の動作は次のとおりである
。すなわち停止している直流電動機４に、運転指令接点
２０の閉路により運転開始が発令されると（このとき速
度設定器１１は既に所定の速度設定値ｎ０を出力するよ
うに設定済みである）、運転指令演算回路３０は速度設
定値ｎ９の穫性に対応して、２個の界磁切換指令接点１
７Ｆと１７Ｒのうちのいずれか一方を選択して、これを
閉にする。このとき加減速度演算器３１と速度調節器１
４とには零ホールド信号Ａが与えられている。

たとえば、正転方向の界磁切換指令接点１７Ｆが閉にな
り、これにより流れる界磁電流実際値Ｉ。

が所定値に到達したことを運転指令演算回路３０が検出
すると、上述の零ホールド信号Ａが解除される。それに
より、加減速度演算器３１の出力である速度指令値Ｎ９
は、速度設定値ｎ”に向って、その値を所定の変化速度
で上昇させるので、この速度指令値Ｎ０の上昇に対応し
て速度実際値Ｎを上昇させるべく、速度１１節器１４と
電流１１節器１６とが調節動作を行う。

このようにして速度設定値ｎ＊に一致した速度でカ行運
転中の直流電動ａ４を停止させるには、運転指令接点２
０を開路にし、かつ速度設定器１１を操作して速度設定
値ｎ＊を零にする。

運転指令演算回路３０は上記の信号を入力すると、カ行
運転中の直流電動機４を回生制動運転によりその速度を
急速に零にするべく、界磁電流方向を切換える指令を界
磁切換指令接点１７Ｆと１７Ｒとに与えるのであるが、
これと同時に、界磁切換中指令接点３２にも閉路指令が
与えられ、かつ零ホールド信号Ａが再び出力して、速度
調節器１４が出力する電流指令値ＩＡｔｈを絞りこみ、
電機子電流実際値ｌ、を零にするので、この電機子電流
零の期間中に界磁電流方向の切換えを完了させる。

この界磁切換中指令接点３２がオンになると、速度検出
器１３が検出する速度実際（ｆｌ　Ｎが加減速度演算器
３１に入力し、当該加減速度演算器３１が出力する速度
指令値Ｎ０を速度実際値Ｎに追従させるのであるが、こ
れは直流電動機４の界磁電流方向が切換わり、かつこの
逆方向界磁電流が所定値に立上るまで継続する。すなわ
ち零ホールド期間中の速度調節器１４への入力偏差値は
零である。

それ故、界磁切換指令接点３２がオフになり、かつ加減
速度演算器３１と速度調節器１４の零ホールドが解除さ
れた瞬間、すなわち回生制動運転開始時点における速度
調節器１４に入力する偏差値は零であり、従って制御系
にショックを与えるような過大な電流指令値を出力する
おそれはない。

第２図は第１図に示す実施例回路の各部の動作をあられ
した動作波形図であって、第２図（イ）は速度設定器１
１で設定する速度設定値ｎ０の変化、第２図（ロ）は加
減速度演算器３１が出力する速度指令値Ｎ０の変化、第
２図（ハ）は速度検出器１３が検出する速度実際値Ｎの
変化、第２図（ニ）は速度調節器１４が出力する電流指
令値ＩＡｔｈの変化、第２図（ホ）は運転指令接点２０
の動作、第２図（へ）は界磁電流実際値Ｉ、の変化を、
それぞれがあられしている。

この第２図であきらかなように、本発明によれば、界ｉ
ｆ！電流方向を切換えるために、自由回転状態にある時
刻Ｔ４から時刻Ｔ、までの期間の速度指令値Ｎ０と速度
実際値Ｎとは常に同じ値であ゛る。

従って回生制動運転を開始する時点Ｔ、における速度実
際値Ｎと速度指令値Ｎ０との偏差（すなわち速度調節器
１４の入力信号）は零である。

〔発明の効果］ この発明によれば、界磁電流方向を切換えて、カ行運転
中の直流電動機を回生制動運転に切換える（またはこれ
とは逆に回生制動運転からカ行運転に切換える）場合に
、界磁電流方向切換え期間中は速度調節器は零ホールド
し、直流電動機は自由回転状態となるが、このとき、速
度調節器へ入力する速度指令値が速度実際値と同し値と
なるような加減速度演算器を用意することで、零ホール
ドが解除になって速度ｇ１節器が調節動作を開始する際
の入力偏差値を零にしているので、過大な電流指令値を
出力して、制御系に大きなシ、ヨックを与えるおそれを
未然に防止できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図、
第２図は第１図に示す実施例回路の各部の動作をあられ
した動作波形図、第３図は直流電動機速度制御装置の従
来例を示した制御ブロック図、第４図は第３図に示す従
来例回路の各部の動作をあられした動作波形図である。 ２・・・電機子電源、３，６・・・電力変換器、４・・
・直流電動機、５・・・界磁電源、１１・・・速度設定
器、１２゜３１・・・加減速度演算器、１３・・・速度
検出器、１４・・・速度調節器、１６・・・電流調節器
、１７Ｆ、１７Ｒ・・・界磁切換指令接点、１９・・・
界磁ｉ流１１節器、２０・・・運転指令接点、２１．３
０・・・運転指令演算回路、３２・・・界磁切換中Ｄ　
　　′１１ ＋Ｊ　　＋＞　　、 后　と

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）速度設定値に一致するように、加減速度演算手段は
   所定の変化速度で変化する速度指令値を出力し、速度制
   御ループは直流電動機から検出する速度実際値を前記速
   度指令値に一致させる制御を行う直流電動機の速度制御
   方法において、運転中の前記直流電動機の界磁電流方向
   を切換える際に、前記速度実際値を前記加減速度演算手
   段に入力させ、当該加減速度演算手段が出力する速度指
   令値を、入力した速度実際値に追従させることを特徴と
   する直流電動機の速度制御方法。