JPS642040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、モータ制御回路に係り、特に、その
構成が簡単で、かつ、突入電流およびノイズの低
減を図るのに好適な回路構成としたモータ制御回
路に関するものである。

従来のインバータモータの制御方法は、一般に
周波数とともに電圧を変えて、その周波数と電圧
の比Ｖ／ｆを一定とする理想的な運転モードとす
るため、モータ駆動信号パルスをパルス幅変調を
行なつたり（PWM方式という。）、あるいは、交
流―直流変換にサイリスタを用いて位相制御を
し、電圧制御を行なつたり、さらには、第１，２
図に示すごとき制御を行なつていた。

すなわち、第１図は、従来の倍電圧制御方式の
インバータ制御回路であり、第２図は、その動作
タイムチヤート図である。

この第１図に示すものにおいては、交流―直流
変換回路１を、整流素子としてダイオード１１〜
１４を用いた交流を直流に変換する全波整流回路
と、電流制御抵抗器１５と平滑コンデンサ１６，
１７とよりなる平滑回路と、上記の全波整流回路
の交流入力部の一端と平滑コンデンサ１６，１７
の中点（接続点）との間に接続した交流スイツチ
ング素子、たとえばトライアツク１８と、このト
ラアツク１８を制御する交流スイツチ点弧回路１
９とより構成したものである。

また、上記の交流スイツチ点弧回路１９は、次
のように構成されたものである。

すなわち、モータ駆動用トランジスタ２１〜２
６をそれぞれオン・オフ制御すべき３相タイミン
グ信号を発生する方形波信号発生回路４０を、あ
らかじめ決められた周波数以上でトランジスタ２
１〜２６を動作させた場合には倍圧指令信号Ｇを
出力するように構成しておいて、この倍圧指令信
号Ｇでオンするトランジスタ１９ａと抵抗器１９
ｂ〜１９ｄとで構成するようにしたものである。

そして、交流―直流変換回路１からの直流をモ
ータ駆動用トランジスタ２１〜２６で、インバー
タモータ３０を駆動する可変周波数３相電源を作
り、インバータモータ３０を駆動するようにして
いるものである。

上記の構成において、第２図のａは、方形波信
号発生回路４０より発生される運転周波数信号、
ｂは、方形波信号発生回路４０からトランジスタ
１９ａに与える、ある一定周波数以上になつたこ
とを知なせる上述の倍圧指令信号Ｇであり、また
ｃは、交流―直流変換回路１から出力される直流
を示すものである。

ところで、さきに述べた各方法において、まず
PWM方式を用いた電圧制御方式では、スイツチ
ング回数増加にともなつて、トランジスタのスイ
ツチングロスが増大し、また、モータ駆動電流波
形のひずみ率増加によるノイズ増加がある欠点を
有するものであり、またサイリスタによる位相制
御方式では、交流―直流変換回路に大容量のチヨ
ークコイルが必要になるばかりでなく、その回路
構成が複雑となり高価なものになるという欠点を
有するものである。

さらに、上記の第１図に示す倍電圧方式では、
倍圧指令信号Ｇが交流電圧と同期しておらず、第
２図のｃに示すように、交流電圧の波高値附近で
倍圧指令信号Ｇが印加されると、直流電圧が急し
ゆんに２倍となり、大きな突入電流，スイツチン
グノイズの増加、を生ずるといおう欠点を有する
ものである。

本発明は、上記した従来技術に係るものの欠点
を無くし、その回路構成が簡単で、かつ、損失が
少ないモータ制御回路の提供を、その目的とする
ものである。

本発明の特徴は、交流を直流に変換する交流―
直流変換回路を、整流素子からなる全波整流回路
と、抵抗器と２個の平滑コンデンサからなる平滑
回路と、上記全波整流器の交流入力部の一端と２
個の平滑コンデンサの中点との間に接続した交流
スイツチング素子と、これの動作を制御する交流
スイツチ点弧回路と、交流入力信号よりゼロクロ
ス部分を検出するゼロクロス検出回路とにより構
成し、この交流―直流変換回路で得られた直流を
オン・オフ制御するスイツチング回路を動作させ
る方形波信号発生回路からの倍圧指令信号を、上
記の交流入力信号よりゼロクロス部分を検出する
ゼロクロス検出回路からの信号に同期させ、その
同期させた信号を介して上記交流スイツチング素
子を導通させるようにし、倍電圧直流が得られる
ようにしたモータ制御回路にあり、なお、上記信
号でもつて発振器を動作させ、絶縁トランスを介
して交流スイツチング素子を導通せしめるように
したものである。

