JPS60219915A - Speed malfunction detecting circuit - Google Patents

Speed malfunction detecting circuit

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JPS60219915A
JPS60219915A JP59072758A JP7275884A JPS60219915A JP S60219915 A JPS60219915 A JP S60219915A JP 59072758 A JP59072758 A JP 59072758A JP 7275884 A JP7275884 A JP 7275884A JP S60219915 A JPS60219915 A JP S60219915A
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JP
Japan
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speed
signal
magnetic pole
pole position
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP59072758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
寿一 二宮
澄男 小林
花田 武
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はサーボモータの回転速度異常を検出する速度異
常検出回路に係り、特贋交流サーボシステムの速度検出
系の異常検出に好適な交流サーボモータの速度異常検出
回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a speed abnormality detection circuit for detecting abnormality in the rotational speed of a servo motor, and relates to an AC servo motor suitable for abnormality detection in the speed detection system of a special counterfeit AC servo system. This invention relates to a speed abnormality detection circuit.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来から例えばロボットなどの分野ではパワーアクチュ
エータとして直流(DC)サーボモータが最も広く適用
されていた。これはサーボシステムとして見た場合に、
DCモータが制御上から最も適しているからである。
Conventionally, direct current (DC) servo motors have been most widely used as power actuators in fields such as robots. When viewed as a servo system, this
This is because a DC motor is most suitable from the viewpoint of control.

第1肉は従来の最も一般的なりoモータを用いたDCサ
ーボシステムを例示するブロック口である。第1図にお
いて、1は速度指令電圧、2は実速度信号、3は速度誤
差増幅器、4は電流誤差増幅器、5は一般にサイリスタ
またはトランジスタなどのパワー素子からなる主回路(
パワー回路)、6は変流器(OT)、7はDoモ〜り、
8は一般にタコジェネレータ(直流速度発電機)−また
はエンコーダやレゾルバなどの速度検出器(速度発電機
)、9は電機子電流信号、10は速度偏差信号である。
The first item is a block mouth that exemplifies a DC servo system using the conventional most common motor. In Fig. 1, 1 is a speed command voltage, 2 is an actual speed signal, 3 is a speed error amplifier, 4 is a current error amplifier, and 5 is a main circuit (generally consisting of a power element such as a thyristor or transistor).
power circuit), 6 is current transformer (OT), 7 is Domo-ri,
8 is generally a tacho generator (DC speed generator) or a speed detector (speed generator) such as an encoder or resolver, 9 is an armature current signal, and 10 is a speed deviation signal.

この構成で、速度誤差増幅器3により速度指令電圧1と
速度発電機8により検出された実速度信号2との差が増
幅され、電流誤差増幅器4によりこの速度誤差増幅器3
からの速度偏差信号10とDCモータ7の電機子電流を
検出する変流器6からの電機子電流信号9との差が増幅
さり。
With this configuration, the difference between the speed command voltage 1 and the actual speed signal 2 detected by the speed generator 8 is amplified by the speed error amplifier 3, and the current error amplifier 4 amplifies the difference between the speed command voltage 1 and the actual speed signal 2 detected by the speed generator 8.
The difference between the speed deviation signal 10 from the DC motor 7 and the armature current signal 9 from the current transformer 6 which detects the armature current of the DC motor 7 is amplified.

この電流誤差増幅器4の出力により主回路5を介してD
Cモータ7の電機子電圧を制御し、これによりDCモー
タ7の速度が制御される。なお以下各図面を通じて同一
符号または記号は同一または相当部分を示すものとする
The output of this current error amplifier 4 causes a D
The armature voltage of the C motor 7 is controlled, thereby controlling the speed of the DC motor 7. Note that the same reference numerals or symbols indicate the same or corresponding parts throughout the drawings.

第2図は第1図の主回路50代表的な例を示す結線崗で
ある。第2図において、11は直流電源、TR,〜TR
4はトランジスタ(パワー素子)、D1〜D4はダイオ
ードである。この構成で、第1図の電流誤差増幅器4の
串力により、トランジスタTR,〜TR4を制御し、こ
れによりDCモータ7の電機子電圧Vaを制御して、D
Cモータ7の速度が制御される。一般にDCモータの速
度は次の(1)式で与えられる。
FIG. 2 is a wiring diagram showing a typical example of the main circuit 50 shown in FIG. In Fig. 2, 11 is a DC power supply, TR, ~TR
4 is a transistor (power element), and D1 to D4 are diodes. With this configuration, the current error amplifier 4 shown in FIG.
The speed of C motor 7 is controlled. Generally, the speed of a DC motor is given by the following equation (1).

Va−工aRa Ka (1゜ Kφ Kφ ここでNは回転数、Vaは電機子電圧、Kaは誘起電圧
、Iaは電機子電流、Raは電機子抵抗、Kφは電圧定
数である。
Va-ARa Ka (1°Kφ Kφ Here, N is the rotation speed, Va is the armature voltage, Ka is the induced voltage, Ia is the armature current, Ra is the armature resistance, and Kφ is the voltage constant.

このDCサーボモータは、一般に例えばロボットなどの
分野に適用すると、その用途および性格上から安全に十
分注意する必要がある。%KDOモータの暴走には細心
の注意が必要で、もしロボットのアクチュエータである
DCモータが暴走すれば、ロボットが思わぬ動作をする
ことになり、人身事故につながる危険がある。
Generally, when this DC servo motor is applied to fields such as robots, due to its usage and characteristics, it is necessary to pay sufficient attention to safety. % Extreme care must be taken to prevent the KDO motor from running out of control. If the DC motor, which is the actuator of the robot, runs out of control, the robot will make unexpected movements and there is a risk of personal injury.

