JPS62236380A

JPS62236380A - Ａｃサ−ボモ−タ制御装置

Info

Publication number: JPS62236380A
Application number: JP61078197A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokoyama; 横山　晃; Ikuo Sawada; 沢田　郁男; Akihiko Sagawa; 佐川　昭彦
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1987-10-16

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明はＡＣサーボモータ制御装置に係り、特に、サー
ボモータの逆起電力に起因する制御不安定を回避するの
に好適なＡＣサーボモータ制御装置に関する。

〔発明の背景〕

第６図に、三相同期式交流サーボモータの一般的な駆動
回路を示す。直流電源１の直流電圧を断続して三相の交
流電圧に変換し、各相の交流電圧を三相同期式交流サー
ボモータ２の入力端子Ｕ。

■、Ｗに夫々印加すべく、電源側に３個接地側に３個の
計６個のスイッチＳＬ、Ｓ２．Ｓ３とＳ４゜Ｓ５．Ｓ６
が設けられている。各スイッチ８１〜Ｓ６はトランジス
タで構成され、各トランジスタのエミッタ・コレクタ間
は夫々ダイオードＤ１〜Ｄ６で短絡されている。サーボ
モータ２には速度検出器（ＴＯ）３と位置検出器（ＲＥ
Ｓ）４が取り付けられ、また、端子Ｕ、Ｖ、Ｗに入力す
る電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを検出するため電流検出器５゜
６．７が設けられている。

ＡＣサーボモータ制御装置は、これ等の検出器と各スイ
ッチ８１〜Ｓ６の制御端子（第６図の例ではトランジス
タのベース端子５ＩＢ−８６Ｂ）との間に設けられるも
のであり、各検出値からフィードバック制御信号を作成
し、該制御信号でスイッチ８１〜Ｓ６を制御し、サーボ
モータ２に供給される電力を調整する。

従来のＡＣサーボモータ制御装置は、流したり電流の方
向にのみ着目し、スイッチ８１〜Ｓ３のうちの１つとス
、イッチＳ４〜Ｓ６のうちの１つのベアのスイッチを選
んでオン状態として三相交流を得ていた。モータ２が回
転すると、回転速度に比例した逆起電力が発生するが、
従来はこの逆起電力に配慮していないため、逆起電力に
より流れる電流の方向と、スイッチオンで流れる電流の
方向が一致した場合に電流値の最小値が制限されてしま
う。これが、制御性を悪化させる原因となり。

スムースな減速を阻害し、減速停止まで長時間を要し１
機械振動を起こしたりする６〔発明の目的〕本発明の目的は、サーボモータの制御性を良好にし、特
に、減速をスムースに行ない１機械振動の減少や、減速
停止時間の短縮を図ることができるＡＣサーボモータ制
御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明では、モータに流すべ
き電流の指令値がモータの逆起電力により流される回生
電流の範囲内である場合、３個の電源側スイッチまたは
３個の接地側スイッチのうちの１個あるいは２個のスイ
ッチのみをオンオフさせる手段をＡＣサーボモータ制御
装置に設ける。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るＡＣサーボ制御装置の
構成図であり、第２図は制御タイミング説明図である。

三相同期式モータでは、モータの１回転が第２図の電流
位相角２π（ラジアン）に対応する。即ち、モータの回
転位置と電流位相が対応している。この１回転を６分割
した位置をａ。

ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとして以下説明する。

モータ回転角が位置ａにある場合、第６図に示す電流Ｉ
Ｕ、ＩＶは正、電流ＩＷは負となるので、スイッチＳＬ
、Ｓ２．Ｓ６を次の様に開閉制御する。スイッチＳ６は
モータ回転角が位置ａにある間中オン状態とし、この状
態下で、スイッチＳ１を先ずオンにした後、スイッチＳ
１をオフにすると共にスイッチＳ２をオンにする。従っ
て、電源１からスイッチＳ６に流れる電流は、スイッチ
Ｓ１のデユーティとスイッチＳ２のデユーティの和だけ
流れる。スイッチＳ１がオフのとき、電流ＩＵは、モー
タ２−スイッチ６−ダイオードＤ４一端子Ｕの経路で流
れる。この様にして、パルス幅変調（Ｉ’ＷＭ）により
電流量の制御を行なう。

