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JPH05244791A - 交流電動機の速度制御装置 - Google Patents

交流電動機の速度制御装置

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Publication number
JPH05244791A
JPH05244791A JP4076008A JP7600892A JPH05244791A JP H05244791 A JPH05244791 A JP H05244791A JP 4076008 A JP4076008 A JP 4076008A JP 7600892 A JP7600892 A JP 7600892A JP H05244791 A JPH05244791 A JP H05244791A
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JP
Japan
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speed
signal
circuit
motor
voltage
Prior art date
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Application number
JP4076008A
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English (en)
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JP3269839B2 (ja
Inventor
Hideo Domeki
英雄 百目鬼
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Oriental Motor Co Ltd
Original Assignee
Oriental Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動回路構成を簡略化し、指令速度に対して
応答性をよくした。 【構成】 交流電源Eの電圧をサイリスタSCR1 ,S
CR2 により倍電圧整流された直流正負二電源回路10
のほか、交流電動機Mの相巻線あたり二個のスイッチン
グ素子QA ,QB ……と、指令速度信号が入力される速
度制御増幅器12と、励磁シーケンサ13と、前記電動
機Mに結合された速度検出器Dとで、前記電動機Mの速
度制御のためのフィードバックループを形成するととも
に、前記指令速度信号fに比例して前記直流正負二電源
回路の出力電圧V(V1 ,V2 )を変化させるためのV
/f演算回路15と、前記サイリスタを所定の点弧位相
角で点弧させる点弧制御回路16とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機の速度制御
装置に関し、特に交流電源電圧を、サイリスタを介し
て、倍電圧整流して得られる直流正負二電源と、スイッ
チング素子をON又はOFFする励磁シーケンサとか
ら、指令速度信号に応じて、前記電動機を速度制御する
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の交流電動機の速度制御装
置としては、例えば図4の構成回路図に示すように、イ
ンバータにより可変周波数制御するものがある。同図に
おいて、この制御装置は、交流電源Eの電圧を全波整流
器CR及び平滑コンデンサCにより得られた直流電圧
を、スイッチングトランジスタQ1 ,Q2……Q8 から
なるフルブリッジ二相インバータ駆動回路1の前記トラ
ンジスタQ1 ,Q2 ………Q8 の各ゲートを、PWM
(pulse width modulation) ゲート回路2によりPWM
制御するとともに、該PWMゲート回路2に与えられる
運転指令に基づき回転方向及び周波数(速度)で、交流
電動機、例えば二相誘導電動機Mを駆動していた。
【0003】前記インバータ駆動回路1は、前記二相誘
導電動機Mの各巻線に流す電流の向きを可逆にするた
め、各相巻線ごとに四個のトランジスタQ1 ……Q4
びQ5,……Q8 を用い、所謂、単一電源方式のバイポ
ーラ駆動を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の二相誘導電動機Mのインバータによる速度制
御装置としては、PWM制御することで、駆動電圧、電
流方向及び周波数(速度)を可変にしているため、電動
機の相巻線ごとに四個のスイッチング素子(図4ではス
イッチングトランジスタ)、全体で八個のスイッチング
素子を必要としていた。
【0005】そのため、駆動回路構成が複雑になるとと
もに、PWM制御特有のチョッピング騒音や損失が大き
くなるばかりか、前記電動機の速度の応答性が悪いとい
う問題点があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、駆動回路構成が簡略化
され、かつ指令速度に対して応答性のよい交流電動機の
速度制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、交流電源電圧をサイリスタにより倍
電圧整流して得られる直流正負二電源回路と、交流電動
機の相巻線あたり二個のスイッチング素子と、指令速度
信号に応じて、前記スイッチング素子を所定の励磁シー
ケンスに従ってON又はOFFして、前記電動機の各相
巻線をバイポーラ駆動させる励磁シーケンサと、該電動
