JPS6242477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無整流子電動機の制御進み角制御方法
に関するものである。

無整流子電動機のうち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は原理上その転流
能力が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。電動機の電機子と回転子の相対的回
転位置を検出する分配器を設け、その信号によつ
て電力変換器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β_０を固定して制御する
従来の方法では、第２図実線で示すように負荷が
増大するにしたがつて電機子反作用により電動機
の端子電圧に対する電機子電流の制御進み角βは
減少するとともにそれによつて転流に寄与する逆
バイアス電圧が小さくなり電流の転流重なり角ｕ
が急激に増大する。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、すなわち出力限界で
あるが、従来の機械的制御進み角β_０を固定して
制御する方法では、保証すべき過負荷耐量を満足
して出力限界を大きくとるためにはあらかじめ機
械的制御進み角β_０を大きくする必要があり、軽
負荷時はもとより定格時の力率も必然的に悪くな
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
任意に制御すれば、前者に比べ出力限界は増大
し、力率を改善することができるとともにトルク
脈動の低下をはかることができるが、無整流子電
動機が可変速電動機であることを特徴としており
任意の回転速度をとり得ることから、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、
この無整流子電動機の制御進み角制御の一方法と
して電動機の端子電圧の零点検出器と、電動機電
機子電流の転流終点検出器と、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、
パルスカウンタを組合せることによつて比較的簡
易な方法を与えるものである。以下本発明を図面
にもとずいて説明する。

第１図は本発明による制御進み角制御方法を組
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１図１は電源、２は電源１の電
力を可変交流電力に変換する静止形電力変換器、
３は電力変換器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、固定子側に設けられたセンサに
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おきかえても良
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の出力からパルスカウンタにより
進み角制御信号を作る制御信号発生器であり詳細
は後に述べる。１０は信号切換器で、起動その他
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の出力信号のいずれかを
選択する。１１は電源１の入力電力を調整するた
めの制御信号を作る入力制御信号発生器、１２は
信号切換器１０の出力信号と入力制御信号発生器
１１の出力信号から電力変換器２の各転流素子の
点弧信号を作る論理回路である。１３は転流終点
検出器７の出力信号と、制御信号発生器９の出力
信号から、転流終点を示す信号がくる前に次の点
弧時点を示す信号がきた場合に転流失敗信号を発
生する転流失敗検出器であり、転流失敗信号が出
力されると信号切換器１０の出力信号が停止さ
れ、電力変換器２の短絡を防止するとともに入力
電力を調整する入力制御信号発生器１１の出力信
号を入力電流が零となるように調整する。

第２図は無整流子電動機における制御進み角β
と電流と転流重なり角ｕを、電動機出力を横軸に
して示したものである。前述のごとく第２図の実
線は回転子位置検出器４によつて設定された機械
的制御進み角β_０を固定して制御する従来の方式
の特性を示したものであり、負荷、すなわちモー
タ電流が増加するにしたがつて電動機の電機子反
作用によつてモータ電圧の位相がずれ制御進み角
βは次第に減少する。一方モータ電流の転流重な
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
モータ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β_０を固定した従
来の方式では、第２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となるようあらかじ
め機械的制御進み角β_０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いても力率は
悪く、トルク脈動も大きい。第２図の破線で示す
曲線β′，u′は制御進み角βを制御して負荷にか
かわらず転流余裕角γを一定値γｓにした場合の
ものであり、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
るとともに、図示のように出力限界を著るしく大
きくすることができる。

本発明は第１図のブロツク図で示したごとく電
圧零点検出器６と転流終点検出器７とパルス発振
器８の信号から比較的簡易な方法で第２図破線で
示した転流余裕角一定となる制御進み角制御信号
を作用するものである。

