JPS61203894A - リラクタンスモ−タ用電源装置 - Google Patents

リラクタンスモ−タ用電源装置

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JPS61203894A
JPS61203894A JP61007153A JP715386A JPS61203894A JP S61203894 A JPS61203894 A JP S61203894A JP 61007153 A JP61007153 A JP 61007153A JP 715386 A JP715386 A JP 715386A JP S61203894 A JPS61203894 A JP S61203894A
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JP
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power supply
switch means
supply device
phase
reluctance motor
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JP61007153A
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ジヨン　ブイ　バーン
ジエリアイマー　ビイ　オードワイアー
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Kollmorgen Technologies Corp
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/521—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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    • H02P25/0925—Converters specially adapted for controlling reluctance motors wherein the converter comprises only one switch per phase

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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】 産業上の利用分野 この発明はリラクタンスモータのための電源装置に関す
るものである。より特定すれば、本発明は２相リラクタ
ンスモータ用電源装置に関するものである。
従　　来　　の　　技　　術 産業用駆動機構としてのリラクタンスモータ装置に適用
される従来の電源装置は概して誘導機または同期機に比
して顕著な経済的節約とはならないものである。
少（とも幾つかの前記電源回路において、この問題は各
相巻線の両側に高価な高速遮断装置を用いることに基づ
（ものである。相巻線が各々電源の線間電圧の片側にの
み接続されるような他の構成においては使用すべき相数
の減少をもたらすが、それは動作的または性能的な制限
により相殺される。
発　　明　　の　　要　　約 本発明の１つの目的はスイッチング装置の数を減少する
とともに、それらのコストを実質的に低下するようにし
たリラクタンスモータ駆動システムのための経済的な電
源回路を提供することである。本発明のさらなる目的は
、高速遮断装置の数を実質的に極少化した回路を提供す
ることである。
本発明によるリラクタンスモータ用電源装置は、 （ａ）　　リラクタンスモータの各相巻線を掛け渡して
接続し得る第１及び第２の電源母線と、（ｂ）　　前記
モータの１つの相巻線を前記電源母線の一方に接続する
ための第１のスイッチ手段、及び、 （ｃ）　　前記相巻線を前記電源母線の他方に接続する
ための第２のスイッチ手段を備えており、前記第１のス
イッチ手段を高速遮断装置とし、前記第２手段を低速遮
断装置としたものである。
したがって、前記第２遮断装置は前記第１遮断装面より
低級であるが、それ故にコストを引き下げることができ
る。説明の便宜上、低速遮断スイッ子装置は比較的長い
ターンオフ時間によりライン通信環境に適用される得る
ものとする。これに対し高速遮断装置はＰＷＭスイッチ
ング機能を有し、リラクタンスモータの励磁巻線の付勢
期間の制御だけでなく、励磁電流の波形制御においても
適用可能である。
前記第１スイッチ手段はＧＴＯサイリスタまたはトラン
ジスタにより構成することができ、このスイッチ手段に
関連して高速遮断ダイオードがＰＷＭスイッチングのた
めに装備される。
前記第２スイッチ手段は低速遮断サイリスタからなり、
このスイッチ手段に関連して低速ダイオードが装備され
ることにより、相巻線の付勢毎に前記低速サイリスタの
１つのスイッチング動作を許容するものである。
２相リラクタンスモータに適用すべく本発明に従って構
成された電源装置の好ましい実施例においては、２個の
第１スイッチ手段、及び２個の第２スイッチ手段が用い
られ、前記第２のスイッチ手段の遮断整流手段は、モー
タの各相巻線の前記低速遮断サイ゛リスタへの接続点を
相互に接続するコンデンサから形成され、これによって
前記低速サイリスタの各々はそれが前記他方の電源母線
にそのスイッチオン条件において接続されることによっ
