JP2721263B2 - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

電動機の速度制御装置

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JP2721263B2 JP2099645A JP9964590A JP2721263B2 JP 2721263 B2 JP2721263 B2 JP 2721263B2 JP 2099645 A JP2099645 A JP 2099645A JP 9964590 A JP9964590 A JP 9964590A JP 2721263 B2 JP2721263 B2 JP 2721263B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電動機の実速度を設定速度に一致させるため
の電流基準を演算する積分要素を含む速度制御回路と、
電流基準に従って電動機の電流を制御する電流制御回路
とを備えた電動機の速度制御装置に関する。
(従来の技術) 直流電動機の速度制御装置は設定速度で直流電動機を
運転するために直流電動機の速度制御を行う制御装置で
ある。このような制御装置の一例として圧延設備に適用
される従来の速度制御装置を第3図に示す。
第3図の圧延設備においては、第(n−1)スタンド
2および第nスタンド3を通ったストリップ材1が巻取
機4に巻取られる。また、電動機制御装置として、ここ
には、第nスタンド3を駆動する直流電動機5の速度を
制御するための制御装置が代表的に図示されている。直
流電動機5はサイリスタコンバータ6によって速度制御
される。速度検出器(TG)7によって検出された直流電
動機5の実速度NFが速度制御回路8にフィードバックさ
れる。速度制御回路8はフィードバックされた実速度NF
を別途与えられる速度基準NRと比較し、両者間の偏差す
なわち速度偏差(NF−NR)をゼロとするような電流基準
IRを出力し、それに従い電流制御回路9を介してサイリ
スタコンバータ6を制御する。
このような従来の速度制御装置において、速度制御回
路8は積分要素を含んで構成されるのが一般的であり、
たとえばPI(比例積分)動作型に構成される。速度制御
回路8のゲインは、速度制御ループの速度応答を安定に
し、かつ、圧延ラインの加減速時に他のスタンドとの速
度バランスを維持するために、各スタンドの速度制御ル
ープの速度応答が同一になるように設定されている。
他方、圧延設備においては、スタンドにより直流電動
機の慣性モーメントや、被駆動スタンドの慣性モーメン
ト、直流電動機の容量等が異なるので、各速度制御ルー
プの速度応答を同一にすると、速度制御回路8のゲイン
は逆にスタンドにより異なることになる。
電動機の起動に際してランプ関数状に増大する速度基
準NRが速度制御回路8に対して入力されたときの実速度
NFと電流基準IRの変化の様子を第4図に示す。第4図の
装置において、圧延ラインが停止状態から起動して加速
するのに、速度基準NRがゼロからランプ関数状に立上が
っても速度制御回路8のPI特性のため電流基準IRは二次
関数的に変化し、当初は極めて徐々にしか増大しない。
この傾向は特に速度制御回路8のゲインが小さい場合に
顕著なものとなる。時刻T1までは直流電動機5を起動す
るのに必要なトルクを発生させるに足る起動電流値IRS
に達せず、したがって直流電動機5は起動することがで
きない。直流電動機5の電流が時刻T1で起動電流値IRS
に達すると、直流電動機5はやっと起動を開始し、以
後、急速に加速し時刻T2で実速度NFは速度基準NRに達す
る。
(発明が解決しようとする課題) このような速度制御装置においては、第4図に示すよ
うに圧延ラインが停止状態(NF=0)から加速する場
合、直流電動機5には起動遅れがあり、しかも、一旦起
動し始めると速度基準NRに達するまでは速度基準NRの変
化率を上回る加速率で急速に加速し、速度基準NRに達し
てからは速度基準NRに追従して加速する。
この制御装置においては、巻取機4の加減速に必要な
トルクを第nスタンド3の速度基準NRから演算し、それ
を巻取機4を駆動するための直流電動機5の電流制御回
路9に電流基準として与え、第nスタンド3の出側のス
トリップ材1の張力を設定張力に保つようにしている。
直流電動機5の実速度NFは図示のごとく速度基準NRから
かなり時間遅れをもって応答するため、時刻T1まではス
トリップ材1に設定張力よりも大きな張力がかかってし
まい、時刻T1から時刻T2までの間の発生トルクは速度基
準NRに基づいて演算した加速に必要なトルクよりも非常
に小さく、そのためストリップ材1にかかる張力が設定