次に第１図の各ブロツクの実施例を第３図、第
６図、第７図に示し詳細に説明する。第３図、第
６図、第７図中、２０（２０−１〜２０−２）は
零点検出用の比較器、２１（２１−１〜２１−
４）は入力信号の立下りである一定時間幅のパル
スを生ずるモノマルチ、２２（２２−１〜２２−
６）はON信号により出力が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」となるＲ−Ｓフリツプフロツプ、２３はパ
ルスカウンタ、２４（２４−１〜２４−２）はク
ロツクパルスで出力が反転するフリツプフロツプ
を示しており、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３図は第１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
３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３図回路を前述の第１図を用
い、回路各部動作を第４図、第５図により説明す
る。第３図に示す個所１〜８、および９〜１９の
各部個所の信号に対応した動作波形を第４図１〜
８、第５図９〜１９にそれぞれ示してある。

まず第３図に示す転流終点検出器７（７−１〜
７−３）の入力端子１０３−１，１０３−２，０
３−３には、各々第１図に示す同期電動機３の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３
図に示す１０１−１，１０１−２、１０１−３の
各端子には、各々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に相当した第
１図の信号切換器１０の出力信号が接続される。
第１図の信号切換器１０は同期電動機３の誘起電
圧が得られない起動時（低速時）、あるいは転流
失敗などの異常のため電力変換器のゲートブロツ
クした後の再投入時など、第１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が正
常に動作しない場合、また回生運転時など転流余
裕角制御を必要としない場合は、第１図回転子位
置検出器４の出力信号を選択出力し、正常時（力
行運転）は第１図の制御信号発生器９の出力信号
を選択出力する。その出力信号は第８図２６に示
すように、各相とも電気角180゜幅の信号でＵ
相、Ｖ相、Ｗ相各々電気角120゜の位相差を持つ
ている。前述したようにこの信号切換器１０の出
力信号によつて第１図に示される電力変換器２の
転流素子の点弧信号を作り、モータ電流の転流を
行なわしめている。すなわち第１図信号切換器１
０の出力信号の各立上りおよび立下り時点が、モ
ータ電流の転流始点となる。第３図Ｕ相転流終点
検出器７−１の入力端子１０２−１には、第１図
信号切換器１０の出力信号のうちＵ相とＶ相の論
理積（AND）信号とＵ相とＶ相各々の反転信号
の論理積（AND）信号の論理和（OR）信号、す
なわち第４図２に示す信号が入力される。こゝで
第４図は第３図の転流終点検出器７の各部動作波
形で、第４図１に示すモータ電流iuの検出信号は
整流され比較器２０−１に入力される。比較器２
０−１は入力電圧が設定電圧０以下では「０」、
設定電圧を越えると「１」を出力する。したがつ
て比較器２０−１の出力は、モータ電流の零点で
「１」、「０」が反転する第４図４に示す信号とな
る。モノマルチ２１−１は、１０２−１端子への
入力信号（第４図２）の反転信号の立下り（すな
わち第４図２の立上り）によつて充分小さいある
時間幅のパルス第４図３を出力する。これはモー
タ電流の転流初期値が零の場合にも転流終点検出
器７−１の出力パルスを得るための回路であり、
このモノマルチ２１−１の出力信号第４図３と比
較器２０−１の出力信号第４図４との論理和第４
図５と、入力端子１０２−１の入力信号第４図２
との論理積をとり第４図６に示す信号を得る。し
たがつて第４図６は図示のように、第４図１に示
すモータ電流iuの転流の始点Ａと転流の終点Ｂで
「１」、「０」が反転する信号となり、モータ電流
iuの転流初期値が零の場合には破線で示すように
モノマルチ２１−１の出力信号３（第４図３）が
出力される。モノマルチ２１−２は第４図６の立
下りによつてパルスを出力し、第４図７に示すよ
うにこれはＵ相モータ電流iuの転流終点Ｂを示す
パルス信号となり転流検出器７の出力端子１０４
−１から出力される。同様にして転流終点検出器
７−２，７−３で作られたＶ相およびＷ相のモー
タ電流転流終点を示す出力信号は各々出力端子１
０４−２，１０４−３から出力され、さらに各相
出力信号の論理和信号第４図８が出力端子１０５
から出力される。