次に、本発明に係る実施例を第３，４図に基づ
いて説明する。

ここで、第３図は、本発明の一実施例に係るイ
ンバータモータ制御回路の回路図、第４図は、そ
のゼロクロス検出回路図、第５図は、その動作タ
イムチヤート図である。

図で、第１図と同一符号のものは同等のものを
示し、１Ａは交流―直流変換回路、１９Ａは交流
スイツチ点弧回路、１９a₁はトランジスタ、１９
b₁，１９c₁は抵抗器、１９d₁はコンデンサ、１９
ｅは絶縁トランス、１９ｆはダイオード、１９ｇ
は、制御信号発生手段に係るフリツプフロツプ、
２０は発振器に係る発振回路、２０ａ，２０ｂは
NAND素子であり、２０ｃ，２０ｄは抵抗器、
２０ｅはコンデンサ、４０Ａは方形波信号発生回
路、５０はゼロクロス検出回路、５０ａ〜５０ｃ
は抵抗、５０ｄはコンデンサ、５０ｅはダイオー
ド、５０ｆはトランジスタ、５０ｇはNOT素子
である。

すなわち、本実施例に係るものにおいては、交
流―直流変換回路１Ａを、整流素子に係るダイオ
ード１１〜１４を用いた全波整流回路と、抵抗器
に係る電流制御抵抗器１５と２個の平滑コンデン
サ１６，１７とよりなる平滑回路と、上記の全波
整流回路の交流入力部の一端と平滑コンデンサ１
６，１７の中点（接続点）との間に接続した、交
流スイツチング素子に係る、たとえばトライアツ
ク１８と、このトライアツク１８の動作を制御す
る交流スイツチ点弧回路１９Ａと、交流入力信号
よりゼロクロス部分を検出する、すなわち、交流
入力のゼロクロスするタイミングでゼロクロス信
号Ｚ（第５図）を発生するゼロクロス検出回路５
０とにより構成したものである。

また、上記の交流スイツチ点弧回路１９Ａは、
次のように構成されたものである。

すなわち、インバータモータ３０駆動用のトラ
ンジスタ２１〜２６をそれぞれオン・オフ制御す
べき３相タイミング信号を発生する方形波信号発
生回路４０Ａを、あらかじめ決められた所定の周
波数以上でトランジスタ２１〜２６を動作させた
場合には倍圧指令信号Ｇを出力するように構成し
ておき、この信号Ｇを、上記ゼロクロス検出回路
５０の出力信号であるゼロクロス信号Ｚに同期さ
せるフリツプフロツプ１９ｇと、このフリツプフ
ロツプ１９ｇの出力信号が来たときにのみ発振す
る発振回路２０と、この発振回路２０の出力でオ
ン・オフする、スイツチング素子に係るトランジ
スタ１９a₁と、その信号を上記のトライアツク１
８に伝達させる絶縁トランス１９ｅとで、交流ス
イツチ点弧回路１９Ａを構成したものである。

そして、上記の発振回路２０は、NAND素子
２０ａ，２０ｂ、抵抗器２０ｃ，２０ｄおよびコ
ンデンサ２０ｅとで構成されるものであつて、高
周波信号での変調用に係るものである。

なお、この発振回路は、上記のもののほか、同
機能を奏する他の発振回路とすることを妨げない
ものである。

また、方形波信号発生回路４０Ａからの、ある
一定周波数以上になつたことを知らせる倍圧指令
信号Ｇは、速度指令装置などの機械的接点、たと
えば速度指令用の可変抵抗器の接点を用いること
によつてセツトし、容易に出力させることができ
るものである。

さらに、ゼロクロス検出回路５０は、第４図に
示すように構成され、交流電源より整流回路を介
して、図示の整流負入力が入力されるものであ
り、その負の入力が加わると、ダイオード５０ｅ
に−の電位が加わつて、ゼロクロスの点になる
と、ダイオード５０ｅのカソード側に正の電圧が
かかり、これによつてトランジスタ５０ｆがオン
し、NOT素子５０ｇの入力側が０電位になり、
それが反転してCK端子にゼロクロス信号Ｚを送
出するものである。

以上の構成からなるものの作動を、第５図をも
あわせ、次に説明する。

まず、第５図で、イは、方形波信号発生回路４
０Ａより発生されるトランジスタ２１〜２６制御
用の３相タイミング信号、ロは、方形波信号発生
回路４０Ａからフリツプフロツプ１９ｇに与え
る、ある一定の周波数以上になつたことを知らせ
る倍圧指令信号Ｇ、ハは、交流入力信号のゼロク
ロス信号Ｚ、ニは、フリツプフロツプ１９ｇの出
力信号Ｆ、ホは、前記出力信号Ｆがあつたときの
み発振する発振回路２０の出力信号Ｈ、ヘは、平
滑後の交流―直流変換回路１Ａの出力電圧信号で
ある。

