JPH0412685A

JPH0412685A - 電動機制御装置

Info

Publication number: JPH0412685A
Application number: JP2336994A
Authority: JP
Inventors: John C Merrison; ジョン　シー．メリソン; Robert J Delange; ロバート　ジェイ．デラング; Timothy M Rowan; ティモシィ　エム．ロワン
Original assignee: Allen Bradley Co LLC
Current assignee: Allen Bradley Co LLC
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-01-17
Also published as: AU626474B2; KR910019312A; EP0453632B1; DE69021195D1; EP0453632A3; MX173436B; KR100243339B1; DE69021195T2; US4978897A; EP0453632A2; BR9006541A; AU6585490A; CA2029310C; CA2029310A1

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」本発明は、交流電動機への電力供給を制御するためのシ
ステムに関するものであり、更に詳細には、特に電動機
を停止させるように電力供給を制御するためのシステム
に関するものである。

「従来の技術」従来の電動機制御装置は、電動機の固定子巻線を交流電
源ラインへつなぐサイリスクを含んでいる。三相電動機
においては、通常各交流位相ラインが、トライアックま
たは互いに逆方向に接続されたシリコン制御整流器（Ｓ
ＣＲ）対によって構成されたサイリスクスイッチによっ
て、電動機内の個別巻線へつながれている。制御装置内
の回路が、供給ライン電圧の各半サイクル中でサイリス
タをトリガするための適切な時点を決定する。サイリス
クスイッチは、各供給ライン上の電圧の位相関係によっ
て決定される順にトリガされる。この順序はすべてのサ
イリスクスイッチがトリガされた後に再び最初に戻るよ
うに循環し、その過程が同じ順序で繰り返されて再トリ
ガが行われるようになっている。サイリスタは−Ｈトリ
ガされると、それはそこを流れる交流電流が零になるま
で導通状態に留まり、更に導通させるためには、その零
交差点において再トリガしなければならない。

スイッチのトリガ時点を零交差点に相対的に調節するこ
とにより、スイッチが導通している時間間隔を変化させ
ることができ、電動機へ供給される電圧量を制御するこ
とができる。

従来の電動機制御装置は、電動機の始動時にはサイリス
クスイッチのトリガ時点を変えて、電圧を徐々に増加さ
せることを行う。その場合、スイッチは最初は各電圧半
サイクル中の比較的遅い時点でトリガされ、スイッチが
ほんの短い間だけ導通するようにされる。トリガ時点は
その後しだいに各半サイクル中で早められ、サイリスク
スイッチがより長い時間導通するようにせられ、電動機
に対してより大きい電圧を供給するようにせられ、つい
には電動機がその最高速回転に達する。

これらの電動機制御装置は、しばしばそれを停止させる
ためのブレーキングの機構を備えていない。基本的な制
御装置では、電動機を停止させるという運転者の入力に
応答して、単に電力を切断して電動機が摩擦の力で減速
して停止するにまかせる方式が採られている。もし、電
動機がかなり大きい慣性を持った機械的負荷へつながれ
ていれば、その電動機と負荷とは電力が切断された後も
しばらくの間回りを続けることになる。電動機の数多く
の工業的応用においては、駆動される装置の便利なまた
効率的な使用のために、この引き続いた運動をできる限
り早く停止させることが重要である。単に電動機を自然
に停止するにまかせることでは満足できない。このため
に、機械的なブレーキが装置に接続されて、電力が切断
された時に結合させることが行われる。

別のやり方として、場合によっては、ブレーキ作用を与
えるために、交流電動機の固定子巻線へ直流電流を流す
ことが行われる。交流電動機に電気的ブレーキングを与
えるためには、回転子の回転の方向と逆方向にトルクを
発生させる必要がある。このトルクを以下では“負の電
動機トルク”と呼ぶ。従来技術の直流電流注入法では、
このトルクは、固定子巻線へ与えられる直流電流によっ
て発生する固定された磁界中で回転しようとする回転子
によって作り出される。回転子の磁化の回転方向は固定
子巻線を流れる直流電流による磁界方向よりも進んでい
る。回転子磁化がそれ自身を固定子磁界に揃えようとす
る傾向によって整列トルクが生じ、それが回転子に対し
てブレーキ作用を及ぼす。良く知られたように、このト
ルクは、固定子磁界の強さと回転子磁化との積にそれら
の間の角度の正弦を乗じたものに等しい。

更に最近では、適当な時点に交流電源から電動機へ電力
を供給することによって負の電動機トルクを作り出す停
止機構を、電動機制御装置へ組み込むことが行われるよ
うになった。電動機への電流供給が切断された後、回転
子の磁化は１ないし２秒間程度に亘って減衰してゆ（。

この期間に、回転子および付随する磁化は固定子に相対
的に回転し、固定子巻線間に“逆起電力電圧°′と呼ば
れる電圧を誘起する。この電圧は、時間に対して正弦的
に変化し、回転子磁化が対応する巻線の軸と揃った時点
で零を通過する。したがって、固定子に電流が流れてい
ない状態で固定子巻線に誘起される逆起電力電圧を観察
することで回転子の磁化の方向が分かる。

逆起電力電圧はまた、もし固定子コイルに電流が供給さ
れていれば、回転子磁化と固定子磁界の方向との間の角
度を示す。従って、ブレーキングトルクを発生させるた
めに、固定子巻線へ電流パルスを供給すべき時点を固定
子巻線間に現れる逆起電力電圧波形から決定することが
できる。特に、回転子磁化が固定子電流によって作られ
る磁界の方向より進んでいる時に、固定子巻線を通って
電流パルスが与えられることにより、ブレーキング効果
が得られる。その場合、交流電流の供給によって発生す
る整列１ルクは、回転子の回転と逆方向にあって、それ
によってブレーキングトルクが発生する。