第５図は第３図の電圧零点検出器６の動作説明
図である。第３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、各々第１図に示される同期
電動機３の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。また入入端
子１０６−１，１０６−２，１０６−３には±
各々前記転流終点検出器７の出力端子１０４−
１，１０４−２，１０４−３の出力信号が入力さ
れる。また入力端子１０８−１，１０８−２，１
０８−３には各々第１図に示す信号切換器１０の
出力信号の各反転信号のＵ相とＶ相の論理積、Ｖ
相とＷ相の論理積、Ｗ相とＵ相の論理積信号が入
力される。モータ電圧ｅ_U-V第５図９の検出信号
は半波整流され比較器２０−２に入力される。比
較器２０−２は入力電圧が設定値０以下では
「０」設定電圧を越えると「１」を出力するか
ら、比較器２０−２の出力は第５図１０に示す波
形となる。モノマルチ２１−３は、第５図１１に
示すとおり比較器２０−２の出力信号第５図１０
の立下りでパルスを出力し、またモノマルチ２１
−４は、第５図１２に示すとおり比較器２０−２
の出力信号第５図１０の立上りでパルスを出力す
る。Ｒ−Ｓフリツプフロツプ２２−１は入力端子
１０６−１の入力、すなわち転流終点検出器７の
Ｕ相出力パルス第５図７によつてONすなわち
「１」を出力し、モータ電圧の零点が検出された
時点（第５図１８信号）でOFFすなわち「０」
に反転する第５図１３に示す波形を出力する。こ
のＲ−Ｓフリツプフロツプ２２−１の出力信号第
５図１３とモノマルチ２１−３の出力信号第５図
１１との論理積をとると、第５図１４に示すよう
にモータ電流の転流重なり期間を除いたモータ電
圧ｅ_U-V（第５図９）の零点C₁点を示す出力パル
スが得られる。またモノマルチ２１−４の出力信
号第５図１２と、入力端子１０８−１の入力信号
すなわち第１図信号切換器１０の出力信号のＵ相
およびＶ相の各反転信号の論理積第５図１５との
論理積をとると、第５図１６に示すようにモータ
電圧のもう一方の零点C₂点を示す出力パルスが
得られる。Ｒ−Ｓフリツプフロツプ２２−２はこ
の第５図１６の信号をON信号とし、第５図１４
の信号をOFF信号として第５図１７に示すよう
にモータ電圧の零点C₂およびC₁で「１」、「０」
が反転する信号を出力し、この信号は電圧零点検
出器６のＵ相出力端子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相の電圧零点を示す信号は
各々出力端子１０９−２，１０９−３から出力さ
れる。一方第５図１４と第５図１６の信号の論理
和をとると、第５図１８に示すようにモータ電圧
の零点C₁，C₂を示すパルス信号となり、この信
号を前記Ｒ−Ｓフリツプフロツプ２２−１の
OFF信号とするとともに、この信号の各相論理
和信号第５図１９が出力端子１１０から出力され
る。

第６図は第１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８図は第６図の各部動作
説明図である。第６図の入力端子１１１には第１
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１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１図の速度検出器４の出力によつて回転速
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。たとえば転流余裕角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６図の入力端
子１１２には第３図に示す電圧零点検出器６の出
力端子１１０の出力信号が入力され、入力端子１
１３には第３図に示す転流終点検出器７の出力端
子１０５の出力信号が入力される。また入力端子
１１４−１，１１４−２，１１４−３には各々第
３図の電圧零点検出器６の出力端子１０９−１，
１０９−２，１０９−３の出力信号が入力され
る。Ｒ−Ｓフリツプフロツプ２２−３は第８図１
９に示す電圧零点検出器の出力信号をON信号と
し、第８図８に示す転流終点検出器の出力信号を
OFF信号として第８図２１に示す信号を出力す
る。このＲ−Ｓフリツプフロツプ２２−３の出力
信号と入力端子１１１の入力信号、すなわち第８
図２０に示す発振器出力との論理積をとると、第
８図２２に示すように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（Ｕ相では
第８図Ｂ点からC₁点の期間）は出力が「０」と
なり、他の期間では発振器の出力パルスが出力さ
れる。パルスカウンタ２３は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
定された設定パルス数ｎをカウントすると１個の
パルスを出力するが、この出力をリセツト信号と
しているため、設定パルス数ｎをカウントし、出
力パルスを出力すると同時にパルスカウンタ２３
はリセツトされ再び入力パルスのカウントを開始
する。しかしこの場合には、位置検出器信号から
制御信号発生器信号に切換える際不都合が生じ、
切換時用リセツト信号が必要となることからこれ
を避けるため、第１図の信号切換器１０の出力信
号から電力変換器２の転流素子の点弧タイミング
を示すパルス列を作り（正常運転中はこのパルス
列はパルスカウンタ２３の出力信号と等しい）、
この信号をパルスカウンタ２３のリセツト信号と
しても良い。パルスカウンタ２３への入力パルス
として前記第８図２２の信号が入力される。

