JPS645997Y2

JPS645997Y2 -

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Publication number: JPS645997Y2
Application number: JP1980054409U
Authority: JP
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1989-02-15
Also published as: JPS56156392U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、電機子電流の目標値と実際値との
偏差量の極性により正転・逆転の判別を行なう順
逆サイリスタレオナード装置に関するものであ
る。

直流電動機の正逆転４象限制御を可能にする従
来の順逆サイリスタレオナード装置においては、
交流入力電源の同期信号を検出するトランスは、
ゲートパルス電力をも供給する必要があつた。こ
のためこのトランスが大型化し、プリント基板上
にコンパクトに実装することが困難であつた。ま
た従来の装置では、交流入力の各相の正負に対応
した同期信号を、これら各トランスで検出した
後、これら同期信号をダブルパルスに構成するた
めダイオードマトリツクスが必要であるが、この
ダイオードマトリツクスは各トランス間を複雑に
接続しなければならない。このためやはり装置が
大型化し配線作業が面倒で、しかも信頼性も低下
する。

さらに正・逆転あるいは力行・回生などの各運
転モード切替のため、ゲートパルスは正転用また
は逆転用サイリスタブリツジに選択的に供給する
必要があるが、従来の装置では各サイリスタのゲ
ートにそれぞれスイツチを接続し、各サイリスタ
ブリツジのゲートを同時に切換えなければならな
かつた。このために少なくとも12個のスイツチが
必要になり回路が煩雑で信頼性も低下するという
不都合があつた。

この考案は以上のような事情に鑑みなされたも
ので、回路全体が簡素化され小型化に適し、さら
に部品点数も減つて信頼性を向上させることがで
きる順逆サイリスタレオナード装置を提供するこ
とを目的とするものである。

この考案によればこの目的は、電機子電流の目
標値と実際値との偏差量の極性により正転・逆転
の判別を行なう順逆サイリスタレオナード装置に
おいて；電源の各相毎に設けられ、各相電圧のゼロクロ
スに同期するランプ波を、前記偏差量に対応する
コントロール電圧と比較し、前記コントロール電
圧に応じた位相のゲート制御信号を180゜位相間隔
で各相毎に出力する複数の位相制御用集積回路
と；各相毎に求めた前記ゲート制御信号を２つに分
けて組合わせ、電機子電流が通る２つのサイリス
タを同時に導通させるようにダブルパルスを構成
するダイオードマトリツクスと；電機子電流の流れ方向に対応する２組のサイリ
スタブリツジに対して別々に設けられ前記ダイオ
ードマトリツクスの出力を各サイリスタ毎に設け
たパルストランスにより増幅する２組のゲートア
ンプと；前記各組のゲートアンプのパルストランス入力
電源をそれぞれ一括して切換える２つのスイツチ
と；を備え、前記偏差量の極性に基づいて前記スイツ
チを選択的に切換えるようにしたことを特徴とす
る順逆サイリスタレオナード装置により達成され
る。以下図面に基づいてこの考案を詳細に説明す
る。

第１図はこの考案に係る順逆レオナード装置の
全体構成図であり、この図に基づいて全体構成を
説明する。先づ主回路を説明する。

第１図において符号１と２は直流電動機の電機
子と界磁、３はサイリスタ等からなるスタツクで
ある。このスタツク３はノーヒユーズブレーカ
４、直流リアクトル５および電流検出用シヤント
抵抗６等と共に電機子１と閉回路を形成するよう
に接続され、これらにより電機子主回路が構成さ
れる。スタツク３は、公知の３相純ブリツジを構
成する２組のサイリスタブリツジ３Ａ，３Ｂを逆
並列に接続したもので、このスタツク３にはノー
ヒユーズブレーカ７を介して３相交流が供給され
る。なおスタツク３の各サイリスタブリツジ３
Ａ，３Ｂには、短時間の過負荷でも速やかに遮断
する高速ヒユーズ８，８が直列に接続されてい
る。９は界磁主回路であり、前記３相交流の２相
を電源として位相制御することにより直流に変換
し、これを前記界磁２へ供給する。なお図中１０
はヒユーズである。この界磁２の電流（界磁電
流）は変流器（カレント・トランス）１１により
検出される。また１２は電機子１に駆動される速
度発電機（タコジエネレータ）であつて、電機子
１の回転速度に対応して昇圧する電圧を出力す
る。

