JPS6130995A - 交流電動機の固体インバータと電源母線との間での無衝撃切換えのための制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 罠ｍ目Ｊ肩」」 この出願は１９８４年７月２日出願の米国特許出願第（
３２６９９９号、同第６２６９８２号及び同第６２７０
００号と関連を有する。

発　　明　　の　　背　　景 この発明は電源母線から直接的に電力を受取る状態から
固体（Ｓｏｌ！ｄ−３ｔａｊ（！　）インバータから電
力を受取る状態に交流電動機を切換えると共に、固体イ
ンバータから電力を受取る状態から電源母線から直接的
に電力を受取る状態に交ＦＱ電動はを切換える制御に関
する。

ガスタービンの静止形始動装置の様な成る用途では、可
変速度固体電力変換器の目的はディーゼル椴関の代りに
なることである。これがタービン／発電機を自立速度ま
で持って来て、この速度になった時にタービンを点弧し
、発電機を電力網と同期させにの電力網に切換えること
が出来る様な速度まで・呂める。固体電力費１９！器を
使う方式の利点は、１個の変換器を用いて、１台のター
ビンを始動し、その後曲のタービンの胎動に切換えるこ
とが出来ることである。

例えば可変速ファン及びポンプ駆動装置の様な他の用途
では、電力変換器を用いて可変速動作を）！：成りるが
、８速での持続的な運転の為に電動門を電源ｍＦＡに切
換えることが望ましいことがある。

こういう駆動装置は、電力変換器が故辞した場合、支援
装置が電動機を電源母線に切換えて、成る機械的スロッ
トル手段によってブ［」セスを制御りる様に設置１され
でいるという様４−ｒ手要な用途に使われる場合が多い
。この場合、電力変換器が故辞しテイルカら、切換えは
無Ｆｌｌｉ撃（１＋ｕｍｐ　ｌ　ａｓｓ　）に行なうこ
とが出来ず、電力変換器は回路外にＩｌｌされ、電動例
は電力線路に切換えられる。

無！ｉｉ撃の切換えは、電動機、インバータ又は電源母
線に望ましくない過渡電流を生じることのない切換えど
定義するう故障していない電力変換器の通常の１．ＩＪ
換えは、電動機の電圧と位相を電源母線と等しくし、そ
の後電動機を雷′ｉＱＰ、１線に対してメーク・ビフォ
・ブレーク（ｍａｋｅ−ｂｅｆｏｒｅ−ｂｒｅａｋ　）
式に切換えることによって、烈！Ｆ！ｉ！！！で行なわ
れる。

そこで残り４′分の問題１ま、やはり無衝撃で、電動機
を電源１１線から電力変換器に切換えることが出来る様
にづることである。

この発明の目的は、何れも変換器の点弧を制御する為に
位相固定ループ（ｏｈａｓｅ−１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ
　）を用いる電源側変換器及び負荷側変換器を持つ電動
線駆動装置で、余分のハードウェアを必要とけずに、電
動機を電力コンディショナから電源母線へ又１．Ｌ電源
から電力コンディショナへ無衝撃に切換える制御を提供
することである。

明　　の　　要　　約 この発明の１面では、電力コンディショナの電源側変換
器及び負荷側変換器が夫々の点弧を制御する為に各々位
相固定ループを用いている様な電力コンディショナから
給電されている交流電動機を電源母線に同ＩＩさせる方
法を提供する。この方法は、電源側ゆ換器のイウ相固定
ループをｉｎ　’ｔ）雷源母線雷圧と同１１ＪさＵ、負
荷側変換器の位相同定ループを電動機磁束と同期さゼる
工程を含む。次に、両位相固定ループの出力の間の位相
誤差を決定して増幅する。　’！′１幅した位相；τ（
差及０通石調整器の設定値を加粋する。速度調整器の設
定値は電源母線の周波数であり、この為ｉＩ度調整器が
インバータ周波数調整器になる。電源個用ｆ［を積分電
動様の圧と比較し、その差を磁束調整器に供給する。

この磁束調整器が磁束を変えて、この差を減少させる。

この後、交流電動機を電源ＥｆＪ線に切換える。

この発明の別の１面では、電源母線から給電されている
交流電動機を電力コンディショナに同期♂Ｕる方法を提
供する。電力フンディシ３すの電源側及び負荷側変換器
が夫々の変ＦＡ器の点弧を制御する為に各々位相固定ル
ープを使っている。この方法は、電動機がまだ電源母線
に結合されている間に、電）〕コンディショナの変換器
の制御可能なスイッチを点弧ぜずに、電力コンディショ
ナを電源母線に結合する工程を含む。速度調整器は不作
動にする。電源側変換器の位相固定ループを積分電源母
線電圧と同期させ、負荷側変換器の位相固定ループを電
動機磁束と同期さける。次に電動機電流を測定し、それ
を使って電源側及び負荷側変換器に対するトルク指令を
発生する。トルク指令に応答して、負荷側変換器の１ｌ
ｉｌＪ御可能なスイッチを点弧する。電源側変換器によ
って供給される電流が、トルク指令に応答して、電動改
に供給されているのと同じ値まで上向きの傾斜で増加さ
ゼられる。電力コンディショナによって供給される電流
を電動機の電流と比較する。電力ニー１ンデイシヨナに
よって供給される電流及び電動法の電流が同じになった
時、電源母線を電動（幾から切離す。

電）〕コンディショナの速度調整器及び磁束調整器が、
電源母線が切離されるのと同時に作動される。

速度調整器の出力は現在供給されている電流の値に初１
１ｉ］設定され、磁束調整器の設定値はトルク対磁束プ
ロフィールによって指令された値まで下向きの傾斜で減
少さける。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に記
載し、であるが、この発明の構成、作用ｊｌ＆びにその
他の目的及び利点は、以下図面について説明づる所から
、最もよく理解されよう。

発明の詳細な説明 第１Ａ図乃ｆ−，第１１′）図には、２つのｊＭｉ列の
変換器を含む誘導電動機駆動装置が示されている。並列
の第１の変！９！器は、この実施例では位相制御整流器
１である電源側変換器と、この実施例では゛上流制御の
自動逐次転流形インバータ２である負荷側変換器とで構
成されている。電動機動作のｔバ１、位相ａｉ制御整流
器１は直流線路リアクトル５を介して１′ンバータ２に
大きさが可変の直流電流を供給する。並列の第１の変換
器をこの明細轡ではマスター・ヂＶンネルとも呼、只。

並列の第２の変換器はスレーブ・チャンネルと呼ぶが、
これはマスター・ヂｐンネルと同じ素子、即ち位相制御
整流器１′及び自動逐次転流形インバータ２′を直流線
路リアクトル５′で結合して構成されている。３角結線
の１次側と３角結線の２次側及びＹ結線の２次側を槓つ
３相変圧器７が外部３相電源をマスター及びスレーブ・
チレンネルに夫々結合する。

インバータ２、・２′が、Ｙ形結線及び３角結線の′１
次側と３角結線の２次側を持つ３相変圧器１１を介して
、ｇ　Ｑ電動１幾９に対して１２パルス６相電力を供給
づる様に動作する。Ｙ結線の１次側がマスター・チャン
ネルのインバータ２に結合され、３角結線の１次側がス
レーブ・チトンネルのイン△ωｒゞが交流電動微駆動制
ｔ１１装置に対づる入力信号であって、スイッチＳＷ１
を介してレート（ｒａｔｅ）制限器１８に供給される。

レート制限器の出力が加算器１９で速度２３型信号ωｒ
と比較される。速度基準信号ωｒは、マスター・ヂトン
ネルの電動機電流、磁束及び点弧角から、滑り計偉器２
０で滑りを計算し、この滑りをスイッチＳＷ２を介して
加算点２１に結合し、これを加ｐ点２１で、誘導電動機
９に供給される電力の周波数ωｅから減算することによ
って発生される。加算点１９から出る訂１差信号が、Ｓ
をラブラース演算子として、ｋ　（１−＋−τＳ）／ｓ
という１！、達関数を１″ｉつ速度ＩＱ整凶器回路５に
供給される。速度ｖＡ整器の出力がトルク指令Ｔ８であ
る。このトルク指令がスイッチＳＷ４を介して３つの制
御３１１　’ｉ８に送られる。

