JPH01243866A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は加減速時の速度の追従性を向上した電動機の速
度制御装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に電動機の速度制御装置においては、速度基準と速
度帰還との偏差を比例要素と積分要素から構成される速
度制御増幅器によって増幅し、その出力を電動機のトル
ク基準として電動機の発生トルクを制御し、これによっ
て速度基準と速度帰還が一致するように制御する。

従来の電動機速度制御装置の一例を第３図にブロック図
で示す。

第３図において、速度基準ω８と速度検出器２で検出さ
れた速度信号ωとの偏差が速度制御増幅器１０に入力さ
れ、速度制御増幅器１０は積分要素と比例要素から成り
、その演算出力はトルク基準Ｔ１にとしてトルク制御増
幅器１１に入力され、トルク制御増幅器１１は電動機の
発生トルクＴがトルク基準ＴＩ４に比例するように電力
変換装置４に指令を与えて電動機を回転させる。

上記従来の速度制御装置では、負荷トルクと加減速トル
クとを含む全体のトルク基準びが速度制御増幅器１０に
よって求められる。

第４図は上記従来装置における加減速時のタイミングチ
ャートを示す。

トルク基準Ｔ１′Ｉは速度偏差（ω蚤−ω）を比例積分
増幅した結果であり、従ってトルク基準びが加速分トル
クだけ増加するには速度偏差が存在しなければならない
。

トルク基準びが加速トルク分だけ増加すると実速度ωは
速度基準ω減に追従して増加し始め、速度偏差はゼロと
なり、速度制御増幅器１０の出力は積分要素のみで得ら
れて一定加速を続ける。

また加速終了時には積分要素に蓄積されていたトルク基
準の影響で一旦実速度が速度基準ω賞を上廻り、その結
果速度偏差が負となってトルク基準ＴＩ″を減少させ、
負荷トルク分のみになった時点で実速度は一定となる。

このように従来の装置では加減速の開始時および終了時
に速度基準ω兼と実速度ωとの間に偏差が生じ、この偏
差の大きさおよび偏差が生じる時間は当然のことながら
加減速率および速度制御の応答時間によって変化する。

（発明が解決しようとする課題） 加減速時の追従性を向上させるには速度制御の応答を速
くし、行き過ぎ斌を少なくすることで改善される。ただ
速度制御の応答を速くするには負荷の慣性モーメント等
の影響で限界がある。

また行き過ぎ量を少なくするには速度の微分量を速度帰
還に加算する補償法が有効であるが、速度制御応答の遅
い系では微分回路の時定数も大きくなり、そのような微
分回路を構成するのは困難である。

さらに全ディジタル制御の場合にも１時定数の長い微分
回路を構成するには速度帰還のフルスケールを大きくす
る必要があるなど問題が多い。

速度制御の応答が遅く、かつ加減速時の揃速性が要求さ
れるプラントとして製紙プラントの抄紙機やコータなど
があるが、これらのプラントではさらに各セクションに
よって負荷の慣性モーメントが大幅に異るので速度制御
の応答もそれぞれ異った値となる。

従って全セクション−斉に加減速を行ったときは加減速
の開始時と終了時の速度偏差の量がそれぞれ異なり、セ
クション間に速度差が生じて製品への悪影響が生ずるの
で、加減速率を小さくしたり速度基準を滑らかに変化さ
せるなどの方法がとられているが、回路の簡単化やプラ
ントの生産能力向上の点で問題がある。

本発明は、電動機の実速度が加減速中にも速度基準と一
致するように加減速トルク補償を行った電動機の速度制
御装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明による電動機の速度制御装置は、電動機の実速度
が速度基準と一致するように制御すると共に、速度基準
の変化率から電動機および負荷の加減速に必要なトルク
を演算し、これと速度偏差を増幅する速度制御増幅器の
出力値とを加算し。

これを電動機のトルク基準値として電動機のトルク制御
を行う。

一般に電動機が発生するトルクをＴＭ、電動機軸換算の
慣性モーメントをＪ、回転角速度をω、負荷のトルクを
ＴＬとするとこれらの間にはｄω ＴＭ＝　Ｊ　、＋　Ｔ、　　　・・・（ト）が成立する
。

■式の右辺第１項は加減速トルク分を示し、−定速度で
は零となる。また右辺第２項は負荷が仕事をするのに必
要な負荷トルクであり、定トルクあるいは２乗トルク等
の特性を有する。

本発明による電動機の速度制御装置においては、速度基
準の変化率を速度基準を微分することによって算出し、
さらにこの変化率に最適な倍率を乗することによって０
式の右辺第１項に相当する加減速トルク分を求める。

次に速度偏差を増幅する速度制御増幅器によって負荷ト
ルク分、すなわち■大君辺第２項の分を求める。

さらにこれらの加減速トルク分と負荷トルク分を加算し
て電動機のトルク基準を算出し、このトルク基準に基づ
いて電動機のトルクを制御し、これによって電動機速度
制御における加減速トルク分を補償する。

（実施例） 本発明による電動機の速度制御装置の一実施例を第１図
に示す。

本装置は、機械負荷３を駆動する電動機１の回転速度ω
を検出する速度検出器２、速度制御増幅器１０、トルク
制御増幅器１１および電力変換装置４から成る従来装置
に、微分器１２と増幅率にの増幅器１３とから成る加減
速補償回路が追加されており。

他は従来の装置と同じである。

速度基準ω憂は速度制御増幅器１０に送られるとともに
微分器１２にも入力され、速度基準の微分すなわち加速
度ｄω／ｄｔが演算され、これに電動機１および機械負
荷３の合計慣性モーメントＪが増幅器１３によって乗算
され、加減速トルクＴａ’＝Ｊｄω／ｄｔが求められる
。

一方、速度基準ω兼と実速度ωとの偏差は比例積分要素
で構成される速度制御増幅器１０で増幅されて負荷トル
クＴＬｗ＆をあたえる。

上記の加減速トルクＴａ減と負荷トルクＴＬにを加算し
た結果がトルク基準びとしてトルク制御増幅器１１に入
力され、このトルク基準びに基づいてトルク制御増重１
５器１１は電力変換装置４を介して電動機の発生トルク
を制御する。

第２図は本発明による電動機の速度制御装置を用いて電
動機を加速させたときのタイミングチャートの一例であ
る。

速度基準ω７が増加を開始すると微分器１２と増幅器１
３によって加速に必要なトルクＴａ’が求められ、これ
によってトルク基準Ｔ兼が増加して電動機は遅れなく加
速を開始する。

加速中は加減速トルクＴａ’が一定値となり、速度の変
化に伴う負荷トルクの変化は速度制御増幅器１０によっ
て補正される。

また加速完了して速度基準ω兼が一定になると加速トル
クＴａ”は零となり、電動機の速度ωは行き過ぎること
なく一定となる。

従って本実施例によれば、微分器および増幅器を追加す
るだけで加減速トルクＴａ’を補償することができ、加
減速時においても速度基準ωＸに追従して速度ωを正し
く制御することが可能となる。

なお負荷トルクＴＬにの変化分は速度制御増幅器１０に
より補正されるが、製紙プラントなど負荷変動が小さく
、速度に対してもほぼ定トルク特性を示す場合には、速
度制御の応答時間がセクション毎に差異があってもその
影響はほとんど無視され、加減速トルクの補償を行うこ
とによって良好な揃速性を得ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明ばよれば、速度基準の変化率
から電動機および負荷の加減速に必要なトルクを算出し
、この加減速トルクと速度制御増幅器によって得られる
負荷トルクとを加算し、その結果をトルク基準として電
動機のトルク制御を行っているので、電動機が必要な加
減速トルクを補償して速度基準に対する良好な追従性を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機の速度制御装置の一実施例
を示す系統図、第２図は本発明による加速時のタイミン
グチャートの一例を示す図、第３図は従来の速度制御装
置の一例を示す系統図、第４図は従来の速度制御装置に
よる加速時のタイミングチャートの一例を示す図である
。 １・・・電動機　　　　　２・・・速度検出器３・・・
機械負荷　　　　４・・・電力変換装置１０・・・速度
制御増幅器　１１・・・トルク制御増幅器１２・・・微
分器　　　　　１３・・・増幅器代理人　弁理士　則　
近　憲　佑 同　　山王　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機の実速度と速度基準との差を増幅してトルク基準
   をあたえる速度制御増幅器と、上記トルク基準に応じて
   電動機のトルクを制御するトルク制御増幅器を備えた電
   動機の速度制御装置において、上記速度基準の変化率か
   ら電動機および負荷の加減速に必要な加減速トルクを算
   出する演算回路を設け、上記演算回路の出力を上記トル
   ク基準に付加して上記トルク制御増幅器に入力すること
   を特徴とする電動機の速度制御装置。