JPS6034359B2 - 直流電動機の速度制御装置 - Google Patents

直流電動機の速度制御装置

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JPS6034359B2
JPS6034359B2 JP54169584A JP16958479A JPS6034359B2 JP S6034359 B2 JPS6034359 B2 JP S6034359B2 JP 54169584 A JP54169584 A JP 54169584A JP 16958479 A JP16958479 A JP 16958479A JP S6034359 B2 JPS6034359 B2 JP S6034359B2
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JP
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speed
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motor
amplifier
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JP54169584A
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JPS5691691A (en
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和裕 鯉江
健夫 高木
耕作 豊田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P7/2805Arrangements 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 whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直流電動機の電機子回路に給電する電力変換
器に作用して電機子電流の閉ループ制御を行う電流調節
器と、電動機回転速度の制御偏差に応じて電流調節器の
ための電流目標値を形成する速度調節器とを備え、しか
も高速城で自動界磁弱め制御を行なう直流電動機の速度
制御装置に関する。
この種の直流電動機の速度制御装置においては、電動機
速度が界磁弱め範囲に入った場合でも速度制御系の応答
特性が変動しないことが要求される。
第1図はこの要求を満たす従来の速度制御装置の実施例
を示す。直流電動機Mの電機子回路1は電力変換器2を
介して3相系統電源に接続され、電力変換器2は例えば
3相サィリスタブリッジの逆並列結線から、位相制御パ
ルス発生部3から制御パルスを与えられる。この電力変
換器2は循環電流なしで制御されるが、このための制御
装置部分は省略されている。位相制御パルス発生部3の
ための制御入力信号は電流調節器4によって与えられる
。電流調節器4は電力変換器2の交流側で電流検出器5
により検出された電機子電流実際値1を電流目標値1*
に一致させる働きとする。電流目標値1*は、速度検出
用発電機6によって検出された速度実際値Nを示図され
ていない設定部から与えらる速度目標値N*1こ一致さ
せる働きをする速度調節器7の出力信号を割算器8によ
り電動機磁束に相当する信号をで割算することによって
得られる。詳しくは図示されていないが、電流検出器5
によって検出される電流目標値1が極性のない絶対値信
号として電流調節器4に入力する場合には、これに対応
させて電流目標値1米も絶対値信号に変換してから電流
調節器4の入力回路で電流実際値1と比較されるべきで
ある。電動機Mの界磁巻線9は交流電源からサィリスタ
変換器10を介して電流を供給される。サイリスタ変換
器10の位相制御パルス発生部1 1の制御入力信号は
界磁調節器12によって与えられる。この調節器12の
目標値入力は設定器13から与えられる。また調節器1
2の実際値入力としては、界磁電流検出器14によって
検出された界磁電流実際値lfと電動機起電力算出回路
15からの電動機起電力相当信号Eaとのうち大きいほ
うが優先回路16によって選択される。起電力算出回路
15は既知の電機子抵抗を考慮して、検出器17によっ
て検出される電動機端子電圧Vaと検出器5によって検
出される電機子電流1とから起電力Eaを算出する。低
・中速領域においては界滋電流実際値lfが優先されて
調節器12の実際値入力となり、界磁電流一定制御が行
なわれる。速度が上昇して高速領域に入ると起電力Ea
が大きくなってこれが優先されて調節器12の実際値入
力となり、起電力一定制御が行なわれ、これにより速度
上昇にともなって、自動的に界磁弱めが行なわれる。速
度調節器7の出力信号は本来は電動機トルク目標値に相
当するので、界磁一定の場合には、それをそのまま電流
目標値として扱うことができるが、界磁弱め制御を行う
