JPS634433B2 - - Google Patents

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JPS634433B2
JPS634433B2 JP55087809A JP8780980A JPS634433B2 JP S634433 B2 JPS634433 B2 JP S634433B2 JP 55087809 A JP55087809 A JP 55087809A JP 8780980 A JP8780980 A JP 8780980A JP S634433 B2 JPS634433 B2 JP S634433B2
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JP
Japan
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motor
transformer
thyristor
current
circuit
Prior art date
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Expired
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JP55087809A
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English (en)
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JPS5716593A (en
Inventor
Nagahiko Nagasaka
Shigeru Sakurai
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP8780980A priority Critical patent/JPS5716593A/ja
Publication of JPS5716593A publication Critical patent/JPS5716593A/ja
Publication of JPS634433B2 publication Critical patent/JPS634433B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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)
  • 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、直流安定化電源を小形・高効率化す
るために変圧器の1次側でスイツチング制御し
て、2次側でサイリスタ整流を行なうDC/DCス
イツチングコンバータを適用した電動機駆動方式
に関する。
従来の電動機駆動方式は、モータ電流が連続し
て流れ誘起電圧の検出が困難のため、直流タコゼ
ネを必要とし、また電流の制御おくれが大きいた
め、電流検出フイードバツクを必要とした。
しかして、直流タコゼネまた電流検出フイード
バツクのない第1の従来例として、実開昭53―
159508号公報がみられる。
この第1の従来例は、電動機駆動を行なう出力
変圧器の2次側はダイオードとフイイルタのみ
で、そのスイツチング出力変圧器の1次側で行な
うだけである。
さらに、この種の第2の従来例として、特開昭
47―27321号公報がある。
その第2の従来例は、電動機を駆動する出力変
圧器を適用していない。
したがつて、これら従来例は、変圧器の1次側
でスイツチング制御しかつ変圧器の2次側でサイ
リスタの整流を行なうDC/DC/スイツチングコ
ンバータをともども備える手段でないため、直流
安定化電源を小形にし、しかも電動機を高効率に
駆動することはできなかつた。
このDC/DCスイツチングコンバータのメリツ
トは変圧器、スイツチングトランジスタ、フイル
タ等が、高周波あるいは小電流で動作するために
装置が小形になることである。
第1図は本発明の原理図を示す。Sは商用交流
電源、DSは整流ダイオード、Cは平滑コンデン
サ、DP,DNは帰還ダイオード、TFは変圧器、L
はリアクトル、Mは直流モータ、ThF,ThRはサ
イリスタである。
さて、トランジスタTrpとTrNは同時にオンし
同時にオフする。サイリスタThFはモータMが正
転トルクを出すとき、サイリスタThRは逆転トル
クを出すとき、それぞれオンさせる。
そして、Tをキヤリア周期とすれば常時トラン
ジスタTrPとTrNはT/2秒オン、T/2秒オフ
を周期T秒で繰返している。これらトランジスタ
TrpとTrNによるスイツチ回路は、変圧器TFが飽
和しない範囲の一定周期T秒で開閉するようにし
てある。トランジスタTrP,TrNがオフすると、
ダイオードDP,DNを介して、変圧器TFの励磁電
流を電源側のコンデンサCへ帰還する。
第2図はモータ力行時のモータ電流、第3図は
モータ制動時のモータ電流の波形図である。ここ
で力行とは電流がモータ誘起電圧に逆らつて流し
込まれることでモータMは電動機として働き、制
動はモータ誘起電圧と同じ方向に電流が流れ出す
ことでモータMは発電機として働く。
モータMを駆動するには、0〜T/2の間の時
点t1でサイリスタThF,ThRのどちらかを選び、
そのゲートをトリガーする。t2はモータ電流が零
になる時点である。
ここで、力行時は T/2―t1>t2―T/2 なので点弧時点t1が0〜T/2間の何処にあつて
