JPH0323832Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は無整流子電動機の運転制御特に低速運
転時における性能を向上せしめた電流制御回路の
改良に関する。

無整流子電動機の運転制御においては、起動時
のような低速度回転域には逆変換器に印加される
直流電圧を電動機の電気角60゜ごとに間歇的に零
電圧として導通しているサイリスタを転流し、さ
らに高速度回転域にては電動機の逆起電圧により
逆変換器のサイリスタを転流せしめるいわゆる負
荷転流とする２種の転流方法を採用する如き組合
せ方式が一般に用いられている。

第１図は従来の無整流子電動機の代表的な回路
構成を示すもので、１は三相交流電源、２は三相
交流を直流に変換するための順変換器、３は順変
換器２出力の電流脈動を低減するための直流リア
クトル、４は直流を三相交流に変換するための逆
変換器、５は同期電動機である。さらに、６は同
期電動機５の回転軸に直結されて回転子位置を検
出する分配器、７は周波数電圧変換器、８は速度
制御回路、９は電流制御回路、１０は主回路入力
電流を検出するための主回路電流検出器、１１，
１１′は順変換器２，逆変換器４の主制御素子で
あるサイリスタをそれぞれ駆動するための位相制
御回路、１２は切換回路である。

かくの如き回路構成は公知でありこの詳細説明
を省略するが、その速度制御系はつぎの如くであ
る。

すなわち、速度制御回路８は、設定回転数信号
N〓および分配器６の信号N_Rを周波数電圧変換
器７を介して直流電圧に変換した帰還回転数信号
Ｎを入力として速度制御信号N_Cを得て電流制御
回路９に与え、電流制御回路９は速度制御回路８
出力と主回路電流検出器１０出力の主回路電流検
出信号I_Sを入力とし、この電流制御回路９の出力
の位相制御信号S_Cは位相制御回路１１の入力とな
る。つまり、設定回転数に応じて順変換器２の位
相制御を行うことにより、順変換器２の直流電圧
を得て回転数制御を行うものとなる。

また、分配器６出力が位相制御回路１１′の入
力信号となつてその設定制御進み角の制御により
逆変換器４のサイリスタを点弧するものとなる。
ここで、前述した如く起動時等の低速度回転数で
は電動機の逆起電圧を利用して逆変換器４のサイ
リスタを転流することが不可能であり、このた
め、周波数電圧変換器７出力のレベルにより切換
回路１２を作用させてその低速領域または高速領
域を判別することにより、低速領域では分配器６
出力の信号N_Rより同期電動機５の電気角60゜ごと
の信号で位相制御回路１１を通して直流電圧を零
にせしめ、逆変換器４のサイリスタを転流させ
る。このとき順変換器２の設定制御進み角は零度
で点弧する。なお、高速領域すなわち電動機の逆
起電圧が充分高く逆変換器４のサイリスタを転流
可能な領域では前述の位相制御回路１１への信号
送出をやめ、設定制御進み角を60゜にして逆変換
器４の点弧を行うものとなる。

かようにして無整流子電動機運転においては、
前述した如き電動機の回転数の高低によつて逆変
換器４の転流を変化させる系を有することによ
り、その検出電流の波形が異なる。これは第２図
の如く示される。

第２図は第１図装置の主回路入力電流の波形を
表わすものであり、ａ，ｂは低速領域における主
回路電流検出信号I_SL、高速領域における主回路
電流検出信号I_SHの波形を示している。かくの如
く、主回路電流検出信号I_SLは逆変換器４を転流
させるため断続電流として電動機の電気角60゜ご
とに数ミリ秒零レベルが存在するものとなり、主
回路電流検出信号I_SHは第２図ａにみられる落込
みのない連続した波形のものとなる。

そして、電流制御回路９はかような主回路電流
検出信号I_Sを一方の入力として得るものであり、
その他方の入力である速度制御回路８出力の信号
は設定回転数に応じた一定のレベル値であること
は言うまでもない。また、この電流制御回路９出
力は位相制御回路１１の入力ゲート信号となるの
であるから、特に主回路電流検出信号I_SLの如き
脈動波形として電流値変動が激しいものは位相制
御上好ましいものではない。

