JPS6159069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電源スイツチを介して直流電圧源に
より附勢される交流電動機用の電動機制御回路に
あつて、周波数制御回路を具えており、前記直流
電圧源が交流供給電圧を整流する整流器と、平滑
回路とを具え、かつ前記周波数制御回路が、出力
信号を制限する第１増幅器の入力端子に接続され
る周波数基準信号入力端子を具え、前記第１増幅
器の出力端子を第１積分器の入力端子に接続し、
該第１積分の出力端子からの周波数制御信号を前
記電源スイツチを制限する回路に供給すると共に
前記第１増幅器の入力に帰還させるようにした電
動機制御回路に関するものである。 増幅器および帰還回路を伴なう積分器を具えて
いる斯種電動機制御回路は公告されたドイツ国特
許明細書第2620321号から既知であり、しかも斯
種回路は周波数制御信号を供給するのに特に好適
であり、積分器は制限増幅器および帰還回路と共
に周波数制御信号の変化率を決定する。本願人の
出願に係る特願昭52−42772号（特開昭52−
128042号）から既知の回路は電源スイツチを制御
するパルス幅変調信号を発生するように作用し、
電動機電流の周波数はこの回路を介して入力クロ
ツク信号の周波数によつて決定される。このよう
な回路は前記電動機制御回路と一緒に用いるのが
極めて好適である。この場合斯るクロツク信号は
上記周波数制御信号によつて制御されるクロツク
信号発生器で発生させることができる。 上述したように回路を組合わせることによつて
廉価で、信頼でき、しかも簡単な電動機制御回路
を得ることができる。しかしこれらの利点から十
分な恩恵を得るためには種々の保護手段を簡易化
し、負帰還グループも簡単、かつ確実なものとす
る必要がある。 保護すべき事態の一つに電動機の制動作用があ
る。電動機の制動中に周波数制御回路によつて指
定される電動機速度が実際の電動機速度以下に降
下する場合、電動機は発電機として動作し始め
る。従つて発電機から放出されるエネルギーを電
源回路に帰還できれば、電動機に最大限の制動を
かけることができる。しかしこの場合には複雑で
しかも高価な電源回路を必要とし、例えば簡単な
整流ブリツジを介して交流幹線により附勢される
電動機の場合には、発電機から放出されているエ
ネルギーを帰還させることは不可能であり、この
ようにして得られるエネルギーを電動機、電源ス
イツチおよび制御回路で消費する必要がある。こ
のようなエネルギーから回路を保護するために、
電動機電流を検出し、この検出電流が一旦予定レ
ベルに達したら周波数制御信号を変えて、電動機
電流を十分に低減させるようにすることは、例え
ば米国特許第3719873号から既知である。この場
合上記予定レベルは、電動機および回路が最も不
所望な状況下で最大許容エネルギーを消費する際
に流れる電流の値以下の値に選定すべきことは明
らかである。電動機は比較的長い制御時間を必要
とするものである。さらに上述したような保護手
段では、制御回路を最適に設計し、かつ製造し得
るようにするために、動作状態を前もつて知る必
要があると云う欠点がある。 本発明の目的は、発電機動作の場合に、簡単な
手段によつて確実な保護をすると共に、電動機の
最適制動を電動機の負荷および速度に無関係に行
なうことができ、従つて制動速度が最も不都合な
条件によつて限定されないように適切に接続配置
した前述した種類の電動機制御回路を提供せんと
するにある。 本発明は冒頭にて述べた種類の電動機制御回路
において、 該電動機制御回路がさらに： 前記電動機に流れる電流の大きさである電動機
制御信号を発生するための第１手段と、前記電動
機制御信号を基準信号と比較するための第１比較
器とを含む負電流‐帰還ループにあつて、前記第
１比較器の出力端子を前記第１積分器の入力端子
に接続して、電動機電流が予定値以上になると直
ちに前記第１比較器及び前記第１積分器を介して
閉成される負電流‐帰還ループと； 前記直流電圧源の両端間の電圧の大きさである
電圧信号を発生するための第２手段と、該電圧信
号を基準信号と比較するための第２比較器とを含
む負電圧‐帰還ループにあつて、前記第２比較器
の出力端子を前記第１積分器の入力端子に結合さ
せて前記直流電圧源の両端間の電圧が予定値以上
になると直ちに前記第２比較器及び前記第１積分
器を介して閉成される負電圧‐帰還ループと； 前記交流電動機が発電機としてか、または電動
機として動作するかを検出するたの検出手段と； 前記検出手段によつて制御され、前記交流電動
機が電動機として動作する際に前記負電圧‐帰還
ループ及び負電流帰還ループを不作動するための
不作動化手段； も具えるようにしたことを特徴とする。 本発明は負電圧−帰還ループ並びに負電流‐帰
還ループの使用により過電圧に対する保護だけで
なく、最大エネルギーを常に凡ゆる状況下におい
て常に消費するために制動作用を極めて早めるこ
ともできると云う認識を基として成したものであ
