JPS5839291A - ダイレクト・デイジタル制御装置における給電電流実際値の取込方式 - Google Patents

ダイレクト・デイジタル制御装置における給電電流実際値の取込方式

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JPS5839291A
JPS5839291A JP56136183A JP13618381A JPS5839291A JP S5839291 A JPS5839291 A JP S5839291A JP 56136183 A JP56136183 A JP 56136183A JP 13618381 A JP13618381 A JP 13618381A JP S5839291 A JPS5839291 A JP S5839291A
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H02P7/293Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC using phase control

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サイリスタなどの電力変換器を介して給電
される直流電動機等の速度を、該サイリスタの点弧角を
制御することにより可変速制御するダイレクト・ディジ
タル制御装置(DDC)において前記給電々流値を取込
む取込方式に関するものであり、更に一般的には、変換
器を介して給電される誘導性負荷の負荷電流実際値を検
出し、変換器の点弧制御角を演算によって求め、それに
より点弧角を制御して負荷電流を制御するDDC装置に
おいて、負荷電流実際値の高精度の検出、取込みを可能
にする方式に関するものである。
第1図はDDC装置の一例として直流レオナードDDC
装置を示すブロック図である。同図において。
9− 直流電動機Mは電力変換器1を介して3相電源から給電
されている。DDC装置はこの場合、速度調節器(AS
R) 3と電流調節器(ACR) 4と点弧角調節器(
FAR)5とパルス増幅器(PA)6とから成るものと
して示されているが、かかる個別回路により構成される
のでなく、マイクロプロセッサにより構成されることも
できる〇 動作を説明する。パルスジェネレータPCにより検出さ
れた電動機Mの回転速度は、速度設定器2により設定さ
れた速度と比較され、その誤差信号がASR3において
例えば1)IDrlA@をほどこされ、その出力と電流
検出器7により検出され取込まれた給電々流実際値とが
比較され、その誤差信号かACR4において例えばPI
D演算をほどこされ、その出力がFAR5に入力される
。その結果、位相制御された点弧パルスが該FAR5か
ら出力され、PA6にて増幅された後、変換器1へ加え
られてその導通角を制御し、電動機Mの1口転速度が速
度設定器2により設定された速度になるように可変速制
御される。
このように、DDC装置においては、多相交流電源から
給電々流実際値を検出し、取込まなくてはがらない。こ
の発明はかかる給電々流実際値の精度の良い検出取込方
式に関するものである。
さて、DDC装置における従来の電流実際値取込方式は
、交流電流波形から時間をずらして振幅値を繰り返し検
出し、その平均値をとって電流実際値とする方式であっ
た。一般に、三相純ブリツジ接続されたサイリスタ変換
装置にて給電される電動機の速度又はトルクを制御する
場合、第1図を参照して説明したように、1!磯子電流
をフィードバックし電流調節を行いその出力で各サイリ
スタの導通角の位相を制御している。この場合、サイリ
スタのゲート端子に印加される点弧パルス間隔は、通常
60度(電気角)であり、加速時には60度より小さく
なる。この位相制御、電流調節をマイクロコンピュータ
によるDDC装置にて行う場合、点弧パルス発生後次期
点弧点を決定するために電流関節演算を実行している。
このため、点弧パルス発生後、早期に給電電流値(電機
子電流値)を検出する必要があり、電流振幅値を繰返し
検出し、平均値を求めるようなことは時間的に困難であ
る。
またサイリスタの点弧制御角が変化すると電流のりプル
波形が変化し、電流検出値に誤差を生ずる。
この発明は上述のような従来技術における問題点を解決
するためになされたものであり、従ってこの発明の目的
は、直流電動機等の電流(速度)制御を行う如きDDC
@置において、サイリスタ変換器の如き電力変換器に対
して発生された点弧パルスの制御角に応じて、交流電源
波形における次の電流根幅値検出点を最適な位置に定め
、電流実際値を精度良く検出し取込むことのできる取込
方式を提供することにある。
この発明の構成の要点は、DDC装置において、給電々
流である多相交流波形において点弧パルス発生時点から
給電々流実際値としての電流振幅値の検出までの時間に
対する点弧制御角の予め定められた最適な関係を記憶し
ておき、電力変換器へ向けて出力する点弧パルスの制御
角から前記関係に照らして求めた検出時間データを出力
し、該データに依存して給電々流である多相交流の振幅
値の取込み位相を制御するようにした点にある。換官す
れば、正弦波状に変化する電流瞬時値が電流平均値に達
