JPS5872397A - 交流電動機の速度変更装置 - Google Patents

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】 本発明は交流電動機の速度を変更するための手段に係り
、一層詳細には、電動機に供給される電力の周波数及び
振幅を変更するための手段に係る。

大形水中ポンプは典型的に井中の数千フィートの深さに
配置されている。ポンプ組立体はその下側に取付けられ
た交流電動機により駆動される遠心ポンプを含んでいる
。電動機は１５〜７５０馬力に亙っでおり、従って大き
な電力の供給を必要とする。通常、２４００Ｖ又はそれ
以上の線間電圧を有する６　’ＯＨｚの三相電力が供給
される。電動機の一般的な回転速度は約３５００　ｒｐ
ｍである。

これらの形式のポンプの殆どは単一速度のポンプである
。しかし、粘度、密度、井の流れ特性などに関係して、
電動機の速度を変更するのが望ましい場合かある。

速Ｉｎを変更する一つの方法は、供給電力の周波数を変
更することである。じかし電力は通常電力会ｒｔから供
給されるので、ｌｌ準の６０１−Ｉ　Ｚから変更され得
ない。標準周波数を種々の周波数に返還Ｊるための回路
は知られている。これらの回路は、電動機を効率的に運
転するため、周波数の変更に比例して振幅をも変換する
。これまでは、サイリスタ回路が用いられてきた。サイ
リスタの一つの欠点は、−日スイッチオンされたサイリ
スタは電流が零に低下するまでスイッチオフされ得ない
ことぐある。そのため複雑な転流回路を必要とし、その
制御システムに費用がかさむ。

本発明のｖＩＩ１１回路は、先ず三相交流から直流電圧
を得るため整流器を用いる。負線路と三相交流電動機の
各相線との間及び正線路と三相交流電動機の各相線との
間にそれぞれＦＥＴ　（電界効果トランジスタ）スイッ
チが接続されている。これらのＦ　Ｅ　Ｔスイッチは、
選択された周波数の所望の交流電流波形を生ずるように
スイッチオン、ス、イ比例して振幅を変更するための手
段が用いられている。

これらの機能を成就するため、選択された入力に関係す
る周波数のパルスを生ずる可変周波数発振器が用いられ
ている。２進カウンタがこれらのパルスを特定の数まで
カウントし、かかるカウント動作を繰り返す。各カウン
トに対して、カウンタは２進出力を生ずる。ＲＯＭ（読
出し専用メモリ）が２進出力を受け、ＦＥＴスイッチの
各々に対してプログラムされた出力を与えて、発振器の
周波数により定められるスイッチング制御を行う。

好ましい実施例では、ＲＯＭは正弦波を合成するように
選択されているパルス幅の一連のパルスを生ずるべくプ
ログラムされている。従って、正弦波の１川忌の半分の
間に、その特定の相に対づる負若しくは正ＦＥＴスイッ
チが正弦波の半波を合成するように多数回に亙り且種々
の継続時間でスイッチオン且スイッチオフされる。

これらのパルスは、電動機に滑らかな波形をちえるよう
に、チョークコイル及びコンデンサからなる平滑回路に
より平滑化される。

りＩましい実、１Ｍ例では、発振器はカウンタを駆動す
るパルスと同一周波数の三角波を生ずる。この三角波は
発振器への入力に比例する直流レベルと比較される。直
流レベルと三角波との間の差が、選択された周波数に比
例する均等なパルス幅のイネニブルパルスを生ずる。好
ましい実施例で（よ、これらのイネーブルパルスがＲＯ
Ｍからの出力）くルスの発生をイネーブルし、各出力パ
ルスのデ１−　Ｉｉイザイクルを定める。最高周波数で
【、ｔ１イネーブルパルスは最大の幅を有し、従って各
出力パルスら最大の幅を有する。最高周波数の１／′２
の周波数では、イネーブルパルスは最大幅の１／２にな
り、従って各出力パルスも最大幅の１７′２になるので
、それにより合成される正弦波の振幅１よ１／２に減す
る。こうして正弦波の振幅を、選択された周波数に比例
させることができる。

代替的な実施例では、イネーブルパルス“、ＲＯＭをイ
ネーブルする代りに、直流線路の電圧を変更する。他の
式台的な実施例では、幅の異るパルスの列により正弦波
を合成する代りに、各ＦＥＴスイッチが各半周期を通じ
てスイッチオン状態に省められ、従って方形形を電動機
に与える。方形波の振幅はイネーブルパルスで直流線路
電圧を変更することにより変更される。

第３図を参照すると、井サイトで通常得られる電力は、
図示されているように、相Ａ１相Ｂ及び相Ｃからなる三
相正弦波である。各相は正と負との間を正弦波状に交番
する。相Ｂは相Ａより１２０°遅れており、又相Ｃより
１２０°進んでいる。

第１図の波形１１は第３図の一つの正弦波の一つの半波
である。各特定点に於ける波形１１の下側６面積は第２
図に示されているパルス列１３の下側の面積により合成
され得る。パルスの幅はどの特定点に於ても波形１１の
下側の面積と同一の面積となるように変更される。パル
ス列１３を得るように直流レベルのスイッチオン及びス
イッチオフを行えば、波形１１を合成することができる
。

