JP2000217378A - 電動機駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電動機駆動装置を構成する速度制御系の負荷外
乱に対する制御応答の調整作業を、電動機単体でも行え
る電動機駆動装置を提供する。 【解決手段】電動機駆動装置５には、信号発生器５１と
加算演算器５２とが付加され、電動機３単体でトルク制
御系１５の制御応答を最適値に調整した後、信号発生器
５１を動作させ、発生したステップ信号を加算演算器１
４の出力であるトルク指令値から減算し、この減算した
値を新たなトルク指令値としてトルク制御系１５に入力
し、速度検出器１１の検出値の過渡応答を監視しつつ、
速度制御系の電動機３の負荷外乱に対する制御応答をほ
ぼ最適値に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換回路に
より給電される電動機の速度制御を行う電動機駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、この種の電動機駆動装置の従来
例を示す回路構成図であり、１は電動機駆動装置、２は
電動機駆動装置１に速度指令値を入力する速度指令器、
３は電動機駆動装置１で駆動される電動機、４は電動機
３に連結されたパルスジェネレータを示す。

【０００３】この電動機駆動装置１は、電動機３に連結
されたパルスジェネレータ４からのパルス列信号を電動
機３の速度検出値に変換する速度検出器１１と、速度指
令器２からの速度指令値と前記速度検出値との偏差に基
づく比例−積分演算，Ｈ∞理論などで求めた速度調節器
１２と、前記速度検出値と後述のトルク制御系１５の内
部制御値とに基づく演算を行いトルク補償値として出力
するオブザーバ１３と、速度調節器１２の出力値と前記
トルク補償値とを加算し、この加算値をトルク指令値と
して出力する加算演算器１４と、前記トルク指令値に電
動機３の発生トルクを一致させる制御を行うトルク制御
系１５とから構成されている。なお、これらの構成要素
は、それぞれ周知の技術により形成されている。

【０００４】図６において、電動機３が直流電動機の場
合には、トルク制御系１５は電機子電流の調節演算を行
う電流調節器，サイリスタ整流器などから形成され、こ
の場合には電動機駆動装置１全体をサイリスタレオナー
ド駆動装置とも称される。

【０００５】また、トルク制御系１５は電動機３が交流
電動機の場合には、トルク制御系１５はベクトル制御に
基づく電動機３の発生トルクの調節演算を行う電流調節
器，サイクロコンバータまたはＰＷＭインバータなどか
ら形成され、前述のサイクロコンバータの場合には電動
機駆動装置１全体をサイクロコンバータ駆動装置とも称
され、前述のＰＷＭインバータの場合には電動機駆動装
置１全体をＰＷＭインバータ駆動装置とも称される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の電動機駆
動装置１において、周知の如く、トルク制御系１５の制
御応答を最適値に調整する際には電動機３単体で行うこ
とが可能であるが、速度検出器１１と速度調節器１２と
トルクオブザーバ１３と加算演算器１４とからなる速度
制御系は、電動機３に連結される図示しない負荷が装着
された状態でしか、負荷外乱に対する制御応答を最適値
に調整することができない。

【０００７】従って、従来は電動機３に連結される図示
しない負荷が装着された状態で、前記速度制御系の負荷
外乱に対する制御応答の調整作業を行うようにしていた
が、この調整作業中に前記負荷に損傷を与える恐れがあ
り、負荷外乱を与えることが困難な場合があった。

【０００８】この発明の目的は上記問題点を解決し、電
動機単体でも、予め速度制御系の負荷外乱に対する制御
応答をほぼ最適値に調整できる電動機駆動装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この第１の発明は、電動
機の回転速度を外部から指令される速度指令値に一致さ
せる制御を行う速度制御系と、この速度制御系の出力と
してのトルク指令値に該電動機の発生トルクを一致させ
る制御を行うトルク制御系とを備えた電動機駆動装置に
おいて、前記トルク指令値を前記トルク制御系に入力す
る経路に、信号を所定の時間発生して出力する信号発生
器と、この信号を前記トルク指令値から減算する加算演
算器とを付加したことを特徴とする。