従来の三相電動機制御装置は、電動機の一つの固定子巻
線両端間の逆起電力電圧を検出するようになっている。

検出される逆起電力電圧と、他の二つの固定子巻線へ電
力供給している位相間の供給電圧とが逆極性の場合に、
他の二つの固定子巻線へ電力が供給される。従来の停止
機構では、電動機を停止させるのに十分な与えられた期
間、固定子巻線の同じ組に対して電流供給が行われるよ
うになっている。米国特許第４，８３３，３８６号には
この方法の詳細について述べられている。

電動機が、その最高速度の約ｌＯ％にまで減速すると、
他の二つの巻線へ送られていた電流は、しばしば正の電
動機トルクを発生することがある。

そのような正の電動機トルクは短期間、電動機の回転子
を加速し、停止時間をわずかに長引かせる。

それにも拘らず、この機構は、単に電力を切断する方式
に比べて、電動機をより速やかに停止させる効果を持っ
ている。

ブレーキングの間における加速を避けるために、本発明
の発明人は逆起電力を検出した同じ巻線とその他の電動
機巻線の一本との間にブレーキング電流を供給すること
を行った。既に述べた方法でそうであったように、印加
すべき二つの巻線に対する供給位相間の電圧と逆極性の
逆起電力電圧の検出に応答して、電圧が供給される。こ
の後者の方法は、低速で−様な負の電動機トルクを発生
するが、高速で、すなわち例えば最高速度の９０％で、
しばしば爆発的な正の電動機トルクを発生することがあ
る。

「発明の要約」交流電動機への電力を切断し、除々に減衰する回転子中
の磁化によって生ずる逆起電力電圧を検出することによ
って、交流電動機を停止させることが行われる。検出さ
れた逆起電力電圧に応答して、回転子の運動を遮るトル
クを発生させるように、電動機へ電流を周期的に繰り返
し印加することが行われる。

特に、三相電動機はＡ、Ｂ、Ｃと名付けた三つの固定子
巻線を有する。巻線Ｃの両端に誘起される逆起電力電圧
は、三相電源からの電流が巻線Ｃへ供給されていない時
に検出される。最初は、巻線ＡとＢとを通って供給され
る電流は、これらの巻線へ電流を供給する位相間の電圧
が、検出された逆起電力電圧と逆極性の場合には、いつ
でも流れる。電動機がその最高速度近くになると、この
逆極性の条件は、交流供給電圧の数サイクルに一回だけ
発生するようになる。

速度が減衰していくと、逆極性の条件はよりしばしば発
生するようになり、巻線ＡとＢとを通る電流もよりしば
しば流れるようになる。そうして電流供給の間の間隔が
与えられた時間間隔よりも短くなると、機構の遷移が起
こり、それによって速度があらかじめ定められたレベル
以下になったことが示される。その後、巻線ＡとＢへの
電流は、対応する供給位相間の電圧が巻線Ｃ中に誘起さ
れる逆起電力電圧と逆極性である時はいつでも流れるよ
うになる。

好適実施例では、速度が更に減衰して第２のあらかじめ
定められたレベル以下になると、逆起電力電圧の如何に
関わらず、供給電圧の各サイクルにおいて電流が電動機
へ供給される。

本発明の一般的な目的は、変化する電動機の負荷による
効果を補償するように、三相電動機の速度を電気的に減
速させる方法を得ることである。

別の目的は、電動機の逆起電力を回転子の磁化の位置の
指針として利用することである。この指示に従って、負
の電動機トルクを作るために電動機へ電流を何時、そし
てどのように供給すべきかを決定することができる。

更に別の目的は、三相電動機の巻線の二つへそれらの巻
線に対する供給電圧と一つの巻線中に検出される逆起電
力とが逆極性である場合に、電流を供給するようにする
ことである。

更に別の本発明の目的は、電動機の速度の関数として、
電流を供給すべき巻線対を選択することである。

「実施例」本発明は、第１図に示された電動機制御装置２０例に関
連して説明される。交流電動機１０は三つの電動機固定
子巻線１１，１２．１３を有しており、それらはＹ型結
線で中性点１５へつながれている。矢印１９は電動機回
転子の回転方向を示している。固定子巻線１１，１２．
１３は、サイリスクスイッチモジュール１４とＡ、Ｂ、
Ｃで示した三本の供給ラインによって三相の供給電源へ
つながれている。供給ラインＡ中の交流電圧は、Ｂ供給
ライン中の電圧よりも進んでおり、またＢ供給ライン中
の電圧はＣ供給ライン中の電圧よりも進んでいる。スイ
ッチモジュール１４は逆方向に接続されたＳＣＲの三つ
の対１６，１７．１８を有している。各対中のＳＣＲは
、供給ラインＡ。

Ｂ、Ｃの一本をそれぞれ異なる固定子巻線１１゜１２１
３へつないでいる。制御されるべき電流レベルに依って
は、ＳＣＲの各対の代わりにトライアックを用いること
もできる。