張力よりも非常に小さくなる。このようなストリップ材
1の張力変動はストリップ材1に破断を生じさせる原因
となる。
さらに、第(n−1)スタンド2と第nスタンド3と
の間では、それぞれの駆動電動機に対して設けられてい
る速度制御回路のゲインが異なり、かつ、各駆動電動機
を起動させるのに必要な起動トルクにも多少の差異があ
る。このため、一般的には、第(n−1)スタンド2と
第nスタンド3の間には、起動タイミングに多少のずれ
があり、かつ、加速率も異なる。この点からも第(n−
1)スタンド2および第nスタンド3相互間でストリッ
プ材1にかかる張力が大きく変動し、ストリップ材1の
破断の原因となる。
本発明は、起動遅れ時間をできるだけ短縮し、より円
滑に起動し得る電動機の速度制御装置を提供することを
目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、電動機の速度偏
差を入力し、その速度偏差をゼロにするための電流基準
を演算する、比例抵抗およびそれに直列の積分コンデン
サからなる比例積分要素を含む速度制御回路と、電流基
準に従って電動機の電流を制御する電流制御回路とを備
えた電動機の速度制御装置において、一定値の起動電流
基準を設定する起動電流基準設定手段と、電動機の起動
運転に際し速度制御回路への入力を、速度偏差から起動
電流基準へと切換えるとともに、比例抵抗を短絡するこ
とによって速度制御回路を、電動機起動時の電流基準の
立上がりをランプ関数として与えるミラー積分回路とし
て機能させ、電動機が起動を開始することによってミラ
ー積分回路を解除し、速度制御回路への入力を起動電流
基準から速度偏差へと切換える起動制御手段とを設けた
ことを特徴とするものである。
(作 用) 電動機の起動遅れの原因は、速度制御回路が積分要素
を含んで構成されており、しかも速度制御回路のゲイン
が低いため速度制御回路から出力される電流基準が電動
機を実際に起動させるのに必要な起動トルクを発生する
値になるまでに時間がかかってしまうことに起因する。
そこで、電動機の起動時に、電流制御回路に対して実際
の電動機起動までに必要な電流基準を、積分要素を含ん
で構成された速度制御回路から与えるのではなく、積分
要素を共用して構成されるミラー積分回路から別途ラン
プ関数として与え、電動機の実際の起動開始により本来
の速度制御回路からの電流基準に切換えることにより、
電動機の起動遅れを可及的に無くしつつ円滑な起動を装
置の所要空間を大して大きくすることなく達成すること
ができる。
(実施例) 以下、実施例を示す第1図を参照して本発明をさらに
詳細に説明する。
第1図中、第3図と同一の符号は同一ないし対応する
回路要素または信号を示す。第1図の装置において、速
度制御回路は、実速度NFおよび速度基準NRが入力され、
両者の偏差すなわち速度偏差(NR−NF)を演算するため
の演算抵抗を有する速度信号入力部10と、この速度信号
入力部10から与えられる速度偏差(NR−NF)に基づいて
PI演算を行う演算増幅部11とからなっている。演算増幅
部11は、増幅器110と、その帰還回路にPI演算用として
直列に挿入された抵抗111およびコンデンサ112とからな
っている。この速度制御回路は、第3図の速度制御回路
8となんら変わりが無い。この速度制御回路に対し本発
明に従い、一定大きさの起動電流基準IR1を出力する起
動電流基準設定器12と、演算増幅部11への入力を速度信
号入力部10の出力か起動電流基準設定器12の出力かに切
換える切換スイッチ13と、この切換スイッチ13のオンオ
フを制御する起動制御回路14とが設けられている。起動
制御回路14は起動指令Sを受信することによって“H"信
号を出力し、電動機5が実際に起動開始したことを示す
起動検知信号Rを受信することによって“L"信号を出力
する。起動検知信号Rとして速度検出器7によって検出
される実速度NFの信号を用いることができる。切換スイ
ッチ13は、起動制御回路14から出力される“H"信号によ
って付勢され、“L"信号によって消勢される操作コイル
130、速度信号入力部10と演算増幅部11との間に介在さ
れた常閉接点131、起動電流基準設定器12と演算増幅部1
1との間に介在された常開接点132、および本来はPI動作
型である演算増幅部11をその帰還回路の抵抗111を短絡
してミラー積分回路とするための常開接点133を持って
いる。
以下、第1図の装置の動作を、第2図を参照しながら
説明する。
時刻T10で起動指令Sが発せられることにより起動制
御回路14は“H"信号を出力して切換スイッチ13をオンに
する。その結果、接点121がオフし、スイッチ122,123が
