JP2537452Y2 - 交流電動機の制御装置 - Google Patents
交流電動機の制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、交流電動機の制御装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の交流電動機の速度制御を行う制御
装置の回路図を図３に示す。同図において、１は交流電
源、２は整流回路、３はＰＷＭ（パルス幅変調）インバ
ータ、４は交流電動機、５は速度センサー、６は電流検
出器、７は速度制御部、８は電流制御アンプ、９は三角
波発振器、１０はＰＷＭ回路である。
装置の回路図を図３に示す。同図において、１は交流電
源、２は整流回路、３はＰＷＭ（パルス幅変調）インバ
ータ、４は交流電動機、５は速度センサー、６は電流検
出器、７は速度制御部、８は電流制御アンプ、９は三角
波発振器、１０はＰＷＭ回路である。
【０００３】上記制御装置においては、速度指令ωｒ*
に対し速度センサー５よりの速度信号ωｒを速度制御部
７に入力し、交流電動機（ＩＭ）４の速度制御を行うも
のである。速度制御部７では速度要素、電流要素が演算
され、その結果、交流電動機４の一次電流指令Ｉ1 *
（交流信号）が出力される。ここでは、速度制御部７は
本考案と直接関係ないので、その詳細な説明は省略す
る。
に対し速度センサー５よりの速度信号ωｒを速度制御部
７に入力し、交流電動機（ＩＭ）４の速度制御を行うも
のである。速度制御部７では速度要素、電流要素が演算
され、その結果、交流電動機４の一次電流指令Ｉ1 *
（交流信号）が出力される。ここでは、速度制御部７は
本考案と直接関係ないので、その詳細な説明は省略す
る。
【０００４】前述した交流電動機４の一次電流指令Ｉ1
* は、インバータ３と交流電動機４との間に設けた電流
検出器６で検出される交流の電流検出信号Ｉ1 との偏差
信号が電流制御アンプ（ＡＣＲ）８に入力され、この偏
差信号が電流制御アンプ８にて比例積分される。電流制
御アンプ８の出力信号Ｅ1 * は三角波発振器（ＯＳＣ）
９より出力される三角波搬送波によりＰＷＭ回路１０に
てＰＷＭ変調（パルス幅変調）され、インバータ３にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
* は、インバータ３と交流電動機４との間に設けた電流
検出器６で検出される交流の電流検出信号Ｉ1 との偏差
信号が電流制御アンプ（ＡＣＲ）８に入力され、この偏
差信号が電流制御アンプ８にて比例積分される。電流制
御アンプ８の出力信号Ｅ1 * は三角波発振器（ＯＳＣ）
９より出力される三角波搬送波によりＰＷＭ回路１０に
てＰＷＭ変調（パルス幅変調）され、インバータ３にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
【０００５】
【考案が解決しようとする課題】このような電流制御系
を構成した場合の電流制御アンプ８の回路構成を図４に
示す。同図において、電流制御アンプ８は、演算増幅器
Ａｍｐと、その入力抵抗Ｒｉと、コンデンサＣｆと抵抗
Ｒｆとの直列接続からなる帰還回路による比例積分回路
と、演算増幅器Ａｍｐの出力に接続し帰還回路のゲイン
を可変する可変抵抗器ＶＲとから構成される。前述した
ように、電流制御アンプ８には交流の電流指令Ｉ1 * と
電流検出器６で検出される交流の電流検出信号Ｉ1 との
偏差信号が入力され、この偏差信号が比例積分される。
を構成した場合の電流制御アンプ８の回路構成を図４に
示す。同図において、電流制御アンプ８は、演算増幅器
Ａｍｐと、その入力抵抗Ｒｉと、コンデンサＣｆと抵抗
Ｒｆとの直列接続からなる帰還回路による比例積分回路
と、演算増幅器Ａｍｐの出力に接続し帰還回路のゲイン
を可変する可変抵抗器ＶＲとから構成される。前述した
ように、電流制御アンプ８には交流の電流指令Ｉ1 * と
電流検出器６で検出される交流の電流検出信号Ｉ1 との
偏差信号が入力され、この偏差信号が比例積分される。
【０００６】ところで、電流制御アンプ８にて交流電動
機に流れる電流を制御し、速度制御を行った場合、可変
抵抗器ＶＲにて前記帰還回路のゲインを１ポイントに設
定するため、前述した速度制御部７より出力される周波
数が可変する交流の一次電流指令Ｉ1 * に対し電流制御
アンプ８は一定のゲインでしか動作しない。この結果、
電流制御アンプ８のゲインを可変抵抗器ＶＲにて低周波
数にて安定な電流制御ゲインに設定すると、高周波数に
おいては電流制御アンプ８のゲイン低下により一次電流
指令Ｉ1 * 通りの電流が流れなくなり安定な電流制御が
できず、交流電動機の出力負荷にトルクリップルによる
振動が生じたり、交流電動機が異常発熱したりする等の
問題が生じる。また、電流制御アンプ８のゲインを可変
抵抗器ＶＲにて高周波数にて安定な電流制御ゲインに設