第４図に示されているように、相△（φ△）の正半波は
第２図に示されているパルス列１３をパルス列間に同一
の間隔をおいて繰返すことにより合成され得る。相Ａの
負半波はその正半波に対するパルス列１３の休止期間に
生ずる同一のパルス列により合成される。相Ｂ（φＢ）
及び相Ｃ（φＣ）も同様にして合成される。相Ｂのパル
ス列１３は相Ａのそれよりも１２０°遅れている。相Ｃ
のパルス列１３は相Ｂのそれよりも１２０°遅れている
。周波数を増すためには、各パルス列１３の繰返し傾度
が増される。この場合、パルス列内の各パルスは、周波
数に関係なく、パルス列内の他のパルスに対して同一の
相対的幅を有する。

好ましい実施例では。各パルス列１３内のパルスの各々
の幅を比例的に変換Ｊることにより、周波数の変更に比
例して振幅が変更される。最高ｆ＾ｌ波数では、パルス
の全てがそれぞれの最大幅を右づる。最高周波数の１／
２の周波数では、パルスの全てがそれぞれの最大幅の１
／２になる。パルス間のオフ時間は倍増する。その結果
、デユーティサイクル（正弦波の半周期中にパルスの３
２時間の合計が占める割合）が減少する。デユーティサ
イクルの減少に伴い、同一の割合で波形１１の全振幅が
減少する。即ら、周波数が゛最高周波数の１／２になり
、各パルスの幅がそれぞれの最大幅の１／２になれば、
波形１１のＲＭＳ　（実効値）振幅もその最大値の１／
２になる。

第５図はパルス列１３の発生の仕方を示す。六つのデー
タ出力端の各々は電動機の相線に負名しくは正の直流電
圧を供給するための負又は正のスイッチに接続されてい
る。メモリ出力端Ｏ及び１は相Ａの正及び負の部分を表
す。メモー人出力端２及び３は総Ｂの正及び負の部分を
表し、又メモリ出力端４及び５は相Ｃの正及び負の部分
を表す。

ｋ端に記入されている数字０〜２５５は可変周波数発振
器により発せられたパルスを２進カウンタによりカウン
トした数を表している。２５５カウントが一つの全正弦
波０〜２πを表す。各パルスに於て、カウンタは、２進
数を出力する。例えば、Ｎｏ、１０のパルスに於て、カ
ウンタは８ビツトの２進数００００１０１０を出力する
。これらの８ピッ］−の各々はメモリユニットの８個の
ゲート（０・〜７）の一つをアドレスする。

メモリユニットは、各ゲートで受信したビットが’　Ｏ
”か１″かに関係して、“０°°若しくは１″°のプロ
グラムされた出力を生ずる。例えば、Ｎｏ、１０のパル
スに於て、相Ａの正部分に対応する出力端０は、Ｎｏ、
１０パルスの発生時点がパルス列１３（第４図）を生ぜ
しめるべき期間にＩ［るので、オンであり、その特定時
点に関係して“０″若しくは１″のデータを出力Ｊる。

相△の負部分に対応する出力端１はこの時点ではオフ（
出力は“Ｏ″）である。相Ｂの正部分に対応する出力端
２もオフである。相Ｂの負部分に対応する出力端３はオ
ンであり、１１　’Ｏ１１若しくは１”のデータを出力
する。相Ｃの正部分に対応する出力端４もオンであり、
１１０　ＩＴ若しく番よ゛１°′のデータを出力する。

相Ｃの負部分に対応する出力端５はオフである。このよ
うにして、６個のスイップが直流を第３図のような三相
交流に変換し得る。

一つの実施例の全体ブロック図が第６図に示されている
。三相電源１５は通常、適当な電圧例えば４８０Ｖ又は
それ以下の線間電圧に変圧して電力会社から受電する電
力である。この三相交流は整流器及びフィルタ１７によ
り正線路１９上の正直流電圧及び負線路２１上の負直流
電圧に変換される。ＦＥＴスイッチ２３は、第１図乃至
第５図で説明したように、平滑回路２５にパルスの列１
３（第４図）を与えるべく交互にスイッチオン及びスイ
ッチオフを繰返す。平滑回路２５はパルスを平滑化して
第３図に示されているような波形を近似的に形成する。

三相電力は三本の相線２７を通じて電動機２９に供給さ
れる。電動機２９は三相かご形誘導電動機である。

ＦＥＴスイッチ２３に対する制御回路は、ポテンシオメ
ータとして示されている速度制御選択器３１を含んでお
り、それにより選択された電圧が信号コンディショナ３
３に与えられる。信号コンディショナ３５は直流電圧を
電圧制御発振器３５に与える。発振器３５は方形パルス
出力をインバータ・バッファ３７を介して２進カウンタ
３９に与える。カウンタ３９はパルスをＯから２５５ま
て・刀つントし、その後もこのカウントを繰返す。

