JPS6111996Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は直流電動機を可逆運転制御する制御装
置に係り、特に所定の可逆切換え時に速度制御用
及び電流制御用の増幅器に制御遮断指令を与え
て、これ等増幅器の出力を零にして所定の正逆切
換えを行なう場合、切換後の定常制御に至る迄の
不感帯時間を極力短縮する改良された可逆運転制
御装置を提供しようとするものである。 一般に直流電動機の可逆運転制御方法として
は、例えば正−逆運転用のサイリスタ変換器を逆
並列接続して成るもの、或いはサイリスタ変換器
を十字結線して成るもの等種々あるが、本考案は
特に切換え時間が数10msと極く短時間で、且つ
循還電流が流れない直流電動機の可逆運転制御装
置に関するものであつて、先ずこの種制御装置を
適用する従来例に関して第１図に示す直流電動機
の制御装置として代表的回路例を参照し乍ら詳述
する。 第１図のものはゲート位相制御部を１組にして
制御装置自体の簡素化を図つた具体例を示し、同
図で１及び２は夫々直流電動機及び電動機回転数
を検出するパイロツト発電機、３，４は夫々逆転
用サイリスタ変換器及び正転用サイリスタ変換
器、５，６は主回路電流検出回路、７は速度制御
用増幅器、８は増幅器７より与えられる信号を反
転する極性反転用増幅器、９，１２は電子スイツ
チで後述するフリツプフロツプ回路１５及び切換
え時間設定回路１６よりの出力信号に基づき極性
反転用増幅器８の切換え、正逆転用サイリスタ変
換器、３，４のゲート切換えを行なう。１０は電
流制御用増幅器でこの回路例は第２図に示してあ
るがこの説明は後述する。１１はゲート位相制御
部、１３，１４は主回路電流零検出回路でこれ等
は電流零検出信号と極性反転用増幅器８の入，出
力信号の極性が反転した旨の信号とのAND条件
で動作する。１５は電流零検出回路１３，１４よ
りの出力信号に応動動作するフリツプフロツプ回
路（以下FF回路と略称する）、１６は切換え時間
設定回路で例えば正，逆切換え時の切換え時間を
設定するもので、切換え時間信号が継続している
間、正逆転用サイリスタ変換器３，４のゲート信
号は遮断される。１７は制御遮断指令部で所定の
切換え時に速度制御用増幅器７及び電流制御用増
幅器を夫々制御遮断する。Ｌ，Ｓは電流制御用リ
アクタ及び開閉器、CT₁，CT₂は電流検出用変流
器、Ｒ₁Ｒ₂は入力抵抗、１８は切換えロジツク回
路で極性反転用増幅器８、電子スイツチ９，１
２、速度制御用及び電流制御用の各増幅器７，１
０、FF回路１５及び電流零検出回路１３，１
４、切換え時間設定回路１６並びに制御遮断指令
部１７より構成される。このように構成される従
来の制御方法の動作を述べると、例えば正転指令
が与えられると７→８→１３或いは１４の経路を
介して指令信号が入力されると共に、５或いは６
を介して主回路電流零である旨の検出信号が１
３，１４に夫々与えられるので、この電流零検出
信号と８より与えられる入，出力信号の極性とで
例えば１３がONするものとすれば、１３→１５
の経路を介して９の正転用スイツチが閉路すると
共に、１５→１６の経路を経て同様に１２の正転
用スイツチが閉路する。しかして７→８→９→１
０→１１→１２の経路を介して所定の正転指令信
号が与えられて正転用サイリスタ変感器４がON
し、これにより電動機１は所定の正転を開始す
る。定常運転時に於ては２を介して速度検出信号
が与えられこの検出信号と速度指令量との偏差分
が７で増幅され、この増幅した信号が電流指令量
として次段の電流制御系に与えられて、この電流
指令量と５或いは６より入力される電流検出信号
とを比較し、この偏差分を１０で増幅しこの増幅
された信号に基づき速度指令量に応じた電流制限
が行われる。次に速度指令量に対して速度検出量
が大になつた場合、即ち回生運転時に於ては電流
制御用増幅器１０の出力をインバータ運転限界値
rminに追い込む。これにより電機子電流は断続
し始めこの主回路電流が零である旨の検出が１３
或いは１４にてなされ、一方速度制御用増幅器７
の出力極性が反転した旨の検出が行われると、こ
の反転した旨の信号と主回路電流零である旨の信
号とで１４が動作し、１４→１５の経路で与えら
れる信号により９の接点が逆転側へ切換えられる
と共に、１５→１６→１７の経路を介して７，１
０が夫々制御遮断され、これにより４のゲート信
号の位相が最高に遅らせられる。一方切換え時間
設定回路１６に於ては両サイリスタ変換器３或い
は４のデツドタイム（無制御時間）を、例えば４
〜5msと見込んでこの時間より所定の余裕幅を見
込んだ10msを両変換器３，４の切換えに要する
