JPS6329516B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6329516B2
JPS6329516B2 JP55069205A JP6920580A JPS6329516B2 JP S6329516 B2 JPS6329516 B2 JP S6329516B2 JP 55069205 A JP55069205 A JP 55069205A JP 6920580 A JP6920580 A JP 6920580A JP S6329516 B2 JPS6329516 B2 JP S6329516B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
thyristor
transformer
switch circuit
current
Prior art date
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Expired
Application number
JP55069205A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56166791A (en
Inventor
Nagahiko Nagasaka
Shigeru Sakurai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP6920580A priority Critical patent/JPS56166791A/ja
Publication of JPS56166791A publication Critical patent/JPS56166791A/ja
Publication of JPS6329516B2 publication Critical patent/JPS6329516B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、直流安定化電源を変圧器の1次側で
スイツチング制御し2次側でダイオード整流を行
なうDC/DCスイツチングコンバータによる電動
機の駆動方式に関する。 高周波のインバータで交流電源をつくり、この
電力をサイクロコンバータを介して普通の可変周
波数・可変電圧の電力に変換し、電動機を駆動す
る方式は従来から知られているが、装置が複雑で
経済性に乏しくあまり実用されていない。また、
商用電源を直接サイリスタで変換する半波式サー
ボモータ駆動回路も知られているが、これは制御
性能が低くたとえばサーボ帯域幅で2〜3Hz程度
でありしかも電源変圧器の偏磁が問題になつてい
た。 ここにおいて本発明は、コンパクトな装置、低
価格、省電力、高性能を同時に満たす電動機駆動
方式を提供しようとするもので、プリントモータ
やカツプモータ等のコアレスDCサーボモータに
最も良く適合する方式でもある。 第1図は、本発明の原理を示す略線図である。 TFはギヤツプ付トランス、ThFは正転用サイ
リスタ、ThRは逆転用サイリスタ、MはDCサー
ボモータ、Trはトランジスタ、Dは帰還ダイオ
ード、Cは平滑コンデンサ、DSは整流ダイオー
ド、Sは商用電源である。 トランスTFの1次側は典型的なフライバツク
式スイツチ回路で、2次側はセンタタツプ付きの
サイリスタによる半波形単相サイクロコンバータ
に相当する。
【表】 さて、第1表において1はオン状態、0はオフ
状態、ThはサイリスタThFあるいはThRのいずれ
かを示す。 モード(100)はトランスTFに電磁エネルギが
電源Sより供給されている期間を表わす。 モード(011)はトランジスタがオフしこの電
流が帰還ダイオードDに移つて、同時にモータM
にサイリスタThを通して、トランスTFの2次電
圧が印加され、1次から2次に電流が転流する過
渡期間を示す。 モード(010)はモータMにだけ電流が流れる
期間を表わす。 モード(110)はトランジスタTrがオンし、モ
ータ電流が1次側に転流する過渡期間を示す。 モード(001)はトランジスタTrがオフし、ダ
イオードDに帰還電流が流れている期間を表わ
す。 ここでトランジスタTrオフは瞬時に行なわれ
ると仮定しており、従つてモード(111)は入つ
てこない。 この電動機Mを駆動する基本的な制御は、モー
ド(100)でエネルギ蓄積し→モード(011)でト
ランス1次から2次へ転流し→モード(010)で
エネルギ放出し→モード(110)でトランス2次
から1次へ転流し→モード(100)でサイリスタ
Th消弧し→モード(001)でエネルギが電源Sへ
帰還する。 この1サイクルを例えば1ミリ秒(m.sec)と
定め、これを繰返す。モータMを正転加速したい
時はサイリスタThFのゲート、正転逆速(逆転加
速)させたい時はサイリスタThRのゲートをそれ
ぞれモード(011)に入る時に、インパルスでド
ライブする。 各電流の波形は第2図a,bのようになる。 第2図aは電動機Mの力行時、第2図bは電動
機Mの制動時の電流波形で、ハツチングした面積