場合には、そのままでは界磁弱め範囲に入ると速度制御
系の応答特性が変動することになる。これを避けるため
には速度調節器7の出力信号であるトルク目標値は電流
目標値に変換する必要がある。この変換を行うのが割算
器8の役目である。トルクT,磁束■および電機子電流
laの間にはla=T/■なる周知の関係があり、この
関係にしたがって割算器8はトルク目標値を電流目標値
に変換する。この場合に割算器8に入力される磁束相当
信号■は例えば界磁電流lrから直接にもし〈は非線形
補償のための関数発生器を介して与えることができる。
第2図は第1図において使用される速度調節器7および
割算器8について従来の実施例を示す。
速度調節器70は、負の無限大のゲインを有するとみな
すことのできる増幅器70の出力の出力電圧が可調整分
圧器71によって分圧されてコンデンサ72および抵抗
73を介して入力側に負帰還され、さらに入力側には速
度目標値電圧N*および速度実際値電圧Nとがそれぞれ
入力抵抗74,75を介して導かれるという周知のPI
調節器の回路構成を有する。調節器70の出力電圧は割
算器81こよって磁束相当電圧■によって割算される。
割算器8の出力電圧が電流目標値1*となる。界滋一定
制御範囲では■=1として取り扱い、この条件下では電
流目標値1*は速度調節器7の出力電圧に等しいものと
すると、弱め制御範囲では■<1であり、したがって速
度調節器7の出力電圧に対して電流目標値1*が大きく
なるので、電流目標値1*がサィリスタ変換器2の許容
最大電流を上回るおそれがある。したがって電流目標値
1*はその許容最大電流相当値を上回らないように制限
されなければならない。この制限を行なうために、割算
器の出力電圧制限のための入力端子は正および負の制限
値+IB*,一IB*の設定器81,82にそれぞれダ
イオード83,84を介して接続されている。さらに、
それだけでは割算器8で出力制限回路が働いているとき
、速度調節器7の出力電圧は速度制御偏差極性に応じた
方向の飽和レベルになってしまうので、これを避けるた
め、調節器7出力電圧も割算器8の出力制限値の入力換
算値に相当する十IB*・■,一IB*・■なる制限値
を与えられるべきである。これらの調節器7のための出
力制限値が掛算器76,77によってつくり出される。
各掛算器76,77の出力端子はそれぞれダイオード7
8,79を介して調節器7の出力制限入力端子に結合さ
れる。第2図に示す電流調節器7および割算器8とそれ
らの出力制限回路により弱め制御範囲に入った場合にも
速度制御系の応答特性の変動がなく、しかもサィリスタ
変換器2に許容値を越える過電流が流れるのを防止する
ことができる。ところがこの従釆の実施例では出力制限
回路に2つの掛算器76,77が必要となり制御装置が
高価となるという欠点がある。この欠点を除去するため
に第3図に示すように電流調節器を本来のPI調節演算
部7から速度制御偏差増幅器700を分離してこれを前
段に設け、この速度制御偏差増幅器700とPI調節演
算部7との間に割算器8を挿入する回路方式が考えられ
る。
このようにすれば出力制限回路としては701にて示さ
れているように掛算器を必要としない通常のダイオード
リミッタ回路を用いることができる。ところが、この場
合には例えば一定加速度‐乙電動機を加速する場合、界
磁弱め範囲に入る直前N*とNとの間の偏差はほとんど
零であるので(B±0であるので)、界磁弱め範囲に入
って磁束■が(したがってAが)変化しても割算器8の
出力電圧は零のままであり、このために電流目標値1*
を増加させることはできない。このために速度実際値N
の上昇が遅れ、速度目標値N*が先行して上昇する結果
として速度制御偏差N*−Nが現われたときにはじめて
割算器8が機能して電流目標値1*が増加させられるこ
とになる。第4図にこの場合における速度実際値N,逆
起電力Ea,界磁電流lfおよび電機子電流laの時間
経過例が示されている。この図の速度実際値Nの時間経
過カーブのところにおける破線は速度目標値N*の経過
を示している。電機子電流1の時間経過カーブのところ
の破線はその速度目標値N*‘こ見合う電機子電流経過
である。上述の如く電流目標値1*の増加が遅れる結果
として、図示のとおり電流実際値1の増加が遅れ、速度
実際値Nが速度目標値N*にかなり遅れて追従すること
になるのである。これに対して第2図の実施例では出力
制限回路は複雑であるが、割算器8が速度調節器7の出
力側に設けられているので、磁束■の変化に対して電流
目標値1*はそれに遅れなく追従して変化するので、第
3図における如き性御性能上の問題点を持たない。本発
明の目的は、速度調節器、割算器および出力制限回路を
含めた部分の回路装置が従来のいずれのものより簡単化
され安価であるのみならず、速度の応答性に関する上述
の如き問題点を持たないようにした制御装置を提供する
ことにある。
この目的は、本発明によれば、冒頭に述べた如き直流電
動機の速度制御装置において、速度調節器を構成するた
