JPS6052673B2 - モータ速度制御回路 - Google Patents

モータ速度制御回路

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JPS6052673B2
JPS6052673B2 JP52138896A JP13889677A JPS6052673B2 JP S6052673 B2 JPS6052673 B2 JP S6052673B2 JP 52138896 A JP52138896 A JP 52138896A JP 13889677 A JP13889677 A JP 13889677A JP S6052673 B2 JPS6052673 B2 JP S6052673B2
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circuit
motor
voltage
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current
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弘一 深谷
淳 岸
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • 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
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/18Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual dc motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00Electricity: motor control systems
    • Y10S388/90Specific system operational feature
    • Y10S388/902Compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S388/00Electricity: motor control systems
    • Y10S388/907Specific control circuit element or device
    • Y10S388/91Operational/differential amplifier

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負性インピーダンスによる電流制御方式のモ
ータ速度制御回路、特に起動時の制御特性を併わせ高め
ることのできるモータ速度制御回路に関する。
一般に、上記のようなモータ速度制御回路は、第1図
にその原理を示す如く、制御すべきモータ3の両端をそ
れぞれ電源Vccと制御回路4の出力端子2との間に接
続し、制御回路の基準電圧端子1と電源Vcc間に抵抗
Rを接続することによつて構成される。
この場合には、モータの端子電圧は抵抗Rの基準電圧端
子への流入電回、による電圧ドロップVRと、制御回路
4内に設けられた基準電圧回路で発生する基準電圧との
和の電圧に等しくなるように制御される。すなわち、モ
ータの負荷変動に対応して生ずる回転数の変動によるモ
ータ逆起電力の変化を検出し、基準電圧と比較し、その
誤差分で基準電圧端子への流入電流を制御回路内で変化
させて前記抵抗の電圧ドロップVRを変え、これによつ
てモーター端子電圧を負荷変動に対応させて変化させモ
ータの回転数を一定に制御する方式である。例えば、モ
ータの負荷が重くなつた場合には、モータ流入電流IM
が増し、それに対応して制御回路の基準電圧端子への流
入電流1、も増し、抵抗Rの電圧ドロップVRを増加さ
せてモーター端子電圧を上げ、これによつて負荷トルク
の増加分を打ち消すだけの回転トルクを得て、モーター
を定速回転させることができる。 しカル乍ら、このよ
うな電流制御方式のモータ制御回路では、モータの速度
が定常に近くなつた状態においては負荷の変動等による
も速度制御が完全に行われるが、モータの起動時におい
ては、後に具体例を挙げて詳述するように、回路構成上
、出力トランジスタの性能に無関係に起動電流が決まつ
てしまい、充分な起動トルクが得られないという欠点が
あつた。 本発明の目的は、簡単な回路の付加によつて
モータに大きな初期の起動トルクを与えることのできる
起動特性の改善されたモータ速度制御回路を提供するこ
とにある。
本発明によれば、第1の電圧比較回路と、該第1の電
圧比較回路の出力を増幅する対称電流回路とを有し、上
記第1の電圧比較回路の一方の入力に基準電圧と前記対
称電流回路によつて制御された発生電圧との和の電圧を
加え、他方の入力に上記対称電流回路の出力電圧を帰還
して、上記対称電流回路の出力側に接続されるモータの
駆動電流を制御するモータ速度制御回路において、上記
第1の電圧比較回路の2つの入力端子間に予め定められ
