JPS62107700A - 交流回転機の制御装置 - Google Patents

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〕 この発明は一般に交流回転機の制御装置に関し、特に回
転中の交流回転機の磁極位置を検知することによって回
転数制御等を行なう交流回転機の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第６図は交流回転機中、特に同期電動機を矩形波ＰＷＮ
駆動が可能であるとともに、該電動機に配設したパルス
発生器からの出力信号によって速度検出が可能なように
構成した同期電動機の制御装置を示した図である。第６
図において、１は同期電動機、２は三相パルス発生器、
３は二相パルス発生器、４は三相インバータ回路（パワ
ー増幅回路）、５はパルス幅変調信号発生分配回路（以
下［■へ発生パルス分配回路］という）、６は誤差増幅
器、７は誤差増幅器、８はロジック回路、９は電流検出
器、１０は直流電流合成回路、１１は直流電圧合成回路
である。

前述した三相パルス発生器２は、駆動停止中及び回転中
の前記同期電動機１の磁極位置を検出して、該検出した
磁極位置に対応する位相（電気角）を示す三相パルスを
夫々２７３ずつずらして出力するものである。前記二相
パルス発生器３は、前記同期電動機１０回転速度及び磁
極位置を検出して二相のパルス列を出力する。前記三相
インバータ回路（パワー増幅回路）４は、例えば第７図
にて図示するごときトランジスタ罪、ｖｐ　、ＷＰ　、
ＵＮ　、ＶＮ　、ｗを有する回路構成の三相のトランジ
スタインバータを具備してお９、前記界Ｎ発生パルス分
配回路５から出力されるｐ＋パターンによって前記トラ
ンジスタの点弧相が決定されて同期電動機１を駆動する
ようになっている。前述した■ぎ発生パルス分配回路５
は、誤差増幅器６からの出力信号に基づいて前記品パタ
ーンを発生する■へ発生回路と、前記ロジック回路８か
ら出力される点弧が必要であると決定された相のトラン
ジスタを指示する信号に従って、該点弧が必要な相のト
ランジスタに前記稈〜発生回路で発生した高信号を割り
振るパルス分配回路とで構成されている。前記誤差増幅
器６は、誤差増幅器７から出力された直流指令信号と前
記直流電流合成回路ｌＯから出力される前記同期電動機
ｌに実際に流れる電流の大きさを表わす直流電流信号と
の偏差を増幅して出力するものである。前記誤差増幅器
７は、外部から与えられる同期電動機１の回転速度指令
信号ＲＥＦと前記直流電圧合成回路１１から出力される
前記同期電動機１の実際の回転速度を表わす直流電圧信
号との偏差を増幅して出力する。前述したロジック回路
８は、前記三相パルス発生器２から出力された三相パル
ス信号に基づいて前記三相インバータ回路（パワー増幅
回路）４が具備しているトランジスタインバータの点弧
相を決定する信号を生成して出力するようになっている
。前記電流検出器９は、前記三相インバータ回路（パワ
ー増幅回路）４から同期電動機１に流れる三相の矩形波
電流の大きさを検出して出力するように構成されている
。前記直流電流合成回路１０は、前記電流検出器９によ
って検出された三相の矩形波電流を同期整流するととも
に、該同期整流された電流を合成して出力するものであ
る。前述した直流電圧合成回路１１は、前記二相パルス
発生器３から出力された二相パルス信号を受けてこれを
周波数／に正変換（以下ｒ　Ｆ／Ｖ変換」という）する
ことＫよって合成した同期電動機１の実際の回転速度に
比例した直流電圧信号が前記信号値ＲＥＦを超えそうに
なったときに、該直流電圧信号を出力して前記同期電動
機１の発生トルクを抑制する側に機能する。

