JPS6320118B2 - - Google Patents

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JPS6320118B2
JPS6320118B2 JP56101522A JP10152281A JPS6320118B2 JP S6320118 B2 JPS6320118 B2 JP S6320118B2 JP 56101522 A JP56101522 A JP 56101522A JP 10152281 A JP10152281 A JP 10152281A JP S6320118 B2 JPS6320118 B2 JP S6320118B2
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JP
Japan
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changing
logic circuit
inverter
angle
control
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JP56101522A
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JPS586084A (ja
Inventor
Kazuyoshi Ejima
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS586084A publication Critical patent/JPS586084A/ja
Publication of JPS6320118B2 publication Critical patent/JPS6320118B2/ja
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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
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/03Synchronous motors with brushless excitation

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】 本発明は、特に無整流子電動機の界磁を弱めて
定出力特性を得るようにした無整流子電動機制御
装置に関する。
従来の無整流子電動機制御装置は一般に第1図
に示すように構成されている。
第1図の装置の電力主回路において、3相交流
電源11からの交流電力を順変換器12により一
旦可変の直流電力に変換し、この直流電力を直流
リアクトル13を介して逆変換器14に導き、こ
こで任意周波数・任意電圧の交流電力に再変換
し、これにより同期電動機15(電機子巻線)に
負荷電流を供給する。同期電動機15の界磁巻
線16には、交流電源11から制御整流器25を
介して、制御された界磁電流Ifが供給される。
同期電動機15の電機子巻線と界磁巻線16と
の間の相対的位置が位置検出器17によりパルス
信号として検出され、負荷電流Iが順変換器12
の交流側で電流検出器181で検出され、さらに
界磁電流Ifが制御整流器25の交流側で電流検出
器182で検出される。位置検出器17からのパ
ルス信号はF/V変換回路22によりアナログ信
号化され、同期電動機15の回転速度を表す速度
フイードバツク信号が得られる。この速度フイー
ドバツク信号は基準速度信号23と突合わされ、
その偏差すなわち速度偏差が零となるように速度
制御回路21を介して電流基準を作る。電流検出
器181で検出された電流すなわち電流フイード
バツク信号は、速度制御回路21によつて得られ
た電流基準と突合わされ、その偏差すなわち電流
偏差が零となるように電流制御回路201および
α位相制御回路19を介して順変換器12を位相
制御する。逆変換器14は、位置検出器17によ
つて検出された位置信号に基づきロジツク回路2
4を介して転流タイミングが制御される。さら
に、電流検出器182によつて得られる界磁電流
Ifのフイードバツク信号は界磁電流基準信号26
と突合わされ、その偏差が零となるように電流制
御回路202を介して制御整流器25が位相制御
される。
かかる構成に於いて、同期電動機15の回転速
度は電機子電圧を変えることによつて制御される
が、この場合定トルク特性のみしか得られない。
このため、この様な装置は鉄鋼設備の用途にはあ
まり多く用いられなかつた。この理由は、界磁弱
め制御にて同期電動機15の回転速度を制御する
ことが困難であつたことによる。つまり、自然転
流方式による速度制御は同期電動機15の逆起電
圧によつて逆変換器14のサイリスタを転流させ
ているために、同期電動機15の電機子反作用
と、転流する時に生ずる重なり角の影響とによつ
て転流能力に限界がある。
第2図は同期電動機15の動作特性を示す特性
図で、同図中Iは負荷電流、Ifnは界磁電流、β0
は位置検出器17により検出された相対的位置に
基づいて設定された制御進み角、uは重なり角、
βは電機子反作用により変化する実効進み角を表
わしている。ここで、実効進み角βと重なり角u
は逆変換器14のサイリスタの転流条件として β−u=γ ……(1) γ>θpff ……(2) を満足する必要がある。ここで、γは余裕角、
