JPH02142375A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば鉄鋼プラントにおける圧延ローラ、
製紙プラントにおける抄紙機のような負荷機械を駆動す
る電動機（直流電動機、誘導電動機、同７ｔＩ１１！動
機等）の速度制御装置に関するものである。

特に、電動機、トルク伝達機構及び負荷８！械からなる
機械系を純粋な１つの積分要素として近似した（機械系
モデル）を付加して、トルク伝達機構の剛性が低い場合
や、トルク伝達機構にギアが使用される場合でも、応答
周波数を高くすることができ、かつ高い安定性を実現す
ることができる電動機の速度制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来例の構成を第８図を参照しながら説明する。

第８図は、例えば「昭和５４年電気学会全国大会講演論
文集〔ア〕１．５８−１〜５８−４頁及び５８−９〜Ｓ
８−１２頁、（昭和５４年４月刊）に示された従来の電
動機の速度制御装置を示すブロック図である。

第８図において、従来の電動機の速度制御装置は、速度
基準信号発生回路く１）と、この速度基準信号発生回路
（１）に一方の入力端子が接続された速度制御回路（２
）と、この速度制御回路（２）に−方の入力端子が接続
された電流制御回路（３）と、この電流制御回路（３）
に接続された電力変換回路（４）と、この電力変換回路
（４）に接続された電流検出器（５）と、この電流検出
器（５）に接続された直流電動機（６）と、この直流電
動機（６）に接続された速度検出器（７）とから構成さ
れている。

なお、速度制御回路（２）は他方の入力端子が速度検出
器（７）に接続され、電流制御回路（３）は他方の入力
端子が電流検出器（５）に接続されている。

つぎに、上述した従来例の動作を説明する。

まず、電流基準信号が、速度制御回路（２）によって発
生される。すなわち、速度基準信号発生回路（１）から
出力された速度基準信号と、速度検出器（７）から出力
された実速度信号との備差に基づいて、電流基準信号が
発生され電流制御回路（３）に供給される。

つづいて、制御信号が、電流制御回路（３）によって発
生される。すなわち、速度制御回路（２）から出力され
た電流基準信号と、電流検出器（５）から出力された電
機子電流信号との偏差に基づいて、直流電動機（６）に
印加すべき端子電圧基準値が演算され、直流電動機（６
）の端子電圧がその端子電圧基準値に追随するように電
力変換回路（４）を動作させる制御信号が発生され電圧
変換回路（４）に供給される。

このように、直流電動機（６）の速度と電流とをそれぞ
れフィードバック制御する速度制御系が、高い安定性と
高い応答周波数を得ることができるということで、知ら
れている。なお、直流電動機（６）の電流（正確には電
機子電流）は、発生トルクにほぼ比例するので、電流マ
イナーループはトルク制御ループとして動作する。この
電流マイナールーズの応答周波数が速度制御ループの応
答周波数の数倍以上になるように、電流制御回１１ｇ（
３）を設計すると、高い安定性を有する速度制御系を実
現できることが知られている。また、速度制御回路（２
）の出力側に制限回路（リミッタ）を設けると、直流電
動機（６）に供給される電流の最大値を設定することが
できる。

ところで、直流電動機（６）に機械的なトルク伝達機構
を介して負荷機械を接続した場合、トルク伝達機構の剛
性が充分高ければ、直流電動機（６）、トルク伝達機構
及び負荷機械から構成される機械系は、等価的に一つの
剛体とみなせるので、上述した従来の速度制御装置を用
いても高い応答周波数の速度制御が可能である。

しかしながら、実際には、負荷機械と直流電動機（６）
との速度比を可変にする目的などのために、トルク伝達
８！構に１段又は多段のギア（歯車装置）が設けられて
いることが多い、さらに、これらのギアには、通常、ガ
タ（バックラッシ）があるため、ギアが接しているとき
と、離れているときとでは上記の８！械系の特性は大き
く変化する０例えば、仮に負荷機械の慣性モーメントが
直流電動機（６）の慣性モーメントの９倍であるとする
と、速度制御装置からみた機械系の慣性モーメントは、
ギアが接しているときはｌＱＸＪｍ（Ｊｍは直流電動機
（６）の慣性モーメント）であり、離れているときは１
×ＪＩ１１である。

ところが、従来の速度制御装置における速度制御回路（
２）は、機械系のギアは接しているものとして設計され
るので、何等かの原因でギアが離れると、そのときの速
度制御系の応答周波数がギアが接しているときの１０倍
となる。その結果、ギアが離れた状態では速度制御系は
応答周波数が高くなりすぎて不安定になる場合がある。

