JPH05260780A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】位相遅れを伴うことなく、速度信号に含まれる
ノイズの影響を除去して、安定した速度制御を可能とし
た電動機の制御装置を提供すること。 【構成】電動機４の出力トルクに関与する電流を検出す
る電流検出器７と、検出された電流より推定された出力
トルクと既知負荷イナーシャから速度変動範囲を算出す
る速度変動範囲算出器１１と、電流検出器５により検出
された電流より推定された出力トルクから電動機４の回
転速度を推定する速度推定器９と、電動機４の回転速度
を検出する速度検出器５と、この速度検出器５により検
出された回転速度が速度変動範囲算出器１１により算出
された速度変動範囲を越えている場合に電動機４の回転
速度を速度推定器９により推定された速度に切換えるた
めの速度選択器１３とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の回転速度が指
令速度に等しくなるように回転速度をフィードバック制
御する電動機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電動機の制御装置は電動機に連
結された速度検出器の出力をフィードバック制御に利用
する方式が一般的である。図３に、従来の速度制御法に
基づく誘導電動機の制御装置を構成を示す。

【０００３】図３において、電源１の出力はコンバータ
２で平滑され、インバータ３に入力される。このインバ
ータ３の出力によって、誘導電動機４が可変速運転され
る。誘導電動機４には速度検出器５が接続され、この速
度検出器５から該電動機４の回転速度を示す速度信号６
が得られる。一方、インバータ３から出力される三相電
流より、電流検出器７によって出力トルクに関与するト
ルク分電流と、励磁に関与する励磁分電流が検出され
る。そして、速度検出器５からの速度信号６と、電流検
出器７の検出出力に従って、ベクトル制御器１４により
インバータ３が制御される。

【０００４】このような構成では、速度検出器５から出
力される速度信号６にノイズが混入した場合、正常に誘
導電動機４を制御できない。そこで、速度検出器の出力
を時定数の小さなフィルタを通してノイズを抑えてフィ
ードバック制御に利用する方法と、速度検出器の出力を
平均化処理することによりノイズを抑えてフィードバッ
ク制御に利用する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、速度
検出器から出力される速度信号を直接フィードバック制
御に利用する従来の電動機の制御装置では、速度信号に
ノイズが混入すると正常に電動機を制御できないという
問題がある。

【０００６】また、速度検出器の出力を時定数の小さな
フィルタを通したり、平均化処理によりノイズを抑えて
フィードバック制御に利用する方法では、フィルタや平
均化処理のために位相遅れが生じたり、大きなノイズの
影響を抑えることはできないという問題があった。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされてもので、位相遅れを伴うことなく、速
度信号に含まれるノイズの影響をその大きさにかかわら
ず確実に除去して、安定した速度制御を可能とした電動
機の制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る電動機の制御装置は、電動機の出力ト
ルクに関与する電流を検出する電流検出手段と、この電
流検出手段により検出された電流より推定された出力ト
ルクと既知負荷イナーシャから速度変動範囲を算出する
速度変動範囲算出手段と、前記電流検出手段により検出
された電流より推定された出力トルクから前記電動機の
回転速度を推定する速度推定手段と、前記電動機の回転
速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段によ
り検出された回転速度が前記速度変動範囲算出手段によ
り算出された速度変動範囲を越えている場合に前記電動
機の回転速度を前記速度推定手段により推定された速度
に切換える速度切換手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明は上記の構成に加えて、前記
既知負荷イナーシャと電動機の最大出力トルクから回転
速度の最大変動範囲を設定する最大変動範囲設定手段を
備えることにより、前記速度検出手段により検出された
回転速度が前記最大変動範囲を所定の時間以上越えてい
る場合に異常と判断してアラーム信号を出力する構成と
したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】電動機の出力トルクに関与する電流から、その
出力トルクが推定される。負荷イナーシャが既知の場
合、その出力トルクで与えることのできる速度変動はあ
る程度推定が可能である。この原理により速度変動範囲
算出手段は、推定された出力トルクと既知負荷イナーシ
ャから電動機の検出速度があるべき速度変動範囲を算出
する。

【００１１】ここで、速度検出手段で検出された電動機
の回転速度が算出された速度変動範囲内にない場合は、
ノイズの影響と判断し、速度推定手段により推定された
回転速度をフィードバックする。これによりノイズの大
きさに影響されることなく、また位相遅れを生じること
なく、電動機の速度制御が可能となる。

【００１２】また、電動機の最大出力トルクで与えられ
る最大変動範囲内に検出された回転速度が入らない場合
が所定の時間以上続いた時は、過負荷もしくは負荷異常
と判断してアラーム信号を出力することにより、電動機
およびその駆動回路を保護することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の一実施例に係るベクトル制御を
用いた誘導電動機の制御装置の構成を示すブロック図で
ある。図１において、電源１の出力はコンバータ２で平
滑され、インバータ３に入力される。このインバータ３
の出力によって、誘導電動機４が可変速運転される。

【００１４】誘導電動機４には速度検出器５が接続さ
れ、この速度検出器５から該電動機４の回転速度を示す
速度信号６が得られる。一方、インバータ３から出力さ
れる三相電流より、電流検出器７によって出力トルクに
関与するトルク分電流と、励磁に関与する励磁分電流が
検出される。

