JPS624951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機の速度制御装置に係り、特に電
流制御回路をマイナーループとして備えた場合に
好適な電動機の速度制御装置に関する。

一般に、直流電動機または交流電動機の速度制
御装置には、電動機の保護及び速度制御の速応性
を向上させるためにマイナーループとして電流制
御回路が設けられている。このような速度制御装
置において、速度偏差が設定値より大きいときに
は電流制御回路に最大電流指令を与え、速度偏差
が設定値より小さいときには速度偏差に応じた大
きさの電流指令を与えることが行われる。

ところが、従来は負荷状態に関係なく速度偏差
が設定値を越えたときに最大電流指令を与えてい
るため最適な応答にできないという欠点を有す
る。すなわち、速度偏差設定値を大きくすると負
荷が重いときに応答性が低下する。逆に、速度偏
差設定値を小さくすると負荷が軽いときに目標速
度を越えるようになり安定性が悪くなる。

本発明は上記点に対処して成されたもので、そ
の目的とするところは負荷状態に拘らず応答性を
最適にできる電動機の速度制御装置を提供するこ
とにある。

本発明の特徴とするところは速度偏差設定値を
電動機の速度変化率に応じて変更するようにした
ことにある。

具体的には、電動機の速度変化率が大きいとき
には速度偏差設定値を大きくして速やかに速度偏
差に応じた大きさの電流指令による制御を行うよ
うにし、逆の場合には負荷が重いので速度偏差設
定値を小さくしてできるだけ最大電流で駆動する
時間を長くすることにより安定性を損なうことな
く最適な応答性で制御する。

以下、本発明を第１図に示す実施例において詳
細に説明する。

第１図において、１は電動機Ｍに許容できる最
大電流の最大電流指令Ｉ_naxを発生する最大電流
指令回路、２は速度偏差△Ｖに応じた電流指令Ｉ
_cを発生する速度制御回路、３は減算器で速度指
令Ｖ_cと速度帰還Ｖ_fとの差△Ｖを求める。４は最
大電流指令Ｉ_naxと電流指令Ｉ_cのいずれを用いる
かを切替える切替回路で、切替スイツチ５、加算
器６および比較器７により構成される。８は電流
制御回路で、電流指令Ｉ_cと電流帰還Ｉ_fの偏差に
応じて電動機駆動回路９を駆動する信号を発生す
る。電動機駆動回路９は電流制御回路８の出力信
号に応じて、電源１０からの電力を変換し電動機
Ｍに供給する。１１は電動機電流を検出する電流
検出器で、電流制御回路８に電流帰還信号Ｉ_fを
与える。１２は電動機速度を検出する速度発電機
のような速度検出器で、その検出信号は、速度帰
還Ｖ_fとして減算機３と加速度演算回路１３の入
力となる。１３は加速度演算回路で、電動機の速
度変化率を求める。この加速度演算回路１３は例
えば演算増幅器と抵抗、コンデンサを用いた微分
回路あるいは一定時間遅延させた信号ともとの信
号との差をとる差分回路等で簡単に構成できる。

次に、その動作を第２図を参照して説明する。

いま、速度指令Ｖ_cがステツプ状に変化する
と、速度偏差△Ｖが比較器７に設定された速度偏
差設定値△Ｖ_sより大きくなり、比較器７の出力
は“１”レベルとなる。これにより切替スイツチ
５はｂ側に閉路するので、最大電流指令回路１の
最大電流指令Ｉ_naxが電流制御回路８に加えられ
る。なお、切替スイツチ５は10μｓ以下で切替る
ので、一旦開放したとしても実用上問題ない。こ
れにより、電動機Ｍは最大電流で加速される。こ
の際、負荷が軽い場合には第２図のＶ_f1のような
特性となり速度変化率（加速度）は大きくなる。
この速度変化率△εを加速度演算回路１３により
求め初期値ε_０と加算器６で加算する。初期値ε
_０は不感帯を設定するために与えている。この加
算値εがε_１とすると、第２図のt₁点で比較器７
の出力が“０”レベルとなる。この結果、切替ス
イツチ５はａ側に閉路し、速度制御回路２の電流
指令Ｉ_cを電流制御回路８に入力する。したがつ
て、t₁点以後は速度偏差△ｖに応じた電流指令Ｉ
_cにより滑らかに速度指令Ｖ_cに一致させる。

一方、負荷が重いときには第２図の特性Ｖ_f2の
ように速度上昇がゆるやかになる。このときは加
速度演算回路１３の出力△εが小さくなり加算器
６の出力εの値も小さくなる。加算値εをε_２と
すると、第２図Ｖ_f2で示した特性となり、t₃点に
おいて電流指令Ｉ_cによる制御に移行する。仮
に、特性Ｖ_f2の場合に、従来のように速度偏差設
定値△Ｖ_sをε_１で固定すると、t₂点からt₅点の点
線で示すような特性となり応答時間が長くなる。