次に上述した構成の同期電動機の制御装置の動作につい
て説明する。

外部から制御装置に入力される信号ＲＥＦによって前記
同期電動機１が反時計方向に回転しているとすれば、数
比した回転中の前記同期電動機１の極磁位置から２Ｊ３
ずつずらしてパルス信号を出力する三相パルス発生器２
からは第８図にて図示するようにパルス列ＵＰ、”ｖｐ
　、胃、ｔｗ　、ＶＮ　、ＷＮが出力される。上述した
パルス列ＵＰ−ＷＮが出力されると、前記パルス分配回
路はこれらパルス列の論理レベルが“Ｈ”のときに該パ
ルス列と同期した論理レベルＩＨ″の信号を出力して前
記三相インバータ回路４のトランジスタＬＪＰ　、ＶＰ
　、ＷＰ　、ＵＮ　、ＶＮ　、ｗを駆動する。

１方、前記同期′電動機ｌの回転方向が時計方向であれ
ば、前記ロジック回路８からの出力パルス列とこれによ
って駆動される前記トランジスタ罪〜留仕の関係が変わ
ることとなる。

今、前記同期電動機１が第８図にて図示するａ時点から
始動するものとする。前述した回転速度指令信号ＲＥＦ
が制御装置に入力された前記ａ時点においては、直流電
圧合成回路１１からの出力が零であるため誤差増幅器７
からは前記信号ＲＥＦを増幅した信号がそのまま出力さ
れる。同様に前記ａ時点においては、直流電流合成回路
１０からの出力も零であるために、誤差増幅器６からは
前記誤差増幅器７からの出力信号がそのまま増幅されて
出力される。該誤差増幅器６からの出力信号はＰＴｈ発
生パルス分配回路５の円発生回路に与えられ、該界へ発
生回路において前記同期電動機１に該同期電動機１がト
ルクを出すのに必要な電流が与えられるように、前記ト
ランジスタ同士ノく−タにおける各相毎のトランジスタ
のオン・オフのパターンが生成されて前記パルス分配回
路に伝送される。前述したａ時点においては第８図にて
図示するように、ロジック回路８から出力されるノ（ル
ス列のうち論理レベルが１Ｈ１であるのは信号罪と１５
号ＷＮだけである。従って前記込ホ発生回路において生
成される前述の）くターンは、トランジスタＵＰとトラ
ンジスタＷＮのみをオン状態（駆動状態）とし、他の相
のトランジスタにつめてはオフ状態とするものになるｄ
このようにして前記同期電動機１に電流を給電しトルク
を発生させることによって該同期′電動機１は始動する
。同期電動機１の回転とともに該同期電動機１の磁極位
置が可変するので、それに伴って前記三相パルス発生器
２の出力パルスも可変しこれによって常に同一回転方向
にトルクが発生するように駆動状態に谷かれるトランジ
スタも切り換っていくこととなる。１方、前記同期電動
機１の回転により前記二相パルス発生器３も三相分のパ
ルス列を出力することとなる。該三相分のパルス列が前
記二相パルス発生器３から直流電圧合成回路１１に与え
られると、該直流電圧合成回路１１においてＦ、ＡＩ変
換され、前記同期電動機１の回転速度が前記信号ＲＥＦ
の値を超えて増大しようとするのを規制する方向に直流
電圧信号を出力する。よって、前記同期電動機１の回転
速度が信号ＲＥＦと一致する速度にまで加速されること
となる。

上述したようなプロセスで同期電動機１は前記回転速度
指令信号ＲＥＦに追従してその回転速度が制御されるこ
ととなる。

〔発明が解決しようとする問題点」 従来の交流回転機、特に同期電動機の制御装置は以上の
ように構成されていたので、以下に記載するような問題
点があった。周知のように同期電動機１を回転するため
のトルクの方向が何らかの原因によって正転側から逆転
側に或いは逆転側から正転側に切り換わる瞬間において
は、前記同期′４駆動１に給電する電流の方向が逆転す
る。即ち、前記第８図にて図示したパルス波形が可変す
ると、それまでオン状態にあったトランジスタＵＰとト
ランジスタＷＮとが瞬時にオフ状態に切シ換わるととも
にオフ状態にあったトランジスタＵＮとトランジスタＷ
Ｐとが瞬時にオン状態に切り換わる。

