JP2000078871A - モータ電流制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウェア等によるデジタル処理により演
算した電流指令の波形を理想正弦波に近い波形に制御す
るモータ電流制御装置及びその方法を提供すること。 【解決手段】 本発明によるモータ電流制御装置は、デ
ジタル信号として入力される速度指令信号に基づいて電
流指令を演算する電流指令演算部２ａを有しそれをアナ
ログ電流指令として出力する速度制御演算部と、そのア
ナログ電流指令をフィルタリングする電流指令用フィル
タ７ｕ、７ｗを備えている。速度制御演算部２にはフィ
ルタリングによる電流指令の位相遅れを補償する位相補
償部が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ電流制御装
置及びその方法に係り、とりわけ、ソフトウェア等によ
るデジタル処理により演算した電流指令をハードウェア
で構成された電流制御部にて電流の制御を行うＡＣサー
ボドライブシステムのモータ電流制御装置及びその方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＡＣサーボドライブシステムの構
成を図４に示す。図４に示すように、ＡＣサーボドライ
ブシステム５０は、位置指令信号がデジタル信号として
入力され、位置帰還信号と共に速度指令信号をデジタル
演算する位置制御演算部５１と、位置制御演算部から速
度指令信号がデジタル信号として入力され、位置帰還信
号と共にＵ相電流指令とＷ相電流指令をデジタル演算し
てアナログ信号として出力する速度制御演算部５２と、
電流帰還信号と共にＵ相電流指令とＷ相電流指令に基づ
いて同期モータ（ＡＣサーボモータ）５４を駆動する電
流制御電力増幅器（サーボドライバ）５３とを備えてい
る。

【０００３】電流制御電力増幅器５３には、接続電線５
６によって同期モータ５４が接続されている。この接続
電線５６は、図４に示すように、電流帰還信号を電流制
御電力増幅器５３に送るようになっている。

【０００４】一方、同期モータ５４には、位置検出器５
５が接続されており、位置検出器５５は、位置帰還信号
を位置制御演算部５１及び速度制御演算部５２に送るよ
うになっている。

【０００５】図４に示すシステムでは、速度制御演算部
５２がＵ相電流指令とＷ相電流指令をデジタル演算する
段階まで、信号の処理はソフトウェアによるデジタル処
理によって行われる。そして、速度制御演算部５２から
アナログ信号として出力されるＵ相電流指令とＷ相電流
指令は、デジタル処理におけるサンプリング周期Ｔ毎に
サンプルホールドされた階段状のアナログ波形として電
流制御電力増幅器５３へと出力される。

【０００６】サンプルホールドされる電流指令のアナロ
グ波形と、理想的な正弦波とを比較したグラフを図５及
び図６に示す。図５は、同期モータ５４の電気角周波数
が１／３０Ｔの場合、すなわちやや低速回転の場合であ
り、図６は、同期モータ５４の電気角周波数が１／１０
Ｔの場合、すなわちやや高速回転の場合である。図５及
び図６から分かるように、同期モータの電気角周波数が
高ければ高い程、電気角周期１サイクルでの電流指令の
分解能が粗くなる。

【０００７】図６に示す電流指令が電流制御電力増幅器
５３に入力されると、電流制御電力増幅器５３は、図６
の電流指令に忠実な電流をＡＣサーボモータ５４に流そ
うとする。結果として、ＡＣサーボモータ５４の電流波
形は図７の実線に示す波形となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
グラフから分かるように、ＡＣサーボモータ５４の電流
波形には、モータ回転周波数以外に、速度制御によるサ
ンプリング周波数及びそのその整数倍の周波数である高
調波成分が含まれる。特に、モータの回転周波数以外の
高調波成分は、モータの高調波鉄損を増加させ発熱の要
因となったり、波形率の低下による効率の低下につなが
る。

