KR880001593B1 - Ac motor speed control system - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도 내지 제 3 도는 동기 전동기 제어방식을 설명하는 설명도.1 to 3 are explanatory diagrams for explaining a synchronous motor control method.
제 4 도는 동기 전동기의 구동회로 블록도.4 is a block diagram of a driving circuit of a synchronous motor.
제 5 도는 리졸버의 설명도.5 is an explanatory diagram of a resolver.
제 6 도는 리졸버의 출력 파형 설명도.6 is an explanatory diagram of an output waveform of a resolver.
제 7 도는 2상-3상 변환 회로의 회로도.7 is a circuit diagram of a two-phase three-phase conversion circuit.
제 8 도 및 제 9 도는 속도 제어방식 설명도.8 and 9 are explanatory diagrams of a speed control method.
제10도 및 제 11도는 기 제안의 속도 검출법을 설명하는 설명도.10 and 11 are explanatory diagrams for explaining the speed detection method of the previous proposal.
제12도 내지 제14도는 본 발명이 제 1 실시예의 설명도로서, 제12도는 동 블록도, 제13도는 동 타임챠아트도, 제14도는 동 검출 속도 설명도.12 to 14 are explanatory views of the first embodiment of the present invention, FIG. 12 is a block diagram, FIG. 13 is a time chart, and FIG. 14 is a detection speed explanatory diagram.
제15도 및 제16도는 벡터 제어를 설명하는 설명도.15 and 16 are explanatory views for explaining vector control.
제17도 벡터 제어를 실현하는 블록도.Fig. 17 is a block diagram for realizing vector control.
제18도 및 제19도는 종래의 속도 검출법을 설명하는 설명도.18 and 19 are explanatory views for explaining a conventional speed detection method.
제20도 내지 제22도는 본 발명이 제 2 실시예의 설명도로서, 제20도는 동 블록도, 제21도는 동 타임챠아트도, 제22도는 동 검출 속도 설명도.20 to 22 are explanatory views of the second embodiment of the present invention, in which FIG. 20 is a block diagram, FIG. 21 is a time chart, and FIG. 22 is a detection speed explanatory diagram.
본 발명은 동기 전동기나 유도 전동기 등의 교류 전동기의 속도 검출 장치에 관한 것으로, 특히 저속회전시 교류 전동기의 속도 검출에 사용하기 적합한 교류 전동기의 속도 검출장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
회전 계자형이 동기 전동기는 전기자를 고정자로 하고 계자극을 회전자로 하는 것으로서, 고정자권선(전기자권선)에 3상 교류를 통함으로써 회전자계가 발생하여 계자극이 그 회전자계에 끌어 당겨져서 회전자계와 동일 속도로써 회전한다. 이와 같은 동기 전동기의 제어방식으로서는 고정자전류(전기자전류)를 순시치 제어하여 직규 전동기와 동등한 토오크 발생을 실행할 수가 있는 방식이 개발되어 있다. 제 1 도 내지 제 4 도는 이와 같은 동기 전동기 제어방식을 설명하는 설명도이다.Rotating field type synchronous motors have the armature as the stator and the magnetic pole as the rotor. The rotating magnetic field is generated through three-phase alternating current through the stator winding (armature winding), and the magnetic field magnetic pole is attracted to the rotating magnetic field. Rotate at the same speed as the electromagnetic field. As a control method of such a synchronous motor, a method has been developed in which torque generation equivalent to that of a conventional motor can be performed by instantaneously controlling a stator current (armature current). 1 to 4 are explanatory views for explaining such a synchronous motor control method.
일반적으로 분권 직류기의 토오크 발생 기구는 제1a, b도에 예시한 바와 같이 주자속 ψ에 대하여 항상 전기자 전류 Ia가 직교하도록 정류자에 의하여 전류의 절환동작을 행하고 있으며 발생 토오크 T는 다음식에 의하여 나타나는데, 주자속 ψ이 일정하면 그 토오크 T는 전기자 전류 I a에 비례한다.In general, the torque generating mechanism of the decentralized DC motor performs the current switching operation by the commutator so that the armature current Ia is always orthogonal to the main magnetic flux ψ as illustrated in FIGS. 1a and b. The generated torque T is represented by the following equation. If the main magnetic flux ψ is constant, the torque T is proportional to the armature current I a.
T=K ψ Ia (I)T = K ψ Ia (I)
(단 K는 정수)(Where K is an integer)
그리고 제 1 도에 있어서, FM은 계자극, AM은 아마추어, AW는 전기자 권선이다.1, FM is field stimulation, AM is armature, and AW is armature winding.
그런데, 상기의 관계를 제 2 도에 나타내는 회전 계자형의 동기 전동기에 적용하면 ψ은 계자극 PM의 주자속 벡터 ψs에, Ia은 전기자권선 SW의 전류 벡터 Is에 각각 대응시킬 수가 있으며, 동기 전동기의 발생토오크 T는However, if the above relation is applied to the rotating field type synchronous motor shown in Fig. 2, ψ can correspond to the main magnetic flux vector ψs of the field magnetic pole PM, and Ia can correspond to the current vector Is of the armature winding SW, respectively. Generated torque T is
T=K' ψsIs cosT (2)T = K 'ψsIs cosT (2)
(단 K'은 정수)이 된다. 여기서은 동기 전동기의 등가 회로인 제 3 도를 참조하면 전기자 전류 I s와 유전 기전압 Eo의 위상차이다. 그리고 제 3 도에 있어서 ra는 전기자 권선 SW의 저항이며, Xs은 전기자 반작용 및 전기자 누설 자속을 고려한 동기 리액턴스이다.(Where K 'is an integer). here Referring to FIG. 3, which is an equivalent circuit of the synchronous motor, is a phase difference between the armature current Is and the dielectric voltage Eo. In Fig. 3, ra is a resistance of the armature winding SW, and Xs is a synchronous reactance in consideration of the armature reaction and the armature leakage magnetic flux.
따라서 유도 기전압 Eo와 전기자 전류 Is의 위상을 동상으로 하면, 환언하면 주자속 ψs와 전기자 전류 Is가 직교 하도록 제어하면(2)식에서 주어지는 토오크 T는Therefore, if the phase of the induced electromotive voltage Eo and the armature current Is is in phase, in other words, if the main magnetic flux ψs and the armature current Is are controlled to be orthogonal, the torque T given by the equation (2) is
T=K' ψsIs=KTTn(3)T = K 'ψsIs = K T T n (3)
이 되어, 완전히 직류 전동기의 토오크 발생과 등가적으로 동기 전동기를 구동할 수 있다. 단 KT는 변환 정수이다.Thus, the synchronous motor can be driven completely equivalent to the torque generation of the direct current motor. Provided that K T is a conversion constant.
그러므로 제안되고 있는 방식에 있어서는 유도 기전압 Eo의 위상을 검출함과 동시에 그 위상을 갖는 전류 지령을 발생하며, 이 전류 지령을 동기 전동기의 전기자 권선에 인가하여 직류 전동기와 등가적으로 그 동기 전동기를 구동 제어한다. 그리고 유도 기전압 Eo와 주차속의 위상이 90도 늦추어져 있으므로 유도 기전압 Eo의 위상은 주자속, 환언하면 계자극의 위치로부터 검출할 수 있다. 제 4 도는 이와 같은 동기 전동기 제어방식을 실현 하기 위한 회로 블록도이다.Therefore, in the proposed method, the phase of the induced electromotive voltage Eo is detected, and a current command having the phase is generated, and this current command is applied to the armature winding of the synchronous motor so that the synchronous motor is equivalent to the DC motor. Drive control. Since the phase of the induced electromotive voltage Eo and the parking speed is delayed by 90 degrees, the phase of the induced electromotive voltage Eo can be detected from the main magnetic flux, in other words, the position of the field magnetic pole. 4 is a circuit block diagram for realizing such a synchronous motor control method.
