JPS5943918B2 - ３相交流誘導電動機用力率制御装置 - Google Patents
３相交流誘導電動機用力率制御装置Info
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- JPS5943918B2 JPS5943918B2 JP56015100A JP1510081A JPS5943918B2 JP S5943918 B2 JPS5943918 B2 JP S5943918B2 JP 56015100 A JP56015100 A JP 56015100A JP 1510081 A JP1510081 A JP 1510081A JP S5943918 B2 JPS5943918 B2 JP S5943918B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements 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
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1892—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks the arrangements being an integral part of the loads or of their control circuits
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/26—Power factor control [PFC]
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は３相交流誘導電動機の電力入力を負荷の関数と
して調整する制御装置に関するものである。
して調整する制御装置に関するものである。
本願人は、先に米国特許第４０５２６４８号明細書にお
いて、誘導電動機の実効電圧入力を負荷の関数として直
接変化させるようにした誘導電動機用電力低減装置を提
案した。
いて、誘導電動機の実効電圧入力を負荷の関数として直
接変化させるようにした誘導電動機用電力低減装置を提
案した。
この特許明細書には、斯る電動機の力率を負荷に応じて
直接変化させること、電動機の力率をその負荷が全負荷
から減少したときに電動機への実効電圧を減少させるこ
とにより最適レベルに維持することが示されている。こ
の特許明細書に記載されているように、電動機への電力
入力を、電動機が選択された力率で動作するよう指定す
ることにより負荷の関数として自動的に変化させること
ができる。この装置は特に間欠的に負荷される電動機の
場合及び／又は幹線電圧が変動する場合に電力消費を著
しく低減することに成功し、単相電動機に広く使用され
ている。本願人は、更に、この制御装置の３相電動機へ
の適用性について試験してみた。
直接変化させること、電動機の力率をその負荷が全負荷
から減少したときに電動機への実効電圧を減少させるこ
とにより最適レベルに維持することが示されている。こ
の特許明細書に記載されているように、電動機への電力
入力を、電動機が選択された力率で動作するよう指定す
ることにより負荷の関数として自動的に変化させること
ができる。この装置は特に間欠的に負荷される電動機の
場合及び／又は幹線電圧が変動する場合に電力消費を著
しく低減することに成功し、単相電動機に広く使用され
ている。本願人は、更に、この制御装置の３相電動機へ
の適用性について試験してみた。
その結果、゛Ｙ″゛接続、即ち共通基準電力端子を制御
に使用し得る３相電動機については良好な結果が得られ
た。しかし、デルタ巻き電動機のような多くの３相電動
機では、共通基準端子、即ち３相からの全ての電流が流
れる端子を使用することはできないことが確かめられた
。更に、電動機の３相の一相をサンプリングし、これか
ら力率制御信号を取り出すだけでは安定性に問題を生じ
て不満足であることも確かめられた。本発明の目的は、
特に全相に共通の端子を使用し得ない３相電動機に適応
し得ると共に電動機が不安定となる問題を克服した力率
制御装置を提供せんとするにある。
に使用し得る３相電動機については良好な結果が得られ
た。しかし、デルタ巻き電動機のような多くの３相電動
機では、共通基準端子、即ち３相からの全ての電流が流
れる端子を使用することはできないことが確かめられた
。更に、電動機の３相の一相をサンプリングし、これか
ら力率制御信号を取り出すだけでは安定性に問題を生じ
て不満足であることも確かめられた。本発明の目的は、
特に全相に共通の端子を使用し得ない３相電動機に適応
し得ると共に電動機が不安定となる問題を克服した力率
制御装置を提供せんとするにある。
本発明においては、３相誘導電動機の各相毎に力率即ち
位相検出器を用い、検出した値を加え合わせて合成信号
とし、この信号を制御の基本信号として用いる。
位相検出器を用い、検出した値を加え合わせて合成信号
とし、この信号を制御の基本信号として用いる。
この合成信号を、信号積分処理を含む調整処理した後に
、電動機に電力を供給する３個のサイリスタの各々のタ
ーンオン時間の制御に用いる。以下、図面につき本発明
の好適例を説明する。
、電動機に電力を供給する３個のサイリスタの各々のタ
ーンオン時間の制御に用いる。以下、図面につき本発明
の好適例を説明する。
第１図において、３相誘導電動機１０は２２０ボルト又
は４４０ボルト、６０サイクルの交流を端子Ａ，Ｂ及び
Ｃに供給する３相電力線からサイリスタ又はＳＣＲｌ２
