JPS596157B2 - Control device for commutatorless motor - Google Patents

Control device for commutatorless motor

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JPS596157B2
JPS596157B2 JP51088495A JP8849576A JPS596157B2 JP S596157 B2 JPS596157 B2 JP S596157B2 JP 51088495 A JP51088495 A JP 51088495A JP 8849576 A JP8849576 A JP 8849576A JP S596157 B2 JPS596157 B2 JP S596157B2
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signal
current
speed
control
rectifier
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昌雄 矢野
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制御極付電気弁を用いた無整流子電動機の制御
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a commutatorless motor using an electric valve with control poles.

周知の如く同期速度で回転している同期電動機は逆誘起
電圧を発生するので、他励式インバータとして負荷転流
動作が可能であるが、起動時及び低速時には前述の逆誘
起電圧が少ないので転流動作が困難である。
As is well known, a synchronous motor rotating at a synchronous speed generates a reverse induced voltage, so it is possible to perform load commutation as a separately excited inverter.However, at startup and at low speeds, the aforementioned reverse induced voltage is small, so commutation is not possible. Difficult to operate.

このため直流電流を断続させ電流零期間に電気弁を切換
える断続起動方式が広く用いられている。
For this reason, an intermittent starting method is widely used in which the DC current is intermittent and the electric valve is switched during the zero current period.

第1図は従来の継続起動方式による装置を示し第1図に
おいて、1は三相交流電源、2は同期電動機、3は制御
極付電気弁を三相ブリッジ結線した整流装置、4は制御
極付電気弁を三相ブリッジ結線したインバータ装置、5
は平滑リアクトル、6は整流装置3の点弧回路、Tはイ
ンバータ装置4の点弧回路、8は同期電動機2の速度に
応じた信号を発生する速度発電機、9は位置検出器で同
期電動機2の界磁側回転子の位置により信号を発する回
路、10は整流装置に流れる電流を検出する交流変流器
、11は整流装置の出力を制御する制御回路、12は位
置検出器9の信号を受け、インバータ装置4の点弧アー
ムを決定する論理回路である。すなわち、第1図の回路
構成においては、三相交流電源1の出力を整流装置3に
より可変電圧の直流電源を作り、同期電動機2の界磁側
回転子の位置を位置検出器9により検出してインバータ
装置4の点弧アームを決定し、同期電動機2の電機子に
交流電力を供給するものである。
Figure 1 shows a conventional continuous startup system. In Figure 1, 1 is a three-phase AC power supply, 2 is a synchronous motor, 3 is a rectifier in which electric valves with control poles are connected in a three-phase bridge, and 4 is a control pole. Inverter device with three-phase bridge connection with electric valve, 5
is a smoothing reactor, 6 is a starting circuit for the rectifier 3, T is a starting circuit for the inverter device 4, 8 is a speed generator that generates a signal according to the speed of the synchronous motor 2, and 9 is a position detector for the synchronous motor. 1 is an AC current transformer that detects the current flowing through the rectifier; 11 is a control circuit that controls the output of the rectifier; 12 is a signal from the position detector 9; This is a logic circuit that determines the ignition arm of the inverter device 4 in response to the following. That is, in the circuit configuration shown in FIG. 1, a variable voltage DC power source is created from the output of a three-phase AC power source 1 using a rectifier 3, and a position detector 9 detects the position of the field side rotor of the synchronous motor 2. This determines the ignition arm of the inverter device 4 and supplies AC power to the armature of the synchronous motor 2.

第2図は、この従来の装置の直流回路に流れる電流を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the current flowing through the DC circuit of this conventional device.

整流装置3を位相制御する事により、交流変流器10に
て検出される電流を一定電流及び零電流の2段階に制御
するものでこの制御方式は広く知られている。この電流
零期間にインバータ装置4の点弧アームが切り換わる、
いわゆる転流が行なわれるが、この時、同期電動機2に
注入される電流は零となるため、加速トルクの脈動が生
じるとともに加速力の低下となり急速な加速度を得る事
ができない。従つて、例えば鉄調圧延機用電動機におい
ては急速な運転が要求されるため断続起動方式は好まし
くない。
By controlling the phase of the rectifier 3, the current detected by the AC current transformer 10 is controlled in two stages: constant current and zero current, and this control method is widely known. During this zero current period, the ignition arm of the inverter device 4 is switched.
A so-called commutation is performed, but at this time, the current injected into the synchronous motor 2 becomes zero, so pulsation of the acceleration torque occurs and the acceleration force decreases, making it impossible to obtain rapid acceleration. Therefore, for example, in electric motors for steel rolling mills, rapid operation is required, so the intermittent starting method is not preferable.

