JPH07256147A - Controller of motor for centrifugal machine - Google Patents

Controller of motor for centrifugal machine

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JPH07256147A
JPH07256147A JP6049204A JP4920494A JPH07256147A JP H07256147 A JPH07256147 A JP H07256147A JP 6049204 A JP6049204 A JP 6049204A JP 4920494 A JP4920494 A JP 4920494A JP H07256147 A JPH07256147 A JP H07256147A
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JP
Japan
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motor
control
switching element
voltage
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP6049204A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Inaba
雅裕 稲庭
Shinji Kido
伸治 城戸
Takahiro Fujimaki
貴弘 藤巻
Shinji Watabe
伸二 渡部
Noriyasu Matsufuji
徳康 松藤
Yoshinori Hida
芳則 飛田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
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Publication of JPH07256147A publication Critical patent/JPH07256147A/en
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Abstract

PURPOSE:To smooth starting and stopping of a motor by using an AC phase control element of a controller which uses a boosting converter in order to decrease the content of higher harmonic currents for an AC power source. CONSTITUTION:This controller has the boosting converter 22 which operates to decrease the contents of the higher harmonic currents for the AC power source 21, a smoothing capacitor 24 which is charged by the boosting converter 22 and an inverter device 26 which controls voltage by pulse width modulation with this smoothing capacitor 24 as a power source. The controller is provided with a switching element 25 for controlling the charging voltage of the smoothing capacitor 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パルス幅変調方式イン
バータによって駆動制御される遠心機用モータの制御装
置の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a control device for a centrifuge motor which is driven and controlled by a pulse width modulation type inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】遠心機用インバータは、駆動するモータ
の回転数が速く、インバータ装置を構成するスイッチン
グ素子のPWM制御のためのオン・オフ制御パターンの
作成は、マイクロコンピュータによる逐次の演算処理で
は高速回転域で時間的に追いつかないため、あらかじめ
スイッチング素子のオン・オフ制御パターンを計算作成
し、これをROMに記憶させておき、クロックパルス等
で読み出す方式が用いられている。
2. Description of the Related Art An inverter for a centrifuge has a high rotational speed of a motor to be driven, and an on / off control pattern for PWM control of a switching element constituting an inverter device is not created by a sequential arithmetic processing by a microcomputer. Since it is difficult to catch up with time in the high-speed rotation range, a method is used in which an on / off control pattern of a switching element is calculated in advance, stored in a ROM, and read out by a clock pulse or the like.

【0003】また、上記のROMデータの読み出し方式
によるものでは例えばPWM制御の360度分を204
8コのデータで表現する場合モータを20万回転で回転
させるには6.9MHZ以上の周波数のクロックパルス
が必要であり、静止状態にあるモータを20万回転まで
加速・整定するには、クロックパルス発振器としては約
10KHZ〜6.9MHZの範囲で任意の周波数を出力
できるものが必要であり、フェイズロックドループ(P
LL)を用い、PLL内の電圧制御発振器の発振周波数
範囲を定めるコンデンサの容量を切り換えて用いてい
る。
Further, in the above-mentioned method of reading ROM data, for example, 360 degrees of PWM control is 204
When expressed with 8 data, a clock pulse with a frequency of 6.9 MHZ or higher is required to rotate the motor at 200,000 rotations. To accelerate and settle a stationary motor to 200,000 rotations, A pulse oscillator that can output an arbitrary frequency in the range of approximately 10 KHZ to 6.9 MHZ is required, and a phase locked loop (P
LL) is used by switching the capacity of the capacitor that determines the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator in the PLL.

【0004】また、インバータ装置を構成するスイッチ
ング素子の上アームのスイッチング素子にオン・オフ信
号を伝達するために共通な制御電源により動作するドラ
イブ回路を設け、このドライブ回路は制御電源からダイ
オード及び上アームに対向する下アームのスイッチング
素子を介して充電されるコンデンサによりエネルギーを
供給されるものでは、常に下アームのスイッチング素子
のオン・オフが必要なため、発振器のコンデンサ切換時
に過渡的に発振周波数が上昇するためROM内のオン・
オフ制御パターンに短絡防止のためのデットタイムを十
分長く設けている。
Further, a drive circuit operated by a common control power supply for transmitting an ON / OFF signal is provided to the switching element of the upper arm of the switching element which constitutes the inverter device. In the case where energy is supplied by the capacitor charged through the switching element of the lower arm that faces the arm, the switching element of the lower arm must be turned on and off at all times, so the oscillation frequency transiently changes when the capacitor of the oscillator is switched. ON in the ROM because
The off control pattern is provided with a sufficiently long dead time to prevent a short circuit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って、従来の遠心機
用モータの制御装置は、交流電源に対して高調波電流含
有量を低下させるために昇圧コンバータを用いると、こ
の昇圧コンバータにより充電される平滑用コンデンサは
電源電圧の波高値よりも高い充電電圧となるため特にモ
ータの起動時或いは減速停止時にPWM制御によるデュ
ーティが充分しぼり切れず、モータに対する印加電圧が
高く、滑らかな起動・停止が行なえないという欠点があ
った。
Therefore, in the conventional motor control device for a centrifuge, when a boost converter is used to reduce the harmonic current content with respect to the AC power source, the boost converter charges the battery. Since the smoothing capacitor has a charging voltage higher than the peak value of the power supply voltage, the duty due to PWM control cannot be fully reduced especially when the motor is started or decelerated, and the voltage applied to the motor is high, enabling smooth start / stop. It had the drawback of not having it.

【0006】またPLL内の電圧制御発振器のひとつの
コンデンサの発振周波数範囲の境界が整定回転数となる
場合、モータの加速・整定或いは減速・整定の過程で発
生する回転数のオーバシュート、アンダーシュートのた
めひとつのコンデンサの発振周波数範囲外となるため他
のコンデンサに接続を切り換える必要があり、制御が複
雑になると共に速やかな整定が行なえないという問題が
あった。
Further, when the boundary of the oscillation frequency range of one capacitor of the voltage controlled oscillator in the PLL is the settling speed, the overshooting or undershooting of the rotating speed generated during the process of acceleration / settling or deceleration / settling of the motor. Therefore, since it is out of the oscillation frequency range of one capacitor, it is necessary to switch the connection to another capacitor, which causes a problem that control becomes complicated and quick settling cannot be performed.

【0007】また、上記コンデンサの切換時に発生する
過渡的な発振周波数の変動により、ROM内のオン・オ
フ制御パターンにスイッチング素子の上・下アーム短絡
防止が起きないようデットタイムを長く設けているた
め、PWM制御の電圧利用率が低くなりモータに充分な
電圧が印加できないという欠点があった。
Further, a dead time is set to be long so as not to prevent the short circuit of the upper and lower arms of the switching element in the on / off control pattern in the ROM due to the transient fluctuation of the oscillation frequency generated when the capacitor is switched. Therefore, there is a drawback that the voltage utilization rate of the PWM control becomes low and a sufficient voltage cannot be applied to the motor.

【0008】本発明は、上記した従来技術の欠点を排除
するためになされたものであり、本発明の一つの目的
は、この種の遠心機用モータの制御装置に於てモータの
起動・停止特性を滑らかにした制御装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and one object of the present invention is to start and stop the motor in a centrifuge motor control device of this type. It is to provide a control device having smooth characteristics.

【0009】本発明の他の目的は、複数個のコンデンサ
を切り換え発振させるPLL発振器に於て、整定回転数
によらず、簡単な制御でかつ速やかな整定が期待できる
発振装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an oscillating device in a PLL oscillator which oscillates by switching a plurality of capacitors, by which simple control and quick settling can be expected regardless of the settling speed. is there.

【0010】また本発明の他の目的は、コンデンサの切
換時に発生する周波数変動のためにデットタイムを延ば
すことなくPWM制御の電圧利用率を低下させない制御
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a control device which does not reduce the voltage utilization rate of PWM control without extending the dead time due to frequency fluctuations occurring when switching capacitors.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的は、交流電源に
対して高調波電流含有量を低下させるように動作する昇
圧コンバータと、この昇圧コンバータにより充電される
平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサを電源とし
てパルス幅変調により電圧制御を行なうインバータ装置
を備えると共に、この平滑用コンデンサの充電電圧を調
節する交流位相制御素子を設けることにより達成され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide a step-up converter that operates so as to reduce the harmonic current content in an AC power source, a smoothing capacitor charged by the step-up converter, and the smoothing capacitor. This is achieved by providing an inverter device that performs voltage control by pulse width modulation using the power source as a power source and an AC phase control element that adjusts the charging voltage of the smoothing capacitor.

【0012】また、上記目的は、モータを駆動するイン
バータ装置を構成するスイッチング素子のオン・オフ制
御パターンデータが書き込まれているROMと、このR
OMのデータを周期的に読み出すために設けられたカウ
ンタと、このカウンタに発振パルスを出力するPLLに
より任意の周波数の発振パルスを出力するものに於て、
このPLL内の電圧制御発振器の発振周波数範囲を定め
る複数個のコンデンサのうちの一つをこの電圧制御発振
器に切換接続するセレクタを設け、この複数個のコンデ
ンサによる発振周波数の範囲が互いにオーバラップする
ように各コンデンサの容量を定めることにより達成され
る。
Further, the above-mentioned object is a ROM in which ON / OFF control pattern data of a switching element which constitutes an inverter device for driving a motor is written, and this ROM.
In a counter provided for periodically reading OM data and a PLL that outputs an oscillation pulse to this counter, an oscillation pulse of an arbitrary frequency is output.
A selector is provided to switch and connect one of a plurality of capacitors that define the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator in the PLL to the voltage controlled oscillator, and the ranges of the oscillation frequencies of the plurality of capacitors overlap each other. It is achieved by determining the capacitance of each capacitor.

【0013】また上記目的は、上記のスイッチング素子
の上アームの各スイッチング素子にオン・オフ信号を伝
達する共通な制御電源により動作するドライブ回路を設
け、このドライブ回路は、制御電源から対向する下アー
ムのスイッチング素子のオンにより充電されるコンデン
サのエネルギにより電源電圧を得るものに於て、下アー
ムのスイッチング素子にのみオン・オフ信号を与え、上
アームのスイッチング素子はオフ状態にならしめるオン
・オフ制御パターンをROM内に設けることにより達成
される。
A further object of the present invention is to provide a drive circuit operated by a common control power supply for transmitting an on / off signal to each switching element of the upper arm of the above switching element. In the one that obtains the power supply voltage by the energy of the capacitor charged when the switching element of the arm is turned on, the on / off signal is given only to the switching element of the lower arm, and the switching element of the upper arm is turned on. This is achieved by providing the OFF control pattern in ROM.

【0014】[0014]

【作用】上記のように構成された遠心機用モータの制御
装置は、モータが起動・停止する際の低速回転領域で
は、昇圧コンバータの動作を停止し、パルス幅変調及び
交流位相制御素子による平滑用コンデンサの充電電圧の
調整により、モータに印加される電圧を抑制し、モータ
が高速回転領域にあるときは、交流位相制御素子を導通
状態にすると共に昇圧コンバータを動作し、パルス幅変
調によりモータに印加される電圧を抑制する。
In the centrifuge motor control device configured as described above, the operation of the boost converter is stopped in the low speed rotation region when the motor is started and stopped, and the smoothing by the pulse width modulation and AC phase control element is performed. The voltage applied to the motor is suppressed by adjusting the charging voltage of the capacitor for use in the motor.When the motor is in the high-speed rotation region, the AC phase control element is turned on and the boost converter is operated, and the motor is pulse-width modulated to control the motor. Suppresses the voltage applied to.