すなわち、方形波信号発生回路４０Ａより発生
される３相タイミング信号イが、あらかじめ定め
られた一定の周波数以上になると、方形波信号発
生回路４０Ａからは別途に、ロに係る、それを知
らせる倍圧指令信号Ｇがフリツプフロツプ１９ｇ
のＪ端子に入力される。

一方、ゼロクロス検出回路５０よりは、図示結
線の交流入力信号に係るハのゼロクロス信号Ｚが
フリツプフロツプ１９ｇのCK端子に入力されて
いる。

以上により、フリツプフロツプ１９ｇは、上記
倍圧指令信号Ｇをゼロクロス信号Ｚに同期させた
ニの出力信号ＦをＱ端子より発振回路２０に入力
する。

発振回路２０は、この出力信号Ｆの入力があつ
たときのみ発振して、その高周波信号で変調され
たホの出力信号Ｈを出力し、この出力信号Ｈで、
スイツチング素子に係るトランジスタ１９a₁はオ
ン・オフし、その出力信号Ｈは、絶縁トランス１
９ｅを介して、トライアツク１８を導通させるも
のである。

そして、その平滑後の交流―直流変換回路１Ａ
の出力電圧信号ヘによる、トランジスタ２１〜２
６の動作によつて、インバータモータ３０用の、
その所期する可変周波数３相電源が得られるもの
である。

上記した実施例によれば、交流スイツチ素子に
係るトライアツク１８、交流スイツチ点弧回路１
９Ａ、平滑コンデンサ１６，１７、ゼロクロス検
出回路５０よりなる簡単な回路で、インバータモ
ータに係るものでは不可避な高い周波数になつた
ときのドライブ電流不足を解消する電源昇圧制御
を可能にし、倍電圧直流を得るときにインバータ
モータ３０への突入電流を小さくすることができ
るとともにノイズを減少させうるものであり、し
かも、低電圧制御回路の部分と高電圧パワー回路
部分を絶縁することもでき安全性も向上するもの
である。

以上に説明したところをも総合して、本発明に
よるときは、交流電圧がゼロクロスしたときに倍
電圧回路になるのでインバータモータへの突入電
流を小にし、ノイズを低減させうるモータ制御回
路を提供できるものであつて、すぐれた効果を奏
する発明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の倍電圧制御方式のインバータ
制御回路図、第２図は、その動作タイムチヤート
図、第３図は、本発明の一実施例に係るインバー
タモータ制御回路の回路図、第４図は、そのゼロ
クロス検出回路図、第５図は、その動作タイムチ
ヤート図である。 １Ａ……交流―直流変換回路、１１〜１４，１
９ｆ，５０ｅ……ダイオード、１５……電流制御
抵抗器、１６，１７……平滑コンデンサ、１８…
…トライアツク、１９Ａ……交流スイツチ点弧回
路、１９a₁，５０ｆ……トランジスタ、１９b₁，
１９c₁，２０ｃ，２０ｄ，５０ａ〜５０ｃ……抵
抗器、１９d₁，２０ｅ，５０ｄ……コンデンサ、
１９ｅ……絶縁トランス、１９ｇ……フリツプフ
ロツプ、２０……発振回路、２０ａ，２０ｂ……
NAND素子、３０……インバーターモータ、４
０Ａ……方形波信号発生回路、５０……ゼロクロ
ス検出回路、５０ｇ……NOT素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 整流素子からなる全波整流回路と、抵抗器お
   よび２個の平滑コンデンサからなる平滑回路と、
   前記全波整流回路の交流入力部の一端と前記２個
   の平滑コンデンサの中点との間に接続した交流ス
   イツチング素子と、該交流スイツチング素子の動
   作を制御するようにした交流スイツチ点弧回路
   と、交流入力のゼロクロスするタイミングでゼロ
   クロス信号を発生するようにしたゼロクロス検出
   回路とにより構成されて交流を直流に変換する交
   流―直流変換回路と、この交流―直流変換回路で
   得られた直流をオン・オフ制御するようにしたス
   イツチング回路と、このスイツチング回路を動作
   させるタイミンング信号を発生するとともに所定
   の周波数以上のタイミング信号を発生したときに
   同時に倍圧指令信号を発生させるように構成した
   方形波信号発生回路とよりなり、上記の交流スイ
   ツチ点弧回路におけるスイツチング素子を、上記
   の倍圧指令信号ならびにゼロクロス信号に同期さ
   せてオンし、それにより上記交流スイツチング素
   子が導通して倍電圧直流が得られるように構成し
   たことを特徴とするモータ制御回路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   交流スイツチング素子を駆動する手段は、制御信
   号発生手段よりの制御信号を高周波信号によつて
   変調し、絶縁トランスを介して駆動せしめるよう
   に構成したものであるモータ制御回路。