JPH0213554B2 - - Google Patents

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JPH0213554B2
JPH0213554B2 JP57099247A JP9924782A JPH0213554B2 JP H0213554 B2 JPH0213554 B2 JP H0213554B2 JP 57099247 A JP57099247 A JP 57099247A JP 9924782 A JP9924782 A JP 9924782A JP H0213554 B2 JPH0213554 B2 JP H0213554B2
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JP
Japan
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voltage
motor
speed
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back electromotive
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JP57099247A
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JPS58218889A (ja
Inventor
Teruo Yaginuma
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Yamamoto Electric Corp
Original Assignee
Yamamoto Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yamamoto Electric Corp filed Critical Yamamoto Electric 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型直巻電動機の速度制御装置に関
し、特に回転起電力の検出値に基づき低速運転制
御を行う改良された速度制御装置に関する。
従来、サイリスタを用いた位相制御方式により
小型直巻電動機の位相制御を行う速度制御装置に
おいて、電動機の回転数に比例した信号を発生す
る装置、例えば電動機の回転子に直結した回転発
電機を備え、回転発電機の出力電圧を回転数設定
信号と共に回転信号検出増幅器に与えて回転数設
定信号と回転電機の出力電圧とを比較し両者の差
を示す信号をサイリスタ位相制御装置に与えるこ
とにより、サイリスタの通電位相を電動機の回転
速度が設定信号により定まる定速度に保たれるよ
う安定に制御する方法が知られている。しかしこ
の制御方法においては、電動機の回転速度を示す
信号を取り出すために回転発電機等を用いている
ためコストが高くなるという欠点が存在した。ま
た、サイリスタの通電位相を制御するものにあつ
ては、電動機の起動時にサイリスタが急激に大き
な通電位相で導通し電動機が突入回転するおそれ
があつた。
本発明の目的は、従来の速度制御装置の上記欠
点を除去することにあり、回転発電機等を用いる
ことなしに電動機の速度を示す信号を取り出して
定速度制御を安定に行い得る電動機の速度制御装
置を提供するにある。
本発明はこのような目的を達成するため電動機
の回転速度を示す信号として電動機の逆起電力を
簡単な構成で検出し、この検出値に基づき電動機
の回転速度を負帰環制御しまた電動機の起動時に
サイリスタの通電位相を制御して電動機の突入回
転が生じないようにしたものである。
以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は本発明による電動機の速度制御装置の
典型的実施例の回路図、第2図、第3図は第1図
の回路の動作を説明するための各部の信号波形を
示すタイムチヤートである。
第1図において、参照番号2は交流電源、3は
メインスイツチ、4は直流電動機、6は直流電動
機の界磁巻線、8はフライホイールダイオード、
10,12は交流電源から直流電動機に与えられ
る電動機電流の通電位相制御用サイリスタ、2
0,37は電動機4の逆起電力を取り出すための
整流用ダイオード、40は逆起電力検出用抵抗、
46は電動機の速度設定用可変抵抗、50は抵抗
40で検出された逆起電力と可変抵抗46で設定
された速度を示す電圧とを入力にこれらに基づい
て速度指示電圧を出力する線形増幅器、54,5
6は電動機の乱調を防ぐよう線形増幅器の出力を
安定にするための抵抗及びコンデンサ、66はそ
