JPH0475487A

JPH0475487A - リニアシンクロナスモータの駆動制御装置

Info

Publication number: JPH0475487A
Application number: JP2190008A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Maruyama; 高央丸山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-10

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】［産業上の利用分野コこの発明は、リニアシンクロナスモータの駆動制御装置
に係わり、特に超電導磁気浮上式鉄道の車両制御に使用
するのに好適なリニアシンクロナスモータの駆動制御装
置に関するものである。

［従来の技術］第２図は、特公昭６０−４３７５４号公報に示された従
来のリニアシンクロナスモータの駆動制御装置の構成を
示すブロック図であり、超電導磁気浮上式鉄道の車両の
推進には、車両（１）に超電導磁石を界磁（１ａ）とし
て搭載し、軌道側に電機子コイル（２）を設置したリニ
アシンクロナスモータ（３）か用いられる。

そして、リニアシンクロナスモータ（３）には駆動制御
装置（４）が接続されており、駆動制御装置（４）は、
界磁（１ａ）と電機子コイル（２）との相対位置を検出
する位置検出装置（５）を何しており、位置検出装置（
５〕は、電機子コイル（２）のポールピッチ単位で設置
された被検８板を光学的に検出する方法、電機子コイル
（２）のボールピッチ単位で交差して配置された交差誘
導線を利用した方法、または界磁（１ａ）の移動により
電機子コイル（２）に誘起される誘起電圧を検出する方
法により界磁（１ａ）と電機子コイル（２）との相対位
置を検出するようになっている。

更に、位置検出装置（５）には、位置検出装置（５）か
らの信号（１００）に基づき車両（１）の実速度を演算
する速度演算器（６）、及び信号（１００）に同期した
正弦波パターン信号（１０３）を作成する同期型の発振
部（８）が接続されており、速度演算器（６）には、速
度演算器（６）からの信号（１０１）と操作手段（図示
せず）からの速度指令（Ｖｒ）とを比較して速度偏差信
号（１０２）を出力する比較器（７）か接続されている
。

発振部（８）は、位相比較器、低域フィルタ、直流増幅
器及び電圧制御発振器からなるフェーズロックドループ
回路からなっている。

また、比較器（７）には、速度偏差を小さくすべく電機
子コイル（２）に通電する電流の振幅を演算する速度制
御装置（９）か接続されており、速度制御装置（９）に
は、この電流振幅の正側及び負側の最大値を予め設定し
た範囲に制限すなわちリニアシンクロナスモータ（３）
の加速力及び減速力を制限して車両（１）の乗りごこち
を損なわないようにする電流リミッタ（１０）が接続さ
れている。

そして、電流リミッタ（１０）及び発振部（８）には、
発振部（８）から出力される正弦波パターン信号（１０
３）に電流リミッタ（１０）から出力される電流振幅信
号（１０４）を乗算する乗算器（１１）が接続されてお
り、乗算器（１１）は電機子コイル（２）に流す電流パ
ターン信号（１０５）を作成する。

更に、乗算器（１１）には、電流検出器（１２）が検出
した電機子コイル電流（１０６）と電流パターン信号（
１０５）とを比較する比較器（１３）が接続されており
、比較器（１３）には、比較器（１３）から出力される
偏差を小さくすべく多重ＧＴＯ（ゲートターンオフサイ
リスク）インバータなどからなる電力交換装置（１４）
を制御する電流制御装置（１５）が接続されており、電
流制御装置（１５ンは、電流パターン信号（１０５）に
追従した電流を電機子コイル（２）に通電するようにな
っている。

次に動作について説明する。

位置検出装置（５）は、常に界磁（１ａ）と電機子コイ
ル（２）との相対位置を検出しており、位置検出装置（
５）から出力される信号（１００）は速度演算器（６）
及び発振部（８）に入力され、速度演算器（６）は位置
検出装置（５）からの信号（１００）に基づき車両（１
）の実速度を演算し、発振部（８）は信号（１００）に
同期した正弦波パターン信号（１０Ｂ）を作成する。