도면중 참고부호 101은 회전 계자형의 동기 전동기이고, 참고부호 102는 전동기의 축에 연결된 리졸버로서 동기 전동기의 계자극의 위치를 검출한다. 이 리졸버는 제 5 도에 나타내는 바와 같이 회전자(102a)와 회전자 권선(102b)과 서로 90°의 위상을 갖고 배설된 2개의 고정자 권선(102c), (102d)과 sin ωt의 반송파를 발생하는 반송파발생회로 (102e)를 갖고 있다.In the drawing,
여기서 회전자(102a)가 각도 θ의 위치에 있다고 가정하면 고정자 권선(102c), (102d)으로부터 각각 다음식에 나타내는 전압Here, assuming that the rotor 102a is at the position of the angle θ, the voltages shown in the following equations from the stator windings 102c and 102d, respectively,
ea=sinθ ·sin ωt (4)ea = sinθsin ωt (4)
eb=cosθ·sin ωt (5)eb = cosθsin ωt (5)
이 출력된다. 즉 리졸버(102)로부터 동기 전동기(101)의 계자극의 위치 θ에 따른 사인 (sine)과 전압 ea 및 코사인(cosine) 파전압 eb가 출력된다. 참고부호 103은 동기 정류 회로로서, 사인파전압 ea, 코사인 파전압 eb을 각각 동기 정류하여 sinθ, cosθ(제 6 도)를 출력한다. 참고부호 104a는 4배 회로로서, 정현파신호 ea, eb를 펄스열로 변환함과 동시에 그 주파수를 4배 한다. 도 이 4배회로(104a)는 2상의 정현파 신호 ea, eb의 위상을 감시하여 정회전하고 있을 때에는 선 11에 4배의 주파수의 정회전 펄스 pn을, 역회전하고 있을 때에는 선 12에 4배의 주파수의 역회전 펄스 pr을 각각 출력한다.Is output. That is, the sine and voltage ea and cosine wave voltage eb corresponding to the position θ of the field stimulus of the
참고부호 104a는 정회전 또는 역회전펄스 Pn, Pr의 주파수를 전압으로 변환하는 주파수 전압 변환기(F/V 변환기라 한다)이고, 참고부호 105는 도시하지 않은 속도 지령 회로로 부터 지령된 속도 지령전압 VCMD와 실속도 전압 TSA의 차(이후 속도 오차라한다) ER을 연산하는 연산회로이고, 참고부호 106은 속도 오차 ER을 증폭하여 전기자 전류의 진폭 Is를 출력하는 오차증폭기 이고 참고부호 107 및 108은 승산 회로로서, 오차 증폭기의 출력과 동기 정류회로(103)의 출력 cosθ, sinθ를 승상하여 2상의 전류지령 I 1a (=Is·sinθ), I 1b (Is·xosθ)을 각각 출력한다.Reference numeral 104a denotes a frequency voltage converter (referred to as an F / V converter) for converting the frequency of the forward or reverse pulses Pn and Pr into voltage, and
참고부호 109는 2상-3상 변환호로로서, 제 7 도에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖고 있다. 즉 2상-3상 변환회로는 2개의 연산 증폭기(OA1, OA2)들과 10KΩ의 R1~R4들과 5.78K의 저항(R5)과 5KΩ 위 저항(R6)를 갖고 있다. 그런데 각 저항 R1~R6의 값을 상기와 같이 결정함과 동시에 도시한 바와 같이 결선하면 단자 Tu, Tv, Tw로부터 각각
이 출력된다. 그리고 이들 Iu, Iv, Iw는 서로 2π/3의 위상치가 있으며, 또한 유도 기전압 Eo와 동상의 3상 전류 지령으로 되어 있다.Is output. These Iu, Iv, and Iw each have a phase value of 2π / 3, and are each of an induced electromotive voltage Eo and a three-phase current command in phase.
참고부호 110V, 110V, 110W는 각각 각상마다 설정된 연산회로로서, 지령 전류 Iu, Iv, Iw와 설제의 상전류 Iau, Iav, Iw의 차를 연산하는 연산 회로이며, 111은 Iav와 Iaw의 가산을 향하여 U상의 상 전류 Iau을 출력하는 연산회로이고, 112V 및 112W는 각각 V상 및 W상의 상 전류 Iav, Iaw를 검출하는 변류기이고, 113U, 113V, 113W는 각각 각상마다 설정되어 각상의 절류차를 증폭하는 전류 증폭기이고, 114는 펄스폭 변조 회로이고, 115는 펄스폭 변조회로의 출력신호의 출력신호에 의하여 제어되는 인버어터이며, 116은 3상 교류 전원이며, 117은 3상 교류를 직규로 정류하는 공지의 정류 회로로서, 다이오드군(117a) 및 콘덴서(117b)를 갖고 있다.
이상이 동기 제어의 상세한 내용인데 이와 같은 동기 전동기를 정확히 제어하기 위하여는 저속, 고속 모두 고정밀도로 회전 속도를 검출하지 않으면 안된다. 그리고 이상의 설명은 위치 검출기로서 리졸버를 사용한 경우인데 이 경우에는 속도 검출기로서 타코 제네레이터(tachogenerator)가 사용된다. 그러나 이 방식은 위치 검출기로서 펄스 발생기를 사용하여 이로부터 속도 검출도 실행하는 방식에 비하여 원가가 높으므로 그리 널리 사용되고 있지 않다. 그러므로 펄스 발생기로부터 속도 검출을 고정밀도로 실행하는 방식이 필요하게 된다.The above is the details of the synchronous control, but in order to accurately control such a synchronous motor, the rotational speed must be detected with high precision at both the low speed and the high speed. In the above description, the resolver is used as the position detector. In this case, a tachogenerator is used as the speed detector. However, this method is not widely used because the cost is higher than that of using a pulse generator as a position detector to perform speed detection therefrom. Therefore, there is a need for a method of performing speed detection with high accuracy from the pulse generator.