このような状態で、負荷機械の加減速運転が行なわれる
と、ギアの接触・非接触が周期的に発生し、大振幅の衝
撃トルクが直流電動機（６）及びトルク伝達機構に印加
される。このため、直流電動機（６）及びｌ・ルク伝達
機構の機械的疲労が問題となる。

また、トルク伝達機構の剛性が低い場合には、速度制御
系の応答周波数を上げようとすると、機械共振によって
安定な速度制御ができないことが知られている。

このように、トルク伝達ｆｉｎの剛性が低い場合、や、
ギアが使用される場合は、従来の速度制御装置を用いて
仕様を満足する応答周波数をもった速度制御の実現が困
難であった。

特に、製紙プラントにおける抄紙機のように、負荷機械
の慣性モーメントが直流電動機（６）の憤性モーメント
と比較して非常に大きい場合には、上記の理由から速度
制御の応答周波数を高くすることができないという問題
点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような従来の電動機の速度制御装置では、トル
ク伝達機構の剛性が低い場合や、トルク伝達機構にギア
が使用される場合、速度制御系の応答周波数を高くする
ことができず、また安定性が低いという問題点があった
。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、トルク伝達機構の剛性が低い場合や、トルク伝
達機構にギアが使用される場合でも、応答周波数を高く
することができ、また高い安定性も実現することができ
る電動機の速度制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電動機の速度制御装置は、以下に述べる
ような手段を備えたものである。

（ｉ）、電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの
積分要素として近似しモデル速度を出力する機械系モデ
ル。

（ｉｉ）、上記電動機の基準速度及び実速度に基づいて
第１の基準トルクを出力する第１の制御回路。

（ｉｉｉ）、上記基準速度及びモデル速度に基づいて第
２の基準トルクを出力する第２の制御回路。

（ｉｖ）、上記第１の基準トルク及び第２の基準トルク
に基づいて基準電圧を出力しこの基準電圧に追随するよ
うに上記電動機の電圧を制御駆動する制御駆動手段。

［作用］ この発明においては、機械系モデルによって、電動機、
トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積分要素として近
似されたモデル速度が出力される。

また、第１の制御回路によって、上記電動機の基準速度
及び実速度に基づいて第１の基準トルクが出力される。

さらに、第２の制御回路によって、上記基準速度及びモ
デル速度に基づいて第２の基準トルクが出力される。

そして、制ｍ駆動手段によって、上記第１の基準トルク
及び第２の基準トルクに基づいて基準電圧が出力され、
この基準電圧に追随するように上記電動機の電圧が制御
駆動される。

［実施例］ この発明の実施例として、３つの実施例について説明す
る。すなわち、直流電動機用の第１実施例、誘導電動機
用の第２実施例、及び同期電動機用の第３実施例である
。

最初に、この発明の第１実施例の構成を第１図、第２図
、第３Ｉ２Ｉ及び第４図を参照しながら説明する。第１
図は、この発明の第１実施例の全体を示すブロック図で
あり、速度基準信号発生回路（１）、電力変換回路（４
）、直流電動機（６）及び速度検出器（７）は上記従来
装置のものと全く同一である。

第１図において、この発明の第１実施例は、上述した従
来装置のものと全く同一のものと、速度基準信号発生回
路（１）に一方の入力端子が接続された第１の制御回路
（８）と、速度基準信号発生回路（１）に接続された第
２の制御回路（９）と、この第２の制御回路（９）に入
力側及び出力側が接続されたｆｉ械系モデル（１０）と
、第】の制御回路（８）及び第２の制御回路（９）に接
続された第３の制御回路（＋１＞と、直流電動機（６）
に接続されたトルク伝達ＭＩ＆楕（１２）と、このトル
ク伝達機構（１２）に接続された負荷機械（１３）とか
ら構成されている。なお、第１の制御回路（８）は、速
度検出器（７）に他方の入力端子が接続されている。

ところで、この発明の制御駆動手段は、第３の制御回路
〈１１）と、電力変換回路（４）とから構成されている
。

第２図は、上述した第１の制御回路（８）の詳細な構成
を示すブロック図である。

第２図において、第１の制御回路（８）は、通常、ＰＩ
型の制御回路と呼ばれ、一方の入力端子（８１）と、他
方の入力端子（８２）と、一方の入力端子（８１）及び
他方の入力端子（８２）に接続された減算器（８３）と
、この減算器（８３）に接続された積分器（８４）と、
減算器（８３）に接続された係数器（８５）と、積分器
（８４）及び係数器（８５）に接続された加算器（８６
）と、この加算器（８６）に接続された制限回路（８７
）と、この制限回路（８））に接続された出力端子（８
８）とから構成されている。なお、一方の入力端子（８
１）は速度基準信号発生回路（１）に接続され、他方の
入力端子（８２）は速度検出器（７）に接続されている
。