上側の１ｉ制御通路は２つの位相制御整流器１．１′の
電流をｔ＋ｌｌ　ＩＩＩする。中心の口、＋１１１１　
ｉｊＬ路Ｇ、Ｌ、インバータ２．２′にあるスイッＪン
グ哀僅の点弧を制街１？Ｊることにより、誘導電動筬９
の磁束を制御力る。中心の通路は、上側及び下側の通路
に供給されるトルク指令’ｌＸに対して磁束補正を加え
る。

関数ブ【コック３３がトルク基ｔ＋＋；　ｒ言Ｙ：１８
を磁束指令Ｘｙｘに変換づる。関数ブロック３３で実施
される機能は、トルクがゼロの時に一定レベルの磁束が
必ずｔＦｊられる様にする為の／１ノヒットを加えるこ
とである。磁束指令がスイッチＳＷ３を介して加算点３
５に供給され、そこで磁束信舅Ｘｐ　ト　と比較されて
、磁束誤差信号を形成する。磁束信号ψＰは、インバー
タ２の出力電圧を積分器３７で積分し、この信号をピー
ク検出器３８に通すことによって決定される。加蜂点３
５の出力が利１！ノブロック４１及びスイッチＳＷ５を
介してリミッタ４３に供給される。リミッタ４３の出力
が、ｆ３１１！ｉｉブロック３６　／）１１ろ出力され
るトルク指令Ｔ８の大きさと共に、加算点／１５に供給
される。リミッタ４３の出力は、磁束が指令された埴と
異なる時、電流指令を調節して、トルク及び指令１〜ル
クが両方共げ口に近い時、上側の電流制御通路を磁束調
整器に変換する。

利ｔ７ブロツク４１からの磁束誤差信ｇがＡフレット関
数ブロック４７にも供給される。ブロック４７からの出
力信号が下側のｉｌ＋御通路にある掛悼器４９に結合さ
れる。オフセット関数ブロック４７は、磁束誤差信号が
Ｕ口でｄ５る峙、１の出力を発生する。オフセット関数
ブロック４７の出力は、指令された磁束が実際の磁束よ
り大きい時、１より小さくなって、電動機電流と磁束と
の間の角度を減少させ、利用し得る電流の内のより多く
を磁束発生軸に転換する。

加算点４５からの磁束補正電流信号が関数ブ［１ツク５
１に供給され、これが電流指令１８を介′ｌＪる。この
電流指令が加ｐ点５３で電流帰還信号ｌｒ８と比較され
る。電流９ｉ１運信号は、マスター・チャンネルの位相
ａｉ’ｌ　ｔｅｌ整流器１に給電する３本の線路の各々
に；１２１）られた′１ｕ流レンリ５５から（ｉ」。

られる。絶対値ブロック５７が３つの感知されｌこ線路
電流を受取り、３つの信号の大ささを表わづ電流帰還信
号ＩＦＢを発生づる。

電流調整器５９＋よ、比例ト拍分形調整器にでることが
出来るが、加算点５３からの電流８イ１差に応答し−Ｃ
１電几指令信号Ｖ８を発生する。電１ｆから点弧角への
変換器６１は、ルックアップ・デープルで構成すること
が出来るが、スイッチ６０を介して受取つ）こ電圧指令
Ｖ８に応答して、点弧角指令α８を発生する。

位相固定ループ積分器、ゼロ交差検出器、ゼル点弧ブロ
ック及び減数８１数器を含む、位相制御リイリスク・ブ
リッジに対する点弧回路は、米国特許ｉｔ　４４４９０
８７号に記載されているｚｂのと同じである。位相制御
２１１サイリスク・ブリッジに供給された３相線間電圧
が積分器６３で積分され、積分電圧のげＯ文種がブロッ
ク６５で決定されて、線路周波数の６（８の周波数を持
つ同期パルス列を位相固定ループ６７に対して形成する
。線間電圧を積分する為に利用し１する好ましい形の装
置は、米国特許第４３９９３９５号に記載された回路で
構成される。この回路は、各相電流が個々のり“イリス
タの適当な点弧によって１つの相から別の相にｌ、ｌ）
換わる時間の間、各相電圧の波形に現われる転流ノツチ
によってくずれた線路間電圧波形を再生づる様に作用す
る。この発明で好ましい線間電圧の再生は、転流ノツチ
を持つ少なくと（）１つの積分した線間電圧と、２つの
相電流の差から導き出した少なくとも１つの１３角」電
流に転流インダクタンスを表わず倍数を乗じたしのに対
応する信号とを加粁することによって発生した複合波形
で構成される。

ゼロ交を信号が発生する時、位相固定ループ６７にある
時間計数器を読取る。この時の時間計数器の正しい読み
が判っており、実際の値及び正しい値の間の差が（Ｑ相
誤差を表わし、これがソフトウ」アの比例ト（？１分形
調整器を通過りる１、調整器の出力は、位相制御・サイ
リスク・ブリッジに供給される線間電ｊ１の基本周波数
の５１２倍の９１−１ツタ周波数を位相固定ループのｈ
１数器から介４Ｉ　ＴＪる様に、位相固定ループの計数
器に対する高周波クロックを除０乃る１１に用いる値を
表ね１３．基本周波数の５１２倍の周波数は、基本周波
数の０．７０３°の角度分解能を持ら、減数計数器６９
に対するり［］ツク周波数として作用づる。指令点弧角
α７がルックアップ・デーシルア１からのセル・、ｔ　
７　ｔットに側口される。ルックアップ・ラープルによ
り、点！Ｘづべき次のセルの７・ｊを表わ寸変数Ｐ　Ｈ
に基づいて、６つのオフピットの内の１つが得られる。

セルを点弧する度に、変数Ｐ　ｆｉ　（！−増数する。

この明細書で云うセルと云う盲菓は、変換器内のｆｉｉ
’ｌ　ｔｅｌ可能なスイッチ、即ちサイリスクを指す。

全体で１乃至６の値をとり得る変数Ｐ　ｌ−１＋１、下
記の表で示づ様に、どのセルの対を次に点弧すべきかを
表わす。

胆　　　　　−４＞Δ見Ｌ１生 １　　　　　　６と１ ２　　　　　　１と２ ３　　　　　　２と３ ４　　　　　　３と４ ５　　　　　　４と５ ６　　　　　　５と６ 変換器１．３のブリッジのセルは、その点弧順序に従っ
て下記の様な番８が付されている。

Ａ相がセル１及び４の間に接続され、Ｂ相がヒル３及び
６の間に接続され、Ｃ相がセル５及び２の間に接続され
る。各々の変数ＰＨの持続時間が６０”であり、各セル
が１２０°の高周波パルス列によって点弧される。

電源側の位相固定ループ６７内にある時間計数器の現在
のカウントが加算点６８で減粋され、その結果得られた
値が減数計数器６つに装入される。

減数計数器６９がＯに達すると、セル点弧ブ［］ツク７
５に信号が送られ、このブロックがマスター・チャンネ
ル内にある位相制御整流器１の適当なサイリスクの対を
点弧し、ブロック７３で変数Ｐト１を増数するための信
号を送る。マスター・７−トンネルとスレーブ・ブトン
ネルの間で負荷の適ン１な平衡が保証される様にする為
、素子５３’、５５’　、５９’　、６０’　、６１’
　、６８’　、６９’　、７′ビ、７３’　、７５’　
で構成された別個の電流調整島が、スレーブ・チャンネ
ルの位相制御整流器１′に結合される。こ・でダラシを
付して表わした素子は前に述べた同等の素子と同じ１１
に構成され且つ作用するが、加評点５３′に対づる゛電
流帰ｊ？信号がスレーブ・チ【・ンネルの位（口制御整
流器から送られ、加算点６８′で点弧角に３０”のオフ
セットが導入され、セル点弧ブロック７５′から次のサ
イリスクの対を点弧づる為のセル点弧１５７号が、スレ
ーブ・チレンネルの位相制御整流器１′に結合される点
が異なる９゜ 下側の制御通路にある電動Ｉ！ｓ電流磁束角度発生器７
７が、トルク指令Ｔ８を受取り、電動機電流と電動機磁
束との間の所望の角度を発生づる。この電動機電流磁束
角度が、利得ブロック４１からの磁束誤差信号に応じて
、掛算器４９で修正される。この結宋彎られる電動機電
流磁束角度が、電動機電流磁束角度から点弧角αへの変
換器７つで、同等の点弧角αに変換される。点弧角αが
加算器８１でルックアップ・テーブル８３によって決定
されたオフセットに加算される。このルックアップ・テ
ーブル８３は、点弧すべき次のセルの対を表わす各々の
変数ＰＨの値に対して１つずつ、６つのオフセットを持
っている。変数Ｐ　Ｈが、インバータ２が点弧される度
に増数される計数器８４から得られる。加算器８１の出
力は、配列を点弧するまでの無補正の時間であり、これ
はマスク・チレンネルにある自動逐次転流形インバータ
３で、負荷側の次の１対のセルを点弧するまでの時間（
角度の度数で表わす）に対応する。