尚、モータ２を逆回転させるためには、第２図に点線で
示した様な位相関係でスイッチ８１〜Ｓ６をオンオフさ
せろ。

逆起電力は、加速時においては電流と同位相になり、減
速時においては逆位相となる。つまり。

減速時においては、逆起電力により、回転速度で決まる
所定電流まで流しうる。この回生電流を制御する方法に
ついて次に説明する。第２図において、位置ａのときに
スイッチＳ１のみをオンすると、端子Ｗが端子Ｕに対し
て高電位であるため。

端子Ｗ−ダイオードＤ３−スイッチＳ１一端子Ｕの経路
で回生電流が流れる。次に、スイッチｓ２のみをオンす
ると、端子Ｗ−ダイオードＤ３−スイッチＳ２一端子Ｖ
の経路で流れる。その間、電流１．Ｕは、端子Ｗ−ダイ
オードＤ３−電源１（通常は電源１内の平滑用コンデン
サ）−スイッチＳ１一端子Ｕの経路で流れる。従って、
スイッチＳＬ、８２を夫々のデユーティでオンオフする
ことにより、回生電流量は制御される。尚、電流ＩＷの
値が電流ＩＵとＩｖの和となることは当然である。

以」二が、回転角が位置ａにあるときのスイッチＳＬ、
８２のオンオフ作動である。第３図は、通常モート（従
来と同じモード）と回生モー１〜における、各回転角位
置でオンオフさせるスイッチの組合せを示す図である。

丸印はその回転角でオンすべきスイッチを示す。丸印２
個はその期間中オン状態とし、丸印１個は順次後述する
デユーティ比によってオンオフさせるスイッチを示す。

上述したスイッチのオンオフ制御を行なわせる制御装置
について以下第１図を参照して説明する。

尚、本実施例では速度制御装置について説明するが、位
置制御を行なう場合には、位置ループを設けることによ
り容易に行なうことができる。

第１図において、速度指令電圧ＶＣＭＤとタコジェネレ
ータ３（第６図）の出力電圧ＥＴＧとの差を減算器１０
でとり電流指令電圧とする。そして。

この電流指令電圧の正負を判別するため比較器１１に入
力して２値信号ＩＣＭＤを得、これをスイッチ制御論理
回路（ＬＧＣ）１２に入力する。この信号ＩＣＭＯは、
流すべき電流の方向を示している。

／□′　　　　　　前記電流指令′電圧と、タコジェネ
レータ出力電圧ＥＴＧに係数器１３で適当な係数を乗算
した電圧とを加算器１４で加算し電圧指令信号とする。

この電圧指令信号の正負を判別するため比較器１５に入
力して２値信号ＥＣＭＤを得、これをスイッチ制御論理
回路１２に入力する。比較器１１と１５の出力の排他的
論理和をゲート１６でとり、ゲート１６の出力ＧＮＭを
インバータ１７で反転した信号ＧＮＭをスイッチ制御論
理回路１２に入力する。スイッチ制御論理回路１２は、
２値信号ＩＣＭＤとＥＣＭＤの値が一致しているとき、
即ち、信号ＧＮＭが「１」のとき従来と同様の通常モー
ドでスイッチ８１〜Ｓ６を制御し、２値信号ＩＣＭＤと
ＥＣＭＤの値が不一致の場合、即ち、信号ＧＮＭが「０
」の場合は本発明に係る回生モードの制御を行なう。

加算器１４から出力される電圧指令信号は絶対値回路１
８にも入力し、出力電圧ＥＲＥＦを正とする。

絶対値回路１８はアンプ１９とスイッチ２０．２１．２
２と加算器２３とから成り、各スイッチ２０．２１．２
２は下式の論理でオンする。

この様に、回生モード（ＧＮＭ＝　ｒｌＪ　）のときに
はスイッチ２２をオンして電圧オフセットＥＯＦを与え
るのであるが、この電圧オフセットは電圧指令信号がゼ
ロの場合にデユーティ１　（１００％）を与える値に設
定する。絶対値回路１８の出力ＥＲＥＦは乗算器２／１
．２５に与える。

回転角検出および乗算データ作成回路（以下ＡＲＧとい
う）２６は、モータ回転角を検出し、各回転角位置ａ　
＝　ｆに対応する信号ＴＡ−ＴＦを作成すると共に、そ
の期間内の詳細な位置に対応する正弦波データを乗算器
２４．２５に与える。三相サーボモータを制御する場合
、原理上は乗算器２４゜２５以下後述する回路は各相に
対応して３回路づつ必要とするが、第３図に示すように
、回転角位置ａ　”　ｆと各モードの正逆回転のいずれ
にあるかが分かれば、電流の方向が同一である二相分の
デユーティ比を計算することで残りの一相の制御はオン
かオフかに定まる。このため、本実施例では、二相分の
演算を行ないスイッチ制御論理回路１２で相制御を行な
う。