そして、速度演算器（６）が演算した実速度（１０１）
と操作手段（図示せす）からの速度指令（Ｖｒ）とを比
較器（７）により比較し、比較器（７）は速度偏差信号
（１０２）を出力する。

それから、速度偏差信号（１０２）を人力される速度制
御装置（９）は速度偏差を小さくすべく電機子コイル（
２）に通電する電流の振幅を演算する。

この際、電流リミッタ（１０）は電流振幅の正側及び負
側の最大値を予め設定した範囲に制限して、リニアシン
クロナスモータ（３）の加速力及び減速力を制限して車
両（１）の乗りごこちを損なわないようにする。

更に、乗算器（１１）は発振部（８）から出力される正
弦波パターン信号（１０３）に電流リミッタ（ｌＯ）か
ら出力される電流振幅信号（１０４）を乗算して電機子
コイル（２）に流す電流パターン信号（１０５）を作成
する。

そして、比較器（１３）は電流検出器（１２）が検出し
た電機子コイル電流（１０６）と電流パターン信号（１
０５）とを比較して電流偏差を出力し、電流制御装置（
１５）は、比較器（１３）から出力される偏差を小さく
すべく電ツノ交換装置（１４）を制御し、電流パターン
信号（１０５）に追従した電流を電機子コイル（２）に
通電する。

この電機子コイル電流と車両（１）の界磁（１ａ）との
電磁作用により車両（１）は推力を得て走行する。

［発明が解決しようとする課８］従来のリニアシンクロナスモータの駆動制御装置は、以
上のように構成されているので、速度指令と速度演算結
果とを比較して偏差を小さくするように電流値を調節し
ているため、車両の速度か速度演算器の精度に大きく左
右され、速度制御の応答を速くかつ速度偏差を小さくす
るためには速度制御装置の利得を大きくとる必要があり
、速度演算器に演算ばらつきがあると電流値が変動して
車両に推力脈動が生じて乗り心地が悪化するという課題
があった。また、演算ばらつきの影響を少なくするよう
に速度演算装置の利得を下げると、速度制御の応答が悪
くなり、速度偏差が増大してしまうという課題かあった
。

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、速度フィートノ１ツク補償と位置フィードバ
ック補償かできるリニアシンクロナスモータの駆動制御
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］この発明に係わるリニアシンクロナスモータの駆動制御
装置は、界磁と電機子コイルからなるリニアシンクロナ
スモータと、界磁と電機子コイルとの相対位置を検出す
る位置検出器と、位置検出器によって検出された位置検
出信号に基つきリニアシンクロナスモータの実速度と実
位置を演算する速度位置演算器と、リニアシンクロナス
モータの速度指令と実速度に基づき第１の補償量を求め
る第１の補償器と、前記位置指令と実位置に基づき第２
の補償量を求める第２の補償器と、第１の補償量と第２
の補償量とを加算する加算器と、加算器の出力を正側及
び負側を予め設定した最大値以下に制御した電機子コイ
ル電流振幅を得る電流リミッタと、位置検出器によって
検出された位置検出信号に同期して電機子コイルに通電
する電流の波形パターンを作成する正弦波パターン発生
器と、電機子コイル発生電流振幅と正弦波パターン発生
器の出力をかけあわせて電流パターンを求める乗算器と
、を備え、この電流パターンに基づいて電機子コイル電
流を制御することを特徴とするものである。

