JP2704515B2 - 回転機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転機の定格定常電流より大きな突入電
流を供給することにより回転機を起動する回転機制御装
置に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、回転機のうちでも特に直流機は、起動時にお
ける逆起電力が零であるため起動時に大きな突入電流が
流れ、いろいろな障害をおこし易い。このため従来は電
流制限抵抗を挿入するなどして、突入電流を低い値にす
るようにしていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら電流制限抵抗は定格の大きなものを使用
する必要があるため大形になり、その取付けが面倒なば
かりでなく、起動完了時は不要となるので短絡する場合
もあり、このための機構が複雑になるという問題を有し
ていた。 〔問題点を解決するための手段〕 このような問題を解決するためにこの発明は、相互に
直列接続され同期してオンオフ動作することにより回転
機への駆動電流を制御する複数のトランジスタと、各ト
ランジスタごとに設けられ、対応するトランジスタへ供
給するベース電流を制御することにより各トランジスタ
を同期してオンオフ動作させる複数のトランジスタ駆動
手段と、各トランジスタをオン制御する場合にはそれぞ
れ周期パルスからなりかつ互いに位相差を有する複数の
起動信号を各トランジスタ駆動手段に共通して分配出力
するとともに、各トランジスタをオフ制御する場合には
それぞれ同期パルスからなりかつ互いに位相差を有する
複数の停止信号を各トランジスタ駆動手段に共通して分
配出力する制御手段とを備え、各トランジスタ駆動手段
により、複数の起動信号の各パルスに応じてそれぞれ発
生させた立ち上がりの急峻な順方向放電パルス電流を加
算することにより対応するトランジスタが連続的にオン
するベース電流を出力するとともに、複数の停止信号の
各パルスに応じてそれぞれ発生させた立ち下がりの急峻
な逆方向放電パルス電流を加算することにより対応する
トランジスタが連続的にオフするベース電流を出力し、
制御手段により、回転機の起動時には、各トランジスタ
をオン制御して回転機に流れる電流が定格定常電流値よ
り高い第１の設定値に達してから第１の設定値より低く
定格定常電流値より高い第２の設定値に低下するまでト
ランジスタをオフ制御し、その電流が第２の設定値まで
低下した場合に再び各トランジスタをオン制御するよう
にしたものである。 〔作用〕 起動電流が第１の電流と第２の電流の間を振動する
が、やがて定常電流まで低下する。 〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図である。図
において１は制御回路、2,3はリアクトル駆動回路、４
〜７はリアクトル充放電回路、100〜103はトランジス
タ、104〜109はダイオード、110〜116は抵抗、117〜120
はコンデンサ、121は電流検出器、122はコンプレツサ、
124〜127はバリスタである。リアクトル駆動回路2,3は
トランジスタ2a〜2f,3a〜3f、抵抗2g,2h,3g,3h、コンデ
ンサ2i,2j,3i,3j、バリスタ2k,2l,3k,3lから構成されて
いる。リアクトル充放電回路４はリアクトル4a〜4d、ダ
イオード4e〜4kより構成されており、電流源回路５〜７
も同一構成となつている。 制御回路１は端子1a,1bから送出される信号が半サイ
クルの位相差を有し、端子1c,1dから送出される信号も
半サイクルの位相差を有している。また端子1c,1dから
送出される信号はトランジスタ100〜103をオンさせる期
間中にわたつて発生している。端子1a,1bから出力され
る信号はトランジスタ100〜103をオフさせるに十分な期
間中にわたつて発生し、その後は発生しないようになつ
ている。また、端子1e,1fにコンプレツサ122に流れる電
流が15アンペアになつたことを表わす検出信号が供給さ
れたときは、端子1a,1bからトランジスタ100〜103をオ
フさせる信号を送出し、その制御によつて15アンペア流
れていた電流が10アンペアになつたとき端子1c,1dから
トランジスタ100〜103をオンさせる信号を送出するよう
になつている。 このように構成された装置について、先ずトランジス
タ100〜103をオンさせるときの動作について説明する。
このときは制御回路１の端子1cから第２図（ａ）に示す
パルスが、端子1bから第２図（ｂ）に示すパルスが出力
される。（ａ）に示すパルスはトランジスタ3a〜3cを介
してリアクトル4cに供給されるので、パルスの継続時間
すなわち時点t1から時点t2まで、リアクトル4cの１次側
に充電々流が流れる。第２図（ｃ）はリアクトル4cの２
次側放電電流波形であり、この電流はダイオード4hがあ
るため、時点t2まで流れない。 時点t2になるとリアクトル4cの１次側電流が急にオフ
となるので、リアクトル4cに逆起電力が発生し、（ｃ）
に示すように立上りの鋭どい放電電流が流れる。この放
電電流はダイオード4h,4jを介してトランジスタ100のベ
ースにベース電流として供給される。また、他のトラン
ジスタ101〜103にも同様にして立上りの鋭どいベース電
流が供給される。このことによりトランジスタ100〜103