てではなく、相巻線の付勢そのものにより強制的に整流
される。
選択的に前記第２スイッチ手段は低電力サイリスタ及び
トランジスタを介してさらに別の補助母線から整流され
るようにしてもよい。
本発明による前記電源装置は、なるべ（なら各２個の前
記第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段を有し、これ
によって２相リラクタンスモータに好ましく適用するこ
とができる。前記第２装置の各々は他方の相巻線の付勢
により自己整流される。４相モータの場合には、本発明
に従って構成された並列的に動作する２個の２相電源に
より給電され得るが、さらなる変形例においては本発明
の原理を含む単相電源を装備することができる。
実施例の説明 第４〜８図には、周知の種々の従来型電源回路が示され
ており、本発明者は第１〜３図を参照して本発明を説明
する前に、その理解の背景としてまずこれらの回路を説
明することとする。第４図は誘導モータまたは同期機の
ための常套的な電源回路を示すものであり、図において
３相巻線φ１、φ２およびφ３はスイッチ装置８１〜Ｓ
６により順次電源に接続され、それらスイッチ装置の各
々は対応するダイオードＤ、〜Ｄ６に接続されている。
リラクタンスモータのための周知の電源回路は第５図に
示されており、この第５図においては４相機械の巻線が
電源母線間に２つの対をなして接続され、各巻線対を対
応する各一対のスイッチにより付勢するようになってい
る。したがって、線間電圧は分割され、各巻線は線間電
圧の半値において付勢され、または消勢される。
第６図にはさらに別の周知回路が示されており、この場
合は３相すラクタンス機械用として各相巻線が完全に線
間電圧に対応し、それらは頂部すなわち正の母線と巻線
との間、及び底部すなわち負の母線と巻線との間にそれ
ぞれ挿入された一対の装置によりスイッチオン及びオフ
にされる。
第７図に示された多相構造中の単相分の周知構成におい
ては、相巻線は装置Ｓを介して電源Ｐから付勢されるが
、消勢電圧は装置りを介してシンクＬから提供されるよ
うになっている。シンクＬとしては選択的に補助母線を
用いることができる。
第８図に示した類似の周知回路構成においては、消勢電
圧は相巻線φの巻方向と逆の巻方向を有する至近結合巻
線Ｗにより提供される。
産業用駆動機器として構成されたリラクタンスモータの
ための前述したこれらの電源回路は第４図の回路構成に
おいて典型的に示されたように、インダクションモータ
または同期機のために用いられる回路を上まわるような
経済性に関する明白な配慮がそれほど見当たらず、また
、第５〜８図に示した回路においてはいずれも機械人力
Ｋ　Ｗに実質的に等しい割合の装置ＫＶＡを要求するも
のである。
この後者の点は以下の説明において手短に要約されるが
、この場合、説明を簡単にするため、ある仮定を適用す
るものとする。まず第一に巻線を消勢するために実際の
構成において電源に戻さなければならない無効電流が無
視されている。これは帰還ダイオードの定格を無視する
ことと同じである。同様な仮定、すなわち単位力率は誘
導モータのために、モしてモータ及びリラクタンスモー
タの電源回路を同様な基準において比較するために導入
される。
装置ＫＶＡはここに最大阻止電圧（ブｏ　ツキング電圧
）と平均電流との積として定義され、したがって、安全
許容値を残さないものである。また、ブロックインバー
タの動作も考慮しなければならない。
機械ＫＷはｄｃ線間電圧と、頂部装置に流れ込む電流和
または底部装置から流出する電流和との積として定義さ
れる。
第４〜６図において、各頂部スイッチ“Ｓ”は線間電圧
のみを阻止するものである。したがって、頂部スイッチ
の合成された定格は機械ＫＷ大入力等しい。同じことは
底部スイッチに対しても言えることである。全体として
要求される装置ＫＶＡ定格はしたがって機械Ｋ　Ｗ入力
の２倍になる。
第７および８図においてスイッチＳは消勢中の巻線電圧
を正確に反転すべき通常の場合において、電源電圧を２
回阻止しなければならない。したがって、この場合にお
いても必要な装置Ｋ　Ｖ　Ａ定格は機械ＫＷＡ入力の２
倍になる。
上記の説明は本発明の背景に存在する基本問題を明確に
するため、きわめて単純化及び理想化した回路構成に関
するものであることに留意すべきである。さらに、前記
問題点のより実験室的処理としては、装置のＲＭＳ定格
をも考慮しなければならない。
したがって、電源回路に関する限り、リラクタンスモー
タを回転磁界駆動機械として単に置換するだけでは上述
したような周知の回路構成を採用してもスイッチング装
置におけるなんらの明白な経済的節約にもならないこと
は明らかである。
全装置ＫＶＡは変化しない、とじてもより低級な装置点
数を用いることは常に有利である。しかしながら、幾つ
かの例において、得られた利益は関連するコスト上の欠
点を伴う動作上の制限もしくは制御機構の複雑性に付随
する不利益により相殺される。したがって、第５図の構
成は４個のメインスイッチのみを用いるという点におい
て一見魅力的であるが、低速スイッチにおいて許容され
る電流に基づいて中性母線の平衡を維持するための厳密
な誓約が存在することになる。さらに、４個のスイッチ
装置３１〜Ｓ４のすべてはＰＷＭ周波数においてスイッ
チング可能でなければならず、したがって、回路はフリ
ーホイール部分を有しないことにより部分的に高い速度
損失を不都合に発生することになる。
本発明による電源回路の第１の実施例は第１図（ａ）に
