JP2582915B2 - Variable speed controller for wound induction machine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、周波数変換器により交流二次励磁を与える
巻線形誘導機の可変速制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a variable speed control device for a wound-type induction machine that provides AC secondary excitation by a frequency converter.

（従来の技術） 第４図に従来の交流一次励磁式巻線誘導機の可変速制
御装置の一例を示す。(Prior Art) FIG. 4 shows an example of a conventional variable speed control device of an AC primary excitation type winding induction machine.

巻線形誘導機１の回転子には、可変周波数の交流励磁
電流を供給する周波数変換器であるサイクロコンバータ
２が接続されている。巻線形誘導機１の速度は、速度検
出器３により検出され、図示しない外部からの速度指令
との偏差が加減算器5Aにより求められる。速度制御部６
は前記偏差を０とし、巻線形誘導機１の速度を目標速度
と一致させるべく、電流制御部７へ、適切な大きさと位
相と有する電流指令を与える。電流制御部７は、この電
流指令及び、周波数検出器４により検出される一次周波
数と速度検出器３により検出される巻線形誘導機１の実
速度と差分周波数により、サイクロコンバータ２を制御
する。かくして巻線形誘導機１の速度が所望の値に制御
されるわけであるが、一次周波数をω_１、巻線形誘導機
１の実速度をω_ｒとすると、サイクロコンバータ周波数
ω_２は ω_２＝ω_１−ω_ｒ …（１） により与えられる。従って、一次周波数ω_１と誘導機１
の実速度に偏差があれば交流励磁となるが、偏差のない
場合は、ω_２＝０すなわち直流励磁となる。A cycloconverter 2, which is a frequency converter that supplies a variable frequency AC exciting current, is connected to a rotor of the wound wire induction machine 1. The speed of the spiral induction machine 1 is detected by a speed detector 3, and a deviation from an external speed command (not shown) is obtained by an adder / subtractor 5A. Speed controller 6
Sets the deviation to 0, and gives a current command having an appropriate magnitude and phase to the current control unit 7 so that the speed of the wound induction machine 1 matches the target speed. The current controller 7 controls the cycloconverter 2 based on the current command, the primary frequency detected by the frequency detector 4 and the actual speed and difference frequency of the wound induction machine 1 detected by the speed detector 3. Thus, the speed of the wound induction machine 1 is controlled to a desired value. If the primary frequency is ω ₁ and the actual speed of the wound induction machine 1 is ω _r , the cycloconverter frequency ω ₂ becomes ω ₂ = ω ₁ −ω _r (1) Therefore, primary frequency ω ₁ and induction machine 1
If there is a deviation in the actual speed, AC excitation is performed, but if there is no deviation, ω ₂ = 0, that is, DC excitation.

（発明が解決しようとする課題） 一般に、巻線形誘導機の二次回路を交流励磁する周波
数変換器は、同期速度近傍での運転が継続すると二次回
路が直流励磁となり負荷電流の偏差を生じ、更に変換素
子発熱が生じる。(Problems to be Solved by the Invention) In general, a frequency converter that performs AC excitation of a secondary circuit of a wire-wound induction machine, when operation near a synchronous speed is continued, the secondary circuit becomes DC excitation and a load current deviation occurs. In addition, the conversion element generates heat.

例えば、周波数変換器として、正方向電流を供給する
サイリスタブリッジと、負方向電流を供給するサイリス
タブリッジの逆並列の構成からなるサイクロコンバータ
を用いた場合でも、長時間の直流励磁は負荷電流の片側
ブリッジへの負荷偏在を招来し、素子発熱が局在化する
ことになる。For example, even if a cycloconverter consisting of an anti-parallel configuration of a thyristor bridge that supplies a positive current and a thyristor bridge that supplies a negative current is used as a frequency converter, long-time DC excitation can be applied to one side of the load current. The load is unevenly distributed to the bridge, and the element heat is localized.

即ち、周波数変換器本体を長時間の負荷偏在に耐えら
れるように設計することも可能であるが、素子定格のア
ップ乃至は冷却設備の大型化が必要となり、コストアッ
プあるいは、設備利用率の低下を招く結果となる。That is, it is possible to design the frequency converter main body to withstand the uneven distribution of load for a long time, but it is necessary to increase the element rating or to increase the size of the cooling equipment, thereby increasing the cost or reducing the equipment utilization rate. Result.