る。このことはつぎのように説明することができ
る。制動の始めには発生電動機電流は最大値にま
で迅速に上昇する。帰還されるエネルギーは交流
幹線に与えることはできないので、直流電圧源の
電圧は、キヤパシタンス、一般にはバツフアコン
デンサにより最大許容値にまで極めて迅速に増大
する。この際上記コンデンサは公称値の２倍の電
圧値にまで充電され、この値はダイオード、サイ
リスタの如き使用する電子部品によつて決定され
る。負電圧‐帰還ループは斯る電圧を上記値に限
定するため、電流値は低下する。制動をかけてい
る電動機が十分なエネルギーを供給している間は
電源電圧が上記最大値に留まり、電流がその最大
値および速度に適合するようになるため、全制動
過程の殆どの間、放出されるエネルギーの消費量
は最大となる。従つてこの場合最も重要なこと
は、公称電圧よりも遥かに高い電圧では殆どの電
動機が飽和してしまい、電動機それ自体でのエネ
ルギー消費が著しく増大すると云うことである。 例えば米国特許第3711873号から既知のような
過電流保護または電流制限手段だけを用いる場合
には、電動機電流の制限値を適当に選択して、最
も不都合な状況下においてのみ供給電圧が最大許
容供給電圧に達し得るようにし、上記制限電流値
が本発明による制御の場合に選定し得る値よりも
十分低くなるようにする必要があり、しかも概し
て供給電圧が非常に低く、従つてエネルギー消費
が低いだけでなく、電動機が飽和すると云う前述
した利点もなくなるため、電動機を安全に制動す
るには相当長い時間を必要とする。 本発明による電動機制御回路の場合には、第２
比較器の出力端子を第１比較器を介して第１積分
器に接続して、負電圧‐帰還ループが閉成される
際に負電流‐帰還ループも閉成されるようにする
のが有利である。 上記積分器以外に、直流電圧源のキヤパシタン
スも積分器を構成するため、事実上負電圧‐帰還
ループは２個の積分器を直列に具えることにな
り、これは安定化問題を起生することになる。前
記最後に述べた電動機制御回路では、負電圧‐帰
還ループが高度に安定な負電流‐帰還ループで動
作するので上述したような安定化問題は生じな
い。電動機電流が前記予定値に達しなくても、斯
る負電流‐帰還ループは動作したままであり、直
流電圧源の両端間の電圧を予定値に制限する。 本発明の好適な実施に当たつては、入力端子が
前記第１手段に結合される第３比較器を設け、か
つ前記不作動化手段をスイツチング手段で構成
し、該スイツチング手段を前記第３比較器の出力
端子と第１積分器の入力端子との間及び第１比較
器の出力端子と第１積分器の入力端子との間に配
置し、交流電動機が発電機として動作する期間中
は、第１比較器の出力端子が第１積分器に接続さ
れ、かつ交流電動機が電動機として動作する期間
中は、第３比較器の出力端子が第１積分器に接続
されるように前記スイツチング手段を前記検出手
段で制御するようにする。 このように制限作用は電動機動作および発電機
動作に対して別々に行なう。負電圧‐帰還ループ
は電動機が発電機として動作する際にのみ閉成し
得るだけであり、また電動機動作および発電機動
作中の電動機電流の制限値は別々に選定すること
ができる。 直流電圧源の両端間の電圧を検出するための前
記検出手段に関し、この検出手段に平滑回路を有
する第２整流器および比較器を設け、この比較器
により第２整流器にて得られる直流電圧と前記直
流電圧源の電圧とを比較して、第２整流器を介し
て得られる直流電圧が直流電圧源の電圧に対する
予定値よりも高いか低いかを示す信号を供給する
ようにするのが有利である。 従つて、発電機動作の検出は幹線電圧変動によ
つては影響されなくなる。 電動機電流を検出するための上述した手段に関
し、本発明の好適な実施に当つては、交流電動機
の各相給電線路の前記第１手段を整流直流変成器
をもつて構成し、この変成器の二次巻線を並列に
接続し、前記第１手段によつて前記電動機制御信
号を平滑フイルタを介して供給するようにしたこ
とを特徴とする。 さらに、周波数制御回路の給電に関しては、直
流電圧源に並列に切換直流電圧変換機を設け、こ
の変換機の変成器一次巻線とスイツチとの直列回
路を直流電圧源に並列に接続し、前記変成器の第
１二次巻線を整流回路に接続して、供給電圧を周
波数制御回路に供給するようにするのが有利であ
る。このようにすれば、電動機制御回路が交流幹
線から外されたとしても、或いは交流幹線が故障
の場合でも、直流電圧源の両端間に十分な電圧が
ある限り、周波数制御回路は附勢されたままとな
ると云う重大な利点を呈する。周波数制御回路を
独立の給電回路を介して附勢する場合には、幹線
電圧に万一故障が生じた場合に制御回路が故障
し、一方電源スイツチの幾つかも制御回路の故障
により導通したままとなるため、直流供給電圧が
短絡されるから、追加の保護手段を用いないと、
電源スイツチおよび給電回路に悪影響を及ぼすこ
とになる。 切換直流電圧変換機を用いる場合には、前記第
２手段を変成器の第２二次巻線をもつて構成し、
この第２二次巻線を前記電圧信号を供給する整流