【０００９】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、ソフトウェア等によるデジタル処理によ
り演算したアナログ電流指令の波形を、理想正弦波に近
い波形に制御するモータ電流制御装置及びその方法を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、デジタル信号
として入力される速度指令信号に基づいて電流指令を演
算する電流指令演算部を有し、それをアナログ電流指令
信号として出力する速度制御演算部と、そのアナログ電
流指令をフィルタリングする電流指令用フィルタと、を
備えたことを特徴とするモータ電流制御装置である。

【００１１】本発明によれば、電流指令用フィルタによ
ってアナログ電流指令をフィルタリングすることによ
り、デジタル処理により演算したアナログ電流指令の波
形を理想正弦波に近い波形に制御することが可能であ
る。

【００１２】また本発明は、特許請求の範囲の請求項１
に記載のモータ電流制御装置を使用するモータ電流制御
方法であって、デジタル入力されたモータ速度指令に基
づいてアナログ電流指令を演算する工程と、電流指令用
フィルタにより、アナログ電流指令をフィルタリングす
る工程と、を備えたことを特徴とするモータ電流制御方
法である。

【００１３】本発明によれば、電流指令用フィルタによ
り、アナログ電流指令をフィルタリングすることによっ
て、デジタル処理により演算したアナログ電流指令の波
形を理想正弦波に近い波形に制御することが可能であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明による一実施の形態のモー
タ電流制御装置を示す概略図である。図１に示すよう
に、モータ電流制御装置１０は、速度指令信号を速度制
御演算部２に入力する位置制御演算部１と、入力された
速度指令信号に基づいてＵ相電流指令とＷ相電流指令を
演算する電流指令演算部２ａを有し、それをアナログ電
流指令信号として出力する速度制御演算部２とを備えて
いる。

【００１６】また速度制御演算部２には、アナログ電流
指令としてのＵ相電流指令とＷ相電流指令をフィルタリ
ングする電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗが接続されてい
る。電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗは、例えば時定数が
Ｔ／２未満のフィルタで構成される。

【００１７】一方、速度制御演算部２は更に、アナログ
電流指令であるＵ相電流指令とＷ相電流指令に対応する
位相を求め、電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗによって生
じる位相遅れ（図２参照）を補償するため、予め電流指
令演算部２ａからのＵ相電流指令とＷ相電流指令の位相
を進める位相補償部２ｂを有する。

【００１８】その他、電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗ
は、電流帰帰還信号と共に電流指令用フィルタ７ｕ、７
ｗによってフィルタリングされたＵ相電流指令とＷ相電
流指令に基づいて同期モータ（ＡＣサーボモータ）４を
駆動する電流制御電力増幅器（サーボドライバ）３に接
続されている。

【００１９】電流制御電力増幅器３には、接続電線６に
よって同期モータ４が接続されている。この接続電線６
は、図１に示すように、電流帰還信号を計測して電流制
御電力増幅器５に送るようになっている。

【００２０】一方、同期モータ４には、位置検出器５が
接続されており、位置検出器５は、位置帰還信号を位置
制御演算部１及び速度制御演算部２に送るようになって
いる。

【００２１】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について図２及び図３を用いて説明する。

【００２２】まず、位置制御演算部１において、位置指
令信号と位置帰還信号とから、デジタル信号としての速
度指令信号が演算され、速度制御演算部２に入力され
る。

【００２３】次に、速度制御演算部２の電流指令演算部
２ａにより、デジタル入力された速度指令信号に基づい
てアナログ電流指令であるＵ相電流指令とＷ相電流指令
とを演算する。

【００２４】このＵ相電流指令とＷ相電流指令とを電流
指令用フィルタ７ｕ、７ｗによってフィルタリングする
と、アナログ電流指令の波形は鈍り、図２に示すように
形としては理想正弦波に近づく。しかしながら、一方
で、図２に示すように、波形が鈍ったことによって速度
制御におけるサンプリング周期Ｔの約半分の時間に相当
する位相遅れが生じる。