ＳＣＲ対１６−１８は制御回路によって制御され、その
制御回路は、マイクロコンピュータ２１、電圧比較器２
２，５５，６５、二つの零電圧交差検出器５８，６８、
そして以下に述べるように他の部品によって相互接続さ
れた二つの差動増幅器５０．６０を含んでいる。マイク
ロコンピュータ２１は、タイマ回路、読みだし専用メモ
リ、およびランダムアクセスメモリを同じ集積回路パッ
ケージ中に含む、いくつかの市販されている型のものの
中から選ぶことができる。電動機制御装置２０の動作を
制御するプログラムは読みだし専用メモリ中に記憶され
、以下に電動機制御装置の動作に関してより詳細に説明
される。

マイクロコンピュータ２１は、三本のライン２６．２７
．２８を備えた並列出力ボートを有している。−本の出
力ライン２６は、パルス変圧器３１によって、電源ライ
ンＡ用のＳＣＲの第１の対１６のゲート端子へつながれ
ている。他のトリガ出力ライン２７と２８も、同様なパ
ルス変圧器３２と３３によって、それぞれ供給ラインＢ
（！：Ｃ用の第２と第３のＳＣＲ対１７と１８のゲート
端子へつながれている。マイクロコンピュータ２１は三
つのライン２６，２７．２８上に適切にタイミングを持
たせたサイリスクトリガパルスを発生させる。各トリガ
パルスは、対応するＳＣＲを導通状態に置くのに十分長
いだけの比較的短いパルス幅を持っている。導通状態は
そのＳＣＲを通って流れる交流電流の大きさが零になる
まで続く。

ＡとＢの位相供給ラインは別の抵抗対５１と５２によっ
て、第１の差動増幅器５０のそれぞれ反転、および非反
転入力へ、別々につながれている。非反転入力は、また
抵抗５３によって回路のアースへつながれている。帰還
抵抗５４が第１の差動増幅器５０の出力とそれの反転入
力との間につながれている。第１の差動増幅器５０の出
力は、第２の電圧比較器５５の非反転入力へつながれ、
第２の電圧比較器５５の反転入力は抵抗５６によってア
ースへつながれている。第２の電圧比較器５５の出力は
マイクロコンピュータ２１の一つの並列人力ポートライ
ンへつながれている。この入力のレベルは、ＡとＢの位
相供給ライン間の電圧ＶｚＯのアースに対する極性を示
している。

第１０差動増幅器５０の出力はまた、第１の差動増幅器
５０の電圧出力が、従って供給ラインＡとＢとの間の電
圧Ｖａｂが零ボルトを何時通過するかを検出するための
第１の零交差検出器５８へつながれている。第１の零交
差検出器５８の出力信号はマイクロコンピュータ２１の
別の入力ラインへつながれている。

抵抗６２はＣ位相供給ラインを第２の差動増幅器６０の
反転入力へつないでおり、第２の差動増幅器６０はそれ
の非反転入力を抵抗５２によってＢ位相供給ラインへつ
ないでいる。この非反転入力はまた、抵抗６３によって
回路アースへつながれている。第２の差動増幅器６０の
出力とそれの反転入力との間に帰還抵抗６４がつながれ
ている。

第２０差動増幅器６０の出力は第３の電圧比較器６５の
非反転入力へつながれ、第３の電圧比較器６５の反転入
力は抵抗６６によってアースへつながれている。第３の
電圧比較器６５の出力はマイクロコンピュータの並列入
力ポートの別のラインへつながれている。この入力のレ
ベルはＢとＣの位相供給ライン間の電圧Ｖｂｃのアース
に対する極性を示している。

更に、第２の差動増幅器６０の出力は、第２の差動増幅
器６０の電圧出力が、従って供給ラインＢとＣとの間の
電圧ｖｂｃが何時零ボルトを通過するかを検出する第２
の零交差検出器６８へつながれている。第２の零交差検
出器６８からの出力信号はまた、マイクロコンピュータ
２１の別の入力ラインへつながれている。

三つの端子４１，４２．４３は、固定子巻線１１−１３
の各りを電動機制御装置２０へつないでいる。Ｙ型につ
ながれた三つの等しい値の抵抗３４−３６が端子４１−
４３へつながれ、このＹ型結線の共通節３７が制御回路
のアースへつながれている。各抵抗３４．３５．３６の
両端電圧はそれぞれ、三つの固定子巻線１１，１２．１
３の各両端電圧に等しい。Ｙ型抵抗結線の共通１ｆ’ｆ
３７における電位は、本質的に、アース電位に等しい電
動機巻線の中性点１５における電位に等しい。

第１の比較器２２は第３の巻線１３両端の電圧を検出す
る。第３の固定子巻線端子４３と回路のアースとの間に
直列に抵抗２３と２４の対が接続されて電圧分割器を構
成している。二つの抵抗２３と２４の間の電圧分割器の
節は、第１の電圧比較器２２の非反転入力へつながれて
いる。この電圧分割器は、第３の固定子巻線電圧■。を
、第１の比較器２２と対等なレベルにまで減少させる。

この比較器２２の反転入力は直接回路アースへつながれ
ている。この比較器の出力はマイクロコンピユータ２１
の並列入力ポートラインへつながれている。

マイクロコンピュータ２１の付加的入力ポートラインは
、二つの手動押しボタンスイッチ７１と７２へつながれ
ている。これらの入力ポートラインはまた、一対のプル
アンプ抵抗７４と７６によって、電動機制御装置２０用
の正の供給電圧Ｖ十へつながれている。スイッチ７１と
７２を駆動することによって、対応するマイクロコンピ
ュータ入カラインはアースへ引き下げられる。以下に述
べるように、第１のスイッチ７１は駆動されて電動機１
０を始動させ、第２のスイッチ７２は電動機のブレーキ
ング作用を働かせる。

