JPH0328912B2 - - Google Patents

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JPH0328912B2
JPH0328912B2 JP57232963A JP23296382A JPH0328912B2 JP H0328912 B2 JPH0328912 B2 JP H0328912B2 JP 57232963 A JP57232963 A JP 57232963A JP 23296382 A JP23296382 A JP 23296382A JP H0328912 B2 JPH0328912 B2 JP H0328912B2
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JP
Japan
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signal
speed
control system
speed control
synchronization
Prior art date
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JP57232963A
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JPS59127588A (ja
Inventor
Nobuyoshi Muto
Keijiro Sakai
Hiroyuki Tomita
Yasuo Matsuda
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication of JPS59127588A publication Critical patent/JPS59127588A/ja
Publication of JPH0328912B2 publication Critical patent/JPH0328912B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は交流電動機の速度制御系の作動方法に
係り、特に速度制御系の高速作動に好適な作動方
法に関する。
〔従来技術〕
交流電動機をマイクロコンピユータ(マイコ
ン)を使用した制御装置で制御する場合、従来、
交流電動機の速度制御系(ASR系)の作動方法
は、ASR系を構成する複数のプログラムP1、
P2,……P,Nを制御装置内の読み出し専用メ
モリ(ROM)に個別的に格納しておき、それら
のプログラムを優先順位に従つてマイコン
(MPU)で順次読み出して実行管理するオペレー
テイングシステムOSによつていた。
具体的には、OSは次のような実行管理を行う。
まず交流電動機の制御装置の電源がオンされる
と、OSは最も優先順位の高いプログラムP1に
実行開始指令を与える。プログラムP1の実行が
終了すると、OSはその終了信号を受けて、第2
番目に優先順位の高いプログラムP2に実行開始
指令を与える。プログラムP2の実行が終了する
と、OSはその終了信号を受けて、第3番目に優
先順位の高いプログラムP3に実行開始指令を与
える。このような動作を繰り返して、最も優先順
位の低いプログラムP,Nの実行が終了し、その
終了信号をOSが受けた時点でASR系の1回目の
作動が終了する。そのあとASR系の2回目の作
動に入る。ASR系のこのような一連の作動によ
つて交流電動機の速度制御が行われる。
しかしこのようなOSによる方法では、ASR系
の毎回の作動時間は、それを構成する複数のプロ
グラムの各実行時間の和よりも大きくなる。なぜ
なら、OSがプログラムP,Mの終了信号を受け
て次のプログラムP(M+1)に実行開始指令を
与えるまでに、一定の時間が必要だからである。
この時間をむだ時間という。例えば、1MHzのク
ロツクで動作する8ビツトマイコンでは、むだ時
間は約100μsecである。従つてプログラムの数が
例えば10個の場合、ASR系の1回の作動時間は、
10個のプログラムの各実行時間の和とは別に、約
1msec(10×100μsec)のむだ時間を含むことにな
る。
ASR系の作動にむだ時間を含むということは、
交流電動機のASR系の応答性が悪いことを意味
する。従つて交流電動機の速度制御を高速で行う
には、上述のようなOSによるASR系の作動方法
を採用することは不適当である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、交流電動機の速度制御を高速
で行いうる速度制御系の作動方法を提供するにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、交流電動機の速度制御系
(ASR系)の作動を、交流電動機の速度が検出さ
れた時点に同期させて行う点にある。このように