の非反転入力に端子70を介して鋸歯状波電圧を
入力し、反転入力に線形増幅器50の出力電圧を
入力する比較器、80は比較器の出力に応答して
導通するスイツチ素子例えばSBS素子、82は一
次巻線がSBS素子の出力に接続されると共に二次
巻線がサイリスタ10,12のゲート電極に接続
されたパルストランス、90は線形増幅器、比較
器及び抵抗48,78に電源電圧Vccを与える直
流電源である。
ここで抵抗18は電動機の逆起電力を検出する
ためであり、抵抗24,28,32,36、コン
デンサ22,26はサイリスタ10,12のゲー
ト電極を保護する作用を有し、抵抗52は抵抗4
4とで定まる比により線形増幅器のゲインを決定
するものである。また抵抗72〜78は抵抗78
を介して与えられる直流電圧を分圧して線形増幅
器50の出力電圧と共に比較器66の反転入力に
与え、これにより線形増幅器の出力電圧が零のと
きも比較器の反転入力にわずかな所定の補正用分
圧電圧を与えてサイリスタの通電を保証するもの
である。また、ダイオード88はパルストランス
82の逆起電力を吸収するものである。コンデン
サ56、ダイオード60、スイツチ62、直流電
源64は電動機を起動する際にサイリスタが急に
大きい通電位相で導通されるのを防ぐための回路
である。
以下、第1図の回路の動作を説明する。
先ず電動機4の逆起電力の検出方法について述
べる。パルストランス82からの出力パルスによ
りサイリスタ10,12が通電すると、交流電源
2の出力電流は図中に実線矢印で示すように、例
えば正の半サイクルにおいてはメインスイツチ
3、サイリスタ12、電動機4、ダイオード2
0,14を介して流れ、負の半サイクルにおいて
はサイリスタ10、電動機4、ダイオード20,
16、そしてメインスイツチ3を介して流れる
が、ダイオード20,37があるため抵抗38,
40には流れない。従つて電動機には第2図イに
示す全波整流電流が供給されることになる。サイ
リスタの通電により電動機が回転するとその端子
間には逆起電力が発生し、この逆起電力により発
生する電流が点線矢印で示すように、電動機の一
端から抵抗18、ダイオード37、抵抗38,4
0を介して電動機の他端へと流れる。
従つて電動機4の端子間電圧は位相制御された
とき第2図ロに示すように、サイリスタ10,1
2が遮断している期間(t1〜t2)では逆起電力の
みが現われ、サイリスタが通電している期間(t2
〜t3)では交流電源電圧が現われるが、このうち
の交流電源電圧分はダイオード20,37によつ
て阻止されるため抵抗40の端子間には逆起電力
のみが第2図ハに示すように現われ、従つて逆起
電力が抵抗40により検出されることとなる。
抵抗40の端子間端圧は抵抗44を介して線形
増幅器50の入力50bに印加される。一方、入
力50aには直流電源電圧+Vccを抵抗48及び
可変抵抗46で設定された速度設定電圧Vsが抵
抗42を介して印加される。従つて増幅器50の
出力電圧は速度設定電圧にほぼ比例した電圧にな
ると共に、抵抗40で検出された逆起電力に依存
して逆起電力が小さい程低く、また大きい程高い
値に変動する。即ち、増幅器50は入力50aに
印加される速度設定電圧Vsに対する入力50b
に印加される逆起電力(電動機検出速度を示す)
の差を増幅して速度誤差を示す信号として出力す
るものである。尚、可変抵抗46で設定された速
度設定用電圧Vsはその値が高い程電動機の高速
回転を指示するものである。また増幅器50の入
力50aと出力の間に並列に接続された抵抗54
とコンデンサ56は増幅器の入力が急激に変化し
た場合に出力の変動を緩やかにするもので、従つ
て電動機の乱調を防ぐことができる。増幅器の出
力電圧は抵抗74を介して与えられる補正用電圧
V0と重畳されて速度指示電圧として比較器66
の反転入力に与えられ、端子70から抵抗68を
介して非反転入力に与えられる鋸歯状波電圧(第
3図ロ)と比較される。この鋸歯状波電圧の位相
は交流電源2の出力電圧(第3図イ)の各半サイ
クルと同期しているものである。また、増幅器5
0の出力電圧と補正用電圧との和である速度指示
電圧をVaとすると、Vaは可変抵抗46の値を変
えることによりV0から鋸歯状波電圧の最大値Vn
まで変化する。今、可変抵抗46で決定された
V0よりやや大きい速度指示電圧をVa1とすると、
比較器66は鋸歯状波電圧の値が速度指示電圧
Va1に達すると(第3図ハ)、その時(時刻t1)に
第3図ニに示す矩形波信号を出力し、SBS素子8
0は抵抗84、コンデンサ86の作用によつて時
刻t1よりわずかに遅れた時刻t1′にパルストランス
82の一次巻線に第3図ホに示す鋭いパルス状の
電流を流す。従つて二次巻線にパルス信号が誘起
されてダイオード30,34及び抵抗32,36
