JPS6031429Y2 - 直流電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は直流電動機のトルク方向を界磁電流の切換に
て行なう静止レオナード制御に係り、特に切換後の電流
の急峻な立ちあがりを防ぐようにした直流電動機の制御
装置に関する。

この種従来の直流電動機の制御装置について第１図のブ
ロック図を参照して説明する。

図において１０は速度基準で、この速度基準１ｏと、速
度発電機１１から得られる直流電動機１２の速度帰還信
号１３との偏差信号を積分動作する速度制御回路１４に
印加し、この速度制御回路１４の出力信号を電流基準切
換回路１５を介して電流比率制限回路１６に印加し、こ
の電流比率制限回路１６の出力を、アナログスイッチ１
７と電流制御回路を順次介して電圧制限回路１９に印加
する。

アナログスイッチ１７と電流制御回路１８との接続点に
速度制御回路１４からの積分量残留偏差を打ち消す放電
電圧を出すコンデンサ２９を接続し、このコンデンサ２
９に並列にアナログスイッチ３０を接続し、このアナロ
グスイッチ３０の閉成により放電を行い電機子の突入電
流をおさえている。

電圧制限回路１９は制御整流器２０の出力を電流制御回
路１８の出力に応じて制御する。

電動機１２の電流を電流検出器２１で検出し、アナログ
スイッチ１７を介して電流制御回路１８に電流帰還信号
として印加するとともに後述する正逆トルク切換ロジッ
ク回路（以下単にロジック回路と称す）２２に印加する
。

一方界磁巻線２３は制御整流器２４および制御整流器２
５のいずれか一方によって付勢され、これら制御整流器
２４．２５は界磁電流制御回路３５に界磁電流基準２６
と電流検出器２７からの電流帰還信号２８を印加する。

電流検出器２７の出力信号をロジック回路２２に印加し
、さらにロジック回路２２に速度制御回路１４の出力信
号を印加する。

しかしてこのロジック回路２２は電機子電流が零になっ
た条件で動作している制御整流器２４または２５を絞り
、界磁電流が零になった条件で動作している制御整流器
２４または２５のゲートをしゃ断し、所定の時間径小動
作側の制御整流器２４または２５を生かす指令を与える
とともに、アナログスイッチ１７および３０の開閉制御
を行う。

このように構成されたものにおいて、いまアナログスイ
ッチ１７が閉、３０が閉でまた制御整流器２４が動作し
、界磁巻線２３が正方向に励磁されている状態で、トル
クの方向を逆にする指令、すなわち速度基準１０を低下
させると電機子電流Ｉａは零となる。

この指令で制御整流器２４は絞られる。

次いでアナログスイッチ１７は開、３０は開となり、制
御整流器２０の位相はマイナス側に偏倚する。

さらに界磁電流が零の条件で制御整流器２４のゲートし
ゃ断が行なわれ、制御整流器２５のゲートしゃ断解除及
び絞りが解除され制御整流器２５が動作開始し、逆方向
の界磁電流が次第に増大していく。

そして界磁電流値が弱め界磁の一定値ＩｆＴに達した時
点、アナログスイッチ３０を閉路し、位相絞りを解除し
て再びアナログスイッチ１７を閉路して電機子側の制御
整流器２０を生かす。

ところでこのような構成のものにおいて、直流電動機１
２は整流の問題で電流の立ちあがり時間が制限される。

このため従来制御中は電流比率を制限することで、電流
の立ちあがりを押さえる電流比率制限回路１６が電流基
準切換回路１５とアナログスイッチ１７との間に挿入さ
れているが、界磁切換後の電流の急峻な立ちあがりを確
実に押えることはできない。

この理由として次の２つのことが考えられる。

すなわち第１の理由としては、界磁切換時間が長く、か
つ速度制御回路１４に入力された速度偏差が切換期間中
に積分され、速度制御回路１４が飽和するような値を有
している。