本考案は上述したような点に鑑みて、低速領域
においても高速領域と同等の制御を効用せしめる
ようにした格別な装置を提供するものである。し
かして、本考案は前記主回路電流検出信号I_SLの
波形における電流レベルに着目しなされたもので
あり、その主要点はつぎの如くである。すなわ
ち、低速度回転数における電流検出出力のうち、
主に直流リアクトル３の値で決める電流減衰率に
より減衰して零となるまでの電流値および零電流
値は、速度制御系のための検出量としては必要な
ものではないといえる。さらには、電流制御回路
９の機能としてゲインおよび位相補償を備えるも
のであるため、電流検出値に対してある程度遅れ
た信号が作製されて直流電圧零信号が解除されて
もなおこの影響が残り、ゲート信号に不要な信号
分が加わることになる点がある。これをつぎに従
来例の図面を参照して説明する。

第３図は第１図の電流制御回路における電流制
御系からゲート信号レベル送出までの要部信号系
統を示すものであり、第４図は第３図の各部波形
を示すものである。

第３図および第４図において、いま一定速度運
転時には速度制御信号N_Cは一定レベルを有して
主回路電流検出信号I_Sは断続したものとなつてい
る。ここで、比較器９ａの偏差信号ΔViは（ΔVi
＝N_C−I_S）が成立する。また、電流増幅器９ｂは
例示の如くゲインＫと位相補償を示す〔（１＋
T₂s）／（１＋T₁s）〕という式で表すことが可能
であり、これは演算増幅器，抵抗，コンデンサ等
より構成し得るものである。そして、この電流増
幅器９ｂの出力信号V_Xは概ね偏差信号ΔViを増
幅した波形を示すものとなる。なお、前述の位相
補償による波形の変化はここでは本質的な問題で
はない。また、かかる電流制御回路９について理
解を容易にするため実際的な例を挙げれば、出力
信号V_Xを（０〜＋15V）として零Ｖの場合直流
電圧が正で最大となるよう順変換器２のサイリス
タのゲートを制御させ、（＋15V）の場合に負で
最大となるようゲートを制御すべく作用可能に構
成される。さらには（＋7.5V）の場合には電流
が零となるものとする。

さて、断続制御器９ｃは、例示の如く入力端子
Ｘ，Ｙの２つの入力に対し、コントロール端子Ｃ
の入力がハイレベルの場合出力端子Ｑの信号関係
が（Ｑ＝Ｘ）となつてローレベルの場合に（Ｑ＝
Ｙ）となるスイツチング作用を行うものとなる。
したがつて、断続制御器９ｃの入力端子Ｘに電流
増幅器９ｂの出力信号V_Xが与えられて入力端子
Ｙには（＋7.5V）の定電圧信号V_Yが与えられ、
コントロール端子Ｃには断続電流とすべきパズル
信号として分配器６出力の信号N_Rが与えられる
ものであつてもよい。なお、この信号N_Rは、そ
のパルス立上りが分配器出力そのものでよいが、
パルス立下りは主回路電流が零となるまでのオン
期間が最少限必要となる。かようにして、断続制
御器９ｃ出力したがつて位相制御信号S_Cの電圧レ
ベルが順変換器２のサイリスタの通角を決定し、
主回路電圧さらには主回路電流を定める値として
発生できる。

しかしながら、第４図に示したようにゲート信
号電圧としての位相制御信号S_Cの波形は信号N_R
が立下つたとき、瞬間的に上昇すなわち一瞬主回
路電圧が負となる場合を生じるものとなる。この
ことは、順変換器２のサイリスタを三相電源50Hz
よりいま300Hzで点弧角が決定されるものにあつ
ては特に点弧が同期する場合に問題になる。そし
て、実用上これを防止するためさらにフイルタ回
路が付加されるものとなるのが通常である。した
がつて、電流指令に瞬時に追従しないという不具
合を有するものとなつていた。

かように従来の装置においては、直流電流を断
続させて電動機運転を行う低速領域における電流
制御性より、その速応面でさらには平均電流の低
下に伴うトルク減少等運転特性が損われる問題点
を生じ、また主回路サイリスタの保護に特別な工
夫を必要としていた。

本考案は上述したような点に着目しなされたも
ので、高速領域における特性に何ら支障を起たす
ことなく格別に低速領域の運転性能を高めるよう
にした無整流子電動機の電流制御回路を提供する
ものである。以下本考案を図面に基づいて説明す
る。

第５図と第６図は第３図および第４図に類して
表した本考案が適用される一実施例を示すもの
で、９ｄはサンプルホールド器、９ｅは時間設定
器である。図中第３図および第４図と同符号のも
のは同じ構成部分を示す。

