JP4946046B2 - Motor drive control device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a motor drive control device, and more particularly to a motor drive control device that controls a motor rotation speed at a constant level.
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)。
しかしながら、前記従来の制御において、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、速度指令信号と速度検出演算手段から求められたモータ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において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した時は、電源周期に同期して、速度制御ループ演算手段の出力がオーバーシュートして、モータ回転数速度を一定に制御できない課題があった。 However, in the conventional control, when the capacitor on the input side of the inverter circuit is made small, the output voltage of the rectifier circuit fluctuates in synchronization with the power supply cycle, so that it is obtained from the speed command signal and the speed detection calculation means. When the proportional gain and integral gain are controlled at a constant in the speed control loop calculation means that executes proportional / integration based on the difference from the motor rotation speed, the output of the speed control loop calculation means is synchronized with the power cycle. Overshoots, and there has been a problem that the motor speed cannot be controlled at a constant level.
以上の課題に対して、モータに接続される負荷のイナーシャを大きくして、オーバーシュートが起きにくくすることが挙げられるが、これは機構系の大きさと重量の増大に繋がるため、価格の上昇を招いてしまう。 In response to the above problems, it is possible to increase the inertia of the load connected to the motor to prevent overshoot, but this increases the size and weight of the mechanical system, which increases the price. I will invite you.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータに接続される負荷のイナーシャを大きくすること無く、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提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive control device that controls the motor rotation speed at a constant level without increasing the inertia of a load connected to the motor.
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部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備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴としたものである。 In order to solve the conventional problems, a motor drive control device according to the present invention includes a rectifier circuit that receives an AC power supply, a small-capacitance capacitor connected between outputs of the rectifier circuit, and the small-capacitance capacitor. An inverter circuit connected to the inverter circuit, a motor connected to the inverter circuit, speed detection calculation means for detecting the rotation speed of the motor, speed command means for designating the rotation speed to the motor, and the speed detection calculation means The speed control loop calculating means for executing proportional / integral based on the difference between the rotational speed of the motor obtained from the above and the rotational speed of the motor designated by the speed command means, and the output value of the speed control loop calculating section Current control loop calculating means for outputting a PWM signal as a value, and when the output voltage of the rectifier circuit rises in synchronization with a power cycle, the speed control Is obtained by, characterized in that the proportional gain and the integral gain of the output of-loop calculation means and variable.
これによって、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。 As a result, the output of the speed control loop calculation unit does not overshoot in synchronization with the power cycle, so that the motor rotational speed is controlled to be constant, and the motor can be controlled stably.
また、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部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備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記モータの負荷条件の変動に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴としたものである。
The motor drive control device of the present invention includes a rectifier circuit that receives an AC power supply, a small-capacitance capacitor connected between outputs of the rectifier circuit, an inverter circuit connected to the small-capacitance capacitor, A motor connected to the inverter circuit; speed detection calculation means for detecting the rotation speed of the motor; speed command means for designating the rotation speed to the motor; and the rotation speed of the motor obtained from the speed detection calculation means. And a speed control loop calculating means for executing proportional / integral based on the difference between the rotational speed of the motor designated by the speed command means and an output value of the speed control loop calculating section as an input value to output a PWM signal Current control loop calculation means, and when the output voltage of the rectifier circuit rises in synchronization with the power supply cycle, the ratio varies depending on the fluctuation of the load condition of the motor. The gain and the integral gain is obtained is characterized in that a variable.
これによって、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。 As a result, the output of the speed control loop calculation unit does not overshoot in synchronization with the power cycle, so that the motor rotational speed is controlled to be constant, and the motor can be controlled stably.
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。 The motor drive control device of the present invention can control the motor rotation speed at a constant level.
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部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備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることにより、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor drive control device comprising: a rectifier circuit having an AC power supply as input; a small-capacitance capacitor connected between outputs of the rectifier circuit; and an inverter circuit connected to the small-capacitance capacitor; A motor connected to the inverter circuit; speed detection calculation means for detecting the rotation speed of the motor; speed command means for designating the rotation speed to the motor; and the rotation speed of the motor obtained from the speed detection calculation means. And a speed control loop calculating means for executing proportional / integral based on the difference between the rotational speed of the motor designated by the speed command means and an output value of the speed control loop calculating section as an input value to output a PWM signal Current control loop calculation means, and when the output voltage of the rectifier circuit rises in synchronization with the power cycle, the ratio of the output results of the speed control loop calculation means By making the gain and integral gain variable, the output of the speed control loop calculation unit will not overshoot in synchronization with the power cycle, so the motor speed will be controlled to be constant and the motor will be controlled stably. can do.