オンとなる。この状態では、演算増幅部11の入力信号
は、速度偏差(NR−NF)ではなく起動電流基準設定器12
から与えられる起動電流基準IRIであり、また演算増幅
部11はミラー積分器として機能する回路状態になってい
る。したがって、演算増幅部11から出力される電流基準
IRは、第2図に示すようにランプ関数として直線的に、
比較的急峻に増大するものとして得られ、それが直流電
動機5の起動に必要な電流基準IRSに達すると電動機5
は起動(回転開始)する。時刻T11で電動機5が実際に
起動開始すると起動制御回路14を介して切換スイッチ13
が復帰され、接点132,133がオフ状態に復帰すると共
に、接点131がオン状態に復帰する。これにより起動電
流基準設定器12は接点132を介して速度制御回路から切
離され、速度入力部10、接点131および演算増幅部11に
よって本来のPI動作型速度制御回路が達成される。かく
して演算増幅部11の入力信号が速度偏差(NR−NF)に切
換わると共に、演算増幅部11が本来のPI動作型のものに
復帰し、以後、演算増幅部11は切換え直前の出力値たる
電流基準をベースとしPI動作型速度制御回路としての制
御特性に従った動作をすることになる。時刻T12で実速
度NFは速度基準NRに達し、以後、電動機速度は速度基準
NRに追従するように制御される。
以上述べたように電動機の起動に際して電流基準IR
ランプ状に短時間で増加させることにより、電動機の起
動に必要な電流基準が短時間で電流制御回路9に与えら
れるので、電動機5は速度基準NRに対して大した遅れを
伴うことなく迅速かつ円滑に起動することができる。こ
のようにして電動機起動時の時間遅れを可及的に短縮
し、電動機起動時のストリップ材1の破断を防止するこ
とができる。
以上の説明は直流電動機の速度制御装置について行っ
たが、本発明は交流電動機の速度制御にも適用すること
ができる。また、上述の説明は圧延設備に適用した場合
についてのものであるが、本発明がそれ以外の用途にも
適用可能であることはもちろんである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電動機起動時に速度制御回路の積分
コンデンサを共用して、これをミラー積分回路として機
能させ、電流制御回路に対し過渡的にランプ関数として
増大する電流基準を与えることにより、装置空間を大し
て大きくすることなく、電動機の起動遅れ時間をほとん
ど無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電動機の制御装置の一実施例を示
すブロック図、第2図は第1図の装置によって制御する
場合の速度信号および電流基準ならびに起動スイッチの
オンオフ状態を示すタイムチャート、第3図は圧延設備
とそれを制御する従来の速度制御装置を示すブロック
図、第4図は第3図の装置によって制御する場合の速度
信号および電流基準を示すタイムチャートである。 5……直流電動機、6……サイリスタコンバータ、7…
…速度検出器、8……速度制御回路、8A……速度信号入
力部、8B……演算増幅部、9……電流制御回路、10……
速度信号入力部、11……演算増幅部、110……増幅器、1
11……抵抗、112……コンデンサ、12……起動電流基準
設定器、13……起動スイッチ、130……操作コイル、131
……常閉接点、132,133……常開接点、14……起動制御
回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動機の速度偏差を入力し、その速度偏差
    をゼロにするための電流基準を演算する、比例抵抗およ
    びそれに直列の積分コンデンサからなる比例積分要素を
    含む速度制御回路と、前記電流基準に従って前記電動機
    の電流を制御する電流制御回路とを備えた電動機の速度
    制御装置において、 一定値の起動電流基準を設定する起動電流基準設定手段
    と、 前記電動機の起動運転に際し前記速度制御回路への入力
    を、前記速度偏差から前記起動電流基準へと切換えると
    ともに、前記比例抵抗を短絡することによって前記速度
    制御回路を、前記電動機起動時の電流基準の立上がりを
    ランプ関数として与えるミラー積分回路として機能さ
    せ、前記電動機が起動を開始することによって前記ミラ
    ー積分回路を解除し、前記速度制御回路への入力を前記
    起動電流基準から前記速度偏差へと切換える起動制御手
    段と を設けたことを特徴とする電動機の速度制御装置。
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