JPS6227632B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6227632B2
JPS6227632B2 JP55003896A JP389680A JPS6227632B2 JP S6227632 B2 JPS6227632 B2 JP S6227632B2 JP 55003896 A JP55003896 A JP 55003896A JP 389680 A JP389680 A JP 389680A JP S6227632 B2 JPS6227632 B2 JP S6227632B2
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JP
Japan
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output
signal
phase
circuit
matching circuit
Prior art date
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Expired
Application number
JP55003896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56101388A (en
Inventor
Tsutomu Sesato
Nobuho Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP389680A priority Critical patent/JPS56101388A/en
Publication of JPS56101388A publication Critical patent/JPS56101388A/en
Publication of JPS6227632B2 publication Critical patent/JPS6227632B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/04Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来使用されているいわゆるPLL制御
方式による電動機の速度制御装置の改良に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a speed control device for an electric motor using a conventionally used so-called PLL control method.

PLL制御方式は電動機の内部又は外部に取付け
たエンコーダ等により電動機の回転速度に対応す
る周波数のパルス電圧を発生させ、該パルス電圧
と、その電動機の基準速度に対応する基準パルス
電圧との位相差を検出してえた信号によつて印加
電圧を制御する電動機の速度制御方式である。こ
のPLL制御方式は後述の欠点があるために利用さ
れる範囲が狭く、問題点を解決するためのいくつ
かのPLL専用素子が開発されているがこれらはい
ずれも複雑かつ高価である。本発明は簡単な回路
によつてこれを解決することを目的とするもので
ある。
In the PLL control method, a pulse voltage with a frequency corresponding to the rotational speed of the motor is generated by an encoder installed inside or outside the motor, and the phase difference between this pulse voltage and a reference pulse voltage corresponding to the reference speed of the motor. This is a motor speed control method that controls the applied voltage based on the signal obtained by detecting the This PLL control method has shortcomings, which will be described later, and is therefore rarely used. Several PLL-specific devices have been developed to solve these problems, but they are all complicated and expensive. The present invention aims to solve this problem with a simple circuit.

本発明の実施例を図面について説明する。第1
図において、1は電動機、2は位相検出器で、電
動機1と結合され、その回転位相を検出する。3
は位相検出器2の出力の波形を整形する波形整形
回路で、電動機1の1回転に対し、単数又は複数
のパルスよりなるデジタル信号を出力する。4は
基準発振器で、電動機1が同期回転速度のときに
位相検出器2が発生する信号の2倍の周波数を有
するデジタル信号を出力する。5はD型フリツプ
フロツプで、そのデータ入力端子Dには波形整形
回路3の出力が入力され、クロツク入力端子CP
には基準発振器4の出力が入力される。6は一致
回路で、D型フリツプフロツプ5の出力端子Qよ
りの出力信号および波形整形回路3よりの位相信
号を入力する。一致回路6の出力は増巾器7によ
つて増巾され、電動機1の速度制御回路8を制御
する。9は電源である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
In the figure, 1 is an electric motor, and 2 is a phase detector, which is coupled to the electric motor 1 and detects its rotational phase. 3
is a waveform shaping circuit that shapes the waveform of the output of the phase detector 2, and outputs a digital signal consisting of one or more pulses for one revolution of the motor 1. A reference oscillator 4 outputs a digital signal having twice the frequency of the signal generated by the phase detector 2 when the motor 1 is at a synchronous rotational speed. 5 is a D-type flip-flop, the output of the waveform shaping circuit 3 is input to its data input terminal D, and the clock input terminal CP
The output of the reference oscillator 4 is input to . Reference numeral 6 denotes a matching circuit which receives the output signal from the output terminal Q of the D-type flip-flop 5 and the phase signal from the waveform shaping circuit 3. The output of the matching circuit 6 is amplified by an amplifier 7 and controls the speed control circuit 8 of the motor 1. 9 is a power source.

第4図aないしhは、第1図の動作説明のため
のタイムチヤートを示す。同図aは基準発振器4
の出力信号、bはaの2倍の周期の基準信号であ
る。cは波形整形回路3の出力信号であり、図は
基準信号bに対して周期が若干長い場合、即ち電
動機の回転速度が基準回転速度より遅い場合につ
いて示している。
4a to 4h show time charts for explaining the operation of FIG. 1. In the same figure, a is the reference oscillator 4.
The output signal b is a reference signal with a period twice that of a. c is an output signal of the waveform shaping circuit 3, and the figure shows a case where the period is slightly longer than the reference signal b, that is, a case where the rotational speed of the electric motor is slower than the reference rotational speed.