機に結合して該電動機の速度を検出する速度検出器と、
前記指令速度信号に応じたシーケンサ信号を前記励磁シ
ーケンサに出力するとともに、前記速度検出器からの前
記電動機の速度信号が負帰還された速度制御増幅器とを
備える。
【0008】同時に、前記交流電源電圧のゼロクロスす
るタイミングを検出するゼロクロス検出回路と、前記指
令速度信号fに比例して前記直流正負二電源回路の出力
電圧Vを変化させるため、前記サイリスタの点弧位相を
決定する信号を演算,送出するV/f演算回路と、該V
/f演算回路からの点弧位相信号と前記ゼロクロス検出
回路からの前記交流電源電圧のゼロクロス信号とから、
前記サイリスタを前記決定された点弧位相角で点弧させ
る点弧制御回路とを備えてなることを特徴とする。
【0009】
【作 用】以上のように本発明は構成されているので、
交流電源電圧をサイリスタにより倍電圧整流した直流正
負二電源から、指令速度信号に応じて、速度制御増幅器
及び励磁シーケンサにより、各スイッチング素子をON
又はOFFして、交流電動機の各相巻線をバイポーラ駆
動するとともに、該電動機の実速度信号を検出して、前
記速度制御増幅器の入力側に負帰還させたので、速度制
御のためのフィードバックループが形成でき、指令速度
信号に対して該電動機の速度を制御できる。
【0010】更に、前記指令速度信号に比例して、前記
サイリスタを制御して、前記直流正負二電源回路の出力
電圧を変化させている。すなわち、直流出力電圧Vの指
令速度信号fに対する比を一定にするようにしているの
で、この面からも前記交流電動機の速度を制御すること
ができる。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図1は本発明の交流電動機
の速度制御装置の一実施例を示す二相誘導電動機の場合
の構成回路図である。図において、交流電源Eの電圧を
サイリスタSCR1 ,SCR2 およびコンデンサC1
2 により倍電圧整流して、直流電圧V1 ,V2 が得ら
れる直流正負二電源回路10と、二相誘導電動機Mを駆
動する四個のスイッチングトランジスタQA ,QB ,Q
C ,QD からなるインバータ駆動回路11を示す。
【0012】前記直流正負二電源回路10の中性点Nと
二相誘導電動機Mの二相巻線の共通接続点Pとを接続す
ることにより、該電動機Mの各相巻線に対し、前記イン
バータ駆動回路11により、ハーフブリッジのバイポー
ラ駆動ができるようにする。
【0013】次いで、図1において、速度制御増幅器1
2は、前記電動機Mへの指令速度信号f(例えばアナロ
グ信号)を入力し、指令周波数信号を含んだ所定のシー
ケンス信号を励磁シーケンサ13に出力する。
【0014】この励磁シーケンサ13は、該速度制御増
幅器12からのシーケンス信号により、前記インバータ
駆動回路11の各スイッチングトランジスタQA
B ,QC ,QD の各ゲートを駆動するとともに、所定
の励磁シーケンスにしたがって、前記各トランジスタQ
A ,QB ,QC ,QD をON又はOFFし、前記駆動回
路11から矩形波電圧を前記電動機Mに出力する。
【0015】今、前記電動機Mのα相巻線に着目する
と、トランジスタQA がON,トランジスタQB がOF
Fの場合、直流正負二電源回路10の一方(出力電圧V
1 )から電流が供給され、逆にトランジスタQA がOF
F,トランジスタQB がONの場合、前記電源回路10
の他方(出力電圧V2 )から逆方向に電流が供給され、
前記スイッチングトランジスタQA ,QB 二個で、前記
電動機Mの一相巻線のバイポーラ駆動ができる。
【0016】ところで、前記速度制御増幅器12は、励
磁シーケンサ13に対して、前記指令速度信号fに応じ
て指令周波数(指令速度)信号を含んだ前記二相誘導電
動機M用のシーケンス信号を発生する。従って、該励磁
シーケンサ13により、前記駆動回路11からは、図2
に示すような90°の位相差を有する2相の矩形波電圧
を、前記電動機Mのα相巻線及びβ相巻線にそれぞれ供
給し、該電動機Mを駆動する。
【0017】更に、前記電動機Mには、該電動機Mの実
際の速度を検出するための速度検出器Dが結合されてお
り、該速度検出器Dからの速度信号を前記速度制御増幅
器12の入力側に負帰還して、速度制御ループを形成し
ている。
【0018】他方、図1において、ゼロクロス検出回路
14は、前記交流電源Eの電圧のゼロクロスするタイミ
ングを検出してゼロクロスパルス信号を発生する回路で
あり、V/f演算回路15は、前記指令速度信号fに比
例して前記直流正負二電源回路10の出力電圧Vを変化
させるため、そのサイリスタSCR1 ,SCR2 の点弧
位相を決定するパルス信号を、演算、出力する回路であ
る。
【0019】点弧制御回路16は、前記V/f演算回路
15からの点弧位相パルス信号を、前記ゼロクロス検出
回路14からのゼロクロスパルス信号と比較して、前記
決定された点弧位相角のタイミングで前記サイリスタS
CR1 ,SCR2 を点弧させる回路である。
【0020】図3は、これら各回路の信号波形とタイミ
ングを示すもので、図3(a)は交流電源Eの電圧、同
(b)はゼロクロス検出回路14のゼロクロスパルス信
号、同(c)はサイリスタSCR1 ,SCR2 のゲート
への点弧パルス信号及び同(d)はサイリスタSC
1 ,SCR2 に流れる電流波形及び直流出力電圧
1 ,V2 である。
【0021】通常、交流電動機、特に誘導電動機の周波
数による速度制御においては、指令速度信号fに比例し
た電圧Vを、該電動機Mに印加する必要がある。
【0022】そのため、前記指令速度信号fに比例して
前記直流正負二電源回路10の直流出力電圧V1 ,V2
