JP2007159303A - モータ駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ回転数速度を一定に制御することができるモータ駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明のモータ駆動制御装置１は、交流電源２を入力とする整流回路４と、整流回路４の出力間に接続された小容量のコンデンサ５と、小容量のコンデンサ５に接続されたインバータ回路７と、インバータ回路７に接続されたモータ８と、モータ８の回転速度を検出する速度検出演算部１０と、モータ８へ回転速度を指定する速度指令手段と、速度検出演算部１０から求められるモータ８の回転速度と、前記速度指令手段が指定するモータ８の回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算部１１と、速度制御ループ演算部１１の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算部１２とを具備し、整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、速度制御ループ演算部１１の出力結果の積分項を更新しない。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のモータ駆動制御装置１は、交流電源２を入力とする整流回路４と、整流回路４の出力間に接続された小容量のコンデンサ５と、小容量のコンデンサ５に接続されたインバータ回路７と、インバータ回路７に接続されたモータ８と、モータ８の回転速度を検出する速度検出演算部１０と、モータ８へ回転速度を指定する速度指令手段と、速度検出演算部１０から求められるモータ８の回転速度と、前記速度指令手段が指定するモータ８の回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算部１１と、速度制御ループ演算部１１の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算部１２とを具備し、整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、速度制御ループ演算部１１の出力結果の積分項を更新しない。
【選択図】図１
Description
本発明は、モータ駆動制御装置に関し、特にモータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置に関するものである。
従来、モータに対する耐環境性、低価格化、小型化、検出信号線の断線などに対する信頼性改善などの要求から、速度検出器センサレス制御が採用されており、モータの回転数速度を速度検出器なしで求めるために、モータに印加された電圧とモータ電流よりモータの速度起電力を推定し、その方向と大きさよりモータの回転数速度を推定する制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３５０４８９号公報
しかしながら、前記従来の制御において、省資源化および低コスト化の観点からインバータ回路の入力側のコンデンサを小さくした場合、整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して電圧が変動するために、モータの回転数速度を推定する推定演算部に誤差が生じ、モータ回転数速度を一定に制御できないという課題を有していた。
また、モータの回転数速度を推定する推定演算部の演算制度を向上させるためには、速度推定演算式が複雑になり、速度推定演算時間が大幅に長くなり、モータを安定して制御できないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータの回転数速度を検出するセンサを追加することなく、また制御演算時間を大幅に長くする必要も無く、モータ回転数速度を一定に制御することができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の積分項を更新しないことを特徴としたものである。
これによって、モータの回転速度を推定する速度推定演算部に周期的誤差が発生する場合でも、モータ回転数速度を一定に制御することになるので、モータを安定して制御することができる。
また、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記
モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度とを同値にすることを特徴としたものである。
モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度とを同値にすることを特徴としたものである。
これによって、モータの回転速度を推定する速度推定演算部に周期的誤差が発生する場合でも、モータ回転数速度を一定に制御することになるので、モータを安定して制御することができる。
本発明のモータ駆動制御装置は、モータ回転数速度を一定に制御することができるモータ駆動制御装置を提供することができる。
第１の発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の積分項を更新しないことにより、モータの回転数速度を推定する速度推定演算部に周期的誤差が発生する場合でも、モータ回転数速度を一定に制御することになるので、モータを安定して制御することができる。
第２の発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度とを同値にすることにより、モータの回転数速度を推定する速度推定演算部に周期的誤差が発生する場合でも、モータ回転数速度を一定に制御することになるので、モータを安定して制御することができる。
