JPH0630593A - 直流機のトルク制御装置 - Google Patents

直流機のトルク制御装置

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JPH0630593A
JPH0630593A JP6552292A JP6552292A JPH0630593A JP H0630593 A JPH0630593 A JP H0630593A JP 6552292 A JP6552292 A JP 6552292A JP 6552292 A JP6552292 A JP 6552292A JP H0630593 A JPH0630593 A JP H0630593A
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JP
Japan
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torque
current
torque control
machine
control command
Prior art date
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Pending
Application number
JP6552292A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoriichi Suzuki
頼一 鈴木
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0630593A publication Critical patent/JPH0630593A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流機のトルク制御に応答性と精度を高め
る。 【構成】 電流制御系(5,8)によって電力変換器
(2)の電流制御を行って直流電動機(1)を運転し、
トルク制御指令Tcから直流電動機の電流Ic0を演算
で求めることでトルク制御の応答性を高め、トルク制御
指令に対して演算又はトルク検出器で求めたトルクTd
からトルク補正サーボアンプ回路(10)で電流制御指
令Ic0を補正することで電流制御によるトルク誤差を
補正して精度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流機のトルク制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】直流機は、高い応答性を有することか
ら、各種産業機械の動力源や試験負荷として利用され
る。例えば、エンジン試験や車両走行模擬試験の動力吸
収負荷に直流電動機が使用され、そのトルク制御や速度
制御がなされる。
【0003】図2は従来のトルク制御装置を示す。同図
は直流電動機1の出力トルク検出にトルクメータに代え
て電動機の入出力電力や電流から電気的に求めるもの
で、またトルク制御系のマイナループに電流制御系を持
つものである。
【0004】直流電動機1は、逆並列サイリスタ接続の
交流−直流電力変換器2によって制御された直流電力が
供給され、その入出力トルクはトルク演算回路3によっ
てトルク演算値Tdとして検出される。
【0005】このトルク演算は、図示では直流電動機1
の入出力電力Pと回転数N及び機械損や鉄損特性から求
めるもので、電力Pを求めるための電圧Va、電流Ia
の夫々の検出値と、回転数Nを求めるためのパルスピッ
クアップ4と周波数−電圧変換器5と、鉄損等を求める
ための界磁電圧Vcpの検出値が取り込まれる。
【0006】電気的な他のトルク演算法としては、電動
機の電流Iaと磁束密度φから求める方法もあり、さら
には回転数に応じて低速域では該方法でトルク演算を行
い高速域では前者の方法でトルク演算する切換方法もあ
る。
【0007】トルク演算回路3によるトルク演算値Td
はトルク制御指令Tcに対するフィードバック信号にさ
れ、トルク制御サーボアンプ6によるトルク制御演算
(PI制御)がなされ、この出力はマイナループの電流
制御系への電流制御指令Icとして取り出される。
【0008】電流制御系は、電流検出回路7による電力
変換器2の電流検出値Idをフィードバック信号にし、
これと電流制御指令Icとから電流制御サーボアンプ8
による電流制御演算がなされ、電力変換器2の位相制御
ゲート回路9の位相制御信号を得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のトルク制御装置
において、トルク制御系の制御応答速度は、そのマイナ
ループになる電流制御系の制御応答速度の1/5〜1/
10にすることで制御系の安定化が図れる。
【0010】このため、トルク制御系の応答速度が低い
ものに制約され、直流電動機1のトルク制御の応答性に
所期のものが得られなくなる場合がある。例えば、トラ
ンジエントダイナモメータではエンジンの高い出力変化
に追従したトルク制御が難しくなる。
【0011】トルク制御の応答性を改善する従来の方法
として、特開平2−132341号公報に開示されるよ
うに、電気的トルク演算回路3の逆変換式を用いてトル
ク制御指令Tcと他の電圧Va等から電動機1の電流I
aに相当する電流指令Icを求め、この電流指令Icで
電流制御サーボアンプ8等による電流制御を行う。
【0012】この方法によれば、制御系は電流制御系の
みになってその安定化のためにトルク制御系の応答性を
低くすることを不要にし、トルク制御指令Tcから電流