このため従来から各種暴走要因となる要素に対し異常締
出して保護してきており、例えば速度発電機8と制御系
(コントローラ)の間の断線は当然暴走につながるから
、この断線を検出してシステムを保護する。しかし、1
だ速度発電機8自体が異常になったため、特に断線では
なくても出力電圧(速度信号2)が出ないか正常値より
小さい場合には、やはり暴走につながる。このほか制御
系の速度誤差増幅器6が出力電圧(速度偏差信号10)
を出した状態で破壊し1こ場合、もしくは電流誤差増幅
器4が壊れた場合にも暴走につながる。
For this reason, various elements that cause runaway have been protected from abnormalities by shutting them out. For example, a disconnection between the speed generator 8 and the control system (controller) naturally leads to runaway, so this disconnection is detected and the system protect However, 1
Since the speed generator 8 itself has become abnormal, even if there is no disconnection, if the output voltage (speed signal 2) is not output or is lower than the normal value, it will still lead to runaway. In addition, the speed error amplifier 6 of the control system outputs a voltage (speed deviation signal 10).
If the current error amplifier 4 is destroyed in a state where the current error amplifier 4 is output, or if the current error amplifier 4 is broken, a runaway may occur.

さらに主回路5の例えばトランジスタTR,とTR4が
オンしたままKなった異常状態の場合には、DCモータ
フに印加する電機子電圧Vaは最大値になるので、(1
)弐[、、!:り与えられる回転数Nは異常に大きな値
となり暴走につながる。なお一般に電機子′鍛圧Vaは
定格時でも、電圧のばらつきなどに対する余裕もしくは
十分な過渡特性を得るための余裕分をみるため、トラン
ジスタTR,〜TR4のスイッチングなどにより最大値
以下に設計されている。このよう[DCモータを用いた
DCサーボシステムにおいては、各構成要素部分で暴走
などの速度異常の危険をはらんでいるため、どの部分で
異常が表われても必らずとらえられるように、最も安全
な方法としては(1)式に対応し最終段の主回路側で電
機子電圧Vaを検出するなどして異常を検出し保護して
いる。
Furthermore, in the case of an abnormal state in which, for example, transistors TR and TR4 of the main circuit 5 remain on and become K, the armature voltage Va applied to the DC motor reaches its maximum value, so (1
)Two[,,! : The rotational speed N given by the motor becomes an abnormally large value, leading to runaway. In general, the armature's forging pressure Va is designed to be below the maximum value even at the rated state by switching the transistors TR, ~TR4, etc., in order to have a margin for voltage variations, etc., or a margin for obtaining sufficient transient characteristics. . As described above, in a DC servo system using a DC motor, there is a risk of speed abnormalities such as runaway in each component part, so it is necessary to ensure that no matter where an abnormality occurs, it will be caught. The safest method is to detect an abnormality and protect by detecting the armature voltage Va on the main circuit side of the final stage in accordance with equation (1).

第3図は従来のこの種のDCサーボモータの速度異常検
出回路を例示する回路図である。第3図において、12
は電機子電圧Vaまたは誘起電圧Ea[比例する信号、
13は基準電圧信号(源)、14は比較器、15は異常
信号である。この構成で、(1)式に対応して第2図の
DCモータ7の両端の電機子電圧Vaまたは誘起電圧E
a=(Va−IaR)を検出し、これに、にり得られた
電機子電圧Vaまたは誘起電圧Ea[比例した信号12
を基準電圧信号13と比較して、電機子電圧Vaまたは
誘起電圧F1a0値がそれぞれ基準値を越えるかどうか
を検出し、基準値を越えると異常信号15を出し、これ
によりシステムを保護する。なお本回路では、一般には
第2図のDCモータ7の両端の電機子電圧Vaを直接と
るので、主回路5と同一電位レベルの信号として扱う必
要があるため、一般に速度を制御する信号たとえば第1
図の速度指令電圧1と速度信号2および速度偏差信号1
0と電機子電流信号9などとは絶縁して扱われることが
多く、このため第3図のよう忙電機子電圧Vaが基準値
を越えると異常というオンオン制御がほとんどであった
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a conventional speed abnormality detection circuit of this type of DC servo motor. In Figure 3, 12
is armature voltage Va or induced voltage Ea [proportional signal,
13 is a reference voltage signal (source), 14 is a comparator, and 15 is an abnormal signal. With this configuration, the armature voltage Va or induced voltage E across both ends of the DC motor 7 in FIG. 2 corresponds to equation (1).
a=(Va-IaR) is detected, and the armature voltage Va or induced voltage Ea [proportional signal 12
is compared with the reference voltage signal 13 to detect whether the armature voltage Va or the induced voltage F1a0 value each exceeds the reference value, and if they exceed the reference value, an abnormality signal 15 is issued, thereby protecting the system. In this circuit, since the armature voltage Va across the DC motor 7 shown in FIG. 1
Speed command voltage 1, speed signal 2 and speed deviation signal 1 in the figure
0 and the armature current signal 9 are often handled insulated, and for this reason, in most cases, on-on control is performed in which an abnormality occurs when the busy armature voltage Va exceeds a reference value as shown in FIG.