，ｌ４及び１６を通して給電される。斯る３相交流の１
相を第３図の電圧波形図Ａに示す。ＳＣＲは一方向にの
み導通するものであるから、各ＳＣＲの両端間にこれと
逆極性にダイオード１８を接続する。電動機１０の入力
端子と直列に接続された抵抗２０，２２及び２４でシヤ
ントされた電流サンプリング変成器２６，２８及び３０
により電流をサンプリングする。変成器２６，２８及ひ
３０は図に示すように一次巻線をそれぞれ抵抗２０，２
２及び２４の両端間に接続すると共に、二次巻線の一方
の端子を接地し、二次巻線の他方の端子から各相の電流
信号出力（第３図の波形図Ｃに示す）を発生させる。端
子ＸはＡ相と、端子ＺはＣ相と、端子ＹはＢ相と関連す
る。３相入力の各相の電流一電圧位相差に逆比例する力
率信号を位相検出器３２，３４及び３６で別々に得る。
は４４０ボルト、６０サイクルの交流を端子Ａ，Ｂ及び
Ｃに供給する３相電力線からサイリスタ又はＳＣＲｌ２
，ｌ４及び１６を通して給電される。斯る３相交流の１
相を第３図の電圧波形図Ａに示す。ＳＣＲは一方向にの
み導通するものであるから、各ＳＣＲの両端間にこれと
逆極性にダイオード１８を接続する。電動機１０の入力
端子と直列に接続された抵抗２０，２２及び２４でシヤ
ントされた電流サンプリング変成器２６，２８及び３０
により電流をサンプリングする。変成器２６，２８及ひ
３０は図に示すように一次巻線をそれぞれ抵抗２０，２
２及び２４の両端間に接続すると共に、二次巻線の一方
の端子を接地し、二次巻線の他方の端子から各相の電流
信号出力（第３図の波形図Ｃに示す）を発生させる。端
子ＸはＡ相と、端子ＺはＣ相と、端子ＹはＢ相と関連す
る。３相入力の各相の電流一電圧位相差に逆比例する力
率信号を位相検出器３２，３４及び３６で別々に得る。
位相検出器３２は端子ＺからＣ相電流を表わす電流信号
サンプルを、変成器３８からＡ−Ｃ相電圧を表わす電圧
信号サンプルを受信して、端子４０に第１位相検出出力
信号を発生する。位相検出器３４は端子ＹからＢ相電流
を表わす電流信号サンプルを、変成器４２からＣ′−Ｂ
相電圧サンプルを受信して、出力端子４０に第２位相検
出出力信号を発生する。位相検出器３６は端子ＸからＡ
相電流信号サンプルを、変成器４４からＢ−Ａ相電圧信
号サンプルを受信して、出力端子４０に第３位相検出出
力信号を発生する。これら３つの位相検出器からの３つ
の出力信号（それぞれＰｌ，Ｐ２及びＰ３で示す）を第
３図の波形図Ｆ及びＧに示す。これら位相検出器は同一
であり、その一つを第２図に示す。
サンプルを、変成器３８からＡ−Ｃ相電圧を表わす電圧
信号サンプルを受信して、端子４０に第１位相検出出力
信号を発生する。位相検出器３４は端子ＹからＢ相電流
を表わす電流信号サンプルを、変成器４２からＣ′−Ｂ
相電圧サンプルを受信して、出力端子４０に第２位相検
出出力信号を発生する。位相検出器３６は端子ＸからＡ
相電流信号サンプルを、変成器４４からＢ−Ａ相電圧信
号サンプルを受信して、出力端子４０に第３位相検出出
力信号を発生する。これら３つの位相検出器からの３つ
の出力信号（それぞれＰｌ，Ｐ２及びＰ３で示す）を第
３図の波形図Ｆ及びＧに示す。これら位相検出器は同一
であり、その一つを第２図に示す。
この位相検出器は２つの慣例の方形波整形回路を具え、
一方は電圧方形波整形器５０で、これは抵抗５２を経て
入力電圧（第３図の波形Ａ）ＶＣ対応する方形波（第３
図の波形Ｂ）を発生する。他方は電流方形波整形器５６
で、これは抵抗５４を経て入力電流（第３図の波形Ｃ）
の負の半サイタルに対応する方形波（第３図の波形Ｄ）
を発生する。両波形整形回路の出力を抵抗５２及び５４
で合成する。ダイオード６０は各出力の正，の部分のみ
をこれら３つの位相検出器の出力端子に共通の端子４０
に通す。第３図の波形Ｅは１つの位相検出器の合成出力
を示し、ダイオード６０はこの波形の負の部分を除去す
る。位相検出処理において重要なことは、各位相検出器
がパルスを発生し（例えば検出器３２からＰ１、検出器
３４からＰ，及び検出器３６からＰ３）、このパルスが
電圧波形Ｂの前縁即ち立ち上り縁でターンオンされ、波
形Ｄの後縁でターンオフされることである。これがため
、パルスＰ１の幅（振幅は一定）は電流と電圧の位相角
の増大（従つて力率の減少）に従つて増大し、前記位相
角の減少（従つて力率の増大）に従つて減少する。図に
示すようにパルスＰ，が位相検出器３２の出力を表わす
ものとすると、位相検出器３４及び３６からの出力パル
スＰ２及びＰ３は波形図Ｆ及びＧに示すような相対時間
関係で発生する。
一方は電圧方形波整形器５０で、これは抵抗５２を経て
入力電圧（第３図の波形Ａ）ＶＣ対応する方形波（第３
図の波形Ｂ）を発生する。他方は電流方形波整形器５６
で、これは抵抗５４を経て入力電流（第３図の波形Ｃ）
の負の半サイタルに対応する方形波（第３図の波形Ｄ）
を発生する。両波形整形回路の出力を抵抗５２及び５４
で合成する。ダイオード６０は各出力の正，の部分のみ
をこれら３つの位相検出器の出力端子に共通の端子４０
に通す。第３図の波形Ｅは１つの位相検出器の合成出力
を示し、ダイオード６０はこの波形の負の部分を除去す
る。位相検出処理において重要なことは、各位相検出器
がパルスを発生し（例えば検出器３２からＰ１、検出器
３４からＰ，及び検出器３６からＰ３）、このパルスが
電圧波形Ｂの前縁即ち立ち上り縁でターンオンされ、波
形Ｄの後縁でターンオフされることである。これがため
、パルスＰ１の幅（振幅は一定）は電流と電圧の位相角
の増大（従つて力率の減少）に従つて増大し、前記位相
角の減少（従つて力率の増大）に従つて減少する。図に