制御指令Icを得る演算回路の演算速度を充分に早くし
て電流制御系の高い応答速度でトルク制御が実現され
る。
【0013】上述のトルク制御指令−電流制御指令の変
換手段を持つトルク制御装置においては、トルク制御指
令Tcに対する電流制御指令Icの演算には誤差が含ま
れる。この誤差は電流制御系の制御誤差や応答遅れ及び
界磁変化の遅れさらには外乱によって発生し、トルク制
御の精度を低下させる。
【0014】本発明の目的は、直流機の応答性と精度を
高くしたトルク制御装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、電流制御系を持つ電力変換器から直流機
に制御した電流を供給し、トルク制御指令から直流機の
電流値を演算で求め、該電流値を前記電流制御系の電流
制御指令にして直流機の吸収は駆動トルクを制御するト
ルク制御装置において、直流機の入出力トルクを演算又
はトルク測定器で求めるトルク検出手段と、前記トルク
制御指令と前記トルク検出手段からのトルク指令値との
偏差の比例積分演算によって前記電流制御指令を補正す
るトルク補正サーボアンプ回路と、を備えたことを特徴
とする。
【0016】また、本発明は、前記電力変換器はサイリ
スタの逆並列接続の主回路構成によって直流機への駆動
電流と吸収電流が制御されるトルク制御装置において、
前記トルク補正サーボアンプ回路は該電力変換器の電流
しゃ断期間中には積分動作を停止するスイッチを備えた
ことを特徴とする。
【0017】
【作用】トルク制御指令から演算によって求める電流制
御指令に含まれる誤差をトルク補正サーボアンプ回路で
補正し、トルク制御の精度を高める。トルク補正に必要
なトルク検出は電流制御指令を求めるための電動機電圧
等を使って演算で求めるか又は軸トルク測定器や揺動ト
ルク測定器のトルク検出による。
【0018】また、電力変換器がサイリスタの逆並列接
続で構成され、その吸収電流と駆動電流を切換えるトル
ク制御では、電流切換時の電流しゃ断期間にトルク補正
サーボアンプ回路のトルク補正出力をその積分動作停止
で小さくしておき、切換後のトルクのオーバシュートを
抑える。
【0019】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。同図が図2と異なる部分は、トルク補正サーボアン
プ回路10を設け、またトルク演算回路3に代えてトル
ク演算機能とトルク制御指令−電流制御指令の変換機能
を持つトルク・電流演算回路3Aを設けた点にある。
【0020】トルク補正サーボアンプ回路10は、トル
ク制御指令Tcとトルク・電流演算回路3Aからのトル
ク演算値Tdとの偏差を比例積分(PI)演算するサー
ボアンプ11と、このサーボアンプ11の出力極性を合
わせる極性整合アンプ12と、このアンプ12の出力を
制限するリミッタ13と、トルク・電流演算回路3Aか
らの電流演算値Ic0をリミッタ13の出力Ic1で補正
する加算器14とを備える。
【0021】サーボアンプ11の積分演算素子になるコ
ンデンサCには積分電圧をリセットするスイッチ(アナ
ログスイッチ等)SWが設けられ、位相制御ゲート回路
9から得る電力変換器2の電流しゃ断期間中信号で該ス
イッチSWがオン制御され、該期間にはサーボアンプ1
1の積分動作が停止される。
【0022】本実施例において、トルク制御指令Tcに
対してトルク・電流演算回路3Aで求めたトルク演算値
Tdに誤差があるとき、換言すればトルク・電流演算回
路3Aで求めた電流演算値Ic0に誤差がある場合、こ
の誤差分はサーボアンプ11によって補正分として求め
られ、極性整合アンプ12及びリミッタ13を介して加
算機14により電流演算値Ic0が補正され、補正され
た電流演算値が電流制御系の電流指令Icになる。
【0023】ここで、トルク補正分になるリミッタ13
の出力Ic1のレベルは、トルク誤差分の補正で済むこ
とから、例えば直流電動機1の定格電流の±5%程度の
ものになるようリミッタ回路13による制限を行う。
【0024】また、サーボアンプ11の積分時間は僅か
の補正量を得られれば良いことから極めて短い時定数の
ものにされる。
【0025】従って、トルク制御指令Tcを電流制御指
令Ic0に変換して電流制御系による高速応答のトルク
制御と共に、トルク制御指令Tcに対して直流電動機1
の入出力トルクの演算値Tdに誤差があるときにトルク
補正サーボアンプ回路10による電流制御指令Ic0
補正によってトルク制御誤差が少なくなり、トルク制御
の精度を高めることができる。
【0026】トルク制御応答は例えば90%ステップ応
答時間で電流制御の90%ステップ応答時間と殆ど同じ
にすることができる。また、トルク制御精度は準定常状
態(一定速度運転及び一定加減速運転)に電流制御系の
制御誤差等をトルク補正で補償し、トルク制御指令Tc
に一致させるトルク制御を得て高い精度を得ることがで
きる。
【0027】次に、ステップSWによる積分動作停止制
御は、電動機1に対して電力変換器2の吸収電流と駆動
電流への切換時の制御系を安定化させる。これを以下に
詳細に説明する。
【0028】逆並列サイリスタ接続の電力変換器2は吸
収電流と駆動電流の切換時に20ms〜50msの切換
時間が生じ、切換中には主回路電流が零になる。この結
果、トルク補正サーボアンプ回路10の補正出力は場合
によってはリミッタ13のリミッタ値に飽和してしま
い、主回路電流切換値後にリミッタレベルに等しい主回
路電流のオーバシュートを発生させる。
【0029】このような現象は一時的に通過するのであ
れば特に問題とならないが、タイナモメータなどへの応