一方で最近は、FA機器あるいはロボットなどの分野で
、交流(AO)サーボモータの適用が脚光をあびてきて
おり、これはDCモータの持つブラシのメンテナンスと
いう欠点が除去されるなどのため、サーボシステムは益
々AC化の方向に指向される。
On the other hand, recently, the application of alternating current (AO) servo motors has been attracting attention in fields such as FA equipment and robots. Systems are increasingly being oriented towards AC.

しかしながら、従来のACサーボモータを用いたACサ
ーボシステムにおいては、ACサーボモータの回転速度
異常をDCサーボモータと同様に主回路側で検出しよう
とすると、ACサーボモータが交流電動機であることと
、また例えば3相電動機などであることと、またその端
子電圧波形がPWM波形であることなどのため検出しに
くい欠点があった。すなわち、基本的忙は上記の特殊条
件に対しそれぞれ交流は整流し、5相は対応3(ロ)路
にし、PWM波はフィルタ回路を通すことにより、繁雑
さを除けばDCモータと同様K(1)式に対応して電機
子電圧を検出し、これにより速度異常を検出して保護で
きるはずであるが、しかし速度異常検出回路がDCモー
タの場合に比して複雑で高価格となり精度も低下するな
どの欠点があり、このためDO−I:一夕なみの異常検
出回路が要求されていた。
However, in an AC servo system using a conventional AC servo motor, when trying to detect an abnormal rotation speed of the AC servo motor on the main circuit side in the same way as with a DC servo motor, it is difficult to detect the abnormal rotation speed of the AC servo motor because the AC servo motor is an AC motor. Furthermore, it has the drawback that it is difficult to detect because it is a three-phase motor, for example, and its terminal voltage waveform is a PWM waveform. In other words, the basic operation is to rectify the AC for each of the above special conditions, make the 5-phase correspond to 3 (B) paths, and pass the PWM wave through a filter circuit. 1) It should be possible to detect the armature voltage in accordance with equation 1, and thereby detect speed abnormalities and protect them.However, the speed abnormality detection circuit is more complex and expensive than in the case of a DC motor, and the accuracy is also low. Therefore, there has been a demand for an abnormality detection circuit that can be used overnight (DO-I).

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、簡略
化され低価格で高精度であってサーボシステムの速度検
出系の異常検出に好適な交流サーボモータの速度異常検
出回路を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a speed abnormality detection circuit for an AC servo motor that is simple, low cost, highly accurate, and suitable for detecting abnormalities in the speed detection system of a servo system. .

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、ACサーボモータの速度異常をり。 The present invention solves the problem of abnormal speed of AC servo motor.

モータと同様忙主回路側で検出しようとすると交流で例
えば3相であり端子電圧波形もPWM波形であるなどの
ため検出回路がDCモータに比べ複雑で高価になるので
、そこでさらに速度検出の基本に立ちかえって速度原理
式としてはDCモータと同様に上記(1)式で与えられ
るが、その他KACモータでは速度が1次周波数に比例
するものでDCモータのようにモータの両端に高い電圧
が印加しても交流でなければ速度が上らないという事実
に着目し、この結果から速度検出器と磁極位置検出器を
持つACサーボモータ(DCブラシレスモー力を用いた
ACサーボシステムにおいて、磁極位置検出器から得ら
れる振幅−足の基準正弦波磁極位置信号を微分回路忙よ
り時間微分し、この微分されて1次周波数すなわち速度
に比例した信号を速度検出器からの速度信号と比較器に
より比較し、その差が所定値以上忙なると異常信号を出
すようにして、制御回路側で速度異常を簡略かつ安価に
検出可能にした速度異常検出回路である。
Similar to a motor, if you try to detect it on the main circuit side, the detection circuit will be more complicated and expensive than that of a DC motor because the AC is, for example, 3-phase and the terminal voltage waveform is a PWM waveform. In contrast, the speed principle equation is given by the above equation (1) as with DC motors, but in other KAC motors, the speed is proportional to the primary frequency, and unlike DC motors, a high voltage is applied to both ends of the motor. However, we focused on the fact that the speed does not increase unless there is an alternating current, and based on this result, we found that an AC servo motor with a speed detector and a magnetic pole position detector (in an AC servo system using DC brushless motor power, the magnetic pole position detection The amplitude-foot reference sine wave magnetic pole position signal obtained from the sensor is time-differentiated using a differentiating circuit, and this differentiated signal proportional to the primary frequency, that is, the speed, is compared with the speed signal from the speed detector using a comparator. This is a speed abnormality detection circuit that outputs an abnormality signal when the difference exceeds a predetermined value, thereby enabling speed abnormality to be detected simply and inexpensively on the control circuit side.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に本発明の一実施例を第4(9)ないし第11図に
より説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4(9) to 11.