したがつてパルスカウンタ２３は、第８図２３
に示すリセツト信号が入力された時点（後述する
ようにこれはモータ電流の転流始点に一致する）
からモータ電流の転流が終る時点まで発振器出力
パルスをカウントし、転流終点からモータ電圧が
零となる時点までの期間すなわち転流余裕角γに
相当する期間はカウントを休止し、モータ電圧が
零となつた時点から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パルス数ｎと一致する
と出力パルスを発生し、これによつてパルスカウ
ンタ２３をリセツトして再び同様の動作を繰返す
ことになる。カウント設定パルス数ｎは、転流操
返し角度60゜から設定転流余裕角γｓとの差（60
゜−γ_s）に相当するパルス数に選ぶ。たとえば
パルス発振器８の出力周波数を、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。したがつてパルスカウンタ２３
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゜−γ_s）とカウント休止期間に
相当する角度γとの和（60゜−γ_s＋γ）とな
る。すなわち第８図実線で示すように転流余裕角
γが設定値γ_sに一致している場合は定常の転流
繰返し電気角60゜、第８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γ_sより大きい場合には60゜よりも大となる
から、このパルスカウンタ２３の出力信号によつ
て、次の転流時点をきめればγがγ_sより小さい
場合には次の転流時点は早くなり、すなわち制御
進み角βは進み、γがγ_sより大きい場合には次
の転流時点は遅くなり、制御進み角βは遅れてγ
がγ_sに一致するようにはたらく。このパルスカ
ウンタ２３の出力信号第８図２３は出力端子１１
５から出力されるとともに、入力端子１１４−
１，１１４−２，１１４−３に入力された電圧零
点検出器出力信号との論理演算により、制御進み
角制御信号を作成する。すなわちパルスカウンタ
２３の出力信号第８図２３と電圧零点検出器のＵ
相出力信号第８図１７の論理積信号第８図２４
を、フリツプフロツプ２４−４のON信号とし、
第８図２３と第８図１７の反転信号との論理積信
号第８図２５をOFF信号とすれば、フリツプフ
ロツプ２４−４の出力は第８図２６に示すように
電気角１８０゜毎に「１」、「０」が反転するＵ相
制御進み角制御信号が得られ、出力端子１１６−
１から出力される。出力端子１１６−２，１１６
−３からは同様にして得られた各々Ｖ相，Ｗ相の
制御進み角制御信号が出力される。