그런데 종래의 속도 검출 방식에 있어서는 제 4 도에 나타내는 바와 같이 서로 π/2 위상차가 있으며 또한 모우터의 회전속도에 비례한 주파수 f의 2상 신호 ea, eb를 펄스 발생기 (102)로부터 발생하며, 이어서 그 2상 신호를 4배 회로(104a)를 통하여 주파수 401 신호로 변환하고, 마지막으로 주파수 4f에 비례한 전압을 발생하는 주파수 전압 변환기(104b)로부터 회전속도에 비례한 전압(실속도 전압 TSA)을 출력하는 것이었다.However, in the conventional speed detection method, as shown in FIG. 4, the two-phase signals ea and eb of the frequency f which are mutually π / 2 phase difference and are proportional to the rotational speed of the motor are generated from the
그러나 이와 같은 방업에 있어서는 모우터 속도가 저속이 되면 주파수 전압 변환기의 출력 전압치가 회전 속도에 비례하지 않게 되어 정밀도가 급속히 저하한다. 또 펄스 발생기(102)로부터 발생하는 펄스 신호의 주파수를 주파수/전압 변환하는 것 보다도 그 펄스 신호를 디지탈량으로 하여 직접 마이크로 컴퓨터 (이하 마이컴이라 약칭 함)에 판독케함이 LIS화에 있어서 바람직하다. 그러므로 속도를 디지탈적으로 판독하는 방법이 여러가지 제안되어 있다. 제 8 도는 펄스 발생기(211)로부터 발생하는 펄스를 소정 시간 계수하여 마이컴에 출력하는 종래에의 설명도이다. 이 방법에 있어서 펄스 발생기(211)를 설정하고 모우터가 소점량 회전 할 때 마다 그 펄스 발생기(211)로부터 펄스를 발생기키고 이 펄스를 카운터(212)에 계수시켜서 소정 시간마다 그 카운터의 내용을 래지스터(213)에 전송함과 동시에 리세트하고 그후 그 레지스터의 내용을 실속도로서 마이컴(214)에 판독시키고 있다. 그리고 이후 상기 동작을 반복하여 실속도를 디지탈에 의하여 꺼내고 있다. 그러나 이 방법에서는 고속시에 고정 밀도로 속도 검출이 되지만 저속시에는 펄스 발생기(211)로부터 발생하는 펄스 주기가 커지므로 고정밀도로 속도 검출이 안된다. 그런데 저속시의 분해능을 높이기 위해서는 펄스 발생기(211)로부터 발생하는 1회전당의 펄스수를 증가시키든지 아니면 판독 주기를 길게하든지 해야 한다. 그러나 펄스 발생기(211로부터 발생하는 펄스수는 1회전당 1만 펄스가 한도이며 이 정도로서는 분해능을 높일 수 없다. 따라서 전자의 수단에 의하려는 분해능을 높일 수 없다.However, in this type of industry, when the motor speed becomes low, the output voltage value of the frequency voltage converter is not proportional to the rotation speed, and the precision rapidly decreases. In addition, it is preferable in the LIS to read a microcomputer (hereinafter abbreviated as microcomputer) by using the pulse signal as a digital amount rather than frequency / voltage conversion of the pulse signal generated from the
한편 판독 주기를 길게하는 후자의 수단을 채택하면 제어의 응답성이 나빠진다. 즉 마이크로프로세서에 의한 상기 레지스터(213)의 판독주기(샘플링 주기)는 속도 제어계의 응답성을 고려하며 1ms 정도로 하지 않으며 응답성을 좋게 할 수는 없다.그리고 다음에 샘플링 주기를 1m sec, 펄스 발생기 (211)로부터 발생하는 출력펄스 Pc를 10,000〔펄스/회전〕으로 하고 또 모우터가 1rpm의 초저속도로 회전하고 있을 경우에 대하여 제 9 도에 따라서 설명한다.On the other hand, adopting the latter means of lengthening the read cycle results in poor control response. That is, the read period (sampling period) of the
제 9 도에 있어서 SPi는 샘플링 펄스이고, Pc는 펄스 발생기 (211)로부터 발생하는 펄스이며〔CN〕은 카운터(212)의 계수치이다. 여기서 펄스 발생기(211)로부터의 펄스 Pc는 전술한 바와 같이 카운터(212)에 의하여 계수되며, 샘플링 펄스 SPi에 동기되어 그 카운터의 내용은 래니스터(213)에 새트됨과 동시에 리세트되며, 그후 그 레지스터의 내용은 마이컴(214)에 판독된다. 그런데 샘플링 주기는 1m sec이고, 펄스 Pc의 주기는 6m sec이므로 최초의 샘플링 펄스 SPi가 발생한 시점에서는 카운터(212)의 계수치〔CN〕은 1이되지만 이후의 샘플링 펄스 SP2~SP6발생시에는 〔CN〕=0이 되어 있다. 환언하면 마이컴에는 속도 데이터로서 1,0,0,0,0,0로 단속한 데이터가 입력된다. 그러므로 속응성 있는 정확한 속도 제어를 실행할 수가 없다. 그러므로 본 발명자는 속도 데이터가 단속하지 않고 정확하게 속도 검출이 실행될 수 있는 속도 검출방식(일본특원소 56-74677호)을 제안하고 있다. 다음에 이 기제안의 방법을 상술한다.In FIG. 9, SPi is a sampling pulse, Pc is a pulse generated from the
기 제안의 방식에 있어서는 지속 회전시에 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스 Pc의 주기 T를 계시하고, 그 주기 T를 사용하열 속도 검출을 실행하고 있다.In the method of the present proposal, the period T of the pulse Pc generated from the pulse generator at the time of continuous rotation is counted, and the period T is used to detect the row speed.
여기서 펄스 Pc의 주기내에 발생하는 클럭펄스 CP의 수를 N, 그 클럭펄스의 주기를 ∇T(=0.125μs)로 하면 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스 Pc의 주파수 f는Here, if the number of clock pulses CP generated in the period of the pulse Pc is N and the period of the clock pulse is (T (= 0.125 μs), the frequency f of the pulse Pc generated from the pulse generator is
f =1/Tf = 1 / T
=1/N·∇ T(Hz/μ sec)= 1 / N∇∇ (Hz / μ sec)
=106/N·∇T(Hz/sec)= 106 / N ・ ∇T (Hz / sec)
=60×106/N·∇T(Hz/min)= 60 x 106 / N / T (Hz / min)
이 되며, T=0.125을 대입하면If you substitute T = 0.125
f=480×106/N(Hz/min) (7)f = 480 × 106 / N (Hz / min) (7)
이 된다. 또 펄스 발생기가 1회전당 발생하는 펄스수를 10,000를 하면 회전 속도 n은Becomes If the pulse generator makes 10,000 pulses per revolution, the rotation speed n is
n=48,000/N(rpm) (8)n = 48,000 / N (rpm) (8)
이 된다. 따라서 기제안의 방식에 있어서는 저속시에 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스 Pc의 주기 T, 환언하면 펄스 Pc의 1주기내에 발생하는 클럭플스 CP의 수 N을 구비하고 (7) 또는 (8) 식으로부터 회전 속도를 검출하고 있다.Becomes Therefore, in the proposed scheme, the period T of the pulse Pc generated from the pulse generator at low speed, in other words, the number N of clockples CP generated within one period of the pulse Pc, is rotated from the equation (7) or (8). Speed is being detected.
제10도는 이 방식은 설명하는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating this approach.