運転者が電動機を始動させようとする時には、スイッチ
７１を瞬間的に閉じればよく、それによってマイクロコ
ンピュータ２１に対して従来の電動機始動ソフトウェア
ルーチンを開始することを指令する。、ＳＣＲ対は、三
本の供給ライン上の電圧の位相関係に従って定められた
循環順序でトリガされる。ソフトウェアルーチンは、各
ＳＣＲ対がつながれている位相ラインＡ、Ｂ、Ｃ上の電
圧の各半サイクル中で、徐々に早い時点でＳＣＲ対１６
−１８の各々をトリガするように働く。最終的に、ＳＣ
Ｒ対の各々は、それらが順方向にバイアスされている供
給ライン電圧の本質的に半サイクル全体において導通す
るようにトリガされるようになる。このことが発生する
と、電動機はそれの最高速度へ本質的に到達したことに
なる。この後、ＳＣＲ対はそれに付随する位相電圧の本
質的に全半サイクルに亘って、導通状態へトリガされ続
ける。

運転者は電動機を単に電力を切断するよりもより速やか
に停止させるための電動機制御装置ブレーキング機構を
始動させることができる。このブレーキング機構は、特
定の時点に電動機１０へ電流パルスを供給して、負の電
動機トルクを発生させて、それによって電動機回転子を
減速させるための電磁界を発生させることを含んでいる
。このことは、１１，１２．１３の固定子巻線のうち二
つに対する瞬間的な供給電圧の極性が、逆起電力誘起電
圧の極性と逆である（すなわち、アース電位に対して、
それらの電圧の内−つが正で、他方が負である）時に、
交流電流を供給することによって達成できることが明ら
かになった。逆起電力は、回転子の時期と、回転子が低
速になる時にその磁気によって作られる回転磁界とによ
って生ずる。

ここに用いられたように、“逆起電力電圧”とパ逆起電
力誘起電圧”という用語は、供給ラインからの電力が電
動機へ供給されていない期間に、この回転する磁界によ
って電動機の巻線に誘起される電圧を意味する。

特に、第１図を参照すると、第３の固定子コイル１３両
端に誘起される逆起電力電圧■。は、電圧比較器２２に
よって検出される。この電圧比較器の出力は、本質的に
回路アース電位に対する検出された逆起電力電圧の極性
を表している。位相ラインＡとＢとの間の交流供給電圧
■１．の極性は、第２の電圧比較器５５によって検出さ
れる。検出器６０によって検出された供給電圧Ｖａｂの
各零交差の後、マイクロコンピュータ２１は二つの検出
された電圧サンプルの極性を調べる。もし極性が互いに
反対であって電動機が比較的高速度であれば、ＳＣＲ対
１６と１７は、零交差の発生から定められた遅延時間の
後、それらのゲート電極へ与えられる短いパルスによっ
てトリガされる。この遅延時間は供給電圧のほぼ半周期
までの任意の間隔に設定することができる。遅延時間が
短くなれば電動機に与えられる電流量は増大し、またブ
レーキング効果も大きくなる。ＳＣＲ対１６と１７はト
リガされると、電動機に対して交流供給電流Ｉ！ｂが零
アンペアを通過するまで電流を供給し、その零通過時点
でＳＣＲは、マイクロコンピュータ２１によって再びト
リガされるまで自動的にターンオフ状態へ入る。

電動機１０が減速すると、固定子巻線１３に誘起される
逆起電力電圧■。と供給ライン電圧Ｖａｂとの間の位相
関係は変化する。その結果、その位相ラインＡとＢに対
する第１と第２のＳＣＲ対１６と１７はよりしばしばト
リガされるようになリ、それによってブレーキング力が
増大する。第２Ａ図の波形■と■は、第１と第２の固定
子巻線１１と１２を流れる電流１ｍｌ＋を、ブレーキン
グによって除々に減速していく二つの段階で、概念的に
示したものである。ここに示されたものとは異なる他の
波形パターンもあり得ることは理解されるであろう。

電流波形Ｉで、ＳＣＨの第１と第２の対１６と１７は供
給ライン電圧ｖａｂの正の半サイクル間でたまたまトリ
ガされたものである。電動機がそれの最高運転速度の約
５０％まで減速すると、波形■に示されたように、正の
半サイクルトリガ間の負の半サイクルにおいてもしばし
ば付加的なトリガが発生するようになる。この時点で、
位相ラインＡとＢに対するＳＣＲは交流供給電圧の各第
３半サイクル毎にトリガされるようになる。この状態が
発生することは電動機速度が約５０％に減速したことを
示すことになる。

この程度の減速が起こると、マイクロコンピュータ２１
は、第１と第２のＳＣＲ対１対表６７のトリガから、位
相ＢとＣの供給ラインに対する第２と第３のＳＣＲ対１
対表７８を用いて固定子巻線１２と１３へ電動機を減速
するための電力の供給を行うことへと切り替えを行う。

第１と第２の固定子巻線１１と１２へ電力を供給し続け
ることは、場合によっては、正の電動機トルクを爆発的
に発生させることを引き起こすのであるが、固定子巻線
を変更することによってその爆発を回避することができ
る。しかし、何時箱２と第３の固定子巻線へ電力を供給
すべきかを決定するために、それらの巻線に付随する位
相ラインＢとＣの間の電圧の極性と逆起電力電圧極性と
を比較しなければならない。

