JPS6238956B2 - - Google Patents

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JPS6238956B2
JPS6238956B2 JP50096331A JP9633175A JPS6238956B2 JP S6238956 B2 JPS6238956 B2 JP S6238956B2 JP 50096331 A JP50096331 A JP 50096331A JP 9633175 A JP9633175 A JP 9633175A JP S6238956 B2 JPS6238956 B2 JP S6238956B2
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voltage
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capacitor
speed
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JP50096331A
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Yoshihiro Hashimoto
Shigeki Kawada
Katsuo Kobari
Hiroshi Ishida
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Fanuc Corp
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    • 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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H02P7/293Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC using phase control
    • 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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/05Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of electronic switching

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、減速時にも連続的に位相制御を行な
えるようにした直流モータの制御装置に関する。
サイリスタなどの可制御整流器を用いた直流モ
ータの制御回路は例えば第1図に示すように、交
流電源ACに1次巻線Wpを接続したトランス
T、その2次巻線Wsの両端に接続された正極性
の整流出力を生じるサイリスタS1,S3および負極
性の整流出力を生じるサイリスタS2,S4、これら
のサイリスタの他端と2次巻線Wsの中点との間
に接続された直流モータMなどからなる。勿論
かゝる単相全波整流方式の外に、同半波整流方
式、多相半、全波整流方式など種々の回路があ
る。第1図の回路の動作は周知の通りであつて、
今例えばサイリスタS1とS3がオンになるとモータ
Mは正転し、サイリスタS2とS4がオンになると逆
転し、このオンになる時点つまり点弧角を制御す
ることによりモータ速度を制御することができ
る。点弧位相制御を行なうには通常交流電源電圧
の零点で同期パルスを得、これを基準パルスにし
て該パルスより所定時間遅れた時点で点弧パルス
を発生させている。
かゝる方式では、モータの加速度および定速回
転時には連続的な点弧位相制御を行なうことがで
きる。即ち、第2図1はサイリスタS1,S3に加わ
る交流電源電圧(トランスTの2次電圧)v1,v2
の波形およびモータMの逆起電力EMFを、同図
2はその交流電圧の零点で発生する同期パルスP1
を示すが、この同期パルスP1から点弧角αで点弧
パルスP2を発生させると交流電圧波形v1,v2の斜
線で示す部分でモータMに電流が供給され、モー
タは逆起電力EMFを誘起して回転し、これより
点弧角αを小さくしてゆくと、サイリスタS1,S2
のターンオンが早まつて電機子電流が増大し、モ
ータMは増速する。これとは逆に点弧角αを大に
するとサイリスタのターンオンは遅くなつて電機
子電流は減少し、モータMが減速する。点弧角増
大を急速に行なうと、モータMの速度従つて逆起
電力は急速には変らずこの間ほゞ一定と見做すこ
とができるので、パルスP3で示すように逆起電力
EMFの方が電源電圧v1より大きくなつた時点で
点弧パルスが発生するようになる。このような点
弧パルスP3ではサイリスタS1,S3は点弧せず、モ
ータ駆動電流は断たれる。そしてかゝる点弧パル
スP3を逆転側のサイリスタS4に供給すると、第2
図4に示すように該パルス印加時点におけるサイ
リスタS4に加わる電圧v2(v2=−v1)と逆起電力
EMFとの和の電圧による電機子電流が流れ、大
