JPS5852438B2 - 無整流子電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自己通電阻止能力を有する半導体素子及び帰
還ダイオードから成る逆変換装置を用いて同期電動機を
附勢するようにした装置に係り、特に逆変換装置の出力
波形を改善し、更に同期電動機の界磁を弱め制御し得る
ことを可能とした無整流子電動機の制御装置に関する。

自然転流形無整流子電動機はその電源装置として電流形
インバータ或いは電流形サイクロコンバータを使用する
のが普通であり同期電動機を進み力率で運転し、その逆
起電圧又は電源電圧を利用して転流を行なうが、この装
置の欠点として、（１）界磁電流を変えると転流限界が
変化するため界磁弱めに限度があり実際には殆んど界磁
制御は行なえない。

（２）負荷増大に伴い転流余裕角が減少するため過負荷
耐量が大きくとれない。

等がある。従って、本発明の目的は前述の欠点を除
去するもので、他励分巻直流電動機と同様の界磁弱め制
御を可能とし、更に過負荷耐量も転流余裕角に依存しな
いため、大きくとれる無整流子電動機の制御装置を提供
することにある。

以下、本発明の一実施例を図を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図で、図中１
は例えば商用交流を直流に変換する制御整流装置、２は
自己通電阻止能力を有する複数の半導体素子及び図示し
ない帰還ダイオードで構成され直流電力を交流電力に変
換する逆変換装置、３は制御整流装置１の出力を平滑す
る平滑回路、４は同期電動機の電機子、５は同期電動機
の界磁、６は同期電動機に連結され電機子４と界磁５と
の相対位置を検出する位置検出装置、７は速度設定器、
８は制御整流装置１の出力電圧を制御する電圧制御回路
、９は位置検出装置６の出力信号が印加され同期電動機
の速度を検出する速度検出回路で、例えば同期電動機に
直接速度発電機を連結する場合は速度検出回路９を省略
して、速度検出回路９の出力の代りに速度発電機の出力
を用いることが出来る。

１０は位置検出装置６の出力信号が印加され、前記逆変
換装置２の転流タイミングを制御する転流制御回路であ
る。

ここで自己通電阻止能力を有する半導体素子とはゲート
クーンオフサイリスク或はトランジスタ等の素子を云う
。

従来の無整流子電動機では整流作用を電動機の逆起電圧
を利用して行なうため進み電流となる。

即ち設定制御進み角をある角度に設定して電流位相を進
め、転流する必要がある。

本発明の逆変換装置は自己阻止能力を有する素子を用い
るため電動機の逆起電圧に依存せず設定制御進み角ｒ。

を０° とすることができる。

更に本発明では第２図に示すような位置検出装置６を用
いる。

本例は近接スイッチＰＳＵＸＰＳＶ、ｐｓｗを使用した
例であるが回転磁性体Ｍは角度π（電気角）だけ歯切り
してあり、次の角度πは歯がなく、更に次の角度πには
歯切りがしである。

歯切りしである部分はその中央部はど幅が広く、端部に
近づくにつれて幅が狭くなっておりその突出部の面積は
等価的に擬似正弦波となるようにしである。

しかも突出部と非突出部の間隔にはある関係があるこれ
については後で詳述する。

固定部には通常のものと同じく電気角２／３π間隔で３
個の位置検出器ＰＳＵＸＰＳＶ、ｐｓｗ配置しである。

これら３個の位置検出器出力は速度検出回路９でアナロ
グ信号に変換され速度設定器７の信号と比較され電圧制
御回路８により制御整流装置１のゲート位相を変え電圧
を制御する。

位置検出器６の出力信号は一方、転流制御回路１０に入
力されここで逆変換装置２の半導体素子のＯＮ、ＯＦＦ
のタイミング即ち転流タイミングを制御する。

ここで回転磁性体Ｍの歯切りと上記ＯＮ、ＯＦＦタイミ
ング信号の間には次のような関係がある。

即ち、この変換装置は電圧形であるためπ通電形と同等
の通電を行ない同期電動機各相の通電期間は２π／３づ
つの位相差がある。

第３図は１相の通電モードを示したものでありこの波形
をフーリエ級数展開し第ｎ次高調波底分Ｅｎを求めると
次式が得られる。

π 従って任意のｎ１次・・・・・・ｎ２次の高調波成分を
除去するには を満足するα１、α２を求めれば良い。

高調波のうち最も成分が大きく基本波成分トルクに影響
を与えるのは第５、第７調波であるので２式にｎ１＝５
ｎ２＝７を代入してα１、α２を求める声 が得られる。

更に高次の高調波まで除去する場合には同様にして転流
回数を増してやれば良い。

出力線間電圧は、各相の通電モードの関係で決まるが例
えばＵＶ間の線間電圧はＵ相、■相それぞれに第５、第
７調波が含まれていなければ、やはり第５、第７調波は
含まれていないため、第５、第７調波のトルクの影響は
無い。

従って本発明によると、 （１）出力電圧波形が改善されるため、高調波が減少し
、同期電動機特性が良くなる。

（２）自己通電阻止能力のある素子を使用しているため
設定制御進み角を０度とすることができ、転流限界が転
流余裕角に依存しなくなるため過負荷耐量を大きくでき
る。

（３）進み電流で転流する必要が無いため力率が良くな
り同期電動機が小形となる。

（４）力率が良くなるため逆変換装置２に含まれている
帰還ダイオードの容量が小さくなる。

（５）界磁電流を変えても転流限界が変化しないため界
磁制御が可能となる。

等の優れた効果を奏する。

第４図は、本発明を適用して同期電動機の自動界磁弱め
制御を行ない得るようにした実施例を示し、図中１〜１
０は第１図と同一であり、１１は界磁電源１２は自動界
磁弱め制御回路である。

本例は他励分巻直流機の界磁弱め制御と同様の制御を行
なったものでありある値まで同期電動機の印加電圧を上
げ、それ以上の速度で運転する時には逆変換装置２の出
力電圧を検出し自動界磁弱め制御回路１２により界磁電
源１１のサイリスクの制御を行ない界磁電流を弱めて速
度を上げるようにしたものである。

この場合には同期電動機特性は定出力特性となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明で用いる位置検出装置の詳細図、第３図は本発明
による同期電動機−相分の電圧波形図、第４図は本発明
の他の実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・制御整流装置、２・・・・・・逆変換装
置、３・・・・・・平滑回路、４・・・・・・同期電動
機の電機子、５・・・・・・同期電動機の界磁、６・・
・・・・位置検出装置、７・・・・・・速度設定器、８
・・・・・・電圧制御回路、９・・・・・・速度検出回
路、１０・・・・・・転流整制回路、１１・・・・・・
界磁電源、１２・・・・・中動界磁制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自己通電阻止能力を有する複数の半導体素子及び帰
   還ダイオードを有し、直流電力を交流電力に変換する逆
   変換装置と、この逆変換装置に直流電力を供治する制御
   整流装置と、この制御整流装置と前記逆変換装置との間
   に設けられる平滑回路と、前記逆変換装置によって附勢
   される同期電動機と、この同期電動機の電機子と界磁と
   の相対位置を検出し、且つその出力信号として等価的に
   擬似正弦波を発生する位置検出装置と、この位置検出装
   置の出力信号が印加され前記逆変換装置の転流タイミン
   グを制御する転流制御回路と、予め設定される設定速度
   と前記同期電動機の速度との差に応じて前記制御整流装
   置の出力を制御する電圧制御回路とから成り、前記逆変
   換装置の出力電圧を擬似正弦波としたことを特徴とする
   無整流子電動機の制御装置。