JPH09215386A - Power controller of ac motor - Google Patents

Power controller of ac motor

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JPH09215386A
JPH09215386A JP8045358A JP4535896A JPH09215386A JP H09215386 A JPH09215386 A JP H09215386A JP 8045358 A JP8045358 A JP 8045358A JP 4535896 A JP4535896 A JP 4535896A JP H09215386 A JPH09215386 A JP H09215386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
converter
zero
circuit
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8045358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Tanaka
徹 田中
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.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a zero-crossing point by utilizing a microcomputer even if an exclusive zero-crossing circuit is not used. SOLUTION: A controller has a full-wave rectifier 2 which rectifies a commercial power supply voltage, a voltage converter 5 which transforms the rectified power supply voltage into a voltage of several volts, an A/D converter 7a which converts the voltage transformed by the voltage converter 5 into a digital value with a certain time interval and a microcomputer 7 which processes the output of the A/D converter 7a to perform various control. The controller detects a zero-crossing point at which the output of the A/D converter 7a is zero and the state of the output is transferred from a descending direction to an ascending direction and, if the zero-output of the A/D converter 7a is continued, detects a time for which the zero-output is continued.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】3極双方向サイリスタを用いて、
交流モータに供給される電力を制御することで、交流モ
ータの速度制御を行う電力制御回路に関する。
[Industrial application] Using a 3-pole bidirectional thyristor,
The present invention relates to a power control circuit that controls the speed of an AC motor by controlling the power supplied to the AC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来における交流モータの回転速度を制
御する方法として、交流モータに供給される電力を3極
双方向サイリスタを用いて制御する、位相制御方式がよ
く知られている。この位相制御を高精度に行う場合、ゼ
ロクロス点、つまり、交流電圧が正から負(または負か
ら正)に変わる点を高精度に検出する。そして、ゼロク
ロス点を基準にして3極双方向サイリスタをONさせ
る。これにより、位相制御を高精度に行うことができ
る。
2. Description of the Related Art As a conventional method for controlling the rotation speed of an AC motor, a phase control method is well known in which electric power supplied to the AC motor is controlled by using a three-pole bidirectional thyristor. When this phase control is performed with high accuracy, the zero-cross point, that is, the point where the AC voltage changes from positive to negative (or negative to positive) is detected with high accuracy. Then, the three-pole bidirectional thyristor is turned on with reference to the zero-cross point. Thereby, the phase control can be performed with high accuracy.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような位相制御、つまり、交流モータの回転速度を高
精度で制御するためには、専用のゼロクロス検出回路を
用いる必要があった。
However, in order to control the phase as described above, that is, to control the rotation speed of the AC motor with high accuracy, it is necessary to use a dedicated zero-cross detection circuit.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明によれ
ば、商用電源を整流する全波整流回路と、この全波整流
回路で整流された電源電圧を数V程度の電圧に変圧する
電圧変換回路と、この電圧変換回路で変圧された電圧を
所定の時間間隔でデジタル値に変換するA/Dコンバー
タと、このA/Dコンバータの出力値を演算し各種制御
するイコンとを備え、このA/Dコンバータの出力値が
0で下降方向から上昇方向に移るゼロクロス点と、前記
コンバータの出力値0が連続する場合に出力値0が継続
した時間とを検出することを特徴とする交流モータの電
力制御回路を提供する。
Therefore, according to the present invention, a full-wave rectification circuit for rectifying a commercial power supply and a voltage conversion for transforming a power supply voltage rectified by the full-wave rectification circuit into a voltage of about several volts. A circuit, an A / D converter that converts the voltage transformed by the voltage conversion circuit into a digital value at predetermined time intervals, and an icon that calculates the output value of the A / D converter and performs various controls are provided. A zero-cross point at which the output value of the / D converter is 0 and the output value of the converter shifts from the descending direction to the ascending direction, and when the output value of the converter is 0, the time when the output value of 0 continues is detected. A power control circuit is provided.