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部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備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記モータの負荷条件の変動に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることにより、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor drive control device comprising: a rectifier circuit having an AC power supply as input; a small-capacitance capacitor connected between outputs of the rectifier circuit; and an inverter circuit connected to the small-capacitance capacitor; A motor connected to the inverter circuit; speed detection calculation means for detecting the rotation speed of the motor; speed command means for designating the rotation speed to the motor; and the rotation speed of the motor obtained from the speed detection calculation means. And a speed control loop calculating means for executing proportional / integral based on the difference between the rotational speed of the motor designated by the speed command means and an output value of the speed control loop calculating section as an input value to output a PWM signal Current control loop calculation means, and when the output voltage of the rectifier circuit rises in synchronization with the power cycle, it is proportional to the fluctuation of the load condition of the motor By making the in and integral gains variable, the output of the speed control loop calculation unit will not overshoot in synchronization with the power cycle, so the motor speed will be controlled at a constant level and the motor will be controlled stably. can do.
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、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。 In the motor drive control device according to the third aspect of the invention, the speed detection calculation means detects the rotation speed of the motor based on the current value of the motor, so that the output of the speed control loop calculation unit exceeds the power cycle. Since the motor does not shoot, the motor rotation speed is controlled to be constant, and the motor can be controlled stably.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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の構成図である。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2mH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。前記モータ8には負荷9が取り付けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor drive control apparatus according to
図2は、本発明の実施の形態1における制御部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の回転速度を推定し、前記モータ8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から求められた前記モータ8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。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
図3は、本発明の実施の形態1における整流回路4の出力電圧波形を示した図である。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、Tupの区間においては、電圧は数ボルトからピーク電圧まで上昇する。よって、前記モータ8は加速状態になり、Tupの区間においては、前記速度制御ループ演算部11において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した場合、電源周期に同期して前記速度制御ループ演算部11の出力がオーバーシュートして、前記モータ8の回転数速度を一定に制御できない原因となっている。
FIG. 3 is a diagram showing an output voltage waveform of the
図4は、本発明の実施の形態1における制御部6の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数ボルトからピーク電圧まで上昇するTupの区間においては、前記速度制御ループ演算部11の比例ゲインと積分ゲインとを可変し、次に電流制御ループ演算部12で演算を行う。通常は、Tup区間においては、比例ゲインを増加、積分ゲインを減少させる。
FIG. 4 is a flowchart of the program of the
以上、説明したように、本発明の実施の形態1では、電源周期に同期して数ボルトからピーク電圧まで上昇する区間では、前記速度制御ループ演算部11の出力は過剰な動作をしないので、制御性能を低下することなく前記モータ8を滑らかに駆動することができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the output of the speed control loop calculation unit 11 does not operate excessively in a section where the voltage rises from several volts to the peak voltage in synchronization with the power cycle. The
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2においては、図2、図4は実施の形態1で説明したものと同一なので説明は省略する。なお、実施の形態1と同一のものについては、同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, FIG. 2 and FIG. 4 are the same as those described in the first embodiment, so that the description thereof is omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same thing as
図5は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動制御装置を示す図である。本実施の形態2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2mH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0.4μF〜100μFの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。また前記モータ8には負荷9が取り付けられている。
FIG. 5 is a diagram showing a motor drive control device according to
図6は、本実施の形態2における昇圧コンバータ回路13の出力電圧波形を示した図である。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、Tupの区間においては、電圧は数ボルトからピーク電圧まで上昇する。よって、前記モータ8は加速状態になり、Tupの区間においては、前記速度制御ループ演算部11において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した場合、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートして、前記モータ8お回転数速度を一定に制御できない原因となっていた。
FIG. 6 is a diagram showing an output voltage waveform of the
以上、説明したように、本発明の実施の形態2では、電源周期に同期して数ボルトからピーク電圧まで上昇する区間では、前記速度制御ループ演算部11の出力は過剰な動作をしないので、制御性能を低下することなく、前記モータ8を滑らかに駆動することができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, since the output of the speed control loop calculation unit 11 does not operate excessively in a section rising from several volts to the peak voltage in synchronization with the power cycle, The
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、速度指令信号と速度検出演算部から求められたモータの回転速度の差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算部において、オーバーシュートを発生させず、さらにモータに接続される負荷のイナーシャを大きくすることなく、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出来るきわめて有用なものである。 As described above, the motor drive control device according to the present invention reduces the input-side capacitor of the inverter circuit, and the input voltage of the inverter circuit fluctuates in synchronization with the power supply cycle. In the speed control loop calculation unit that executes proportional / integration based on the difference in the rotation speed of the motor obtained from the speed detection calculation unit, without generating overshoot and further increasing the inertia of the load connected to the motor, This is extremely useful for obtaining a motor drive control device that controls the motor rotation speed at a constant level.
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
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