JP3680530B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、巻上機を駆動する誘導電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、この種の誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図であり、1は商用電源などの交流電源、2は交流電源1より入力される電力を所望の周波数,電圧の交流電力に変換して出力する複数個の半導体スイッチなどで構成されるインバータ、3はインバータ2により給電される誘導電動機、4は誘導電動機3の負荷としての巻上機、5は誘導電動機3の回転速度を検出する速度検出器、10は誘導電動機3の制御装置を示す。
【0003】
この制御装置10には誘導電動機3の速度設定値(N# )を出力する速度設定器11と、該速度設定値(N# )を予め定めた加速度(±n’)および加加速度(±n”)に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N0 * )を出力する速度指令演算器12と、該速度指令値(N0 * )と速度検出器5からの速度検出値(N)との偏差に基づく調節動作により得られ、該偏差を零にするトルク指令値(τ* )を出力する速度調節器13と、前記速度検出値(N)から演算して得られる磁束指令値(φ* )を出力する磁束指令演算器14と、前記トルク指令値(τ* )と磁束指令値(φ* )とに基づき周知の技術によりベクトル制御を行い、該ベクトル制御の結果に基づいてインバータ2の出力を所望の周波数,電圧の交流に変換するために前記半導体スイッチの駆動信号を出力するベクトル制御回路15とを備えている。
【0004】
図5に示した誘導電動機3の制御装置10による巻上機4の動作例を、図6に示す動作説明図を参照しつつ、以下に説明する。
図6(イ)は巻上機4に装着された昇降体の状態変化を示す図であり、紙面左図の位置から、紙面右図の位置へ昇降体が上昇して停止する場合を示している。また、図6(ロ)はこのときに速度設定器11が出力する速度設定値(N# )の変化を示し、図6(ハ)は該速度設定値(N# )の変化に基づき速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )の変化を示し、図6(ニ)はこのときの該速度指令値(N0 * )における加速度(α)の変化を示している。
【0005】
先ず、時刻t0 で外部からの指令に基づき昇降体が指令された移動方向に向かって始動し、時刻t0 〜t1 の間に速度指令演算器12に予め設定されている加加速度(+n”)で速度指令値(N0 * )の加速度(α)を速度指令演算器12に予め設定されている加速度(+n’)まで増大させつつ、速度指令値(N0 * )を増加させる。
【0006】
次に、時刻t1 〜t2 の間は前記加速度(+n’)のままで、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )をさらに増加させる。
次に、時刻t2 〜t3 の間は前記加加速度(−n”)で速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )の加速度(α)を減少させ、時刻t3 で該加速度は零(α=0)となり、以後の時刻t4 までは速度指令値と速度設定値とが等しい値(N0 * =N# )となり、昇降体が一定速度で上昇し続ける。
【0007】
更に、時刻t4 で外部からの指令に基づき昇降体が減速徐行状態に入り、時刻t4 〜t5 の間に速度指令演算器12に設定されている加加速度(−n”)で速度指令値(N0 * )の加速度(α)を、速度指令演算器12に設定されている加速度(−n’)まで−極性で増大させつつ、速度指令値(N0 * )を減少させ、昇降体が上昇し続ける。
【0008】
次に、時刻t5 〜t6 の間は前記加速度(−n’)のままで、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )をさらに減少させる。
次に、時刻t6 〜t7 の間は、前記加加速度(+n”)で速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )の加速度(α)を−極性で減少させ、時刻t7 で該加速度は零(α=0)となり、以後の時刻t8 まで速度指令値=速度設定値(N0 * =N# )となり、昇降体が一定の徐行速度で上昇し続ける。
【0009】
更にまた、時刻t8 で外部からの指令に基づき昇降体が徐行速度状態から停止動作に入り、時刻t8 〜t9 の間は速度指令演算器12に設定されている加加速度(−n”)で速度指令値(N0 * )の加速度(α)を速度指令演算器12に設定されている加速度(−n’)まで−極性で増大させつつ、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )をさらに減少させる。
【0010】
