JPS5812830B2 - サイリスタチヨツパ回路の制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気自動車用制御装置に係わり、特にサイリス
クチョツパ制御回路の好適な制御方式に関する。

分巻電動機のトルクおよび速度の制御は電機子電流１ａ
と界磁電流Ｉｆによって行なっている。

分巻電動機の回転数ｎ、トルクτ、誘起電圧係数ｋφ電
機子印加電圧■、電機子抵抗Ｒａとすると定常の運転状
態では回転数ｎおよびトルクτは（１），（２）式で示
される。

（２）式において電機子抵抗Ｒａを無視すると、回転数
ｎは３式となる。

（３）式に示すように、分巻電動機の回転数ｎは電機子
印加電圧に比例するから、誘起電圧ｋｎφが電源電圧よ
り低い低速領域では電機子電圧で回転数の制御を行ない
、電源電圧と誘起電圧ｋｎφが等しくなる高速領域にお
いては、界磁を弱めて高速領域での速度制御を行なうの
が一般的である。

第１図に示す分巻電動機制御回路、第２図の制御特性お
よび第３図の制御回路系のブロック構成図を用いて従来
の制御法を述べる。

第１図において１は電源バツテリ２，３は逆導通ナイリ
スタ、４は逆阻止サイリスタ、５はフライホイールダイ
オード、６は直流リアクトル、７は電機子、８は界磁チ
ョツパ回路、９は界磁コイル、１０は転流リアクトル、
１１は転流コンデンサである。

電機子への印加電圧Ｖの制御は逆導通サイリスタ２，３
の点弧位相を変え逆導通サイリスタ２の通流率を変えて
行なう。

いま、逆導通サイリスタ２に通電中の電流ＩＬを逆導通
サイリスク３に転流した場合、電源バツテリ１よりサイ
リスクチョツパ回路までのインダクタンス分をＬ１電源
バツテリ電圧をＥ８とすると、転流コンデンサＣＯの電
圧はＶＣは（４）式で示される。

転流回路の転流能力は転流コンデンサ電圧に対応するた
め、チョツパ動作中には転流電流の過充電を利用するこ
とができる。

電気自動車のように負荷変動の大きな電動機の制御には
、この過充電を積極的に活用して、転流回路定数の設計
を行なうと転流回路の小形化ができ装置重量の軽減が可
能となる。

ところで、前記サイリスタチョッパ回路の逆導通サイリ
スタ３のゲート信号を中断する全開動作においては、チ
ョツパ回路の転流現象にともなう転流コンデンサへの過
充電を期待できない。

第２図ａは加速指令ａ１とサイリスタチョツパの通流率
δおよび界磁電流Ｉｆの関係、第２図ｂは電機子電流Ｉ
ａと界磁電流Ｉｆの関係を示したものである。

第２図ａに示すように加速指令が一定値ａ１０に達する
とチョツパ通流率δは１となり、前記サイリスタチョツ
パ回路は全開動作となる。

加速指令が一定値ａ１０より大きな領域においては界磁
電流Ｉｆを減少させ、弱め界磁としている。

軽負荷時には必要以上の界磁電流Ｉｆを通電しないよう
に、また、重負荷時には必妾なトルクτを得るため、第
２図ｂに示すように電機子電流が一定値Ｉａ０以上の範
囲において、界磁電流Ｉｆを電機子竃流Ｉａにより制御
している。

第３図に示す制御回路系のブロック構成図において、１
２はアクセル装置、１３は加減演算回路、１４はチョツ
パ通流率指令回路、１５は時比率発振回路、１６はパル
ス分配回路、１７は電機子チョツパ回路、１８はバツテ
リ電源、１９は直流リアクトル、２０は電機子回路、２
１は電流検出器、２２．は電流増幅回路、２３は不感帯
特性をもった電流制限回路、２４はチョツパ全開指令回
路、２５は界磁チョツパ通流率指令回路、２６は界磁チ
ョツパ、２７は界磁コイル、である。

電機子チョツパ回路１７はアクセル装置１２の出力に対
応したチョツパ通流率指令回路１４の出力により、通流
率δの設定をされる。

電機子電流Ｉａが電流制限回路２３の電流制限値Ｉｌ以
上の場合は、加減演算回路１３よりみた前向き利得をｋ
１、電流制限回路２３を含む帰還利得をｋ２、アクセル
装置１２の出力をａ１、加減演算回路１３の出力をεと
すると、電機子電流Ｉａと電流制限値Ｉｌの関係は（５
），（６）式で示される。

ａ１−ｋ２ （ Ｉ ａ−Ｉ ｌ）＝ε−・・・・｛５
）ｋ１ε＝Ｉａ ・・・・曲・（６）
（５），（６）式よりεを消去すると、電機子電流Ｉａ
は（７）式で示される。