次にこの主回路の制御回路を説明する。第１図
で２０は速度設定器である。この速度設定器２０
により設定された設定速度を示す電圧は加減速リ
ミツタ２１を通つて減算点２２に入る。加減速リ
ミツタ２１は、速度設定器２０の急速な操作によ
り、電機子１の回転が急激に変化して歯車機構等
の動力伝達系に機械的衝撃が加わることがないよ
うに考慮して設けたもので、速度設定器２０の急
速な操作があつてもその出力電圧の変化は緩やか
な変化に変えて減算点２２に伝える作用を持つ。
減算点２２では、加減速リミツタ２１の出力電圧
と速度発電機１２の出力電圧との偏差がとられ、
この偏差を増幅器２３へ伝える。すなわち増幅器
２３は、電機子１の回転速度が速度設定器２０の
設定速度より小さい時（例えば正転力行時、コン
バータとしての作動時）にはその速度偏差に対応
した正電圧を出力し、反対に電機子１の回転速度
の方が大きい時（例えば正転回生制動時、インバ
ータとしての作動時）には負電圧を出力する。

なおこの実施例は速度設定器２０の設定により
正逆転が可能で、しかも各正逆転においてそれぞ
れ力行、回生を行なういわゆる４象限制御を行な
うものである。逆転時の力行、回生は正転時と各
部の極性を逆にすることにより容易に理解するこ
とができるので、以下正転時の力行、回生を中心
に説明してゆく。

３０は、前記電機子主回路のシヤント抵抗６の
出力電圧を、極めて応答性良く増幅する絶縁増幅
器である。この主回路は、正転力行時においては
ブリツジ３Ａのサイリスタが順次点弧制御されて
電機子電流は図で時計方向（矢印Ａ方向）に主回
路を流れ、絶縁増幅器３０の出力は負電圧とな
る。また反対に正転回生時においてはブリツジ３
Ｂが作動して電機子電流は図で反時計方向（反矢
印Ａ方向）へ流れ、絶縁増幅器３０の出力は正電
圧となる。この絶縁増幅器３０の出力は電機子電
流の実際値に対応する。

３５は電流制限設定器、３６は減算点であり、
前記増幅器２３の出力電圧は電流制限設定器３５
を通つて減算点３６に入り、この減算点３６にお
いては前記絶縁増幅器３０の出力電圧との偏差が
とられる。この電流制限設定器３５は、電機子電
流の最大値を設定するものであり、電動機の始動
時等において増幅器２３の出力電圧が異常に高い
場合にも、減算点３６の偏差が過大にならないよ
うに、増幅器２３の出力電圧を分圧して制限し、
その出力は電機子電流の目標値に対応する。すな
わち前記各サイリスタブリツジ３Ａ，３Ｂの制御
角、換言すれば電機子電流の大きさは、この減算
点３６の電圧に対応して変化するように制御され
る。なお減算点３６の電圧は電機子電流の目標値
と実際値の偏差となつている。

４０は極性検出回路であり、前記増幅器２３の
出力電圧の極性を判別し、正転力行時には正の信
号を、正転回生時には負の信号を出力する。４１
は零電流検出回路であり、前記絶縁増幅器３０の
出力電圧が零となるタイミングを検出し、力行か
ら回生へまたはその逆への切換時期を指示する作
用を持つ。４２はゲートセレクタであり、極性検
出回路４０および零電流検出回路４１の出力に基
づいて正転力行時または逆転回生時にはサイリス
タブリツジ３Ａを、また正転回生時または逆転力
行時にはサイリスタブリツジ３Ｂを選択して作動
させると共に、この切換時における転流失敗等の
誤動作を防止するためのキツプパルスなどの制御
信号を、後記する各回路へ出力する作用を持つて
いる。