第３図は、上述した第２の制御回路（９）の詳細な構成
及び機械系モデル（１０）を示すブロック図である。

第３図において、第２の制御回路（９）は、通常、ＩＰ
型の制御回路と呼ばれ、一方の入力端子（９１）と、他
方の入力端子（９２）と、一方の入力端子（９１）及び
他方の入力端子（９２）に接続された減算器（９３）と
、この減算器（９３）に接続された積分器（９４）と、
他方の入力端子（９２）に接続された係数器（９５）と
、積分器（９４）及び係数器（９５）に接続された減算
器（９６）と、この減算器（９６）に接続された制限回
路（９７）と、この制限回路（９７）に接続された出力
端子（９８）とから構成されている。なお、一方の入力
端子（９１）は速度基準信号発生回路（１）に接続され
、他方の入力端子（９２）は機械系モデル（１０）に接
続されている。

第４図は、上述した第３の制御回路（１１）の詳細な構
成を示すブロック図である。

第４図において、第３の制御回路（１１）は、一方の入
力端子（１１１）と、他方の入力端子（１１２）と、第
３の入力端子（１１３）と、一方の入力端子（１１１）
及び他方の入力端子（１１２）に接続された加算器（１
，１４）と、この加算器（１１４）に接続された制限回
路（１１５）と、この制限回路（１１５）に接続された
係数器（１１６）と、この係数器（１１８）及び第３の
入力端子（１，１３）に接続された減算器（１１７）と
、この減算器（１１，７＞に接続された積分器（１１８
）と、減算器（１１７）に接続された係数器（１１９）
と、積分器（１１８）及び係数器（１１９）に接続され
た加算器（１２０）と、この加算器（１２０）に接続さ
れたＰＷＭ回路（１２１）と、このＰＷＭ回路（１２１
）に接続された出力端子（１２２）とから構成されてい
る。なお、一方の入力端子（１１１）は第１の制御回路
（８）に接続され、他方の入力端子（１１２）は第２の
制御回路（９）に接続され、第３の入力端子＜１１３）
は図示しない電流検出器に接続されている。

つぎに、上述した第１実施例の動作を第２図、第３図及
び第４図を参照しながら説明する。

まず、第２図で示すように、第１の速度偏差△ω纏、が
、減算器（８３）によって出力される。すなわち、速度
基準信号発生回路（１）から一方の入力端子（８１）を
経由して出力された基準速度ωｅと、速度検出器（７）
から他方の入力端子（８２）を経由して出力された実速
度ω鴎との第１の速度偏差Δω輸Ｉ（＝ω輸８−ω−）
が求められて積分器（８４）及び係数器〈８５）に供給
される。

つづいて、同図で示すように、第１の基準トルクτ１ｇ
が、加算器（８６）によって出力され、制限回路（８７
）を経て出力端子（８８）から出力される。すなわち、
積分器（８４）の出力と、係数器＜８５）の出力との和
が求められて制限回路（８７）に供給される。

この制限回路（８７）は、第１の基準トルクτ１′の絶
対値の最大値を制限する働きをする。

一方、第３図で示すように、第２の速度偏差Δω輸２が
、減算器（９３）によって出力される。すなわち、速度
基準信号発生回路（１）から一方の入力端子（９１）を
経由して出力された基準速度ω−１と、機械系モデル（
１０）から他方の入力端子（９２）を経由して出力され
たモデル速度ωｍ−どの第２の速度偏差Δω１ｌ１２（
−ωｅ−ω翰゛）が求められて積分器（９４）に供給さ
れる。また、モデル速度ωｍ“が係数器（９５）にも供
給される。

つづいて、同図で示すように、第２の基準トルクτげが
、減算器（９６）によって出力され、制限回路（９７）
を経て出力端子（９８）から出力される。すなわち、積
分器（９４）の出力と、係数器（９５）の出力との差が
求められて制限回路（９７）に供給される。