きな制動がかゝる。この第2図の1と4を比べれ
ば明らかなように、電圧v1が逆起電力EMFと交
わる点Pのやゝ手前、またはやゝ後で点弧パルス
が発生すると、前者では比較的小さな駆動電流
が、後者では比較的大きな制御電流が流れる。交
点Pの前後の点弧パルスはモータを微小巾で加減
速して定速に保持する等の場合に必要であるが、
これが上記のようにモータトルクに大きな差をも
たらすのでは制御に円滑を欠き、好ましくない。
小さな制動力は点弧パルスを更に遅らせることに
より得られるが点弧パルスは、次の同期パルス以
下に遅らせることはできないから、第2図3に示
すように小制動力が得られる電源電圧v2の零点
と、該電源電圧v2と逆起電力EMFとの交点との
間の期間T1は利用不可能な範囲である。
本発明はかゝる点を改善し、期間T1でも点弧
パルスを発生させ得るようにして円滑な定速また
は減速制御を行なえるようにするものである。本
発明は、交流電源に接続されて正極性の整流出力
を生じる第1の可制御整流器および負極性の整流
出力を生じる第2の可制御整流器を用い、これら
の整流器のの点弧制御により直流モータを正逆転
および速度制御する装置において、モータ実速度
の絶対値|V|、速度偏差△V、及び最高速度時
の該|V|に等しい値のバイアス電圧Bを入力さ
れて−ΔV+B−|V|に比例した第1の出力及
びΔV+B−|V|に比例した第2の出力を生じ
る第1の回路と、積分用のコンデンサと、前記第
1の回路の出力により定まる充電電流を該コンデ
ンサに供給する回路と、該コンデンサの電圧を比
較電圧と比較する増幅器を備え、交流電源電圧の
零点で発生するパルスを最高速度時に必要な遅延
だけ遅らせた基準パルスを受けて該コンデンサの
充電を開始し、コンデンサ電圧が比較電圧になる
とき前記増幅器に点弧パルスを発生させる第2の
回路とを有することを特徴とするが、次にこれを
実施例につき詳細に説明する。
第3図で1は第2図と同様に電源電圧v1,v2
波形を示し、また2は同期パルスP1を示す。本発
明ではこの同期パルスP1をモータ実速度に応じて
シフトし、高速では同図3に示すように適当な位
相角(時間)T2だけ遅れるようにする。この時
間T2は、第2図の逆起電力EMFが予想される最
高速度のそれとすれば、最大で時間T1と等しく
なる程度に選ぶとよい。このようにすれば、シフ
トされた基準パルスP1′を基準にしてそれより位
相角β(点弧角で云えばT2+β)だけ遅らせて
点弧パルスP2を発生し、第3図1に斜線で示す部
分で通電してモータMを駆動し、また位相角を更
に遅らせてγにして点弧パルスP3を発生し、逆転
側のサイリスタS4に第3図4の斜線で示す部分で
通電させて(インバータ動作)小制動力を発生さ
せることができる。なおこの点弧パルスは、逆転
側のサイリスタS2に与えると第3図から容易に推
測できるように該サイリスタが半サイクル以上に
亘つて通電してしまうので、該サイリスタS2へは
与えない。
点弧角は制御入力によつて定まり、速度指令と
モータ実速度との差である制御入力は通常連続的
に変化するが、点弧パルスはほゞ1サイクル毎に
発生するのでパルスP2,P3は位相角β,γ間でス
テツプ状に変化し、そして第3図から明らかなよ
うに点弧パルスが電圧v1とEMFとの交点Pを過
ぎるとサイリスタS1は点弧パルスを供給されても
導通せず、モータMは電流を断たれた状態を続け
たのち、点弧パルスP3で第3図4の斜線で示すよ
うにサイリスタS4が通電して小制動力を発生し、
こうして非常に円滑な定速制御または減速制御を
行なうことができる。
モータMが低速のときはその逆起電力は
EMF′で示すように低レベルにあり、そしてその
局限の零速度のとき逆起電力は零つまりEMFは
横軸上にあり、この場合は基準パルスP1をシフト
する必要はなく、図面から容易に推考できるよう
に第3図2に示す零点パルスを基準として円滑に
加減速制御できる。
第4図aは基準パルスのシフト回路を示す。こ
の回路は反転増幅器A1,A2を2段接続した構造
を持ち、入力端子IN1には速度指令電圧とモータ
実速度電圧との差、即ち速度偏差△Vが、また入
力端子IN2にはバイアス電圧(−B)が、また入
力端子IN3にはモータ実速度の絶対値|V|が入
力され、出力端子OT1,OT2からは同図bの直線
C1,C2に示す出力C1=−ΔV+B−|V|,C2
=ΔV+B−|V|を生じる。これらの直線
C1,C2と出力電圧値を示す縦軸との交点Qは、
バイアス電圧(−B)によつて定まり、モータ実
速度の絶対値|V|がこれを打消す方向に働ら
く。実線C1,C2は|V|=0のときの出力を、
また点線C1′,C2′はB=|V|のとき(これは最
高速度時)の出力C1,C2を示す。
第5図は点弧パルス発生回路を示し、かゝる回
路がサイリスタS1〜S4の各々に設けられる。この
図でR,Cは積分回路を構成する抵抗およびコン
デンサであつて、入力端子IN6に加えられる基準
パルスP1′が到来した時点から発生するランプ波
を出力する。Tr1およびA3はコンデンサCの充
電々流を制御するトランジスタおよび増幅器で、
この増幅器の入力端子IN4には本回路が正、逆転
いずれの側のサイリスタ用かに応じて出力端子