を介してサイリスタ10,12の各ゲートにトリ
ガ信号として印加され各サイリスタを通電する
(第3図ヘ)。従つてメインスイツチ3が投入され
ていればサイリスタは速度指示電圧Va1で定まる
大きい導通角で通電されて電動機を高速運転する
こととなる。
次に可変抵抗46の値を減少して速度指示電圧
の値を大きくしてVa2とすると、比較器からの出
力矩形波に応答してSBS素子80は時刻t2、即ち
対応する電源電圧の半サイクルの遅い位相でパル
ス信号を出力し、従つて各サイリスタは小さい導
通角で通電し電動機を低速運転させることとな
る。
このように、可変抵抗46の値を変えることに
より速度指示電圧Vaを最小値V0から最大値Vn
で連続的に変化してサイリスタの導通角を0度か
らほぼ180度まで変化させて電動機の速度を低速
から高速まで連続的に制御できるものである。
尚、増幅器50の出力電圧が零のときも比較器6
6の反転入力にわずかな補正用電圧V0が印加さ
れるようになつているのは、サイリスタは位相が
0度(導通角180度)でゲートパルスを与えても
導通せずある所定の位相まで遅らせてゲートパル
スを与えると通電開始されるため、補正用電圧
V0をその通電開始位相に対応させて増幅器50
の出力電圧が零の場合でも導通角を180度まで進
ませないように作用させることによりサイリスタ
の通電を確実にするためである。
このようにして抵抗46で決定された速度設定
電圧Vsにより定まる速度で電動機が運転されて
いるとき、負荷の変動等により電動機の回転速度
が変動した場合について述べる。今、負荷が増加
して回転速度が減少したとすると、電動機の逆起
電力は減少し抵抗40の端子間電圧が減少するた
め増幅器50の出力電圧は減少し速度指示電圧
Vaも減少する。従つてサイリスタの通電位相は
進み、電動機の回転速度を上昇して速度設定電圧
Vsにより定まる速度に維持することとなる。ま
た負荷が減少して回転速度が増加すると、逆起電
力が増加するため増幅器50の出力電圧は増加
し、速度指示電圧Vaも増加する。従つてサイリ
スタの通電位相は遅れ、電動機の回転速度を減少
して元の回転速度に保持する。
従つて、負荷や電源電圧の変動等によつて電動
機の回転速度が変動してもそれを逆起電力により
検出して負帰還制御することにより、回転速度を
常に速度設定電圧Vsにより定まる速度に安定に
維持できるものである。しかも、本発明において
は電動機の速度を示す信号として回転発電機の出
力信号を用いるものでは無く、電動機の回転起電
力を用いそれを簡単な構成で検出しているもので
あり、構成の簡単な安価な速度制御装置が提供で
きる。
次に電動機の起動・停止について説明する。
今、直流電源64から、停止を指示する所定値の
電流をスイツチ62を閉成して抵抗72を介して
比較器66の反転入力に印加すると、反転入力電
圧が非反転入力電圧の最大値以上となるため比較
器は出力せず、電動機は駆動されない。起動を指
示するスイツチ62が開放され電流値零の信号が
与えられると、比較器の反転入力の電圧は速度指
示電圧Vaのみが与えられ非反転入力電圧の最大
値未満となり、電動機は起動されて抵抗46で定
まる設定速度で駆動される。ところで電動機の起
動時において、電動機の回転数が目的の設定回転
数に達するまでは、抵抗46で定まる速度設定電
圧Vsに比較して非反転入力50aに入力する電
圧が小さいため、増幅器50の出力電圧は小さく
速度指示電圧Vaも小さいため、サイリスタが極
めて早い位相で通電され電動機に大きい電流が流
れ急激に駆動される恐れがある。このようなこと
を防止するため抵抗54、コンデンサ56、ダイ
オード60から成る回路が付加されている。次に
この回路の作用を説明する。
先ず電動機の停止状態において、起動スイツチ
62を閉成し直流電源64から抵抗72を介して
比較器66の反転入力に非反転入力に与えられる
鋸歯状波電圧の最大値Vnを越える電圧を加えて
おくと、比較器66の出力が得られない為サイリ
スタ10,12は、非導通を保ち電動機は停止状
態を続ける。このときコンデンサ56は、直流電
源64により充電されている。
こゝで起動スイツチ62を開放すると比較器6
6の反転入力の電位は、抵抗76によつて与えら
れる電圧V0まで低下することになるがコンデン
サ56の充電々荷は抵抗74,76,46,4
4,54を介して徐々に放電されるため、速度指
示電圧Vaは最大値Vnから徐々に減少し始めてサ
イリスタは小さい導通角で通電を開始する。従つ
て、電動機はゆつくりと起動され所定の回転数ま
で上昇する。こうして電動機の突入回転が防止さ
れる。
またダイオード60はコンデンサ56の充電電
荷が抵抗58,52を通して放電を早めることを
