JPS5825036B2 - デンドウキセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電動機の制御装置に係り、サイリスタモータ
等に特有のトルクの脈動を防止した電動機制御装置に関
する。

従来のサイリスタモータ等の電流型電力変換器を用いた
電動機制御装置が第１図に示すものである。

第１図に於いて、サイクロコンバータ１は、例えばサイ
リスクの如き制御整流素子を図示の如く接続して構成さ
れ、商用交流電源等からの定電圧かつ定周波数の交流を
、可変電圧及び可変周波数の交流に変換するものであり
、同期電動機２はサイクロコンバータ１によって駆動さ
れ、分配器３は同期電動機２の回転子の回転角位置を検
出するものであり、ゲート論理回路４は分配器３の信号
を受けて、サイクロコンバータ１の点弧位相を定める信
号（同期電動機２の電機子電流の位相を定める信号）を
出力するものであり、速度指令回路５は同期電動機２の
回転速度を設定指令するための速度指令信号を出し、速
度検出器６は同期電動機２の回転速度を検出するための
ものであり、速度偏差増幅器７は速度指令回路５よりの
速度指令信号と速度検出器６からの速度帰還信号とを比
較増幅するためのものであり、電流検出器８はサイクロ
コンバータ１の交流入力電流に比例した信号である電流
帰還信号を検出するものであり、電流偏差増幅器９は速
度偏差増・福器７の出力信号と前記電流帰還信号とを比
較増幅し、自動パルス移相器１０は電流偏差増幅器９の
出力信号に従って、サイクロコンバータ１の点弧位相を
制御するためのもので、ゲートアンプ１１はゲート論理
回路４の出力信号と自動パルス移相器１０の出力信号の
論理積である信号を作り、サイクロコンバータ１のゲー
ト信号を出すものである。

以上の構成による電動機制御装置は、すでに画業者に於
いては周知のものであるので全体の動作説明等は省略す
ることにし、本発明の対象となる部分について、以下に
図面に基いて説明する。

第２図は同期電動機２の電機子電圧対電流、及び発生ト
ルクτの関係を示すものであり、第２図Ａに示す電機子
電圧に対して、第２図Ｂに示すような、１２０度通流の
方形波状の電機子電流がサイクロコンバーク１より供給
される結果、発生トルクτは第２図Ｃに示す如く、サイ
クロコンバータ１の転流周期に一致した周期で脈動する
ようになる。

以上のことも、すでに周知の事実である。

ここで、問題となるのは第２図Ｃに示された脈動現象で
あって、同期電動機２と負荷とを連結するシャフトの長
さが長くなり、機械系の共振周波数が低くなった場合で
あり、特に同期電動機２の回転子の慣性に比べて、負荷
の慣性が大きい場合には、発生トルクの脈動は大部分が
前記の回転軸を伝わることとなり、しかも同期電動機２
の運転速度範囲内で発生トルクの脈動周波数と機械系の
共振周波数とが一致する場合が生じる。

このような場合には、過大な機械振動（軸振動）を引き
起す恐れがある。

また、鉄鋼ミル用電動機等のように、低速度運転時にお
ける回転数の振動が極力少ないことが要求されるものに
おいては、発生トルクの脈動は大きな問題となるのであ
る。

本発明の目的は、従来の電動機制御装置の欠点であった
発生トルクの脈動を抑制し、機械振動及び、回転数の脈
動を防止できる電動機制御装置を提供するにある。

本発明は、電動機を駆動するサイクロコンバータ等の電
力変換器の転流周期を別に設けた発振器により小刻みに
転流して、発生トルクの脈動による影響を無くしたもの
である。

本発明による電動機制御装置の実施例を示したのが第３
図である。

第３図において、位置検出器１２は同期電動機２の回転
子の位置に対応した第５図Ｂに示す如くの信号を取り出
すもので、発振器１３は第５図Ｃに示す如くの信号を発
生させるものであり、第４図に示すものが発振器１３の
実施例である。

また、論理回路１４は分配器３及び位置検出器１２、発
振器１３の各出力信号を入力として、出力に第５図Ｄ〜
■に示すような信号を出し、ゲートアンプ１５は論理回
路１４と自動パルス移相器１０の各出力信号の論理積で
ある信号を作り、サイクロコンバーク１のゲート信号を
作るものである。

上記以外の構成素子、装置については、第１図に示した
従来例と同一である。

第４図は発振器１３と論理回路１４の詳細な回路を示し
たものであるが、論理回路１４は、回路１４ａと、それ
と同様の回路１４ｂ〜１４ｆから構成される。

論理回路１４ａ〜１４ｆの各々は、分配器３からの６個
の信号子Ｕ、＋Ｖ、±Ｗ、−Ｕ、−Ｖ、−Ｗと、位置検
出器１２の出力信号及び発振器１３の出力信号の各々を
、入力端子＋Ｕ〜−ＷとＳ及びＯとに入力する。

尚、論理回路１４の回路１４ａ〜１４ｆは回路は全く同
一であるが、入力の接続は各々異る。

上記構成の動作を第５図によって説明すると、第５図Ａ
は分配器３の出力信号波形であり、パルス幅が１２０度
の６個の信号＋Ｕ〜−Ｗから成る。

第５図Ｂは位置検出器１２の出力信号波形であって、パ
ルス幅は６０度で図の如く矩形波である。

第５図Ｃは発振器１３の出力信号波形で１１高１ルベル
期間と１１低＋ルベル期間との比が１：３の関係にある
信号であり、かつこの比により該サイクロコンバータ１
の制御整流素子の導通時間比率が決定できるものである
。

従って、発生トルクの脈動を該導通時間比率（すなわち
、発振出力信号波形の１“高１“レベル期間と１゛低″
レベル期間との比）を選択することにより、トルクの脈
動を平滑でき、全期間を通じてトルクを一定化できる。

