JPS6335190A - Ａｃサ−ボモ−タ制御装置 - 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、同期モータ形ＡＣサーボモータ制御装置に関
するものである。

従来の技術 同期モータ形ＡＣサーボモータ制御装置において、高速
運転時から停止するために、電気的制動が行われる。こ
の制動時には電力が回生され、その電力を放電する放電
回路を備えている。

以下図面を参照しながら、従来のＡＣサーボモータ制御
装置について説明する。

第４図は従来のＡＣサーボモータ制御装置の構成図を示
す。第４図において、１は直流電源回路、２は逆変換回
路で、パワトランジスタにより構成され“ている。３は
同期モータ、４は同期モータ３に取付けられたロータ位
置センサ、５はロータリエンコーダ、６は速度・電圧変
換回路で、ロータリエンコーダ５の出力を速度に比例し
た電圧に変換する。７は誤差増幅器で、速度指令と検出
速度との誤差を増幅する。８はＰＷＭ回路（パルス幅変
調回路〉で、誤差電圧にもとづきモータ３に印加すべき
電圧を制御する。９はロータ位置センサ４の出力信号に
より通電ずべきモータの固定子巻線に電流を分配する分
配回路である。１０は逆変換回路のパワートランジスタ
を制御するベースドライブ回路である。１１は電圧検出
回路で、逆変換回路２の入力電圧が一定値以上になった
ことを検出する。１２は放電回路で、電圧検出回路の出
力により、逆変換回路の入力側に放電抵抗を接続し、回
生電力を消費させる。

以上のように構成されたＡＣサーボモータ制御装置につ
いて、以下その動作を説明する。

まず、高速運転状態がら速度指令を下げた場合について
第５図により説明する。第５図（ａ）〜（ｃ）は、ロー
タ位置センサ４の出力信号Ｒ，Ｓ。

Ｔを示し、それぞれ１２ｏ°位相差をもっ三相信号であ
る。この信号は分配回路９により第５図（ｄ　）〜（ｉ
）に示す信号に変換される。Ｕ＋〜Ｗ−は逆変換回路の
パワトランジスタのオンオフを示し、Ｕ＋〜Ｗ＋、Ｕ−
〜Ｗ−がそれぞれ１２０゜の位相差をもって制御される
。速度指令が下げられた場合、誤差増幅器７の出力は負
となり、制動状態になる。このとき、例えばモータのＵ
相の誘起電圧６　ｕと電流１ｕの位相関係は（ｊ）に示
すようになる。すなわち、ｌｕはｅｕに対して極性が逆
で、位相が３０”遅れて１２０°通電されるので、ｅｕ
に対して１８０°逆相の電流になる。したがって、逆ト
ルクが発生し、制動がかかることになる。このとき、モ
ータは発電状態になり、Ｐ＝ｅｕ　Ｘ　Ｉ　ｕの電力が
発生する。ｌｕは、モータおよび制御回路に流し得る最
大電流に制限される。

Ｕ相の固定子巻線抵抗をＲｕとすると、Ｐ　＝　ｅｕＩ
ｕ−Ｒｎｌｕ２の電力が逆変換回路２の入力側へ回生さ
れる。モータの速度すなわちｅｕが一定値より大きい場
合、つまりｅｕ＞Ｒｕ１ｕのとき、Ｐは正の値となり、
逆変換回路入力側へ回生された電力により、入力側電圧
が上昇する。この状態を第６図に示す。Ｎはモータ回転
数、ＶＤＣは逆変換回路入力側電圧である。今、ある回
転数から制動状態に移ったとすると、回転数が低下する
とともに、Ｖｏｃが上昇する。速度の低下はモータ及び
接続された負荷のイナーシャにより、イナーシャが小さ
い場合は速度の低下が速く、回生電力も小さいので曲線
１に示すように、ＶＤＣの上昇も小さい。イナーシャが
大きい場合には曲線２に示す４ように停止時間が長（な
り、ＶＤＣの上昇が大きくなる。ＶＤＣの値が電圧検出
回路１１の検出値に達すると放電回路１２が動作し、回
生電力を放電し、曲線２に示すようにＶＤＣの上昇を制
限する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成の装置では、放電回路
は頻繁な制動動作による発熱に耐えるような放電抵抗器
が必要であり、装置が大型になるとともにコストも高（
なるという問題点を有していた。

本発明は上記問題点、に鑑み、制動時の回生電力の放電
回路を省略するか、または小型化することに、より、小
型低価格のＡＣサーボモータ制御装置を提供するもので
ある。

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、本発明のＡＣサーボモー
タ制御装置は、ＡＣサーボモータを駆動する逆変換回路
と、該入力側電圧検出回路と、モータの固定子巻線に印
加する電圧を切り替える位相を一定角度または一定時間
だけ遅らぜる位相遅れシフト回路、または、上記電圧検
出回路のがわりに制動時の一定速度以上であることを検
出して作動する上記位相遅れシフト回路を備えたもので
ある。

作用 本発明は上記の構成によって、制動時に回生電力により
逆変換回路の入力側電圧が上昇したとき、通常の逆相制
動状態から、固定子巻線の誘起電圧に対して通電電流の
位相を遅らせることにより、制動時の回生電力を減少さ
せ、入力側電圧の上昇を抑制する。

実施例 以下、本発明の一実施例のＡＣサーボモータ制御装置に
ついて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけるＡＣサーボモータ制御
装置の構成図を示すものである。第１図において、１は
直流電源回路、２は逆変換回路ミ３は同期モータ、４は
ロータ位置センサ、５はロータリエンコーダ、６は速度
・電圧変換回路、７は誤差増幅器、８はＰＷＭ回路、９
は分配回路、１０はへ−スドライブ回路、１１は電圧検
出回路である。１２は回生電力の放電回路であり、必ず
しも必要としない。なお、図中、第４図と同一番号を付
したものは同一機能を有するものである。

