JPH0442795A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電動機の速度制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の電動機の速度制御装置を示す構成図であ
り、図において、１は速度設定器、２は速度調節器、３
は磁束指令演算器、４は磁束調節器、７はベクトル回転
器、９は演算増幅器よりなる二相／三相座標変換器、１
１は電機子電流用ゲート制御装置、１２は交流電源、１
３は三相の非循環電流方式正弦波サイクロコンバータ（
以下、三相サイクロコンバータと言う）、２２は比例積
分増幅器で構成されるトルク分電流調節器、２３は比例
積分増幅器で構成される励磁分電流調節器、２４は一次
遅れ演算器、２５，２７．２８は掛は算器、５，２６，
３０．４０は固定ゲイン、２９は割り算器、３１は積分
器、３２は誘導電動機３６のロータの速度検出回路にて
、ロータの速度ω１はレゾルバ３７を介して得られる。

３３は正弦波及び余弦波発生回路、３４．３８はベクト
ル回転器、３５は三相／二相変換回路、３９は二相／三
相変換回路である。

第４図は従来のサイクロコンバータ１３のゲートを制御
するための一相分の電機子電流用ゲート制御装置１１を
示す構成図であり、図において、４１は交流電流設定値
を入力する比較器、４２は交流電圧設定値を入力するゲ
ートパルス発生回路、４３．４４はアンド回路、４５は
インバータ回路、４６．４７はゲートアンプ回路、４８
はサイクロコンバータ１３の正群コンバータ、４９はサ
イクロコンバータ１３の負群コンバータである。

次に動作について説明する。

レゾルバ３７及びロータの速度検出回路３２により検出
されたロータの速度フィードバック量ω１が速度間Ｈ器
２及び磁束指令演算器３に入る。速度調節器２では積分
器にリミッタを有する比例積分演算を行いロータの速度
が目標値ω−となるような信号をトルク分電流設定値ｉ
ｑ　’−とじて出力する。

前記トルク分電流設定値ｉｑ”と、誘導電動機３６の三
相出力電流’ｌ＋　　ｉＳｔ　　ＩＴを三相／二相変換
回路３５により二相交流電流ｉα、ｊβに変換後、ヘク
トル回転器３４により二次磁束回転座標系の値として二
次磁束に平行な直流量として与えられるトルク分電流フ
ィードバックｉｑ−との偏差εｑがトルク分電流調節器
２２に入る。

次いで、トルク分電流調節器２２では、ゲインＫｑと時
定数Ｔｑにより　（１）式のように比例積分演算を行っ
た結果をＶｑ”として出力する。

ここで、Ｓはラプラス演算子を示す。

磁束！ＩＪ節器４には磁束指令演算器３の出力と、励磁
分電流フィードバック値ｉｄ−に対する一次遅れ演算器
２４の出力φ−との偏差が入力し、励磁分電流設定値ｉ
ｄ”を出力する。

前記励磁分電流設定値ｉｄ”と、誘導電動機３６の三相
出力電流ＩＲ＋　　ｊｓ＋　　ｉアを三相／二相変換回
路３５により二次磁束回転座標系の値として二次磁束に
直角な直流量として与えられる励磁分電流フィードバッ
クｉｄ−との偏差εｄが励磁分電流調節器２３に入る。

次いで、励磁分電流調節器２３ではゲインＫｄと時定数
Ｔｄにより（２）式のように比例積分演算を行った結果
をＶｄ”として出力する。

既知の如く励磁分電圧Ｖｄとトルク分電圧Ｖｑはそれぞ
れ（３）式、（４）式で表される。

Ｖ　ｄ　＝（Ｒ＋　＋　Ｓ　Ｌ＋σ）ｉＤ−ωｏ　Ｓ　
Ｌ　、σｉｑＶｑ＝ωｏＬ１σｉｄ＋（Ｒ１＋ＳＬ＋σ
）ｊｑ−ω。　　φ・・・・・・・・・　（４） ここで、Ｒ１はステータ側の抵抗、Ｌｌはステータ側の
インダクタンス、σは磁束の遅れ率、ω。

はステータが作る回転磁界の角周波数であり、すべり角
周波数ω、とロータの角周波数ωアの和で与えられる。

また、Ｍはステータとロータの相互インダクタンスであ
り、Ｒ２はロータ例の抵抗、Ｌ、はロータ例のインダク
タンスを示す。

（３）式の第２項、（４）式の第１項は干渉項であり、
（４）式の第３項は誘起電圧を示しており、前記励磁分
電流調節器２３の出力Ｖｄ”に前記干渉項の補償を行い
ｖｄ”として出力し、また前記トルク分電流調節器２２
の出力■ｑ１に対して前記工渉項および誘起電圧項の補
償を行いｖｑ”として出力する。