【００２５】そこで、Ｕ相電流指令とＷ相電流指令は、
電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗに入力される前に位相補
償部２ｂに入力され、電流指令演算部２ａにより演算さ
れた電流指令の位相から、電流指令用フィルタ７ｕ、７
ｗによって生じる位相遅れを補償するため予め位相をＴ
／２だけ進められる。

【００２６】その後、位相を進められた電流指令が電流
指令用フィルタ７ｕ、７ｗに入力され、フィルタリング
処理される。この結果、同期モータ４の波形は図３に示
すようになり、理想正弦波にほぼ一致する程度にまで制
御される。

【００２７】以上のように本実施の形態によれば、位相
を進めた電流指令を電流指令用フィルタ７ｕ、７ｗによ
ってフィルタリングすることにより、同期モータ４に入
力するアナログ電流の波形を理想正弦波に近い波形に制
御することができるため、モータ電流の周波数成分に含
まれるモータ回転周波数以外の速度制御のサンプリング
周波数及びその整数倍の周波数の高調波成分を抑制する
ことができる。

【００２８】従って、モータの高調波鉄損による発熱を
抑制することができるとともに、波形率の低下による効
率の低下を抑制することができる。

【００２９】なお、本発明は比較的簡単に構成できるた
め、従来のＡＣサーボシステムに対しても容易に適用す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電流指令
用フィルタにより、電流指令をフィルタリングすること
によって、デジタル処理により演算した電流指令から作
成されるアナログ電流指令の波形を理想正弦波に近い波
形に制御することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施の形態のモータ電流制御装
置を示す概略図。

【図２】フィルタリング前後の電流波形を示す図。

【図３】図１の装置によって得られるアナログ電流指令
波形を示す図。

【図４】従来のモータ電流制御装置を示す概略図。

【図５】サンプルホールドされた電流波形の一例を示す
図。

【図６】サンプルホールドされた電流波形の他の例を示
す図。

【図７】従来のモータ電流波形を示す図。

【符号の説明】 １ 位置制御演算部 ２ 速度制御演算部 ２ａ 電流指令演算部 ２ｂ 位相補償部 ３ 電流制御電力増幅部 ４ 同期モータ ５ 位置検出器 ６ 接続電線 ７ｕ、７ｗ 電流指令用フィルタ １０ モータ電流制御装置 ５０ モータ電流制御装置 ５１ 位置制御演算部 ５２ 速度制御演算部 ５３ 電流制御電力増幅部 ５４ 同期モータ ５５ 位置検出器 ５６ 接続電線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル信号として入力される速度指令信
   号に基づいて電流指令を演算する電流指令演算部を有
   し、演算された電流指令をアナログ電流指令信号として
   出力する速度制御演算部と、 速度制御演算部から出力されたアナログ電流指令をフィ
   ルタリングする電流指令用フィルタと、 を備えたことを特徴とするモータ電流制御装置。
2. 【請求項２】速度制御演算部は、電流指令に対応する位
   相を求め、電流指令用フィルタによって生じる位相遅れ
   を補償するため、予め電流指令演算部からの電流指令の
   位相を進める位相補償部を有することを特徴とする請求
   項１に記載のモータ電流制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のモータ電流制御装置を使
   用するモータ電流制御方法であって、 速度制御演算部により、デジタル入力されたモータ速度
   指令に基づいてアナログ電流指令を出力する工程と、 電流指令用フィルタにより、アナログ電流指令をフィル
   タリングする工程と、を備えたことを特徴とするモータ
   電流制御方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載のモータ電流制御装置を使
   用するモータ電流制御方法であって、 電流指令演算部により、デジタル入力されたモータ速度
   指令に基づいて電流指令を演算する工程と、 位相補償部により、電流指令演算部により演算された電
   流指令の位相から、電流指令用フィルタによって生じる
   位相遅れを補償するため予め位相を進めた電流指令を出
   力する工程と、 電流指令用フィルタにより、位相を進めたアナログ電流
   指令をフィルタリングする工程と、を備えたことを特徴
   とする請求項３に記載のモータ電流波形制御方法。