(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイリスタレオナード装置において、電源電圧検出値とゲート点弧角から直流出力電圧推定値を得る直流出力電圧推定回路と、この直流出力電圧推定値と直流電圧検出値との推定誤差信号出力を得る加減算器と、前記推定誤差信号出力を入力とする運転状態判定器とから構成される運転状態判定回路を有し、前記運転状態判定器出力によって、電流制御定数を変化させることを特徴としたサイリスタレオナード装置の制御回路。
【請求項２】
サイリスタレオナード装置において、電源電圧検出値と電流制御増幅器出力である電圧指令値から直流出力電圧推定値を得る直流出力電圧推定回路と、この直流出力電圧推定値と直流電圧検出値との推定誤差信号出力を得る加減算器と、前記推定誤差信号出力を入力とする運転状態判定器とから構成される運転状態判定回路を有し、前記運転状態判定器出力によって、電流制御定数を変化させることを特徴としたサイリスタレオナード装置の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電動機駆動用サイリスタレオナード装置の制御装置に関わるものであり、特に最適な制御を行うための運転状態を把握する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、サイリスタレオナード装置によって、安定に、かつ良好な応答で直流電動機を制御するためには、装置内の電流制御増幅器の比例、積分定数を最適に設定することが必要である。
しかし、負荷の大小や負荷のＬ／Ｒ時定数、負荷の直流電動機の回転数に関わる直流電圧などによって、点弧角と直流出力電圧との関係は様々に変わる。
【０００３】
一般に、サイリスタレオナード装置において、ゲート点弧角αと直流電圧Ｖｄｃとは、電源電圧値をＥとすると
Ｖｄｃ＝１．３５・Ｅ・ｃｏｓα    ・・・・・・・式１
なる関係があり、図６に図示する。
また、任意のゲート点弧角による波形例を、図４と図５に示し、図４は、同図中のｂ）に示す直流電流Ｉａが零の時点がない、つまり、直流電流が連続している状態のレオナード装置の直流出力電圧波形であり、図５は、同図中のｂ）に示す直流電流Ｉａが零の期間が存在する、つまり、直流電流が断続している状態のレオナード装置の直流出力電圧波形である。
【０００４】
ここで、直流電流が連続する状態では、図４のａ）の太線に示すように、直流出力電圧波形は、点弧角αの時点を切り替え点として電源電圧の線間電圧をトレースした波形となる。
したがって、ゲート点弧角αと直流電圧Ｖｄｃとは、前記、式１の関係にあり、直流出力電圧が連続している限りは、負荷電流の大小や時定数によらず、常に式１が成立し、図６に示す実線のようになる。
【０００５】
しかし、直流電流が小さい領域では、直流電流が断続するようになり、図５のａ）の太線に示すように、直流出力電圧は、電流が流れていない期間には負荷の発生する起電力が現れる。
したがって、直流電圧平均値は、ゲート点弧角だけでは決まらず、負荷の時定数や、負荷電流の大きさによって変化する。
つまり、前記、ゲート点弧角と直流電圧との関係は、式１ではなく、
Ｖｄｃ＞１．３５・Ｅ・ｃｏｓα    ・・・・・・・式２
となり、しかも、電流の零期間が長いほど式２の左辺と右辺の差は大きくなる。
これを、図６中に破線で示す。
【０００６】
上述のように、ゲート点弧角と直流出力電圧との関係が変化することは、ゲート点弧角から直流出力電圧までの伝達関数が、直流電流が連続する状態と、断続する状態とでは異なり、特に、断続する状態では直流電動機の定数や、負荷量に応じても変化することを意味する。
【０００７】
したがって、サイリスタレオナード装置を安定に制御するためには、直流電流の連続、断続状態に応じて、また、負荷状態に応じて電流制御増幅器の制御定数を変える必要があり、従来は、直流電流が連続状態にあるか、断続状態にあるかを判定するために、直流電流を細かくサンプリングし、ある一定期間に零状態があるかどうかを判定していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
直流電流の零状態を検出する方法は、直流電流のサンプリングを細かくする必要があり、また、直流電流の零期間の長さだけから制御定数を得るには複雑な解析が必要であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、サイリスタレオナード装置において、電源電圧検出値とゲート点弧角から直流出力電圧推定値を得る直流出力電圧推定回路と、この直流出力電圧推定値と直流電圧検出値との推定誤差信号出力を得る加減算器と、前記推定誤差信号出力を入力とする運転状態判定器とから構成される運転状態判定回路を有し、前記運転状態判定器出力によって、電流制御定数を変化させる。
【００１０】
また、前記直流出力電圧推定回路として、電源電圧検出値と電流制御増幅器出力である電圧指令値から直流出力電圧推定値を得る。
【００１１】