更に断続運転では加速トルクの脈動のため機械系との共
振が生ずる危険性をもつている。本発明は、上記のよう
な従来のものの欠点を除去するためになされたもので、
電動機の加速トルクにおける脈動を少なくし、かつ急速
な加速が得られる無整流子電動機の制御装置を提供する
ことを目的とする。以下本発明の一実施例を図に基づい
て詳細に説明する。
Furthermore, in intermittent operation, there is a risk of resonance with the mechanical system due to pulsation of acceleration torque. The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above.
It is an object of the present invention to provide a control device for a commutatorless motor that can reduce pulsation in the acceleration torque of the motor and provide rapid acceleration. An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図において、20は三相交流電源、21は同期電動
機、22は電源変圧器、23は変圧器22の1次巻線、
24及び25は変圧器22の2次巻線、26は制御極付
電気弁を三相ブリツジ結線した第1の整流装置27は制
御極付電気弁を三相ブリツジ結線した第1のインバータ
装置、28は平滑リアクトルである。
In FIG. 3, 20 is a three-phase AC power supply, 21 is a synchronous motor, 22 is a power transformer, 23 is a primary winding of transformer 22,
24 and 25 are secondary windings of the transformer 22; 26 is a first rectifier device in which an electric valve with a control pole is connected in a three-phase bridge; 27 is a first inverter device in which an electric valve with a control pole is connected in a three-phase bridge; 28 is a smooth reactor.

UH,VH,WH,XH,YH,ZHは第1のインバー
タ27の各アームを表わしている。26,27,28は
第1図に示された従来方式の構成と同様な1群の変換装
置を構成しており、今これをHグループと呼称するもの
とする。
UH, VH, WH, XH, YH, and ZH represent each arm of the first inverter 27. 26, 27, and 28 constitute a group of conversion devices similar to the conventional configuration shown in FIG. 1, and this will be referred to as the H group.

29は制御極付電気弁を三相ブリツジ結線とした第2の
整流装置、30は制御極付電気弁を三相ブリツジ結線し
た第2のインバータ装置、31は平滑リアクトルである
Reference numeral 29 denotes a second rectifier device in which an electric valve with a control pole is connected in a three-phase bridge connection, 30 is a second inverter device in which an electric valve with a control pole is connected in a three-phase bridge connection, and 31 is a smoothing reactor.

UL,L,WL,XL,YL,ZLは第2のインバータ
30の各アームを表わしている。29,30,31も同
様に1群の変換装置を構成しており、今これをLグルー
プと呼称するものとする。
UL, L, WL, XL, YL, and ZL represent each arm of the second inverter 30. Similarly, converters 29, 30, and 31 constitute a group of conversion devices, which will now be referred to as L group.

32は速度発電機、33は位置検出器で同期電動機21
の界磁側回転子の位置により信号を発する回路、34は
パルス発生器で回転子が数角度回転するごとにパルス信
号を発生する回路である。
32 is a speed generator, 33 is a position detector, and synchronous motor 21
34 is a pulse generator which generates a pulse signal every time the rotor rotates several degrees.

35は速度制御回路、36は速度基準器、37は演算増
巾器で基準と速度発電機32の出力をつきあわせるもの
である。
35 is a speed control circuit, 36 is a speed reference device, and 37 is an operational amplifier that matches the reference with the output of the speed generator 32.

18Mは速度継電器で、起動時は消磁されており、起動
後特定の速度レベルに達すると付勢されるものである。
18M is a speed relay which is demagnetized at startup and is energized when a specific speed level is reached after startup.

18M1,18M2,18M5,18M6は速度継電器
18M0)b接点、18M3,18M4,1aM7,1
8M8は速度継電器18Mのa接点を表わしている。
18M1, 18M2, 18M5, 18M6 are speed relays 18M0) b contact, 18M3, 18M4, 1aM7, 1
8M8 represents the a contact of the speed relay 18M.

38は第1の整流装置26を点弧制御する第1の整流装
置用点弧回路、39は第1のインバータ27を点弧制御
する第1のインバータ用点弧回路、40は起動時に位置
検出器33の信号を受け、第1のインバータ27の点弧
アームを決定する論理回路である。
38 is a first rectifier ignition circuit that controls ignition of the first rectifier 26; 39 is a first inverter ignition circuit that controls ignition of the first inverter 27; 40 is a position detection circuit during startup; This is a logic circuit that receives a signal from the inverter 33 and determines the firing arm of the first inverter 27.

54は起動完了後、位置検出器33の信号を受け第1の
インバータ装置27の点弧アームを決定する論理回路で
ある。
54 is a logic circuit that receives a signal from the position detector 33 and determines the firing arm of the first inverter device 27 after completion of startup.

41はHグループの電流を測定する交流変流器、42は
起動時のHグループの電流基準回路、43は起動時に位
置検出器33及びパルス発生器34の信号を受け、Hグ
ループに流れる電流波形を決定する第1の電流パターン
回路、44は速度制御回路35の出力信号と第1の電流
パターン回路43よりの電流パターンを掛け合わせる第
1の掛算器である。
41 is an AC current transformer that measures the current in the H group, 42 is a current reference circuit for the H group at startup, and 43 is a current waveform that receives signals from the position detector 33 and pulse generator 34 at startup and flows through the H group. The first current pattern circuit 44 that determines the current pattern is a first multiplier that multiplies the output signal of the speed control circuit 35 by the current pattern from the first current pattern circuit 43.