OT1またはOT2の電圧が加えられ、他方の入力端
子にはコンデンサCの充電々流icによる抵抗Rの
電圧降下が加えられ、トランジスタTr1の導通度
を変えて充電々流icを端IN4の入力電圧に比例し
た値に調整する。増幅器A4は一方の入力端子が
コンデンサCに接続され、他方の入力端子IN5
は比較電圧VRが加えられ、コンパレータとして
働いてコンデンサCの電圧Vcが比較電圧VRを越
えるとき点弧パルスIpを生じる。FFはフリツプ
フロツプ回路であり、増幅器A4の出力でリセツ
トされてQ端子より“0”を出力し、他方の入力
端子IN6に加えられる基準パルスP1′によりセツト
されてQ端子より“1”を出力する。VBは電源
電圧を示し、また第6図に上記の各パルス及び出
力状態を示す。
この第5図の回路では、増幅器A4から先に出
力した点弧パルスによりフリツプフロツプ回路
FFがリセツトされ、そのQ端子から“0”が出
力されるとトランジスタTr2はオンになつてコン
デンサCを短絡しているが、端子IN6に入力する
基準パルスP1′によりセツトされるとQ端子の出
力は“1”になり、トランジスタTr2はオフにな
る。従つてコンデンサCは短絡を解かれて充電を
開始する。その充電々流icは第4図に示したシフ
ト回路の出力に比例し、従つて第4図bの直線
C1またはC2から明らかなように速度偏差△Vお
よびモータ実速度の絶対値|V|に応じて変る。
この結果コンデンサCの電圧が比較電圧VRに達
するまでの時間が速度偏差ΔVおよび実速度|V
|に応じて変り、増幅器A4から出力する点弧パ
ルスの位相はこれらに応じて変化する。例えば、
増幅器A3は入力される第4図の回路の出力C1
たはC2が大になるとコンデンサ電圧Vcの軌跡は
第6図で矢印F方向へ移動して(傾斜が急になつ
て)点弧パルスの発生タイミングは早くなり、前
記出力が小になればこの逆になる。点線で示すコ
ンデンサ電圧Vcは実線のそれより前記出力が小
さい場合であり、点線で示す点弧パルスIpはこの
場合の遅れた点弧パルスを示す。この点線点弧パ
ルスは同期パルスP1より遅れており、前記の弱い
制動力を発生することができる。モータが最高速
度のときはB=|V|であり、この状態で△V=
0なら点線VcとVRとの交点はP1′相当点にな
り、点弧パルスの発生タイミングは基準パルス
P1′のそれと等しくなる。
つまりこの回路では基準パルスP1′を最高速度
時に必要な遅延T1だけ予め遅らせておき、バイ
アス電圧Bでこれを打消してT1=0になし(Vc
とVRの交点をP1′ではなくP1にする)、これを即
ち該交点を更にモータ実速度絶対値|V|により
必要時間だけ遅らせて、等価的に基準パルスをモ
ータ実速度に応じて遅らせるという方式をとつて
いる。該交点は更に速度偏差△Vにより後退さ
れ、該交点で点弧パルスが発生し、第3図等で述
べた制御が実行される。
以上詳細に説明したように本発明によれば静止
レオナード方式で駆動される直流モータを円滑に
加減速することができ、工作機械等の負荷の駆動
に好結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は可制御整流器による直流モータの駆動
回路図、第2図1〜4は動作説明用の波形図、第
3図1〜4は本発明の位相制御方式を説明する波
形図、第4図aおよびbは本発明の制御に用いる
シフト回路およびその動作説明図、第5図および
第6図1〜5は点弧パルス発生回路およびその動
作説明用の波形図である。 図面でACは交流電源、S1,S3は第1の可制御
整流器、S2,S4は第2の可制御整流器、Mは直流
モータ、P1は零点パルス、P1′は基準パルスであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源に接続されて正極性の整流出力を生
    じる第1の可制御整流器および負極性の整流出力
    を生じる第2の可制御整流器を用い、これらの整
    流器の点弧制御により直流モータを正逆転および
    速度制御する装置において、 モータ実速度の絶対値|V|、速度偏差ΔV、
    及び最高速度時の該|V|に等しい値のバイアス
    電圧Bを入力されて−ΔV+B−|V|に比例し
    た第1の出力及びΔV+B−|V|に比例した第
    2の出力を生じる第1の回路と、 積分用のコンデンサと、前記第1の回路の出力
    により定まる充電電流を該コンデンサに供給する
    回路と、該コンデンサの電圧を比較電圧と比較す
    る増幅器を備え、交流電源電圧の零点で発生する
    パルスを最高速度時に必要な遅延だけ遅らせた基
    準パルスを受けて該コンデンサの充電を開始し、
    コンデンサ電圧が比較電圧になるとき前記増幅器
    に点弧パルスを発生させる第2の回路とを有する
    ことを特徴とする直流モータの制御装置。
JP50096331A 1975-08-08 1975-08-08 Phase control system for d-c motor Granted JPS5220212A (en)

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