つまり、制御状態のうちもっとも制御に与える影響の大きな、点弧角αと電源電圧Ｅとから求めた直流電圧推定値Ｖｄｃ＾と直流電圧Ｖｄｃとの差、または、電圧指令値Ｖ＊と電源電圧Ｅとから求めた直流電圧推定値Ｖｄｃ＾と直流電圧Ｖｄｃとの差から、直流電流が断続状態にあるか、連続状態にあるかを判定し、さらに、この差により、制御回路の制御定数を変化させるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
同図において、１は三相電源、２はサイリスタレオナード、３は直流電動機等の負荷、４は電流検出器、５は電流指令設定器、６は加減算器、７は電流制御増幅器、８はＡＲＣＣＯＳ関数、９はゲート発生器を示す。
【００１３】
加減算器６により、電流指令設定器５の指令値と電流検出器４から得られた電流検出値との誤差を得る。
電流制御増幅器７は、例えば、比例積分演算回路であり、前記誤差信号から電圧指令Ｖ＊を算出する。本例では、電流制御増幅器７は比例ゲインＫｐと積分時定数Ｔｉを持つ比例積分演算回路として記すが、その他の構成であってもよい。
【００１４】
ＡＲＣＣＯＳ関数８は、ゲート点弧角と出力電圧の非線形な関係を補償し、電圧指令Ｖ＊に比例した出力電圧を得るようなゲート位相指令αを出力する。
ゲート発生器９は、電源から得た電源位相信号と前記ゲート位相指令αから、ゲートを発生すべき時点でサイリスタレオナードにゲート信号を与える。
以上の構成は、従来から周知のものであり、また、図１では電流制御だけについて示しているが、必要に応じて、速度制御回路が付加される。
【００１５】
ここで、１０は、本発明による運転状態判定回路であり、出力電圧推定回路１１、加減算器１２、運転状態判定器１３から構成される。
出力電圧推定回路１１は乗算器であり、検出した電源電圧値Ｅと電流制御増幅器７の出力である電圧指令Ｖ＊との積により、出力電圧推定値Ｖ＾を得る。
加減算器１２は、サイリスタレオナードの直流出力電圧の検出値Ｖｄｃと前記出力電圧推定値Ｖ＾との差、推定誤差ｄＶを演算する。
【００１６】
運転状態判定器１３は、例えば、コンパレータ回路であり、前記の推定誤差ｄＶが規定値以上になったときに電流が断続状態にあると判定し、電流制御増幅器７に断続状態検出信号を出力する。
この検出信号を受けて、電流制御増幅器７は比例ゲインＫｐや積分時定数Ｔｉを変化させる。
【００１７】
運転状態判定器１３の第２の例は、関数発生器であり、加減算器１２の出力に応じて、電流制御増幅器７で使用する比例ゲインＫｐや積分時定数Ｔｉなどの制御定数を出力する。
例えば、図３に示すように、推定誤差ｄＶが大きくなったら運転状態判定器１３の出力を小さくし、この出力を電流制御増幅器７に積分時定数として与える。
【００１８】
本発明の第２の実施例を図２に示す。
同図中、図１と同一符号は同一物を示し、１４は出力電圧推定回路である。
出力電圧推定回路１４は、ゲート位相指令αと電源電圧値Ｅを入力とし、
Ｖ＾＝１．３５・Ｅ・ｃｏｓα
により出力電圧推定値Ｖ＾を求める。
加算器１２により出力電圧推定値Ｖ＾と出力電圧検出値Ｖｄｃとの差、推定誤差ｄＶを得て、運転状態判定器１３にて、この推定誤差ｄＶに応じて、電流制御増幅器７の制御定数を変化させる信号を出力することは、第１の実施例と同様である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、直流電流の断続状態を、電流制御増幅器７の出力である電圧指令Ｖ＊、または、ゲート発生器９に与えられるゲート位相指令αと、直流電圧値と、電源電圧値とから、ゲートの点弧角と直流電圧との関係が、電流が連続状態とは異なることを検出することができる。
さらに、運転状態判定器１３の出力によって、電流制御増幅器７の制御定数を電流の連続状態と断続状態とで変化させることにより、いずれの状態においても安定した制御を実現することができる。
【００２０】
また、直流電流が断続状態にあり、電流が零である期間が長いほど加算器１２の推定誤差ｄＶは大きくなるので、運転状態判定器として前記の関数発生器を使用することにより、電流の零である期間の長さに応じて電流制御増幅器７の制御定数を変えることができるので、どのような断続状態においても安定して制御を実現することができる。
しかも、従来のように直流電流を検出していないので、直流電流のサンプリングを速くする必要がなく、きわめて有用なサイリスタレオナード装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるサイリスタレオナードの制御回路の一実施例
【図２】  本発明によるサイリスタレオナードの制御回路の他の実施例
【図３】  運転状態判定器の関数発生器の例
【図４】  直流電流連続時の直流電圧波形
【図５】  直流電流断続時の直流電圧波形
【図６】  ゲート点弧角と直流電圧の関係
【符号の説明】
１    電源
２    サイリスタレオナード
３    負荷
４    電流検出器
５    電流指令設定器
６    加減算器
７    電流制御増幅器
８    ＡＲＣＣＯＳ関数
９    ゲート発生器
１０  運転状態判定回路
１１  出力電圧推定回路
１２  加減算器
１３  運転状態判定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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