加算器８７では、電流制御の転流回路により、点弧され
る時のサイリスタの電流ピックアップのが延を補償する
為に、配列を点弧するまでの無補正の時間から）ヱ延角
（度数で表４つづ）が減尊される。この貯延角は、電流
セン号８９を用いて、マスター・チャンネルのインバー
タからの３つの線路電流（ｉａ、　ｌｂ、！ｃ）を測定
づることによって決定される。を電流　１ａ　ｂ、　ｉ
ｂｃ、ｉｃａが、線路電流から３角結線電流への変換ブ
［１ツク９１で決定される。Ｕ口臭差検出器９３が、差
電流のゼロ交差が生じた時のディジタル信号と、１０交
差を持つ差電流を表わす３ビツト・セグメント数を発生
する。ゼロ交差検出器からのこれら２組の信号が線路電
流ピックアップ検出器９５に供給され、この検出器は、
最後のピロ交差及び電流ピックアップの時刻に関連リ−
るのはどのサイリスタの点弧であるかを決定する。実際
の電流の１口交差と所期のゼロ交差との間の差が加算器
９７で決定される。遅延角が積分器９９に入力され、積
分器の出力が、夫々Ｏ°及σ１２０°の上限及び下限を
持つリミッタ回路１０１でクランプされる。

加算器８７からの１点弧までの時間」イを号が、加算器
１０５で、位相固定ループ１０３の現在のカウントだけ
減じられ、［残り時間（ｔｉｍｅ　ｔｏ　ｏｏ）　Ｊを
決定する。残り時間が減数計数器１０７に装入される。

この減数計数器は、位相固定ループ１０３からのクロッ
ク信号によってクロック動作をする。減数計数器１０７
の時間が切れた時、セル点弧ブロック１１１が、マスタ
ー・チｐンネル内のインバー９２にある次の１対のセル
を点弧づる。

積分器３７、ゼロ交差検出器１０９、レル点弧回路１１
１及び減数計数器１０７は、上側の制９１１ループにつ
いて述べた対応する点弧回路と同様に動作する。スレー
ブ・チャンネルにあるインバータ２′に対する点？Ａ時
刻を決定する為、加算器１０５からの残り時間が加算器
１１０で３０″ＩＸ　８と加算されて、マスター・チト
ンネルのインバータ２から電気角で３０１に、スレーブ
・チＶンネルのインバータ２′を点弧する。第１Ｄ図に
示す様に出力変圧器１１が接続されている場合、スレー
ブ・チャンネルの変数ＰＨはマスター・チャンネルより
１カウントだけ進んでいる。もし変圧器１１の出力を、
３角結線の２次側がマスター・チャンネルに接続され、
Ｙ結線の２次側がスレーブ・チャンネルに接続される様
に結線すれば、スレーブ・チャンネルの変数Ｐ　ｌ−１
はマスター・チトンネルの変数Ｐ）−１のｈｉよりバれ
る。調節された残り時間が、位相固定ループ１０３によ
ってクロック動作が行なわれる減数計数器１０７′に装
入される。減教訓数器１０７′の時間が切れると、点弧
ブロック１１１′がスレーブ・チャンネルにあるインバ
ータ２′の次の１対のセルを点弧する。電源側点弧制御
装置の遅延補償を含めた動作について詳しいことは前掲
の米田特許出ｌ１ｆｌ第６２６９９９号に記載されてい
る。

変圧″ａ１１のＹ結線及び３角結線の１次側が３０°の
相対的な位相変位を持つ様にして、２つの並列の変換器
から３相電動關に給電づる場合を例示したが、変圧器に
よって３０°の移相を尋入りることなく、６相電動機に
給電づることも可能である。６相電動機を使う時、各々
のインバータの出力を異なる一組の３組巻線に結合する
。

過電流又はシュートスルーの様な故師状態が一方又は両
方のチトンネルで起り、ブロック１１３で検出された時
、信号がスイッチ制御器１１５に供給されると共に、２
人カオア・ゲート１１７の一方の入力を介してスイッヂ
制御Ｉ器１１５′に供給され、スイッチ６０．６０’が
、夫々の電流調整器５９．５９′の代りに、電圧指令が
ら角度指令への変換器６Ｌ　６１’　を反転限界ブロッ
ク１１９からの反転限界指令に結合する。反転限界指令
は、位相制御整流器１．１′に供給される点弧パルスが
反転限界まで位相制御整流器に送られる様にし、こうし
て２つのインバータ２．２′に対してゼ［１電流を供給
する。

軽負荷状態の際、インバータ２の適正な転流を保証する
為、６バルス・モード・ブロック１２１がトルク指令信
号］−８及び回転子速度１ｇ８ωｒを受ＩＩ！す、速度
が予定の値を越えＤつトルクが予定の値より小さいこと
によって判定される様な軽負荷の高速状態が存在Ｊる時
、スイッチ６０’　をスイッチ制御器１１５′によって
切換えさせて、電圧指令から点弧角指令への変換器６０
′を反転限界に結合ηる。１つのチャンネルだ（Ｊがｒ
″４速の軽負荷状態で動作している時、残りのインバー
タ２の負伺が増加し、その転流時間を１２０°未渦に抑
え、安定な動作を保証する。以上は可変速度°市動曙動
作の場合の第１Ａ図乃至第１Ｄ図の構成を説囮したもの
である。次に同期に関する第１Ａ図乃至第１１）図の駆
動形式を説明する。、Ｉｉ５］＋ｉ１Ｊは、交流電動様
を直１ａ的に電源に切換える直前の時間であるが、その
間、電源母線型ｆｆと電動機電圧の間のｌ＜／相誤差が
、ＩＱ相相定定ループ６フび１０３からの信号θＳ及び
０１の間の瞬時的な差によって直接的に求められる。信
号Ｏ５、（７Ｌが加算器１２５で比較され、その結果得
られる位相誤差が単純な利１７ブロツク１２７及びスイ
ッチＳＷ４を介して加算器１２９に送られる。指令速度
ω　１ではなく、位相固定ループ６７からの速度指令ω
５ＹＮｃがスイッチＳ　Ｗ　１を介してレート制限器１
８に結合される。レートかり限器１８の出力が加算器１
２９で利得ブロック１２７の出力と加ｐ）される。スイ
ッチＳＷ２が滑り計算器２０を切離す。

速度誤差が加算器１９で決定される１、ブ］コック１３
１からの電源電圧Ｖｓの絶対値に利得ブロック１３３で
適当な倍率を掛けたものを、積分した電動成型「の絶対
値ど比較す゛ることにより、電源母線と電動機の間の電
圧振幅誤差が得られる。スイッチＳＷ３は、関数ブロッ
ク３３を切離し、このスイッチにより、？１ｆｆａ！ｉ
電圧に適当な倍率を１卦けた絶対値ｋＶＳが加仲点３５
に結合される。この代りに、電源電圧Ｖｓを積分して、
その絶対１直を決定し、電１ＩＯ１機磁束と比較器るこ
とが出来る。加Ｑ点３５からの誤差が磁束調整器４１に
結合される。