回路に接続するのが有利である。 さらに本発明の好適な実施に当つては、上記電
圧信号を用い、前記第２手段を第４比較器に接続
して、前記電圧信号を基準信号と比較し、前記第
４比較器の出力端子をスイツチに接続し、このス
イツチを直流電圧源の整流器と、電圧信号が前記
基準信号以上となる際に前記スイツチを閉成する
ための直流電圧源の平滑回路との間に設け、前記
スイツチを温度係数が正の抵抗と並列に接続する
のが有利である。 オーム抵抗の低い交流幹線により附勢する場合
には、直流電圧源のバツフアコンデンサはスイツ
チオン時に大きな充電電流が充電される。この充
電電流は、直流電圧源の電圧が十分に高い際にス
イツチによつて短絡される前記抵抗によつて制限
される。前記抵抗として正温度係数を有する抵抗
を選定することにより、前記抵抗の抵抗値を比較
的低く選定しても前記抵抗は短絡を防止する。そ
の理由は、短絡時の大電流によりこの抵抗が暖た
かくなり、従つて抵抗値が増大して、この抵抗で
の電力消費が制限されたままとなるからである。 図面につき本発明を説明する。 第１図は本発明による電動機制御回路用の周波
数制御回路の一例を示す回路図である。この回路
は周波数基準信号入力端子１を有しており、この
入力端子に電圧Ｖ_R1を供給する。入力端子１を利
得制御抵抗Ｒ₁と切換スイツチＳ₁を介して演算増
幅器Ａ₁の反転（−）または非反転（＋）入力端
子に接続する。これらの反転および非反転入力端
子には接続抵抗Ｒ₂およびＲ₃をそれぞれ設ける。
増幅器Ａ₁の出力端子を直列接続した抵抗Ｒ₄およ
びＲ₅を介して演算増幅器Ａ₂の反転入力端子に接
続する。演算増幅器Ａ₂は積分器として接続し、
この増幅器の出力端子８をコンデンサＣ₁を介し
てその入力端子に接続する。積分器Ａ₂の出力端
子８を抵抗Ｒ₆を介して演算増幅器Ａ₁の非反転入
力端子に接続して、負帰還を得るようにすると共
に、上記出力端子８を電圧制御発振器VCOにも
接続する。この発振器VCOは、例えば前記特願
昭52−42772号に記載されているように、電源
（パワー）スイツチ切り換え用のパルスを発生す
るパルス幅変調回路PWMにクロツク信号を供給
する。抵抗Ｒ₄とＲ₅との間の接続点７をダイオー
ドＤ₁の陽極‐陰極通路を介して演算増幅器Ａ₃の
出力端子に接続する。この演算増幅器Ａ₃は利得
制御抵抗Ｒ₇およびＲ₈を有しており、その反転入
力端子を基準電位Ｖ_R2の点２に接続する。上記接
続点７をダイオードＤ₂の陰極‐陽極通路を介し
て演算増幅器Ａ₄の出力端子にも接続する。演算
増幅器A₄は利得制御抵抗Ｒ₉およびＲ₁₀を有して
おり、この増幅器Ａ₄の反転入力端子を基準電位
Ｖ_R3の点３に接続する。第１図の回路は他にスイ
ツチＳ₁を動作させる回路９を具えており、この
回路は積分器Ａ₂の出力端子８における電圧Ｖ₀と
入力信号としての基準電圧Ｖ_R1とを受信し、電圧
Ｖ_R1の極性が変化して電圧Ｖ₀が０ボルトとなる
瞬時にスイツチＳ₁を切り換えるようにする。ス
イツチＳ₁の図示の位置は静止状態における正電
圧のＶ_R1に関連し、他方の位置は負電圧Ｖ_R1に関
連する。 第１図による回路の前述した部分の動作を説明
するために、例えば時間の関数として選定した周
波数制御信号Ｖ_R1を第２ａ図に示す。第２ｂおよ
び２ｃ図は電圧Ｖ_R1に応答する電圧Ｖ_XおよびＶ_O
を示す。 瞬時ｔ₁までは電動機の速度が一定であるもの
とする。この場合スイツチＳ₁は図示の位置にあ
り、電圧Ｖ_R1は正である。この電圧Ｖ_R1は分圧器
Ｒ₁，Ｒ₃を介して増幅器Ａ₁の非反転入力端子に
供給される。この非反転入力端子には積分器Ａ₂
の出力電圧も分圧器Ｒ₆，Ｒ₃を介して供給され
る。増幅器Ａ₁の出力電圧はこの増幅器Ａ₁の合成
入力差電圧、従つて点７の出力電圧Ｖ_Xが０ボル
トとなるようにコンデンサＣ₁を充電してしま
う。これがため、電動機の所望速度の目安となる
積分器Ａ₂の出力電圧Ｖ₀は電圧Ｖ_R1によつて決定
され、本例ではこの出力電圧Ｖ₀は常に負であ
る。 瞬時ｔ₁に高速度が要求される場合には電圧Ｖ_R
１の値を高くする。これがため出力電圧Ｖ_Xが正の
値となり、これはダイオードＤ₁を介して演算増
幅器Ａ₃の出力電圧によつて制限される。演算増
幅器Ａ₃の出力電圧は基準電圧Ｖ_R2と抵抗Ｒ₇およ
びＲ₈の抵抗値とによつて決定される。この電圧
転換によりコンデンサＣ₁が充電され、電圧Ｖ₀は
その値が電圧Ｖ_R1の新規の値に相当するようにな
る瞬時ｔ₂に至るまで低下し、その瞬時ｔ₂に電圧
Ｖ_Xは再び０ボルトになる。電圧Ｖ₀が低下する
（電動機の加速）速度は基準電圧Ｖ_R2で調整する
ことができる。 瞬時ｔ₃には電圧Ｖ_R1の値を負の値にすること
によつて電動機の回転方向反転が命ぜられる。こ
れがため、電圧Ｖ_XはダイオードＤ₂を介して演算
増幅器Ａ₄の出力電圧によつて制限される負の値
となる。この演算増幅器Ａ₄の出力電圧は基準電
圧Ｖ_R3と抵抗Ｒ₉およびＲ₁₀の値とによつて決定さ
れる。この電圧転換によりコンデンサＣ₁は放電