【００１０】また第２の発明は前記電動機駆動装置にお
いて、前記トルク指令値を前記トルク制御系に入力する
経路に、前記トルク制御系の逆システムを近似したデジ
タルフィルタと、信号を所定の時間発生して出力する信
号発生器と、この信号に前記デジタルフィルタを介した
値を前記トルク指令値から減算する加算演算器とを付加
したことを特徴とする。この発明によれば、上述の付加
した構成要素により、後述の如く、電動機単体でも予め
速度制御系の負荷外乱に対する制御応答をほぼ最適値に
調整できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１および図２は、この発明の第
１の実施例を示す電動機駆動装置の回路構成図であり、
図６に示した従来例回路と同一機能を有する構成要素に
は同一符号を付して、ここではその説明を省略する。な
お図１はトルク実際値をオブザーバに、図２はトルク指
令値をオブザーバに入力している点で異なる。

【００１２】すなわち図１および図２に示した電動機駆
動装置５には速度検出器１１，速度調節器１２，オブザ
ーバ１３，加算演算器１４，トルク制御系１５の他に、
図示の指令信号が発せられると、一例としてステップ信
号を所定の時間発生して出力する信号発生器５１と、こ
のステップ信号を加算演算器１４の出力である前記トル
ク指令値から減算する加算演算器５２とを備えている。

【００１３】この電動機駆動装置５はトルク制御系１５
の制御応答を比較的速くできる前述のＰＷＭインバータ
駆動装置に好適な例であって、電動機３としての交流電
動機単体の状態でトルク制御系１５の制御応答を最適値
に調整した後、前記ステップ信号が発せられると、トル
ク制御系１５への新たなトルク指令値がステップ信号の
分だけ階段状に減少し、従って、電動機３の発生トルク
もほぼ階段状に減少し、その結果、速度検出器１１の検
出値は、電動機３に負荷外乱が発生したときと同等な減
少方向の過渡応答を示す。

【００１４】また、ステップ信号の時間発生が終了する
と、トルク制御系１５への新たなトルク指令値がステッ
プ信号の分だけ階段状に増大し、従って、電動機３の発
生トルクもほぼ階段状に増大し、その結果、速度検出器
１１の検出値は電動機３に負荷外乱が発生したときと同
等な増大方向の過渡応答を示す。

【００１５】速度検出器１１，速度調節器１２，オブザ
ーバ１３，加算演算器１４で構成される速度制御系は、
これらの過渡応答を監視しつつ、電動機３の負荷外乱に
対する制御応答をほぼ最適値に調整することができる。

【００１６】図３および図４は、この発明の第２の実施
例を示す電動機駆動装置の回路構成図であり、図１に示
した実施例回路と同一機能を有する構成要素には同一符
号を付して、ここではその説明を省略する。なお図３は
トルク実際値をオブザーバに、図４はトルク指令値をオ
ブザーバに入力している点で異なる。

【００１７】すなわち図３および図４に示した電動機駆
動装置６には速度検出器１１，速度調節器１２，オブザ
ーバ１３，加算演算器１４，トルク制御系１５，信号発
生器５１，加算演算器５２の他に、デジタルフィルタ６
１を備えている。

【００１８】この電動機駆動装置６はトルク制御系１５
の制御応答が比較的遅い前述のサイリスタレオナード駆
動装置またはサイクロコンバータ駆動装置に好適な例で
あって、電動機３としての直流電動機または交流電動機
単体の状態でトルク制御系１５の制御応答を最適値に調
整した後、信号発生器５１から一例としてステップ信号
が発せられると、このステップ信号にトルク制御系１５
の逆システムを近似したデジタルフィルタ６１を介する
ことにより、デジタルフィルタ６１の出力はトルク制御
系１５の制御遅れを補正した微分状波形とステップ波形
とを加算した波形信号となる。

【００１９】すなわち、加算演算器５２によるトルク制
御系１５への新たなトルク指令値が前記波形信号の分だ
け減少し、従って、電動機３の発生トルクもほぼ階段状
に減少し、その結果、速度検出器１１の検出値は電動機
３に負荷外乱が発生したときと同等な減少方向の過渡応
答を示す。

【００２０】また、ステップ信号の時間発生が終了する
と、トルク制御系１５への新たなトルク指令値が前記波
形信号の分だけ増大し、従って、電動機３の発生トルク
もほぼ階段状に増大し、その結果、速度検出器１１の検
出値は電動機３に負荷外乱が発生したときと同等な増大
方向の過渡応答を示す。