【0015】また、本装置は整定回転数がPLL内の電
圧制御発振器の発振周波数範囲の十分内側の範囲内に加
速・整定回転数があるようなコンデンサを選択するよう
に動作する。
Further, the present apparatus operates to select a capacitor whose settling speed is within a range sufficiently inside the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator in the PLL so that the accelerating / settling speed is set.

【0016】また、本制御装置は、セレクタが電圧制御
発振器の発振周波数範囲を定めるコンデンサの接続を切
り換える動作の前後に於て、所定時間下アームのスイッ
チング素子にのみオン・オフ信号を与え、上アームのス
イッチング素子はオフ状態にならしめるように動作す
る。
Further, the present control device provides an ON / OFF signal only to the switching element of the lower arm for a predetermined time before and after the operation of the selector switching the connection of the capacitor which determines the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator, The switching element of the arm operates so as to turn it off.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の具体的実施例を以下図面に就き詳細
に説明する。本発明の具体的実施例となる図1に示すブ
ロック図に於て、21は交流電源、22は交流側はリア
クトル23を介して交流電源21に接続され、直流側は
平滑用コンデンサ24に接続される還流整流回路に、該
還流整流回路を構成する夫々の整流素子に逆方向並列に
バイポーラトランジスタIGBT、FET等のスイッチ
ング素子を接続した昇圧コンバータとなる電源用双方向
電力変換器であり、25はリアクトル23と平滑用コン
デンサの間に介して接続された平滑用コンデンサの充電
電圧を位相制御により調節するトライアック、サイリス
タ等の交流位相制御素子となるスイッチング素子であ
り、26は交流側は誘導モータ等の遠心分離用ロータ2
7を駆動するモータ28に接続され直流側は平滑用コン
デンサ24に接続される還流整流回路に、該還流整流回
路を構成する夫々の整流素子に電源用双方向電力変換器
22と同様の種類のスイッチング素子を接続したインバ
ータ装置となるモータ用双方向電力変換器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the block diagram shown in FIG. 1, which is a specific embodiment of the present invention, 21 is an AC power source, 22 is an AC side connected to an AC power source 21 via a reactor 23, and a DC side is connected to a smoothing capacitor 24. A bidirectional power converter for a power supply, which is a boost converter in which switching elements such as bipolar transistors IGBT and FET are connected in reverse parallel to respective rectifying elements constituting the freewheeling rectifier circuit. Is a switching element serving as an AC phase control element such as a triac or thyristor for adjusting the charging voltage of the smoothing capacitor connected between the reactor 23 and the smoothing capacitor by phase control, and 26 is an induction motor on the AC side. Rotor 2 for centrifugal separation
In the return rectifier circuit connected to the motor 28 for driving 7 and connected to the smoothing capacitor 24 on the direct current side, each rectifying element forming the return rectifier circuit has the same type as the bidirectional power converter 22 for power supply. It is a bidirectional power converter for a motor which serves as an inverter device to which a switching element is connected.

【0018】モータ用双方向電力変換器26のスイッチ
ング素子のPWMインバータコントロールに於て、29
は上記スイッチング素子のオン・オフのパルスパターン
を記憶しているROMであり、ROM29のデータ出力
ラインの出力データの「1」「0」の論理値がパルスパ
ターンとなっており、これらのデータはそのアドレスラ
インに接続されたカウンタ30の出力により逐次読み出
され、カウンタ30のクロックは、発振器となるPLL
パルスジェネレータ31のクロック出力により印加され
るようになっており、タイマLSI32によりPLLパ
ルスジェネレータ31のクロック出力周波数が制御され
る。33はROM29から読み出されるデータの時間不
揃いを防止し同期をかけるラッチであり、34はラッチ
33の出力論理に対応してフォトカプラ35をドライブ
するゲート・ドライバであり、フォトカプラの信号出力
によりモータ用双方向電力変換器26の6コのスイッチ
ング素子のオン・オフが制御される。平滑用コンデンサ
24の陽極制のラインを24a、陰極側のラインを24
bで示す。電源用双方向電力変換器22のスイッチング
素子のコントロールに於て、36は力率改善制御用IC
であり、このICのパルス幅制御出力は、パターン切換
器37を介してゲート・ドライバ38で増幅されフォト
カプラ39をドライブする。フォトカプラ39の信号出
力により電源用双方向電力変換器22の4コのスイッチ
ング素子のオン・オフが制御される。力率改善制御用I
C36は、電源用相方向電力変換器22がリアクトル2
3と協同して交流電源21の電圧波形に相似な高調波電
流含有量が低い電流で、モータ28が力行中に平滑用コ
ンデンサ24を一定の電圧に充電する昇圧コンバータと
なる順方向運転及び、モータ28が回生中に平滑用コン
デンサ24を放電し一定の電圧に保つ降圧コンバータと
なる逆方向運転が行なえるよう絶縁トランス等によるV
センサ40により電源電圧波形を、ホールカレントセン
サ等によるIセンサ41により電源電流波形を、更に例
えばフォトカプラ等で絶縁されたV−F,F−Vコンバ
ータの組合わせによるCVセンサ42により平滑用コン
デンサ24の充電電圧信号がセンサ入力信号として入力
されるようになっている。43はアナログスイッチであ
り、電源用双方向電力変換器22の上記の順方向運転、
逆方向運転が力率改善制御用ICの同一の制御作用によ
り行なえるよう、Iセンサ41の信号出力は、減衰器4
4により信号の大きさの切換選択ができ、CVセンサ4
2の信号出力は差動増幅器45により基準電圧源46を
基準にした引算信号との切換選択が可能となるように設
けられており、I/O LSI47の信号出力により、
パターン切換器37と連動して切換えが行なわれる。
In the PWM inverter control of the switching element of the motor bidirectional power converter 26, 29
Is a ROM that stores the ON / OFF pulse pattern of the switching element, and the logical values of “1” and “0” of the output data of the data output line of the ROM 29 are the pulse patterns. The clock of the counter 30 is sequentially read by the output of the counter 30 connected to the address line, and the clock of the counter 30 is a PLL that becomes an oscillator.
It is applied by the clock output of the pulse generator 31, and the clock output frequency of the PLL pulse generator 31 is controlled by the timer LSI 32. Reference numeral 33 is a latch that prevents time irregularity of data read from the ROM 29 and synchronizes it. Reference numeral 34 is a gate driver that drives the photocoupler 35 in accordance with the output logic of the latch 33. ON / OFF of the six switching elements of the bidirectional power converter 26 is controlled. The smoothing capacitor 24 has an anode line 24a and a cathode line 24.
Indicated by b. In controlling the switching element of the bidirectional power converter 22 for power supply, 36 is a power factor correction control IC.
The pulse width control output of this IC is amplified by the gate driver 38 via the pattern switch 37 and drives the photocoupler 39. The signal output of the photocoupler 39 controls ON / OFF of the four switching elements of the power bidirectional power converter 22. Power factor correction control I
In C36, the power-source phase-direction power converter 22 is the reactor 2
In the forward direction operation in cooperation with No. 3, a step-up converter that charges the smoothing capacitor 24 to a constant voltage while the motor 28 is running with a current having a low harmonic current content similar to the voltage waveform of the AC power supply 21. The motor 28 discharges the smoothing capacitor 24 during regeneration and serves as a step-down converter that maintains a constant voltage so that a reverse operation can be performed by a V by an insulating transformer or the like.
A power supply voltage waveform is obtained by the sensor 40, a power supply current waveform is obtained by the I sensor 41 such as a hall current sensor, and a CV sensor 42 formed by a combination of V-F and F-V converters insulated by a photo coupler or the like is used as a smoothing capacitor. The charging voltage signal of 24 is inputted as a sensor input signal. 43 is an analog switch, the above-described forward operation of the bidirectional power converter 22 for power supply,
The signal output of the I-sensor 41 is the attenuator 4 so that the reverse operation can be performed by the same control action of the power factor correction control IC.
The signal level can be switched by 4 and the CV sensor 4
The signal output of 2 is provided by the differential amplifier 45 so that it can be switched and selected from the subtraction signal based on the reference voltage source 46. By the signal output of the I / O LSI 47,
The switching is performed in conjunction with the pattern switch 37.

【0019】48は交流電源21の正・負のサイクル状
態を検出し、論理信号をパターン切換器37に出力する
電源の正・負サイクル検出器であり、49はその信号出
力をI/O LSI47に出力する交流位相制御素子2
5の位相制御のため、交流電源21の0クロス信号を出
力する0クロス回路であり、51はその信号出力をタイ
マLSI32に出力するPLLパルスジェネレータ31
等の基準クロック源となる発振器である。交流位相制御
素子25は、フォトカプラ50を介してタイマLSI3
2の信号出力によって制御される。電源コントロール回
路52は、ゲート・ドライバ34、38にドライブ電力
を供給する回路であり、双方向電力変換器22、26の
過電流、アーム短絡等の異常発生時、或いは交流電源2
1の電源投入後制御装置全体の動作準備が完了するま
で、また、その他運転中のコントロール状態の切換時に
双方向電力変換器22、26のスイッチング素子にオン
信号が加えられるのを防止するために設けてある。
Reference numeral 48 is a positive / negative cycle detector of the power source which detects the positive / negative cycle state of the AC power source 21 and outputs a logic signal to the pattern switch 37, and 49 is the I / O LSI 47 of the signal output. AC phase control element 2 for outputting to
A 0-cross circuit that outputs a 0-cross signal of the AC power supply 21 for phase control of 5 is denoted by 51. A PLL pulse generator 31 that outputs the signal output to the timer LSI 32.
It is an oscillator that serves as a reference clock source for the. The AC phase control element 25 is connected to the timer LSI 3 via the photo coupler 50.
2 signal output. The power supply control circuit 52 is a circuit that supplies drive power to the gate drivers 34 and 38, and when an abnormality such as an overcurrent of the bidirectional power converters 22 and 26 or an arm short circuit occurs, or the AC power supply 2
In order to prevent the ON signal from being applied to the switching elements of the bidirectional power converters 22 and 26 until the preparation of the operation of the entire control device is completed after the power is turned on in 1 and when the control state is switched during other operation. It is provided.

【0020】53はロータ27の回転数を検知する回転
センサ、54はロータ27の回転数を計測するためのカ
ウンタ回路であり、55はタイマLSI32,I/O
LSI47、カウンタ回路54を制御する遠心機制御用
CPUである。双方向電力変換器22、26のスイッチ
ング素子のオン・オフ制御を行なう制御手段を100で
示す。
Reference numeral 53 is a rotation sensor for detecting the rotation speed of the rotor 27, 54 is a counter circuit for measuring the rotation speed of the rotor 27, and 55 is a timer LSI 32, I / O.
It is a centrifuge control CPU that controls the LSI 47 and the counter circuit 54. Reference numeral 100 indicates a control means for performing on / off control of the switching elements of the bidirectional power converters 22 and 26.