45は電流制御用の演算増巾器で、交流変流器41より
の電流検出値と、起動時には第1の掛算器44の出力、
起動完了後には速度制御回路35の出力とおのおのつき
あわせるものである。
45 is an arithmetic amplifier for current control, which uses the detected current value from the AC current transformer 41, the output of the first multiplier 44 at startup,
After the start-up is completed, each output is matched with the output of the speed control circuit 35.

以上、Hグループの機器を説明したが、Lグループにつ
いても同様の機器構成となつている。
Although the H group devices have been described above, the L group also has a similar device configuration.

即ち、46は第2の整流装置29を点弧制御する第2の
整流装置用点弧回路、47は第2のインバー夕30を点
弧制御する第2のインバータ用点弧回路、48は起動時
に位置検出器33の信号を受け、第2のインバータ30
の点弧アームを決定する論理回路である。55は起動完
了後、位置検出器33の信号を受け第2のインバータ3
0の点弧アームを決定する論理回路である。
That is, 46 is a second rectifier ignition circuit that controls ignition of the second rectifier 29, 47 is a second inverter ignition circuit that controls ignition of the second inverter 30, and 48 is an activation circuit. When the signal from the position detector 33 is received, the second inverter 30
This is a logic circuit that determines the ignition arm of the ignition arm. 55 receives the signal from the position detector 33 after the start-up is completed, and operates the second inverter 3.
This is a logic circuit that determines the firing arm of 0.

49は交流変流器、51は起動時のLグループの電流基
準回路、51は起動時の第2の電流パターン回路、52
は第2の掛算器である。
49 is an AC current transformer, 51 is an L group current reference circuit at startup, 51 is a second current pattern circuit at startup, 52
is the second multiplier.

53は電流制御用演算増巾器である。53 is an operational amplifier for current control.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

交流電源20の交流電圧は変圧器22により変圧され、
第1及び第2の整流装置26及び29に印加され、第1
及び第2の点弧回路38及び46の制御によつて直流電
流1d−H及びId−Lが各整流装置26,29の出力
側に流れる。
The AC voltage of the AC power supply 20 is transformed by a transformer 22,
is applied to the first and second rectifiers 26 and 29, and the first
Under the control of the second ignition circuits 38 and 46, direct currents 1d-H and Id-L flow to the output side of each rectifier 26, 29.

直流電流Id−H及びId−Lは、更に第1及び第2吃
ンバータ装置27及び30により3相交流の電流IR−
H及びIR,−L(R相電流のみ表示)に変換されて同
期電動機21に供給される。同期電動機21の回転位置
は位置検出器33により検出さ札その出力信号がパルス
発生器34によりその回転の1出毎に1パルス発生する
形式のパルス信号に変換され、第1及び第2の電流パタ
ーン回路43及び51に供給される。一方、同期電動機
21の回転速度は速度発電機32により検出され、演算
増幅器37に供給される。Hグループ及びLグループは
同一構成であり、出力電流の位相が互に90異なるよう
に制御されるだけなので、以下Hグループについて説明
すると、第1の電流パターン回路43は、位置検出器3
3の出力信号及びパルス発生器34のパルス信号を時間
軸に対応されたY及びX軸のアドレス信号とし、内部の
メモリを読み出し、これによつて読み出したデータから
アナログの正弦波からなる電流パターン信号を形成して
第1の掛算器44に供給する。一方、演算増幅器37は
速度発電機32の出力信号と速度基準器36の速度基準
信号とを比較u両者間の差信号を第1の掛算器44に入
力する。
The DC currents Id-H and Id-L are further converted into a three-phase AC current IR- by the first and second inverter devices 27 and 30.
The current is converted into H, IR, and -L (only the R phase current is displayed) and supplied to the synchronous motor 21. The rotational position of the synchronous motor 21 is detected by a position detector 33, and the output signal thereof is converted by a pulse generator 34 into a pulse signal of a format that generates one pulse for each output of the rotation, and the first and second currents are generated. It is supplied to pattern circuits 43 and 51. On the other hand, the rotational speed of the synchronous motor 21 is detected by a speed generator 32 and supplied to an operational amplifier 37. The H group and the L group have the same configuration, and are only controlled so that the phases of the output currents are different from each other by 90 degrees. Therefore, the H group will be explained below.
The output signal of 3 and the pulse signal of the pulse generator 34 are used as Y- and X-axis address signals corresponding to the time axis, the internal memory is read out, and a current pattern consisting of an analog sine wave is generated from the read data. A signal is formed and provided to a first multiplier 44 . On the other hand, the operational amplifier 37 compares the output signal of the speed generator 32 and the speed reference signal of the speed reference device 36 and inputs the difference signal therebetween to the first multiplier 44 .