この制限回路（９７）は、制限回路（８７）と同様に、
第２の基準トルクでげの絶対値の最大値を制限する働き
をする。

そして、基準速度ω１に対するモデル速度ω１　の伝達
関数は、 ωｍ−／ωｔ＊’　＝Ｋｉ／（Ｊ　Ｓ’−１−Ｋｐ　Ｓ
＋Ｋｉ）・・　　（１） と表せる。ここで、Ｊは、直流電動１ｆｆ（６）、トル
ク伝達機構（１２）及び負荷機械（１３）それぞれの慣
性モーメントを全て合計した機械系モデル（１０）の憤
性モーメントである。

したがって、ゲインＫｐ、Ｋｉの値を調節することによ
り、仕様を満足するような応答特性をもったモデル速度
ω―−の制御が可能である。このときに得られる第２の
基準トルクτ２″は、トルク伝達機構（１２）の剛性が
充分高くかつギアのガタを無視した場合において、仕様
を満足する応答特性で負荷機械（１３）を速度制御する
のに必要なトルクの基準値である。

なお、第１の制御回路（８）及び第２の制御回路（９）
の他の構成例については、後述する。

さらに、第４図で示すように、最終基準トルクτｅが、
加算器（１１４）によって出力される。すなわち、第１
の制御回路（８）から一方の入力端子（１１１）を経由
して出力された第１の基準トルクτ１″と、第２の制御
回路（９）から他方の入力端子（１１２）を経由して出
力された第２の基準トルクτ２８との和である最終基準
トルクτＩ＠″（＝τ＋τげ）が求められて制限回路（
１１５）に供給される。この制限回路（１１５）は、最
終基準トルクτＣの振幅を予め決められた設定値以下に
制限する。

つづいて、同図で示すように、基準電機子電流ｉａ＊が
、係数器（１１６）によって出力される。すなわち、よ
く知られているように、発生トルクτ請と電機子電流ｉ
ａとの関係は、直流電動機の場合、τ羨＝に７−ｉａ　
　　　・・・　（２）（Ｋｔ：）ルク定数）と表される
。したがって、係数１／ＫＴの係数器（１１６）に最終
基準トルクτｅが入力されると、基準電機子電流ｉａ１
が求められる。

つづいて、同図で示すように、電ｆｆＬ偏差△ｉａが、
減算器（１１７）によって出力される。すなわち、係数
器（１１６）から出力された基準電機子電流ｉａ１と、
電流検出器から第３の入力端子（１１３）を経由して出
力された実際の電機子電流ｉａとの差である電流偏差Δ
ｉａが求めら、積分器（１１８）及び係数器（１１９）
に供給される。

つづいて、同図で示すように、基準端子電圧υｅが、加
算器（１２０）によって出力され、ＰＷＭ回路（１２１
）を経て出力端子（１２２）から出力される。

すなわち、積分器（１１８）の出力と、係数器（１１９
）の出力との和である、直流電動機（６）に印加すべき
基準端子電圧υａ８が求められてＰＷＭ回路（１２１）
に供給される。

このＰＷＭ回路（１２１）は、基準端子電圧υａ″に基
づいて、例えば四象限チョッパ回路から構成された電力
変換回路（４）の４つのスイッチング素子のＯＮ１０　
Ｆ　Ｆ信号を出力する。なお、ＰＷＭ回路（１２１）の
構成等は、公知であるので詳細な説明を省略する。

そして、直流電動機（６）の端子電圧υａが、基準端子
電圧υａ″に追随するように、電力変換回路（４）及び
ＰＷＭ回路（１２１）によって制御される。

上述の説明から、直流電動ｆｉ（６）の発生トルクτｍ
が、最終基準トルクτｅに追随するように、第４図で示
した第３の制御回路（１１）によって制御されることが
理解される。

第２番目に、この発明の第２実施例の構成を第５図及び
第６図を参照しながら説明する。第５図は、この発明の
第２実施例の全体を示すプロ・ンク図であり、速度基準
信号発生回路（１）、第１の制御回路（８）、第２の制
御回路（９）、機械系モデル（１０）、電力変換回路（
４）、速度検出器（７）、トルク伝達機構（１２）及び
負荷機械（１３）は上記第１実施例のものと全く同一で
ある。

第５図において、この発明の第２実施例は、上述した第
１実施例のものと全く同一のものと、第１の制御回路（
８）及び第２の制御回路（９）に接続された第３の制御
回路（１４）と、電力変換回路（４）に接続された誘導
電動機（６＾）とから構成されている。