［作用］この発明におけるリニアシンクロナスモータの駆動制御
装置は、リニアシンクロナスモータの界磁と電機子コイ
ルとの相対位置を位置検出器により検出し、位置検出器
によって検出された位置検出信号に基づきリニアシンク
ロナスモータの実速度と実位置を速度位置演算器により
演算し、リニアシンクロナスモータの速度指令と実速度
に基づき第１の補償器により第１の補償量を求め、位置
指令と実位置に基づき第２の補償器により第２の補償量
を求め、第１の補償量と第２の補償量とを加算器により
加算し、電流リミッタにより加算器の出力を正側及び負
側を予め設定した最大値以下に制御した電機子コイル電
流振幅を得、位置検出器によって検出された位置検出信
号に同期して電機子コイルに通電する電流の波形パター
ンを正弦波パターン発生器により作成し、乗算器により
電機子コイル発生電流振幅と正弦波パターン発生器の出
力を掛け合わせて電流パターンを求め、この電流パター
ンに基づいて電機子コイル電流を制御する。

［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、本発明のリニアシンクロナスモータの駆動制
御装置の構成を示すブロック図であり、超電導磁気浮上
式鉄道の車両の推進には、車両（１）に超電導磁石を界
磁（１ａ）として搭載し、軌道側に電機子コイル（２）
を設置したリニアシンクロナスモータ（３）が用いられ
る。

そして、リニアシンクロナスモータ（３）には駆動制御
装置（４）が接続されており、駆動制御装置（４）は、
界磁（１ａ）と電機子コイル（２）との相対位置を検出
する位置検出装置（５）を有しており、位置検出装置（
５）は、電機子コイル（２）のボールピッチ単位で設置
された被検出板を光学的に検出する方法、電機子コイル
（２）のボールピッチ単位で交差して配置された交差誘
導線を利用した方法、または界磁（１ａ）の移動により
電機子コイル（２）に誘起される誘起電圧を検出する方
法により界磁（１ａ）と電機子コイル（２）との相対位
置を検出するようになっている。

更に、位置検出装置（５）には、位置検出装置（５）か
らの信号（１００）に基づき車両（１）の実速度及び実
位置とを演算する速度位置演算器（２０）、及び信号（
１００）に同期した正弦波パターン信号（１０３）を作
成する同期型の発振部（８）が接続されており、速度位
置演算器（２０）には、速度位置演算器（２０）から出
力される実速度（１１０）と操作手段（図示せず）から
の速度指令（Ｖｒ）とを入力して補償値（１１１）を出
力する第１の補償器（２１）、及び操作手段（図示せず
）からの速度指令（Ｖｒ）を積分して位置指令（Ｘｒ）
を演算する積分器（２２）から構成される装置指令（Ｘ
ｒ）と速度位置演算器（２０）から構成される装置（１
１２）とを人力して補償値（１１３）を出力する第２の
補償器・（２３）が接続されている。

そして、第１の補償器（２１）は、速度位置演算器（２
０）から出力される実速度（１，１０）と操作手段（図
示せず）からの速度指令（Ｖ、ｒ）とを比較して速度偏
差信号（１０２）を出力する比較器（７）と、速度偏差
信号（１０２）を入力としてＰＩ（比例、積分）補償す
る速度補償器（２４）と、実速度（１１０）を入力とし
て比例補償する速度フィードバック補償器（２５）と、
速度補償器（２４）と速度フィードバック補償器（２５
）との８カを比較する比較器（２６）とからなっている
。

また、第２の補償器（２３）は、速度位置演算器（２０
）から出力される実ｔ装置（１１２＞と積分器（２２）
から構成される装置指令（Ｘ「）とを比較して位置偏差
信号（１１４）を出力する比較器（２７）と、位置偏差
信号（１１４）を入力とする位置補償器（２８）と、実
位置（１１２）を入力とする位置フィードバック補償器
（２９）と、位置補償器（２８）と位置フィードバック
補償器（２９）との出力を比較する比較器（３ｏ）とか
らなっている。

更に、比較器（３０）と比較器（２６）とにはそれぞれ
の出力を加算する加算器（３１）か接続されており、加
算器（３１）には、電流振幅の正側及び負側の最大値を
予め設定された範囲に制限すなわちリニアシンクロナス
モータ（３）の加速力及び減速力を制限して車両（１）
の乗りごこちを撰なわないようにＴる電流リミッタ（１
０）が接続されている。