第1の掛算器44は第1の電流パターン回路43の電流
パターン信号と演算増幅器37の差信号との積をとり、
その結果の信号を第1の掛算器44に入力する。第1の
掛算器44は演算増幅器37の信号と第1の電流パター
ン回路43の電流パターン信号とを掛け合せ、その結果
の信号を速度継電器18M0)b接点18M1を介して
演算増幅器45に入力する。このb接点18M1は、同
期電動機21が定格速度の1070に達すると、速度継
電器18Mが付勢されるので、開となる。これに代つて
a接点18M3が閉となるので、以後演算増幅器37の
差信号は直接、a接点18M3を介して演算増幅器45
に入力される。演算増幅器45は第1の掛算器44又は
演算増幅器37の信号と交流変流器41の出力信号との
差をとり、これによる信号を第1の整流装置用点弧回路
38に供給する。この点弧回路38は、演算増幅器37
の信号が零5となるように交流変流器41の出力信号に
従つて第1の整流装置26の各制御極付電気弁の点弧位
相を制御し、第4図aに示すような直流電流1d−Hを
流す。同様にして、Lグループの第2の整流装置29に
より第4図Cに示す直流電流1d−Lを流す。更に、位
置検出器33の出力信号は論理回路40,48,54及
び55に供給されている。
The first multiplier 44 multiplies the current pattern signal of the first current pattern circuit 43 and the difference signal of the operational amplifier 37,
The resulting signal is input to the first multiplier 44 . The first multiplier 44 multiplies the signal from the operational amplifier 37 and the current pattern signal from the first current pattern circuit 43, and inputs the resulting signal to the operational amplifier 45 via the b contact 18M1 of the speed relay 18M0). When the synchronous motor 21 reaches the rated speed of 1070, the b contact 18M1 is opened because the speed relay 18M is energized. Instead, since the a contact 18M3 is closed, the difference signal of the operational amplifier 37 is directly transmitted to the operational amplifier 45 via the a contact 18M3.
is input. The operational amplifier 45 takes the difference between the signal of the first multiplier 44 or the operational amplifier 37 and the output signal of the AC current transformer 41, and supplies the resulting signal to the first rectifier ignition circuit 38. This ignition circuit 38 includes an operational amplifier 37
The firing phase of each control pole electric valve of the first rectifier 26 is controlled according to the output signal of the AC current transformer 41 so that the signal becomes zero 5, and the DC current as shown in FIG. A current of 1d-H is applied. Similarly, the second rectifier 29 of the L group causes a direct current 1d-L shown in FIG. 4C to flow. Furthermore, the output signal of the position detector 33 is supplied to logic circuits 40, 48, 54 and 55.

これにより、論理回路40,48,54及び55は位置
検出器33の出力信号に従い、第4図B,d;第5図B
,cに示すような位相対応でもつて第1及び第2のイン
バータ27及び30における各制御極付電気弁を逐次点
弧する点弧信号を出力する。速度継電器18Mが付勢さ
れない期間即ち始動期間は論理回路40,48の電気弁
選択信号(第4図B,d)がそれぞれb接点18M2,
18M6を介して第1、第2のインバータ用点弧回路3
9,47に供給される。その後、同期電動機21の回転
速度が定格速度の10%に達すると、速度継電器18M
が付勢されるので、そのb接点18M2,18M6が開
となり、a接点18M4,18M8が閉となるので、以
後はa接点18M4,18M8を介して論理回路54,
55からの電気弁選択信号が第1、第2のインバータ用
点弧回路39,47に供給される。このようにしてこの
点弧回路39,47は論理回路40,48又は54,5
5の選択結果に従い、点弧信号を発生し、これによつて
第1及び第2のインバータ27及び30における各制御
極付電気弁の点弧を逐次制御する。尚、始動期間におい
ては、各々第4図aに示す直流電流1d−Hの零点T2
,t4,t6・・・及び第4図cに示す直流電流1d−
Lの零点Tl,t3,t,・・・において、各インバー
タ27,30のサイリスタのターンオフタイム(約40
0psec8度)以上の一定期間(約2msec8度)
、直流電流1d−H,ld−Lが完全に零となるよう第
1、第2の整流装置26,29により制御されているの
で第1、第2のインバータ27及び30の相間転流は完
全に行なわれる。第1及び第2のインバータ27,30
の出力電流は、例えばそれぞれR相電流R−H,IR−
Lを第4図e、第4図fに示す如くとなる。
As a result, the logic circuits 40, 48, 54 and 55 follow the output signal of the position detector 33;
, c outputs firing signals that sequentially fire the electric valves with control poles in the first and second inverters 27 and 30 in phase correspondence as shown in FIGS. During the period when the speed relay 18M is not energized, that is, during the starting period, the electric valve selection signals (FIG. 4B, d) of the logic circuits 40 and 48 are connected to the b contacts 18M2 and 48, respectively.
First and second inverter ignition circuit 3 via 18M6
9,47. After that, when the rotational speed of the synchronous motor 21 reaches 10% of the rated speed, the speed relay 18M
is energized, the B contacts 18M2 and 18M6 are opened, and the A contacts 18M4 and 18M8 are closed, so that from now on, the logic circuit 54,
The electric valve selection signal from 55 is supplied to the first and second inverter ignition circuits 39 and 47. This ignition circuit 39, 47 is thus connected to the logic circuit 40, 48 or 54, 5.
According to the selection result in step 5, an ignition signal is generated, thereby sequentially controlling the ignition of each electric valve with a control pole in the first and second inverters 27 and 30. In addition, during the starting period, the zero point T2 of the DC current 1d-H shown in FIG.
, t4, t6... and the direct current 1d- shown in FIG.
At the zero points Tl, t3, t, ... of L, the turn-off time of the thyristor of each inverter 27, 30 (approximately
0 psec 8 degrees) or more for a certain period (approximately 2 msec 8 degrees)
, the DC currents 1d-H and ld-L are controlled by the first and second rectifiers 26 and 29 to be completely zero, so the phase-to-phase commutation of the first and second inverters 27 and 30 is completely zero. It will be held in First and second inverters 27, 30
For example, the output currents of R-phase currents R-H and IR-
L is as shown in FIGS. 4e and 4f.