また、第５図りは論理回路のうちの、回路１４ａの出力
波形であり、第５図Ｅ〜■も各々回路１４Ｂ〜１４Ｆの
出力波形を示している。

該信号の各々の波形は異るが、第１図に於けるゲート論
理回路４の出力信号に対応するものである。

そして論理回路１４の出力信号と自動パルス移相器１０
の出力信号は、各々ゲートアンプ１５に加えられて、こ
れらの信号の論理積である信号を作り、サイクロコンバ
ータ１のゲート信号を作る。

以上の結果、同期電動機２の電機子電圧と電流及び発生
トルクの関係は第６図に示す如くになる。

すなわち、第６図Ａはサイクロコンバータ１の転流動作
を図式的に描いたもので、第６Ｂは同期電動機２の電機
子に流れる電波の波形であり、第６図Ｃは発生トルクで
あり、基本的な転流期間（１／６ ｆＭ但し、ｆＭは同
期電動機の運転周波数）を周期とするトルク脈動は低減
される。

尚、この際は発振器１３の発振周波数に応じた周波数の
トルク脈動が発生するが、これは、先のトルク脈動周波
数に比べて十分高く選ぶことができるので、問題となる
機械系の共振周波数から十分に離すことができること、
及び転流型なりの影響があるために、トルク脈動は、第
６図Ｃに示すよりも実際には小さなものになる故、特に
不都合とはならない。

本発明によれば、従来方式の電動機制御装置特有の発生
トルクの脈動を低減でき、機械振動や回転数の脈動を防
止することが可能である。

前記した本発明実施例に於ては、制御進み角が零度の条
件で動作する場合を示したのであるが、零度に限らず他
の進み角であっても広範囲に適用可能である。

その場合には、位置検出器１２の出力信号の位相を分配
器３の信号に対して移相させたり、発振器１３の出力信
号の波形を変えるなどの考慮が必要であるが、構成とし
ては第３図に示した本発明実施例と変わるものではない
。

また、発振器１３は単に固有の周波数で発振するものに
限らず、電源周波数に同期して発振するものでもよいし
、同期電動機２の回転軸に取付けたパルス発生器等を用
いて、該発生器の出力信号を論理回路１４に加えるよう
にしてもよい。

尚、同期電動機２の運転周波数が高くなり、従来の制御
方式でも不都合を生じない運転条件になれば、発振器１
３の出力信号を遮断して、該出力信号の代りに一定の１
゛低レベル１１の信号を論理回路１４に加えることによ
り、従来と全く同様の動作を行なわせることも可能であ
る。

また、本発明の実施例の如く電力変換器としてサイクロ
コンバータを用いたものの他に、直流中間回路により結
ばれる２つの変換器部、すなわち順変換部と逆変換部と
を有する電力変換器（逆変換器部に強制転流回路を持つ
もの、或いは順変換部の動作により直流電流を断続させ
逆変換器の転流を行なわせるもの）を用いたものにも適
用可能である。

更に、本発明は同期電動機の運転に限らず、誘導電動機
を運転する場合にも適用が可能であり、巻線形誘導電動
機の２次電流を電力変換器を用いて制御し、速度制御を
行なう装置にも適用できる。

すなわち、このような誘導電動機を同期付近で運転する
場合に於いては、２次周波数は低くなり、誘導電動機の
２次巻線電圧と前記変換器により供給される２次巻線電
流の関係は第２図に示した電圧、電流の関係と同様であ
って、誘導電動機の場合に於いても低周波のトルク脈動
が発生する。

このような場合には誘導電動機の回転軸に取り付けた、
すべり周波数検出器（すべり周波数の３相位弦波信号を
取り出すもの）からの信号を波形変換して、第２図Ｂと
同様の信号を作り、電力変換器を制御すればよい。

そして、この周波数検出器の信号から波形変換により、
第５図Ａ及びＢに示す如くの信号を作り、この信号を第
３図に於けると同様の論理回路に加えることにより、同
期電動機を制御するのと同様に誘導電動機を制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電動機制御装置の回路図、第２図Ａ、Ｂ
、Ｃは該装置の動作説明図、第３図は本発明による電動
機制御装置の実施例、第４図は本発明実施例中の論理回
路と発振器の回路図、第５図、第６図は本発明実施例の
各部の動作説明図である。 符号の説明、１・・・・・・サイクロコンバータ、２・
・・・・・同期電動機、３・・・・・・分配器、４・・
・・・・ゲート論理回路、５・・・・・・速度指令回路
、６・・・・・・速度検出器、７・・・・・・速度偏差
増幅器、８・・・・・・電流検出器、９・・・・・・電
流偏差増幅器、１０・・・・・泪動パルス移相器、１２
・・・・・・位置検出器、１３・・・・・・発振器、１
４・・・・・・論理回路、１５・・・・・・ゲートアン
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷を駆動する電動機と、該電動機の回転速度信号
   及び回転角位置信号を取り込むと共に、前記電動機に流
   入する電流検出信号を取り込み、これら信号及び速度指
   令に基づいて交流の周波数変換を行う電力変換器とを備
   えた電動機制御装置において、前記電力変換器は、所定
   の発振周波数で発振する発振器を設け、かつ前記電動機
   の回転子の位置信号を取り込み、前記回転子位置信号、
   前記回転角位置信号及び前記発振器からの発振信号に基
   づいて上記電動機の誘起電圧位相で定まる所定の転流を
   行う間に、更に複数回の転流を行うようにし、かつ前記
   複数回の転流を行う制御整流素子の導通時間比率を該発
   振器からの発振信号により選定し得るように構成された
   ことを特徴とする電動機制御装置。