し、かつ電圧Ｖ₀は基準電圧Ｖ_R2で調整し得る場
合で増加（電動機の減速）する。瞬時ｔ₄に電圧
Ｖ₀は０ボルトとなる。このことは発振器VCOの
出力周波数が０となることを意味する。このよう
に電圧Ｖ₀が０ボルトとなることは回路９により
検出される。電圧Ｖ_R1のの極性は最早スイツチＳ
₁の位置に適合しなくなるため、スイツチＳ₁は図
示の位置とは反対側に切り換えられ、また回路９
は論理回路を介して電動機の回転方向を反転させ
るために、回路PWMに信号CW／CCWを供給す
る。逆方向回転で電動機を加速するためには電圧
Ｖ₀を再び低下させる必要がある。これはスイツ
チＳ₁を切り換えて、電圧Ｖ_R1を増幅器Ａ₁の反転
入力端子に供給するようにして行なう。従つて電
圧Ｖ_Xは正の限定値に等しくなり、電圧Ｖ₀はその
値が電圧Ｖ_R1の（負の）値に再び相当するように
なる瞬時ｔ₅に至るまで低下し、この瞬時ｔ₅に電
圧Ｖ_Xは０ボルトとなる。 第１図の回路はさらに負電流‐帰還ループも具
えており、このループにおける回路１１は電動機
電流を測定し、かつ出力端子１０に電圧Ｖ_cを発
生する。電圧Ｖ_cは電動機電流の絶対値の大きさ
であり、これは本例では正とする。この電圧Ｖ_c
を抵抗Ｒ₁₁およびＲ₁₂を介して負の基準電圧Ｖ_R6
に加えて、利得制御抵抗Ｒ₁₃を具える演算増幅器
Ａ₅の反転入力端子に供給する。演算増幅器Ａ₅の
出力端子を回路１３により制御される二重スイツ
チＳ₂、抵抗Ｒ₄₀およびダイオードＤ₃の陰極‐陽
極通路を介して増幅器Ａ₂の入力端子に接続す
る。この増幅器Ａ₂の入力端子は見掛上の接地端
子を構成する。同様に、電圧Ｖ_cを抵抗Ｒ₁₄およ
びＲ₁₅を介して基準電圧Ｖ_R5に加えて、利得制御
抵抗Ｒ₁₆を具える演算増幅器Ａ₆の非反転入力端
子に供給する。この演算増幅器Ａの出力端子をス
イツチＳ₂、抵抗Ｒ₃₉およびダイオードＤ₄の陽
極‐陰極通路を介して演算増幅器Ａ₂の入力端子
に接続する。 回路１３は電動機が発電機レンジで動作する
か、電動機レンジで動作するかを検出し、スイツ
チＳ₂を電動機動作中は図示の位置に、発電機動
作中は図示とは反対の位置とするようにスイツチ
Ｓ₂を制御する。 電動機としての動作中に電動機電流が０となる
場合には、演算増幅器Ａ₅の入力端子の値は基準
電圧Ｖ_R6によつて決まる負の値となり、この増幅
器Ａ₅の出力電圧は正となるため、ダイオードＤ₃
はカツト・オフされる。電動機電流、従つて電圧
Ｖ_cが増大する場合には、演算増幅器Ａ₅の出力電
圧が低下し、電動機電流が基準電圧Ｖ_R6によつて
調整すべき或る値以上となる場合には、増幅器Ａ
₅の出力電圧が負となるため、ダイオードＤ₃はタ
ーン・オンし、コンデンサＣ₁が放電する。これ
により電圧Ｖ_pが増大するため、電動機は減速さ
れ、電動機電流は低下する。負電流‐帰還は、周
波数制御を行なう抵抗Ｒ₅の抵抗値よりも小さい
抵抗値の抵抗Ｒ₃₉およびＲ₄₀を介して行なわれる
ので、この負の電流帰還は正電圧Ｖ_Xがある場合
に有力となる。 発電機としての動作中はスイツチＳ₂が図示の
位置とは反対の位置となり、この場合には負の電
流‐帰還ループは演算増幅器Ａ₆を介して閉成さ
れるだけである。発電機としての動作中に電動機
電流が低下する場合には、電圧Ｖ_cが増大し、負
の基準電圧Ｖ_R5の影響が低下するため、演算増幅
器Ａ₆の出力電圧は左程大きな負値にならず、こ
の場合ダイオードＤ₄はカツト・オフされる。電
動機電流が基準電圧Ｖ_R5によつて調整すべき或る
値以上となる場合には演算増幅器Ａ₆の出力電圧
が正となり、ダイオードＤ₄がターン・オンする
ため、積分器Ａ₂の出力端子の電圧Ｖ_pは低下し、
これは電動機の制動作用を低下させることに相当
する。 第１図の回路は負電圧‐帰還ループも具えてい
る。直流電圧源の両端間の電圧を回路１２で検出
して電圧Ｖ_bに変換する。この電圧Ｖ_bを本例では
負とする。この電圧Ｖ_bを抵抗Ｒ₁₇およびＲ₁₈を介
して正の基準電圧Ｖ_R4に加えて、利得制御抵抗Ｒ
₁₉を具える演算増幅器Ａ₇の反転入力端子に供給
する。増幅器Ａ₇の出力端子を抵抗Ｒ₂₀を介して
演算増幅器Ａ₆の入力端子に接続する。 直流電圧源の両端間の電圧が基準電圧Ｖ_R4によ
つて定められる或る値以上となる場合には演算増
幅器Ａ₇の出力電圧が正となり、この出力電圧は
発電機動作中演算増幅器Ａ₆を介して負電流‐帰
還に影響を及ぼす。これは基準電圧Ｖ_R5の影響を
低下させる。 前述したように電動機電流は制限され、また直
流電圧源の電圧も制限される。この場合、２つの
パラメータの組合せに応答して制限が行なわれる
或る範囲があり、この範囲は特に電圧Ｖ_bとＶ_cの
相対値と、演算増幅器Ａ₇の利得と、抵抗Ｒ₁₄お
よびＲ₂₀の抵抗値の比とによつて決定される。こ
のような範囲を小さくする、換言するに、直流電
圧源の両端間の電圧が或る特定値以上となり、こ
の値以下でない時には負電圧‐帰還が極めて強く
なるようにするには幾つかの方法がある。例えば
演算増幅器Ａ₇の利得を極めて高く選定して、こ
