JPS623672B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS623672B2
JPS623672B2 JP54096707A JP9670779A JPS623672B2 JP S623672 B2 JPS623672 B2 JP S623672B2 JP 54096707 A JP54096707 A JP 54096707A JP 9670779 A JP9670779 A JP 9670779A JP S623672 B2 JPS623672 B2 JP S623672B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
commutation
signal
motor
output
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54096707A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5622589A (en
Inventor
Masaaki Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP9670779A priority Critical patent/JPS5622589A/en
Publication of JPS5622589A publication Critical patent/JPS5622589A/en
Publication of JPS623672B2 publication Critical patent/JPS623672B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は電力変換器にサイクロコンバータを用
いた交流式無整流子電動機の制御進み角制御方式
に関する。 電動機に同期電動機を用い、その誘起電圧によ
つて電力変換器の転流を行なう自制他励式無整流
子電動機のうち、電力変換器にサイクロコンバー
タを用いた交流式無整流子電動機は、電動機の誘
起電圧が得られない起動時および低速時において
も電源電圧によつて電動機側周波数に同期した転
流を行なうことができるため、起動、低速時用の
転流補助回路などを必要とせず、その回路構成の
簡易さから多く用いられている。 しかし、交流式無整流子電動機においても、高
速時の特性は他の自制他励式無整流子電動機と同
様に、その転流能力は電動機の端子電圧の大きさ
と端子電圧に対する電機子電流の制御進み角βに
よつて大きな影響を受ける。 第1図は無整流子電動機における制御進み角β
と電流の転流重なり角uを電動機出力を横軸にし
て示したものである。第1図の実線は電動機の電
機子と回転子の相対的回転位置を検出する回転子
位置検出器を設け、その信号によつて電力変換器
の転流素子の転流を行なう。すなわち電動機の電
機子と界磁の機械的相対位置によつてきまる機械
的制御進み角βpを固定して制御する従来の方式
の転流特性を示したものであり、負荷すなわち電
動機の電機子電流が増加するにしたがつて、電機
子反作用によつて電動機電圧の位相がずれ、端子
電圧に対する実効制御進み角βは次第に減少する
とともに、電機子電流の転流重なり角uは負荷の
増大にしたがつて電流の転流初期値が大きくなる
に加えて、電機子反作用による電動機電圧の位相
ずれによつて、転流に寄与する逆バイアス電圧が
減少するために急激に増大する。この実効制御進
み角βと転流重なり角uが一致する点が転流限界
であるが、実際にはその点における運転は不可能
であり、制御進み角βから転流重なり角uを差引
いた転流余裕角γ(γ=β−u)が、安定性その
他種々の余裕を見込んだある値γsとなる点が保
証し得る出力の限界となる。したがつて機械的制
御進み角βpを固定した従来の方式では、第1図
に示すようにたとえば150%の過負荷耐量を要求
された場合には、出力150%において転流余裕角
がγsとなるようにあらかじめ機械的制御進み角
βpを大きくとる必要があり、軽負荷時はもとよ
り定格点における力率も必然的に低くなるととも
に、トルク脈動も大きいという欠点があつた。 これに対し、電力変換器の転流素子の点弧時点
を電機子と界磁の機械的相対位置によつて固定す
ることなしに、負荷条件その他に応じて制御進み
角を任意制御することによつてこれら欠点を改善
することができる。第1図の破線β′,u′で示す
曲線は制御進み角を制御して負荷にかゝわらず転
流余裕角γを一定値γsにした場合であり、この
ようにすることによつて力率の改善およびトルク
脈動の低下をはかることができるともに、図示の
ように出力限界を著るしく増大させることができ
る。しかしこの場合無整流子電動機が可変速電動
機であることから任意の回転速度をとり得るた
め、制御進み角を任意の周波数に対して制御する
という比較的やつかいな制御を必要とし、回路構
成も複雑となりがちであつた。 本発明はかかる点に着目してなされたもので、
特に電力変換器にサイクロコンバータを用いた交
流式無整流子電動機における制御進み角制御の一
方式として、電動機の端子電圧の零点を検出する
電圧零点検出器と、電動機の電機子電流の終点を
検出する転流終点検出器と、回転速度に比例した
パルスを発生するパルス発生装置と、第1のパル
スカウンタと、第2のパルスカウンタと、電源側
周波数に同期したサイクロコンバータ点弧タイミ
ング信号とを組合せることによつて、サイクロコ
ンバータ特有の電源転流の影響を考慮した転流余
裕角一定制御の比較的簡易な方式を与えるもので
あり、以下本発明を図面にもとずいて説明する。 第2図は本発明による制御進み角制御方式を組
入れた無整流子電動機装置の一実施例を示すブロ
ツク図である。第2図において1は交流電源、2
はサイクロコンバータ、3はサイクロコンバータ
2によつて駆動される同期電動機、4は同期電動
機3の回転子の回転位置を検出する回転子位置検
出器、5は同期電動機3の回転速度を検出する速
度検出器である。6は同期電動機3の端子電圧
(以降モータ電圧と称す)の零点を検出する電圧
零点検出器、7は同期電動機3の電機子電流(以
降モータ電流と称す)の転流終点を検出する転流
終点検出器である。8はパルス発振器であり、こ
のパルス発振器8の発振周波数は速度検出器5の
出力信号によつて電動機の回転速度に比例した周
波数に制御される。このパルス発生部は、同期電
動機3の回転子側にパルス発生用の回転板を設
け、固定子側に設けたセンサによつて回転子の回
転位置に応じてパルスを発生するようなパルスゼ
ネレータに置換えても良い。9は電圧零点検出器
6と転流終点検出器7とパルス発振器8の各出力
信号からパルスカウンタにより制御進み角制御信
号を作る制御信号発生器であり、第1と第2の2
個のパルスカウンタを有し、電源側周波数に同期
したサイクロコンバータ2の点弧タイミング信号
(電源側点弧タイミング信号)を入力して電動機
側転流期間中に電源側点弧タイミング信号が入る
か否かによつて第1のパルスカウンタと第2のパ
ルスカウンタのいずれかの出力信号を選択出力
し、該信号によつてサイクロコンバータ2の電動
機側の周波数に同期した点弧信号(モータ側点弧
信号)を作成する。10は起動・回生その他の運
転状態によつて回転子位置検出器4の出力信号と
制御信号発生器9の出力信号とのいずれかを選択
する信号切換器、11は電源1の入力電力を調整
する入力制御信号発生器であり、ここで電源側周
波数に同期した点弧信号(電源側点弧信号)が作
られる。12は信号切換器10の出力信号(モー
タ側点弧信号)と入力制御信号発生器11の出力
信号(電源側点弧信号)から、サイクロコンバー
タ2の各転流素子の点弧信号を作成する論理回路
である。 第3図は3相交流電源から3相の可変交流を出
力するサイクロコンバータ2の構成図である。1
は3相交流電源、3はサイクロコンバータ2によ
つて駆動される3相の同期電動機、201〜21
8は転流素子でサイリスタなどの制御整流素子が
用いられる。220は平滑リアクトルであり、各
相の巻線は磁気的に結合されている。第3図に示
すようにサイクロコンバータ2は、順変換器と逆
変換器との間に直流中間回路を有する電力変換器
と異なり、電源側の転流とモータ側の転流が独立
しておらず、電源側R,S,Tの転流とモータ側
U,V,Wの転流が混合して行なわれるため、電
源側転流とモータ側転流が同時に行なわれた場合
には相互に影響をおよぼし合う。 第4図は電源電圧eR,eS,eTとモータ電圧
u,ev,eWの波形と各々の転流タイミングを
示したものである。図示のように電源側転流は点
弧角αで点弧され重なりusで転流が終了する。
またモータ側転流は制御進み角βで点弧され重な
りunで転流が終了する。いま第4図に示すよう
に、電源側R相からS相への正側の転流とモータ
側U相からV相への正側転流が同時に行なわれた
として、その動作モードを第5図に示す。第5図
中201,204,205,218は各々第3図
に示すサイクロコンバータ2の転流素子であり、
nはモータ側転流インダクタンス、lsは電源側
転流インダクタンスである。いま転流素子201
と転流素子218が導通し、定電流源によりIp
が流れていたとして転流素子204が点弧される
と、第5図aのモードに示すようにU相とV相
は転流素子201,204によつて短絡され、モ
ータの誘起電圧euとevの差電圧によつて転流素
流i1が流れU相からV相への転流が始まる。次に
電源のR相からS相への点弧指令によつて転流素
子205が点弧されると、第5図bのモードに
示すようにR相とS相は転流素子204と転流素
子205によつて短絡され、電源電圧eRとes
差電圧によつて転流電流i2が流れR相からS相へ
の転流が始まる。モータ側転流電流i1と電源側転
流電流i2が等しくなり転流素子204を流れる電
流が零になると、転流素子204はOFFし第5
図cに示すモードに移行するが、転流素子20
4が導通している間はモータ側転流と電源側転流
は各々独立して行なわれる。転流素子204が
OFFすると第5図cのモードに示すように、
U相からV相へのモータ側転流とR相からS相へ
の電源側転流が同一回路で行なわれる。すなわち
モータ電圧euとevの差電圧と電源電圧eRとeS
の差電圧の和の電圧によつて共通の転流電流i3
流れ、i3が定電流Ipに等しくなり、転流素子2
01の電流が零になると転流素子201はOFF
し、モータ側転流と電源側転流が同時に終了す
る。いま重なりを充分小さいとし、モータ側転流
電圧(eu−ev)をEn、電源側転流電圧(eR
S)をESの直流電圧で近似すると、各転流電流
i1,i2,i3は次のようになる。 i1=E/lt+C1,i2=E/lt+C2, i3=E+E/l+lt+C3 ここでC1,C2,C3は定数である。定格速度Np
おける転流電圧をES=1、En=1とし、転流イ
ンダクタンスは電源側lS=1に対しモータ側ln
=3とすれば、定格速度および1/2速度における
i1,i2,i3の勾配は次のとおりとなる。
The present invention relates to a lead angle control method for an AC non-commutator motor using a cycloconverter as a power converter. Among self-controlled separately excited non-commutator motors that use a synchronous motor as the motor and commutate the power converter using the induced voltage, AC non-commutator motors that use a cycloconverter as the power converter are Commutation can be performed in synchronization with the motor frequency using the power supply voltage even at startup and at low speeds when induced voltage cannot be obtained, so there is no need for commutation auxiliary circuits for startup and low speeds. It is widely used because of its simple circuit configuration. However, the high-speed characteristics of an AC non-commutator motor are similar to those of other self-controlled separately excited non-commutator motors, and its commutation ability is determined by the magnitude of the motor's terminal voltage and the control progress of the armature current with respect to the terminal voltage. It is greatly influenced by the angle β. Figure 1 shows the control lead angle β in a non-commutated motor.
