JPH07112356B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
- Publication number
- JPH07112356B2 JPH07112356B2 JP61103692A JP10369286A JPH07112356B2 JP H07112356 B2 JPH07112356 B2 JP H07112356B2 JP 61103692 A JP61103692 A JP 61103692A JP 10369286 A JP10369286 A JP 10369286A JP H07112356 B2 JPH07112356 B2 JP H07112356B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- loop control
- control
- circuit
- command
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インバータ駆動による電動機の制御装置に
関するものである。
関するものである。
第４図は従来の電動機の制御装置の一例を示すブロツク
構成図である。図において、１は三相交流商用電源、２
はダイオード等で構成された整流回路、３は直流電圧平
滑用のフイルター、４はトランジスタ等のスイツチング
素子で構成されたインバータ回路、５は負荷誘導電動
機、６はエンコーダ等の速度検出器、７は負荷誘導電動
機５の速度基準を与える速度指令回路、８は上記速度検
出器６と共に用いて負荷誘導電動機５の回転速度を検出
する速度検出回路、９は速度制御回路、10は電力指令回
路、11はPWM制御回路である。
構成図である。図において、１は三相交流商用電源、２
はダイオード等で構成された整流回路、３は直流電圧平
滑用のフイルター、４はトランジスタ等のスイツチング
素子で構成されたインバータ回路、５は負荷誘導電動
機、６はエンコーダ等の速度検出器、７は負荷誘導電動
機５の速度基準を与える速度指令回路、８は上記速度検
出器６と共に用いて負荷誘導電動機５の回転速度を検出
する速度検出回路、９は速度制御回路、10は電力指令回
路、11はPWM制御回路である。
次に動作について説明する。三相交流商用電源１を整流
回路２に供給してその出力をフイルター３により平滑し
て直流電圧を得る。この直流電圧をインバータ回路４に
より再び交流に変換し、負荷誘導電動機５を駆動する。
負荷誘導電動機５に取付けられた速度検出器６の出力よ
り速度検出回路８は負荷誘導電動機５の回転速度ωを算
出する。一方、速度指令回路７の出力ωrefと回転速度
ωとの偏差により、速度制御回路９は負荷誘導電動機５
への制御量を算出する。この制御量をもとに電力指令回
路10はPWM制御回路11へ電流指令を与える。この電力量
（例えば、電流指令、以下、電流指令を例に説明す
る。）とインバータ回路４の出力電流との偏差によりイ
ンバータ回路４のスイツチング素子をオン，オフさせる
信号をPWM制御回路11が作り出す。従来の負荷誘導電動
機の速度制御装置はこのように速度帰還による閉ループ
制御系を構成し、負荷誘導電動機５の速度制御を実行し
ていた。
回路２に供給してその出力をフイルター３により平滑し
て直流電圧を得る。この直流電圧をインバータ回路４に
より再び交流に変換し、負荷誘導電動機５を駆動する。
負荷誘導電動機５に取付けられた速度検出器６の出力よ
り速度検出回路８は負荷誘導電動機５の回転速度ωを算
出する。一方、速度指令回路７の出力ωrefと回転速度
ωとの偏差により、速度制御回路９は負荷誘導電動機５
への制御量を算出する。この制御量をもとに電力指令回
路10はPWM制御回路11へ電流指令を与える。この電力量
（例えば、電流指令、以下、電流指令を例に説明す
る。）とインバータ回路４の出力電流との偏差によりイ
ンバータ回路４のスイツチング素子をオン，オフさせる
信号をPWM制御回路11が作り出す。従来の負荷誘導電動
機の速度制御装置はこのように速度帰還による閉ループ
制御系を構成し、負荷誘導電動機５の速度制御を実行し
ていた。
電動機を広範囲に可変速制御する場合、その用途に応じ
て必要とする性能が異なる場合が多い。例えば、工作機
械主軸駆動用の誘導電動機においては、数百〜数千rpm
の中低速では、鉄、鋳鉄等の硬い金属を切削するため、
十分な速度制御性、速度応答性が不可欠である。これに
対し、数万rpmといった高速回転は主に被切削物の研磨
等の仕上げ加工やアルミニュウム、チタン等の軽金属の
加工に使用されるため、大きなトルクを必要とせず、少
々の速度リップルがあっても何ら問題とならない。従っ
て、高度な速度制御は不要である。
て必要とする性能が異なる場合が多い。例えば、工作機
械主軸駆動用の誘導電動機においては、数百〜数千rpm
の中低速では、鉄、鋳鉄等の硬い金属を切削するため、
十分な速度制御性、速度応答性が不可欠である。これに
対し、数万rpmといった高速回転は主に被切削物の研磨
等の仕上げ加工やアルミニュウム、チタン等の軽金属の
加工に使用されるため、大きなトルクを必要とせず、少
々の速度リップルがあっても何ら問題とならない。従っ
て、高度な速度制御は不要である。
しかるに、従来の電動機の制御装置は以上のように構成