第３の発明のモータ駆動制御装置は、速度検出演算手段が、モータの電流値に基づいて前記モータの回転速度を検出することにより、モータの回転数速度を推定する速度推定演算部に周期的誤差が発生する場合でも、モータ回転数速度を一定に制御することになるので、モータを安定して制御することができる。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるモータ駆動制御装置を示す図である。
図１は、本発明の実施の形態１であるモータ駆動制御装置を示す図である。
本実施の形態１のモータ駆動制御装置１は、交流電源２と、交流電源２に接続された２
ｍＨ以下の小容量のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された整流回路４と、整流回路４の出力間に並列に接続された０．４μＦ〜１００μＦの値をとる小容量のコンデンサ５と、整流回路４の出力に接続されたモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。９は前記モータ８に取付けられた負荷である。
ｍＨ以下の小容量のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された整流回路４と、整流回路４の出力間に並列に接続された０．４μＦ〜１００μＦの値をとる小容量のコンデンサ５と、整流回路４の出力に接続されたモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。９は前記モータ８に取付けられた負荷である。
図２は、本発明の実施の形態１である前記モータ駆動制御装置１の前記制御部６の構成を示すブロック図である。速度検出演算部１０は前記モータ8に印加された電圧と前記モータ８に流れるモータ電流より前記モータ８の速度起電力を推定し、その方向と大きさより前記モータ8の回転数速度を推定し、モータの回転速度を出力する。速度制御ループ演算部１１は前記モータ8の回転数を決定する速度指令信号と、前記速度検出演算部１０から求められたモータの回転速度の差から比例・積分を実行する。電流制御ループ演算部１２は前記速度制御ループ演算部１１の出力を入力とし前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御する。
図３は、本発明の実施の形態１である前記モータ駆動制御装置１の前記整流回路４の出力電圧波形で、前記インバータ回路７の入力電圧となる。前記整流回路４の出力電圧は、前記整流回路４の出力間に並列に接続された小容量のコンデンサ５のコンデンサ容量が極めて小さいため電源周期に同期して電圧が変動し、Ｔｄｏｗｎの区間においては、電圧はゼロボルトまでダウンする。よって、Ｔｄｏｗｎの区間においては、前記モータ８の回転数速度を推定する前記速度検出演算部１０に演算誤差が生じて、前期モータ８の回転数速度を一定に制御出来ない原因となっていた。
図４は、本発明の実施の形態１である前記制御部６プログラムのフローチャートである。前記整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期してゼロボルトまでダウンするＴｄｏｗｎの区間においては、今回の前記速度制御ループ演算部の出力結果を、前回の速度制御ループ演算部の積分項と同値にし、次に、電流制御ループ演算を演算する。
以上、説明したように、本発明の実施の形態１ではモータの回転速度が正確に求められない時には、前記速度制御ループ演算部１１においては、比例・積分制御を行なわず、前回比例・積分制御された、前回の速度制御ループ演算部の積分項を、今回の速度制御ループ演算部の演算結果とするので、前記速度制御ループ演算部１１の出力は、ほぼ一定となり、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においては、図１、図２、図３は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
本発明の実施の形態２においては、図１、図２、図３は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
図５は、本発明の実施の形態２である前記制御部６プログラムのフローチャートである。前記整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期してゼロボルトまでダウンするＴｄｏｗｎの区間においては、前記記速度検出演算部１０から求められたモータの回転速度を速度指令信号と同値にして、前記速度制御ループ演算部１１を実行し、次に、電流制御ループ演算を演算する。
以上、説明したように、本発明の実施の形態２ではモータの回転速度が正確に求められない時には、モータの回転速度を速度指令信号と同値とするので、前記速度制御ループ演算部１１の出力は、一定となり、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３においては、図１、図２、図３は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
本発明の実施の形態３においては、図１、図２、図３は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
図６は、本発明の実施の形態３である前記制御部６プログラムのフローチャートである。前記整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期してゼロボルトまでダウンするＴｄｏｗｎの区間においては、前記速度制御ループ演算部１１の演算を停止させ、前記電流制御ループ演算部１２だけ演算する。
以上、説明したように、本発明の実施の形態３ではモータの回転速度が正確に求められない時には、前記速度制御ループ演算部１１を停止するので、前記電流制御ループ演算部１２の入力は一定のままのため、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４においては、図２、図４は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
