JPS6210118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サイリスタ駆動の三相逆並列ブリツ
ジ回路を使用した界磁巻線形直流電動機の駆動回
路に関する。

直流電動機の速度制御に自動界磁弱め制御があ
る。この速度制御方法は、電機子電圧が定格値に
達するまでは界磁は強め一定として電機子電圧を
変えることにより速度が制御される。電機子電圧
が定格値に達すると、界磁を弱めてさらに高速度
の範囲にわたり速度制御が行なわれる。

上記の如き自動界磁弱め制御方式において、正
転中の直流電動機を逆転せしめる場合、逆側変換
器に切替え、これに制御進み角βを有するゲート
パルスを加えてインバータ動作を行なわせて直流
電動機に回生制動をかける。ここで逆側変換器の
インバータ運転を行なう場合、６相回路では制御
進み角βの最小値βminの値を直流電動機の減起
電圧の最大値により決定される値β_０に選ぶ必要
がある。

ところで、上述の如く正転中の直流電動機を逆
転させる場合、変換器をインバータ動作させて直
流電動機に回生制動を掛け、正転中の直流電動機
をいつたん停止させるわけであるが、この間位相
制御回路の位相制御原点は常にβ_０に設定されて
いる。したがつて、停止した直流電動機を逆転さ
せるため制御遅れ角αを有するゲートパルスを変
換器に加えようとしても、原点位相がβ_０にある
ため、これから制御遅れ角α領域までシフトさせ
るのに長時間を要し、停止中の直流電動機を直ち
に逆転せしめることはできない。

本発明は、サイリスタ駆動の三相逆並列ブリツ
ジ回路を使用した界磁巻線形直流電動機の駆動回
路において、可逆運転時の方向切替の無駄時間を
少なくし、応答性の改善を計ることを目的とする
ものである。

その目的を達成せしめるため、本発明は電流制
御ループを有し、電流指令電圧と電流検出電圧と
の偏差に位相補償を加えた偏差電圧を、偏差極性
信号と偏差電圧を絶対値化した偏差絶対値信号と
に分割し、これら２つの信号からサイリスタのゲ
ートパルスを作成する、自動界磁弱め方式により
基底速度以上にて定電圧制御を行なうと共に電動
機の回転方向変換の制御を行なうの６相サイリス
タレオナード駆動装置において、速度検出信号を
入力として電機子電圧模擬信号を得、該模擬信号
を位相制御回路に加える偏差絶対値信号に加算し
て制御遅れ角の最小値を設定する速度帰還関数発
生器を設け、直流電動機の電機子電流極性の切替
時に生じる極性切替無駄時間を短縮することを特
徴とする界磁巻線形直流電動機の駆動回路を提供
する。

次に本発明の実施例を図面を用いて詳述する。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
であり、図中１は速度制御誤差アンプ、２は電流
制御誤差アンプ、３は位相制御回路、４は正側変
換器、５は逆側変換器、６は正側変換器４の位相
制御回路をゲートするゲート回路で、正側変換器
４を動作せしめる時に開となる。７は逆側変換器
５の位相制御回路をゲートするゲート回路で、逆
側変換器５を動作せしめる時に開となる。８は直
流電動機の電機子、９は直流電動機の界磁巻線、
１０は速度計発電機、１１は電機子電圧検出点、
１２は電機子電圧検出回路、１３は電機子電流検
出点、１４は電機子電流検出回路、１５は界磁電
流を制御する変換器、１６は界磁電流検出点、１
７は界磁電流検出回路、１８は界磁の設定回路、
１９は界磁制御回路、２０は位相制御回路、２１
はゲート回路、２２はヒユーズ、２３はACリア
クトル、２４は電磁接触器、２５はアラーム回
路、２６は界磁回路用トランス、２７は速度帰還
関数発生器である。

上記の如き自動界磁弱め制御装置において、速
度制御系のマイナループとして、電機子電流検出
回路１４を含む電流制御系があり、さらに電流制
御系の後に速度帰還関数発生器２７からなる電圧
制御系があつて、電流制御系により逆並列結線さ
れた正側変換器４及び逆側変換器５を制御して電
機子電圧が制御される。