and the commutation overlap angle u of the current are shown with the motor output as the horizontal axis. A solid line in FIG. 1 shows a rotor position detector that detects the relative rotational position of the armature and rotor of the motor, and commutates the commutating element of the power converter based on the signal. In other words, it shows the commutation characteristics of the conventional system in which the mechanical control lead angle β p , which is determined by the relative mechanical position of the motor's armature and the field, is fixed and controlled. As the child current increases, the phase of the motor voltage shifts due to armature reaction, the effective control advance angle β with respect to the terminal voltage gradually decreases, and the commutation overlap angle u of the armature current increases as the load increases. As a result, the initial commutation value of the current increases, and the reverse bias voltage that contributes to commutation decreases due to the phase shift of the motor voltage due to armature reaction, so it increases rapidly. The point where the effective control advance angle β and the commutation overlap angle u match is the commutation limit, but in reality, operation at that point is impossible, so the commutation overlap angle u is subtracted from the control advance angle β. The point at which the commutation margin angle γ (γ=β−u) reaches a certain value γ s that takes into account stability and other various margins is the limit of the output that can be guaranteed. Therefore, in the conventional system in which the mechanical control advance angle β p is fixed, if an overload capacity of 150% is required, as shown in Fig. 1, the commutation margin angle becomes γ at an output of 150%. It is necessary to set the mechanical control advance angle β p large in advance so that s is obtained, which inevitably leads to a low power factor at the rated point as well as at light loads, and has the disadvantage that torque pulsation is also large. In contrast, it is possible to arbitrarily control the control advance angle according to load conditions and other factors, without fixing the ignition point of the commutating element of the power converter by the relative mechanical position of the armature and the field. Therefore, these drawbacks can be improved. The curves indicated by broken lines β' and u' in Figure 1 are for the case where the control advance angle is controlled to make the commutation margin angle γ a constant value γ s regardless of the load. As a result, the power factor can be improved and torque pulsation can be reduced, and the output limit can be significantly increased as shown in the figure. However, in this case, since the commutatorless motor is a variable speed motor, it can take any rotational speed, so it requires relatively difficult control to control the control advance angle at any frequency, and the circuit configuration is also complicated. It was apt to be the case. The present invention has been made with attention to this point,
In particular, as a method of control advance angle control in AC non-commutator motors that use a cycloconverter as a power converter, a voltage zero point detector that detects the zero point of the terminal voltage of the motor and an end point of the armature current of the motor are used. a commutation end point detector, a pulse generator that generates a pulse proportional to the rotational speed, a first pulse counter, a second pulse counter, and a cycloconverter firing timing signal synchronized with the power supply frequency. By combining the two, a relatively simple method of constant commutation margin angle control that takes into consideration the influence of power supply commutation peculiar to a cycloconverter is provided.The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a commutatorless motor device incorporating the control advance angle control method according to the present invention. In Figure 2, 1 is an AC power supply, 2
is a cycloconverter, 3 is a synchronous motor driven by the cycloconverter 2, 4 is a rotor position detector that detects the rotational position of the rotor of the synchronous motor 3, and 5 is a speed that detects the rotational speed of the synchronous motor 3. It is a detector. 6 is a voltage zero point detector that detects the zero point of the terminal voltage of the synchronous motor 3 (hereinafter referred to as motor voltage), and 7 is a commutation that detects the commutation end point of the armature current of the synchronous motor 3 (hereinafter referred to as motor current). It is an end point detector. 8 is a pulse oscillator, and the oscillation frequency of this pulse oscillator 8 is controlled by the output signal of the speed detector 5 to a frequency proportional to the rotational speed of the motor. This pulse generator is a pulse generator in which a rotating plate for pulse generation is provided on the rotor side of the synchronous motor 3, and a sensor provided on the stator side generates pulses according to the rotational position of the rotor. May be replaced. 9 is a control signal generator that generates a control advance angle control signal using a pulse counter from each output signal of the voltage zero point detector 6, commutation end point detector 7, and pulse oscillator 8;
The firing timing signal (power supply side firing timing signal) of the cycloconverter 2 synchronized with the power supply side frequency is inputted, and the power supply side firing timing signal is input during the commutation period on the motor side. The output signal of either the first pulse counter or the second pulse counter is selected depending on whether the arc signal). 10 is a signal switcher that selects either the output signal of the rotor position detector 4 or the output signal of the control signal generator 9 depending on startup, regeneration, and other operating conditions; 11 is a signal switch that adjusts the input power of the power source 1; This is an input control signal generator that generates an ignition signal synchronized with the power supply frequency (power supply ignition signal). 12 creates a firing signal for each commutating element of the cycloconverter 2 from the output signal of the signal switch 10 (motor side firing signal) and the output signal of the input control signal generator 11 (power supply side firing signal). It is a logic circuit. FIG. 3 is a configuration diagram of a cycloconverter 2 that outputs three-phase variable AC from a three-phase AC power supply. 1
is a three-phase AC power supply; 3 is a three-phase synchronous motor driven by the cycloconverter 2; 201 to 21;
8 is a commutating element, and a controlled rectifying element such as a thyristor is used. 220 is a smoothing reactor, and the windings of each phase are magnetically coupled. As shown in Figure 3, unlike a power converter that has a DC intermediate circuit between the forward converter and the inverse converter, the cycloconverter 2 does not have independent commutation on the power supply side and motor side. First, the commutation on the power supply side R, S, and T and the commutation on the motor side U, V, and W are performed in a mixed manner, so if the power supply side commutation and the motor side commutation are performed at the same time, they will not interact with each other. influence each other. FIG. 4 shows the waveforms of the power supply voltages e R , e S , e T and the motor voltages e u , e v , e W and their respective commutation timings. As shown in the figure, the commutation on the power source side is fired at the firing angle α, and the commutation ends at overlap us .