示すようにパルスＰ，が位相検出器３２の出力を表わす
ものとすると、位相検出器３４及び３６からの出力パル
スＰ２及びＰ３は波形図Ｆ及びＧに示すような相対時間
関係で発生する。
これら出力は端子４０で合成されるので、この点の合成
信号は波形図Ｇに示すものとなる。この合成信号は基本
帰還制御信号となるもので、１８０Ｈ２の繰返し周波数
のパルス信号である。この点は、（３相の１相からの）
単相位相検出出力（半波検出又は全波検出を用いたかに
応じて６０Ｈ２又は１２０Ｈ２）を用いる従米回路と相
違するところである。本発明では次のステツプで、帰還
制御信号の調整処理を行ない、その直流特性をＳＣＲト
リガ回路と適合させる必要があると共に依然として２０
川程度までの周波数応答を有するようにする。
信号は波形図Ｇに示すものとなる。この合成信号は基本
帰還制御信号となるもので、１８０Ｈ２の繰返し周波数
のパルス信号である。この点は、（３相の１相からの）
単相位相検出出力（半波検出又は全波検出を用いたかに
応じて６０Ｈ２又は１２０Ｈ２）を用いる従米回路と相
違するところである。本発明では次のステツプで、帰還
制御信号の調整処理を行ない、その直流特性をＳＣＲト
リガ回路と適合させる必要があると共に依然として２０
川程度までの周波数応答を有するようにする。
制御信号を信号調整器又は積分回路６６の演算増幅器６
４の反転入力端子に、ポテンシヨメータ７０から抵抗６
８を経て供給される力率指定信号と一緒に供給する。ポ
テンシヨメータ７０は負にバイアスして、位相検出器の
出力端子に発生する正信号に対し減算信号を与えるよう
にする。信号調整は２つの回路、即ち演算増幅器６４の
出力端子と反転入力端子間に接続されたコンデンサ７２
から成る回路き、これら両端子間に接続されたコンデン
サ７４と抵抗７６の直列回路とから成る帰還回路で行な
われる。この帰還回路は基本的には積分回路又は遅相回
路である。初めに（０周波数において）抵抗７６（約１
５０００オーム）とコンデンサ７４（約５ＭＦＤ）の直
列回路が作用して遅相作用を始める。約２ＨｚＶＣおい
て、抵抗７６がコンデンサ７４より大きな作用を持ち始
めるので遅相作用は減少し始める。次いで約２０Ｈｚに
おいて、コンデンサ７２が作用し始めて再び強い遅相作
用を与える。得られる信号は、位相検出器の合成出力を
積分したものから指令信号を減じたものを表わす略々平
滑な信号となる。この信号は第４図に示すようにサンプ
ル信号波形Ｓ１及びＳ２で示す。この信号は平均信号値
に近似する略略平滑な定レベルを有する一方、電動機の
負荷の変化に依存する信号変化に応答する必要があり、
代表的に約２０Ｈ２までの信号応答を必要とする。これ
は図示の回路で達成される。本発明の制御装置は無負荷
状態の正規の運転中において電動機１０に低いＲＭＳ電
圧を供給するよう作用し、この電圧は電動機を始動する
には不十分であるため、電動機が動作速度に達するまで
負荷又は力率制御信号を無効にする手段を設ける。
４の反転入力端子に、ポテンシヨメータ７０から抵抗６
８を経て供給される力率指定信号と一緒に供給する。ポ
テンシヨメータ７０は負にバイアスして、位相検出器の
出力端子に発生する正信号に対し減算信号を与えるよう
にする。信号調整は２つの回路、即ち演算増幅器６４の
出力端子と反転入力端子間に接続されたコンデンサ７２
から成る回路き、これら両端子間に接続されたコンデン
サ７４と抵抗７６の直列回路とから成る帰還回路で行な
われる。この帰還回路は基本的には積分回路又は遅相回
路である。初めに（０周波数において）抵抗７６（約１
５０００オーム）とコンデンサ７４（約５ＭＦＤ）の直
列回路が作用して遅相作用を始める。約２ＨｚＶＣおい
て、抵抗７６がコンデンサ７４より大きな作用を持ち始
めるので遅相作用は減少し始める。次いで約２０Ｈｚに
おいて、コンデンサ７２が作用し始めて再び強い遅相作
用を与える。得られる信号は、位相検出器の合成出力を
積分したものから指令信号を減じたものを表わす略々平
滑な信号となる。この信号は第４図に示すようにサンプ
ル信号波形Ｓ１及びＳ２で示す。この信号は平均信号値
に近似する略略平滑な定レベルを有する一方、電動機の
負荷の変化に依存する信号変化に応答する必要があり、
代表的に約２０Ｈ２までの信号応答を必要とする。これ
は図示の回路で達成される。本発明の制御装置は無負荷
状態の正規の運転中において電動機１０に低いＲＭＳ電
圧を供給するよう作用し、この電圧は電動機を始動する
には不十分であるため、電動機が動作速度に達するまで
負荷又は力率制御信号を無効にする手段を設ける。
これは、演算増幅器６４の正（非反転）入力端子に接続
したコンデンサJモVと、この入力端子と大地との間に接
続した抵抗７８と、コンデンサJモV及び＋１５ボルト電
源と直列に接続した抵抗８０とから成る遅延回路により
達成される。電動機１０への電力供給及び第１図の回路
の全てのバイアス電圧を与えるバイアス電源（図示せず
）への門 電力供給の開始時において、抵抗７８及び８
０を流れる初期充電電流は数秒の間増幅器６４の負入力
端子に供給される最大入力より大きくなる。これがため
、電動機１０は、その入力電圧が上述の制御モードに従
つて低下する前に動作速度にまで９到達することができ
る。ＳＣＲトリガ信号は演算増幅器６４からの制御信号
（例えば第４図のＳ１及びＳ２）（！−傾斜波信号ｒ（
５の比較により得られる。
したコンデンサJモVと、この入力端子と大地との間に接
続した抵抗７８と、コンデンサJモV及び＋１５ボルト電
源と直列に接続した抵抗８０とから成る遅延回路により
達成される。電動機１０への電力供給及び第１図の回路