一方、界磁電流は変換器１５により制御され
る。

以上の電機子制御系と界磁制御系との間に、自
動界磁弱め制御系が介在する。界磁制御回路１９
には、界磁の設定回路１８から強め界磁基準が与
えられ、電機子電圧が定格値以下の運転範囲では
強め界磁に制御される。電機子電圧が定格値に達
して電機子電圧検出回路１２がこれを検出する
と、該回路からは、界磁の設定回路１８から与え
られている強め界磁基準を弱める方向の信号が発
生して電機子電圧が定格値を越えないように界磁
が弱められる。

ところで、上記制御装置において、電機子８を
正転から逆転または逆転から正転させる時に、逆
側変換器５または正側変換器４をインバータ運転
に切替えて直流電動機に回生制動を掛けるが、こ
の際変換器に加えるゲート信号の制御進み角βの
値は逆起電圧の全範囲において、電動機の逆起電
圧の最大値により決定される値β_０である必要は
なく、逆起電圧Ｅ_nの関数として表わされるβ
min（Ｅ_n）であれば充分である。そこで、本発
明では速度帰還関数発生器２７を設け、第２図に
示すように、電動機の回転数Ｎが基底速度Ｂ_s以
上の範囲にあるときは制御進み角βをβ_０に設定
し、回転数Ｎが基底速度Ｂ_s以下では制御進み角
βを電動機の逆起電圧に応じて変化させる。な
お、本発明においては、βminを設定するための
電機子電圧の検出に、電機子電圧と等価的な値と
して得られ、しかも制御しやすい信号として得ら
れる速度計発電機１０の出力電圧を用いている。

第３図は、速度帰還関数発生器２７の詳細を示
す回路図である。なお、説明をわかりやすくする
ため、第３図において電流制御誤差アンプ２及び
第１図には現われていない絶対値回路も示してい
る。第３図において、２７ａは速度計発電機１０
からの速度信号を取り込む速度帰還回路、２７ｂ
は速度信号の絶対値をとる絶対値回路、２７ｃは
理想ダイオード回路、２７ｄはバツフアアンプ２
７ｅを含む信号修正回路である。２８はリミツタ
付アンプ２８ｂを含む絶対値回路で、入力された
電圧を０〔Ｖ〕からマイナス方向にスイングさ
せ、しかもツエナー電圧により一定電圧より大き
なマイナス方向へのスイングは制限される。信号
修正回路２７ｄから出力された信号は、絶対値回
路２８の１段目のアンプ２８ａの出力回路に加え
られ、該アンプ２８ａの出力電圧は信号修正回路
２７ｄから出力された信号により嵩上げされる。

速度計発電機１０は第４図に示すように、電機
子８の回転速度に比例した電圧を出力する。そし
てその出力は抵抗で所定値に分圧された後、速度
帰還回路２７ａを通して絶対値回路２７ｂに加え
られて絶対値に変換される。一方、理想ダイオー
ド回路２７ｃは、電動機が基底速度Ｂ_s（たとえ
ば1000rpmとする）に達したときの絶対値回路２
７ｂの出力電圧Ｅ_cに達したときオンするように
設定される。したがつて、バツフアアンプ２７ｅ
の出力点Ｂの出力電圧は、第５図に示すように、
基底速度Ｂ_s以上の領域では電圧Ｅ_cに抑えられ、
基底制御Ｂ_s未満では回転数に比例して０からＥ_c
まで直線状に変化する。この電圧は商用電源周波
数の相違にもとづく若干の修正を受けた後、前述
の如く絶対値回路２８に加えられる。その結果、
絶対値回路２８から位相制御回路３へ加えられる
誤差電圧ε_rの最小値は、第６図に示すように基
底速度Ｂ_s以上では0.9〔Ｖ〕の一定値に抑えら
れ、基底速度Ｂ_s未満では、回転数に応じて0.9
〔Ｖ〕から2.7〔Ｖ〕まで変化する。このため、基
底速度Ｂ_s以上では、変換器に加えられるゲート
パルスの制御進み角β_０に抑えられ、回転数が基
底速度Ｂ_sより下ると、その回転数の低下に応じ
て制御進み角は増加する。

