KR940006963B1 - Power circuit for ac servo motor - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 (a)는 본 발명이 적용되는 동기형교류 서보모터의 등가회로도, (b)는 전류벡터도, (c)는 전기자전류, 회전자자속, 토오크의 벡터도1 is an equivalent circuit diagram of a synchronous AC servomotor to which the present invention is applied, (b) is a current vector diagram, and (c) is a vector diagram of an armature current, a rotor flux, and a torque.
제2도는 (a)는 본 발명의 위상보상장치를 포함한 동기형교류 서보모터의 위상보정 제어계통도, (b)는 (a)도의 위상보상 대한 상세도2 is a phase correction control system diagram of a synchronous AC servomotor including a phase compensator of the present invention, and (b) a detail diagram of phase compensation in FIG.
제3도는 본 발명에 의한 전류제어계통도3 is a current control system diagram according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 모터 20 : 위치센서수단10: motor 20: position sensor means
30 : R/D변환기 40 : 비례적분기30: R / D converter 40: proportional integrator
50 : 위상보상부50: phase compensator
본 발명은 로보트, FA기기, CNC등에 광범위하게 사용되는 동기형교류 서보모터의 위상보상방법에 관한것으로써, 특히 동기 검파방식의 서보모터제어시 서보모터 내부의 저항 및 인덕턴스에 및 의한 전류명령값과 실제로 서보모터에 흐르는 전류간에의 위상차를 보상하여 모터의 구동효율을 향상시킬 수 있는 동기형교류 서모보터의 위상보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase compensation method of a synchronous AC servomotor widely used in robots, FA machines, CNCs, and the like. In particular, the current command value due to the resistance and inductance inside the servo motor when controlling the synchronous detection servo motor The present invention relates to a phase compensating method of a synchronous AC thermovoter capable of compensating a phase difference between a current flowing through a servo motor and improving a driving efficiency of a motor.
일반적으로 모터의 최대 토오크 효율로 구동시키기 위해서는, 모터의 회전자의 현재위치로부터 얻어진 전류데이타와 마이크로 프로세서등과 같은 제어시스템에 의해 전류명령데이터가 일치하여야 한다.In general, in order to drive at the maximum torque efficiency of the motor, the current command data must match by a control system such as a microprocessor and the current data obtained from the current position of the rotor of the motor.
이와같은 문제점을 해결하기 위한 방편으로 단순히 속도명령값이나 인가된 부하에 대하여 실제전류가 명령값보다 크게 흐르도록 하는 방법이 있으나, 이와같은 경우에는 오히려 모터의 과전류를 유발시킴으로써 모터가 과열되어 구동효율을 저하시킨다는 문제점이 있었다.As a way to solve this problem, there is a method of simply allowing the actual current to flow larger than the command value for the speed command value or the applied load. However, in such a case, the motor is overheated by causing the motor to overcurrent, thus driving efficiency. There was a problem of lowering.
따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은, 모터내부의 저항 및 인덕턴스에 의한 위상차를 미리 계산하여 기억수단에 기억시킨 상태에서 모터의 전류명령값에 상기 기억된 값을 보상하여 전류명령값을 발생시킴으로써 전류명령값과 실제모터의 흐르는 전류의 위상이 일치되어모터의 구동효율을 향상시킬 수 있는 동기형교류 서보모터의 위상보상방법으로 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to store the phase difference due to the resistance and inductance inside the motor in advance and store it in the current command value of the motor in a state in which the memory is stored in the storage means. By compensating the value to generate the current command value, the current command value and the actual current flowing in the phase of the motor are matched to provide the phase compensation method of the synchronous AC servomotor which can improve the driving efficiency of the motor.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 동기형교류 서보모터의 위상보상방법은 동기형 교류서보모터의 위상보상방법에 있어서, 홀센서에 의해 감지된 모터의 상전류와 리졸버에 의해 감지된 상기 모터의 위치를 이용하여 상기 모터의 구동오차를 판별하고, 상기 모터의 구동오차를 보상하기 위하여 롬테이블 기억된 기준값을 상기 모터의 전류명령값에 가산한 후 비례적분하여 모터에 인가해서 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the phase compensating method of a synchronous AC servomotor according to the present invention is a phase compensating method of a synchronous AC servo motor, the phase current of the motor detected by a hall sensor and In order to determine the driving error of the motor using the position, and to compensate for the driving error of the motor, the reference value stored in the ROM table is added to the current command value of the motor, and then proportionally integrated to the motor to control the motor. It is characterized by.
이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도(a)는 본 발명이 적용되는 동기형교류 서보모터의 등가회로도이고, 제1도(b)는 전류벡터도이며, 제1도(c)는 전기자전류, 회전자자속, 토오크의 벡터도이다.FIG. 1 (a) is an equivalent circuit diagram of a synchronous AC servomotor to which the present invention is applied, FIG. 1 (b) is a current vector diagram, and FIG. 1 (c) is a diagram of armature current, rotor flux, and torque. Vector diagram.