ところで、この発明の制御駆動手段は、第３の制御回路
（１４）と、電力変換回路（４）とから構成されている
。

第６図は、上述した第３の制御回路（１４）の詳細な構
成を示すブロック図である。

第６図において、第３の制御回路（１４）は、第１の入
力端子（１４１）と、第２の入力端子（１４２）と、第
３の入力端子（１４３）と、第４の入力端子（１４４）
と、第５の入力端子（１４５）と、第６の入力端子（１
４６）と、第１の入力端子（１４１）及び第２の入力端
子（１４２）に接続された加算器（１，４７）と、この
加算器（１４７）に接続された制限回路（１４８）と、
第３の入力端子（１４３）に接続された係数器（１４９
）と、第３の入力端子（１４３）に接続された係数器（
１５０）と、第３の入力端子（１４３）に接続された係
数器（１５１）と、制限回路（１４８）及び係数器（１
４９）に接続された除算器（１５２）と、この除算器（
１５２）及び係数器（１５１）に接続された除算器（１
５３）と、 この除算器（１５３）及び第４の入力端子（１４４）に
接続された加算器（１５４）と、この加算器（１５４）
に接続されたＶ／Ｆコンバータ（１５５）と、このＶ／
Ｆコンバータ（１５５）に接続されたカウンタ（１５６
）と、このカウンタ（１５６）に接続されたＲ　ＯＭ　
（１５７）と、除算器（１５２）及びＲＯＭ　（１５７
）に接続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１５
８）と、係数器（１５０）及びＲＯＭ　（１５７）に接
続され乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１５９）と
、除算器（１５２）及びＲＯＭ　（１５７）に接続され
乗算機能を備えたＤ／Ａコンバータ（１６０）と、係数
器（１５０）及びＲＯＭ　＜１５７）に接続され乗算機
能を備えたＤ／Ａコンバータ（１８１）と、 Ｄ／Ａコンバータ（１５８）及び（１５９）に接続され
た減算器＜１８２）と、Ｄ／Ａコンバータ（１６０）及
び（＋６１）に接続された減算器（１６３）と、減算器
（１６２）及び第５の入力端子（１４５）に接続された
減算器（１６４）と、減算器（１６３）及び第６の入力
端子（１４６）に接続された減算器（１６５）と、 減算器（１６２）及び（１６３Ｈ，ｍ接続された加ｉ器
（１１３６）と、第５の入力端子（１４５）及び第６の
入力端子（１４６）に接続された加算器（１６７）と、
加算器（１６６）及び（１６７）に接続された減算器（
＋６８）と、減算器（１６４）に接続された増幅器（１
６９）と、′／１．算器（１６５）に接続された増幅器
（１，７０）と、減算器（１６８）に接続された増幅器
（１７１）と、増幅器（１６９）、（１７０）及び（１
７１）に接続されたＰＷＭ回路（１７２）と、このＰＷ
Ｍ回路（１７２）に接続された出力端子（１７３）とか
ら構成されている。

なお、第１の入力端子（１４１）は第１の制御回路（８
）に接続され、第２の入力端子（１４２）は第２のＩＩ
Ｉ御回路（９）に接続され、第３の入力端子（１４３）
はレベル設定器（図示しない）に接続され、第４の入力
端子（１４４）は速度検出器（７）に接続され、第５の
入力端子（１４５）及び第６の入力端子（１４６）は電
流検出器（図示しない）に接続されている。

ここで、誘導電動機（６＾）のベクトル制御について簡
単に説明する０周知のように、ベクトル制御は、誘導電
動機（６＾）の発生トルクτ輪と、２次磁束Φ２とを独
立に制御することができる。そこで、２次磁束Φ２を一
定に制御する場合には、ベクトル制御は、誘導電動機（
６＾）に供給される１次電流Ｌｕｓ、Ｌｖｓ及びＬｗｓ
がそれぞれの基Ｑ１次電流Ｌｕｓ”　、Ｌｖｓ”及びＬ
　ｗｓ”に追随するように制御される。すなわち、 基準１次電流Ｌ　ｕｓ”　、Ｌ　ｖｓ”及びＬ　ｗｓ”
は、Ｌ　ｕｓ”　＝　Ｌ　ｄ”　ｅｏｓωｏｔ　−Ｌ　
ｑ”　ｓｉｎωｏｔＬ　ｖｓ”　＝　Ｌ　ｄ’　ｃｏｓ
（ω、ｔ　−２π／　３）−Ｌ　ｑ”　５ｉｎ（ωａｔ
　−２ｙｒ　／　３）Ｌ　１１９”　＝　−（Ｌ　ｕｓ
”　十Ｌ　ｖｓ”　）・・・　　（３） と表される。ただし、 ω。＝ωｔ＾十（Ｍ　Ｒ２／　Ｉ−２＞・（Ｌｑ’／Φ
２′１）Ｌｄ”＝Φげ／Ｍ　　　（一定）　　　・・・
　（５）Ｌｑ”＝Ｌ、τｌＩｌ／ＭΦ２　　　　　　　
−　　（６）ω。；１次周波数、Ｍ・相互インダクタン
ス、Ｒ２：２次巻線抵抗、し、＝２次巻線インダクタン
スＬｄ’″：基準励磁電流、Φに、基準２次磁束、１ｑ
＊：基準トルク電流である。

