JPH04372593A - 静止レオナード装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数台の直流電動機
を速度制御する静止レオナード装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】図１４は例えば電気書院発行、「ニュー
ドライブエレクトロニクス」、昭和５７年発行、Ｐ１８
９〜Ｐ１９０に示された従来の静止レオナード装置の構
成図であり、図において、１は商用電源、２は位相制御
形整流器方式の直流電力変換器で、これが図１５に示す
ような電力半導体１１を用いた位相制御により、出力電
圧を可変にする。３は速度制御増幅器で、これが回転速
度指令発振器８の出力Ｗｒ＊　と速度フィードバック量
Ｗｒである指速発電機７の出力とを比較演算する。４は
電流制御増幅器で、これが速度制御増幅器３の出力Ｉａ
＊　としての電流指令と変流器９で検出した電流検出値
Ｉａとを比較演算し、この演算結果に従って直流電力変
換器２の出力を制御する。５，６は被制御対象の直流電
動機、１０は従来の静止レオナード装置である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、回転速
度指令発振器８から出力される速度指令の出力Ｗｒ＊　
は速度フィードバック量Ｗｒと速度制御増幅器３におい
て比較され、その比較演算結果である速度制御用の出力
である電流指令値Ｉａ＊　は、上記の電流フィードバッ
ク量である電流検出値Ｉａとともに電流制御増幅器４に
入力される。そして、ここでは電流指令値Ｉａ＊　と電
流検出値Ｉａとの比較を行い、その比較出力により、電
力変換機２が操作されて、直流電動機５，６の電機子電
流が制御される。

【０００４】また、直流電動機５，６の速度Ｎと、直流
電力変換器２の出力電圧Ｖとの間には、Ｉａを電機子電
流値、Ｒａを電機子抵抗値、Ｋを直流電動機の固有定数
値、φを磁束値、Ｒｓを配線ケーブル抵抗値とすると、
数１の関係が成立する。

【０００５】

【数１】Ｎ＝｛Ｖ−Ｉａ（Ｒａ＋Ｒｓ）｝／Ｋφ

【００
０６】従って、複数台の直流電動機５，６を速度制御す
る場合は、代表となる一台の直流電動機５に指速発電機
７を取り付け、これが出力する速度フィードバック信号
を速度検出データとして用いて制御を行っている。その
結果、直流電力変換器２から電動機５，６までの距離の
差分、すなわち、配線ケーブルの電圧ドロップ分（Ｉａ
×Ｒｓ）に応じた速度差を生じた状態で運転される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の静止レオナード
装置は以上のように構成されているので、これ一台にて
複数台の電動機を駆動する場合に、指速発電機７を取り
付けた直流電動機５の直流電力変換器２からの位置（距
離）による電圧ドロップの違いにより、起動しない直流
電動機があったり、逆に過電圧（過負荷）となる電動機
があったりするなどの課題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、例えば末端の直流電動機の起動を
スムースに実施できるとともに、他の電動機が過負荷（
過速度）になるのを防止できる静止レオナード装置を得
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる静止レ
オナード装置は、直流電力変換器の出力を受けて駆動さ
れる複数台の直流電動機と、上記直流電力変換器に接続
された上記直流電動機のうち、これらの間の配線距離が
最長および最短の二台の直流電動機の回転速度を検出す
る各一の速度検出器とを備え、これらの速度検出器の出
力にもとづいて得られる速度の最小値または最大値ある
いは平均値と回転速度指令値とを速度制御増幅器におい
て比較演算して、この演算結果を電流指令値として電流
制御増幅器へ入力するようにしたものである。

【００１０】

【作用】この発明における速度検出器は、配線距離が最
長，最短の二台の直流電動機の回転速度を検出し、これ
らの検出値に基づいて得た速度の最小値または最大値あ
るいは平均値を選択的に電流指令値と比較演算し、これ
を電流指令値として直流電力変換器に供給することで、
複数台の直流電動機を安定に運転する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１２は直流電動機６の速度を検出
する速度検出器としての指速発電機、１３は各指速発電
機７，１２が検出した速度の最大値を検出する最大値検
出回路、１４は同じく各速度の平均値を演算する平均値
演算回路、１５は同じく各速度の最小値を検出する最小
値検出回路、１６は各指速発電機７，１２の出力および
故障検出回路２１の出力や、外部指令発信器２０により
切換接点１７，１８，１９をオン，オフ動作させる信号
切替指令回路、２２，２３は電動機の保護回路、２４は
静止レオナード装置である。なお、このほかの図１４に
示したものと同一の構成部分には同一符号を付して、そ
の重複する説明を省略する。

