JPH0446079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は機械式無段変速機の変速比変更など
に使用される誘導電動機の制御装置に関する。

誘導電動機を自動制御系のサーボモータとして
用い、これを二相コンバータ駆動し、偏差入力の
大きさにより可変速し、又偏差入力の極性により
正逆転するようにしたものが知られている。第１
図は従来例の制御装置を示し、１は前記機械式無
段変速機の出力検出値とその目標設定値との差が
偏差入力として与えられる入力端子、２，３は正
転用及び逆転用の誤差増幅回路、４，５は正転用
及び逆転用の周波数・電圧発生回路、６，７は正
転用及び逆転用の駆動回路、８はサーボモータ
（誘導電動機）、９は電源（商用電源）端子であ
る。

被制御対象たとえば機械式無段変速機（図示せ
ず）の目標設定値と、被制御対象からの出力検出
値との差にしたがう電圧が偏差入力として入力端
子１に与えられ、その極性に応じ、たとえば正極
性の偏差入力は正転用の誤差増幅回路２に、又負
極性の偏差入力は逆転用の誤差増幅回路３に与え
られ、ここで増幅されて正転用の周波数・電圧発
生回路４又は逆転用の周波数・電圧発生回路５に
与えられる。

そして偏差入力に応じて、その偏差入力を小さ
くするようにサーボモータ８を駆動するのに必要
な駆動周波数及び入力電圧が決定される。これが
正転用駆動回路６又は逆転用駆動回路７に与えら
れる。これによりサーボモータ８は変速し、同時
に電源端子９から与えられる入力電圧が制御され
る。

このような構成によれば、サーボモータ８を正
逆いずれかの駆動方向を偏差入力の極性に応じて
制御でき、かつ駆動周波数及び入力電圧をも制御
できて便利であるが、偏差入力の正及び負のため
にそれぞれ誤差増幅回路、周波数・電圧発生回路
等を用意しなければならず、その構成が煩雑とな
る欠点がある。

この発明は、誘導電動機によつて制御される被
制御対象の出力検出値とその目標設定値との偏差
に対応する偏差入力に応じて、前記誘導電動機を
可変速し、並びに入力電圧を制御するにあたり、
その構成の簡易化をはかるとともに、前記誘導電
動機の正逆転制御をも簡単な回路構成で実現する
ことを目的とする。

第２図はこの発明の原理的な構成を示すもの
で、１１は前述のように被制御対象たとえば機械
式無段変速機の目標設定値に対応する基準電圧
と、被制御対象からの出力検出値に対応する検出
電圧との偏差が偏差入力ａとして与えられる入力
端子、１２は偏差入力ａの絶対値ｂを出力する絶
対値回路、１３は周波数・電圧発生回路で、偏差
入力ａの絶対値ｂに反比例するデユーテイ50％の
パルス幅をもち、かつ電源（商用電源）端子１４
から与えられる電源電圧と非同期で、90度の位相
差を有する二相のパルスｃ、及び絶対値ｂに比例
するパルス幅をもち、かつ誘導電動機（サーボモ
ータ）の電源電圧ｅと同期するパルスθ（（絶対値
パルス）を出力する。

パルスｃのパルス幅はサーボモータの駆動周波
数を決定するもので、偏差入力ａが小さくなる
程、パルス幅が長くなつて駆動周波数すなわちコ
ンバータ周波数が低くなる。パルスθのパルス幅
は、電源端子１４から与えられる電源電圧ｅの繰
返し通電時間を決定するもので、具体的には電源
電圧の各半波毎に導通されるサイリスタ（これは
駆動回路１５の構成要素となつている。）の導通
角を決定する。

駆動回路１５は、パルスｃ，θを入力とし、前
記のようにパルスｃの周波数によつて決定される
駆動周波数により、並びにパルスθによつて決定
される導通角によつて電圧ｅを制御したコンバー
タ電圧ｆを出力し、これによつてサーボモータ１
６が駆動される。

１７は正逆判別回路で、偏差入力ａの極性を判
別し、たとえば偏差入力ａが正極性のとき有効、
負極性のとき無効の出力ｄを出す。出力ｄは駆動
回路１５に入力される。そして出力ｄが有効のと
きは、駆動回路１５はサーボモータ１６を正転方
向に駆動するように、又出力ｄが無効のときは駆
動回路１５はサーボモータ１６を逆転方向に駆動
するように選択される。

具体的にはサーボモータ１６を二相誘導電動機
としたとき、パルスｃは位相差を90度とする二相
パルスとされるが、出力ｄが有効のときは、二相
パルスのうちのいずれか一方のパルスを反転する
ようにしておけばよい。このようにすれば両パル
スの進遅関係が反転するので、サーボモータは反
転するようになる。

上記の構成において、パルスｃが有効であると
きは、電源電圧ｅの正の半波電圧をパルスθの有
効期間中だけ駆動回路１５から出力する。パルス
ｃが無効であるときは、電源電圧ｅの負の半波電
圧をパルスθの有効期間中だけ駆動回路１５から
出力する。駆動回路１５からのこれらの出力が前
記出力ｆである。