となり、電機子電流Ｉａは電流制限値以上に流れない。

Ｉａ＜Ｉｌの領域においては、サイリスタチョツパ回路
の通流率δはアクセル装置の出力ａ１に１対１で対応す
る。

いま、アクセル装置の出力ａ１が一定値に達すると、チ
ョツパ全開指令回路２４が作動して、その２４出力がパ
ルス分配回路１６に入力され、電機子チョツパ回路１７
の補助サイリスタ（第１図の逆導通サイリスタ３）のゲ
ートパルスを中断して、チョツパ動作より、チョツパ全
開動作へと移行する。

チョツパ全開動作中に、電機子電流Ｉａが増加しても、
従来の制御法においては電機子電流Ｉａが電流制限値Ｉ
ｌに達しないと、チョツパ通流率δを制御出来ない。

前記したように、チョツパ全開動作中にはチョツパ回路
の転流コンデンサの過充電ができない。

このため、電機子電流Ｉａが電流制限値Ｉｌに達したの
ち、チョツパ全開動作よりチョツパ動作へ移行する場合
、チョツパ回路の転流能力の減少により転流失敗を生じ
ることがあった。

本発明の目的はサイリスタチョツパ回路の動作において
、チョツパ全開動作時よりチョッパ動作へ移行する場合
の円滑な動作を提供するにある。

本発明はチョツパ動作時とチョツパ全開時にそれぞれ独
立した不感帯特性をもつ電流制限回路をもち、チョツパ
全開時の電流制限値を転流能力に見合ったものとし、チ
ョッパ全開動作時よりチョツパ動作へと円滑に移行出来
るように制御する。

本発明の特徴を第４図に示した制御回路系ブロック構成
の一実施例で説明する。

第３図と第４図で同一番号は同一機能を有する。

第４図が第３図と異なる点は電流制限値の異なる電流制
限回路を２回路設けたことにある。

チョツパ動作中は電流制限値を大きな値に設定している
電流制限回路２３が動作して電機子電流Ｉａの上限値を
電流制限値に抑え安定なチョツパ動作を行なう。

アクセル指令ａ１とチョツパ通流率δが１対１に対応す
る軽負荷時には、アクセル指令値が一定値ａ１０に達す
ると、チョツパ全開指令回路２４が作動して、パルス分
配回路１６の論理シーケンスを変え、第１図に示したサ
イリスタ３のゲートパルスを中断する。

このため、第１図に示したサイリスタ２は導通伏態とな
り、チョツパ通流率δは１となって全開動作となる。

チョツパ全開動作中は、電流制限値の小さな不感帯特性
をもつ電流制限回路２８が動作待ちとなる、電機子電流
が増加して、電流制限回路２８の電流制限値に達すると
、電流制限回路２８が動作して、その２８出力がチョツ
パ全開指令回路２４に入力され、チョツパ全開指令回路
の動作を中断し、第１図に示したサイリスタ３にゲート
パルスを送り、チョツパ全開動作時より、チョツパ動作
へと移行する。

この際、第１図に示すサイリスタ２の通電々流を転流町
能な値にしているため、転流能力不足による転流失敗は
ない。

本発明を用いることでサイリスタチョツパ回路の全開動
作から、チョツパ動作へ転流失敗を生じることなく移行
できる。

このように、本制御法を用いることで、チョツパ動作に
伴なう転流コンデンサの過充電を活用でき、このため、
転流回路のも小形化が可能となる。

この結果、転流回路に生ずる転流損失も減少し、制御装
置の効率も向上しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分巻電動機制御回路、第２図は制御特性、第３
図は従来の制御回路ブロック構成図、第４図は本発明の
一実施例である制御系ブロック構成図である。 符号の説明、２・・・・・・逆導通サイリスタ、１１・
・・・・・転流コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源、分巻電動機、電機子チョツパ回路、界磁
   チョツパ、電機子電流検出手段及びチョツパ制御回路を
   備えたものにおいて、チョツパ制御回路は一定の電流制
   限値を有する第１の電流制限回路２３と、前記電流制限
   値よりも小さな電流制限値を有する第２の電流制限回路
   ２８とを備え、電機子チョツパ回路動作中は第１の電流
   制限回路、電機子チョツパ回路全開時は第２の電流制限
   回路で電機子チョツパを制御するよう構成し、かつ、電
   機子チョツパ回路の全開動作中に電機子電流が一定値以
   上となったことにより電機子チョツパ回路の全開動作を
   停止しチョツパ動作を行なわせることを特徴とするサイ
   リスクチョツパ回路の制御方式。