本発明は、この点に鑑みて成されたものであり、周波
数変換器の機器定格の範囲内で負荷電流の偏在を防止
し、出力周波数０近傍かつ目標速度近傍での継続運転を
可能とする巻線形誘導機の可変速制御装置を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of this point, and prevents uneven distribution of a load current within a range of a device rating of a frequency converter, and enables continuous operation near an output frequency of 0 and near a target speed. It is an object of the present invention to provide a variable speed control device for a wound wire induction machine.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成する為に、請求項１記載の発明は巻
線形誘導機の二次回路を交流励磁するための周波数変換
器と、前記巻線形誘導機の変速を検出する変速検出器
と、前記速度検出器により演出された巻線形誘導器の速
度を所望の速度指令と一致させるように制御する速度制
御部と、前記速度制御部の出力及び周波数検出器により
検出された一次周波数と前記速度検出器により検出され
る速度との差分周波数により前記周波数変換器の電流を
制御する電流制御部とからなる巻線形誘導機の可変速制
御装置において、前記一次周波数と前記速度指令の偏差
を検出する偏差検出器と、前記偏差検出器において検出
される偏差の絶対値と内部設定値とを比較する比較器
と、前記比較器において絶対値が内部設定値より小なる
時は、交流信号を出力し前記速度制御部において前記速
度指令に加算する交流発振器とを備える。また、請求項
２記載の発明は周波数変換器としてサイクロコンバータ
を備える。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a frequency converter for AC exciting a secondary circuit of a wound-type induction machine, A shift detector that detects a shift, a speed control unit that controls the speed of the wound inductor produced by the speed detector to match a desired speed command, and an output and frequency detector of the speed control unit A current control unit that controls the current of the frequency converter by a difference frequency between the primary frequency detected by the speed detector and the speed detected by the speed detector. And a deviation detector that detects a deviation of the speed command, a comparator that compares an absolute value of the deviation detected by the deviation detector with an internal set value, and an absolute value of the comparator that is larger than the internal set value. An AC oscillator that outputs an AC signal when the signal becomes smaller and adds the signal to the speed command in the speed controller. The invention according to claim 2 includes a cycloconverter as the frequency converter.

（作用） 前記比較器は、一次周波数と速度指令の偏差が少ない
場合に、起こり得る直流励磁、負荷電流偏在の状態を予
見し、微少振巾の低周波信号を発生する発振器を動作さ
せて、速度指令を変化させることにより、周波数変換器
の負荷電流を低周波で交番動作させて、負荷電流の偏差
を防止するものである。(Operation) When the deviation between the primary frequency and the speed command is small, the comparator foresees a state of possible DC excitation and load current uneven distribution, and operates an oscillator that generates a low-frequency signal with a small amplitude, By changing the speed command, the load current of the frequency converter is alternately operated at a low frequency to prevent a deviation of the load current.

（実施例） 以下本発明の一実施例につき第１図を参照して説明す
る。従来システムと同等の部分は同一符号を付し説明を
省略する。なお、ここでは周波数変換器として従来シス
テムと同様にサイクロコンバータを用いて説明する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same parts as those of the conventional system are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. Here, a description will be given using a cycloconverter as the frequency converter as in the conventional system.

一次周波数ω_１と速度指令▲ω^* _r▼を入力として、加
減算器5Cは、その偏差を演算する。絶対値演算部８は前
記偏差の絶対値を演算し、次段出力する。ヒステリシス
付比較器９は、前記偏差の絶対値を内部設定値と比較
し、設定値よりも小さい場合には次段のオンディレイタ
イマー10を動作させる。三角波発生器11は前記オンディ
レイタイマー10の動作により、三角波ω_Ｔを出力し、加
減算器5Aにより、巻線形誘導機１の速度指令に正負両極
性の三角波を加算する。As input primary frequency omega ₁ and the speed command ▲ omega ^* _r ▼, subtracter 5C calculates the deviation. The absolute value calculator 8 calculates the absolute value of the deviation and outputs the result to the next stage. The comparator with hysteresis 9 compares the absolute value of the deviation with an internal set value, and if it is smaller than the set value, activates the next-stage on-delay timer 10. Triangular wave generator 11 by the operation of the on-delay timer 10 outputs a triangular wave omega _T, the subtracter 5A, adding the triangular wave positive and negative polarities to the speed command of the wound induction machine 1.

さらに、三角波発生器11の詳細につき、第２図を引用
して説明する。第２図において、三角波出力ω_Ｔは積分
器に対して、常時開接点13B,13Aを通じて正バイアスを
加えるか、或いは常時閉接点14、常時開接点13Aを通じ
て負バイアスを加えることにより、発生されるものであ
る。常時開接点13Aの動作条件はフリップフロップ12Aに
より与えられるもので、三角波発生器の を決定する。また、 の切換はフリップフロップ12Bにより与えられている。
これらフリップフロップの切換は、オンディレイタイマ
ー10からの出力ｂと、積分器15の出力三角波ω_Ｔを監視
する比較器16A,B,Cとから論理信号に従って行なわれ
る。Further, details of the triangular wave generator 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the triangular wave output ω _T is generated by applying a positive bias to the integrator through normally open contacts 13B and 13A or applying a negative bias through a normally closed contact 14 and a normally open contact 13A. Things. The operating condition of the normally open contact 13A is given by the flip-flop 12A, To determine. Also, Is provided by a flip-flop 12B.
Switching of these flip-flops includes a comparator 16A for monitoring the output b from the on-delay timer 10, the output triangular wave omega _T of the integrator 15, B, is carried out according to logic signals from the C.

