JP2010119255A - Drive device of ac motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流指令に応じた駆動電流を交流モータに供給する交流モータの駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for an AC motor that supplies a drive current corresponding to a current command to the AC motor.
交流モータの駆動装置としては、例えば、以下の特許文献1に開示されているものがある。 As an AC motor drive device, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 below.
この特許文献1に開示されている駆動装置では、3相リニアモータのU相、V相、W相に供給する駆動電流の電流値をそれぞれ検知し、各相の検知電流値と各相に供給する電力の指令電流値との偏差に基づいて、指令電流値を変更している。すなわち、この駆動装置は、3相リニアモータのU相、V相、W相に供給する電流値を、比例積分回路を用いてフィードバック制御して、電流指令値に対する実際の電流値の誤差分を少なくしている。 In the driving device disclosed in Patent Document 1, the current values of the drive currents supplied to the U phase, V phase, and W phase of the three-phase linear motor are detected, and the detected current values of the phases and the phases are supplied to the phases. The command current value is changed based on the deviation from the command current value of the power to be transmitted. That is, this drive device feedback-controls the current values supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase linear motor using a proportional integration circuit, and the error of the actual current value with respect to the current command value is Less.
基本的に、モータの各相に流れる駆動電流は、モータの固定子に対する可動子の相対移動により発生する逆起電力による電流と、モータドライバ回路から供給される駆動電流との合成電流である。したがって、モータの各相に流れる電流値は、この逆起電力よる電流により、電流指令値に対して誤差がある。上記特許文献1に記載の技術では、この誤差を抑えるために、フィードバック制御系を構成する比例積分回路を変更しようとすると、フィードバック制御系が周波数応答にピークを持つようになり、フィードバック制御系の動作が不安定になり、結果として、モータ可動子を正確に制御することが難しいという問題点がある。 Basically, the drive current flowing in each phase of the motor is a combined current of the current due to the back electromotive force generated by the relative movement of the mover with respect to the stator of the motor and the drive current supplied from the motor driver circuit. Therefore, the current value flowing in each phase of the motor has an error with respect to the current command value due to the current due to the counter electromotive force. In the technique described in Patent Document 1, in order to suppress this error, if the proportional integration circuit constituting the feedback control system is changed, the feedback control system has a peak in the frequency response, and the feedback control system The operation becomes unstable, and as a result, there is a problem that it is difficult to accurately control the motor movable element.
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、モータ可動子をより正確に制御することができる交流モータの駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a driving apparatus for an AC motor capable of controlling a motor movable element more accurately by paying attention to such problems of the prior art.
前記問題点を解決するための発明に係る交流モータの駆動装置は、
交流モータに供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器と、電流指令が示す電流値と前記電流検知器で検知された電流値との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路と、前記電流検知器で検知された電流値に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路と、前記第一のフィードバック制御回路から出力された前記電流指令が示す電流値に、前記第二のフィードバック制御回路から出力された電流補正指令が示す電流値を加算し、加算により得られた電流値を示す電流指令を出力する加算手段と、前記加算手段から出力された前記電流指令が示す電流値に応じた駆動電流を前記交流モータに供給するモータ駆動回路と、を備えていることを特徴とする。
An AC motor drive device according to the invention for solving the above problems is as follows:
A current detector that detects the current value of the drive current supplied to the AC motor, and a new current command that indicates the current value according to the deviation between the current value indicated by the current command and the current value detected by the current detector From the first feedback control circuit that outputs, a second feedback control circuit that outputs a current correction command indicating a current value according to the current value detected by the current detector, and the first feedback control circuit Adding means for adding the current value indicated by the current correction command output from the second feedback control circuit to the current value indicated by the output current command and outputting the current command indicating the current value obtained by the addition And a motor drive circuit for supplying a drive current corresponding to the current value indicated by the current command output from the adding means to the AC motor.
本発明によれば、モータ可動子を正確に制御することができる交流モータの駆動装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive device of the alternating current motor which can control a motor mover correctly is obtained.