通常、磁束調整器の設定値は、ブロック２５の速度調整
プロフィールの指示により、ブロック３３のプログラム
された磁束対トルク・プロフィールから決定される。

インバータ接触器１３５は、このインバータ接触器が閉
じた時に、変圧器１１の２次側を誘導電動ｍ９に結合す
る。側路接触器１３７は、この側路接触器１３７が閉じ
た時、３相電源母線を調心電動機９に結合りる。側路接
触器１３７を閉じる前、電源電圧が疫汀器（図に示して
ない）によって測定され、この電圧が増幅器１３９の反
転入力に結合され、変圧！（図に示してない）によつ−
Ｃ測定されＩこ電動機電圧が増幅器′１３９の非反転入
力に結合される。増幅器１３９からの差信号の絶対値が
絶対値回路１４１で決定される。比較器１４３が絶対値
回路の出ツノを基準レベルと比較し、電源電圧及び電動
機電圧が等しければ、論Ｉ！Ｉ！１を発すする。インバ
ータ接触器を閉じる前、マスター・チｔｌンネルのイン
バータ電流の絶対値ＩＭＬ及びスレーブ・チャンネルの
インバータ電流の絶対１ｉ　１　Ｓ　Ｌが加ｆ３器１４
５で電動機電流の絶対１直ＩＭと比較される。電流ヒン
サ８９によって３相゛心流に結合された絶対値回路１４
７により、マスター・チャンネルのインパーク電流の絶
対値が決定される。電流センリ・１５１によって３相電
流に結合された絶対値回路１４９により、スレーブ・チ
【ｌンネルのインバータ電流の絶対値が決定される。電
流しン明１５５により電動機の３相Ｔ８流（結合された
絶′＠値回路１５３により、電動機電流の絶対値が決定
される。加梓器１４５からの差信号が絶対値回路１５７
に結合される。比較器１５９が絶対値回路１５９の出力
を一定の基準レベルと比較し、電動機電流がマスター及
びスレーブ・チャンネルのインバータ電流の和に等しい
場合、論理１を発生し、電動機雷流がマスター及びスレ
ーブ・チャンネルのインバータ電流の和に等しくない時
、論理Ｏを発生する。

電動機を電源母線から電力コンディシ」すに切換える同
期外しの際は、インバータ接触器１３５を閉じてインバ
ータ２．２′を電動機に接続する。

スイッチＳ　Ｗ　５を開いて磁束調整器４１を不作動に
する。スイッチＳＷ４は、速度指令ではなく、レート制
限器１６１を通過した電動機電流ＩＭに基づいて、トル
ク指令を発生づる位置にある。比較器１５９は、インバ
ータ電圧が全電動１幾電流を供給し得る位に増加して、
側路接触器１３７を開路づることが出来る時を判定する
為の検査をする。

第１図のブロック図の内、位相制御整流器１．１′を点
弧する為に加粋器１９からの速度誤ｊ？（７号に応答す
る構成部分のディジタル形の構成が第２Ａ図に示されて
いる。次に第２Δ図について説明すると、ＰＬＭ　　８
６Ｆ；：ｉでプログラムされたインテル社製の８０２８
６型マイク［１プロセツリ（ＭＰ＞２２２が示されてあ
り、これはインテル社製の８２５９Ａ型割込みコントロ
ーラ２２３によって制御される内！割込みプログラムを
持っている。コントローラ２２３が周知の様にυｊ込み
を発生し、これによってマイクロプロセッサ２２２が成
るタスク又は計静を実行し、典型的には将来の成る事象
を実１−ｓ　′？Ｉるまでの時間を減数計数器に貯蔵す
る。減数計数器がＬ口に達すると、計数器が別の割込み
を発生し、これがその事象を開始し、この後、計数器に
は次の事象を実ｔｒりるまでの時間が再び装入される。

第２Ａ図について説明すると、ソフ］〜つ１７形式の位
相固定ループが示されてＪ５す、４つの計数器を用いて
いる。即ち、位相固定ループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ　）計数器２
２４、時間計数器２２５、ンスタ一点弧計数器２２６及
びスレーブ点弧計数器２２７である。動作について説明
すると、位相固定ループ計数器１２４によって可変周波
数の源を作る為、クロック発振器（Ｏ２０）２２９から
の４．９１５２　Ｍ　ｆ−１ｚの出力パルスを、マイク
ロプロセッサ２２２からデータ母線２３０を介して送ら
れる信号「プリセットＮ」によって定められた値Ｎで除
ツ１゜計数器２２４の出力は、次の様にして、個々の磁
束波’Ｖ’　ｃａ　、　ｖ′ａｂ　、　ｖ′ｂｅの周波
数の５１２倍の周波数に保たれる様になっている。

時間計数器２２５が最初は値５１２に廿ツＩ−され、計
数器２２４からのクロック・パルス毎に１だけ減数され
る。Ｓｌｌ凶器２２５１まで減数すると、５１２にリセ
ットされる。この為、計数器２２５は、磁束波形に対す
る位相角の目安を与える。

時間計数器２２５のカウントがデータ母線２３１を介し
てマイクロプロセッサ２２２に送られ、そこで点弧マス
ク・バッフｐ２３２．２３３を介して位相制御整流器の
サイリスタ（図に示してない）を点弧する為の位相基準
として使われる。疑似磁束波形’ｖ’ｃａ、’ｖ’ａｂ
、’４”ｂｃをゼロ交Ｘ検出器２３４に通し、この検出
器で磁束波がピロを通過する度に同期パルスを発生りる
ことにより、同期が達成される。これらのパルスが割込
み〕シトローラ２２３に供給され、これがマイクロノ１
１セツナ２２２に割込んで、クロスオーバ・リ−［でス
・プログラムを開始する。ゼロ交差検出器２３４は、電
動ｖ１！１束波形の相対的な’＋１号を人わ１３ビツト
数をも発生し、この数がマイクロプロセッサ２２２に送
られ、そこで読取られて、どのゼロ交差によって割込み
パルスが発生したかを確認Ｊる為に使われる。ゼロ・ク
ロスオーバ・υ−ビス・プログラムが時間計数器２２５
の値を読取り、それを特定の磁束波の交着に対俳る正し
い値と比較して、計数器２２５と磁束波の間の位相誤差
を発生する。この誤差が新しい［ブリレッｈ　Ｎ　Ｊの
値を計算づる為に使われ、この埴が位相固定ループ計数
器２２４に装入される。

位相制ｉｌｌ整流器１．１′にある各々のサイリスタ・
セル点弧のタイミングが、点弧計数器２２６、２２７に
よって定められる。マスタ一点弧計数器２２６がゼロま
でクロック動作によって減数りると、マスター・トリガ
割込み信号が発生され、割込みコントローラ２２３に供
給されると共に点弧マスク・バッファ２３２にも供給さ
れる。このバッファにはマスター・チ１／ンネルの１を
相制御整流器１の次に点弧１べきヒルの対に対する適当
なマスクがマイクロプロセッサ２２２から装入されでい
る。同様にスレーブ点弧計数器２２７がクロック動作に
よってＵ口まで減数すると、スレーブ・トリガ割込み信
号が発生され、割込みコントローラ２２３及び点弧マス
ク・バッファ２３３に供給される。このバッファには、
スレーブ・チ１７ンネルの位相制御整流器１′の次のセ
ルの対に対する適正なマスクがマイクロプロセッサ２２
２がら装入されている。マイクロプロセッサがＡ／Ｄ変
換器２３６からマスター・チャンネル及びスレーブ・チ
レンネルの直流線路電流信号（ＩＭＤｃ及びＩｑｏｃ）
を受取る。この変換器は、これらの２つの信号に結合さ
れたマルチプレクサ（ＭＵＸ）２３８に結合されている
。マイクロプロセッサはＡ／Ｄ変換器２４０を介して速
度調整器からのｂｆＩ差信８をも受取る。セルの点弧の
後、マイクロプロセッサ２２２がこの位相制御［１ｆｆ
流器の次のヒルを点弧するまでの時間を計樟する。この
時間が、現在の時刻に対応する時間計数器２２５の値と
１１゜較される。残り時間の舵がデータ母線を介して点
弧計数器２２６又は２２７に装入され、この計数器がこ
の後ゼロまで減数して、割込みコントロー−）２２３を
介して更に別の割込みを発生させ、それによってセル点
弧プログラムが開始される。

第１Ａ図乃至第１Ｄ図のブロック図の内、インバータ２
．２′の点弧を制御する為に加ｑ器１９からの速度ニス
（差信号に応答する部分のディジタル形の溝成が第２Ｂ
図に示されている。第２Ｂ図には、Ｐ　Ｌ　Ｍ　８６８
　Ｒｎぐプログラムされたインテル社製８０２８６型マ
イクロブ１コ廿ツリ（ＭＰ）３０２が示されており、こ
れはインミル社！Ｆｊ８２５９型割込みコント［〕−ラ
３０３によつ−（制御される内蔵割込みプログラムを持
っている。：１ントローラ３０３が周、知の様に割込み
を発９し、それによってマイクロプロセッサ−３０２が
成るタスク又は計算を実行し、典型的に１．Ｌ将来の成
る事象を実行するまでの時間を減数計数器に貯蔵する。