引き続き電動機１０を減速してゆくことによって、第２
Ｂ図に示されたように供給ライン電圧Ｖｂｃの各サイク
ル中に、位相ラインＢとＣのＳＣＲがトリガされるよう
になる。この波形は正の半サイクル中でのトリガを示し
ているが、この後者のトリガの発生は正の半サイクルで
も、負の半サイクルでもよい。ＳＣＨ対が供給電圧の各
半サイクルでトリガされるようになると、電動機１０は
完全な停止に非常に近づいており、その後短い時間でＳ
ＣＲトリガは終了できる。これとは異なる電動機停止検
出のい（つかの方法の一つ、例えば米国特許出願第（１
７／３４３．４３９号に述べられた方法を、電動機への
電力の供給を停止すべき時点を決定するために用いるこ
ともできる。

電動機を停止させる本発明の機構は、第１図に示された
制御装置２０のマイクロコンピュータ２１用のソフトウ
ェアルーチンとして組み込まれている。第３Ａ図を共に
参照すると、このソフトウェアルーチンは、マイクワコ
ンピュータ２１がこのルーチンで使用する変数と計数器
の値を含むメモリ位置を初期化する工程１００から始ま
っている。初期化が完了すると、マイクロコンピュータ
２１は、工程１０４において第１の零交差検出器５８か
らの入力をチエツクし、位相ラインＡとＢとの間の電圧
が零交差したかどうかを決定する。

もしこの零交差が発生していなければ、プログラム実行
は、この第１の零交差検出器５８のチエツクを繰り返す
ループに入る。

この電圧交差が発生した時はいつでも、マイクロコンピ
ュータ２１は、工程１（１６において、それの間隔タイ
マの現在の値（ＴＩＭＥ）をＴＶＯと名付けたメモリ位
置ヘロードし、その零交差が発生した時刻を記憶させる
。工程１０Ｂにおいて、（第１の電圧比較器５５によっ
て検出される）ＡとＢの位相ライン間の瞬間的な電圧の
極性がマイクロコンピュータのメモリへ記憶される。工
程１１０において、記憶されている零交差時刻ＴＶＯに
一定の遅延時間が付加されて、負の電動機トルクを発生
させるためにＡとＢの位相ラインにつながるＳＣＲ対１
対表６７をトリガすべき時刻（ＴＦＩＲＥ）が決定され
る。遅延時間が短ければ、電圧の半サイクル中でより早
い時点でＳＣＲのトリガが行われ、ブレーキングも強く
なる。以前のトリガによってＳＣＲを流れる交流電流が
零まで減少し、そのＳＣＲがターンオフすることを保証
するための最小の遅延が与えられている。

この後、工程１１２において、マイクロコンビュータ２
１のタイマの値（ＴＩＭＥ）がトリガ時刻（ＴＦＩＲＥ
）と繰り返し比較される。ＳＣＲをトリガすべき時刻が
到達すると、プログラム実行は工［１１４へ進み、そこ
でマイクロコンピュータ２１は、電圧比較器２２からの
入力レベルを調べて、第３の固定子巻線１３両端に誘起
される逆起電力電圧■。の極性を検出する。逆起電力誘
起電圧の検出は時刻（ＴＦＩＲＥ）に発生して、それが
ＳＣＲのトリガの前であるので、その電圧は供給源から
の電流が電動機１０を通って流れていない時に検出され
たことになる。このことは、第３の固定子巻線１３両端
で検出される電圧が逆起電力のみによって生じており、
固定子巻線１１と１２を通って流れる供給電流Ｉ。の誘
導結合によるものではないことを保証する。

プログラム実行は工程１１６へ進み、そこでは検出され
た逆起電力電圧■。の極性が、以前に工程１０８で記憶
された位相ラインＡとＢとの間の電圧Ｖ、ｌ、の極性と
比較される。もしこれらの極性が同じであれば、すなわ
ちアース電位に対して両電圧が正であるか、あるいは両
電圧が負であれば、工程１１Ｂにおいて、マイクロコン
ピュータメモリ中の半サイクル計数器が増分される。こ
の計数器は供給電圧の半サイクルの数、従ってＳＣＲの
トリガ間の時間間隔量を表にして保持する。次にプログ
ラム実行は工程１０４へ戻り、次の供給電圧交差を待つ
。

しかし、もし検出された逆起電力電圧の極性が、位相ラ
インＡとＢとの間の電圧Ｖｍｂの極性と逆であれば、プ
ログラムの実行は工程１２０へ進む。

そこにおいて、第１と第２のＳＣＲ対１６と１７にはそ
れらのゲート電極へ、マイクロコンピュータ２１によっ
て短いパルスが、出力ライン２６と２７および変圧器３
１と３２を経由して供給されて、トリガが行われる。こ
のトリガによって対１６．１７中の順バイアスされたＳ
ＣＲは導通し、それによって第１と第２の固定子コイル
１１と１２を通して電流Ｉ。が送り込まれる。この電流
Ｉ　ａｈは電磁界を発生させ、それは回転子からの磁界
と相互作用して回転子を減速させる。特に、ＳＣＲ対１
６と１７は、この電磁界の相互作用が電動機中に負のト
ルクを発生する時にトリガされる。−旦トリガされると
、ＳＣＲは交流電流Ｉ。