示されている。この場合、頂部及び底部母線は典型的に
ダイオードブリッジＢにより電源に接続されるものであ
る。各相巻線は頂部及び底部母線間に位置し、それらは
ＧＴＯトランジスタ型の第１装置により底部においてス
イッチ制御されるが、このスイッチ制御のためには選択
的にＧＴＯ（ゲートターンオフ）サイリスタに代えて基
本形のトランジスタを用いることができる。第１のダイ
オードＤｆに関連してこの回路は底部スイッチング、す
なわち底部母線と相巻線との間のＰＷＭスイッチングを
提供する。頂部における低速サイリスタＴ、すなわち比
較的長いターンオフ時間を有するサイリスタは全整流条
件において適用され、各相巻線を頂部母線に接続するも
のである。
また、この構成は対応する低速ダイオードＤ、と関連し
て相巻線の付勢毎に、すなわち動作ストローク毎におい
て１つの頂部スイッチング動作を許容するものである。
各低速遮断装置Ｔは他の相巻線の付勢により強制的に整
流及び遮断される。したがって、Ｔａの導通中において
ＧＴＯｂがスイッチオンされたときそのＴ８がスイッチ
オフされる。
頂部整流は２つの低速装置Ｔの底部間にわたして接続さ
れた単一の整流コンデンサＣ８により行われる。補助的
な能動装置は要求されない。
第１図（ｂ）はその構成が第１図（ａ）とは実質的に反
転した変形例であり、したがって、高速装置ＧＴＯａと
ＧＴＯｂとは、いずれも頂部母線と相巻線との間に配置
され、低速装置Ｔａ及びＴｂと、それらの関連接続は底
部において形成される。この変形例は第１図（ａ）の回
路と実質上等価的に機能する。
第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の基本的特徴を含む、
実質上最少の回路要素を用いて形成された理想的回路構
成を示すものである。回路の具体例においては各低速装
置に渡して接続された逆極性ダイオード、並びにコンデ
ンサＣ８と直列接続されたインダクタンスを利益的に含
むことができる。
第２図に示された本発明の電源回路の選択的な構成にお
いて、頂部装置はトランジスタＴ、である。回路の他の
特徴は第１図（ｂ）のそれと同様であるが、この実施例
においては底部整流がたとえば約１２ボルトの低電圧ｄ
ｃ補助電源（ｖ　）より一対の低電カスベアリングサイ
リスター及び単一のトランジスタＴ。を介して行われる
点が相違している。選択的にＴ。はＧＴＯサイリスタと
置換することができる。単相用の変形例は、第２図から
“ｂ”相をその関連トランジスタ、ダイオード、サイリ
スタ及び整流用ステアリングダイオードＴ５とともに除
去することにより、実現することができる。
第１図（ｂ）および第２図の回路は底部サイリスタＴが
導通状態にあるとき、ステップダウンチョッパとして作
用し、サイリスタＴが整流された後はステップアップチ
ョッパとして作用するものである。したがって、第１図
及び第２図に示すような、リラクタンスモータの相巻線
“ａ”及び“ｂ”は順次付勢及び消勢され、電流波形の
連続的な制御が行われる。
各装置ＧＴＯまたはＴ　の付勢におけるスイッチオン点
、及び持続時間と波形は駆動軸角度検出用トランスデユ
ーサなどのような適宜のセンサ手段により制御される。
選択的にスイッチオン及びスイッチオフ点は物理的なセ
ンサ手段を用いることなく電気的に検出することができ
る。いずれの場合においても、制御電流はプログラムさ
れたパターンに従って強制的に巻線中を流れる。
上述した２相巻線の実施例は素子数の実質的な減少及び
電源システムのコスト低下の見地において、本発明の原
理に従った利益を特に実現したものである。これに関連
して、第２図の回路はコンデンサＣが第１図のコンデン
サＣ８に比して比較的廉価であるが故に比較的低い値で
あるため、より少ないリラクタンスが実現できないこと
に留意すべきである。すなわち、第２図の回路は第１図
の回路構成に比して余分のトランジスタ、及びさら余分
の２個の小サイリスタを用いるものである。
本発明の原理による３相電源回路は第３図に示されてお
り、この回路はその相数に関連してＰＷＭ周波数におい
て動作することができる３個の高速スイッチング装置を
頂部母線と各相巻線との間に接続しなければならないこ
と以外は第２図の回路構成と同様である。この回路は底
部において各巻線と底部母線との間に、３個の比較的低
価格の低速母線整流型スイッチング装置を配置したもの
である。フリーホイール回路は頂部装置Ｓを整流するこ
とにより確立されるが、この場合底部装置は整流されな
い。
リラクタンスモータのための単一の電源回路における高
速性能のスイッチング装置及び低速性能のスイッチング
装置の結合は、１個の高速遮断装置及び１個の低速遮断
装置を各桁毎に用いるという非対称な回路を構成するも
のである。この非対称性は１方向電流を取り扱うような
電源回路において好ましく用いられる。これに反し、回
転磁界発生機における電流の反転は通常対称的な構成、
すなわち各巻線毎に２個の高速スイッチを必要とするこ
とになる。
前述した２相用実施例は２個の２相電源を組入れた４相
構成においても採用することができる。
この２相の実施例はまた、“可変リラクタンスモータを
含む電気駆動装置”と題する本発明に関連した同日出願
に記載されたようなリラクタンスモータを含む駆動装置
において特に好ましく用いられ−る。
【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明に従って構成された２
相すラクタンス機械の電源回路の第１の実施例を２つの
