JPS63283491A - Current control system for synchronizing servomotor - Google Patents

Current control system for synchronizing servomotor

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JPS63283491A
JPS63283491A JP62115873A JP11587387A JPS63283491A JP S63283491 A JPS63283491 A JP S63283491A JP 62115873 A JP62115873 A JP 62115873A JP 11587387 A JP11587387 A JP 11587387A JP S63283491 A JPS63283491 A JP S63283491A
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JP
Japan
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motor
current
speed
phase
value
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Application number
JP62115873A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Uchida
裕之 内田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase an output torque, by a method wherein a minimum value among the angles of lead of a phase, which is capable of equalizing the value of maximum current capable of being conducted through a servomotor to an allowable current value, is operated based on an input voltage and the allowable current value in accordance with the rotating speed of the motor. CONSTITUTION:A position controller 1 outputs a speed command in accordance with a difference between a position command and a position signal. A speed control device 2 outputs a current command in accordance with the difference between the speed command and a speed signal. A current control device 3 controls a power circuit 4 in accordance with a difference between the current command and a current signal. In this case, the minimum value among the angles theta of lead of the phase of current, which is capable of increasing a current, conducted through a motor, is operated based on the power source voltage and the allowable current value when the speed of the motor has become higher than a speed, in which the terminal voltage of the motor arrives at the power source voltage or higher. When the angle theta is positive, the angle of lead is made theta while the angle of lead of the phase is nullified to control the phase of the current when the angle theta is negative.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は同期式サーボモータの電流制御方式に関し、特
に該サーボモータの回転数が所定値以上に増加しても該
サーボモータに流しうる最大電流値を該サーボモータに
対して設定される許容電流値と等しくしうるようにして
該サーボモータの出力トルクを増加させるようにした同
期式サーボモータの電流制御方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current control method for a synchronous servo motor, and in particular, the present invention relates to a current control method for a synchronous servo motor, and in particular, even if the rotational speed of the servo motor increases beyond a predetermined value, the maximum current that can flow through the servo motor increases. The present invention relates to a current control method for a synchronous servo motor that increases the output torque of the servo motor by making the current value equal to an allowable current value set for the servo motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にこの種の同期式サーボモータには、3相交流電源
を全波整流し更にパルス中変調(PWM)してえられる
擬偵的な交流電圧が入力されるように構成されており、
該モータの回転数がある値以上に増加すると、該モータ
に流しうる電流が該電源からの入力電圧によって制限さ
れるようになる。
Generally, this type of synchronous servo motor is configured to receive a simulated AC voltage obtained by full-wave rectification of a three-phase AC power source and further pulse modulation (PWM).
When the rotational speed of the motor increases above a certain value, the current that can flow through the motor becomes limited by the input voltage from the power source.

またこの種の同期式サーボモータの駆動回路には、一般
に該モータの定格に応じて所定の駆動アンプが接続され
ており、該駆動アンプの容量などによって、該モータに
流しうる許容電流値が制限され、通常、該モータが定格
トルクを出すに必要な電流の数倍程度の値に設定されて
いる。
In addition, the drive circuit of this type of synchronous servo motor is generally connected to a predetermined drive amplifier depending on the rating of the motor, and the allowable current value that can be passed through the motor is limited depending on the capacity of the drive amplifier. The current is normally set to several times the current required for the motor to produce its rated torque.

第10図はかかる同期式サーボモータの速度−トルク特
性を示すもので、上述したようにして設定された該モー
タの許容電流値(実効値)を1IIIa×とすると、所
定の入力電圧のもとにおいて該モータの回転数ωが所定
の値ω、に達するまでは、該モータの電流を該許容電流
値I maxまで増加させることができ、したがって該
モータの出力トルクTをKt−1max(ここでKLは
トルク定数である)まで増加させることが可能(所謂出
力トルクが該許容電流値によって決まる電流制限領域)
であるが、該モータの回転数ωが上記所定の値ω1を超
えると、該モータに流しうる電流が該入力電圧による制
限をうけるため上記許容電流値1 a+axまで増加さ
せることができず、かかる電圧制限領域に入ると、該モ
ータの出力トルクは次第に低下し、該モータの回転数ω
が02以上になるとその出力トルクが零となる。
FIG. 10 shows the speed-torque characteristics of such a synchronous servo motor. If the allowable current value (effective value) of the motor set as described above is 1IIIa×, then Until the rotational speed ω of the motor reaches a predetermined value ω, the current of the motor can be increased to the allowable current value Imax, and therefore the output torque T of the motor is Kt−1max (where (KL is a torque constant) (the so-called current limit region where the output torque is determined by the allowable current value)
However, if the rotational speed ω of the motor exceeds the predetermined value ω1, the current that can flow through the motor is limited by the input voltage, and therefore cannot be increased to the allowable current value 1a+ax. When entering the voltage limit region, the output torque of the motor gradually decreases, and the rotational speed ω of the motor decreases.
When becomes 02 or more, the output torque becomes zero.

