JPS5828819B2 - チヨツパ制御装置 - Google Patents

チヨツパ制御装置

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JPS5828819B2
JPS5828819B2 JP1248278A JP1248278A JPS5828819B2 JP S5828819 B2 JPS5828819 B2 JP S5828819B2 JP 1248278 A JP1248278 A JP 1248278A JP 1248278 A JP1248278 A JP 1248278A JP S5828819 B2 JPS5828819 B2 JP S5828819B2
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JP
Japan
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chopper
current
commutating capacitor
time
voltage
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JP1248278A
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正彦 射場本
博 成田
道正 堀内
英昭 六反
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスクを用いたチョッパ制御装置に係り、
特に、電圧変動の大きい電源から負荷に保給される電力
を制御するのに好適なチョッパ制御装置に関する。
第1図に、本発明が適用されるサイリスクチョッパ回路
を電動機の速度制御を行なう場合の回路例で示しである
第1図において、直流電源電圧vsと直列に、電動機電
機子Mと電動機界磁FとチョッパCHの直列体を接続し
、電動機電機子Mと電動機界磁Fの直列体と並列にフリ
ーホイールダイオードDFを接続する。
前記チョッパCHは、2つの巻線をもつ可飽和リアクト
ル型変流器SCTの1次巻線N1と直列に電動機電流■
Mを通流する主サイリスクMThを接続し、該主サイリ
スクMThと並列にダイオードDCと補助サイリスタA
Thの直列体を接続、さらに前記補助サイリスクATh
と並列に前記可飽和リアクトル型変流器SCTの2次巻
線N2と転流コンデンサCOの直列体を接続して横取さ
れる。
前記可飽和リアクトル型変流器SCTに巻かれた1次巻
線N1と2次巻線N2の極性は、・印で示した極性が同
一極性を表わしている。
そして、ゲート制御装置GCEから前記主サイリスクM
Thと前記補助サイリスクAThにゲート信号を与え、
チョッパCHの通流率(オン時間とオンオフ動作周期と
の比)を制御することにより、負荷の電動機に供給する
電力を制御して電動機の速度制御を行なうことができる
第2図に、第1図回路におけるチョッパCHの動作波形
図を示す。
時間t、において、主サイリスタMThにゲート信号S
nを与えると該主サイリスクMThが導通つまりチョッ
パCHが導通状態となり、主サイリスク電流1MThと
チョッパ電流icHは電動機電流IMに等しい電流値と
なる。
転流コンデンサ電圧VCO及び可飽和リアクトル型変流
器SCTの鉄心の磁束のは、前のチョッパ動作による履
歴で夫々正の最大値+(VOO)maxと正の飽和値子
〇にある。
時間t2において、チョッパCHを非導通にすべく補助
サイリスタAThにオフ信号S。
ffを与えると、該補助サイリスタAThが導通して転
流コンデンサCo→可飽和リアクトル型変流器SCTの
2次巻線N2→補助サイリスクATh→転流コンデンサ
Coの閉回路が構成される。
可飽和リアクトル型変流器SCTの磁束Φは、その2次
巻線N2に印加される転流コンデンサ電圧+(Voo)
maXのために、正の飽和値+Φmから負の飽和値−Φ
mに向って変化し始める。
このとき、可飽和リアクトル型変流器SCTの1次巻線
N1に電動機電流IMに等しいチョッパ電流icHが流
れているため、前記閉回路の電流つまり転流電流ico
と補助サイリスク電流1AThは、可飽和リアクトル型
変流器SCTの変流器作用によってN・■ヤの電流値と
なる。
転流コン2 デンサ電圧VCOは、転流電流i Co =”・IMが
2 放電電流として流れるため+(vCo)maxから次第
に減少し、時間t3において零となる。
そして、このときの可飽和リアクトル型変流器SCTの
