JPS626432B2 - - Google Patents

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JPS626432B2
JPS626432B2 JP56136183A JP13618381A JPS626432B2 JP S626432 B2 JPS626432 B2 JP S626432B2 JP 56136183 A JP56136183 A JP 56136183A JP 13618381 A JP13618381 A JP 13618381A JP S626432 B2 JPS626432 B2 JP S626432B2
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Japan
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JP56136183A
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JPS5839291A (ja
Inventor
Masaki Obara
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements 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
    • H02P7/18Arrangements 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 by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements 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 by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements 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 by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements 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 by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292Arrangements 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 by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H02P7/293Arrangements 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 by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC using phase control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サイリスタなどの電力変換器を介
して給電される直流電動機等の速度を、該サイリ
スタの点弧角を制御することにより可変速制御す
るダイレクト・デイジタル制御装置(DDC)に
おいて前記給電々流値を取込む取込方式に関する
ものであり、更に一般的には、変換器を介して給
電される誘導性負荷の負荷電流実際値を検出し、
変換器の点弧制御角を演算によつて求め、それに
より点弧角を制御して負荷電流を制御するDDC
装置において、負荷電流実際値の高精度の検出、
取込みを可能にする方式に関するものである。
第1図はDDC装置の一例として直流レオナー
ドDDC装置を示すブロツク図である。同図にお
いて、直流電動機Mは電力変換器1を介して3相
電源から給電されている。DDC装置はこの場
合、速度調節器(ASR)3と電流調節器
(ACR)4と点弧角調節器(FAR)5とパルス増
幅器(PA)6とから成るものとして示されてい
るが、かかる個別回路により構成されるものでな
く、マイクロプロセツサにより構成されることも
できる。
動作を説明する。パルスジエネレータPGによ
り検出された電動機Mの回転速度は、速度設定器
2により設定された速度と比較され、その誤差信
号がASR3において例えばPID演算をほどこさ
れ、その出力と電流検出器7により検出され取込
まれた給電々流実際値とが比較され、その誤差信
号がACR4において例えばPID演算をほどこさ
れ、その出力がFAR5に入力される。その結
果、位相制御された点弧パルスが該FAR5から
出力され、PA6にて増幅された後、変換器1へ
加えられてその導通角を制御し、電動機Mの回転
速度が速度設定器2により設定された速度になる
ように可変速制御される。
このように、DDC装置においては、多相交流
電源から給電々流実際値を検出し、取込まなくて
はならない。この発明はかかる給電々流実際値の
精度の良い検出取込方式に関するものである。
さて、DDC装置における従来の電流実際値取
込方式は、交流電流波形から時間をずらして振幅
値を繰り返し検出し、その平均値をとつて電流実
際値とする方式であつた。一般に、三相純ブリツ
ジ接続されたサイリスタ変換装置にて給電される
電動機の速度又はトルクを制御する場合、第1図
を参照して説明したように、電機子電流をフイー
ドパツクし電流調節を行いその出力で各サイリス
タの導通角の位相を制御している。この場合、サ
イリスタのゲート端子に印加される点弧パルス間
隔は、通常60度(電気角)であり、加速時には60