そして、電流リミッタ（１０）及び発振部（８）には、
発振部（８）から出力される正弦波パターン信号（１０
３）に電流リミッタ（１ｏ）がら出力される電流振幅信
号（１０４）を乗算する乗算器（１１）が接続されてお
り、乗算器（１１）は電機子コイル（２）に流す電流パ
ターン信号（１０５）を作成する。

更に、乗算器（１１）には、電流検出器（１２）が検出
した電機子コイル電流（１０６）と電流パターン信号（
１０５）とを比較する比較器（１３）が接続されており
、比較器（１３）には、比較器（１３）から出力される
偏差を小さくすべく多重ＧＴＯ（ゲートターンオフサイ
リスタ）インバータなどからなる電力交換装置（１４）
を制御する電流制御装置（１５）が接続されており、電
流制御装置（１５）は、電流パターン信号（１０５）に
追従した電流を電機子コイル（２）に通電するようにな
っている。

ついで、本実施例の作用について説明する。

位置検出装置（５）は、常に界磁（１ａ）と電機子コイ
ル（２）との相対位置を検出しており、位置検出装置（
５）から出力される信号（１００）は速度位置演算器（
２０）及び発振部（８）に入カされ、速度位置演算器（
２０）は位置検出装置（５）からの信号（１００）に基
づき車両（１）の実速度（１ｉ０）及び実位置（１１２
）を演算し、発振部（８）は信号（１００）に同期した
正弦波パターン信号（１０３）を作成する。

そして、第１の補償器（２１）は、速度位置演算器（２
０）か演算した実速度（１０１）と操作手段（図示せず
）からの速度指令（Ｖｒ）とを用いて車両速度に対する
フィードバック補償を行って第１の補償量（１１１）を
求める。

これにより、速度指令（Ｖｒ）に対する実速度（１０１
）の応答と、外乱に対する実速度（１０１）の応答とを
別々に決定する。

また、積分器（２２）は操作手段（図示せず）からの速
度指令（Ｖｒ）を積分して位置指令（Ｘｒ）を演算して
第２の補償器（２３）へ出力する。

すると、第２の補償器（２３）は、積分器（２２）から
構成される装置指令（Ｘｒ）と速度位置演算器（２０）
が演算した実位置（１１２）とを用いて車両位置に対す
るフィードバック補償を行って第２の補償Ｊｔ（１１３
）を求める。

更に、第１の補償器（２１）か求めた第１の補償量（１
１１）と第２の補償器（２３）か求めた第２の補＠量（
１１３）とは加算器（３１）により加算される。

この際、電流リミッタ（１０）は加算器（３１）の出力
（１１５）の正側及び負側の最大値を予め設定された範
囲に制限して、リニアシンクロナスモータ（３）の加速
力及び減速力を制限して車両（１）の乗りごこちを損な
わないようにする。

更に、乗算器（１１）は発振部（８）から出力される正
弦波パターン信号（１０３）に電流リミッタ（１０）か
ら出力される電流振幅信号（１０４）を乗算して電機子
コイル（２）に流す電流パターン信号（１０５）を作成
する。

そして、比較器（１３）は電流検出器（１２）が検出し
た電機子コイル電流（１０６）と電流パターン信号（１
０５）とを比較して電流偏差を出力し、電流制御装置（
１５）は、比較器（１３）から出力される偏差を小さく
すべく電力交換装置（１４）を制御し、電流パターン信
号（１０５）に追従した電流を電機子コイル（２）に通
電する。

なお、上述実施例においては、第２の補償器（２３）の
入力として、位置指令（Ｘｒ）と実位置（１１２）とを
用いていたが、位置指令（Ｘｒ）を、電機子コイル（２
）のポールピッチ（１）を１周期と考えると、Ｘｒ＝ｎ争１＋ΔＸｒと表せ、同様に実位置（１１２）は、実位置（１１２）＝ｎ・１＋ΔＸと表せる。ただし、ｎは整数である。