５０は比例積分アンプからなる電流制御回路で
あり、この電流制御回路５０は減算点３６の電圧
を積分して後記位相制御を行なう際の制御角を決
める電圧を出力する。

６０は極性反転回路であり、力行回生時におい
て電流制御アンプ５０の出力電圧の極性を反転さ
せる作用を持つ。

７０はキツプパルス固定回路、８０は位相制御
回路であり、キツプパルス固定回路７０は極性反
転回路４６と位相制御回路４８との間に介在さ
れ、力行・回生切換時や過電流時、界磁喪失時に
おいて位相制御回路８０の出力であるゲート信号
の通流率が最小の範囲内になるように制御する。

これらの回路５０，６０，７０，８０について
は後記する。

９０Ａ，１００Ａは正転用スイツチと正転用ゲ
ートアンプ、９０Ｂ，１００Ｂは逆転用スイツチ
と逆転用ゲートアンプである。スイツチ９０Ａ，
９０Ｂは前記ゲートセレクタ４２の信号により開
閉制御され、正転力行時または逆転回生時にはス
イツチ９０Ａがオンとなつて前記位相制御回路８
０のゲート制御信号をゲートアンプ１００Ａに入
力する。そしてこのゲート制御信号はパルストラ
ンス等からなる正転用ゲートアンプ１００Ａで増
幅され、前記正転用サイリスタブリツジ３Ａを順
次ターンオンさせる。正転回生時または逆転力行
時においては、同様にスイツチ９０Ｂ、ゲートア
ンプ１００Ｂ、サイリスタブリツジ３Ｂが作動す
る。

１５０は過負荷検出回路であり、前記絶縁増幅
器３０の出力に基づき、電機子電流が過大になつ
たことを検出し、種々の保護手段を作動させるも
のである。すなわち過負荷時には電機子主回路の
ノーヒユーズブレーカ４をオフにし、またキツプ
パルス固定回路４７を作動させてゲートパルスの
通流率を最小にし、スイツチ９０Ａ，９０Ｂをオ
フにし、さらに３相交流電源も遮断するためにノ
ーヒユーズブレーカ７もオフにする。

１６０は界磁制御回路であり、前記変流器１１
により検出した界磁電流に基づいて、界磁電流が
規定値になるよう前記界磁主回路９を作動させる
と共に、界磁喪失などの場合にはキツプパルス固
定回路７０を作動させ、電機子電流を制限するも
のである。また１６１は警報装置であつて警報ラ
ンプ等からなり、界磁喪失の場合にこの界磁制御
回路１６０の出力によつて警報を発するものであ
る。

次に前記電流制御回路５０、極性反転アンプ６
０、キツプパルス固定回路７０および位相制御回
路８０を説明する。第２図はこれらの回路図、第
３図はタイムチヤートである。

電流制御回路５０はオペアンプ５１と積分コン
デンサ５２とアナログスイツチ５３とを備える。
前記減算点３６の電圧である電機子電流の目標値
と実際値の偏差は、オペアンプ５１の逆相入力端
に入力されると共に、積分コンデンサ５２を充電
する。アナログスイツチ５３は正転力行から正転
回生への切換時にオンとなるスイツチ５３Ａと、
正転回生から正転力行への切換時にオンとなるス
イツチ５３Ｂとを備え、これら各スイツチ５３
Ａ，５３Ｂはゲートセレクタ４２により制御され
る。従つて主回路のシヤフト６および絶縁増幅器
３０からなる非常に応答性の高い電流マイナール
ープ信号は、極めて応答性良く零電流検出回路４
１で検出されて、電機子電流が零となつた瞬間に
非常に短時間で積分コンデンサ５２を放電させ
る。そしてこの積分コンデンサ５２はその後の運
転モードに対応した極性に充電される。すなわ
ち、正転力行および逆転回生時には第１，２図の
極性に、また正転回生および逆転力行時にはその
逆の極性に充電される。このように積分コンデン
サ５２は力行・回生切換時において、応答性の高
い電流マイナーループ信号に基づき一度放電させ
るようにしたから、力行・回生切換時の制御回路
の応答性が向上し、この切換時における運転のも
たつきを解消することができる。

