JPH05336789A - モータの制御方式 - Google Patents

モータの制御方式

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JPH05336789A
JPH05336789A JP4163325A JP16332592A JPH05336789A JP H05336789 A JPH05336789 A JP H05336789A JP 4163325 A JP4163325 A JP 4163325A JP 16332592 A JP16332592 A JP 16332592A JP H05336789 A JPH05336789 A JP H05336789A
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JP
Japan
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phase
motor
correction amount
deceleration
current command
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JP4163325A
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English (en)
Inventor
Shunsuke Matsubara
俊介 松原
Hajime Okita
肇 置田
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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Publication date
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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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/20Controlling the acceleration or deceleration
    • 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
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速時も減速時も適正な位相進め制御を行
う。 【構成】 モータの速度とトルク指令を乗じた値Pが正
または「0」であると、位相進め補正量δを算出する一
次式の比例定数をKとし、上記Pの値が負であると上記
比例定数をK´(K´<K)とする(S1,S2,S
3)。そして、求めた比例定数K,K´を用いて位相進
め補正量δを求め(S4)、求められた補正量δをロー
タ位相θに加算して各電流指令の位相を進める(S
5)。この位相進め補正がなされた電流指令Tに基づい
て電流ループ制御を行いモータを制御する。加速時と減
速時では位相進め補正量が異なり、最適の位相進め制御
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AC同期モータの制御
方式に関し、特に、位相進め制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】AC同期モータの制御を行うとき、モー
タ速度が高速領域になるとモータに流れる電流の位相が
遅れて力率が悪くなる。そこで、この力率の低下を防止
するために電流指令の位相を進めて制御する位相進み補
正制御が一般的に行われている。図1はこの位相進み補
正を行う電流制御系のブロック図である。図1におい
て、電流指令(トルク指令)Tcmdの位相を位相進め
要素1でδだけ進め、位相が進められた電流指令Tを電
流ループに対する電流指令とする。電流ループでは、位
相が進められた電流指令Tとモータの実電流Iの差を求
めこの差を積分要素2で積分し、該積分値に積分定数k
1 を乗じた値から比例要素3で実電流Iに比例定数k2
を乗じた値を減じると共に、逆起電力補正値kEo を加
算した値をモータへの指令電圧(端子電圧)Vcとす
る。要素4はモータの巻線の項で、モータの巻線(抵抗
地をR,インダクタンスをLとする)にかかる電圧は、
上記指令電圧(端子電圧)から逆起電力Eo を減じた電
圧が印加され、電流Iが流れる。
【0003】上記位相進め要素1では、位相進め量δを
モータの速度vの絶対値に比例する一次の関数で求めて
おり、通常、 δ=K・|v| …(1) の関数によって求めている。なお、Kは比例定数であ
る。従来は、上記比例定数Kを減速時は「0」として位
相進め制御を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ロータの位置を基準と
し、すなわち逆起電力Eo ,電流指令Tcmd を基準と
し、位相進み補正量をδとして位相進み補正が行われた
電流指令T(ベクトル)は次のようになる。 T=[To cosδ To sinδ]T …(2) なお、Tcmd =[To 0]T である。実電流I(ベク
トル)を次のようにおく。 I=[x1 TO y1 To ]T …(3) そして、上記図1を解き、モータ巻線への指令電圧と巻
線側の電圧の関係を求めると、次の4式となる。 (k1 /jω)(T−I)−k2 I+kEo =Eo +(R+jωTo )I …(4) 上記4式から電流ベクトル[x1 y1 ]T を求める
と、次の5式となる。
【0005】
【数5】 上記4式及び5式に基づいてベクトル線図を描いたもの
が図3〜図6である。図3,図4は、モータ速度が20
00rpm における加速時でのベクトル線図で図3は位相
進め補正量δを「0」としたとき、図4は位相進め補正
量δを99.7度としたときのベクトル線図である。図
3において、実電流Iは電流指令Tcmd(逆起電力Eo
)に対してθ1 だけ遅れ、指令電圧Vcはインバータ
の電源電圧であるDCリンク電圧以上となり、力率も悪
い。しかし、図4においては、指令電圧VcはDCリン
ク電圧内となり力率も良くなっている。すなわち、力率
が位相進め制御によって改善されていることがわかる。
【0006】また、図5,図6はモータ速度が2000
rpm における減速時でのベクトル線図で、図5は位相進
め補正量δを「0」としたとき、図6は位相進め補正量
δを加速時と同一の99.7度としたときのベクトル線
図である。この図5と図6を比較してわかるように、位
相進め制御を行うと、指令電圧Vcはモータを制御する
インバータの電源電圧であるDCリンク電圧以上となっ
ている。このことは、この指令電圧Vcまで電圧を印加
できないことを意味する。すなわち、加速時と同一の位
相進め量であると位相補正過剰になっている。 そこ
で、本願発明の目的は、加速時も減速時も適正な位相進
め制御ができるモータの制御方式を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転領域
