JPS6356187A - 誘導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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、インバータにより誘導電動機を可変速制御す
る速度制御装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、制御の主体が慣性力の加減速トルク制御にな
る負荷を持つ誘導電動機を加減速度指令に応じてインバ
ータで可変速制御するにおいて、ｌ・ルク指令の変化分
の主体を慣性力と速度指令の変化率から求めて第１のト
ルク電流指令を得、この指令と負荷に実際に必要なトル
ク電流、指令との差分を速度指令と速度検出値との突合
わせによる速度フィードバック制御で補償することによ
り、負荷との共振を無くして確実、容易に速度追従性を
得るようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 インバータによる誘導電動機の速度制御装置は、第３図
に概略図で示すように構成される。同図中、速度制御増
幅器ＡＭＰは速度設定値Ｎｓと速度検出値Ｎ「とを抵抗
Ｒ８とＲ３で定める比率で突合わせ、この偏差をコンデ
ンサＣＩになる積分要素と抵抗Ｒ３になる比例要素を持
ったアンプＡによって比例積分することでトルク電流指
令ＩＴを得る。パワー増幅回路Ｐはトルク電流指令ＩＴ
に応じてインバータに電力増幅した交流出力を得、この
出力で誘導電動機ＩＭを駆動する。電動機ＩＭの回転数
はタコジェネレータＴＧで検出し、この出力を抵抗Ｒ２
を介したフィードバック信号にする。なお、破線で示す
抵抗Ｒ４とコンデンサＣ２は一般に微分フィードバック
と呼ばれ、必要に応じて付加される。また、トルク制御
指令ＩＴには必要に応じてバイアストルク信号ＩＢが加
算され、このバイアストルク信号ＩＢは例えばエレベー
タなど乗員変化による定常トルク変化を荷重検出器で検
出した信号として与え、速度制御増幅器ＡＭＰには加減
速トルクと機械損（案内部の摺動損、風損等）に必要な
トルク制御信号を得る。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 従来の速度制御装置をエレベータに適用する場合、エレ
ベータの機械系の構成は乗心地等を良くするためや機械
系の振動を建物に伝えない等のために各所にバネやゴム
クッションを設ける。更には吊下げローブ、建屋の弾性
等が存在する。これら振動要素を持つため、エレベータ
に適用した場合には速度制御系と共振し易くなる。一方
、エレベータでは速度指令に対して追従性良くしかも安
定性良く制御できることが望まれるが、これら追従性、
安定性を良好にしながら機械系の振動を少なくするのは
従来の制御系では難しい問題があった。

このため、従来は速度指令Ｎｓ側を種々工夫することに
よって、低い利得の速度制御増幅器ＡＭＰによるも系全
体としては見掛上具合良くしようとするものがある。

しかし、着床精度の向上１乗心地の改善、運行サイクル
の短縮化等の要求から最適な速度パターン発生を図るも
、該速度パターンに追従性良く速度制御系が応答しない
限り良好な制御を実現できないもので、この追従性を向
上しようとすると機械系の振動要素との共振の問題に突
き当るものであった。特に、最近の可変速制御手段がベ
クトル制御付きの可変周波数制御による電動機の可変速
では、トルク制御信号Ｉｔに対する応答性、精度が良好
になるも、速度制御増幅器部分での追従性向上と機械系
の振動との問題が依然として残る。

Ｅ９問題点を解決するための手段と作用本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたもので、加減速度指令に応じた
インバータ出力によって誘導電動機を可変速制御し、負
荷に慣性力の加減速トルク制御を主体としかつ振動要素
を持つ誘導電動機の速度制御装置において、前記加減速
度指令に応じて必要とする前記加減速トルクの変化の主
体を該加減速度指令の変化率と負荷慣性力によって求め
てトルク電流指令を得る速度指令変化率演算回路と、こ
の演算回路から得るトルク電流指令と前記負荷に実際に
必要とする加減速トルク電流指令との差分を前記加減速
度指令と誘導電動機の速度検出値との偏差から求める速
度制御増幅器と、前記演算回路の出力と速度制御増幅器
の出力とを加算して前記インバータのトルク電流指令と
する加算回路とを備え、必要なトルク変化分の大部分を
オープンループ制御系になる速度指令変化率演算回路か
ら得ることで速度フィードバック制御系になる速度制御
増幅器の利得を極めて小さくして負荷との共振の間層を
解消するものである。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、ベクト
ル制御付きのＰＷＭインバータに速度フィードバックを
付加した場合である。速度パターン発生器ｌの速度指令
ＮＳは速度検出信号ωｎと突合わされ、速度制御増幅器
２によって比例積分演算されてトルク電流指令ＩＴとし
て取出される。速度検出信号ωｎは、誘導電動機３の速
度を検出するパルスピックアップ４の出力パルスを周波
数−電圧変換器５で対応する電圧に変換し、これと共に
方向判別回路６によって電動機３の正逆転を判別し、極
性切換回路７によって方向判別信号に従って速度検出信
号の正負極性を切換えて取出す。