各カウントに対して、カウンタ３９は８ビツトの２進数
をプログラム可能ＲＯＭ４１に与える。ＲＯＭ４１は六
つの出力端から、カウントされた特定パルスに対する２
進数を表す“０″及び１′′の出力をインターフェイス
回路４３に与える。インタ−７１イス回路４３はＲＯＭ
４１とＦＥＩスイッチ２３との間のバリアをむしており
、ＦＥエスイッチ２３を制御づる。

周波数に比例して振幅を変更するため、発振器３５は三
角波をコンパレータ４５に与える。この三角波は発振器
３５からの方形波出力と同一の周波数を有づる。コンパ
レータ４５はこの方形波を信号コンディショナ３３から
の直流入力のレベルと比較する。信号コンディショナ３
３から与えられる直流レベルよりも大きなレベルを有す
る三角波の部分と等しい幅のイネーブルパルスがＲＯＭ
４１に与えられる。これらのイネーブルパルスはＲＯＭ
４１の出力パルスと同一の周波数を有し、その継続時間
又は幅は周波数に比例している。

イネーブルパルスはＲＯＭ４１からのパルス（第４図の
パルス列１３を構成するパルス）の発生をイネーブルパ
ルスの継続中のみ可能にする。

もし信号フンデイショナ３３からの直流レベルが零であ
れば、カウンタ３９の出力パルスの全幅に等しい幅のイ
ネーブルパルスが発せられ、ＲＯＭ４１はパルス列１３
（第４図）内の各パルスをそれぞれの最大幅で生ぜしめ
るようにイネーブルされ、その結果振幅は最大になる。

同様にして、もし信号コンディショナ３３からの直流レ
ベルがその最大値の１／２であれば、ＲＯＭ４１に与え
られるイネーブルパルスはカウンタ３９の出力パルスの
全幅の１／２の幅になり、ＲＯＭ４１はパルス列１３（
第４図）内の各パルスをそれぞれの最大幅の１／２の幅
で生ぜしめるようにイネーブルされ、その結果振幅はそ
の最大値の１／２になる。

コンパレータ４５は相線２７上の電圧を検出する電圧調
整回路４７からも入力を受ける。電圧調整回路４７は、
もし最終出力振幅が速度ＩＩＪ御選択器３１により選択
された値から変差した時に、コンパレータ４５から発せ
られるイネーブルパルスに修正を加える。

第７図は第６図の実施例の回路の一部分を詳細に示す回
路図である。速度制御選択器３１（第６図）は直流型ｔ
ｉ５１に接続された抵抗４９を含んでいる。一定の直流
電圧を得るため、抵抗４９と接地点との間に定電圧ダイ
オード５３が接続され（いる。ポテンシオメータ５５は
一端で定電圧ダ、イＡ−ド５３と抵抗４９との間に、又
他端で接地点に接続されている。ポテンシオメータ５５
のワイパは差動増幅器５７の正入力端に接続され−Ｃお
り、この入力端はコンデンサ５９を通じて接地点に６接
続されている。増幅器５７はポテンシオメータ５５によ
り与えられる直流入力に対してゲイン制御又はレベルシ
フトを行う。この信号コンディショナ３３の部分は増幅
器５７の出力側に抵抗６１を含んでおり、この抵抗は他
の増幅器６３の負入力端に通じている。増幅＠６３はそ
の出力端からその負入力端への導線中に接続されたトリ
ム抵抗６５を含んでいる。増幅器６３の正入力端は、耐
流電源に接続された。−ポテンシオメータ６７のワイパ
に接続されている。

増幅器６３の出力端は抵抗６９を通じて発振器３５のビ
ン５に通じている。発振器３５は標準的に接続された通
常の電圧制御発振器である。そのビン７は抵抗７１を通
じて接地点に接続されており、他方ビン１は直流接地さ
れている。ビン８は抵抗７３を通じてビン５の接続され
ている。ビン６は抵抗７５を通じてビン８に、またコン
デンＶ７７を通じてビン５に接続されている。

発振器３５はポテンシオメータ５５の設定に関係する周
波数の方形波７８（第１１図）゛をビン３から出力する
。方形波７８はコンデンサ７９を通ってトランジスタ８
１０ベースに入る。トランジスタ８１の１ミツタは接地
点に接−されており、またトランジスタ８１のベースは
抵抗８３を通じて接地点に接続されている。又、］レレ
フは抵抗８５を通じて直流電源に接続されている。ビン
３からの方形波７８（第１１図）はトランジスタ８１に
より増幅されて、そのコレクタに接続された導線８７土
に与えられる。導線８７は第６図及び第８図に示されて
いる２進カウンタ３５に通じている。

発振器３５は方形波７８（第１１図）と同一の周波数を
有する三角波８８（第１１図）をビン４から出力Ｊる。

三角波８８はコンデンサ８９を通っＣ増幅器９１に入る
。ダイオード９３が増幅器９１の出力端からその負入力
端への導線中に接続されている。増幅器９１の正入力端
は接地されている。増幅器９１の出力端は差動増幅器９
５の正入力端に通じている。増幅器９５の正入力端は抵
抗０７を通じて接地されでいる。