【0021】なお、上述の如く、Vセンサ40、Iセン
サ41、CVセンサ42、フォトカプラ35、39、5
0の絶縁信号伝達手段により、電力回路となる双方向電
力変換器22、26と制御手段100の間には基準電の
絶縁が図られており、交流位相制御素子25或いは双方
向電力変換器22、26内のスイッチング素子の高速ス
イッチング動作に伴い発生するノイズにより制御手段1
00が誤動作等の影響を受けるのを防止している。更
に、交流電源21に接続される他の機器に悪影響を与え
るのを防止するため、本発明の部分的な他の実施例を示
す図2に於て、図1と同一の機能の部分には同一の番号
が符してあり、交流電源1にこれらのノイズが伝達され
るのを防止するため、リアクトル23を交流電源21の
両ラインに設け、また、コモンモードチョークコイルの
低周波用フィルタ56、同じ高周波用フィルタ57と共
通接続端を接地60に接続されたコモンモードノイズバ
イパス用コンデンサ58a、58bとノルマルモードノ
イズパイバス用コンデンサ59a、59bを用いてもよ
い。87は直列に接続された抵抗器、コンデンサから成
る交流位相制御素子のスナバ回路である。
As described above, the V sensor 40, the I sensor 41, the CV sensor 42, the photocouplers 35, 39 and 5 are used.
By the insulation signal transmission means of 0, the reference voltage is insulated between the bidirectional power converters 22 and 26, which are power circuits, and the control means 100, and the AC phase control element 25 or the bidirectional power converter 22. The control means 1 is controlled by noise generated by the high-speed switching operation of the switching elements in
00 is prevented from being affected by a malfunction or the like. Further, in order to prevent the other devices connected to the AC power source 21 from being adversely affected, in FIG. 2 showing a part of another embodiment of the present invention, parts having the same functions as those in FIG. The same reference numerals are given, in order to prevent these noises from being transmitted to the AC power supply 1, the reactor 23 is provided on both lines of the AC power supply 21, and the low frequency filter 56 of the common mode choke coil is provided. The same high-frequency filter 57 and common mode noise bypass capacitors 58a and 58b whose common connection ends are connected to the ground 60 and normal mode noise bypass capacitors 59a and 59b may be used. 87 is a snubber circuit of an AC phase control element composed of a resistor and a capacitor connected in series.

【0022】続いて本発明の動作について、図3〜図1
5を参照して説明する。なお図3〜図15に於ては、図
1と同一の機能の部分には同一の番号が符してある。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 3 to 15, parts having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0023】図5は、本発明になる遠心機用モータの制
御装置に好適なロータ27の回転数、すなわちモータ2
8の回転数の時間経過を表したグラフであり、モードI
は、ロータ27を静止状態からスローアクセルにて徐々
に加速する過程であり、このスローアクセルに対応する
ため、PWM制御のみでは滑らかな起動が行なえないた
め、PAM制御を併用する。すなわちモータ28は、交
流位相制御素子25により平滑用コンデンサ24の充電
電圧を調節するPAM制御及び双方向電力変換器26の
PWM制御により、遠心機制御用CPU55はモータ2
8を図5の曲線に沿うよう制御する。PAM制御は図6
に動作状況図を模擬的に示すように遠心機制御用CPU
55が、I/O LSI47を介して0クロス回路49
の0クロス信号60の立上がり点60aを基準信号とし
タイマLSI32に時間t1の遅延トリガ動作を行なわ
せ、更に必要に応じて時間t1を変化させ、所望の導通
角にて交流位相制御素子25にトリガ信号61を与えそ
の結果、交流電源21の電圧波形62に対して位相制御
された電流63が流れ平滑用コンデンサ24の充電電圧
が調節される。なお、トリガ信号61は、0クロス信号
60の立下がり点60bでオフする。PWM制御は、図
7の三相PWMインバータの波形の例に示すように、三
角搬送波64と正弦波信号波65から6コのスイッチン
グ素子26u、v、w、x、y、zのオン・オフパター
ンをあらかじめ求め、ROM29に記憶してあり、Eu
n66、Evn67、Ewn68は夫々スイッチング素
子26u、v、wのオン信号、逆に上下に対応するスイ
ッチング素子x,y,zのオフ信号となり、eUV6
9、eVW70、eWU71は夫々モータ28に接続さ
れる線UV、VW、WV相間に出力される電圧波形を表
わす。図7では、三角搬送波64と正弦波信号波65の
組み合わせに於て21キャリアデューティ50%の場合
を例示する。
FIG. 5 shows the number of revolutions of the rotor 27, that is, the motor 2 suitable for the control device for the motor for the centrifuge according to the present invention.
8 is a graph showing a lapse of time of the number of rotations of 8 and a mode I
Is a process of gradually accelerating the rotor 27 from a stationary state by a slow accelerator, and since it corresponds to this slow accelerator and smooth start cannot be performed only by the PWM control, the PAM control is also used. That is, the motor 28 performs the PAM control for adjusting the charging voltage of the smoothing capacitor 24 by the AC phase control element 25 and the PWM control for the bidirectional power converter 26, and the centrifuge control CPU 55 causes the motor 2 to operate.
8 is controlled along the curve of FIG. Figure 6 for PAM control
The CPU for centrifuge control
55 crosses the 0 cross circuit 49 via the I / O LSI 47.
Using the rising point 60a of the zero cross signal 60 as a reference signal, the timer LSI 32 is caused to perform a delay trigger operation at time t1, and further the time t1 is changed as necessary to trigger the AC phase control element 25 at a desired conduction angle. As a result of applying the signal 61, a current 63 whose phase is controlled with respect to the voltage waveform 62 of the AC power supply 21 flows and the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is adjusted. The trigger signal 61 is turned off at the falling point 60b of the 0-cross signal 60. As shown in the waveform example of the three-phase PWM inverter in FIG. 7, the PWM control is performed by turning on / off the switching elements 26 u, v, w, x, y, and z of the triangular carrier wave 64 and the sine wave signal wave 65. The pattern is obtained in advance and stored in the ROM 29.
n66, Evn67, and Ewn68 are the ON signals of the switching elements 26u, v, and w, respectively, and the OFF signals of the switching elements x, y, and z corresponding to the upper and lower sides, respectively, and eUV6
9, eVW70 and eWU71 represent voltage waveforms output during the lines UV, VW and WV connected to the motor 28, respectively. In FIG. 7, the case of 21 carrier duty 50% in the combination of the triangular carrier wave 64 and the sine wave signal wave 65 is illustrated.

【0024】図3を用いてPWM制御に関する制御装置
100の動作を説明すると、ROM29に記憶されてい
るデータは、ラッチ・ゲートドライバ33、34となる
例えば74HC374等のDタイプスリップフロップで
PLLパルスジェネレータ31の出力信号の反転信号7
2でCK端子で同期ラッチされフォトカプラ35をドラ
イブし、双方向電力変換器26の各スイッチング素子
u、v、w、x、y、zをオン・オフする。ROM29
のデータ出力端子O1〜O6が、図示の如くラッチ・ゲ
ートドライバ33、34の1D〜6Dに対応し更に1Q
〜6Qに対しそれらはu〜zに対応しており例えばRO
M29のO1端子が論理の「0」レベルになると、ラッ
チ・ゲートドライバ33、34の1Q端子も論理「0」
になり抵抗器80を介してLED35がオンし、スイッ
チングトランジスタuがオンする。ラッチ・ゲートドラ
イバ33、34のOC端子は、その0出力をハイインピ
ーダンスに切り換えるものであり、I/O LSI47
の出力制御線85が「Hi」の場合、ハイインピーダン
スとなり、フォトカプラは全てオフする。一例としてス
イッチング素子26uと該トランジスタのフォトカプラ
35uの間のドライブ回路は図8に示すように、スイッ
チング素子226uのエミッタEを基準電位GNDUと
する適当な電源VCCUが設けられ、フォトカプラ35
uの発光ダイオード35uに電流が流れると対向するホ
トトランジスタがオンし、ノットゲート75は抵抗器7
4のバイアスが無くなり、その出力が「Hi」レベルに
なり抵抗器76を介してトランジスタ77にベース電流
が流れ、制動抵抗78を介してスイッチング素子26u
のゲートGに電圧バイアスが加えられ該素子がオンし、
一方発光ダイオード35uの電流が消失すると、同様に
してノットゲート75の出力は「LO」レベルに反転し
トランジスタ79を介してゲートGの電荷が放電されオ
フする。ドライブ回路の部分を132で示す。ROM2
9のデータの読み出しは、例えば74HC193を3コ
カスケード接続したカウンタ30がPLLパルスジェネ
レータ31のパルス出力信号73の立ち上がりでカウン
トアップし、Q0〜Q10のカウント端子の信号出力をR
OM29のA0〜A10のアドレスラインに出力すること
によりなされ、この場合、図7で360度分のオン・オ
フパターンを2048分割し駆動するため11本のアド
レスラインを使用しており、上記のようにラッチ・ゲー
トドライバ33、34でPLLパルスジェネレータ31
のパルス信号73の立ち下がり信号72でラッチ動作を
加えるのは、ROM29のO1〜O6のPLLパルスジ
ェネレータ31のパルス信号73の立ち上がりで読み出
されるデータ読み出し出力の微妙なタイミングのずれに
より、オン・オフパターンがくずれ双方向電力変力素子
25の同一アームのスイッチング素子、例えばuとxが
同時にオンするようないわゆるアーム短絡現象が起きる
のを避けるためである。カウンタ30のCLR端子はR
OM29のデータをアドレス0から読み出すためのカウ
ントクリア端子であり、I/O LSI47の制御線8
6が「Hi」の場合、クリアされる。PLLパルスジェ
ネレータ31のパルス出力信号73は、74HC404
6等のPLL素子69によりVCOOUT端子から出力
され、UPD8253等のタイマLSI32が発振器5
1の発振出力を分周機能32aにより分周し、基準信号
70としてPLL素子69のSIN端子に出力し、一方
PLLパルスジェネレータ31のパルス出力信号73を
タイマLSI32が分周機能を32bにより分周し比較
信号71としてPLL素子69のCIN端子に出力し、
フェイズコンパレータによりエラーシグナルをPC端子
から出力し、抵抗器、コンデンサの組み合わせから成る
ローパスフィルタ81を介してVCOIN端子に電圧バ
イアスが与えられVCO82(ボルテイジコントロール
オシレータ)により発振出力として得られるようになっ
ており、基準信号70の周波数に分周機能32bの分周
比の逆数を掛けた周波数の発振出力となる。VCO82
の発振出力は、超遠心機の場合0〜200Kmin~1
範囲でモータを回転させる必要があり、望ましくは10
KHZから6.9MHZの広い範囲をカバーする必要が
あり、PLL素子69の外付けコンデンサ容量も数種類
切り換えて用い、この目的のために例えば74HC40
51等のセレクタとなるアナログマルチプレクサ83に
よりX1〜X5端子に夫々一端を接続された全体を15
1で示すコンデンサC1、C2、C3、C4、C5のう
ちの一つをX端子から選択し、PLL素子69に接続す
る。なお、コンデンサC0は、上記コンデンサの接続切
換途上でPLL素子69の発振出力が大きく変動しない
よう常時接続されるものである。
The operation of the control device 100 relating to the PWM control will be described with reference to FIG. 3. The data stored in the ROM 29 is the PLL pulse generator which is a D type slip flop such as 74HC374 which becomes the latch / gate drivers 33 and 34. Inversion signal 7 of the output signal of 31
2, the photocoupler 35 is synchronously latched by the CK terminal and drives the switching element u, v, w, x, y, z of the bidirectional power converter 26. ROM 29
Data output terminals O1 to O6 correspond to 1D to 6D of the latch gate drivers 33 and 34 as shown in FIG.
For ~ 6Q, they correspond to u ~ z, for example RO
When the O1 terminal of M29 becomes the logic "0" level, the 1Q terminals of the latch gate drivers 33 and 34 also have the logic "0".
Then, the LED 35 is turned on via the resistor 80, and the switching transistor u is turned on. The OC terminals of the latch / gate drivers 33 and 34 are for switching the 0 output to high impedance.
When the output control line 85 of is "Hi", the impedance becomes high impedance and all the photocouplers are turned off. As an example, the drive circuit between the switching element 26u and the photocoupler 35u of the transistor is provided with an appropriate power supply VCCU whose emitter E of the switching element 226u is used as the reference potential GNDU, as shown in FIG.
When a current flows through the light emitting diode 35u of u, the opposing phototransistor is turned on, and the knot gate 75 becomes the resistor 7
The bias of No. 4 disappears, the output becomes "Hi" level, the base current flows to the transistor 77 through the resistor 76, and the switching element 26u passes through the braking resistor 78.
A voltage bias is applied to the gate G of
On the other hand, when the current of the light emitting diode 35u disappears, the output of the knot gate 75 is similarly inverted to the “LO” level, the charge of the gate G is discharged through the transistor 79, and the gate G is turned off. The drive circuit portion is shown at 132. ROM2
For reading the data of 9, the counter 30 in which three 74HC193 are connected in three cascades counts up at the rising edge of the pulse output signal 73 of the PLL pulse generator 31, and the signal output of the count terminals of Q 0 to Q 10 is R
This is done by outputting to the address lines A 0 to A 10 of the OM 29. In this case, 11 address lines are used for driving by dividing the ON / OFF pattern for 360 degrees by 2048 in FIG. As shown in FIG.
The latching operation is added by the falling signal 72 of the pulse signal 73 of ON / OFF due to a slight timing shift of the data read output read at the rising of the pulse signal 73 of the PLL pulse generator 31 of the ROM 29 of O1 to O6. This is to avoid a so-called arm short-circuit phenomenon in which the pattern is broken and the switching elements of the same arm of the bidirectional power conversion element 25, for example, u and x are simultaneously turned on. The CLR terminal of the counter 30 is R
A count clear terminal for reading the data of the OM 29 from the address 0, and the control line 8 of the I / O LSI 47.
When 6 is “Hi”, it is cleared. The pulse output signal 73 of the PLL pulse generator 31 is 74HC404.
6 is output from the VCOOUT terminal by the PLL element 69, and the timer LSI 32 such as UPD8253 outputs the oscillator 5
The oscillation output of 1 is divided by the frequency dividing function 32a and output as the reference signal 70 to the SIN terminal of the PLL element 69, while the pulse output signal 73 of the PLL pulse generator 31 is divided by the timer LSI 32 by the frequency dividing function 32b. And outputs it as a comparison signal 71 to the CIN terminal of the PLL element 69,
An error signal is output from the PC terminal by the phase comparator, a voltage bias is applied to the VCOIN terminal through a low pass filter 81 composed of a combination of a resistor and a capacitor, and an oscillation output can be obtained by a VCO 82 (voltage control oscillator). Therefore, the oscillation output has a frequency obtained by multiplying the frequency of the reference signal 70 by the reciprocal of the frequency division ratio of the frequency dividing function 32b. VCO 82
In the case of an ultracentrifuge, it is necessary to rotate the motor in the range of 0 to 200 Kmin to 1 , and preferably 10
It is necessary to cover a wide range from KHZ to 6.9 MHZ, and several kinds of external capacitor capacities of the PLL element 69 are switched and used. For this purpose, for example, 74HC40
An analog multiplexer 83, which serves as a selector such as 51, connects one end to each of the X1 to X5 terminals.
One of the capacitors C1, C2, C3, C4, and C5 indicated by 1 is selected from the X terminal and connected to the PLL element 69. Note that the capacitor C0 is always connected so that the oscillation output of the PLL element 69 does not fluctuate significantly while switching the connection of the capacitor.