Further, the commutation on the motor side is started at the control advance angle β, and the commutation ends at the overlap un . As shown in Fig. 4, assuming that the positive commutation from the R phase to the S phase on the power supply side and the positive commutation from the U phase to the V phase on the motor side are performed at the same time, the operation mode is set to 5. As shown in the figure. In FIG. 5, 201, 204, 205, and 218 are commutating elements of the cycloconverter 2 shown in FIG. 3, respectively.
l n is motor side commutation inductance, and l s is power supply side commutation inductance. Now commutation element 201
The commutating element 218 becomes conductive, and the constant current source causes I p
When the commutating element 204 is ignited as shown in the mode shown in FIG . Due to the voltage difference between and e v , commutated elementary current i 1 flows, and commutation from the U phase to the V phase begins. Next, when the commutation element 205 is ignited by the ignition command from the R phase to the S phase of the power supply, the R phase and S phase are commutated with the commutation element 204 as shown in the mode of FIG. 5b. This is short-circuited by the flow element 205, and commutation current i 2 flows due to the voltage difference between the power supply voltages e R and e s , and commutation from the R phase to the S phase begins. When the motor side commutation current i 1 and the power supply side commutation current i 2 become equal and the current flowing through the commutation element 204 becomes zero, the commutation element 204 turns OFF and the fifth
The mode shown in FIG.
While 4 is conducting, motor side commutation and power supply side commutation are performed independently. The commutation element 204
When turned OFF, as shown in the mode of Figure 5c,
The motor side commutation from the U phase to the V phase and the power source side commutation from the R phase to the S phase are performed in the same circuit. In other words, the difference voltage between motor voltages e u and e v and power supply voltages e R and e S
A common commutation current i 3 flows due to the sum of the differential voltages, i 3 becomes equal to the constant current I p , and the commutation element 2
When the current of 01 becomes zero, commutation element 201 turns OFF.
However, the motor side commutation and the power supply side commutation end at the same time. Assuming that the overlap is sufficiently small, the commutation voltage on the motor side (e u - e v ) is E n and the commutation voltage on the power supply side (e R -
When approximating e S ) by the DC voltage of E S , each commutation current
i 1 , i 2 , i 3 are as follows. i 1 = E n /l n t + C 1 , i 2 = E S /l S t + C 2 , i 3 = E n + E S /l n + l S t + C 3 where C 1 , C 2 , C 3 are constants . Let the commutation voltage at the rated speed N p be E S =1 and E n =1, and the commutation inductance is l S =1 on the power supply side and l n on the motor side.
= 3, at rated speed and 1/2 speed
The slopes of i 1 , i 2 , and i 3 are as follows.

【表】 第6図はこの場合の転流電流を図示したもの
で、第6図aは定格速度Npにおける転流電流、
第6図bは1/2速度1/2Npにおける転流電流であ
る。これからサイクロコンバータ2においてはモ
ータ側転流期間中に電源側転流が行なわれると、
モータ側転流が単独で行なわれた場合に比べ転流
重なり期間が短くなることがわかる。すなわち図
中モータ転流が単独で行なわれた場合の重なり期
間がunであるのに対し、電源転流が加わつた場
合はun′で転流は終了する。この傾向は第6図
a,bの比較でわかるように回転速度が低くなる
にしたがつて顕著になる。 このようにサイクロコンバータにおいては、モ
ータ側転流の電源側転流による影響によつて転流
特性が向上するとともに転流失敗後の自己復帰作
用を有し、さらには前述したように電動機の誘起
電圧が得られない起動時および低速時において
も、この電源転流によつてモータ側の転流を行な
うことができるなど大きな利点となつている。と
ころが、この電源転流による影響は、直接モータ
電流の転流終点およびモータ電圧の零点を検出し
て、これにより転流余裕角を制御しようとする場
合には、逆に障害となる。すなわち検出値が電源
側とモータ側の点弧タイミングによつて異るた
め、その検出値によつて次の点弧時点を決めるこ
とは、即転流失敗の原因となる。本発明はサイク
ロコンバータを用いた交流式無整流子電動機を転
流余裕角制御する際のこの欠点を解決した簡易な
方式を与えるものである。 次に第2図の電圧零点検出器6、転流終点検出
器7、制御信号発生器9の各ブロツクの一実施例
を第7図,第10図、第11図に示し詳細に説明
する。第7図,第10図,第12図中、20,2
0−1〜20−2は零点検出用の比較器、21,
21−1〜21−7は入力信号の立下りである一
定時間幅のパルスを発生するモノマルチ(モ,ス
テイブルマルチバイブレータ)、22,22−1
〜22−8はON信号によつて出力がONすなわち
「1」になりOFF信号によつて出力がOFFすなわ
ち「0」になるR―Sフリツプフロツプ、23,
23−1〜23−2はパルスカウンタであり、他
は一般に使用される論理記号および電気用シンボ
ルである。第8図、第9図、第11図、第13
図、第14図は第7図、第10図、第12図の動
作説明図であり、( )を付した各番号の波形は
第7図、第10図、第12図に示す同番号の各ス
テージにおける波形を示している。 第7図は第2図の電圧零点検出器6および転流
終点検出器7の一実施例を示したものである。第
7図において6,6−1〜6−3は電圧零点検出
器であり6−1,6−2,6−3は各々U相、V
相、W相に対するもので、回路的には6−1,6
−2,6−3とも全く同じである。また第7図
7,7−1〜7−3は転流終点検出器であり7−
1,7−2,7−3は各々U相、V相、W相に対
するもので、回路的には7−1,7−2,7−3
とも全く同じである。 第8図は第7図の転流終点検出器7の動作説明
図である。第7図に示す転流終点検出器7,7−
1〜7−3の入力端子103−1,103−2,
103−3には各々U相、V相、W相のモータ電
流を検出する変流器CT1,CT2,CT3の出力が接
続される。一方、第7図に示す101−1,10
1−2,101−3の各入力端子には各々U相、
V相、W相に相当した第2図の信号切換器10の
出力信号が接続される。この出力信号は第13図
38に示すように、各相の転流素子の点弧時点を
指令する電気角180゜幅の信号でU相、V相、W
相の各信号は各々120゜の位相差を持つている。
これらの信号からロジツク的に第8図2に示すよ
うに、各相電流の転流始点A点から次の点弧タイ
ミングまでの期間を示す信号を作り、各相各々入
力端子102−1,102−2,102−3に入
力される。第8図1に示すモータ電流iuの検出
信号は、全波整流して零点検出用の比較器20−
1に入力され第8図4に示す信号を得る。一方、
モータ電流の転流初期値が零の場合にも、出力を
得るために、モノマルチ21−1によつて第8図
2の立上りすなわち転流始点A点を示すパルス第
8図3を作り、比較器20−1の出力信号第8図
4との論理和をとる。したがつてこの出力第8図
5は、通常は比較器20−1の出力信号がその
まゝ出力されるが、モータ電流の転流初期値が零
の場合にも出力は零とならず、破線のように転流
始点A点を示すパルスが出力される。この第8図
5と第8図2の論理積により、第8図6のU相電
流の重なり期間を示す信号が得られる。第8図6
の立下りでパルスを作れば、第8図7に示すよう
にU相のモータ電流iuの転流終点B点を示す信
号が得られ、転流終点検出器7の出力端子104
−1から出力される。同様にして第7図の転流終
点検出器7−2,7−2で作られたV相およびW
相のモータ電流の転流終点を示す信号は、各々出