定すると、低周波数においては電流制御アンプ８のゲイ
ン高により不安定な電流制御系となり、その結果速度制
御が安定に動作しない等の問題が生じる。このような問
題は、交流電動機を商用周波数以上の高周数まで広範囲
に制御した場合に顕著に現れる。
機に流れる電流を制御し、速度制御を行った場合、可変
抵抗器ＶＲにて前記帰還回路のゲインを１ポイントに設
定するため、前述した速度制御部７より出力される周波
数が可変する交流の一次電流指令Ｉ1 * に対し電流制御
アンプ８は一定のゲインでしか動作しない。この結果、
電流制御アンプ８のゲインを可変抵抗器ＶＲにて低周波
数にて安定な電流制御ゲインに設定すると、高周波数に
おいては電流制御アンプ８のゲイン低下により一次電流
指令Ｉ1 * 通りの電流が流れなくなり安定な電流制御が
できず、交流電動機の出力負荷にトルクリップルによる
振動が生じたり、交流電動機が異常発熱したりする等の
問題が生じる。また、電流制御アンプ８のゲインを可変
抵抗器ＶＲにて高周波数にて安定な電流制御ゲインに設
定すると、低周波数においては電流制御アンプ８のゲイ
ン高により不安定な電流制御系となり、その結果速度制
御が安定に動作しない等の問題が生じる。このような問
題は、交流電動機を商用周波数以上の高周数まで広範囲
に制御した場合に顕著に現れる。
【０００７】本考案は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、交流電動機の一次電流指令が広
範囲に周波数変化した場合でも、電流制御アンプのゲイ
ンをほぼ一定に保ち、適切でしかも安定な電流制御がで
きる交流電動機の制御装置を提供することにある。
たもので、その目的は、交流電動機の一次電流指令が広
範囲に周波数変化した場合でも、電流制御アンプのゲイ
ンをほぼ一定に保ち、適切でしかも安定な電流制御がで
きる交流電動機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、交流電動機に流れる交流電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電動
機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号を
入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出力
信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御する
ように構成した交流電動機の制御装置において、前記電
流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗と
コンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例積
分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続した
高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特徴
とするものである。
するために、交流電動機に流れる交流電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電動
機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号を
入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出力
信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御する
ように構成した交流電動機の制御装置において、前記電
流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗と
コンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例積
分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続した
高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特徴
とするものである。
【０００９】
【作用】本考案においては、一次電流指令が周波数変化
した場合、交流電動機の一次周波数要素を比例積分回路
内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子に与
え、一次周波数に応じて高速スイッチ素子にてコンデン
サ容量を可変とするので、電流制御アンプのゲインをほ
ぼ一定に保つことができる。
した場合、交流電動機の一次周波数要素を比例積分回路
内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子に与