第4図は本発明の対象とするACサーボモータを用いた
ACサーボシステムの一実施例を示すブロック図である
。第4図において、1は第1−と同様にモータの速度指
令(電圧)、2は速度検出器から検出される速度信号、
3は速度指令1と速度信号2の差を比較増幅してモータ
のトルクに比例した速度偏差信号を出力する速度誤差増
幅器、20は速度偏差信号10と磁極位置検出回路から
の基準正弦波磁極位置信号19を乗算して電流指令21
を出力する乗算器、4は電流指令21とモータの電機子
電流信号9との差を増幅してモータの1次電流を主回路
を介し制御する制御信号22を出力する電流誤差増幅器
(電流制御回路)、5は一般にサイリスタまたはトラン
ジスタなどのパワー素子からなる主回路(パワー回路)
、6はモータの電機子電流を検出して電機子電流信号9
を出力する変流器(OT)、16はACサーボモータ(
DCブラシレスモータ)、17はモータの磁極位置を検
出して磁極位置信号を出力する磁極位置検出器、18は
磁極位置検出器17から磁極位置信号を受けて振幅一定
の基準正弦波磁極位置信号19を出力する磁極位置検出
回路である。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of an AC servo system using an AC servo motor, which is the object of the present invention. In FIG. 4, 1 is the speed command (voltage) of the motor as in 1-, 2 is the speed signal detected from the speed detector,
3 is a speed error amplifier that compares and amplifies the difference between speed command 1 and speed signal 2 and outputs a speed deviation signal proportional to the motor torque; 20 is a speed deviation signal 10 and a reference sine wave magnetic pole position from the magnetic pole position detection circuit; Multiply signal 19 to obtain current command 21
4 is a current error amplifier (current control) that amplifies the difference between the current command 21 and the motor armature current signal 9 and outputs a control signal 22 that controls the motor's primary current through the main circuit. circuit), 5 is the main circuit (power circuit) generally consisting of power elements such as thyristors or transistors.
, 6 detects the armature current of the motor and outputs an armature current signal 9
16 is an AC servo motor (
17 is a magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the motor and outputs a magnetic pole position signal; 18 is a reference sine wave magnetic pole position signal 19 that receives a magnetic pole position signal from the magnetic pole position detector 17 and has a constant amplitude; This is a magnetic pole position detection circuit that outputs .

第5図は第4図の主回路5の一実施例を示す結線図であ
る。第2図において、11は第2図と同様の直流電源、
TR,〜TR6はトランジスタ(パワー素子)、D1〜
D6はダイオードである。この構成で、第4図の電流誤
差増幅器(電流制御回路)4からの制御信号22により
、トランジスタTR,〜TR,を制御し、これKJ:す
AOサーボモータ(DCブラシレスモータ)1601次
電流を制御して、ACサーボモータ16の速度が制御さ
れも。なおACモータの速度(回転数)もDCモータの
場合と同様に(1)式で与えられるが、このAOモータ
の速度異常検出をDCモータと同様に主回路側で行おう
とすれば、ACサーボモータ16が交流電動機であり、
また本実施では6相電動機であって、端子電圧波形もP
WM波形であるなどのため、DCモータなみの速度異常
検出回路が実現できないことは上述のとおりである。
FIG. 5 is a wiring diagram showing one embodiment of the main circuit 5 of FIG. 4. In Fig. 2, 11 is the same DC power supply as in Fig. 2;
TR, ~TR6 are transistors (power elements), D1~
D6 is a diode. With this configuration, the control signal 22 from the current error amplifier (current control circuit) 4 shown in FIG. The speed of the AC servo motor 16 may also be controlled. Note that the speed (rotation speed) of the AC motor is also given by equation (1) in the same way as for the DC motor, but if you want to detect the speed abnormality of this AO motor on the main circuit side as with the DC motor, the AC servo The motor 16 is an AC motor,
In addition, in this implementation, a 6-phase motor is used, and the terminal voltage waveform is also P.
As mentioned above, since the waveform is a WM waveform, a speed abnormality detection circuit similar to that of a DC motor cannot be realized.

第6図は第4脂の磁極位置検出回路18の基準正弦波磁
極位置信号19の波形図である。本信号19はACサー
ボモータ16の各相の磁極位置に同期した正弦波信号で
あって、その振幅はモータの回転数や1次周波数にかか
わりなく一定である。
FIG. 6 is a waveform diagram of the reference sine wave magnetic pole position signal 19 of the fourth magnetic pole position detection circuit 18. The main signal 19 is a sine wave signal synchronized with the magnetic pole position of each phase of the AC servo motor 16, and its amplitude is constant regardless of the rotation speed and primary frequency of the motor.

なお、磁極位置検出器17と磁極位置検出回路18は、
例えば磁極位置検出器17がホール素子を用いたもので
あれば、磁極位置検出回路18はなく、磁極位置検出器
17から直接に基準正弦波磁極位置信号18が発生する
。また磁極位置検出器17がレゾルバのようなものであ
れば、この磁極位置信号より基準正弦波磁極位置信号1
8を得るための磁極位置検出回路18が必要となる。ま
た磁極位置検出器17がエンコーダのようにU、 V、
 W信号(方形波)を発生するものであれば、磁極位置
検出回路18はエンコーダのパルスp、、B相を入力と
してカウンタとROMなどにより構成される回路となる
。なお、速度検出器8はACサーボモータの場合には一
般にレゾルバやエンコーダなどが多く、ブラシを持つD
Cタコジェネレータを用いることは少ない。
Note that the magnetic pole position detector 17 and the magnetic pole position detection circuit 18 are
For example, if the magnetic pole position detector 17 uses a Hall element, there is no magnetic pole position detection circuit 18, and the reference sine wave magnetic pole position signal 18 is directly generated from the magnetic pole position detector 17. Further, if the magnetic pole position detector 17 is a resolver, the reference sine wave magnetic pole position signal 1 is obtained from this magnetic pole position signal.
A magnetic pole position detection circuit 18 is required to obtain 8. In addition, the magnetic pole position detector 17 acts as an encoder such as U, V,
If the W signal (square wave) is generated, the magnetic pole position detection circuit 18 will be a circuit configured with a counter, a ROM, etc., and receives the encoder pulses p and B phase as inputs. In addition, the speed detector 8 is generally a resolver or encoder in the case of an AC servo motor, and a D
C tacho generators are rarely used.

