JPH06335279A - 同期電動機の電流制御方法 - Google Patents
同期電動機の電流制御方法Info
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- JPH06335279A JPH06335279A JP5138980A JP13898093A JPH06335279A JP H06335279 A JPH06335279 A JP H06335279A JP 5138980 A JP5138980 A JP 5138980A JP 13898093 A JP13898093 A JP 13898093A JP H06335279 A JPH06335279 A JP H06335279A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements 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
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振を抑えると共に、電流ループ、速度ルー
プの帯域不足を解消する。 【構成】 駆動電流の大きさに対し発振が生じない最大
電流ループゲインの関係を近似した関数を求める。該関
数より電流指令Ｉc の大きさに応じてゲイン補正値ｋ
(I) を求め、通常の電流ループ処理（項１，２）で求め
られたＰＷＭ指令に該ゲイン補正値ｋ(I) を乗じて補正
されたＰＷＭ指令としてＰＷＭ処理を行いＰＷＭ信号を
求め電動機を駆動する。
プの帯域不足を解消する。 【構成】 駆動電流の大きさに対し発振が生じない最大
電流ループゲインの関係を近似した関数を求める。該関
数より電流指令Ｉc の大きさに応じてゲイン補正値ｋ
(I) を求め、通常の電流ループ処理（項１，２）で求め
られたＰＷＭ指令に該ゲイン補正値ｋ(I) を乗じて補正
されたＰＷＭ指令としてＰＷＭ処理を行いＰＷＭ信号を
求め電動機を駆動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同期電動機の電流制御
方法に関し、特に、ソフトウエア制御（ディジタル制
御）によってＰＷＭ制御を行う同期電動機の電流制御方
法に関する。
方法に関し、特に、ソフトウエア制御（ディジタル制
御）によってＰＷＭ制御を行う同期電動機の電流制御方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来から実行されている同期電
動機の電流ループのブロック図である。図中、１は電流
ループ処理のＩＰ制御における積分器の項で、Ｋ1 は積
分ゲインである。２は電流ループ処理の比例ゲインＫ2
の項で、３は該電流ループで求められるＰＷＭ指令によ
ってＰＷＭ信号を作る項で伝達関数を「１」としてい
る。また、３はモータのコイルの伝達関数を表す項で、
Ｒはコイルの抵抗、Ｌはインダクタンスである。なお、
ｓはラプラス演算子である。図１においては、Ｒ相分の
電流ループのブロック図のみを現しており、他のＳ相、
Ｔ相等も同一の電流ループのブロック図である。
動機の電流ループのブロック図である。図中、１は電流
ループ処理のＩＰ制御における積分器の項で、Ｋ1 は積
分ゲインである。２は電流ループ処理の比例ゲインＫ2
の項で、３は該電流ループで求められるＰＷＭ指令によ
ってＰＷＭ信号を作る項で伝達関数を「１」としてい
る。また、３はモータのコイルの伝達関数を表す項で、
Ｒはコイルの抵抗、Ｌはインダクタンスである。なお、
ｓはラプラス演算子である。図１においては、Ｒ相分の
電流ループのブロック図のみを現しており、他のＳ相、
Ｔ相等も同一の電流ループのブロック図である。
【０００３】速度ループから出力された電流指令（トル
ク指令）Ｉc 値及びロータ位置に基づいて得られるＲ相
に対する電流指令ＩrcとＲ相の帰還電流Ｉrfから電流偏
差を求め該電流偏差を積分し、積分ゲインＫ1 を乗じた
値（項１の処理）に、Ｒ相の帰還電流Ｉrfに比例ゲイン
Ｋ2 を乗じた値（項２の処理）を減じてＲ相のＰＷＭ指
令を求め、このＰＷＭ指令により、ＰＷＭ信号を作成し
（項３の処理）、該ＰＷＭ信号によってインバータを駆
動してＲ相の電流を制御する。なお、他のＳ相、Ｔ相の
処理も同様である。
ク指令）Ｉc 値及びロータ位置に基づいて得られるＲ相
に対する電流指令ＩrcとＲ相の帰還電流Ｉrfから電流偏
差を求め該電流偏差を積分し、積分ゲインＫ1 を乗じた
値（項１の処理）に、Ｒ相の帰還電流Ｉrfに比例ゲイン
Ｋ2 を乗じた値（項２の処理）を減じてＲ相のＰＷＭ指
令を求め、このＰＷＭ指令により、ＰＷＭ信号を作成し
（項３の処理）、該ＰＷＭ信号によってインバータを駆
動してＲ相の電流を制御する。なお、他のＳ相、Ｔ相の
処理も同様である。
【０００４】電流ループの積分ゲインＫ1 、比例ゲイン
Ｋ2 の値は、モータの諸定数すなわち巻線抵抗、インダ
クタンス等の値から最適値が算出されるが、実際にはモ
ータの構造、特にその磁気回路の構造によって大きく影
響を受けるので、最適値として算出された値を基準にし
て、実際の機械により評価試験によって適宜修正を行っ
て決めている。
Ｋ2 の値は、モータの諸定数すなわち巻線抵抗、インダ
クタンス等の値から最適値が算出されるが、実際にはモ