前記で求められた各パラメータからゲート信号を得るた
めに必要な三相交流電圧設定値および三相交流電流設定
値を得るためには、二次磁束方向信号ｓｉｎθ。、　ｃ
ｏｓθ。を求める必要がある。

まず二次磁束位相θ。であるが、上記角周波数ω０を積
分すれば、これが二次磁束位相θ。となり、さらに正弦
波および余弦波発生回路３３により二次磁束方向信号ｓ
ｉｎθ。、　ｃｏｓθ。が得られる。

さて、前記トルク分電流調節器２２の出力に干渉項と誘
起電圧項の補償を行ったｖ　ｑ　’）および励磁分電流
調節器２３の出力に干渉項の補償を行ったｖｄ”は二次
磁束方向信号ｓｉｎθ。、　ｃｏｓθ。をパラメータに
してベクトル回転器７により二相三相交流電圧Ｖα”、
■β１に変換され、さらに二相／三相座標変換器９によ
り三相交流電圧設定値””　＋　　ＶＳ”　、　　ＶＴ
”を得る。

一方、前記トルク分電流設定値ｉ　ｑ　１″および励磁
分電流設定値ｉｄ”は二次磁束方向信号ｓｉｎθ。。

ｃｏｓθ。をパラメータにしてベクトル回転器３８によ
り二相三相交流電流Ｉα８．■β０に変換され、さらに
二相／三相変換回路３９により三相交流電流設定値’ｌ
　　＋ＩＳ　　＋ＩＴ”を得る。

ゲート制御装置１１には前記三相交流電圧設定値ｖｊ１
”　＋　　３”　＋　　ｖＴ′がそれぞれ各相のゲート
パルス発生回路への操作量として供給され、三相交流電
流設定値ｉ、、ｊ、、ｉげの正負によりＲ，Ｓ、Ｔ各相
がそれぞれ正群コンバータ４８または負群コンバータ４
９のゲートをＯＮすることにより三相サイクロコンバー
タ１３はその出力電圧Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、が三相交流電圧
設定値と一致するように動作する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電動機の速度制御装置は以上のように構成されて
いるので、速度調節器２にて比例積分演算を行うおり、
速度目標値ωＩと速度フィードバック量ω、の速度偏差
量が大きい時には、比例ゲインまたは積分時定数の値に
よって積分器がリミット値で飽和してしまい、その後速
度偏差量がゼロになってもなお積分器の飽和が続くので
、速度調節器２がリミット値を出力し続ける結果、速度
フィードバック量ω、がオーバシュートしてしまう課題
があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、速度目標値ωどのステップ変化に対して速度フ
ィードバック量ω、のオーバシュートを抑制させること
ができる電動機の速度制御装置を得ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電動機の速度制御装置は、ロータの速度
目標値と速度フィードバンク量とを比較し、速度フィー
ドバック量が速度目標値を越えた場合もしくは等しい場
合、上記フィードバック量に対応するトルク分電流設定
値を演算し、速度調節器の出力値を上記トルク分電流設
定値に置換する置換手段を速度調節器に設けたものであ
る。

〔作　用〕

この発明における電動機の速度制御装置は、速度フィー
ドバック量が速度目標値を越えた場合もしくは等しい場
合に、速度調節器の出力値を速度フィードバック量に対
応するトルク分電流設定値に置換することにより、積分
器かりミント値で飽和していてもリミット値を出力せず
に、速度フィードバック量に対応した適切な値を出力す
ることができる。

（発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による電動機の速度制御装置を
示す構成図であり、第１図において、第３図と同一部品
には同一符号を付して説明を省略する。５０は調節器５
０ａ及びフィードバック抑制回路５０ｂを有する速度調
節器である。