ここで該モータの出力トルクTは、 T=Kt−1−cosθ(ここでKtはトルク定数、c
osθは力率)として表される。通常、特に該モータの
位相制御を行わない場合はθ=0であり、力率は1であ
るが、上述したような電圧制限領域においては、モータ
電流を上記許容電流値1 waxまで増加させることが
できないため、上述したように出力トルクが次第に低下
することとなる。
Here, the output torque T of the motor is T=Kt-1-cosθ (where Kt is the torque constant, c
osθ is expressed as power factor). Normally, especially when the phase control of the motor is not performed, θ=0 and the power factor is 1, but in the voltage restriction region as described above, the motor current must be increased to the above-mentioned allowable current value 1 wax. As a result, the output torque gradually decreases as described above.

第11図は、上記同期式サーボモータに入力される電源
電圧(直流換算値) Vmaxと該モータの端子電圧V
との関係を示すベクトル図であって、該モータの回転数
をω、逆起電力定数(単位回転数当りの1相分の逆起電
力)をに、Rを該モータの巻線抵抗(1相分)、Lを該
モータの巻線インダクタンス(l相分)とすると、所定
の回転数ωにおける該モータの端子電圧■は、該モータ
に生ずる逆起電力にωと該モータ内の巻線抵抗および巻
線インダクタンスによって生ずる電圧降下とをベクトル
的に合成したものとなり、かかる端子電圧Vが上記電源
電圧VmaxO値以下でなければならないことは明らか
である。なお上記ベクトル図中の実線は、上述したよう
に特にモータの位相制御を行わない(すなわちθ=0)
場合のベクトル図を示している。
Figure 11 shows the power supply voltage (DC conversion value) Vmax input to the synchronous servo motor and the terminal voltage V of the motor.
is a vector diagram showing the relationship between the rotational speed of the motor, ω, the back electromotive force constant (back electromotive force for one phase per unit rotational speed), and R the winding resistance of the motor (1 phase component) and L is the winding inductance (l phase component) of the motor, then the terminal voltage of the motor at a predetermined rotational speed ω is calculated by adding ω to the back electromotive force generated in the motor and the windings in the motor. It is a vectorial combination of the resistance and the voltage drop caused by the winding inductance, and it is clear that the terminal voltage V must be equal to or lower than the power supply voltage VmaxO value. Note that the solid line in the vector diagram above indicates that no phase control of the motor is performed (i.e., θ=0) as described above.
A vector diagram of the case is shown.

該実線のベクトル図から明らかなように該モータの回転
数ωの値が小さい間は、該モータの電流を上記許容電流
値1 waxまで増加させても、該端子電圧■を該電源
電圧Vsax以下とする(該端子電圧■のベクトルが該
Vmaxを半径とする円外に出ない)ことが可能である
が、該回転数が上記所定の値ω1を超えるようになると
、それによる該逆起電力K ttz +の増加に伴って
該モータの電流が上記許容電流値1maxに達する前に
該端子電圧Vが該電源電圧Vmaxにまで達してしまい
、それ以上モータ電流を該1 a+axまで増大させる
ことができなくなる。(すなわち端子電圧Vのベクトル
が該Vmaxを半径とする円外に出ることになる)。
As is clear from the vector diagram of the solid line, as long as the rotational speed ω of the motor is small, even if the current of the motor is increased to the allowable current value 1 wax, the terminal voltage ■ will not be lower than the power supply voltage Vsax. (the vector of the terminal voltage ■ does not go outside the circle with the radius of the Vmax), but if the rotation speed exceeds the predetermined value ω1, the resulting back electromotive force As K ttz + increases, the terminal voltage V reaches the power supply voltage Vmax before the motor current reaches the allowable current value 1max, and it is impossible to further increase the motor current to the 1a+ax. become unable. (In other words, the vector of the terminal voltage V goes outside the circle whose radius is Vmax).

それによって該モータの出力トルクが次第に低下し、更
にモータ回転数がω2まで増加して逆起電力にω2の値
が該V maxまで達するようになると、該モータに電
流を全く流すことができなくなり、その結果、上記第1
θ図に示されるように出力トルクTが0となる。
As a result, the output torque of the motor gradually decreases, and when the motor rotational speed increases to ω2 and the value of ω2 in the back electromotive force reaches the Vmax, no current can flow through the motor. , as a result, the above first
As shown in the θ diagram, the output torque T becomes 0.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