力端子104−2,104−3から出力され、さ
らに各相出力信号の論理和第8図8が出力端子1
05から出力される。 第9図は第7図の電圧零点検出器6の動作説明
図である。第7図に示す電圧零点検出器6,6−
1〜6−3の入力端子107−1,107−2,
107−3には、各々U―V間モータ電圧、V―
W間モータ電圧、W―U間モータ電圧を検出する
変圧器Tr1,Tr2,Tr3の出力が接続される。変
圧器Tr1によつて検出された第9図9に示すモー
タ電圧eu−vの検出信号は、半波整流され零点
検出用の比較器20−2に入力されて第9図10
に示す信号を得る。モノマルチ21−3は比較器
20−2の出力信号第9図10の立下りでパルス
を発生し、第9図11に示すように転流始点A点
とモータ電圧の零点C1点を示す信号を出力す
る。またモノマルチ21−4は第9図10の立上
りでパルスを発生し、第9図12に示すように転
流終点B点ともう一方のモータ電圧の零点C2
を示す信号を出力する。一方、入力端子106−
1,106−2,106−3には、各々各相モー
タ電流の転流終点を示す転流終点検出器7の出力
端子104−1,104−2,104−3の出力
信号が入力される。この入力端子106−1の入
力信号第8図7をON信号とするR―Sフリツプ
フロツプ22−1の出力信号第9図13とモノマ
ルチ21−3の出力信号第9図11の論理積をと
ると、第9図14に示すようにモータ電圧の零点
C1を示すパルス信号が得られる。また入力端子
108−1,108−2,108−3には、第2
図信号切換器10の出力信号から作られた第9図
15に示すような各相モータ電流の負側の転流始
点から次の点弧タイミングまでの期間を示す信号
が入力され、この信号とモノマルチ21−4の出
力信号第9図12の論理積により、電圧零点C2
点を示すパルス信号第9図16が得られる。R―
Sフリツプフロツプ22−2は第9図14と第9
図16により、電圧零点C1とC2で「1」,「0」
が反転する第9図17に示す信号を作り、出力端
子109−1から出力される。同様にして電圧零
点検出器6−2.6−3で作られたV相およびW
相の信号は、各々出力端子109−2,109−
3から出力される。第9図14と第9図16の論
理和第9図18は、モータ電圧eu−Vの零点を
示すタイミング信号となり、この信号によつて前
記R―Sフリツプフロツプ22−1をOFFする
とともに、各相の電圧零点タイミング信号の論理
和第9図19を作成し、出力端子110より出力
する。 第10図は第2図の入力制御信号発生器11で
作られた電源側点弧信号からモータ側の転流に影
響する可能性のある電源側点弧タイミング信号を
作成選択する回路で、第11図はその動作説明図
である。すなわち第4図、第5図、第6図で説明
したような電源側転流のモータ側転流への影響
は、単にモータ側の転流期間中に電源側点弧タイ
ミングが入れば生ずるのではなく、第3図の転流
素子群のうち、転流素子201〜209は正グル
ープ、転流素子210〜218は負グループであ
るが、この同一グループ内で電源側とモータ側の
転流が重なつた場合にのみ生じ、正グループでモ
ータ側転流が行なわれている最中に負グループで
電源側転流が行なわれるというように、他グルー
プで転流が行なわれる場合には各々独立して行な
われ相互間の影響は生じない。第10図はモータ
側転流期間中に同一グループ内で電源側転流が生
ずる可能性のある電源側点弧タイミング信号を選
択するものである。第10図の入力端子120−
1,120−2,120−3には各々R相、S
相、T相に相当した第2図入力制御信号発生器1
1の出力である180゜幅の電源側点弧信号が入力
され、この各相信号から第11図20に示す60゜
幅(図中ωsは電源側角周波数)の信号が作成さ
れる。モノマルチ21−6は第11図20の立上
りでパルスを発生し、正側点弧タイミング信号第
11図21を出力し、モノマルチ21−7は第1
1図20の立下りでパルスを発生し負側点弧タイ
ミング信号第11図22を出力する。一方、入力
端子121−1,121−2,121−3には、
各々U相、V相、W相に相当した第2図信号切換
器10の出力である180゜幅のモータ側点弧信号
が入力され、この各信号から第11図23に示す
60゜幅(図中ωnはモータ側角周波数)の信号が
作成される。第11図23の「1」の期間は正側
の転流期間がある範囲であり、「0」の期間は負
側の転流期間がある範囲である。したがつてこの
第11図23の信号と第11図21,22から第
11図24,25のように各々同一グループで、
モータ側と転流が重なる可能性のある電源側点弧
タイミング信号を選択し、これを合成して第11
図26に示す出力信号を得、出力端子122より
出力される。 第12図は第2図の制御信号発生器9の一実施
例を示したものであり、第13図、第14図はそ
の動作説明図である。第12図において23−1
は第1のパルスカウンタ、23−2は第2のパル
スカウンタであり、共にリセツト信号によつて入
力パルスのカウントを開始し、あらかじめ設定さ
れた固定数をカウントすると一個のパルスを出力
する。第12図の入力端子111には第2図に示
すパルス発振器8の出力信号が入力される。この
パルス発振器8の出力パルスの周波数は、第2図
に示す同期電動機3の回転周波数に対応する一定
電気角内に一定数のパルスがくるように、第2図
の速度検出器5の出力に回転速度に比例した周波
数に制御される。一定電気角内にいくつのパルス
を発振するかは、転流余裕角γをどの程度のステ
ツプで制御するかによつてきまる。たとえばγを
1゜きざみに制御する場合には、電気角60゜の間
に60個のパルスがくるように発振周波数を設定す
る。 第13図は転流余裕角一定制御の機能を有する
第1のパルスカウンタ23−1の動作説明図であ
る。第12図の入力端子112には、第7図に示
す電圧零点検出器6の出力端子110の出力信号
第13図19が入力され、入力端子113には第
7図に示す転流終点検出器7の出力端子105の
出力信号第13図8が入力される。この入力端子
112,113への入力信号第13図19,8に
よつてR―Sフリツプフロツプ22−3は、モー
タ電圧の零点でONしモータ電流の転流終点で
OFFする第13図28に示す信号を出力し、こ
れと入力端子111に入力された発振器出力パル
ス第13図27との論理積によつて第13図29
に示す信号を作成し、これを第1のパルスカウン
タ23−1の入力パルス信号とする。すなわち第
1のパルスカウンタ23−1へは、モータ電流の
転流終点から次にくるモータ電圧の零点までの期
間(転流余裕角γに相当する転流余裕期間)は発
振器の出力パルスは入力されず、したがつて第1
のパルスカウンタ23−1はその間パルスのカウ
ントを休止することになる。つまり第1のパルス
カウンタ23−1はリセツト信号によつて発振器
の出力パルスのカウントを開始し、転流余裕期間
パルスのカウントを休止し、転流余裕期間を過ぎ
ると再びパルスをカウントしてそのトータルパル
ス数が設定数nと一致すると1個のパルスを出力
する。この第1のパルスカウンタ23−1の出力
信号第13図30は、後に説明するように第2の
パルスカウンタ23−2の出力信号とある条件の
もとに論理和をとつており、その論理和信号を第
1のパルスカウンタ23−1および第2のパルス
カウンタ23−2のリセツト信号としているが、
第2のパルスカウンタ23−2の出力信号が入力
されない間は第1のパルスカウンタの出力信号第
13図30がそのまゝリセツト信号となる。した
がつて第13図に示すように、第1のパルスカウ
ンタは設定数nのパルス数をカウントし出力パル
スを発生すると同時に、その出力パルスによつて
リセツトされ再び同様の動作を操返すことにな
る。第1のパルスカウンタ23−1の設定数n
は、点弧操返し角度60゜から設定転流余裕角γs
を差引いた(60゜−γs)に相当するパルス数に
選ぶ。 たとえば第2図に示すパルス発振器8の出力周
波数を、モータ側電気角60゜に60個のパルスを発
振するように設定し、転流余裕角γを15゜に制御
しようとする場合にはn=60−15=45に設定す
る。したがつて第1のパルスカウンタ23−1の
出力パルスのパルス間電気角は、設定数nに相当
する角度(60゜−γs)とカウント休止期間角度
すなわち転流余裕角γとの和(60゜−γs+γ)
となり、第13図実線で示すように転流余裕角γ
が設定値γsに一致している場合は定常の点弧操
返し角度60゜、第13図破線で示すようにγがγ
sより小さい場合には60゜より小となり、逆にγ
がγsより大きい場合には60゜より大となる。し
たがつてこの第1のパルスカウンタ23−1の出
力信号によつて次々と次の点弧時点をきめれば、
転流余裕角γが設定値γsより小さい場合には次
の点弧時点は早くなり、すなわち制御進み角βは
進み、転流余裕角γが設定値γsより大きい場合
には次の点弧時点は遅くなり、制御進み角βは遅
れて転流余裕角γが設定値γsに一致するように
はたらく。 この点弧タイミング信号第13図30(実際に
は第2のパルスカウンタ23−2の出力信号との
論理和をとつた第14図35に示す信号)は出力
端子116から出力されるとともに、入力端子1
15−1,115−2,115−3に入力された
第7図電圧零点検出器7の出力信号との論理演算
により、制御進み角制御信号(モータ側点弧信
号)を作成する。すなわち入力端子115−1,
115−2,115−3には、各々第7図電圧零
点検出器7の出力端子109−1,109−2,
109−3の出力信号が入力され、第13図に示
すようにU相の電圧零点検出器の出力信号第13
図17と第13図30の点弧タイミング信号とか
らR―Sフリツプフロツプ22−6のON信号第
13図36とOFF信号第13図37を作成し、
これによつて第13図38に示すU相の制御進み
角制御信号(モータ側点弧信号)が得られる。V
相、W相についても全く同様に作成され、各相
各々出力端子117−1,117−2,117−
3から出力される。 第14図はγが自動的に調整される様子と、第
2のパルスカウンタ23−2の動作および効果を
示したものである。第13図で説明したように第
1のパルスカウンタ23−1の出力信号をモータ
側点弧タイミング信号とすることによつて自動的
に転流余裕角γを設定値γsに制御する信号を得
ることができるが、前述したように電力変換器に
サイクロコンバータを用いた交流式無整流子電動
機では、モータ側の転流期間中に電源側転流が重
なると、これによつてモータ電流の転流重なり角
が小さくなる。したがつてこの場合には、電源転
流が重ならない場合に比べて転流余裕角は大きく
観測され、これによつて次の点弧時点を決める。
すなわち第1のパルスカウンタの出力信号を次の
点弧信号とした場合には、所望の点弧時点より遅
れて点弧されることになり転流失敗の原因とな
る。第2のパルスカウンタ23−2は、モータ側
の転流期間に電源側点弧タイミング信号が入つた
場合には、1つ前の点弧時点と同じ制御進み角で
次の点弧時点を決めようとするものである。すな
わち第2のパルスカウンタ23−2の入力パルス
としては、入力端子111へ入力された発振器出
力第14図27がそのまゝ入力され、第14図3
3に示すようにリセツト信号によつて入力パルス
のカウントを開始し、設定数mをカウントして1
個の出力パルスを出力する。第2のパルスカウン
タ23−2の設定数mは、定常の転流操返し角度
60゜に相当するパルス数、たとえば第2図パルス
発振器の出力周波数の電気角60゜に60個のパルス
を発振するよう設定されている場合にはm=60に
設定される。したがつて第2のパルスカウンタ2
3−2は、常にリセツト信号すなわち前の点弧時
点から電気角60゜経過した時点で出力パルスを発
生する。一方フリツプフロツプ22−4は、モー
タ側点弧タイミング信号第14図35をON信号
とし、入力端子113に入力された転流終点検出
器の出力信号第14図8をOFF信号として、転
