JPS626436B2 - - Google Patents

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JPS626436B2
JPS626436B2 JP54088202A JP8820279A JPS626436B2 JP S626436 B2 JPS626436 B2 JP S626436B2 JP 54088202 A JP54088202 A JP 54088202A JP 8820279 A JP8820279 A JP 8820279A JP S626436 B2 JPS626436 B2 JP S626436B2
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speed
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armature
voltage
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JP54088202A
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Norio Ooo
Jiro Ito
Takashi Sukekawa
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動機の定出力制御装置に係り、特
に、巻上機、コンテナクレーン等の定トルク負荷
電動機を定出力制御させるに好適な電動機の定出
力制御装置に関する。
〔従来の技術〕 巻上機、コンテナクレーン等の電動機の速度制
御は、作業能率を上げる為、できるだけ、巻上
げ、巻下げの速度を上げることが要求される。し
かしながら、電動機出力が回転速度WとトルクT
Mとの積で表わせる関係から、速度を上げる為に
は、そのぶん電動機容量を増す必要があり、それ
では経済的に不利となる。そこで、電動機の定出
力制御による作業の能率向上が必要となる。すな
わち、荷の重いとき(負荷トルク大)は速度を遅
く、荷の軽いとき又は空のときは速くする。この
ような定出力制御をするには、電動機の電機子電
圧制御の他に、界磁制御を行う必要がある。即
ち、荷の重いときは強め界磁とし、荷の軽いとき
は弱め界磁とする。また、電動機は定格出力近傍
での運転が最も効率がよい。したがつて、定格出
力近傍で出来るだけ一定に運転することが好まし
い。
第1図は従来の電動機定出力制御装置のブロツ
ク図である。
第1図に示す装置は、コントローラ1の出力に
基づいて電動機100の電動機電流と界磁コイル
200の界磁電流とを制御するものである。すな
わち、コントローラ1の出力は出力信号回路2に
与えられ、この出力を基準出力KWoとして演算
回路3に与え、コントローラ1の出力に比例した
速度基準のリミツト基準Nを得る。さらに出力信
号回路2の出力は界磁弱め開始基準として、自動
界磁弱めの関数発生器4にも与えられ、サイリス
タ変換器5を制御して界磁巻線200の界磁電流
を調節する。
一方、電機子電流検出器6から得られる電機子
電流Iaと速度検出器7の速度信号とが負荷メモリ
ー8に印加される。この負荷メモリー8では電動
機100の加速中に負荷電流ILが算出されて演
算回路3に与えられる。さらに演算回路3には、
出力信号回路2の出力KWoが印加されているの
で、基準(KWo)/負荷電流(IL)から、コン
トローラ1の出力に応じた速度基準のリミツト基
準Nを発生し、速度リミツト回路9に印加する。
また、速度検出器(PG)7から得られる速度信
号は加算器10に印加され、これと加速制限回路
11を介して印加される速度リミツト回路9の出
力との偏差値が加算器10により求められる。加
算器10の出力信号は自動速度制御回路
(ASR)12に印加され、電流指令が発せられ、
この電流指令を電流検出器6からの電流帰還信号
Iaとにより加算器13で比較し、その偏差に応じ
て位相制御装置(APPS)15を動作させ、サイ
リスタ変換器(SCR)16のサイリスタ素子の
位相制御で、その出力電圧を制御する。また、電
機子電圧検出器17で検出された電機子電圧VMF