した時点で該電流瞬時値を検出し取込めば、両差のない
取込みが可能であることに着目し、点弧制御角αと点弧
パルス発生時点から電流瞬時値が′厄流平均(i’ff
に達する時点までの時間との関係苓:予め求めておき、
点弧制御角に応じて前記関係に照らし電流瞬時値の検出
時点を定めるようにした点にある。
次に、この発明の原理を更に詳しく説明する。
点弧制御角αと点弧パルス発生時点から交流波形におけ
る電流振幅の鱗時値が電流平均値に達する時点管での電
気角(ωte)との関係は、転流型なりW、象を無視す
れば、一般に電流連続時において次式で与えられる。
aosα−−yeoaψ(s In (a十ωtc十α
−ψ)1  、janψ−3 但し、tanψ−ωL/Rであり、Rは電機子回路抵抗
、Lは電機子回路インダクタンス、ωは交流電源角周波
数、である。
第2図は、O(eosψ(1、O(αくπ、0〈ω1゜
〈τ なる条件のもとで、点弧制御角αと前記電気角ω
1cとの間の関係を表示したグラフである。
同図において、■はeollψ−0,2の場合の、@は
e08α−0,8の場合の、それぞれグラフである。
すなわち、このグラフをもっていれば、制御角αが与え
られた場合、直ちに前記電気角ωt0が求まり、これに
より、交流波形における電流振幅の瞬時値が電流平均値
に達する時点での電流]辰幅値の検出、取込みが可能に
なる〇 以上で本発明の原理が明らかになったと思われるので、
次に図を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第3図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
同図において、マイクロコンピュータ14はDDC装置
である。図示せざる電動機はサイリスク変換素子23を
介して3相交流電源から給電されている。マイクロコン
ピュータ14は、3相交流電源から電動機へ給電される
電流(電動機の電機子電流25)を検出して取込み、設
定器24から入力される設定速度、また図示せざる電動
機同転速度の実際値等を入力され、演算によって点弧制
御角αを求め、それによってサイリスク変換素子23の
導通角を制御して電動機が設定速度を維持するように制
御している。しかして本発明は電機子電流25の検出、
取込方式に関するものであった。以下、この観点に立っ
て説明する。
先ず、そのほかの符号を説明する。フィルタ11は電機
子電流の検11叙取込みに際しリプル分を除去する回路
、サンプルホールド回路12は、カウンタ21からの指
示(割込信号)があったとき、フィルタ11の出力をサ
ンプルホールドしてA/D 変換器13へ出力する回路
、A/D変換器13は、サンプルホールド回路12から
供給されるアナログ入力をディジタル値に変換してコン
ピュータ14に入力する変換器であり、A/D変換完了
と共に完了信号をもコンピュータ14に与える。
位相角調整器18は、3相交流電源27とマイクロコン
ピュータ14からの点弧角制御信号を入力されて点弧パ
ルス信号(3相の場合、6個の位相の異なったパルス出
力となる)を出力する。点弧パルス信号はパルス増幅器
19を介してサイリスク変換素子23へ与えられると共
に、オア回路22を介してカウンタ回路21へも供給さ
れる。信号変換回路17は、3相交流電源27のうちの
一相(第4図C参照)を入力され、該入力波形におけル
最初の零クロス点toにおいてカウンタ16へクリア信
号を送り、次の零クロス点tlにてラッチ回路15ヘラ
ッチ信号を送出する。カウンタ16はクロック26(電
源周波数に比較して充分大きな繰り返し周波数をもつ)
を計測しており、その計測値をラッチ回路15を介して
マイクロコンピュータ14に入力する。カウンタ回路2
1へは、マイクロコンピュータ14において、第2図の
グラフを参照して求めた電気角ω1.がラッチ(ロ)路
20を介して入力さね、カウンタ回路21からは割込信
号カマイクロコンピュータ14へ接続される。
カウンタ回路16と21へは同一のクロック信号26が
与えられている。マイクロコンピュータ14内のメモリ
には、第2図に示したグラフ(関係式(1)により求め
た点弧制御角αに対する最適な電気角ωtaのデータ)
が、プログラムのほかに記憶されていることは勿論であ
る。
なお、第3図における電動機’に様子電流25の波形も
、−相をとれば第4図(a)に示す如くであり、電流検
出時間tを変えれば検出(サンプル)される電流振幅A
も変化することが理解されるであろう゛。電流振幅Aが
平均値を示すとき、それを検出したいというのが本発明
の目的であった。またこれまでの説明では検出時間tは
電気角ω1cとして表わし説明してきた。第4図(b)
にサイリスク変換素子23の出力波形(1相分)を示し
たか、この彼珍図でαが点弧制御角である。この点弧制
御角αと、第4図(a)において振幅Aが平均値を示す
ときの電気角ω1oとの関係を示したのが第2図のグラ
フであることは先にも説明した。
第3図に戻り、その動作を説明する。信号変換回路17
は、交流電源27の一周期毎に位相が180度ずれたク
リア信号とラッチ信号を発生する。クロック26を計数
しているカウンタ回路16は、クリア信号により一周期
毎にリセットされ、ラッチ回路15は、ラッチ信号によ
りカウンタ[ff1l路16のクロック26の計測値(