１５は位相遅れシフト回路であり、前記電圧検出回路の
出力信号にもとづき、分配回路９よりの信号を一定位相
角だけ遅らせる位相遅れシフト回路である。

以上のように構成されたＡＣサーボモータ制御装置につ
いて、以下第２図を用いてその動作を説明する。第２図
において、（ａ）〜（Ｃ）はロータ位置センサ４の出力
信号であり、（ｄ）〜（ｉ）は逆変換回路のスイッチ素
子Ｕ＋〜Ｗ−の動作を示す。図は制動時について示して
おり、（ｊ）はＵ相の誘起電圧ｅ　ｕとＵ相電流１ｕの
位相関係を示す。図から明らかなように、第５図（ｊ）
と比較して１１」の位相が６０°遅れている。すなわち
、位相遅れシフト回路は、例えばＵ＋倍信号信号Ｓの立
上りから信号Ｔの立上りまで動作するように処理を変え
ている。この６０’の位相遅れは、ＲｌＳ、Ｔの信号か
ら容易に達成できる。制動状態に移行して、回生電力に
より逆変換回路入力電圧が上昇し、一定値を越えた場合
、位相遅れシフト回路が作動して、６０”位相を遅らせ
る。第５図（ｊ）に示す期間［１］では発電状態である
が、期間［１１１では駆動状態となり、電力を消費する
ことになり、回生電力は減少し、前記入力電圧の上昇率
は抑制される。このとき、さらに入力電圧の上昇を抑制
する必要がある場合は、第１図に破線で示す放電回路を
作動させるが、従来例に比べて放電電力は少ないので、
放電回路は小型でよい。

以上のように本実施例によれば、逆変換回路入力側電圧
の上昇を検出し、モータの固定子巻線に印加する電圧の
位相を一定角度だけ遅らせることにより、制動時の回生
電力を減少させ、放電回路を省略するか、または小形１
ヒすることができる。

次に、本発明の他の実施例について、第３−を参照しな
がら説明する。第３図（ａ）は、制動時におけるモータ
の一相の誘起電圧ｅと相電流ｌの関係を、モータ回転数
Ｎ＝ｎ＋［ｒｐｒｒｒｌの場合について示している。第
２図（ｊ）と比べて異なる点は、ｅに対してＩの位相遅
れを一定角度でな（一定時間ｊｄとしたことである。Ｎ
＝ｎ＋　（ｒｐｔｎ）のとき位相遅れを６０’とするな
らば、Ｎ　＝　ｎ　ｌ　／　２（ｒｐｍ）のとき、同図
（ｂ）に示すように位相遅れは３０°に減少し、回転数
が低下するに従い位相遅れが少なくなる。前述のように
制動時の回生電力は低速時はど少なくなるので、位相遅
れを一定時間ｊｄとすることにより、低速時に不要な位
相遅れを自動的に減少できる利点がある。

次に本発明のさらに他の実施例について図を参照しなが
ら説明する。第１図において１３は駆動・制動Ｆ−１ｌ
別回路で、誤差増幅回路７の誤差の正負を判別すること
により駆動、制動を判断する。１４は速度判別回路で、
検出速度が一定値以上であることを検出する。以上の構
成により、制動状態のモータ速度が一定値以上であるこ
とを検出し、その期間だけ前記位相遅れシフト回路を作
動させろ。

前述のように、制動時の回生電力は、モータ速度が一定
値以下では発生しないので、その速度以下では、不要な
位相遅れをなくすることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、ＡＣサーボモータ制御装置にお
いて、逆変換回路入力電圧が一定値以上になったことを
検出し、モータの固定子巻線に印加する電圧を一定位相
角度だけ遅らせることにより、制動時の回生電力を低減
し、回生電力の放電回路を省略または小形化できる。

なお、位相遅れを一定角度でな（、一定時間とすること
により、モータ速度が低下するに従い位相遅れが少なく
なる利点がある。

また、制動時一定速度以上のときだけ位相遅れシフト回
路を作動さけることにより、回生電力の発生しない低速
時には位相遅れを少なくすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図および第３図
は第１図の説明図、第４図は従来例の構成図、第５図お
よび第６図は第４図の説明図である。 １・・・・・・直流電源回路、２・・・・・・逆変換回
路、３・・・・・・同期モータ、４・・・・・・ロータ
位置検出、９・・・・・・分配回路、１１・・・・・・
電圧検出回路、１３・・・・・・駆動・制動判別回路、
１４・・・・・・速度判別回路、１５・・・・・・位相
遅れシフト回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 第２図 第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第４図 Ｎ　５　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータ位置センサを取付けた同期モータと、前記
   センサ信号により固定子巻線に印加する電圧を切り替え
   るスイッチ素子および前記スイッチ素子に逆並列接続さ
   れたダイオードよりなる逆変換回路と、前記逆変換回路
   の入力電圧が一定値以上になったことを検出する電圧検
   出回路と、前記電圧検出回路の出力信号に応じて前記固
   定子巻線に印加する電圧の位相を一定角度だけ遅らせる
   位相遅れシフト回路により構成されるＡＣサーボモータ
   制御装置。
2. （２）位相遅れシフト回路は、一定時間だけ位相角を遅
   らせるように構成した特許請求の範囲第１項記載のＡＣ
   サーボモータ制御装置。
3. （３）位相遅れシフト回路は、駆動・制御判別回路と速
   度判別回路により、制動時の一定速度以上で作動するよ
   う構成した特許請求の範囲第１項記載のＡＣサーボモー
   タ制御装置。