JPH0515192A - 非可逆サイリスタレオナード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 片極性のトルクしか制御できない非可逆レオ
ナード装置では、微小トルクを制御するため、電流指令
が零付近で正負の変化をすると、制御回路に遅れが生
じ、安定な制御が阻害される。これをなくすよう改善す
る。 【構成】 電流指令が制御可能な範囲（正）か否かを判
別し、非可制御範囲（負）から可制御範囲（正）に変化
したことを検出した時点で、電流制御増幅器の積分増幅
器の出力を直流電圧相当にセットするようにしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非可逆サイリスタレオナ
ード装置の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、直流電動機を駆動するためにサ
イリスタレオナード装置が用いられることが多い。しか
も、要求されるトルクの方向が一方向の場合には、非可
逆サイリスタレオナード装置が用いられる。従来、一般
に用いられている非可逆サイリスタレオナード装置は図
３に示される。図３はその制御回路を示す構成図であ
り、１は電流設定器、２はリミッタ回路、３は電流制御
増巾器、４はゲート増巾器、５はグレエツ結線されたサ
イリスタ装置、６は電源、７は直流電動機、８は電流検
出器である。電流制御増巾器３は、加減算器31、34、比
例増巾器32、積分増巾器33から構成されている。電流設
定器１の出力である電流設定信号10は、リミッタ回路２
により（正の）片極性にリミツトされ、電流指令信号20
として電流制御増巾器３におくられる。また、電流検出
器８の出力は電流フィードバック信号80として電流制御
増巾器３に送られる。加減算器31は、電流指令信号２０
と電流フィードバック信号80とから演算誤差信号311 を
得て、比例増幅器32と積分増巾器33に与える。比例増巾
器32の出力321 と積分増巾器33の出力331 とを加減算器
34にて加算した電流制御増巾器３の出力341 はゲート点
弧位相信号としてゲート増巾器４に送られる。

【０００３】同図に示した制御回路は周知のものであり
ここでは詳細な説明は省略するが、リミッタ回路２につ
いて若干記しておく。非可逆サイリスタレオナード装置
では、電流は一方向にのみ出力可能であり、装置が出力
することが不可能な逆方向の電流指令信号20を電流制御
増巾器3 に与えることは、積分増巾器33を逆方向に飽和
させることになる。従って、非可逆サイリスタレオナー
ド装置では、電流制御増巾器3 への電流指令信号20を
（正の）片極性にリミットしておく必要があり、リミッ
タ回路20がこの機能を果たしている。図４は図３の従来
例の動作波形図であり、図中、１）は電流設定信号10、
２）は電流指令信号20、３）はサイリスタレオナード装
置の出力電流を示す。４）の実線は電流制御増巾器３内
の積分増巾器33の積分出力331 、一点鎖線は比例増巾器
32の比例出力321 、破線は積分出力331 と比例出力321
とを加算して得られる電流制御増巾器３の出力でありゲ
ート点弧位相信号である341 を示す。また、５）は直流
電動機７の電圧をしめす。図４では、電流設定信号10が
正の状態から一旦負へ変化した後、再度正へもとどった
場合を示している。

【０００４】時刻ｔ１以前は、電流設定信号10および電
流指令信号20は正であり、サイリスタ装置も正の電流を
出力している。時刻ｔ１にて電流設定信号10が正から負
へ変化すると、電流指令信号20はリミッタ回路２により
リミットされ、零となる。従って、サイリスタ装置の出
力電流も零へと変化する。出力電流が零となった時刻ｔ
２では、電流制御増巾器３内の積分増巾器33の出力は、
４）の実線に示すように、ゲート点弧位相の変化分に相
当する量だけ減少するが、出力電流が零なった後は、電
流指令信号20、電流フィーバック信号80の両方とも零で
あり、従って演算誤差信号311 も零であるため変化せず
一定値をたもつ。その後、時刻ｔ３にて電流設定信号10
が再度正に変化すると電流指令信号20も再び正となり出
力電流が流れる。この時、時刻ｔ３では積分増巾器33の
出力は時刻ｔ２と同じ値である。すなわち、積分増巾器
33の出力はサイリスタ装置の出力電流を丁度零にする値
である。従って、電流指令信号20が正となり、電流フィ
ードバック信号80との演算誤差信号311 が正となり、積
分増巾器33および比例増巾器32の出力が正方向に増加し
始めると、すぐに出力電流が流れ始めるような点弧位相
信号をゲート増巾器4 にあたえることがてきる。以上の
ように、図３の構成の制御回路にても、電流設定信号10
の正負の極性の変化に対して良好な特性を得ることがで
きる。