【0005】[0005]

【作用】商用電源を全波整流回路により整流する。そし
て、整流された電圧を電圧変換回路により、マイコンで
検出できる程度の数Vの電圧に変圧する。そして、この
電圧をA/Dコンバータに入力して、アナログ値から所
定の間隔でデジタル値に変換する。そして、このデジタ
ル変換された電圧値、いわゆる出力値が求められる。そ
して、マイコンにより、出力値が0V近辺であり、か
つ、電圧波形が下降方向から上昇方向に移り変わる点を
検出して、ゼロクロス点を求める。さらに、マイコンに
より、出力値が連続して0Vになっている時間を検出
し、交流モータに供給される電源電圧の停止時間を求め
る。
[Function] The commercial power supply is rectified by the full-wave rectification circuit. Then, the rectified voltage is transformed into a voltage of several V which can be detected by the microcomputer by the voltage conversion circuit. Then, this voltage is input to the A / D converter to convert the analog value into a digital value at predetermined intervals. Then, this digitally converted voltage value, so-called output value is obtained. Then, the microcomputer detects a point where the output value is in the vicinity of 0 V and the voltage waveform changes from the falling direction to the rising direction to obtain the zero cross point. Further, the microcomputer detects the time when the output value is continuously 0V, and obtains the stop time of the power supply voltage supplied to the AC motor.

【0006】[0006]

【実施例】本発明における実施例を図1〜図3を用いて
説明する。図1は、本発明における電力制御回路のブロ
ック図である。図2は、本発明における交流モータを駆
動する回路の構成を説明するブロック図である。図3
は、交流モータに供給される電圧波形のグラフである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a power control circuit according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the circuit that drives the AC motor according to the present invention. FIG.
3 is a graph of a voltage waveform supplied to an AC motor.

【0007】図1において、電力制御回路1は、マイコ
ンの制御電源Vccを生成する全波整流回路2と平滑回
路3と制御電源回路4と、そして、ゼロクロス点を検出
する電圧変換回路5と絶縁回路6と、内部にA/Dコン
バータ7aが内蔵された汎用性の高いマイコン7とで構
成されている。
In FIG. 1, a power control circuit 1 is insulated from a full-wave rectifier circuit 2 that generates a control power supply Vcc for a microcomputer, a smoothing circuit 3, a control power supply circuit 4, and a voltage conversion circuit 5 that detects a zero-cross point. It is composed of a circuit 6 and a highly versatile microcomputer 7 having an A / D converter 7a built therein.

【0008】商用電源AC100V(またはAC200
V)が電力制御回路1に供給されると、商用電源の電源
電圧は、全波整流回路2により整流される。そして、こ
の整流された電圧は、平滑回路3と、電圧変換回路5と
に供給される。平滑回路3に供給された電圧は、平滑回
路3により平滑されリップルが取り除かれ、直流電圧と
なる。そして、制御電源回路4によりマイコン7が必要
とする制御電源Vcc、例えばDC5Vに変圧され、マ
イコンに入力される。
Commercial power supply AC100V (or AC200
V) is supplied to the power control circuit 1, the power supply voltage of the commercial power supply is rectified by the full-wave rectification circuit 2. Then, the rectified voltage is supplied to the smoothing circuit 3 and the voltage conversion circuit 5. The voltage supplied to the smoothing circuit 3 is smoothed by the smoothing circuit 3 to remove ripples, and becomes a DC voltage. Then, the control power supply circuit 4 transforms the control power supply Vcc required by the microcomputer 7, for example, DC 5V, and inputs the voltage to the microcomputer.

【0009】一方、電圧変換回路5に供給された電圧
は、電圧変換回路5により電圧を数V(マイコン制御電
源Vccが5Vならば5V程度)に変圧する。例えば、
整流された商用電源を電圧を抵抗を用いて分圧して変圧
すれば、位相がずれることなく簡単な構成で変圧するこ
とができる。そして、この変圧された電圧は、絶縁回路
6を介して、マイコン7内部のA/Dコンバータ7aに
入力される。この絶縁回路6は、商用電源に発生するノ
イズがマイコンに侵入しないようにするための回路であ
り、フォトカプラ、またはノイズフィルター等で構成さ
れている。
On the other hand, the voltage supplied to the voltage conversion circuit 5 is transformed by the voltage conversion circuit 5 into several V (about 5 V if the microcomputer control power supply Vcc is 5 V). For example,
By transforming the rectified commercial power source by dividing the voltage with a resistor, the voltage can be transformed with a simple configuration without phase shift. Then, this transformed voltage is input to the A / D converter 7a inside the microcomputer 7 through the insulating circuit 6. The insulating circuit 6 is a circuit for preventing noise generated in the commercial power source from entering the microcomputer, and is composed of a photocoupler, a noise filter, or the like.