ータの構造、特にその磁気回路の構造によって大きく影
響を受けるので、最適値として算出された値を基準にし
て、実際の機械により評価試験によって適宜修正を行っ
て決めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記電流ループの積分
ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 の値の修正に際しては、積
分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 の値を電流ループが安定
に保たれる範囲内で最大に上げておくことが、この電流
ループの特性を最大限に引き出す意味で望ましい。その
ためには、電流ループの安定性を最大電流時を基準に評
価する必要がある。それは、一般に大電流通電時には電
機子反作用の発生によりステータの歯部で磁気飽和が生
じインダクタンスが低下して、ハイゲイン状態（ゲイン
が高すぎる状態）となり発振するからである。
ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 の値の修正に際しては、積
分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 の値を電流ループが安定
に保たれる範囲内で最大に上げておくことが、この電流
ループの特性を最大限に引き出す意味で望ましい。その
ためには、電流ループの安定性を最大電流時を基準に評
価する必要がある。それは、一般に大電流通電時には電
機子反作用の発生によりステータの歯部で磁気飽和が生
じインダクタンスが低下して、ハイゲイン状態（ゲイン
が高すぎる状態）となり発振するからである。
【０００６】しかし、最大電流通電時に発振を避けるた
めに低めのゲイン設定を行うと、電流ループ自体が帯域
不足となり、速度ループゲインも上げられないという不
具合が生じる。その結果、速度ループが帯域不足とな
り、低速回転時の送りむら、停止時の振動等が大きくな
る等、良好なサーボ特性を発揮することができなくな
る。このような傾向は、磁束密度の高いモータほど顕著
となる。そこで、本発明の目的は、上記従来例の不具合
を解消し、発振を抑えると共に、帯域不足を解消するこ
とができる同期電動機の電流制御方法を提供することに
ある。
めに低めのゲイン設定を行うと、電流ループ自体が帯域
不足となり、速度ループゲインも上げられないという不
具合が生じる。その結果、速度ループが帯域不足とな
り、低速回転時の送りむら、停止時の振動等が大きくな
る等、良好なサーボ特性を発揮することができなくな
る。このような傾向は、磁束密度の高いモータほど顕著
となる。そこで、本発明の目的は、上記従来例の不具合
を解消し、発振を抑えると共に、帯域不足を解消するこ
とができる同期電動機の電流制御方法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動電流の大
きさに対する発振が生じない電流ループ最大ゲインの関
係を近似した関数により、電流指令値もしくは実電流値
に対する電流ループゲイン若しくは電流ループゲインの
補正値を求め、該電流ループゲイン、若しくは基準電流
ループゲインに上記補正値を乗じた値をゲインとし、こ
れらゲインによって電流ループ処理を行いＰＷＭ指令を
求める。特に、速度ループ処理周期毎に求められる電流
指令値もしくは実電流値により、次の速度ループ処理周
期間における電流ループ処理の電流ループゲイン若しく
は電流ループゲインの補正値を決定する。
きさに対する発振が生じない電流ループ最大ゲインの関
係を近似した関数により、電流指令値もしくは実電流値
に対する電流ループゲイン若しくは電流ループゲインの
補正値を求め、該電流ループゲイン、若しくは基準電流
ループゲインに上記補正値を乗じた値をゲインとし、こ
れらゲインによって電流ループ処理を行いＰＷＭ指令を
求める。特に、速度ループ処理周期毎に求められる電流
指令値もしくは実電流値により、次の速度ループ処理周
期間における電流ループ処理の電流ループゲイン若しく
は電流ループゲインの補正値を決定する。
【０００８】また、電流ループの積分ゲイン、比例ゲイ
ンの補正値を求め、電流ループでの処理では、比例ゲイ
ンを設定されている基準ゲインに上記比例ゲインの補正
値を乗じた値とし、積分処理では、基準積分ゲインに上
記積分ゲインの補正値を乗じて値を積分ゲインとし、該
積分ゲインを電流偏差に乗じて得られる値を積算して積
分値として求めることにより電流ループ処理を行い、電
流指令の変化によるゲインの変化が積分値全体に影響せ
ず、その周期の電流偏差のみに影響するようにする。
ンの補正値を求め、電流ループでの処理では、比例ゲイ
ンを設定されている基準ゲインに上記比例ゲインの補正
値を乗じた値とし、積分処理では、基準積分ゲインに上
記積分ゲインの補正値を乗じて値を積分ゲインとし、該
積分ゲインを電流偏差に乗じて得られる値を積算して積
分値として求めることにより電流ループ処理を行い、電
流指令の変化によるゲインの変化が積分値全体に影響せ
ず、その周期の電流偏差のみに影響するようにする。
【０００９】
【作用】駆動電流の大きさに対し、発振が生じない最大
のゲインを近似した関数によって、電流指令値もしくは
実電流に応じた電流ループのゲインが設定されて電流ル