が印加されて自動弱め回路を形成する関数発生器
4は、出力信号回路2の界磁弱め開始基準により
動作され、界磁巻線200の界磁電流が制御され
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第1図に示した如き制御装置は、コントローラ
1の出力に応じた基準出力KWoが界磁弱め開始
基準となるため、第2図に示すように低速ノツチ
でも界磁弱めを行う必要がある。すなわち、電機
子電圧が定格電圧になる前で界磁弱めを行つてい
る。電動機は電動機トルクTMが、 TM=δφIa ……(1) (但し、Iaは電機子電流である。) を満足するように界磁を弱めれば、トルク出力は
減少する。このため、速度応答は界磁弱めを定格
電圧に達する前に制御した分だけ遅くなる。した
がつて、電機子電圧制御により速度制御を行うこ
とが望ましい。また、負荷電流ILを直流電動機
100の加速中に測定する負荷メモリー回路8を
使用するため、加減速や正逆運転の多い運転の場
合には、負荷電流ILの測定が加速中のみに限ら
れているため、測定値の信頼度が低下し誤操作の
危険性もある。
本発明の目的は、加減速時間を短縮しうる電動
機の定出力制御装置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決した本発明は、コントローラ
からの指令に基づく電動機の速度制御を、電機子
電圧及び界磁電流を変えて行う制御装置におい
て、電機子電圧と定格電圧とを比較し、電機子電
圧が定格電圧をこえたときに、前記比較して得た
偏差信号に応じて上記界磁電流を減少制御する界
磁制御回路と、電機子電流に界磁磁束を掛ること
により電動機トルクを算出し、該電動機トルクを
上記電動機の実速度の変化率から求めた加減速ト
ルクで加減算することにより負荷トルクを算出す
る演算部と、該演算部で得られた負荷トルクで上
記電動機の容量に対応した出力設定指令値を割る
ことにより減度減算分を得ておき、上記電機子電
圧が定格電圧をこえたときに上記電機子電圧の制
御系に前記速度減算分を加えられるようにした帰
還部とを具備することを特徴とするものである。
〔作用〕
電機子電圧が定格電圧をこえたときにその偏差
値に応じて界磁電流を減少制御し、その界磁電流
に界磁束を掛けて電動機トルクを求め、実速度の
変化率から求めた加減速トルクで前記電動機トル
クの加減算して速度減算分を求め、上記電機子電
圧が定格電圧をこえたときに前記電機子電圧の制
御系に前記速度減算分を加えて、速度を制御す
る。こうすることにより、加減速時間の短縮が図
れる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第3図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。
第3図において、電機子電流の制御は、コント
ローラ1、加算器18、自動速度制御回路12、
加算器13、自動速度制御回路14、位相制御装
置15、サイリスタ変換器16の系統で制御され
る。すなわち、コントローラ1の速度指令は速度
検出器7からの速度信号と比較され、その偏差信
号は自動速度制御回路12に加えられ、この自動
速度制御回路12の出力は電流指令となり、これ
を電流検出器6からの電流帰還信号Iaと比較し、
その偏差に応じて位相制御装置15を動作させ、
サイリスタ変換器16のサイリスタ素子の位相制
御で、その出力電圧を制御する。その電機子電圧
が定格電圧に至るまでは、電機子電圧の制御で速
度制御が行われる。電機子電圧検出器17で検出
された電機子電圧信号VMFと電機子定格電圧設定
用可変抵抗器19からの定格電圧信号とは比較回
路20で比較され、電機子電圧VMFが定格電圧に
達すると、比較回路20からの偏差信号が、界磁
弱め回路21に与えられ、その回路21からの出
力がサイリスタ変換器5を駆動制御することによ
り界磁電流は減少する。これにより、 VMF=δφω ……(2) (但し、δφは磁束で、ωは電動機回転数であ
る。) (2)式で明らかなように、VMFが一定な場合には
電動機回転数は増加する。すなわち界磁弱めによ
る加速制御の範囲を意味する。しかしながら、(1)
式で明らかなように界磁電流を弱めると、電動機