まず第1図において、D型フリツプフロツプ5
がない場合、即ち一致回路6のみを位相比較器と
して用いた場合の従来例について説明する。第4
図dは、基準信号bおよび波形整形回路の出力信
号cを入力とする一致回路の出力信号(図は不一
致回路として極性を逆に表示)を示す。図から明
らかなように、入力信号が不一致のとき、“H”
レベルの信号となる。位相が遅れるに従つて、出
力電圧平均値は、同図gに示すように増加してゆ
く。時間t1において、基準信号bよりも、波形整
形回路の出力cの位相が1周期以上遅れた後は、
不一致回路の出力は減少してゆく、さらに1周期
以上遅れる時間t2以後は増加するということを繰
返す。
First, in FIG. 1, the D-type flip-flop 5
A conventional example in which there is no matching circuit 6, that is, only the matching circuit 6 is used as a phase comparator, will be described. Fourth
FIG. d shows an output signal of a matching circuit (the polarity is reversed in the figure as a mismatching circuit) which receives the reference signal b and the output signal c of the waveform shaping circuit as inputs. As is clear from the figure, when the input signals do not match, “H”
It becomes a level signal. As the phase lags, the average output voltage value increases as shown in g in the figure. At time t1 , after the phase of the output c of the waveform shaping circuit lags the reference signal b by one cycle or more,
The output of the mismatch circuit decreases, and then increases after time t2 , which is delayed by one period or more, and this process is repeated.

次に第1図において、D型フリツプフロツプ5
を接続した本発明の装置の場合について説明す
る。第4図aは、基準信号bの2倍の周波数の基
準信号であり、この基準信号aは、D型フリツプ
フロツプ5のクロツクパルス入力となる。一方、
波形整形回路3の出力信号cは、上記D型フリツ
プフロツプ5のD入力となる。D型フリツプフロ
ツプは、クロツクパルスの立上りで、D入力信号
をラツチする。したがつて、その出力信号はeに
示すように信号aに同期して、1/2分周期として
作用している。時間t1において、基準信号bより
も波形整形回路の出力cが1周期以上遅れると、
D型フリツプフロツプ5の出力は変化せず、以後
は1周期分だけ位相がずれて動作する。この出力
信号eと、波形整形回路の出力信号cは、一致回
路6で位相比較され、その出力はfに示すように
なる。信号fの平均電圧はhに示すようになり、
基準信号に対して位相が遅れるにしたがい増加し
てゆき、1周期以上遅れると、また0から増加す
る。以上の説明より、従来の装置の位相比較特性
は、第2図A、また本発明の装置の位相比較特性
は第2図Bに示すようになる。
Next, in FIG. 1, the D-type flip-flop 5
The case of the device of the present invention in which the following is connected will be explained. FIG. 4a shows a reference signal having twice the frequency of the reference signal b, and this reference signal a becomes the clock pulse input to the D-type flip-flop 5. on the other hand,
The output signal c of the waveform shaping circuit 3 becomes the D input of the D-type flip-flop 5. A D-type flip-flop latches the D input signal on the rising edge of the clock pulse. Therefore, the output signal is synchronized with the signal a, as shown in e, and operates at a period of 1/2 minute. At time t1 , if the output c of the waveform shaping circuit lags the reference signal b by one cycle or more,
The output of the D-type flip-flop 5 does not change, and thereafter operates with a phase shift of one cycle. This output signal e and the output signal c of the waveform shaping circuit are phase-compared in a matching circuit 6, and the output is as shown in f. The average voltage of signal f is shown in h,
It increases as the phase lags behind the reference signal, and increases again from 0 when it lags by one cycle or more. From the above explanation, the phase comparison characteristics of the conventional device are shown in FIG. 2A, and the phase comparison characteristics of the device of the present invention are shown in FIG. 2B.