されているので、負荷誘導電動機５の回転速度を速度検
出器６により検出し、これを速度検出回路８によって算
出しなければならず、速度検出器６、速度検出回路８の
電気的特性等の点から検出可能な速度に限界があった。
また、検出器の速度分解能力を低下させることにより検
出可能な速度を上げようとする場合、逆に速度分解能の
低下により中低速域においては速度制御能力が著しく低
下し、この結果速度リップルの増大、速度変動や負荷変
動に対する応答性の低下および誘導電動機を工作機械主
軸駆動用とした場合に切削能力の低下といった問題点が
あった。
されているので、負荷誘導電動機５の回転速度を速度検
出器６により検出し、これを速度検出回路８によって算
出しなければならず、速度検出器６、速度検出回路８の
電気的特性等の点から検出可能な速度に限界があった。
また、検出器の速度分解能力を低下させることにより検
出可能な速度を上げようとする場合、逆に速度分解能の
低下により中低速域においては速度制御能力が著しく低
下し、この結果速度リップルの増大、速度変動や負荷変
動に対する応答性の低下および誘導電動機を工作機械主
軸駆動用とした場合に切削能力の低下といった問題点が
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、中，低速域の速度分解能を確保し、十分な速
度制御性を得るとともに、高速運転を可能とする電動機
の制御装置を得ることを目的とする。
たもので、中，低速域の速度分解能を確保し、十分な速
度制御性を得るとともに、高速運転を可能とする電動機
の制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る電動機の制御装置は、電動機の回転速度
が中，低速時にあつては該回転速度を帰還させて指令回
転速度との偏差に基づき制御量を算出する速度制御回路
と、上記制御量が与えられる電力指令回路とにより閉ル
ープ制御回路を構成し、上記電動機の回転速度が高速時
にあつては閉ループ制御より開ループ制御に切換えると
共に、閉ループ制御時と同一の速度指令回路より与えら
れる任意の回転速度指令に応じた制御量を算出し上記電
力指令回路に与える開ループ制御回路とより構成したも
のである。
が中，低速時にあつては該回転速度を帰還させて指令回
転速度との偏差に基づき制御量を算出する速度制御回路
と、上記制御量が与えられる電力指令回路とにより閉ル
ープ制御回路を構成し、上記電動機の回転速度が高速時
にあつては閉ループ制御より開ループ制御に切換えると
共に、閉ループ制御時と同一の速度指令回路より与えら
れる任意の回転速度指令に応じた制御量を算出し上記電
力指令回路に与える開ループ制御回路とより構成したも
のである。
この発明における電動機の制御装置は電動機の回転速度
に応じて該回転速度を帰還させて指令回路速度との偏差
に基づき制御量を算出し、この制御量を電力指令回路に
与える閉ループ速度制御回路を動作させるか、あるいは
開ループ制御時には指令回転速度および指令電流といっ
た制御量を電力指令回路に与える開ループ制御回路を動
作させる。
に応じて該回転速度を帰還させて指令回路速度との偏差
に基づき制御量を算出し、この制御量を電力指令回路に
与える閉ループ速度制御回路を動作させるか、あるいは
開ループ制御時には指令回転速度および指令電流といっ
た制御量を電力指令回路に与える開ループ制御回路を動
作させる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロツク構成図、第２図
は開ループ制御回路の動作を示すフローチヤート、第３
図は横軸を速度とし、閉ループ制御および開ループ制御
における指令電流、すべり周波数およびフラツグの状態
を示す図である。第１図において第４図と同一構成部分
には同一符号を付してその説明を省略する。
図はこの発明の一実施例を示すブロツク構成図、第２図
は開ループ制御回路の動作を示すフローチヤート、第３
図は横軸を速度とし、閉ループ制御および開ループ制御
における指令電流、すべり周波数およびフラツグの状態
を示す図である。第１図において第４図と同一構成部分
には同一符号を付してその説明を省略する。
第１図において、12は開ループ制御回路にして、これは
切換スイツチ13を介して基準正弦波指令形成回路10に接
続されている。また、速度制御回路９も上記切換スイツ
チ13と連動する切換スイツチ14を介して電力指令回路10
に接続されている。そして、切換スイツチ13と切換スイ
ツチ14との間には一方が投入されると他方が開放するよ
うに相互に反対の動きをする関係にある。
切換スイツチ13を介して基準正弦波指令形成回路10に接
続されている。また、速度制御回路９も上記切換スイツ
チ13と連動する切換スイツチ14を介して電力指令回路10
に接続されている。そして、切換スイツチ13と切換スイ
ツチ14との間には一方が投入されると他方が開放するよ
うに相互に反対の動きをする関係にある。
次に、動作について説明する。
ソフトウエア処理する場合の開ループ制御回路12の動作
には閉ループ制御モード、開ループ制御モードおよび閉
ループ制御と開ループ制御の切換え過渡モードの３つの
運転モードがある。このうち、過渡モードは制御モード
