JPS5821514B2 - チヨクリユウデンドウキセイギヨカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電動機制御回路に関し、特に周波数発電機
ＦＧ付直流電動機の制御回路に関する。

従来よりＦＧ付謹直流電動機定速度で回転させ。

る種々の方式が提案されているが、代表的なものに位相
制御方式がある。

これは標準周波数と電動機付属の発電機の周波数とを一
致させて回転させるもので第１図にその原理図を示す。

位相弁別器ＰＤの入力に標準周波数人力１と直流電動機
Ｍの発電機Ｇの周波数人力２とを与え、標準周波数との
差に対応する検出電圧を取り出し、この検出電圧を直流
電力増巾器Ａで増巾して電動機Ｍに印加し、電動機Ｍの
速一度を制御するものである。

なお、第１図においてＬは適幽な負荷を示す。

上記位相弁別器ＰＤとして種々の回路が考えられるが、
一般的なものとしてセンドーリセンＩ−形フリップ７０
ツブ回路があげられる。

第２図はセット−リセット形ＲＳフリップフロップ回路
を使用した電動機制御回路の原理図を示す。

ＲＳフリップフロップ回路ＦＦの一方の入力に標準周波
数１を与え、また他方の入力に電動機Ｍの発電機Ｇの周
波数人力２を波形整形回路ＷＳを介して与える。

ＲＳノリツブフロップＦＦは周知のように標準周波数入
力端子に負性パルスが印加されたときに出力端子に高レ
ベルの出力Ｈを発生し、その後標準周波数入力端子に負
性パルスが印加されても出力は高レベルのままである。

しかし発電機周波数入力端子に負性パルスが到来すると
出力は低レベルＬに反転し、その後発電機周波数入力端
子に負性パルスが到来しても低レベルのままで反転しな
い。

すなわち、一定時間間隔をもつ標準周波数の間にＦＧ周
波数がくるとＲＳフリップフロップ回路ＦＦはＨとＬと
の間で反転した出力を発生することになる。

従って、標準周波数に対してＦＧ周波数の位相が進めば
フリップフロップ回路ＦＦの出力３のパルス巾は狭くな
り、ＦＧ周波数の位相が遅れればパルス巾は広くなる。

ＦＧ周波数のパルスが標準周波数のパルス間隔の真中で
到来すればフリップフロップ回路ＦＦの出力Ｈ，Ｌのパ
ルス巾が丁度↑づつになる。

第３図は上記した第２図の制御回路の動作状態を示すも
ので、第３図ａは標準周波数人力１に対してＦＧ０周波
数力２の位相遅れが比較的小さい場合で、ＲＳフリツプ
フロップ回路ＦＦの出力３のパルス巾は狭く、積分回路
ＩＮＴ（第２図）で積分された平均出力電圧Ｅは低い。

第３図すは標準周波数人力１に対してＦＧ０周波数力２
の位相遅れが大きい場合で、ＲＳフリップフロップ回路
ＦＦの出力３のパルス巾は広くなり、平均出力電圧Ｅ。

は高くなる。従って、この制御回路では全体の系から決
まるある位相に固定するようにフィードバックされるこ
とになる。

すなわち、位相制御の有効な範囲は標準周波数とＦＧ周
波数との位相差が０から一２πの範囲であり、この範囲
では位相制御されて安定な回転が得られることになる。

第３図Ｃは電動機の起動時の動作を示すもので、停止状
態から標準周波数と同じ周波数がＦＧから発生される回
転数に電動機の回転数が徐々に上昇し、位相制御が行な
われる状態を示す。

しかしながら、実際には第３図ｇおよびｅに示すように
、ＦＧ周波数が標準周波数と同じになるまでには、ＲＳ
Ｓフリラフ−フロップ出力は種々のパルス巾のＨ，Ｌ信
号の繰返しとなる。

従って、電動機負荷シの大小、あるいは系の慣性モーメ
ントによって電動機の回転数はＦＧ周波数が標準周波数
より低いある回転数で平衡状態に達する可能性がある。

ある一定回転数で固定される場合、ある周期である回転
数の範囲内で回転数が上昇および降下するこ２ともある
。

また、標準周波数を例えば↑に変更するか、ＦＧ周波数
を例えば全波整流して２倍の周波数にしてやれば、電動
機の回転数を初期の十に下げることができるが、この場
合にも第３図ｇおよびｈに示すように、種々のパルス巾
のＨ，Ｌ信ｊ号の繰返しのすえに電動機の回転数は徐々
に初期の十になるから、同じく負荷の犬／」・、慣性モ
ーメントによりある回転数で平衡が取れ、所定の回転数
とならない可能性が犬である。