トルク電流指令１丁とこれに直交させる励磁電流指令１
ｃは一次電流演算回路８による一次電流指令［＋（−ｒ
）の演算に供され、またすべり演算回路９によるすべり
周波数ωｓ（＝　Ｉｔ／　Ｉａ・τ、。

τ２は電動機３の二次時定数）の演算に供される。

また、トルク電流指令ＩＴはその変化分ΔＩ７から位相
角演算回路１０によるインバータの位相角変化量Δψに
相当する補正周波数Δωを求める演算に供される。励磁
電流指令ＩＧは速度検出信号ωｎから減磁演算回路１１
によって電動機速度に応じた励磁電流特性として求めら
れる。

一次電流指令１１は、インバータ主回路１２の出力電流
すなわち電動機３の一次電流を検出する電流検出回路１
３の検出信号と突合わされ、この偏差が電流制御増幅器
１４によって比例積分演算されてインバータ出力電圧指
令Ｖとして取出される。この電圧指令ＶはＰＷＭ演算回
路１５のＰＷＭパルス幅制御信号にされ、該ＰＷＭ波形
の基本周波数指令Ｆ及び回転位相指令Ｕ／Ｄとによって
インバータ主回路１２のゲート制御のためのＰＷＭ波形
が求められる。周波数指令Ｆは、信号ω、ｎとΔωとω
Ｓを加算した一次電流指令ω１から絶対値変換回路１６
と電圧−周波数変換回路Ｉ７とによって位相と周波数を
含む情報として求められ、回転位相指令Ｕ／Ｄは周波数
指令ω１から零クロスコンパレータ１８によって正逆転
駆動情報として求められる。

こうしたベクトル制御付きのＰＷＭインバータに速度フ
ィードバックを付加した速度制御装置において、本実施
例ではトルク電流指令ＩＴとして速度制御増幅器２の出
力と速度指令変化率演算回路１９の出力とを加算して求
めるようにしている。速度指令変化率演算回路１９はオ
ープンループ制御系を構成し、速度パターン発生器Ｉか
らの速度指令Ｎｓを人力とし、その変化率ｄＮｓ／ｄｔ
に係数Ｋを乗じた演算を行うもので、係数Ｋには速度指
令Ｎｓの変化率と負荷慣性力ＧＤ”によって定まるトル
クを算出し、この必要なトルク制御量にほぼなるようト
ルク発生係数として設定される。従って、速度制御増幅
器２は電動機３も含めた機械系の機械損や係数にの計算
上の誤差等によって生ずる微かの差分を補償するための
トルク電流指令を得る。

こうした速度指令変化率演算回路１９の出力と速度制御
増幅器２の出力とを加算したトルク電流指令ＩＴは、第
２図に示すようになる。同図（ａ）に示すパターンの速
度指令Ｎｓに対して、速度指令変化率演算回路１９の出
力は同図（ｂ）に示すように速度指令Ｎｓに追従するに
必要なトルク変化分に相当するレベルの微分波形になる
。この演算回路１９によるトルク電流指令と電動機３に
実際に必要とするトルク制御量との差分、すなわち機械
損及び係数にの計算上の誤差分に伴うトルク誤差分を速
度制御増幅器２の出力（第２図Ｃに示す破線）によって
補償し、両回路１９．２の両川力の加算になるトルク電
流指令ＩＴ（第２図Ｃに示す実線）とする。