磁束のは、はぼ負の飽和値−Φmに近い値となる。
時間t3以後は、転流電流1co= 1・IMが転流
コンデンサCoに充電電流として流り、転流コンデンサ
電圧VCOをこれまでの図示極性とは逆極性に充電する
その結果、可飽和リアクトル型変流器SCTの磁束Φは
再び正の飽和値+Φmに向って引き戻される。
時間t4で、可飽和リアクトル型変流器SCTの磁束Φ
が正の飽和値+Φmに達すると、2次巻線N2のインダ
クタンスは飽和インダクタンスLSOTのみで非常に小
さな値(数μH)となり、一方転流コンデンサ電圧VC
Oは負の最大値−(voo)maXに充電される。
そのため、時間t2において形成された前記閉回路は、
前記飽和インダクタンスLSOTと転流コンデンサCO
とによる振動回路となり、転流電流icoは時間t4に
おける転流コンデンサ電圧−(voo ) m a x
によりこれまでとは逆方向に、つまり主サイリスクMT
hに流れる電流を打ち消す方向に急激に増大する。
時間t5において、転流電流icoが零つまり補助サイ
リスタ電流1AThが零となって補助サイリスタATh
が非導通となる。
そして、時間t6において転流電流icoが主サイリス
ク電流1MThを打ち消し主サイリスクMThを非導通
にする。
時間t6以降は、チョッパ電流1cH(電動機電流IM
に等しい)が阻止ダイオードDO→可飽和すアクトル型
変流器SCTの2次巻線N2→転流コンデンサCoを通
って流れ、そのときの転流コンデンサ電圧VCOが主サ
イリスクMThに逆電圧として印加される。
時間t7において転流コンデンサ電圧VCOは零となり
、時間t7以降に転流コンデンサ電圧VCOが再び正の
最大値に向って充電される。
転流コンデンサCoを流れるチョッパ電流IcHは転流
コンデンサ電圧V。
0が大きくなるにつれ小さくなる(電動機電流■Mとチ
ョッパ電流icHの差電流にフリーホイールダイオード
Dr、を環流する)。
転流コンデンサ電圧VCOは、時間t8において電動機
電流IMに見合った正の最大値+(Vco)maxに充
電され、チョッパCHは完全に非導通状態となる。
時間t8以降は、電動機電流■Mがフリーホイールダイ
オードDFを環流する。
以上に述べた時間t1〜t8におけるオンオフ動作が繰
返されて電動電流IMが所要値に制御され、もってチョ
ッパCHによる電動機の速度制御を行なうことになる。
ところで、チョッパCHを非導通状態とするには前記し
た時間t6〜t7における主サイリスクMThの逆電圧
印加時間TMThをサイリスクのターンオフタイムt。
ff以上とする必要がある。時間t6における転流コン
デンサ電圧VCOを(”oO) t6とすれば、主サイ
リスクMThの逆電圧印加時間TMThは で求められる。
ここで、転流コンデンサ電圧VCOの最大値(Vco)
maXと時間t6での電圧値(VOO) toとの間に
は の関係がある。
さらに、電源電圧■sと転流コン デンサ最犬電圧(VC!0 ) maxとの間には(v
oO)max=vs+IM−E7−”(3)C。
ここでLl:電源VsからチョッパCHまでの回路イン
ダクタンス の関係がある。
(1)式より、電動機電流IMを一定とした場合には、
転流コンデンサ電圧VCOを高くする程転流コンデンサ
Coの容量を小さくできることがわかるが、転流コンデ
ンサ電圧VCOは電源電圧Vsと回路インダクタンス取
付等により(2) 、 (3)式に示す値に定まってし
まう。
このため、電圧変動の大きい電源(例えばバッテリ電源
の場合には+20係〜−50係の電圧変動がある)の場
合には、電圧が最も低い所で所定の電動機電流を消弧で
きるように転流コンデンサCoの容量を決める必要があ
るため、どうしても転流コンデンサCoの容量が大きく
なってしまう欠点がある。
この欠点を解消するために、前記した回路インダクタン
スLlを大きくしてやる、つまり適当なインダクタンス
を追加してやることが考えられるが、これはチョッパ装
置の価格が高くなり、またインダクタンス取付のスペー
スが必要になる等の欠点を生ずることになる。
本発明の目的は、上記した欠点をなくシ、電圧変動の大
きい電源においても転流コンデンサ容量を大きくする必
要のないチョッパ制御装置を得ることにある。
本発明の特徴は、1次巻線N1に電動機電流を、2次巻
線N2に転流コンデンサ電流を通流するようにした可飽
和リアクトル型変流器に、3次巻線N3を設け、該3次
巻線N3に1次巻線N1とは反対極性に電動機電流を通
