JPS6031430Y2 - 直流電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は直流電動機のトルク方向を界磁電流の切換に
て行なう静止レナード制御に係り、特に切換後の電流の
急峻な立ちあがりを防ぐようにした直流電動機の制御装
置に関する。

この種従来の直流電動機の制御装置について第１図のブ
ロック図を参照して説明する。

図において１０は速度基準で、この速度基準１０と、速
度発電機１１から得られる直流電動機１２の速度帰還信
号１３との偏差信号を積分動作する速度制御回路１４に
印加し、この速度制御回路１４の出力信号を電流基準切
換回路１５を介して電流比率制限回路１６に印加し、こ
の電流比率制限回路１６の出力を、アナログスイッチ１
７と電流制御回路１８を順次介して電圧制限回路１９に
印加する。

アナログスイッチ１７と電流制御回路１８との接続点に
速度制御回路１４からの積分量残留偏差を打ち消す放電
電圧を出すコンデンサ２９を接続し、このコンデンサ２
９に並列にアナログスイッチ３０を接続し、このアナロ
グスイッチ３０の閉成により放電により放電を行い電機
子の突入電流をおさえている。

電圧制限回路１９は制御整流器２０の出力を電流制御回
路１８の出力に応じて制御する。

電動機１２の電流を電流検出器２１で検出し、アナログ
スイッチ１７を介して電流制御回路１８に電流帰還信号
として印加するとともに後述する正逆トルク切換ロジッ
ク回路（以下単にロジック回路と称す）２２に印加する
。

一方界磁巻線２３は制御整流器２４および制御整流器２
５のいずれか一方によって付勢され、これら制御整流器
２４．２５は界磁制御回路３２に界磁電流基準２６と電
流検出器２７からの電流帰還信号２８を印加する。

電流検出器２７の出力信号をロジック回路２２に印加し
、さらにロジック回路２２に速度制御回路１４の出力信
号を印加する。

しかしてこのロジック回路２２は電機子電流が零になっ
た条件で動作している制御整流器２４または２５を絞り
、界磁電流が零になった条件で動作している制御整流器
２４または２５のゲートをしゃ断し、所定の時間後手動
作側の制御整流器２４または２５を生かす指令を与える
とともにアナログスイッチ１７および３０の開閉制御を
行なう。

このように構成されたものにおいて、いまアナログスイ
ッチ１７が閉、３０が閉でまた制御整流器２４が動作し
、界磁巻線２３が正方向に励磁されている状態で、トル
クの方向を逆にする指令、すなわち速度基準１０を低下
させると電機子電流りは零となる。

この指令で制御整流器２４は絞られる。

次いでアナログスイッチ１７は開、３０は開となり制御
整流器２０の位相はマイナス側に偏倚する。

さらに界磁電流が零の条件で制御整流器２４のゲートし
ゃ断が行なわれ、制御整流器２５のゲートしゃ断解除及
び絞りが解除され制御整流器２５が動作開始し、逆方向
の界磁電流が次第に増大していく。

そして界磁電流値が弱め界磁の一定値■ｆＴに達した時
点、アナログスイッチ３０を閉路し、位相絞りを解除し
て再びアナログスイッチ１７を閉路して電機子側の制御
整流器２４を生かす。

ところでこのような構成のものにおいて、直流電動機１
２は整流の問題で電流の立ちあがり時間が制限される。

このため従来制御中は電流比率を制限することで、電流
の立ちあがりを押さえる電流比率制限回路１６が電流基
準切換回路１５とアナログスイッチ１７との間に挿入さ
れているが、界磁切換後の電流の急峻な立ちあがりを確
実に押えることはできない。

この理由として次の２つのことが考えられる。

すなわち第１の理由としては、界磁切換時間が長く、か
つ速度制御回路１４に入力された速度偏差が切換期間中
に積分され、速度制御回路１４が飽和するような値を有
している。

この積分された値は界磁切換指令に入る前の極性とは反
対であるが、前述の界磁切換方式では電機子電流は１方
向であり、電流基準切換回路１５により電流基準を切換
えているため、界磁切換指令御を生かしたときには、常
に位相進み方向の電圧がかかることになる。