本発明の実施の形態４においては、図２、図４は前記本発明の実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。
図７は、本発明の実施の形態４であるモータ駆動制御装置を示す図である。
この実施の形態４のモータ駆動制御装置１６は、交流電源２と、交流電源２に接続された小容量のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された昇圧コンバータ回路１３と、昇圧コンバータ回路１３の出力間に接続された小容量のコンデンサ１４、１５と、昇圧コンバータ回路１３の出力に接続されたモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。９は前記モータ８に取付けられた負荷である。
図８は、本発明の実施の形態４である前記モータ駆動制御装置１６の昇圧コンバータ回路１３の出力電圧波形で、前記インバータ回路７の入力電圧となる。昇圧コンバータ回路１３の出力電圧は、昇圧コンバータ回路１３の出力間に接続された小容量のコンデンサ１４、１５のコンデンサ容量が極めて小さいため電源周期に同期して電圧が変動し、Ｔｄｏｗｎの区間においては、電圧はゼロボルトまでダウンする。よって、Ｔｄｏｗｎの区間においては、前記モータ８の回転数速度を推定する前記速度検出演算部１０に演算誤差が生じて、前期モータ８の回転数速度を一定に制御出来ない原因となっていた。
以上、説明したように、本発明の実施の形態１ではモータの回転速度が正確に求められない時には、前記速度制御ループ演算部１１においては、比例・積分制御を行なわず、前回比例・積分制御された、前回の速度制御ループ演算部の積分項を、今回の速度制御ループ演算部の演算結果とするので、前記速度制御ループ演算部１１の出力は、ほぼ一定となり、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５においては、図２、図５は前記本発明の実施の形態２で説明したものと同一なので説明は省略する。さらに、図７、図８は前記本発明の実施の形態４で説明したものと同一なので説明は省略する。
本発明の実施の形態５においては、図２、図５は前記本発明の実施の形態２で説明したものと同一なので説明は省略する。さらに、図７、図８は前記本発明の実施の形態４で説明したものと同一なので説明は省略する。
以上、説明したように、本発明の実施の形態５ではモータの回転速度が正確に求められない時には、モータの回転速度を速度指令信号と同値とするので、前記速度制御ループ演算部１１の出力は、一定となり、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６においては、図２、図６は前記本発明の実施の形態３で説明したものと同一なので説明は省略する。さらに、図７、図８は前記本発明の実施の形態４で説明したものと同一なので説明は省略する。
本発明の実施の形態６においては、図２、図６は前記本発明の実施の形態３で説明したものと同一なので説明は省略する。さらに、図７、図８は前記本発明の実施の形態４で説明したものと同一なので説明は省略する。
以上、説明したように、本発明の実施の形態３ではモータの回転速度が正確に求められない時には、前記速度制御ループ演算部１１を停止するので、前記電流制御ループ演算部１２の入力は一定のままのため、制御性能を低下することなく前記モータ８をなめらかに駆動出来る。
以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置はインバータ回路の入力側のコンデンサを小さくして、インバータ回路の入力電圧が電源周期に同期して電圧が変動することにより、モータの回転数速度を推定する速度推定演算部に誤差が生じても、モータの回転数速度を検出するセンサを追加することなく、制御演算時間を大幅に長くする必要もなく、モータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置を得ることができる極めて有用なものである。
１ モータ駆動制御装置
２ 交流電源
３ リアクタ
４ 整流回路
５ コンデンサ
６ 制御部
７ インバータ回路
８ モータ
９ 負荷
１０ 速度検出演算部
１１ 速度制御ループ演算部
１２ 電流制御ループ演算部
１３ 昇圧コンバータ回路
１４、１５ コンデンサ
１６ モータ駆動制御装置
２ 交流電源
３ リアクタ
４ 整流回路
５ コンデンサ
６ 制御部
７ インバータ回路
８ モータ
９ 負荷
１０ 速度検出演算部
１１ 速度制御ループ演算部
１２ 電流制御ループ演算部
１３ 昇圧コンバータ回路
１４、１５ コンデンサ
１６ モータ駆動制御装置
Claims (3)
- 交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の積分項を更新しないことを特徴とするモータ駆動制御装置。
- 交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算手段の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを具備し、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して降下する時は、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度とを同値にすることを特徴とするモータ駆動制御装置。
- 速度検出演算手段が、モータの電流値に基づいて前記モータの回転速度を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
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