ープ処理が実行されるので、発振は生ぜず、かつゲイン
がその時の電流指令値に対して最大の値を用いるので、
帯域不足は生じない。
のゲインを近似した関数によって、電流指令値もしくは
実電流に応じた電流ループのゲインが設定されて電流ル
ープ処理が実行されるので、発振は生ぜず、かつゲイン
がその時の電流指令値に対して最大の値を用いるので、
帯域不足は生じない。
【００１０】
【実施例】ステータにおける磁気飽和の様子を駆動電流
に対する最大トルク及び駆動電流に対するインダクタン
スの関係を各曲線で表してみると、その概略傾向は一般
的に図４、図５に示すようになる。図５に示す電流値に
対するインダクタンスが正確に求まれば、所定の計算式
によって電流ループの積分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2
の最大値が得られる筈であるが、実際には、電流ループ
の安定性はステップ入力に対する応答性を実測して評価
し、これらのゲインの値を決定する方法が一般的に多く
採用されている。
に対する最大トルク及び駆動電流に対するインダクタン
スの関係を各曲線で表してみると、その概略傾向は一般
的に図４、図５に示すようになる。図５に示す電流値に
対するインダクタンスが正確に求まれば、所定の計算式
によって電流ループの積分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2
の最大値が得られる筈であるが、実際には、電流ループ
の安定性はステップ入力に対する応答性を実測して評価
し、これらのゲインの値を決定する方法が一般的に多く
採用されている。
【００１１】各電流値においてこのような測定を繰り返
し、各電流値に対して発振が生じない最大ゲインの曲線
を求めると、その概略傾向は図６に示すようになる。そ
こで、電流値に対してこの曲線で示されるゲインになる
ように関数を定め、この関数によって電流値に対して発
振が生じない最大ゲインが得られ、発振が生ぜず、かつ
帯域不足も生じない電流ループの各ゲインを得ることが
できる。
し、各電流値に対して発振が生じない最大ゲインの曲線
を求めると、その概略傾向は図６に示すようになる。そ
こで、電流値に対してこの曲線で示されるゲインになる
ように関数を定め、この関数によって電流値に対して発
振が生じない最大ゲインが得られ、発振が生ぜず、かつ
帯域不足も生じない電流ループの各ゲインを得ることが
できる。
【００１２】しかし、現実問題としては、関数の設定方
法が簡単なことが要求されるので、上記曲線に近似した
簡単な関数を設定することが望ましい。そこで、この関
数の一例として、本実施例では、電流に対する最大ゲイ
ン曲線を図７に示すような簡易折れ線（図７に示す折れ
線自体は、後述するように、ゲインを切換えるための補
正値としての関数値ｋ（Ｉ）の値）によって近似した。
そして、本発明の第１の実施例は図２のブロック図に示
すように、通常の電流ループ処理で求められるＰＷＭ指
令にゲイン補正用関数値ｋ（Ｉ）を乗じて、発振が生じ
ない最大ゲインを得るようにした。また、図３は本発明
の第２の実施例で、電流ループの積分ゲインＫ1 、比例
ゲインＫ2 にそれぞれゲイン補正用の関数値ｋ1(I)、ｋ
2(I)を乗じて振動が発生しない最大ゲインを得るように
した。
法が簡単なことが要求されるので、上記曲線に近似した
簡単な関数を設定することが望ましい。そこで、この関
数の一例として、本実施例では、電流に対する最大ゲイ
ン曲線を図７に示すような簡易折れ線（図７に示す折れ
線自体は、後述するように、ゲインを切換えるための補
正値としての関数値ｋ（Ｉ）の値）によって近似した。
そして、本発明の第１の実施例は図２のブロック図に示
すように、通常の電流ループ処理で求められるＰＷＭ指
令にゲイン補正用関数値ｋ（Ｉ）を乗じて、発振が生じ
ない最大ゲインを得るようにした。また、図３は本発明
の第２の実施例で、電流ループの積分ゲインＫ1 、比例
ゲインＫ2 にそれぞれゲイン補正用の関数値ｋ1(I)、ｋ
2(I)を乗じて振動が発生しない最大ゲインを得るように
した。
【００１３】すなわち、第１の実施例における図２にお
いて、図１と比較して相違する点は、ゲイン補正用の関
数ｋ(I) の伝達関数５が加わった点だけである。そし
て、通常の電流ループ処理から出力されるＰＷＭ指令に
対して、電流値の関数であるゲイン補正用の関数ｋ(I)
の値が乗じられて得られる補正されたＰＷＭ信号を得る
ようにしたものである。
いて、図１と比較して相違する点は、ゲイン補正用の関
数ｋ(I) の伝達関数５が加わった点だけである。そし
て、通常の電流ループ処理から出力されるＰＷＭ指令に
対して、電流値の関数であるゲイン補正用の関数ｋ(I)
の値が乗じられて得られる補正されたＰＷＭ信号を得る
ようにしたものである。
【００１４】一方、図３に示す第２の実施例では、図１
と比較して、項１、２に対応する項１´、２´が相違
し、積分ゲインがＫ1 ・ｋ1(I)に、比例ゲインがＫ2 ・
ｋ2(I)に変更されている点において相違する。なお、項
１´による積分処理は、電流指令と帰還電流との電流偏
差εにゲインＫ1 ・ｋ1(I)を乗じた値を積算することに
よって積分処理を行うようにし、指令電流Ｉc の変化に
よるゲイン補正用の関数ｋ(I) の変化の影響が、積分値