θpffはサイリスタのターンオフ時間である。そし
て、β−uを余裕角γと呼び、β≒uとなる状態
は余裕角γを零にすることを意味する。これは逆
変換器14のサイリスタの転流条件を満足させな
いこととなり、同期電動機15を駆動させること
ができない状態である。一方、界磁電流Ifnが一
定である場合、例えばIf3のところで負荷電流I
が増加すると、実効進み角βは小さくなり重なり
角uは増加する。次に界磁電流IfがIf1となると、
上に述べたと同じ状態となるが、その変化率は大
きく異なり負荷電流Iを増加させにくくする。し
たがつて、従来の無整流子電動機制御装置は過負
荷耐量並びに界磁弱めにもきびしい限界があつ
た。
本発明の目的は上記従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、同期電動機の電機子側では電機
子反作用を補償するためにその誘起電圧を検出
し、この検出信号を基準にして重なり角uだけ実
効進み角βを制御し、一方、界磁側ではこれを電
圧制御すると共に実効進み角βの推移による磁束
変化を補償するために負荷電流成分を加算させ、
所定の磁束制御を行ない、これにより、界磁弱め
を行なつても余裕角γを常に一定に保ち、転流失
敗することなく同期電動機を駆動させることを可
能とした、つまり定出力特性を得ることを可能な
らしめた無整流子電動機制御装置を提供すること
にある。
以下、図面に従つて本発明の実施例を説明す
る。
第3図は本発明の一実施例に係る無整流子電動
機制御装置のブロツク図で、同図中27は同期電
動機15の誘起電圧を検出する電圧検出回路、2
8は速度制御回路21の出力信号(電流基準信
号)IとF/V変換回路22の出力信号(速度フ
イードバツク信号)ω*と電圧検出回路27の出力
信号Eにより実効進み角βを制御する重なり角演
算回路、29は実効進み角βの推移による磁束変
化を補償するため電流基準信号Iとその過渡的変
化(負荷変動)に応じてフオーシング倍率値を検
出してこの信号If*を界磁電流基準に加算し所定
の磁束制御を行うための磁束補償回路、30は電
圧検出回路27の出力信号|E|を電圧フイード
バツクとして制御する電圧制御回路、31はF/
V変換回路22の出力信号ω*を入力とする関数発
生回路である。なお、関数発生回路31の出力信
号|E|は第6図aの動作波形となる様な電圧基
準信号である。この電圧基準は界磁の弱め開始点
ω*を決める役目もしている。
次に、第4図a,bに示した重なり角演算回路
28と磁束補償回路29の具体的な構成を例示す
る回路ブロツク図並びに第5図の動作説明用のベ
クトル図と、第6図の動作波形図により第3図の
構成の具体的な動作を詳細に説明する。なお、第
4図中FG1,FG2,FG3は関数発生器、ML1
は掛算器、39は位相制御回路、40は微分回
路、41は加算器である。
さて、電圧検出回路27の出力信号Eを基準に
してロジツク回路24に対する逆変換器14の転
流タイミングパルス指令を作るとすれば、第5図
のベクトル図に示す如く合成磁束φを基準にして
ベクトル図が得られ、第5図のベクトル図にIXs
として示してある電機子反作用成分が補償され
る。なお、実線のベクトル図は第6図aの速度フ
イードバツク信号0〜ω*のある速度において負
荷電流Iがある状態である。但し、このベクトル
図はもれリアクタンス電圧とIR電圧は無視して
いる。一方、重なり角uは一般に次式で表わされ
る。
cos(β−u)−cosβ=KIωLc/E ……(3) 但し、Kは定数、Lcは転流イングクタンス
(一定)、ωは角速度、Eは誘起電圧である。そし
て、定出力特性は誘起電圧Eを電圧制御回路30
にフイードバツク信号|E|として与え、誘起電
圧Eが一定になる様界磁弱め制御を行ない、回転
速度を増加させることにある。つまり、(3)式は以
下に示す(4)式に置き換えることができ、重なり角
uは負荷電流Iと角速度ωとの積に比例する。
cos(β−u)−cosβ∝Iω ……(4) この(4)式の関係式を回路で表現すると、第4図
aの重なり角演算回路28となる。但し、角速度
ωと速度フイードバツク信号ω*は比例関係にある
ので回路としての信号は速度フイードバツク信号
ω*を使用できる。ここで、関数発生器FGIは電流
基準Iに基いて第6図cの様に重なり角uの成分
(I)を発生させる作用を有し、関数発生器FG2
は速度フイードバツク信号ω*に基いて第6図bの
様に重なり角u成分を0〜ω*まで一定にさせ、
ω*〜ω*まではu(ω*)を発生させる作用を有
する。この関数発生器FG1,FG2の出力信号を
掛算器ML1に入力して掛算させるのが、まさに
(4)式の演算を行なわせることに相当する。
位相制御回路39は掛算器ML1の出力信号u*
と電圧検出回路27の出力信号Eとにより位相制
御する回路であるが、この位相制御回路39の出
力信号をロジツク回路24に与えれば重なり角u
だけ実効進み角βは推移し、余裕角γは界磁を弱
めても一定となる。このベクトル図は第5図の点
線で示される。
また、界磁を弱めたとき負荷電流Iが変化する
と前述したと同様に実効進み角βを推移させ余裕
角γを一定にする。この状態は第5図のベクトル
図に2点鎖線で示される。
これに対して、磁束側で上述の様に重なり角u
に応じて実効進み角βを制御すると、減磁作用を
呈するためトルク不足となる。このトルク不足を
補償するために、第4図bの磁束補償回路29が
