JPH04190688A - 電動機の制御装置 - 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、電動機の制御装置に係り、特に界磁磁束を制
御することにより速度制御を行う電動機の速度制御装置
に関する。

（従来の技術） 電動機の界磁磁束を制御して速度を制御することはよく
知られている。

この種の直流電動機の従来の制御装置を例として説明す
る。

直流電動機の速度ωと、電機子誘起電圧Ｅｅの関係は。

ＥＣ＝Ｋ・Φ・ω　・・・　ω で表される。

但し、Φは電動機の界磁磁束、Ｋは比例定数で０式より
、電動機速度ωは、 ω＝Ｅ、／Ｋ・Φ　・・・　■ となり、電機子端子電圧Ｖを一定とすれば、速度ωと磁
束Φは反比例の関係となり、電機子電圧一定のもとで、
磁束Φを変化させることにより、速度を制御することが
できる。

また、界磁磁束と界磁電流は、はゾ比例することから、
界磁電流により速度制御を行うことができる。

この制御方式の特徴は、比較的電流の小さい界磁電流に
より、電動機の速度を制御することができるため、安価
に制御装置が構成できるという利点がある。

以下第４図により、従来の速度制御装置を説明する。

直流電動機１の電機子は、電流検出器１１を通して、直
流母線４に接続されている。また、直流電動機１の界磁
巻線２は、電流検出器１２を通して、サイリスタ変換器
６に接続されている。直流電動機１に結合された速度セ
ンサー１３は電動機速度信号ωを検出する。この電動機
速度信号ωと、外部より入力される速度設定信号ω孤の
偏差により速度制御増幅器１６は、ωがω０に一致する
ように電機子電流基準信号ＩＸを出力する。この工員と
電流検出器１１で検出された電機子信号工との偏差によ
り電流制御増幅器１９は、■が■にに一致するように界
磁電流信号信号工ｆＨを出力する。

この界磁電流基準信号Ｉｆ員と、電流検出器１２で検出
された界磁電流信号Ｉｆとの偏差により界磁電流制御増
幅器２２は、Ｉｆが工ｆ員に一致するように位相制御信
号ｐｃを出力する。掻相制御回路２４は、この位相制御
信号ｐｃによりサイリスタ変換器６にゲートパルス信号
ＧＰを出力し、サイリスタ変換器６は界磁巻線２に界磁
電流１ｆを供給する。

以上の動作により、直流電動機１は、設定速度に一致す
る様制御される。− （発明が解決しようとする課題） しかし、速度制御増幅器１６．電機子電流制御増幅器１
９．界磁電流制御増幅器２２として一般にＰＩＤ制御増
幅器が用いられるので入出力の信号が変化中のときその
入出力信号間にオフセットが生じる問題がある。これら
のオフセット量は、通常は無視できる程度であるが早い
加減速制御を必要とする場合に電機子電流が電流基準で
指令された電流に達せず電動機の能力を有効に活用する
ことができない問題がある。

なお、電流制御系にオフセットが生じる原因については
本出願人が先に提案した特願昭５６−７８５９９（電動
機の制御装置）で詳述している。

第４図の従来装置の上述問題を第５図を用いて詳述する
。

第５図は、第４図の電動機電流制御系を抽出して示した
ブロック図である。

第５１！ｌにおいて、界磁電流制御系３０は界磁電流基
準１．１４から界磁電流Ｉｆまでを１つの制御ブロック
として集約して示したものであり、−次遅れ系の制御ブ
ロックとして実用上問題がない、制御ブロック３１は電
動機の界磁磁束飽和特性で定まる変換ゲインであり電動
機速度ωにおいて界磁電流をΔＩｆだけ変化させたとき
に界磁磁束がΔψだけ変化して電機子誘起電圧がΔＥ０
だけ変化することを示している。

負荷トルクが一定で電動機速度ωが一定で運転されると
き、電流基準工％と電機子電流工との間に偏差は生ぜず
、界磁電流変化Δｒｆ＝ｏとなる。従って、この場合、
電機子電流Ｉ８は０式の値で一定となる。

Ｉａ＝（Ｖ　　Ｅｅ）／Ｒ−■ 但し、Ｖ：電流子端電圧　Ｅｃ：電機子誘起電圧Ｒ：電
機子抵抗 この状態において、速度基準が変更されると電流基準工
員が変化し電機子−電流制御増幅器１９の出力、すなわ
ち界磁電流基準にΔＩ、Ｍの変化が生じ、界磁電流がΔ
Ｉｆ変化し、電動機誘起電圧がΔＥ０変化し、工％とＩ
との偏差が減少する方向に　ΔＥｃ／（Ｒ速度ωが変化
し、電機子誘起電圧ｐｃが変化する。

すなわち、一定の電機子電流基準Ｉｘの下で加減速を行
ったとき、速度ωの増減に応じて誘起電圧Ｅｃが増減し
、その分を補償するように界磁電流基準Ｉｆ−が減増す
る。従って、速度ωの変化中は電機子電流制御増幅器１
９の出力値が変化し、この変化速度に比例して電機子電
流基準工員にオフセットが生じる。

従って、早い加減速を行う程、オフセット量が大きくな
り電機子電流基準ＩＩ′Ｉの設定値まで電流を流すこと
ができなくなる。結果として速度制御系の応答が、おそ
くなり良好な運転ができないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、加減速
中においても電機子電流制御系にオフセットがなく電機
制限値まで通電することができ、応答のはやい電動機の
速度制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