流重なり期間を示す信号第14図31を出力す
る。また入力端子114には第10図の出力端子
122の出力、電源側点弧タイミング信号第14
図26が入力され、この信号と第14図31の転
流重なり期間信号との論理和をとり、R―Sフリ
ツプフロツプ22−5のON信号とすれば、第1
4図期間のようにモータ側転流重なり期間に電
源側点弧タイミング信号が入つた時のみR―Sフ
リツプフロツプ22−5の出力はONになり、他
の期間はOFFになる(第14図32)。第2のパ
ルスカウンタ23−2の出力信号第14図33
は、このR―Sフリツプフロツプ22−5の出力
信号第14図32と論理積をとり、この論理積信
号第14図34と第1のパルスカウンタ23−1
の出力信号第14図30の論理和をモータ側点弧
タイミング信号としているから、モータ側点弧タ
イミング信号は第14図35に示すようにモータ
側転流が独立して行なわれている通常の場合に
は、第1のカウンタの出力信号第14図30がそ
のまゝ出力され、第13図ですでに説明し、また
第14図に示すように転流余裕角γを設定値γs
になるように自動的に調整するが、モータ側転流
重なり期間中に電源側点弧タイミング信号が入る
と、第14図34に示すように第12図34のス
テージに第2のパルスカウンタ23−2の出力信
号第14図33のパルスが入るため、モータ側点
弧タイミング信号第14図35に第2のパルスカ
ウンタ23−2の出力パルスが出力される。すな
わち第14図期間では、電源転流の影響によつ
てモータ電流の転流重なり期間が通常のunから
n′と減少しており、第14図28に示すように
見かけの転流余裕角が大きくなるため、第1のパ
ルスカウンタ23−1の出力を用いて点弧した場
合には、第14図30の鎖線のように望ましい制
御進み角より遅れた時点で点弧することになり、
転流失敗の原因となる。したがつて本発明は第1
4図に示すように、電源転流の重なる期間では
第2のパルスカウンタ23−2の出力パルスによ
つて点弧する。すなわち1つ前の期間と同じ制
御進み角で点弧することになり、電源転流の影響
を避けることができる。もちろん過渡時には電源
転流が重なつたにもかかわらず、第2のパルスカ
ウンタ23−2の出力パルスが出力される以前に
第1のパルスカウンタ23−1の出力パルスが出
力される場合があるが、この場合には先に出力さ
れたパルスが点弧タイミング信号となるから、よ
り安全側の信号で点弧することになる。 以上のように本発明は、モータ側転流が電源側
転流の影響を受けるサイクロコンバータを用いた
交流式無整流子電動機において、直接モータ電流
の転流終点とモータ電圧の零点を検出して転流余
裕角を制御する簡易な方式を与えるものであり、
電機子と界磁の機械的相対位置を検出する回転子
位置検出器の信号とは関係なしに各点弧時点から
ある固定の設定数をカウント出力し、その出力時
点を次の点弧時点とすることによつて自動的に転
流余裕角を一定に制御するとともに、ピークホー
ルド、時間平均値による制御など複雑な制御テク
ニツクを用いることなしに電源側転流の影響を受
けた検出値による誤制御を解決している。したが
つて電流、回転速度、転流余裕角度その他の制御
入力を量的にとらえ、この制御入力量によつて回
転子位置検出器の出力信号、あるいはモータ電圧
の零点などの基準信号からの位相量を制御して転
流余裕角を制御する従来の方式に比べ、制御入力
などの変換、調整、演算などの機能を必要とせ
ず、はるかに単純化された制御機構となつてお
り、変換演算などによる時間遅れの問題もなく、
現在の転流状態から次々と次の点弧時点が指令さ
れていくため応答性がきわめて速い特徴を有して
いる。このことは転流失敗など、事故時の対応速
度の向上にもつながり、装置保護の確度をいちじ
るしく向上することができる。 また本発明による制御方式は、機種によつて
個々に調整したり回路定数を変える必要はなく、
小容量から大容量まで同一のものを使用できるた
めコストの面からも有利である。
[Table] Figure 6 shows the commutation current in this case, and Figure 6a shows the commutation current at the rated speed N p ,
FIG. 6b shows the commutation current at 1/2 speed 1/2N p . From now on, in the cycloconverter 2, when power supply side commutation is performed during the motor side commutation period,
It can be seen that the commutation overlap period is shorter than when the motor side commutation is performed alone. That is, in the figure, the overlapping period when motor commutation is performed alone is un , whereas when power commutation is added, commutation ends at un ' . This tendency becomes more pronounced as the rotational speed decreases, as can be seen from the comparison of FIGS. 6a and 6b. In this way, in a cycloconverter, commutation characteristics are improved due to the effect of commutation on the power supply side of commutation on the motor side, and it also has a self-recovery effect after commutation failure, and furthermore, as mentioned above, the induced Even during startup and at low speeds when voltage cannot be obtained, this power supply commutation allows commutation on the motor side, which is a great advantage. However, the influence of this power supply commutation becomes a hindrance when it is attempted to directly detect the commutation end point of the motor current and the zero point of the motor voltage and thereby control the commutation margin angle. That is, since the detected value differs depending on the ignition timing on the power source side and the motor side, determining the next ignition point based on the detected value will cause instant commutation failure. The present invention provides a simple method that solves this drawback when controlling the commutation margin angle of an AC non-commutator motor using a cycloconverter. Next, an embodiment of each block of the voltage zero point detector 6, commutation end point detector 7, and control signal generator 9 shown in FIG. 2 is shown in FIGS. 7, 10, and 11 and will be described in detail. 20, 2 in Figures 7, 10, and 12
0-1 to 20-2 are comparators for zero point detection, 21,
21-1 to 21-7 are mono-multi vibrators (stable multi-vibrators) that generate pulses with a constant time width corresponding to the falling edge of an input signal; 22, 22-1;
~22-8 is an R-S flip-flop whose output is turned ON, or "1", by the ON signal, and turned OFF, or "0" by the OFF signal, 23,
23-1 to 23-2 are pulse counters, and the others are generally used logic symbols and electrical symbols. Figure 8, Figure 9, Figure 11, Figure 13
Figure 14 is an explanatory diagram of the operation of Figures 7, 10, and 12, and the waveforms with each number in parentheses are the waveforms with the same numbers shown in Figures 7, 10, and 12. Waveforms at each stage are shown. FIG. 7 shows an embodiment of the voltage zero point detector 6 and the commutation end point detector 7 shown in FIG. In Fig. 7, 6, 6-1 to 6-3 are voltage zero point detectors, and 6-1, 6-2, and 6-3 are U phase and V phase detectors, respectively.
This is for the phase and W phase, and the circuit is 6-1, 6
-2 and 6-3 are exactly the same. 7, 7-1 to 7-3 are commutation end point detectors 7-
1, 7-2, 7-3 are for the U phase, V phase, and W phase, respectively, and in terms of circuit, 7-1, 7-2, 7-3
Both are exactly the same. FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the commutation end point detector 7 of FIG. 7. Commutation end point detectors 7, 7- shown in FIG.