減数計数器がゼロに遅すると、計数器が別の割込みを発
生し、それによってその事象が開始され、ぞの後計数器
は次の車中を実行するまでの時間が装入、される。

第２Ｂ図にはソフトウェア形式の位相固定ループが示さ
れており、４つの計数器を用いる。即ち。

位相固定ループ（ＰＬＬ）δ１数器３０４、！に″１間
計数器３０５、点弧計数器３０６及びパルス列ｆｌｉｌ
限（ＰＴＬ）計数器３０７である。動作について説明す
ると、位相固定ループ計数器３０４によって可変周波数
源を作る為、クロック発撮器３０８　ｈｒらの４．９１
５２ＭＨｚの出力パルス列を、データ母１ｉ１３０９を
介してマイクロプロセッサ３０２から送られて来る信号
「プリセットＮ」によって定められた値Ｎで除算する。

計数器３０４の出力は、次に述べる様にして、個々の磁
束”ｆ′Ｃａ。

ψ’ａｂ、’ｌ”ｂｃの周波数の５１２イ８の周波数に
保たれる様１ごなっ−（いる。

時間計数器３０５が最初に特定の騒炎束波のり１１スＡ
−バのときに値５１２にセットされ、Ｉ１１数器３０４
からのクロック・パルス毎に１だけ減数される。計数器
３０５が１まで減数すると、伽’ｊ　５１２にリレット
される。この為、計数器３０５はｌａ束波形に対ψる位
相角の目安を！ｊえる。時間泪数器３０５にあるカウン
トがデータ母線３１０を介し−（−フィクロプロ廿ツ１
す３０２に送られ、そこでディジタルＩ１０ポー１〜１
１′１を介してインバータのセル（図に示してない）を
点弧りる為の位相基ｔ１ｆ−とじて使われる。疑似附未
波形軍′ｃａ、ｔ１ｆａｂ、’Ｖ′ｂｃをゼロ交差検出
器３１２に通し、この検出器が磁束波がピロを通過する
度に同１１ＪＩパルスを発生１することにより、同期が
ｊ！成される。

これらのパルスが割込み二１ントローラ３０３に送られ
、この＝１ントローラがマイク１コゾロヒツリ３０２に
割込みをして、クロスオーバ・ザービス・プログラムを
開始する。Ｕ０交差検出器３１２は電動機磁束波形の相
対的な符号を表ねり３ビツト数をし発生し、この数がマ
イク［１プ１］セツリ３０２に送られて読取られ、どの
ゼロ交差が割込みパルスの基になったかを確認する為に
１１ルねれる。ゼロ・クロスΔ−バ・Ｖ−ビス・ブグラ
ムが時間ム１数器３０５の値を読取り、それを特定の磁
束波の交差に対する正しい値と比較して、泪数器３０５
及び磁束波の間の位相誤差を発生する。この誤差が新し
い「ブリヒツトＮＪの値を計算する為に使われ、この埴
が位相固定ループ訓数器３０４に装入される。

サイリスタに点弧＠号が印加されてから、’ＦＡ　’Ｓ
Ｊ電動ぼに給電する電流制御形インバータでこのサイリ
スタが導電を１７０始する時までにはかなりの遅延があ
ることがあり、電動開速度が高く電動機の負荷が軽い時
に、特にそうである。この遅延は、最初に点弧されてい
る特定のサイリスタが逆バイアスされ、転流コンデンサ
が負荷を介して放電するまでは、このケイリスクに電流
が流れない様に、転流コンデンサが充電されていること
によるものである。電動（′３磁束と電流の間の所望の
関係を保つ為、このｉ遅延を補償しな（ブればならない
。電流が実際に流れる時刻を、電動機線路ツク電流の１
１−１交差を監視づるゼロ交差検出器３１３によって測
り定して、ゼ１１交Ｚが検出８れる亀（こ、割込み１ン
トローラ３０３に対する割込み信弓を発生する。

Δ］ｊ込みコントローラがマイク（］ブ［ルツリ３０２
に割込みをして、遅延判定プロゲラ１、を開始Ｊる。

ゼロ交差検出器３１３が電動機差電流の相対的な符号を
表ね１３ビツト数をも発生し、口の数がマイク〔１プロ
セツサ１０２に送られて読取られ、とのり−イリスタが
ゼロ交差と関連しているかを確認Ｊる為に使われる。遅
延判定ゾｌコグラムが現Ｈの交差ｕ：ｙ刻とく角度指令
及びΔノセットに基づく）点弧までの無補正時間とを比
較し、この顧を利４ｒＩを介してソフトウェア積分器に
入力し、ｉｌ￥延角を求める。バ延角は０°及び１２０
°の間にクラ〕／プされる。転流遅延はｖｒ間が−Ｔの
現象であるから、このぼ延を補償する必要性が速度の関
数として低下する。従って、補償器のサンプリング速度
が負荷周波数の６倍であるから、これによつ−（調整器
ループの利得が実質的に周波数に追従する様になり、補
償器を本質的に安定化する。

点弧までの時間が、この後、点弧までの無補正時間から
遅延角を差し引いたものとして決定される。残り時間は
、点弧までの時間から、時間計数器の読みを減篩するこ
とによって決定され、この為、角度の成敗で測定した残
り時間が減数計数器に装入されて、減数計数器がカウン
ト・ゼロまでクロック動作で減数した時、次のセルの点
弧を要求する割込みが発生される。

インバータ２にある各々のサイリスタ・セルの点弧のタ
イミングが点弧計数器３０６によって定められる。成る
ヒルの点弧の後、マイクロブロレツサ３０２が次のセル
を点弧するまでの時間を計算する。この時間は点弧まで
の無補正時間から積分した遅延角を差し引いたものであ
る。この時間を、現在の時刻に対応する時間計数器３０
５の値と比較する。差が残り時間であり、・それがデー
タ母線を介して点弧計数器３０６に装入され、この計数
器がこの後ゼ［Ｉまで減数して、割込みコントローラ３
０３を介して更に別の割込みを生じさＵ、それがセル点
弧プログラムを開始刀る。

第３図（Ａ）には、積分した線間電圧Ｖａｂを、３角電
流１ａ　ｂに転流インダクタンスにｔｌ、ＶＡする係数
Ｋを乗じたものと加緯した（直が示されているっ第３図
（Ａ）の波形は全般的に正弦状であって、各相電圧に転
流ノツチが生じるにもか）わらず、明６１Ｆに限定され
たゼ［１交佇を持っている。第３図＜Ｂン及び第３図（
Ｃ）は、夫々適当なｊＥ５璋−を掛けた３角電流と加口
した、積分した線間用１工Ｖｂ、及びｃａを示している
。

位相固定ループは２つの計数器（位相固定ループ旧教器
及び時間計数器）、及び３つの比較器を有し、これらの
Ｌと較器が、ｖｉ分したＴｉ源側又１よ負荷側線間電圧
の極性に応じた状態を表ね？１３つの論理ビットを訂紳
様に供給づ−る。３つの比較器の出力が夫々第３図の、
（Ｄ）、（［）及び（Ｆ）に示されている。これらの３
ビツトは、６０″の範囲内の３つの相電圧の瞬時角度関
係を示す。比較器の出力は、積分電圧の各々のゼロ交差
で割込みパルスをハードウェアで取出す為にも使われる
。

即ち、第３図の（Ｇ）、（Ｈ）、（１）及び（Ｊ）に示
す様に、６０°毎に割込みが発生される。

動作について説明すると、位相固定ループ計数器は５　
Ｍ　Ｈｚでクロック動作をする減数計数器であって、Ｎ
で除算する値が装入され、計数器がゼロまで減数計数し
て、電源側又は負荷側電旺の基本周波数の同期あたり５
１２回の出力パルスを発生する様になっている。この為
、位相固定ループ計数器は３６０°１５’＋２、即ち、
０．７０３゜のクロック・パルスを発生し、これを使っ
て点弧計数器、時間計数器、そして負荷側の場合は、パ
ルス列制限計数器のクロック動作を行なう。これらの３
つは全て減数計数器である。負荷側の時間計数器には、
積分電圧■ゎ、のマイナス側からプラス側への変化に対
応する時刻に、５１２のカウントが最初に装入される。