がオンとなる。 前述したようにトランジスタ100〜103がオンとなるた
めに必要なベース電流はバラツキがあり、それが例えば
第３図の記号イ〜ニで示したものであるとする。このよ
うなトランジスタに点線で示すような立上りの遅いベー
ス電流を供給すると、各トランジスタがオンとなる時刻
はa,b,c,dのように大きくバラツキ、オフとなつている
トランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧が許容値を超
過する。しかし、実線のように立上りの鋭い電流であれ
ば各トランジスタがオンとなる時刻のバラツキは第３図
に時刻ｅ−ｆで示す間に収まり、この時間が十分短かれ
ばこの時間内でのオン時刻に多少のバラツキがあつても
オフとなつているトランジスタの損失は許容値以内に納
まり、破損することがない。 この装置ではベース電流の立上りをリアクトルの充電
電流が遮断されたとき発生する放電電流によつて得てい
る。一般にリアクトルは充電電流を高速で遮断したとき
に極めて立上りの早い波形を発生することが知られてお
り、この立上りを利用してトランジスタ100〜103をオン
させているので、この装置はベース電流のオン・オフ制
御をフオトカツプラで行なうときに比べて約10倍のスピ
ードで行なうことができる。またリアクトルは１次側と
２次側が直流的に絶縁されているので、オンオフ制御の
ための信号と架線電圧のアイソレーシヨンも確保され
る。 しかし、この装置では放電電流を得るためにパルス信
号を用いているので、ベース電流は第３図（ｃ）に示す
ように零となる時間を生じ、そのときはトランジスタ10
0〜103がオンからオフになつてしまう。このため第２図
（ａ）のパルスに対し半サイクル位相差を有する第２図
（ｂ）に示すパルスを制御回路１の端子1dから送出し、
リアクトル4dから第２図（ｄ）に示す波形のベース電流
をトランジスタ100〜103に供給している。第２図
（ｃ），（ｄ）に示す電流は合成されるようになつてい
るので、ベースに供給される電流は第２図（ｅ）のよう
になり、（ａ），（ｂ）で示すパルスが発生している限
りベース電流が零となることはない。トランジスタ100
〜103のベースに供給される電流は第２図（ａ），
（ｂ）のパルスが発生する度、すなわちリアクトル4c,4
dに電流が供給されている期間は（ｅ）に示すように低
下するが、このときの最低値が第２図（ｅ）に一点鎖線
で示すような値、すなわちトランジスタ100〜103をオン
させるために必要なベース電流のうち、最大のものより
も大きければ、トランジスタ100〜103は第２図（ａ），
（ｂ）に示すパルスが繰返し供給されている期間、継続
してオン状態となる。したがつて、この条件さえ満たせ
れば第２図（ａ），（ｂ）に示すパルスの位相差は半サ
イクルである必要はない。 リアクトル4c,4dは電流源としてトランジスタ100〜10
3にベース電流を供給している。このためリアクトル4c,
4dによつて発生する電流はそのまま加算することがで
き、またベースに電流制限抵抗を挿入する必要もなくな
る。この回路に電流制限抵抗を用いるとすれば、その抵
抗の電力容量は大きなものとしなければならないが、こ
の抵抗を省略できることによつて部品費が少なくなるだ
けでなく、形状も小さくすることができる。 トランジスタ100〜103がオンになるとコンプレツサ12
2に電流が供給されるが、停止状態のものに電流が供給
されるのでその突入電流は非常に大きなものになり、ト
ランジスタ100〜103はこの突入電流に耐える必要があ
り、また大電流が流れることによつて電圧降下の増加そ
の他の障害が発生するようになる。このため、この装置
では電流検出器121によつてコンプレツサ122に流れる電
流を検出し、その検出出力を制御回路１の端子1e,1fに
供給している。そして、制御回路１は検出信号が15アン
ペアを表わす状態になつたときトランジスタ100〜103を
オフとするように制御することになつている。 このように構成しておくとコンプレツサ122の起動時
は非常に大きな突入電流が流れるので、この電流が15ア
ンペアとなつたときに電源が遮断される。 電源が遮断されると今まで流れていた電流はダイオー
ド108,109、抵抗116、コンプレツサ122の回路に流れる
ことによつてそのエネルギが消費され、やがて10アンペ
アまで低下する。制御回路１は検出信号が10アンペア以
下となつたとき、トランジスタ100〜103を再びオンさせ
る信号を送出するように構成されているので、再びコン
プレツサ122に電流が供給されるが、その電流が15アン
ペアに達したところで再び電流が遮断される。したがつ
て第４図に示すように、15アンペアと10アンペアの間で
電流のオンオフが繰返される。このようにオンオフを繰
返すうちにコンプレツサ122の回転数が上昇し、逆起電
力が増加するので流れる電流はやがて15アンペアに達し
なくなり、その後は回転数の増加にともなう逆起電力の
増加とともに低下し、定格値で平衡する。 このように、電流が15アンペアになつたときその電流
を遮断し、10アンペア以下となつたとき通電するように
すれば、第４図の一点鎖線で示すように大きな突入電流
を発生させることなくコンプレツサを起動するソフトス
タートを実現することができる。そして、ソフトスター
トとすることによつて使用部品は定格の小さなものが使