、　（課題を解決するための手段） 上記゛目的を達成するため１本発明は、電流基準と電機
子電流との偏差値に応じて電動機の界磁磁束を変化させ
電機子電流を制御する電機子電流制御手段を備えた装置
において、該電動機の速度に応じて界磁磁束指令を発生
する関数発生手段を設け、該電機子電流制御手段の出力
信号と該界磁磁束指令の加算値により界磁磁束を制御す
るようにした電動機の制御装置である。

（作　用） 上記構成により、一定の電流基準により電動機の速度を
加減するとき、電動機速度に応じて界磁磁束指令が変化
し、速度変化による電機子電流法基準と電機子電流との
偏差はなくなり、速度が変化する場合においてもオフセ
ットを生じないようにすることが可能となる１ （実施例） 以下、本発明による一実施例を第１図を用いて説明する
。

本実施例は、直流電動機の制御装置に適用した場合のブ
ロック図であり、第３図のブロック図と重複する部分に
は同符号を付し説明を省略する。

本実施例では、速度センサー１３で検出された速度信号
ωから界磁電流指令Ｉｆｉ　を発生する関数発生器４１
が新たに設けられ、電機子電流制御増幅器１９の出力信
号Ｉｆｃと上記Ｉｆｚが加算されて界磁電流基準工ｆＩ
′１とするように構成している。関数発生器４１の入出
力関係は電動機の界磁磁束飽和特性に対応して設定され
、第２図にその設定例を示す、この設定特性は速度ωＢ
まで強め界磁電流ＩｆＢで一定とし、電機子電圧Ｖによ
り速度を制御し、　０３以上の速度ではＶを定格電圧Ｖ
ｔで一定とし界磁電流を弱めて速度を制御する所謂、界
磁弱め制御の一般的な特性である。

上記構成とすることにより、電動機速度の加速中におい
ても関数発生器４１の界磁電流指令Ｉｆｘにより、速度
ωの変化に応じて界磁電流基準工ｒが補償され、電機子
電流制御増幅器１９の出力変動を少なくシ、電流基準偏
差を少なくしてオフセットをなくすことができる。

以下、本実施例の作用を第３図を併用し詳述する。

第３図は、本実施例の電機子電流制御系を制御ブロック
として抽出したものである。なお、第３図において、第
５図と重複する部分には同符号を付し説明を省略する。

電機子電流基準ＩＩ′Ｉが一定の下で電動機トルクと負
荷トルクがバランスし、一定速度ωで運転しているとき
、電機子電流信号工Ｘと電機子電流信号Ｉとの偏差は零
となり、前述０式の関係が成立する。

この状態において、速度基準ωにが増減し電流基準工％
が電流制限値ＩＬＩＩＩまで増減した場合について述べ
る。

この場合、工員と工との間に偏差が生じ増幅器１９の出
力信号Ｉｆｃ、界磁電流Ｉｆ、電機子誘起電圧Ｅ０が上
記偏差を減少させるように減増する。この界磁電流の変
化ΔＩｆによる電機子誘起電圧の変化ΔＥｅにより電機
子電流工、が増減し電動機トルクが増減して速度ωが増
減する。この速度ωの増減により関数発生器４１は第２
図に示すように界磁電流指令Ｉｆｘ　を減増し、速度変
化による電機子誘起電圧の変化を相殺するように補償動
作する。この補償動作により電機子電流制御増幅器１９
の出力信号Ｉｆｅは速度変化による誘起電圧変化によっ
て影響を受ける電機子電流の変動分を補償する必要がな
くなり、は望一定の値となる。

従って、電機子電流制御増幅器１９として通常のＰＩＤ
制御を用いても電流基準偏差が生ぜずオフセットがなく
なる。

以上の動作により、電動機の速度を加減するときでも電
機子電流基準信号工員と、電機子電流基準工を一致させ
る様動作する。

なお、以上の説明では直流電動機を制御する場合の例で
示したが１本発明の要旨を変えない範囲において交流電
動機の制御にも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば速度変化に応じて界
磁電流を変化させる関数発生器を付加したことにより、
速度変化の早い加減速中においてもオフセットのない電
機子電流制御を行うことができ、電動機定格容量を充分
に発揮した運転の可能な電動機の制御装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の構成図、第２図は上記
実施例で用いる関数発生器４１の特性図、第３図は上記
実施例の電流制御系のブロック図、第４図は従来の装置
の構成図、第５図は従来の電機子電流制御系のブロック
図である。 １・・・直流電動機　　　　４・・・直流母線６・・・
界磁サイリスタ変換器 １１、１２・・・電流検出器　　１３・・・速度センサ
１６・・・速度制御増幅器 １９・・・電機子電流制御増幅器 ２２・・・界磁電流制御増幅器 ２４・・・界磁位相制御回路　３ひ・・・界磁電流制御
系３１・・・界磁電流変化に対する誘起電圧変化を示す
変換ゲイン ３５・・・電機子インピーダンス ３７・・・電流検出ゲイン ３８・・・トルク／慣性ブロック ４０・・・誘起電圧係数　　　４１・・・関数発生器代
理人　弁理士　　則　近　憲　佑 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電流基準と電機子電流との偏差値に応じて電動機の界磁
   磁束を変化させ電機子電流を制御する電機子電流制御手
   段を備えた装置において、該電動機の速度に応じて界磁
   磁束指令を発生する関数発生手段を設け、該電機子電流
   制御手段の出力信号と該界磁磁束指令の加算値により界
   磁磁束を制御することを特徴とする電動機の制御装置。