つぎに、上述した第２実施例の動作を第６図を参照しな
がら説明する。なお、第１の制御回路（８）及び第２の
制御回路（９）の動作は、第１実施例を同一である。

まず、最終基準トルクτＣが、加算器（１，４７）によ
って出力される。すなわち、第１の制御回路（８）から
第１の入力端子（１４１）を経由して出力された第１の
基準トルクτＩ８と、第２の制御回路（９）から第２の
入力端子（１４２）を経由して出力された第２の基準ト
ルクτ２＊との和である最終基準トルクτｍ″（＝τ１
″＋τ２′）が求められて制限回路（１，４８＞に供給
される。この制限回１　（１４８）は、最終基準トルク
τＣの振幅を予め決められた設定値以下に制限する。

つづいて、基準トルク電流Ｌｑｔが、除算器（１５２）
によって出力される。すなわち、（６）式［Ｌ　ｑ”　
＝　Ｌ　２τ＋＠”／ＭΦげコに基づいて、加算器（１
４７）から制限回路（１４８）を経て出力された最終基
準トルクτＣと、予め設定されているレベル設定器（図
示せず）から第３の入力端子（１４３）を経由し、係数
Ｍ　／　Ｌ　２の係数器（１４９）を経て出力された基
準２次磁束Φ２′との除算から、基準トルク電流Ｌｑ１
が求められる。

また、基準励磁電流Ｌｄ”が、係数器（１５０）によっ
て出力される。すなわち、（５）式（Ｌｄ’−Φ２／Ｍ
］に基づいて、レベル設定器から第３の入力端子（１４
３）を経由して出力された基準２次磁束Φげが、係数１
／Ｍの係数器（１５０）を経て基準励磁電流Ｌｄ”が求
められる。

さらに、アナログ量の１次層波数ω。が、加算器（＋５
４）によって出力される。すなわち、（４）式６式％）
］ づいて、除算器（１５２）から出力された基準トルク電
流Ｌｑ８と、レベル設定器から第３の入力端子（１４３
）を経由して出力され、係数Ｌ２／ＭＲ，の係数器（１
５１）を経て出力された基準２次磁束Φ、８との除算が
除５ｔＲＨ１５３）によって求められ、この除算器（１
５３）から出力された（Ｍ　Ｒ、／　Ｉ−２）・（ｊ　
ｑ’／Φ２′）と、速度検出器（７）から第４の入力端
子（＋４４）を経由して出力された実速度ω論との和で
あるアナログ量の１次層波数ω。が求められ、Ｖ／Ｆコ
ンバータ（１５５）に供給される。

つづいて、デジタル量の角度θ。が、カウンタ（１５６
）によって出力される。すなわち、加算器（＋５４）か
ら出力されたアナログ量の１次層波数ω。

が、Ｖ／Ｆコンバータ（１５５）によってパルス列に変
換された後、カウンタ（１５６）によって１次層波数ω
。の時間積分値であるデジタル量の角度θ１．が求めら
れ、ＲＯＭ　（１５７）に供給される。

つづいて、デジタル量のｓｉｎθｏ、　ｅ０３θ０．５
ｉｎ（θ、−２π／３）、ｃｏｓ（θ。−２ｘ／３）が
、Ｒ，ＯＭ（１５７）によって出力される。すなわち、
デジタル量の角度θ。をＲＯＭ　（１５７）のアドレス
として、ＲＯＭ　（１５７）に記憶されたＳ　ｉ　ｎθ
ｏ、Ｃ，Ｏ５θ６−５ｉｎ（θ０２π／３）、ｃｏｓ（
θ、−２π／３）の値が、それぞれＤ／Ａコンバータ（
１５８）、（１５９）、　（１６０）及び（１６１）に
１共給される。