この時刻は、相聞電圧Ｖａｂのプラス側からマイナス側
への変化にも対応する。時間計数器が１まで減数計数す
ると、再び５１２が装入され、クロック・パルレス旬に
１力ウンｌ−だけ減数し続ける。電源側の時間８１数器
の動作は同様であるが、どちらかと云えば４１意の理由
により、時間計数器に最初に５′１２を装入づるのが、
相’ＱｆｆＥ［Ｖａｂのマイナス側からプラス側への変
化の時、又は負荷側の時間計数器とは１８０°ずらした
時に行なわれる点が異なる。負荷側電圧を電源側電圧と
位相同期させる時、時間計数器の間のこの変＜Ｑを考慮
に入れなければならない。

位相固定ループの目的は、ＩＱ相同定ループ計数器に対
するＮで割る値の装入を調整して、位相固定ループ計数
器から出るクロック・パルスが、基本周波数の５１２倍
になる様にすることである。

詳細は負荷の○乃至１２０Ｈ７の周波数範囲で変わり、
電源側と負荷側の間でも名士変わるが、考えは同じであ
る。磁束波（「１分した線路間電圧）の１口交差が起る
時、優先順位の高い割込みプログラムが発生し、時間計
数器及び比較器の３ビツトを読取って、どのゼロ交差が
発生したかを確認する。

特定のゼロ交差に対する時間乙１数器の正しい値が判っ
ており、正しい値及び実際の値の間の菱が誤差信号を表
わし、それが化例＋積分形調整器に入力される。調整器
の出ツノが、位相固定ループ８Ｉ数器に対する更新され
た、Ｎで割る装入１直である９、従って、時間計数器は
０．７０３°の分解能で角度位ＮＯを定め、電圧波の基
本周波数は、こうして計算したＮで割る装入値の逆数の
一定倍に比例づる。こうして取出した周波数の値をこの
発明の同期電動機駆動装に１に対ザる速度帰還信号とし
て決い、滑りを補正し、その後誘導電動機駆動装置に対
する速度帰ｊ９として使う。然し、電源と同期する様に
指令された時、速度調整器は周波ｖｌ調整器に変更され
、この為、銹導電動機駆動′Ｊ装置に対しては、負荷周
波数の滑り補正【よもはや行なわれない。

同期制御の１つの目的は、電源側及び負荷側の位相固定
ループ計数器に対するＮ７割る装入１直から取出した電
源側及び負荷側の周波数を等しくし、更に１１フの変位
に対する補正をした後、電源側及び負荷側の１１）間Ｌ
Ｉ数器の瞬時値を等しくすることによって、電源側及び
負荷側の角度位置θを同期させることである。

第４図にはこの発明の同期制御装置の簡略１０７９図が
示されている。第１Ａ図乃〒第１Ｄ図に０示′！１様に
、変ＩＥＥ器７が電源側変換器１、インダクタ５及び負
荷側変換器２で構成されたマスター・チトンネルと、同
等の索子１’　、５’　及び２′で構成さ机たスレーブ
・チャンネルとを３相電源母線に結合づる。変圧器１１
がインバータ接触器″１３５を介して２つのチｌ？ンネ
ルを誘導電初改９に結合する。Ｍ源母線は側路接触ａ１
３７をｆＦして電動機に直結になっている。積分器６３
がマスター・ブレンネルの電源電圧に結合されで、積分
した線路電圧信号を発生し、比較２！ｉ’１０　’ｌが
電源側のセグメント数を決定する。６０１−１　を電源
の基本周波数の６倍に等しい信号が、ブ［コック４０３
のゼロ交差検出器で、比較器４０１の出力から決定され
る。Ｊｌ！ｉ分器３７がマスター・チャンネルのインバ
ータ電圧に結合されて電動機磁束信号を発生し、比較器
４０５がセグメント数を発生する。

比較器４０５からのセグメント番号から、ブロック４０
７にあるゼロ交差検出器によつＣ，電動１大に供給され
る基本周波数の６倍に等しい信号が決定される。積分し
た電圧波及び磁束波の絶対値が夫々ブロック４０９．４
１１で決定される。２つの信号をブロック４１３．４１
５で大々アジログ・ディジタル変換した後、２つの信号
が加算点４１７で比較され、電源側制御Ｉ装胃ぐあるマ
イク［１プロセッサ２２２の優先順位の低いプログラム
４１９に供給される。電源の基本周波数の６倍４表わヅ
信号がＴｉ源側割込みチップ２２３に結合される。第４
図（・点線４２１と交差する全ての信号１１　。

負荷側及び電源側のマイクロコンピュータ３０２．２２
２の間の通信バスによって伝達される。

電源割込みチップ２２３が優先順位の低いプログラム４
１９及び優先順位の高いソース・プ１コグラム４２３に
対して割込み信号を供給する。負荷制御装置からのセグ
メント数が優先順位の高いソース・プログラム４２３に
供給される。

優先順位の低いソース割込みプロゲラＬ、　４１９の出
力は、負荷側マイクロ−］ンピｌ−りの負？・４制御点
弧角プ１〕グラム４２５に伝達される点弧角（、”１号
に対Ｊる１４ｉ東補正と、やはり負荷側マイク「ド−」
ンビュータにある（１荷速度調整器ブ目グラ１１４２７
に対する速度設定値のＶ４節である。。

次に第１Ａ図乃至第１Ｄ図、第２Δ図、第２Ｂ図及び第
４図の構成の動作を説明する。電源型Ｌ［ど負荷電圧の
間の位相誤差を取出す為、【口１；１側の「磁束」波の
ピロ交差信号と、どの６０　’λ１１込みが発生したか
を表わす負荷側比較器の３ピツ］〜とが、人々加す）器
４１７及びブ［コック４０７から電源ｌ１ｌＩｌ壊１１
１１装冒に送られる。ゼ［１交差信にが電源側υ制御装
訂で優先順位の高い割込みプログラム４２３を発生し、
これが負荷側比較器の３ビツトを見て、積分された負荷
電圧のプラス又はマイナスのゼロ交差を表わす１口交差
に対し、電源側の１１．″Ｔ間計数器を読取る。電１電
圧及び負荷電圧が同１＃Ｉシていれば、任意の特定の負
荷側のゼロ交差の割込みに対する電源側の時間計数器の
正しい読みが前以って判っている。この為、特定の負荷
側のピロ交差の割込みの時の、電源側の時間計数器の実
際の読みと既知の正しい読みの間の差が、電源電圧及び
負荷電圧の間の位相Ｋｉ差を表わす。

電動機が電力コンディショナによって駆動されていて、
電源母線に切換えるという指令が発せられたと仮定する
。速度設定値が、電源母線の周波数に等しい周波数設定
値に変更され、レート制限器を介して速度調整器に送ら
れる。周波数設定値は電源１線から、又は電源側の位相
固定ループから発生することが出来る。速度帰還が速度
設定値から予め設定された許容公差の範囲内にある時、
位相調整器及び電圧等化調整器が同時に作動される。

位相調整器は、上に述べた様にして決定した電源と負荷
の位相誤差を利得ブロックに通し、その結果冑られた信
号を速度（周波数）設定値と加掠して、負荷比ノｊ周波
数が位相誤差をゼロにする様に変わる様にする。即ち、
負荷の位相が電源の位相より遅れていれば、位［ｉ差が
周波数設定値を増加して、ＩＱ相誤１２をゼロにする様
に電動機トルクを増加する。

位相誤差が単ｔｉｒ！な利得ブ［］ツクを通るが、調ツ
ー器は、位相帰３７信鴎の速度から位置への変換によっ
゛で、ループ内に同右の積分があるという＋ｉａで、タ
イプ゛１のシスラムである。この為、ループが（マ！相
誤差をピロに調整する。固イｊの（（）分が認められず
、例えばＩＱ　ｔｔ］調整器が比例十積分形調整器で、
１ラジアン／秒の速度調整器に０．１ラジアン／秒のク
ロスオーバを供給する場合、システムの動作は非常に鈍
く、その結ｉｆられる性能は受入れることが出来ない。

ｔ■１耗な利得を持つ位相調整器を使うと、位相調整器
の応答は速度調整器の応答と比肩し得る。理由は後で説
明するが、同期モードに入る時、３！度調整器の利ｔ７
を約４：１にすること、即ち４ラジアン／秒のループ・
クロスオーバにすることが必要であることが判った。速
度調整器の利１９をこの様に増加しないと、位相調整器
は、調整器をそのＵ０点から離そうとするループの擾乱
があるかの様に、所望の値から３０”変更される傾向が
ある。