第７図は第１図の転流失敗検出器１３の一実施
例を示したものである。第７図に示す２４−１，
２４−２は、CK端子に入力されるクロツクパル
スで出力（Ｑ：正出力、：負出力）が反転する
フリツプフロツプであり、CL端子への入力パル
スによつてクリア（Ｑ→０，→１）される。フ
リツプフロツプ２４−１の負出力がフリツプフ
ロツプ２４−２のCK端子に接続されており、フ
リツプフロツプ２４−１と２４−２で４進のパル
スカウンタの構成となつている。入力端子１２０
には第６図出力端子１１５の出力、すなわち第８
図２３に示すパルスカウンタ２３の出力パルスが
入力される。入力端子１２１はリセツト入力端子
であり、本検出器は転流失敗信号が出力される
と、その状態が保持される回路構成となつている
ためこれを復帰するためのものである。入力端子
１２２には、第３図に示す転流終点検出器７の出
力端子１０５の出力すなわち第４図、第８図８の
各転流終点を示すパルス信号が入力される。入力
端子１２０へ入力された信号は、フリツプフロツ
プ２４−２の負出力との論理積をとつて、フリ
ツプフロツプ２４−１のCK端子に入力される。
また入力端子１２２へ入力された信号も同様にフ
リツプフロツプ２４−２の負出力との論理積を
とり、これは入力端子１２１のリセツト信号とと
もにフリツプフロツプ２４−１，２４−２の各ク
リア端子CLに入力される。入力端子１２０への
入力信号と入力端子１２２への入力信号との関係
は、第８図２３と第８図８に示すように正常時に
は転流が終了したことを示す転流終点検出器信号
８が出力された後に次の点弧指令となるカウンタ
出力２３が出力される。

したがつて正常時には、フリツプフロツプ２４
−１と２４−２からなるパルスカウンタは入力端
子１２０への入力パルス第８図２３を１個カウン
トし、フリツプフロツプ２４−１の出力がＱ→
１，→０となるが、次のパルスがくる前に入力
端子１２２に第８図８のパルスが入力されるた
め、フリツプフロツプ２４−１，２４−２ともク
リアされる。つまりフリツプフロツプ２４−２の
出力は変らず常にＱは「０」、は「１」であ
る。

一方、モータ電流の転流が終了する以前、例え
ばＵ相の正側転流素子がOFFする以前に第６図
のパルスカウンタ２３が設定パルス数ｎをカウン
トし、出力パルスを出すと、これによつて次の点
弧指令Ｕ相負側転流素子点弧指令が与えられるた
め、電力変換器の同相で極性の異る転流素子例ば
Ｕ相正側転流素子とＵ相負側転流素子が同時に通
電状態となり、電源短絡を生ずる。このような動
作モードは避けるか、あるいは何らかの保護対策
を講ずる必要があり、第１図の転流失敗検出器１
３、その実施例である第７図はこの異常を検出す
るためのものである。すなわちこの場合には、第
７図の入力端子１２０へは入力端子１２２にクリ
ア信号パルスが入る前に続けてパルスが入力され
るからフリツプフロツプ２４−１ははじめのパル
スをカウントし、その出力がＱ→１，→０とな
るが、これがクリアされることなしに次のパルス
が入力されるため、これによつて出力は反転しＱ
→０，→１となる。したがつてフリツプフロツ
プ２４−２はフリツプフロツプ２４−１の負出力
の立上りによつて動作し、フリツプフロツプ２
４−２の正出力Ｑは「１」となり負出力は
「０」に反転する。入力端子１２０と入力端子１
２２の入力信号はフリツプフロツプ２４−２の負
出力と論理積をとつているため、フリツプフロ
ツプ２４−２の負出力が「０」になるとフリツ
プフロツプ２４−１のCK端子およびフリツプフ
ロツプ２４−１，２４−２のCL端子には入力パ
ルスが入らず、フリツプフロツプ２４−１，２４
−２は保持される。フリツプフロツプ２４−２の
正出力Ｑは出力端子１２３から出力される。

第１図に示すようにこの転流失敗検出器１３の
出力信号は、信号切換器１０と入力制御信号発生
器１１に接続されており、転流失敗検出器１３の
出力が転流失敗を示す信号を出力すると同時に信
号切換器１０の出力を停止し、入力制御信号発生
器１１の出力信号を入力電流が零となるように調
整する。したがつて転流失敗によつて電源１が短
絡された場合も、電源１が短絡される瞬時を検出
し、次に入力調整でき得る最短の時間で電流を零
とする指令が出されるため装置保護の安全性はき
わめて高い。

なお第１図の実施例では電源電流の調整機能を
有する入力制御信号発生器１１を制御して保護を
はかつたが、電源１と電力変換器２の間に遮断器
などの電源遮断手段を設けそのトリツプ信号を転
流失敗検出器の出力信号によつて与えることによ
り転流失敗が生じた瞬時に電源を遮断することも
できる。