そのため上記切り換えに際して各相毎にブリッジ接使さ
れたトランジスタ同士が短絡することのないように、同
相のトランジスタ同士の短絡防止のための所謂インタロ
ック期間を設けてやる必要がある。しかるに、前述した
従来装置にあっては、このような同相のトランジスタ同
士の短絡防止のために前記インタロック期間に代えて同
相のトランジスタ同士が共に完全なオフ状態におかれる
期間を電気角で６００分７だけ設定することによって対
処していた。しかしながら、このような方法では同期電
＠機１が定常の回転状、他にある場合は問題はないが、
第９図にて図示するように外来ノイズ等によって三相パ
ルス発生器２から与えられる信号ＰＵ　、ＰＶ　ＪＷが
反転した場合、これら入力信号の反転と同時にロジック
回路８からの出力信号も図のごとく切り換ってしまう。

そのため、例えばオン状態にあったトランジスタＵＰ　
、ＷＮがオフ状、盃となってこれらのコレクタ電流が苓
になる前に、それまでオフ状態にあったトランジスタｔ
ＪＮ、ｗｐがオン状態となる可能性が高く同相のトラン
ジスタ同士で短絡を惹き起こしトランジスタの破損を招
来するおそれがあるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、外来ノイズ等に起因して交流回転機を１躯動
する、駆動回路の多相ブリッジインバータの点弧相のモ
ードが瞬時に可変しても、それによって同相の半導体ス
イッチング素子同士が短絡を惹き起こして破損すること
がない交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る交流回転機の制御装置は、多相パルス発
生器から出力されたパルス信号を受けて該パルス信号の
立上り時間及び立下り時間で該信号を微分して立上シ微
分パルス信号及び立下り微分パルス信号を出力する微分
回路を少なくとも前記多相パルス発生器の任意の一相分
に対応して設け、前記信号生成回路から出力された交流
回転機駆動回路におけるパルス幅変調信号の分配先の相
を決定するための信号群中、立上シ微分パルス信号によ
ってラッチされた信号群と立下υ微分パルス信号によっ
てラッチされた信号群との出力時期を調整する信号出力
タイミング調整回路を前記微分回路に対応して設けたこ
とを特徴とするものである。

〔作　用〕

この発明における微分回路は、多相パルス発生器から出
力されたパルス信号を受けて該ノくルス信号の立上り時
間及び立下り時間で該信号を微分して立上シ微分パルス
信号及び立下り微分パルス信号を出力し、信号出力タイ
ミング調整回路は、前記信号生成回路から出力された交
流回転機駆動回路におけるパルス幅変調信号の分配先の
相を決定するための信号群中、立上り微分パルス信号に
よってラッチされた信号群と立下り微分パルス信号によ
ってラッチされた信号群との出力時期を調整するもので
ある。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する０ 第１図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に
同期電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図、第
２図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に同
期電動機の制御装置に用いられる微分回路、信号出力タ
イミング調整回路の内部構成を示すブロック図である。