この構成で、速度誤差増幅器6によりモータの速度指令
電圧1とモータの持つ速度検出器8により検出された実
速度信号2の差が比較増幅さ九この速度誤差増幅器3よ
り出力されるモータのトルクに比例した速度偏差信号1
0とACサーボモータ16の持つ磁極位置検出器17に
より検出された磁極位置信号より磁極位置検出回路18
を介して得られる振幅一定の基準正弦波磁極位置信号1
9とが乗算器20により乗算され、この乗算器20の小
力の電流指令21と変流器6により検出された電機子電
流信号9との差が電流誤差増幅器4により増幅され、こ
の電流誤差増幅器4の出力の制御信号によりトランジス
タTR,〜TR,などのパワー素子からなる主回路5を
介してACサーボモータ1601次電流を制御し、これ
KよりACサーボモータの速度が制御される。
With this configuration, the speed error amplifier 6 compares and amplifies the difference between the speed command voltage 1 of the motor and the actual speed signal 2 detected by the speed detector 8 of the motor.9 The motor torque output from the speed error amplifier 3 Speed deviation signal 1 proportional to
0 and the magnetic pole position detection circuit 18 based on the magnetic pole position signal detected by the magnetic pole position detector 17 of the AC servo motor 16.
Reference sinusoidal magnetic pole position signal 1 with constant amplitude obtained via
9 is multiplied by a multiplier 20, and the difference between the small current command 21 of this multiplier 20 and the armature current signal 9 detected by the current transformer 6 is amplified by the current error amplifier 4, and this current error The primary current of the AC servo motor 160 is controlled by the control signal output from the amplifier 4 through the main circuit 5 consisting of power elements such as transistors TR, .about.TR, and the speed of the AC servo motor is controlled by this K.

第7図は第4図のACサーボシステムなどを対象とする
本発明によるACサーボモータの速度異常検出回路の一
実施例を示すブロック図である0第7図において、23
は第4図の磁極位置検出回路18から出力される振幅一
定の基準正弦波磁極位置信号19を入力し、この信号1
9を時間微分する微分回路、25は微分回路23の出カ
イ河号24を整流して直流値に変換する整流回路、27
は整流回路25の直流値26と第4図の速度検出器8か
らの速度信号2を取り込んで比較し、その差が所定値以
上になると速度異常信号28を出す比較器である。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of an AC servo motor speed abnormality detection circuit according to the present invention intended for the AC servo system shown in FIG.
inputs the standard sine wave magnetic pole position signal 19 with constant amplitude output from the magnetic pole position detection circuit 18 in FIG.
25 is a rectifier circuit that rectifies the output signal 24 of the differentiator circuit 23 and converts it into a DC value, 27
is a comparator which takes in and compares the DC value 26 of the rectifier circuit 25 and the speed signal 2 from the speed detector 8 shown in FIG. 4, and outputs a speed abnormality signal 28 when the difference therebetween exceeds a predetermined value.

この構成で、基準正弦波磁極位置信号信号19 (Uu
)は次式で与えられる。
With this configuration, the reference sine wave magnetic pole position signal 19 (Uu
) is given by the following equation.

Uu=Vsinω、 t (2) この信号19(Uu)はACサーボモータ16の各相の
磁極位tc同期した正弦波信号であって、ここでω1は
1次周波数、■は振幅で回転数Nおよび1欠周波数ω1
にかかわりなく一定である。
Uu=Vsinω, t (2) This signal 19 (Uu) is a sine wave signal synchronized with the magnetic pole position tc of each phase of the AC servo motor 16, where ω1 is the primary frequency, and ■ is the amplitude and the rotation speed N. and one missing frequency ω1
is constant regardless of

すると微分回路23の出力信号24は(2)式を時間微
分して次式で表わされる。
Then, the output signal 24 of the differentiating circuit 23 is expressed by the following equation by time-differentiating equation (2).

U ’u = Vω、 sinω、 t (3)したが
って出力信号24 (U’u)は1欠周波数ω1すなわ
ち速度(回転数N)に比例した信号となる。
U'u = Vω, sinω, t (3) Therefore, the output signal 24 (U'u) becomes a signal proportional to the one-off frequency ω1, that is, the speed (rotational speed N).

そこでこの微分回路23の出力信号24(U’u)を整
流回路25により整流して(3)弐に比例した直流値2
6に変換し、この直流値26と速度検出器8からの速度
信号2とを比較器27により比較し、その差が所定値以
上になると速度異常信号28を出す。
Therefore, the output signal 24 (U'u) of the differentiating circuit 23 is rectified by the rectifier circuit 25 to obtain (3) a DC value 2 proportional to 2.
6, this DC value 26 and the speed signal 2 from the speed detector 8 are compared by a comparator 27, and when the difference exceeds a predetermined value, a speed abnormality signal 28 is output.