【００１２】次に動作について説明する。まず、静止レ
オナード装置２４から直流電動機５までの配線ケーブル
の電圧ドロップが例えば定格電流で１％、直流電動機６
までの配線ケーブルの電圧ドロップが例えば５％とする
と、起動時に、５％の低速で運転した場合には、速度フ
ィードバック信号が直流電動機５に取り付けた指速発電
機７のみから得られる場合、数１よりも判るように、直
流電動機５は回転するが、配線ケーブルの電圧ドロップ
と電機子抵抗の電圧ドロップの和が印加電圧に近くなる
ので直流電動機６は回転しない。従って、低速時（外部
指令発信器２０の指令値まで）は、信号切替指令回路１
６により切替接点１９をオンにし、速度フィードバック
量として最小値を用いる。

【００１３】また、中速時には、指令発信器２０の指令
により、検出された速度の最大値，最小値，平均値のい
ずれかを選定して運転するが、高速時は、例えば直流電
力変換器２に最も近い直流電動機５の過電圧を防止する
ために、最大値または平均値による制御とするよう信号
切替指令回路１６が動作する。さらに、保護回路２２ま
たは２３が動作して、直流電動機５，６のいずれか一方
が停止した場合は、故障検出回路２１が動作し、信号切
替指令回路１６に指令を送り、接点１７を動作させて、
最大値制御に切り替える。こうすることによりトリップ
した側の直流電動機５または６に取り付けられた指速発
電機７または１２を電気的に切り離すことができる。

【００１４】なお、二台の指速発電機７，１２の出力の
差が配線ケーブルの電圧ドロップ差＋α以上生じた場合
は、信号切替指令回路１６より接点１７を動作させて、
最大値制御に切り替える。従って、指速発電機７，１２
の故障による暴走を防止できる。なお、速度制御増幅器
３から直流電力変換器２までの動作は従来と同一であり
、ここではその重複する説明を省略する。

【００１５】図２はこの発明の他の実施例を示し、図に
おいて、３２は直流電力変換器で、これが直流チョッパ
ー機能を有しバッテリー２５により直流電動機５，６の
バックアップ動作を可能にしている、。すなわち、商用
電源１が何らかの原因で停電した場合には、停電検出回
路３０がこの停電を検出して、系統切替指令回路２９に
コンタクタ２７をオン、コンタクタ２８をオフにさせる
。これにより、バッテリー２５を電源として動作する直
流電力変換器３２からなる各直流電動機５，６に電力を
供給することができる。ここで、指速発電機７，１２を
それぞれ一台ずつ設けているので、上記実施例と同様の
動作が実行される。

【００１６】なお、この実施例では、通常時において、
商用電源１の電圧は、図３にも示すように整流器２６で
整流した後、これをサイリスタなどの電力半導体１１，
ダイオードＤ１，コンデンサＣ１，インダクタＬ１から
なるチョッパー部と、ダイオードＤ２およびインダクタ
Ｌ２からなる平滑回路とにより構成された直流電力変換
器３２のチョッパー動作により交流に変換し、さらに電
力増幅を行って直流に変換した後、各直流電動機５，６
に入力される。

【００１７】図４はこの発明のまた他の実施例を示し、
直流供給形専用にするために直流電力変換器３２をチョ
ッパー回路にしたものである。この実施例では電車等の
直流電源しか得られないシステムに利用でき、従って整
流器２６が省かれる。また、指速発電機５，６を二台設
けているので、図１について述べた実施例と同様の動作
となる。

【００１８】図５はこの発明のさらに他の実施例を示す
。これは各直流電動機５，６を高精度制御するために速
度検出器として指速発電機７，１２の代わりに温度ドリ
フト等の影響を受けにくいパルス発振器３７，３８を用
い、これらのパルス発振器３７，３８が出力するパルス
列を速度検出回路３９，４０によって速度の数値に変換
し、これらを最大値検出回路１３，平均値演算回路１４
および最小値検出回路１５に入力して、上記制御を高精
度に実施するものである。このパルス列による速度検出
により、断線等の速度検出系の故障を、パルスが来なく
なったことで容易に判断できる効果も得られる。

【００１９】図６はこの発明の別の実施例を示す。これ
は零速度運転や低速運転に対応するために、速度検出器
として指速発電機７，１２の代わりにレゾルバ４２，４
３を用い、レゾルバ励磁回路（一次側）４４の出力周波
数と、レゾルバ４２，４３の二次側の周波数との差にも
とづいて、速度検出回路４５，４６により速度演算し、
この演算出力で、速度制御を実施するようにしたもので
ある。