すれば、ASR系を構成する複数のプログラムP
1,P2,……P,Nを演算順序に従つて直列的
に実行できるので、むだ時間を排除でき、ASR
系の高速作動を実現できる。これに対して前述の
OSによる方法では、プログラムの直列的実行は
事実上不可能である。なぜなら、OSはASR系を
構成する各プログラムをそれぞれのサンプリング
タイムで実行管理するものだからである。
本発明では、上述のASR系の始動信号を次の
ようにして形成する。まず交流電動機の速度検出
信号に、ASR系の始動タイミングを決定する信
号を同期させた同期化信号を形成し、この同期化
信号の所定周期内に存在する速度検出信号のパル
ス数Nと所定周期の時間幅Tとを計測し、両者の
計測が終了するごとに始動信号を形成する。速度
検出値ω1は、定数をKとすると、ω1=K・N/
Tで求められる。パルス数N、時間幅Tを以下単
に速度データということがある。
交流電動機の制御では、その速度状態に応じて
ASR系に磁束制御系(AφR系)を追加して制御
系を作動させる場合がある。この場合は、ASR
系の始動信号である第1信号と、ASR系及び
AφR系の結合系の始動信号である第2信号とを
形成し、速度状態に応じて第1信号又は第2信号
を選択して単一の始動信号を得る。このようにす
れば、AφR系はASR系を構成するプログラムの
一つとして取り扱われ、単一の始動信号でASR
系及びAφR系の結合系が作動されることになる。
このような結合系は、AφR系に限らず、速度
検出信号で始動される他の制御系(例えば位置制
御系)でも同様な手法で適用される。
〔発明の実施例〕
第1図は、交流電動機をマイクロコンピユータ
を使用した制御装置で制御する場合のシステム構
成図である。
図において、整流器2は交流電源4からの交流
電圧を直流電圧に変換する。パルス幅変調PWM
インバータ6はその直流電圧を平滑コンデンサ8
を介して入力し、マイクロコンピユータを使用し
た制御装置100からのパルス幅変調PWM信号
によつて、その直流電圧を所望の交流電圧に変換
して、交流電動機10に出力する。交流電動機1
0には速度検出器(エンコーダ)12が直結され
ている。
制御装置100は次のように構成されている。
図のように、マイコンMPU20、書き込み読み
出し可能メモリRAM22、読み出し専用メモリ
ROM24、速度データ計測回路26、アナロ
グ/デジタル(A/D)変換器28、及び電流制
御回路30はそれぞれデータバス32を介して相
互に接続されている。またアドレスデコーダ34
は、MPU20からの指令により、アドレス36
を介して、各種プログラム及びデータの格納場所
を指定する。ROM24には、後述するメインル
ーチンと割込ルーチンの2つの処理系が格納され
ている。ASR系を構成するプログラムは後者の
ルーチンに含まれる。RAM22には、速度デー
タ(パルス数N、時間幅T)、各種プログラム実
行過程で得られたデータ、及びその他のデータを
一時的に格納する。MPU20は、この格納デー
タをもとにROM24に格納されたプログラムを
読み出して実行する。A/D変換器28は、外部
から入力したアナログ速度指令38をデジタル量
に変換する。このデジタル量はデータバス32を
介してRAM22に格納され、ASR系の速度基準
値ω0となる。速度データ計測回路26は、エン
コーダ12から接続線14を介して入力された信
号にもとづいて、後述する方法で周期的に速度デ
ータN,Tを計測し、計測された速度データはデ
ータバス32を介してRAM22に格納される。
またこの計測回路26は、周期的に行われる速度
データの計測が終了するごとに、始動信号Sを発
生し、接続線40を介してMPU20に入力する。
この始動信号Sは上述割込ルーチンを実行するた
めの割込要求信号となる。この割込ルーチンの実
行によりASR系が作動し、電流基準値が演算さ
れる。電流制御回路30は、データバス32を介
して入力された電流基準値と、変流器CTにより
検出された電流検出値とを比較してPWM信号を
出力する。このPWM信号は点弧回路42を介し
てPWMインバータ6に与えられる。接続線44
(破線)については後述する。
動作は次のとおりである。まず制御装置100
の電源がオンすると、MPU20はROM24に
格納されている第2図に示すルーチンのうち、メ
インルーチン50を読み出して実行する。即ち、
初期設定処理52においては、各種レジスタの初
期設定及びシステムの異常状態の判別を行う。そ
して異常があればその修復のための処理を行い、
正常であれば次段に移る。次段の始動待ち処理5
4においては、処理ライン55でアイドル状態と
なり、始動信号の発生を待つ。速度データ計測回
路26から始動信号Sが接続線40を介して
MPU20に与えられると、MPU20は、メイン
ルーチン50の実行を中断し、代わりに第2図に
示す割込ルーチン60を読み出して実行する。即