第2図は電動機1が同期回転速度より若干遅い
速度で回転している場合の一致回路6の出力信号
の平均値を示しており、Aは本発明のD型フリツ
プフロツプ5を有しない一致回路6のみの従来の
装置のものであり、Bは本発明の装置のものであ
る。一般にPLL制御回路により、モータの同期引
込みを行なう場合は、最終安定状態では基準周波
数に対してある位相差に安定することになる。そ
して位相が遅れようとするとき、モータへの印加
電圧が増加することが安定条件である。したがつ
て、第2図Aに示す位相比較特性では、2周期に
1回しか安定点が存在しない。Aが示すように、
一致回路6のみの従来の回路構成においては、時
間の経過と共に一致回路6の出力が増加する場合
と減少する場合とが存在し、減少する場合は制御
系が不安定になることが明白である。これに対し
本発明の一致回路6の出力は、Bに示すように時
間の経過と共に増加し、1周期分の位相差が生ず
るとリセツトされ、リセツトされた状態から再び
増加するので制御系は安定する。すなわち、本発
明のD型フリツプフロツプ5はクロツク入力の立
上り毎に、その時のデータ入力をラツチして出力
するので、基準発振器4の出力の周期と位相検出
器2の出力の半周期の時間が等しいとき、すなわ
ち、電動機1が同期速度で回転しているときは、
D型フイリツプフロツプ5が1/2の分周期として
作用することが明白である。この周期が異なる場
合は、基準発振器4の出力の立上りでデータ入力
すなわち位相検出器2の出力の極性によつてはD
型フイリツプフロツプ5のQ出力が変化しない場
合を生ずる。このとき分周機能は一時行なわれ
ず、基準発振器4の出力信号をスキツプすること
になる。このスキツプ動作によつて第2図Bに示
すように一致回路6の出力信号にリセツトがかゝ
り、リセツトされた状態から再び増加するので制
御系の不安定作用がなくなる。すなわち、一旦同
期引込みに失敗した場合、または脱調した場合
に、次の周期に安定点が存在するので、再同期引
込みが容易に行なわれる利点がある。
FIG. 2 shows the average value of the output signal of the matching circuit 6 when the motor 1 is rotating at a speed slightly slower than the synchronous rotation speed, and A shows the average value of the output signal of the matching circuit 6 without the D-type flip-flop 5 of the present invention. B is for the conventional device, and B is for the device of the present invention. Generally, when a PLL control circuit performs synchronous pull-in of a motor, the final stable state is stabilized at a certain phase difference with respect to the reference frequency. When the phase is about to lag, the condition for stability is that the voltage applied to the motor increases. Therefore, in the phase comparison characteristic shown in FIG. 2A, a stable point exists only once every two periods. As shown by A,
In a conventional circuit configuration including only the matching circuit 6, there are cases in which the output of the matching circuit 6 increases and cases in which it decreases over time, and it is clear that when it decreases, the control system becomes unstable. . On the other hand, the output of the matching circuit 6 of the present invention increases with the passage of time as shown in B, is reset when a phase difference of one period occurs, and increases again from the reset state, so the control system is stable. do. That is, since the D-type flip-flop 5 of the present invention latches and outputs the data input at that time every time the clock input rises, the period of the output of the reference oscillator 4 and the half period of the output of the phase detector 2 are equal in time. When, that is, when the electric motor 1 is rotating at a synchronous speed,
It is clear that the D-type flip-flop 5 acts as a 1/2 period divider. If this cycle is different, the rising edge of the output of the reference oscillator 4 will cause D depending on the data input, that is, the polarity of the output of the phase detector 2.
A case arises in which the Q output of the type flip-flop 5 does not change. At this time, the frequency dividing function is temporarily not performed, and the output signal of the reference oscillator 4 is skipped. As a result of this skip operation, the output signal of the matching circuit 6 is reset as shown in FIG. 2B, and increases again from the reset state, thereby eliminating the unstable effect on the control system. That is, even if synchronization once fails or steps out, there is a stable point in the next cycle, so there is an advantage that resynchronization can be easily performed.

第3図は制御系の安定度をさらに高めるために
速度帰還信号をモノマルチバイブレータで追加す
る本発明の他の実施例である。10は一致回路6
の出力信号の立下りで動作するモノマルチバイブ
レータ(MM)で、その出力は代数和加算器11
によつて一致回路6の出力に加算される。一致回
路6の出力信号の立下りは位相信号の立上りおよ
び立下りに発生するので、モノマルチバイブレー
タ10は位相信号の立上りおよび立下りに応動し
て動作することになる。したがつて、モノマルチ
バイブレータ10の出力信号の周波数は位相信号
の周波数の2倍になるので平滑が容易になり、制
御系はさらに安定化する。なお、一致回路のみの
従来の回路においては、一致回路6の出力信号の
立下りは位相信号の立上りおよび立下りに発生す
るとは限らず、基準発振器4の立上りおよび立下
りにも発生する場合があるので、第3図の速度帰
還信号を利用することはできない。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention in which a speed feedback signal is added using a mono-multivibrator in order to further improve the stability of the control system. 10 is the matching circuit 6
A mono multivibrator (MM) that operates on the falling edge of the output signal of
is added to the output of the matching circuit 6 by. Since the fall of the output signal of the matching circuit 6 occurs at the rise and fall of the phase signal, the mono multivibrator 10 operates in response to the rise and fall of the phase signal. Therefore, the frequency of the output signal of the mono-multivibrator 10 is twice the frequency of the phase signal, which facilitates smoothing and further stabilizes the control system. Note that in a conventional circuit including only a matching circuit, the fall of the output signal of the matching circuit 6 does not necessarily occur at the rising and falling edges of the phase signal, but may also occur at the rising and falling edges of the reference oscillator 4. Therefore, the speed feedback signal shown in FIG. 3 cannot be used.