すべてに影響せず、サーボＣＰＵで処理する当該周期の
電流偏差のみに影響するようにした。このようにするこ
とによって、図２に示す第１の実施例では、ゲイン補正
用の関数ｋ(I) の値の変化が積分器の積分値にも影響す
ることに対し、図３に示す第２の実施例では、その周期
の電流偏差に対応する分の影響しかしなる。その結果、
図２の第１実施例では図３に示す第２の実施例と比較し
て電流指令の変化に対し、ＰＷＭ指令の変化が大きくな
るという差異がある。
と比較して、項１、２に対応する項１´、２´が相違
し、積分ゲインがＫ1 ・ｋ1(I)に、比例ゲインがＫ2 ・
ｋ2(I)に変更されている点において相違する。なお、項
１´による積分処理は、電流指令と帰還電流との電流偏
差εにゲインＫ1 ・ｋ1(I)を乗じた値を積算することに
よって積分処理を行うようにし、指令電流Ｉc の変化に
よるゲイン補正用の関数ｋ(I) の変化の影響が、積分値
すべてに影響せず、サーボＣＰＵで処理する当該周期の
電流偏差のみに影響するようにした。このようにするこ
とによって、図２に示す第１の実施例では、ゲイン補正
用の関数ｋ(I) の値の変化が積分器の積分値にも影響す
ることに対し、図３に示す第２の実施例では、その周期
の電流偏差に対応する分の影響しかしなる。その結果、
図２の第１実施例では図３に示す第２の実施例と比較し
て電流指令の変化に対し、ＰＷＭ指令の変化が大きくな
るという差異がある。
【００１５】そして、本実施例では、上記ゲイン補正用
の関数ｋ(I) 、ｋ1(I)、ｋ2(I)は、ｋ(I) ＝ｋ1(I)＝ｋ
2(I)とし、図７に示すように、電流指令Ｉc に対して次
の関係になるようにしている。
の関数ｋ(I) 、ｋ1(I)、ｋ2(I)は、ｋ(I) ＝ｋ1(I)＝ｋ
2(I)とし、図７に示すように、電流指令Ｉc に対して次
の関係になるようにしている。
【００１６】電流指令Ｉc が０≦Ｉc ＜Ｉ1 のとき、 ｋ(I) ＝１ 電流指令Ｉc がＩ1 ≦Ｉc ＜Ｉ2 のとき、 ｋ(I) ＝｛（α−１）（Ｉ−Ｉ1 ）／（Ｉ2 −Ｉ1 ）｝＋１ …（１） 電流指令Ｉc がＩ2 ≦Ｉc ＜Ｉmax のとき、 ｋ(I) ＝α なお、αは、０＜α＜１であり、Ｉ1 ＜Ｉ2 である。
【００１７】このように、ゲイン補正用の関数ｋ(I) 、
ｋ1(I)、ｋ2(I)を設定することによって、電流ループの
積分ゲイン、比例ゲインは、小電流時を基準にして設定
されたＫ1 、Ｋ2 を基準として、図７のゲイン補正用の
関数をＫ1 倍、Ｋ2 倍したものとなる。すなわち、指令
電流Ｉc が０≦Ｉc ＜Ｉ1 のときには、積分ゲイン、比
例ゲインはそれぞれＫ1 、Ｋ2 となり、指令電流Ｉc が
Ｉ2 ≦Ｉc ＜Ｉmax では、積分ゲインはＫ1 ・α、比例
ゲインはＫ2 ・αとなる。また、Ｉ1 ≦Ｉc ＜Ｉ2 では
上記１式で指令電流値Ｉc の値で決まる値ｋ(I) に設定
値Ｋ1 ，Ｋ2 を乗じたものとなる。
ｋ1(I)、ｋ2(I)を設定することによって、電流ループの
積分ゲイン、比例ゲインは、小電流時を基準にして設定
されたＫ1 、Ｋ2 を基準として、図７のゲイン補正用の
関数をＫ1 倍、Ｋ2 倍したものとなる。すなわち、指令
電流Ｉc が０≦Ｉc ＜Ｉ1 のときには、積分ゲイン、比
例ゲインはそれぞれＫ1 、Ｋ2 となり、指令電流Ｉc が
Ｉ2 ≦Ｉc ＜Ｉmax では、積分ゲインはＫ1 ・α、比例
ゲインはＫ2 ・αとなる。また、Ｉ1 ≦Ｉc ＜Ｉ2 では
上記１式で指令電流値Ｉc の値で決まる値ｋ(I) に設定
値Ｋ1 ，Ｋ2 を乗じたものとなる。
【００１８】また、図６で示す最大ゲイン曲線を図７に
示すような折れ線で近似した場合には、このゲイン設定
のために必要となるパラメータ値は、基準となる小電流
時の積分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 、ゲイン切換の電
流値Ｉ1 、Ｉ2 、ゲインを減少させるパラメータ値αの
値だけですむ。
示すような折れ線で近似した場合には、このゲイン設定
のために必要となるパラメータ値は、基準となる小電流
時の積分ゲインＫ1 、比例ゲインＫ2 、ゲイン切換の電
流値Ｉ1 、Ｉ2 、ゲインを減少させるパラメータ値αの
値だけですむ。
【００１９】ゲイン切換の電流値にＩ1 、Ｉ2 は、電動
機を使用する機械に応じてその値を選択設定する。工作
機械の軸送りに使用されるサーボモータでは、一般に、
加工時、すなわち、低電流時に送りの滑らかさが要求さ
れる。一方、大電流時は早送り加減速時が主である。そ
のため、加工時に電流ループゲインの切換が生じると加
工精度に影響する場合も考えられるので、上記切換電流
値Ｉ1 、Ｉ2 はあまり低く設定しない方がよい。一例と
して、Ｉ1 は最大電流の５０％、Ｉ2 は最大電流の７５
％として場合の例を図８に示す。
機を使用する機械に応じてその値を選択設定する。工作
機械の軸送りに使用されるサーボモータでは、一般に、
加工時、すなわち、低電流時に送りの滑らかさが要求さ
れる。一方、大電流時は早送り加減速時が主である。そ
のため、加工時に電流ループゲインの切換が生じると加
工精度に影響する場合も考えられるので、上記切換電流
値Ｉ1 、Ｉ2 はあまり低く設定しない方がよい。一例と
して、Ｉ1 は最大電流の５０％、Ｉ2 は最大電流の７５
％として場合の例を図８に示す。