도면중, 참고부호 301은 도시하지 않은 모우터가 소정량 회전할 때 마다 서로 π/2 위상이 지연된 2개의 펄스신호 Pc, Pc'를 출력하는 펄스 발생기이고, 302는 회전 방향 판별회로서, 펄스 신호 Pc, Pc' 중의 어느 위상이 앞서고 있는지를 판별하여 회전 방향 신호 SGN을 출력한다. 참곱호 303은 카운터로서, 클리어 단자 CLR, 카운트인에이블단자 EN, 클럭단자 CLK, 캐리(carry)펄스 발생단자 TC를 갖고 있다. 클리어 단자 CLR에는 펄스 신호 Pc가 입력되며, 카운터 인에이블단자 EN에는 항상 "1"이 입력되어 있다.In the figure,
따라서, 카운터 (303)는 그 계수치를 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 클리어함과 동시에, 다음 펄스 Pc가 발생하기 까지 클럭 펄스 CP의 수를 계수하고 있다.Therefore, the
참고부호 304는 플립 플롭으로서 캐리펄스(자리 올림 펄스) OFP가 발생할 때마다 세트되고 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 리세트된다. 즉 카운터(303)와 플립 플롭(304)에 의하여 펄스 신호 Pc의 1주기내에 발생하는 클럭 펄스 수가 계수된다. 그리고 카운터 (303)의 용량이 충분히 클때에는 플립 플롭(304)을 설정할 필요가 없다. 참고부호 305는 AND게이트이고, 306은 n 비트의 레지스터로써, AND 게이트 (305)의 출력이 "1"이 될때마다. 환언하면 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 카운터(303)의 계수치가 세트된다. 참고부호 307은 2비트의 레지스터로서, AND게이트(305)의 출력이 "1"이 될 때마다 플립 플롭(304)의 세트 출력과 호리전 방향 신호 SGN("1"인때는 정회전중, "0"인 때는 역회전중)이 설정된다.
참고부호 308은 제산 유니트로서, 레지스터(306),(307)의 내용을 입력하여(8)식의 연산을 실행하여 회전 속도 n을 연산한다. 그리고 제산유니트(308)는 속도 제어를 디지탈 처리하는 마이컴의 제산 기능을 사용하여 구성할 수가 있다. 특히 최근의 마이컴에서는 16비트의 제산을 10μ s 이하에서 실행할 수 있는 마이컴이 출현하고 있으므로 이와 같은 마이컴을 사용하면 간단하게 제산 유니트를 구성할 수 있다. 그리고 제 10도에 있어서는 펄스 발생기(301)로부터 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 카운터(303) 및 플립 플롭(304)은 리세트 되며, 이후 이들 카운터(303) 및 플립 플롭(304)은 다음에 펄스신호 Pc가 발생할 때까지 클럭펄스 CP의 수 N을 계수한다.
이에 의하여 펄스 신호 Pc의 주기가 측정된다.Thereby, the period of the pulse signal Pc is measured.
그리고, 상기 다음 펄스신호 Pc가 발생하면 카운터(303) 및 플립 플롭(304)의 내용 및 회전 방향 신호 SGN이 레지스터(306),(307)에 세트된다. 또 이와 동시에 카운터(303) 및 플립 플롭(304)은 재차 리세트되어 클럭펄스 CP의 계수를 개시한다. 그런데 레지스터(306), (307)에 기억된 클럭펄스 CP의 수 N은 제산 유니트(308)에 적절히 판독되며, 그 제산 유니트에 의하여 (8)식의 제산 연산이 실행되어 회전수 n이 구해진다.When the next pulse signal Pc is generated, the contents of the
이와 같이 제10도에 나타낸 방법에 의하면 제11도에 나타내는 바와 같이 회전수 n이 초저속이어도 검출치는 단속적이 안되며, 종래의 방법에 비하여 고정확도의 속도 검출을 행할 수가 있다.Thus, according to the method shown in FIG. 10, as shown in FIG. 11, even if the rotation speed n is very low speed, a detection value is not intermittent, and it can detect a high accuracy speed compared with the conventional method.
그러나, 이 기제안의 방식에 있어서는 검출 속도가 계단상이 된다. 즉 일 방식에 있어서는 펄스 발생기로 부터 펄스가 발생할 때마다 실속도가 연간되며, 검출속도는 그 실속도와 같이 되도록 올라가 이후 다음 펄스가 발생할 때까지 그 검출치를 유지한다.However, in the scheme of this proposal, the detection speed becomes stepped. In other words, in one method, the actual speed is annualized every time a pulse is generated from the pulse generator, and the detection speed is increased to be equal to the actual speed, and the detected value is maintained until the next pulse occurs.
그러므로 속도가 일정할 때 또는 대단히 완만하게 변화하고 있을 경우에는 문제가 없으나 비교적 급히 속도가 변화하고 있을 경우에는 스텝폭이 커지므로 펄스와 펄스 사이에 정확한 속도를 나타내지 않게 된다. 이는 속도 검출기에 지연 요소가 들어왔음을 뜻하며 이로써는 속도제어루프의 게인을 높이 잡을 수 없으므로 속응성 있는 제어를 실현할 수가 없다.Therefore, there is no problem when the speed is constant or when it is changing very slowly, but when the speed is changing relatively rapidly, the step width is increased so that the exact speed is not shown between the pulses. This means that a delay element is introduced into the speed detector, and this does not allow the gain of the speed control loop to be held high so that rapid control cannot be realized.
또 이와 같은 문제는 동기 전동기의 속도 제어시스템 뿐아니라 유도 전도기의 속도 제어 시스템에 있어서도 야기된다.This problem also arises not only in the speed control system of a synchronous motor, but also in the speed control system of an induction conductor.
본 발명의 첫재 목적은 교류 전동ㄱ의 실속도를 종래 보다 고정확도로 검출할 수 있는 신규의 속도검출장치를 제공함에 있다.It is a first object of the present invention to provide a novel speed detection device capable of detecting the actual speed of an AC motor with a higher accuracy than before.
본 발명이 둘째 목적은 교류 동기 전동길의 실속도를 종래보다 고정확도로 검출할 수 있는 신규의 속도 검출장치를 제공함에 있다.It is a second object of the present invention to provide a novel speed detecting apparatus capable of detecting the actual speed of an AC synchronous electric road with a higher accuracy than before.
본 발명의 셋째의 목적은 교류 유도 전동기의 실속도를 종래보다 고정확도로 검출할 수 있는 신규의 속도 검출장치를 제공함에 있다.It is a third object of the present invention to provide a novel speed detection device capable of detecting the actual speed of an AC induction motor with a higher accuracy than before.
이밖의 목적은 다음이 상세한 설명에 의하여 명백해 진다.Other objects are clarified by the following detailed description.
본 발명에 있어서는 동기 전동기의 축에 장착된 펄스 발생기로부털 펄스가 발생할 때에는 제10도에 나타낸 방법에 의하여 속도를 연산한다. 그리고 펄스 발생기가 발생하는 펄스와 펄스의 사이에서는 일정 주기의 인에이블 신호가 발생할 때마다 동기 전동기의 특성기에 따라서 과거의 전류 지령치와 과거의 검출 속도를 사용하여 현재의 실속도를 예측 연산하여 그 예측된 속도를 검출 속도로 간주한다.In the present invention, the speed is calculated by the method shown in FIG. 10 when a pulse pulse is generated by the pulse generator attached to the shaft of the synchronous motor. Whenever the enable signal occurs for a certain period between pulses generated by the pulse generator, the actual actual speed is predicted using the current current value and the past detection speed according to the characteristics of the synchronous motor. Speed is regarded as detection speed.
다음에 상기 실속도를 예측 연산에 대하여 설명항다.Next, a description will be given of the calculation of the actual speed.
