JPS5910958Y2 - 無整流子電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は無整流子電動機においてサイリスタのゲート信
号生戊のもととなる、サイリスタ通電モードに同期した
ロジック出力を得る論理回路に関する。

無整流子電動機のサイリスタ・ゲート信号に対応する上
記ロジック出力は、回転子の位置を検出する位置検出器
からの位置信号、設定制御進み角γ０を始動時などの低
速時とその他中・高速時とで切替えるための速度判別信
号、設定制御進み角γ。

を１８０゜推移させ逆転、回生運転を可能とし４象限の
運転を行うべく電流基準の極性を判別しトルク方向を検
出するトルク方向判別信号、の３つの信号を組合せ論理
演算を行うことにより得るのであるが、この間の論理回
路はかなり複雑で部品点数も多くコストアップとなり信
頼性の点でも不安が残るのを、本考案は回路構或の簡素
化、素子数を減らすことにより解決しようとするもので
ある。

以下図面により本考案を従来例と対比しながら説明する
。

なお、図示する実施例は交流式について示すが直流式に
おいても同様である。

第１図は交流無整流子電動機の主回路図であり電動機本
体１と、該電動機１の電機子起磁力を切替えるための電
動機各相に相当する正側、負側のサイリスクグループＵ
Ｐ，ＶＰ，ＷＰ及びＵＮ，ＶＮ，ＷＮと、各グループ毎
に３相交流電源に相当の例えばＵＰグループであれば、
ＵＲＰ，ＵＳＰ，ＵＴＰの３つのサイリスタ、従って全
部で３×６の１８個のサイリスタから戒るサイクロコン
バータより構或される。

第２図はその制御回路図で本考案を適用する論理回路■
を表示するが、その他はγ制御系とα制御系よりなる典
型的な制御回路である。

即ち、位置信号Ｆ、始動時とその他速度でγ。

を切替えるための速度判別信号、γ。

を１８０゜推移させ４象限運転を行うべくトルク方向を
検出するトルク方向判別信号、の３つの信号を入力とし
、各運転モードに応じた位置信号を出力する位置信号変
換器２、上記速度判別信号を出力する速度判別回路３、
同じくトルク方向検出のトルク方向判別回路４のγ制御
系と、速度設定器５速度偏差を増幅、調整する速度調節
器ＰＩＮ ６、電流マイナーの電流調節器ＰＩＩ ７、
サイリスタドライバＴＤ８から或るα制御系から構或さ
れる。

本考案は上記位置信号変換器２及び該変換器２の出力と
サイリスタドライバＴＤ８のα信号とを合成しグループ
内での導通すべき電源同期サイリスタを決定するα，γ
。

合戒論理回路９の構或（論理回路Ｉ）を簡素化したもの
で、第３図、第４図示する従来例と、第５図、第６図に
示す本案実施例とを比較しながら構戒する。

また、第７図に実施例に係る各運転モードに相当の位置
信号変換出力Ｌｌ，Ｌ２，Ｌ３、第８図に同じく各運転
モードに対応するサイリスタゲート信号のロジック出力
ＵＰ・・・・・・ＷＮのタイムチャートを夫々示す。

即ち、γ０をＯ゜に切替え十分な始動トルクを得るため
の低，高速判別信号、γ。

を１８０゜推移させ４象限運転を行うべく正，逆トルク
判別信号、の各論理出力により位置信号Ｆの位相を変え
、一連の運転モードに対応する設定制御進み角γ。

を定めるのであるが、本考案は第５図に示すように低速
信号、正トルク信号更に位置信号Ｆ１の３つの信号のＮ
ＡＮＤをとり、また低速信号、逆トルク信号、反転位置
信号Ｆ１のＮＡＮＤ、高速信号、正トルク信号、反転位
置信号Ｆ２及び高速信号、逆トルク信号位置信号Ｆ３の
各ＮＡＮＤ、の演算を夫々ＮＡＮＤゲート１１，１２．
１３及び１４より行ない、その演算結果をインバータ１
５にて反転させ（ＡＮＤ演算を行ったことになる）、位
置信号Ｆ１に対応する位置変換信号Ｌ１、即ち、正転始
動時の上記Ｆ１と同位相のＬ１〔０゜〕（第７図示する
）、正転高速駆動のＦ１よリ６０゜進み位相のＬ ．
（６０゜〕、高速回生の反転位置信号Ｆ１より６０゜遅
れ位相のＬ ． ０２０゜〕低速回生の反転位置信号Ｆ
１と同位相のＬ．Ｃ１８０゜〕の各運転モードに相当す
るロジック出力を得る。