用でき、また大きな突入電流による障害も発生しなくな
る。そして、電流値を検出して制御を行なつていること
から、コンプレツサを種類の異なるものと交換しても再
調整などを行なうことなく、今までどうりに使用するこ
とができる。 次にトランジスタ100〜103をオフさせるときの動作に
ついて説明する。このときは制御回路1c,1dから送出さ
れているオンのためのパルス信号を停止させ、代つて端
子1a,1bからオフのためのパルス信号を送出する。この
オフのためのパルス信号が送出されることによつて前述
したオンのときと同様の動作によつて、リアクトル4a,4
eからトランジスタ100にベース電流を供給する。しか
し、このときの電流の向きはオンのときと反対向であ
る。第２図（ｅ）の時点t3の直前においてこの状態にな
つたとき、トランジスタ100に順方向にベース電流が供
給されており、この電流値は小さくなつているもののト
ランジスタ100のオン状態を継続するように作用してい
る。しかし、時点t3において逆方向のベース電流が供給
され、その電流値はそのとき流れている順方向の電流よ
り大きくなり、かつトランジスタが確実にオフとなる値
に設定してある。このためベース電流は順方向のものと
逆方向のものが加算され、（ｅ）に示すように逆方向に
流れるようになる。そしてこのときもリアクトルの放電
電流を用いているので、ベース電流は急速に立下がり、
トランジスタ100が直ちにオフとなる。トランジスタ101
〜103も同様にしてトランジスタ100と略同時に直ちにオ
フとなり、特定のトランジスタが過負荷になることがな
い。なお、逆方向のベース電流はトランジスタをオフさ
せるに十分な期間供給した後は遮断されるようになつて
いる。従来は順方向電流を一度遮断した後でないと逆方
向電流を供給できなかつたが、この例では順方向，逆方
向ともに、電流源から供給するようにしているので、電
流の合成ができ、構成が簡単になる。 順方向のベース電流が流れるとき、その電流ループに
対してリアクトル4a,4bが並列になつており、逆方向の
ベース電流が流れるときはリアクトル4c,4dが並列にな
つているので、そのままでは電流のまわりこみが生ず
る。このため、トランジスタ100のエミツタベース間電
圧より順電圧の高いダイオード4g,4jを挿入し、まわり
込みを防止している。 〔発明の効果〕 以上説明したようにこの発明は、起動電流の上限値を
ある値に制限しているので、起動時の突入電流が小さく
なり、このため使用部品の定格を極端に大きくする必要
がないという効果を有する。また、リアクトルを経てト
ランジスタをオン・オフすることにより回転機の電流を
制御しているのでスイッチング動作が高速になり、複数
のトランジスタを使用した場合に特定のトランジスタが
過負荷になるということがなくなる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は各
部波形図、第３図はトランジスタのオン時刻のバラツキ
を示すグラフ、第４図はコンプレツサに流れる電流波形
を示すグラフである。 １……制御回路、2,3……リアクトル駆動回路、４〜７
……リアクトル充放電回路、100〜103……トランジス
タ、121……電流検出器。

フロントページの続き (72)発明者 小林 進 神奈川県横浜市戸塚区前田町100番地 小糸工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−26497（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．回転機の定格定常電流より大きな突入電流を供給す
   ることにより回転機を起動する回転機制御装置におい
   て、 相互に直列接続され同期してオンオフ動作することによ
   り回転機への駆動電流を制御する複数のトランジスタ
   と、 各トランジスタごとに設けられ、対応するトランジスタ
   へ供給するベース電流を制御することにより各トランジ
   スタを同期してオンオフ動作させる複数のトランジスタ
   駆動手段と、 各トランジスタをオン制御する場合にはそれぞれ周期パ
   ルスからなりかつ互いに位相差を有する複数の起動信号
   を各トランジスタ駆動手段に共通して分配出力するとと
   もに、各トランジスタをオフ制御する場合にはそれぞれ
   同期パルスからなりかつ互いに位相差を有する複数の停
   止信号を各トランジスタ駆動手段に共通して分配出力す
   る制御手段とを備え、 各トランジスタ駆動手段は、 複数の起動信号の各パルスに応じてそれぞれ発生させた
   立ち上がりの急峻な順方向放電パルス電流を加算するこ
   とにより対応するトランジスタが連続的にオンするベー
   ス電流を出力するとともに、複数の停止信号の各パルス
   に応じてそれぞれ発生させた立ち下がりの急峻な逆方向
   放電パルス電流を加算することにより対応するトランジ
   スタが連続的にオフするベース電流を出力し、 制御手段は、 回転機の起動時には、各トランジスタをオン制御して回
   転機に流れる電流が定格定常電流値より高い第１の設定
   値に達してから第１の設定値より低く定格定常電流値よ
   り高い第２の設定値に低下するまでトランジスタをオフ
   制御し、その電流が第２の設定値まで低下した場合に再
   び各トランジスタをオン制御することを特徴とする回転
   機制御装置。