の演算増幅器Ａ₇が公称電圧で高度に飽和され、
かつ上記電圧の特定値に達するまでは不飽和とな
らないようにすることができる。他の方法は第１
図に点線で示すダイオードＤ₅による方法であ
る。演算増幅器Ａ₇の入力電圧が正の場合にはダ
イオードＤ₅は増幅器Ａ₇の出力電圧をほぼ０ボル
トの電圧レベルにクランプする。（負の）電圧Ｖ_b
が或る程度まで低下し、演算増幅器Ａ₇の入力電
圧が負となり、出力電圧が正となる際にダイオー
ドＤ₅はカツト・オフし、電圧制御が行なわれる
ようになる。 第３ａおよび３ｂ図は電動機が制動中に発電機
として動作し始める際の電動機電流Ｉ_nの振幅の
変化および直流電圧源の電圧Ｖ_cbを時間の関数と
して示したものである。瞬時ｔ₁に電動機はエネ
ルギーを供給し、電動機電流は直流電圧源のキヤ
パシタンスを適当に充電するので、電圧Ｖ_cbは最
大値Ｖ_naxに達する瞬時ｔ₂まで公称値Ｖ_oから漸
次増大する。瞬時ｔ₁とｔ₂との間で電流Ｉ_nは最
大値Ｉ_naxに制限される。瞬時ｔ₂には負電圧‐帰
還がかけられ、これは負電流‐帰還ループを介し
て、電圧Ｖ_cbが値Ｖ_naxに制限されるように電動
機電流を制限する。この場合電動機電流は漸減的
速度で増大し得る。上記キヤパシタンスには最早
エネルギーは蓄積されず、供給されるエネルギー
は電動機および回路によつて消費され、その消費
量は、電圧が例えば電動機を通常飽和させる公称
電圧の2.5倍のような最大値となるため高くな
り、従つてこの電動機は多量のエネルギーを消費
する。この瞬時ｔ₃に電動機速度は、この電動機
によつて供給されるエネルギーが電圧Ｖ_cbを最大
に維持するのに最早十分でなくなるので低下して
しまう。この場合電圧Ｖ_cbは低下し、電動機電流
Ｉ_nは増加し続ける。 第４図は三相交流電流測定用に適用した第１図
の電動機電流検出器１１の一例を示す回路図であ
り、この検出器は透磁率の高いコアおよび一次と
二次巻線を有する６個の環状コイル１５ａ…１７
ｂを具えており、これらコイルの一次と二次巻線
との巻回数の比を例えば１：50とする。環状コイ
ル１５ａと１５ｂ，１６ａと１６ｂ，１７ａと１
７ｂの各一次巻線はそれぞれ直列に接続し、これ
らを電流Ｉ_R，Ｉ_SおよびＩ_Tが流れる電動機電流
給電線路に接続する。上記各組の環状コイルの二
次巻線はそれぞれ逆直列に接続し、これらの逆直
列の接続線をパルス発生器１８と抵抗Ｒ₂₀との間
に並列に設ける。抵抗Ｒ₂₀にはダイオードＤ₆、
コンデンサＣ₂および抵抗Ｒ₂₁を有する平滑フイ
ルタを並列に設ける。抵抗Ｒ₂₁間の電圧をバイア
ス抵抗Ｒ₂₂，Ｒ₂₃およびＲ₂₄を有する演算増幅器
Ａ₈の非反転入力端子に供給する。この演算増幅
器Ａ₈の出力端子は電流信号Ｖ_cを電動機電流検出
器の出力端子１０に供給する。 環状コイルのコア材料の透磁率は高いため、所
定値の相電流Ｉ_R，Ｉ_SおよびＩ_T（これらの値は
最大値以下とすべきである）に対してコアは飽和
してしまう。パルス発生器１８は逆直列に接続さ
れる二次巻線の両端間に高周波パルスを供給する
ので、各相毎に２個のコアの一方のコアが常に飽
和され、他方のコアは飽和されない。この場合二
次巻線に流れる電流ｉ_r，ｉ_sおよびｉ_tの値は常に
相電流Ｉ_R，Ｉ_SおよびＩ_Tの絶対値の値となる。
これらの電流ｉ_r，ｉ_sおよびｉ_tを抵抗Ｒ₂₀で加え
て、電圧に変換し、この電圧をフイルタＤ₆，Ｃ
₂，Ｒ₂₁で平滑化して、直流電圧とする。この直
流電圧は電動機電流の振幅の大きさである。かか
る平滑化電圧を演算増幅器Ａ₈で増幅して、電流
信号Ｖ_cにする。 第５図は給電スイツチを介して電動機を附勢す
る直流電圧源の一例を示す。この電圧源は三相交
流幹線Ｒ，ＳおよびＴに対する接続線とダイオー
ドＤ₇，Ｄ₈，Ｄ₉，Ｄ₁₀，Ｄ₁₁およびＤ₁₂を有する
整流ブリツジを具えている。整流幹線電圧を平滑
化するためにこれらのダイオード間の整流電圧を
スイツチＳ₃を介してバツフアコンデンサＣ_b間に
供給する。給電スイツチを有するインバータ回路
１９を介して上記バツフアコンデンサＣ_b間の電
圧Ｖ_cbを三相交流電流に変換する。この電流の周
波数を回路PWMによつて制御し、上記変換した
三相交流電流により電動機Ｍを附勢する。これら
の電流は前記電流検出器によつて検出される。回
路PWMは第１図に示すような回路から周波数制
御信号を受信する。 直流電圧変換機を介して直流電圧Ｖ_cbを低い直
流電圧Ｖ_sに変換して、これらの電圧を種々の回
路に供給するようにする。原理的にはこの変換機
は変成器２１をもつて構成し、この変成器の一次
巻線２２間の直流電圧Ｖ_cbは発振器２０によつて
動作するスイツチＳ₄を介して取り出すことがで
きる。上記変成器２１の二次巻線２３をダイオー
ドＤ₁₃とコンデンサＣ₃を有する整流回路に接続
する。 スイツチＳ₄は高周波でスイツチ・オンされた
り、スイツチ・オフされたりするので、直流電圧
Ｖ_cbは交流電流に変換され、この電流は変成器２