上記と同様４つのＮＡＮＤゲートと１つのインバータを
用い、位置信号Ｆ２に相当する位置変換信号Ｌ２、Ｆ３
に相当の位置変換信号Ｌ３を夫々得るのであるが、この
結果、第７図に示すように１８０゜幅、かつ夫々が１２
０゜の位相差を有する３つの矩形パルスＦ１，Ｆ２，Ｆ
３より或る位置信号と同位相の同じ＜１８０゜幅、１２
０゜の位相差を有する３つの矩形パルスより或る低速駆
動（γｏ−０゜）の位置変換信号Ｌ１〔０゜〕、Ｌ２〔
０゜〕、Ｌ３〔０゜〕、高速駆動（γ。

＝６０’）の位置信号よリ６０゜進み位相の同じく位相
変換信号Ｌ ． （６０゜〕、Ｌ２〔６０゜〕、Ｌ３〔
６０゜〕、高速回生（γｏ＝１２０゜）の反転位置信号
より６０゜遅れ位相のＬ １ ［１２０゜〕、Ｌ２〔１
２０゜〕、Ｌ３〔１２０゜〕及び低速回生（γ．＝１８
０゜）の反転位置信号と同位相のＬ ． ［１８０゜〕
、Ｌ２〔１８０〕、Ｌ３（１８０゜〕の各運転モードに
対した位置変換信号を得ることになる。

次に、この位置変換信号Ｌはその反転信号Ｌと組合せ論
理演算を行ない電動機１の各相正，負側サイリスクグル
ープＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ及びＷＮへゲートパ
ルスを分配する基準となるロジック出力を形或するので
あるが、その間の論理回路を第６図に、タイムチャート
を第８図に示す。

即ち、第６図に示すように、ＵＰグループサイリスタの
ロジック出力はＬ１，Ｌ３のＡＮＤ演算ＵＰ−Ｌ１・Ｌ
３、同シくｖＰクルーフ゜ハｖＰ＝Ｌ２・Ｌ１，ＷＰＬ
３” Ｌ２， ＵＮ ＝ Ｌ３” Ｌ １， ＶＮ ＝
Ｌ １” ＬＪｉ ヒＷＮ ＝Ｌ２・Ｌ３でＡＮＤ演
算を行ない、更に本実施例の場合交流式であるので、交
流電源位相と同期をとりながら制御遅れ角αを制御する
α信号と組合せ、第６図に示すＲＰ，ＳＰ，ＴＰ，ＲＮ
，ＳＮ及びＴＮのα信号の正側信号ＲＰ，ＳＰ，ＴＰを
正側サイリスクグループＵＰ，ＶＰ，ＷＰと組合せ、各
サイリスクグループ内で交流電源同期のサイリスクを選
び、また負側サイリスタグルーフ゜ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに
おいても同様に負側α信号ＲＮ，ＳＮ，ＴＮを組合せグ
ループ内で電源に同期したサイリスタを選んでいる。

第８図に各運転モードに応じたロジック出力を示すが、
図示するように、位置変換信号Ｌ１〔０゜〕，Ｌ２〔Ｏ
゜〕，Ｌ３〔０゜〕の３つの信号を先に記したＡＮＤ演
算、Ｌ１〔０゜〕・Ｌ３〔０゜〕，Ｌ２〔０゜〕・Ｌ１
〔０゜〕・・・・・・Ｌ２〔０゜〕・〔３〔０゜〕を行
ない、ＵＰ〔０゜：］，ＶＰ［’０゜〕・・・・・・Ｗ
Ｎ （０゜〕の設定制御進み角γ。

がＯ゜のロジック出力を得、同様にしてγ。

が６０゜のロジックＵＰ （６０゜），ＶＰ〔６０゜〕
・・・・・・ＷＮ （６０゜〕はＬ １（６０１， Ｌ
２ （６０〕， Ｌ ３Ｌ６０゜〕の位置変換信号を
組合せ、またγ。