以上述べたように本発明は、電動機1に結合さ
れた位相検出器2の出力を波形整形回路3で整形
した位相信号をデータ入力とし、電動機が同期回
転速度のときに前記位相検出器2が発生する信号
の2倍の周期を有する信号を発生する基準発振器
4の出力信号をクロツク入力とするD型フリツプ
フロツプを有し、該D型フリツプフロツプの出力
と前記位相信号とを入力する一致回路6の出力を
増巾した信号によつて電動機の速度制御回路8を
制御するよう構成されており、基準発振器4の出
力信号の分周を位相信号の状態に応じてスキツプ
することによつて一致回路6の出力をリセツトす
ることを特徴とする。したがつて一致回路6の出
力すなわち制御信号は第2図Bに示すようにリセ
ツトされた状態から再び増加するのでPLL制御系
を安定に動作させることができる。さらに必要が
あれば第3図の実施例に示すように、一致回路6
の出力によつて動作するモノマルチバイブレータ
10により速度帰還信号を追加することによつて
制御系の安定度をさらに向上させることができる
効果を有する。
As described above, the present invention uses a phase signal obtained by shaping the output of the phase detector 2 coupled to the motor 1 by the waveform shaping circuit 3 as data input, and when the motor is at a synchronous rotational speed, the phase detector 2 A matching circuit 6 which has a D-type flip-flop whose clock input is the output signal of the reference oscillator 4 which generates a signal having twice the period of the generated signal, and which inputs the output of the D-type flip-flop and the phase signal. The motor speed control circuit 8 is configured to be controlled by a signal whose output is amplified, and the matching circuit 6 is controlled by skipping the frequency division of the output signal of the reference oscillator 4 according to the state of the phase signal. It is characterized by resetting the output of. Therefore, the output of the matching circuit 6, that is, the control signal increases again from the reset state as shown in FIG. 2B, so that the PLL control system can be operated stably. If necessary, a matching circuit 6 may be added as shown in the embodiment of FIG.
By adding a speed feedback signal using the mono-multivibrator 10 operated by the output of the control system, the stability of the control system can be further improved.

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

第1図:本発明の実施例の構成を示すブロツク
図、第2図:従来の装置の制御信号Aおよび本発
明の装置の制御信号Bを示す図、第3図:特許請
求の範囲2の実施例の構成を示すブロツク図、第
4図:第1図の動作説明のためのタイムチヤー
ト。 1…電動機、2…位相検出器、3…波形整形回
路、4…基準発振器、5…D型フリツプフロツ
プ、6…一致回路、7…増巾器、8…速度制御回
路、9…電源、10…モノマルチバイブレータ、
11…加算器。
FIG. 1: A block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2: A diagram showing the control signal A of the conventional device and the control signal B of the device of the present invention, FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the embodiment; a time chart for explaining the operation of FIG. 1; DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electric motor, 2... Phase detector, 3... Waveform shaping circuit, 4... Reference oscillator, 5... D-type flip-flop, 6... Matching circuit, 7... Amplifier, 8... Speed control circuit, 9... Power supply, 10... mono multivibrator,
11...Adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電動機に結合された位相検出器の出力を波形
整形回路で整形した信号で、1周期の半周期ごと
にHレベルとLレベルを繰返す矩形波信号である
位相信号をデータ入力とし、電動機が同期回転速
度のときに前記位相検出器が発生する信号の2倍
の周波数を有する信号を発生する基準発振器の出
力信号をクロツク入力とするD型フリツプフロツ
プを有し、該D型フリツプフロツプの出力と前記
位相信号を入力する一致回路の出力を増巾した信
号によつて速度制御回路を制御することを特徴と
する電動機の速度制御装置。 2 前記一致回路の出力によつて動作するモノマ
ルチバイブレータと、該モノマルチバイブレータ
の出力と前記一致回路の出力とを加算する加算器
とを設け、該加算器の出力を増巾した信号によつ
て速度制御回路を制御することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の電動機の速度制御装置。
[Claims] 1. Data is a phase signal that is a rectangular wave signal that repeats an H level and an L level every half cycle, which is a signal obtained by shaping the output of a phase detector coupled to a motor with a waveform shaping circuit. a D-type flip-flop whose clock input is the output signal of a reference oscillator that generates a signal having twice the frequency of the signal generated by the phase detector when the motor is at a synchronous rotational speed; A speed control device for an electric motor, characterized in that a speed control circuit is controlled by a signal obtained by amplifying the output of a flip-flop and the output of a matching circuit inputting the phase signal. 2. A mono multivibrator operated by the output of the matching circuit and an adder for adding the output of the mono multivibrator and the output of the matching circuit are provided, and the output of the adder is added by an amplified signal. 2. A speed control device for an electric motor according to claim 1, wherein said speed control device controls a speed control circuit.
JP389680A 1980-01-17 1980-01-17 Speed control device for motor Granted JPS56101388A (en)

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