１によつて変圧され、かつダイオードＤ₁₃とコン
デンサＣ₃とによつて整流され、また平滑化され
て直流電圧Ｖ_sを発生する。この直流電圧Ｖ_sはコ
ンデンサＣ₃間の電圧が予定値に達したら直ちに
発振器２０を不作動とし、かつ上記電圧Ｖ_sが低
くなり過ぎたら発振器を再び始動させるために発
振器２０に帰還させる。このようにして例えば
80Vから800Vまでの範囲内で変化し得る直流電圧
Ｖ_sが電圧Ｖ_cbに高度に無関係に得られる。従つ
て、例えば幹線電圧に万一支障を来たした場合で
もバツフアコンデンサＣ_b間の電圧Ｖ_cbが或る特
定値以上である限り、電動機制御回路は附勢され
たままとなる。これがため、万一制御回路PWM
が故障した場合に、給電スイツチを破損するよう
な高い値の電圧Ｖ_cbが存在する限り、インバータ
回路１９の給電スイツチは制御されたままとな
る。従つて例えば幹線電圧が故障した後でも電動
機の制動作用は安全に制御されたままとなり、制
御回路は電動機によつて供給されるエネルギーに
より附勢される。 変成器２１は直列に接続したダイオードＤ₁₄と
コンデンサＣ₄に並列の第２の二次巻線２４も具
えている。この二次巻線２２間の振幅Ｖ_cbの電圧
パルスはコンデンサＣ₄間で直流電圧Ｖ_bに変換さ
れ、この直流電圧Ｖ_bはコンデンサＣ₄が全く、或
いは殆ど負荷されない場合、コンデンサＣ_b間の
電圧Ｖ_cbに比例する。従つて第５図の回路のこの
部分は第１図の回路１２を構成し、これは電圧Ｖ
_cbの目安となる電圧Ｖ_bを供給する。 点１１１の電圧Ｖ_bを比較器Ｋに供給する。こ
の比較器には基準電圧Ｖ_R7も供給する。比較器Ｋ
の出力を例えばリレーを用いてスイツチＳ₃に結
合させて、電圧Ｖ_bが基準電圧Ｖ_R7以上となる際
に上記スイツチＳ₃を閉じるようにする。また、
このスイツチＳ₃を温度係数が正の抵抗Ｒ₂₅によ
つて分路する。 幹線電圧を幹線電圧端子Ｒ，ＳおよびＴに供給
すると、バツフアコンデンサＣ_bは大きな充電電
流によつて充電される。この電流は整流ダイーオ
ードを保護するために抵抗Ｒ₂₅によつて制限され
る。第５図の回路はさらに、電源スイツチオン時
の短絡電流が抵抗Ｒ₂₅を加熱して、この抵抗Ｒ₂₅
の抵抗値が著しく増大するような短絡をも防止す
る。バツフアコンデンサＣ_b間の電圧Ｖ_cbが基準
電圧Ｖ_R7によつて限定される或る値に達し、この
値での充電電流が十分に小さく、しかも電圧Ｖ_cb
の値が十分に高くて、電動機制御回路を直流電圧
変換機を介して附勢し得る場合には、抵抗Ｒ₂₅が
比較器Ｋを介してスイツチＳ₃により短絡され
る。 第５図には第１図に符号１３にて示す検出器の
一例も示してあり、この検出器はダイオードＤ_1
５，Ｄ₁₆およびＤ₁₇を具えており、これらのダイ
オードはダイオードＤ₁₀，Ｄ₁₁およびＤ₁₂と共に
整流ブリツジを構成する。この整流ブリツツジ回
路には抵抗Ｒ₂₆およびコンデンサＣ_oを並列に設
けて、整流電圧を平滑化する。コンデンサＣ_o間
の電圧Ｖ_oは整流された幹線電圧であり、これは
電圧Ｖ_cbとは異なり発電機動作中は増大しない。 ダイオードＤ₁₀，Ｄ₁₁およびＤ₁₂は２個の整流
ブリツジ回路に共通であるため、２個のコンデン
サＣ_bおよびＣ_oは一方の電極側にて直流結合され
る。これらのコンデンサＣ_bおよびＣ_oの他方の電
極間には抵抗Ｒ₂₇およびＲ₂₈を有する分圧器を設
け、これにより電圧Ｖ_cbとＶ_oとの差を減衰させ
て、その減衰電圧をトランジスタＴのベース‐エ
ミツタ接合に供給する。トランジスタＴのコレク
タを抵抗Ｒ₂₉を介して正の電圧源に接続する。 発動機としての動作中に電圧Ｖ_cbが増大する場
合、トランジスタＴは分圧器Ｒ₂₇，Ｒ₂₈によつて
定まる電圧増分量でターン・オンする。これによ
るコレクタ抵抗Ｒ₂₉間の電圧変動が発電機動作を
表わし、斯る変動は例えば直流分離兼論理ゲート
用の光学的な結合手段を介してスイツチＳ₂を動
作させることができる。このように発電機動作に
対する簡単な検出法は幹線電圧の変動に無関係に
得られる。 前記特願昭52−42772号に記載されているパル
ス幅変調器（PWM）は、相対パルス幅を制御し
得るようにするためにクロツク信号に対する入力
端子２６（第１図）を有している。 第６図はこの目的のための回路を示す。この回
路は制御電圧Ｖ₂₉に対する入力端子２９は、調整
抵抗Ｒ₃₇およびＲ₃₈を有している演算増幅器Ａ₁₁
の反転入力端子に接続し、この増幅器の出力端子
を電圧制御発振器２２′に接続する。この発振器
２２′は周波数が信号Ｖ_R9によつて決定されるク
ロツク信号を供給する。 電動機の速度が低く、電動機電流が比較的高い
と、電動機のインピーダンス間での電圧損失によ
り電動機の有効トルクは十分に低下する。これら
の損失は発振器２２′の周波数を低減させるこ
と、すなわち相対パルス幅を増大させることによ
つ補償することができる。この補償、所謂IR補
償は例えば補償電圧（この電圧は本例では負とす
る）を増幅器Ａ₁₁の入力端子に供給することによ