も、時点t2が周期Tを越えることはない(t2
T、第2図)。
しかし、制動時は T/2−t1<t2−T/2 なので、点弧時点t1がT/2に近づくと、t2>T
となることがある。
t2>Tとなると、サイリスタThFあるいはThR
が点弧しつづけて、コントロール不能になる。
これを防止する制御として、モータMの誘起電
圧をeM′(制動時正)、変圧器TFの1次、2次電
圧をE1,E2、変圧器TFの1次、2次の巻線数を
W1,W2とすると、 E2=E1×W2/W1であるが、点弧時点t1につい
て t1>T・eM′/(E2+eM′) とし、点弧時点t1を T・eM′(E2+eM′)<t1<T/2 の範囲で制御すればよい。
これは次の理由による。
この回路つまりモータ、リアクトルおよび変圧
器2次巻線の、もれインダクタンスをL、抵抗を
Rとし、かつL/R≫Tして抵抗Rを無視する。
(T/2−t1)(E2+eM′) =(t2−T/2)(E2−eM′) が成立つから t2−T/2=(T/2−t1)(E2 +eM′)/(E2−eM′)<T/2 ゆえに t1>T/2{1−(E2−eM′)/(E2+eM′)} つまり t1>T・eM′/(E2+eM′) である。そこで 360゜×eM′/(E2+eM′)が限界最小点弧角であ
る。
したがつて、点弧時点t1をこの条件内で制御す
ればモータ電流は必ず断続する。
しかして、このモータ電流零の時モータMの端
子電圧は誘起電圧eM(力行時正)をそのまま示す
から、誘起電圧eMを容易に検出できる。これを点
弧時点t1の決定に利用する。さらに、永久磁石界
磁のモータの速度制御では誘起電圧eMが速度に比
例するから、これを速度信号利用できるので、直
流タコゼネを必要としない。
次にモータMのフイードフオワード制御につい
て述べる。
サイリスタThF,ThRの点弧時点t1とモータ電
流平均値Mとの間には次の関係がある。
T/2−t1≒√2・(1+eM/E2)・√M ここに、eMは力行時を正としたモータ誘起電圧
である。
つまり t1≒T/2−√2・(1+eM/E2)・√M この演算を行なうことにより、点弧時点t1を求
める。
これは次のように導かれる。
L/R≫Tとして抵抗Rを無視し、モータ電流
の最大値をIMとすると、 (T/2−t1)(E2−eM) =(t2―T/2)(E2+eM)=L IM t2−t1=(T/2−t1)+(t2−T/2) =(T/2−t1)(1+E2−eM/E2+eM) =(T/2―t1)・2E2/(E2+eMM=1/2IM(t2−t1)/T =1/2・1/L(T/2−t12E2(E2−eM)/
(E2+eM)1/T ゆえに (T/2−t12=LT/E2M・(E2+eM/E2−eM そして(eM/E22≪1だから T/2−t12・(1+eM/E2)・√M が得られる。
第4図は本発明の一実施例のブロツク線図、第
5図・第6図はその一部詳細図、第7図は各部の
動作を表わすタイムチヤートである。
第4図において、1は速度偏差増幅器で、速度
指令電圧9とモータMの等価速度である誘起電圧
eMを適当に分圧したものを、速度誤差増幅器で減
算及び増幅し、モータMの電流指令信号とする。
これは前述のとおりサイリスタThF,ThR点弧直
前はモータMに電流が流れないので誘起電圧eM
検出できる。
2はタイミング(周期T)発生回路で、制御回
路の基準クロツク(一種のキヤリア)で180゜通電
方形波を発生し、変圧器TF1次側のトランジスタ
TrP,TrNのベースドライブ用と、サイリスタ
ThF,ThRの点弧角制御回路5の基準点を与えて
いる。
3および4はベース駆動回路で、制御回路信号
レベルより信号を絶縁増幅し、変圧器1次巻線ド
ライブのトランジスタTrP,TrNのベースを駆動
するもので、パルストランスやフオトカプラ等か
ら成つている。
5は点弧角制御回路で、前述したように、タイ
ミング発生回路2の立上り点を基準として、t1
にサイリスタトリガパルスt1を発生すると同時
に、モータ電流の方向を判別するF/信号
(highで正転駆動、lowで逆転駆動で速度誤差増
幅器1からの電流指令値iREFの極性判別のみでよ
い)を発生する。
第5図は正転時の信号t1の発生の詳細を示すブ
ロツク図である。51は絶対値回路、52は平方
根回路、53は係数kをもつ乗算器で平方根回路
52の出力√REFとサイリスタThFのアノードか
ら検出した電圧(E2+eM)を乗算する回路、5
4はコンパレータ、55はタイミングキヤリア周
期Tと同期した鋸歯状波でそのピーク値をeTとす
ればk/eT2√3 2になるように選定して
ある。サイリスタThF,ThRが点弧する直前では
モータMには電流が流れていなので、モータ電圧
EMは誘起電圧eMだけになり、サイリスタThFのア
ノード側の電圧は(E2+eM)になる。変圧器2
次電圧E2は通常、定数と見做して差支えない。
第4図の6は転流失敗防止回路で、その詳細を
第6図に示す。
IAFとIARは積分器、ComFとComRはコンパレ
ータである。
転流がうまく行なわれる条件はt1>T・eM′/
(E2+eM′)である。これより(E2+eM′)t1/T
>eM′が成立つ。モータ電流が零のときサイリス
タに加わる電圧は、E2+eM′(制動時)、E2
eM′(力行時)である。従つて積分器IAFあるい
はIARで(E2+eM′)t1/Tをつくり、これが誘起
電圧eM′より大きくなつたことをコンパレータ
ComFあるいはComRで検出すれば、時点t1が求め
られるので、時点t1までサイリスタThFあるいは
ThRのゲートトリガーを禁止すれば、転流失敗を
防止できる。式から分るように力行時はt1<0と