ちこの始動信号Sは、割込ルーチン60を実行さ
せるための割込要求信号となるのである。割込ル
ーチン60の制御系始動管理処理62において
は、速度データ計測回路26から得られた速度デ
ータ(パルス数N、時間幅T)に基づいて速度検
出値ω1を求める。ASR系処理64においては、
この速度検出値ω1と、RAM22から読み出した
速度基準値ω0とをもとにASR系の作動を行う。
これによつてASR系を構成する複数のプログラ
ムが演算順序に従つて直列的に実行される。この
実行が終了すると、第2図の処理ライン70を経
由して、中断していたメインルーチン50の始動
待ち処理54の実行を再開する。処理54は処理
ライン55で再びアイドル状態となり、次の始動
信号Sが発生するのを待つ。つまりMPU20は、
速度データ計測回路26の発生する一連の始動信
号に同期して、ROM24から割込ルーチン50
を読み出してASR系を作動するのである。ASR
系処理64の実行中にシステムの異常が生じたと
きは、直ちに保護処理を実行し、保護動作の終了
後、処理ライン72を介してメインルーチン50
の初期設定処理52に移行する。前述のとおり処
理52では、システムの異常状態の判別を行い、
システムの異常が続行中ならば処理52でアイド
ル状態となり、システムが正常となると、始動待
ち処理54に移行し、始動信号Sの発生に同期し
て割込ルーチン60が実行されることになる。
第3図は、これらの一連の動作を示すタイムチ
ヤートである。始動信号Sがt1時点で発生する
と、メインルーチン50の実行は中断され、割込
ルーチン60が実行される。t2時点で割込ルーチ
ン60の実行が終了すると、メインルーチン50
の実行が再開される。一連の始動信号Sの発生に
より、これらの実行、中断が繰り返される。
第4図は速度データ計測回路26の具体的構成
図であり、第5図はその動作説明用の信号波形図
である。この計測回路26は3種類のタイマ8
0,82,84と、ラツチ回路86と、分周器8
8とから成る。タイマ80は、データバス32を
介して入力されるMPU20からのデータに基づ
いて、始動タイミングを決定する信号S1を形成
する。ラツチ回路86は、接続線14を介して入
力されたエンコーダ12からの信号S2に、タイ
マ80からの信号S1を同期させて、同期化信号
S3を形成する。タイマ82は、この信号S3の
1周期内の信号S2のパルス数N(第5図ではN
=4)を計測し内蔵のレジスタに格納する。分周
器88は同期化信号S3を1/2分周して信号S4
を形成する。タイマ84は、この分周信号S4の
低レベル期間の時間幅Tを計測し内蔵レジスタに
格納する。パルス数N及び時間幅Tがそれぞれの
内蔵レジスタに格納された時点で、速度データの
計測終了となる。これに同期してタイマ80は始
動信号Sを接続線40に出力する。始動信号Sは
以上のようにして繰り返し形成される。
この始動信号Sによつて、MPU20は前述し
たとおり、メインルーチン50の実行を中断し、
割込ルーチン60を実行する。前述の速度検出値
ω1、速度データ(パルス数N、時間幅T)と、
エンコーダ12の仕様で決まる定数Kとから、
ω1=K・N/Tの演算で求められる。
第6図は、ASR系単独作動の他に、交流電動
機の速度状態に応じてASR系に磁束制御系
(AφR系)を追加して制御系を作動させる場合の
ルーチン構成図である。その構成は第2図のルー
チン構成図とほぼ同じ。異なるのは、第2図の
ASR系処理64と並例に、ASR系及びAφR系の
結合系処理66を付加した点である。第1図の
MPU20によつてROM24から読み出された
割込ルーチン61の制御系始動管理処理63は、
速度データをもとに求めた速度検出値ω1とROM
24から読み出した、処理64と処理66の切換
速度設定値ω2の大小を判定する。判定の結果、
ω1ω2のときは、MPU20は第1図の接続線4
4を介して、速度データ計測回路26にASR系
始動用の第1信号SAを選択する指令を与え、ω1
ω2のときはASR系及びAφR系の結合系始動用
の第2信号SBを選択する指令を与える。
この選択指令にしたがつて速度データ計測回路
26は、接続線40を介してMPU20に第1信
号S又は第2信号SBを始動信号Sとして出力す
る。このようにして、ω1ω2のときはASR系処
理64が実行され、ω1ω2のときはASR系及び
AφR系の結合系処理66が実行される。例えば、
第7図のように低速領域(0ω1ω2)では定
トルク制御を、高速領域(ω2ω1ω3)では定
出力制御を行う場合に、処理64と処理66の切
換がなされる。
第8図はこのような場合に用いられる速度デー
タ計測回路26の構成図、第4図と同様な構成を
2セツト備える。各セツトのタイマ80A,80
Bの出力する始動タイミングを決定する信号S1
AとS1Bの周期は異なる。周期の小さい方の信
号S1AはASR系の始動信号形成の基準となり、
周期の大きい方の信号S1Bは結合系(ASR系