はモータMに流れる電流iMの時間積、iTRはトラン
ジスタTrを流れる電流、iDは帰還ダイオードDを
流れる電流、t1〜t7およびt11〜t17は期間で
〔T100〕〜〔T000〕はそれぞれのモード(100)〜
(000)、TCはキヤリア周期である。 モード(100)のt5,t15の期間T′100はサイリス
タThのターンオフ時間より十分長くとる。 モード(000)の期間t7,t17のT000が常に零に
ならないようにモード(010)からモード(110)
への移行時点tpffを決める。 tpff=TC−(T110+T′100+T001+T000)T′100
T001+T000の期間はモータMの電流は零であるか
ら、モータ端子電圧はその速度起電力を正しく示
している。 この期間中にこの電圧と速度指令電圧との比較
を行ない、この誤差に比例したトランジスタTr
オン時間t1,t11〔T100〕の制御を行なうことがで
きる。誤差が負の時はサイリスタThF、正の時は
サイリスタThRを選定する。 また、トランジスタTrオン時間t1,t11の制御
の中にモータ誘起電圧(速度起電力)emfの正帰
還を加えておけば、この電圧つまりemf補償が容
易に行なえる。 第3図は、本発明の一実施例のブロツク線図で
ある。 10はタイミング発生回路、11は誤差増幅
器、12は分圧器、13はパルス幅発生回路、1
4はオア(論理和)回路、15はモノステーブル
マルチ、16はインバータ回路、17はトランジ
スタドライブ回路、18,19はサイリスタドラ
イブ回路、20は速度指令である。 第4図は、この実施例の各部の動作を表わすタ
イミングチヤートである。 a,bはタイミング発生回路の出力、c,dは
パルス幅発生回路の出力、eはトランジスタドラ
イブ回路の出力(トランジスタドライブパルス)、
f,gはサイリスタドライブ回路18,19の出
力(サイリスタ点弧パルス)、iTRはトランジスタ
Tr電流、iDはダイオードD電流、iMはモータM電
流、eMはモータM電圧である。 しかして、タイミング発生回路10は、キヤリ
アを造ると共にサイリスタThFあるいはThRの転
流を行なわせる。 まず、タイミング発生回路10がパルスaを生
じると(時点401)、パルス幅発生回路13は
パルスaの時刻401の入力電圧である速度誤差
電圧に比例したパルス幅信号c,401〜402
とその速度誤差電圧の極性d(0か1)を発生さ
せる。 パルス幅信号cはオア回路14を経てトランジ
スタTrをドライブし、トランジスタTrの電流iTR
は0(時点401)より除々に上昇しパルス幅の
終端(時点402)でトランジスタTrがオフに
なり、ギヤツプ付トランスTFの電流はダイオー
ドDに転流する。 又パルス幅Cの終端(時点402)で、ある時
間幅をもつたモノステーブルマルチ15をたゝ
き、速度誤差電圧の極性によりサイリスタThF
たはThRをトリガする。第4図のタイムチヤート
では、サイリスタThFをトリガしてモータ力行、
サイリスタThRでモータ制動のパターンを描いて
いる。従つて、ギヤツプ付トランスTFの電流は
ダイオードDに転流すると同時に(時点402)、
サイリスタThFにも転流しモータMに電流iMを発
生させる。 モータ電流iMはダイオードDの電流が零に減衰
するまで(時点403)上昇する。ダイオードD
の電流が零に減衰すると、モータ電流iMはモータ
Mの誘起電圧と抵抗及びトランスTFのインダク
タンスならびにモータMのインダクタンスで決ま
る傾斜が減衰する(403〜405)。 次に、タイミング発生回路10よりある時間幅
405〜406をもつたパルスbが発生され、再
びトランジスタTrをドライブするが、この時は
サイリスタThFあるいはThRには点弧パルスを与
えない。 トランジスタTrがオンになると(時点40
5)、モータMに逆電圧がかかり、モータ電流iM
は減衰し零になるところ(時点406)でサイリ
スタThFはオフする。パルス幅bはサイリスタ
ThFをオフするに充分なパルス幅をもたせてあ
る。 つぎに、トランジスタTrをオフすると(時点
407)、この電流はダイオードDに転流しその
ダイオード電流iDは電源Sにさからつて流れるの
で急速に減衰する(407〜408)。 サイリスタThFがオフすれば(時点406)、
モータ電圧eMは回転数に比例した誘起電圧だけに
なり(406〜410,414〜418,422
〜425)、速度指令20と突き合わされ、誤差
増幅器11で増幅されて次のタイミングパルスa
に備える。 分圧器12はモータ電流iMが力行時減衰、制動
時上昇するのを補償する為にモータ誘起電圧を正
帰還する時のゲインの設定の働きをする。つまり
力行時は速度誤差電圧を実際よりも大きく、制動
時は逆に小さくさせる。 なお、時点425で制動がかかつたことを示し
ている。 この回路では速度発電機を持たなくとも良好な
制御ができると共に、キヤリアの周波数を高くす
れば、トランスTFの外形を小さくできるので、
コンパクトな装置を実現できる。 第5図a,bは本発明の他の実施例のブロツク