【００２１】速度検出器１１，速度調節器１２，オブザ
ーバ１３，加算演算器１４で構成される速度制御系は、
これらの過渡応答を監視しつつ、電動機３の負荷外乱に
対する制御応答をほぼ最適値に調整することができる。

【００２２】図５は、この発明の第３の実施例を示す電
動機駆動装置の回路構成図であり、図３に示した実施例
回路と同一機能を有する構成要素には同一符号を付し
て、ここではその説明を省略する。

【００２３】すなわち図５に示した電動機駆動装置７に
は速度検出器１１，速度調節器１２，トルク制御系１
５，信号発生器５１，加算演算器５２，デジタルフィル
タ６１を備え、オブザーバ１３と加算演算器１４とが省
略されている。

【００２４】この電動機駆動装置７はトルク制御系１５
の制御応答が比較的遅い前述のサイリスタレオナード駆
動装置における好適な例であって、電動機３としての直
流電動機単体の状態でトルク制御系１５の制御応答を最
適値に調整した後、信号発生器５１からステップ信号が
発せられると、前述の如く、デジタルフィルタ６１の出
力はトルク制御系１５の制御遅れを補正した微分状波形
とステップ波形とを加算した波形信号となる。

【００２５】すなわち、加算演算器５２によるトルク制
御系１５への新たなトルク指令値が前記波形信号の分だ
け減少し、従って、電動機３の発生トルクもほぼ階段状
に減少し、その結果、速度検出器１１の検出値は電動機
３に負荷外乱が発生したときと同等な減少方向の過渡応
答を示す。

【００２６】また、ステップ信号の時間発生が終了する
と、トルク制御系１５への新たなトルク指令値が前記波
形信号の分だけ増大し、従って、電動機３の発生トルク
もほぼ階段状に増大し、その結果、速度検出器１１の検
出値は電動機３に負荷外乱が発生したときと同等な増大
方向の過渡応答を示す。

【００２７】速度検出器１１，速度調節器１２で構成さ
れる速度制御系は、これらの過渡応答を監視しつつ、電
動機３の負荷外乱に対する制御応答をほぼ最適値に調整
することができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、従来の電動機駆動装
置に僅かな構成要素を付加することにより、電動機単体
でも予め速度制御系の該電動機の負荷外乱に対する制御
応答をほぼ最適値に調整でき、その結果、電動機に負荷
が装着された状態では短時間で行える微調整作業のみで
よく、この微調整作業中に前記負荷に損傷を与えること
は防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す電動機駆動装置
の回路構成図

【図２】この発明の第１の実施例を示す電動機駆動装置
の回路構成図

【図３】この発明の第２の実施例を示す電動機駆動装置
の回路構成図

【図４】この発明の第２の実施例を示す電動機駆動装置
の回路構成図

【図５】この発明の第３の実施例を示す電動機駆動装置
の回路構成図

【図６】従来例を示す電動機駆動装置の回路構成図

【符号の説明】

１…電動機駆動装置、２…速度指令器、３…電動機、４
…パルスジェネレータ、５〜７…電動機駆動装置、１１
…速度検出器、１２…速度調節器、１３…オブザーバ、
１４…加算演算器、１５…トルク制御系、５１…信号発
生器、５２…算演算器、６１…デジタルフィルタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機の回転速度を外部から指令される速
   度指令値に一致させる制御を行う速度制御系と、この速
   度制御系の出力としてのトルク指令値に該電動機の発生
   トルクを一致させる制御を行うトルク制御系とを備えた
   電動機駆動装置において、 前記トルク指令値を前記トルク制御系に入力する経路
   に、信号を所定の時間発生して出力する信号発生器と、
   この信号を前記トルク指令値から減算する加算演算器と
   を付加したことを特徴とする電動機駆動装置。
2. 【請求項２】電動機の回転速度を外部から指令される速
   度指令値に一致させる制御を行う速度制御系と、この速
   度制御系の出力としてのトルク指令値に該電動機の発生
   トルクを一致させる制御を行うトルク制御系とを備えた
   電動機駆動装置において、 前記トルク指令値を前記トルク制御系に入力する経路
   に、前記トルク制御系の逆システムを近似したデジタル
   フィルタと、信号を所定の時間発生して出力する信号発
   生器と、この信号に前記デジタルフィルタを介した値を
   前記トルク指令値から減算する加算演算器とを付加した
   ことを特徴とする電動機駆動装置。