なるので問題はない。
それから第4図において、7と8はサイリスタ
ThRThFの駆動回路、10〜13はアンド(論理
積)回路、14はインバータ(否定)回路であ
る。
第7図のタイミングチヤートにおいて、701
はタイミング発生を表わし、702と703は変
圧器TFの1次電圧と2次電圧を示す。704は
サイリスタThFのゲートパルス、705はモータ
電流、706は速度偏差出力、707はモータ電
圧EM(実線)とモータ誘起電圧eM(点線)、708
はサイリスタThR転流失敗防止パルス、709は
サイリスタThRゲートパルス、710は変圧器
TFの1次電流で711はトランジスタTrP,TrN
によるもの、712はダイオードDP,DNによる
もので変圧器TFの励磁電流は無視している。
このタイムチヤートから分るように駆動(力
行)から制動への制御が円滑に行なわれる。
これまで直流サーボモータ用のサーボアンプと
しての構成を示しこれのみについて説明したきた
が、本発明は、モータMに交流モータを適用し、
その1相分のサイクロコンパータとしても用いら
れる。
第8図は、本発明の他の実施例のブロツク図で
ある。
2相ブラシレスモータM2〓を制御するようにし
た方式で、第4図の回路を2基(A相、B相)用
いればよい。
第9図は、本発明の更に他の実施例の略線図で
ある。
3相交流モータM3〓を駆動する回路で91〜9
6はサイリスタである。
第10図は、本発明の第4の実施例のブロツク
図である。これは第8図の1次側スイツチ回路を
1つにしたものである。
かくして本発明は、モータ電流が断続するよう
にしてあるので、モータ誘起電圧の検出が容易と
なり、速度、電流の検出器を省くことができ、直
流タコゼネも必要とせず、電流の制御のおくれも
小さく電流検出フイードバツクも要せず、制御が
簡単であり、制御性能が高い。しかも主回路の構
成が簡単で、商用電源周波数のトランス、2次側
の整流・平滑を必要としないので、装置が簡単、
軽量、低コストにできる。
すなわち、本発明は変圧器の1次側と2次側の
制御が同期協調をとつて行なわれるので、力率や
効率が高い制御性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、第2図はモータ力行
時のモータ電流波形図、第3図はモータ制動時の
モータ電流波形図、第4図は本発明の一実施例の
ブロツク線図、第5図・第6図はその一部詳細
図、第7図は各部の動作を示すタイムチヤート、
第8図・第9図・第10図は本発明の他の実施例
の略線図である。 1……速度誤差増幅器、2……タイミング発生
回路、3……トランジスタTrN駆動回路、4……
トランジスタTrF駆動回路、5……点弧角制御回
路、6……転流失敗防止回路、7……サイリスタ
ThRゲート駆動回路、8……サイリスタThFゲー
ト駆動回路、9……速度指令電圧、10〜13…
…アンド(論理積)回路、14……インバータ
(否定)回路、91〜96……サイリスタ、S…
…商用電源、DS……整流ダイオード、C……平
滑コンデンサ、DP,DN……帰還ダイオード、TF
……変圧器、L……リアクトル、M……直流モー
タ、M2〓……2相ブラシレスモータ、M3〓……3
相交流モータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変圧器の1次側巻線に接続され、直流電源か
    ら供給する電磁エネルギを断続するスイツチ回路
    と、 前記変圧器の1次側巻線の電磁エネルギを前記
    直流電源に帰還するように接続されたダイオード
    と、 前記変圧器の2次側巻線にサイリスタを介して
    接続された電動機とを備え、 前記スイツチ回路を一定周期Tで開閉し、 前記サイリスタの点弧時点t1を 前記電動機力行時は0<t1<T/2とし、 前記電動機制動時は T・e′M/(E2+e′M)<t1<T/2 ただし、e′Mは電動機の制御時誘起電圧、E2
    変圧器の2次電圧 とすることを特徴とする電動機駆動方式。
JP8780980A 1980-06-30 1980-06-30 Motor driving system Granted JPS5716593A (en)

Priority Applications (1)

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JP8780980A JPS5716593A (en) 1980-06-30 1980-06-30 Motor driving system

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JP8780980A JPS5716593A (en) 1980-06-30 1980-06-30 Motor driving system

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JPS5716593A JPS5716593A (en) 1982-01-28
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53159508U (ja) * 1977-05-20 1978-12-14

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JPS5716593A (en) 1982-01-28

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