切換時の指令変化を制限し、円滑な切換えを行うための
モードである。
には閉ループ制御モード、開ループ制御モードおよび閉
ループ制御と開ループ制御の切換え過渡モードの３つの
運転モードがある。このうち、過渡モードは制御モード
切換時の指令変化を制限し、円滑な切換えを行うための
モードである。
先ず、第２図に示されるフローチヤートの記号を説明す
る。
る。
TRFLG: 過渡モードを示すフラツグ（ON:過渡モード,OFF:非過渡
モード） OPEN FLG: 制御モードを示すフラツグ（ON:開ループ制御,OFF:閉ル
ープ制御） TOPEN: 閉ループ制御から開ループ制御への切換え時タイマ TCLOSE: 開ループ制御から閉ループ制御への切換え時タイマ ω+: 閉ループ制御から開ループ制御へ切換わる速度 ω-: 開ループ制御から閉ループ制御へ切換わる速度（但し、
ω＋＞ω−） I1 ＊： 開ループ制御時の電流指令 ωＳ ＊： 開ループ制御時のすべり周波数指令 第２図に示すフローチャートはサンプリングタイム毎に
組み返し実行するプログラムの一例であり、切替処理の
開始から終了までのフローチャートではない。スタート
によりステツプ20では過渡モードフラツグTRFLGの状態
により過渡モードにあるか非過渡モードにあるかを判定
する。そして、過渡モードフラツグTRFLGが過渡モード
の場合、ステツプ21に進み、現在の指令値とタイマ後の
指令値との差、タイマ値等の関係から指令電流変化量Δ
I,すべり周波数ΔωＳを算出する。例えば、過渡モード
直前の電流指令１、すべり周波数指令Ｓとすると、 として算出できる。そして、ステツプ22において過渡モ
ード状態に応じた指令電流I1およびすべり周波数ωＳを
算出し、ステツプ23において開ループ制御にて速度制御
すると共にタイマを減算する。ステツプ24においてタイ
マが零となつたことを判定すると、ステツプ25に進み、
タイマが零でないと判定すると、過渡モードであり、TR
FLGの状態をかえずに、ステツプ32に進む。そして、ス
テツプ25においては過渡モードフラツグTRFLGを非過渡
モードにし、過渡モードが完了してステツプ32に進む。
次に、ステツプ20において過渡モードフラツグTRFLGが
非過渡モードの場合、ステツプ26において制御モードフ
ラツグOPENFLGが開ループ制御であるか閉ループ制御で
あるかを判定する。そして、制御モードフラツグOPENFL
Gが開ループ制御である場合、ステツプ27に進み、速度
検出値ωが速度ω−以下であるか否かを判定する。ステ
ツプ27において速度検出値ωが速度ω−以上であるとス
テツプ31に進み、このステツプ31において開ループ制御
時の指令電流I1とすべり周波数ωＳを算出する。そし
て、ステツプ32において開ループ制御時の速度ω０を算
出して負荷誘導電動機５に指令を与えて開ループ制御を
する。また、ステツプ27において速度検出値ωが速度ω
−以下であるとステツプ28に進み、過渡モードフラツグ
TRFLGを過渡モードにし、次いでステツプ29において制
御モードフラツグOPENFLGを閉ループ制御にする。ま
た、ステツプ26において制御モードフラツグOPENFLGが
閉ループ制御である場合、ステツプ33に進み、速度検出
値ωが速度ω＋以上であるか否かを判定する。ステツプ
33において速度検出値ωが速度ω＋以下であると、閉ル
ープ制御となり速度指令回路７の出力ωrefと回転速度
ωとの偏差により速度制御回路９は負荷誘導電動機５へ
の制御量を算出し、この制御量をもとに電力指令回路10
はPWM制御回路11へ電流指令を与えて負荷誘導電動機５
の回転速度を制御する。また、ステツプ33において速度
検出値ωが速度ω＋以上であると、ステツプ34に進み、
過渡モードフラツグTRFLGを過渡モードにし、次いでス
テツプ35において制御モードフラツグOPENFLGを開ルー
プ制御にする。各サンプリングタイムごとに、第２図の
フローチャートに従つたルーチンを実行し、閉ループ制
御、開ループ制御の切換を円滑に実行する。第３図に上
述の閉ループ制御および開ループ制御の速度における指
令電流とすべり周波数の関係を表わす。図において、実
線は閉ループ制御から開ループ制御へ切換わる場合を示
し、破線は開ループ制御から閉ループ制御へ切換わる場
合を示す。
モード） OPEN FLG: 制御モードを示すフラツグ（ON:開ループ制御,OFF:閉ル
ープ制御） TOPEN: 閉ループ制御から開ループ制御への切換え時タイマ TCLOSE: 開ループ制御から閉ループ制御への切換え時タイマ ω+: 閉ループ制御から開ループ制御へ切換わる速度 ω-: 開ループ制御から閉ループ制御へ切換わる速度（但し、
ω＋＞ω−） I1 ＊： 開ループ制御時の電流指令 ωＳ ＊： 開ループ制御時のすべり周波数指令 第２図に示すフローチャートはサンプリングタイム毎に
組み返し実行するプログラムの一例であり、切替処理の
開始から終了までのフローチャートではない。スタート
によりステツプ20では過渡モードフラツグTRFLGの状態
により過渡モードにあるか非過渡モードにあるかを判定
する。そして、過渡モードフラツグTRFLGが過渡モード
の場合、ステツプ21に進み、現在の指令値とタイマ後の
指令値との差、タイマ値等の関係から指令電流変化量Δ
I,すべり周波数ΔωＳを算出する。例えば、過渡モード