【0025】モードIの場合には、モータ28の回転数
は低いからパルスジェネレータ31のパルス出力信号の
周波数も低く、I/OLSI47からコンデンサ接続切
換線信号84を介してアナログマルチプレクサ83のC
SEL端子に選択信号が与えられ、最も容量の小さいコ
ンデンサC1が選択される。
In the mode I, since the rotation speed of the motor 28 is low, the frequency of the pulse output signal of the pulse generator 31 is also low, and the C of the analog multiplexer 83 from the I / OLSI 47 via the capacitor connection switching line signal 84.
A selection signal is given to the SEL terminal, and the capacitor C1 having the smallest capacitance is selected.

【0026】以上の説明のように、モードIに於ては、
交流位相制御素子25によるPAM制御とROM29に
記憶されたパルスパターンによるPWM制御によりモー
タ28への供給電力が調節されると共に、PLLパルス
ジェネレータ31により適切なすべり周波数f1がモー
タ28へ与えられ滑らかにロータ27がスローアクセル
にて徐々に加速される。なお、このモードIでは、位相
制御された電流63が流れるが、電流値が小さいため、
高調波電流の含有量は小さく他の機器への影響は問題無
い。モードIのロータ27の回転数の時間経過にモータ
28の実際の回転数を合わせるには、あらかじめ定めら
れた回転数の時間経過と現在のモータ28の回転数の差
をPID演算等で行ない、その結果から上記のタイマL
SI32の時間t1の遅延トリガ動作とPLLパルスジ
ェネレータ31によるすべり周波数f1を決める周知の
方法による。
As described above, in mode I,
The power supplied to the motor 28 is adjusted by the PAM control by the AC phase control element 25 and the PWM control by the pulse pattern stored in the ROM 29, and an appropriate slip frequency f1 is given to the motor 28 by the PLL pulse generator 31 and smoothly. The rotor 27 is gradually accelerated by the slow accelerator. In this mode I, the phase-controlled current 63 flows, but since the current value is small,
The content of harmonic current is small and there is no problem affecting other equipment. In order to match the actual rotational speed of the motor 28 with the elapsed time of the rotational speed of the rotor 27 in mode I, the difference between the elapsed time of the predetermined rotational speed and the current rotational speed of the motor 28 is calculated by PID calculation or the like. From the result, the above timer L
This is based on a well-known method of determining the slip frequency f1 by the PLL pulse generator 31 and the delay trigger operation of time SI of SI32.

【0027】次に図5のモードIIは、ロータ27を目
標整定回転数N0まで急速に加速する過程であり、図4
に示す電源用双方向電力変換器22のスイッチング素子
u、v、x、yはモードIに於ては全てオフ状態であっ
たのに対し、交流電源21に系統連係し該電源の電圧波
形に相似な電流が流れるよう昇圧コンバータとして動作
し平滑用コンデンサ24を一定の電圧に充電する順方向
運転を行なうため、以下に説明の如くオン・オフ動作と
なる。
Next, the mode II of FIG. 5 is a process of rapidly accelerating the rotor 27 to the target settling speed N0.
While the switching elements u, v, x, y of the bidirectional power converter 22 for the power supply shown in (4) were all in the off state in the mode I, they are systematically linked to the AC power supply 21 and have a voltage waveform of the power supply. Since it operates as a step-up converter so that a similar current flows and performs a forward operation in which the smoothing capacitor 24 is charged to a constant voltage, an on / off operation is performed as described below.

【0028】図4を用いて上記の制御に関する制御装置
100の動作を説明すると、力率改善制御用IC36の
O端子から昇圧コンバータとして動作するためのPWM
制御信号88がパターン切換器37に出力され、該信号
88と電源正・負サイクル検出器48の正サイクル時論
理「1」となるP端子と負サイクル時論理「1」となる
N端子の信号出力をアンドゲート89、90、91、9
2で論理積を取った信号が例えば74HC158等のデ
ータセレクタ93に出力されI/O LSI47のセレ
クト信号線94はこの場合「0」レベルに保たれるので
入力端Aの信号がY端子から論理反転して出力され、ゲ
ートドライバ38はドライブ電流制限用抵抗器95を介
してフォトカプラ39をドライブする。パターン切換器
37から電源用双方向電力変換器22のスイッチング素
子U、V、X、Yに出力されるパルスパターンを図9に
示しフォトカプラ39と該スイッチング素子のドライブ
回路は図8と同様なものとなる。なお、正サイクルは図
1に於て、交流電源のa端が高電位、b端が低電位とな
る場合を言う。
The operation of the control device 100 relating to the above control will be described with reference to FIG. 4. PWM for operating as a step-up converter from the O terminal of the power factor correction control IC 36.
The control signal 88 is output to the pattern switch 37, and the signal 88, the signal of the P terminal which becomes the logic "1" at the positive cycle of the power source positive / negative cycle detector 48 and the signal of the N terminal which becomes the logic "1" at the negative cycle. The output is AND gates 89, 90, 91, 9
The signal obtained by logical product of 2 is output to the data selector 93 such as 74HC158 and the select signal line 94 of the I / O LSI 47 is kept at "0" level in this case, so that the signal at the input terminal A is logically output from the Y terminal. Inverted and output, the gate driver 38 drives the photocoupler 39 via the drive current limiting resistor 95. The pulse pattern output from the pattern switch 37 to the switching elements U, V, X, Y of the bidirectional power converter 22 for power supply is shown in FIG. 9, and the photocoupler 39 and the drive circuit of the switching element are the same as those in FIG. Will be things. The positive cycle refers to the case where the a-terminal of the AC power supply has a high potential and the b-terminal has a low potential in FIG.