第３図においてａは電機子電流を、ｂは零電流
検出回路４１の出力を、ｃは極性検出回路４０の
出力を示し、ｄとｅはゲートセレクタ４２が出力
するスイツチ５３Ａ，５３Ｂ制御用のリセツト信
号である。また第２図におけるダイオード５４
Ａ，５４Ｂは、放電時のダイオード５５Ａ，５５
Ｂの順方向電圧によりコンデンサ５２の端子電位
が不揃いになるのを防止し、コンデンサ５２を完
全に放電させる作用を持つ。

極性反転回路６０はオペアンプ６１と、負帰還
抵抗６２と、オペアンプ６１の正相入力端を接地
するためのアナログスイツチ６３とを備え、前記
電流制御回路５０の出力がオペアンプ６１の正・
逆相入力端に入力されている。アナログスイツチ
６３はゲートセレクタ４２の発生する極性切換信
号ｆ（第３図）により作動し、回生制動時におい
て電流制御アンプ６０の出力極性を反転させる。

キツプパルス固定回路７０は極性反転回路６０
の出力を接地するためのアナログスイツチ７１を
備え、このスイツチ７１はゲートセレクタ４２の
出力であるキツプパルスｇ（第３図）によりオ
ン・オフする。すなわち力行・回生切換時におい
て、転流失敗などの発生を防ぐため、ゲートパル
スの通流率を最小に絞るものである。この回路
は、過負荷検出回路１５０および界磁制御回路１
６０によつても、過負荷時および界磁喪失時にお
いて、ゲートパルスの通流率を最小にするよう昨
動する。

位相制御回路８０はオペアンプ８１と移相回路
８２と、α・γ制御部８３とを備える。α・γ制
御部８３は力行時における制御角の最小値（αリ
ミツト）および回生制動時における制御角の最小
値（γリミツト）を設定するものである。

次にこの移相回路８２を説明する。第４図はこ
の移相回路８２を、正転・逆転スイツチ９０Ａ，
９０Ｂ、ゲートアンプ１００Ａ，１００Ｂ等と共
に示した回路図である。３相交流入力の各相から
トランス８３，８３，８３により検出された同期
信号に同期して、位相制御用集積回路８４，８
４，８４は、前記オペアンプ８１の出力電圧に対
応して、位相が０〜180゜の範囲で変化するゲート
制御信号を、端子１５，１４に出力する。これら
端子１５，１４の出力はダイオードマトリツクス
Ｍにおいてダブルパルスとされた後、ゲートアン
プ１００Ａ，１００Ｂにおいて増幅され、各サイ
リスタブリツジ３Ａ，３Ｂのゲート・カソード間
に印加される。ゲートアンプ１００Ａ，１００Ｂ
は各ゲートに対応してパルストランス１０１を備
え、各ゲートアンプ１００Ａ，１００Ｂのパルス
トランス１０１の一次側電圧は、それぞれ正転用
スイツチ９０Ａ、逆転用スイツチ９０Ｂを介して
印加されている。このスイツチ９０Ａ，９０Ｂ
は、前記ゲートセレクタ４２が出力するスイツチ
信号ｈ，ｉ（第３図）によりオン・オフ制御され
る。