トルクTMは減少し、失速等を引きおこすことに
なる。これを防止するために、電機子電圧が定格
電圧に達したことを検出し、負荷トルクTLとコ
ントローラ1による速度指令とに見合つた速度指
令、すなわち界磁弱め指令を発するのが本発明の
主眼とするところである。
このための構成が、微分回路22、界磁電流検
出器23、関数発生器24、掛算器25、演算増
幅器26、割算器27、出力設定器28、極性切
換器29、加算器30、デツトバンドリミツタ3
1である。すなわち、速度検出器7より求められ
た電動機の速度ωを微分回路22で微分し、加減
速トルクTaccを、 Tacc=Jdω/dt ……(3) として演算する。一方、界磁電流Ifを界磁電流検
出器23で検出し、関数発生器24を介して磁束
δφを求めたのち、更に掛算器25で電流子電流
Iaと界磁δφとの掛算を行つて電動機トルク TM=δφIa ……(4) を算出する。この電動機トルクTMと加減速トル
クTaccとの加減算を演算増幅器26で行い負荷
トルクTLを、 TL=TM±Tacc=δφIa〓Jdω/dt ……(5) として求める。また、割算器27で電動機容量に
対応した信号を出力する出力設定器28の出力信
号KWを負荷トルクTLにより割算し、 ωc=KW/T ……(6) を得る。これは、負荷トルクTL相当速度減算分
を意味する。この速度減算分ωcは、極性切換器
29を介して加算器30に印加される。コントロ
ーラ1の出力との減算が行われる。極性切換器2
9では巻上げ、巻上げに応じた切換えが行われ
る。また、加算器30では基準速度補正がなされ
る。ついでデツトバンドリミツタ31で加算器出
力が一定値以上にならないように制限出力する。
この加算器出力は速度減速指令として加算器1
8に印加されるが、この印加条件は比較回路33
の出力に基づいてスイツチ32を閉じることによ
り成立する。すなわち、電機子電圧VMFが予め定
めた設定値を上回るとき比較回路33よりスイツ
チオン指令が発せられスイツチ32が閉じ、速度
減速指令がASR12に送られる。
このような制御により、第4図に示すような特
性が得られる。すなわち、低速時においては電機
子電圧制御を行い(図示CAV領域)、高速時(電
機子電圧Vが定格電圧に達したのち)には負荷ト
ルクTLとコントローラ1の出力に応じて界磁制
御(図示CFI領域)が行われ界磁電流Ifが変化す
る(このCFI領域では電機子電圧Vは一定値とな
る)。尚、図中Sは電動機速度である。
第5図は本発明によるトルク−速度特性図であ
る。
低速度(電機子電圧が定格電圧に達するまで)
は電機子電圧制御(図示A)のみを行い、電機子
電圧が定格電圧に達した後、巻上時には図示B
で、巻下時には図示Cの界磁制御を行う。
それでは、上記制御の動作を以下に詳説する。
<低速時> コントローラ1の速度指令は速度検出器7から
の速度信号と加算器18で比較される。加算器1
8からの偏差信号は、自動速度制御回路12に加
えられる。この自動速度制御回路12の出力は電
流指令となり、これを電流検出器6からの電流帰
還信号Iaと加算器18で比較され、その偏差に応
じて自動速度制御回路14、位相制御装置15を
動作させ、サイリスタ変換器16のサイリスタ素
子を位相制御してそのサイリスタ変換器16の出
力電圧を制御する。その電機子電圧VMFが定格電
圧に至るまでは(0〜100%速度までの低速域)、
電機子電圧の制御のみで速度制御が行なわれる。
<高速時> 高速時(100%速度以上)はコントローラ1の
速度指令と速度検出器7との偏差信号(加算器1
8で求めたもの)により電動機100の電機子電
圧検出器17の電機子電圧VMFは100%速度で定
格電圧に達する。電機子電圧検出器17で検出し
た電機子電圧VMFは比較回路33で規定値(定格
電圧)と比較され、該電圧VMFが規定値(定格電
圧)に達したと比較回路33で検出されるとスイ
ツチ32が閉成されて定出子制御が実施される。
また、コントローラ1の指令が100%以上にな
ると電機子電圧VMFと可変抵抗器19からの信号
とが比較回路20で比較され、その偏差信号によ
り界磁弱め回路21が動作し、界磁巻線200の
界磁電流を弱めω=VMF/δφ(VMFは一定、δ