また以上説明した回路では、転流失敗を示す信
号が出力されると同時に信号切換器１０の出力が
停止されるが、その時はすでに点弧指令が与えら
れている可能性があり、この時は前述のように電
源短絡を生ずるが、信号切換器１０の出力信号を
制御信号発生器９の出力信号より許される範囲の
充分小さい時間遅らせて出力する。あるいは第９
図で示すようにモータ電流の転流終了を確認して
制御信号発生器９の出力信号を出すなどの方法に
よつて電源短絡を未然に避けることもできる。す
なわち第６図のパルスカウンタ２３の出力の後に
第９図の回路を接続し、この出力によつて第６図
の出力端子１１６−１，１１６−２，１１６−３
の出力信号を作成する。第９図入力端子１３０に
は第６図パルスカウンタ２３の出力第８図２３が
入力され、入力端子１３１には第６図入力端子１
１３への入力信号すなわち転流終点検出器の出力
信号第８図８が入力される。２２−７は前述した
ようなＲ−Ｓフリツプフロツプであり、入力端子
１３１の入力信号によつてON、すなわち「１」
が出力され、このＲ−Ｓフリツプフロツプ２２−
７の出力信号と入力端子１３０の入力信号との論
理積出力信号２３′を作る。したがつて出力信号
２３′は転流終点信号が入力されＲ−Ｓフリツプ
フロツプ２２−７の出力が「１」の場合には第６
図カウンタ２３の出力２３と同じパルス信号とな
る転流終点信号が入力されず、Ｒ−Ｓフリツプフ
ロツプ２２−７の出力が「０」の場合にはパルス
は出力されず「０」となる。すなわち転流終了信
号が入つたときのみ、パルスカウンタ２３の出力
を出す回路となつている。Ｒ−Ｓフリツプフロツ
プ２２−７は出力信号２３′の立下りでパルスを
発生するモノマルチ２１−５の出力によつて
OFFされる。パルスカウンタ２３の出力信号２
３の代りに第９図の出力信号２３′を用いて前に
説明したように入力端子１１４−１，１１４−
２，１１４−３への入力信号とから制御信号発生
器９のＵ相、Ｖ相、Ｗ相出力信号を作り出力端子
１１６−１，１１６−２，１１６−３から出力す
る。このようにすればモータ電流の転流が終了す
る以前にパルスカウンタ２３が設定パルス数ｎを
カウントし、出力パルスを出しても制御信号発生
器９の出力信号は変らないから電源短絡にいたる
点弧指令を与えることなしに転流失敗検出器１３
の出力信号によつてゲートブロツクされる。

転流失敗検出器１３の復帰は系の電流がすべて
零となつたことを確認して行なわれる。転流失敗
検出器１３から転流失敗信号が出されると、電源
電流または電力変換器２を流れる電流もしくはモ
ータ電流のうち少くとも一つを検出して、系の電
流が零となると出力信号を出す電流零検出器を設
ける。この場合、検出する電流が直流の場合には
その直流電流が零となつたことを検出すれば良い
が、交流の場合には第１０図の電流検出回路のよ
うに各相の電流ｉ_R，ｉ_Sを組合せて第１１図に示
すような等価直流電流ｉ_dcを作成し、この電流が
零となつたことを検出して電流零信号を出す。

この電流零検出器は通常一つあれば良いが、系
にフイルタコンデンサ、フライホイールダイオー
ド、その他並列回路がある場合には、２つ以上必
要となることもある。回路の復帰は第７図の場
合、１２１のリセツト端子に電流零検出器の電流
零信号を入力して転流失敗信号の保持を解除す
る。またこの場合には第１図に示す電圧零点検出
器６、転流終点検出器７、制御信号発生器９が正
常に動作していないため、はじめ位置検出器の信
号を用い電圧零点検出器６、転流終点検出器７、
制御信号発生器９の正常動作確認して制御信号発
生器９の信号に切換えるなど復帰用ロジツクが必
要である。