さらに、第２図の回路では回転数を上げる場せも下げる
場合も絶３えずＨ，Ｌ信号の繰返しとなるから、所定の
回転数にするためにはかなりの時間を必要とする。

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、Ｒ
８７９７７７０７１回路の入力に交互にパルスか到来す
るか否かを検出する検知回路すな４わち位相制御状態検
知回路と、電動機回転数を上昇させる場合に途中の安定
点で回転数が固定されないように加速する加速回路と、
電動機回転数を下げる場合に途中の安定点で回転数が固
定されないように完全に電動機駆動電流を切る停止回路
とを有する電動機制御回路を提供するものである。

以下本発明の実施例につき詳細に説明する。

第４図は本発明の一実施例の制御回路を示すもので、位
相制御状態検知回路ＰＣＤは２つの積分回路ｌＮＴ１お
よび■ＮＴ２．２つのダイオードＤ１およびＤ２．２つ
のインバータ■１および■２、ならびに２つのＮＡＮＤ
ゲートＮＡ１およびＮＡ２からなり、積分回路ｌＮＴ１
および■ＮＴ２はＲＳＳフリラフフロップＦＦの出力３
および４にそれぞれ接続され、これら積分回路ＩＮＴ□
および■ＮＴ２の出力５および６はＮＡＮＤゲ゛−トＮ
Ａ１およびＮＡ２の一方の入力端子にそれぞれ接続され
る。

積分回路ｌＮＴ１および■ＮＴ２は七ｔそ゛れ抵抗■（
□およびＲ２、コンデンサＣ１およびＣ２よりなる。

ＮＡＮＤゲートＮＡ１および青Ａ２は積分回路ｌＮＴ１
および■ＮＴ２の出力５および６とＲＳフリップフロッ
プＦＦ１の各人力１および２のパルスを位相反転したイ
ンバータ■１および■２の出カフおよび８とのＮＡＮＤ
をとる。

積分回路のＣ１Ｒ１およびＣ２Ｒ２によってＮＡ Ｎ
ＤゲートＮＡ１およびＮＡ２にはＴｎだけ遅延したＨ信
号（高レベル信号）が入力される。

抵抗Ｒ□およびＲ２の両端にそれぞれ接続されたダイオ
ードＤ１およびＤ２は立上り時には積分効果を持たせ、
立下り時には急激にコンデンサＣ１゜Ｃ２に蓄積された
電荷を放電させる役割を持つものであり、第５図はその
状態を例示するものである。

加速回路ＡＣＣは例えば再トリガモノマルチバイブレー
クにより構成できる。

第６図ｇはこの再トリガモノマルチの一例および動作状
態を示すもので、入力信号があるパルス間隔で入力端子
Ｂに到来する間、Ｑ出力端子は高レベルＨに保持される
Ｔｗは抵抗ＲおよびコンデンサＣにより決定される再ト
リ刀モノマルチ動作時間である。

この再トリガモノマルチはパッケージ化されて市販され
ており抵抗ＲとコンデンサＣは外部回路として接続され
る。

第６図すはデスクリートトランジスタを使用した積分充
電形回路およびその動作状態を示すもので、この回路は
再トリガモノマルチと等価の動作をなすものである。

すなわち、入力パルスがあるパルス間隔で続く間出力は
低レベルＬに保持される。

加速回路ＡＣＣは位相制御状態検知回路ＰＣＤのＮＡＮ
ＤゲートＮＡ１の出力端子９から入力パルスを得、その
出力信号はＮＡＮＤゲートＮＡ３の入力端子１２に供給
される。

停止回路ＳＴＰは例えばＲＳフリップフロップで構成さ
れる。

停止回路ＳＴＰは位相制御状態検知回路ＰＣＤから入力
信号を得、その出力信号をＮＡＮＤゲー）ＮＡ４の入力
端子１１に与える。

このＮＡＮＤゲートＮＡ、にはＲＳフリップフロップＦ
Ｆ１の出力端子３からの出力信号も供給され、その出力
はＮＡＮＤゲ゛−）ＮＡ３の入力端子１３に供給される
。

ＮＡＮＤゲ゛−トＮＡ３の出力１４は直流電力増巾器に
供給される。

次に第４図の制御回路の動作について説明する尚、第４
図の制御回路の各部の数字は以下に述べる図面の１〜１
４に対応する。

第１図は第４図の回路の位相制御状態における各部の波
形を例示するものである。

位相制御状態にあるときには検知回路ＰＣＤの出力９お
よび１０には同等出力が発生されない。

従って、ＮＡＮＤゲートＮＡ３の出力１４は図示のよう
に一定間隔のパルスとなり、位相ロックループＰＬＬの
波形のみが発生され、電動機の回転は一定に保持される
。

なお、第７図において左側と右側の波形は標準周波数に
対するＦＧ周波数の位相遅れの大小をそれぞれ例示する
もので、いずれの場合でも正常に動作することが理解で
きる。