従ってこのままでは電流の立ちあがりは急峻となる。

次に第２の理由として界磁切換により直流電動機１２の
逆起電力は＋Ｅから−Ｅに変化し、切換後の最初の点弧
パルスの位相としては逆起電力−Ｅに対応した値すなわ
ち−Ｅより速度偏差の比例分に対応した電圧だけ進んだ
値になっていなければならない。

従って制御を生かす直前の最終段出力は直流電動機１２
の逆起電力−Ｅに対応した負の電圧になっていることが
望しく、この値が適正でないと電流が突入する可能性が
ある。

前述の第１の理由にもとづく問題点を解決するため、従
来界磁切換中に電流制御回路１８に最終段出力が絞られ
るような電圧をかけておけば、速度制御回路１４の積分
器のコンデンサは充電された進み方向の電圧を打消すこ
とになる。

アナログスイッチ３０を閉じ制御を生かす時に、コンデ
ンサ２９の放電電圧は速度制御回路１４からの逆極性の
電圧を打ち消すことになり、その偏差がコンデンサが放
電する間膜終段出力にかかり点弧位相としては１気に進
むことはない。

しかしながら第１図の回路では、本質的に界磁切換後に
直流電動機の逆起電力より速度偏差の比例分に対応した
電圧だけ進んだ値が最終段出力にかかるわけではなく界
磁切換後の電流は安定しない。

またこの方法以外に、界磁切換中に速度制御回路１４を
アナログスイッチで短絡し、積分量を放電して界磁切換
後の残留偏差電圧を零にすることが考えられる。

しかしながらこの方法では界磁切換中の速度制御回路の
出力は速度制御回路に対して並列に接続されるアナログ
スイッチの順方向の電圧降下例えば数ｍＶであり、この
出力が正逆トルク切換指令として使われると、切換指令
が発振してしまうため別の正逆トルク切換検出回路を設
けねばならない。

前述の第２の理由にもとづく問題点を解決するため従来
電流制御回路１８に並列にアナログスイッチ３２を設け
、界磁切換中に直流電動機１２の逆起電力を入力として
、この電圧を電流制御回路１８を通して１対１に最終段
出力に伝えるいわゆる電圧メモリ方式がとられている。

この考案はこのような事情にかんがみてなされたもので
、電流基準に対する界磁切換後の残留偏差電圧を確実に
零にすることにより、電流の立ちあがりを安定した状態
にできる直流電動機の制御装置を提供することを目的と
する。

以下この考案の一実施例について第２図のブロック図を
参照して説明する。

ここでは第１図と異る部分についてのみ説明する。

すなわち、この考案は速度制御回路１４′と電流基準切
換回路１５との間に、界磁切換後速度制御回路１４′の
残留偏差電圧を零にする残留偏差零回路３６を挿入する
。

さらに速度制御回路１４′に、アナログスイッチ３７と
界磁切換中にバンド電圧をもたせる正逆ロジック発振防
止回路３８との直列回路を並列に接続しである。

さらに正逆ロジック発振防止回路３８と速度制御回路１
４′との接続点とロジック回路２２との間に、正逆トル
ク切換回路３９が挿入されている。

第３図はこの具体的な回路を示すもので、速度制御回路
１４′は速度制御増幅器１４’−１に並列に、抵抗１４
’−３とコンデンサ１４’−４と軍制用ボリューム１４
’−２との直列回路が接続され、入力端子に抵抗１４’
−５，１４’−６が挿入されている。

正逆ロジック発振防止回路３８はダイオードが逆並列に
接続されており、界磁切換中速度制御増幅器１４’−１
の出力電圧にバンドをもたせるものである。

正逆トルク切換検出回路３９は正逆トルク検出増幅器３
９−１の一方の入力端子と出力端子に並列にダイオード
３９−２が接続され、正逆トルク検出増幅器３９−１の
他方の入力端子と出力端子に、抵抗３９−３とダイオー
ド３９−４との直列回路からなる正帰還回路が並列に接
続されている。

