JPS62178193A - 直流電動機の電流制御方式 - 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、直流電動機の電流制御方式、特にその電機
子電流の定電流制御系に関するものでちる。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の直流電動機の電機子電流定電流制御系
を示す構成図である。図において、（１）は出力電圧ｖ
Ｄｃの直流電圧源、（コ）は例え−イＤＣチョッパのよ
うな直流電圧変換装置で、その出力電圧をＶ。Ｈとする
。（３）は直流電動機であり、分巻、直巻いずれのもの
でもよいが、ここでは他励分巻の直流電動機として示さ
れておシ、（３ａ）ｄｉ電機子、（３ｂ）が界磁巻線、
（３Ｃ）が界磁抵抗で　゛ある。そして、工。は電機子
電流、工、は界磁電流を示す。（り）は直流電動機（３
）の電機子電流Ｉ。

を検出するための電機子電流検出器、（夕）は直流電圧
変換装置（コ）を制御する電流制御装置、そして「は電
機子電流指令値である。なお、直流電動機（３）の界磁
巻線（３ｂ）および界磁抵抗（，７Ｃ）からなる界磁巻
線は、この発明に直接関係しない。

また、第９図は第３図の定電流制御系の系統図である。

第す図中、Ｃ）（Ｓ　）　　は定電流制御系の伝達間歇 誹、Ｅａは直流電動機（３）の逆起電力、Ｒａ１ｉ電機
子（３ａ）の電機子抵抗値、Ｌａは￥Ｌ機根子ンダクタ
ンス値、工。は電機子電流を示す。従って、とし、電機
子電流を出力するＭ、根子回路の伝達関数を示している
。なお、電機子抵抗およびｔ根子インダクタンスは第３
囚には特に示されていない。

次に、動作について説明する。電流制御装置（夕）の制
御目的は、電機子電流エユを定電流制御することである
。％磯子電流工。は電機子電流検出器（り）により検出
され、電流制御装置（３′）にフィードバック信号とし
て送られる。ｉ根子電流指令値制御系の伝達関数Ｇ　（
！３）に入力される。電流制御装置（り）の出力によシ
、直流電圧変換装置（λ）を制御することにより、直流
電圧変換装置（，２）の制御することにより、直流電圧
変換装置（コ）の出力電圧ｖＣ１（が得られる。これを
式で表現すると、Ｖ　　＝（Ｉ　　−Ｉ　）・Ｃ）（Ｓ
）−ＶＤｃ（１）ＣＨａ　　　　ａ となる。直流電動機（ｊ）の逆起電力Ｅａは、φを磁束
、ｎを直流電動機（，７）の回転速度、ｋを定数として Ｅａ、−ｋ・φ・ｎ（２） と表わされる。直流電動機（３）においては、（”ＣＭ
なり、出力として電機子電流−が得られる。これを式で
表現すると、 となる。従って、（３）式で得られる電機子電流エユが
、電機子電流指令値エユ　と等しくなるように、直流電
圧変換装置（コ）の出力電圧ｖｃＨを（１）式によ多制
御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電機子電流定電流制御系は、以上のように構成さ
れていた。ところで電流偏差（工、−ｒａ）は、−巡伝
達関数を求めることによｆ）　（４１）式のように表わ
される。

Ｒａ＋ｓＬａ これを一般的なフィトバック制御系を第５図に示し、こ
れに従ってもう少し詳しく説明すると、一般的なフィー
ドバック制御系の偏差Ｅ　（ｓ）は次のように表わされ
る。

Ｂ（ｓ）　＝　Ｘ（ｓ）−Ｂ（５）Ｙ（１！ｌ）＝　Ｘ
（ｓ）−Ａ（Ｓ）　・Ｂ（ｓ）Ｅ（ｓ）こζで、Ａ（ｓ
）・Ｂ（ｓ）が−巡伝達関数である。

今の場合、Ｘ（Ｓ）＝ζ、Ｂ（Ｓ）　＝’　＋Ｒａ＋　
ｓＬａ と表わされ、（弘）式が得られる。

一方、定常偏差は、（弘）式でＳをＱに近づけたときの
極限値として得られる。定電流制御系の公達関数Ｇ　（
Ｓ）が積分要素を含む場合には、ＩｉｍＧ（ｓ）がＳ叫
Ｏ 無限大となり、　（＜＝）式の定常偏差はＯとなる。し
かし、従来の例えば直流電＃機を使用しているチョッパ
電車では、制御系全体の安定性から、伝達関数Ｇ　（Ｓ
）は積分を含まない形となっていた。この場“は正でち
る。、このとき、界磁電流一定、つまシ、磁束を一定と
すると逆起電力Ｅａは、直流電動４表の回転速度ｎに比
例して増加する。従って、（Ｇ（ｓ）・ｖｒ、１ｃ−Ｆ
ａ）は回転速度ｎが大きくなるにつれて、小さくなる。