態様において示す回路図、 第２図は本発明に従って構成された同じ２相リラクタン
スモータのための電源回路の第２実施例を示す回路図、 第３図は本発明の原理を用いた３相すラクタンス機械の
ための電源回路を示す略図、 第４図は従来の３相誘導機または同期機のための電源回
路を示す回路図、 第５図は同じ従来の４相リラクタンスモータのための電
源回路を示す回路図、 第６図は同じ（従来の３相リラクタンスモータのための
電源回路を示す回路図、 第７図は同じ〈従来の電源回路であって、消勢電圧を補
助母線またはシンクにより主装置に印加するようにした
多相方式中の一相分の構成を示す回路図、 第８図は消勢電圧を逆方向に巻かれた巻線により主装置
に加えるようにしたさらに別の従来型多相方式中の一相
分の構成を示す回路図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）リラクタンスモータの各相巻線を掛け渡し
    て接続するための第１及び第２の電源母線と、 （ｂ）前記モータの相巻線を前記電源母線の一方に接続
    するための第１のスイッチ手段、及び、 （ｃ）前記相巻線を前記電源母線の他方に接続するため
    の第２のスイッチ手段を備え、 前記第１のスイッチ手段が高速遮断装置であり、第２の
    スイッチ手段が低速遮断装置であることを特徴とするリ
    ラクタンスモータ用電源装置。
  2. （２）前記第１のスイッチ手段がゲートターンオフ型サ
    イリスタからなることを特徴とする特許請求の範囲第（
    １）項記載の電源装置。
  3. （３）前記第１のスイッチ手段がトランジスタからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電源
    装置。
  4. （４）前記第１のスイッチ手段に関連してＰＷＭスイッ
    チング用高速遮断可能なダイオードを接続したことを特
    徴とする特許請求の範囲第（２）項または第（３）項記
    載の電源装置。
  5. （５）前記第２のスイッチ手段が低電力サイリスタ及び
    トランジスタを介してさらに別の補助母線から整流され
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
    ないし（４）項のいずれか１項に記載した電源装置。
  6. （６）前記第２スイッチ手段が低速遮断サイリスタから
    なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）ないし（
    ４）項のいずれか１項に記載した電源装置。
  7. （７）前記第２のスイッチ手段に関連して相巻線の各付
    勢のための前記第２のスイッチ手段としての低速遮断サ
    イリスタの１つのスイッチング作用を許容する低速遮断
    ダイオードを接続したことを特徴とする特許請求の範囲
    第（６）項記載の電源装置。
  8. （８）前記第１スイッチ手段及び第２スイッチング装置
    を有する２相リラクタンスモータのための前記電源装置
    であって、モータの各相巻線の前記低速遮断サイリスタ
    への接続点を相互に接続するコンデンサからなる、前記
    第２のスイッチ手段の遮断を行うための整流手段を備え
    たことにより、前記低速遮断サイリスタがそのスイッチ
    オン状態において前記他方の電源母線に接続されること
    によるのではなく、相巻線の付勢により強制的に整流さ
    れるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（７
    ）項記載の電源装置。
  9. （９）２相リランクタンスモータのための前記電源装置
    において、前記第１及び第２のスイッチ手段を各２個用
    いたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）ないし（
    ８）項のいずれか１項に記載した電源装置。
  10. （１０）特許請求の範囲第（１）ないし（９）項のいず
    れか１項に記載した電源装置によりリラクタンスモータ
    を駆動するようにしたことを特徴とする駆動装置。
JP61007153A 1985-01-15 1986-01-14 リラクタンスモ−タ用電源装置 Pending JPS61203894A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IE92/85A IE56527B1 (en) 1985-01-15 1985-01-15 Power supply systems for reluctance motors
IS92/85 1985-01-15

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JPS61203894A true JPS61203894A (ja) 1986-09-09

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US (1) US4763056A (ja)
EP (1) EP0188239B1 (ja)
JP (1) JPS61203894A (ja)
CA (1) CA1293768C (ja)
DE (1) DE3682511D1 (ja)
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