JPS63171183A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電動機の回転速度に比例した周波数のパルス
を出力する速度検出器を用いて、電動機の回転速度にフ
ィードバック制御する電動機の速度制御装置に関する。

（従来の技術） 従来より、インバータを用いて同期電動機の速度制御を
行なうサイリスタモータが知られている。

第２図はその構成を概略的に示したもので、図において
１はＩ）ＷＭ制御されるインバータ、２は制御対象とし
ての三相同期電動機（以下、単に［モ−夕」という）、
３はモータ２の各相に設けられる電流検出器、４は例え
ばホールジェネレータと永久磁石との絹合せにより電機
子と磁極との相対位置を検出し、モータ２の各相の無負
荷誘導起電力と同期して位相が互いに１２０°すつずれ
た三相正弦波信号を出力する位置検出器、５は位置検出
器４の出力信号からモータ２の回転速度に比例した周波
数のパルスを出力する速度検出器である。

また、６ば速度検出器５の出力パルスの周波数を″市圧
値としての回転速度検出値Ｎに変換するＦ／Ｖ変換器、
７はステップ状またはランプ状の回転速度指令値Ｎ′と
ｌ′Ｉｆ記回転速度検出値Ｎとを入力として速度調節信
号としての電流の振幅指令値■ａ＊を出力する回転速度
調節器、８は振幅指令値■ａ末および位置検出器４の出
力信号を乗算して三相交流の電流指令値を出力する乗算
器、９は電流指令値および電流検出器３からの電流検出
値に基づいてモータ２の相電圧指令値を出力する電流調
節器、１０は相電圧指令値を入力として内部の変調器等
によりＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ波形演算回路であり
、このＰＷＭ波形演算回路１０からのゲートパルスがイ
ンバータ１内の各サイリスタに供給され、もってインバ
ータ１の出力電圧のパルス幅および周波数を制御してモ
ータ２の速度制御を行なう。

ここで、回転速変調だ］ｊ器７の構成を詳述すると第３
図のとおりであり、図において７１は回転速度指令値Ｎ
＊と速度検出値Ｎとの偏差ＡＮを演算する減算器、７２
は／１Ｎに一定の定数を掛ける増幅器、７３は積分器、
７４は増幅器７２の出力信号と積分器７３の出力信号と
を加算してモータ２の電流の振幅指令値Ｉａ’を得る加
算器である。すなわち、この回転速度調節器７はいわゆ
る比例・積分調節要素に有し、その伝達関数の比例ゲイ
ンおよび積分時間は、通常、−変調節した後はモータ２
の速度変化に拘らず固定して保持するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、このような構成によ−）てモータ２の速度制
御を行なう場合、以下のような問題がある。

すなわち、モータ２の高速回転時の速度応答性が良好に
なるように回転速度調節器７における増幅器７２の増幅
率を大きくシ、また積分器７３の積分時間を短く設定す
ると、低速回転時には速度制御が不安定になり、また低
速回転時の制御が安定になるように」−記諸定数を調節
すると、低速から高速に至るすべての回転速度において
低い速度応答性しか得られないという不都合があった。

本発明は上記の問題点を解決するべく提案されたもので
、その目的とするところは、回転速度調節器の諸宗教を
速度検出器の周波数応答性に依存させて外部から変化さ
せることにより、低速から高速に至るすべての回転速度
に才昌づる速度制御の安定化を図り、しかも高速回転時
はど高い速度応答性が得られるようにした電動機の速度
制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 」１記目的を達成するため、本発明は、電動機の回転速
度に比例した周波数のパルスを出力する速度検出器と、
Ｉ）「記回転速度の検出値Ｊ３よび速度指令値の偏差に
応じた速度調節信号を出力し、かつ少なくとも比例調節
要素を有する回転速度調節器とを備えた電動機の速度制
御装置において、前記回転速度調節器の人力信号または
前記同転速度の検出値の関数となる信号に基づいて、前
記回転速度調節器を構成する調節要素の伝達関数の定数
を可変とする定数調節手段を設けたことを特徴とする 特に本発明では、回転速度調節器として比例・積分調節
要素を備え、この比例・積分調節要素の伝達関数の比例
ゲインを、速度検出器と等価な・次遅れ要素の時定数と
回転速度調節器を除いた回転速度調節器の他の構成要素
による時定数との和に反比例させて変化させ、しかも前
記伝達関数の積分時間を、前記時定数の和に比例させて
変化させれば好適である。

更に、速度検出器と等価な一次遅れ要素の時定数として
は、回転速度の検出値の）φ数を用いればよい。

（作用） 本発明においては、電動機の回転速度に応じて回転速度
調節器における伝達関数の比例ゲインや積分時間が自動
的に変化する。すなわち、電動機の高速回転時には少な
くとも比例ゲインが増加して速度応答性を高め、また積
分時間の短縮とあいまって安定した速度制御を行なう。

一方、電動機の低速回転時には比例ゲインの低下により
速度制御の安定化が図られる。

（実施例） 以１ぐ、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

まず、第１−図は本発明の要部をなす回転速度調節器７
′を示している。この回転速度調節器７′は第２図およ
び第３図と同様に回転速度指令値Ｎ＊およびＦ／Ｖ変換
器６からの回転速度検出値Ｎを入力として速度調節信号
としての電流の振幅指令値■ａ＊を出力するものであり
、この実施例における速度制御装置の他の構成は従来例
と同一であるため、重複を避ける意味で説明を省略する
。

ここで、この実施例では位置検出器５（第２図参照）を
等価的な一次遅れ要素とみなしたうえ、位置検出器５の
出力パルスの間隔を無駄時間と考えてこの無駄時間と一
次遅れ要素の伝達関数の時定数Ｔ。とが比例関係にある
ものとする。従って、位置検出器５の時定数Ｔ。はモー
タ２の回転速度に反比例することになり、この時定数Ｔ
。を用いて回転速度調節器の比例ゲインや積分時間を変
化させるものである。