めの増幅器の帰還回路に増幅器出力電圧と電動機磁束相
当入力信号とを掛算する掛算器を挿入すると共に、電流
制限のためにその増幅器に出力制限回路を設けることに
よって達成される。第5図に本発明による直流電動機の
速度制御装置の要部である速度調節器7の実施例を示す
これによれば、速度調節器7を構成する増幅器70の出
力端が掛算器80の第1の入力端に接続され、この掛算
器80の第2の入力端には磁相当信号の■が入力される
。雛算器80の出力電圧は可調整分圧器71により分圧
されてコンデンサ72および抵抗73を介して増幅器7
0の入力側に負帰還される。速度目標値電圧N*および
速度実際4値Nはそれぞれ抵抗74,75を介して増幅
器70‘こ入力される。入力抵抗74,75の抵抗値R
in,帰還抵抗73の抵抗値をRf,コンデンサ72の
容量をCf,分圧器71の分圧係数をKとすると(速度
目標値N*と速度実際値電圧N‘ま同じ回転方向に対し
て互いに逆極性で与えられるものとし「速度の偏差換算
電圧Eと表わすものとする。)速度調節器7の伝達関数
G(S)は、G(S)=豊=毒‐表蔓音‐1十C5貴官 となる。
したがって本発明による速度調節器7は胸感度Kp=吉
‐静よび珊瑚Ti:CfRfを有するPI調節器のみな
らず、第1図もしくは第2図における割算器8の機能を
兼ね備えたものになる。
しかも、増幅器70の出力電圧がそのまま電流目標値1
*となることから電流制限は増幅器701こ通常の出力
制限回路81〜84を設けるだけですみ、第2図に示す
如き2つの掛算器は不要である。また、例えば一定加速
度で電動機の加速を行う場合に界磁弱め範囲に入った直
後にに速度制御偏差がない場合でも、界磁弱めにより磁
束■が減少すればこれにともなって電流調節器7の出力
電圧、すなわち電流目標値1*は大きくなることができ
るので、速度実際値Nはほとんど遅れなく速度目標値N
*に追従することができる。第6図には第5図の速度調
節器7を使用して一定加速度で加速した場合における電
動機速度N,界磁電流lf,電機子電流1の時間経過例
を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は直流電動機の速度制御装置の一般的な概略構成
図を示すブロック図、第2図および第3図は速度制御装
置の菱部について互いに異なる従来の実施例を示す回路
図、第4図は第3図の実施例について動作波形図、第5
図は本発明による速度制御装置の要部についての実施例
を示す回路図、第6図は第5図に示す実施例についての
動作波形図である。 M・・・直流電動機、1・・・電機子回路、2…電力変
換器、3・・・位相制御パルス発生部、4・・・電流調
節器、5・・・電機子電流検出器、6…速度検出用発電
機、7・・・速度調節器、9・・・界磁巻線、10・・
・界磁用サィリスタ変換器、11・・・位相制御パルス
発生部、12・・・界磁調節器、13・・・設定器、1
4・・・界磁電流検出器、15・・・起電力算出器、1
6・・・優先回路、70・・・増幅器、80・・・掛算
器、81〜84出力制御回路。 オ′図 が2図 才3図 才4図 オ6四 才6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電動機の電機子回路に給電する電力変換器に作
    用して電機子電流の閉ループ制御を行う電流調節器と、
    電動機回転速度の制御偏差に応じて電流調節器のための
    電流目標値を形成する速度調節器とを備え、しかも高速
    域で自動界磁弱め制御を行なう直流電動機の速度制御装
    置において、速度調節器を構成する増幅器の帰還回路に
    その増幅器の出力電圧と電動機磁速相当信号とを掛算す
    る掛算器を挿入すると共に、電力変換器から電機子回路
    に供給される電流を制御するために前記増幅器に出力制
    限回路を設けたことを特徴とする直流電動機の速度制御
    装置。
JP54169584A 1979-12-26 1979-12-26 直流電動機の速度制御装置 Expired JPS6034359B2 (ja)

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JPS5691691A JPS5691691A (en) 1981-07-24
JPS6034359B2 true JPS6034359B2 (ja) 1985-08-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5983596A (ja) * 1982-10-30 1984-05-15 Toshiba Corp 電動機制御装置

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JPS5691691A (en) 1981-07-24

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