JPS5842718B2

JPS5842718B2 - 無整流子電動機の制御装置

Info

Publication number: JPS5842718B2
Application number: JP51035959A
Authority: JP
Inventors: 義兵衛尾花
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1983-09-21
Also published as: JPS52120319A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流式無整流子電動機の制御装置の改良に関す
る。

直流式無整流子電動機においては逆変換器を電動機の運
転周波数に応じて転流する必要がある。

この転流を行うには電動機の逆起電力を利用して行う自
然転流方式を採用されている。

し、かじ、自然転流方式は、始動時に電動機の逆起電力
が小さく転流をできず始動困難となる。

そのため、始動時には逆変換器の転流時点毎に順変換器
の直流出力電流を零に・し逆変換器の転流を行う、いわ
ゆる断続始動方式が提案され、ている。

この断続始動方式を第１図、第２図を用いて説明する。

第１図は断続始動方式を用いた無整流子電動機の制御装
置の構成図である。

第１図において、１は３相交流電源、２は交流を直流に
変換する順変換器、３は順変換器２の直流出力電流の脈
流を低減する直流リアクトル、４は直流を可変周波の交
流に変換する逆変換器、５は逆変換器４の出力側に接続
された同期電動機、６は電動機５の電機子と界磁の相対
位置を検出する分配器Ｊ、７は電動機５の回転数を検出
する回転発電機５８は直流電流を検出する直流変流器、
９は電流指令値と変流器８で検出した実際値との偏差に
応じた位相指令信号を出力し、電流の制御を行う電流制
御回路、１０は型溝制御回路９の偏差出力に応じて順変
換器２の点弧位相を制御し、その出力電圧を可変とする
パルス移相器、１１は直流電流の零点を検出し電流零信
号を出力すると共に回転電機７の速度信号が設定値にな
ると制御進み角ｒを切替えるγ切替信号を発生する始動
制御回路、１２は分配器６の位置信号に基づき逆変換器
４の点弧時期を決定すると共に、電流制御回路９に断続
指令パルスを加える論理回路、１３は逆変換器４に点弧
パルスを与えるゲート出力回路である。