この擾乱を第５Ａ図乃至第５Ｄ図について説明すること
が出来る。

最初に第５Ａ図に示した６パルス形電流制御式インバー
タｙ、導電動磯駆動ｇ装置を考える。直流線路リアクト
ルの両側に於ける典型的な直流線路の電圧波形が第５Ｂ
図及び第５Ｃ図に示されている。

これらの２つの波形の間の差が、直流線路リアクトルに
印加される電圧であり、これによって直流線路に電流リ
ップルが生じ、それが原因で電動機には小ざなトルク擾
乱が生ずる。電源側及び負荷側の両りの変換器が、同期
しようとする時に、６０Ｈｚで動作している場合、この
直流線路の電流リップルの周波数は第５Ｄ図に示す様に
７２０Ｈ２であるが、丁度同期した時は、瞬時リップル
電圧は最大であって、その周波数は３６０　Ｈｚに下が
る。この両方の因子によって直流線路に最大電流リップ
ルが生ずる。その為、トルク擾乱が最大になり、慣性の
小さい負荷装置では、そこで動Ｖ「させようとする点か
ら強制的に位相調整器を離そうとする小さな速度擾乱が
生ずることがあイ）。速度調整器に余分の利得を持／ｊ
せると、このトルク擾乱を克服する助けとなり、所望の
動作点のｌ１ｒｌ後の位相変調がなくなった。後で説明
する電圧等化調整器の応答を高めることによって乙、こ
の擾乱を克服する助けとなることを）ボベておかなけれ
ばならないが、この発明の最終的なＪ★１６では、別の
理由で、速度調整器に余分の利（りを１・またけること
を選んだ。

好ましい実施例の電流制御形インバータ誘う９電動機駆
動装置は１２パルス装置であり、電力変換ブリッジの定
格は７００乃至９００ボルトである。

駆動する大抵の電動機は４１６０ポル１〜であるから、
電力変換器の入力側及び出力側の両方に４１６０　：　
８００ボルトの変圧器を用いる。鋳型的には、これらの
変圧器は３角結線の入力と３角結線及びＹ結線の２次側
とを持っていて、３０’移相した２組の３相電圧を発生
する。２つのチ【・ンネルの制御装置も同様に３０°変
位している。これによって１２パルス動作が行なわれる
。叩ら、入力及び出力の電流波形から第５及び第７高調
波が除去される。変圧器７の３角結線の２次巻線を持つ
チャンネル変圧器１１の３角結線の１次側をも持つ変圧
器／ブリッジ形式に伴う位相同期の問題について云うと
、両方の６パルス・チャンネルがこの問題に加わるから
、問題は６パルス装訳の２倍になる。然し、出力変圧器
巻線を入ね替えることにより、即ち、第１Ａ図乃至第’
ｌ　Ｄ図及び第４図に示す様に、変圧器１１の３角結線
の１次巻線を、Ｙ結線の２次側を持つ変圧器７を有する
チャンネルに接続し、変圧器１１のＹＰＩｊｌの１次巻
線を突圧器７の３角結線の２次側を持つヂトンネルに接
続づると共に、この移相を制御装置で考紛に入れること
により、変圧器の高圧側に於ける電源重任及び負荷電圧
の間のゼロの位相誤ｔが、直流線路リアクトルで、リッ
プル電流の最大の時ではなく、リップル電流の最小の的
に起る点で、位相同期が簡単になることが判った。変圧
器の接続を器を使わない駆動装置では、変ｆｆ器の接続
を切換えずに作用しく８る。

前に述べた様に、電動機を線路にｆｉｉｌ　ｌ！ＩＩさ
ぜる指令が弁ぜられ、電動機及び電源周波数が等しい峙
、位相調整器及び電灯等化調整器の両方が同時に作動さ
れる。電圧等化調整器は前に説明した。誘う９電動機駆
動装置で電圧等化を達成する為、磁束調整器の設定点を
磁束対トルク指令プロフィールの７１〕ツク３３から、
ブロック１３３の積分しＩこ又は適当に椙・参二を掛け
た電源電／ｉ：振幅ｋＶｓに切換える。電流の過渡状態
を防止する為、磁束ｗＡ調整器設定値を一方の状態から
他方の状態へ傾斜関数で変える。磁束調整器４１　ｆＪ
約１ラジアン／秒のクロスオーバを持つ比例士積分形調
整器である。

こ調整器が第’ｌ　Ａ図乃至第１Ｄ図に示されている。

磁束調整器が、源電流Ｗ４整器及び９伺点弧角調整器の
両方に作用することに江意されたい。軽負向の時、磁束
ｖＡ整が、主に電流を通じて行なわれ、一旦電動閤を線
路に切換える指令が発せられ、位相及び電圧の両方が所
定の許容公差内に等化された時、側路接触器の両側にあ
る第４図の計器用変圧器４２９により、接触器の両端の
雷辻がゼロであることを２重検査し、その後側路接触器
を閉じ、その後インバータと電動機の間の接触器を開・
路する。典型的には、−〇電動機が６０　Ｈｚに達する
と、側路接触器を閉じる前に、位相同期及び電圧等化の
為に約１秒が必要である。

以上は電動機を電力コンディショナから電源母線に切換
える場合を説明した。残り手分の問題は、同期外しの指
令により、電動機を電力コンディショナに逆に切換える
場合である。この為、側路接触器がまだ閉じている間、
電力変操器内の９イリスタを点弧づる前に、電動瀘から
電力コンデ７ｒシ」すへの接触器を閉路する。１ｆｉｌ
Ｊ御装置は休ｄＩ（ｉｄｌｅ）モードにあり、そして電
動様電圧が存在するので、負荷側位相固定ループがこの
電動機（電源電圧）に同期している。一旦′ｌＦ４ｍ側
及び負荷側の位相固定ループが所定の許容分外の範囲内
で夫々の電圧に同１１１１　すると、負荷側の反相回路
（ｄｉａｕ＋ｅｔｒｉｃ）を用いる負荷側の反相回路を
用いるには、電動機の同じ相に接続された２つのリイリ
スクを点弧する様に指令を出し、それと同時に電源側ゆ
換器の電流に指令を出して、電流の流れを制限すること
により、負荷側の両方の６パルス・チャンネルを短絡づ
る。反相回路の目的はｖ、ｌ流線路に電流を積成して、
適正なサイリスタを点弧して、負荷側の反相回路を点弧
しなくした時、転流コンデンサがこの後の点弧で９荷電
流を転流する位に充電される様にすることである。負荷
側がその反イ「１回路を点弧しなくづると、電源側は、
電ｌｌｉ母線から給電されている電動機に現在流れてい
る値まで、その電流を傾斜関数に従って増加ザる。この
時間の間、電力変換器にある速度調整器は不作動にされ
、電力変換器は実質的にトルク制御器として動作する。

正しい値の電流を供給し且つ負荷側を電動＠電圧と同期
させることの他に、負荷側は正しい角度で点弧しなけれ
ばならない。これは、電動機駆動装置として動作するの
に使われたのと同じ点弧角対トルク・プロフィールを用
いることによって決定される。即ち、点弧角が指令トル
クに追従する。２つの６パルス変換器チトンネルの電流
の和が電動機電流に等しい時、電Ｉｌｉ；！母線から給
電される電流はげ口であり、従って、側路接触器を回路
すると同時に、電力変換器の速度ｌｉｌ整器及び磁束調
整器を作動し、速度調整器の出力を現在供給されている
電流に初！Ｉ設定すると共に、同様に磁束調整器の設定
値を、現存の磁束レベルから、第１Ａ図乃至第１１）図
のブロック３３のトルク対磁束ブロフ、Ｃ−ルによって
指令される正常な餡まで傾斜関数に従って下げることを
担当さける。

この発明の好ましい実施例は１２パルス形誘η電動機駆
動装置である。この発明は、何れ′ｔＪ変換器の点弧を
制σＯする為に位相固定ループを用いる電源側変換器及
び負荷側変換器を持つ６パルス形交流電動機駆動装置に
も用いることが出来る。

米国特許第４，４４９．ｏ８７ｓに記載されている様な
同期電動磯駆動装ばでも、同期を達成する為に同じ手順
を用いることが出来るが、磁束調整器が電１干等化作用
を達成覆る為にＩｉ’ｉ’磁ｔ、ＩＩ　ｔＪＤ器に作用
し、同期外し過程で負荷側変換器に反相通路を設定する
必要がない点が異なる。同１ｊｌｌ電動機駆動菰首のイ
ンパークは負荷で転流されるから、転流コンデン勺を設
けなくてもよい。