なお、第１図において図示する符号１〜符号１１は、前
記第６図において図示したものと同一物であるので、そ
の説明は省略する。

第１図において、１２は微分回路、１３は信号出力タイ
ミング調整回路である。前記微分回路１２゜信号出力タ
イミング調整回路１３は、説明及び図示の都合上前述し
た二相パルス発生器３の人相弁に対応し・て夫々設けら
れているものとする。前述した微分回路１２は前記二相
パルス発生器３から出力される三相分のパルス列のうち
人相弁のパルス列を受けて、該人相弁のパルス列の立上
シ時間及び立下シ時間でこれらのパルス列を微分して微
分パルス信号を出力するもので、第２図にて図示するよ
うにパルス列立上り微分部１４とパルス列立下夛微分部
１５とを具備している。前記パルス列立上多微分部１４
は、前述した二相パルス発生器３から出力されるＡ相分
のパルス列を受けて該人相弁のパルス列を立上シ時間で
微分して微分パルス信号Ａ１ｈを出力する。前記パルス
列立下シ微分部１５は、前述した二相パルス発生器３か
ら出力されるＡ相分のパルス列を受けて該人相弁のパル
ス列を立下シ時間で微分して微分パルス信号Ａノｈを出
力するようになっている。前述した信号出力タイミング
調整回路１３は、前記微分回路１２から出力される立上
り微分パルス信号及び立下υ微分パルス信号によってラ
ッチされたロジック回路８から出力されるパＡ／ス列Ｕ
Ｐ　、ＶＰ　、ＷＰ　、ＵＮ　、ＶＮ　、ＷＮの出力時
期を調整するようになっておシ、第２図にて図示する：
Ａ１ラッチ部１６．第２ラッチ部１７゜インタロック部
１８．信号反転部１９とで構成さ　　゛れている。前記
第１ラッチ部１６は、該第１ラッチ部１６がデータをラ
ッチしていない状態において前述したパルス列立上り微
分部１４から最初の微分パルス信号Ａ、、ｅｈ　（即ち
、前記ロジック回路８から出力されるパルス列ＵＰ　、
ＶＰ　、ＷＰを読み込むためのトリガ信号としての微分
パルス信号Ａｆｆｌｈ　、以下同じ）が与えられた時点
で前記ロジック回路８から出力されるパルス列ＵＰ　、
ＶＰ　、ＷＰを読み込むとともに、前記パルス列立上シ
微分部１４から次の微分パルス信号Ａｎｈが与えられる
まで前記読み込んだパルス列データをラッチするもので
ある。前記第２ラッチ部１７は、該第２ラッチ部１７が
データを２ツチしていない状態におｈで前述したパルス
列車下り微分部１５から最初の微分パルス信号Ａｈ、６
が与えられた時点で前記ロジック回路８から出力される
パルス列ＵＮ　、ＶＮ　、ＷＮを読み込むとともに、前
記パルス列立下υ微分部１５から次の微分パルス信号Ａ
ｈａが与えられるまで前記読み込んだパルス列データを
ラッチする。前述した信号反転部１９は前記第１ラッチ
部１６からの出力信号ＵＰＩ　ＩＶＰＩ　ｌ仰１と前記
第２ラッチ部１７からの出力信号ＵＮ１　ｅＶＮｌ、Ｗ
Ｎｔとに夫々対応して設けられている６個のインバータ
素子によってなっている。前記インタロック部１８は、
前記第１ラッチ部１６からの出力信号ＴＪＰ１−ＪＮＰ
！と前記第２ラッチ部１７からの出力信号ＵＮｌ酬ｌと
に夫々対応して設けられている６個の、静の素子によっ
て構成されている。前記信号反転部１９を構成している
インバータ素子のうち入力側が前記第１ラッチ部１６の
出力側と夫々接続されている３個のインバータ素子は、
その出力側が前記インクロック部１８を構成している第
２ラッチ部１７側の３個のＮＯ素子の１方の入力端子に
夫々接続されておシ、第１ラッチ部１６からの出力信号
ＵＰ１　ＩＶＰＩ　、ＷＰｔを夫々反転出力するもので
ある。同様に前記信号反転部１９を構成しているインバ
ータ素子のうち入力側が前記第２：）ツチ部１７の出力
側と夫々接続されている３個のインバータ素子は、その
出力側が前記インタロック部１８を構成している第１ラ
ッチ部１６側の３個の瓜素子Ｏ１方の入力端子に夫々接
続されておシ、第２ラッチ部１７からの出力信号ＵＮ１
　＊　ＶＮｌ。

謝１を夫々反転出力する。前述したインタロック部１８
を構成している各ＡＮＤ素子は、第１ラツチ部１６．第
２ラッチ部１７から夫々出力された信号ＵＰＩ　ｒ　Ｖ
ＰＩ　・ｗＰｌ・ＵＮｔ　＊ＶＮｓ　・ＷＮｓと１信号
反転部１９で反転された前記各々の信号との間の論理積
をとって信号ＵＰＲ、ＶＦＲ、ＷＰＲ、ＵＮＲ、ＶＮＲ
、ｖＭＲを出力すルヨうになっている。