従って、位置指令（Ｘｒ）と実位置（１１２）との代り
に、ΔＸｒとΔＸとを用いても良い。

また、ポールピッチ（１）を位相２πと考えると、位置
指令（Ｘｒ）は位相指令θｒ（θｒ−２π・Ｘｒ／ｌ）
、かつ実位置（１１２）は実位相（実位置（１１２）を
２π／１倍したもの）と考えることができる。

［発明の効果］以上表明したように、この発明によれば、リニアシンク
ロナスモータの速度指令と実速度に基づき第１の補償器
により第１の補償量を求め、かつ位置指令と実位置に基
づき第２の補償器により第２の補償量を求めるように構
成したので、速度フィードバック補償と位置フィードバ
ック補償とをして、速度制御の追従性を向上することか
できると共に速度制御精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるリニアシンクロナス
モータの駆動制御装置の構成を示すブロック図、第２図
は従来のリニアシンクロナスモータの駆動制御装置の構
成を示すブロック図である。図において、（１ａ）は界磁、（２）は電機子コイル、
（３）はリニアシンクロナスモータ、（５）は位置検出
装置、（１０）は電流リミッタ、（１１）は乗算器、（
２０）は速度位置演算器、（２１）は第１の補償器、（
２３）は第２の補償器、は加算器である。な−お、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　弁理士　吉　１）研　二（外２名）手続補正書（自発）５、補正の対象明細書の特許請求の範囲、発明の詳細な説明の欄及び図
面。６、補正の内容事件の表示特願平１９０００８号発明の名称リニアシンクロナスモータの駆動制御装置補正をする者代表者士岐守哉理人特許請求の範囲界磁と電機子コイルからなるリニアシンクロナスモータ
の駆動制御装置において、前記界磁と電機子コイルとの
相対位置を検出する位置検出器と、位置検出器によって
検出された位置検出信号に基づきリニアシンクロナスモ
ータの実速度と実位置を演算する速度位置演算器と、リ
ニアシンクロナスモータの速度指令と実速度に基づき第
１の補償量を求める第１の補償器と、位置指令と実位置
に基づき第２の補償量を求める第２の補償器と、第１の
補償量と第２の補償量とを加算する加算器と、加算器の
出力を正側及び負側を予め設定した最大値以下に制御し
た電機子コイル電流振幅を得る電流リミッタと、位置検
出器によって検出された位置検出信号に同期して電機子
コイルに通電する電流の波形パターンを作成する正弦波
パターン発生器と、電機子コイル発生電流振幅と正弦波
パターン発生器の出力を掛け合わせて電流パターンを求
める乗算器と、この電流パターンに基づいて電機子コイ
ル電流を制御することを特徴とするリニアシンクロナス
モータの駆動制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

界磁と電機子コイルからなるリニアシンクロナスモータ
の駆動制御装置において、前記界磁と電機子コイルとの
相対位置を検出する位置検出器と、位置検出器によって
検出された位置検出信号に基づきリニアシンクロナスモ
ータの実速度と実位置を演算する速度位置演算器と、リ
ニアシンクロナスモータの速度指令と実速度に基づき第
１の補償量を求める第１の補償器と、前記位置指令と実
位置に基づき第２の補償量を求める第２の補償器と、第
１の補償量と第２の補償量とを加算する加算器と、加算
器の出力を正側及び負側を予め設定した最大値以下に制
御した電機子コイル電流振幅を得る電流リミッタと、位
置検出器によって検出された位置検出信号に同期して電
機子コイルに通電する電流の波形パターンを作成する正
弦波パターン発生器と、電機子コイル発生電流振幅と正
弦波パターン発生器の出力を掛け合わせて電流パターン
を求める乗算器と、この電流パターンに基づいて電機子
コイル電流を制御することを特徴とするリニアシンクロ
ナスモータの駆動制御装置。