増幅器９５の負入力端はポテンシオメータ５５の設定に
比例づるレベルの直流電圧を受ける。この直流電圧は、
増幅器５７の出力端に接続されたポテンシオメータ９９
を含むゲイン制御回路内の種々の段を経て増幅器９５の
負入力端に入る。ポテンシオメータ９９のワイパは抵抗
１０１を通じて増幅器１０３に接続されている。増幅器
１０３はコンパレータ増幅器９５の負入力端に接続され
ている。更に、直流電圧レベルのコンディショニングの
ための回路は、負入力端で抵抗１０７を通じてポテンシ
オメータ９９のワイパに接続された増幅器１０５を含ん
でいる。増幅器１０５の負入力端は抵抗１０９を通じて
増幅器１０５の出力端に接続されている。増幅器１０５
の出力端はダイオード１１１及び抵抗１１３を通じて増
幅器６３の負入力端に接続されている。増幅器１０３の
正入力端は抵抗１１５を通じて接地されている。増幅器
１０３の負入力端及び増幅器１０５の正入力端は電圧調
整回路４７に接続されている。電圧調整回路については
後で説明する。

こうして、発振器３５のピン４からの三角波８８（第１
１図）は増幅器９５の正入力端に与えられ、他方増幅器
９５の負入力端はポテンシオメータ５５の設定に関係す
るレベルの直流電圧を受ける。差動増幅器９５からの導
線１１７上の出力波形１２５は第１１図に示されている
。破線１２３は増幅器９５の負入力端に与えられる選択
された１流電圧レベルを表す。増幅器９５から出力され
るｌｊ形ビイネーブルパルス１２５、三角波８８の振幅
が直流電圧レベル１２３を越えている部分と同一の幅を
右する。イネーブルパルス１２５は力・クンタ３９（第
６図及び第８図）に与えられる方形パルス７８と同一の
周波数であるが、可変のパルス幅を有する。最高周波数
では、直流電圧レベル１２３は零であり、各パルス１２
５の間のスペースに等しく打方形パルス７８の幅に等し
い幅を右りるパルス１２５を生ずる。最高周波数の１／
２の周波数では、直流電圧レベル１２３はその最大（白
の１／２であり、各パルス１２５の間のスペースの１／
２に等しく打方形パルス７８の幅の１、′２に等しい幅
を有するパルス１２５を生ずる。

第８図を参照すると、第７図からの導線８７を軒Ｃｈ形
パルス７８（第１１図）がカウンタ３９に与えられる。

又、第７図からの導線１１７を経−（イネーブルパルス
１２５（第１１図）がＲＯＭ４１にＬｊえられる。カウ
ンタ３９はＲＯＭ４１に８ビツトの２進数を与える。Ｒ
ＯＭ４１は６個のデータ出力端を有し、その各々は波形
整形の目的で増幅器１２７に接続されている。各増幅器
はイの入力端で抵抗１２９を通じて直流電源に接続され
ている。

各増幅器１２７は′０″又は１°′のデータ出力をイン
ターフェイス回路１３０に与える。インターフェイス回
路１３０は１個しか図示されていないが、残りの５個も
同一である。インターフェイス回路１３０は抵抗１３３
により増幅器１２７の出力端に接続された通常のフォト
カプラ１３１を含んでいる。フォトカプラ１３１は直流
電源に接続された発光ダイオード１３５を有する。増幅
器１２７からパルスを与えられると、発光ダイオード１
３５が発光し、その光がフォトトランジスタ１３７に与
えられる。それによりフォトトランジスタ１３７が導通
する。こうして、発光ダイオード１３５以前の回路とフ
ォトトランジスタ１３７以後のＦＥＴスイッチ２３（第
６図）の制御に必要な強電回路とは電気的に絶縁されて
いる。

インターフェイス回路１３０の残余の部分はトフンジス
タ１３７のエミッタに接続されたシュミツ］〜］〜リガ
１３９を含んでいる。」ンデンザ１４１もシュミットト
リガ１３９の入力端に接続され−（いる。抵抗１４３が
コンデンサ１４１に並列に接続されている。シュミット
トリガ１３９の入力端は、導線１４７に通ずる抵抗１４
５にも接続されている。シュミットトリガ１３９の出力
端は抵抗１５３を通じて一対のトランジスタ１４９及び
１５１のベースに接続されている。トランジスタ１４９
及び１５１のベースはコンデンサ１５５を通じて導線１
４７にも接続されている。トランジスタ１５１の１ミツ
タはトランジスタ１４９のコレクタに接続されており、
その接続点から導線１５７が出ている。トランジスタ１
４９のエミッタは導線１４７に接続されてい′る。

フォトトランジスタ１３７のコレクタはトランジスタ１
５１のコレクタと接続されており、この接続点は抵抗１
６５とコンデンサ１６９との並列回路を通じて、更にそ
の先で抵抗１６７を通じて導線１６３に接続されている
。又、上記コレクタ間の接続点は定電圧ダイオード１５
つとコンデンサ１６１との並列回路を通じて導線１４７
に接続されている。

インターフェイス回路１３’Ｏは増幅器１２７がらパル
スを受けると、発光ダイオード１３５のパルス状発光に
よりフォトトランジスタ１３７が導通し、シュミットト
リガ１３９が作動する。それにより、ＦＥＴスイッチ２
３（第６図）を制１Ｉｌｌするためのパルスが導線１５
７上に発せられる。導ｍｌ　６３と導線１４７との間に
は電位差が存在する。