【００２０】次に、ディジタルサーボ回路（ソフトウエ
アサーボ回路）のプロセッサが、電流ループ処理周期毎
に実施する処理について述べる。
アサーボ回路）のプロセッサが、電流ループ処理周期毎
に実施する処理について述べる。
【００２１】図９は、図２のブロック図で示す第１の実
施例を実施する時のサーボＣＰＵ（ディジタルサーボ回
路のプロセッサ）が、電流ループ処理周期毎実施する処
理のフローチャートである。
施例を実施する時のサーボＣＰＵ（ディジタルサーボ回
路のプロセッサ）が、電流ループ処理周期毎実施する処
理のフローチャートである。
【００２２】まず、速度ループ処理によって求められた
電流指令（トルク指令）Ｉc を読み（ステップＳ１）、
該電流指令Ｉc の大きさよりゲイン補正値ｋの値を求め
る（ステップＳ２）。すなわち、前述したように、０≦
Ｉc ＜Ｉ1 のときは、ｋ＝１、Ｉ1 ≦Ｉc ＜Ｉ2 のとき
は、 ｋ＝｛（α−１）（Ｉ−Ｉ1 ）／（Ｉ2 −Ｉ1 ）｝＋１ Ｉ2 ≦Ｉc ＜Ｉmax ときは、ｋ＝αとする。
電流指令（トルク指令）Ｉc を読み（ステップＳ１）、
該電流指令Ｉc の大きさよりゲイン補正値ｋの値を求め
る（ステップＳ２）。すなわち、前述したように、０≦
Ｉc ＜Ｉ1 のときは、ｋ＝１、Ｉ1 ≦Ｉc ＜Ｉ2 のとき
は、 ｋ＝｛（α−１）（Ｉ−Ｉ1 ）／（Ｉ2 −Ｉ1 ）｝＋１ Ｉ2 ≦Ｉc ＜Ｉmax ときは、ｋ＝αとする。
【００２３】次に、各相の電流指令Ｉrc、Ｉsc、Ｉtcを
求めると共に、各相帰還電流Ｉrf、Ｉsf、Ｉtfを読み取
り（ステップＳ３、Ｓ４）、従来と同様に電流ループ処
理を行いＰＷＭ指令を求める（ステップＳ５）。そし
て、ステップＳ２で求めたゲイン補正値ｋを求められた
ＰＷＭ指令に乗じて補正ＰＷＭ指令を求め（ステップＳ
６）、該補正ＰＷＭ指令をＰＷＭ回路に出力して、当該
周期の処理を終了する。以下、各周期毎この処理を繰り
返すことになる。
求めると共に、各相帰還電流Ｉrf、Ｉsf、Ｉtfを読み取
り（ステップＳ３、Ｓ４）、従来と同様に電流ループ処
理を行いＰＷＭ指令を求める（ステップＳ５）。そし
て、ステップＳ２で求めたゲイン補正値ｋを求められた
ＰＷＭ指令に乗じて補正ＰＷＭ指令を求め（ステップＳ
６）、該補正ＰＷＭ指令をＰＷＭ回路に出力して、当該
周期の処理を終了する。以下、各周期毎この処理を繰り
返すことになる。
【００２４】図１０は図３に示す第２の実施例における
ディジタルサーボ回路のプロセッサが実施する電流ルー
プ毎の処理のフローチャートである。第１の実施例と同
様に、速度ループ処理によって求められた電流指令（ト
ルク指令）Ｉc を読み（ステップＴ１）、該電流指令Ｉ
c の大きさよりゲイン補正値ｋ1 、ｋ2 の値を求める
（ステップＴ２）。なお、ｋ1 ＝ｋ2 として同一関数を
使用してもよく、また、切換電流値Ｉ1 、Ｉ2 やゲイン
減少パラメータ値αの値を変えて、前述したように、こ
れらのゲイン補正値ｋ1 、ｋ2 の値を電流指令Ｉc の値
より求める。
ディジタルサーボ回路のプロセッサが実施する電流ルー
プ毎の処理のフローチャートである。第１の実施例と同
様に、速度ループ処理によって求められた電流指令（ト
ルク指令）Ｉc を読み（ステップＴ１）、該電流指令Ｉ
c の大きさよりゲイン補正値ｋ1 、ｋ2 の値を求める
（ステップＴ２）。なお、ｋ1 ＝ｋ2 として同一関数を
使用してもよく、また、切換電流値Ｉ1 、Ｉ2 やゲイン
減少パラメータ値αの値を変えて、前述したように、こ
れらのゲイン補正値ｋ1 、ｋ2 の値を電流指令Ｉc の値
より求める。
【００２５】次に、各相の電流指令Ｉrc、Ｉsc、Ｉtcを
求めると共に、各相帰還電流Ｉrf、Ｉsf、Ｉtfを読み取
り（ステップＴ３、Ｔ４）、電流ループ処理を行いＰＷ
Ｍ指令を求める。すなわち、各相電流指令値Ｉrc、Ｉs
c、Ｉtcからそれぞれ帰還電流値Ｉrc、Ｉsc、Ｉtcを減
じて各相の電流偏差εr 、εs 、εt を求め、（ステッ
プＴ５）、積分器を構成する各相毎のレジスタＡr 、Ａ
s 、Ａt に、設定された積分ゲインＫ１にステップＴ２
で求めたゲイン補正値ｋ1 を乗じ、さらに各相毎に上記
電流偏差εr 、εs 、εt をそれぞれ乗じた値を加算し
て積分値を求める（ステップＴ６）。そして、設定され
た比例ゲインＫ2 にステップＴ２で求めたゲイン補正値
ｋ2 を乗じ、さらに、それぞれ各相帰還電流Ｉrf、Ｉs
f、Ｉtfを乗じた値を各相の積分値（Ａr 、Ａs 、Ａt
）から、それぞれ減じてＰＷＭ指令を求め（ステップ
Ｔ７）、このＰＷＭ指令を出力して当該周期の処理を終
了する。以下この処理を順次繰り返す。上記実施例で
は、ゲイン決定するにあたり、電流指令値Ｉc を用いた
が、この電流指令値の代りに、モータに流れる実電流値
を用いてもよい。
求めると共に、各相帰還電流Ｉrf、Ｉsf、Ｉtfを読み取
り（ステップＴ３、Ｔ４）、電流ループ処理を行いＰＷ
Ｍ指令を求める。すなわち、各相電流指令値Ｉrc、Ｉs
c、Ｉtcからそれぞれ帰還電流値Ｉrc、Ｉsc、Ｉtcを減
じて各相の電流偏差εr 、εs 、εt を求め、（ステッ
プＴ５）、積分器を構成する各相毎のレジスタＡr 、Ａ
s 、Ａt に、設定された積分ゲインＫ１にステップＴ２
で求めたゲイン補正値ｋ1 を乗じ、さらに各相毎に上記
電流偏差εr 、εs 、εt をそれぞれ乗じた値を加算し