【０００5 】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４におい
て、時刻ｔ２と時刻ｔ３の間において何等かの理由で直
流電圧や制御回路の状態が変化した場合には、円滑な制
御ができない場合がある。例えば、負荷の変化により直
流電動機の回転数が変化したり、界磁電流が変化した場
合である。時刻ｔ２とｔ３との間で直流間電圧が変化し
た場合について図５に示す。図５はその動作波形図であ
り、図中、図４と同符合のものは同じものを示す。図５
において、５）に示すように電流設定信号10が負の期
間、時刻ｔ２とｔ３の間の時刻ｔ４にて直流電圧がＶ１
からＶ２へ変化した場合について説明する。 時刻ｔ４
にて直流電圧が変化したことにより積分増巾器33の出力
は何等の変化も受けない。時刻ｔ３に電流設定信号10の
極性が正に、もどり電流指令信号20の極性も正となり、
電流フィードバック信号80との演算誤差信号311 が正と
なり、積分増巾器33および比例増巾器32の出力331 、32
1が正方向に増加し始める。

【０００６】しかし、この時刻ｔ３の時点では積分増巾
器33の出力331 は時刻ｔ２と同じ直流電圧値Ｖ１に対し
ては即時に電流を流すことができる値であるが、直流電
圧は時刻ｔ４にてＶ２へ上昇しているため、積分増巾器
33および比例増巾器32の出力331 、321 の和、すなわち
341 が直流電圧Ｖ２に相当する値に上昇するまでは出力
電流は流れることができない。電流制御増巾器３の出力
である点弧位相信号341 が直流電圧Ｖ２相当になった時
点ｔ５にて初めて出力電流が流れ始める。従って、電流
設定信号10が負の期間中に直流電圧が上昇した場合に
は、図５中時刻ｔ３と時刻ｔ５の時間だけ電流の立ち上
がりが遅れることになる。この様に電流設定信号10に対
して出力電流の立ち上がりが遅れることは、とくに微小
トルクを制御しようとする場合には、安定した制御を不
可能にする。以上は電流設定信号10が負の期間中に直流
電圧が変化した場合について述べたが、同様な欠点は次
の場合にも発生する。例えば、リミッタ回路２がアナロ
グ回路で構成されている場合には、電流設定信号10の正
負の判別を正確に行うことは難しく、リミット状態にお
いても電流指令信号20にごく僅かに正または負の信号を
含みがちである。この場合には電流フィードバック信号
80が零であっても演算誤差信号311 は零とはならず、従
って積分増巾器33の積分出力331 は図４の４）に示した
ようには一定値にはならず、ゆっくりと増加または減少
するように変化してしまう。従って、直流電圧が変化し
ない場合でも時間が経てば積分増巾器33の積分出力331
は直流電圧とかけ離れた状態になり、また逆に不必要な
電流を発生させたりする。本発明は、上述した点に鑑み
て創案されたもので、その目的とするところは、出力電
流の立ち上がりが遅れたり、また逆に不必要な電流を発
生させない非可逆サイリスタレオナード装置を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、与えられた電流指令信号がサイリス
タレオナード装置が制御できる値か否かを判定する制御
可能範囲検出回路を設け、この制御可能範囲検出回路が
非可制御範囲から可制御範囲に復帰したことを検出した
時点で、電流制御増巾器３内の積分増巾器33の積分出力
331 を直流電圧相当の値に強制的にセットすることにあ
る。

【０００８】

【作用】これにより、電流設定信号10が負となり、サイ
リスタレオナード装置に制御不能な信号が加えられてい
る状態から制御可能な正の信号に変化した場合には、そ
の時点以前の制御回路内部の状態に拘らず、その時点か
ら制御を始めるのに最適な状態にセットされるため、せ
いぎょの遅れを無くすることができる。以下、本発明の
一実施例を、図面に基づいて詳述する。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す制御回路の構
成図であり、図中、図３と同符合を付したものは同じも
のを示す。図１において、21はリミッタ回路であり、電
流指令信号22を出力する。リミッタ回路21は電流設定信
号10の負の値に対してはリミッタ動作は行う必要はな
い。また、９は可制御範囲検出回路であり、サイリスタ
レオナード装置の出力電流があるか、または電流指令信
号22が正または零の時に”１”を出力し、サイリスタレ
オナード装置の出力電流が零でありかつ電流指令信号22
が負の時に”０”を出力する比較器である。100 は積分
出力セット回路であり、可制御範囲検出回路９の出力の
アツプエッジでトリガされる単安定フリップフロップ回
路101 と、このフリップフロップ回路10が出力している
間だけ閉じ直流電圧に相当する信号を積分増巾器33にセ
ツトするスイッチ回路102 とから構成されている。図２
は本発明の一実施例の動作波形を示し、２）はリミツタ
回路21の出力である電流指令信号22を示し、６）は可制
御範囲検出回路９の出力、７）は単安定フリップフロツ
プ回路101 の出力を示す。その他は図４または図５と同
符合を付したものと同じものを示す。また図２は図５と
同じく電流設定信号10が負の期間中に直流電圧が上昇し
た場合を示している。