この積分された値は界磁切換指令に入る前の極性とは反
対であるが、前述の界磁切換方式では電機子電流は１方
向であり、電流基準切換回路１５により電流基準を切換
えているため、界磁切換径制御を生かしたときには、常
に位相進み方向の電圧がかかることになる。

従ってこのままでは電流の立ちあがりは急峻となる。

次に第２の理由として界磁切換により直流電動機１２の
逆起電力は十Ｅから−Ｅに変化し、切換後の最初の点弧
パルスの位相としては逆起電力−Ｅに対応した値すなわ
ち−Ｅより速度偏差の比例分に対応した電圧だけ進んだ
値になっていなければならない。

従って制御を生かす直前の最終段出力は直流電動機１２
の逆起電力−Ｅに対応した負の電圧になっていることが
望しく、この値が適正でないと電流が突入する可能性が
ある。

前述の第１の理由にもとづく問題点を解決するため、従
来界磁切換中に電流制御回路１８に最終段出力が絞られ
るような電圧をかけておけば、速度制御回路１４の積分
器のコンデンサは充電された進み方向の電圧を打消すこ
とになる。

アナログスイッチ３０を閉じ制御を生かす時に、コンデ
ンサ２９の放電電圧は速度制御回路１４からの逆極性の
電圧を打ち消すことになり、その偏差がコンデンサが放
電する間膜終段出力にかかり点弧位相としてはｌ気に進
むことはない。

しかしながら第１図の回路では、本質的に界磁切換後に
直流電動機の逆起電力より速度偏差の比例分に対応した
電圧だけ進んだ値が最終段出力にかかるわけではなく界
磁切換後の電流は案定しない。

前述の第２の理由にもとづく問題点を解決するため従来
電流制御回路１８に並列にアナログスイッチ３２を設け
、界磁切換中に直流電動機１２の逆起電力を入力として
、この電圧を電流制御回路１８を通して１対１に最終段
出力に伝えるいわゆる電圧メモリ式がとられている。

この考案はこのような事情にかんがみてなされたもので
、界磁切換中に、積分動作する速度制御回路の入出力を
短絡し、切換直後の積分量における残留偏差量を確実に
零にすることにより、電流の立ちあがりを安定した状態
にできる直流電動機の制御装置を提供することを目的と
する。

以下この考案の一実施例について第２図のブロック図を
参照して説明する。

ここでは第１図と異る部分についてのみ説明する。

すなわちこの考案は界磁切換中に速度制御回路１４′を
短絡するアナログスイッチ３３を設けるとともに従来速
度制御回路１４の出力が兼ねていた正逆トルク切換信号
を別の正逆トルク切換検出回路３４によって検出された
速度偏差信号が担うようにしである。

前記速度制御回路１４′は第３図のように速度制御増幅
器１４’−１に並列に、抵抗１４’−２とコンデンサ１
４’−３との直列回路が接続され、速度制御増幅器１４
’−１の２つの入力端子にはそれぞれ抵抗１４’−４，
１４’−５を介して速度基準信号１０および速度帰還信
号１３が入力される。

速度基準信号１０がプラスで正転指令となり、また速度
帰還信号１３がマイナスで正転指令となり、この指令に
より電流基準切換回路１５が動作する。

なお図中３３は前述したアナログスイッチである。

前記正逆トルク切換検出回路３４は第４図のようにイン
バータ３４−１に並列にダイオード３４−２が接続され
、この２つの入力端子にはそれぞれ抵抗３４−３．３４
−４を介して速度基準信号と速度帰還信号が入力される
。

速度基準信号がマイナスで正転指令となり、速度帰還信
号がプラスで正転指令となり、この指令はインバータ３
４−１により切換ロジック信号となり、この信号が１゛
のときは電動機１２には正トルクが働き、また切換ロジ
ック信号が“０９９のときは電動機１２には逆トルクが
働く。