次に上述した構成の同期電動機の制御装置の動作につい
て説明する。

前述した三相パルス発生器２から出力される三相分のパ
ルス列ＰＵ、ＰＶ、ＦＷが外来ノイズによる影響を受け
ていない状態においては、前記三相パルス発生器２から
は第８図にて図示するパルス波形が出力されるので、こ
れによってロジック回路８も前記第８図にて図示するパ
ルス波形を出力することとなる。よって、同期電動機１
は定常の回転状態にあることとなる。しかしながら、前
述し之パルス波形ＰＵ、ＰＶ、ＰＷが外来ノイズによっ
て影響を受けて第９図にて図示するように反転したとす
れば、該反転に起因してそれまで論理レベルＩＨ１だっ
たロジック回路８からの出力信ｑ罪、ｗが論理レベル１
ｌＬＩｌとなるとともに論理レベル’Ｌ”だったロジッ
ク回路８からの出力信号ＵＮ　、ＷＰが論理レベル１″
に瞬時に切り換わることとなる。従って、前記ロジック
回路８からは上述したような論理レベルが切シ換ったパ
ルス列信号が第１ラツチ部１６．第２ラッチ部１７に出
力されることとなる。このようにして前記ロジック回路
８から与えられたパルス列信号中ＵＰ　、ＶＰ　、ＷＰ
は、第４図にて図示するＡ相のパルス列信号が前記二相
パルス発生器３から出力されてパルス列立上シ微分部１
４から信号Ａｆｆｌｈが出力された時点で第１ラッチ部
１６に読み込まれ、次の信号ｍｈが出力されるまでの間
ラッチされることとなる。同様にして前記パルス列信号
中ｔｒｓ　、ＶＮ　、ＷＮは、第４゛図にて図示するＡ
相のパルス列信号が前記二相パルス発生器３から出力さ
れてパルス列車下シ微分部１５から信号Ａｈａが出力さ
れた時点で第２ラッチ部１７に読み込まれ、次の信号Ａ
ｈａが出力されるまでの間ラッチされることとなる。前
記第１ラッチ部１６においてラッチされた信号はＵＰｌ
、ＶＰ＋−ＶＪＰｌとして夫々出力され、前記第２ラッ
チ部１７においてラッチされた信号は、前記第１ラッチ
部１６からの信号の出力時期より前述したＡ相分のパル
スのオンタイム時間幅（即ち論理レベルＩＨ″の時間幅
）分だけ遅＜　ＵＮｔ　、ＶＮｌ　。

ｗＮｌとして夫々出力される。前述した信号ＵＰｌ。

ＶＰｉ　、　ＷＰ、の信号及び前記信号反転部１９を介
して反転されたＵＮ、　、　ＶＮ、　、　ＷＮｌの信号
は前記インタロック部１８の第１ラッチ部１６側に設け
られている３個＋７）　ＡＮＤ素子に与えられ、信号Ｕ
Ｎ１．ＶＮ１０ｗＮ１ノ信号及び前記信号反転部１９を
介して反転されたＵＰＩ　、Ｖｈ　、ＷＰｔの信号は前
記インクロック部１８の第２ラッチ部１７側に設けられ
ている３個の瓜素子に与えられる。ここで前記第４図を
参照して明らかなように、外部ノイズによって影響を受
けた三相パルス発生器２からの出力信号によってパルス
列ＵＰの論理レベルがｌＨｌから１ＩＬｌ′に、パルス
列ＷＮの論理レベルが１Ｌ１から１ＨＩに可変しても、
前記インタロック部１８から出力される信号ＵＮＲは、
前記二相パルス発生器３から出力されるＡ相のパルス列
の立上りがきて信号ＵＮ、の論理レベルがＩＨ“となＪ
）ＴＪＰＩがＩＩ、ＩＩとならなければ論理レベルはｌ
Ｈｌとならない。よって、前記信号い［有］の論理レベ
ルが”Ｈ”となるには、前記人相のパルス列の立下りが
きて信号ＵＰｔの論理レベルがＩＬｌとならなければな
らないことになる。一方、信号ＵＰＨの論理レベルが“
Ｌｌとなるのは上述した内容から明らかなように、信号
ＵＮｔが論理レベル１Ｈ１となった時点である。