1 to 7-3 input terminals 103-1, 103-2,
The outputs of current transformers CT 1 , CT 2 , CT 3 for detecting U-phase, V-phase, and W-phase motor currents are connected to 103-3. On the other hand, 101-1, 10 shown in FIG.
Each input terminal of 1-2, 101-3 has U phase,
The output signals of the signal switching device 10 shown in FIG. 2 corresponding to the V phase and W phase are connected. As shown in FIG. 13, this output signal is a signal with an electrical angle width of 180° that commands the firing point of the commutating element of each phase, and is
Each phase signal has a phase difference of 120°.
From these signals, as logically shown in FIG. 82, signals indicating the period from the commutation start point A of each phase current to the next ignition timing are created, and the signals are output to the input terminals 102-1 and 102 of each phase. -2, 102-3. The detection signal of the motor current i u shown in FIG.
1 to obtain the signal shown in FIG. on the other hand,
In order to obtain an output even when the initial commutation value of the motor current is zero, the monomulti 21-1 generates a pulse shown in FIG. 8 3 indicating the rising edge of FIG. 8 2, that is, the commutation starting point A point. The output signal of the comparator 20-1 is logically summed with the output signal of FIG. Therefore, in this output (FIG. 8), the output signal of the comparator 20-1 is normally output as is, but even if the initial commutation value of the motor current is zero, the output does not become zero; A pulse indicating the commutation starting point A point is output as shown by the broken line. By the AND of FIG. 85 and FIG. 82, a signal indicating the overlapping period of the U-phase current shown in FIG. 86 is obtained. Figure 8 6
If a pulse is generated at the falling edge of , a signal indicating the commutation end point B of the U-phase motor current i u is obtained as shown in FIG.
-1 is output. Similarly, the V phase and W phase created by the commutation end point detectors 7-2 and 7-2 in FIG.
Signals indicating the commutation end point of the phase motor current are output from the output terminals 104-2 and 104-3, respectively, and the logical sum of the phase output signals (FIG. 8) is output from the output terminal 1.
Output from 05. FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the voltage zero point detector 6 of FIG. 7. Voltage zero point detectors 6, 6- shown in FIG.
1 to 6-3 input terminals 107-1, 107-2,
107-3, the motor voltage between UV and V-
The outputs of transformers T r1 , T r2 , and T r3 that detect the motor voltage between W and the motor voltage between W and U are connected. The detection signal of the motor voltage e u -v shown in FIG. 9, which is detected by the transformer T r1 , is half-wave rectified and input to the zero point detection comparator 20-2.
Obtain the signal shown in The monomulti 21-3 generates a pulse at the falling edge of the output signal of the comparator 20-2 in Fig. 9, 10, and indicates the commutation start point A and the zero point C of the motor voltage, as shown in Fig. 9 and 11. Output a signal. Furthermore, the monomulti 21-4 generates a pulse at the rising edge of FIG. 9, and outputs a signal indicating the commutation end point B and the other motor voltage zero point C, as shown in FIG. 9 and 12. On the other hand, input terminal 106-
The output signals of the output terminals 104-1, 104-2, 104-3 of the commutation end point detector 7, which indicate the commutation end point of each phase motor current, are input to 1, 106-2, 106-3. . The input signal of this input terminal 106-1 (FIG. 8, 7) is turned on, and the output signal of the R-S flip-flop 22-1 (FIG. 9, 13) is ANDed with the output signal of the monomulti 21-3 (FIG. 9, 11). and the zero point of the motor voltage as shown in Figure 9-14.
A pulse signal indicating C 1 is obtained. In addition, the input terminals 108-1, 108-2, 108-3 have second
A signal indicating the period from the commutation start point on the negative side of each phase motor current to the next ignition timing, as shown in FIG. 9 and FIG. The voltage zero point C 2 is determined by the logical product of the output signal of the monomulti 21-4 in FIG. 9 and 12.
A pulse signal (FIG. 9, 16) indicating the point is obtained. R-
The S flip-flop 22-2 is shown in FIG.
According to Figure 16, voltage zero points C 1 and C 2 are “1” and “0”.
The signal shown in FIG. 9 is inverted and output from the output terminal 109-1. V phase and W made in the same way with voltage zero point detector 6-2.6-3
The phase signals are output from output terminals 109-2 and 109-, respectively.
Output from 3. The logical sum of FIG. 9 14 and FIG. 9 16 (FIG. 9 18) becomes a timing signal indicating the zero point of the motor voltage e u -V, and this signal turns off the R-S flip-flop 22-1, and The logical sum (FIG. 9) of the voltage zero point timing signals of each phase is created and outputted from the output terminal 110. FIG. 10 shows a circuit for creating and selecting a power supply side ignition timing signal that may affect commutation on the motor side from the power supply side ignition signal generated by the input control signal generator 11 of FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation. In other words, the effect of the power supply side commutation on the motor side commutation as explained in Figs. 4, 5, and 6 occurs simply when the power supply side ignition timing occurs during the motor side commutation period. Rather, among the commutating element group in Fig. 3, commutating elements 201 to 209 are in the positive group, and commutating elements 210 to 218 are in the negative group, but within this same group, commutation on the power supply side and the motor side This occurs only when the motor side commutation is carried out in the positive group, while the power supply side commutation is carried out in the negative group. They are carried out independently and there is no mutual influence. FIG. 10 is for selecting a power supply side ignition timing signal in which there is a possibility that power supply side commutation will occur within the same group during the motor side commutation period. Input terminal 120- in FIG.
1,120-2,120-3 have R phase and S phase, respectively.
Fig. 2 Input control signal generator 1 corresponding to phase and T phase
A 180° width power supply side ignition signal which is the output of 1 is input, and a 60° wide signal shown in FIG . The monomulti 21-6 generates a pulse at the rising edge of 20 in FIG. 11, and outputs the positive firing timing signal 21 in FIG.
1. A pulse is generated at the falling edge of FIG. 20, and a negative firing timing signal (FIG. 11, 22) is output. On the other hand, the input terminals 121-1, 121-2, 121-3 have
180° width motor side ignition signals, which are the outputs of the signal switching device 10 in Fig. 2, corresponding to the U phase, V phase, and W phase, respectively, are input, and from these signals, the signals shown in Fig. 11 23 are input.
A signal with a width of 60° (ω n in the figure is the motor side angular frequency) is created. A period of "1" in FIG. 11 is a range where there is a commutation period on the positive side, and a period of "0" is a range where there is a commutation period on the negative side. Therefore, the signals in FIG. 11 23 and the same group as shown in FIGS. 21 and 22 to FIG. 11 24 and 25, respectively,
Select the power supply side firing timing signal whose commutation may overlap with that of the motor side, and synthesize it to generate the 11th
An output signal shown in FIG. 26 is obtained and outputted from the output terminal 122. FIG. 12 shows an embodiment of the control signal generator 9 of FIG. 2, and FIGS. 13 and 14 are diagrams explaining its operation. 23-1 in Figure 12
23-2 is a first pulse counter, and 23-2 is a second pulse counter, both of which start counting input pulses in response to a reset signal, and output one pulse after counting a preset fixed number. The output signal of the pulse oscillator 8 shown in FIG. 2 is input to the input terminal 111 in FIG. 12. The frequency of the output pulses of this pulse oscillator 8 is adjusted to the output of the speed detector 5 shown in FIG. 2 so that a certain number of pulses fall within a certain electrical angle corresponding to the rotational frequency of the synchronous motor 3 shown in FIG. The frequency is controlled to be proportional to the rotation speed. The number of pulses to be oscillated within a certain electrical angle depends on how many steps the commutation margin angle γ is controlled. For example, when controlling γ in steps of 1°, the oscillation frequency is set so that 60 pulses occur during an electrical angle of 60°. FIG. 13 is an explanatory diagram of the operation of the first pulse counter 23-1 having the function of constant commutation margin angle control. The output signal 19 in FIG. 13 of the output terminal 110 of the voltage zero point detector 6 shown in FIG. 7 is input to the input terminal 112 in FIG. 12, and the output signal 19 in FIG. The output signal of the output terminal 105 of No. 7 in FIG. 13 is inputted. The input signals to the input terminals 112 and 113 in FIG. 13, 19 and 8, cause the R-S flip-flop 22-3 to turn on at the zero point of the motor voltage and at the end of commutation of the motor current.
The signal shown in FIG. 13 28 that turns OFF is output, and by ANDing this and the oscillator output pulse 27 inputted to the input terminal 111, the signal shown in FIG. 13 29 is output.