本実施例をエレベータの乗車かご昇降速度制御装置とす
る場合について、回路２．１９の作用を以下に説明する
。

（１）　　エレベータは定常走行時（全負荷）に１００
％トルクを要し、加減速分に更に約１００％のトルクを
要する。

（２）エレベータは電動機の負荷に占める乗員の重量比
率が小さい。即ち、乗員が零、定員でも機械系の慣性力
ＧＤ２はあまり変化しない。

（３）速度パターンの形態はほぼ一定になる。

即ち、走行着床によって走行スピードは変化するが、加
速時の加速度と加々速度はほぼ一定に保たれる。

（４）乗車かご等の負荷側から電動機側への外乱はなく
、機械系や吊下げロープ等の振動のみになる。

上記（１）〜（３）項に示す特徴になるエレベータを負
荷とする場合、 （１）加減速の変化率から生じる機械系の慣性力ＣＤ’
の加減速トルクのほとんどを速度指令変化率演算回路１
９によって得る。

（２）慣性力ＧＤ２に起因しない機械損を速度制御増幅
器２によってフィードバック補償する。

（３）乗員変化に伴うわずかな慣性力ＧＤ２の変化分も
速度制御増幅器２によって補償する。

このように、エレベータ運転に必要なトルク指令の変化
分の主体を演算回路１９による負荷慣性力ＣＤ’と加減
速度変化率から求め、機械損や計算誤差３乗員の変化に
伴って実際に必要とするトルクと演算回路１９のトルク
指令出力との誤差分を速度制御増幅器２によってフィー
ドバック補償する。

従って、速度制御増幅器２は微かの差分を補償するだけ
で良く、その利得を極めて小さくして所期のトルク電流
指令りを得ることができ、以下のような効果を奏する。

（１）エレベータ制御で最も重要となる機械系との共振
を考慮することなく良好な追従特性を得ることができる
。

（２）制御の主体が演算回路１９によるオープンループ
であるため、吊下げロープ等からの逆揺れや乗員の飛び
はね等による外乱に対しても安定性が良くなる。

（３）機械系の設計に際して速度制御装置との共振要素
を殆んど考慮する必要がなく、設計を容易にかつ自由度
が大きくなる。

第２図（Ａ）は従来の速度制御増幅器とバイアストルク
ＩＢによる速度応答性とトルク電流指令分の計測結果を
示し、第２図（Ｂ）は本実施例における場合を示す。両
図中、Ｎｓは速度指令を示し、Ｎｆは電動機速度検出値
、ＮＡは速度制御増幅機ＡＭＰ。

２の出力、ＴＡはトルク電流指令を示す。この計測結果
からも明らかなように、本実施例ではトルク電流指令Ｔ
Ａのうち速度制御増幅器の出力が示す割合が小さく、は
とんどを演算回路１９による生成になり、速度追従性を
良好にする。

以上までは実施例をエレベータに適用した場合の特徴を
説明したが、エレベータと同様の負荷、すなわち制御の
主体が慣性力ＧＤ２の加減速トルク制御でかつ機械系の
構成要素が振動的な負荷に適用して同等の作用効果を得
ることができる。

また、実施例ではベクトル制御付きＰＷＭインバータを
パワー増幅回路とする場合を示すが、ｔべり周波数制御
方式など可変速制御にフィードバック速度制御系を持つ
制御装置に適用できるのは勿論である。

Ｇ１発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、必要とするトルク指令
の変化分の主体を速度指令変化率演算回路によって求め
、このトルク指令と実際に必要なトルク指令との差分を
速度フィードバック制御によって補償するため、良好な
追従特性を得ながら負荷との共振を無くしたトルク電流
による可変速制御ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（Ａ）
は従来の計測波形図、第２図（Ｂ）は実施例の計測波形
図、第３図は従来の速度制御装置の概略図である。 ■・・・速度パターン発生器、２・・・速度制御増幅器
、３・・・誘導電動機、４・・・速度検出器、１２・・
・インバータ主回路、１９・・・速度指令変化率演算回
路。 第　２　図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加減速度指令に応じたインバータ出力によつて誘導電動
   機を可変速制御し、負荷に慣性力の加減速トルク制御を
   主体としかつ振動要素を持つ誘導電動機の速度制御装置
   において、前記加減速度指令に応じて必要とする前記加
   減速トルクの変化の主体を該加減速度指令の変化率と負
   荷慣性力によつて求めてトルク電流指令を得る速度指令
   変化率演算回路と、この演算回路から得るトルク電流指
   令と前記負荷に実際に必要とする加減速トルク電流指令
   との差分を前記加減速度指令と誘導電動機の速度検出値
   との偏差から求める速度制御増幅器と、前記演算回路の
   出力と速度制御増幅器の出力とを加算して前記インバー
   タのトルク電流指令とする加算回路とを備えたことを特
   徴とする誘導電動機の速度制御装置。