以下、本発明に係る交流モータの駆動制御装置の実施形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of an AC motor drive control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の駆動制御装置が駆動制御する交流モータは、図1に示すように、三相リニアモータ30である。この三相リニアモータ30は、可動子又は固定子を成す負荷コイルと、固定子又は可動子を成す永久磁石(図示されていない)と、を有している。負荷コイルとしては、U相コイル31uと、V相コイル31vと、W相コイル31wとがある。各相コイル31u,31v,31wの駆動側と反対側の端子は、相互に結線されて、電源回路40のアースに接続されている。
The AC motor that is driven and controlled by the drive control device of the present embodiment is a three-phase
以上の三相リニアモータ30を駆動制御する駆動制御装置は、三相リニアモータ30の各相に供給する駆動電流の電流値を示す電流指令を出力する制御装置20と、電源回路40からの電力を各相毎の電流指令に応じた駆動電流に調整して三相リニアモータ30の各相に供給する駆動装置10と、を備えている。
The drive control device that drives and controls the three-phase
制御装置20は、機能的には、前述の電流指令を生成する電流指令生成部21を有している。この制御装置20は、ハードウェア的には、コンピュータであり、各種演算処理を実行するCPUと、CPUが実行するプログラムやデータ等が予め格納されているROMと、CPUのワークエリア等になるRAMと、キーボード等の入力装置と、駆動装置10との間で信号の受送信を行うインタフェースと、を備えている。この制御装置20の前述の機能部21は、CPUがROM等に格納されているプログラムを実行することで機能する。
Functionally, the control device 20 includes a current
駆動装置10は、三相リニアモータ30のU相コイル31uに電流を供給するU相駆動部11uと、V相コイル31vに電流を供給するV相駆動部11vと、W相コイル31wに電流を供給するW相駆動部11wと、制御装置20からの各種指令を示すディジタル信号をアナログ信号に変換するD/Aコンバータ12と、を有している。
The drive device 10 supplies current to the U-phase drive unit 11u that supplies current to the
各相の駆動部11u,11v,11wは、いずれも、三相交流モータ30の対応相に供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器17と、この電流検知器17からの出力を増幅するアンプ18と、D/Aコンバータ12でアナログ信号に変換された制御装置20からの電流指令値と前記アンプ18からの出力との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路13と、前記アンプ18からの出力に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路14と、第一のフィードバック制御回路13からの電流指令が示す電流値と第二のフィードバック制御回路14からの電流補正指令が示す電流値とを加算して、新たな電流指令を出力する電流補正指令加算部15と、この電流補正指令加算部15から出力された電流指令値に応じた駆動電流を三相リニアモータ30の対応相に供給するモータドライバ回路16と、を有している。
Each of the
第一のフィードバック制御回路13は、アンプU1と、D/Aコンバータ12からの電流指令が入力すると共に、アンプU1の入力端に直列接続されている抵抗R1と、アンプU1に並列接続されている抵抗R2と、この抵抗R2に直列接続されているコンデンサC1と、アンプU1に並列接続されているコンデンサC2と、電流検知器17で検知された電流値が入力すると共に、抵抗R1とアンプU1の入力端との間に接続されている抵抗R3と、を有している。なお、この第一のフィードバック制御回路13は、比例積分回路であり、D/Aコンバータ12からの電流指令が示す電流値と電流値増幅用アンプ18からの出力との偏差の時間積分に比例させて、新たな電流指令値を出力する。
The first
第二のフィードバック制御回路14は、アンプU2と、電流検知器17で検知された電流値が入力すると共に、アンプU2の入力端に直列接続されている抵抗R4と、アンプU2に並列接続されている抵抗R5と、を有している。この第二のフィードバック回路14は、電流検知器17で検知された電流値の極性を反転させた電流値に応じた電流補正指令を出力する。
The second
電流補正指令加算部15は、アンプU3と、第一のフィードバック制御回路13から電流指令が入力すると共に、アンプU3の入力端に直列接続されている抵抗R6と、アンプU3に並列接続されている抵抗R7と、第二のフィードバック制御回路14からの電流補正指令が入力すると共に、抵抗R6とアンプU3の入力端との間に接続されている抵抗R8と、を有している。
The current
モータドライバ回路16は、電流補正指令加算部15から電流指令が入力するPWM(Pulse Width Modulation)制御回路(図示されていない)と、電源回路40からの電力をPWM制御回路からの出力に応じた電流値の駆動電流に変えて、対応相にこの駆動電流を供給する出力段回路(図示されていない)と、を有している。なお、ここでは、電流値制御のために、効率が高く低発熱のPWM制御回路を用いているが、この替わりに、リニア制御回路等、他の制御回路を用いてもよい。
The motor driver circuit 16 corresponds to a PWM (Pulse Width Modulation) control circuit (not shown) to which the current command is input from the current correction
次に、本実施形態の駆動制御装置の作用について説明する。 Next, the operation of the drive control device of this embodiment will be described.