つて行なうことができる。 この目的のため回路には調整抵抗Ｒ₃₁を有する
演算増幅器Ａ₁₀を設け、この増幅器の反転入力端
子を加算抵抗Ｒ₂₉₀およびＲ₃₀をそれぞれ介して正
の基準電圧Ｖ_R8の点と、第１図の回路の点８とに
それぞれ接続する。点８には負電圧Ｖ_pが搬送さ
れ、この電圧の振幅は電動機の所望回転速度に比
例する。増幅器Ａ₁₀の出力端子２７を抵抗Ｒ₃₂を
介して点２６０に接続する。この点２６０から補
償電圧Ｖ_x1を取り出す。点２６０は抵抗Ｒ₃₆およ
びダイオードＤ₁₉の陰極‐陽極通路を介して増幅
器Ａ₁₁の反転入力端子に接続する。第６図の回路
は調整抵抗Ｒ₃₅を有する演算増幅器Ａ₉も具えて
おり、この増幅器の反転入力端子は加算抵抗Ｒ₃₃
およびＲ₃₄をそれぞれ介して負の基準電圧Ｖ_R10の
点と第１図の回路における点１０とにそれぞれ接
続する。点１０に現われる電圧Ｖ_cは電動機電流
Ｉ_nに比例する。電圧Ｖ_Bを取り出す増幅器Ａ₉の
出力端子２８をダイオードＤ₁₈の陽極‐陰極通路
を介して点２６０に接続する。 第６図の回路の補償動作を第７図につき説明す
る。この第７図では補償電圧Ｖ_x1を縦軸にプロツ
トし、電動機の回転速度ｎを横軸にプロツトして
ある。 電圧Ｖ_Bが十分に負（Ｖ_B＜Ｖ_A）の場合、電圧
Ｖ_xは電圧Ｖ_Aに相当し、これは回転速度ｎの直線
関数となる。これを第７図にライン（線Ａにて示
す。或る特定の速度では電圧Ｖ_x1が常に電圧Ｖ_A
より大きいか、或いはＶ_Aに等しいため、ライン
Ａの左側の個所内の電圧Ｖ_x1は電圧Ｖ_B（この場
合ダイオードＤ₁₈は導通する）によつて決定され
る。この電圧Ｖ_Bは電動機電流の直線関数とな
り、これは低い回転数では速度に比例する。従つ
て電圧Ｖ_xも低速度では電動機電流によつて限定
され、これを第７図にラインＢに示す。ラインＡ
とＢとの間の電圧Ｖ_x1は電動機電流によつて決定
される。補償電圧Ｖ_x1は、例えば抵抗Ｒ₃₃，Ｒ₃₄
およびＲ₃₅並びに基準電圧Ｖ_R10の値を適当に選定
して、増幅器Ａ₉が例えば公称電動機電流の2/3の
電動機電流で基底状態となるようにすることによ
り比較的大きな電動機電流で制限することができ
る。これを第７図にラインＣで示す。さらに批較
的小さな電動機電流では補償の必要はないものと
するとができる。基準電圧Ｖ_R10および抵抗Ｒ₃₃，
Ｒ₃₄，Ｒ₃₅の値を適当に選定することによつて電
動機電流の値（この値以下では補償の必要のな
い）を適当に選定して、この値の電動機電流にて
電圧Ｖ_Bが０ボルトとなるようにすることができ
る。これはこの場合、Ｖ_x1が０ボルトより大きく
なるか、または０ボルトに等しくなり、ダイオー
ドＤ₁₉がカツトオフされるからである。IR補償を
行なう個所を第７図にハツチを付して示してあ
り、この個所はラインＡ，Ｂ，ＣとＶ_x1＝０の水
平軸線とによつて囲まれる領域である。このよう
にして簡単、かつ満足なIR補償が得られる。 第１および第５図に基ずく回路の実施例におけ
る各回路部品の値はつぎのように定める。

【表】

【表】 本発明は上述した例のみに限定されるものでな
く、電流および電圧帰還ループ並びに種々の検出
手段に対して幾多の変更を加え得ること勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機制御回路用の周波
数制御回路の一例を示す回路図、第２ａ，２ｂお
よび２ｃ図は第１図に基ずく回路の動作説明用信
号波形図、第３ａおよび３ｂ図は電動機が制動中
に発電機として動作し始める際における電動機電
流および直流電圧源の両端間の電圧の振幅の変化
を時間の関数として示す波形図、第４図は第１図
の電動機電流検出器の一例を示す回路図、第５図
は電源スイツチを介して電動機を附勢するための
直流電圧源の一例を示す回路図、第６図はIR補
正信号を発生させる回路の一例を示す回路図、第
７図は第６図に基ずく回路の動作説明用特性図で
ある。 １……周波数基準信号入力端子、２，３，４，
５，６……基準電位点、８……演算増幅器出力端
子、９……スイツチＳ₁動作用回路、１１……電
動機電流検出器、１２……直流電圧源の電圧検出
回路、１３……電動機動作レンジ検出回路、１５
ａ〜１７ｂ……環状コイル、１８……パルス発生
器、１９……インバータ回路、２０……発振器、
２１……変成器、２２……変成器一次巻線、２
２′……電圧制御発振器、２３，２４……変成器
二次巻線、２６……クロツク信号入力端子、Ｒ₁
〜Ｒ₄₀，Ｒ₂₆₀，Ｒ₂₉₀……抵抗、Ｄ₁〜Ｄ₁₉……ダ
イオード、Ｓ₁〜Ｓ₄……スイツチ、Ａ₁，Ａ₃〜Ａ_1
１……演算増幅器、Ａ₂……演算増幅器（積分
器）、Ｃ₁〜Ｃ₄，Ｃ_o……コンデンサ、VCO……電
圧制御発振器、PWM……パルス幅変調回路、Ｃ_b
……バツフアコンデンサ、Ｋ……比較器、Ｒ，
Ｓ，Ｔ……幹線電圧端子、Ｍ……電動機、Ｔ……
トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源スイツチを介して直流電圧源により附勢