第９図を参照すると、各インターフェイス回路１３０は
その出力導線１５７でＦＥＴスイッチ１７１のゲートに
接続されている。三、っの相に対して各二個、合計穴−
のＦＥＴスイッチ１７１が設けられている。正ＦＥＴス
イッチの各々はそのドレインで正直流線路１９に接続さ
れている。負ＦＥＴスイッチの各々はそのソースで負直
流線路２１に接続されている。正ＦＥＴスイッチのソー
スは負ＦＥＴスイッチのドレインに接続されており、相
Δ用の正負の干ＥＴスイッチに於けるこの接続１気は相
ｔｉＡ１７３に、相Ｂ用の同様の接続点は相線１７５に
、又相Ｃ用の同様の接続点は相線１７７に接続されＣい
る。直流線路１９．２１間にフィルタとして一つの又は
それ以上の抵抗及びコンデンサ、例えば抵抗１７９及び
コンデンサ１８１が接続されている。

各相線１７３．１７５及び１７７はチョークコイル１８
３を通じて電動機２９に接続されており、その間の接続
点と負直流線路２１との間にイれぞれ」ンデンサ１８５
が接続されている。各インターフコイス回路１３０の導
線１４７及び１６３は対！２５′するＦＥＴスイッチ１
７１のソース・トレイン間の両端に接続されている。定
電圧ダイオード１８７が各インターフェイス回路１３０
の導線１４７と導線１５７との間に接続されている。参
照符号１８８を付されているブロックはインター”ノ１
イス回路１３０に波形データ及び振幅制ｍ信号を与える
回路であり、その回路構成は既に第７図及び第８図に示
した通りである。

作動の仕方を説明すると、三相交流は整流器１７により
線路１９上の正直流電圧及び線路２１１の負直流電圧に
整流される。第７図及び第８図をも参照すると、ポテン
シオメータ５５の設定により、発振器３５からカウンタ
３９へ与えられるパルスの周波数が制御される。カウン
タ３９はＲ０Ｍ４１をアドレスして、各インターフェイ
ス回路１３０にパルスの列１３（第４図）を与える。各
パルス列１３内の各パルスの゛オン″継続時間はコンパ
レータ増幅器９５からＲＯＭ４１に与えられるイネーブ
ルパルスにより制御されている。各インターフェイス回
路１３０はパルス列１３（第４図）に従ってＦＥＴスイ
ッチ１７１のスイッチオン及びスイッチオフを行う。

ＦＥＴスイッチ１７１はパルス列１３に従って正若しく
は負の線路１９．２１を対応する電動機相線１７３．１
７５．１７７に接続する。例えば、相Ａに対するＦＥＴ
スイッチ１７１は、パルス列　“１３内の各パルスの゛
オン″（“”　１　”　）時間中に線路１９上の正直流
電圧を相線１７３上に与えることにより、パルス列１３
と相似のパルス列を相線１７３Ｆに生せしめる。これら
のパルスはチョークコイル１８３及びコンデンサ１８５
からなる５１７滑回路により平滑され、それにより得ら
れｌこ合成正弦波が電動機２９の駆動に用いられる。相
Ａの正部分に対するＦＥＴスイッチ１７１がパルス動作
を行っている間、相Ａの負部分に対するＦＥ１スイッ″
’ｆ−１７１はオフ状態に留まっている。

出力を監視し過負荷保護を行うための電圧調整１ｊＩｌ
′ｔ８／１７が第７図中に示されている。電圧調整回路
４７は、相線２７上の実際振幅が選択された正しい振幅
であることを保！１ｉＥ−する。一対の抵抗１８９及び
１９１が電動機２９に通ずる相線２７の二つに接続され
ている。抵抗１８９及び１９１は両相線の間の交流電圧
を増幅するための増幅器１９３に通じている。抵抗１９
５が増幅器１９３の出力端からその負入力端に通じてい
る。正入力端は抵抗１９７を通じて接地点にも接続され
ている。

増幅器１９３の出力端はポテンシオメータ１９９に接続
されており、そのワイパは増幅器２０１の負入力端に通
じている。増幅器２０１の正入力端は接地されており、
又その出力端はダイオード２０３に接続されている。ダ
イオード２０３の他端は増幅器２０５の正入力端に接続
されている。増幅器２０５の正入力端は増幅器２０１の
負へカーにも接続されている。増幅器２０５の出力端は
抵抗２０７及び２０９を通じて増幅器１０３の負入力端
に接続されている。増幅器、１０３の負入力端は抵抗２
０９及び２１１を通じて増幅器１０５の正入力端に接続
されている。増幅器１０５の正入力端は抵抗２１３を通
じて接地されている。増幅器１０３の負入力端は直列接
続された抵抗２１５及び２１７を通じて接地されている
。抵抗２１５とコンデンサ２１７との間の接続点は増幅
器１０３の出力端にも接続されている。