以上は電源側変換器及び負荷側変換器を持っていて、各
々変換器の点弧を制御する為に位相固定ループを用いる
電動機駆動装置で、余分のハードウェアを必要とせずに
、電動機を電力コンディショナーから電源母線に又は電
源母線から電力コンディショナに無衝撃に切換える制御
装置を説明した。

この発明を好ましい実施例について具体的に図示し目つ
説明したが、当業者であれば、この発明の荀卯内で秤々
の疫更を加えることが出来ることが理解されよう。

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／＊　ＣＡＳＥ　ＳＰＤ５ＳＰ５ＭＯＤＥ　　　　　　
　　　★／／★ＣＬＡＭＰ　！Ｊ’ＥＥＤ　ＳＥＴ　Ｐ
ＯＩＮＴ　　　　　★／ＰＬＵＭ−８６ＣＯＭＰＩＬＥ
ＲＬＳＰＤ　−５ＰＥＥＤ　ＲＥＧＵＬＡＴＯＲ，ＬＯ
ＡＤ　５ＩＤＥ用上Ｄ（付表１ら捺１等） ／＊　５ＰＥＥＤ　ＲＥＧ　ＦＩＲ８Ｔ　ＰＡＳＳ　　
　　　　　★／／☆５ＰＥＥＤ　ＲＥＧＵＬＡＴＯＲ５
ＴＥＰ　ＩＮＰＬＩＴ　　　★／／＊　ＧＡＩＮＳ ＰＬ／Ｍ−８６ＣＯＭＰＩＬＥＲＬＳＰＤ　−５ＰＥＥ
Ｄ　ＲＥＧＵｕＴＯＲ，ＬＯＡＤ　５ＩＤＥ　ＭＩＮＤ
／＊＊嚢☆嚢責★★★嚢☆＊會☆嚢＊嚢★☆☆＊責責☆
★★★★☆★責責☆☆☆☆責責★☆責鰻★☆　　　　Ｃ
ＡＬＣＵＬＡＴＥ　ＡＮＤ　ＣＬＡＭＰ　５ＰＥＥＤ　
ＥＲＲＯＲ☆ＲＥＦＥＲＴｏ　ＦＩＣ，ｌ　　（２２Ｍ
）　ＡＮＤ★會★★★★☆☆責★★嚢★☆嚢責＊責☆☆
★嚢★★☆★責★☆会峰☆★責☆☆☆☆倉★★☆☆ノ（
イ寸表１＾−七３） ／＊　ＩＳ　ＤＥＣ５ＦＬＧ　ＺＥＲＯ★／

【図面の簡単な説明】

第１図及び第１Ａ図乃至第１Ｄ図はこの発明を用いた１
２パルス形並列変換器駆動装置のブロック図、第２Ａ図
及び第２Ｂ図は第１図の駆動装置の電源側及び負荷側変
換器制御装置のディジタル形実施例のハードウェアを示
す線図、第３〆図乃争箒（３）≠咽はこの発明の詳細な
説明する為に共通の時間軸に対して種々の波形を示した
波形図、第４図はこの発明の同期制御装置の簡略ブロッ
ク図、第５Ａ図は６バルス形電流制御インバ一タ誘導電
動機駆動装躍の概略図、第５Ｂ図乃至第５Ｄ図はこの発
明の詳細な説明する為の波形図である。 （主な符号の説明） １：電源側変換器 ２：負荷側変換器 ９：交流電動機 ３７．６３：積分器 ６７．１０３：位相固定ループ １３５：インバータ接触器 １３７：側路接触器 ４０９：絶対値回路（積分電圧） ４１１：絶対値回路（磁束波） ４１７：加算点 ４１９：ｆｉ先順位の低いプログラム ４２２：マイクロブロヒッ勺（源側） ４２３：電源側割込みチップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電力コンディショナの電源側変換器及び負荷側変換
   器が夫々の変換器の点弧を制御する為に各々位相固定ル
   ープを用いている様な電力コンディショナから給電され
   ている交流電動機を電源母線に直結にすることが出来る
   様に、該交流電動機を電源母線に同期させる方法に於て
   、（イ）前記電源側変換器の位相固定ループを積分した
   電源母線電圧に同期させ、（ロ）前記負荷側変換器の位
   相固定ループを電動機磁束と同期させ、（ハ）電源側及
   び負荷側変換器の位相固定ループの出力の間の位相誤差
   を決定し、（ニ）該位相誤差を増幅し、（ホ）増幅した
   位相誤差を速度調整器の設定値と加算し、該速度調整器
   の設定値は、速度調整器がインバータの周波数調整器に
   なる様に電源母線の周波数とし、（へ）電源電圧を積分
   した電動機電圧と比較し、（ト）電源電圧と積分した電
   動機電圧の間の差を磁束調整器に供給して該差をなくし
   、（チ）前記交流電動機を直接的に前記電源母線に切換
   える工程から成る方法。 ２）電力コンディショナの電源側変換器及び負荷側変換
   器が夫々の変換器の点弧を制御する為に各々位相固定ル
   ープを用いている様な電力コンディショナに、電源母線
   から給電されている交流電動機を同期させる方法に於て
   、（イ）前記電動機がまだ電源母線に結合されている間
   、電力コンディショナの変換器の制御可能なスイッチを
   点弧せずに、電力コンディショナを電源母線に結合し、
   （ロ）速度調整器を不作動にし、（ハ）電源側変換器の
   位相固定ループを積分した電源母線電圧に同期させ、（
   ニ）前記負荷側変換器の位相固定ループを磁束に同期さ
   せ、（ホ）電動機電流を測定し、（へ）該電動機電流を
   使って電源側及び負荷側変換器に対するトルク指令を発
   生し、（ト）該トルク指令に応答して電源側変換器を点
   弧して、電動機に供給されるのと同じ電流の値を達成し
   、（チ）電動機電流によって発生された指令トルクに応
   答して前記負荷側変換器の制御可能なスイッチを点弧し
   、（リ）前記電力コンディショナから供給される電流を
   電動機に供給されている電流と比較し、（ヌ）電力コン
   ディショナによって供給される電流及び電動機電流が同
   じである時に電源母線を電動機から切離し、（ル）前記
   電源母線を切離すと同時に電力コンディショナの速度調
   整器及び磁束調整器を作動し、該速度調整器の出力は、
   現在供給されている電流の値に初期設定され、前記磁束
   調整器の設定値はトルク対磁束プロフィールによって指
   令された値まで下向きの傾斜で下げる工程から成る方法
   。 ３）電力コンディショナの電源側変換器及び負荷側変換
   器が夫々の変換器の点弧を制御する為に各々位相固定ル
   ープを用いている様な電力コンディショナに、電源母線
   から給電されている誘導電動機を同期させる方法に於て
   、（イ）電動機がまだ電源母線に結合されている間に、
   電力コンディショナの変換器の制御可能なスイッチを点
   弧せずに、電力コンディショナを電源母線に結合し、（
   ロ）速度調整器を不作動にし、（ハ）前記電源側変換器
   の位相固定ループを積分した電源母線電圧に同期させ、
   （ニ）前記負荷側変換器の位相固定ループを磁束に同期
   させ、（ホ）負荷側反相回路を用い、（ヘ）電源側変換
   器の電流に対する指令を発し、（ト）電動機を測定し、
   （チ）該電動機電流を使って電源側及び負荷側変換器に
   対するトルク指令を発生し、（リ）電動機電流によって
   発生された指令トルクに応答して負荷側変換器の制御可
   能なスイッチを点弧し、（ヌ）トルク指令に応答して、
   電源側変換器から供給される電流を、電動機に供給され
   ているのと同じ値まで上向きの傾斜で増加し、（ル）電
   力コンディショナから供給される電流を電動機に供給さ
   れている電流と比較し、（ヲ）電流コンディショナから
   供給される電流及び電動機の電流が同じである時に電源
   母線を電動機から切離し、（ワ）電源母線を切離すのと
   同時に電力コンディショナの速度調整器及び磁束調整器
   を作動し、該速度調整器の出力は現在供給されている電
   流の値に初期設定され、磁束調整器の設定値はトルク対
   磁束プロフィールによって指令された値まで下向きの傾
   斜で下げる工程から成る方法。