次に、時刻t9 〜t10の間は前記加加速度(+n”)で速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )の加速度(α)を−極性で減少させ、時刻t10で該加速度は零(α=0)となり、同時に、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N0 * )も零(N0 * =0)となり、昇降体が所望の停止点で停止する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の巻上機を駆動する誘導電動機の制御方法によると、前記昇降体が所望の停止点に近づくと、一旦徐行速度まで減速し、その後一定時間(図6の時刻t7 〜t8 の区間)は該昇降体が徐行速度で移動し、さらに該昇降体を所望の停止点まで減速して停止させるようにしており、その結果、昇降体の総移動時間(t0 〜t10)が長くなり、巻上機の稼働効率を阻害する要因となっていた。
【0012】
この発明の目的は、前述の徐行速度で昇降体が一定時間移動する状態を省略し、巻上機の稼働効率を改善する誘導電動機の制御装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
巻上機を駆動する誘導電動機であって、該電動機の速度指令値(N0 * )と速度検出値(N)との偏差に基づく調節動作により得られ、該偏差を零にするトルク指令値(τ* )と、前記速度検出値(N)から演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル制御を行い、該ベクトル制御に基づいたインバータにより該電動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
この第1の発明は、前記電動機の速度設定値(N# )を出力する速度設定器と、前記速度設定値(N# )を予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )を出力する第1速度指令演算器と、前記巻上機に装着された昇降体が、該昇降体の停止点より手前の所定の位置を通過したときに着床指令信号を出力する位置通過検知器と、該着床指令信号が出力されたときに、第1速度指令演算器が出力する速度指令値(N1 * )と、前記電動機の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比と、前記停止点より手前の所定の位置から該停止点までの距離とから、該昇降体を該停止点まで移動させ、且つ該停止点に至ったときの該電動機の回転速度が零になる加速度および加加速度を有する速度指令値(N2 * )を演算して出力する第2速度指令演算器と、前記着床指令信号が出力されてないときには前記速度指令値(N1 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力し、該着床指令信号が出力されたときには前記速度指令値(N2 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力する指令値切替器とを備えたことを特徴とする。
【0014】
また第2の発明は前記誘導電動機の制御装置において、
前記電動機の速度設定値(N# )を出力する速度設定器と、前記速度設定値(N# )を予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )を出力する第1速度指令演算器と、前記巻上機に装着された昇降体が、該昇降体の停止点より手前の所定の位置を通過したときに着床指令信号を出力する位置通過検知器と、該着床指令信号が出力されたときに、第1速度指令演算器が出力する速度指令値(N1 * )および該速度指令値(N1 * )が有する加速度と、前記電動機の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比と、前記停止点より手前の所定の位置から該停止点までの距離とから、該昇降体を該停止点まで移動させ、且つ該停止点における該電動機の回転速度が零になる加速度および加加速度を有する速度指令値(N3 * )を演算して出力する第3速度指令演算器と、前記着床指令信号が出力されてないときには前記速度指令値(N1 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力し、該着床指令信号が出力されたときには前記速度指令値(N3 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力する指令値切替器とを備えたことを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、後述の如く、従来の巻上機を駆動する誘導電動機の制御装置で行われていた、前述の徐行速度で昇降体が一定時間移動する状態を省略することができ、その結果、該巻上機の稼働効率が改善される。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の第1の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図5に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
すなわち図1において、この制御装置20には速度設定器11,第1速度指令演算器としての速度指令演算器12,速度調節器13,磁束指令演算器14,ベクトル制御回路15の他に、第2速度指令演算器としての速度指令演算器21と、位置通過検出器22と、指令切替器23とを備えている。