電動機が停止しているときから同期回転に至るまでの各
部の波形を第８図に示す。

この場合には検知回路ＰＣＤの出力９に図示するように
負のパルスが発生されるので加速回路ＡＣＣが動作し、
また停止回路ＳＴＰをトリガする。

このとき停止回路ＳＴＰの出力１１はＨとなり、またＲ
ＳフリップフロップＦＦ、の出力３もＨとなっているか
らＮＡＮＤゲ゛−トＮＡ４の出力１３はＬとなるので、
加速回路ＡＣＣの出力１２がＬとなっている間はＮＡＮ
Ｄケ’−トＮＡ３の出力はＨとなって、ＲＳフリップフ
ロップＦＦ１の出力３と同じになる。

従って、回転数上昇途中における目的以外の安定点に固
定されることなく短時間で所定の回転数Ｎ□に達するこ
とになる。

電動機の回転数を高速であるＮ１から低速であるＮ２に
切換える場合には、第９図に示すように検知回路ＰＣＤ
の出力１０に負パルスが発生される。

出力１０の最初のパルスで停止回路ＳＴＰはオフ状態に
されるからＮＡＮＤゲートＮＡ３の出力１４は図示のよ
うに低レベルに保持され、この間電動機の駆動電流を断
つ。

このため、電動機はある慣性をもって次第に回転数が下
り、ついにはＮ２を過ぎてしまう。

このときに検知回路ＰＣＤの出力９に図示のように負パ
ルスが発生し、停止回路ＳＴＰをトリガするので、オン
状態となり、ＮＡＮＤゲ゛−トＮＡ３の出力１４は図示
のように変化し、電動機駆動電流を流す。

かくして、所定の低速回転数Ｎ２に収れんする。

このように、回転数′を高速から低速に切換える場合に
は必ずＮ２を通り過ぎてＮ２以下きなってから再び上昇
してＮ２に収れんする過程をとることになる。

従って、第９図３の波形がそのまま最終出力となり、直
流電力増巾器に供給されて電動機を駆動し、Ｎ１とＮ２
の間の他の安定点に回転数を固定したり、あるいはある
周期である他の回転数を中心として上昇および降下する
バンチング現象は本発明では完全に除去されることにな
る。

このように、本発明の制御回路によれば簡単な構成によ
り電動機回転数を標準周波数に正確に同期させることが
でき、その効果は極めて顕著なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流電動機制御回路の基本原理を示す回路構成
図、第２図は位相弁別器としてＲ８７９７７７０７１回
路を使用した場合の第１図の制御回路の構成図、第３図
は第２図の制御回路の動作を説明するための各部の波形
図、第４図は本発明による直流電動機制御回路の一実施
例を示す回路構成図、第５図は第４図におけるダイオー
ドの動作を説明するための波形図、第６図は第４図にお
ける加速回路の具体例およびその動作を説明する回路構
成図および波形図、第７図及至第９図は第４図の制御回
路の動作を説明するための各部の波形図である。 ＦＦ１：Ｒ８７９７７７０７１回路、ＰＣＤ：位相制御
状態検知回路、ＡＣＣ：加速回路、ＳＴＰ：停止回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発電機付直流電動機を駆動する位相制御回路におい
   て、標準周波数入力と前記発電機の周波数入力とが交互
   に到来するか否かを検出する位相制御状態検知回路と、
   該検知回路からの前記発電機周波数が前記標準周波数よ
   り高い場合の出力に応答して動作し、前記直流電動機の
   駆動を停止させて前記直流電動機の回転数が所定の回転
   数以下になったときに前記直流電動機の駆動停止を解除
   する停止回路と、前記検知回路からの前記標準周波数が
   前記発電機周波数より高い場合の出力に応答して動作し
   、前記直流電動機の回転数が所定の回転数に上昇するま
   で前記直流電動機を駆動する加速回路とから構成したこ
   とを特徴とする直流電動機制御回路。