かかる従来技術においては、上記第10図に示されるよ
うにモータの回転数が所定の値ω、を超えた場合、その
出力トルクが大巾に減少し、所定の負荷を駆動すること
ができなくなるという問題点がある。そこで該モータの
回転数が所定値以上に増加した場合、該モータ電流の位
相を適宜−律に所定の見込み値θ′だけ進ませることに
よって、上記第11図の点線に示されるように該モータ
に流しうる電流をある程度増加させる(すなわち電流を
1から■′まで増加させてもその時の端子電圧V′のベ
クトルが該Vmaxを半径とする円内にあるようにする
)ことが考えられるが、このようにした場合にも、単な
る見込みの位相制御をしているにすぎず、該電流値すな
わちトルクの増加層は未だ不十分であるという問題点が
ある。
In such conventional technology, when the rotational speed of the motor exceeds a predetermined value ω, as shown in FIG. There is a problem. Therefore, when the rotational speed of the motor increases to a predetermined value or more, by appropriately advancing the phase of the motor current by a predetermined expected value θ', the motor speed increases as shown by the dotted line in FIG. It is conceivable to increase the current that can flow to a certain extent (that is, even if the current is increased from 1 to ■', the vector of the terminal voltage V' at that time will be within a circle whose radius is Vmax), Even in this case, there is a problem in that the phase control is merely based on a prospective phase, and the increase in the current value, that is, the torque, is still insufficient.

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、該モータに入力される電源電圧、該モータに対して設
定される許容電流、および該モータの端子電圧に影響を
及ぼす該モータの各特性(すなわち逆起電力定数、巻線
抵抗、巻線インダクタンスおよびモータ極数など)を考
慮して、該モータに流しうる最大電流値が該許容電流値
I ll1axに等しくなるような(すなわち該モータ
電流を該許容値I waxまで流しうるような)最適な
位相進み角θを該モータの回転数に応じてリアルタイム
で演算し、これによって該モータ回転数の増加に拘らず
可能な限り出力トルクを増加することができるようにし
たものである。
The present invention was made in order to solve such problems, and each of the motors has an influence on the power supply voltage input to the motor, the allowable current set for the motor, and the terminal voltage of the motor. Considering the characteristics (i.e., back electromotive force constant, winding resistance, winding inductance, number of motor poles, etc.), the maximum current value that can flow through the motor is equal to the allowable current value Ill1ax (i.e., the motor The optimal phase advance angle θ (which allows the current to flow up to the allowable value Iwax) is calculated in real time according to the rotational speed of the motor, thereby increasing the output torque as much as possible regardless of the increase in the motor rotational speed. It is designed so that it can be increased.

c問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、本発明においては、同期
式サーボモータに入力される電圧および該同期式サーボ
モータに対して設定される許容電流値をもとにして、該
サーボモータに流しうる最大電流値を該許容電流値と等
しくしうるような位相進み角のうちの最小値を該モータ
の回転数に応じて演算し、該演算した位相進み角に応じ
て該サーボモータの電流の位相を制御するようにした同
期式サーボモータの電流制御方式が提供される。
Measures for Solving Problem c] In order to solve the above problem, the present invention also provides a method for controlling the voltage input to the synchronous servo motor and the allowable current value set for the synchronous servo motor. Then, calculate the minimum value of the phase advance angles that can make the maximum current value that can flow through the servo motor equal to the allowable current value according to the rotation speed of the motor, and calculate the calculated phase advance angle. A current control method for a synchronous servo motor is provided, which controls the phase of the current of the servo motor according to the current phase of the servo motor.

〔作 用〕[For production]

上記構成によれば、該サーボモータの回転動作中、該サ
ーボモータに流し得る最大電流値を咳許容電流値と等し
くしうるような(すなわち該サーボモータの回転動作中
、該モータ電流を該許容電流値まで増加しうるような)
位相進み角の最小値(すなわち上記条件を満足する位相
進み角のうちで力率cosθが最大となる位相進み角)
を該モータの回転数に応じてリアルタイムで演算するこ
とができ、該モータの回転数に応じて可能な限り出力ト
ルクを増加することができる。
According to the above configuration, during the rotational operation of the servo motor, the maximum current value that can flow through the servomotor can be made equal to the cough allowable current value (that is, during the rotational operation of the servomotor, the motor current is adjusted to the allowable coughing current value). current value)
The minimum value of the phase advance angle (i.e., the phase advance angle at which the power factor cos θ is maximum among the phase advance angles that satisfy the above conditions)
can be calculated in real time according to the rotation speed of the motor, and the output torque can be increased as much as possible according to the rotation speed of the motor.