以上説明した内容から明らかなように、三相パルス発生
器２から出力されたパルス信号が外来ノイズの影響を受
けて瞬時に反転しても、同相のトランジスタを夫々点弧
するだめのパルス信号（例えば信号ＵＰＲと信号ＵＮＲ
）は前記Ａ相パルスの半周勘弁だけ共に論理レベル″Ｌ
１１となる期間が生ずるので同相のトランジスタ同士（
例えばＵＰとＷ）が短絡を惹き起こすことを防止できる
。なお、第５図は、外来ノイズに起因してロジック回路
８から夫々出力されるパルス列の反転するタイミングと
Ａ相のパルスの位相が第４図とは逆になった場合を示し
たものである。

第３図は、この発明の別の実施例に従う交流回転機、特
に同期電動機の制御装置に用いられる微分回路、信号出
力タイミング調整回路の内部構成を示すブロック図で、
第１ラツチ部１６．第２ラッチ部１７の出力を夫々イン
タロック部１８の入力側にフィードバックさせたもので
ある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、信号生成回路から出
力された交流回転機駆動回路におけるパルス幅変調信号
の分配先の相を決定するための信号群中、立上り微分パ
ルス信号によってラッチされた信号群と立下シ微分パル
ス信号によってラッチされた信号群との出力時期を調整
することとしたので、外来ノイズ等に起因して交流回転
機を駆動する駆動回路の多相ブリッジインバータの点弧
相のモードが瞬時に可変しても、それによって同相の半
導体スイッチング素子同士が短絡を惹き起こして破撰す
ることがない交流回転機の制御装置が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に
同期電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図、第
２図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に同
期′ｒｔ動機の制御装置に用いられる微分回路、信号出
力タイミング調整回路の内部構成を示すブロック図、第
３図は、この発明の別の実施例に従う交流回転機、特に
同期電動機の制御装置に用いられる微分回路、信号出力
タイミング調整回路の内部構成を示すブロック図、第４
図は、外来ノイズに起因してロジック回路から夫々出力
されるパルス列の反転するタイミングとＡ相パルスの位
相との関係を示す波形図、第５図は前記第４図とＡ相パ
ルスの位相が逆になった場合の波形図、第６図は従来技
術に従う交流回転機、特に同期電動機の制御装置の全体
構成を示すブロック図、第７図は、この種の制御装置に
用いられそいるトランジスタ・インバータの回路構成の
一例を示した回路図、第８図は前述した制御装置を構成
している三相パルス発生器、ロジック回路からの出力波
形を示した波形図、第９図は、前記第８図にて示す波形
が外来ノイズによって影響を受けたときの波形図である
。 図において、１は同期電動機、３は二相パルス発生器、
４は三相インバータ回路、８はロジック回路、１２は微
分回路、１３は信号出力タイミング調整回路である。 なお、各図中、同一符号は同−物又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体スイツチング素子によつて形成された多相ブリツ
   ジインバータを具備し、与えられたパルス幅変調信号を
   受けて交流回転機を駆動する交流回転機駆動回路と、検
   出された回転中の前記交流回転機の磁極位置に基づいて
   与えられる多相のパルス信号によつて前記交流回転機駆
   動回路におけるパルス幅変調信号の分配先の相を決定す
   るための信号群を生成する信号生成回路と、回転中の前
   記交流回転機の回転速度及び磁極位置を検出して前記交
   流回転機の駆動をフイードバツク制御するための多相の
   パルス信号を出力する多相パルス発生器とを有する交流
   回転機の制御装置において、前記多相パルス発生器から
   出力されたパルス信号を受けて該パルス信号の立上り時
   間及び立下り時間で該信号を微分して立上り微分パルス
   信号及び立下り微分パルス信号を出力する微分回路を少
   なくとも前記多相パルス発生器の任意の一相分に対応し
   て設け、前記信号生成回路から出力された交流回転機駆
   動回路におけるパルス幅変調信号の分配先の相を決定す
   るための信号群中、立上り微分パルス信号によつてラツ
   チされた信号群と立下り微分パルス信号によつてラツチ
   された信号群との出力時期を調整する信号出力タイミン
   グ調整回路を前記微分回路に対応して設けたことを特徴
   とする交流回転機の制御装置。