すなわち（す）式から、回転速度ｎが大きくなると電機
子電流偏差（工。−Ｉａ）は、大きくなる。このように
、伝達関数Ｇ　（ｓ）が積分要素を含まない場合には、
直流電動機の回転速度ｎが増加するにつれて、逆起電力
Ｅａの影響でｔ根子電流工、の定電流性が悪くなる。こ
のため、界磁電流を一定として定トルク運転をする場合
、高速になるにつれて定トルク性が維持できなくなると
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決するためになさ
れたものであシ、電流偏差を上述した（り）式から得ら
れる値に押え、高速でも定トルク運転ができる電機子電
流定電流制御系を得る仁とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電機子電流定電流制御系は、直流電動機
の逆起電力による直流電動機にかかる電圧の低下分を、
あらかじめ逆起電力補償ｆＥとして定電流制御系に付加
することにより、あたかも、逆起電力がないかのように
見なせるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における逆起電力による直流電動機にかかる電
圧の低下分の補償は、直流電動機の回転速度ｎと、界磁
電流工、を検出器を設けて検出し、Ｅａ＝Ｋ・φ・ｎ φ＝ＫＭ　’　Ｉｆ　　　　ＫＭ　”定数　　　　（夕
）から逆起電力Ｅａを計算し、直流電圧変換装置の〔実
施例〕 第１図は、この発明による直流電動機の電機子電流定電
流制御系の一実施例を示す構成図でるる。

第３図に示された従来の定電流制御系と異なるところは
、直流電動機（３）の電機子電流工、を検出するための
電機子電流検出器（りの他に、これの回転速度ｎを検出
する回転速度検出器（６）および界磁電流工、を検出す
る界磁電流検出器（７）が設けられ、これらがそれぞれ
電流制御装置（ｔａ）にフィードバックされているとこ
ろで、その他の部分は従来のものと同じものを示してい
る。また、第２図は第１図の定電流制御系の系統図であ
シ、従来の第ｖ図のものと異なるところは、直流電動機
（３）の回転速度ｎと界磁電流工、をフィードバックし
て逆起電力補償量−を求め、定電流制御系に付加するよ
うにしたことである。

第２図にも示したように、この逆起電力補償量Ｅａは上
記（コ）式および（１）式から次式で計算される。

逆起電力補償量Ｅａは、伝達関数Ｇ　（ｓ）の出力と加
え合わされて直流電圧変換装置（コ）を制御する。

すなわち、直流電圧変換装置（コ）の出力電圧Ｖ。Ｈは
、 −（Ｉ　−Ｉ　）、　ＧＣ８）　＋　Ｅａ　　　　　　
（７）　　　ａ となる。従って、（３）式より電機子電流工　は、とな
り、直流電動機（３）の逆起電力Ｅａの電機子電流工。

への影響が、定電流制御系内の（６）式で示される補償
により除去されていることがわかる。

なお、上記実施例は、他励分巻の直流電動機の場合を説
明したが、直流電動機であれば、どの種類のものでも適
用できる。また、上記実施例では、界磁電流は一定とし
て説明したが、界磁電流が変化する場合も同様である。

また、逆起電力補償量Ｅａの挿入位置は、伝達関数Ｇ　
（ｓ）の前であってもよい。ただし、この場合逆起電力
補償ｆｋＥａの値は、伝達関数Ｇ　（ｓ）のゲイン１（
）（ｓ月を使って、とする必要がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、′１１機子電流定電
流制御系に直流電動機の逆起電力補償量Ｅａをあらかじ
め加えておくことＫより、逆起電力による電機子電流偏
差への影響が補償され、電機子　・電流偏差を、上記（
ｕ）式でＥａ＝０とした値に低減させることができる。

すなわち、直流電動機の回転速度が増加しても、電機子
電流の定電流性が維持されることになシ、従って、界磁
電流が一定であれば、高速域まで、定トルク性を維持で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による直流電動機の電機子電流定電流
制御系を示す構成図、第λ図は第１図の電機子電流定電
流制御系の系統図、第３図は従来の直流電動機の電機子
電流定電流制御系の構成図、第ｑ図は第３図の電機子電
流定電流制御系の系統図、第夕図は一般的フイードバッ
ク制御系の図である。 図において、（１）は直流電圧源、（２）は直流電圧変
換装置、（３）は直流電動機、（３ａ）は電機子、（４
ｔ）はｔ様子電流検出器、（ｒａ）は電流制御装置、（
６）は回転速度検出為、（７）は界磁電流検出器である
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 ３　　引先電勧機 お　、電機シ ４　　電攬千ｔ：Ｌ倹と答 九５図 手続補正書（自発） 暗化１．１．　月２　日 時許庁長官殿 事件の表示 昭和６１年特許願第１５８８２　　号 発明の名称 直流電動機の電流制御方式 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電圧源からの出力電圧を所望の値に変換して直流電
   動機へ送る直流電圧変換装置と、上記直流電動機の電機
   子電流の検出器と、この電機子電流の値をフイードバツ
   クしてこれと電機子電流指令値との誤差に従つて上記直
   流電圧変換装置を制御する電流制御装置とからなり、上
   記直流電動機の電機子電流を定電流制御する電機子電流
   定電流制御系において、さらに上記直流電動機の回転速
   度および界磁電流の検出器を設けて、これらの回転速度
   および界磁電流をフイードバツクして上記直流電動機中
   に生ずる逆起電力を演算して、逆起電力補償量として上
   記電機子電流定電流制御系に付加することにより、直流
   電動機を定トルク運転させることを特徴とする直流電動
   機の電流制御方式。