第４図はＡＲＣの詳細ブロック構成図である。

第４図において１発振器２７から発生したクロックパル
スはカウンタ２８で３分周された後、２進７ビツトカウ
ンタ２９でカウントされる。このカウント値をＲＯＭ３
０．３１のアドレス六方信号とする。

ＲＯＭ３０には０−１２７を１周期とする正弦波データ
が格納され、ＲＯＭ３１には０〜１２７を１周期とする
余弦波データが格納されている。ＲＯＭ３０゜３１の夫
々の出力はＤ／Ａ変換器３２．３３でアナログ電圧化さ
れた後、アンプ３４．３５で増幅される。このアンプ３
４．３５の出力は、第５図に示すように９０’位相差の
レゾルバ（ＲＥＳ）励磁信号φ１．φ２となり、第１図
に示すように、レゾルバ（ＲＥＳ）４（第６図参照）に
与えられる。このレゾルバ４から出力される信号φＤは
軸回転位置により位相が変化する信号で、比較器４４で
２値化してＰＦＢｆａ号（第５図）を得る。

一方、発振器２７からのクロックパルスをカウンタ３６
で２分周した後、２進５ビツトカウンタ３７でカウント
する。このカラン１−値を、　ＲＯＭ３８．３９のアド
レス入力信号とする。カウンタ３７の出力信号は第５図
に示すように変化し、ＲＯＭ３８．３９には、夫々カウ
ンタ３７の出力がアドレスとして入力。

したとき第５図に示すような波形が出力されるデータが
格納されている。これ等のデータを下に示す。

ここで、Ｎはアドレス値９Ｍは出力ビットｍのときＭ＝
２１となる値である。これ等のデータはＰＦＢ信号の立
上りのタイミングでＤフリップフロップ４０．４１　（
第４図）に夫々メモリされ、第１図に示す乗算器２４．
２５の入力信号となる。また。

カウンタ３７のキャリー出力をカウンタ４２でカラン戸
　　　　トし、第５図に示すＴ１〜Ｔ６の信号を得、こ
れ等の信号をＰＦＢ信号の立上りでＤフリップフロップ
４３にメモリして回転角領域信号ＴＡ−ＴＦを得る。信
号ＴＡ−ＴＦは、後述の切換回路５３と前記スイッチ制
御論理回路１２に与えられる。

第１図に示す乗算器２４．２５は、乗算形のＤ／Ａコン
バータで成り、基準電圧として絶対値回路１８の出力Ｅ
ＲＥＦを入力し、Ａ　ＲＧ　２６のＤフリップフロップ
４０．４１の出力信号ＭＤＩ、ＭＤ２を乗じた値をアナ
ログ値として出力する。乗算器２４．２５の出力から後
述する電流フィードバック信号ＩＦ１、ＩＦ２を夫々減
算器４５．４６で減算した信号をアンプ４７．４８で増
幅し、パルス幅変調回路４９に入力する。パルス幅変調
回路４９は三角波発生口ｆ６５０と２つの比較回路５１
．５２から成り、比較回路５１゜５２は夫々アンプ４７
．４８の出力信号と三角波発生回路５０の三角波信号と
を比較してパルス幅信号Ｍｌ。

Ｍ２を出力する。乗算器２４．２５の出力信号はモータ
１回転の１／６相当の変化しかしないため（第５図ＲＯ
Ｍ３８．３９出力波形参照）、電流フィードバック信号
ＩＦＩ、ＩＦ２もちょうどその角度に対応する相の信号
を与える必要がある。そこで、本実施例では切換回路５
３を設け、ＡＲ０２６から出力される信号ＴＡ−ＴＦと
電流検出器５，６．７の検出信号から必要とする信号Ｉ
ＦＩ、ＩＦ２を作成し、減算器４５．４６に入力させて
いる。

前記パルス幅信号Ｍ１は、その角度における最大のデユ
ーティであるので、第３のデユーティに相当する信号Ｍ
３は、信号Ｍ１から信号Ｍ２のパルス幅を減じることに
より、図示の例ではアンドゲート５４とインバータ５５
とにより作成される。これ等の信号Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３は
スイッチ制御論理回路１２に入力される。