かくの如く、第５図に示される回路構成のもの
は比較器９ａへの主回路電流入力をサンプルホー
ルド器９ｄを介して得るものであり、このサンプ
ルホールド器９ｄおよびサンプルホールド器９ｄ
のホールド時間設定部分としての時間設定器９ｅ
を備えてなる。ここに、サンプルホールド器９ｄ
は増幅器AP₁，AP₂と抵抗器R₁，R₂とコンデン
サC₁の電子構成部分およびアナログスイツチSW
からなり、主回路電流検出信号I_Sを得て主回路電
流検出信号I_S′を発生する。また、時間設定器９ｅ
は、同様な電子構成部分の増幅器AP₃と抵抗器
R₃，R₄とコンデンサC₂からなり、分配器６出力
の信号N_Rに基づきアナログスイツチSWを作用さ
せる信号N_R′を発生する。

つまり、サンプルホールド器９ｄは、信号
N_R′がローレベルのとき（I_S＝I_S′）の関係で信号
発生するとともに、信号N_R′がハイレベルのとき
にコンデンサC₁にチヤージされる電圧出力を主
回路電流検出信号I_S′として与えるものとなる。こ
こで、コンデンサC₁は前記ハイレベル動作前の
信号入力によりチヤージされる。なお、時間設定
器９ｅは、信号N_Rを入力して抵抗器R₃およびコ
ンデンサC₂からなる遅延回路部と増幅器AP₃およ
び抵抗器R₄からなるコンパレータ回路部を有し、
信号N_Rのパルス入力よりほぼ２倍程度パルス幅
をもつパルス出力に変換された信号N_R′を与えて
サンプルホールド回路９ｄを作用させるものとな
る。

したがつて、第６図においては、主回路電流検
出信号I_S′は主回路電流検出信号I_Sに比べて電流の
落込み部分を有せずこれを平担な値を有して与え
るものになり、このため最終的な出力の位相制御
信号S_Cを、第４図に示した立上りを有して主回路
に負電圧が発生される因となるレベル上昇が除去
されたものとすることができる。ここで、偏差信
号ΔVi′に着目するに、この信号は高速領域にお
ける運転の際の電流偏差信号と何ら変化がないも
のであることは明らかである。これは、電流制御
回路の設計時主回路電流を断続する場合にあつて
もそうではないものとして負荷転流域の場合と同
様の考え方で進め得ることを示しているといえ
る。また、主回路電流検出信号I_Sをみれば、信号
N_R′に基づく機能から第４図に示した波形にみら
れる如き立上り波形部分が改善されて例示のよう
に表されるものとすることができる。

以上説明したように本考案によれば、断続電流
領域における主回路電流が零となるまでさらには
零となつてから立上るまでの挙動は、速度制御系
を構成するための情報量として得る必要がないも
のであることに着眼し、主回路電流入力の保持機
能を有する簡便な回路構成からなる装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は無整流子電動機の速度制
御装置を示すブロツク図および回路電流検出信号
の波形図、第３図および第４図は従来例を示す要
部信号系統図およびその各部波形図、第５図およ
び第６図は本考案の一実施例を示す信号系統図お
よびその各部波形図である。 １……三相交流電源、２……順変換器、４……
逆変換器、５……同期電動機（電動機）、６……
分配器、８……速度制御回路、９……電流制御回
路、１０……主回路電流検出器、１１，１１′…
…位相制御回路、１２……切換回路、NC……速
度制御信号、I_S，I_SL，I_SH，I_S′……主回路電流検出
信号、S_C……位相制御信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電源を得て直流変換する順変換器および該
   順変換器出力を交流変換する逆変換器により駆動
   される無整流子電動機の速度制御信号と、主回路
   電流検出信号とを入力して位相制御回路を介し前
   記順変換器の直流出力電流を断続制御する無整流
   子電動機の電流制御回路において、前記順変換器
   出力を断続せしめる制御信号より前記主回路電流
   検出信号が立上るまでの時間巾を有するパルス信
   号を発生する設定器と、該設定器出力のパルス巾
   の期間だけ前記主回路電流検出信号を保持するサ
   ンプルホールド器とを設け、該サンプルホールド
   器出力を電流検出値として得るようにしたことを
   特徴とする無整流子電動機の電流制御回路。