このように制御するのであるが、負荷状態を電
動機速度の変化率から判定し、電流指令Ｉ_cと最
大電流指令Ｉ_naxによる制御を切換えているため
に、あらゆる負荷状態において安定性を損なうこ
となく応答性を向上できる。

次に第３図はデイジタル化した場合の本発明の
他の実施例を示すものである。

第３図において第１図と同一記号のものは相当
物を示し、１４はマイクロコンピユータ等のデイ
ジタル演算処理装置、１５はＤ−Ａ変換器であ
り、１６はＡ−Ｄ変換器である。

かかる構成において、デイジタル演算処理装置
１４は速度指令Ｖ_cと速度帰還Ｖ_fにより電流指令
Ｉ_cを発生するまでの処理を行う。その処理フロ
ーチヤートを第４図のようになつている。

第４図の処理は一定のサンプリング周期毎に実
行するものであり、Ｖ_c（Ｎ）とはＮ回目のサン
プリング時点における速度指令を意味する。

最初に、ステツプＳ１で速度指令Ｖ_c（Ｎ）と
速度帰還Ｖ_f（Ｎ）を取りこみ、ステツプＳ２で
前回の電流指令が最大値Ｉ_naxかどうかを判定す
る。Ｉ_naxでないときにはε＝△ε_１とする。一
方、Ｉ_c（Ｎ−１）がＩ_naxのときはステツプＳ３
で前回の制御時点から今回の制御時点までの速度
変化率△εを計算し、これに初期値ε_０を加算す
る。ステツプＳ３の計算は最大電流で加速したと
きにサンプリング周期（約10ｍｓ）の間にどの程
度の速度変化があつたかを調べていることにな
る。次に、ステツプＳ４で速度偏差△Ｖを求め、
ステツプＳ５で△Ｖと設定値△Ｖ_s（＝ε）を比
較する。今、最大電流Ｉ_naxで加速しているとき
には△εが一回のサンプリング周期で増加する速
度に相当するので、△Ｖ＜εのときには電流指令
を小さくする必要がある。そこで、△Ｖ＜εのと
きはステツプＳ９の処理に移り、電流指令Ｉ_c
（Ｎ）は速度偏差△Ｖに応じて制御する。一方、
速度偏差△Ｖがεより大きいときには、まだ最大
電流で加速して良いことを示しているのでＩ_c
（Ｎ）＝Ｉ_naxとする。そして、最後にＩ_c（Ｎ）の
値をＤ−Ａ変換器１５を介して電流制御回路８に
与え所定の電動機電流となるように制御する。

以上、第３図の実施例においても、最大電流で
加速したときの一定時間の速度増加分と速度偏差
を比較して最大電流加速指令Ｉ_naxと速度偏差に
応じた電流指令Ｉ_cの発生かを切替えているの
で、あらゆる状態において応答性を向上できる。

以上説明したように、本発明によれば電動機速
度の変化率と速度偏差に応じて、最大電流指令と
速度偏差に応じた電流指令とによる制御を切替え
ているので、あらゆる負荷状態において安定性を
損なうことなく応答性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は第１図の動作を説明するための動作波形図、
第３図は本発明の他の実施例を示す構成図、第４
図は第３図の動作を説明するためのフローチヤー
トである。 １……最大電流指令回路、２……速度制御回
路、３……減算器、４……切替回路、５……切替
スイツチ、６……加算器、７……比較器、８……
電流制御回路、９……電動機駆動回路、１０……
電源、１１……電流検出器、１２……速度検出
器、１３……加速度演算回路、Ｍ……電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記電
   動機の速度を検出する速度検出手段と、速度指令
   信号と前記速度検出手段で検出した速度検出信号
   の速度偏差に応じた電流指令信号を出力する速度
   制御手段と、前記電動機に供給する最大電流を指
   令する最大電流指令信号を出力する最大電流指令
   手段と、前記電流指令信号あるいは最大電流指令
   信号を入力し、前記電動機に流れる電流が前記電
   流指令信号あるいは最大電流指令信号と一致する
   ように前記電動機駆動手段を制御する電流制御手
   段と、前記電動機の加速度を検出する加速度検出
   手段と、前記速度偏差と設定値を比較し、その大
   小関係によつて前記電流指令信号あるいは最大電
   流指令信号のいずれか一方を前記電流制御手段に
   入力するように切替える切替手段とを具備し、該
   切替手段は前記加速度検出手段で検出した加速度
   が大きくなるのに伴い前記設定値を大きくし、前
   記速度偏差が設定値より大のとき前記最大電流指
   令信号を前記電流制御手段に入力させるようにし
   たことを特徴とする電動機の速度制御装置。