が零になるまで導通状態を保つ。次にＳＣＲはターンオ
フし、再びトリガされるまでそのままとなる。

ＳＣＨのトリガに続いて、マイクロコンピュータ２１は
ＳＣＲが供給ライン電圧の第３半サイクル毎にトリガさ
れているかを決定する。この状態は、半サイクル計数器
が、工程１２２において読み出された時に値２を有して
いることによって、示される。電動機ブレーキングが開
始される時には、比較的高速度のために供給電圧の数サ
イクル毎に一回指定された電圧極性関係が発生する。従
って、工程１２２において半サイクル計数器を調べれば
、それは２よりも大きい値を有しているであろう。この
場合には、プログラム実行は工程１２４へ進み、そこに
おいて、プログラム実行が工程１０４へ戻って位相ライ
ンＡとＢとの間の電圧■１ｂの次の零交差を待ち始める
前に、半サイクル計数器が零ヘリセットされる。

ついには、電動機１０はブレーキングが始まる前の電動
機の最高速度の約５０％にまで減速する。

この時点では、第２Ａ図の波形■に示されたように、位
相ラインＡとＢの間の電圧の各第３半サイクル毎に第１
と第２のＳＣＲ対１６と１７がトリガされている。この
ことが最初に発生すると、最後に電圧■。と逆起電力電
圧■。が逆極性を有していた時以来、工程１１８での計
数器の２の増分が行われているので、工程１２２で調べ
られる半サイクル計数器の値は２に等しいであろう。工
程１２２で半サイクル計数器が２に等しくなると、プロ
グラム実行は工程１２６へ分岐し、そこで半サイクル計
数器は零ヘリセットされる。

上に述べたように第３の固定子巻線１３で検出された逆
起電力に応答して第１と第２の固定子巻線１１と１２へ
電流を供給させるようにＳＣＲをトリガすることは、高
速の電動機速度においてブレーキングの間での負のトル
クを発生させることにつながる。しかしこの電流供給に
よって、時にはより低速で正のトルクを爆発的に発生す
ることがある。従って中間速度において、更に電動機速
度を減少させるために、第２と第３の固定子巻線１２と
１３へ、ＢとＣの供給ラインから電流を供給するように
切り替えることが行われる。好適実施例では、この遷移
が行われる中間速度は、電動機の最高速度の約５０％で
ある。このおよその速度は、第１と第２のＳＣＲ対１６
と１７が供給電圧の第３半サイクル毎にトリガされるこ
とで分かる。しかし、この遷移は別の中間速度で行われ
てもよいし、またその速度の検出を別の方法で行っても
よい。例えば、マイクロコンピュータタイマ等のタイマ
を用いて５ＣＲ）リガ間隔を計測してもよい。この間隔
が与えられた長さ（例えば２５ミリ秒）以下になれば遷
移が起こるようにしてもよい。

この遷移において、プログラム実行は第３Ｂ図の工程１
３０へ進み、そこではマイクロコンピュータが第２の零
交差検出器６８からの入力をチエツクしてラインＢとＣ
の間の電圧ＶＭが零と交差する時点を検出する。これと
は別の方法として、異なる供給ライン間の電圧の位相が
一定の関係にあることから、電圧Ｖｂｅの零交差を電圧
Ｖ１１にの零交差から決定することもできる。プログラ
ムの実行は、電圧Ｖｂｔの零交差が検出されるまで工程
１３０に留まる。その後直ちにマイクロコンピュータ２
１は工程１３２−１４０を実行する。これらの工程は、
何時ＳＣＲをトリガすべきかを決定する工程１（１６−
１１４と同様のものである。

しかしこの場合の工程群は位相ラインＢとＣの間の電圧
の極性を検出して、何時筒２と第３のＳＣＲ対１対表７
８をトリガして固定子巻線１２と１３へ電流を供給すべ
きかを決定する。

工程１４２において、Ｍ（１１）Ｅと名付けられたフラ
ングをチエツクして、ブレーキングルーチンが、電動機
を停止にまで運ぶ過程の最終段階にあるかどうかが決定
される。初期には、このフラッグは零であり、プログラ
ムの実行は工程１４４へ進み、そこで逆起電力電圧■。

とＢとＣの供給ライン間の電圧ＶｂＣとの間の極性関係
が決定される。

もしこれらの極性が同じであれば、半サイクル計数器が
、供給電圧Ｖｂｃの次の零交差を待つ工程１３０へ戻る
前に、固定１４６において増分される。そうでなく、も
しそれらの極性が互いに逆であれば、プログラムの実行
は工程１４８へ進む。

プログラムの実行が進むと共に、半サイクル計数器のチ
エツクが行われる。初期には、半サイクル計数器は、５
ＣＲ）リガ間に一つ以上の半サイクルが存在するため、
１より大きい数を有しているであろう。その結果、マイ
クロコンピュータ２１によるプログラムの実行は工程１
５０へ進み、そこで半サイクル計数器は、工程１５２に
おいてＢとＣの位相ラインに対する第２と第３のＳＣＲ
対１対表７８がトリガされる前に、リセットされる。こ
れによって第２と第３の固定子巻線１２と１３へ電流が
供給され、負の電動機トルクが生み出される。特にこの
電流は、固定子巻線１２と１３へ電流Ｉｓｂが送りこま
れたのとわずかに異なる、逆の電圧極性状態検出の後の
時刻に、電動機中に電磁界を発生させる。この後者の電
流供給は、低速において回転子の回転磁界に対してより
よくタイミングを設定された電磁界を発生させる。この
結果、第２と第３の固定子巻線１２と１３への電流の供
給は、電動機停止の後半の部分においてブレーキング効
果を改善させる。