次に、正方向に回転数N₁で回転している電動
機を逆回転せしめる動作に例をとつて作用を説明
する。

第７図Ａに示すように、時間t₁において、回転
数N₁で正方向に回転している電動機に対し、時
間t₂において第７図Ｂに示すように逆転速度信号
が速度制御装置の入力端に加えられると、速度制
御誤差アンプ１の出力電圧は第７図Ｃに示すよう
に反転して負電流の基準を発生する。電流基準の
方向が反転することによりただちに位相制御回路
３から出力されている制御遅れ角αをしぼり、通
電状態にある正側変換器４の電流を０にしてゲー
ト回路６によりゲートブロツクを行ない、第７図
Ｄに示すように電機子電流が完全に０になつた時
間t₃において、ゲート回路７のブロツクを解除し
てこれをオンとし、逆側変換器５に切替えらる。
このとき、位相制御回路３からは制御進み角β_０
のゲートパルスが出力され、この信号はゲート回
路７を通つて逆側変換器５に加えられると、電機
子電流は負電流基準に制御され、回生制動により
減速される。そしてその回転数が時間t₄において
基底速度Ｂ_sに達した後さらに回転数が低下する
と、速度帰還関数発生器２７の作用により制御進
み角βは順次増大する。この間電動機には軽い回
生制動がかかるため急速に減速して時間t₅に至つ
て停止する。

その後、逆側変換器５には位相制御回路３から
所定の制御遅れ角αを持つたゲートパルスが加え
られ、電動機は逆転動作に移る。

以上詳細に説明したように、本発明は界磁巻線
形直流電動機の回転方向を逆転させるとき、回転
数が所定の回転数以下に低下した後停止するまで
の間、電動機に回生制動を掛けるための制御進み
角を電動機の逆起電圧が低下するにしたがつて大
きくなるようにシフトせしめているため、電動機
の回転方向切替時において、位相制御回路から送
出されるゲートパルスの位相を制御進み角βから
制御遅れ角αへ切替える時間が少なくて済む。

したがつて、本発明によれば、電動機が停止す
るまで位相制御回路から送出されるゲートパルス
の位相をβ_０に固定しておく従来の速度制御装置
に比べて回転方向の切換が早い。しかも本発明は
電動機の回転方向の切替時ばかりでなく、減速時
においても回路内部に含まれる遅れ要素を最小に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図は、回転数と制御進み角βとの関係を
示すグラフ、第３図は、速度帰還関数発生器の回
路図、第４図は、速度計発電機の出力特性図、第
５図は、速度帰還関数発生器の出力特性図、第６
図は、位相制御回路に加えられる入力信号の特性
曲線図、第７図Ａ乃至Ｅは、電動機が逆転動作を
行なうときの各部の波形を示す波形図である。 図中１は速度制御誤差アンプ、２は電流制御誤
差アンプ、３は位相制御回路、４は正側変換器、
５は逆側変換器、６及び７はゲート回路、８は電
機子、９は界磁巻線、１０は速度計発電機、１４
は電機子電流検出回路、２７は速度帰還関数発生
器、２７ａは速度帰還回路、２７ｂ及び２８は絶
対値回路、２７ｄは信号修正回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電流制御ループを有し、電流指令電圧と電流
   検出電圧との偏差に位相補償を加えた偏差電圧
   を、偏差極性信号と偏差電圧を絶対値化した偏差
   絶対値信号とに分割し、これら２つの信号からサ
   イリスタのゲートパルスを作成する、自動界磁弱
   め方式により基底速度以上にて定電圧制御を行な
   うと共に電動機の回転方向変換の制御を直流電動
   機の６相サイリスタレオナード駆動装置におい
   て、速度検出信号を入力として電機子電圧模擬信
   号を得、該模擬信号を位相制御回路に加える偏差
   絶対値信号に加算して制御遅れ角の最小値を設定
   する速度制御帰還関数発生器を設け、直流電動機
   の電機子電流極性の切替時に生じる極性切替無駄
   時間を短縮することを特徴とする界磁巻線形直流
   電動機駆動回路。