直前の電流指令１、すべり周波数指令Ｓとすると、 として算出できる。そして、ステツプ22において過渡モ
ード状態に応じた指令電流I1およびすべり周波数ωＳを
算出し、ステツプ23において開ループ制御にて速度制御
すると共にタイマを減算する。ステツプ24においてタイ
マが零となつたことを判定すると、ステツプ25に進み、
タイマが零でないと判定すると、過渡モードであり、TR
FLGの状態をかえずに、ステツプ32に進む。そして、ス
テツプ25においては過渡モードフラツグTRFLGを非過渡
モードにし、過渡モードが完了してステツプ32に進む。
次に、ステツプ20において過渡モードフラツグTRFLGが
非過渡モードの場合、ステツプ26において制御モードフ
ラツグOPENFLGが開ループ制御であるか閉ループ制御で
あるかを判定する。そして、制御モードフラツグOPENFL
Gが開ループ制御である場合、ステツプ27に進み、速度
検出値ωが速度ω−以下であるか否かを判定する。ステ
ツプ27において速度検出値ωが速度ω−以上であるとス
テツプ31に進み、このステツプ31において開ループ制御
時の指令電流I1とすべり周波数ωＳを算出する。そし
て、ステツプ32において開ループ制御時の速度ω０を算
出して負荷誘導電動機５に指令を与えて開ループ制御を
する。また、ステツプ27において速度検出値ωが速度ω
−以下であるとステツプ28に進み、過渡モードフラツグ
TRFLGを過渡モードにし、次いでステツプ29において制
御モードフラツグOPENFLGを閉ループ制御にする。ま
た、ステツプ26において制御モードフラツグOPENFLGが
閉ループ制御である場合、ステツプ33に進み、速度検出
値ωが速度ω＋以上であるか否かを判定する。ステツプ
33において速度検出値ωが速度ω＋以下であると、閉ル
ープ制御となり速度指令回路７の出力ωrefと回転速度
ωとの偏差により速度制御回路９は負荷誘導電動機５へ
の制御量を算出し、この制御量をもとに電力指令回路10
はPWM制御回路11へ電流指令を与えて負荷誘導電動機５
の回転速度を制御する。また、ステツプ33において速度
検出値ωが速度ω＋以上であると、ステツプ34に進み、
過渡モードフラツグTRFLGを過渡モードにし、次いでス
テツプ35において制御モードフラツグOPENFLGを開ルー
プ制御にする。各サンプリングタイムごとに、第２図の
フローチャートに従つたルーチンを実行し、閉ループ制
御、開ループ制御の切換を円滑に実行する。第３図に上
述の閉ループ制御および開ループ制御の速度における指
令電流とすべり周波数の関係を表わす。図において、実
線は閉ループ制御から開ループ制御へ切換わる場合を示
し、破線は開ループ制御から閉ループ制御へ切換わる場
合を示す。
なお、上記実施例では負荷電動機として誘導電動機を用
いて説明したが、負荷電動機は直流電動機や同期電動機
であつてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
いて説明したが、負荷電動機は直流電動機や同期電動機
であつてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、閉ループ制御時と同
一の速度指令回路より与えられる任意の回転速度指令に
応じて制御量を算出して電動機の回転速度を制御する開
ループ制御回路を設けるとともに、速度検出器の出力が
中低速域を示す場合には閉ループ制御に切り換え、その
速度検出器の出力が高速域を示す場合には開ループ制御
に切り換える切換スイッチを設けた構成にしたので、中
低速域の速度制御能力を確保しつつ、高速域での可変速
運動が可能になるなどの効果がある。
一の速度指令回路より与えられる任意の回転速度指令に
応じて制御量を算出して電動機の回転速度を制御する開
ループ制御回路を設けるとともに、速度検出器の出力が
中低速域を示す場合には閉ループ制御に切り換え、その
速度検出器の出力が高速域を示す場合には開ループ制御
に切り換える切換スイッチを設けた構成にしたので、中
低速域の速度制御能力を確保しつつ、高速域での可変速
運動が可能になるなどの効果がある。
また、閉ループ制御と開ループ制御間の切り換えを行っ
た場合、切り換え後所定時間内は制御量の変化を制御す
るように構成したので、制御モードの切換時に発生する
振動が抑えられ、運転がスムーズになるなどの効果があ
る。
た場合、切り換え後所定時間内は制御量の変化を制御す
るように構成したので、制御モードの切換時に発生する
振動が抑えられ、運転がスムーズになるなどの効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例による電動機の制御装置を
示すブロツク構成図、第２図は第１図に示した実施例の
動作を示すフローチヤート、第３図は速度における加減
速時の制御モード，指令電流，すべり周波数およびフラ
ツグ状態を示す動作説明図、第４図は従来の電動機の制
御装置を示すブロツク構成図である。 図において、５は負荷誘導電動機、７は速度指令回路、
９は速度制御回路、10は電力指令回路、12は開ループ制
御回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
示すブロツク構成図、第２図は第１図に示した実施例の