【0029】次にPWM制御信号88の生成について説
明すると、力率改善制御用IC36のコントロールIC
96は、例えば富士電機製のFA5331等を用いる例
を示すと、図10の機能ブロック図に示すように、同図
に於て同じ機能の部分には同一の番号が符してあり、V
センサ40の出力を全波整流回路97を通してV端子に
基準となる交流電源21の電圧波形が与えられ、一方I
センサ41からは全波整流回路98を通し、更に抵抗器
99、101の分圧出力となる分圧器102で分圧され
た電流フィードバック信号が例えば74HC4053等
のアナログスイッチ43のXA端子に入力されX出力端
子から出力され、CVセンサ42から平滑用コンデンサ
24の充電電圧信号がフィードバック信号としてアナロ
グスイッチ43のYA端子に入力され、Y出力端子から
出力される。CVセンサ42は抵抗器103、123に
よる平滑用コンデンサ24の分圧出力をV/Fコンバー
タ104により電圧に比例した周波数のパルス出力に変
換し、この信号をホトカプラ105で信号のグランドレ
ベルを絶縁し、V/Fコンバータ105により周波数に
比例した電圧信号に戻し、絶縁を保ちながら平滑用コン
デンサ24の電圧をアナログスイッチ43のYA端子に
出力するものである。アナログスイッチ43は上記のセ
レクト信号線94の論理レベルが「0」であるため信号
XA入力がXに信号YA入力がYに伝達される。平滑用
コンデンサ24の充電電圧が抵抗器106、107フィ
ルタコンデンサ108とOPAMP109により基準電
圧110と比較増幅され、平滑用コンデンサ24の充電
電圧が例えば交流電源21の電圧が100Vの場合17
0〜180Vに一定に保たれ、その時の電源電流は電源
電圧に相似になる。すなわち、OPAMP109による
誤差信号出力VFBが電源電圧Vと乗算器MUL111
により掛算され、この掛算出力IINに電源電流Iが等
しくなるよう抵抗器112、113コンデンサ114、
115とOPAMP116による増幅作用によりその出
力IFBが抵抗器117、コンデンサ118から成る発
振器119の鋸歯状波信号とPWM比較器120により
比較されるO端子よりPWM制御信号として出力され
る。従って、例えば交流電源21が正サイクルの場合、
電源用双方向電力変器22のスイッチング素子XがO端
子より出力されるPWM制御信号88に対応してオン・
オフすることにより、リアクトル23と平滑用コンデン
サ24を含む回路に於て昇圧コンバータが形成され、平
滑用コンデンサ24の充電電圧は、電源電圧、モータ2
6の駆動力となる負荷の大小にかかわらず一定に保た
れ、しかも電源電流は交流電源21の電源電圧と相似に
なり、高調波電流の含有量はほとんど無い。分圧器10
2によりIセンサの信号出力を分圧するのは、モータ2
8の損失により力行電流よりも回生電流の方が小さいた
め、特に回生時にコントロールIC96のI入力を大き
く取り微小な回生電流に対して電源電流波形の歪みを少
なくするためである。
Next, the generation of the PWM control signal 88 will be described. The control IC of the power factor correction control IC 36.
When an example of using FA5331 manufactured by Fuji Electric Co., Ltd. is shown as 96, as shown in the functional block diagram of FIG. 10, the parts having the same functions are designated by the same numbers, and V
The output of the sensor 40 is supplied to the V terminal through the full-wave rectification circuit 97, and the voltage waveform of the AC power supply 21 serving as a reference is given to
From the sensor 41, a full-wave rectification circuit 98 is passed, and a current feedback signal divided by a voltage divider 102, which is a voltage division output of the resistors 99 and 101, is input to an XA terminal of an analog switch 43 such as 74HC4053, and X is input. The charging voltage signal of the smoothing capacitor 24 is output from the output terminal, is input from the CV sensor 42 to the YA terminal of the analog switch 43 as a feedback signal, and is output from the Y output terminal. The CV sensor 42 converts the voltage-divided output of the smoothing capacitor 24 by the resistors 103 and 123 into a pulse output having a frequency proportional to the voltage by the V / F converter 104, and isolates this signal at the ground level of the signal by the photocoupler 105. , V / F converter 105 restores the voltage signal proportional to the frequency, and outputs the voltage of the smoothing capacitor 24 to the YA terminal of the analog switch 43 while maintaining insulation. In the analog switch 43, the signal XA input is transmitted to X and the signal YA input is transmitted to Y because the logic level of the select signal line 94 is “0”. The charging voltage of the smoothing capacitor 24 is compared and amplified with the reference voltage 110 by the resistors 106 and 107, the filter capacitor 108 and the OPAMP 109, and the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is, for example, 17 when the voltage of the AC power supply 21 is 100V.
It is kept constant at 0 to 180 V, and the power supply current at that time becomes similar to the power supply voltage. That is, the error signal output VFB from the OPAMP 109 is equal to the power supply voltage V and the multiplier MUL111.
Is multiplied by the resistor 112, the capacitor 114, the resistor 112, the capacitor 114,
The output IFB is output as a PWM control signal from the O terminal which is compared by the PWM comparator 120 with the sawtooth wave signal of the oscillator 119 including the resistor 117 and the capacitor 118 due to the amplification action of 115 and the OPAMP 116. Therefore, for example, when the AC power supply 21 has a positive cycle,
The switching element X of the bidirectional power transformer 22 for power supply is turned on in response to the PWM control signal 88 output from the O terminal.
When turned off, a boost converter is formed in the circuit including the reactor 23 and the smoothing capacitor 24, and the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is the power supply voltage, the motor 2
It is kept constant regardless of the magnitude of the load that becomes the driving force of No. 6, the power supply current is similar to the power supply voltage of the AC power supply 21, and there is almost no content of harmonic current. Voltage divider 10
It is the motor 2 that divides the signal output of the I sensor by 2
This is because the regenerative current is smaller than the power running current due to the loss of 8 and therefore the I input of the control IC 96 is made large during regeneration to reduce the distortion of the power supply current waveform with respect to a minute regenerative current.

【0030】なお、121はノットゲートであり、I/
O LSI47の制御信号線122の論理出力「0」に
よりデータセレクタの出力及びコントロールIC96の
動作がイネーブルとなる。
Reference numeral 121 is a knot gate, which is I /
The logic output “0” of the control signal line 122 of the OLSI 47 enables the output of the data selector and the operation of the control IC 96.

【0031】この図5のモードIIに於ては、上記の説
明の通り平滑用コンデンサ24の充電電圧は一定に保た
れるので、モータ28に対するV/f制御は図7の三相
PWMインバータの波形の例に示すように、正弦波信号
波65の振幅すなわちモータに印加される電圧のデュー
ティを段階的に換え、ROM29にブロックごとに記憶
してあるパターンの読み出しブロックを変えることによ
りV/fのVの制御を行ない、fの制御はタイマLSI
32の分周機能32bの分周比を逐次増加させると共に
PLL素子69に接続されるコンデンサC1〜C5を選
択切り換えモータ28にその回転数に対応した適切なす
べり周波数が与え目標整定回転数NOまで加速する。
In the mode II of FIG. 5, the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is kept constant as described above, so that the V / f control for the motor 28 is performed by the three-phase PWM inverter of FIG. As shown in the waveform example, the amplitude of the sine wave signal wave 65, that is, the duty of the voltage applied to the motor is changed stepwise, and the read block of the pattern stored in the ROM 29 for each block is changed to V / f. V is controlled by a timer LSI
The dividing ratio of the frequency dividing function 32b of 32 is sequentially increased, and the capacitors C1 to C5 connected to the PLL element 69 are selected and switched. The motor 28 is provided with an appropriate sliding frequency corresponding to the rotational speed thereof until the target settling rotational speed NO. To accelerate.

【0032】図11は、ROM29に記憶してあるブロ
ックの内容を示したものであり、小ブトックn0PWM
Oが最小のデューティとなりn0PWM31最大のデュ
ーティとなる32段階のVの制御を行なう例であり、一
方中ブロックn0PWMとn1PWMの違いは図7の三
角搬送波64のキャリア数の違いであり、モータ28の
回転数が上昇すつに従い双方向電力変換器26のスイッ
チング素子のスイッチング回数が不適当に大きくなり過
ぎ、スイッチング損失に伴う素子の温度上昇を適切に管
理する必要があり、モータ28の回転数が上昇すつに従
い、三角搬送波64のキャリア数を減少させn0に対し
てn3のキャリア数は小さく設定されている。なお、n
0に対してn3は高速回転域で使用するため、デューテ
ィPWM0〜PWM31の範囲も高い部分の分割内容と
なる。小ブロックの読み出しブロックの変更は、図3の
I/O LSI47からROM29のアドレスラインの
A11〜A15ラインVSELに接続されている制御線
124により選択され、同様にして中ブロックの読み出
しブロックの変更は、アドレスラインのA16〜A18
ラインFSELに接続されている制御線125により選
択されるようになっている。
FIG. 11 shows the contents of the blocks stored in the ROM 29. The small block n0 PWM is shown in FIG.
This is an example in which V is controlled in 32 steps in which O is the minimum duty and n0PWM31 is the maximum duty, while the difference between the middle blocks n0PWM and n1PWM is the difference in the number of carriers of the triangular carrier wave 64 in FIG. As the number of rotations increases, the number of times the switching elements of the bidirectional power converter 26 are switched becomes unreasonably large, and it is necessary to properly manage the temperature rise of the elements due to the switching loss. As the number of carriers of the triangular carrier wave 64 decreases, the number of carriers of n3 is set smaller than that of n0. Note that n
Since n3 is used in the high-speed rotation range with respect to 0, the range of duty PWM0 to PWM31 is also a high division content. The change of the read block of the small block is selected by the control line 124 connected to the A11 to A15 line VSEL of the address line of the ROM 29 from the I / O LSI 47 of FIG. , A16 to A18 of address line
It is adapted to be selected by the control line 125 connected to the line FSEL.

【0033】図12は、fの制御に関しPLLパルスジ
ェネレータ31内のPLL素子69に接続される各コン
デンサC1〜C5をパラメータとしてリニアスケールの
電圧バイアスVCOINに対してVCOOUT73から
出力される周波数を対数スケールで示したものであり、
モータを静止状態から最高回転数まで加速・整定するに
は、コンデンサをC1から順にC2、C3、C4、C5
と選択・切り換えて用い、PLLパルスジェネレータ3
1の発振周波数を増加させる。また、この場合、各コン
デンサの発振周波数範囲は互いに十分オーバラップさせ
てあり、例えば、上記の最高回転数まで加速・整定する
際、C1からC3からC5の飛び飛びのコンデンサの選
択・切り換えでも可能である。例えばモータ28の制御
回転数がNaとNbの間にあればコンデンサC2を選択
しf制御に必要な周波数を出力する様子を表わしたもの
であり、例えば制御整定回転数がちょうどNbの場合に
は加速整定の際、若干の回転数のオーバシユートを伴い
目標回転数Nbに落ち着くことを考慮し、コンデンサC
2の実際にカバー可能な回転数範囲Na´〜Nb´より
もNa〜Nbが内側になるように使用範囲を限ると共
に、選択するコンデンサの接続切換時安定した周波数の
発振出力が速やかに得られるようVCOINの変化をな
るべく抑制するため互いのコンデンサのカバー可能な回
転数範囲は十分にオーバラップさせてある。コンデンサ
の選択は、I/O LSI47のコンデンサ接続切換信
号84により行なうことは前述の通りである。
FIG. 12 shows the frequency output from the VCOOUT 73 with respect to the voltage bias VCOIN of the linear scale in the logarithmic scale using the capacitors C1 to C5 connected to the PLL element 69 in the PLL pulse generator 31 as parameters for the control of f. Is shown in
In order to accelerate and settle the motor from the stationary state to the maximum number of rotations, the capacitors are placed in order from C1 to C2, C3, C4, C5.
PLL pulse generator 3
The oscillation frequency of 1 is increased. Further, in this case, the oscillation frequency ranges of the capacitors are sufficiently overlapped with each other, and for example, when accelerating and settling up to the above-described maximum rotation speed, it is possible to select and switch between the capacitors C1 to C3 to C5. is there. For example, when the control rotation speed of the motor 28 is between Na and Nb, the capacitor C2 is selected and the frequency required for f control is output. For example, when the control settling rotation speed is just Nb. At the time of acceleration settling, taking into consideration that the target rotational speed Nb is settled with some overshoot of the rotational speed, the capacitor C
2, the range of use is limited so that Na to Nb is inside the rotational speed range Na 'to Nb' that can actually be covered, and an oscillation output with a stable frequency can be promptly obtained when the connection of the selected capacitor is switched. In order to suppress the change in VCOIN as much as possible, the rotational speed ranges of the capacitors that can be covered are sufficiently overlapped. As described above, the capacitor selection is performed by the capacitor connection switching signal 84 of the I / O LSI 47.

【0034】次に図5のモードIIIは、ロータ27を
目標整定回転数N0に一定に維持する過程であり、モー
ドIIIと同様電源用双方向電力変換器22は交流電源
21に系統連係し該電源の電圧波形に相似な電流が流れ
るよう昇圧コンバータとして動作し平滑用コンデンサ2
4を一定の電圧に充電する順方向運転を行ない、例えば
N0が本遠心機の最高運転回転数であればROM29の
小ブロックは最小キャリア数最大デューティのn3PW
M31が選択されると共に、PLL素子69に接続され
るコンデンサC5が選択され高周波のfが与えられ、目
標整定回転数N0に一定にモータ28の回転数が保持さ
れるよう目標回転数N0とモータ28の現在の回転数の
差を遠心機制御用CPU55がPID演算し、その結果
からモータ28のすべり周波数f1を決定しこれに対応
したタイマLSI32の分周機能32bに分周比を指令
して制御する。
Next, the mode III in FIG. 5 is a process of keeping the rotor 27 constant at the target settling speed N0, and the bidirectional power converter 22 for power supply is system-linked to the AC power supply 21 as in the mode III. The smoothing capacitor 2 operates as a boost converter so that a current similar to the voltage waveform of the power supply flows.
4 is charged to a constant voltage, a forward operation is performed. For example, if N0 is the maximum operating speed of the centrifuge, the small block of the ROM 29 has a minimum carrier number and maximum duty of n3PW.
When M31 is selected, the capacitor C5 connected to the PLL element 69 is selected, a high frequency f is given, and the target rotation speed N0 and the motor are controlled so that the rotation speed of the motor 28 is kept constant at the target settling rotation speed N0. The CPU 55 for centrifuge control calculates PID of the current difference in the number of revolutions of the motor 28, determines the slip frequency f1 of the motor 28 from the result, and controls the frequency division function 32b of the timer LSI 32 corresponding thereto by instructing the frequency division ratio. To do.

【0035】次に図5のモードIVは、ロータ27を急
速に回生制動により急速に減速する過程であり、図4に
示す電源用双方向電力変換器22は交流電源21に系統
連係し、該電源の電圧波形に相似な電流が電源に戻るよ
う降圧コンバータとして動作し、モータ28の発電によ
る平滑用コンデンサ24の充電電圧の上昇を抑え一定の
電圧に保つ逆方向運転を行なう。図4を用いて上記の制
御に関する制御装置100の動作を説明すると、I/O
LSI47のセレクト信号線94はこの場合「1」レ
ベルに保たれるので、データセレクタ93の入力端Bの
信号がY端子から論理反転して出力されパターン切換器
37から電源用双方向電力変換器22のスイッチング素
子u、v、x、yに図13に示すパターンの信号が出力
される。
Next, mode IV in FIG. 5 is a process in which the rotor 27 is rapidly decelerated by regenerative braking, and the bidirectional power converter 22 for power supply shown in FIG. 4 is systematically linked to the AC power supply 21. The converter operates as a step-down converter so that a current similar to the voltage waveform of the power source returns to the power source, and reverse operation is performed in which a rise in the charging voltage of the smoothing capacitor 24 due to power generation of the motor 28 is suppressed and a constant voltage is maintained. The operation of the control device 100 relating to the above control will be described with reference to FIG.
In this case, since the select signal line 94 of the LSI 47 is maintained at the "1" level, the signal at the input terminal B of the data selector 93 is logically inverted and output from the Y terminal and output from the pattern switch 37 to the bidirectional power converter for power supply. The signals of the pattern shown in FIG. 13 are output to the switching elements u, v, x, y of 22.

【0036】PWM制御信号88の生成について説明す
ると、アナログスイッチ43のS入力端も「1」レベル
であるからIセンサ41からは全波整流回路98を通っ
て直接XB端子に入力された信号がX出力端子から出力
され、CVセンサ42からは平滑用コンデンサ24の充
電電圧信号を差動増幅器45により基準電圧126から
引算した信号がアナログスイッチ43のYB端子に入力
されY端子から平滑用コンデンサ24の充電電圧のフィ
ードバック信号として力率改善制御用IC36に入力さ
れ、127は差動増幅器45の中のOPAMP、12
8、129、130、131は差動増幅用抵抗器であ
り、平滑用コンデンサ24の充電電圧が上昇すると差動
増幅器45の出力電圧は低下し、図10に於て、CVセ
ンサ42の出力をここでは上記の出力と入れ換えると、
OPAMP109により基準電圧110と比較増幅さ
れ、平滑用コンデンサ24の充電電圧が例えば交流電源
21の電圧が100Vの場合、160V〜170Vに一
定に保たれ、その時の電源に戻る電流は前述と同様のコ
ントロールIC96の制御作用によりPWM制御信号8
8が出力され、従って例えば交流電源21が正サイクル
の場合、電源用双方向電力変換器22のスイッチング素
子YがコンロトールIC96のO端子から出力されるP
WM制御信号88に対応してオン・オフし、この極性の
サイクルではスイッチング素子Uがオン状態を保つか
ら、リアクトル23と平滑用コンデンサ24を含む回路
に於て降圧コンバータが形成され、平滑用コンデンサの
充電電圧は電源電圧、モータ26のロータ27を減速す
るための発電量にかかわらず一定に保たれ、しかも交流
電源21に回生される電流は電源電圧と相似になり、高
調波電流の含有量はほとんど無い。この図5のモードI
IIに於ては上記の説明の通り、平滑用コンデンサ24
の充電電圧まで双方向電力変換器26によりモータ26
の発電電圧を上昇させるためモードIIの場合と同様の
V/f制御であって負のすべり周波数f1を与え減速す
る。
The generation of the PWM control signal 88 will be described. Since the S input terminal of the analog switch 43 is also at "1" level, the signal directly input from the I sensor 41 to the XB terminal through the full wave rectifier circuit 98 is obtained. The signal output from the X output terminal, and the signal obtained by subtracting the charging voltage signal of the smoothing capacitor 24 from the reference voltage 126 by the differential amplifier 45 is input to the YB terminal of the analog switch 43 from the CV sensor 42, and the smoothing capacitor is input from the Y terminal. It is input to the power factor correction control IC 36 as a feedback signal of the charging voltage of 24, and 127 is OPAMP in the differential amplifier 45, 12
Reference numerals 8, 129, 130, and 131 denote resistors for differential amplification. When the charging voltage of the smoothing capacitor 24 increases, the output voltage of the differential amplifier 45 decreases, and the output of the CV sensor 42 in FIG. Here, if you replace the above output,
The OPAMP 109 compares and amplifies the reference voltage 110, and the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is kept constant at 160V to 170V when the voltage of the AC power supply 21 is 100V, and the current returned to the power supply at that time is the same control as described above. PWM control signal 8 by the control action of IC96
Therefore, when the AC power supply 21 is in a positive cycle, the switching element Y of the power supply bidirectional power converter 22 is output from the O terminal of the control IC 96 as P.
Since the switching element U is turned on / off in response to the WM control signal 88 and the switching element U is kept on in the cycle of this polarity, a step-down converter is formed in the circuit including the reactor 23 and the smoothing capacitor 24, and the smoothing capacitor is formed. The charging voltage is maintained constant regardless of the power supply voltage and the amount of power generation for decelerating the rotor 27 of the motor 26, and the current regenerated by the AC power supply 21 becomes similar to the power supply voltage, and the content of the harmonic current is There is almost no. Mode I of FIG.
In II, as described above, the smoothing capacitor 24
To the charging voltage of the motor 26 by the bidirectional power converter 26
The same V / f control as in the case of mode II is performed in order to increase the power generation voltage of, and a negative slip frequency f1 is applied to decelerate.

【0037】次にモードVは、モードIVのロータ27
の急減速過程のあとロータ27を回転状態から静止状態
へスローデクセルにて徐々に減速する過程であり、モー
タ26の回転数が低いため、モータ26に発電制動では
なく、直流制動により減速力を与え滑らかに停止させる
制御を行なう。従って電源用双方向電力変換器22は上
述の如くの昇圧コンバータとして動作し順方向運転を行
なっても良いし、或いは直流制動に要する電力が小さい
場合にはスイッチング素子U、V、X、Yを全てオフし
単なる前波整流器として動作させることも可能であり、
更に交流位相制御素子25により平滑用コンデンサ24
の充電電圧を調節し、ROM制御直流制動と組み合わ
せ、広範囲な制動制御を選択する。直流制動のために双
方向電力変換器26のスイッチング素子に出力されるオ
ン・オフパターンの一例を図14に示す。制動力を調節
するため三角搬送波145と比較信号146との対応を
変え適切なPWMデューティのものが任意に選択可能に
なっており、図11に於て、ROM29に記憶されてい
るBPWM0〜BPWM31の中ブロックが直流制動の
部分に当たり、32段階のデューティが選択できる。図
14では、キャリア数16、デューティ40%の場合の
例を示す。
Next, the mode V is the rotor 27 of the mode IV.
After the rapid deceleration process, the rotor 27 is gradually decelerated from the rotating state to the stationary state by the slow dexel. Since the rotation speed of the motor 26 is low, the deceleration force is applied to the motor 26 not by dynamic braking but by DC braking. Control to stop smoothly. Therefore, the power supply bidirectional power converter 22 may operate as a step-up converter as described above to perform forward operation, or if the power required for DC braking is small, the switching elements U, V, X, Y may be replaced. It is also possible to turn off all and operate as a simple front wave rectifier.
Further, a smoothing capacitor 24 is provided by the AC phase control element 25.
Adjust the charging voltage of and combine with ROM control DC braking to select a wide range of braking control. FIG. 14 shows an example of an on / off pattern output to the switching element of the bidirectional power converter 26 for DC braking. In order to adjust the braking force, the correspondence between the triangular carrier 145 and the comparison signal 146 is changed so that an appropriate PWM duty can be arbitrarily selected. In FIG. 11, BPWM0 to BPWM31 stored in the ROM 29 can be selected. The middle block hits the DC braking part, and 32 levels of duty can be selected. FIG. 14 shows an example in which the number of carriers is 16 and the duty is 40%.

【0038】なお、モードVに於ては、遠心分離する試
料の種類、分離条件によっては、図15に示すように自
然減速による減速よりも更に緩和なデクセルパターンA
のような減速曲線により減速する場合があり、この時は
前述のモードIと同様の交流位相制御素子25により平
滑用コンデンサ24の充電電圧を調節し、双方向電力変
換器26によりモータ26を駆動し、滑らかに徐々に減
速する運転方法を用いる。
In mode V, depending on the type of sample to be centrifuged and the separation conditions, as shown in FIG. 15, the dexel pattern A is more gentle than deceleration by natural deceleration.
There is a case where the motor is decelerated by a deceleration curve like the above. At this time, the charging voltage of the smoothing capacitor 24 is adjusted by the AC phase control element 25 similar to that in the mode I described above, and the bidirectional power converter 26 drives the motor 26. However, an operation method that smoothly and gradually decelerates is used.

【0039】本発明の実施例の説明では、電源用双方向
電力変換器22は単相の場合を例に取って説明したが、
三相交流の場合も同様の構成によりその機能が実現可能
なことは当業者に於ては容易に理解できよう。また、本
発明の実施例の説明では、交流位相制御素子25の場所
は、図1の132で示す位置にあっても同一の機能が実
現可能であり、また種類もトランジスタ或いはGTO等
の自己消弧能力を有する素子でも使用可能である。一
方、電源用双方向電力変換器22及び双方向電力変換器
26の還流整流回路は既変換器を構成するスイッチング
素子に構造上寄生して、或いは意図的に内蔵して設けら
れているものでも使用可能であるし、上記と同様GTO
等の自己消弧能力を有する素子でも本発明の思想の内で
使用可能であることは明らかである。
In the description of the embodiments of the present invention, the bidirectional power converter 22 for the power supply has been described by taking the case of a single phase as an example.
Those skilled in the art can easily understand that the function can be realized by the same configuration even in the case of three-phase alternating current. Further, in the description of the embodiments of the present invention, the same function can be realized even if the AC phase control element 25 is located at the position indicated by 132 in FIG. 1, and the type is self-erasing such as a transistor or GTO. It is also possible to use an element having an arc capability. On the other hand, the freewheeling rectifier circuits of the power supply bidirectional power converter 22 and the bidirectional power converter 26 may be provided parasitically or intentionally built in the switching elements constituting the existing converter. Can be used, and GTO as above
It is obvious that elements having self-extinguishing ability such as can be used within the concept of the present invention.

【0040】本発明に於て、電源用双方向電力変換器2
2及び双方向電力変換器26の上アームのスイッチング
素子U、V、u、v、wのスイッチング制御のための電
源の供給を、下アームのスイッチング素子X、Y、x、
y、zのスイッチング制御のための電源と基準電位を共
用して用いる実施例を図16に示す。図16は、双方向
電力変換器26の場合について示したものであり、図1
及び図8と同一の機能の部分には同一の番号が符してあ
り、スイッチング素子26uのドライブ回路132を例
に取り説明すると、133は平滑用コンデンサ24の陰
極ライン24bを基準電位とするドライブ回路132及
び134、135、136、137、138の共通な制
御電源となる共通電源であり、逆阻止用ダイオード13
9及びドライブ回路132の駆動電気エネルギを蓄積す
る例えばアルミ電解のコンデンサ140が直列に接続さ
れ該コンデンサ140の他端はスイッチング素子26u
のエミッタEに接続されており、ドライブ回路132の
電源VCCU、GNDUはコンデンサ140の両端に並
列に接続されている。従って、スイッチング素子26x
のオンに伴い、共通電源133からダイオード139、
コンデンサ140、スイッチング素子26xのルートで
コンデンサ140が充電され、スイッチング素子26x
のオフに従い、コンデンサ140の陰極側はフローティ
ング状態となり、スイッチング素子26xとコンプリメ
ンタリペアで動作するスイッチング素子26uのドライ
ブ回路132の駆動電気エネルギがコンデンサ140に
蓄積される。スイッチング素子26yと26v、26z
と26wについても同様であり、夫々逆阻止ダイオード
141、142、コンデンサ143、149が図示のよ
うに接続され、構成されている。なお、上記の説明の通
り、上アームのドライブ回路132、134、135は
夫々コンデンサ140、143、144の充電電荷で駆
動されるものであるから、下アームのスイッチングそ素
子6x、26y、26zが休止することなく頻繁にスイ
ッチング動作を繰り返す必要があり、図14に示した直
流制動のオン・オフパターンは上記の制約条件を満たす
工夫が加えられている。
In the present invention, the bidirectional power converter for power supply 2
2 and the power supply for switching control of the switching elements U, V, u, v, w of the upper arm of the bidirectional power converter 26, the switching elements X, Y, x, of the lower arm.
FIG. 16 shows an embodiment in which a power supply for switching control of y and z and a reference potential are used in common. FIG. 16 shows the case of the bidirectional power converter 26, and FIG.
Further, the parts having the same functions as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the drive circuit 132 of the switching element 26u will be described as an example, and 133 will be a drive in which the cathode line 24b of the smoothing capacitor 24 is used as a reference potential. A common power source serving as a common control power source for the circuits 132 and 134, 135, 136, 137, 138, and the reverse blocking diode 13
9 and a drive circuit 132, for example, an aluminum electrolytic capacitor 140 for accumulating drive electric energy is connected in series, and the other end of the capacitor 140 has a switching element 26u.
Of the drive circuit 132, and the power supplies VCCU and GNDU of the drive circuit 132 are connected in parallel to both ends of the capacitor 140. Therefore, the switching element 26x
When the power is turned on, the common power supply 133 is connected to the diode 139,
The capacitor 140 is charged along the route of the capacitor 140 and the switching element 26x, and the switching element 26x
When the switch is turned off, the cathode side of the capacitor 140 becomes a floating state, and the drive electric energy of the drive circuit 132 of the switching element 26u that operates in complementary pair with the switching element 26x is stored in the capacitor 140. Switching elements 26y, 26v, 26z
The same applies to and 26w, and reverse blocking diodes 141 and 142 and capacitors 143 and 149 are connected and configured as shown in the drawing. As described above, since the drive circuits 132, 134, 135 of the upper arm are driven by the charges charged in the capacitors 140, 143, 144, respectively, the switching circuits 6x, 26y, 26z of the lower arm are It is necessary to repeat the switching operation frequently without pausing, and the on / off pattern of the DC braking shown in FIG. 14 is devised so as to satisfy the above constraint condition.

【0041】更に、本発明に於ては、モータ28にすべ
りを与えるfの制御に関し、PLLパルスジェネレータ
31内のPLL素子69に接続されるコンデンサC1〜
C5を選択切り換える際に、過渡的にローパスフィルタ
81の時定数等によりパルス出力信号73の周波数が変
動するため、双方向電力変換器26内の例えば上アーム
のスイッチング素子26uに対向する下アームのスイッ
チング素子26xのオン・オフに関し、通常の周波数で
はアーム短絡を起こさないよう設定されたデットタイム
に不足が生じ、アーム短絡現象を起こす場合があるた
め、図17に示すようにコンデンサを切り換える際は、
切り換え直前から切り換え後のパルス出力信号73の周
波数が安定する間所定時間約200msec程度にわた
り、上アームのスイッチング素子26u、26v、26
wは全てオフ状態とし、下アームのスイッチング素子2
6x、26y、26zは休止することなく頻繁にスイッ
チング動作を繰り返すパターンにより双方向電力変換器
26を一時に駆動制御する。なお、このスイッチングパ
ターンは図11のROM29の記憶内容を示した説明図
のARMPAT150で示す位置の中ブロックに書き込
まれている。電源用双方向電力変換器22に関しても同
様であり、本実施例によれば、上アームのドライブ回路
の電源を互いに独立させた基準電位とする電源を夫々に
設ける必要が無くなり、制御部を簡素化できるため、ひ
いては機器の小形化に効果がある。
Further, in the present invention, regarding the control of f for giving the slip to the motor 28, the capacitors C1 to C1 connected to the PLL element 69 in the PLL pulse generator 31 are connected.
When C5 is selectively switched, the frequency of the pulse output signal 73 transiently fluctuates due to the time constant of the low-pass filter 81, etc., so that, for example, in the lower arm of the bidirectional power converter 26 facing the switching element 26u of the upper arm. With regard to on / off of the switching element 26x, a dead time set so as not to cause an arm short circuit at a normal frequency may become insufficient, which may cause an arm short circuit phenomenon. Therefore, when switching a capacitor as shown in FIG. ,
While the frequency of the pulse output signal 73 is stable immediately before switching and after switching, for a predetermined time of about 200 msec, the switching elements 26u, 26v, 26 of the upper arm are provided.
All of the w are turned off, and the switching element 2 of the lower arm
The 6x, 26y, and 26z drive-control the bidirectional power converter 26 at a time by a pattern in which switching operation is repeated without stopping. It should be noted that this switching pattern is written in the middle block at the position indicated by ARMPAT 150 in the explanatory view showing the stored contents of the ROM 29 in FIG. The same applies to the bidirectional power converter 22 for power supply, and according to the present embodiment, it is not necessary to provide power supplies for the reference electric potentials of the drive circuits of the upper arm, which are independent of each other, and the control unit can be simplified. This is effective for downsizing the equipment.

【0042】図18は、本発明になるその他の具体的実
施例を示したブロック図であり、図1及び図2と同一の
部分には同一の番号が符してあり、主に昇圧コンバータ
22の構成及びモータ28の回生作用により平滑用コン
デンサ24に充電されたエネルギを放電するために放電
ユニット151が設けてある点に特徴があり、同図の昇
圧コンバータ22に於て、152は整流ブリッジ、15
3、154は夫々トランジスタ、FET,IGBT等の
昇圧用スイッチング素子、該スイッチング素子にオン・
オフ信号を伝達するフォトカプラ、155はダイオード
であり、放電ユニット151に於て156は放電用電力
抵抗器、157は放電を制御するスイッチング素子15
3と同様のスイッチング素子であり、スイッチング素子
157にオン・オフ信号を伝達するフォトカプラであ
る。昇圧コンバータ22は、この構成の場合、交流電源
21から流れ込む電流の高調波成分を低減させるように
は動作するが、平滑用コンデンサ24の充電電荷を交流
電源21に返す機能は無いため、上述の如く放電ユニッ
ト151により、平滑用コンデンサ24の充電電荷を放
電する。昇圧コンバータ22のスイッチング素子153
にオン・オフ信号を伝達するフォトカプラ154は、交
流電源の正・負のサイクルに依存することなく動作して
良いので、データセレクタ93から出力される図1に示
す昇圧コンバータ22のスイッチング素子X、Yに対す
る信号をオアゲート159で論理和を取った信号により
駆動させる。
FIG. 18 is a block diagram showing another specific embodiment according to the present invention. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and mainly the boost converter 22. And a discharge unit 151 for discharging the energy charged in the smoothing capacitor 24 by the regenerative action of the motor 28. In the boost converter 22 shown in FIG. , 15
3, 154 are boosting switching elements such as transistors, FETs, and IGBTs, and the switching elements are turned on.
A photocoupler for transmitting an OFF signal, 155 is a diode, and in the discharge unit 151, 156 is a power resistor for discharge and 157 is a switching element 15 for controlling discharge.
The switching element is the same as that of No. 3, and is a photocoupler that transmits an on / off signal to the switching element 157. In the case of this configuration, the boost converter 22 operates so as to reduce the harmonic component of the current flowing from the AC power supply 21, but does not have the function of returning the charging charge of the smoothing capacitor 24 to the AC power supply 21, so that As described above, the discharging unit 151 discharges the electric charge charged in the smoothing capacitor 24. Switching element 153 of boost converter 22
Since the photocoupler 154 for transmitting the ON / OFF signal to the ON / OFF signal may operate without depending on the positive / negative cycle of the AC power supply, the switching element X of the boost converter 22 shown in FIG. , Y is driven by a signal obtained by ORing the signals for OR gate 159.