防止するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による直流電動機の速度制御装
置の典型的実施例の回路図、第2図及び第3図は
第1図の装置の動作を説明するための各部の信号
波形を示すタイムチヤートである。 符号の説明、2……交流電源、3……メインス
イツチ、4……直流電動機、50……線形増幅
器、66……比較器、80……SBS素子、82…
…パルストランス、90……直流電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源からメインスイツチと制御電極付半
    導体手段を介して直流電動機に電動機電流を供給
    する主電導機回路と、 前記電動機の逆起電力を検出する逆起電力検出
    手段であつて、前記電動機に並列に接続された第
    1抵抗と、前記主電動機回路の中で該第1抵抗の
    一端と前記電動機の間に電動機電流に対して順方
    向に接続された第1ダイオードと、該第1ダイオ
    ードに並列に接続された第2ダイオードと第2抵
    抗の直列体とを有し、該第2ダイオードのアノー
    ドは前記第1ダイオードのカソードに接続され、
    前記第2抵抗の両端に逆起電力電圧を発生する逆
    起電力検出手段と、 前記電動機の速度設定用可変電圧を発生する手
    段と、 前記逆起電力検出手段により検出された逆起電
    力電圧と前記速度設定用可変電圧とを入力し該二
    入力の差に対応した電圧を増幅して速度指示電圧
    として出力する線形増幅器と、前記交流電源の出
    力電圧の各半サイクルと位相が同期した鋸歯状波
    電圧と前記速度指示電圧とを入力し、該鋸歯状波
    電圧が前記速度指示電圧に達するとパルス信号を
    出力する比較器と、 前記線形増幅器の入出力間に接続されたコンデ
    ンサと、前記増幅器の出力と前記コンデンサ間に
    順方向に接続されたダイオードと、前記ダイオー
    ドのカソードに開閉スイツチを介して接続された
    直流電源とを有し、前記スイツチを閉成すること
    により前記コンデンサは充電されその充電電圧が
    前記速度指示電圧に重畳されて前記比較器に印加
    されて前記鋸歯状波電圧を超える値とし、また、
    前記スイツチを開放することにより前記コンデン
    サの充電電荷は放電され前記速度指示電圧に重畳
    された充電電圧が徐々に減少して前記速度指示電
    圧を減少させる電動機の急激な起動防止回路と、 前記比較器の出力に一次巻線が接続されると共
    に二次巻線が前記半導体手段のゲートに接続さ
    れ、前記比較器の出力パルスに応答して前記半導
    体手段をトリガするパルストランスとを備え、前
    記線形増幅器は前記逆起電力が増加すると前記速
    度指示電圧を増加して前記半導体手段の通電位相
    を遅らせ、前記逆起電力が減少すると前記速度指
    示電圧を減少して前記半導体手段の通電位相を進
    めることにより前記電動機の回転速度を安定に制
    御することを特徴とする直流電動機の速度制御装
    置。
JP57099247A 1982-06-11 1982-06-11 直流電動機の速度制御装置 Granted JPS58218889A (ja)

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JP57099247A JPS58218889A (ja) 1982-06-11 1982-06-11 直流電動機の速度制御装置

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JPS58218889A JPS58218889A (ja) 1983-12-20
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5235091A (en) * 1975-09-11 1977-03-17 Katsumi Miyake Heating and supplying apparatus for fuel oil
JPS5662085A (en) * 1979-10-23 1981-05-27 Fuji Electric Co Ltd Controlling circuit for speed of motor

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JPS58218889A (ja) 1983-12-20

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