の全てのバイアス電圧を与えるバイアス電源（図示せず
）への門 電力供給の開始時において、抵抗７８及び８
０を流れる初期充電電流は数秒の間増幅器６４の負入力
端子に供給される最大入力より大きくなる。これがため
、電動機１０は、その入力電圧が上述の制御モードに従
つて低下する前に動作速度にまで９到達することができ
る。ＳＣＲトリガ信号は演算増幅器６４からの制御信号
（例えば第４図のＳ１及びＳ２）（！−傾斜波信号ｒ（
５の比較により得られる。
各相の傾斜波信号は変成器３８，４２及び４４からのＡ
−Ｃ，Ｃ一Ｂ及びＢ−Ａ相電圧にそれぞれ応答する慣例
の傾斜波発生器８４，８６及び８８の各々によつて発生
される。これら発生器の傾斜波出力は第４図の波形図Ａ
，Ｂ及びＣＶＣそれぞれ実線で示す。これら傾斜波信号
は演算増幅器６４からの制御信号と一緒に慣例の比較器
９０，９２及び９４にそれぞれ供給される。これら比較
器は制御信号のレベル（例えば第４図の破線Ｓ１ ）が
傾斜波信号の前縁と交差するときにパルス出力を発生す
る。これがため、制御信号Ｓ１に対しては第４図の波形
図Ｄ，Ｅ及びＦに示すような出力パルスが発生する。サ
イリスタのトリガを生ずるこれらパルスは１サイクル当
り１個であるから、本例は半波動作モードである。波形
図Ｄ，Ｅ及びＦに示すような比較的幅の狭いトリガパル
スはＳＣＲｌ２，ｌ４及び１６を比較的短時間ターンオ
ンし、従つて電動機１０に比較的低いＲＭＳ電圧を供給
する。この動作状態は、電動機の負荷が減少したときに
生ずる力率の低下（電流一電圧位相角の増大）を位相検
出器が検出することによりもたらされる。こうして演算
増幅器６４の出力信号は、ポテンシヨメータ７０のバイ
アス出力で与えられる指定力率と位相検出器の積分出力
とが平衡するＲＭＳ入力電圧を発生する値となる。ＳＣ
Ｒのターンオンの実際の制御は比較器の出力に応答して
高周波信号を通すゲート９６，９８及び１００により行
なわれる。
−Ｃ，Ｃ一Ｂ及びＢ−Ａ相電圧にそれぞれ応答する慣例
の傾斜波発生器８４，８６及び８８の各々によつて発生
される。これら発生器の傾斜波出力は第４図の波形図Ａ
，Ｂ及びＣＶＣそれぞれ実線で示す。これら傾斜波信号
は演算増幅器６４からの制御信号と一緒に慣例の比較器
９０，９２及び９４にそれぞれ供給される。これら比較
器は制御信号のレベル（例えば第４図の破線Ｓ１ ）が
傾斜波信号の前縁と交差するときにパルス出力を発生す
る。これがため、制御信号Ｓ１に対しては第４図の波形
図Ｄ，Ｅ及びＦに示すような出力パルスが発生する。サ
イリスタのトリガを生ずるこれらパルスは１サイクル当
り１個であるから、本例は半波動作モードである。波形
図Ｄ，Ｅ及びＦに示すような比較的幅の狭いトリガパル
スはＳＣＲｌ２，ｌ４及び１６を比較的短時間ターンオ
ンし、従つて電動機１０に比較的低いＲＭＳ電圧を供給
する。この動作状態は、電動機の負荷が減少したときに
生ずる力率の低下（電流一電圧位相角の増大）を位相検
出器が検出することによりもたらされる。こうして演算
増幅器６４の出力信号は、ポテンシヨメータ７０のバイ
アス出力で与えられる指定力率と位相検出器の積分出力
とが平衡するＲＭＳ入力電圧を発生する値となる。ＳＣ
Ｒのターンオンの実際の制御は比較器の出力に応答して
高周波信号を通すゲート９６，９８及び１００により行
なわれる。
これらゲートは電子スイツチで、発振器１０２からの高
周波信号（例えば１０ＫＨ２）をゲートして変成器１０
４，１０６及び１０８の一次巻線１０４，１０６及び，
１０８を介してＳＣＲに供給する。抵抗１１０及びダイ
オード１１２を各変成器の一次巻線両端間に直列に接続
して誘起電圧を使用半導体回路に対し安全なレベルに抑
える。変成器１０４，１０６及び１０８の二次巻線はダ
イオード１１４と直列，にＳＣＲｌ２，ｌ４及び１６の
ゲートとカソード間に接続する。ＳＣＲのターンオン期
間は比較器のパルス出力（波形図Ｄ−１）の持続時間に
なる。制御信号Ｓ２に対し発生されるパルスを示す波形
図Ｇ−１は波形図Ｄ−Ｆ（軽負荷又は無負荷の場・合を
示す）に対比して重負荷された電動機に適合するターン
オン期間を例示するものである。第５図は、ＳＣＲの代
りに双方向トライアツク２１０，２１１，２１２を用い
た本発明の変形例を示す。第１図のものと同一の素子は
同一の符号を付して示す。通例の如く抵抗２１３及びコ
ノｆンサ２１４を各トライヤングの電力端子間に直列に
接続してそれらの動作を安定化させる。トライアツクは
入力電力の正、負の両半サイクル中制御し得るため、全
波制御が必要で、このため傾斜波発生器１１６，１１８
及び１２０は図に記したように１２０Ｈ２＄装置とする
。同様に、位相検出器１２２，１２４及び１２６も全波
装置とし、これを第６図に示す。第６図において、各位
相検出器は２個の互に逆相の電圧方形波整形回路１２８
及び１３０と、２個の互に逆相の電流方形波整形回路１
３２及び１３４を具える。電圧方形波整形回路１２８と
電流方形波整形回路１３２の出力を抵抗１３６及び１３
８を経て加え合わせ、その和をダイオード１４０で整流
する。同様に、電圧方形波整形回路１３０及び電流方形
波整形回路１３８の出力を抵抗１３６及び１３８を経て
加え合わせ、その和をダイオード１４０で整流する。こ
れら整流出力は、第５図に示すように全ての位相検出器
が接続された共通端子１４２に現われる。これら出力は
各相につき各サイクル毎に２個発生し、第７図に示すよ
うに、６０サイクルの３相電流の１サイクルの期間、即
ち０．０１６７秒の期間中に６個の出力パルスが発生す
る。これがため、第１図の回路の場合の２倍の出力パル
スが得られる。この高周波数出力（第１図の回路の場合