〔実施例〕〔Example〕

一11mに同期式サーボモータの制御に関しては次の式
が成り立つことが知られており、本発明も次の式を利用
することを前提としている。すなわち、Vsax  ≧
 (K ω + (Rcosθ −k  ω Lsin
θ)■)2+ (Rsinθ+にωLcosθ)!■2
= (kω)”+(R”+(kωL)”)I”−2にω
/Y口]乙瓦戸1stn(θ−φ)  −(1)更にK
は上述した1相分の逆起電力定数、Rは1相分の巻線抵
抗、 Lは1相分の巻線インダクタンス、 kはモータ極数、 V waxは電源電圧(直流換算値) T waxは許容電流値(実効値) θは電流の位相進み角 ωはモータ回転数を示す。
It is known that the following equation holds true regarding the control of a synchronous servo motor, and the present invention is also based on the use of the following equation. That is, Vsax≧
(K ω + (Rcosθ −k ω Lsin
θ)■)2+ (Rsinθ+ to ωLcosθ)! ■2
= (kω)”+(R”+(kωL)”)I”-2ω
/Y exit] Otsu tile door 1stn (θ-φ) - (1) further K
is the back electromotive force constant for one phase mentioned above, R is the winding resistance for one phase, L is the winding inductance for one phase, k is the number of motor poles, V wax is the power supply voltage (DC conversion value) T wax is the allowable current value (effective value), and θ is the phase advance angle of the current, and ω is the motor rotation speed.

ここで上記(1)式について説明すると、該(1)式は
第3図に示されるベクトル図において、モータの端子電
圧■は、ある回転数ωにおいて該モータに生ずる逆起電
力にωと該モータ内の巻線抵抗および巻線インダクタン
スによって生ずる電圧降下IRおよびIωLをベクトル
的に合成したもの(上記(1)式の右辺で示される)で
あり、該端子電圧■のベクトル長が該電源電圧(モータ
に入力される電圧) Vsaxを半径とする円の内部(
またはその円周上)になければならないことを規定して
いるものである。なお第3図のベクトル図では、上記イ
ンダクタンスによって生ずる電圧降下を■ωLとして表
示しているが、一般にモータの極数がkである場合には
、該インダクタンスによって生ずる電圧降下はにωLl
(すなわちにωは電気角で表した回転数)として表され
る。
Now, to explain the above equation (1), in the vector diagram shown in Fig. 3, the terminal voltage of the motor is equal to ω and the back electromotive force generated in the motor at a certain rotational speed ω. It is a vectorial combination of the voltage drops IR and IωL caused by the winding resistance and winding inductance in the motor (shown by the right side of equation (1) above), and the vector length of the terminal voltage is equal to the power supply voltage. (Voltage input to the motor) Inside the circle whose radius is Vsax (
or on its circumference). In the vector diagram of Fig. 3, the voltage drop caused by the above-mentioned inductance is indicated as ωL, but generally when the number of poles of the motor is k, the voltage drop caused by the inductance is ωLl.
(In other words, ω is the rotational speed expressed in electrical angle).

ここで、本発明においては、あるモータ回転数ωにおい
て、該モータに流れる電流を該許容電流値1 waxま
で増加させうる位相進み角θを演算するために、上記(
1)式において、Iwl+axとして、次の(3)式を
満足するθの値を演算することとする。すなわち、 ・・・(3) したがって、 −・(4) このように上記条件を満足する(すなわち該I IIa
xまで流しうる)位相進み角θとしては、上記(4)式
をみたす範囲であればよいことになるが、この場合本発
明においては、かかる許容電流値rmaxまで流しうる
位相進み角θのうちの最小値(すなわち上記(4)式に
おいて等号が成立する場合のθ)を、当該回転数ωにお
ける位相進み角θとすることによって、力率cosθを
可能な限り大きくし、当該回転数における出力トルク(
すなわちKt  −Imax−cosθ)を可能な限り
増大させるようにしたのである。ここで該θの値(回転
数ωにより変化する)は、現実問題として0≦θ≦−の
範囲であり、また、ある回転数において上記θが負の値
となった場合には、次の第4図に示すように電流の位相
を進ませなくても(すなわちθ=Oでも)余裕のある(
すなわちモータ電流を許容電流値I waxまで増加さ
せても該回転数における端子電圧■のベクトルが該Vm
axを半径とする円内に存在する)場合を意味するから
、このような場合はθ=0として位相制御を行なわない
こととする。
Here, in the present invention, in order to calculate the phase advance angle θ that can increase the current flowing through the motor to the allowable current value 1 wax at a certain motor rotation speed ω, the above (
In equation 1), the value of θ that satisfies the following equation (3) is calculated as Iwl+ax. That is, ...(3) Therefore, -.(4) In this way, the above conditions are satisfied (i.e., the I IIa
The phase advance angle θ that can flow up to the allowable current value rmax may be within a range that satisfies the above equation (4), but in this case, in the present invention, the phase advance angle By setting the minimum value of (that is, θ when the equality sign holds in equation (4) above) as the phase advance angle θ at the rotation speed ω, the power factor cos θ is made as large as possible, and Output torque (
In other words, the objective was to increase Kt - Imax - cos θ) as much as possible. Here, the value of θ (which changes depending on the rotational speed ω) is in the range of 0≦θ≦− as a practical matter, and if the above θ becomes a negative value at a certain rotational speed, the following As shown in Figure 4, there is a margin (
In other words, even if the motor current is increased to the allowable current value Iwax, the vector of the terminal voltage
In such a case, θ=0 and no phase control is performed.