第３図は第２図の各構成部分における入出力信
号の波形を示す動作説明用のタイムチヤートであ
る。偏差入力ａが小さくなつていくと、絶対値回
路１２の出力ｂもこれにともなつて小さくなり、
したがつてパルスｃの周波数は低下するととも
に、パルスθのパルス幅も狭くなる。

パルスｃの周波数が低下すれば、出力ｆの周波
数も低くなり、したがつてコンバータ周波数も低
くなつて、サーボモータ１６は減速する。又パル
スθのパルス幅が狭くなることにつて、サーボモ
ータ１６の入力電圧すなわち出力ｆも低下する。

なお周波数を変更してサーボモータを可変速す
る場合には、過入力を防ぐために入力電圧を変更
して、周波数と入力電圧とを常にほぼ一定比とす
ることが要求されるので、上述のようにパルスθ
の幅を変更して入力電圧を増減させているのであ
る。

前記のように偏差入力ａの極性にしたがつてサ
ーボモータ１６の回転方向を決定するのである
が、この極性は正逆判別回路１７によつて判別さ
れ、このときの出力ｄによつてパルスｃの位相が
90度（二相誘導電動機の場合）だけ進み又は遅
れ、これによつて回転方向が決定される。

絶対値回路１２のオフセツトについては、絶対
値回路１２のゲインを高くして制御精度を向上さ
せれば、オフセツトを偏差入力ａに換算すると微
小なものとなる。

一方正逆判別回路１７が有する若干のヒステリ
シスについては、偏差入力ａがリツプルを含み、
特に整定状態では、リツプルにより正逆判別回路
１７の出力ｄがリツプルに応じて反転するため
に、サーボモータ１６が動的に停止する。したが
つて整定状態における若干のヒステリシスが出力
ｄに与える影響は微小なもので、サーボモータ１
６のトルクはリツプルにて左右される。

整定状態ではリツプルによる正逆判別回路１７
の出力ｄは、正回転と逆回転との場合、それぞれ
50％ずつとなり、サーボモータ１６は数Hzのコン
バータ周波数で交互に励磁され、停止状態とな
る。

第４図は、この発明を機械式無段変速機の可変
速用のパイロツトモータ（二相誘導電動機）を制
御するのに応用した場合のブロツク図、第６図は
その入出力信号の波形を示すタイムチヤートであ
る。

無段変速機２１の出力軸の回転速度は、交流回
転発電機２２によつて検出され、これからの出力
ｈは整流回路２３によつて整流電圧ｉとされる。
この整流電圧ｉは平滑回路２４により平滑され、
直流電圧ｊとなる。この直流電圧ｊは比較器２５
のひとつの入力となる。

比較器２５の他の入力として、速度設定器２６
によつて設定された回転速度にしたがう電圧ｇが
与えられ、両電圧ｊ，ｇの差の電圧が偏差入力ａ
となる。又この極性は正逆判別回路１７で判定さ
れる。以後の動作は第２図の場合と同じである。

なお第４図の例は、パイロツトモータ２７の回
転方向及び回転速度を制御するものであり、偏差
入力ａが零となるまでパイロツトモータ２７が回
転制御されるものである。

ここに使用するパイロツトモータ２７は前記の
ように二相誘導電動機を使用しており、したがつ
て周波数・電圧発生回路１３からは位相差を90度
とする二相パルスc₁，c₂を発生する。

二相パルスc₁，c₂のうちの一方のパルスc₁が有
効である場合には、電源電圧ｅの正極性の期間中
にパルスθを、またパルスc₁が無効である場合に
は、電源電圧ｅの負極性の期間中にパルスθを、
それぞれ切替手段によつて切り替えて出力する。
その出力は誘導電動機の一方の固定子巻線に接続
されている一方のサイリスタに導通パルスとして
与えられる。

また他方のパルスc₂と正逆判別回路１７の出力
ｄが同一論理であるとき、電源電圧ｅの負極性半
波の期間中にパルスθを、また異なる論理である
ときは、電源電圧ｅの正極性半波の期間中にパル
スθを、それぞれ切替手段によつて切り替え出力
する。その出力は誘導電動機の他方の固定子巻線
に接続されている他方のサイリスタに導通パルス
として与えられる。

前記のように各サイリスタに導通パルスが与え
られることによつて、各サイリスタから出力f₁，
f₂が出て、これが誘導電動機の各固定子巻線に与
えられて誘導電動機は回転する。

したがつて無段変速機２１の出力軸の回転速度
が速度設定器２６による設定速度より低いとき
は、無段変速機２１の回転速度が増加する方向
に、逆に設定速度より高いときは、無段変速機２
１の回転速度が減少する方向にパイロツトモータ
２７が回転する。

そして偏差入力ａにしたがつて発生したコンバ
ータ周波数により、偏差入力ａが小さくなるにし
たがつて低速回転していくようになる。

整定状態に到達したときは、第５図に示すよう
に偏差入力ａは平均的には零であるが、直流電圧
ｊに含まれるリツプルのため正負を繰返し、その
ため出力ｄはデユーテイ50％となり、パイロツト
モータ２７は正逆転を繰返し、動的には停止状態
となる。