제1도 (a) 내지 제1도(c)에 있어서, 위상보정값(θ)은 다음 식으로 주어진다.In Figs. 1A to 1C, the phase correction value θ is given by the following equation.
즉, In other words,
또한 모터의 주파수(f)는에 의해 구할 수 있다.Also, the frequency f of the motor Can be obtained by
(여기서 P : 모터의 극수, N : 모터의 정격속도[rpm]이다)Where P is the number of poles of the motor and N is the rated speed of the motor.
모터의 트오크 (T)는Ia cosθ……(3)으로 주어지며 여기서 Ke는 모터 한쌍의 토오크 상수 [Kg-cm/A]이다.The torque of the motor (T) is Ia cos θ... … It is given by (3), where Ke is the torque constant [Kg-cm / A] of a pair of motors.
상기 식(3)에서 알수있는 바와같이 각도(θ)가 0일때 즉, 전기자전류(Ia)와 단자인가전압(V)의 위상이 일치될 때, 모터는 가장 큰 토오크를 발생하는데, 이는 cosθ의 값이 1이기 때문이다.As can be seen from Equation (3), when the angle θ is zero, that is, when the phase of the armature current Ia and the terminal applied voltage V coincides, the motor generates the largest torque, which is This is because the value is 1.
제2도(a)는 본 발명의 위상보상장치를 포함하는 동기형교류 서보모터의 위상보상 제어계통도이고, 제2도(b)는 (a)도의 위상보상부에 대한 상세도이다.FIG. 2A is a phase compensation control system diagram of a synchronous AC servomotor including the phase compensator of the present invention, and FIG. 2B is a detailed diagram of the phase compensator of FIG.
제2도에 있어서, (10)은 모터이고, (20)은 상기 모터(10)의 현재위치를 감지하는 위치센서수단(예를들어, 리졸버)이며, (30)은 상기 위치센서수단(20)의 감지신호를 디지털 데이타로 변환시키는 리졸버/디지털변환기(이하, R/D변환기라 한다)이다.In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a motor, reference numeral 20 denotes a position sensor means (for example, a resolver) for detecting a current position of the motor 10, and reference numeral 30 denotes the position sensor means 20. Is a resolver / digital converter (hereinafter referred to as R / D converter) that converts the detected signal of the digital signal into digital data.
(40)은 상기 R/D변환기(30)로 부터 입력된 모터 현재속도값(Vf)과 정상속도명링값(V*)을 합산기(G1)에서 합산해서 출력하는 값을 비례적분하는 비례적분기(PI)이고, (50)은 상기 R/D변환기(30)로 부터 입력되는 모터(10)의 현재속도값(Vf) 및 모터(10)의 위치 데이타값(P)과 홀센서로부터의 전류감지값(if)을 입력받아서 모터(10)의 구동상태를 판별한 후, 지연된 위상을 보상하는 위상보상부로서, 제2도(B)에 도시한 바와같이 모터(10)의 현재속도값(Vf)과 전류감지값(if)을 마이크로 컴퓨터(100)에서 입력받아 지연된 위상값에 대한 보상값(ia)을 발생한다.40 is a proportional integrator that proportionally integrates the motor current speed value Vf inputted from the R / D converter 30 and the normal speed name ring value V * by adding the output value in the summer G1. (PI), and 50 denotes the current speed value Vf of the motor 10 inputted from the R / D converter 30, the position data value P of the motor 10, and the current from the Hall sensor. A phase compensator that compensates for the delayed phase after determining the driving state of the motor 10 by receiving the detected value i f , and as shown in FIG. 2B, the present speed value of the motor 10. Vf and the current sensing value if are input from the microcomputer 100 to generate a compensation value ia for the delayed phase value.
(60)은 홀센서로부터 입력된 모터 전류감지값(if)과 비례적분기(40)에 의해 비례적분된 값(i1*) 및 위상보상부(50)에 의해 보상된 보상값(ia)을 합산기(G3)에서 합산한 값(i*)을 합산기(G3)에서 합산하여 그 결과에 비례적분하는 비례적분 제어기하고, (70)은 상기 비례적분기(60)에 의해 비례적분된 값을 소정의 레벨로 증폭하는 증폭부이다.Reference numeral 60 denotes a motor current sensing value if input from the hall sensor, a value i 1 * proportionally integrated by the proportional integrator 40 and a compensation value ia compensated by the phase compensator 50. A proportional integral controller which adds the value i * added by the summer G3 in the summer G3 and proportionally integrates the result, and 70 denotes a value that is proportionally integrated by the proportional integrator 60. It is an amplifying unit which amplifies to a predetermined level.