図である。 モータMに並列にコンデンサCm,Cn1,Cn2
Cn3をつなぎ、モータMのインダクタンス分を打
消すことができる。 DP,DNはダイオード、TrP,TrNはトランジス
タ、ThF1,ThF2,ThR1,ThR2,Th11〜Th16はサ
イリスタである。 トランジスタTrPとTrNは同時にベースドライ
ブされる。 そしてサイリスタThF1とThF2,サイリスタ
ThR1とThR2はどちらか同時にゲートパルスを加
える(半波形DCサーボアンプ)。サイリスタ
Th11〜Th16はインバータドライブがなされる
(半波形3φサイクロコンバータ)。 ところで、本発明の制御方式ではサイリスタ
ThFあるいはThRを消弧するためのトランジスタ
Trオン時点〔モード(010)と(110)の移行時
点405,413,421,…〕を一定にせず
に、トランスTFのギヤツプ中にホール素子を挿
入し、この電流を検出して、この電流に応じて最
も長い通流期間になるよう決める制御を行なうこ
とができる。 なお、本発明はモータMは直流電動機について
の説明が主となつているが、交流電動機について
も適用可能であることは明白である。 従来の直流サーボモータの駆動回路のトランジ
スタのパルス幅制御を行なう高性能のものは、回
路が複雑なブリツジ構造になり、特に低圧(24V
以下)のモータではこの電源である直流定電圧源
をつくるためのトランス,ダイオード,フイルタ
等が大きくなつて、寸法,重量,コストとも大き
なものになつていた。 しかるに、本発明は商用電源でトランスを介さ
ずに直接動作させるラインオペレートのスイツチ
ングレギユレータと同じ思想で構成され、上記ト
ランス、ダイオード,フイルタ等が高周波で動作
するため小形であり、サーボモータ駆動部にはサ
イリスタを使つて極性切替えのみを行なわせる方
式なので簡単であり、安いコストで実現できる。 しかも動作は1次側でパルス幅制御される半波
のサイクロコンバータになつているので、パルス
周波数を1KHz以上に上げれば、従来の上記の
PWMサーボアンプに匹適する制御性能が出せる
だけでなく、モータ速度起電力の検出利用が容易
にできるので直流タコジエネが不要となる等の利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す略線図、第2図a
は電動機の力行時の電流波形図、第2図bは電動
機の制動時の電流波形図、第3図は本発明の一実
施例のブロツク線図、第4図はその実施例の各部
の動作を表わすタイミングチヤート、第5図a,
bは本発明の他の実施例のブロツク図である。 S…商用電源、DS…整流ダイオード、C,
Cn,Cn1〜Cn2…コンデンサ、Tr,TrP,TrN…ト
ランジスタ、TF…ギヤツプ付トランス、ThF
ThF1,ThF2,ThR,ThR1,ThR2,Th11〜Th16
サイリスタ、M…モータ、10…タイミング発生
回路、11…誤差増幅器、12…分圧器、13…
パルス幅発生回路、14…オア回路、15…モノ
ステーブルマルチ、16…インバータ回路、17
…トランジスタドライブ回路、18,19…サイ
リスタドライブ回路、20…速度指令。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ギヤツプ付トランスとこのギヤツプ付トラン
    スの1次側巻線に直流電源から供給するエネルギ
    を断続するスイツチ回路と前記1次側巻線のエネ
    ルギを前記直流電源に帰還するダイオードを備
    え、前記ギヤツプ付トランスの2次側巻線に接続
    されたサイリスタ回路と前記スイツチ回路によつ
    て電動機の駆動制御をするものにおいて、 ある時点のパルスaが送出されたとき前記スイ
    ツチ回路をオンにし、 前記電動機に電動機電流が流れていない期間に
    検出された前記電動機の誘起電圧と前記電動機の
    速度指令電圧との偏差分に比例した時間経過後、
    前記スイツチ回路をオフするとともに、前記サイ
    リスタ回路を点弧し、前記偏差分に応じた前記電
    動機電流を流し、 前記ある時点の次の時点のパルスaが出る前の
    パルスbで前記スイツチ回路をオンにして、前記
    電動機電流をギヤツプ付トランスの1次側に転流
    させ、前記サイリスタ回路中のサイリスタ素子の
    アノードとカソード間に逆バイアス電圧を印加す
    ることによつて前記サイリスタ素子を消弧し、前
    記サイリスタ素子の順方向阻止能力を回復させた
    後前記スイツチ回路をオフとする ことを特徴とする電動機駆動方式。
JP6920580A 1980-05-24 1980-05-24 Motor driving system Granted JPS56166791A (en)

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JPS56166791A (en) 1981-12-22

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