及びAφR系)始動信号形成の基準となる。なぜ
なら、結合系(ASR系及びAφR系)の作動時間
はASR系単独の作動時間よりも大きいからであ
る。信号S1AとS1Bの周期の差異により、同
期化信号S3AとS3B、及び分周信号S4Aと
S4Bの周期もそれに対応して異なつてくる。第
4図の場合と同様に、タイマ82Aによりパルス
数NAが、またタイマ84Aにより時間幅TAが
それぞれ計測されて各内蔵レジスタに格納された
時点で速度データの計測が終了し、タイマ80A
は第1信号SAを出力する。同様に、タイマ82
Bによりパルス数NBが、またタイマ84により
時間幅TBがそれぞれ計測されて各内蔵レジスタ
に格納された時点でタイマ80Bは第2信号SB
を出力する。選択回路90は、MPU20から接
続線44を介して入力された始動信号選択指令に
したがつて、第1信号SA又は第2信号SBを選択
し、そのどちらか一方を始動信号Sとして接続線
40を介してAMPU20に出力する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、交流電動機の速度制御を高速
に行うことができる。
また速度制御系の始動周期が低速領域から高速
領域に至るまで常に一定の状態に保たれるので、
広い速度範囲にわたつて安定した駆動が保証され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電動機の制御装置に本発明を適用
したシステム構成図、第2図は本発明の一実施例
を示すソフトウエア構成図、第3図は本発明の動
作説明用のタイムチヤート、第4図は第1図の速
度データ計測回路の具体的構成図、第5図は第4
図の回路の各部の信号波形図、第6図は本発明の
他の実施例を示すソフトウエア構成図、第7図は
制御系の切換処理の説明図、第8図は第1図の速
度データ計測回路の他の具体的構成図である。 2……整流器、4……交流電源、6……PWM
インバータ、8……平滑コンデンサ、10……交
流電動機、12……エンコーダ、20……マイク
ロコンピユータ、22……書き込み読み出し可能
メモリ、24……読み出し専用メモリ、26……
速度データ計測回路、28……A/D変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マイクロコンピユータによるソフトウエア処
    理で電動機の速度を制御する速度制御系の作動方
    法において、前記電動機の速度が検出された時点
    に同期させた始動信号により前記速度制御系のソ
    フトウエア処理を作動させ、前記速度制御系を構
    成する複数のプログラムを直列的に実行させるこ
    とを特徴とする電動機の速度制御系の作動方法。 2 特許請求の範囲第1項において、上記始動信
    号は次の手順で形成されることを特徴とする電動
    機の速度制御系の作動方法; 電動機の速度検出信号に上記速度制御系の始
    動タイミングを決定する信号を同期させた同期
    化信号を形成する、 上記同期化信号の所定周期内に存在する上記
    速度検出信号のパルス数を計測する、 上記同期化信号の所定周期の時間幅を計測す
    る、 上記パルス数及び時間幅の計測終了に同期し
    て上記始動信号を形成する。 3 特許請求の範囲第1項において、上記始動信
    号は次の手順で形成されることを特徴とする電動
    機の速度制御系の作動方法; 電動機の速度検出信号に上記速度制御系の第
    1始動タイミングを決定する信号を同期させた
    第1同期化信号を形成する、 電動機の速度検出信号に上記速度制御系の第
    2始動タイミングを決定する信号を同期させた
    第2同期化信号を形成する、 上記第1同期化信号の所定周期内に存在する
    上記速度検出信号の第1パルス数を計測する、 上記第2同期化信号の所定周期内に存在する
    上記速度検出信号の第2パルス数を計測する、 上記第1同期化信号の所定周期の第1時間幅
    を計測する、 上記第2同期化信号の所定周期の第2時間幅
    を計測する、 上記第1パルス数及び第1時間幅の計測終了
    に同期して第1信号を形成する、 上記第2パルス数及び第2時間幅の計測終了
    に同期して第2信号を形成する、 上記電動機の速度が設定値より小さいときは
    上記第1信号を選択し、前記設定値より大きい
    ときは上記第2信号を選択して、これを上記始
    動信号とする。
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JPH01238495A (ja) * 1988-03-16 1989-09-22 Daifuku Co Ltd モーター制御装置

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