たしきい値をもつ第2の比較回路を接続し、該第2の比
較回路の出力を上記対称電流回路に加えることによつて
上記モータの起動トルクを高めるように制御することを
特徴としたモータ速度制御回路が得られる。
次に従来技術における負性インピーダンスを備えた電流
制御方式のモーター速度制御回路について、第2図の具
体例を参照して説明する。
図において、一点鎖線でかこまれた4の部分は制御回路
を示しており、電圧りファレンズ回路6、誤差増巾器(
比較回路)7および出力回路8の3つの部分より構成さ
れている。誤差増巾器7では前記電圧りファレンズ回路
6て発生する基準電圧と入力端子1の直列抵抗Rの電圧
ドロップとの和と、制御回路4の出力端子電圧とが比較
される。出力回路8は対称電流回路を構成するカレント
ミラー回路(トランジスタQ2,Q3)とその入力を駆
動するトランジスタQ1を含むドライブ回路とから構成
−されている。まず、平常時すなわち回転制御時の動作
について説明すると、比較回路7で基準電圧aと制御電
圧bとの差分を検出し、ドライブ回路に加えて出力段の
カレントミラー回路を制御するように構成された閉ルー
プによつて、モータの端!子電圧を一定に保ちつつモー
タを定速で回転させるようにはたらかせる。ここで、モ
ーターの回転速度が変化する要素として温度、電源電圧
およびモータ負荷の変動による3つを主に挙げることが
できる。
このうち、対!温度、対電源電圧については電圧りファ
レンズ部の発生する基準電圧を、それらの状態に対し安
定な回路構成とすることで補償できる。第3の対モータ
負荷に対しては制御回路4モータ3並び抵抗Rより成る
、いわゆるガバナー・モータの作用に1よつて補正され
る。すなわち、第2図のように構成されたモータ制御回
路において、比較回路7の入力をそれぞれA,bとした
時の電圧関係を第3図によつて説明すると、まず、軽負
荷制御時の状態を示すaにおいては、カレントミラー回
路によりモータ流入電流1Mと比例した電流cを制御回
路4の基準電圧端子1に接続された抵抗Rに流し込むこ
とによつて誤差増幅器7の2つの入力はバランスしてい
る。ここで、RaIMはモータの内部抵抗によるドロッ
プ、Eaはモータの逆起電力、IC−RはRをRaと電
流比を等価に設定した時の電圧ドロップ,(IcO+I
s)Rは制御回路の基準端子1から他の定電圧回路11
,12等に流れ込lむ電流によつて生ずるRの電圧ドロ
ップ、は制御回路内部の電圧りファレンズ部で生ずる基
準電圧である。次にモータに重負荷がかかると、図bに
示すごとく、モータ流入電流が増し、モータの内部抵抗
のドロップRaIMが大きくなるが、制御回路4の基準
端子1と電源間の抵抗Rはモータ内部抵抗Raと比例関
係をもたせてあるから、同じように抵抗Rの電圧ドロッ
プも大きくなる。すなわち、モータが重負荷になつても
、モータ流入電流を検出することによつて抵抗Rのドロ
ップを増してモータの端子電圧を上げるから、負荷変動
に対してもモータの逆起電力を一定に保ち回転速度を一
定にすることができる。次に、モータの起動時における
動作について説明すると、一般にDCモータでは特性上
起動時の逆起電力は零より緩やかに増加するので、スタ
ートの瞬間では逆起電力も電流1Mも零、トランジスタ
Q3はオフとなり、制御回路の出力端子2にはほぼ電源
電圧Vccが発生する。
この電圧は誤差増幅器7の一端の電圧bとなる。又誤差
増巾器7の他端の電圧aは電圧りファレンズ回路が働ら
いているのでbより低い電圧が発生する。この状態では
誤差増幅器の2つの比較入力は、それぞれa=Cc−(
R+),b:ニVccとなつて、その差は大きい。しか
し、これによつてカレントミラー回路のトランジスタQ
3のコレクタが導通状態となり、そこを流れる電流によ
つてモータは回転を始める。一方、制御回路の基準端子
1の電圧1は、トランジスタOの最大ドライブ時におい
て、制御回路内部の回路構成で決定される電圧値1(M
in)に降下する。したがつて、モータ起動電流1Mは
前述の通り制御回路への流入電流の1部10と比例関係
を持たせているから、11(Max)=Cc一噛1n となる。
ここに、IOは抵抗Rからカレントミラー回路のトラン
ジスタQ2をとおつて流れるIMに比例した電流、11
は抵抗Rを流れる全電流である。第3図cは、上記のよ
うに、モータが最大起動電流によつて加速されつつある
時の誤差増幅器7の2つの比較電圧aおよびbを示して
いる。しかし、この状態では、出力トランジスタQ3の
特性にほぼ無関係に、単にその回路構成のみによつてモ
ータの起動電流特性が決まつてしまうので、モータに初
期の起動トルクを充分に与えることができない。次に、
本発明によるモータ速度制御回路の実施例を第4図の回
路図を参照して説明する。
図において、3はモータ、10は制御回路、1は制御回
路10の基準電圧端子、2は制御回路10の出力端子、
Rは基準電圧端子1と電源端子。。との間に接続された
直列抵抗、11は定電流源、12は電圧りファレンズ回
路、13は電圧比較回路、14は出力回路部を示してお
り、これ等の機能および動作は第2図の従来例の回路と