以下第２図及び第３図を参照して本発明の一実施例の
作用につき説明する。一次周波数ω_１が増加し、速度指
令▲ω^* _rとの偏差がヒステリシス付比較器９の内部設定
値αよりも小さくなると、出力ａが０→１に変化し、こ
れを受けてオンディレイタイマー10の動作により出力ｂ
が０→１へ変化する。このとき、三角波発生器11内のフ
リップフロップ12Aがセットされ、三角波動作指令ｃが
０→１へ変化する。The operation of one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Increased primary frequency omega _1, the deviation between the speed command ▲ omega ^* _r is smaller than the internal setting value α hysteresis with comparator 9, an output a is changed to 0 → 1, the on-delay timer receiving this Output b by operation of 10
Changes from 0 to 1. At this time, the flip-flop 12A in the triangular wave generator 11 is set, and the triangular wave operation command c changes from 0 to 1.

は不動作時１の状態12セットされており、前記三角波動
作指令ｃと、 とにより、積分器15は、増方向に積分を開始し、出力ω
_Ｔは０から上昇していく。出力ω_Ｔが上昇し、＋γに到
達すると、比較器16cが動作し、フリップフロップ12Bが
リセットされて は１→０に変化する。従って積分器15は負バイアスを受
けて、減方向に積分を開始し、出力ω_Ｔは＋γから、減
少していく。出力ω_Ｔが減少し、−γに到達すると比較
器16Bが動作し、フリップフロップ12Bがセットされて、 は０→１となり積分器15は再度増方向に積分を開始す
る。かくして、積分器出力ω_Ｔは三角波出力ω_Ｔとなる
わけである。 Is set to 12 in the non-operation state 1, and the triangular wave operation command c and Thus, the integrator 15 starts integration in the increasing direction, and the output ω
_T rises from zero. When the output ω _T rises and reaches + γ, the comparator 16c operates and the flip-flop 12B is reset. Changes from 1 to 0. Therefore, the integrator 15 receives the negative bias and starts the integration in the decreasing direction, and the output ω _T decreases from + γ. Output omega _T decreases, the comparator 16B to reach the -γ operate, the flip-flop 12B is set, Becomes 0 → 1 and the integrator 15 starts integration again in the increasing direction. Thus, the integrator output omega _T is not a triangular wave output omega _T.

一方、一次周波数が低下して、偏差がヒステリシス付
比較器９の内部設定βよりも大となると比較器出力ａは
１→０に変化し、これを受けてオンディレイタイマー10
は瞬時に出力ｂを１→０へと変化させる。この変化は、
同時に三角波発生器11内で論理反転19、論理積17B、論
理和18Aを介してフリップフロップ12Bをセットし、積分
器出力ω_Ｔを０方向へと近づけていく。積分器出力ω_Ｔ
が０となると、比較器16Aが動作し、論理積17Aを介して
フリップフロップ12Aをリセットし、これにより、三角
波動作指令ｃは１→０となり、積分器15は動作を停止す
る。かくして三角波出力ω_Ｔは第３図に示す如く、振巾
γの両極性三角波となり、動作条件がなくなるとその時
点から０方向へと収束する。On the other hand, when the primary frequency decreases and the deviation becomes larger than the internal setting β of the comparator 9 with hysteresis, the comparator output a changes from 1 to 0, and accordingly, the ON delay timer 10
Instantaneously changes the output b from 1 to 0. This change
Logic inversion 19 in the triangular wave generator 11 at the same time, logical product 17B, and sets the flip-flop 12B via the OR 18A, the integrator output omega _T is brought close to 0 direction. Integrator output ω _T
Becomes 0, the comparator 16A operates to reset the flip-flop 12A via the logical product 17A, whereby the triangular wave operation command c changes from 1 to 0, and the integrator 15 stops operating. Thus, as shown in FIG. 3, the triangular wave output ω _T becomes a bipolar triangular wave of amplitude γ, and converges in the zero direction from that point when the operating conditions disappear.