動作を示すフローチヤート、第３図は速度における加減
速時の制御モード，指令電流，すべり周波数およびフラ
ツグ状態を示す動作説明図、第４図は従来の電動機の制
御装置を示すブロツク構成図である。 図において、５は負荷誘導電動機、７は速度指令回路、
９は速度制御回路、10は電力指令回路、12は開ループ制
御回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】速度検出器により検出された電動機の回転
速度を帰還させ、指令回転速度との偏差に基づき制御量
を速度制御回路により算出し、上記制御量を電力指令回
路に与えて上記電動機の回転速度を制御するようにした
閉ループ制御の電動機の制御装置において、閉ループ制
御時と同一の速度指令回路より与えられる任意の回転速
度指令に応じて制御量を算出し上記電力指令回路に与え
て上記電動機の回転速度を制御する開ループ制御回路を
設けるとともに、上記速度検出器の出力が中低速域を示
す場合には上記閉ループ制御に切り換え、上記速度検出
器の出力が高速域を示す場合には開ループ制御に切り換
える切換スイッチを設けたことを特徴とする電動機の制
御装置。 - 【請求項２】上記切換スイッチが上記閉ループ制御と開
ループ制御間の切り換えを行った場合、切り換え後所定
時間内は上記制御量の変化を制限することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61103692A JPH07112356B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61103692A JPH07112356B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | 電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260583A JPS62260583A (ja) | 1987-11-12 |
| JPH07112356B2 true JPH07112356B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=14360831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61103692A Expired - Lifetime JPH07112356B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112356B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01209509A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-23 | Tamagawa Seiki Co Ltd | サーボシステム |
| US7102306B2 (en) * | 2003-03-17 | 2006-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Brushless DC motor driving method and apparatus for it |
| JP4341266B2 (ja) * | 2003-03-17 | 2009-10-07 | パナソニック株式会社 | ブラシレスｄｃモータの駆動方法及びその装置 |
| JP4952340B2 (ja) * | 2007-04-02 | 2012-06-13 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| US7638959B2 (en) * | 2007-12-14 | 2009-12-29 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of operating a brushless motor wherein open loop and closed loop controllers utilize different commutation methods |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52155311A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-23 | Toyoda Machine Works Ltd | Servo motor speed control device |
| JPS6039388A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | すべり周波数制御形インバ−タ装置 |
-
1986
- 1986-05-06 JP JP61103692A patent/JPH07112356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62260583A (ja) | 1987-11-12 |
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