殆ど同じである。制御回路10には、更にトランジスタ
αとqが設けられており、比較回路13のb入力側は抵
抗Rxを介してトランジスタαのエミッタへ、a入力側
はQ4のベースへ接続されており、またトランジスタQ
5のコレクタはQ4のエミッタに、ベースはOのコレク
タに接続され、エミッタは出力回路部14のカレントミ
ラー回路のR1とトランジスタQ2のエミッタとの間に
接続されている。このような回路によれば、モータ3の
起動時において、電圧比較回路13の2つの入力aおよ
びbの電圧がアンバランスになるのを利用して、トラン
ジスタQ4のベ−スーエミッタ間に電圧差が生ずると、
トランジスタαとqで形成される第2の比較回路によつ
て抵拍只,に電流をhだけ余分に流し込む。これによつ
て、トランジスタQ2およびらのベース電圧はR1・I
xだけ増加し、同時にトランジスタ(のエミッタ電流も
その増加分だけ増加する。この場合における電流19の
増加分ΔIMは、となる。
いま、仮りに比較回路13の入力aおよびbの電位差を
1.2V..Rxを50Ω、k=20,.Icを30n
1A,.Vc0を6Vとすれば、第2図の従来例におい
てはモータ起動電流はIM=K−10によつて600n
1A以上の電流が流れなかつたのに対して、第4図の回
路によれば、Ix=10rr1Aを流すことができるか
ら、ΔIM=200mA1即ちIM=800mAとなり
、30%の増加となる。
なお、起動に際してこのようにはたらく第2の比較回路
Q4,Q5は、モータの軽負荷時(通常の負荷)には、
そのしきい値のために動作しないようになつており、実
質的に第1の比較回路のみで負荷の変動に対する制御が
行われる。
さらに、重負荷時に際して第1の比較回路の動作が飽和
したときに第2の比較回路が動作を始めるよう、第2の
比較回路の2つの入力間に所定のしきい値を設定してお
けは、重負荷時の負荷特性を改善することができる。第
5図は本発明による第2の実施例の回路図を示している
図において、制御回路1『にトランジスタQ6,Q7お
よびそれに関連する抵抗R3,R4およびR5が追加さ
れている以外は、第4図の回路図の同じ参照記号によつ
て見られるようにその機能を同じくする。この制御回路
においては、lトランジスタαの出力をトランジスタ9
とQ6で増幅し、その出力をトランジスタQ2ののエミ
ッタに加えるとともに、トランジスタQ6のコレクタ電
流の変化をトランジスタQ7を介してトランジスタQ1
のベースに加えるようにしている。こ:れによつて、ト
ランジスタQ2とQ3のドライブを増強し、更に大きな
起動電流を流すことができる。第6図は本発明による第
3の実施例の回路図を示したものである。
この回路は、前記第2の実施)例の回路図に見られるト
ランジスタQ7に、さらにトランジスタQ8を付加した
ものであり、これによつてトランジスタQ1のベースに
与える電圧の変化を更に拡大することができる。以上、
実施例の説明によつて明らかなように、本発明のモータ
速度制御回路によれば、モータの使用状態における定速
制御は勿論のこと、モータの起動時においても速応的に
大きな起動トルクを与えて、起動特性の改善を計つた点
において、その利用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の負性インピーダンスによる電流制御方式
のモータ速度制御回路の基本原理図、第2図は、第1図
の具体的な従来例を示す回路図、第3図A,bおよびc
は、第1図の従来例におけるモータのそれぞれ軽負荷、
重負荷および起動時の制御電圧の関係を示す図、第4図
は本発明によるモータ速度制御回路の第1の実施例を示
す回路図、第5図は同じく第2の実施例を示す回路図、
第6図は同じく第3の実施例を示す回路図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の電圧比較回路と、該第1の電圧比較回路の出
    力を増幅する対称電流回路とを有し、前記第1の電圧比
    較回路の一方の入力に基準電圧と前記対称電流回路によ
    つて制御された発生電圧との和の電圧を加え、他方の入
    力に前記対称電流回路の出力電圧を帰還して、前記対称
    電流回路の出力側に接続されるモータの駆動電流を制御
    するモータ速度制御回路において、前記第1の電圧比較
    回路の2つの入力端子間に予め定められたしきい値をも
    つ第2の比較回路を接続し、該第2の比較回路の出力を
    前記対称電流回路に加えることによつて前記モータの起
    動トルクを高めるように制御することを特徴としたモー
    タ速度制御回路。
JP52138896A 1977-11-21 1977-11-21 モータ速度制御回路 Expired JPS6052673B2 (ja)

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JPS5472412A JPS5472412A (en) 1979-06-09
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