第１図において、第３図と同様に７１は減算器、７２は
増幅器、７３は積分器、７４は加算器であり、増幅器７
２および積分器７３の間には定数調節部７９が接続され
る。この定数調節部７９は、回転速度検出値付の逆数を
とることにより、回転速度検出値Ｎに反比例した速度検
出器５の時定数Ｔｏを演算する割算器７７と、この時定
数Ｔ。と第２図に示した速度制御系のうち速度検出器５
を除いた他の構成要素から求まる時定数Ｔ１とを加算す
る加算器７８と、この加算器７８の出力信号としての時
定数に１（−Ｔｏ＋Ｔ□）によって増幅器７２の出力信
号を除算する割算器７５と、この割算器７５の出力信号
を時定数に１によって除算する割算器７６とからなって
おり、割算器７５の出力信号は積分器７３の出力信号と
共に加算器７４に加えられている。

次にこの動作を説明すると、第３図における回転速度調
節器７の伝達関数ａｓ−ｃｓ）をＧ１．（Ｓ）＝　ｋ、
ｎ（］、　＋（１，／８τ１））（ｋｏ：比例ゲイン、
τ□：績分時間、Ｓニラプラス演算子） とすると、第１図における回転速度調節器７′の伝達関
数Ｇ２（Ｓ）は、 Ｇ２　（Ｓ）　＝（ｋｎ　／　ｋ、）（１＋　（１，／
　ｓ　ｔ　、ｋ＋、））となる。

このため、モータ２の回転速度が速くなれば、Ｔｏが小
さくなってに１が小さくなり、その結果、回転速度調節
器７′の積分時間で、に、も減少する。

同時に、比例ゲイン（ｋｏ／に１）が増加して高速時に
おける速度応答性を高めることができる。また、逆にモ
ータ２の回転速度が遅くなれば１゛。が大きくなり、ｋ
、およびτ１．　ｌ（、ｌが増加する。このため、速度
応答性は低下するが比例ゲイン（ｋｏ／に１）が減少す
るので、回転速度の偏差ＡＮに対する振幅指令値■ａ＊
の変化を少なくして安定した速度制御を行なうことがで
きる。

なお、この実施例においては、速度検出器５の時定数］
゛。とじて回転速度検出値Ｎの逆数である１、／Ｎを用
いているが、回転速度指令値Ｎ束が急変しない場合には
Ｎの代りにＮ＊を用いてもよい。

また、時定数丁。を１／Ｎとして求めずに、例えば速度
検出器５の出力パルスの間隔を測定してこれを１／Ｈに
置き換えてもよい。何れにしても、時定数Ｔ。は回転速
度調節器７′の入力信号である回転速度検出値付または
回転速度指令値Ｎ＊、あるいは回転速度検出値Ｎの関数
である信号から回転速度検出値Ｎに反比例する信号とし
て取り出せばよい。

更に、この実施例では回転速度調節器７″の比例ゲイン
と積分時間との双方を可変としているが、比例ゲインの
みを可変とする構成にしても本発明の所期の目的を達成
することができる。

加えて、速度検出器５の遅れ時定数゛Ｆｏに対して時定
数Ｔ□が無視できる場合には、加算器７８を省略してに
、＝Ｔｏとし、もって回転速度調節器７′の比例ゲイン
を回転速度検出値Ｋに比例させると共に、積分時間を回
転速度検出値＆に反比例させることも可能である。

なお、本発明はこの実施例のような同期電動機ばかりで
なく、誘導電動機や直流電動機の速度制御にも勿論適用
することができる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、モータの回転速度
検出値等に基づいて回転速度調節器の伝達関数の比例ゲ
インや積分時間を可変としたから、モータの高速運転時
における速度応答性を向上させ、可変速度領域全般にわ
たって安定した速度制御を行なうことができる。

また、従来の回転速度調節器に若干の構成を付加するだ
けで本発明を実現できるため、極めて経済的である等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部のブロック図、第
２図は従来例を示すブロック図、第３図は同じく要部の
ブロック図である。 ２・・・モータ　　　　　　　　５・・速度検出器７′
・・・回転速度調節器　　　７１・・減算器７２・・・
増幅器　　　７３・積分器　　　７４・・・加算器７５
．７６．７７・・・割算器　　　７８・・・加算器７９
・・定数調節部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の回転速度に比例した周波数のパルスを出
   力する速度検出器と、前記回転速度の検出値および速度
   指令値の偏差に応じた速度調節信号を出力し、かつ少な
   くとも比例調節要素を有する回転速度調節器とを備えた
   電動機の速度制御装置において、 前記回転速度調節器の入力信号または前記回転速度の検
   出値の関数となる信号に基づいて、前記回転速度調節器
   を構成する調節要素の伝達関数の定数を可変とする定数
   調節手段を設けたことを特徴とする電動機の速度制御装
   置。
2. （２）回転速度調節器は比例・積分調節要素を備え、こ
   の比例・積分調節要素の伝達関数の比例ゲインを、速度
   検出器と等価な一次遅れ要素の時定数と前記回転速度調
   節器を除いた回転速度調節器の他の構成要素による時定
   数との和に反比例させて変化させ、前記伝達関数の積分
   時間を、前記時定数の和に比例させて変化させてなる特
   許請求の範囲第１項記載の電動機の速度制御装置。
3. （３）速度検出器と等価な一次遅れ要素の時定数として
   回転速度の検出値に反比例した量を用いてなる特許請求
   の範囲第２項記載の電動機の速度制御装置。