時間と設定してこの設定出力を電子スイツチ１２
に与える。即ち１６により正転運転時に投入して
ある接点を閉路し４のゲート信号は一旦OFFさ
れる。しかして所定の切換設定時間が終了する
と、これに対応動作して１６より１２の逆転用接
点が投入され、１２−１３の経路が形成されると
共に１６より１７に対して切換え設定時間の終了
と略々同時点に制御遮断指令信号の解除指令がな
される。これにより１７を介して７，１０の制御
遮断が解除されて７→８→９→１０→１１→１２
→３の経路で所定の回生運転が行われる。この状
態下で逆転指令が与えられたと仮定すると、速度
制御用増幅器７の出力信号の極性は回生運転時と
同一であるので、９，１２のスイツチは夫々逆転
側に投入された状態で逆転用サイリスタ変換器３
の位相は、２−７−８より成る速度制御系及びこ
の系のマイナーループで５−１０−１１より成る
電流制御系を介して、与えられる速度指令量に応
じた電流制限が行なわれる様に適宜任意に移相制
御される。従来に於てはこの様にして所定の正、
逆切換えが行なわれるものであるが、ここで問題
となるのは切換え後の定常制御に移行する迄の過
渡期である。これを第２図に示す電流制御用増幅
器の回路図を参照し乍ら説明すると、この増幅器
はリミツタ型のものを示しているが同図でＲ_iは
入力抵抗、Ｃ_f、Ｒ_fは帰還回路に挿入されるコン
デンサ及び抵抗である。Ｄ₁、Ｄ₂はダイオードで
Ｄ₃、Ｄ₄は抵抗、Ｔ_r1、Ｔ_r2は制御遮断指令信号
が入力するとONするトランジスタである。さて
この電流制御用増幅器は通常運転時は位相制御用
のアンプとして出力側０には０（Ｖ）〜10（Ｖ）
位の電圧がでており、この出力には位相制御の特
性上（−）極性の信号は考慮する必要がなく、０
側に（−）出力が生じている間はダイオードＤ₁
を通してリミツトされている。しかして切換え時
に制御遮断指令信号がＴ_r1、Ｔ_r2に入力される
と、Ｔ_r2によりＲ₃が短絡され出力側０はＤ₂を介
して増幅器入力側と同電位、即ち零電位となる。
一方定常運転時に帰還用コンデンサＣ_fに充電さ
れてる図示極性の電荷はＴ_r1を通して放出され
る。この様に制御遮断指令信号が印加される期
間、増幅器１０出力は零値に維持される。しかし
て制御遮断指令信号が解除後に於ける増幅器出力
は零値にあるので所定の出力（ｅ₀）＝−Ｒ_ｆ／Ｒ_ｉei
（こ こでeiは入力電圧）を生ずるのに、回路の時定数
に規制される事になり、この時定数は運転条件に
より決定されるので一般には固定的なものとして
扱かわれる性質のものである。従つて従来に於い
ては切換え直後、所定の定常制御に至る迄にはあ
る不感帯の期間を有する事になる。この不感帯期
間が長時間に達すると制御上の安定化が損なわれ
る事は申す迄もない。 本考案はこの点に鑑みて考案されたものであつ
て以下第３図の実施例に基づき詳述する。第３図
の実施例は電流制御用増幅器７とこの増幅器に対
して所定の制御遮断時に具体的な対応手段を施し
た電動機回路との対応関係を示し、この具体的な
対応手段とは本考案に於ては、例えば所定の制御
遮断時に各増幅器７，１０の出力が夫々零に維持
されるという事に着目してなされたものである。
即ちこの実施例に於ては正転→逆転或いは逆転→
正転の如き所定の切換えを行なうに際して、切換
え直前の電動機電圧を検出する電動機電圧検出回
路１９と、この回路１９の検出信号に基づき検出
信号に相応するゲート電圧信号を発生する電動機
電圧パターン発生回路２０とを、新たに制御装置
に附加した点に特徴を有するものであつて、第３
図の電流制御用増幅器１０は第２図と同一のもの
を示すものであり、例えば定常運転時に於ては通
常のリミツタ付増幅器として動作する。 しかして所定の切換え時に於ける制御遮断時
に、検出回路１９に於ては切換え直前の電動機電
圧を検出しているものであるから、（電動機電圧
を検出する手段としては周知の如く電動機回転数
或いは電動機の誘起電圧、端子電圧に関連する信
信号を得る様にすればよい。）、この電動機電圧検
出信号を電動機電圧パターン発生回路２０に与え
て、このパターン発生回路２０に於ては例えば電
動機運転がインバータよりコンバータ或いはコン
バータよりインバータへと切換えるのに応じて第
１表に示す如きものを記憶している。

【表】 従つてインバータ（IV）側よりコンバータ
（CV）側へ切換えるに際して、例えば電動機電圧
が仮に220（Ｖ）であるとすれば電動機電圧パタ
ーン発生回路で電動機電圧220（Ｖ）に相応した
ゲート電圧信号、ここではゲート電圧が＋５
（Ｖ）であるのでこの電圧に相応する信号を第１
図の切換えロジツク回路１８に与える様にする。