かかる構成の動作は良く知られているので、詳細説明を
塙略し、従来行われている逆変換器の転流と電流断続の
位相関係を簡単に説明する。

始動時に出力トルクを最大にするため制御進み角γをγ
＝：＝Ｏ°とするカを第２図もγ＝Ｏ°として示してい
る。

Ｕ、Ｖ、Ｗは電動機５の相電圧、ＡｌＢ、Ｃは分配器
６の位置信号を示し、この位置信号の巾は電気角で１８
０°であり、それぞれ１２０゜の位相差を有する。

ＵＰ−ＷＰは逆変換器４の正側サイリスタＵＰ、ＶＰ、
ＷＰのゲート信号で、ＵＮ−ＷＮは負側サイリスタＵＰ
、ＶＮ、ＷＮのゲート信号を示す。

これらゲート信号の巾は電気角で１２０°であり、正負
側転流周期は電気角で６０°となる。

論理回路１２は断続指令パルスを逆変換器４のゲート信
号ＵＰ、ＶＰ・・・・・・ＷＮの立上り時に発生し、始
動制御回路１１の電流零信号により消失する。

しかして、断続指令パルスは電気角で６０°毎に発生す
る。

電流制御回路９は断続指令パルスにより位相指令信号番
図示のように変化させる。

しかして、パルス位相器１０′は順変換器２の点弧位相
を変えて直流出力電流を零にする。

直流電流が零になった後、逆変換器４は転流する。

そして、サイリスタのターンオフタイム以上の時間後に
断続指令パルスが消失する。

したがって、電動機電流ＩＵ〜Ｉｗは図示の如くなり、
電気角で６０°毎に零になる。

しかる後、時刻ｔ１になると電動機５の逆起電力が確立
し、その逆起電力により逆変換器４の転流が可能になる
。

すなわち、自然転流が行われる。自然転流になると制御
進み角γをγ〉Ｏとするが、図はγ＝６０°にて運転し
た場合を示している。

゛第２図より明らかなように、逆変換器４の転流は６０
°毎に行われ電流は連続して流れる。

なお、自然転流への切換えは電動機速度と設定速度（逆
起電力が確立する速度通常電動機定格速度の５〜１０％
程度）を始動制御回路１１で比較することにより行われ
る。

このように制御するのであるが、電流断続時には次のよ
うな問題点が存在する。

すなわちＪ電気角で６０°毎に断続しているため自然転
流するまでの断続回数が多くなる。

その、ため負荷電流の平均値が小さくなり加速トルクも
小さくなる。

つまり、断続指令パルスの時間巾ｔ。

はサイリスタのターンオフタイムおよび電流の減少時間
（直流リアクトルＤＣＬ等の値による決る）により決・
定され、゛電動機速度に無関係に常に一定である。

一方、断続周期Ｔは電動機速度が増加するにつれて小と
なり、ｔｏとＴとの比ｔ。

／Ｔは電動機速度が増加する゛につれて大となる。

したがって、・直流電流の平均値は断続回数が多くなる
と小となり電動機トルクも少なくなる。

また、直流電流の断続は順変換器の点弧位相、つまり電
源電圧位相に無関係に行われる。

そのため順変換器の入力電流が不平衡となり、電源トラ
ンスが直流偏磁を受ける。

この直流偏磁量は電流断続の回数が多いほど多くなる。

しかして、始動のために電源トランスの容量を大きくし
なければならず経済的に不利となる。

本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的と
するところは電流断続回数を減少させ、電動機の出力ト
ルクを大にすると共に電源トランスの直流偏磁量を減少
できる無整流子電動機の制御装置を提供することにある
。

本発明の特徴とするところは多相逆変換器の相数をｎと
するとき、低速時に多相逆変換器の一相の正側サイリス
タおよび異なる相の負側サイリスタが電気角で３６０’
／ｎだけ同一時期に導通し向一時期に転流するように点
弧制御を行い断続周期を長くするようにしたことにある
。

第３図は本発明による論理回路−例を示す構成国である
。

第３図において、Ａ、Ｂ、Ｃは第１図に示す分配器
６め位置信号であり、それぞれ電気角で１８００巾で１
２０°の位相差を有する。

Ｘは電流断続時に高レベルとなる断続指令信号であり、
Ｙは電流連続時に高レベルとなる連続指令信号である。

この信号Ｘ、Ｙの切替えは速度帰還信号と設定値との
比較により行う。

１４〜１６は反転回路、１７〜３１はアンド回路、３２
〜３７はオア回路である。

次に、その動作を第４図を参照して説明する。

位置信号Ａ、Ｂ、Ｃは反転回路１４〜１６により反
転され信号Ａ、百、鴬となる。

位置信号Ａ、ＢＣと反転信号Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれア
ンド回路１７〜２２に加え・られる。