以下本発明において、モータ回転数に応じて上記モータ
電流の位相制御を行う場合の各態様を第4図乃至第6図
を参照して説明する。
Hereinafter, in the present invention, various aspects of controlling the phase of the motor current according to the motor rotation speed will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

先ずモータの回転数ωがO≦ω≦ω、(ただしω、は上
記(3)式中の等式において、θ=Oとして求めたωの
値)の範囲、す、なわちモータ回転数が該ω、以下の低
速である場合には、第4図に示されるように、同等位相
進み制限を行わないで上記モータ電流を許容電流値11
llaxまで増加したとしても、端子電圧■のベクトル
が該Vmaxを半径とする円の内部に存在することにな
り、したがって該位相進み角θは零のままとされる。こ
の場合にはKt−IIlaxまでの出力トルクをうろこ
とができ、その範囲内の負荷トルクに対して加速可能で
ある。
First, the rotation speed ω of the motor is in the range O≦ω≦ω (where ω is the value of ω obtained as θ=O in the equation (3) above), that is, the motor rotation speed is If the speed is lower than ω, as shown in FIG.
Even if it increases to llax, the vector of terminal voltage ■ exists inside a circle whose radius is Vmax, so the phase advance angle θ remains zero. In this case, the output torque can range up to Kt-IIlax, and acceleration can be achieved with respect to the load torque within that range.

次にモータの回転数ωが増加して、ω1≦ω≦に は、第5図に示すように上記(4)式中の等式を満足す
るθの値(当然ωの値により変化する)まで電流位相を
進ませることによって、モータ電流を該許容電流値r 
o+axまで増加することができ、これによって出力ト
ルク(Kt −Imax−CO3θ)を可能な限り増加
することができる。この場合、力率cosθ自体は上記
位相制御を行わない(すなわちθ=0)の場合に比して
低下するが、該モータ電流を該許容電流値1 waxま
で増大可能とするとともに該(4)式中の等式の採用に
より該力率の低下を最小限に抑えることによって、該出
力トルクを、従来技術に比して可能な限り増加しうろこ
とは以下に述べる第7図および第8図に示されるとおり
である。
Next, the rotational speed ω of the motor increases, and when ω1≦ω≦, as shown in FIG. By advancing the current phase up to the allowable current value r
o+ax, thereby increasing the output torque (Kt - Imax - CO3θ) as much as possible. In this case, the power factor cos θ itself is lower than when the phase control is not performed (that is, θ = 0), but the motor current can be increased to the allowable current value 1 wax, and (4) By employing the equation in the equation, the output torque can be increased as much as possible compared to the conventional technology by minimizing the decrease in the power factor, as shown in FIGS. 7 and 8 below. As shown in

また更にモータの回転数ωが増加してω≧ω鵞となった
場合(位相制御を行わない場合には第10図に示すよう
に全くモータ電流を流すことができない範囲)にも、第
6図に示すように、上記(4)式の等式を満足するθの
値まで電流位相を進ませることによって、モータ電流を
該許容電流値I n+axまで増加することができ、こ
の回転数範囲においても、第7図および第8図に示すよ
うに出力トルクを可能な限り増加することができる。
Furthermore, when the rotational speed ω of the motor increases and becomes ω≧ω (a range in which no motor current can flow as shown in Fig. 10 if phase control is not performed), the 6th As shown in the figure, by advancing the current phase to a value of θ that satisfies the equation (4) above, the motor current can be increased to the allowable current value I n + ax, and within this rotation speed range. Also, as shown in FIGS. 7 and 8, the output torque can be increased as much as possible.

なおこの回転数範囲(ω〉ωt)では、第6図から明ら
かなようにモータ電流の値が特に小さい(すなわち負荷
が小さすぎる)範囲で、モータ電流を流せない領域、す
なわち該端子電圧■のベクトルが該V*axを半径とす
る円周上まで達しえない領域があるが、そのような小電
流領域を除けば、該モータ電流として上記許容電流値I
 waxまでとりうることは明らかであり、力率の低下
をも最小限に抑えて、この回転数範囲における出力トル
クをも可能な限り増加させることができる。
In this rotational speed range (ω>ωt), as is clear from Fig. 6, the value of the motor current is particularly small (that is, the load is too small), and the motor current cannot flow, that is, the terminal voltage There is a region where the vector cannot reach the circumference with the radius of V*ax, but excluding such a small current region, the above allowable current value I as the motor current
It is clear that up to wax can be achieved, and the output torque in this rotational speed range can be increased as much as possible while minimizing the drop in power factor.