は１８０Ｈ２であるのに対して本例では３６０Ｈ２）の
ために、本例の信号調整又は積分回路１５０の時定数特
性は第１図の信号調整器６６と相違させる。信号調整器
１５０は３つの演算増幅器１５１の出力端子と負（反転
）人力端子間に、コンデンサ１５２から成る帰還回路と
、抵抗１５６とコンデンサ１５４の直列回路から成る帰
還回路と、抵抗１５８及び１６０とその中間点及び大地
間に接続されたコンデンサ１６２とから成る帰還回路の
３つの帰還回路を設ける。コンデンサ１５２は０．１２
〜０．１８ＭＦＤ１代表的には０．１５ＭＦＤとする。
コンデンサ１５４は１８〜２２ＭＦＤ１代表的には２０
ＭＦＤとする。抵抗１５６は１０Ｋ〜５０Ｋオーム、代
表的には１２０００オームとする。抵抗１５８及び１６
０は１６Ｋ〜２０Ｋオーム、代表的には１８０００オー
ムの同一値とし、コンデンサ１６２は２〜４ＭＦＤ１代
表的には３ＭＦＤとする。動作においては、コンデンサ
１５２は方形波帰還制信号を平滑する低域通過フイルタ
を構成する。コンデンサ１６２及び１５４と抵抗１５６
，１５８及び１６０は閉ループ制御信号の安定化に必要
な進相一遅相一進相回路網を構成する。演算増幅器１５
１の出力は比較器９０，９２及び９４ＶＣ供給され、こ
れら比較器は各々の比較速度が１２０Ｈ２である以外は
第１図のものと同様に機能する。これら比較器の出力は
ゲート９６，９８及び１２０を制御して、電動機１０の
負荷によつて決まる各半サイクルの１部中（第１図の回
路では各サイクルにつき１度）高周波トリガ信号をトラ
イアツク２１０，２１１及び２１２に供給して上述した
ように力率を制御する。第１図の装置と第５図の装置の
他の相違点は電圧信号の入力結線にある。
周波信号（例えば１０ＫＨ２）をゲートして変成器１０
４，１０６及び１０８の一次巻線１０４，１０６及び，
１０８を介してＳＣＲに供給する。抵抗１１０及びダイ
オード１１２を各変成器の一次巻線両端間に直列に接続
して誘起電圧を使用半導体回路に対し安全なレベルに抑
える。変成器１０４，１０６及び１０８の二次巻線はダ
イオード１１４と直列，にＳＣＲｌ２，ｌ４及び１６の
ゲートとカソード間に接続する。ＳＣＲのターンオン期
間は比較器のパルス出力（波形図Ｄ−１）の持続時間に
なる。制御信号Ｓ２に対し発生されるパルスを示す波形
図Ｇ−１は波形図Ｄ−Ｆ（軽負荷又は無負荷の場・合を
示す）に対比して重負荷された電動機に適合するターン
オン期間を例示するものである。第５図は、ＳＣＲの代
りに双方向トライアツク２１０，２１１，２１２を用い
た本発明の変形例を示す。第１図のものと同一の素子は
同一の符号を付して示す。通例の如く抵抗２１３及びコ
ノｆンサ２１４を各トライヤングの電力端子間に直列に
接続してそれらの動作を安定化させる。トライアツクは
入力電力の正、負の両半サイクル中制御し得るため、全
波制御が必要で、このため傾斜波発生器１１６，１１８
及び１２０は図に記したように１２０Ｈ２＄装置とする
。同様に、位相検出器１２２，１２４及び１２６も全波
装置とし、これを第６図に示す。第６図において、各位
相検出器は２個の互に逆相の電圧方形波整形回路１２８
及び１３０と、２個の互に逆相の電流方形波整形回路１
３２及び１３４を具える。電圧方形波整形回路１２８と
電流方形波整形回路１３２の出力を抵抗１３６及び１３
８を経て加え合わせ、その和をダイオード１４０で整流
する。同様に、電圧方形波整形回路１３０及び電流方形
波整形回路１３８の出力を抵抗１３６及び１３８を経て
加え合わせ、その和をダイオード１４０で整流する。こ
れら整流出力は、第５図に示すように全ての位相検出器
が接続された共通端子１４２に現われる。これら出力は
各相につき各サイクル毎に２個発生し、第７図に示すよ
うに、６０サイクルの３相電流の１サイクルの期間、即
ち０．０１６７秒の期間中に６個の出力パルスが発生す
る。これがため、第１図の回路の場合の２倍の出力パル
スが得られる。この高周波数出力（第１図の回路の場合
は１８０Ｈ２であるのに対して本例では３６０Ｈ２）の
ために、本例の信号調整又は積分回路１５０の時定数特
性は第１図の信号調整器６６と相違させる。信号調整器
１５０は３つの演算増幅器１５１の出力端子と負（反転
）人力端子間に、コンデンサ１５２から成る帰還回路と
、抵抗１５６とコンデンサ１５４の直列回路から成る帰
還回路と、抵抗１５８及び１６０とその中間点及び大地
間に接続されたコンデンサ１６２とから成る帰還回路の
３つの帰還回路を設ける。コンデンサ１５２は０．１２
〜０．１８ＭＦＤ１代表的には０．１５ＭＦＤとする。
コンデンサ１５４は１８〜２２ＭＦＤ１代表的には２０
ＭＦＤとする。抵抗１５６は１０Ｋ〜５０Ｋオーム、代
表的には１２０００オームとする。抵抗１５８及び１６
０は１６Ｋ〜２０Ｋオーム、代表的には１８０００オー
ムの同一値とし、コンデンサ１６２は２〜４ＭＦＤ１代
表的には３ＭＦＤとする。動作においては、コンデンサ
１５２は方形波帰還制信号を平滑する低域通過フイルタ
を構成する。コンデンサ１６２及び１５４と抵抗１５６
，１５８及び１６０は閉ループ制御信号の安定化に必要
な進相一遅相一進相回路網を構成する。演算増幅器１５
１の出力は比較器９０，９２及び９４ＶＣ供給され、こ
れら比較器は各々の比較速度が１２０Ｈ２である以外は
第１図のものと同様に機能する。これら比較器の出力は
ゲート９６，９８及び１２０を制御して、電動機１０の
負荷によつて決まる各半サイクルの１部中（第１図の回
路では各サイクルにつき１度）高周波トリガ信号をトラ
イアツク２１０，２１１及び２１２に供給して上述した
ように力率を制御する。第１図の装置と第５図の装置の