そして、同期電動機21の電機子のR,S,T相にはイ
ンバータ27,30のR,S,Tそれぞれの相電流を合
成した電流が供給される。第4図gは同期電動機21の
R相の電流を示し、これは第4図E,fの電流の合成し
たものである。次に第4図について説明すれば、aはH
グループの直流電流1d−Hの時間的変化を示しており
、bはHグループのインバータ装置27の点弧アーム名
を示しており、cはLグループの直流電流Id−Lの時
間的変化、dはLグループのインバータ装置30の点弧
アーム名、eはHグループのインバータ装置27より流
出するR相電流1R−HlfはLグループのインバータ
装置30より流出するR相電流1R−L.gは電動機2
1のR相電流IRでIR−HとIR−Lの合成電流を示
している。
A current obtained by combining the R, S, and T phase currents of the inverters 27 and 30 is supplied to the R, S, and T phases of the armature of the synchronous motor 21. FIG. 4g shows the R-phase current of the synchronous motor 21, which is a combination of the currents shown in FIG. 4E and f. Next, to explain Fig. 4, a is H
It shows the temporal change in the DC current 1d-H of the group, b shows the ignition arm name of the inverter device 27 of the H group, c shows the temporal change in the DC current Id-L of the L group, and d is the ignition arm name of the inverter device 30 of the L group, and e is the R-phase current 1R-Hlf flowing out from the inverter device 27 of the H group. g is electric motor 2
The R-phase current IR of 1 indicates the combined current of IR-H and IR-L.

g図に示された時点t1〜T7は電動機電圧サイクルの
60れ間隔で区切られたものである。すなわち時点T,
は界磁回転子の移動により電動機21の逆起電圧の極性
が反転する時点であり、時点T4は半サイクル後の時点
、時点T7は1サイクル後の時点である。これら時点は
電動機の構造により幾何学的に決定されるものであり、
位置検出器33により容易に検出できる。今電動機側の
角周波数をωとし時点t1を基点としている各波形を考
えてみる。波形a及びbは601ごとに増加、減少をく
り返し、しかも波形aとcは位相がずれている。
The time points t1 to T7 shown in FIG. g are separated by 60 intervals of motor voltage cycles. That is, time T,
is the time point when the polarity of the back electromotive force of the electric motor 21 is reversed due to the movement of the field rotor, time point T4 is the time point after half a cycle, and time point T7 is the time point after one cycle. These points are determined geometrically by the structure of the motor,
It can be easily detected by the position detector 33. Let us now consider the waveforms whose angular frequency on the motor side is ω and whose base point is time t1. Waveforms a and b repeatedly increase and decrease every 601 times, and waveforms a and c are out of phase.

すなわち、Hグループの電流が極大の時、Lグループの
電流は零であり、Hグループの電流が零の時、Lグルー
プの電流は極大となる。この事は電動機に注入される電
力が連続する事を意味しているが、電流パターンとイン
バータの点弧アームを順序ずける事により電動機21に
流入される電流が正弦波となり全くトルクリツプルTj のない良好な加速トルクを与える事ができる。
That is, when the current in the H group is maximum, the current in the L group is zero, and when the current in the H group is zero, the current in the L group is maximum. This means that the power injected into the motor is continuous, but by arranging the current pattern and the firing arm of the inverter, the current injected into the motor 21 becomes a sine wave, with no torque ripple Tj. It can provide good acceleration torque.