用においては、特に電動機1のトルク制御に慣性分も含
める電気慣性制御を行うダイナモメータにおいては、軽
負荷定速運転モード(機械系の損失トルクに近い負荷で
の運転)で主回路電流方向を頻繁に切り換えることがあ
り、この切換時のトルクのオーバシュートが大きいと電
気慣性制御を不安定にする。
【0030】この点、電力変換器2をサイリスタの十字
結線方式とするものは問題ないが、この方式では主回路
構成が大型高価になる。
【0031】そこで、本実施例では、位相制御ゲート回
路9が主回路電流しゃ断期間中にスイッチSWをオンさ
せて積分動作を停止させる。これにより、主回路電流し
ゃ断期間中のトルク制御指令Tcとトルク演算値Tdの
偏差の積分値を零にし、主回路電流切換後のオーバーシ
ュートを最小にし、制御系の安定性を向上する。
【0032】特に、電気慣性制御を行うシステムにおい
て低加速度運転時の安定性を向上し、サイリスタの十字
結線方式と同等の安定性を得ることができる。
【0033】また、直流電動機1を停止からスタートす
るときのオーバーシュート発生を防止することもでき
る。
【0034】なお、実施例において、電動機1のトルク
検出を軸トルクメータや揺動トルク測定器等を使用する
場合にはトルク・電流演算回路3Aには電動機が持つ慣
性分による加速トルク分の補正をすることで同等の作用
効果を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、トルク
制御指令から直流機の電流値を演算で求め、これを電流
制御系の電流制御指令とすることでトルク制御の応答性
を高めるにおいて、トルク制御指令とトルク検出値から
電流制御指令を補正するトルク補正制御手段を設けたた
め、電流制御系の誤差等によるトルク制御誤差を該トル
ク補正制御手段によって補正し、トルク制御指令に一致
する高い精度のトルク制御を得ることができ、トランジ
エントダイナモメータ等のようにトルク制御の応答性と
精度の両方に高いものが要求される直流機のトルク制御
を実現できる。
【0036】また、本発明は、トルク補正サーボアンプ
回路は電力変換器の電流しゃ断期間中には積分動作を停
止させるようにしたため、電気慣性制御など低加速度運
転で吸収電流と駆動電流を頻繁に切り換えるトルク制御
に安定性を向上させることができる。また、電力変換器
には小型,低廉になるサイリスタの逆並列接続構成のも
のを使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】従来のトルク制御装置構成図。
【符号の説明】
1…直流電動機 2…交流−直流電力変換器 3A…トルク・電流演算回路 8…電流制御サーボアンプ 10…トルク補正サーボアンプ 11…サーボアンプ 12…極性整合アンプ 13…リミッタ 14…加算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流制御系を持つ電力変換器から直流機
    に制御した電流を供給し、トルク制御指令から直流機の
    電流値を演算で求め、該電流値を前記電流制御系の電流
    制御指令にして直流機の吸収は駆動トルクを制御するト
    ルク制御装置において、 直流機の入出力トルクを演算又はトルク測定器で求める
    トルク検出手段と、 前記トルク制御指令と前記トルク検出手段からのトルク
    指令値との偏差の比例積分演算によって前記電流制御指
    令を補正するトルク補正サーボアンプ回路と、を備えた
    ことを特徴とする直流機のトルク制御装置。
  2. 【請求項2】 前記電力変換器はサイリスタの逆並列接
    続の主回路構成によって直流機への駆動電流と吸収電流
    が制御されるトルク制御装置において、前記トルク補正
    サーボアンプ回路は該電力変換器の電流しゃ断期間中に
    は積分動作を停止するスイッチを備えたことを特徴とす
    る直流機のトルク制御装置。
JP6552292A 1992-03-24 1992-03-24 直流機のトルク制御装置 Pending JPH0630593A (ja)

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JP (1) JPH0630593A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6214605B1 (en) 1997-12-25 2001-04-10 Nikken Chemicals Co., Ltd. Microorganism and a process for producing polyols by using the same
WO2012167012A2 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Dynamic Food Ingredients Corporation Methods for the electrolytic production of erythritol

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6214605B1 (en) 1997-12-25 2001-04-10 Nikken Chemicals Co., Ltd. Microorganism and a process for producing polyols by using the same
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