他の相違点は電圧信号の入力結線にある。
即ち、第５図においては、位相検出器１２２へはＡ−Ｂ
相入力電圧を、位相検出器１２４へはＢ−Ｃ相入力電圧
を、位相検出器１２６へはＣ−Ａ相電圧を供給する。更
に、第５図の各位相検出器と傾斜波発生器への電圧入力
は電流を電圧に対し約４０波遅相する抵抗１３０，１３
２及びコンデンサ１３４から成るＲＣ回路で移相させる
。４００の遅相はトランアツクをターンオンするのに必
要なトリガパルスの最適遅延を与える。
相入力電圧を、位相検出器１２４へはＢ−Ｃ相入力電圧
を、位相検出器１２６へはＣ−Ａ相電圧を供給する。更
に、第５図の各位相検出器と傾斜波発生器への電圧入力
は電流を電圧に対し約４０波遅相する抵抗１３０，１３
２及びコンデンサ１３４から成るＲＣ回路で移相させる
。４００の遅相はトランアツクをターンオンするのに必
要なトリガパルスの最適遅延を与える。
以上説明した本発明の実施例は両例とも電動機１０に対
しなめらかな入力電流制御を与え、負荷及び／又は幹線
電圧変動の関数として入力電力の力率式の調整を電動機
の著しい不安定を生ずることなく達成することができる
。
しなめらかな入力電流制御を与え、負荷及び／又は幹線
電圧変動の関数として入力電力の力率式の調整を電動機
の著しい不安定を生ずることなく達成することができる
。
第１図は本発明の一実施例のプロツク回路図、第２図は
第１図の実施例に使用する位相検出器のプロツク構成図
、第３図は第２図に示す位相検出器の動作説明用波形図
、第４図は第１図の回路におけるトリガパルスの発生を
示す波形図、第５図は本発明の他の実施例のプロツク回
路図、第６図は第５図の実施例に使用する位相検出器の
プロツク構成図、第７図は第５図の回路に使用するトラ
イアツク形サイリスタのターンオンの周波数を示す信号
パルス例を示す図である。 １０・・・３相交流電動機、１２，１４，１６・・・Ｓ
ＣＲｌｌ８・・・ダイオード、２６，２８，３０・・・
電流サンプリング用変成器、３２，３４，３６・・・位
相検出器、３８，４０，４２・・・電圧サンプリング用
変成器、４０・・・共通出力端子、６６・・・積分回路
、７０・・・力率指定用ポテンシヨメータ、８４，８６
，８８・・・傾斜波発生器、９０，９２，９４・・・比
較器、９６，９８，１００・・・ゲート、１０２・・・
高周波発振器、１０４，１０６，１０８・・・トリガ用
変成器、１１６，１１８，１２０・・・傾斜波発生器、
１２２，１２４，１２６・・・位相検出器、１５０・・
・積分回路、２１０，２１２，２１４・・・双方向トラ
イアツク。
第１図の実施例に使用する位相検出器のプロツク構成図
、第３図は第２図に示す位相検出器の動作説明用波形図
、第４図は第１図の回路におけるトリガパルスの発生を
示す波形図、第５図は本発明の他の実施例のプロツク回
路図、第６図は第５図の実施例に使用する位相検出器の
プロツク構成図、第７図は第５図の回路に使用するトラ
イアツク形サイリスタのターンオンの周波数を示す信号
パルス例を示す図である。 １０・・・３相交流電動機、１２，１４，１６・・・Ｓ
ＣＲｌｌ８・・・ダイオード、２６，２８，３０・・・
電流サンプリング用変成器、３２，３４，３６・・・位
相検出器、３８，４０，４２・・・電圧サンプリング用
変成器、４０・・・共通出力端子、６６・・・積分回路
、７０・・・力率指定用ポテンシヨメータ、８４，８６
，８８・・・傾斜波発生器、９０，９２，９４・・・比
較器、９６，９８，１００・・・ゲート、１０２・・・
高周波発振器、１０４，１０６，１０８・・・トリガ用
変成器、１１６，１１８，１２０・・・傾斜波発生器、
１２２，１２４，１２６・・・位相検出器、１５０・・
・積分回路、２１０，２１２，２１４・・・双方向トラ
イアツク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 全ての相電流が流れる共通基準端子を持たない３相
交流誘導電動機用力率制御装置において、前記３相交流
誘導電動機の各相の電流及び電圧をサンプリングし、各
相の電流と電圧との位相差に比例する出力をそれぞれ発
生する第１、第２及び第３位相検出回路と、力率指定信
号を発生する装置と、 前記検出回路の３つの出力を合成し、和信号を取り出す
と共にこの和信号から前記力率指定信号を減算する加算
及び減算回路と、前記減算回路の出力を積分して制御信
号を発生する積分回路と、前記電動機の各相の入力と直
列に接続され、前記制御信号に応答してターンオン時間
を当該相の入力電力の各サイクル中電動機の負荷及び／
又は入力電圧変動の関数として変化する各別の信号応答
スイッチを含む制御回路とを具え、前記電動機に供給さ
れる電圧の大きさと負荷の大きさとの間の差の増加を前
記電動機への電力を減少させることにより補償して電動
機の効率を改善するようにしたことを特徴とする３相誘
導電動機用力率制御装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、各スイッチ
はＳＣＲにすると共に、各ＳＣＲの両端間にこれと逆極
性に整流器を接続し、各位相検出回路は電流及び電圧の
一方の半サイクルをサンプルするものとし、前記積分回
路は、周波数の増大につれて所定の遅相作用をなし、次
いで減少した遅相作用をなし、最后に増大した遅相作用
をなして電動機の安定度を高める回路を含むことを特徴
とする３相誘導電動機用力率制御装置。 ３ 特許請求の範囲２記載の装置において、前記制御回
路は各相毎に半波信号傾斜波発生器と比較器を含み、各
比較器は前記制御信号と前記傾斜波発生器からの信号に
応答して前記制御信号の振幅に逆比例して変化するゲー