スイッチ制御論理回路１２は、比較器１１．１５及びイ
ンバータ１７からの信号ＩＣＭＤ、ＥＣＭＤ及びＧＮＭ
と、ＡＲ０２６からの信号ＴＡ−ＴＦと、上記信号Ｍｌ
、Ｍ２．Ｍ３とにより１次下の演算を行ない、スイッチ
８１〜Ｓ６をオンオフさせる信号５ＯＢ−３６Ｂを作り
、出力する。

Ｓ　Ｌ’＝ＴＡ−Ｍ２＋ＴＣ−Ｍ３＋ＴＢ−ＧＮＭＳ２
’＝ＴＥ−Ｍ２＋ＴＡ−Ｍ３＋ＴＦ−ＧＮＭＳ　３’＝
ＴＣ−Ｍ２＋ＴＥ−Ｍ３＋ＴＤ−ＧＮＭＳ４’＝ＴＤ−
Ｍ２＋ＴＦ−Ｍ３＋ＴＥ−ＧＮＭＳ５′＝ＴＢ−Ｍ２＋
ＴＤ−Ｍ３＋ＴＣ−ＧＮＭＳ６’＝ＴＦ−Ｍ２＋ＴＢ−
Ｍ３＋ＴＡ−ＧＮＭこれ等ＳＬ’〜Ｓ６’で表わした信
号はモータ正回転の場合である。尚、「・」はアンド論
理、［＋」はオア論理、ＧＮＭはＧＮＭの否定論理であ
る。

モータ逆回転の場合をも含めたときの論理演算は次の通
りである。

５Ｌ＝８１’ Ｓ　２　＝　Ｉ　ＣＭＤ−８２’＋　Ｉ　ＣＭＤ−８３
’Ｓ　３　＝　Ｉ　ＣＭＤ−８３’＋　Ｉ　ＣＭＤ−８
２’５４＝Ｓ４’ Ｓ　５　＝　Ｉ　ＣＭＤ−３５’＋　Ｉ　ＣＭＤ−３６
’Ｓ６＝ＩＣＭＤ−３６’＋ＩＣＭＤ−８５’これ等の
式は第３図から導出される。第３図において一つの枠の
左側に丸印がある場合はＭ２のデユーティを使用し、右
側に丸印がある場合はＭ３のデユーティを用いる。丸印
が２つある場合は計算上のデユーティはＭｌとなる。

以上説明した実施例は、正弦波電流駆動方式の場合であ
るが、他の方式、例えば矩形波電流駆動方式にも本発明
を通用できることはいうまでもな１１゜〔発明の効果〕本発明によれば、逆起電力に起因する電流不感帯を除去
して三相同期式交流サーボモータを制御するため、スム
ースな減速が可能となり、機械振動が低減し、減速停止
時間・距離が短縮する等、安定した制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＡＣサーボモータ制御
装首の回路図、第２図は三相モータの回″　　　　　転
角と電流位相の関係説明図、第３図はスイッチオンのモ
ードとモータ回転角領域との関係説明図、第４図は第１
図に示すＡＲＧの詳細回路図、第５図はタイミングチャ
ート、第６図は一般的な三相同期式サーボモータの駆動
回路図である。１・・・電源、２・・・三相サーボモータ、３・・・タ
コジェネレータ、４・・・レゾルバ、５，６．７・・・
電流検出器、１１．１５．４４．５１．５２・・・比較
器、１２・・・スイッチ制御論理回路、１３・・・係数
器、　１９．３４．３５．４７゜４８・・・アンプ、２
４．２５・・・乗算器、２６・・・回転角検出および乗
算データ作成回路（ＡＲＧ）、２８．２９．３６゜３７
、４２−１ウンタ、３０．３１．３８．３９−ＲＯＭ、
　４０゜４１．４３・・・Ｄフリップフロップ、４９・
・・パルス幅変調回路、８１〜Ｓ６・・・スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、速度・位置検出器を備える三相同期式交流サーボモ
ータに、直流電源電圧を該電源側と前記モータの各入力
端子との間に介挿した３個の電源側スイッチ及び前記電
源の接地側と前記モータの各入力端子との間に介挿した
３個の接地側スイッチで断続して得た三相交流電圧を供
給するＡＣサーボモータ駆動回路に設けられ、前記速度
・位置検出器の出力信号をフィードバック信号として前
記６個のスイッチをオンオフ制御するＡＣサーボモータ
制御装置において、前記モータに流すべき電流の電流指
令値がモータの逆起電力により流される回生電流の範囲
内である場合、前記電源側スイッチまたは前記接地側ス
イッチのうちの１個あるいは２個のスイッチのみをオン
オフする手段を設けたことを特徴とするＡＣサーボモー
タ制御装置。