即ち切換えロジツク回路１８に於ては速度制御用
増幅器７及び電流制御用増幅器１０を夫々制御遮
断しており、例えば電流制御用増幅器１０では帰
還回路のコンデンサＣ_fに定常運転時に充電され
てる電荷はデスチヤージされているので、この状
態下で記憶ロジツク回路１８より上記ゲート電圧
に相応した電圧を帰還回路のコンデンサＣ_fに与
える様にする。なお第３図の回路例では制御遮断
時にＴ_r1がONしているのでＣ_fにチヤージされて
る電荷は放出するものと懸念される訳であるが、
この点本考案に於ては、例えば第３図には図示し
てないが制御遮断時に於けるＣ_fのチヤージ対策
手段は充分に考慮しているので何ら問題はない。
このようにＣ_fにチヤージしてある電荷が制御遮
断指令の解除時に１０の出力としてゲート位相制
御部１１に与えられて、コンデンサＣ_f電圧に基
づいて新たに動作すべきサイリスタ変換器３或い
は４の点弧が行なわれる。従つてサイリスタ変換
器３或いは４の出力Ｖ_Sと電動機電圧Ｖ_Mとに於て
は、略々Ｖ_S≒Ｖ_Mなる関係が成立するので切換え
直後に於ける過電流或いは突入電流とは決して生
じないものであり、しかも懸案化されてる課題、
即ち不感帯時間の短縮化が実現できる事は申す迄
もない。以上のように本考案に於ては直流電動機
の正逆転に於ける所定の切換え時に際して、例え
ば切換え直前の電動機電圧を検出してこの検出電
圧に応じたゲート電圧を電流制御用増幅器の帰還
回路のコンデンサに与える様にし、制御遮断指令
信号の解除時にチヤージしてあるコンデンサ電圧
をゲート位相制御部に与える様にしたものである
から、例えば従来装置の如く切換え直後の電流制
御用増幅器出力が零である為に、定常制御に移行
する迄の不感帯時間が長時間に達する等の欠点は
完全に解決され、さらに切換え直前の電動機電圧
に相応したゲート電圧で新たに動作するサイリス
タ部を点弧する様にしているので、サイリスタ部
の出力電圧と電動機電圧とは略相等しくなり電動
機回路に差電圧に基づく過電流が流れる事は決し
てない。しかも本考案に於ては従来装置の利点、
例えば正逆切換え或いは切換え直後の電流制御が
スムーズに行なわれる等の効果面を全く損なう事
なく、さらに本考案を適用した場合制御面に於け
るより一層の効果、即ち緻密な制御が可能となり
広範囲の制御面に渡つて安定な運転が行われるば
かりでなく、切換え直前の電動機逆誘起電圧値と
ゲート電圧、及び切換え前−後の変換器運転形態
の３諸量のみを記憶して、単に逆誘起電圧検出信
号に対応したゲート電圧を読出せばよいので、回
路構成は単純化し、しかも演算を全く行わないの
で、切換え時のデツトタイムを極力短縮できる等
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイリスタ逆並列接続した直流電動機
の正逆運転制御法の代表的な回路例、第２図はそ
の電流制御用増幅器を示す具体的な回路図、第３
図は本考案による一実施例を示す具体的な回路
例。 １は直流電動機、３，４は正転用、逆転用サイ
リスタ変換器、７は速度制御用増幅器、８は極性
反転用増幅器、１０は電流制御用増幅器、１１は
ゲート位相制御部、１３，１４は電流零検出回
路、１６は切換え時間設定回路、１７は制御遮断
指令回路、１８は切換えロジツク回路、１９は電
動機電圧検出回路、２０は電動機電圧パターン発
生回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電流制御用増幅器を含んだ電流制御系をマイナ
   ーループとし、この制御系の外側に速度制御用増
   幅器を含んだメジヤーループの速度制御系を設け
   て、主回路電流が零である旨の信号と速度制御用
   増幅器の出力極性が反転した旨の信号とを基に、
   速度制御用増幅器および電流制御用増幅器の各ト
   ランジスタに制御遮断指令信号を与えて各制御用
   増幅器の出力を零にし、所定の切換えを行なうよ
   うにしたものに於て、切換え直前の電動機逆誘起
   電圧値とゲート電圧および切換え前−後の運転形
   態（コンバータ運転インバータ運転）の３諸量
   の対応関係をそれぞれ記憶する電動機電圧パター
   ン発生回路と、切換え直前の電動機逆誘起電圧検
   出信号に対応した前記ゲート電圧値を続出し、こ
   のゲート電圧で電流制御用増幅器の積分用コンデ
   ンサをチヤージする充電回路と、このチヤージ電
   圧を以つて新たに動作すべきサイリスタ変換器の
   サイリスタ群を点弧するゲート位相制御部とでそ
   れぞれ構成したことを特徴とする、サイリスタレ
   オナード装置の可逆運転制御装置。