次に集積回路８４を第５，６図に基づいて説明
する。第５図はこの集積回路Ｖの内部構成を示す
ブロツク図、第６図はその各部の波形を示す図で
ある。この集積回路８４は例えばシーメンス社よ
り供給されている型名TCA780の集積回路を使用
することができる。同図において１１０はオペア
ンプからなるゼロデテクタであり、端子５から入
力された同期電圧V₅が零電圧となるタイミング
を検出する。このタイミング信号は同期メモリ１
１１を介してロジツク１１２に入力される。１１
３は定電流源であり、この定電流源１１３は端子
１６から電力を供給され、端子９に接続された可
変抵抗１１４を調節することによりその電流が制
御可能となつている。この定電流源１１３は端子
１０に接続されたコンデンサ１１５を一定電流で
充電し、端子１０の端子電圧を時間と共に上昇さ
せる。１１６はコンデンサ１１５を放電させるた
めのトランジスタ、１１７はこのコンデンサ１１
５の放電を検知するオペアンプからなるコンパレ
ータであり、トランジスタ１１６は前記ゼロデテ
クタ１１０のゼロクロス検出に基づきオフし、コ
ンパレータ１１７が放電を検知した時に発生する
出力に基いてオフとなる。従つてコンデンサ１１
５の端子１０電圧は、トランジスタ１１６のオフ
間において定電流源１１３によりコンデンサ１１
５が充電され続ける結果直線的に上昇し、トラン
ジスタ１１６がオンの間にはその放電回路の時定
数に従つてコンデンサ１１５は急速に放電され、
結局端子１０には第６図に示すような180゜周期の
ランプ波V₁₀が形成される。１１８は端子１１に
接続された前記オペアンプ８１の出力であるコン
トロール電圧V₁₁と前記ランプ波V₁₀とを比較す
るオペアンプからなるコンパレータであつて、ラ
ンプ波V₁₀がコントロール電圧V₁₁より大きくな
つた時を検知してロジツク１１２にその検知信号
を入力する。ロジツク１１２は、このコンパレー
タ１１８の検知信号に基いて、前記ゲート制御信
号V₁₅とV₁₄とをそれぞれ発生するように論理構
成されている。なお端子１２にはゲート制御信号
V₁₅，V₁₄のパルス幅調節用コンデンサ１１９が
接続され、端子１は接地されている。この集積回
路Ｖによれば第６図から明らかなように、速度設
定電圧V₁₁を変化（上下）させることによりゲー
ト制御信号V₁₅，V₁₄の位相を０〜180゜の範囲で変
化させることが可能となる。

今、正転時において速度設定器２０により設定
された速度が電機子１の回転速度より大きければ
速度制御増幅回路２３の出力は正電圧となり、さ
らに電流制限設定器３５の出力電圧（電機子電流
の目標値を示す）が絶縁増幅器３０の出力電圧
（電機子電流の実際値を示す）より大きければ、
電流制御回路５０の入力である偏差は正電圧とな
る。この時積分コンデンサ５２は、第２図に示す
極性に充電される。またこの時ゲートセレクタ４
２は極性反転回路６０を不作動にし、正転用スイ
ツチ９０Ａをオンにしている。従つてゲートアン
プ１００Ａが作動して、正転用サイリスタブリツ
ジ３Ａへ前記電機子電流の目標値と実際値の偏差
の量に対応する制御角のゲートパルスが供給され
る。すなわち正転力行状態となつている。