第1図は、本発明の電流制御方式が適用されるサーボシ
ステムのブロック図であって、先ず所定の制御装置から
の位置指令とサーボモータ5の回転位置を検出する位置
検出器7からの位置フィードバック信号とによって位置
制御袋W1から該サーボモータ5に対する位置制御信号
が出力され、次いで該位置制御信号と該サーボモータ5
の速度を検出する速度検出器6からの速度フィードバッ
ク信号とによって速度制御装置2から該サーボモ−タ5
に対する速度制御信号が出力され、更に該速度制御信号
と該サーボモータ5に供給する電流を検出する電流検出
器(通常パワー回路4の出力側に設けられる)からの電
流フィードバック信号とによって電流制御装置3におい
て該サーボモータ5に供給する電流(電流値および位相
)が制御され、パワー回路(駆動アンプ)4を介して該
サーボモータ5に対し所定の駆動電流が供給される。
FIG. 1 is a block diagram of a servo system to which the current control method of the present invention is applied. A position control signal for the servo motor 5 is output from the position control bag W1 according to the feedback signal, and then a position control signal for the servo motor 5 is output by the position control signal and the servo motor 5.
The servo motor 5 is controlled by the speed controller 2 by a speed feedback signal from the speed detector 6 which detects the speed of the servo motor 5.
A speed control signal is output to the servo motor 5, and a current control device is controlled by the speed control signal and a current feedback signal from a current detector (usually provided on the output side of the power circuit 4) that detects the current supplied to the servo motor 5. 3, the current (current value and phase) supplied to the servo motor 5 is controlled, and a predetermined drive current is supplied to the servo motor 5 via the power circuit (drive amplifier) 4.

ここで上記位置制御、速度制御および電流制御を行うに
あたっては、例えば所定のプログラムを記憶させたRO
Mを用いてソフトウェアで制御することも可能であり、
その場合本発明においては、モータ回転数ωの値が上記
01以上となったとき、上記(4)式中の等式をみたす
ような位相進み角θの値を、例えば第2図に示すような
プログラムを記憶させたROMを用い、該プログラムに
応じて演算することによって該モータの電流位相の制御
が行われる。
In performing the above position control, speed control, and current control, for example, an RO in which a predetermined program is stored is used.
It is also possible to control by software using M,
In that case, in the present invention, when the value of the motor rotational speed ω becomes 01 or more, the value of the phase advance angle θ that satisfies the equation in the above equation (4) is determined, for example, as shown in FIG. The current phase of the motor is controlled by using a ROM in which a program is stored and performing calculations according to the program.

すなわち第2図は、本発明による電流位相制御を行う場
合の処理手順を示すフローチャートであって、先ずステ
ップlにおいてモータ回転数ωが入力されると、ステッ
プ2において上記式(4)中の等式をみたす位相進み角
θが演算され、ステップ3において該演算された位相進
み角θがθ〉Oと判定された場合には、ステップ4にお
いて該位相進み角θによって電流位相の制御を行い、一
方、ステップ3におけるθ〉0か否かの判定が否とされ
た場合には、ステップ5において該位相進み角θを零と
し、このように電流位相を設定した後、ステップ6にお
いて所定の電流指令がモータ側に出力される。
That is, FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure when performing current phase control according to the present invention. First, in step l, the motor rotation speed ω is input, and in step 2, the equation in equation (4) above is input. A phase lead angle θ that satisfies the formula is calculated, and if it is determined in step 3 that the calculated phase lead angle θ is θ>O, in step 4 the current phase is controlled by the phase lead angle θ, On the other hand, if the determination as to whether θ>0 in step 3 is negative, the phase advance angle θ is set to zero in step 5, and after setting the current phase in this way, a predetermined current is set in step 6. The command is output to the motor side.

第7図(a)、(b)はそれぞれ本発明を適用した場合
のモータの速度−電流特性および速度−トルク特性を示
すもので、上記(4)式中の等号をみたす位相進み角θ
に応じて電流位相を制御することによって、第7図(a
)に示すようにモータの回転数に拘らず、該モータに対
して設定される許容電流値1max  (すなわち電流
制限領域)までモータ電流を流すことができる。この場
合、モータ回転数ωがω、を超えると、上記角度θが次
第に増加する(すなわち力率cosθが次第に低下する
)が、上記(4)式をみたす角度θのうちの最小値(す
なわち(4)式のうちの等式をみたす角θ)を該位相進
み角とすることによって、力率cosθの低下(すなわ
ち力率の低下にもとづく出力トルクの低下)を最小限に
抑え、上記第10図に示される従来技術における速度−
トルク特性に比し、回転数01以上(すなわち電圧制限
領域)での出力トルクを顕著に増加させることができる
FIGS. 7(a) and 7(b) show the speed-current characteristics and speed-torque characteristics of the motor when the present invention is applied, respectively, and the phase advance angle θ that satisfies the equal sign in equation (4) above.
By controlling the current phase according to
), regardless of the rotational speed of the motor, the motor current can flow up to the allowable current value 1max (that is, the current limit region) set for the motor. In this case, when the motor rotation speed ω exceeds ω, the above angle θ gradually increases (that is, the power factor cos θ gradually decreases), but the minimum value of the angle θ that satisfies the above equation (4) (that is, ( 4) By setting the angle θ) that satisfies the equation in the equation as the phase advance angle, the decrease in the power factor cos θ (that is, the decrease in the output torque based on the decrease in the power factor) is minimized, and the above-mentioned 10th Speed in the prior art shown in the figure -
Compared to the torque characteristics, it is possible to significantly increase the output torque at rotational speeds of 01 or higher (that is, in the voltage restriction region).