え、一次周波数に応じて高速スイッチ素子にてコンデン
サ容量を可変とするので、電流制御アンプのゲインをほ
ぼ一定に保つことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本考案の実施例を図を参照して説明す
る。図１は、本考案の一実施例の電流制御アンプの回路
図であり、既に説明した図４の構成と同等の機能を有す
る要素については同一符号を付して説明する。
る。図１は、本考案の一実施例の電流制御アンプの回路
図であり、既に説明した図４の構成と同等の機能を有す
る要素については同一符号を付して説明する。
【００１１】図１において、電流制御アンプ８Ａの構成
のうち、演算増幅器Ａｍｐ、入力抵抗Ｒｉ、コンデンサ
Ｃｆ1 とコンデンサＣｆ2 と抵抗Ｒｆとの直列接続より
なる帰還回路、演算増幅器Ａｍｐの出力に接続した可変
抵抗器ＶＲは従来の電流制御アンプと同様である。ＳＷ
は抵抗Ｒ1 と直列に接続した高速スイッチ素子であり、
コンデンサＣｆ1 に並列に接続されている。高速スイッ
チ素子ＳＷのゲート信号は、交流電動機の一次周波数要
素である回転数ωｒを入力し高速スイッチ素子ＳＷを全
オン、全オフ、オンデューティ制御するかの制御を行う
ゲート制御回路２０より供給される。また、電流制御ア
ンプ８Ａには交流の電流指令Ｉ1 * と電流検出器６で検
出される交流の電流検出信号Ｉ1 との偏差信号が入力さ
れ、この偏差信号が比例積分される。そして、電流制御
アンプ８Ａの出力信号Ｅ1 * は三角波発振器（ＯＳＣ）
９より出力される三角波搬送波によりＰＷＭ回路１０に
てＰＷＭ変調（パルス幅変調）され、インバータ３にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
のうち、演算増幅器Ａｍｐ、入力抵抗Ｒｉ、コンデンサ
Ｃｆ1 とコンデンサＣｆ2 と抵抗Ｒｆとの直列接続より
なる帰還回路、演算増幅器Ａｍｐの出力に接続した可変
抵抗器ＶＲは従来の電流制御アンプと同様である。ＳＷ
は抵抗Ｒ1 と直列に接続した高速スイッチ素子であり、
コンデンサＣｆ1 に並列に接続されている。高速スイッ
チ素子ＳＷのゲート信号は、交流電動機の一次周波数要
素である回転数ωｒを入力し高速スイッチ素子ＳＷを全
オン、全オフ、オンデューティ制御するかの制御を行う
ゲート制御回路２０より供給される。また、電流制御ア
ンプ８Ａには交流の電流指令Ｉ1 * と電流検出器６で検
出される交流の電流検出信号Ｉ1 との偏差信号が入力さ
れ、この偏差信号が比例積分される。そして、電流制御
アンプ８Ａの出力信号Ｅ1 * は三角波発振器（ＯＳＣ）
９より出力される三角波搬送波によりＰＷＭ回路１０に
てＰＷＭ変調（パルス幅変調）され、インバータ３にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
【００１２】以下、本実施例を一相当たりの電流制御に
ついて説明する。まず、コンデンサの容量を従来のＣｆ
＝Ｃｆ1 ＝Ｃｆ2 とし、電流制御アンプ８Ａのゲインを
可変抵抗器ＶＲにて低周波数にて安定な位置に設定す
る。この時ゲート制御回路２０は高速スイッチ素子ＳＷ
を全オンする信号を出力するように構成する。従って、
電流制御アンプ８Ａの帰還回路は、高速スイッチ素子Ｓ
Ｗが全オンとなり、コンデンサＣｆ1 には並列に抵抗Ｒ
1 が接続されるが、抵抗Ｒ1の抵抗値を小さくしておく
とほぼ従来と同等となる。この場合の電流制御アンプ８
Ａの伝達関数Ｇ（ｓ）を求めると次の（１）式となる。 なお、可変抵抗器の抵抗値は帰還回路のインピーダンス
より十分小さいので無視する。
ついて説明する。まず、コンデンサの容量を従来のＣｆ
＝Ｃｆ1 ＝Ｃｆ2 とし、電流制御アンプ８Ａのゲインを
可変抵抗器ＶＲにて低周波数にて安定な位置に設定す
る。この時ゲート制御回路２０は高速スイッチ素子ＳＷ
を全オンする信号を出力するように構成する。従って、
電流制御アンプ８Ａの帰還回路は、高速スイッチ素子Ｓ
Ｗが全オンとなり、コンデンサＣｆ1 には並列に抵抗Ｒ
1 が接続されるが、抵抗Ｒ1の抵抗値を小さくしておく
とほぼ従来と同等となる。この場合の電流制御アンプ８
Ａの伝達関数Ｇ（ｓ）を求めると次の（１）式となる。 なお、可変抵抗器の抵抗値は帰還回路のインピーダンス
より十分小さいので無視する。
【００１３】次に、交流電動機の一次周波数が高周波数
になると、ゲート制御回路２０は高速スイッチ素子ＳＷ
を全オフするように制御する。従って、電流制御アンプ
８Ａの帰還回路は、コンデンサＣｆ1 、Ｃｆ2 と抵抗Ｒ
ｆが直列に接続される。この場合の電流制御アンプ８Ａ
の伝達関数を求めると次の（２）式となる。 なお、コンデンサ容量はＣｆ1 ＝Ｃｆ2 であり、直列接
続なので（２）式では１／２・Ｃｆ2 とした。
になると、ゲート制御回路２０は高速スイッチ素子ＳＷ
を全オフするように制御する。従って、電流制御アンプ