【0043】また、放電ユニット151のスイッチング
素子157にオン・オフ信号を伝達するフォトカプラ1
58はI/O LSI47によりコントロールし、遠心
機制御用CPU55がCVセンサ42により平滑用コン
デンサ24の充電電圧を検知したものをA/D変換器1
60、I/O LSI47を介して取り込み、所定電圧
を超えるとスイッチング素子157をオンし平滑用コン
デンサの充電電荷を抵抗器156を通して放電するよう
に働く。
Further, the photocoupler 1 for transmitting the ON / OFF signal to the switching element 157 of the discharge unit 151.
58 is controlled by the I / O LSI 47, and the CPU 55 for centrifuge control detects the charging voltage of the smoothing capacitor 24 by the CV sensor 42.
60, via the I / O LSI 47, and when the voltage exceeds a predetermined voltage, the switching element 157 is turned on, and the charge stored in the smoothing capacitor is discharged through the resistor 156.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、交流電源に対して高調
波電流含有量を低下させるように動作する昇圧コンバー
タと、この昇圧コンバータにより充電される平滑用コン
デンサと、この平滑用コンデンサを電源としてパルス幅
変調により電圧制御を行なうインバータ装置を備えたも
のに平滑用コンデンサの充電電圧を調節する交流位相制
御素子を設けたもので、モータの起動・停止特性を滑ら
かにすることができる。また本発明によれば、モータを
駆動するインバータ装置を構成するスイッチング素子の
オン・オフ制御パターンデータが書き込まれているRO
Mのデータを周期的に読み出すために設けられたカウン
タに対し、カウンタに発振パルスを出力するPLL内の
電圧制御発振器の発振周波数範囲を定める複数個のコン
デンサの発振周波数範囲が互いにオーバラップするよう
に容量を定めたので、整定回転数に依らず、制御を複雑
にせず、かつ速やかな目標回転数への整定が可能とな
る。更に本発明によれば、上記のスイッチング素子の上
アームの各スイッチング素子にオン・オフ信号を伝達す
るための共通な制御電源により動作するドライブ回路を
設け、このドライブ回路は制御電源から対向する下アー
ムのスイッチング素子のオンにより充電されるコンデン
サのエネルギにより電源電圧を得るものに於て、下アー
ムのスイッチング素子にのみオン・オフ信号を与え、上
アームのスイッチング素子はオフ状態にならしめるオン
・オフ制御パターンをROM内に設け、セレクタが電圧
制御発振器の発振周波数範囲を定めるコンデンサの接続
を切り換える動作の前後に於て、所定時間上記のオン・
オフ制御パターンによりスイッチング素子をオン・オフ
するようにしたので、コンデンサの切換時に発生する周
波数変動のためにデッドタイムを延ばすことは不要とな
りPWM制御の電圧利用率を低下させない効果がある。
According to the present invention, a step-up converter that operates so as to reduce the harmonic current content in an AC power source, a smoothing capacitor charged by the boost converter, and a power source for the smoothing capacitor are provided. As an AC phase control element for adjusting the charging voltage of the smoothing capacitor is provided to the one provided with the inverter device for controlling the voltage by pulse width modulation, the start / stop characteristics of the motor can be smoothed. Further, according to the present invention, the RO in which the ON / OFF control pattern data of the switching element forming the inverter device for driving the motor is written.
With respect to the counter provided for periodically reading the data of M, the oscillation frequency ranges of the plurality of capacitors that determine the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator in the PLL that outputs the oscillation pulse to the counter overlap each other. Since the capacity is set to 1, the settling speed does not depend on the setting, the control is not complicated, and the settling speed can be set quickly. Further, according to the present invention, a drive circuit operated by a common control power source for transmitting an ON / OFF signal is provided to each switching element of the upper arm of the above switching element, and the drive circuit is provided from the control power source to the opposite side. In the one that obtains the power supply voltage by the energy of the capacitor charged when the switching element of the arm is turned on, the on / off signal is given only to the switching element of the lower arm, and the switching element of the upper arm is turned on. The off control pattern is provided in the ROM, and the on / off operation is performed for a predetermined time before and after the operation of switching the connection of the capacitor that determines the oscillation frequency range of the voltage controlled oscillator by the selector.
Since the switching element is turned on / off by the off control pattern, it is not necessary to extend the dead time due to the frequency fluctuation generated when switching the capacitor, and there is an effect that the voltage utilization rate of the PWM control is not lowered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の具体的実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a specific embodiment of the present invention.

【図2】 図1の部分的な他の実施例を示す電気回路図
である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of part of FIG.

【図3】 図1の詳細な実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed embodiment of FIG.

【図4】 図1の詳細な実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed embodiment of FIG.

【図5】 モータの回転数の時間経過を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the elapsed time of the rotation speed of the motor.

【図6】 PAM制御の動作状況図を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation status diagram of PAM control.

【図7】 三相PWMインバータの波形の例を示す説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a waveform of a three-phase PWM inverter.

【図8】 スイッチング素子のドライブ回路図である。FIG. 8 is a drive circuit diagram of a switching element.

【図9】 電源用双方向電力変換器の力行動作時のスイ
ッチング素子のオン・オフパターン説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of ON / OFF patterns of the switching elements during the powering operation of the bidirectional power converter for power supply.

【図10】 コントロールICの機能ブロック図であ
る。
FIG. 10 is a functional block diagram of a control IC.

【図11】 ROMの記憶内容を示した説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing storage contents of a ROM.

【図12】 コンデンサの容量をパラメータとしたVC
Oの入力バイアス電圧に対する出力周波数の関係を示し
た説明図である。
FIG. 12: VC with the capacitance of the capacitor as a parameter
It is explanatory drawing which showed the relationship of the output frequency with respect to the input bias voltage of O.

【図13】 電源用双方向電力変換器の回生動作時のス
イッチング素子のオン・オフパターンの説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of ON / OFF patterns of the switching elements during the regenerative operation of the bidirectional power converter for power supply.

【図14】 三相PWMインバータの直流制動のオン・
オフパターン説明図である。
FIG. 14 shows that the DC braking of the three-phase PWM inverter is turned on.
It is an off pattern explanatory view.

【図15】 減速パターンの説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a deceleration pattern.

【図16】 ドライブ回路の電源供給回路を示す実施例
である。
FIG. 16 is an embodiment showing a power supply circuit of a drive circuit.

【図17】 コンデンサ切換時のオン・オフ制御パター
ン図である。
FIG. 17 is an ON / OFF control pattern diagram at the time of switching capacitors.

【図18】 本発明のその他の具体的実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing another specific example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21は交流電源、22は昇圧コンバータ、24は平滑用
コンデンサ、26はインバータ装置、25はスイッチン
グ素子、26はインバータ装置、28はモータ、29は
ROM、30はカウンタ、31は発振器、151はコン
デンサ、83はセレクタ、132はドライブ回路、13
3は制御電源、139、141、142はダイオード、
140、143、144はコンデンサ、150はパター
ンである。
21 is an AC power source, 22 is a boost converter, 24 is a smoothing capacitor, 26 is an inverter device, 25 is a switching element, 26 is an inverter device, 28 is a motor, 29 is a ROM, 30 is a counter, 31 is an oscillator, 151 is a capacitor. , 83 is a selector, 132 is a drive circuit, 13
3 is a control power supply, 139, 141 and 142 are diodes,
Reference numerals 140, 143 and 144 are capacitors, and 150 is a pattern.

フロントページの続き (72)発明者 渡部 伸二 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株式 会社内 (72)発明者 松藤 徳康 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株式 会社内 (72)発明者 飛田 芳則 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株式 会社内Front page continuation (72) Inventor Shinji Watanabe 1060 Takeda, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi Koki Co., Ltd. (72) Inventor Tokuyasu Matsufuji 1060 Takeda, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi Koki Co., Ltd. Yoshinori 1060 Takeda, Katsuta City, Ibaraki Hitachi Koki Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源に対して高調波電流含有量を低
下させるように動作する昇圧コンバータと、該昇圧コン
バータにより充電される平滑用コンデンサと、該平滑用
コンデンサを電源としてパルス幅変調により電圧制御を
行なうインバータ装置を備えたものに於て、前記平滑用
コンデンサの充電電圧を制御する交流位相制御素子等の
スイッチング素子を設け、モータが低速回転領域では前
記昇圧コンバータの動作を停止しパルス幅変調及び前記
スイッチング素子による前記平滑用コンデンサの充電電
圧制御によりモータの印加電圧を制御し、モータが高速
回転領域では前記スイッチング素子は導通状態に維持さ
れると共に前記昇圧コンバータを動作させパルス幅変調
によりモータの印加電圧を制御するようにしたことを特
徴とする遠心機用モータの制御装置。
1. A step-up converter that operates so as to reduce a harmonic current content with respect to an AC power source, a smoothing capacitor charged by the boost converter, and a voltage by pulse width modulation using the smoothing capacitor as a power source. In the one provided with an inverter device for controlling, a switching element such as an AC phase control element for controlling the charging voltage of the smoothing capacitor is provided, and when the motor is in a low speed rotation region, the operation of the boost converter is stopped and the pulse width is increased. The voltage applied to the motor is controlled by modulating and controlling the charging voltage of the smoothing capacitor by the switching element, and the switching element is maintained in the conductive state in the high speed rotation region of the motor and the boost converter is operated to perform pulse width modulation. A centrifuge model characterized by controlling the voltage applied to the motor. Data control device.
【請求項2】 モータを駆動するインバータ装置を構成
するスイッチング素子のオン・オフ制御パターンデータ
が書き込まれているROMと、該ROMのデータを周期
的に読み出すために設けられたカウンタと、該カウンタ
に発振パルスを出力する発振器を備え、該発振器はフェ
イズロックドループにより任意の周波数の発振パルスを
出力するものに於て、前記フェイズロックループ内の電
圧制御発振器の発振周波数範囲を定める複数個のコンデ
ンサと、該コンデンサのうちの一つを前記電圧制御発振
器に切換接続するセレクタを設け、前記複数個のコンデ
ンサによる発振周波数範囲が互いにオーバラップするよ
うに各コンデンサの容量を定めたことを特徴とする遠心
機用モータの制御装置。
2. A ROM in which ON / OFF control pattern data of a switching element forming an inverter device for driving a motor is written, a counter provided for periodically reading the data in the ROM, and the counter. An oscillator for outputting an oscillation pulse, wherein the oscillator outputs an oscillation pulse of an arbitrary frequency by a phase-locked loop, and a plurality of capacitors for defining an oscillation frequency range of the voltage-controlled oscillator in the phase-locked loop. And a selector for switching and connecting one of the capacitors to the voltage controlled oscillator, and the capacitance of each capacitor is determined so that the oscillation frequency ranges of the plurality of capacitors overlap each other. Centrifuge motor control device.
【請求項3】 前記上アームの各スイッチング素子にオ
ン・オフを信号を伝達する共通な制御電源により動作す
るドライブ回路を設け、該ドライブ回路は前記制御電源
からダイオード及び上アームに対向する下アームのスイ
ッチング素子を介して充電されるコンデンサによりエネ
ルギーを供給されるものに於て、前記セレクタが接続を
切り換える動作の前後に於て所定時間前記下アームのス
イッチング素子にのみオン・オフ信号を与え、前記上ア
ームのスイッチング素子はオフ状態にならしめるオン・
オフ制御パターンを前記ROMから読み出す制御手段を
設けたことを特徴とする請求項2記載の遠心機用モータ
の制御装置。
3. A drive circuit operated by a common control power supply for transmitting a signal for turning on / off to each switching element of the upper arm, wherein the drive circuit is a lower arm facing the diode and the upper arm from the control power supply. In the one which is supplied with energy by the capacitor charged through the switching element, the ON / OFF signal is given only to the switching element of the lower arm for a predetermined time before and after the operation of switching the connection by the selector, The switching element of the upper arm is turned on to turn it off.
3. The centrifuge motor control device according to claim 2, further comprising control means for reading an off control pattern from the ROM.
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