(第7図(b)図参照)。なおモータ回転数が02以上
となったときは、モータ電流(したがって出力トルク)
を所定値以下に下げることができなくなる領域があるこ
とは上述したとおりであるが(第7図(a)、(b)に
おけるω≧ω2の範囲参照)、該領域を除く限り、上記
許容電流値I waxまでモータ電流を流すことができ
、所定範囲の出力トルクを発生しうろことは第7図(b
)に示す通りである。
(See Figure 7(b)). In addition, when the motor rotation speed is 02 or higher, the motor current (and therefore the output torque)
As mentioned above, there is a region in which it is impossible to lower the current below a predetermined value (see the range of ω≧ω2 in Figures 7(a) and (b)), but as long as this region is excluded, the above-mentioned allowable current Figure 7 (b) shows how the motor current can flow up to the value Iwax and output torque within a specified range
) as shown.

一以下本発明を適用した場合の具体的データの1例を示
すと次の通りである。
An example of specific data when the present invention is applied is as follows.

すなわち起電力定数K −50V /1000回転(1
相分の実効値)、R=1オーム(1相分)、L=5ミリ
ヘンリー(1相分)、極数に=4の同期式サーボモータ
に電源電圧Vmaxとして200■および170V (
いずれも3相交流振中値)を入力した場合、本発明によ
る位相進み制i11を行った場合には、該モータの回転
数に関係なく、酸モータに対する許容電流値I max
を例えば40アンペアに設定することができる。
That is, the electromotive force constant K -50V/1000 revolutions (1
The power supply voltage Vmax is 200 and 170 V (
When inputting the three-phase AC vibration medium value), when the phase advance control i11 according to the present invention is performed, the allowable current value I max for the acid motor regardless of the rotation speed of the motor
can be set to, for example, 40 amperes.

第8図(a)、(b)はそれぞれ、上記特性値を有する
モータに対して本発明による位相進み制御を行った場合
の速度−電流特性および速度−トルク特性の1例を具体
的に示している。すなわち第8図(a)に示すように、
上記した何れの電源電圧の場合にも、該モータの回転数
に拘らず該モータの許容電流値1 waxとして設定さ
れた40アンペアまでモータ電流を流すことが可能とな
る。なおモータ回転数が上記ω2を超えると、該モータ
に電流を流すことができない小電流領域が生ずることは
上述したとおりであり、点線が電源電圧を170■とし
た場合、また実線が電源電圧を200■とした場合を示
す。また第8図(b)に示すようにモータ回転数がほぼ
1000回転/同転超えると、該モータの速度−トルク
特性が所謂電流制限領域から電圧制限領域に入るけれど
も(実線が電源電圧200■の場合、点線が電源電圧1
70vの場合)、モータ電流を該許容電流値(この場合
40アンペア)まで増加しうろことによって、位相進み
角θの増加に伴う力率低下にも拘らず、その出力トルク
の低下を最小限度に抑え、かかる位相制御を行わない場
合の速度−トルク特性(第9図に示す)に比し、該電圧
制限領域における出力トルクを大幅に向上することがで
き、しかもモータ回転数がほぼ2000回転/回転玉記
ω2に対応)を超えるようになっても、上述した小電流
の領域を除き、所定範囲の出力トルクを発生することが
可能となる。
FIGS. 8(a) and 8(b) specifically show examples of speed-current characteristics and speed-torque characteristics, respectively, when phase lead control according to the present invention is performed on a motor having the above characteristic values. ing. That is, as shown in FIG. 8(a),
In the case of any of the above-mentioned power supply voltages, it is possible to flow a motor current up to 40 amperes, which is set as the allowable current value 1 wax of the motor, regardless of the rotation speed of the motor. As mentioned above, when the motor rotation speed exceeds the above ω2, a small current region occurs where no current can flow through the motor. The case where it is 200■ is shown. Furthermore, as shown in FIG. 8(b), when the motor rotation speed exceeds approximately 1000 rotations/synchronization, the speed-torque characteristic of the motor shifts from the so-called current limit region to the voltage limit region (the solid line indicates the power supply voltage 200 mm). In the case of , the dotted line is the power supply voltage 1
70V), by increasing the motor current to the permissible current value (40 amperes in this case), the decrease in output torque can be minimized despite the decrease in power factor due to the increase in phase advance angle θ. Compared to the speed-torque characteristic (shown in FIG. 9) when such phase control is not performed, the output torque in the voltage limited region can be greatly improved, and the motor rotation speed is approximately 2000 rpm. Even if the current exceeds the rotational torque ω2 (corresponding to the rotational torque ω2), it is possible to generate an output torque within a predetermined range, except for the above-mentioned small current region.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、同期式サーボモータの回転数が増大し
てその出力トルクが電源電圧によって制限される領域に
入っても、モータ電流を該モータに対して設定された許
容電流値まで増大することができ、それに伴って大巾な
出力トルクの増加を計ることができる。
According to the present invention, even when the rotational speed of a synchronous servo motor increases and its output torque enters a region limited by the power supply voltage, the motor current is increased to the allowable current value set for the motor. Accordingly, it is possible to measure a large increase in output torque.