仮に、駆動装置10の第二のフィードバック制御回路14及び電流補正指令加算部15が無く、制御装置20からモータ可動子を所定の速度にするための電流指令が出力されたとする。この場合、第一のフィードバック制御回路13は、制御装置20からの電流指令が示す電流値と電流値増幅アンプ18からの出力との偏差に応じた電流値を示す電流指令をモータドライバ回路16へ出力する。モータドライバ回路16は、この電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ30の対応相へ出力する。一方、三相リニアモータ30の対応相では、モータ可動子の移動による逆起電力が発生し、この逆起電力による電流が駆動装置10側へ流れる。このため、モータドライバ回路16と三相リニアモータ30の対応相との間には、電流指令に応じた駆動電流と逆起電力による電流との合成電流が流れることになる。この結果、対応相には、制御装置20からの電流指令値と異なる電流値の電流が流れ、しかも、この電流の位相も目的の位相と異なることになる。
It is assumed that the second
このため、第一のフィードバック制御部13では、制御装置20からの電流指令値と対応相に流れる電流値との偏差に基づき、新たな電流指令を出力する。モータドライバ回路16は、この新たな電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ30の対応相へ出力する。このように、第一のフィードック制御回路13で、三相リニアモータ30の動作を制御しようとしても、逆起電力の影響で制御上の残差が残り、三相リニアモータ30の可動子を正確に制御することができない。
For this reason, the first
そこで、この逆起電力に対する応答を改善する方法として、第一のフィードバック制御回路13の抵抗R1,抵抗R2の抵抗値、コンデンサC1,C2の容量値を変えて、比例積分回路の時定数を短くする方法が考えられる。しかしながら、第一のフィードバック制御回路13の抵抗R1,R2の抵抗値や、コンデンサC1,C2の容量値を適宜変更すると、周波数特性は、入力の指令電流値に対して平坦な特性とならず、意図しない箇所にピークを持つようになるなどして、フィードバック制御系の動作が不安定になってしまう。
Therefore, as a method for improving the response to the back electromotive force, the resistance value of the first
そこで、本実施形態では、第一のフィードバック制御回路13の他に、第二のフィードバック制御回路14及び電流補正指令加算部15を設けて、モータの逆起電力に対処している。
Therefore, in this embodiment, in addition to the first
本実施形態では、第一のフィードバック制御回路13が、制御装置20からの電流指令が示す電流値と電流値増幅アンプ18からの出力との偏差に応じた電流値を示す電流指令を出力する。また、第二のフィードバック制御回路14が、電流値増幅アンプ18からの出力に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する。電流補正指令加算部15は、第一のフィードバック制御回路13からの電流指令が示す電流値と、第二のフィードバック制御回路14からの電流補正指令が示す電流値とを加算し、この加算電流値を示す電流指令を出力する。モータドライバ回路16は、この電流補正指令加算部15からの電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ30の対応相へ出力する。
In the present embodiment, the first
ところで、三相リニアモータ30の逆起電力は、このモータ可動子の速度が速くなると、基本的に大きくなる。このため、電流検知器17で検知された電流値に応じた電流値の電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路14は、モータ30の逆起電力を考慮した出力をモータドライバ回路16に与えることができる。すなわち、第二のフィードバック制御回路14は、第一のフィードバック制御回路13の特性を補償するかたちで、電流指令に対する応答特性を確保している。したがって、前述したように、第一のフィードバック制御回路13のみで、モータ30の逆起電力よって対処しようとして、この制御回路13の抵抗R1,抵抗R2の抵抗値、コンデンサC1,C2の容量値を変える必要がない。この結果、本実施形態では、モータ30の逆起電力の影響を最小限に抑えることができると共に、フィードバック制御系の動作を安定に維持することができ、モータ可動子を正確に制御できる。
By the way, the back electromotive force of the three-phase
また、第一のフィードバック制御回路13は、コンデンサC1,C2を含む回路であるため、時定数が大きいが、第二のフィードバック制御回路14は、コンデンサを含まない回路であるため、時定数が小さい。このため、本実施形態のように、第二のフィードバック制御回路14を追加することにより、実電流の急激な変動に対しての応答性を高めることができる。
Since the first
なお、以上のように、リニアモータで発生する逆起電力による誤差を第二のフィードバック制御回路14で対処することは、各相のコイルを固定子とし、しかも各相毎に複数のコイルを設けて、各相毎の複数のコイルの一部を切替制御で順次励磁する場合に有効である。
Note that, as described above, the second
具体的には、コイルU1、コイルV1、コイルW1、コイルU2、コイルV2、コイルW2、コイルU3、コイルV3、コイルW3、…を、この順序で直線的に並べて、これらのコイルを固定子とし、U相駆動部には、複数のコイルU1,U2, U3,…のいずれかに交流電力を供給するための切替回路を設け、同様に、V相駆動部及びW相駆動部にも切替回路を設けている場合に、本実施形態の態様が有効である。 Specifically, the coil U 1 , the coil V 1 , the coil W 1 , the coil U 2 , the coil V 2 , the coil W 2 , the coil U 3 , the coil V 3 , the coil W 3 ,... Are linearly arranged in this order. These coils are used as a stator, and a switching circuit for supplying AC power to any one of the plurality of coils U 1 , U 2 , U 3 ,... The aspect of this embodiment is effective when the switching circuit is also provided in the phase driving unit and the W phase driving unit.