이와같이 구성되어 있는 본 발명의 위상보상장치를 포함한 동기형교류 서보모터의 위치제어 계통도는, 모터(10)가 회전구동하고 있는 현재의 위치를 위치센서수단(20)에 의해 감지한 후 그 감지신호, 즉 리졸버의 신호를 R/D변환기(30)를 이용하여 디지털 데이타로 변환하고 그 변환된 위치데이타값(Vf)을 합산기(G1)에 출력함과 동시에 위상보정부(50)에 출력한다.The position control system diagram of the synchronous AC servomotor including the phase compensation device of the present invention configured as described above detects the current position at which the motor 10 rotates by the position sensor means 20 and then detects the detected signal. That is, the signal of the resolver is converted into digital data using the R / D converter 30, and the converted position data value Vf is output to the summer G 1 and the phase compensator 50 is output at the same time. do.
상기 위상보상부(50)는 모터(10)의 현재위치에 대한 데이타값(P)을 상기 R/D변환기(30)로 부터 입력받음과 동시에 홀센서가 감지한 모터(10)의 구동용 3상전류값(if)도 입력받고 있으며 상기 모터구동용 3상전류값(if)은 합산기(G3)에도 출력된다.The phase compensator 50 receives the data value P for the current position of the motor 10 from the R / D converter 30 and simultaneously drives the motor 10 detected by the hall sensor. The phase current value if is also input, and the motor driving three-phase current value if is also output to the summer G3.
즉, 상기 위상보상부(50)는 상기 모터구동용 전류값(if)과 현재위치데이타값(P)을 토대로 마이크로컴퓨터(100)를 이용하여 모터(10)의 현재구동상태를 파악하고 위상지연이 발생되었을 경우, 그 지연된위상 만큼 보상해야할 값(ia)를 합산기(G2)에 출력한다.That is, the phase compensator 50 determines the current driving state of the motor 10 by using the microcomputer 100 based on the motor driving current value if and the current position data value P, and the phase delay. Is generated, the value ia to be compensated for the delayed phase is output to the summer G2.
그러면, 외부에서 입력된 정상위치명령값(V*)과 R/D변환기(30)에서 입력된 모터(10)의 현재위데이타값(Vf)을 합산기(G1)에서 합산한 값을 비례적분기(40)에 의해 비례적분한 후, 합산기(G2)에 출력된 상기 비례적분기(40)의 출력값(i1*)과 상기 위상보상부(50)로 부터의 출력값(ia)을 합산기(G2)에서 합산한 값, 상기 즉 데이타값(i*)이 합산기(G3)에 출력된다.Then, the sum of the normal position command value (V *) input from the outside and the current position data value (Vf) of the motor 10 input from the R / D converter 30 in the summer (G1) proportional integrator After proportional integration by (40), the output value i 1 * of the proportional integrator 40 output to the summer G2 and the output value ia from the phase compensator 50 are added to the summer ( The value summed up in G2), that is, the data value i *, is output to the summer G3.
이에따라 상기 데이타값(i*)과 데이타값(if)이 합산기(G3)에서 합산되며, 여기에서 합산된 값은 비례적분제어기(60)에서 비례적분한 후, 증폭기(70)에 의해 소정의 레벨로 증폭하여 그 증폭된 값을 모터(10)의 구동제어용 신호로 사용하는 것이다.Accordingly, the data value i * and the data value if are summed in the summer G3, and the summed value is proportionally integrated in the proportional integral controller 60 and then predetermined by the amplifier 70. It amplifies to a level and uses the amplified value as a drive control signal of the motor 10.
제3도에 있어서, 위치센서수단(20)으로 부터 모터의 회전자위치에 관한 정보를 R/D변환기(30)를 통해 디지털 데이타로 변환하고, ROM테이블(80)에서 이 위치에 해당하는 전류명령을 속도와 비례적분하여 D/A변환기(90)에 의해 디지털데이타를 아날로그데이타로 변환한후 합산기(G3)에 출력하여 비례적분제어기(40)의 출력신호(i1*)와 합산되도록 함으로써 그 합산된 값(i*)이 합산기(G3)에 출력되도록 한다.In FIG. 3, the position sensor means 20 converts information about the rotor position of the motor into digital data via the R / D converter 30, and the current corresponding to this position in the ROM table 80. As shown in FIG. Integrate the command proportionally with the speed and convert the digital data into analog data by the D / A converter 90 and then output the result to the summer G3 so as to be summed with the output signal i 1 * of the proportional integral controller 40. By doing so, the summed value i * is outputted to summer G3.
이와같이 본 발명의 동기형 교류서보모터의 위상보상방법에 의하면, 전류명령값과 실제로 모터에 흐르는 전류의 위상이 일치되어 모터의 구동 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the phase compensating method of the synchronous AC servo motor of the present invention, the current command value and the phase of the current actually flowing in the motor are matched, thereby improving the driving efficiency of the motor.
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