差動増幅器１９３は相線２７に於ける二つの相の間の電
圧の振幅を検出し、それを分圧し増幅目整流した信号を
増幅器１０３に与える。増幅器１０３は、前記ように、
コンパレータ増幅器９５に直流レベルを与える。増幅器
２０５の出力端から増幅器１０３に与えられる直流レベ
Ｊしｔよ、もし実際に出力が選択された周波数に正しく
比例して（１な１１れば、直流レベルをシフトさせる。

第７図中の電圧調整回路４７の他の部分は過負荷保護の
ための回路である。この回路は通常の過り仙保諧回路で
あり、電流を監視するため三本の導線２１９により変流
器（図示せず）を介して相線２７の各々に接続されてい
る。導線２１９に接続されたダイオード２２１からなる
整流回路により交流を整流して導線２２７と導線２２９
との間に得られた直流電圧はこれらの導線間に並列に接
続された抵抗２２３及びコンデンサ２２５により平滑化
される。平滑化された直流電圧【よ差動増幅器２３１で
、ポテンシオメータ２３ｑにより予め設定された直流電
ｆモと比較される、増幅器２３１からの出力は抵抗２３
５を通って増幅器２３７の負入力端に入る。増幅器２３
７の正入力端１．１抵抗２３９を通じて増幅器２０５の
出力端に接続されている。コンデンサ２４１が一端で抵
抗２０７と抵抗２：３９との間の接続点に、又他端で接
地点に接続されている。抵抗２０７と抵抗２３９との間
の接続点は抵抗２０９を通じて増幅器１０３の負入力端
にも接続されている。増幅器２０５の出力端は抵抗２４
３及び２４５を通じて接地点に接続されている、増幅器
２０５の負入力端Ｇ、を抵抗２４３と抵抗２４５との間
の接続点に接続されてし＼る。

増幅器２３７はダイオード２４７を通じて１ル−２４９
に出力を与える、リレー２４９の接点２５１は導線２５
０中に接続されており、もしリレー２４９が消勢される
と、設定２５１が開いて電動様相［１２７に供給する電
力を遮断する。

過負荷保護の作動の仕方は次の通りである。電動機相線
の電流は導線２１９を通じて監視され、ダイオード２２
１により整流される。もし電流がポテンシオメータ２３
３により予め設定された値を超過すると、増幅器２３１
が正の出力を増幅器２３７の負入力端に与える。増幅器
２３７の負入力端に於ける正入力は増幅器２３７に負出
力を生ぎしめ、それによりリレー２４９のコイルを消勢
して、その接点２５１を開き、電動機への電力供給を遮
断する。

第１０図には、第９図に示した実施例に対して代替的な
実施例が示されている。第９図中の構成要素に対応する
構成要素には、第９図中の参照符号にダッシュ記号を付
けた参照符号が用いられている。第９図の場合と同様に
、整流器１７′は三相交流を整流して線路１９’上に正
直流電圧を、又線路２１′上に負直流電圧を与える。抵
抗１７９′及びコンデンサ１８ｊ’　は平滑作用をする
。

インターフェイス回路１３０′がＦＥＴスイッチ１７１
′の各々に対して設けられている。

この第二の実施例で、波形データ・　ブ［ｌツク２５４
は第７図及び第８図の回路と同一の構成要素を右してい
てよい。しかし、正弦波を合成するべ（可変幅のパルス
から構成されたパルス列１３（第４図）を形成覆る代わ
りに、ＲＯＭ４１（第８図）は正弦波の各半周期を通じ
て１回だけ各ＦＦ　ｌ−スイッチをオン若しくはオフに
するようにプログラムされている。その結果、電動機２
９′の相線１７３’　、１７５’及び１７７′上には合
計穴つの方形波出力が与えられる。各ＦＥＴスイッチ１
７１′は半周期を通じＬオン若しくはオフ状態に留まる
ので、第９図のチョークコイル１８３及びコンデンサ１
８５からなる平滑回路は電動機２９′とＦＥＴスイッチ
１７１′との間に必要とされない。電動機２９′に与え
られる周波数は、第一の実施例と同様に、発振器３５（
第７図）により定められる。この発振器の作動の仕方も
、その後に接続されているカウンタ３９（第８図）の作
動の仕方も第一の実施例の場合と同一である。

第二の実施例では、ＲＯＭ４１（第８図）は常に、イネ
ーブルされており、従って導線１７７上のイネーブルパ
ルス（第１１図）は受けない。

第二の実施例では、周波数に比例して振幅を変更するた
め、振幅スイッチ２５５が直流線路の一方例えば正直流
線路１９′に設けられている。振幅スイッチ２５５は、
第１１図のイネーブルパルス波形１２５と同様にパルス
間のスペースに対してパルスの幅が可変の方形波出力を
生ずるようにスイッチオン及びスイッチオフされる。チ
ョークコイル２５７が正直流線路１９′中に接続されて
いる。」ンｊンサ２５９が正直流線路１９′と負め流線
路２１′との間に接続されている。これらの線路の間に
はダイオード２６１も接続ざｔＩＣいる。チョークコイ
ル２５７帯びコンデンサ２５９番、１振幅スイッチ２５
５により与えられる方形波を平滑化して、線路１９′と
２１′との間に可変の１ｉ流電圧を生ずる。この直流電
圧の大きさは振幅スイッチ２５５のオフ時間に対するオ
ン時間の割合に関係づる。