て積分値を求める（ステップＴ６）。そして、設定され
た比例ゲインＫ2 にステップＴ２で求めたゲイン補正値
ｋ2 を乗じ、さらに、それぞれ各相帰還電流Ｉrf、Ｉs
f、Ｉtfを乗じた値を各相の積分値（Ａr 、Ａs 、Ａt
）から、それぞれ減じてＰＷＭ指令を求め（ステップ
Ｔ７）、このＰＷＭ指令を出力して当該周期の処理を終
了する。以下この処理を順次繰り返す。上記実施例で
は、ゲイン決定するにあたり、電流指令値Ｉc を用いた
が、この電流指令値の代りに、モータに流れる実電流値
を用いてもよい。
【００２６】図１１及び図１２は本発明の方法と従来の
方法による工作機械における送り軸の送りむらを比較し
た実験結果の例である。図１１は従来の方法によるもの
で、積分ゲインＫ１を、モータの巻線抵抗、巻線インダ
クタンス等の緒定数から理論的に算出された計算値に
０．９を乗じた値とし、比例ゲインも同様に計算値に
０．６を乗じた値として、モータを１０ｒｐｍの低速で
駆動した時の送りむらを示すもので、横軸は時間、縦軸
は速度を表すもので、送りむらがなければ、直線で表さ
れるものが、送りむらがあるために波打った速度となっ
ている。そして、この送りむらは、（３／１００００）
ｒｅｖ以上の変化がある。
方法による工作機械における送り軸の送りむらを比較し
た実験結果の例である。図１１は従来の方法によるもの
で、積分ゲインＫ１を、モータの巻線抵抗、巻線インダ
クタンス等の緒定数から理論的に算出された計算値に
０．９を乗じた値とし、比例ゲインも同様に計算値に
０．６を乗じた値として、モータを１０ｒｐｍの低速で
駆動した時の送りむらを示すもので、横軸は時間、縦軸
は速度を表すもので、送りむらがなければ、直線で表さ
れるものが、送りむらがあるために波打った速度となっ
ている。そして、この送りむらは、（３／１００００）
ｒｅｖ以上の変化がある。
【００２７】図１２は本発明の第２の実施例を実施し、
積分ゲインＫ1 を計算値の１．３倍（ゲインを切換える
ので、低速時にはゲインを大きくできる）、比例ゲイン
Ｋ2を計算値の０．８倍として、モータを１０ｒｐｍの
低速で駆動した時の送りむらを求めたもので、この図１
２に示すように、送りむらは（１／１００００）ｒｅｖ
程度に抑えられていることが分かる。
積分ゲインＫ1 を計算値の１．３倍（ゲインを切換える
ので、低速時にはゲインを大きくできる）、比例ゲイン
Ｋ2を計算値の０．８倍として、モータを１０ｒｐｍの
低速で駆動した時の送りむらを求めたもので、この図１
２に示すように、送りむらは（１／１００００）ｒｅｖ
程度に抑えられていることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、駆動電流（電流指令）の大き
さに対し、発振が生じない最大の電流ループゲインの関
係を近似した関数によって、電流指令値もしくは実電流
値に応じて電流ループゲインを決定したから、最大電流
通電時の電流ループの安定性を保ちながら、低電流時に
はゲインを上げで速度ループ処理を実行するので、電流
ループ、速度ループの帯域を伸ばし、低速回転時の送り
むら、停止時の振動等を防止することができる。
さに対し、発振が生じない最大の電流ループゲインの関
係を近似した関数によって、電流指令値もしくは実電流
値に応じて電流ループゲインを決定したから、最大電流
通電時の電流ループの安定性を保ちながら、低電流時に
はゲインを上げで速度ループ処理を実行するので、電流
ループ、速度ループの帯域を伸ばし、低速回転時の送り
むら、停止時の振動等を防止することができる。
【図１】従来の電流ループのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例による電流ループのブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】本発明の第２の実施例による電流ループのブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】電動機の駆動電流に対する最大トルクを表す図
である。
である。
【図５】電動機の駆動電流に対する巻線インダクタンス
を表す図である。
を表す図である。
【図６】駆動電流に対する発振が生じない電流ループの
最大ゲインを表す図である。
最大ゲインを表す図である。
【図７】図６の曲線を近似した電流に対する電流ループ
のゲインの関数の例を示す図である。
のゲインの関数の例を示す図である。
【図８】電流に対する最大電流ループゲインの近似関数
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図９】ディジタルサーボ回路（ソフトウエアサーボ回
路）のプロセッサが第１の実施例を実施するときの電流
ループ処理周期における処理のフローチャートである。
路）のプロセッサが第１の実施例を実施するときの電流
ループ処理周期における処理のフローチャートである。
【図１０】ディジタルサーボ回路（ソフトウエアサーボ
回路）のプロセッサが第２の実施例を実施するときの電
流ループ処理周期における処理のフローチャートであ
る。
回路）のプロセッサが第２の実施例を実施するときの電
流ループ処理周期における処理のフローチャートであ
る。
【図１１】従来の電流ループ処理において電動機を低速