【0017】
なお、図1に示した速度指令演算器12は、速度設定器11が出力する速度設定値(N# )を予め定めた加速度(n’)および加加速度(n”)に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )を出力するようにしている。
また、位置通過検出器22は巻上機4に装着された昇降体が、該昇降体の停止点より手前の所定の位置を通過したときに着床指令信号を出力し、指令切替器23は該着床指令信号に基づき速度調節器13への入力の切替え動作を行う。
【0018】
図1に示した誘導電動機3の制御装置20による巻上機4の動作例を、図2に示す動作説明図を参照しつつ、以下に説明する。
図2(イ)は巻上機4に装着された昇降体の状態変化を示す図であり、紙面左図の位置から、紙面右図の位置へ昇降体が上昇して停止する場合を示している。また、図2(ロ)はこのときに速度設定器11が出力する速度設定値(N# )の変化を示し、図2(ハ)は該速度設定値(N# )の変化に基づき速度指令値(N0 * )としての速度指令演算器12が出力する速度指令値(N1 * )の変化と、前記着床信号が出力された後の速度指令値(N0 * )としての速度指令演算器21が出力する速度指令値(N2 * )の変化とを示し、図2(ニ)はこのときの該速度指令値(N0 * )における加速度(α)の変化を示している。
【0019】
先ず、時刻t0 で外部からの指令に基づき昇降体が指令された移動方向に向かって始動し、時刻t0 〜t1 の間に速度指令演算器12に予め設定されている加加速度(+n”)で速度指令値(N1 * =N0 * )の加速度(α)を速度指令演算器12に予め設定されている加速度(+n’)まで増大させつつ、速度指令値(N1 * =N0 * )を増加させる。
【0020】
次に、時刻t1 〜t2 の間は前記加速度(+n’)のままで、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N1 * =N0 * )をさらに増加させる。
次に、時刻t2 〜t3 の間は前記加加速度(−n”)で速度指令演算器12が出力する速度指令値(N1 * =N0 * )の加速度(α)を減少させ、時刻t3 で該加速度は零(α=0)となり、以後の時刻t4 までは速度指令値と速度設定値とが等しい値(N1 * =N0 * =N# )となり、前記昇降体が一定速度で上昇し続ける。
【0021】
更に、時刻t4 で外部からの指令に基づき昇降体が減速徐行状態に入り、時刻t4 〜t5 の間に速度指令演算器12に設定されている加加速度(−n”)で速度指令値(N1 * =N0 * )の加速度(α)を、速度指令演算器12に設定されている加速度(−n’)まで−極性で増大させつつ、速度指令値(N1 * =N0 * )を減少させ、昇降体が上昇し続ける。
【0022】
次に、時刻t5 〜t6 の間は前記加速度(−n’)のままで、速度指令演算器12が出力する速度指令値(N1 * =N0 * )をさらに減少させる。
この時刻t6 で前記着床指令信号が発せられ、指令切替器23により速度調節器13の入力である速度指令値(N0 * )は速度指令演算器21が出力する速度指令値(N2 * )に切り替わり、速度指令演算器21では下記式(1)〜(5)の演算を開始する。
【0023】
前記着床指令信号が発せられた時刻t6 を起点とし、前記昇降体が停止する時刻t7 までの時間をT(=t7 −t6 )とすると、速度指令演算器21が出力する速度指令値(N2 * )の加速度(α)は式(1)で表される。
【0024】
【数1】
α=n2 ’−(n2 ’/T)・t …(1)
式(1)の右辺第1項は加速度の初期値を示し、右辺第2項は加加速度を示し、tがTになったときには、左辺の加速度が零(α=0)になるように制御する。従って、時刻t6 直後から、速度指令演算器21が時々刻々出力する速度指令値N2 * (t)は、時刻t6 直前の速度指令演算器12が出力する速度指令値をN1 * とすると、式(2)で表される。
【0025】
【数2】
N2 * (t)=N1 * −n2 ’t+(n2 ’/T)(t2 /2) …(2)
時刻t7 でN2 * (t)=0となることから、加速度の初期値n2 ’は式(3)で表される。
【0026】
【数3】
n2 ’=2N1 * /T …(3)
一方、誘導電動機3の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比をγとし、時刻t6 直後から時刻t7 までに該昇降体が移動すべき距離L* と、前記時間Tとには、式(3)を代入した式(2)を積分演算した結果として、式(4)の関係がある。
【0027】
【数4】
T=3・L* /(γ・N1 * ) …(4)
式(3)に式(4)を代入して得られる加速度の初期値n2 ’は、式(5)となる。
【0028】
【数5】
n2 ’=2γ(N1 * )2 /(3・L* ) …(5)
すなわち、速度指令演算器21では式(5)の演算と、式(5)を式(2)に代入して得られた時々刻々の速度指令値N2 * (t)を速度指令値N2 * として出力することにより、時刻t7 で指令切替器23が出力する速度指令値(N0 * )も零(N0 * =0)となり、昇降体が所望の停止点で停止する。