   される交流電動機用の電動機制御回路にあつて、
   周波数制御回路を具えており、前記直流電圧源が
   交流供給電圧を整流する整流器と、平滑回路とを
   具え、かつ前記周波数制御回路が、出力信号を制
   限する第１増幅器の入力端子に接続される周波数
   基準信号入力端子を具え、前記第１増幅器の出力
   端子を第１積分器の入力端子に接続し、該第１積
   分の出力端子からの周波数制御信号を前記電源ス
   イツチを制御する回路に供給すると共に前記第１
   増幅器の入力に帰還させるようにした電動機制御
   回路において、該電動機制御回路がさらに： 前記電動機に流れる電流の大きさである電動機
   制御信号を発生するための第１手段と、前記電動
   機制御信号を基準信号と比較するための第１比較
   器とを含む負電流‐帰還ループにあつて、前記第
   １比較器の出力端子を前記第１積分器の入力端子
   に接続して、電動機電流が予定値以上になると直
   ちに前記第１比較器及び前記第１積分器を介して
   閉成される負電流‐帰還ループと； 前記直流電圧源の両端間の電圧の大きさである
   電圧信号を発生するための第２手段と、該電圧信
   号を基準信号と比較するための第２比較器とを含
   む負電圧‐帰還ループにあつて、前記第２比較器
   の出力端子を前記第１積分器の入力端子に結合さ
   せて前記直流電圧源の両端間の電圧が予定値以上
   になると直ちに前記第２比較器及び前記第１積分
   器を介して閉成される負電圧‐帰還ループと； 前記交流電動機が発電機としてか、または電動
   機として動作するかを検出するための検出手段
   と； 前記検出手段によつて制御され、前記交流電動
   機が電動機として動作する際に前記負電圧‐帰還
   ループ及び負電流帰還ループを不作動するための
   不作動化手段；も具えるようにしたことを特徴と
   する電動機制御回路。 ２ 特許請求の範囲１記載の電動機制御回路にお
   いて、第２比較器の出力端子を第１比較器を介し
   て第１積分器に接続して、負電圧‐帰還ループが
   閉成される際に負電流‐帰還ループも閉成される
   ようにしたことを特徴とする電動機制御回路。 ３ 特許請求の範囲２記載の電動機制御回路にお
   いて、入力端子が前記第１手段に結合される第３
   比較器を設け、かつ前記不作動化手段をスイツチ
   ング手段で構成し、該スイツチング手段を前記第
   ３比較器の出力端子と第１積分器の入力端子との
   間及び第１比較器の出力端子と第１積分器の入力
   端子との間に配置し、交流電動機が発電機として
   動作する期間中は、第１比較器の出力端子が第１
   積分器に接続され、かつ交流電動機が電動機とし
   て動作する期間中は、第３比較器の出力端子が第
   １積分器に接続されるように前記スイツチング手
   段を前記検出手段で制御するようにしたことを特
   徴とする電動機制御回路。 ４ 特許請求の範囲３記載の電動機制御回路にお
   いて、検出手段に平滑回路を有する第２整流器お
   よび比較器を設け、この比較器により第２整流器
   にて得られる直流電圧と前記直流電圧源の電圧と
   を比較して、第２整流器を介して得られる直流電
   圧が直流電圧源の電圧に対する予定値よりも高い
   か低いかを示す信号を供給するようにしたことを
   特徴とする電動機制御回路。 ５ 特許請求の範囲１〜４の何れか１つに記載の
   電動機制御回路において、交流電動機の各相給電
   線路の前記第１手段を整流直流変成器をもつて構
   成し、この変成器の二次巻線を並列に接続し、前
   記第１手段によつて前記電動機制御信号を平滑フ
   イルタを介して供給するようにしたことを特徴と
   する電動機制御回路。 ６ 特許請求の範囲１〜５の何れか１つに記載の
   電動機制御回路において、直流電圧源に並列に切
   換直流電圧変換機を設け、この変換機の変成器一
   次巻線とスイツチとの直列回路を直流電圧源に並
   列に接続し、前記変成器の第１二次巻線を整流回
   路に接続して、供給電圧を周波数制御回路に供給
   するようにしたことを特徴とする電動機制御回
   路。 ７ 特許請求の範囲６記載の電動機制御回路にお
   いて、前記第２手段を変成器の第２二次巻線をも
   つて構成し、この第２二次巻線を前記電圧信号を
   供給する整流回路に接続したことを特徴とする電
   動機制御回路。 ８ 特許請求の範囲１〜７の何れか１つに記載の
   電動機制御回路において、前記第２手段を第４比
   較器に接続して、前記電圧信号を基準信号と比較
   し、前記第４比較器の出力端子をスイツチに接続
   し、このスイツチを直流電圧源の整流器と、電圧
   信号が前記基準信号以上となる際に前記スイツチ
   を閉成するための直流電圧源の平滑回路との間に
   設け、前記スイツチを温度係数が正の抵抗と並列
   に接続したことを特徴とする電動機制御回路。