結局、電動機が最高運転速度の約３０％にまで減速する
と、トリガは供給電圧ｖｂｃの２半サイクル毎に（正の
半サイクル毎、あるいは負の半サイクル毎に）発生する
ようになる。これが起こると、半サイクル計数器は、そ
れがマイクロコンピュータ２１によって工程１４８で調
べられた場合には、値１を有することになる。この時、
プログラムは連続点火モードに入り、逆起電力極性の如
何に関わらず、第２と第３のＳＣＲ対１対表７８は毎供
給電圧サイクル内で点火される。ＳＣＲが２電圧サイク
ル毎にトリガされるようになった最初には、Ｍ（１１）
Ｅ変数が工程１５４で増分される。そして遅延タイマに
は遅延時間がロードされ、工程１５６において、電動機
にブレーキングを与えるためにどのくらい長く電力の供
給を続けるべきかの指示を開始する。次に工程１５２に
おいて位相ラインＢとＣに対する二つのＳＣＲ対１７と
１８がトリガされる。

この後、プログラム実行はいつでも、決定ブロック１４
２から連続的な点火モードの技工程１６０へ分岐し、そ
こでは逆起電力電圧に関わらず供給電圧Ｖｂｃの正の半
サイクル毎に第２と第３のＳＣＩ？対１７と１８がトリ
ガされる。正の半サイクルを選んだのは任意であって、
負の半サイクルであってもよい。このプログラム分岐の
始めにおいて、マイクロコツピユータ２１は電圧比較器
６５の出力を調べて、ＢとＣの位相ライン間の供給電圧
■、。が供給中性点またはアースに対して正であるかど
うかが決定される。もし供給電圧が正であれば、■程１
６４へ進む前に、工程１６２において第２と第３のＳＣ
Ｒ対１７と１８がトリガされる。