동기 전동기의 토오크 T는 모우터의 관서을 Jm〔kg·cm·sec2〕부하의 관성을JL〔kg·cm·sec2〕회전 속도를 v부하 토오크 To〔kg·cm〕로 하면When the torque T of the synchronous motor is regarded as the motor inertia of the motor, the inertia of the Jm (kgcmsec2) load is set to the JL [kgcmsec2] rotational speed as the vload torque To [kgcmcm].
T=(JM+JL)+To …………………………………(9)T = (J M + J L ) + To… … … … … … … … … … … … … (9)
이 되어 (3), (9)식으로부터From (3), (9)
KTIS=(JM+JL)+To ……………………………(10)KTIS = (J M + J L ) + To… … … … … … … … … … … 10
이 성립된다. (10) 식을 변형하면This holds true. If we transform (10)
이 된다.Becomes
dv=v(k+1)=v(k)이므로dv = v (k + 1) = v (k)
이 성립한다. (11)식을 샘프링 주기 Tsm`의 이산치계로 고치면This holds true. The equation (11) is corrected by the discrete scale of the sampling period Tsm`.
이 성립한다. 그런데 부하 토오크 To은 각 샘플링 사이에서 변화하지 않는다고 생각하여도 무방하며, 따라서, ▷To=0로 간주할 수 있으므로 (12)식은This holds true. However, it is also possible to assume that the load torque To does not change between samplings, so that it can be regarded as ▷ To = 0, so that Equation (12)
이 된다. 그리고(13)식을 다시 변형하면Becomes And if we transform (13) again
이 된다.Becomes
따라서, 1샘플링 전의 검출속도 v(k-1)와 2샘플링 전의 전류 지령치 IS(k-2)을 알면 (14)식으로부터 회전속도를 추정할 수 있다.Therefore, if the detection speed v (k-1) before 1 sampling and the current command value I S (k-2) before 2 sampling are known, a rotation speed can be estimated from Formula (14).
제12도는 본 발명에 관한 실시예 블록도이고, 제13도 동타임 챠아트도이고, 제14도는 검출 속도 설명도이다. 그리고 제 4 도의 종래장치와 동일 부분에는 동일 부호를 붙였다.FIG. 12 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 13 is the same time chart, and FIG. 14 is an explanatory diagram of detection speed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the conventional apparatus of FIG.
도면중, 참고부호 401은 속도 검출부로서, 제10도세 나타내는 구성(단, 펄스 발생기(301)과 제산 유니트(308)는 제외)를 갖고 있다. 참고부호 402는 플립 플롭으로서 펄스 발생기(102)로부터 발생하는 펄스 Pa에 의하여 세트되며 치리장치(113)으로부터 발생하는 속도 연산 종료신호 OPEN에 의하여 리세트 된다.In the figure,
참고부호 403은 일정주기의 속도 연산 인터럽트 신호(속도 연산 인에이블 신호) ITP를 발생하는 인터럽트 펄스 발생회로(403)로 부터 일정 주기의 인터럽트 펄스 ITP가 발생하면(시작 t2), 처리장치(113)는 먼저 플립 플롭(FF) (420)가 세트되어 있는지의 여부를 감지한다. 이때 FF(402)가 세트되어 있으므로, 처리장치(113)는 속도 검출부(401)로부터 입력되어 있는 펄스 Pa의 주기 AV를 사용하여(8)식의 제산연산을 실행하여 회전 속도를 구한다. 연산 완료후(시각 t3), 처리장치는 속도연산 종료 신호 OPEN을 출력하여 FF(402)를 리세트하여, 초기 상태로 한다. 그후 처리장치(113)는 속도 편차를 구하고, 그 속도 편차에 의하여 1차 전류 진포신호 IS를 출력한다. 이에 의하여 이후의 회로의 기능에 의하여 동기 전동기에 1차 전류가 지령된다.
이상은 FF(402)가 세트되어 있는 경우이지만 리세트되어 있는 경우에는 회전 속도의 예측 연산이 실행된다. 즉 시각 t4에 있어 인에이블 펄스 ITP가 발행하면 처리장치(113)는 FF (402)의 세트 상태를 감지한다. 처리장치(113)는 FF(402)이 세트되어 있지 않으면 데이터 메모리(113c)에 기억되어 있는 과거의 검출 속도 v(k-1) 및 과거의 전류 지령 IS(k-2)를 사용하여(14)식의 연산을 실행하여 회전 속도 v(k)를 예측한다. 그리하여 이 회전 속도 v(k)를 실속도로서 지령속도 VD와의 차를 구하열 상기한 바와 같이 1차 전류 지령을 출력한다.The above is the case where the FF 402 is set, but when the FF 402 is set, the prediction operation of the rotational speed is executed. In other words, when the enable pulse ITP is issued at time t 4 , the
이후 시각 t5, t6에 있어서도 FF(402)은 세트되어 있지 않으므로 처리장치(113)는 (14)식의 연산을 실행하며 실속도를 예측한다. 시각 t7이 되면 펄스 발생기(102)로부터 펄스 Pa가 발생하여 FF(402)가 세트되며 전술한 바와 같은 펄스 주기 AV를 사용한 회전 속도 처리가 실행된다.Thereafter, the FF 402 is not set also at the times t 5 and t 6 , so that the
이 결과 동기 전동기의 실속도 Va가 제14도(a)에 나타낸 바와 같이 변환되면 본 발명에 의하여 검출된 회전 속도는 제14도(b)의 실선과 같이 변화하며, 점선으로 나타내는 기제안의 것에 비하여 그 스템폭은 훨씬 작아지므로 고정밀도의 속도 검출이 가능하다.As a result, if the actual speed Va of the synchronous motor is converted as shown in Fig. 14 (a), the rotation speed detected by the present invention is changed as shown by the solid line of Fig. 14 (b). On the contrary, the stem width is much smaller, so that high-speed detection is possible.
유도 전동기의 구동 방식으로서는 직류 전동기와 등가의 토오크 발생 기구를 갖춘 벡터 제어법이 알려져 있다. 제15도 및 제16도는 이와 같은 벡터 제어법을 설명하는 설명도로서, 제15도는 벡터 제어에 있어서의 유도 전동기의 등가회로이고, 제16도는 벡터 제어에 있어서의 여자 전류 Io와 2차 전류 I2의 관게로서, 도면중 1m은 여자 리액턴스이고, r2는 등가 저항, S는 슬립(slip)이다. 이와 같은 유도 전동기의 등가회로를 고찰하면 발생토오크 T는As a driving method of an induction motor, a vector control method having a torque generating mechanism equivalent to a DC motor is known. 15 and 16 are explanatory views for explaining such a vector control method. FIG. 15 is an equivalent circuit of an induction motor in vector control, and FIG. 16 is an excitation current Io and a secondary current I 2 in vector control. 1 m is excitation reactance, r 2 is equivalent resistance, and S is slip. Considering the equivalent circuit of such an induction motor, the generated torque T is
이 된다. 여기서 ωs은 슬립각 주파수이다. 여기서 I2와 S·ωs가 비례하는 것이라면 토오크 T는 2차 전류에 비례하여 직류 전동기와 같은 토오크 발생기구를 갖게 되는 것이다.Becomes Where ωs is the slip angle frequency. If I 2 and S · ωs are proportional to each other, the torque T will have a torque generating mechanism such as a direct current motor in proportion to the secondary current.
이 성립되므로, I2와 S·ωs를 비례시키기 위하여는 여자 전류 Io을 일정하게 하지 않으면 안된다.Since this holds true, the excitation current Io must be made constant in order to proportion I 2 to S · ωs.