が１２０゜のＵＰ〔１２０１はＬ（１２０１から、γ。

が１８０゜のＵＰ（１８０゜〕はＬ （１８０１から夫
々得ることができる。

このように、本考案は３人力ＮＡＮＤ素子４つと、１つ
のインバータの組合せから戊る位置信号Ｆ１に相当する
位置変換信号Ｌ１を得るための論理回路同じ＜Ｆ２，Ｆ
３に相当の位置変換信号Ｌ２，Ｌ３を得るべく４つの３
人力ＮＡＮＤ素子、１つのインバータから或る各論理回
路、から構威される位置信号変換器２と、交流式ならば
、上記位置変換信号Ｌとその反転信号Ｌの組合せにα信
号を加える、３つの３人力ＮＡＮＤ素子およびインバー
タから威る例えばサイリスクグループＵＰのＲ，Ｓ，Ｔ
相に該当する各サイリスタＵＲＰ，ＵＳＰ，ＵＴＰのゲ
ート信号を得る論理回路を６個組合せて構或されるα，
７０合戊論理回路９から構或される。

もちろん、直流式であればα信号を加える必要はなく、
電動機各相の正側、負側サイリスタＵＰ，ＶＰ・・・・
・・ＷＮのゲート信号を得るべく６つの２人力ＮＡＮＤ
素子とインバータでよい。

しかしながら、第３図、第４図に示す従来の位置信号変
換器、α・γ。

合威論理回路は、例えばサイリスクグループＵＰのゲー
トパルスに関しては、γ。

をＯ゜に設定するのに、低速、正トルクの各信号と位置
信号Ｆ１更に反転位置信号Ｆ３の４つの信号をＮＡＮＤ
ゲート１６、インバータ２０を介してロジック出力ＵＰ
〔０゜〕に変換し、更にこのＵＰ Ｃｏ゜〕の信号とα
信号ＲＰ，ＳＰ，ＴＰとのＡＮＤをとるのに２人力ＮＡ
ＮＤ素子２１，インバータ２２を使用している。

同様にγ。

を６０゜に設定する場合は高速正トルクの各信号と位置
信号Ｆ１、反転位置信号Ｆ２の夫々をＮＡＮＤゲート１
８、先のインバータ２０を介してＵＰ （６０゜〕のロ
ジック出力を、またγ。

を１２０゜，γ。を１８０゜に各設定する場合も、夫々
高速逆トルク、位置信号Ｆ２、反転位置信号Ｆ１の組合
せでのＡＮＤ演算（ＮＡＮＤゲート１９、インバータ２
０による）、低速、逆トルク、位置信号Ｆ３、反転位置
信号Ｆ１の組合せでＡＮＤ演算（ＮＡＮＤゲート１７、
インバータ２０による）を行うことによりＵＰ（１２０
゜）， ＵＰ（１８０１のロジック出力を得る。

即ち、サイリスクグループＵＰに関し各運転モードに応
じたロジック出力を得るためには、上記の１６．１８．
１９及び１７の４つの４人力ＮＡＮＤ素子と１つのイン
バータ２０を必要とし、これはＵＰからＷＮグループに
かけての６組分についても同様であり、４人力ＮＡＮＤ
素子は６倍の２４個、同じくインバータも６個必要とな
る。

また交流式のα・７０合戒論理回路は第４図示するよう
にＵＰ ，ＶＰ・・・・・・，ＷＮの各グループ毎に３
相交流Ｒ，Ｓ，Ｔに相当する３個のサイリスタがあり、
３×６の合計１８個のサイリスタにゲート信号を与える
ので先の２人力ＮＡＮＤ素子２１及びインバータ２２を
夫々１８個必要となる。