速度設定器２０の設定速度が電機子速度より低
くなれば、速度制御増幅回路２３の出力は負電圧
となり、ゲートセレクタ４２はキツプパルスｇ
（第３図）を発生してキツプパルス固定回路７０
によりゲートパルスの通流率を最小に絞る。そし
て所定の時間後に正転用スイツチ９０Ａをオフに
し、キツプパルスの時間経過後に極性反転回路６
０をオンとする（第３図参照）。またゲートセレ
クタ４２は、キツプパルスの時間内にリセツト信
号ｄ（第３図）を出力し、電流制御回路５０のス
イツチ５３Ａをオンにする。このため積分コンデ
ンサ５２に蓄積されている電荷は瞬時にダイオー
ド５４Ｂ，５５Ｂを経て放電される。そしてキツ
プパルスの時間経過後にはキツプパルス固定回路
７０の動作が停止し、逆転用スイツチ９０Ｂがオ
ンとなる。すなわち第１図の反矢印Ａ方向へ電機
子電流が流れ、正転回生状態になる。この時積分
コンデンサ５２は第２図と逆の極性に充電される
ことになる。

この正転回生状態から正転力行状態への切替時
には、ゲートセレクタ４２はリセツト信号ｅ（第
３図）を出力し、電流制御回路５０のスイツチ５
３Ｂをオンにする。このため積分コンデンサ５２
の電荷は放電され、キツプパルスの時間経過後に
は再び第２図の極性に充電されて正転力行状態に
なる。

以上は正転時の力行・回生につき説明したが、
逆転時においても各部の極性が逆になるだけで、
ほぼ同様に作動し、いわゆる４象限制御が行なわ
れる。

この考案は以上のように、位相制御用集積回路
が出力するゲート制御信号に基づき、ダイオード
マトリツクスによりダブルパルスを構成するよう
にしたから、従来の装置における、入力電源から
同期信号を検出するトランス間で接続したダイオ
ードマトリツクスに比べ、構成が簡単になる。ま
た各ゲートアンプ内のパルストランスは、それぞ
れ一括してスイツチを介して電源に接続され、こ
れらスイツチを電機子電流の目標値と実際値の偏
差量の極性に対応して選択的に切換えるようにし
たから、僅か２個のスイツチで正転・逆転の切換
えができる。従つて、従来の装置のように多数の
スイツチを用いる必要がない。さらにゲートパル
スはゲートアンプで増幅するようにしたので、同
期信号を検出するトランスは、ゲートパルス電力
を供給する必要が無く、このトランスが小型化で
きる。従つて集積回路を用いた効果も加つて装置
全体の著しい小型化を図ることができると共に、
部品点数が減つて装置の信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す全体構成
図、第２図はその要部回路図、第３図はタイムチ
ヤート、第４図は移相回路、ゲートアンプ等を示
す回路図、第５図は位相制御用集積回路の内部構
成を示すブロツク図、また第６図はその各部波形
を示す図である。１……電機子、９０Ａ，９０Ｂ……スイツチ、
１００Ａ，１００Ｂ……ゲートアンプ、１０１…
…パルストランス、Ｍ……ダイオードマトリツク
ス、８４……位相制御用集積回路、V₁₀……ラン
プ波、V₁₁……コントロール電圧。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】電機子電流の目標値と実際値との偏差量の極性
により正転・逆転の判別を行なう順逆サイリスタ
レオナード装置において；電源の各相毎に設けられ、各相電圧のゼロクロ
スに同期するランプ波を、前記偏差量に対応する
コントロール電圧と比較し、前記コントロール電
圧に応じた位相のゲート制御信号を180゜位相間隔
で各相毎に出力する複数の位相制御用集積回路
と；各相毎に求めた前記ゲート制御信号を２つに分
けて組合わせ、電機子電流が通る２つのサイリス
タを同時に導通させるようにダブルパルスを構成
するダイオードマトリツクスと；電機子電流の流れ方向に対応する２組のサイリ
スタブリツジに対して別々に設けられ前記ダイオ
ードマトリツクスの出力を各サイリスタ毎に設け
たパルストランスにより増幅する２組のゲートア
ンプと；前記各組のゲートアンプのパルストランス入力
電源をそれぞれ一括して切換える２つのスイツチ
と；を備え、前記偏差量の極性に基づいて前記スイツ
チを選択的に切換えるようにしたことを特徴とす
る順逆サイリスタレオナード装置。