このようにこの考案において速度制御回路１４の出力は
マイナー電流制御の電流基準だけとし、従来速度制御回
路１４の出力がかねていた正逆トルク切換信号を正逆ト
ルク切換検出回路３４によって検出された速度偏差信号
を担うようにしたのは次のような理由である。

すなわち正逆トルク切換信号としては通常正トルクから
逆トルクへ切換る場合、検出感度を鈍くしてやらねばな
らない。

これは速度がオバーシュートしたり、電動機１２の負荷
が軽い場合にすぐ界磁切換ができないようにする必要が
ある。

これを満足せるため、第５図のように構成された速度制
御回路における軍制用ボリューム３５をマイナス側に少
しシフトさせてやり（＋）０になったとき極性が切換わ
るようにしている。

このためたとえば正転加速から正転減速へ切換ったとき
の速度偏差が速度制御増幅器３６に入力されると、切換
ロジック信号（図示Ｂ点）がｌから０となって界磁は切
換られるが、このとき速度制御増幅器３６はアナログス
イッチ３３が閉じられるため、その出力は（−）０とな
り、速度制御増幅器３６の軍制がマイナス側にシフトさ
れているため、切換ロジック信号すなわちＢ点の信号は
Ｏから１に切り換わる。

このように相反する２つの機能を１つの速度制御回路で
動作させることはできないからである。

以上述べたこの考案によれば、速度制御回路の出力を次
段電流マイナー制御の電流基準だけとし、界磁切換中は
アナログスイッチ３３によって速度制御回路を短絡させ
るつまり界磁切換後の残留偏差量を０にしたので、界磁
切換後の電流の立ちあがりを安定におさえることができ
る。

第６図はこれを説明するためのタイムチャートであり、
（ａ）は速度基準、（ｂ）は電動機速度、（Ｃ）は電機
子電流、（ｄ）は界磁を示しており、これからも明らか
なごとく、界磁切換後の電機子電流の立ちあがりが安定
におさえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電動機の制御装置のブロック図、第
２図はこの考案による直流電動機の制御装置の一実施例
を示すブロック図、第３図は同実施例の速度制御回路の
具体的な回路図、第４図は同実施例の正逆トルク切換検
出回路、第５図は従来の速度制御回路の具体的回路図、
第６図はこの考案装置の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。 １０・・・・・・速度基準、１１・・・・・・速度発電
機、１２・・・・・・直流電動機、１３・・・・・・速
度帰還信号、１４′・・・・・・速度制御回路、１５・
・・・・・電流基準切換回路、１６・・・・・・電流比
率制限回路、１８・・・・・・電流制御回路、１９・・
・・・・電圧制限回路、２０，２４，２５・・・・・・
制御整流器、２２・・・・・・ロジック回路、２３・・
・・・・界磁巻線、２１，２７・・・・・・電流検出器
、１７，３０．３２，３３・・・・・・アナログスイッ
チ、３４・・・・・・正逆トルク切換検出回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トルク方向を界磁電流の方向の切換えによって行なうよ
   うにした静止レオナード装置において、速度基準と速度
   帰還信号との速度偏差信号に応じて次段にある電流マイ
   ナー制御回路の電流基準とする速度制御回路と、界磁切
   換中この速度制御回路を短絡して界磁切換後の残留偏差
   量を零にする第１の開閉要素と、前記速度偏差信号によ
   り正逆トルク切換指令を検出する正逆トルク切換検出回
   路と、トルク方向の切換時に電機子電流が零となった条
   件で動作状態にある界磁側の制御整流器の位相を絞り、
   かつ界磁電流が零となった条件で前記制御整流器のゲー
   トしゃ断を行うとともに不動作状態の界磁側の他の制御
   速流器を生かす指令を与える界磁制御回路と、界磁切換
   中に第２の開閉要素の動作により直流電動機の逆起電力
   を１対１の比で最終段出力として与えて界磁電流が弱め
   界磁の一定値に達した時点で電機子側の制御整流器を生
   かす電機子制御回路とからなる直流電動機の制御装置。