を変化させるため、前記V/f演算回路15によって、
前記電源回路10のサイリスタSCR1 ,SCR2 の点
弧位相を決定するための位相パルス信号を演算、出力す
る。次いで、サイリスタ点弧制御回路16により、この
位相パルス信号をゼロクロス検出回路14からのゼロク
ロスパルス信号と比較し、前記サイリスタSCR1 ,S
CR2 の各ゲートへ点弧パルス信号G1 ,G2を出力す
る。
【0023】この点弧パルス信号G1 ,G2 により、前
記サイリスタSCR1 ,SCR2 を前記決定された所定
の点弧位相角でそれぞれ点弧し、その直流出力電圧
1 ,V2 を変化させている。すなわち、前記各回路1
4,15によって、直流出力電圧Vの指令速度信号fに
対する比を一定にした出力電圧を前記電動機Mに印加し
ている。
【0024】以上のとおり本実施例においては、交流電
動機の一例として二相誘導電動機の場合を示したが、こ
のほか多相誘導電動機や多相ステッピングモータにも適
用できる。この場合、前記速度制御増幅器や励磁シーケ
ンサのシーケンス信号や励磁シーケンスを、それぞれに
応じて適宜変更するだけで、実施することができる。
【0025】なお、図1に示す制御系の回路を、1チッ
プマイコンにより、ソフトウェアで制御することも可能
である。本実施例によれば、前記インバータ駆動回路1
1は、従来のようなPWM制御を行なわないため、その
回路構成の簡略化が可能となる。しかも、PWM制御に
特有のスイッチング損失も低減され、騒音も発生しない
という効果もある。
【0026】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
交流電動機の速度制御装置によれば、交流電源電圧を整
流素子としてのサイリスタにより倍電圧整流して得られ
る直流正負二電源から、指令速度信号に応じ、速度制御
増幅器及び励磁シーケンサにより、前記電動機の各相巻
線当り二個のスイッチング素子をON又はOFFして、
該電動機の各相巻線をバイポーラ駆動するとともに、該
電動機の実速度を検出して、該速度信号を前記速度制御
増幅器の入力側に負帰還させたので、スイッチング素子
の個数が半減するとともに、該電動機の指令速度に対す
る応答性が極めて良くなる。
【0028】同時に、前記指令速度に比例して、前記サ
イリスタを制御して前記直流正負二電源電圧を変化させ
て前記電動機の速度を制御するので、電力損失が従来よ
り低減されるという効果をも奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の交流電動機の速度制御装置の一実施例
を示す二相誘導電動機の場合の構成回路図である。
【図2】図1のインバータ駆動回路11から出力される
90°の位相差を有する二相の矩形波電圧の波形図であ
る。
【図3】各回路の信号波形とタイミングを示す図であ
る。
【図4】従来の交流電動機の速度制御装置の構成回路図
である。
【符号の説明】
10 直流正負二電源回路 12 速度制御増幅器 13 励磁シーケンサ 14 ゼロクロス検出回路 15 V/f演算回路 16 点弧制御回路 D 速度検出器 E 交流電源 f 指令速度信号 M 二相誘導電動機 QA ,QB ,QC ,QD スイッチングトランジスタ SCR1 ,SCR2 サイリスタ V1 ,V2 直流出力電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源電圧をサイリスタにより倍電圧
    整流して得られる直流正負二電源回路と、交流電動機の
    相巻線あたり二個のスイッチング素子と、指令速度信号
    に応じて、前記スイッチング素子を所定の励磁シーケン
    スに従ってON又はOFFして、前記電動機の各相巻線
    をバイポーラ駆動させる励磁シーケンサと、該電動機に
    結合して、該電動機の速度を検出する速度検出器と、前
    記指令速度信号に応じたシーケンス信号を前記励磁シー
    ケンサに出力するとともに、前記速度検出器からの前記
    電動機の速度信号が負帰還された速度制御増幅器とを備
    えるとともに、 前記交流電源電圧のゼロクロスするタイミングを検出す
    るゼロクロス検出回路と、前記指令速度信号fに比例し
    て前記直流正負二電源回路の出力電圧Vを変化させるた
    め、前記サイリスタの点弧位相を決定する信号を演算,
    送出するV/f演算回路と、該V/f演算回路からの点
    弧位相信号と前記ゼロクロス検出回路からの前記交流電
    源電圧のゼロクロス信号とから、前記サイリスタを前記
    決定された点弧位相角で点弧させる点弧制御回路とを備
    えてなることを特徴とする交流電動機の速度制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10105254A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Canon Inc ヒータ制御装置及び画像形成装置
JP2001145395A (ja) * 1999-11-15 2001-05-25 Kokusan Denki Co Ltd 磁石発電機を用いた電源装置
JP2002112588A (ja) * 2000-10-02 2002-04-12 Matsushita Refrig Co Ltd 冷凍システムの制御装置
JP2021129491A (ja) * 2020-02-17 2021-09-02 北斗制御株式会社 電動機の駆動方法

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