度より小さくなる。この位相制御、電流調節をマ
イクロコンピユータによるDDC装置にて行う場
合、点弧パルス発生後次期点弧点を決定するため
に電流調節演算を実行している。このため、点弧
パルス発生後、早期に給電電流値(電機子電流
値)を検出する必要があり、電流振幅値を繰返し
検出し、平均値を求めるようなことは時間的に困
難である。またサイリスタの点弧制御角が変化す
ると電流のリプル波形が変化し、電流検出値に誤
差を生ずる。
この発明は上述のような従来技術における問題
点を解決するためになされたものであり、従つて
この発明の目的は、直流電動機等の電流(速度)
制御を行う如きDDC装置において、サイリスタ
変換器の如き電力変換器に対して発生された点弧
パルスの制御角に応じて、交流電源波形における
次の電流振幅値検出点を最適な位置に定め、電流
実際値を精度良く検出し取込むことのできる取込
方式を提供することにある。
この発明の構成の要点は、DDC装置におい
て、給電々流である多相交流波形において点弧パ
ルス発生時点から給電々流実際値としての電流振
幅値の検出までの時間に対する点弧制御角の予め
定められた最適な関係を記憶しておき、電力変換
器へ向けて出力する点弧パルスの制御角から前記
関係に照らして求めた検出時間データを出力し、
該データに依存して給電々流である多相交流の振
幅値の取込み位相を制御するようにした点にあ
る。換言すれば、正弦波状に変化する電流瞬時値
が電流平均値に達した時点で該電流瞬時値を検出
し取込めば、誤差のない取込みが可能であること
に着目し、点弧制御角αと点弧パルス発生時点か
ら電流瞬時値が電流平均値に達する時点までの時
間との関係を予め求めておき、点弧制御角に応じ
て前記関係に照らし電流瞬時値の検出時点を定め
るようにした点にある。
次に、この発明の原理を更に詳しく説明する。
点弧制御角αと点弧パルス発生時点から交流波形
における電流振幅の瞬時値が電流平均値に達する
時点までの電気角(ωtc)との関係は、転流重
なり現象を無視すれば、一般に電流連続時におい
て次式で与えられる。
但し、tan=ωL/Rであり、Rは電機子回
路抵抗、Lは電機子回路インダクタンス、ωは交
流電源角周波数、である。
第2図は、0<cos<1、0<α<π、0<
ωtc<π/6なる条件のもとで、点弧制御角αと前 記電気角ωtcとの間の関係を表示したグラフで
ある。同図において、○イはcos=0.2の場合の、
○ロはcosα=0.8の場合の、それぞれグラフであ
る。すなわち、このグラフをもつていれば、制御
角αが与えられた場合、直ちに前記電気角ωtc
が求まり、これにより、交流波形における電流振
幅の瞬時値が電流平均値に達する時点での電流振
幅値の検出、取込みが可能になる。
以上で本発明の原因が明らかになつたと思われ
るので、次に図を参照してこの発明の一実施例を
説明する。
第3図はこの発明の一実施例を示すブツク図で
ある。同図において、マイクロコンピユータ14
はDDC装置である。図示せざる電動機はサイリ
スタ変換素子23を介して3相交流電源から給電
されている。マイクロコンピユータ14は、3相
交流電源から電動機へ給電される電流(電動機の
電機子電流25)を検出して取込み、設定器24
から入力される設定速度、また図示せざる電動機
回転速度の実際値等を入力され、演算によつて点
弧制御角αを求め、それによつてサイリスタ変換
素子23の導通角を制御して電動機が設定速度を
維持するように制御している。しかして本発明は
電機子電流25の検出、取込方式に関するもので
あつた。以下、この観点に立つて説明する。
先ず、そのほかの符号を説明する。フイルタ1
1は電機子電流の検出、取込みに際しリプル分を
除去する回路、サンプルホールド回路12は、カ
ウンタ21からの指示(割込信号)があつたと
き、フイルタ11の出力をサンプルホールドして
A/D変換器13へ出力する回路、A/D変換器
13は、サンプルホールド回路12から供給され
るアナログ入力をデイジタル値に変換してコンピ
ユータ14に入力する変換器であり、A/D変換
完了と共に完了信号をもコンピユータ14に与え
る。位相角調整器18は、3相交流電源27とマ
イクロコンピユータ14からの点弧角制御信号を
入力されて点弧パルス信号(3相の場合、6個の
位相の異なつたパルス出力となる)を出力する。
点弧パルス信号はパルス増幅器19を介してサイ
リスタ変換素子23へ与えられると共に、オア回
路22を介してカウンタ回路21へも供給され
る。信号変換回路17は、3相交流電源27のう
ちの一相(第4図c参照)を入力され、該入力波
形における最初の零クロス点t0においてカウンタ
16へクリア信号を送り、次の零クロス点t1にて
ラツチ回路15へラツチ信号を送出する。カウン
タ16はクロツク26(電源周波数に比較して充
分大きな繰り返し周波数をもつ)を計測してお
り、その計測値をラツチ回路15を介してマイク
ロコンピユータ14に入力する。カウンタ回路2
1へは、マイクロコンピユータ14において、第
2図のグラフを参照して求めた電気角ωtcがラ
ツチ回路20を介して入力され、カウンタ回路2
1からは割込信号がマイクロコンピユータ14へ
接続される。カウンタ回路16と21へは同一の
クロツク信号26が与えられている。マイクロコ
ンピユータ14内のメモリには、第2図に示した
グラフ(関係式1により求めた点弧制御角αに対
する最適な電気角ωtcのデータ)が、プログラ
ムのほかに記憶されていることは勿論である。
なお、第3図における電動機電機子電流25の
波形も、一相をとれば第4図aに示す如くであ
り、電流検出時間tを変えれば検出(サンプル)
される電流振幅Aも変化することが理解されるで
あろう。電流振幅Aが平均値を示すとき、それを
検出したいというのが本発明の目的であつた。ま
たこれまでの説明では検出時間tは電気角ωtc