t1よりT2の時点においてはHグループの電流は、正
弦波の120時より1800の波形、即ち1sin(ω
t+1208)においてωt=00よりωt=600ま
での波形にて制御される。Lグループの電流は正弦波の
0により60れの波形、即ちSinO)tにおいてωt
=06よりωt=600まで制御される。この電流は、
整流装置26及び29の位相制御により電流パタンに対
応して流す事になる。電流パターン信号は位置検出器3
3及びパルス発生器34の信号により、パターン発生器
43及び51により作る。パルス発生器34は回転子の
回転に応じてパルスを発生する回路であるが、今電動機
側1サイクルに360パルス発生するものを考えてみる
と、電動機が1度回転するごとに1パルス発生する。時
点t1は位置検出器33により検出されているので、パ
ルス発生器34の1パルスごとに正弦波的に変る信号を
発生する回路をパターン発生器43及び51に設ければ
よい。これは、読み出しメモリに正弦波的に変化する値
を記憶させておき、1パルスごとに番地を進めて読み出
す事にすれば簡単に構成できる。b及びdに示される如
くHグループの第1のインバータ27はアームWH(5
YHが導通しており、Lグループの第2のインバータ2
9ではアームULとYLが導通している。従つてt1よ
りT2間ではR相電流はHグループから流出する電流は
なく、Lグループより流出する電流1R−Lがそのまま
電動機電流1Rとなる。なお各電流の振巾は速度制御回
路35の出力により決められるものである。次にT2よ
りT3までの時点を考える。この区間ではHグループの
電流は、Isin(ωt−60ωt=60ーよりωt=
120iの波形で制御され、Lグループの電流はIsi
n(ωt+60つのωt=60よりωt=120はの波
形で制御される。b及びdに示される如くHグループの
第1のインバータ27はアームUHとZHが導通してお
り、Lグループの第2のインバータ29のアームULI
:.YLが導通している。従つてHグループより流出す
るR相電流1R−Hはeとなり、Lグループより流出す
るR相電流1R−Lはfとなり、電動機電流Rは両者の
合成値となる。この合成値はIsin(ωt−60。
From t1 to T2, the current of H group has a sinusoidal waveform of 120 to 1800, that is, 1sin(ω
t+1208), the waveform is controlled from ωt=00 to ωt=600. The current in the L group has a sinusoidal waveform of 60, i.e., ωt at SinO)t.
=06, it is controlled to ωt=600. This current is
Phase control of the rectifiers 26 and 29 allows the current to flow in accordance with the current pattern. The current pattern signal is from position detector 3.
3 and pulse generator 34, pattern generators 43 and 51 generate the patterns. The pulse generator 34 is a circuit that generates pulses in accordance with the rotation of the rotor, but if we consider a motor that generates 360 pulses in one cycle, one pulse is generated every time the motor rotates once. . Since the time point t1 is detected by the position detector 33, it is sufficient to provide the pattern generators 43 and 51 with a circuit that generates a signal that changes sinusoidally for each pulse of the pulse generator 34. This can be easily configured by storing values that change sinusoidally in a readout memory and reading out the address by advancing it every pulse. As shown in b and d, the first inverter 27 of group H is connected to arm WH (5
YH is conducting and the second inverter 2 of the L group
At 9, arms UL and YL are electrically connected. Therefore, between t1 and T2, there is no R-phase current flowing out from the H group, and the current 1R-L flowing out from the L group becomes the motor current 1R. Note that the amplitude of each current is determined by the output of the speed control circuit 35. Next, consider the time from T2 to T3. In this section, the current of H group is Isin(ωt-60ωt=60-, so ωt=
120i waveform, the current of L group is Isi
n(ωt+60 from ωt=60 to ωt=120 is controlled by the waveform of Arm ULI of inverter 29
:. YL is conducting. Therefore, the R-phase current 1R-H flowing out from the H group becomes e, the R-phase current 1R-L flowing out from the L group becomes f, and the motor current R becomes a composite value of both. This composite value is Isin(ωt-60.

)+Sin(ωt+60となる。次にT3よりT4まで
の時点を考える。
)+Sin(ωt+60.Next, consider the time from T3 to T4.

この区間ではHグループの電流は、Isin(0tのω
t=120よりωt=1800の波形で制御され、Lグ
ループの電流は、Sin(ωt−120さ)のωt=1
200よりωt=180iの波形で制御される。b及び
dに示される如くHグループのインバータ27はアーム
UHとZHが導通しており、Lグループのインバータ2
9はアームVL(5ZLが導通している。この時間には
Hグループより流出するR相電流IB,−Hはeに示す
如く流れるが、Lグループより流出する電流はなく、電
動機電流1Rはgに示される如くIR−Hと等しくなる
。以上まとめて、t1よりT4までの電動機電流IRの
波形gを考えると、半サイクル間完全な正弦波電流とな
つている事がわかる。
In this section, the current of H group is Isin(ω of 0t
From t=120, it is controlled by a waveform of ωt=1800, and the current of L group is ωt=1 of Sin(ωt-120).
200, it is controlled with a waveform of ωt=180i. As shown in b and d, arms UH and ZH of the inverter 27 of the H group are electrically connected, and the inverter 27 of the L group
9 is arm VL (5ZL is conducting. At this time, the R phase current IB, -H flowing out from the H group flows as shown in e, but there is no current flowing out from the L group, and the motor current 1R is g. As shown, it is equal to IR-H.In summary, considering the waveform g of the motor current IR from t1 to T4, it can be seen that it is a perfect sine wave current for half a cycle.

T4よりT7までの期間においても同様の回路動作をさ
せる事により正弦波電流を電動機電機子に流入させてい
る。S相、T相においても本制御方式により正弧波電流
が電動機に流れており、この電流は電動機の逆誘起電圧
と位相が同期している。従つて、この同期電動機は完全
な三相交流により1駆動されている事になり、加速トル
クはリツプルのないものとなり、速度制御回路35より
決定される速度偏差に比例して制御される事になる。速
度偏差信号が極大値におさえられている場合は、電動機
電流は最大電流に制御され、電動機は最大トルクで起動
される事になる。この様に円滑に起動された電動機は、
特定の速度レベルに達すと、速度継電器18Mが付勢さ
れ運転は通常の電動機電圧による自然転流モードにする
In the period from T4 to T7, the same circuit operation is performed to cause a sine wave current to flow into the motor armature. Also in the S phase and T phase, a positive arc wave current flows through the motor according to this control method, and this current is synchronized in phase with the reverse induced voltage of the motor. Therefore, this synchronous motor is driven by a complete three-phase alternating current, and the acceleration torque is ripple-free and controlled in proportion to the speed deviation determined by the speed control circuit 35. Become. When the speed deviation signal is suppressed to the maximum value, the motor current is controlled to the maximum current, and the motor is started with the maximum torque. The motor started smoothly in this way,
When a particular speed level is reached, speed relay 18M is energized and operation is placed in a natural commutation mode with normal motor voltage.