８Ａの帰還回路は、コンデンサＣｆ1 、Ｃｆ2 と抵抗Ｒ
ｆが直列に接続される。この場合の電流制御アンプ８Ａ
の伝達関数を求めると次の（２）式となる。 なお、コンデンサ容量はＣｆ1 ＝Ｃｆ2 であり、直列接
続なので（２）式では１／２・Ｃｆ2 とした。
【００１４】そこで、（２）式と（１）式を比較する
と、（２）式の方が一次進み要素の時定数が１／２にな
り、ゲインが２倍になっていることが分る。従って、ゲ
ート制御回路２０の出力信号により高速スイッチ素子Ｓ
Ｗをオン、オフすることにより電流制御アンプ８Ａのゲ
インを可変することは可能である。上記制御の場合のゲ
ート制御回路２０の出力特性を図２（ａ）に示す。図
中、一次周波数ｆ1 の変化に対し、高速スイッチ素子Ｓ
Ｗの切り替えにはヒステリシス幅を持たせている。
と、（２）式の方が一次進み要素の時定数が１／２にな
り、ゲインが２倍になっていることが分る。従って、ゲ
ート制御回路２０の出力信号により高速スイッチ素子Ｓ
Ｗをオン、オフすることにより電流制御アンプ８Ａのゲ
インを可変することは可能である。上記制御の場合のゲ
ート制御回路２０の出力特性を図２（ａ）に示す。図
中、一次周波数ｆ1 の変化に対し、高速スイッチ素子Ｓ
Ｗの切り替えにはヒステリシス幅を持たせている。
【００１５】次に、本考案を上記した制御の場合よりも
電流制御精度が要求される場合や高速スイッチ素子ＳＷ
が切り替わる瞬間のショックによる交流電動機の出力負
荷のトルク変動が問題になる場合に対応する他の実施例
について説明する。
電流制御精度が要求される場合や高速スイッチ素子ＳＷ
が切り替わる瞬間のショックによる交流電動機の出力負
荷のトルク変動が問題になる場合に対応する他の実施例
について説明する。
【００１６】電流制御アンプ８Ａの構成は図１と同様と
し、異なる点はゲート制御回路２０の出力信号を高速ス
イッチ素子ＳＷの全オン、全オフの他に全オンから全オ
フに移行する時にオンデューティ制御を行うように構成
したことである。この場合のゲート制御回路２０の出力
特性を図２（ｂ）に示す。オンデューティ制御を行う一
例としては、搬送波である三角波の周波数を数十ＫＨｚ
と高くし、速度要素と三角波を比較する方法にて行う。
ここで、単に高速スイッチ素子ＳＷをコンデンサＣｆ1
に並列接続しただけでは、コンデンサＣｆ1 の両端電圧
波形は高速スイッチ素子ＳＷのオン抵抗とコンデンサＣ
ｆ1 との時定数による微分パルスしか出力されず、オン
デューティ制御は連続的な制御ができない。従って、高
速スイッチ素子ＳＷと直列に抵抗Ｒ1 を接続してコンデ
ンサＣｆ1 との時定数を長くし、連続的な制御を行うよ
うに構成する。三角波の周波数を高くすれば、抵抗Ｒ1
の値は小さく出来ることは可能である。このように、高
速スイッチ素子ＳＷにてオンデューティ制御を行うこと
により、コンデンサＣｆ1 の容量可変が連続的に行わ
れ、電流制御アンプのゲインも（１）式から（２）式に
瞬間的に変化するのではなく、（１）式から（２）式に
連続的に変化する。従って、ゲート制御回路２０にて高
速スイッチ素子ＳＷが全オン、オンデューティ制御、全
オフする一次周波数を決めると、前述した問題点は解決
する。
し、異なる点はゲート制御回路２０の出力信号を高速ス
イッチ素子ＳＷの全オン、全オフの他に全オンから全オ
フに移行する時にオンデューティ制御を行うように構成
したことである。この場合のゲート制御回路２０の出力
特性を図２（ｂ）に示す。オンデューティ制御を行う一
例としては、搬送波である三角波の周波数を数十ＫＨｚ
と高くし、速度要素と三角波を比較する方法にて行う。
ここで、単に高速スイッチ素子ＳＷをコンデンサＣｆ1
に並列接続しただけでは、コンデンサＣｆ1 の両端電圧
波形は高速スイッチ素子ＳＷのオン抵抗とコンデンサＣ
ｆ1 との時定数による微分パルスしか出力されず、オン
デューティ制御は連続的な制御ができない。従って、高
速スイッチ素子ＳＷと直列に抵抗Ｒ1 を接続してコンデ
ンサＣｆ1 との時定数を長くし、連続的な制御を行うよ
うに構成する。三角波の周波数を高くすれば、抵抗Ｒ1
の値は小さく出来ることは可能である。このように、高
速スイッチ素子ＳＷにてオンデューティ制御を行うこと
により、コンデンサＣｆ1 の容量可変が連続的に行わ
れ、電流制御アンプのゲインも（１）式から（２）式に
瞬間的に変化するのではなく、（１）式から（２）式に
連続的に変化する。従って、ゲート制御回路２０にて高
速スイッチ素子ＳＷが全オン、オンデューティ制御、全
オフする一次周波数を決めると、前述した問題点は解決
する。
【００１７】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
交流電動機の一次電流指令が広範囲に周波数変化した場
合においても、交流電動機の一次周波数要素を比例積分
回路内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子