すなわち、位置信号変換器について第３図示する従来例
と第５図に示す本案実施例と比較すれば従来例が４人力
ＮＡＮＤ素子を２４個、インバータを６個要しているの
に対し本考案は３人力ＮＡＮＤ素子をｌ２個、インバー
タを３個必要とするだけであり、素子数は半分で済み、
また現在のＩＣ技術では１２人出力端子数を最大とする
ＩＣ素子に換算すると、従来のものは５つの入出力端子
を有する４人力ＮＡＮＤ素子の２つを１つのＩＣ素子と
してまとめることができ、ＩＣ素子の数は２４個の４人
力ＮＡＮＤ素子の半分である１２個、及び６つのインバ
ータをまとめ１つのＩＣ素子とした計１３個となるが、
本考案の場合３人力ＮＡＮＤ素子の３個を１２人出力端
子を持つ１つのＩＣパッケージとすることができるので
、１２個の３人力ＮＡＮＤ素子は４個のＩＣ素子となり
インバータのＩＣパッケージを加えた計５個のＩＣ素子
数となる。

またα・γ。

合或論理回路について言えば、従来例が第４図に示すよ
うに１８個の２人力ＮＡＮＤ素子、インバータから構威
されているので４個の２人力ＮＡＮＤ素子をまとめてワ
ンーパッケージのＩＣ素子、従って５個のＩＣパッケー
ジと、１８個のインバータを３個のＩＣパッケージにま
とめて、計８個のＩＣ素子となるが、本案の場合第６図
から明らかなように３人力ＮＡＮＤ素子とインバータの
夫々１８個のエレメントから構或されており、３個の３
人力ＮＡＮＤ素子が１つのＩＣ素子としてまとまるので
１８／３の６個のＩＣ素子、２人出力端子のインバータ
を６個まとめて１■Ｃ素子とし１８／６の３個のＩＣ素
子、の計９個のＩＣ素子となる。

以上、位置信号変換器、α・７０合或論理回路について
ＩＣ数、素子数の増減をまとめると、従来例はＩＣ数が
２１個、素子数は６６個、本案実施例はＩＣ数が１４個
、素子数は５１個であり、本考案は従来例に比べＩＣ個
数において６７％、素子数に関して７７％に減少したこ
とになる。

以上述べたように本考案はサイリスタのゲート信号を生
戊するための上記サイリスタの通電モードに同期したロ
ジック出力を得る論理回路を、ＩＣ個数、素子数を減ら
すことにより大幅に簡素化したもので、無整流子電動機
・制御装置のコストダウン、信頼性の向上に寄与すると
ころ極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は交流無整流子電動機の主回路図、制御
回路図、第３図、第４図は位置信号変換器、α・γ。 合戊論理回路の従来例、第５図、第６図は同じく位置信
号変換器、α・７０合或論理回路の本考案実施例、第７
図、第８図は上記実施例の位置信号変換器、α・７０合
或論理回路の動作を説明するためのタイムチャートを夫
々表わす。 ■・・・・・・論理回路、１・・・・・・電動機、２・
・・・・・位置信号変換器、９・・・・・・α・γ０合
或論理回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １８０゜幅かつ夫々が１２０゜の位相差を有する３つの
   矩形パルスよりなる位置信号，設定制御進み角γ。 を始動時等の低速時とその他速度との間で切替えるため
   の速度判別信号及び設定制御進み角γ。 を１８０゜推移させ逆転，回生等４象限運転を行うべく
   電流基準の極性を判別しトルク方向を検出するトルク方
   向判別信号、を入力とし、低速信号と正トルク信号，高
   速信号と正トルク信号，高速信号と逆トルク信号及び低
   速信号と逆トルク信号、の各ＡＮＤ演算信号と、位置信
   号及びその反転信号とのＡＮＤ演算を行い、低速駆動，
   高速駆動，高速回生及び低速回生、の各運転モードに対
   応する、上記位置信号に同期、位置信号より６０’進み
   位相，反転位置信号より６０’遅れ位相及び反転位置信
   号に同期、の１８０゜幅かつ夫々が１２０゜の位相差を
   有する３つの矩形パルスよりなる位置変換信号を得、交
   流方式の場合はこれら位置変換信号及びその反転信号と
   、交流電源位相と同期をとりながら制御遅れ角αを制御
   するα信号とを組合せ論理演算を行ないサイリスタゲー
   ト信号に対応する論理出力を、また直流方式であれば上
   記位置変換信号とその反転信号を論理演算し逆変換側サ
   イリスタゲート信号に対応する論理出力を、各得るよう
   にしたことを特徴とする無整流子電動機の制御装置。