この時Hグループ、Lグループは全く並列に運転され、
電動機電流を二分して負担する。第5図は起動完了後の
運転モードを説明する図である。第5図において、aは
電動機逆誘起電圧でER,es,etはそれぞれR相、
S相及びT相のものを示し、bはHグループの第1のイ
ンバータ装置27の点弧アーム名を示しており、cはL
グループの第2のインバータ装置30の点弧アーム名を
示しており、dは電動機21のR相電流Rを示している
At this time, the H group and L group are operated completely in parallel,
Divide the motor current into two and bear the burden. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation mode after completion of startup. In Fig. 5, a is the motor reverse induced voltage, ER, es, et are R phase, respectively.
The S phase and T phase are shown, b shows the ignition arm name of the first inverter device 27 of the H group, and c shows the L
The ignition arm name of the second inverter device 30 of the group is shown, and d shows the R-phase current R of the electric motor 21.

a図において示されているγは、アームZHよりアーム
XHに転流するための余裕角で一般的に良く知られたイ
ンバータ動作を行う。HグループとLグループにおいて
第1、第2のインバータ27,30は同時に転流し、第
1、第2の整流装置26と29は同一の指令に基づいて
位相制御されるため、両グループの直流電流1d−H及
びId−Lはほぼ等しく、電動機に流れる電流も均分さ
れ両グループで負担されている。速度継電器18Mの動
作点は電動機逆誘起電圧が確立される値、例えば定格速
度の10%に設定する事が多いが、機械系との共振点も
考えて設定する事が好ましい。
γ shown in Fig. a is a margin angle for commutating current from arm ZH to arm XH, and performs a generally well-known inverter operation. In the H group and the L group, the first and second inverters 27 and 30 commutate simultaneously, and the first and second rectifiers 26 and 29 are phase-controlled based on the same command, so that the DC current of both groups 1d-H and Id-L are almost equal, and the current flowing through the motor is equally divided and borne by both groups. The operating point of the speed relay 18M is often set to a value at which the motor reverse induced voltage is established, for example, 10% of the rated speed, but it is preferable to set it in consideration of the resonance point with the mechanical system.

今、ホツトストリツプミル用として6500KW,20
極、定格速度80rp?の電動機を考えてみると、定格
速度における電動機側周波数は13.3HZとなる。
Currently, 6500KW, 20 is used for hot strip mill.
Kiwami, rated speed 80rp? Considering the motor, the frequency on the motor side at the rated speed is 13.3Hz.

電動機の逆誘起電圧にての転流は1サイタルに6回行わ
れるため、第1図の様な従来制御方式や第5図に説明し
た一般的な制御方式では電動機周波数の6倍調波のトル
ク脈動が生じる事は良く知られている。この様な大容量
機では機械系の共振周波数が10HZになる事もある。
この場合、電動機周波数が10HZ/6−1.66HZ
において電動機逆誘起電圧による転流モードで運転する
事は好ましくない。速度継電器18Mの動作点を1.6
6HZより上に設定すれば機械共振を心配する事なく加
速できる。以上本発明によれば速応性があり、低速時に
トルクリツプルの少ない無整流子電動機の制御装置を得
ることができる。
Commutation at the reverse induced voltage of the motor is performed six times in one cycle, so in the conventional control method as shown in Figure 1 and the general control method explained in Figure 5, the 6th harmonic of the motor frequency is It is well known that torque pulsation occurs. In such a large-capacity machine, the resonance frequency of the mechanical system may reach 10Hz.
In this case, the motor frequency is 10HZ/6-1.66HZ
It is undesirable to operate the motor in commutation mode due to reverse induced voltage. The operating point of the speed relay 18M is 1.6
If you set it above 6Hz, you can accelerate without worrying about mechanical resonance. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a control device for a commutatorless motor that has quick response and has little torque ripple at low speeds.