交流it源の半周期弁)を保持する。位相角調整器18
は、マイクロコンピュータ14からの点弧制御角何月に
)と三相交流電像17から点弧パルス信号を発生し、こ
れら点弧パルス信号は、パルス増幅器19を介1−でサ
イリスタ変換素子23へ、またオア回路22を介してカ
ウンタ回路21へそれぞれ加えられる。
ラッチ回路20は、マイクロコンピュータ4から出力さ
れた電流検出点データ(最適な電気角ωLc)を保持し
ており、カウンタ回路21は、オア回路22からの信号
を受取る毎にラッチ回路20のデータを読込み、減算を
開始する。計数f+ffが零になった時点で、マイクロ
コンピュータ4に割込信号を送ると同時に、サンプルホ
ールド回路12ヘホールド指令信号を送る。
マイクロコンピュータ4は、割込信号を受取ると現在の
処理を中断して、以下の手順で割込処理を実行する。
(1)  設定値24から電流(速度)設定値及びA/
D変換器13の変換動作完了を待ってA/D変換器13
から電流実際値(第4図aの電流振幅値A)を取込み、
?1■流制御演算の結果、点弧制御角αを求め、位相角
調整器8に出力する(ここ1では普通のDDC装置角の
機能である)。
12)点弧制御角αに対応した電流検出点データ(ω1
.)をメモリから読出す。
(3)  ラッチ回路15から取込んだ電源半周期分の
クロック数の計測値(N1)で補正(例えば、電流検出
点データω1oの学位が電気角(度)であれば、計測値
(N1)は半周期の電気角180度分のクロック数であ
るから、(ωtcxN1)/180の演算を行いデータ
ω1oをクロック数に換算する。)を行い、その結果を
ラッチ回路20に出力する。
マイクロコンピュータ14は、割込処理を終了すると中
断した処理を再開する。次の点弧パルスの発生までに割
込処理が終了するようにプログラムを構成すると、次の
点弧パルスが発生してカウンタ回路21が取込むラッチ
回路20のデータは、常に点弧制御角αに対応した電流
検出点データである。
以上の動作を繰り返し行うことにより、点弧制御角αに
応じて電流検出点を変化させ、最適の電流憑幅値(例え
ば平均値)を検出し、取込むことができる。
実施例に説明したように、電流瞬時値が、例えば電流平
均値に達した時点で電流全検出し取込むようにしたため
、設定変更及び外乱などによる電流実際値の変化に対す
る電流制御の結果、点弧制御角が変化しても、常に電流
実際値として正確な値をfiv度よく検出できるという
利点がある。
この発明は、いままで説明したほかに、位相調整器ヲマ
イクロコンピュータにて行う場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は普通の直流レオナードDDC装置を示すブロッ
ク図、第2図は点弧制御角αと電気角ωtcとの間の最
適々関係を示すグラフ、第3図はこの発明の一実施例を
示すブロック図、第4図は第3図の回路における各部の
信号波形を示す波形図、である。 符号説明 1・・・変換器、2・・・速度設定器、3・・・速度調
節器、4・・・電流調節器、5・・・点弧角調節器、6
・・・パルス増幅器、7・・・電流検出器、11・・・
フィルタ、12・・・サンプルホールド回路、13・・
・A/D変換器、14・・・マイクロコンピュータ、1
5・・・ラッチ回路、16・・・カウンタ、17・・・
信号変換回路、18・・・位相角調整器、19・・・パ
ルス増幅器、20・・・ラッチ回路、21・・・カウン
タ、22・・・オア回路、23・・・サイリスタ変換素
子、24・・・設定器、25・・・電動機の電機子電流
、26・・・クロック、27・・・3a交流電源代理人
 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)変換器を介して給電される電動機などの誘導性負荷
    の電流を、少なくも該負荷へ給電される電流実際値を取
    込み、演算により前記変換器の採るべき点弧制御角を求
    めて制御することにより制御するダイレクト会ディジタ
    ル制御装置において前記給電々流実際値を取込む取込方
    式であって、給電々流である多相交流の波形において変
    換器の点弧パルス発生時点から前記給電々流実際値とし
    ての電流振幅値の検出までの時間に対する点弧制御角の
    予め定められた関係を記憶しておき、変換器へ向けて出
    力する点弧パルスの制御角から前記関係に照らして求め
    た検出時間データを出力し、該データに依存して給電々
    流実際値としての交流振幅値の取込み位相を制御するよ
    うにしたことを特徴とするダイレクト・ディジタル制御
    装置にお−1−1門 ける給電、々流実際値の取込方式。 2) tV、’j許請求の範囲第1項に記載の取込方式
    において、前記給電々流実際値としての電流振幅値が交
    流波形の平均値であることを特徴とするダイレクト・デ
    ィジタル制御装置における給電々流実際値の取込方式。
JP56136183A 1981-09-01 1981-09-01 ダイレクト・デイジタル制御装置における給電電流実際値の取込方式 Granted JPS5839291A (ja)

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