第8図は第7図の微分回路23の一実施例を示す回路図
である。第8図において、C1はコンデンサ、R1は抵
抗で、本回路は最も基本的な回路である。この構成で、
入力する基準正弦波磁極位置信号19(Uu)が時間微
分され、出力信号24(U’u)が得られる。なお、微
分回路23は演算増幅器を用いた一般の微分回路であっ
てもよい。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of the differentiating circuit 23 of FIG. 7. In FIG. 8, C1 is a capacitor, R1 is a resistor, and this circuit is the most basic circuit. With this configuration,
The input reference sinusoidal magnetic pole position signal 19 (Uu) is time differentiated to obtain an output signal 24 (U'u). Note that the differentiating circuit 23 may be a general differentiating circuit using an operational amplifier.

第9図は第7図の整流回路25の一実施例を示す回路図
である。第9図において、OF、、OF。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an embodiment of the rectifier circuit 25 shown in FIG. 7. In FIG. 9, OF,,OF.

は演算増幅器、R1−R8は抵抗、D、、D、はダイオ
ードである。この構成で、入力する微分された出力信号
24(U’u)が整流さねへそれに比例した直流値26
に変換される。なお、整流回路25は理想的絶対値回路
でもよい。また後段の比較器27でこの直流値26と速
度信号2を比較するさい、その差の設定値を大きくとる
場合には、単なるダイオード整流でもよい。また直流値
26のリップルをさらに少なくする場合には、本回路を
6相分もうけてフィルタ効果を出すようにしてもよい。
is an operational amplifier, R1-R8 are resistors, and D, , D are diodes. With this configuration, the input differentiated output signal 24 (U'u) is applied to the rectifier tongue with a direct current value 26 proportional to it.
is converted to Note that the rectifier circuit 25 may be an ideal absolute value circuit. Furthermore, when the comparator 27 at the subsequent stage compares the DC value 26 and the speed signal 2, if the set value of the difference between them is set to be large, simple diode rectification may be used. Further, in order to further reduce the ripple of the DC value 26, this circuit may be provided for six phases to produce a filter effect.

第10図は第7図の比較器27の一実施例を示す回路図
である。第1[図において、Re −IR+tは抵抗、
C1はコンデンサ、OP、は抵抗(値)R11とコンデ
ンサ(値)Otの時足数R1t×C1のフィルタを持つ
演算増幅器、29は演算増幅器OF、の出力を整流して
絶対値を得る絶対値回路、30は絶対値回路29の絶対
値出力Vrと所定の基準電圧Vr、とを比較して出力す
る比較器である。絶対値回路29は一般には第9図の整
流回路26と同様である。整流回路25からの直流値2
6は一般にリップルを持った直流電圧として入力し、速
度検出器8からの速度信号2は本回路では直流値26と
極性が異なる信号として入力される。また、演算増幅器
op、は入力する直流値26と速度信号2の差が小さい
正常時にはその出力がほぼ0になるように調整されてお
り、比較器60の出力は本回路では正常時に低レベルで
ある。この構成で、整流回路25からの直流値26と速
度検出器8からの速度信号2との差が演算増幅器op。
FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of the comparator 27 of FIG. 7. 1 [In the figure, Re −IR+t is the resistance,
C1 is a capacitor, OP is an operational amplifier with a filter of the timer number R1t x C1 of resistor (value) R11 and capacitor (value) Ot, 29 is an operational amplifier OF, and the absolute value is obtained by rectifying the output of the output. A circuit 30 is a comparator that compares the absolute value output Vr of the absolute value circuit 29 with a predetermined reference voltage Vr and outputs the result. Absolute value circuit 29 is generally similar to rectifier circuit 26 of FIG. DC value 2 from rectifier circuit 25
6 is generally inputted as a DC voltage with ripples, and the speed signal 2 from the speed detector 8 is inputted to this circuit as a signal having a polarity different from that of the DC value 26. In addition, the operational amplifier op is adjusted so that its output is approximately 0 during normal operation when the difference between the input DC value 26 and the speed signal 2 is small, and the output of the comparator 60 is at a low level in this circuit during normal operation. be. With this configuration, the difference between the DC value 26 from the rectifier circuit 25 and the speed signal 2 from the speed detector 8 is determined by the operational amplifier op.

で増幅さねへその増幅出力は絶対値回路29で整流され
、その絶対値出力Vrは所定の基準電圧Vr。
The amplified output is rectified by an absolute value circuit 29, and the absolute value output Vr is a predetermined reference voltage Vr.