（１０ｒｐｍ）で回転させたときの送りむらを見た実験
結果の図である。
（１０ｒｐｍ）で回転させたときの送りむらを見た実験
結果の図である。
【図１２】本発明の第２の実施例において電動機を低速
（１０ｒｐｍ）で回転させたときの送りむらを見た実験
結果の図である。
（１０ｒｐｍ）で回転させたときの送りむらを見た実験
結果の図である。
１，１´ 電流ループの積分の項 ２，２´ 電流ループの比例の項 ３ ＰＷＭ回路の項 ４ モータの項 ５ ゲイン補正の項
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 敬 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 植松 秀俊 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 ＰＷＭ制御を行う同期電動機の電流制御
方法において、駆動電流の大きさに対する発振が生じな
い電流ループ最大ゲインの関係を近似した関数により、
電流指令値に対する電流ループゲインを求め、該電流ル
ープゲインによって電流ループ処理を行いＰＷＭ指令を
求めることを特徴とする同期電動機の電流制御方法。 - 【請求項２】 速度ループ処理周期毎に求められる電流
指令値により、次の速度ループ処理周期間における電流
ループ処理の電流ループゲインを決定する請求項１記載
の同期電動機の電流制御方法。 - 【請求項３】 ＰＷＭ制御を行う同期電動機の電流制御
方法において、駆動電流の大きさに対する発振が生じな
い電流ループ最大ゲインの関係を近似した関数により、
電流指令値に対する電流ループゲインの補正値を求め、
基準の電流ループゲインによって電流ループ処理を行い
ＰＷＭ指令を求め、該ＰＷＭ指令に上記補正値を乗じて
補正ＰＷＭ指令として出力することを特徴とする同期電
動機の電流制御方法。 - 【請求項４】 ＰＷＭ制御を行う同期電動機の電流制御
方法において、駆動電流の大きさに対する発振が生じな
い電流ループの最大ゲインの関係を近似した関数によ
り、電流指令値に対する電流ループの積分ゲイン、比例
ゲインの補正値を求め、電流ループでの処理では、比例
ゲインを設定されている基準ゲインに上記比例ゲインの
補正値を乗じた値とし、積分処理では、基準積分ゲイン
に上記積分ゲインの補正値を乗じて値を積分ゲインと
し、該積分ゲインを電流偏差に乗じて得られる値を積算
して積分値として求めることを特徴とする同期電動機の
電流制御方法。 - 【請求項５】 速度ループ処理周期毎に求められる電流
指令値により、次の速度ループ処理周期間における電流
ループ処理の電流ループゲインの補正値を決定する請求
項３若しくは請求項４記載の同期電動機の電流制御方
法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一つに記載の同
期電動機の電流制御方法において、電流指令値の代りに
実電流値を用いる同期電動機の電流制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138980A JPH06335279A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 同期電動機の電流制御方法 |
| PCT/JP1994/000751 WO1994027360A1 (en) | 1993-05-18 | 1994-05-09 | Method for controlling current for synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138980A JPH06335279A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 同期電動機の電流制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06335279A true JPH06335279A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=15234669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138980A Pending JPH06335279A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 同期電動機の電流制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06335279A (ja) |
| WO (1) | WO1994027360A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270579A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電流制御装置 |
| JP2000270589A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電流制御装置 |