이상으로부터, 벡터제어는 제16도에 나타내는 바와 같이 여자 전류 Io와 2차 전류 I2의 직교성을 보증하면서, 여자 전류 Io를 일정하게 유지하고, 또한 2차 전류 I2만을 부하토오크에 비례 시켜서 변화시키는 제어방법이다. 그리고, 실제의 벡터 제어에 있어서는 지령 속도와 실속도의 편차(속도 편차) ER을 토오크 지령으로 간주하여, 1차 전류 I1을 속도 편차 ER에 따라서From the above, as shown in FIG. 16, the vector control changes the excitation current Io and the secondary current I 2 while maintaining the excitation current Io constant and only the secondary current I 2 in proportion to the load torque. Control method. In actual vector control, the deviation (speed deviation) ER between the command speed and the actual speed is regarded as the torque command, and the primary current I1 is determined according to the speed deviation ER.
I1=Io +j I2 I 1 = Io + j I 2
=Io+jk·ER (17)= Io + jk ER (17)
을 만족하도록 결정하고 있다. 단, k는 비레정수Is determined to satisfy. Where k is the ratio
제17도는 벡터 제어를 실현하는 블록도이다. 도면중 참고부호 1101은 3상 유도 전동기이고, 1102는 리졸버 등의 펄스 발생기로서, 회전 속도에 비례한 서로 90°위상 지연된 2개의 정현 파신호 Pa, Pb를 발생한다. 참고부호 1105는 4배 회로로서, 정현파신호 Pa, Pb를 펄스 열로 변환함과 동시에 그 주파수를 4배한다.17 is a block diagram for realizing vector control. In the figure, reference numeral 1101 denotes a three-phase induction motor, and 1102 denotes a pulse generator such as a resolver, and generates two sinusoidal wave signals Pa and Pb delayed by 90 ° in proportion to the rotational speed.
또 이 4배 회로(1105)는 2상의 정현파신호 Pa, Pb의 위상을 감시하고, 회전 방향신호 RDS를 출력함과 동시에 정회전하고 있을 때에는 선 11에 4배의 주파수의 정회전 펄스 Pn을, 역회전하고 있을 때에는 선 12에 4배의 주파수의 역회전 펄스 Pr을 각각 출력한다.In addition, the
참고부호 1106은 정회전 또는 역회전 펄스 Pn, Pr의 주파수를 전압으로 변환하는 주파수 전압 변환기(F/V 변환기라함) 이고, 1108은 도시하지 않은 속도 지령 회로로부터 지령되는 속도 지령 전압 VCMD와 실속도 전압 TSA의 차 ε R(이후, 속도 편차라 한다)을 연산하는 연산회로이고, 1109는 속도 편차ε γ을 비례적분하는 비례적분회로이고, 1110은 속도편차ε γ을 절대치화하는 절대치회로이고, 1112는 전압 주파수 변환기(이하 V/F 변환기로 칭함)로서, ER의 크기에 배례한 주파수의 펄스열 Pe를 출력한다.
참고부호 1113은 마이크로컴퓨터로서, 처리장치(1113a)와 콘트롤 프로그램 메모리(1113b)와 데이터 메모리(1113c)를 갖고 있다. 데이터 메모리(1113c)는 토오크 대진폭 특성(T-I1특성), 호리전각대 정현치 특성(sin 패턴)등을 디지탈 적으로 함수 테이블로서 기억하고 있다.
처리장치(1113a)는 콘트롤 프로그램의 제어에 의하여 V/F 변환기(1112)로부터 발생하는 펄스열 Pe를 소정시간 계수하고, 그 계수치 N과 T-I1특성을 사용하여 디지탈의 전류 진폭 I1을 출력한다. 즉, 계수치 N을 토오크 지령으로 간주하고, T-I1특성으로부터 I1을 구하여 출력한다. 그리고, 이 전류 지령 I1은 (17)식에 나타내는 1차 전류의 진폭으로 되어 있다. 또 처리장치(1113a)는 유도 전동기(1101)의 회전속도에 비례한 각 주파수 ωn 을 갖는 펄스열 Pn 또는 Pr, 일정한 위상차 ψ등을 사용하여The
sin(ωnt+ωst+ψ) (18)sin (ωnt + ωst + ψ) (18)
sin(ωnt+ωst+ψ+2π/3) (19)sin (ωnt + ωst + ψ + 2π / 3) (19)
을 디지탈에 의하여 출력한다. 그리고, ωs은 슬립 각 주파수이고, ψ은 위치상이다. 참고부호 1116 및 1117은 승산회로서,Outputs by digital. Ωs is the slip angular frequency, and ψ is the positional phase.
I1·sin(ωnt+ωst+ψ) (20)I1sin (ωnt + ωst + ψ) (20)
I1·sin(ωnt+ωst+ψ+2π/3) (21)I1sin (ωnt + ωst + ψ + 2π / 3) (21)
을 구하고, 이를 아날로그로 변환하여, U상 및 V상의 아날로그 전류 지령 iu, iv를 출력하는 QA 변환기이고, 1118은Is a QA converter that converts it to analog and outputs the analog current commands iu and iv of the U and V phases.
iu+iv ──── iw (22)iu + iv ──── iw (22)
의 가산 연산을 실행하여 W상의 전류 지령 iw을 출력하는 연산회로이과 1119 및 1120은 유도 전동기의 U상, V상의 흐르는 상전류 iua, iua를 검출하는 변기류이고, 1121은The calculation circuit for outputting the current command iw of the W phase by performing the addition calculation of
iua+iva ─────iwa (23)iua + iva ─────iwa (23)
의 가산 연산을 실행하여 W상을 흐르는 상전류 iwa를 출력하는 연산회로이며, 1122U, 1122V, 1122W은 각각 각상마다에 설치되어 전류차(iu-iua),(iv-iva),(iw-iwa)를 연산하여 증폭하는 전류 억제회로이며, 1123은 펄스폭 변조회로로서, 각각 각상마다에 설치된 3개의 펄스폭 변조회로(1123U),(1123V),(1123W)를 갖고 상기 각 전류차를 펄스폭 변조한다.Is a calculation circuit that outputs the phase current iwa flowing through the W phase by performing the addition operation, and 1122U, 1122V, and 1122W are installed in each phase, respectively, and the current difference (iu-iua), (iv-iva), and (iw-iwa). Is a current suppression circuit that calculates and amplifies, and 1123 is a pulse width modulation circuit, and has three pulse width modulation circuits (1123U), (1123V), and (1123W) respectively provided for each phase, and pulse width modulation of each of the current differences. do.
참고부호 1124는 트랜지스터로써 된 인버어터회로이고, 1125는 3상 교류를 직류로 변환하는 정류기이다.