と比較器28により比較され、絶対値出力Vrが基準電
圧Vr、を越えるとその出力が高レベルとなり、これに
より入力する直流値26と速度信号2との差が所定値以
上になると異常信号28を出す0 本実施例のACサーボモータの速度異常検出回路によれ
ば、ACサーボシステムの速度検出系の各種異常要因と
なる要素による速度異常および暴走を検出して保護する
ことができる。例えば速度検出器8の出力の異常低下の
場合、すなわち断線ではないが出力が出ないかもしくは
正常時の出力よりも低い場合には、速度信号2が低下す
るため比較器27がこれを検出して異常信号28を出す
ので、これにより暴走につながる危険を未然に防止でき
る。一方の磁極位置検出器17および磁極位置検出回路
18の出力の異常も比較器27により同様に検出できる
。さらに速度検出器8がエンコーダパルスA、B相によ
る速度検出器である場合には、例えばエンコーダが温度
などの影響を受けて、そのパルスが歯抜けした場合など
釦は、従来回路では検出できなかったが、本回路では十
分に異常検出できて有利である。
When the absolute value output Vr exceeds the reference voltage Vr, the output becomes a high level, and when the difference between the input DC value 26 and the speed signal 2 exceeds a predetermined value, an abnormality signal 28 is generated. According to the AC servo motor speed abnormality detection circuit of this embodiment, it is possible to detect and protect speed abnormalities and runaway caused by various abnormality factors in the speed detection system of the AC servo system. For example, in the case of an abnormal drop in the output of the speed detector 8, that is, if there is no disconnection but the output is not output or is lower than the normal output, the speed signal 2 will drop, and the comparator 27 will detect this. Since the abnormality signal 28 is issued by the engine, it is possible to prevent the risk of runaway. Abnormalities in the outputs of one of the magnetic pole position detectors 17 and the magnetic pole position detection circuit 18 can also be similarly detected by the comparator 27. Furthermore, if the speed detector 8 is a speed detector using encoder pulses A and B phases, the button cannot be detected by the conventional circuit, for example, if the encoder is affected by temperature and its pulses are missing. However, this circuit is advantageous in that it can sufficiently detect abnormalities.

第11図は本発明によるACサーボモータの速度異常検
出回路の他の実施例を示すブロック図である。第11図
において、61は整流回路25の出力の直流値26と所
定の基準電圧Vr、を比較する比較器で、他は第7図と
同様である。すなわち本回路は第7図の速度信号2およ
び比較器27を基準電圧Vr2および比較器31に置き
換えたものである。
FIG. 11 is a block diagram showing another embodiment of the speed abnormality detection circuit for an AC servo motor according to the present invention. In FIG. 11, 61 is a comparator that compares the DC value 26 of the output of the rectifier circuit 25 with a predetermined reference voltage Vr, and the other components are the same as in FIG. That is, in this circuit, the speed signal 2 and comparator 27 in FIG. 7 are replaced with the reference voltage Vr2 and comparator 31.

この構成で、磁極位置検出器路18からの基準正弦波磁
極位置信号19は微分回路23で微分され、微分された
出力信号24は整流回路25で整流され、整流された直
流値26は所定の基準電圧Vr、と比較器31で比較さ
れ、直流値26が基準電圧Vr、を越えると異常信号2
8を出す。
With this configuration, the reference sinusoidal magnetic pole position signal 19 from the magnetic pole position detector path 18 is differentiated by the differentiating circuit 23, the differentiated output signal 24 is rectified by the rectifying circuit 25, and the rectified DC value 26 is set to a predetermined value. It is compared with the reference voltage Vr by the comparator 31, and if the DC value 26 exceeds the reference voltage Vr, an abnormality signal 2 is generated.
Roll an 8.

本実施例のACサーボモータの異常速度検出回路によれ
ば、直流値26のピーク値が瞬時にも基準電圧Vr、を
越えると異常信号28を出すようにして、例えばACサ
ーボシステムの速度制御系の速度誤差増幅器3が異常の
場合の検出などができる。
According to the abnormal speed detection circuit of the AC servo motor of this embodiment, when the peak value of the DC value 26 exceeds the reference voltage Vr even instantaneously, the abnormal signal 28 is outputted. It is possible to detect when the speed error amplifier 3 is abnormal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、簡略化され低価格で高精
度のAOサーボモータの速度異常検出回路が提供されへ
サーボシステムの速度検出系の速度検出器の異常のみで
なく磁極位置検出器などの異常も検出でき、かつ低速時
や中速時にも異常が検出可能なうえ、主回路側でなく制
御回路側で検出できるので各信号処理が容易となるなど
の効果が得られる。
As described above, according to the present invention, a simplified, low-cost, and high-precision speed abnormality detection circuit for an AO servo motor is provided. It is possible to detect abnormalities such as the following, and it is also possible to detect abnormalities at low speeds or medium speeds. Moreover, since the abnormalities can be detected on the control circuit side rather than on the main circuit side, various effects such as easier signal processing can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のDCサーボシステムを例示するブロック
図、第2図は第1図の主回路例の結線図、第6図は従来
のDCサーボモータの速度異常検出回路、第4図は本発
明の対象のAOサーボシステムの一実施例を示すブロッ
ク図、第5図は第4夕1の主回路例の結線図、第6図は
第5図の基準正弦波磁極位置信号の波形図、第7図は本
発明によるACサーボモータの速度異常検出回路の一実
施例を示すブロック図、第8図は第7四の微分回路例の
回路図、第9図は第7崗の整流回路例の回路図、第10
図は第7図の比較器例の回路図、第11図は本発明によ
るACサーボモータの速度異常検出回路の他の実施例を
示すブロック図である。 1・・・速度指令電圧、2・・・速度信号、3・・・速
度誤差増幅器、4・・・電流誤差増幅器(電流制御回路
)、5・・・主回路(パワー回路)、6・・・変流器、
8・・・速度検出器、9・・・電機子電流信号、10・
・・速度偏差(1,16・・・ACサーボモータ (D
Cブラシレスモータ)、17・・・磁極位置検出器、1
8・・・磁極位置検出器路、19・・・基準正弦波磁極
位置信号、2゜・・・乗算器、23・・・微分回路、2
5・・・整流回路、27・・・比較器、28・・・異常
信号、31・・・比較器1−+ 口 $2121 R3 rRz TR4 易 3 日 4 第 4 図 $ 5 防 $61211 簿 ?t21 s8 日
Figure 1 is a block diagram illustrating a conventional DC servo system, Figure 2 is a wiring diagram of the main circuit example in Figure 1, Figure 6 is a conventional DC servo motor speed abnormality detection circuit, and Figure 4 is a diagram of the main circuit shown in Figure 1. A block diagram showing an embodiment of the AO servo system of the subject of the invention, FIG. 5 is a wiring diagram of the main circuit example of Section 4, Section 1, and FIG. 6 is a waveform diagram of the reference sine wave magnetic pole position signal of FIG. FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the AC servo motor speed abnormality detection circuit according to the present invention, FIG. 8 is a circuit diagram of a 74th differential circuit example, and FIG. 9 is a 7th example of a rectifier circuit. Circuit diagram, No. 10
This figure is a circuit diagram of the comparator example shown in FIG. 7, and FIG. 11 is a block diagram showing another embodiment of the speed abnormality detection circuit for an AC servo motor according to the present invention. 1... Speed command voltage, 2... Speed signal, 3... Speed error amplifier, 4... Current error amplifier (current control circuit), 5... Main circuit (power circuit), 6... ·Current transformer,
8... Speed detector, 9... Armature current signal, 10.
...Speed deviation (1,16...AC servo motor (D
C brushless motor), 17... magnetic pole position detector, 1
8... Magnetic pole position detector path, 19... Reference sine wave magnetic pole position signal, 2°... Multiplier, 23... Differentiation circuit, 2
5... Rectifier circuit, 27... Comparator, 28... Abnormal signal, 31... Comparator 1-+ mouth $2121 R3 rRz TR4 easy 3 day 4 4th figure $ 5 defense $61211 book ? t21 s8 day

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、速度検出器と磁極位置検出器を持つ交流サーボモー
タと、該モータの速度指令と上記速度検出器からの速度
信号を比較増幅してモータのトルクに比例した信号を出
力する増幅器と、上記磁極位置検出器からの磁極位置信
号より機幅一定の正弦波信号である基準正弦波磁極位置
信号を得る磁極位置検出回路と、該基準正弦波磁極位置
信号と上記増幅器出力を乗算する乗算器と・該乗算器出
力を電流指令としてモータ1次電流を制御する電流制御
回路ならびにパワー回路からなる交流サーボシステムに
おいて、上記基準正弦波磁極位置信号を微分する微分回
路と、該微分回路の出力を上記速度検出器からの速度信
号と比較してその差が所定値以上になると速度異常信号
を出す比較器とから構成した速度異常検出回路。 2、速度検出器と磁極位置検出器を持つ交流サーボモー
タと、該モータの速度指令と上記速度検出器からの速度
信号を比較増幅してモータのトルクに比例した信号を出
力する増幅器と、上記磁極位置検出器からの磁極位置信
号より振幅一定の正弦波信号である基準正弦波磁極位置
信号を得る磁極位置検出回路と、該基準正弦波磁極位置
信号と上記増幅器出力を乗算する乗算器と、該乗算器出
力を電流指令としてモータ1次電流を制御する電流制御
回路ならびにパワー回路からなる交流サーボシステムに
おいて、上記基準正弦波磁極位置信号を微分する微分回
路と、該微分回路の出力を所定基準電圧と比較して該出
力が基準雪圧を越えると速度異常信号を出す比較器とか
ら構成した速度異常検出回路。
[Claims] 1. An AC servo motor having a speed detector and a magnetic pole position detector, and comparing and amplifying the speed command of the motor and the speed signal from the speed detector to generate a signal proportional to the torque of the motor. an amplifier for outputting, a magnetic pole position detection circuit that obtains a reference sine wave magnetic pole position signal which is a sine wave signal with a constant machine width from the magnetic pole position signal from the magnetic pole position detector, and the reference sine wave magnetic pole position signal and the output of the amplifier. In an AC servo system consisting of a power circuit and a current control circuit that controls a motor primary current using the output of the multiplier as a current command, a differentiation circuit that differentiates the reference sine wave magnetic pole position signal; A speed abnormality detection circuit comprising a comparator that compares the output of the differentiating circuit with the speed signal from the speed detector and outputs a speed abnormality signal when the difference exceeds a predetermined value. 2. An AC servo motor having a speed detector and a magnetic pole position detector, an amplifier that compares and amplifies the speed command of the motor and the speed signal from the speed detector and outputs a signal proportional to the torque of the motor; a magnetic pole position detection circuit that obtains a reference sine wave magnetic pole position signal that is a sine wave signal with a constant amplitude from a magnetic pole position signal from a magnetic pole position detector; a multiplier that multiplies the reference sine wave magnetic pole position signal by the output of the amplifier; In an AC servo system consisting of a current control circuit and a power circuit that control the motor primary current using the multiplier output as a current command, there is a differentiating circuit that differentiates the reference sine wave magnetic pole position signal, and the output of the differentiating circuit is set to a predetermined standard. A speed abnormality detection circuit comprising a comparator that compares the output with the voltage and outputs a speed abnormality signal when the output exceeds a reference snow pressure.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5361034A (en) * 1976-11-12 1978-06-01 Hitachi Ltd Air conditioner protective system
JPS5734786A (en) * 1980-08-07 1982-02-25 Toshiba Mach Co Ltd Drive controlling device for synchronous motor

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