【００１５】電流検出器７からのトルク分電流信号８
は、速度推定器９と速度変動範囲算出器１１に入力され
る。速度推定器９は、トルク分電流信号８から誘導電動
機４の回転速度を推定し、推定速度信号１０を出力す
る。速度変動範囲算出器１１は、電流検出器７からのト
ルク分電流信号８から推定された出力トルクと既知負荷
イナーシャから、誘導電動機４の回転速度の速度変動範
囲を算出し、変動範囲信号１２を出力する。

【００１６】速度推定器９から出力される推定速度信号
１０と、速度変動範囲算出器１１から出力される変動範
囲信号１２は、速度切換手段である速度選択器１３に入
力される。この速度選択器１３は、速度検出器５からの
速度信号６で指示される回転速度が変動範囲信号１２で
指示される速度変動範囲内にある場合は、速度信号６を
選択してベクトル制御器１４に供給するが、速度信号６
で指示される回転速度が変動範囲信号１２で指示される
速度変動範囲を越えた場合は、その原因が速度信号６に
含まれるノイズが原因であると判断して、推定速度信号
１０をベクトル制御器１４に供給する。

【００１７】このようにして、速度検出器５により検出
された回転速度が速度変動範囲算出器１１により算出さ
れた速度変動範囲を越えた場合には、誘導電動機４の回
転速度が電流検出器７からのトルク分電流信号８により
推定された速度に切換えられる。従って、速度信号６に
含まれるノイズが大きい場合でも、そのノイズの影響を
受けることなく、電動機４の速度制御を安定に行うこと
ができる。

【００１８】また、ノイズの影響を抑えるためにフィル
タや平均化処理を用いる従来の方法のように、位相遅れ
により制御特性が低下することがなく、さらにこれら従
来の方法では対応できないような大きなノイズの影響を
も確実に抑えることが可能となる。

【００１９】次に、図２を参照して本発明の他の実施例
を説明する。この実施例では、図１の実施例の構成に加
えて最大変動範囲設定器１５がさらに設けられている。
この最大変動範囲設定器１５は、電動機４の最大出力ト
ルクから得られる回転速度の最大変動範囲を設定する。
そして、最大変動範囲設定器１５は速度検出器５からの
速度信号６を受けて、速度検出器５により検出された回
転速度が、設定した最大変動範囲を所定の時間以上越え
ている場合には、異常と判断してアラーム信号１６を出
力する。

【００２０】このアラーム信号１６は、ベクトル制御器
１４へ供給される。このアラーム信号１６を受けて、ベ
クトル制御器１４は例えばインバータ３を停止制御す
る。これにより、コンバータ２およびインバータ３など
の駆動回路や電動機４自体を保護することができる。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、またＨ／Ｗ，Ｓ／Ｗを問わず実施すること
ができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で実施することが可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
動機の回転速度が指令速度に等しくなるように回転速度
をフィードバック制御する電動機の制御装置において、
電動機の出力トルクに関与する電流から推定される出力
トルクにより電動機の速度を推定すると共に、推定され
た出力トルクと既知負荷イナーシャから電動機の速度変
動範囲を算出して、速度検出器で検出された電動機の回
転速度が算出された速度変動範囲内にない場合は、ノイ
ズの影響と判断して、速度推定手段により推定された回
転速度をフィードバックすることにより、速度信号にノ
イズが混入しやすい条件下において、ノイズの大きさに
影響されることなく、また位相遅れを生じることなし
に、電動機の速度制御を安定に行うことができる。

【００２３】さらに、電動機の最大出力トルクで与えら
れる最大変動範囲内に検出された回転速度が入らない場
合が所定の時間以上続いた時は、過負荷もしくは負荷異
常と判断してアラーム信号を出力して、電動機およびそ
の駆動回路を保護することができ、安全な制御を実現す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電動機の制御装置の構
成を示すブロック図

【図２】本発明の他の実施例に係る電動機の制御装置の
構成を示すブロック図

【図３】従来の電動機の制御装置の構成を示すブロック
図

【符号の説明】

１…電源 ２…コンバータ ３…インバータ ４…誘導電動機 ５…速度検出器 ６…速度信号 ７…電流検出器 ８…トルク分電
流信号 ９…速度推定器 １０…推定速度信
号 １１…速度変動範囲算出器 １２…変動範囲
信号 １３…速度選択器 １４…ベクトル
制御器 １５…最大変動範囲設定器 １６…アラーム
信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機の回転速度が指令速度に等しくなる
   ように回転速度をフィードバック制御する電動機の制御
   装置において、 前記電動機の出力トルクに関与する電流を検出する電流
   検出手段と、 この電流検出手段により検出された電流より推定された
   出力トルクと既知負荷イナーシャから速度変動範囲を算
   出する速度変動範囲算出手段と、 前記電流検出手段により検出された電流より推定された
   出力トルクから前記電動機の回転速度を推定する速度推
   定手段と、 前記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 この速度検出手段により検出された回転速度が前記速度
   変動範囲算出手段により算出された速度変動範囲を越え
   ている場合に前記電動機の回転速度を前記速度推定手段
   により推定された速度に切換える速度切換手段とを具備
   したことを特徴とする電動機の制御装置。
2. 【請求項２】前記既知負荷イナーシャと電動機の最大出
   力トルクから回転速度の最大変動範囲を設定する最大変
   動範囲設定手段を備え、前記速度検出手段により検出さ
   れた回転速度が前記最大変動範囲を所定の時間以上越え
   ている場合に異常と判断してアラーム信号を出力する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載の電動機の制御
   装置。