【0029】
図3は、この発明の第2の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図1に示した第1の実施回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
すなわち図3において、この制御装置30には速度設定器11,第1速度指令演算器としての速度指令演算器12a,速度調節器13,磁束指令演算器14,ベクトル制御回路15,位置通過検出器22,指令切替器23の他に、第3速度指令演算器としての速度指令演算器31を備えている。
【0030】
なお、図3に示した速度指令演算器12aは、速度指令演算器12と同一機能としての速度設定器11が出力する速度設定値(N# )を予め定めた加速度(±n’)および加加速度(±n”)に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )と、該速度指令値(N1 * )が有する加速度(α)とを出力するようにしている。
【0031】
図3に示した誘導電動機3の制御装置30による巻上機4の動作例を、図4に示す動作説明図を参照しつつ、以下に説明する。
図4(イ)は巻上機4に装着された昇降体の状態変化を示す図であり、紙面左図の位置から、紙面右図の位置へ昇降体が上昇して停止する場合を示している。また、図4(ロ)はこのときに速度設定器11が出力する速度設定値(N# )の変化を示し、図4(ハ)は該速度設定値(N# )の変化に基づき速度指令値(N0 * )としての速度指令演算器12が出力する速度指令値(N1 * )の変化と、前記着床信号が出力された後の速度指令値(N0 * )としての速度指令演算器31が出力する速度指令値(N3 * )の変化とを示し、図4(ニ)はこのときの該速度指令値(N0 * )における加速度(α)の変化を示している。
【0032】
なお、時刻t0 から時刻t6 までの動作は、図2に示した第1の実施例回路と同様なので、その説明を省略する。
時刻t6 で前記着床指令信号が発せられ、指令切替器23により速度調節器13の入力である速度指令値(N0 * )は速度指令演算器31が出力する速度指令値(N3 * )に切り替わり、速度指令演算器31では、時刻t6 直前の速度指令演算器12が出力する速度指令値をN1 * と、このときの速度指令値N1 * の加速度αとを入力して、下記式(6)〜(11)の演算を開始する。
【0033】
先ず、前記着床指令信号が発せられた時刻t6 を起点とし、前記昇降体が停止する時刻t8 までの時間をT(=t8 −t6 )とし、誘導電動機3の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比をγとし、時刻t6 直後から時刻t8 までに該昇降体が移動すべき距離L* とすると、速度指令演算器31が出力すべき速度指令値(N3 * )の加速度の初期値n3 ’として、式(6)で示す演算を行う。
【0034】
【数6】
なお、式(6)において、起点t6 での前記n3 ’は前記式(5)と同じ値となる。
【0035】
次に、式(6)で求めた前記n3 ’を速度指令演算器12から得た前記加速度αと比較して、α≧n3 ’となる場合には、速度指令演算器31が出力する時々刻々の速度指令値N3 * (t)は、前記式(2)と同様の式(7)とする。
【0036】
【数7】
N3 * (t)=N1 * −n3 ’t+(n3 ’/T)(t2 /2) …(7)
また、式(6)で求めた前記n3 ’を前記加速度αと比較して、α<n3 ’となる場合には、該加速度αに基づき速度指令演算器31が出力する時々刻々の速度指令値N3 * (t)は、式(8)とする。
【0037】
【数8】
N3 * (t)=N1 * −αt …(8)
式(8)により、前記昇降体が移動する距離L(t)は式(9)で表される。
【0038】
【数9】
L(t)=γ(N1 * t−αt2 /2) …(9)
次に、時刻t7 での式(6)に基づく加速度(n7 ’)と前記加加速度αとが一致し、時刻t6 からt7 までの時間をT7 とし、式(9)による移動距離をL(t7 )とすると、該n7 ’は式(10)の関係にある。
【0039】
【数10】
すなわち、時刻t7 以後、速度指令演算器31が時々刻々出力する速度指令値N3 **(t)は、式(8)の時刻t7 での値をN7 * とすると、式(11)で表される。
【0040】
【数11】
すなわち、速度指令演算器31では式(6)の演算結果に基づいて、式(7)に基づく速度指令値N3 * (t)を出力する、又は式(8)〜式(11)に基づく速度指令値N3 * (t)、若しくはN3 **(t)を出力することにより、時刻t8 で指令切替器23が出力する速度指令値(N0 * )も零(N0 * =0)となり、昇降体が所望の停止点で停止する。
【0041】
【発明の効果】
この発明によれば、上述の如く、従来の巻上機を駆動する誘導電動機の制御装置で行われていた、前述の徐行速度で昇降体が一定時間移動する状態を省略することができ、その結果、該巻上機の稼働効率が改善される。