以上により巻線形誘導機１の速度ω_ｒはω_Ｔに応じて
制御され、サイクロコンバータ出力の周波数を決める二
次周波数指令▲ω^* ₂▼は大略±γの振巾により、ゆるや
かに変動を繰り返す形となり、出力周波数０の直流励磁
状態を未然に回避することができる。As described above, the speed ω _r of the coiled induction machine 1 is controlled according to ω _T, and the secondary frequency command ▲ ω ^* ₂ ▼ that determines the frequency of the output of the cycloconverter gradually fluctuates gently according to the amplitude of ± γ. Thus, the DC excitation state with the output frequency of 0 can be avoided beforehand.

本発明は以上の実施例に留まるものではなく、基本的
に、両極性のなめらかな繰り返し波形であれば良く、台
形波、正弦波等においても適切な関数発生器を前記三角
波発生器出力に追加するだけで、実現することができ、
同様な効果を得ることが可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and basically, any smooth repetitive waveform of both polarities may be used, and an appropriate function generator is added to the output of the triangular wave generator for trapezoidal waves, sine waves, and the like. Just by doing
Similar effects can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、以上説明したように簡単な回路を付加する
ことにより周波数変換器の容量、冷却能力の範囲内で負
荷電流の偏在を防止し、出力周波数０近傍かつ目標速度
近傍での継続運転を行うことができ、巻線形誘導機の円
滑な可変速運用を提供するものである。The present invention, by adding a simple circuit as described above, prevents the load current from being unevenly distributed within the range of the capacity of the frequency converter and the cooling capacity, and enables continuous operation near the output frequency of 0 and near the target speed. The present invention is intended to provide smooth variable speed operation of a wound induction machine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例を表わすブロック図、第２図
は本発明の一実施例の詳細を表わすブロック図、第３図
は本発明の一実施例の動作を表わすタイムチャート、第
４図は従来の巻線形誘導機の可変速制御装置の一例を表
わすブロック図である。 １……巻線形誘導機 ２……サイクロコンバータ ３……速度検出器、４……周波数検出器 ５……加減算器、６…速度制御部 ７……電流制御部、８……絶対値演算部 ９……ヒステリシス付比較器 10……オンディレイタイマー 11……三角波発生器、12……フリップフロップ 13……常時開接点、14……常時閉接点 15……積分器、16……比較器FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing details of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a time chart showing the operation of one embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional variable speed control device for a wound wire induction machine. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wound induction machine 2 ... Cycloconverter 3 ... Speed detector 4, ... Frequency detector 5 ... Adder / subtractor, 6 ... Speed controller 7 ... Current controller, 8 ... Absolute value calculator 9 Comparator with hysteresis 10 On-delay timer 11 Triangular wave generator 12 Flip-flop 13 Normally open contact 14 Normally closed contact 15 Integrator 16 Comparator

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】巻線形誘導機の二次回路を交流励磁するた
めの周波数変換器と、前記巻線形誘導機の速度を検出す
る速度検出器と、前記速度検出器により検出された巻線
形誘導機の変速を所望の速度指令と一致させるように制
御する変速制御部と、前記速度制御部の出力及び周波数
検出器により検出された一次周波数と前記速度検出器に
より検出される速度との差分周波数により前記周波数変
換器の電流を制御する電流制御部とからなる巻線形誘導
機の可変速制御装置において、前記一次周波数と前記速
度指令の偏差を検出する偏差検出器と、前記偏差検出器
において検出される偏差の絶対値を演算し、この絶対値
と内部設定値とを比較する比較器と、前記比較器におい
て絶対値が内部設定値より小なる時は、交流信号を出力
し前記速度制御部において前記速度指令に加算する交流
発振器とを備えたことを特徴とする巻線形誘導機の可変
速制御装置。1. A frequency converter for AC exciting a secondary circuit of a wound-type induction machine, a speed detector for detecting a speed of the wound-type induction machine, and a winding-type induction detected by the speed detector A shift control unit that controls the speed change of the machine to match a desired speed command; and a difference frequency between an output of the speed control unit and a primary frequency detected by a frequency detector and a speed detected by the speed detector. A variable speed control device for a wound wire induction machine comprising a current controller for controlling a current of the frequency converter, wherein a deviation detector for detecting a deviation between the primary frequency and the speed command, and a deviation detector for detecting a deviation between the primary frequency and the speed command. A comparator for calculating the absolute value of the deviation, and comparing the absolute value with an internal set value, and outputting an AC signal when the absolute value is smaller than the internal set value in the comparator. Variable speed control device for wound induction machine, characterized by comprising an AC oscillator that adds to Oite the speed command. 【請求項２】前記周波数変換器として、サイクロコンバ
ータを用いたことを特徴とする請求項１記載の巻線形誘
導機の可変速制御装置。2. The variable speed control device for a wound induction machine according to claim 1, wherein a cycloconverter is used as said frequency converter.