こうして、Ｕ相及びＶ相の基準１次電流Ｌ　ｕｓ’及び
Ｌ　ｖｓ”が、Ｄ／Ａコンバータ（１５８）、（１５９
）、（１，６０＞及び（１６１）、並びに減算器（１６
２）及び（１６３）によって出力される。すなわち、（
３）式の［Ｌ　ｕｓ’　＝　Ｌ　ｄ”　ｃｏｓω、ｔ−
Ｌｑ’ｓｉｎωｏｔｌ及び ［Ｌ　ｖｓ”　　＝＝　Ｌ　ｄ”　ｃｏｓ（ω０Ｅ−２
π／３）Ｌｑ軍　５ｉｎ（ωｏｔ−：’ｒ／３）１に基
づいて、除算器（１５２）から出力された基準トルク電
流Ｌｑ１と、係数器（１５０）から出力された基準励磁
電流Ｌｄ’と、ＲＯＭ　（１５７）から出力されたデジ
タル量のｓｉｎθ。、ｃｏｓθ。、５ｉｎ（θ。−２π
／３）、ｃｏｓ（θ。−２π／３）とが乗算、アナログ
変換及び減算されて、基準１次電流Ｌ　ｕｓ”及びＬ　
ｖｓ”が求められる。

また、Ｗ相の基′？４１次電流＝Ｌｕｇｓ’が、加算器
（１６６）によって出力される。すなわち、（３）式の
［Ｌｖａｓ”　＝−（Ｌｕｓ”　＋Ｌｖｓ”　）］に基
づいて、減算器（１６２）及び（１６３）から出力され
たＵ相及び■相の基準１次電流Ａｕｓ”及びＬ　ｖｓ’
が加算されて、Ｗ相の基準１次電流−Ｌｗｓ”が求めら
れる。

そして、Ｕ相及びＶ相の基？ｓ１次電圧電圧ｓ’及びｕ
ｖｓ”が、減算器（１６４）及び（１６５）、並びに増
幅器（１６９）及び（１７０）によって出力される。す
なわち、減算器（１６２）及び（１６３）から出力され
た基準１次電流Ｌ　ｕｓ’及びＬ　ｖｓ’と、電流検出
器（図示せず）から第５の入力端子（１４５）及び第６
の入力端子（１４６）を経由して出力されたＵ相及びＶ
相の実際の１次電流Ｌｕｓ及びＬｖｓとの偏差が求めら
れ、ｆｔ！Ｊ幅されてＵ相及び■相の基準１次電圧Ｕｕ
ｓ”及びｕｖｓ”が求められて、ＰＷＭ回路（１７２）
に供給される。

一方、Ｗ相の基準１次電圧Ｕｗｓ’が、加算器（１６７
）、減算器（１６８）及び増幅器（１７１）によって出
力される。すなわち、（３）式の［Ｌｗｓ”＝＝−（Ｌ
ｕｓ’　＋Ｌｖｓ”　）］の関係を利用して、電流検出
器（図示せず）から第５の入力端子（１４５）及び第６
の入力端子（１４８）を経由して出力されたＵ相及びＶ
相の実際の１次電流Ｌｕｓ及びＬｖｓとの和であるＷ相
の１次電流−Ｌｗｓが求められ、さらにＷ相の基準１次
電流−Ｌｗｓ”との偏差が求められ、増幅されてＷ相の
基準１次電圧υｗｓ”が求められて、ＰＷＭ回路（１７
２）に供給される。

こうして、例えばトランジスタやＭＯＳＦＥＴ等の高速
スイッチング素子を用いたインバータ回路から構成され
た電力変換回路（４）に対しては、６つのスイッチング
素子の０Ｎ１０ＦＦ信号が、ＰＷＭ回路（１７２）によ
って出力される。

したがって、誘導電動機（６＾）の１次電圧ＵＵＳ、Ｕ
ｖｓ及びυ―Ｓが、基準１次電圧Ｕｕｓ”　、ｖｖｓ”
及びυｕｓ”に追随するように、それぞれＰＷＭ回路（
１７２）及び電力変換回路（４）によって制御される。

上述の説明から、誘導電動機（６＾）の発生トルクτ慣
が、最終基準トルクτＣに追随するように、第６図で示
した第３の制御回路（１４）によって制御されることが
理解される。

第３番目に、この発明の第３実施例の構成を第７図及び
第６図を参照しながら説明する。

第７図は、この発明の第３実施例の全体を示すブ、ロッ
ク図であり、第５図で示す第２実施例の第３の制御回路
（１４）及び誘導電動１ｆｆ（６＾）の代わりに、第３
の制御回路（１４＾）及び永久磁石式同期電動機（６Ｂ
）で構成され、その他は上記第２実施例のものと全く同
一である。