設けられている。この磁束補償回路29は電流基
準Iを第6図dの様な形で発生させる関数発生器
FG3と電流基準Iの過渡変化に応じてフオーシ
ング倍率を高める微分回路40を用いて、それぞ
れの信号を加算器41にて加算させる作用を有す
る回路である。この磁束補償回路29の出力信号
を界磁電流基準に加算させると減磁作用が早く回
復し、トルク不足を補償し、電圧制御回路30に
よる磁束制御がなされ界磁弱め制御が可能とな
る。従つて、過負荷耐量の増加と、界磁弱め制御
による回転速度制御が可能となり定出力特性を得
ることが出来るものである。また、余裕角γを一
定に制御するため、運転の高効率と高力率が得ら
れ、信頼性を高めることが出来るので、無整流子
電動機を圧延設備用途に使用することを可能とす
ることが出来るものである。
以上述べた如く、本発明によれば、過負荷耐量
並びに界磁弱めの限界が高く、無整流子電動機を
効率よくしかも高力率で定出力運転することが出
来る新規の無整流子電動機制御装置を得ることが
出来るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の無整流子電動機制御装置のブロ
ツク図、第2図は第1図の制御装置を説明するた
めの動作特性図、第3図は本発明の一実施例に係
る無整流子電動機制御装置のブロツク図、第4図
a,bは第3図の重なり角演算装置並びに磁束補
償回路の具体的な構成を示すブロツク図、第5図
は第3図の構成の動作を説明するためのベクトル
図、第6図a,b,c,dは第3図の動作を説明
するための動作波形図である。 11……3相交流電源、12……順変換器、1
3……直流リアクトル、14……逆変換器、15
……同期電動機、16……界磁巻線、17……位
置検出器、25……制御整流器、27……電圧検
出回路、28……重なり角演算回路、29……磁
束補償回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源から順変換器および逆変換器を介し
    て同期電動機に可変周波数・可変電圧の交流電力
    を供給する電力主回路を構成し、速度基準に従つ
    て前記順変換器の出力電流を制御する第1の制御
    系と、前記同期電動機の位置検出信号に基づいて
    前記逆変換器を制御する第2の制御系と、界磁電
    流基準に従つて前記同期電動機の界磁電流を制御
    する第3の制御系とを備えた無整流子電動機制御
    装置において、 前記第2の制御系として、 前記同期電動機の電圧を検出する電圧検出手段
    と、 前記同期電動機の回転速度を検出する速度検出
    手段と、 前記速度基準および実際の回転速度の間の偏差
    すなわち速度偏差に基づいて決定される電流基準
    信号と前記速度検出手段によつて検出された回転
    速度とをそれぞれ関数発生器を通して両者の積を
    求め、この積および前記電圧検出手段によつて検
    出された電圧に基づいて重なり角を演算する重な
    り角演算手段と、 この重なり角演算手段によつて演算された重な
    り角に従つて前記逆変換器の制御進み角を推移さ
    せ、余裕角をほぼ一定とする論理回路手段と を設けると共に、 前記第3の制御系に、前記電流基準信号の大き
    さおよびその変化率に応じた大きさの磁束補償用
    界磁電流成分を算出し、それを前記界磁電流基準
    に加算する磁束補償手段を設けた ことを特徴とする無整流子電動機制御装置。
JP56101522A 1981-06-30 1981-06-30 無整流子電動機制御装置 Granted JPS586084A (ja)

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JP56101522A JPS586084A (ja) 1981-06-30 1981-06-30 無整流子電動機制御装置

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JPS586084A JPS586084A (ja) 1983-01-13
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JP56101522A Granted JPS586084A (ja) 1981-06-30 1981-06-30 無整流子電動機制御装置

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JP (1) JPS586084A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2542102B2 (ja) * 1990-03-23 1996-10-09 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2542102B2 (ja) * 1990-03-23 1996-10-09 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡

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JPS586084A (ja) 1983-01-13

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