【0010】そして、マイコン7内部に設けられたA/
Dコンバータ7aに入力された電圧は、所定の間隔でデ
ジタル変換され、出力値が求められる。そして、出力値
が0V近辺であり、かつ、電圧波形が下降方向から上昇
方向に移り変わる点をマイコンにより判断させる。これ
により、ゼロクロス点を検出することができる。
A / A provided inside the microcomputer 7
The voltage input to the D converter 7a is digitally converted at a predetermined interval to obtain an output value. Then, the microcomputer determines the point where the output value is near 0V and the voltage waveform changes from the falling direction to the rising direction. As a result, the zero-cross point can be detected.

【0011】また、交流モータに流れる電流値を電流検
出回路等(図示しない)で検出して、この電流値をマイ
コン7に入力させることにより、交流モータのトルク制
御も行うことができる。
Further, the torque of the AC motor can be controlled by detecting the value of the current flowing through the AC motor with a current detection circuit or the like (not shown) and inputting this current value to the microcomputer 7.

【0012】図2において、交流モータ8を商用電源に
接続することにより、商用電源の周波数に対応した回転
速度で駆動することができる。また、商用電源の一方の
電源線に、直列に3極双方向サイリスタ9を接続する。
そして、この3極双方向サイリスタ9のゲートに、電力
制御回路1に搭載されているマイコン7を接続し、この
マイコン7より出力されるON信号を3極双方向サイリ
スタ9のゲートに入力して、3極双方向サイリスタ9を
制御することができる。つまり、交流モータに供給され
る商用電源をON/OFFして制限し、交流モータ8の
速度制御を行っている。
In FIG. 2, by connecting the AC motor 8 to a commercial power source, it can be driven at a rotation speed corresponding to the frequency of the commercial power source. Further, the three-pole bidirectional thyristor 9 is connected in series to one power supply line of the commercial power supply.
Then, the microcomputer 7 mounted on the power control circuit 1 is connected to the gate of the 3-pole bidirectional thyristor 9, and the ON signal output from the microcomputer 7 is input to the gate of the 3-pole bidirectional thyristor 9. It is possible to control the three-pole bidirectional thyristor 9. That is, the commercial power supply supplied to the AC motor is limited by turning it on and off to control the speed of the AC motor 8.

【0013】図3のグラフで示すように、交流モータ8
に供給される商用電源のゼロクロス地点Aが上述したよ
うにマイコン7で検出で行うことにより、このゼロクロ
ス地点Aを基準に、3極双方向サイリスタ9を地点Bで
ONさせることが容易となる。つまり、高精度の位相制
御を行うことができる。
As shown in the graph of FIG. 3, the AC motor 8
By detecting the zero-cross point A of the commercial power supply supplied to the microcomputer 7 as described above, it becomes easy to turn on the three-pole bidirectional thyristor 9 at the point B with reference to the zero-cross point A. That is, highly accurate phase control can be performed.

【0014】以上のことより、本発明においては、別
途、専用のゼロクロス回路を設ける必要がなく、抵抗等
で簡単にかつ低コストで構成できる電圧変換回路と、ト
ルク制御あるいは電源電圧の検出に用いられるマイコン
に内蔵されているA/Dコンバータを使用し、ソフトプ
ログラムでゼロクロス点を検出することができる。
From the above, according to the present invention, it is not necessary to separately provide a dedicated zero-cross circuit, and a voltage conversion circuit which can be simply and inexpensively constructed by a resistor and the like is used for torque control or power supply voltage detection. The zero cross point can be detected by a software program using the A / D converter built in the microcomputer.

【0015】さらに、出力値の検出をマイコン7で行え
ることため、この出力値の最大値(出力値が上昇方向か
ら下降方向に移る点)をマイコン7で検出し、この出力
値の最大値の変化を測定して、商用電源の変化(電圧降
下など)を測定することもできる。したがって、電圧降
下が起こった場合でも、マイコン7は、エラー信号を出
力して、交流モータの運転停止等の処理を行える。
Further, since the output value can be detected by the microcomputer 7, the maximum value of the output value (the point where the output value shifts from the rising direction to the falling direction) is detected by the microcomputer 7 and the maximum output value It is also possible to measure the change and measure a change in the commercial power supply (such as a voltage drop). Therefore, even if a voltage drop occurs, the microcomputer 7 can output an error signal and perform processing such as operation stop of the AC motor.