【００１０】図２において、時刻ｔ１にて電流設定信号
10が正から負に変化し、続いて時刻ｔ２にてサイリスタ
レオナード装置の出力電流が零になると、可制御範囲検
出回路９の出力は６）に示すように”１”から”０”に
変化する。時刻ｔ４にて直流電圧がＶ１からＶ２へ変化
した後、時刻ｔ３にて電流設定信号10が正に戻り、サイ
リスタレオナード装置の制御可能な状態となると、可制
御範囲検出回路９の出力は”０”から”１”に変化し単
安定フリップフロツプ回路101 をトリガする。単安定フ
リツフロップ回路の出力パルスによりスイッチ102 がオ
ンし積分増巾器33の積分出力331 にはその時点での直流
電圧相当の信号セットされる。すなわち電流制御増巾器
３に出力であるゲート点弧位相信号341 は、サイリスタ
レオナード装置の出力電流を丁度零にする値にセットさ
れる。その後電流指令信号22と電流フィードバツク信号
80との演算誤差信号311 により、電流制御増巾器３の出
力であるゲート点弧位相信号341 が増加すれば、すぐに
出力電流が立ち上がり始める。従って、図５にて発生し
た時刻ｔ３からｔ５の期間のような電流の立ち上がりの
遅れは無くなる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
流の立ち上がりが速かになり、制御の遅れが無くなる
と、電流設定信号が正負の変化をした時とくに微小電流
を制御する場合に円滑で安定な制御が可能になる。しか
も、サイリスタレオナード装置が非可制御範囲から制御
範囲に変化する際には必ず電流制御増巾器３内の積分増
巾器33の出力を直流電圧相当の最適値にセットするた
め、非可制御範囲における制御回路の状態に拘らず常に
最適な状態から制御動作を開始できるため、極めてトラ
ンジェントの小さな制御を実現できる。なお、本実施例
では直流電流検出器をサイリスタレオナード回路の直流
出力側に置いたが、交流変流器をサイリスタレオナード
回路の交流入力側に置いても本発明の趣旨に変化はな
い、また、本実施例では三相回路にて説明したが、単相
他の多相回路にも適用できる。

【００１２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例による非可逆サイリス
タレオナード装置を示す構成図である。

【図２】図２は本実施例の各部の波形図である。

【図３】図３は従来の非可逆サイリスタレオナード装置
の一例を示す構成図である。

【図４】図４はその各部の動作波形図である。

【図５】図５は直流電動機に変化があった場合の動作波
形図である。

【００１３】

【符号の説明】

１ 電流設定器 10 電流設定信号 ２ リミッタ回路 21 リミツタ回路 20 電流指令信号 22 電流指令信号 ３ 電流制御増巾器 31 加減算器 34 加減算器 311 演算誤差信号 32 比例増巾器 321 比例出力 33 積分増巾器 331 積分出力 341 電流制御増巾器出力 ４ ゲートの増巾器 ５ サイリスタレオナード回路 ６ 電源 ７ 直流電動機 ８ 電流検出器 80 電流フィードバック信号 ９ 可制御範囲検出回路 100 積分出力セット回路 101 単安定フリップフロップ回路 102 スイツチ 1) 電流設定信号 2) 電流指令信号 3) サイリスタレオナード装置の出力電流 4) 破線は直流制御増巾器の出力、実線は積分出力、一
点鎖線は比例出力 5) 直流電圧 6) 可制御範囲検出回路の出力 7) 単安定フリップフロップ回路の出力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 グレエツ結線されたサイリスタ回路と電
   流制御増巾器を有する非可逆サイリスタレオナード装置
   において、電流指令信号について制御可能あな値か否か
   を判別する可制御範囲検出回路と、 該可制御範囲検出
   回路の出力が非可制御範囲から可制御範囲への変化を検
   出した時点で直流電圧に相当する信号を電流制御増巾器
   内の積分増巾器の出力にセットする積分出力セット回路
   とを備えたことを特徴とする非可逆サイリスタレオナー
   ド装置。