A signal shown in is created and is used as the input pulse signal of the first pulse counter 23-1. In other words, the output pulses of the oscillator are input to the first pulse counter 23-1 during the period from the motor current commutation end point to the next motor voltage zero point (commutation margin period corresponding to commutation margin angle γ). Therefore, the first
During this period, the pulse counter 23-1 stops counting pulses. In other words, the first pulse counter 23-1 starts counting the output pulses of the oscillator in response to the reset signal, stops counting the commutation margin period pulses, and once the commutation margin period has passed, counts the pulses again. When the total number of pulses matches the set number n, one pulse is output. The output signal of the first pulse counter 23-1 (FIG. 13) is logically summed with the output signal of the second pulse counter 23-2 under certain conditions, as will be explained later. Although the sum signal is used as a reset signal for the first pulse counter 23-1 and the second pulse counter 23-2,
While the output signal of the second pulse counter 23-2 is not input, the output signal of the first pulse counter 23-2 serves as the reset signal. Therefore, as shown in Fig. 13, the first pulse counter counts the set number n of pulses and generates an output pulse, and at the same time is reset by the output pulse and repeats the same operation again. Become. Number of settings n of the first pulse counter 23-1
is the commutation margin angle γ s set from the firing return angle of 60°
The number of pulses is selected to be equivalent to (60° - γ s ). For example, if the output frequency of the pulse oscillator 8 shown in FIG. Set to =60-15=45. Therefore, the inter-pulse electrical angle of the output pulses of the first pulse counter 23-1 is the sum of the angle (60° - γ s ) corresponding to the set number n and the count pause period angle, that is, the commutation margin angle γ ( 60゜−γ s + γ)
As shown by the solid line in Fig. 13, the commutation margin angle γ is
If γ matches the set value γ s , the steady firing angle is 60°, and γ is γ as shown by the broken line in Figure 13.
If it is smaller than s , it will be smaller than 60°, and conversely γ
is larger than γ s , it is larger than 60°. Therefore, if the next firing point is determined one after another based on the output signal of the first pulse counter 23-1,
If the commutation margin angle γ is smaller than the set value γ s , the next ignition point will be earlier, that is, the control advance angle β will advance, and if the commutation margin angle γ is larger than the set value γ s , the next point The arc time is delayed, and the control advance angle β is delayed so that the commutation margin angle γ matches the set value γ s . This ignition timing signal 30 in FIG. 13 (actually, the signal shown in FIG. 14 35 obtained by ORing with the output signal of the second pulse counter 23-2) is output from the output terminal 116, and is also input to the Terminal 1
A control advance angle control signal (motor side firing signal) is created by a logical operation with the output signal of the voltage zero point detector 7 in FIG. That is, the input terminal 115-1,
115-2, 115-3 are the output terminals 109-1, 109-2, respectively of the voltage zero point detector 7 in FIG.
109-3 is input, and as shown in FIG.
From the firing timing signals of FIG. 17 and FIG. 13, the ON signal 36 and OFF signal 37 of the R-S flip-flop 22-6 are created,
As a result, the U-phase control advance angle control signal (motor side ignition signal) shown in FIG. 13 is obtained. V
Phase and W phase are created in exactly the same way, and each phase has output terminals 117-1, 117-2, 117-.
Output from 3. FIG. 14 shows how γ is automatically adjusted and the operation and effects of the second pulse counter 23-2. As explained in FIG. 13, by using the output signal of the first pulse counter 23-1 as the motor-side ignition timing signal, a signal for automatically controlling the commutation margin angle γ to the set value γ s is generated. However, as mentioned above, in an AC non-commutator motor that uses a cycloconverter as a power converter, if commutation on the power supply side overlaps during the commutation period on the motor side, this will cause the motor current to increase. Commutation overlap angle becomes smaller. Therefore, in this case, the commutation margin angle is observed to be larger than in the case where the power supply commutations do not overlap, and this determines the next ignition point.
That is, if the output signal of the first pulse counter is used as the next ignition signal, ignition will be delayed from the desired ignition time, which will cause commutation failure. The second pulse counter 23-2 determines the next firing point at the same control advance angle as the previous firing point when the power supply side firing timing signal is input during the commutation period on the motor side. This is what we are trying to do. That is, as the input pulse of the second pulse counter 23-2, the oscillator output shown in FIG. 14, FIG.
As shown in 3, the input pulse count is started by the reset signal, the set number m is counted, and 1 is reached.
Outputs output pulses. The set number m of the second pulse counter 23-2 is the steady commutation return angle.
If the number of pulses corresponding to 60 degrees is set to be oscillated, for example, 60 pulses at an electrical angle of 60 degrees of the output frequency of the pulse oscillator shown in FIG. 2, then m is set to 60. Therefore, the second pulse counter 2
3-2 always generates a reset signal, ie, an output pulse at a point in time when 60 electrical degrees have elapsed from the previous ignition point. On the other hand, the flip-flop 22-4 uses the motor side ignition timing signal 35 in FIG. 14 as an ON signal, and the output signal 8 of the commutation end point detector inputted to the input terminal 113 in FIG. The signal shown in FIG. 14, 31, is output. In addition, the input terminal 114 includes the output of the output terminal 122 shown in FIG.
26 is input, and this signal is logically summed with the commutation overlap period signal of FIG.
The output of the R-S flip-flop 22-5 turns ON only when the power supply side ignition timing signal is input during the motor side commutation overlap period, as shown in the period shown in Fig. 4, and turns OFF during other periods (Fig. 14 32). ). Output signal of second pulse counter 23-2 FIG. 14 33
is ANDed with the output signal 32 of this RS flip-flop 22-5 in FIG. 14, and this AND signal 34 in FIG.
Since the logical sum of the output signals in FIG. 14, 30, is used as the motor side ignition timing signal, the motor side ignition timing signal is a normal one in which commutation on the motor side is performed independently, as shown in FIG. 14, 35. In this case, the output signal of the first counter (FIG. 14, 30) is output as is, and the commutation margin angle γ is set to the set value γ s as already explained in FIG. 13 and as shown in FIG.
However, if the power source side ignition timing signal is input during the motor side commutation overlap period, the second pulse counter 23 is set at the stage of FIG. 12 as shown in FIG. Since the pulse of output signal -2 in FIG. 14, 33, is input, the output pulse of the second pulse counter 23-2 is output as the motor side ignition timing signal, FIG. 14, 35. In other words, in the period shown in Fig. 14, the commutation overlap period of the motor current decreases from normal u n to u n ' due to the influence of power supply commutation, and as shown in Fig. 14 28, the apparent commutation margin decreases. Since the angle becomes large, if the output of the first pulse counter 23-1 is used for ignition, ignition will occur at a point later than the desired control advance angle, as shown by the chain line in FIG. 14, 30. ,
This will cause commutation failure. Therefore, the present invention
As shown in FIG. 4, ignition is performed by the output pulse of the second pulse counter 23-2 during the period in which the power commutations overlap. In other words, ignition is performed at the same control advance angle as in the previous period, and the influence of power supply commutation can be avoided. Of course, during a transient period, even though the power commutations overlap, the output pulse of the first pulse counter 23-1 may be output before the output pulse of the second pulse counter 23-2 is output. However, in this case, since the pulse output first becomes the ignition timing signal, ignition is performed using a safer signal. As described above, the present invention directly detects the commutation end point of the motor current and the zero point of the motor voltage in an AC non-commutator motor using a cycloconverter in which the motor side commutation is affected by the power supply side commutation. It provides a simple method to control commutation margin angle,
A fixed set number is counted and output from each firing point, regardless of the signal of the rotor position detector that detects the relative mechanical position of the armature and the field, and that output point is set as the next firing point. By doing so, the commutation margin angle is automatically controlled to a constant value, and errors caused by detected values affected by power supply side commutation are eliminated without using complex control techniques such as peak hold or control using time average values. Control is solved. Therefore, control inputs such as current, rotational speed, commutation margin angle, etc. are captured quantitatively, and the output signal of the rotor position detector or the phase from a reference signal such as the zero point of the motor voltage is determined based on the amount of control input. Compared to the conventional method that controls the commutation margin angle by controlling the amount, it does not require functions such as conversion, adjustment, and calculation of control inputs, and has a much simpler control mechanism. There are no problems with time delays due to
Since the next ignition point is commanded one after another from the current commutation state, it is characterized by extremely quick response. This also improves the response speed in the event of an accident such as commutation failure, and can significantly improve the accuracy of equipment protection. Furthermore, the control method according to the present invention does not require individual adjustment or changing circuit constants depending on the model.