振幅スイッチ２５５はパルス幅制御回路２６３にＪ、り
選択された周波数に比例して直流線路の電Ｈの振幅を変
更するように制御される。パルス幅制御回路２６３は、
第８図中のＲＯＭ４１に導線１１７を経てイネーブルパ
ルス１２５（第１１図）をノｊえるための第７図中の回
路部分と同一である。

第７図を参照すると、前記のように、三角波８８（第１
１図）が発振器３５のビン４から出力される。、この三
角波８８は、ポテンシオメータ５５及び種々のレベルシ
フト回路を通じて増幅器９５に与えられる直流レベル１
２３（第１１図）と比較される。直流レベル１２３を越
える振幅を有する三角波８８の部分で方形パルス１２５
（第１１図）が形成される。これらの方形パルスの幅は
最高周波数よりも低い周波数に対してはパルス間のスペ
ースの幅よりも小さい。第一の実施例では、これらの方
形パルス１２５はＲＯＭ４１にイネーブルパルスとして
与えられる。第二の実施例では、同一の方形パルス１２
５が、選択された周波数に比例して直流線路の電圧の大
きさを減するため振幅スイッチ２５５（第１０図）に与
えられる。

第一の実施例（第６図乃至第９図）では、合成正弦波が
パルス列１３（第４図）内のパルスの幅を変更すること
により形成される。振幅は選択された周波数に比例する
幅でパルス列１３内のパルスを生ずるようにＲＯＭ４１
をイネーブルすることにより変更され、それにより最高
周波数よりも低い周波数に対しては振幅が減ぜられる。

第二の実施例（第１０図）では、方形波が各半周期を通
じて各ＦＥＴスイッチ１７１′をオンまたはオフにする
ことにより形成される。振幅は、ＲＯＭ４１をイネーブ
ルづるのに第一の実施例Ｃ用いられたｂのと同一のイネ
ーブルパルスを用いて直流線路の電圧を変更することに
より変更される。

これらの二つの実施例は第三及び第四の実施例に絹み合
わされ得る。第三の実施例では、第９図で説明したよう
に正弦波を合成するためのパルス列が形成される。しか
し、イネーブルパルスは、ＲＯＭ４１をイネーブルする
のに用いられずに、振幅スイッチ２５５に与えられる。

この第三の実施例のブロック回路図は第１０図と同様に
なるが、Ｆ　ｌ＝　１スイツチ１７１′により各半周期
中に生ずるパルスを平滑化するため、各相線にチョーク
コ、イル１８３′及びコンデンサ１８５′からなる平滑
回路を追加づる必要がある。平滑回路は一つの相に対し
てのみ破線で記入されているが、実際には第９図に示さ
れているように各相線に対して設置Ｊられる。

第四の実施例では、ＲＯＭ４１（第８図〉は、電動機を
効率的に運転するために正弦波の方が適している特定の
周波数範囲内では第４図のパルス列１３を形成するよう
に、他方それよりも周波数が高く方形波の方が電動機の
効率的運転のために°有利な範囲では半周期に等しい継
続時間を有する方形波を形成するようにプログラムされ
ている。

何れの場合にも、振幅は第１０図で説明したように振幅
スイッチ２５５及びパルス幅制御回路２６３を用いるこ
とにより変更される。この第四の実流例のブロック回路
図も第１０図と同様になる。

本発明に於て、整流器１７は電源から供給された交流電
圧を直流電圧に変換するための整流手段として用いられ
ている。ＦＥＴスイッチ１７１は正及び負の直流電圧を
交互に電動機の相線に与えるためのスイッチ手段として
用いられている。発振器３５は所望の電動機速度を選択
するために変更され得る周波数のパルスを供給するため
の発振器手段として用いられている。カウンタ３９はパ
ルスを選択された数まで繰返しカウントし、カウントさ
れた各パルスに対して２進出力を生ずるためのカウンタ
手段として用いられている。ＲＯＭ／１１は受信された
各２進出力に対してプログラムされた出力をＦ　Ｅ　Ｔ
スイッチ１７１に与えるためのメｔり手段として用いら
れている。第一の実施例（は、ＲＯＭ４１の選択的にイ
ネーブルすることにより、周波数に比例して波形の振幅
を変更するＩこめの手段が１９られている。

第二の実施例では、第１０図中のパルス幅制御回路２６
３及び振幅スイッチ２５５が、周波数に比例して波形の
振幅を変更するための手段をなしている。第８図のイン
ターフェイス回路１３０は、ＲＯＭ４１からパルスを受
け、それに応動して各１−１１スイツチ１７１をｉｌｌ
　ＩＩＩづるためのインターフ１イス手段をなしている
。チョークコイル１８３及びコンデンサ１８５（第９図
）は、平滑な波形を得るべく、ＦＥＴスイッチ１７１の
開閉により／１じたパルスを平滑化するための平滑化手
段をなしている。