また、本発明によれば、電源側交流電流の高調波を低減
する事も可能である。即ち第1図に示された従来方式で
は整流装置が3相全波整流回路であるため5次、7次の
調波が交流電源に流入するが、本発明によれば電源側に
入力変圧器を設けてHグループの2次巻線とLグループ
の2次巻線の電圧位相を30次ずらせる事により、5次
及び7次の調波電流を消去する事がで・き、電源側に対
しても悪影響を与える事なく運転できるものである。
Further, according to the present invention, it is also possible to reduce harmonics of the power supply side alternating current. That is, in the conventional system shown in FIG. 1, the rectifier is a three-phase full-wave rectifier circuit, so fifth- and seventh-order harmonics flow into the AC power supply, but according to the present invention, an input transformer is connected to the power supply side. By setting the voltage phase of the secondary winding of the H group and the secondary winding of the L group by 30 orders, it is possible to eliminate the 5th and 7th harmonic currents. It can be operated without any adverse effects on the vehicle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の無整流子電動機のシステム概要を示す構
成図、第2図は従来の断続起動における直流電流の経過
を示す波形図、第3図は本発明の一実施例の構成を示す
構成図、第4図は本発明の起動中の各部電流経過を示す
波形図、第5図は本発明の起動完了後の運転を示す波形
図である。
Fig. 1 is a configuration diagram showing an overview of the system of a conventional non-commutated motor, Fig. 2 is a waveform diagram showing the progression of DC current during conventional intermittent starting, and Fig. 3 shows the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram showing the course of current in each part during startup of the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation after completion of startup of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 無整流子電動機に接続されその回転位置を表示する
回転位置信号を発生する回転位置検出器と、上記無整流
電動機に接続されその回転速度を表示する速度信号を発
生する速度発電機と、上記速度信号と所定の速度基準信
号との差信号を発生する速度制御回路と、交流電源から
の交流電気量を直流電気量にそれぞれ変換する複数の制
御極付電気弁よりなる第1及び第2の整流装置と、この
第1及び第2の整流装置の直流出力を交流電気量に変換
するようそれぞれ構成され、かつ出力端が互いに共通接
続されて無整流子電動機の電機子に接続された複数の制
御極付電気弁よりなる第1及び第2のインバータと、上
記回転位置信号に従い、上記第1及び第2の整流装置が
それぞれ出力すべき直流電流の予め記憶した電流パター
ン信号をそれぞれ読み出す第1及び第2の電流パターン
回路と、上記各電流パターン信号と上記差信号との積を
それぞれとる第1及び第2の掛算器と、上記各掛算器の
出力信号又は上記速度制御回路の差信号と上記交流電源
の電流信号との差信号に基づいて上記第1及び第2の整
流装置の制御極付電気弁をそれぞれ点弧制御する第1及
び第2の整流装置用点弧回路と、上記回転位置信号に従
い上記第1及び第2のインバータの制御極付電気弁をそ
れぞれ制御する第1及び第2のインバータ用点弧回路と
、上記速度信号を受けて動作し、その信号が所定値未満
の時は、上記第1及び第2の整流装置用点弧回路に、上
記各掛算器の出力信号と上記交流電源の電流信号との差
信号に基づいて上記第1及び第2の整流装置を互いに9
0°の位相差をもつて点弧制御させるよう動作し、上記
速度信号が所定値以上の時は、上記第1及び第2の整流
器用点弧回路に、上記速度制御回路の差信号と上記交流
電源の電流信号との差信号に基づいて上記第1及び第2
の整流装置を点弧制御させるよう動作する速度継電器と
を備えた事を特徴とする無整流子電動機の制御装置。 2 交流電源側に変圧器を設け、2組の整流回路の位相
を30°ずらし前記交流電源に流れる高調波を低減させ
る事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の無整流子
電動機の制御方式。
[Claims] 1. A rotational position detector connected to the non-commutated motor and generating a rotational position signal indicating its rotational position; and a rotational position detector connected to the non-commutated motor and generating a speed signal indicating its rotational speed. Consisting of a speed generator, a speed control circuit that generates a difference signal between the speed signal and a predetermined speed reference signal, and a plurality of electric valves with control poles that convert the amount of AC electricity from the AC power source into the amount of DC electricity. a first and a second rectifier, each configured to convert the DC output of the first and second rectifier into an alternating current quantity of electricity, and whose output ends are commonly connected to each other so that the armature of the commutatorless motor and a pre-stored current pattern of direct current to be outputted by the first and second rectifying devices, respectively, according to the rotational position signal, and the first and second inverters each comprising a plurality of electric valves with control poles connected to the first and second current pattern circuits that read out signals, first and second multipliers that respectively calculate the product of each of the current pattern signals and the difference signal, and an output signal of each of the multipliers or the speed. points for the first and second rectifiers that respectively control the firing of the electric valves with control poles of the first and second rectifiers based on the difference signal between the difference signal of the control circuit and the current signal of the AC power supply; an arc circuit, first and second inverter ignition circuits that respectively control electric valves with control poles of the first and second inverters according to the rotational position signal; When the signal is less than a predetermined value, the first and second rectifier ignition circuits are supplied with the first and second rectifier ignition circuits based on the difference signal between the output signal of each multiplier and the current signal of the AC power source. 2 rectifiers to each other 9
It operates to perform firing control with a phase difference of 0°, and when the speed signal is greater than a predetermined value, the first and second rectifier firing circuits receive the difference signal between the speed control circuit and the above. Based on the difference signal from the current signal of the AC power supply, the first and second
A control device for a commutatorless motor, comprising a speed relay that operates to control the ignition of a rectifier. 2. The non-commutator motor according to claim 1, characterized in that a transformer is provided on the AC power source side, and the phases of two sets of rectifier circuits are shifted by 30 degrees to reduce harmonics flowing to the AC power source. control method.
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