に与えることにより高速スイッチ素子にてコンデンサの
容量可変が可能となり、電流制御アンプのゲインをほぼ
一定に保つことができるので、適切でしかも安定な電流
制御ができる、という優れた効果を奏する。
交流電動機の一次電流指令が広範囲に周波数変化した場
合においても、交流電動機の一次周波数要素を比例積分
回路内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子
に与えることにより高速スイッチ素子にてコンデンサの
容量可変が可能となり、電流制御アンプのゲインをほぼ
一定に保つことができるので、適切でしかも安定な電流
制御ができる、という優れた効果を奏する。
【図１】本考案の一実施例の電流制御アンプの回路図。
【図２】図２（ａ）は図１の電流制御アンプ内の高速ス
イッチ素子を制御する場合のゲート制御回路の出力特性
図、図２（ｂ）は図１の電流制御アンプ内の高速スイッ
チ素子をオンデューティ制御する場合のゲート制御回路
の出力特性図。
イッチ素子を制御する場合のゲート制御回路の出力特性
図、図２（ｂ）は図１の電流制御アンプ内の高速スイッ
チ素子をオンデューティ制御する場合のゲート制御回路
の出力特性図。
【図３】従来の交流電動機の制御装置の回路図。
【図４】図３の電流制御アンプの回路図。
１…交流電源、２…整流回路、３…ＰＷＭインバータ、
４…交流電動機、５…速度センサー、６…電流検出器、
７…速度制御部、８，８Ａ…電流制御アンプ、９…三角
波発振器、１０…ＰＷＭ回路、２０…ゲート制御回路、
ＳＷ…高速スイッチ素子。
４…交流電動機、５…速度センサー、６…電流検出器、
７…速度制御部、８，８Ａ…電流制御アンプ、９…三角
波発振器、１０…ＰＷＭ回路、２０…ゲート制御回路、
ＳＷ…高速スイッチ素子。
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電動機に流れる交流電流を検出する
電流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電
動機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号
を入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出
力信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御す
るように構成した交流電動機の制御装置において、前記
電流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗
とコンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例
積分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続し
た高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特
徴とする交流電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8648591U JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8648591U JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539197U JPH0539197U (ja) | 1993-05-25 |
| JP2537452Y2 true JP2537452Y2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=13888284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8648591U Expired - Fee Related JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2537452Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015160280A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 日立工機株式会社 | 電動工具 |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP8648591U patent/JP2537452Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0539197U (ja) | 1993-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |