JPH0260489A - Ｄｃモータの速度制御装置 - 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】 〔産業上の、ｔｕ用分野〕 本発明はＤＣモータ（直流電動機）の速度制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来のブラシレスＤＣモータの速度制御装置の一例を第
４図に基づき説明する。速度指令回路ｌは所定の速度指
令に対応した速度指令信号を発生する。速度補償回路２
は速度指令回路ｌからの速度指令イぎ号と速度検出回路
９からの速度帰還信号とから得られる速度偏差信号にＰ
ＩＤ補償演算を施し、トルク指令信号を生成する。三相
電流指令回路３は、速度補償回路２からのトルク指令信
号と回転子位置検出回路８からの回転子位置信号とによ
り、電機子巻線三相分の三相電流指令信号を生成する。

三相′電流補償回路４は、三相′電流指令回路３からの
三相電流指令信号と三相′電流検出回路６にて検出した
電機子巻線三相分の電流検出信号とから得られる三相分
の電流偏差信号にＰＩＤ補償演算を施し、三相電圧指令
信号を生成する。゛１力増幅回路５は、電流補償回路４
からの三相電圧指令信号を増幅し、ブラシレスＤＣモー
タ７を駆動する。また、回転子位置検出回路８と速度検
出回路９は、各々のセンサ部がブラシレスＤＣモータ７
０回転軸に連結され、回転子位置信号θ１、速度〔発明
が解決しようとする課題〕 前述した従来装置における電機子電流の制御は、電流補
償回路４によってＰＩＤ制御を実行しており、高価な電
流センサを必要とする三相電流検出回路６が必要であっ
た。

本発明は高価な電流センサを使用することなく、安価で
かつ高性能であって、回路規模の縮小化が図れるＤＣモ
ータの速度制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するだめ、所定の速度指令に対
応した速度指令信号を生成する速度指令回路と、制御対
象であるＤＣモータの回転子の回転角を検出し、正弦波
上の二相回転角信号を生成する二相変位角検出回路と、
前記回転子の回転角速度を検出し、速度帰還信号を生成
する速度検出回路と、前記速度指令信号から前記速度帰
還信号を減算し、得られた速度偏差信号［ＰＩＤ補償演
算を行ないトルク指令信号を生成する速度補償回路と、
前記トルク指令信号と前記二相回転角信号から二相電流
指令信号を生成する二相電流指令回路と、前記二相電流
指令信号の現時点での値と予め定められた制御周期１周
期前の時点での値との差および前記制御周期情報から電
機子電流の変化率を計算し、この電機子電流の変化率と
電機子巻線のインダクタンス値とから電機子巻線のイン
ダクタンスによる二相の電圧降下を計算するインダクタ
ンス電圧降下計算回路と、前記二相電流指令信号の１制
御周期前の時点での値と電機子巻線の抵抗値とから１に
機子巻線抵抗による二相の電圧降下を計算する電機子抵
抗電圧降下計算回路と、前記二相回転角信号を微分し、
その微分値と誘起電圧定数値とから電機子巻線における
二相の誘起電圧を計算する誘起電圧計算回路と、前記イ
ンダクタンス電圧降下計算回路の出力信号と前記電機子
抵抗電圧降下計算回路の出力信号と前記誘起電圧計算回
路の出力信号とから二相電圧指令信号を生成する二相′
電圧指令回路と、前記二相電圧指令信号を三相電圧指令
信号に変換する二相三相変換回路と、前記三相電圧指令
信号を増幅し前記ＤＣモータを駆動する増幅回路とを具
備したものである。

〔作用〕

従来装置の電機子電流制御けＰＩＤ補償演算にて電機子
巻線の印加電圧（三相電圧指令信号）を決めていたが、
本発明では制御装置内に電機子巻線の等価回路を持ち、
その等価回路によシミ機子インダクタンスおよび抵抗の
電圧降下や誘起電圧を計算し、電機子電流が電機子電流
指令値に追従するような電機子巻線印加電圧を演算し出
力するようにしている。さらに、本発明では、′電機子
巻線印加電圧演算回路規模を縮小するため、三相のＤＣ
モータでありながら検出器及び制御演算回路を二相にて
構成している。

このように電機子巻線の印加電圧（三相電圧指令信号）
を制御装置内の電機子巻線の等価回路によって得ておシ
、かつ、検出器及び制御演算回路を二相にて構成してい
るので、安価で制御回路が簡単でかつ高性能となる。

〔実施例〕

以下、本発明によるＤＣモータの速度制御装置の一実施
例を説明するに当シ、まず本発明の基礎をなす理論を説
明する。第２図にブラシレスＤＣモータの一相分の電機
子巻線の等価回路を示す。

ここでｒｌは電機子抵抗を、Ｌ、は電機子巻線インダク
タンスを、ｅａはａ相の電機子巻線の誘起電圧を、ガは
ａ相の電機子巻線印加電圧を、ｌｌＬはａ相の′ＲＬ機
子巻線電流をそれぞれ示す。なお、第２図には示されて
いないがｅ　ｂ、　ｅ　ｃは、ｂ、ｃ相の誘起電圧、ｖ
ｂ、ｖｃはす、ｃ相の電機子巻線印加電圧、ｉｂ、ｉｃ
はす、ｃ相の電機子巻線電流である。

ブラシレスＤＣモータの電機子巻線電圧方程式は、とな
る。すなわち、電機子電流ｉａ、　１ｂ＋　ｉｃを流す
だめには＋１１　、　＋２＋式を満たす電機子印加電圧
Ｖａ　ｒ　７ｂ！ｖ０を印加すれば良い。本発明では、
演算回路規模を縮小するために上記電機子印加電圧を求
める演算を二相回路にて行なっている。（１１、（２１
式を第３図にて足義される三相−二相変換するため、座
標変換行列 ここで （但し、ｐ：微分演算子）で表わされる。

各相の誘起電圧は、回転子の変位角をθ１、誘起電圧定
数をＫＥとすると、 となる。ここにおいても、電愼子電流ｉα、ｉβ全流す
ためにはＶα、Ｖβを印力目することは言うまでもない
。

ここでｔａ＊（ｎ）＋ｔ、／責ｎ）を現時点での二相電
流相４’ＡＭ号、またｉｃ”（ｎ−１）　、　ｌ７（ｎ
−１）を現時点より制御周期１周期前の二相電流指令、
Ｖα”　（ｎ　−１）　、　ｖ、ｃ／’　（ｎ−υ？現
時点よシ？ｆｆ１ｊ御周期１周期罰の二相電圧指令信号
とすると１３１式、（６）式よυ、 ここでＴ。二制御周期 と表わすことができる。本理論によれば、得られる二相
電圧指令信号は現時点よシ１制御周期前の指令信号であ
るが電気的時定数Ｔｘ＝Ｌ１／ｒｔ　［ｓ）が制御周期
Ｔｏ　［ｓ〕よシ充分大きなもの（ＴＥ＞ｌ０Ｔｏ）で
あれば、現時点での電圧指令と考えて問題はない。

（ｖａ＊（ｎ　１）＃ｖａ＊（ｎ）　＋ｖＩ／”（ｎ　
１）＝　ｖβ＊（ｎ）　）ここで求まった二相電圧指令
Ｖα＊、■β車は二相における値で、三相電圧指令信号
とする必要があるが、これは二相−三相変換行列を用い
て次式にて求める。

またインダクタンス項は 第１図は本発明の一実施例の構成を示す図で、１は速度
指令回路、２は速度補償回路、１ノは二相電流指令回路
、１２はインダクタンス′電圧降下計算回路、１３は篭
磯子抵抗篭圧降下２ｉ１′算回路、１４は誘起電圧計算
回路、１５は二相電圧指令回路、１６は二相三相変換回
路、５は増幅回路、ｌ７は二相電流検出回路、７はブラ
シレスＤＣモータ、１８は二相変位角検出回路、９は速
度検出回路である。二相変位角検出回路１８及び速度検
出回路９のセンサ部は共にブラシレスＤＣモータ７の回
転子軸に連結駆動される。

速度指令回路１は所定の速度指令に対応した速度指令信
号を発生する。

速度補償回路２ｄ速度指令信号と速度検出回路９からの
速度帰還信号とから得られる速度偏差信号にＰＩＤ補償
演算を施し、トルク指令信号を生成する。三相電流指令
回路１１は電流指令信号と二相変位角検出回路１８から
の二相回転角信号とによシニ相電流指令信号を生成する
。この二相電流指令回路１１にはサンプルホールド機能
を有しておき、１制御周期前の二相電流指令信号も出力
できるようにしておく。また、！磯子インダクタンス電
圧降下計算回路１２では現時点の二相電流指令信号と１
制御周期前の二相電流指令信号から（８）式の演算を行
ない、電機子巻線インダクタンスによる二相電圧降下を
計算する。電機子抵抗電圧降下計算回路Ｊ３は前記１制
御周期前の二相電流指令信号から（７）酸第−項の計算
を行ない電機子巻線の二相電圧降下を計算する。誘起電
圧計算回路１４は、二相変位角検出回路１８からの二相
回転角信号から（７）酸第三項に従って′Ｉｔ機子巻線
二相誘起電圧値を計算する。二相′電圧指令回路１５は
、インダクタンス亀圧降下計算回路１２の二相インダク
タンスによる二相電圧降下信号と、電機子抵抗電圧降下
計算回路Ｊ３の二相直流抵抗による二相電圧降下信号と
誘起電圧計算回路１４の二相誘起電圧信号とから三相電
圧指令信号を生成する。

二相／三相変換回路１６は、二相電圧指令回路１５から
の三相電圧指令信号を（９）式に従って三相電圧指令信
号に変換する。電力増幅回路５は、二相／三相変換回路
１６からの三相電圧指令（ｍ号を増幅しブラシレスＤＣ
モータ７を駆動する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の誘導機の制御装置によれば
、電流制御系内に電機子巻線の等何回路を持ち、その等
何回路により電機子電流が指令値に一致するように電機
子巻線印加電圧を計算して、ＤＣモータに加えているの
で、従来装置に比較して、高価な電流センサを必要とし
ないことから安価でかつ、高性能な速度制御装置が実現
でき、また検出器および制御演算回路の構成が二相であ
るということから回路規模の縮小化が図れる等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＤＣモータの速度制御装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は第１図のＤＣモータの
等価回路図、第３図は本発明における三相二相変換を説
明するための図、第４図は従来のブラシレスＤＣモータ
の速度制御装置の一例を示すブロック図である。 １・・・速度指令回路、２・・・速度補償回路、３・・
・三相電流指令回路、４・・・三相電流補償回路、５・
・・電力増幅回路、６・・・三相電流検出回路、７・・
・ブラシレスＤＣモータ、８・・・回転子位置検出回路
、９・・・速度検出回路、１ノ・・・二相電流指令回路
、１２・・・電機子インダクタンス電圧降下計算回路、
１３・・・電機子抵抗電圧降下計算回路、１４・・・誘
起電圧計算回路、１５・・・二相電圧指令回路、１６・
・・二Ｖ三相変換回路、１８・・・二相変位角検出回路
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の速度指令に対応した速度指令信号を生成する速度
   指令回路と、制御対象であるＤＣモータの回転子の回転
   角を検出し、正弦波上の二相回転角信号を生成する二相
   変位角検出回路と、前記回転子の回転角速度を検出し、
   速度帰還信号を生成する速度検出回路と、前記速度指令
   信号から前記速度帰還信号を減算し、得られた速度偏差
   信号にＰＩＤ補償演算を行ないトルク指令信号を生成す
   る速度補償回路と、前記トルク指令信号と前記二相回転
   角信号から二相電流指令信号を生成する二相電流指令回
   路と、前記二相電流指令信号の現時点での値と予め定め
   られた制御周期１周期前の時点での値との差および前記
   制御周期情報から電機子電流の変化率を計算し、この電
   機子電流の変化率と電機子巻線のインダクタンス値とか
   ら電機子巻線のインダクタンスによる二相の電圧降下を
   計算するインダクタンス電圧降下計算回路と、前記二相
   電流指令信号の１制御周期前の時点での値と電機子巻線
   の抵抗値とから、電機子巻線抵抗による二相の電圧降下
   を計算する電機子抵抗電圧降下計算回路と、前記二相回
   転角信号を微分し、その微分値と誘起電圧定数値とから
   電機子巻線における二相の誘起電圧を計算する誘起電圧
   計算回路と、前記インダクタンス電圧降下計算回路の出
   力信号と前記電機子抵抗電圧降下計算回路の出力信号と
   前記誘起電圧計算回路の出力信号とから二相電圧指令信
   号を生成する二相電圧指令回路と、前記二相電圧指令信
   号を三相電圧指令信号に変換する二相三相変換回路と、
   前記三相電圧指令信号を増幅し前記ＤＣモータを駆動す
   る増幅回路とを具備したことを特徴とするＤＣモータの
   速度制御装置。