第７図は第４図に示す駆動回路１５とパイロツ
トモータ２７との詳細な例を示す回路図、第８図
はそのタイムチヤートである。

第７図において、３１〜３３は排他的論理和回
路、３４，３５は論理積回路、３６は電源電圧ｅ
の正の半波期間中は無効となり、電源電圧ｅの負
の半波期間中は有効となる信号e′を出力する比較
回路、３７，３８はサイリスタ、３９，４０はパ
イロツトモータ２７の固定子巻線である。

比較回路３６からの出力e′は排他的論理和回路
３２，３３に入力される。又排他的論理和回路３
２には周波数・電圧発生回路１３の一方の二相パ
ルスc₁が入力され、出力e′と二相パルスc₁が異な
る論理の場合に有効となる出力ｑを出す。

論理積回路３４はパルスｑとパルスθを入力と
し、これからの出力ｓがサイリスタ３７にその導
通パルスとして与えられ、これらの出力f₁により
パイロツトモータ２７の一方固定子巻線３９を励
磁する。

一方排他的論理和回路３１は、周波数・電圧発
生回路１３の他方の二相パルスc₂と、正逆判別回
路１７の出力ｄを入力とし、出力ｐを出す。出力
ｐは排他的論理和回路３３の他方の入力とされ、
出力ｒを出す。

出力はパルスθとともに論理積回路３５に入力
される。そしてこれからの出力ｔがサイリスタ３
８にその導通パルスとして与えられ、これからの
出力f₂によりパイロツトモータ２７の他方の固定
子巻線４０を励磁する。

そして正逆判別回路１７の出力ｄの論理に基づ
き、出力f₂は出力f₁に対し、進遅のいずれかをと
る。

偏差入力ａが小さくなると、パルスθのパルス
幅は狭くなり、偏差入力ａが零となると、パルス
θのパルス幅も零となり、サイリスタ３７，３８
は非導通となる。これによつてパイロツトモータ
２７の励磁は断たれる。

以上詳述したようにこの発明によれば、偏差入
力の極性にしたがつてそれぞれ別個に誤差増幅回
路、周波数・電圧発生回路、駆動回路等を使用す
ることなく、誘導電動機を正逆転制御並びに偏差
入力を零とする方向に回転制御できるようにな
り、したがつて簡単な回路構成とすることができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すブロツク図、第２図はこ
の発明の実施例を示すブロツク図、第３図は第２
図の動作説明用のタイムチヤート、第４図はこの
発明の機械式無段変速機の可変速用のパイロツト
モータを制御するのに利用した場合のブロツク
図、第５図、第６図は第４図の動作説明用のタイ
ムチヤート、第７図は駆動回路と誘導電動機との
一例を示す回路図、第８図は第７図の動作説明用
のタイムチヤートである。 １１…入力端子、１２…絶対値回路、１３…周
波数・電圧発生回路、１５…駆動回路、１６，２
７…サーボモータ（誘導電動機）、１７…正逆判
別回路、３７，３８…サイリスタ、３９，４０…
固定子巻線、ｅ…電源電圧、c₁，c₂…二相パル
ス、θ…絶対値パルス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二相の誘導電動機によつて制御される被制御
   対象の目標設定値に対応する基準電圧と前記被制
   御対象の出力検出値に対応する検出電圧との偏差
   入力の絶対値を出力する絶対値回路と、 前記絶対値回路の出力を入力とし、前記絶対値
   に反比例するデユーテイ50％のパルス幅をもち、
   かつ90度の位相差を有する二相パルスと、前記絶
   対値に比例するパルス幅をもち、かつ前記誘導電
   動機の電源電圧と同期する絶対値パルスを出力す
   る周波数・電圧発生回路と、 前記偏差入力の極性を判別して出力を出す正逆
   判別回路と、 前記周波数・電圧発生回路からの二相パルス
   と、絶対値パルスおよび前記正逆判別回路からの
   出力とを入力とし、前記誘導電動機を駆動する駆
   動回路 とからなり、前記駆動回路は、 前記二相パルスのうちの一方のパルスが有効で
   あるときに前記誘導電動機の電源電圧の正の極性
   において前記絶対値パルスを、また前記一方のパ
   ルスが無効であるときに前記電源電圧の負の極性
   において前記絶対値パルスを、それぞれ切り替え
   て出力する第１の切替手段と、 前記二相パルスのうちの他方のパルスと前記正
   逆判別回路の出力が同一の論理であるとき、前記
   電源電圧の負の極性において前記絶対値パルス
   を、また異なる論理であるとき、前記電源電圧の
   正の極性において前記絶対値パルスを、それぞれ
   切り替えて出力する第２の切替手段と、 前記誘導電動機の各固定子巻線に直列に接続さ
   れてある第１および第２のサイリスタ とを備え、 前記第１および第２のサイリスタのうちの一方
   に前記第１の切替手段からの出力を、また他方に
   前記第２の切替手段からの出力を導通パルスとし
   て供給してなる 誘導電動機の制御装置。