第２図はこの発明の一実施例による速度調節器の動作を
示すフローチャートである。

次に動作について説明する。従来の電動機の速度制御装
置の課題であった、ロータの速度フィードバック量のオ
ーバシュートを抑制するために、この発明に係る電動機
の速度制御装置は、調節器５０ａおよびフィードバック
抑制回路５０ｂがら構成された速度調節器５ｏを設けた
ことにより、速度調節器５０にてロータの速度目標値ω
１゛およびロータの速度フィードバック量ω、を入力し
、速度目標値ωどの変化に対して速度フィードバンク量
ω１が速度目標値ωｔを越えた時、もしくは速度目標値
ωどに到達した時、速度フィードバック量ω、をパラメ
ータとして速度調節器５０の出力値を速度フィードバッ
ク量ω、に対応したトルク分電流設定値ｉｑ　１１に置
換することができ、積分器がリミット値で飽和していて
もリミット値を出力せずに、速度フィードバック量ω。

に対応した適切な値を出方することができるので、制御
系が安定してつりあった状態となり速度フィードバック
のオーバシュートを除去することができる。

上記置換は下記の通り求めることができる。

電動機と負荷の慣性モーメントをＧＤχ［ｋｇ−ｍ”］
、速度をｏ）ｒ　Ｉｒｐｍ３　、加速トルクをＰ　Ａ　
［ｋｇ−ｍｌ、起動時間をＴ　［ＳＥＣ］　とすると、
次式の関係が既知の事実として知られている。

ＣＤ”、Ｔは前もって知ることができ、ロータの速度フ
ィードバック量ω、をパラメータとして加速トルクＰＡ
Ｈｐち加速に必要なトルク分電流Ｉ　ｉｃｅを計算でき
るので、速度目標値ω−に到達した時のトルク分電流設
定値ｉｑ″からＩ　ＡＣＣを引いてやれば純粋に負荷に
必要なトルク分電流設定値ｉｑ”即ち出力値の置換量を
求めることができる。

次に第２図において、速度調節器５０の動作を説明する
。まずステップＳＴＩでは速度の目標価ωＩとロータの
速度フィードバック量ω、とを比較し、ロータの速度フ
ィードバック量ω、が速度の目標値ωｒを越えた場合は
ステップＳＴ２でω、に対応するトルク分電流設定値ｉ
ｑ′″を演算して速度調節器５０の出力値を置換する。

また、ロータの速度フィードバック量ω７が速度の目標
値ωｒ未満の場合は、ステップＳＴ３で速度の目標値ω
ｒとロータの速度フィードバック量ω７の偏差ε、が速
度調節器５０に入力される。次に、ステップＳＴ４にお
いて偏差ε１に比例演算が行われ、ステップＳＴ５では
オーバフローのチエツクを行い、オーバフローが生じた
場合はステップＳＴ６で処理を行う。次に、ステップＳ
Ｔ７では積分演算が行われ、ステップＳＴ８ではオーバ
フロー及びリミットのチエツクを行い、オーバフローが
生じたまたはリミットを越えた場合はステップＳＴ９で
処理を行う。次に、ステップ５ＴＩＯでは比例項と積分
項が加えられ、トルク分電流設定値ｉｑ”が求められる
。ステップ５ＴＩＩではオーバフロー及びリミットのチ
エツクを行い、オーバフローが生じたまたはリミットを
越えた場合はステップ５Ｔ１２で処理を行う。最後に、
ステップ５Ｔ１３では、ステップＳＴ２およびステップ
５ＴＩＯで求めたトルク分電流設定値ｉｑ′″を出力し
て処理を終了する。

また上記実施例ではサイクロコンバータを使用した速度
制御装置について説明したが、電動機の速度を制御する
ことを目的とする装置なら種類を問わず上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、速度フィードバックの
オーバシュートを除去することができるので電動機の速
度制御装置による運転が安定したものとなり、精度の高
いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電動機の速度制御装
置を示す構成図、第２図はこの発明の一実施例による速
度調節器の動作を示すフローチャート、第３図は従来の
電動機の速度制御装置を示す構成図、第４図は従来のサ
イクロコンバータのゲート制御回路の１相分を示す構成
図である。 ５０は速度調節器、５０ａは調節器、５０ｂはフィード
バック抑制回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータの速度目標値と速度フィードバック量を入力し、
   比例積分演算を行いロータの速度が上記速度目標値とな
   るような信号をトルク分電流設定値として出力する速度
   調節器を備えた電動機の速度制御装置において、上記速
   度目標値と上記速度フィードバック量とを比較し、速度
   フィードバック量が速度目標値を越えた場合もしくは等
   しい場合、上記フィードバック量に対応するトルク分電
   流設定値を演算し、上記速度調節器の出力値を上記トル
   ク分電流設定値に置換する置換手段を速度調節器に設け
   たことを特徴とする電動機の速度制御装置。