【００２０】図７はこの発明のまた別の実施例を示す。 これはアナログ制御系対応の高精度化のために、指速発
電機７，１２に代えてパルス発振器３７，３８を用い、
その出力を周波数／電圧変換器４８，４９に入力し、ア
ナログ量に変換して、速度制御をするようにしたもので
ある。

【００２１】なお、図８は図２および図５について説明
した各実施例を組合せたものであり、直流電力変換器３
２に直流チョッパー機能を持たせ、各直流電動機５，６
の速度をパルス発振器３８，３９の出力にもとづいて検
出したものである。また、図９は図２および図６につい
て説明した実施例を組合せたものであり、直流電力変換
器３２に直流チョッパー機能を持たせ、各直流電動機５
，６の速度をレゾルバ４２，４３を用いて検出する。

【００２２】さらに、図１０は図２および図７の各実施
例を組合せたものであり、直流電力変換器３２に直流チ
ョッパー機能を持たせ、直流電動機５，６の速度を、パ
ルス発振器３８，３９の出力を周波数／電圧変換して得
るようにしたものである。またさらに、図１１のように
図４および図５の各実施例を組合せれば、直流電動機５
，６の速度をパルス発振器３７，３８の出力パルスによ
り検出し、これによりチョッパー回路とした直流電力変
換器３２を制御することができる。

【００２３】また、図１２のように図４および図６の実
施例を組合せれば、直流電動機５，６の速度をレゾルバ
４２，４３により検出し、これによりチョッパー回路と
した直流電力変換器３２を制御することができる。加え
て、図１３のように図４および図７の実施例を組合わせ
れば、直流電動機５，６の速度をパルス発振器３７，３
８で検出し、これを周波数／電圧変換して、チョッパー
回路の直流電力変換器３２を制御することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば直流電
力変換器の出力を受けて駆動される複数台の直流電動機
と、上記直流電力変換器に接続された上記直流電動機の
うち、これらの間の配線距離が最長および最短の二台の
直流電動機の回転速度を検出する各一の速度検出器とを
備え、これらの速度検出器の出力にもとづいて得られる
速度の最小値または最大値あるいは平均値と回転速度指
令値とを速度制御増幅器において比較演算して、この演
算結果を電流指令値として電流制御増幅器へ入力するよ
うに構成したので、各直流電動機に回転速度に応じて回
転検出値の最大値，最小値または平均値による制御を選
択的に実施させることができ、従って、複数台の直流電
動機を確実に回転させることができるとともに、過負荷
運転を防止できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による静止レオナード装置
を示す構成図である。

【図２】この発明の他の実施例による静止レオナード装
置を示す構成図である。

【図３】図２におけるブロック要部の詳細を示す回路図
である。

【図４】この発明のまた他の実施例による静止レオナー
ド装置を示す構成図である。

【図５】この発明のさらに他の実施例による静止レオナ
ード装置を示す構成図である。

【図６】この発明の別の実施例による静止レオナード装
置を示す構成図である。

【図７】この発明のまた別の実施例による静止レオナー
ド装置を示す構成図である。

【図８】図２および図５の実施例を組合わせたものを示
す構成図である。

【図９】図２および図６の実施例を組合わせたものを示
す構成図である。

【図１０】図２および図７の実施例を組合わせたものを
示す構成図である。

【図１１】図４および図５の実施例を組合わせたものを
示す構成図である。

【図１２】図４および図６の実施例を組合わせたものを
示す構成図である。

【図１３】図４および図７の実施例を組合わせたものを
示す構成図である。

【図１４】従来の静止レオナード装置を示す構成図であ
る。

【図１５】図１４における直流電力変換器の詳細を示す
回路図である。

【符号の説明】

１　　商用電源 ２　　直流電力変換器 ３　　速度制御増幅器 ４　　電流制御増幅器 ５　　直流電動機 ６　　直流電動機 ７　　指速発電機（速度検出器） １２　　指速発電機（速度検出器）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　商用電源からの交流電力を直流電力に
   変換し、または直流電源からの直流電力を交流変換して
   増幅した後直流電力に変換する直流電力変換器と、該直
   流電力変換器の出力を電流指令値に従って制御する電流
   制御増幅器と、上記直流電力変換器の出力を受けて駆動
   される複数台の直流電動機と、上記直流電力変換器に接
   続された上記直流電動機のうち、これらの間の配線距離
   が最長および最短の二台の直流電動機の回転速度を検出
   する各一の速度検出器と、これらの速度検出器の出力に
   もとづいて得られる速度の最小値または最大値あるいは
   平均値と回転速度指令値とを比較演算して、この演算結
   果を上記電流指令値として上記電流制御増幅器に入力す
   る速度制御増幅器とを備えた静止レオナード装置。