φは界磁電流の関数ωは電動機100の速度)の
関係式より速度が上昇する。一方、電動機トルク
Mは、電動機100の電機子電流Iaと、界磁電
流検出器23で検出した界磁電流Ifを関数発生器
24に通して得た磁束δφとを掛算器25で前記
(4)式の計算をさせることにより求められる。ま
た、速度検出器7からの信号を微分回路22に通
して加減速トルクTacc=Jdω/dtを検出する。電動 機トルクTMと加減速トルクTaccを演算増幅器2
6に取り込み、ここで上記(5)式の計算をすること
により、電動機100にかかる負荷トルクTL
求まる。求めた負荷トルクTLと電動機100の
出力設定器28からの出力信号KWとを割算器2
7に取り込み、ここで(6)式の計算をすることによ
り電動機100が許容できる速度ωcが求まる。
コントローラ1と電動機100が許容できる速度
ωcの偏差をデツトバンドリミツタ31の出力と
して帰還させ、VP−(VP−ωc)−VF=0、す
なわちωc=VFとなるよう速度制御される(V
P:コントローラ指令、Wc:電動機許容速度、V
F:電動機100の実速度)。このように、負荷ト
ルクTLとコントローラ1による速度指令に見合
つた速度出力を取出すことができ、加減速時間を
短縮することができることになる。
また、第3図に示した実施例では常時負荷トル
クTLを演算しているため、誤測定がなく高信頼
度の定出力制御が可能である。更に、電動機トル
クTMではなく負荷トルクTLで制御を行うため、
巻下加減速時においても安定な定出力制御が可能
である。
〔発明の効果〕
以上より明らかなように本発明によれば、電動
機制御における加減速時間の短縮を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電動機定出力制御装置のブロツ
ク図、第2図は従来のトルク−速度特性図、第3
図は本発明の実施例のブロツク図、第4図は本発
明の制御特性図、第5図は本発明によるトルク−
速度特性図である。 1……コントローラ、5,16……サイリスタ
変換器、6……電機子電流検出器、7……速度検
出器、12……自動速度制御回路(ASR)、1
3,18,30……加算器、14……自動電流制
御回路(ACR)、15……位相制御装置
(APPS)、17……電機子電圧検出器、19……
可変抵抗器、20,33……比較回路、21……
界磁弱め回路、22……微分回路、23……界磁
電流検出器、24……関数発生器、25……掛算
器、26……演算増幅器、27……割算器、28
……出力設定器、29……極性切換器、31……
デツトバンドリミツタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 コントローラからの指令に基づく電動機の速
    度制御を、電機子電圧及び界磁電流を変えて行う
    制御装置において、電機子電圧と定格電圧とを比
    較し、電機子電圧が定格電圧をこえたときに、前
    記比較して得た偏差信号に応じて上記界磁電流を
    減少制御する界磁制御回路と、電機子電流に界磁
    磁束を掛ることにより電動機トルクを算出し、該
    電動機トルクを上記電動機の実速度の変化率から
    求めた加減速トルクで加減算することにより負荷
    トルクを算出する演算部と、該演算部で得られた
    負荷トルクで上記電動機の容量に対応した出力設
    定指令値を割ることにより速度減算分を得てお
    き、上記電機子電圧が定格電圧をこえたときに上
    記電機子電圧の制御系に前記速度減算分を加えら
    れるようにした帰還部とを具備することを特徴と
    する電動機の定出力制御装置。
JP8820279A 1979-07-13 1979-07-13 Constant output control device for motor Granted JPS5612887A (en)

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JPS5612887A JPS5612887A (en) 1981-02-07
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