ここで、第３の制御回路（１４＾）は、第６図で示す第
３の制御口１？８（１４）において、基準励磁電流Ｌｄ
”を零にするとともに、係数器（１５１）及び除算器（
１５３）を省略し、かつ最終基準トルクτｅから基準ト
ルク電流Ｌｑ８を求めるのに必要なトルク定数の値を変
更すればよい。

以上の３つの各実施例は、第１の制御回路（８）のゲイ
ンＫ　ｓｐ、Ｋ　ｓｉの値を、機械系の剛性が低いとか
、ギアのガタがあるとかの理由で大きくすることができ
なくても、第２の制御回路（９）のゲインＫｐ、Ｋｉは
、電動機の実速度ω川が入力されないので、大きくする
ことができる。したがって、機械系の剛性が低い場合や
ギアのガタがある場合でも仕様を満足するような応答周
波数をもった速度制御が可能である。

なお、運転中に負荷機械の慣性モーメントが変化する場
合には、機械系モデル（１０）の慣性モーメント及び第
２の制御回路（９）のゲインＫｐ、Ｋｉを変化させる必
要があることはいうまでもない。

また、上記各実施例の第２の制御回路（９）のゲインＫ
ｐ、Ｋｉの値を、第１の制御回路（８）のゲインＫｓｐ
、Ｋｓｉの値で置き換えても同様の動作を期待できる。

この場合、基準速度ωＣに対するモデル速度ω輸゛の伝
達関数は、 ω、−／ω請１ミ （ＫｐＳ＋Ｋｉ）／（ＪＳ”＋ＫｐＳ＋Ｋｉ）・・・　
（７） と表される。

また逆に、上記各実施例の第１の制御口ｉ？８（８）の
ゲインＫｓｐ、Ｋｓｉの値を、第２の制御回路〈９）の
ゲインＫｐ、Ｋｉの値で置き換えても同様の動作を期待
できる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、電動機、トルク伝達
機構及び負荷機械を１つの積分要素として近似しモデル
速度を出力する機械系モデルと、上記電動機の基準速度
及び実速度に基づいて第１の基準トルクを出力する第１
の制御回路と、上記基準速度及びモデル速度に基づいて
第２の基４チトルクを出力する第２の制御回路と、上記
第１の基準トルク及び第２の基準トルクに基づいて基準
電圧を出力しこの基準電圧に追随するように上記電動機
の電圧を制御駆動する制御駆動手段とを備えたので、機
械系の剛性が低い場合やギアのガタがある場合でも、応
答周波数を高くすることができ、高い安定性を実現する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の全体と示すブロック図
、第２図はこの発明の第１実施例の一部である第１の制
御回路を示すブロック図、第３図はこの発明の第１実施
例の一部である第２の制御回路を示すブロック図、第４
図はこの発明の第１実施例の一部である第３の制御回路
を示すブロック図、第５図はこの発明の第２実施例の全
体を示すブロック図、第６図はこの発明の第２実施例の
一部である第３の制御回路を示すブロック図、第７図は
この発明の第３実施例の全体を示すブロック図、第８図
は従来の電動機の速度制御装置を示すブロック図である
。 図において、 （１・・・　速度基準信号発生回路、 （４・・・　電力変換回路、 （６・・・　直流電動機、 （６＾）　・・　誘導電動機、 （６Ｂ　　・・・　永久磁石式同期電動機、（７）　・
・・　速度検出器、 く８）・・・　第１の制御回路、 （９）・・・　第２の制御回路、 （１０）・・・　機械系モデル、 （１１）　　・・　第３の制御回路、 （１２）　　・・・ （１３）　　・・・ （１４）　　・・・ （１４＾） なお、 を示す。 トルク伝達機構、 負荷機械、 第３の制御回路、 第３の制御回路である。 各図中、同一符号は同一、 又は相当部分 。９　。？　８ 点ネ　ぶ呉　シル 事件の表示 特願昭６３ ２９４６６４号 ２　を明の名称 電動機の速度制師装置 補正をする者 事ｆ＋とび）関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内皿丁目２番３号
名　称　　＜６０１）三菱電機株式会社代表者　　志　
岐　守　哉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を１つの積分要素
   として近似しモデル速度を出力する機械系モデル、上記
   電動機の基準速度及び実速度に基づいて第１の基準トル
   クを出力する第１の制御回路、上記基準速度及びモデル
   速度に基づいて第２の基準トルクを出力する第２の制御
   回路、並びに上記第１の基準トルク及び第２の基準トル
   クに基づいて基準電圧を出力しこの基準電圧に追随する
   ように上記電動機の電圧を制御駆動する制御駆動手段を
   備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。