流せしめて転流コンデンサ電圧を高め、もって転流コン
デンサ容量を小ならしめることにある。
第3図に本発明の一実施例を示す。
第3図回路においては、第1図回路の可飽和リアクトル
型変流器SCTに3次巻線N3を設け、該3次巻線N3
を1次巻線N1とは反対極性に電動機電流■Mが通流す
るように電動機界磁Fに直列接続しである。
第4図に、第3図回路におけるチョッパCHの動作波形
図を示す。
時間t1〜t8における動作は、前述した第1図の従来
回路における動作と同じである。
ただし、電動機電流IMが通流する1次巻線N1と3次
巻線N3とは互いに反対極性になっているので、時間t
2〜t4における転流電流icoにN1.N1−N3 対する変流比は−かし に変わっている。
2N2 さて、前述したように時間t8においてはチョッパ電流
icHが小さくなって電動機電流IMがフリーホイール
ダイオードDFを環流するようになる。
このため、3次巻線N3に電動機電流■Mが流れるのに
対して、1次巻線N1及び2次巻線N2の電流は零にな
ろうとする。
しかし、3次巻線N3の電動機電流IMによる起磁力は
、可飽和リアクトル型変流器SCTの磁束Φをこれまで
と反対の方向すなわち+0mから−Φmに向って変化さ
せることになり、このときの変流作用により1次巻線3 N1及び2次巻線N2には□・IMの電流がN、 +N
2 流れる。
時間t、において、可飽和リアクトル型変流器SCTの
磁束のが−Φmになると前記変流作用は終り、転流コン
デンサ電圧VCOは第1図の従来回路における最大値(
Vco)maxよりも大きい値(vco)′maxに充
電されることになる。
第1図の従来回路における転流コンデンサ電圧VCOの
最大値(VoO)mayと第3図の本発明回路における
最大値(vcm)’maxの間には の関係がある。
つまり、可飽和リアクトル型変流器SCTの1次巻線N
1.2次巻線N2及び3次巻線N3の巻線数を適当に選
択することにより、転流コンデンサ電圧VCOを第1図
の従来回路よりも高い任意の電圧値とすることができる
ので、電圧変動による電源電圧の最も低いところでこの
電圧減少分を補償するように(4)式の第2項による電
圧値を定めてやれば、電圧変動のために転流コンデンサ
Coの容量を大きくしてやる必要がなくなる。
本発明の効果について実験値を示すと、電源電圧■8−
36■、電動機電流■M−60OAのフォークリフト用
電動機制御において、第1図の従来回路(可飽和リアク
トル型変流器の鉄心はケイ素鋼板のリングコアで断面積
5 X 10−4m 、 N14T 、 N2= 7
T )では転流コンデンサ容量をC0=10μFとして
いたものが、本発明回路(可飽和リアクトル型変流器の
鉄心は同じで、N1=5T、N2=7 、N5=1
)によればco=170μFに低減することができた
第5図に本発明の他の実施例を示す。
第5図回路においては、可飽和リアクトル型変流器SC
Tの3次巻線N3はフリーホイールダイオードDFに直
列接続しである。
このため、フリーホイールダイオードDFに電流機電流
IMが流れていない時間t2〜t4においては転流電流
icoに対する変流比が第1図の従来回路と同様に)と
なるが、フリ−ホイールダイオードDP、に電動ト電流
IMが流れる時間t8〜t、においでは転流コンデンサ
C0の充電電流に対する変流比は第3図と同じく3 □となり、第3図回路と同様に転流コンデN1+N2 ンサCoの電圧を高める作用がある。
第5図の本発明回路(可飽和リアクトル型変流器の鉄心
は同じで、N1= 4T 、N2= 7T 、N3=
IT)によれば、転流コンデンサ容量を第3図回路と同
様にC0=170μFとすることができた。
ところで、可飽和リアクトル型変流器SCTの磁束Φが
+0mから一Φmに変化する時間は、該可飽和リアクト
ル型変流器SCTの巻線N]+N2に加わる転流コンデ
ンサ電圧VCOが大きいほど短かくなる。
このため、直流電源■sがつまり転流コンデンサ電圧V
COが低いときのほうが高いときよりも転流コンデンサ
電圧VaOを高める作用が強くなる。
従って、本発明回路では、電源電圧■sの低いときに転
流コンデンサ電圧VCOを所要値に高め、電源電圧■s
の高いときには転流コンデンサ電圧VCOを必要以上に
高めることがないので、サイリスクの電圧耐量を必要以
上に太きくさせない特徴もある。
なお、以上に述べた本発明回路では、時間t8〜t9を
経て充電される転流コンデンサ電圧で所要の電流コンデ
ンサ容量を決めているので、万が、チョッパCHの通流