| JP2001008491A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-12 | Koyo Seiko Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2011254700A (ja) * | 2011-09-22 | 2011-12-15 | Panasonic Corp | モータ制御装置を含む制御機器 |
| CN103281027A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-04 | 中南大学 | 变频空调压缩机启动及低频转矩补偿方法 |
| JP2017034844A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | ファナック株式会社 | ゲインの最適化を学習する機械学習装置及び機械学習装置を備えた電動機制御装置並びに機械学習方法 |
| JP2018085851A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | 日産自動車株式会社 | 可変磁束モータの電流制御方法、及び電流制御装置 |
| JP2019097264A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | ファナック株式会社 | 電流検出器を有するモータ駆動装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5683282A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Fuji Electric Co Ltd | Armature current controlling device |
| JPS63136992A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Toshiba Corp | 電動機の速度制御装置 |
| JP2514669B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1996-07-10 | ファナック株式会社 | サ―ボモ―タの制御方式 |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP5138980A patent/JPH06335279A/ja active Pending
-
1994
- 1994-05-09 WO PCT/JP1994/000751 patent/WO1994027360A1/ja unknown
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270579A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電流制御装置 |
| JP2000270589A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電流制御装置 |
| JP2001008491A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-12 | Koyo Seiko Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2011254700A (ja) * | 2011-09-22 | 2011-12-15 | Panasonic Corp | モータ制御装置を含む制御機器 |
| CN103281027A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-04 | 中南大学 | 变频空调压缩机启动及低频转矩补偿方法 |
| JP2017034844A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | ファナック株式会社 | ゲインの最適化を学習する機械学習装置及び機械学習装置を備えた電動機制御装置並びに機械学習方法 |
| US10416618B2 (en) | 2015-07-31 | 2019-09-17 | Fanuc Corporation | Machine learning apparatus for learning gain optimization, motor control apparatus equipped with machine learning apparatus, and machine learning method |
| JP2018085851A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | 日産自動車株式会社 | 可変磁束モータの電流制御方法、及び電流制御装置 |
| JP2019097264A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | ファナック株式会社 | 電流検出器を有するモータ駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1994027360A1 (en) | 1994-11-24 |
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