It is also advantageous in terms of cost because the same product can be used for both small and large capacities.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は無整流子電動機における制御進み角と
転流重なり角を電動機出力を横軸にして示した
図、第2図は本発明による制御進み角制御方式を
組入れた無整流子電動機装置の一実施例を示すブ
ロツク図、第3図は3相交流電源から3相の可変
交流を出力するサイクロコンバータの構成図、第
4図は電源電圧とモータ電圧の波形と各々の転流
タイミングを示した図、第5図は第4図の動作モ
ードを示す図、第6図は定格速度と1/2速度にお
ける転流電流を示す図、第7図は第2図の電圧零
点検出器および転流終点検出器の一実施例を示す
構成ブロツク図、第8図は第7図の転流終点検出
器の動作説明図、第9図は第7図の電圧零点検出
器の動作説明図、第10図は第2図の入力制御信
号発生器で作られた電源側点弧信号からモータ側
の転流に影響する可能のある電源側点弧タイミン
グ信号を作成選択する回路を示す図、第11図は
その動作説明図、第12図は第2図の制御信号発
生器の一実施例を示す構成ブロツク図、第13
図、第14図はその動作説明図である。 2……サイクロコンバータ、3……同期電動
機、4……回転子位置検出器、5……速度検出
器、6,6−1〜6−3……電圧零点検出器、
7,7−1〜7−3……転流終点検出器、8……
パルス発振器、9……制御信号発生器、10……
信号切換器、11……入力制御信号発生器、12
……論理回路、20,20−1〜20−2……比
較器、21,21−1〜21−7……モノマル
チ、22,22−1〜22−8……R―Sフリツ
プフロツプ、23,23−1〜23−2……パル
スカウンタ。
Fig. 1 is a diagram showing the control lead angle and commutation overlap angle in a non-commutated motor with the motor output as the horizontal axis, and Fig. 2 is a diagram showing the control lead angle and commutation overlap angle in a non-commutated motor, and Fig. 2 shows a non-commutated motor device incorporating the control lead angle control method according to the present invention. A block diagram showing one embodiment. Fig. 3 is a configuration diagram of a cycloconverter that outputs 3-phase variable AC from a 3-phase AC power supply. Fig. 4 shows the waveforms of the power supply voltage and motor voltage and their commutation timings. Figure 5 is a diagram showing the operation mode in Figure 4, Figure 6 is a diagram showing commutation current at rated speed and 1/2 speed, and Figure 7 is a diagram showing the voltage zero point detector and commutation current in Figure 2. A configuration block diagram showing an embodiment of the commutation end point detector, FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the commutation end point detector of FIG. 7, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the voltage zero point detector of FIG. Figure 10 is a diagram showing a circuit for creating and selecting a power supply side ignition timing signal that may affect commutation on the motor side from the power supply side ignition signal generated by the input control signal generator shown in Figure 2; 12 is a block diagram showing an embodiment of the control signal generator shown in FIG. 2, and FIG.
14 are explanatory diagrams of the operation. 2...Cycloconverter, 3...Synchronous motor, 4...Rotor position detector, 5...Speed detector, 6, 6-1 to 6-3...Voltage zero point detector,
7, 7-1 to 7-3... Commutation end point detector, 8...
Pulse oscillator, 9... Control signal generator, 10...
Signal switcher, 11... Input control signal generator, 12
...Logic circuit, 20, 20-1 to 20-2... Comparator, 21, 21-1 to 21-7... Monomulti, 22, 22-1 to 22-8... R-S flip-flop, 23 , 23-1 to 23-2...Pulse counter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 交流電源と、該交流電源を入力として可変交
流電力を出力するサイクロコンバータと、該サイ
クロコンバータによつて駆動される同期電動機
と、該同期電動機の端子電圧の電圧零点を検出す
る手段と、前記同期電動機の電機子電流の転流終
点を検出する手段と、前記同期電動機の回転速度
に比例した周波数のパルスを発生するパルス発生
装置と、前記サイクロコンバータの転流素子の前
記同期電動機側周波数に同期したモータ側点弧タ
イミング信号によつてリセツトし、該リセツト信
号を計数開始指令として転流終点から次にくる電
圧零点までの期間を除いて前記パルス発生装置の
出力パルスを計数し、設定数nを計数すると出力
信号を発生する第1のパルスカウンタと、前記モ
ータ側点弧タイミング信号によつてリセツトし該
リセツト信号を計数開始指令として前記パルス発
生装置の出力パルスを計数し、前記同期電動機の
周波数に対応した電気角60゜に相当するパルス数
mを計数すると出力信号を発生する第2のパルス
カウンタとを備え、前記モータ側点弧タイミング
信号から次にくる転流終点までの期間に前記サイ
クロコンバータの転流素子の前記交流電源の周波
数に同期した電源側点弧タイミングが入つた場合
は次にくる前記第1のパルスカウンタと前記第2
のパルスカウンタの出力信号のうち先に出力され
た信号を出力し、前記モータ側点弧タイミング信
号から転流終点までの期間に前記電源側点弧タイ
ミングが入らない場合は次にくる前記第1のパル
スカウンタの出力信号を出力する信号選択機能を
有し、該選択された出力信号をモータ側点弧タイ
ミング信号とすることを特徴とした無整流子電動
機の制御進み角制御方式。
1. an AC power supply, a cycloconverter that receives the AC power supply as input and outputs variable AC power, a synchronous motor driven by the cycloconverter, means for detecting the voltage zero point of the terminal voltage of the synchronous motor; means for detecting a commutation end point of an armature current of a synchronous motor; a pulse generator for generating a pulse having a frequency proportional to the rotational speed of the synchronous motor; It is reset by a synchronized motor-side ignition timing signal, and using the reset signal as a counting start command, the output pulses of the pulse generator are counted except for the period from the commutation end point to the next voltage zero point, and the set number of pulses is counted. a first pulse counter that generates an output signal when counting n; and a first pulse counter that is reset by the motor-side ignition timing signal and uses the reset signal as a counting start command to count the output pulses of the pulse generator; and a second pulse counter that generates an output signal when counting the number of pulses m corresponding to an electrical angle of 60° corresponding to the frequency of When the power supply side ignition timing synchronized with the frequency of the AC power source of the commutating element of the cycloconverter occurs, the first pulse counter and the second
Outputs the signal that is output first among the output signals of the pulse counter, and if the power supply side ignition timing does not come in the period from the motor side ignition timing signal to the commutation end point, the first signal that comes next is outputted. 1. A control advance angle control method for a non-commutated motor, comprising a signal selection function for outputting an output signal of a pulse counter, and using the selected output signal as a motor-side ignition timing signal.
JP9670779A 1979-07-31 1979-07-31 Controlling system for lead angle of control of noncommutator motor Granted JPS5622589A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9670779A JPS5622589A (en) 1979-07-31 1979-07-31 Controlling system for lead angle of control of noncommutator motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9670779A JPS5622589A (en) 1979-07-31 1979-07-31 Controlling system for lead angle of control of noncommutator motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5622589A JPS5622589A (en) 1981-03-03
JPS623672B2 true JPS623672B2 (en) 1987-01-26

Family

ID=14172215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9670779A Granted JPS5622589A (en) 1979-07-31 1979-07-31 Controlling system for lead angle of control of noncommutator motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5622589A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5622589A (en) 1981-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5640073A (en) Brushless dc motor unit and method of driving the unit
US4511835A (en) Voltage-controlled, inverter-motor system
CA1203566A (en) Control and stabilizing system for damperless synchronous motor
US5347443A (en) Inverter apparatus and a restarting method at an instantaneous power failure
JPS6243439B2 (en)
JPS59117427A (en) Power factor controller
JPS623672B2 (en)
JP4269376B2 (en) Drive control device and drive control method for brushless motor
JPS6242477B2 (en)
JPS6137865B2 (en)
JP3244853B2 (en) DC brushless motor drive controller
JP2000253691A (en) Apparatus and method for controlling brushless motor
US4267498A (en) Drive equipment with two-phase synchronous motor
JP3873203B2 (en) Speed control apparatus and method for wound induction machine
JPH06327286A (en) Motor driving equipment
JP2906926B2 (en) Control device for brushless motor
JPH0329992Y2 (en)
JPH09331689A (en) Speed control circuit for motor
JP3305642B2 (en) Brushless motor drive circuit
JP3085741B2 (en) Induction generator control
JPH0549263A (en) Power supply
JPS61214788A (en) Starter of commutatorless motor
JPH0218035B2 (en)
JPH02197291A (en) Method and device for starting brushless motor
JPH0588078B2 (en)