そうでなく、供給電圧Ｖ１．（の負の半サイクル内であ
れば、プログラム実行は工程１６０から直接工程１６４
へ進む。この時、遅延タイマがチエツクされて、ブレー
キング処理を終了すべきかが決定される。もし処理を続
けるべきであれば、マイクロコンピュータ２１によるプ
ログラム実行は工程１３０へ戻る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った、三相電動機用の制御装置の
模式図である。第２Ａ図と第２Ｂ図は、交流電力の位相ライン間の電圧
と、電動機巻線間の逆起電力電圧の波形の概念図である
。第３Ａ図と第３Ｂ図は、電動機にブレーキ作用を及ぼす
制御装置の動作を示す流れ図である。「参照番号」１０・・・電動機、１．１，１２．１３・・・固定子巻
線、１４・・・サイリスクスイッチモジュール、１５・
・・中性点、１６，１７．１８・・・ＳＣＲ対、２０・
・・電動機制御装置、２１・・・マイクロコンピュータ
、２２・・・電圧比較器、２３．２４・・・抵抗、２６
，２７゜２８・・・ライン、３１，３２．３３・・・パ
ルス変圧器、３４　３５．３６・・・抵抗、３７・・・
共通節、４１゜４２．４３・・・端子、５０・・・差動
増幅器、５１５２．５３・・・抵抗、５４・・・帰還抵
抗、５５・・・電圧比較器、５６・・・抵抗、５８・・
・零電圧交差検出器、６０・・・差動増幅器、６２．６
３・・・抵抗、６４・・・帰還抵抗、６５・・・電圧比
較器、６６・・・抵抗、６８・・・零電圧交差検出器、
７１．７２・・・手動押しボタンスイッチ、７４．７６
・・・抵抗。ＦＩＧ、　１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）三相Ａ、Ｂ、Ｃを有する交流電圧源から電力供給
を受ける第１、第２、第３の巻線を有する電動機を制御
するための装置であって、第１、第２、第３のスイッチ手段であって、前記スイッ
チ手段がトリガ信号によって導通させられたときには、
電源の三相Ａ、Ｂ、Ｃへ、第１、第２、第３の各巻線を
つなぐようになった、スイッチ手段、トリガ信号を前記スイッチ手段へ供給して、負の電動機
トルクを発生させるための手段、を含み、電動機の速度が、第１のあらかじめ定められたレベル以
上にある時に、位相ＡとＢとの間の電圧の極性が前記第
３の巻線両端に誘起される逆起電力電圧の極性と逆極性
であった場合に応答して、トリガ信号を前記第１と第２
のスイッチ手段へ供給するようになっており、電動機の速度が第１のあらかじめ定められたレベルより
小さい時に、位相ＢとＣとの間の電圧の極性が前記第３
の巻線両端に誘起される逆起電力電圧の極性と逆極性で
あった場合に応答して、トリガ信号を前記第２と第３の
スイッチ手段へ供給するようになった、装置。
（２）第１項の装置であって、更に、電動機の速度と第
１のあらかじめ定められたレベルとの関係を検出するた
めの手段を含む、装置。
（３）第３項の装置であって、前記関係を検出する手段
が、前記スイッチ手段へのトリガ供給の間の経過時間を
決定するための手段を含むような、装置。
（４）第２項の装置であって、前記関係を検出するため
の第１の手段が、前記スイッチ手段へのトリガ信号供給
の間の期間内に発生する、電源からの交流電圧の半サイ
クルの数を計数するための手段を含むような、装置。
（５）第１項の装置であって、更に、電動機の速度が第
１のあらかじめ定められたレベルよりも低速の第２のあ
らかじめ定められたレベルよりも低い時に、逆起電力電
圧の如何に関わらず、電源からの交流電圧の各サイクル
毎にトリガ信号を前記スイッチ手段の一対へ供給するた
めの第３の手段を含む、装置。
（６）第５項の装置であって、更に、電動機の速度と第
２のあらかじめ定められたレベルとの関係を検出するた
めに、前記スイッチ手段へのトリガ信号供給の間の経過
時間を決定するための手段を含む、装置。
（７）第５項の装置であって、更に、電動機の速度と第
２のあらかじめ定められたレベルとの関係を検出するた
めに、前記スイッチ手段へのトリガ信号供給間の期間内
に発生する、電源からの交流電圧の半サイクルの数を計
数するための手段を含む、装置。
（８）三相Ａ、Ｂ、Ｃを有する交流電圧源から電力供給
される第１、第２、第３の巻線を有する電動機の速度を
減速させるための装置であって、第１、第２、第３のス
イッチ手段であって、前記スイッチ手段が個別のトリガ
信号によって導通状態に励起された時に、電源の三相Ａ
、Ｂ、Ｃへ、それぞれ第１、第２、第３の巻線をつなぐ
ようになった、スイッチ手段、電動機の前記第３の巻線の両端に誘起される逆起電力電
圧の極性を検出するための第１の手段、電源の位相Ａと
Ｂとの間の電圧の極性を検出するための第２の手段、電源の位相ＢとＣとの間の電圧の極性を検出するための
第３の手段、前記第１と第２の検出手段に応答して、電動機の速度が
第１のあらかじめ定められたレベル以上の時に、位相Ａ
とＢとの間の電圧の極性が前記第３の巻線の両端に誘起
される逆起電力電圧の極性と逆極性である場合に応答し
て、前記第１と第２のスイッチ手段へトリガ信号を供給
するための、第１の手段、前記第１と第３の検出手段に応答して、電動機の速度が
第１のあらかじめ定められたレベルより小さい時に、位
相ＢとＣとの間の電圧の極性が前記第３の巻線の両端に
誘起される逆起電力電圧の極性と逆極性である場合に応
答して、前記第２と第３のスイッチ手段へトリガ信号を
供給するための、第２の手段、を含む、装置。
（９）第８項の装置であって、更に、電動機の速度が第
１のあらかじめ定められたレベル以上である時を検出す
るために、前記第１と第２のスイッチ手段へのトリガ信
号供給の間の経過時間を決定するための手段を含む、装
置。
（１０）第８項の装置であって、更に、電動機の速度が
第１のあらかじめ定められたレベル以上である時を検出
するために、前記電源の位相ＡとＢとの間の交流電圧の
半サイクルの数を計数するための手段を含む、装置。
（１１）第８項の装置であって、更に、電動機の速度が
第１のあらかじめ定められたレベルよりも低速の第２の
あらかじめ定められたレベルよりも低い時に、電源の位
相ＢとＣとの間の交流電圧の各サイクル毎に、前記第２
と第３のスイッチ手段へトリガ信号を供給するための第
３の手段を含む、装置。
（１２）第１１項の装置であって、更に、電動機の速度
が第２のあらかじめ定められたレベル以上である時を検
出するために、前記第２と第３のスイッチ手段へのトリ
ガ信号供給の間の経過時間を決定するための手段を含む
、装置。
（１３）第１１項の装置であって、更に、電動機の速度
が第２のあらかじめ定められたレベル以上である時を検
出するために、前記第２と第３のスイッチ手段へのトリ
ガ信号供給の間の期間に発生する、電源の位相ＢとＣと
の間の交流電圧の半サイクルの数を計数するための手段
を含む、装置。
（１４）第１、第２、第３のスイッチ手段によって、前
記スイッチ手段がトリガ信号によって導通状態に励起さ
れている時に、交流電圧の三つの位相Ａ、Ｂ、Ｃへそれ
ぞれつながれる第１、第２、第３の巻線を有する電動機
の速度を減速させるための方法であって、前記電動機の第３の巻線の両端に誘起される逆起電力電
圧の極性を検出すること、電源の位相ＡとＢとの間の電圧の極性を検出すること、電源の位相ＢとＣとの間の電圧の極性を検出すること、位相ＡとＢとの間の電圧の極性が第３の巻線の両端に誘
起される逆起電力電圧の極性と逆極性であり、また電動
機の速度が第１のあらかじめ定められたレベル以上であ
る時に、前記第１と第２のスイッチ手段へトリガ信号を
供給すること、位相ＢとＣとの間の電圧の極性が前記第
３の巻線の両端に誘起される逆起電力電圧の極性と逆極
性であり、また電動機の速度が第１のあらかじめ定めら
れたレベルよりも低い時に、前記第２と第３のスイッチ
手段へトリガ信号を供給すること、を含む、方法。
（１５）第１４項の方法であって、更に、電動機の速度
と第１のあらかじめ定められたレベルとの関係を検出す
るために、前記第１と第２のスイッチ手段へのトリガ信
号供給の間の経過時間を決定すること、を含む方法。
（１６）第１４項の方法であって、更に、電動機の速度
が第１のあらかじめ定められたレベルよりも低速の第２
のあらかじめ定められたレベルより低い時に、交流電圧
の各サイクル毎に、前記スイッチ手段の一対へトリガ信
号を供給すること、を含む方法。
（１７）第１４項の方法であって、更に、電動機の速度
が第１のあらかじめ定められたレベルよりも低速の第２
のあらかじめ定められたレベルよりも低い時に、位相Ｂ
とＣとの間の交流電圧の各サイクル毎に、前記第２と第
３のスイッチ手段へトリガ信号を供給すること、を含む
方法。