以上のように本発明は、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パル
ス数ｎ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
を一定とすることを特徴としており、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、
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、制御入力量などの変
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いる。したがつ
て変換、演算などによる時間遅れの問題もなく、
一つ一つの転流モードの転流状態から次々と次の
点弧指令が与えられるため、応答性がきわめて速
い特徴を有するとともに、さらには機種によつて
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装置を使用できる長
所を有する。

また本発明では転流失敗を瞬時に検出する方式
を与えており、これにより対応速度が速くなり、
さらには転流失敗による電源短絡を未然に避ける
ことも可能となるため、装置保護の確度をいちじ
るしく向上することができる。また再復帰までの
時間も短くすることができるため、ひいては転流
余裕角γ_sも従来方法よりも小さく制御すること
も可能となり、力率トルクリツプルなどの改善は
もとより装置小形化の可能性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御進み角制御方法を組
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２図は無整流子電動機における制御進
み角と電流の転流重なり角を電動機出力を横軸に
して示した図、第３図は第１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４図は第３図の転流終点検出器の動作
説明図、第５図は第３図の電圧零点検出器の動作
説明図、第６図は第１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７図は第１図の転
流失敗検出器の一実施例を示す構成ブロツク図、
第８図は第６図の各部動作説明図、第９図はモー
タ電流の転流終了確認回路図、第１０図は電流検
出回路図、第１１図は等価直流電流を示す特性図
である。 ２……電力変換器、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（２１−１〜２１−５）……モノマルチ、２
２（２２−１〜２２−７）……Ｒ−Ｓフリツプフ
ロツプ、２３……パルスカウンタ、２４（２４−
１〜２４−２）……フリツプフロツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源と、該電源を入力し可変交流電力を出力
   する静止形電力変換器と、該静止形電力変換器に
   よつて駆動される同期電動機と、該同期電動機の
   誘起電圧の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、リセツト信号に
   より該パルス発生装置の出力パルスの計数を開始
   しかつ設定数ｎを計数すると出力信号（パルス）
   を発生するパルスカウンタを備え、該パルスカウ
   ンタの出力信号（パルス）発生時点で前記静止形
   電力変換器の転流素子を点弧するごとく該パルス
   カウンタの出力信号から制御進み角制御信号を作
   成するとともに、該制御進み角制御信号によつて
   前記静止形電力変換器を制御する無整流子電動機
   の制御進み角制御方法において、前記パルスカウ
   ンタのリセツト信号として該パルスカウンタの出
   力信号もしくは前記静止形電力変換器の転流素子
   の点弧タイミング信号を用いるとともに、前記同
   期電動機の電機子電流の転流終点の検出信号と前
   記同期電動機誘起電圧の零点検出信号から、電機
   子電流の転流終点から次にくる誘起電圧零点まで
   の期間を検出し、かつこの期間は前記パルスカウ
   ンタの計数を休止するようにしたことを特徴とす
   る無整流子電動機の制御進み角制御方法。 ２ リセツト信号により計数を開始してから次の
   前記同期電動機電機子電流の転流終点がくる前に
   設定数ｎを計数すると転流失敗信号を発生するよ
   うにした特許請求の範囲第１項記載の無整流子電
   動機の制御進み角制御方法。 ３ 前記転流失敗信号によつて前記制御進み角制
   御信号を停止するとともに、電源の遮断手段もし
   くは電源電流の制御手段を制御し、電源を遮断も
   しくは電源電流を零とするようにした特許請求の
   範囲第２項記載の無整流子電動機の制御進み角制
   御方法。 ４ 前記電源の電源電流または前記静止形電力変
   換器の変換器電流、もしくは前記同期電動機の電
   機子電流の少なくとも一つを検出する手段により
   検出した電流が直流の場合はその直流電流、また
   交流の場合には該交流電流の各相を合成した等価
   直流電流が零となると出力信号を発生する電流零
   検出器を備えることにより、該電流零検出器の出
   力信号によつて前記転流失敗信号の出力状態を解
   除するようにした特許請求の範囲第３項記載の無
   整流子電動機の制御進み角制御方法。