ト信号を発生する回路を含み、前記制御回路は、更に、
各相毎に前記比較器からの前記ゲート信号に応答して高
周波信号をターンオン信号として前記ＳＣＲに供給する
高周波信号ゲート回路を含むことを特徴とする３相交流
誘導電動機用力率制御装置。 ４ 特許請求の範囲１記載の装置において、各スイッチ
はトライアツクとし、各位相検出回路は関連する相の交
流入力の両半サイクルをサンプルするものとし、前記積
分回路は、周波数の増大するにつれて所定の遅相作用を
なし、次いで減少した遅相作用をなし、最后に増大した
遅相作用をなして電動機の安定度を高める回路を含むこ
とを特徴とする３相誘導電動機用力率制御装置。 ５ 特許請求の範囲４記載の装置において、前記制御回
路は各相毎に全波信号傾斜波発生器と比較器を含み、各
比較器は前記制御信号及び前記関連する傾斜波発生器か
らの信号に応答して前記制御信号の逆関数として変化す
る幅を有するゲート信号を発生する回路を含み、前記制
御回路は、更に、各相毎に前記比較器からの前記ゲート
信号に応答して高周波信号をターンオン信号として前記
トライアツクに供給する高周波信号ゲート回路を含むこ
とを特徴とする３相交流誘導電動機用力率制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US19976580A | 1980-10-23 | 1980-10-23 | |
| US199765 | 1980-10-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5780292A JPS5780292A (en) | 1982-05-19 |
| JPS5943918B2 true JPS5943918B2 (ja) | 1984-10-25 |
Family
ID=22738932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56015100A Expired JPS5943918B2 (ja) | 1980-10-23 | 1981-02-05 | ３相交流誘導電動機用力率制御装置 |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0051903B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5943918B2 (ja) |
| KR (1) | KR840001015B1 (ja) |
| AT (1) | ATE9411T1 (ja) |
| AU (1) | AU528349B2 (ja) |
| CA (1) | CA1163316A (ja) |
| DE (1) | DE3165890D1 (ja) |
| DK (1) | DK26481A (ja) |
| ES (1) | ES498919A0 (ja) |
| HK (1) | HK4285A (ja) |
| IE (1) | IE50704B1 (ja) |
| IL (1) | IL62035A (ja) |
| IN (1) | IN152575B (ja) |
| MX (1) | MX149421A (ja) |
| NO (1) | NO156190C (ja) |
| NZ (1) | NZ196103A (ja) |
| PH (1) | PH21655A (ja) |
| SG (1) | SG81884G (ja) |
| ZA (1) | ZA81520B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN157249B (ja) * | 1980-09-26 | 1986-02-15 | Nat Res Dev | |
| US4404511A (en) * | 1980-10-23 | 1983-09-13 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Motor power factor controller with a reduced voltage starter |
| US4459528A (en) * | 1982-12-16 | 1984-07-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Phase detector for three-phase power factor controller |
| US4469998A (en) * | 1982-12-16 | 1984-09-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Three-phase power factor controller with induced emf sensing |
| US4595965A (en) * | 1983-12-19 | 1986-06-17 | Sundstrand Corporation | Apparatus and method for detecting a rotating rectifier fault |
| US4636702A (en) * | 1984-08-09 | 1987-01-13 | Louis W. Parker | Energy economizer controlled-current start and protection for induction motors |