一層詳細には、第７図のコンパレータ増幅器９５は、発
振器３５から出力される三角波と発振器３５に与えられ
た自流電圧に比例するレベルの直流入力とを受けて、三
角波の振幅が直流入力を超過している部分に等しい幅の
パルス、即ち選択された周波数と最高周波数との比に比
例して幅が変化するパルスをイネーブルパルスとして発
するためのイネーブル手段をなしている。第一の実施例
では、振幅の変更がイネーブルパルスを用いて各パルス
列内の各パルスの幅を変更することにより行われている
。

第二の実施例では、振幅スイッチ２５５が振幅変更のた
めの手段として用いられており、イネーブルパルスに従
って直流電圧のスイッチオン及びスイッチオフを行う。

又第二の実施例では、チョークコイル２５７及びコンデ
ンサ２５９が振幅スイッチ２５５と電動機２９′との間
に設けられ、振幅スイッチ２５５の作動により生じたパ
ルス状電圧を平滑化するための手段として用いられてい
る。

本発明による回路を構成する種々の要素は全て通常のも
のである。増幅器９５．２３１及び２３７はＬ　Ｍ　３
３９増幅器が好ましく、他の増幅器は１Ｍ３２４増幅器
が好ましい。カウンタ３９はＣＩ）　’Ｉ　（１４０カ
ウンタ、ＲＯＭ４１は２７１６消去「ｉｌ能ＲＯＭ、発
振器３５は１Ｍ５６６発振器、又）４１−カプラ１３１
は６Ｎ１３６フ４トカプラがＯｆましい。

本発明によれば、次のような顕葛な利点が得られる。サ
イリスタを使用する必要なしに交流電動機の速度制御が
行われる。周波数が鳥範囲に渡り変更６［能であり、振
幅も周波数変化に比例して変更され得る。正弦波の発生
も方形波の発生も可能である。必要であれば、電動機の
始動時には正弦波を発生し、高い周波数に達すると方形
波を発（１りるＪ、うに自動的に切換えることもできる
。従来ＬＪ必要であった人さな］、ネルギ蓄積装置が不
要となる。本発明による装置は大電力の電動機に６使用
−１１１能である。

本発明をその好ましい実施例について説明してきたが、
本発明の範囲がこれらの実施例により制限されることな
く本発明の範囲内で種々の変形が行われ得ることは当業
考により理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は正弦波の正半波を示を図である。 第２図は第１図の正弦波を合成するための一連のパルス
を解図的に示す図である。 第３図は電動機に供給すべき三相交流を示す図である。 第４図は第３図の三相交流を合成するための各相に対す
る一連のパルスを解図的□に示す図である。 第５図は各２進入力に対して本発明で用いられるＲＯＭ
のデータ出力を解図的に示す図である。 第６図は本発明の一つの実施例を示すブロック図である
。 第７図は第６図の実施例の回路の一部分を示１回路図で
ある。 第８図は第６図の実施例の回路の他の一部分（第７図の
回路に続く部分）を示す回路図である。 第９図は第６図の実施例の更に他の一部分を示すブロッ
ク図である。 第１０図は本発明の他の実施例を示すブロック図である
。 第１１図はイネーブルパルスの形成の仕方を説明Ｊるた
めの波形図である。 １１・・・波形、１３・・・パルス列、１５・・・三相
型録。 １７・・・整流器及びフィルタ、１９・・・正線路、２
１・・・負線路、２３・・・ＦＥＴスイッチ、２５・・
・平滑回路、２７・・・相線、２９・・・三相かご形誘
導電動機。 ３１・・・速度制御選択器（ポテンシオメータ）、３３
・・・信号コンディショナ、３５・・・電圧制御発振器
。 ３７・・・インバータ・バッファ、３９・・・２進カウ
ンタ、４１・・・読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、４３・
・・インター７丁イス回路、４５・・・コンパレータ、
４７１．、電圧調整回路、１３１・・・フォトカプラ、
１３９・・・シュミットトリガ、１７１・・・ＦＥＴス
イッチ。 １８３・・・チョークコイル、１８５・・・平滑コンデ
ンサ、１８８・・・波形データ及び振幅制御回路、２６
３・・・パルス幅制御回路 特ム９出願人　　ヒユーズ・ツール・カンパニー代　　
理　　人　　　　弁　　理　　士　　　　明　　石　　
昌　　毅’　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌψｃ
ａ４−穀乃洲５ Ｆに　　　　　　　　　　ｆ８　　　　　　　　　ツ＾
相

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電詭により駆動される電動機の速度を変更するため
   の装置に於て、 交流電源により供給される交流電圧を正線路上の正直流
   電圧及び負線路上の負直流電圧に返還する／ｊめの整流
   手段と、 正及び角線路から電動機の各相線に正直流電Ｈ及び負直
   流電圧を交互に与えるための周波数スイッチ手段と、 所望の電動機速度を選択するべく変更され得る周波数の
   パルスを供給するための発振器手段と、選択された数ま
   でパルスを繰返しカウントし目カウントされた各パルス
   に対して２進出力を生ずるカウンタ手段と、 カウンタ手段の出力端に接続されておりぞの各２進出力
   に対してスイッチ手段に、所望の波形を合成するように
   スイッチ手段を制御するべくプログラムされた出力を与
   えるメモリ手段と、周波数に比例して波形の振幅を変更
   するための手段と を含んでいることを特徴とする交流電動機の速度変更装
   置。