そして、アンド回路１７によりＡとＢ（７）論理積であ
る信号Ｅを、アンド回路１８によりＢとＣの信号Ｆを、
また、アンド回路１９によ□すＣとＫの信号Ｇを得る。

これらの信号Ｅ、Ｆ、Ｇはアンド回路２３〜２５に導か
れる。

しかして、電流断続時にはオア回路３２〜３７より図示
の如き６個のゲート信号ＵＰ−ＷＰ、ＵＮ−ＷＮを発生
する。

電流断続時のゲート信号はＵＰと■ＮＪＶ□ＰとＷＮお
よびｗｐとＵＮは同時に発生し電気角で１２０°屯の信
号となる。

電流連続時は信号Ｅ、Ｆ、Ｇと共に加えＡとＣ，ＢとＡ
、ＣとＢをそれぞれアンド回路２０〜２２に加えた信
号Ｈ１■、Ｊを必要とする。

そして信号ＥＦ、Ｇ、Ｈ，Ｉ、Ｊと連続指令信号Ｙ
とによりアンド回路２６〜３１から図示の如き６個のゲ
ート信号を発生させる。

このゲート信号ＵＰ−ＷＮはオア回路３２〜３７を介し
て出力するが、ＵＰとＶＮ、ＶＰとＷＮおよびＷＰとＵ
Ｎは６０°位相差を有することになる。

なお、電流断続時にはアンド回路２３〜２５が出力を発
生し、電流連続時にアンド回路２６〜３１が出力を発生
するのは信号Ｘ、Ｙの関係から明らかである。

本発明においては論理回路１２が以上のように動作する
ので、逆変換器４のゲート信号は第５図に示す如く正側
、負側サイリスタの転流が同一時期に行われ、転流周期
は電気角で１２０°となる。

そして断続指令パルスも電気角で１２０°毎に発生する
。

この断続指令パルスによりパルス移相器１０への位相指
令信号を変え順変換器２の直流出力電流を零にする。

直流電流が零になった後に逆変換器が転流を行い、サイ
リスタターンオフタイム以上の時間後に電流が流れる。

したがって、電動機電流ＩＵ〜Ｉｗは図示の・如く電気
角で１２０°毎に零になる。

この動作領域を電流断続領域で示す。

時刻ｔ１になると電動機の逆起電力が確立し、その逆起
電力により逆変換器の転流が可能になる。

この電流連続領域になると逆変換器４のゲート信号とモ
ータ相電圧の位相関係および動作は従来の動作と同じく
なる。

この領域を電流連続領域で示す。

第６図は従来と本発明による速度と直流電流および断続
指令パルスの動作状態を示すものである。

第６図ａは従来を、ｂは本発明の場合を示す。

第６図より明らかなように、断続周期Ｔが従来より大に
なりｔｏ／Ｔが小となる。

しかして、直流電流の平均値が増加することになる。

この結果、電動機の出力トルク・が増大し加速時間を短
くできる。

また、電源側に設けられる電源変圧器の直流偏磁も断続
回数の減少により低減できる。

以上説明したように、本発明によれば断続回数を減少で
きるので出力トルクを増加でき、また電源トランスの直
流偏磁も低減できる。

また、電流断続時には制御系の応答性が連続的に比べ悪
くなり、それも断続回数が多い程悪くなるが、断続回数
の減少によって応答性の向上も図れる。

なお、以上の説明妊電流断続状態として始動時の場合に
ついて述べたが、低速度（定格速度の１０％程度）で断
続運転する場合にも同様にして行われるのは勿論である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は無整流子電動機の制御装置の構成図、第２図は
従来の動作を説明するための波形図、第３図は本発明に
よる論理回路の一例を示す構成図で、第４図はその動作
説明図、第５図は本発明による動作を説明する波形図、
第６図は本発明と従来の制御方法を示す波形図である。符号の説明、２・・・順変換器、３・・・直流リアクト
ル、４・・・逆変換器、５・・・周期電動機、６・・・
分配器、７・・・回転発電機、９・・・電流制御回路、
１０・・・パルス位相器、１１・・・始動制御回路、１
２・・・論理回路。

Claims

【特許請求の範囲】１交流を直流に変換する順変換器と、該順変換器の直
流出力を可変周波の交流に変換する多相逆変換器と、該
多相逆変換器の出力側に接続された同期電動機と、該同
期電動機の回転子位置を検出する分配器と、該分配器の
位置信号に基づき前記多相逆変換器にゲート信号を与え
る論理回路とを備り前記同期電動機の低速時には前記多
相逆変換器の転流時点毎に前記順変換器の直流出力電流
を零にする。ようにした無整流子電動機の制御装置において、前記多
相逆変換器の相数をｎとするとき、前記論理回路は前記
同期電動機の低速時において前記多相逆変換器の一相の
正側サイリスタおよび異なる相の負側サイリスタが電気
角で３６０°／ｎだけ同一時期に導通し同一時期に転流
するようにゲー十信号を与えることを特徴とする無整流
子電動機の制御装置。