그런데 전술한 기 제안의 방식에 있어서는 저속 회전시에 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스 Pe의 주기 T를 계시하고, 그 주기 T를 사용하여 속도 검출을 실행하고 있는 것으로서, 이를 다시 설명하면, 클럭펄스 CP의 수를 N 그 컬럭펄스의 주기를/T(=0.125μs)로 하면 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스 Pc 의 주파수 f은However, in the scheme of the above-described proposal, the period T of the pulse Pe generated from the pulse generator at the low speed rotation is displayed, and the speed detection is performed using the period T. When the number is N, the period of the pulse pulse is / T (= 0.125 μs), the frequency f of the pulse Pc generated from the pulse generator is
이 되며, T=0125을 대입하면If you substitute T = 0125
f=480×106/N(Hz/min) (24) 이 된다. 또 펄스 발생기가 1회전당 발생하는 펄스 수를 10,000로 하면 회전 속도 n은f = 480 x 10 6 / N (Hz / min) (24). If the pulse generator generates 10,000 pulses per revolution, the rotation speed n
n=48,000/N(rpm) (25)n = 48,000 / N (rpm) (25)
이 된다. 따라서, 기 제안의 있어서는 저속시에 펄스 발생기로부터 펄스 Pc의 주기 T, 환언하면 펄스 Pc의 1주기내에 발생하는 클럭펄스 CP의 수 N을 구하고, (24) 또는 (25)식으로부터 회전 속도를 검출하고 있다.Becomes Therefore, in the proposal, the period T of the pulse Pc from the pulse generator at low speed, in other words, the number N of clock pulses CP generated in one period of the pulse Pc is obtained, and the rotational speed is detected from the equation (24) or (25). Doing.
제18도는 이 방식을 설명하는 블록도 이다.18 is a block diagram illustrating this approach.
도면 중, 참고부호 1301은 도시하지 않은 모우터가 소정량 회절할 때마다 π/2위상 지연된 2개의 펄스 신호 Pc, Pc'을 출력하는 펄스 발생기이고, 1302는 회전 방향 판별회로로서, 펄신호 Pc,Pc'중 어느위상이 앞섰는지를 판별하여 회전 방향 신호 SNG을 출력한다.In the figure,
참고부호 1303은 카운터로서, 클리어단자 CLR, 카운터 인에이블 단자 EN, 클럭단자 CLK, 캐리 펄스 발생단자, TC를 갖고 있다. 클리어단자 CLR에는 펄스 신호 Pc가 입력되고 카은트 인에이블 단자 EN에는 상시 "1"이 입력되어 있다. 따라서, 카운터(1303)은 그 계수치를 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 클리어함과 동시에, 다음 펄스 Pc가 발생할 때까지 클럭 펄스 Pc의 수를 계수하고 있다. 참고부호 13.4는 플립 플롭으로서, 캐리펄스(자리 올림 펄스) OFP가 발생할 때마다 세트되고, 펄스 신호 Pc가 발생 할 때마다, 리세트 된다. 즉 카운터(1303)과 플립 플롭(1304)에 의하여 펄스신호 Pc의 1주기내에 발생하는 클럭 펄스 수가 표시된다. 그리고, 카운터(1303)의 용량이 충분히 클 경우에는 플립 플롭(1304)을 설정할 필요가 없다. 참고부호 1305는 AND 게이트이고, 1306은 n비트의 레지스터로서, AND 게이트(1305)의 출력이 "1"이 될때마다. 환언하면 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 카운터(1303)의 계수치가 세트된다.
참고부호 1307은 2비트 레지스터로서, AND 게이트(1305)의 출력이 "1"이 될때마다 플립 플롭(1304)의 세트 출력과 회전 방향 신호 SGN("1"인 때는 정회전중, "0"인 때는 역회전중)이 설정된다. 참고부호 1308은 제산 유니트로서, 레지스터(1306),(1307)의 내용을 입력하여 (25)식의 연산을 실행하여 회전 속도 N은 연산한다. 그리고 제산 유니트(1308)는 속도 제어를 디지탈 처리하는 마이컴의 제산 기능을 사용하여 구성할 수가 있다.
특히 최근의 마이컴에서는 16의 비트의 제산을 10μs이하로 실행할 수 있는 마이컴이 출현되어 있으므로 이와 같은 마이컴을 사용하면 간단하게 제산 유니트를 구성할 수 있다. 그런데 제18도에 있어서는 펄스 발생기(1301)로부터 펄스 신호 Pc가 발생할 때마다 카운터(1303) 및 플립 플롭(1304)은 리세트 되어, 이후 카운터(1303) 및 플립플롭(1304)은 다음에 펄스 신호 Pc가 발생할 때까지 클럭 펄스 CP의 수 N을 계수한다. 이에 의하여 펄스 신호 Pc의 주기사 측정된다.In particular, in recent microcomputers, a microcomputer capable of dividing 16 bits to 10 microseconds or less has emerged. Thus, using such a microcomputer, the division unit can be easily configured. In FIG. 18, whenever the pulse signal Pc is generated from the
그리고, 상기 다음 펄스 신호 Pc가 발생하면 카운터(1303) 및 플립 플롭(1304)의 내용 및 회전 방향 신호 SGN이 레지스터(1306),(1307)에 세트된다. 또, 이와 동시에 카운터(1303) 및 플립 플롭(1304)은 재차 리세트되어, 클럭 펄스 CP의 계수를 개시한다. 그런데 레지스터(1306),(1307)에 기억된 클럭 펄스 CP의 수 N은 제산 유니트(1308)에 적절히 판독되며, 그 제산 유니트에 의하여(25)식의 제산 연산이 실행되어 회전수 n이 구해진다. 이와같이, 제18도에 나타내는 방법에 의하면 제19도에 나타내는 바와 같이 회전수 N이 초저속이어도 검출 속도는 단속적으로 되지 않으며 유도 전동기의 축에 연결된 펄스 레지스터로부터로 발하는 펄스수를 계수하는 종래의 방법에 비하여 고정밀도로 속도 검출을 할 수 가 있다. 그런데 본 발명에 있어서는 펄스 발생기로부터 펄스가 발생할 때에는 제18도에 나타낸 기 제안의 방법에 의하여 속도를 연산한다. 그리고, 펄스 발생기로부터 발생하는 펄스와 펄스와의 사이에서는 일정 주기의 인털럽트 신호(인에 이블 신호)가 발생할 때마다 유도 전동기의 특성식에 따라서 과거의 전류 지령치와 과거의 검출 정도를 사용하여 현재의 실속도를 예측 연산하여 그 예측된 속도를 검출 속도로 간주한다.When the next pulse signal Pc is generated, the contents of the
다음에 상기 실속도를 예측 연산에 대하여 설명한다.Next, the calculation of the real speed prediction will be described.
(15)식에 있어서, 3r2·I2/S·ωs=KT(KT는 일정하며, 변환정수)로 하면 발생 토오크 T는In the formula (15), when 3r 2 I 2 / S · ωs = K T (K T is constant and the conversion constant), the generated torque T is
T=KTI2 (26)T = KTI2 (26)
로 표현할 수 있다. 한편 발생토오크 T는 모우터의 관성을 JM〔kg·cm sce2〕, 부하 관성을 JL〔kg·cm sce2〕, 회전속도를 V, 부하 토오크를 To〔kg·cm 〕로 하면Can be expressed as On the other hand, if the generated torque T is the motor inertia J M (kgcm sce2), the load inertia is JL (kg cm sce2), the rotational speed is V, and the load torque is To (kg cm)
T=(JM+JL)++To (27)T = (J M + J L ) + + To (27)
이 되며, (26), (27)식으로부터From (26), (27)
KTIS=(JM+JL)++To (28)K T I S = (J M + J L ) + + To (28)
이 성립한다. (28)식을 변형하면This holds true. If we transform (28)
이 된다. dv=v(k+1)-v(k)이므로Becomes dv = v (k + 1) -v (k)
이 성립한다. (29)식을 샘플링 주기 Ts의 이산치계로 고치면This holds true. (29) is solved by the discrete value of sampling period Ts
이 성립한다. 그런데 부하토오크 To는 각 샘플링 사이에서 변화 하지 않는다고 생각하여도 무방하며, 따라서 ∇ To=0으로 간주되므로 (29')식은This holds true. However, it is safe to assume that the load torque To does not change between samplings, so ∇ To = 0
이 된다. 그리고 (30)식을 다시 변형하면Becomes And if you transform (30) again
이 된다.Becomes
따라서, 1샘플링 앞의 검출 속도 v(k-1)와 2샘플링 앞의 전류 지령치 I2(k-2)를 알면(31)식으로부터 회전속도를 추정할 수 있다.Therefore, if the detection speed v (k-1) before 1 sampling and the current command value I 2 (k-2) before 2 sampling are known, the rotation speed can be estimated from the equation (31).