これは、例えば、U相駆動部において、永久磁石を有する可動子の移動に伴い、コイルU1への交流電力の供給から、コイルU2への交流電力の供給に切替える際、各コイルで生じる逆起電力等に起因した電流の不均一性に、本実施形態の態様で有効に対処できるからである。 This occurs, for example, in each coil when switching from supplying AC power to the coil U 1 to supplying AC power to the coil U 2 as the mover having a permanent magnet moves in the U-phase drive unit. This is because the current non-uniformity caused by the counter electromotive force or the like can be effectively dealt with in the aspect of the present embodiment.
10:駆動装置、11u:U相駆動部、11v:V相駆動部、11W:W相駆動部、12:D/Aコンバータ、13:第一のフィードバック制御回路、14:第二のフィードバック制御回路、15:電流補正指令加算回路、16:モータドライバ回路、17:電流検知器、20:制御装置、21:電流指令生成部、30:三相リニアモータ、31u:U相コイル、31v:V相コイル、31W:W相コイル、40:電源回路 10: drive device, 11u: U-phase drive unit, 11v: V-phase drive unit, 11W: W-phase drive unit, 12: D / A converter, 13: first feedback control circuit, 14: second feedback control circuit , 15: current correction command addition circuit, 16: motor driver circuit, 17: current detector, 20: control device, 21: current command generation unit, 30: three-phase linear motor, 31u: U-phase coil, 31v: V-phase Coil, 31W: W-phase coil, 40: Power supply circuit
Claims (3)
前記交流モータに供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器と、
前記電流指令が示す電流値と前記電流検知器で検知された電流値との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路と、
前記電流検知器で検知された電流値に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路と、
前記第一のフィードバック制御回路から出力された前記電流指令が示す電流値に、前記第二のフィードバック制御回路から出力された電流補正指令が示す電流値を加算し、加算により得られた電流値を示す電流指令を出力する加算手段と、
前記加算手段から出力された前記電流指令が示す電流値に応じた駆動電流を前記交流モータに供給するモータ駆動回路と、
を備えていることを特徴とする交流モータの駆動装置。 In an AC motor drive device that supplies a drive current according to a current command to an AC motor,
A current detector for detecting the current value of the drive current supplied to the AC motor;
A first feedback control circuit that outputs a new current command indicating a current value according to a deviation between a current value indicated by the current command and a current value detected by the current detector;
A second feedback control circuit that outputs a current correction command indicating a current value according to a current value detected by the current detector;
The current value indicated by the current correction command output from the second feedback control circuit is added to the current value indicated by the current command output from the first feedback control circuit, and the current value obtained by the addition is added. Adding means for outputting a current command indicating;
A motor drive circuit for supplying a drive current corresponding to the current value indicated by the current command output from the adding means to the AC motor;
A drive device for an AC motor comprising:
前記第二のフィードバック回路が出力する前記電流補正指令は、前記電流検知器で検知された電流値の極性を反転させた電流値に応じた電流値を示す、
ことを特徴とする交流モータの駆動装置。 In the drive device of the alternating current motor according to claim 1,
The current correction command output by the second feedback circuit indicates a current value corresponding to a current value obtained by inverting the polarity of the current value detected by the current detector.
An AC motor drive device characterized by that.
前記第一のフィードバック回路は、コンデンサを含み、
前記第二のフィードバック回路は、コンデンサを含まない、
ことを特徴とする交流モータの駆動装置。 In the drive apparatus of the alternating current motor as described in any one of Claim 1 and 2,
The first feedback circuit includes a capacitor;
The second feedback circuit does not include a capacitor;
An AC motor drive device characterized by that.
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Cited By (1)
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WO2016190212A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | Ntn株式会社 | Electrically powered brake device |
-
2008
- 2008-11-14 JP JP2008291989A patent/JP2010119255A/en active Pending
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