として表わし説明してきた。第4図bにサイリス
タ変換素子23の出力波形(1相分)を示した
が、この波形図でαが点弧制御角である。この点
弧制御角αと、第4図aにおいて振幅Aが平均値
を示すときの電気角ωtcとの関係を示したのが
第2図のグラフであることは先にも説明した。
第3図に戻り、その動作を説明する。信号変換
回路17は、交流電源27の一周期毎に位相が
180度ずれたクリア信号とラツチ信号を発生す
る。クロツク26を計数しているカウンタ回路1
6は、クリア信号により一周期毎にリセツトさ
れ、ラツチ回路15は、ラツチ信号によりカウン
タ回路16のクロツク26の計測値(交流電源の
半周期分)を保持する。位相角調整器18は、マ
イクロコンピユータ14からの点弧制御角信号α
と三相交流電源17から点弧パルス信号を発生
し、これら点弧パルス信号は、パルス増幅器19
を介してサイリスタ変換素子23へ、またオア回
路22を介してカウンタ回路21へそれぞれ加え
られる。ラツチ回路20は、マイクロコンピユー
タ4から出力された電流検出点データ(最適な電
気角ωtc)を保持しており、カウンタ回路21
は、オア回路22からの信号を受取る毎にラツチ
回路20のデータを読み込み、減算を開始する。
計数値が零になつた時点で、マイクロコンピユー
タ4に割込信号を送ると同時に、サンプルホール
ド回路12へホールド指令信号を送る。
マイクロコンピユータ4は、割込信号を受取る
と現在の処理を中断して、以下の手順で割込処理
を実行する。
(1) 設定値24から電流(速度)設定値及びA/
D変換器13の変換動作完了を待つてA/D変
換器13から電流実際値(第4図aの電流振幅
値A)を取込み、電流制御演算の結果、点弧制
御角αを求め、位相角調整器8に出力する(こ
こまでは普通のDDC装置の機能である)。
(2) 点弧制御角αに対応した電流検出点データω
cをメモリから読出す。
(3) ラツチ回路15から取込んだ電源半周期分の
クロツク数の計測値N1で補正(例えば、電流
検出点データωtcの単位が電気角(度)であ
れば、計測値(N1)は半周期の電気角180度分
のクロツク数であるから、(ωtc×N1)/180の
演算を行いデータωtcをクロツク数に換算す
る。)を行い、その結果をラツチ回路20に出
力する。
マイクロコンピユータ14は、割込処理を終
了すると中断した処理を再開する。次の点弧パ
ルスの発生までに割込処理が終了するようにプ
ログラムを構成すると、次の点弧パルスが発生
してカウンタ回路21が取込むラツチ回路20
のデータは、常に点弧制御角αに対応した電流
検出点データである。
以上の動作を繰り返し行うことにより、点弧制
御角αに応じて電流検出点を変化させ、最適の電
流振幅値(例えば平均値)を検出し、取込むこと
ができる。
実施例に説明したように、電流瞬時値が、例え
ば電流平均値に達した時点で電流を検出し取込む
ようにしたため、設定変更及び外乱などによる電
流実際値の変化に対する電流制御の結果、点弧制
御角が変化しても、常に電流実際値として正確な
値を精度よく検出できるという利点がある。
この発明は、いままで説明したほかに、位相調
整器をマイクロコンピユータにて行う場合にも適
用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は普通の直流レオナードDDC装置を示
すブロツク図、第2図は点弧制御角αと電気角ω
cとの間の最適な関係を示すグラフ、第3図は
この発明の一実施例を示すブロツク図、第4図は
第3図の回路における各部の信号波形を示す波形
図、である。 符号説明、1…変換器、2…速度設定器、3…
速度調節器、4…電流調節器、5…点弧角調節
器、6…パルス増幅器、7…電流検出器、11…
フイルタ、12…サンプルホールド回路、13…
A/D変換器、14…マイクロコンピユータ、1
5…ラツチ回路、16…カウンタ、17…信号変
換回路、18…位相角調整器、19…パルス増幅
器、20…ラツチ回路、21…カウンタ、22…
オア回路、23…サイリスタ変換素子、24…設
定器、25…電動機の電機子電流、26…クロツ
ク、27…3相交流電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変換器を介して給電される電動機などの誘導
    性負荷の電流を、少なくとも該負荷へ給電される
    電流実際値を取込み、演算により前記変換器の採
    るべき点弧制御角を求めて制御することにより制
    御するダイレクト・デイジタル制御装置において
    前記給電々流実際値を取込む取込方式であつて、
    給電々流である多相交流の波形において変換器の
    点弧パルス発生時点から前記給電々流実際値とし
    ての電流振幅値の検出までの時間に対する点弧制
    御角の予め定められた関係を記憶しておき、変換
    器へ向けて出力する点弧パルスの制御角から前記
    関係に照らして求めた検出時間データを出力し、
    該データに依存して給電々流実際値としての交流
    振幅値の取込み位相を制御するようにしたことを
    特徴とするダイレクト・デイジタル制御装置にお
    ける給電々流実際値の取込方式。 2 特許請求の範囲第1項に記載の取込方式にお
    いて、前記給電々流実際値としての電流振幅値が
    交流波形の平均値であることを特徴とするダイレ
    クト・デイジタル制御装置における給電々流実際
    値の取込方式。
JP56136183A 1981-09-01 1981-09-01 ダイレクト・デイジタル制御装置における給電電流実際値の取込方式 Granted JPS5839291A (ja)

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