率が大きくなって時間t8〜t9の間に主サイリスクM
Thが点弧されるようになると転流コンデンサ電圧が不
足してチョッパが転流できなくなるおそれが生ずる。
この対策としては、チョッパが転流に要する時間、例え
ば時間t2〜t6を検出して、そこから時間t6〜t、
の間には主サイリスクMThを点弧しないようにインタ
ーロックする方法をとればよい。
以上に詳述したように本発明によれば、電圧変動の激し
い電源においてもチョッパの転流コンデンサ容量を大き
くする必要がないので、チョッパ制御装置を安価なもの
にすることができる効果がある。
また、本発明回路では、従来から用いられている可飽和
リアクトル型変流器の巻数を増やすだけなので、リアク
トルを別設するなどの場合に対して余分な取付スペース
を必要とせずチョッパ制御装置を小型化できる効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の回路図、第2図は第1図従来回路の
動作説明図、第3図は本発明の一実施例を示す回路図、
第4図は第3図の本発明実施例回路の動作説明図、第5
図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 M・・・・・・電動機電機子、F・・・・・・電動機界
磁、CH・・・・・・チョッパ、MTh・・・・・・主
サイリスク、 ATh・・・・・・補助サイリスク、D
■・・・・・・阻止ダイオード、Co・・・・・・転流
コンデンサ、DF・・・・・・フリーホイールダイオー
ド、SCT・・・・・・可飽和リアクトル型変流器、N
1・・・・・・SCTの1次巻線、N2・・・・・・S
CTの2次巻線、N3・・・・・・SCTの3次巻線、
GCE・・・・・・ゲート制剤装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源と、この直流電源から電力供給される負荷
    と、少なくとも主サイリスクと転流コンデンサを有し前
    記直流電源から負荷への電力供給量を制御するチョッパ
    と、前記負荷と並列に接続されたフリーホイールダイオ
    ードを備えるものにおいて、前記チョッパと直列接続さ
    れた1次巻線と、前記転流コンデンサと直列接続された
    2次巻線と、前記負荷とフリーホイールダイオードで形
    成される閉回路内に設けられた3次巻線を有する可飽和
    リアクトルを備え前記チョッパの非導通時に前記3次巻
    線を流れる電流により、前記1次及び2次巻線に誘起す
    る電圧が、前記転流コンデンサを充電する極性となるよ
    うに前記各巻線の極性を定めたことを特徴とするチョッ
    パ制御装置。 2 第1項記載のチョッパ制御装置において、前記3次
    巻線を前記負荷と直列に設けたことを特徴とするチョッ
    パ制御装置。 3 第1項記載のチョッパ制御装置において、前記3次
    巻線を前記フリーホイールダイオードと直列に設けたこ
    とを特徴とするチョッパ制御装置。
JP1248278A 1978-02-08 1978-02-08 チヨツパ制御装置 Expired JPS5828819B2 (ja)

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DE2904610A DE2904610C2 (de) 1978-02-08 1979-02-07 Motorsteuerschaltung zum Steuern der Stromversorgung eines Gleichstrommotors
US06/010,304 US4284934A (en) 1978-02-08 1979-02-07 Motor control apparatus with an improved thyristor chopper circuit
GB7904361A GB2017429B (en) 1978-02-08 1979-02-07 Motor control apparatus with a thyristor
FR7903064A FR2417209A1 (fr) 1978-02-08 1979-02-07 Appareil de controle de moteur ayant un circuit vibreur a thyristor ameliore

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