| US9274149B2 (en) | 2012-04-16 | 2016-03-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Frequency phase detection three phase system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4052648A (en) * | 1976-07-19 | 1977-10-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Power factor control system for ac induction motors |
| US4207510A (en) * | 1978-01-16 | 1980-06-10 | Sri International | Control method and means for efficient operation of brushless d-c motors over a wide range of operating conditions |
| US4176307A (en) * | 1978-05-17 | 1979-11-27 | Parker Louis W | Energy economizing AC power control system |
-
1981
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- 1981-01-20 IE IE98/81A patent/IE50704B1/en unknown
- 1981-01-21 DK DK26481A patent/DK26481A/da not_active Application Discontinuation
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- 1981-01-22 EP EP81300295A patent/EP0051903B1/en not_active Expired
- 1981-01-22 AT AT81300295T patent/ATE9411T1/de not_active IP Right Cessation
- 1981-01-23 NZ NZ196103A patent/NZ196103A/en unknown
- 1981-01-26 ZA ZA00810520A patent/ZA81520B/xx unknown
- 1981-01-28 IN IN90/CAL/81A patent/IN152575B/en unknown
- 1981-01-29 ES ES498919A patent/ES498919A0/es active Granted
- 1981-02-01 IL IL62035A patent/IL62035A/xx unknown
- 1981-02-05 JP JP56015100A patent/JPS5943918B2/ja not_active Expired
- 1981-02-13 MX MX185976A patent/MX149421A/es unknown
- 1981-02-17 KR KR1019810000489A patent/KR840001015B1/ko not_active Expired
- 1981-02-19 CA CA000371299A patent/CA1163316A/en not_active Expired
- 1981-04-27 PH PH25559A patent/PH21655A/en unknown
-
1984
- 1984-11-14 SG SG818/84A patent/SG81884G/en unknown
-
1985
- 1985-01-17 HK HK42/85A patent/HK4285A/xx unknown
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| DE3165890D1 (en) | 1984-10-18 |
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| IE810098L (en) | 1982-04-23 |
| HK4285A (en) | 1985-01-25 |
| NZ196103A (en) | 1984-12-14 |
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| IE50704B1 (en) | 1986-06-25 |
| AU6654481A (en) | 1982-04-29 |
| ZA81520B (en) | 1982-03-31 |
| ATE9411T1 (de) | 1984-09-15 |
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| NO156190B (no) | 1987-04-27 |
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| ES498919A0 (es) | 1982-01-01 |
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| MX149421A (es) | 1983-11-03 |
| CA1163316A (en) | 1984-03-06 |
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