特に第2の発明によれば、前記着床指令信号が発生する前後の速度指令値の切替えショックを無くすることができ、エレベータなどの用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図2】図1の動作を説明する図
【図3】この発明の第2の実施例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図4】図3の動作を説明する図
【図5】従来例を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図
【図6】図5の動作を説明する図
【符号の説明】
1…交流電源、2…インバータ、3…誘導電動機、4…巻上機、5…速度検出器、10…制御装置、11…速度設定器、12…速度指令演算器、13…速度調節器、14…磁束指令演算器、15…ベクトル制御回路、20…制御装置、21…速度指令演算器、22…位置通過検出器、23…指令切替器、30…制御装置、31…速度指令演算器。
Claims (2)
- 巻上機を駆動する誘導電動機であって、該電動機の速度指令値(N0 * )と速度検出値(N)との偏差に基づく調節動作により得られ、該偏差を零にするトルク指令値(τ* )と、前記速度検出値(N)から演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル制御を行い、該ベクトル制御に基づいたインバータにより該電動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記電動機の速度設定値(N# )を出力する速度設定器と、
前記速度設定値(N# )を予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )を出力する第1速度指令演算器と、
前記巻上機に装着された昇降体が、該昇降体の停止点より手前の所定の位置を通過したときに着床指令信号を出力する位置通過検知器と、
該着床指令信号が出力されたときに、第1速度指令演算器が出力する速度指令値(N1 * )と、前記電動機の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比と、前記停止点より手前の所定の位置から該停止点までの距離とから、該昇降体を該停止点まで移動させ、且つ該停止点に至ったときの該電動機の回転速度が零になる加速度および加加速度を有する速度指令値(N2 * )を演算して出力する第2速度指令演算器と、
前記着床指令信号が出力されてないときには前記速度指令値(N1 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力し、該着床指令信号が出力されたときには前記速度指令値(N2 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力する指令値切替器とを備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 巻上機を駆動する誘導電動機であって、該電動機の速度指令値(N0 * )と速度検出値(N)との偏差に基づく調節動作により得られ、該偏差を零にするトルク指令値(τ* )と、前記速度検出値(N)から演算して得られる磁束指令値(φ* )とによるベクトル制御を行い、該ベクトル制御に基づいたインバータにより該電動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記電動機の速度設定値(N# )を出力する速度設定器と、
前記速度設定値(N# )を予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には該速度設定値(N# )に一致させる速度指令値(N1 * )を出力する第1速度指令演算器と、
前記巻上機に装着された昇降体が、該昇降体の停止点より手前の所定の位置を通過したときに着床指令信号を出力する位置通過検知器と、
該着床指令信号が出力されたときに、第1速度指令演算器が出力する速度指令値(N1 * )および該速度指令値(N1 * )が有する加速度と、前記電動機の回転速度と前記昇降体の昇降速度との係数比と、前記停止点より手前の所定の位置から該停止点までの距離とから、該昇降体を該停止点まで移動させ、且つ該停止点における該電動機の回転速度が零になる加速度および加加速度を有する速度指令値(N3 * )を演算して出力する第3速度指令演算器と、
前記着床指令信号が出力されてないときには前記速度指令値(N1 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力し、該着床指令信号が出力されたときには前記速度指令値(N3 * )を前記速度指令値(N0 * )として出力する指令値切替器とを備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
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1997
- 1997-12-25 JP JP35744997A patent/JP3680530B2/ja not_active Expired - Lifetime
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