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

第1図は、本発明にかかる電流制御方式が適用されるサ
ーボシステムのブロック図、 第2図は、本発明にかかる電流制御方式によって電流位
相制御を行う場合のフローチャートを示す図、 第3図は、本発明にかかる電流制御方式が適用されるサ
ーボモータに対する、電源電圧と端子電圧との関係を示
す一般的なベクトル図、第4図、第5図および第6図は
、本発明にかかる電流制御方式を適用した場合の、該サ
ーボモータに対する電源電圧と端子電圧との関係を、該
サーボモータの種々の回転数範囲についてそれぞれ示す
ベクトル図、 第7図(a)、(b)は、それぞれ本発明を適用した場
合のサーボモータの速度−電流特性および速度−トルク
特性を示す図、 第8図(a)、(b)は、それぞれ本発明を適用した場
合のサーボモータの速度−電゛流特性および速度−トル
ク特性の1具体例を示す図、第9図は、上記第8図(b
)と比較するために示した、従来技術を適用した場合の
、該サーボモータの速度−トルク特性の1具体例を示す
図、第10図は、従来技術を適用した場合の、該サーボ
モータの一般的な速度−トクル特性を示す図、第11図
は、上記サーボモータに対する電源電圧と端子電圧との
関係を、電流位相制御を行なわない場合と、電流位相制
御を行なった場合とについて比較して示す図である。 (符号の説明) 1・・・位置制御装置、 2・・・速度制御装置、3・
・・電流制御装置、 4・・・パワー回路、5・・・サ
ーボモータ、 6・・・速度検出器、7・・・位置検出
器。 第1 図 第2図 $3図 第4[ $5図 第6図 第7図(a) $7図(b) 一回転数 (r、p、m) 第8図(a) 一回転数(r、 p、m ) 第8図(b) 一回転数(r、p、m) 第9図
FIG. 1 is a block diagram of a servo system to which the current control method according to the present invention is applied; FIG. 2 is a flowchart when current phase control is performed using the current control method according to the present invention; FIG. is a general vector diagram showing the relationship between power supply voltage and terminal voltage for a servo motor to which the current control method according to the present invention is applied, and FIGS. 4, 5, and 6 are general vector diagrams according to the present invention. FIGS. 7(a) and 7(b) are vector diagrams showing the relationship between the power supply voltage and terminal voltage for the servo motor for various rotational speed ranges of the servo motor when the current control method is applied. Figures 8(a) and 8(b) show the speed-current characteristics and speed-torque characteristics of the servo motor when the present invention is applied, respectively. Figure 9, a diagram showing one specific example of flow characteristics and speed-torque characteristics, is similar to Figure 8 (b) above.
) is a diagram showing a specific example of the speed-torque characteristics of the servo motor when the conventional technology is applied, and FIG. Figure 11, which is a diagram showing general speed-torque characteristics, compares the relationship between the power supply voltage and terminal voltage for the servo motor when current phase control is not performed and when current phase control is performed. FIG. (Explanation of symbols) 1...Position control device, 2...Speed control device, 3.
...Current control device, 4...Power circuit, 5...Servo motor, 6...Speed detector, 7...Position detector. Figure 1 Figure 2 $3 Figure 4 [ Figure 5 Figure 6 Figure 7 (a) Figure 7 (b) Number of revolutions (r, p, m) Figure 8 (a) Number of revolutions ( r, p, m) Figure 8 (b) Number of revolutions (r, p, m) Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、同期式サーボモータに入力される電圧および該同期
式サーボモータに対して設定される許容電流値をもとに
して、該サーボモータに流しうる最大電流値を該許容電
流値と等しくしうるような位相進み角のうちの最少値を
該モータの回転数に応じて演算し、該演算した位相進み
角に応じて該サーボモータの電流の位相を制御すること
を特徴とする同期式サーボモータの電流制御方式。
1. Based on the voltage input to the synchronous servo motor and the allowable current value set for the synchronous servo motor, the maximum current value that can flow through the servo motor can be made equal to the allowable current value. A synchronous servo motor characterized in that the minimum value of the phase advance angles is calculated according to the rotation speed of the motor, and the phase of the current of the servo motor is controlled according to the calculated phase advance angle. current control method.
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