【0016】また、出力値が0Vになっている時間をマ
イコン7で検出することで、交流モータに供給される電
源が停止時間を測定することができる。これにより、例
えば、電動工具のボルト締結機では、一定トルクで一定
時間の間、ボルト・ナットの締結を行うトルク制御を行
う必要がある。そこで、ボルト・ナットを締結している
際に、一瞬、ボルト締結機に供給される電源が停止した
場合(例えば、ボルト締結機を握っている手を持ち替え
ようとしたときに電源スイッチから手が離れた場合な
ど)は、トルク制御を途中から続けるようにする。ま
た、次のボルト・ナットを締結するまでの間の時間、ボ
ルト締結機に供給される電源が停止した場合は、トルク
制御を初めから行うようにする。このように、ボルト締
結機に供給される電源の停止時間により、トルク制御を
途中から続けるか、最初から行うか選定することができ
る。
Further, by detecting the time when the output value is 0V by the microcomputer 7, it is possible to measure the stop time of the power supplied to the AC motor. Therefore, for example, in a bolt fastening machine for an electric power tool, it is necessary to perform torque control for fastening bolts and nuts at a constant torque for a certain time. Therefore, if the power supplied to the bolt fastening machine stops momentarily while fastening the bolts and nuts (for example, when trying to change the hand holding the bolt fastening machine, the In case of separation, etc.), torque control should be continued from the middle. When the power supplied to the bolt fastening machine is stopped during the time until the next bolt / nut is fastened, the torque control is performed from the beginning. In this way, it is possible to select whether to continue the torque control from the middle or to perform the torque control from the beginning depending on the stop time of the power supplied to the bolt fastening machine.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、マイコンを利用するこ
とにより、専用のゼロクロス回路がなくてもゼロクロス
点の検出ができ、かつ、交流モータに供給される電源の
状態を管理することができるため、電圧降下、電源停止
時間等を簡単に検出することができる。
According to the present invention, by using a microcomputer, it is possible to detect a zero-cross point without using a dedicated zero-cross circuit and to manage the state of the power supplied to the AC motor. Therefore, it is possible to easily detect the voltage drop, the power supply stop time, and the like.

【0018】[0018]

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

【図1】本発明における電力制御回路のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a power control circuit according to the present invention.

【図2】本発明における交流モータを駆動する回路の構
成を説明するブロック図。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a circuit that drives an AC motor according to the present invention.

【図3】交流モータに供給される電圧波形のグラフ。FIG. 3 is a graph of a voltage waveform supplied to the AC motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電力制御回路 2…全波整流回路 3…平滑回路 4…制御電源回路 5…電圧変換回路 6…絶縁回路6 7…マイコン 7a…A/Dコンバータ 8…交流モータ 9…3極双方向サイリスタ 1 ... Power control circuit 2 ... Full wave rectification circuit 3 ... Smoothing circuit 4 ... Control power supply circuit 5 ... Voltage conversion circuit 6 ... Insulation circuit 6 7 ... Microcomputer 7a ... A / D converter 8 ... AC motor 9 ... 3-pole bidirectional thyristor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3極双方向サイリスタを用いて、交流モー
タに供給される電力を制御することで、交流モータの速
度制御を行う電力制御回路において、 商用電源を整流する全波整流回路と、 この全波整流回路で整流された電源電圧を数V程度の電
圧に変圧する電圧変換回路と、 この電圧変換回路で変圧された電圧を所定の時間間隔で
デジタル値に変換するA/Dコンバータと、 このA/Dコンバータの出力値を演算し各種制御するマ
イコンとを備え、 このA/Dコンバータの出力値が0で下降方向から上昇
方向に移るゼロクロス点と、 前記A/Dコンバータの出力値0が連続する場合に出力
値0が継続した時間とを検出することを特徴とする交流
モータの電力制御回路。
1. A full-wave rectifier circuit for rectifying a commercial power source in a power control circuit for controlling the speed of an AC motor by controlling the electric power supplied to the AC motor using a three-pole bidirectional thyristor, A voltage conversion circuit that transforms the power supply voltage rectified by this full-wave rectification circuit into a voltage of approximately several V, and an A / D converter that converts the voltage transformed by this voltage conversion circuit into a digital value at predetermined time intervals. A zero-cross point at which the output value of the A / D converter shifts from the descending direction to the ascending direction when the output value of the A / D converter is 0, and the output value of the A / D converter An electric power control circuit for an AC motor, which detects the time when the output value 0 continues when 0 continues.
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040420