において電流指令の位相を進めて制御を行うAC同期モ
ータの制御方式において、上記電流指令の位相進み補正
量を加速時より減速時では小さくする。特に、上記位相
進み補正量をモータ速度に比例する一次式の関数とし、
加速時よりと減速時では上記関数の比例定数を小さくし
て制御するようにする。
【0008】
【作用】加速時より減速時の位相進め補正量を小さくす
ることによって、減速時においても、モータへの指令電
圧Vcは上記DCリンク電圧内に入り、かつ、力率も改
善され、十分なモータ出力トルクを得ることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の位置実施例を説明する。本実
施例では、加速時においては、位相進み補正量δを次の
7式としてモータ速度vの一次関数として求め電流指令
の位相進め補正をする。 δ=K×|v| …(7) また、減速時には、位相進み補正量δを次の8式で求め
て補正する。ただし、K>K´であり、例えばK´=K
/3程度にする。 δ=K´×|v| …(8) 図2はモータを制御するコントローラのプロセッサが所
定周期毎(電流ループ処理周期毎)実施する電流制御の
処理における本願発明に関係する電流指令計算処理部分
の一実施例のフローチャトである。
【0010】まず、モータに取り付けたエンコーダ等よ
り読み取ったモータ速度v(正,逆回転を示す符号付
き)に電流指令Tcmd (正,逆回転の指令を示す符号付
き)を乗じた値P=v×Tcmd を求め、この値の正負に
より加速中か減速中かを判断する(ステップS1)。上
記値Pが正若しくは0であるときには加速中として、位
相進み量δを求める一次関数の比例定数をKとしレジス
タCに格納する(ステップS2)。また、上記値Pが負
のときには、減速中であるので(実際に回転している方
向と電流指令(トルク指令)の方向が逆)、位相進み量
δを求める一時関数の比例定数をK´としレジスタCに
格納する(ステップS3)。そして、このレジスタCに
格納された比例定数K若しくはK´に検出したモータの
速度vの絶対値を乗じて位相進み補正量δを求める(ス
テップS4)。そして、ロータ位置に応じた位相θに上
記求められた位相進み補正量δを加算し各相の電流指令
Tcmd (=To )の位相を進めて、補正された電流指令
(トルク指令)Tとする(ステップS5)。そして、従
来と同様に、この補正された電流指令Tに基づいて電流
ループ処理を行いモータへの電圧指令を求め、PWM制
御等を行ってモータを駆動する。
【0011】図7は、上述した図3〜図6と同じ条件
で、電流指令の位相進み補正量δを加速時の約1/3と
したときの指令側と巻線側の関係を示すベクトル線図で
ある。すなわち、モータ速度を2000rpm とし、位相
進み補正量δを37度として減速したときのベクトル線
図である。この図7と図6を比較してわかるように、力
率も改善され、かつ、指令電圧Vcはインバータの電源
電圧であるDCリンク電圧内に入っており、十分なモー
タ出力トルクが発生できることがわかる。
【0012】図8〜図10は本願発明の効果を見るため
に測定したモータ速度に対するモータの出力トルクの関
係を示す測定結果を示す図である。
【0013】図8は加速時のみ電流指令の位相進み補正
を行ってモータを制御したときの測定結果であり、図9
は加速中,減速中も同一の比例定数Kによる位相進め補
正量δ=K×|v|で制御したときの測定結果である。
また、図10は本発明の実施例によるもので、減速時の
上記比例定数K´を加速時の比例定数Kの1/4をした
とき(K´=K/4)の測定結果である。図8〜図10
共に、モータ回転速度を−4000rpm から減速し、モ
ータ速度が「0」になった後、+4000rpm 間で加速
したときの実験結果である。
【0014】図8に示されるように、減速時に電流指令
の位相進み補正を行わないと高速回転時の減速時には、
モータの出力トルクが落ちていることがわかる。また、
図9に示されるように、減速時においても加速時と同様
な電流指令の位相進み補正量で補正すると、高速回転時
における減速時に位相が進み過ぎて出力トルクが落ちる
部分があることがわかる。さらに、図10に示すよう
に、本発明のように、減速時には加速時の1/4程度の
位相進み補正量にすると、減速中においても十分な出力
トルクをうることができることがわかる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、加速時と減速時において、電
流指令の位相進み補正量を変えて制御するようにしたか
ら、加速時にもまた減速時にも十分な出力トルクを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電流指令の位相進み補正の制御を行う電流制御
のブロック図である。
【図2】本発明の一実施例におけるモータコントローラ
のプロセッサが実施するの電流指令計算処理のフローチ
ャートである。
【図3】加速時において、電流指令の位相進み補正を行
わないときのベクトル線図である。
【図4】加速時において、電流指令の位相進み補正を行
なったときのベクトル線図である。
【図5】減速時において、電流指令の位相進み補正を行
わないときのベクトル線図である。
【図6】減速時において、電流指令の位相進み補正量を
加速時と同等としたときのベクトル線図である。
【図7】減速時において、電流指令の位相進み補正量を
加速時と約1/3程度としたときのベクトル線図であ
る。
【図8】加速時には電流指令の位相進め補正を行い減速
時には行わないときのモータ速度に対するモータの出力
トルクの関係を測定した測定結果を表す図である。
【図9】加速時及び減速時共にを同等の位相進み補正を
行ったときのモータ速度に対するモータの出力トルクの
関係を測定した測定結果を表す図である。
【図10】減速時には加速時の1/4程度の位相進み補
正量として制御したときのモータ速度に対するモータの
出力トルクの関係を測定した測定結果を表す図である。
【符号の説明】
1 位相進め補正要素 2 電流ループの積分要素 3 電流ループの比例要素 4 モータの巻線の要素 Eo 逆起電力 kEo 逆起電力補正 δ 位相進み補正量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速回転領域において電流指令の位相を
    進めて制御を行うAC同期モータの制御方式において、
    上記電流指令の位相進み補正量を加速時より減速時では
    小さくするようにしたモータの制御方式。
  2. 【請求項2】 上記位相進み補正量をモータ速度に比例
    する一次式の関数とし、加速時より減速時では上記関数
    の比例定数を小さくして制御する請求項1記載のモータ
    の制御方法。
JP4163325A 1992-06-01 1992-06-01 モータの制御方式 Pending JPH05336789A (ja)

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