제20도는 본 발명에 관한 실시예 블록도이고, 제 21도는 동 타임챠아트도이고, 제22도는 검출 속도 설명도 이다. 그리고 제17도의 종래장치와 동일 부분에는 동일 부호를 붙였다.FIG. 20 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 21 is the same time chart, and FIG. 22 is an explanatory diagram of detection speed. The same reference numerals are given to the same parts as in the conventional apparatus of FIG.
도면중, 참고부호 1401은 속도 검출부로서 제18도에 나타내는 구성(단, 펄스 발생기 (1301)과 제산 유니트 (1308)을 제외)를 갖고 있다. 참고부호 1402는 플립 플롭으로서, 펄스 발생기(1102)로부터 발생하는 펄스 Pa에 의하여 레세트되며, 처리장치(1113)로부터 발생하는 속도 연산 종료 신호 OPEN에 의하여 리세트 된다.In the figure,
참고부호 1403은 일정 주기의 속도 연산 인터럽트 신호(속도 연산 인에이블 신호)ITP를 발생하는 인터럽트 펄스 방생회로이다. 그리고, VD는 디지탈의 지령 속도 이고, AV는 제18도에 나타내는 레지스터(1306),(1307)로부터 출력되는 디지탈 값이다.
다음에 속도 검출의 동작을 설명한다.Next, the operation of speed detection will be described.
펄스 발생기(1102)로 부터 시작 t1(제21도)에 있어서 펄스 Pa가 발생하면 플립 플롭(1402)은 세트된다(RGS="1"). 이 상태에서 인터럽트 펄스 발생회로(1403)로부터 일정 주기의 인터럽트 펄스 ITP가 발생하면(시각 t2), 처리장치(1113)는 먼저 플립 플롭(FF) (1402)이 세트되어 있는지의 여부를 감지한다.
이때, FF(1402)는 세트되어 있으므로 처리장치(1113)는 속도 검출부(1401)로부터 입력되어 펄스 Pa의 주기 AN를 사용하여 (25)식의 제산 연산을 실행하여 회전 속도를 구한다. 연산 완료후(시각 t3), 처리장치는 속도연산 종료 신호 OPEN을 출력하고 FF(1402)을 리세트하여 초기 상태로 한다. 그후, 처리장치(1113)는 속도편차를 구하고, 그 속도 편차에 의하여 1차 전류 진폭 신호 I1, 및 (20), (21)식에 나타내는 위상을 갖는 위상 신호를 각각 출력한다. 이에 의하여 이후의 회로의 기능에 의하여 유도 전동기에 1차 전류가 지령된다.At this time, since the
이상은 FF(1402)가 세트되어 있는 경우이지만, 리세트 되어 있는 경우에는 회전 속도의 예측 연산이 실행된다.The above is the case where the
즉, 시각 t4에 있어서 인터럽트 펄스 ITP가 발생하면, 처리장치(1113)는 FF(1402)의 세트 상태를 감지한다. 처리장치(1113)은 FF(1402)가 세트되어 있지 않으면 데이터 메모리(113c)에 기억되어 있는 과거의 검출 속도 v(k-1) 및 과거의 전류 지령 I2(k-2)을 사용하여 (31)식의 연산을 실행하여 회전속도 v(k)을 예측한다. 그리하여, 이 회전속도 v(k)를 실속도로 하여 지령속도 VD와의 차를 구하여 상기와 같이 1차 지령을 출력한다.That is, when an interrupt pulse ITP occurs at time t 4 , the
이후, 시각 t5, t6에 있어서도 FF(1402)는 세트되어 있지 않으므로, 처리장치(1113)는 (31)식의 연산을 실행하여 실속도를 예측한다. 시각 t7롤 되면 펄스 발생기(1102)로부터 펄스 Pa가 발생하여 FF(1402)가 세트되며 전술한 바와 같은 펄스 주기 AV를 사용한 회전 속도 연산 처리가 실행된다.Subsequently, since the
이 결과, 유도 전동기의 실속도 va가 제 22도(a)에 나타낸 바와 같이 변화하면, 본 발명에 의하여 검출된 회전 속도는 제22도(b)의 실선과 같이 변화하며, 점선으로 나타내는 종래의 제안의 것에 비하여 그 스템폭은 훨씬 작아지므로 고정밀도의 검출이 가능하다.As a result, if the actual speed va of the induction motor is changed as shown in Fig. 22A, the rotation speed detected by the present invention is changed as the solid line of Fig. 22B, and is represented by the dotted line. Compared with the proposed one, the stem width is much smaller, which enables highly accurate detection.
그리고, 본 발명을 벡터 제어에 의하여 제어되는 유도 전동기의 속도 검출에 적용한 경우에 대하여 설명 하였지만, 본 발명은 다른 제어법에 의하여 구동되는 경우에도 적용할 수가 있다. 또 (31)식의 연산에 있어 과거의 전류 지령치를 사용하였지만 과거의 실제의 전류치이어도 무방하다.In addition, although the case where the present invention is applied to the speed detection of the induction motor controlled by the vector control has been described, the present invention can also be applied to the case where it is driven by another control method. In addition, although the current command value of the past was used in the calculation of (31), it may be the actual current value of the past.
이상, 본 발명에 의하면 회전 속도를 대단히 고정밀도로 검출할 수 있으며, 개인을 높게 잡을 수 있으므로 속응성이 뛰어난 유도 전동기의 구동이 가능하게 되었다.As described above, according to the present invention, the rotational speed can be detected with high accuracy and the individual can be held high, thereby enabling the induction motor to be excellent in quick response.
그리고, 본 발명은 본 실시예에 한정된 것은 아니며 청구범위의 요지를 넘지 않는 범위에서 여러가지로 변형할 수 있다.In addition, this invention is not limited to a present Example and can be variously modified in the range which does not exceed the summary of a Claim.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP88521 | 1981-06-09 | ||
JP56088521A JPS57203958A (en) | 1981-06-09 | 1981-06-09 | Detecting method for velocity of induction motor |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR8202543A KR880001593B1 (en) | 1981-06-09 | 1982-06-07 | Ac motor speed control system |
Country Status (2)
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Families Citing this family (2)
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JP3296527B2 (en) * | 1994-08-05 | 2002-07-02 | 株式会社安川電機 | Motor speed control device |
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