この正帰還回路はわずかなマイナス入力で“１”になり
、マイナス側からプラス側へ行く場合すなわち１′から
“０“になるためにはプラスの一定電圧が必要である。

ツェナーダイオード３９−２には固定抵抗３９−５を介
して軍制ボリューム３９−６が接続され、正逆トルク検
出増幅器３９−１の入力端子には抵抗３９−７を介して
速度制御回路３７に接続され、この速度制御回路３７の
出力端子にはダイオード３６−Ｌ ３６−２が逆並列
に接続されている。

このダイオード３６−１．３６−２は界磁切換後残留偏
差電圧を打ち消すものである。

このような構成のものにおいて速度制御回路１４′の出
力である速度偏差は次段電流マイナ−電制御の電流基準
であるとともに正逆トルク切換指令でもある。

すなわち界磁切換後の速度制御回路１４′の残留偏差量
を零にするためにはアナログスイッチ３７により界磁切
換中に速度制御回路１４′を短絡してやればよいが、界
磁切換中の速度制御回路１４′の出力が零であると、ロ
ジック回路２２の出力が発振してしまう。

このためこの考案ではアナログスイッチ３７に直列にダ
イオードを逆並列接続したロジック発振防止回路３８に
より、速度制御回路１４′の出力にバンド幅をもたせで
ある。

しかしこのままの構成では界磁切換後、マイナー電流制
御としては常に速度制御回路のロジック発振防止回路３
８のダイオードの順方向電圧降下が０．６Ｖの残留偏差
電圧をもっことになり、この値が電流の急峻な立ちあが
りの原因となる。

そこでこの考案では次段電流基準切換回路１５の入力に
、速度制御回路１４′の残留偏差電圧を打消す残留偏差
零回路３６を設け、これにより界磁切換後の適正なマイ
ナー電流制御を行なうことができる。

以上述べたようにこの考案によれば速度制御回路の出力
のみで、電流基準及び正逆トルク検出増幅器の入力信号
を兼用しても界磁切換後の残留偏差電圧が零になり、か
つこのとき安定な電流の立ちあがりが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電動機の制御装置のブロック図、第
２図はこの考案による直流電動機制御装置の一実施例を
示すブロック図、第３図は同実施例の要部を具体的に示
す回路図である。 １０・・・・・・速度基準、１１・・・・・・速度発電
機、１２・・・・・・直流電動機、１３・・・・・・速
度帰還信号、１４′・・・・・・速度制御回路、１５・
・・・・・電流基準切換回路、１６・・・・・・電流比
率制限器、１８・・・・・・電流制御回路、１９・・・
・・・電圧制限回路、２０．２４．２５・・・・・・制
御整流器、２２・・・・・・ロジック回路、２３・・・
・・・界磁巻線、２１．２７・・・・・・電流検出器、
１７，３０．３２，３３・・・・・・アナログスイッチ
、３６・・・・・・残留偏差零回路、３８・・・・・・
正逆ロジック発振防止回路、３９・・・・・・正逆トル
ク切換検出回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トルク方向を界磁電流の方向に切換えによって行なうよ
   うにした静止レオナード装置において、速度基準と速度
   帰還信号との速度偏差信号に応じて次段の電流マイナー
   制御回路の電流基準とする速度制御回路と、界磁切換後
   前記速度制御回路を短絡する第１の開閉要素と、界磁切
   換中にバンド幅をもたせ前記速度制御回路の短絡によっ
   て生ずる切換ロジック回路の発振を防止する回路と、ト
   ルク方向の切換時に電機子電流が零となった条件で動作
   状態にある界磁側の制御整流器の位相を絞り、かつ界磁
   電流が零となった条件で前記制御整流器のゲートしゃ断
   を行うとともに不動作状態の界磁側の他の制御整流器を
   生かす指令を与える界磁制御回路と、界磁切換中に第２
   の開閉要素の動作により直流電動機の逆起電力を１対１
   の比で最終段出力に与えて界磁電流が弱め界磁の一定値
   に達した時点で電機子側の制御整流器を生かす電機子制
   御回路とからなる直流電動機の制御装置。