JPH02228283A - 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］ この発明は帰還回路を設けて電動機の速度を制御する装
置に関するものである。

［従来の技術］ インバータ装置を用いて誘導電動機（以下モータという
）を駆動する場合、モータに大きな負荷が掛かると、イ
ンバータ装とから出力される周波数が一定であっても、
モータは滑りを生じて回転速度は低下する。モータの回
転速度を一定に保つためには、インバータ装置の出力す
る周波数を変化させて、滑りを補正することが必要であ
る。

第４図〜第８図は上記要求に応じた従来の電動機の速度
制御装置を示す図で、第４図は全体構成図、第５図は第
４図の制御回路のブロック図、第６図は第５図のマイク
ロコンピュータ（以下マイコンという）の動作を示すフ
ローチャート、第７図および第８図は動作説明図である
。

第４図および第５図中、（１１はｌ相ごとに互いに直列
接続されたトランジスタ（ＩＡ）とこれに並列接続され
たダイオード（１８１とを有するインバータ装置、（２
）はインバータ装置（１１により駆動される三相モータ
、（３）はモータ（２）に結合され回転速度を検出する
パルスエンコーダ（以下エンコーグという）　、　Ｔ４
１はエンコーダ（３）の出力である速度帰還信号（以下
速度信号という）、（５１はモータ（２）の回転速度を
決める速度指令値、（７）はインバータ装置　（１）に
設けられインバータ装置［１１の出力する周波数を制御
すると共に、速度信号（４）からモータ（２）の実回転
速度を計算する制御回路で、一定サンプリング時間内に
入力する速度信号（４）のパルスをカウントするカウン
タ（８）、カウンタ（８）の出力と速度指令値（５）か
らＰＷＭ　（パルス幅変調）出力（９ａ）を演算するマ
イコン（９）およびＰＷＭ出力（９ａ）に従ってトラン
ジスタ（ＩＡ）を駆動するベース信号（ｌｏａ）を出力
する主回路トランジスタ駆動用ベースアンプ（ｌＯ）か
ら構成されている。

従来の電動機の速度制御装置は以上のように構成され、
インバータ装置（１）で駆動されるモータ（２）の回転
速度は、エンコーダ（３）によりパルス列として検出さ
れる。このパルス列はインバータ装ＴＩ　（１１へ帰還
され、カウンタ（８）で一定サンプリング時間中カウン
トされる。この時間中にカウントされたパルス数は、マ
イコン（９）へ入力されて、モータ（２）の実回転速度
が計算され、この値と速度指令値（５）とが比較され、
インバータ装置（１）の出力周波数が決定される。そし
てＰＷＭ出力（９ａ）はベースアンプ（１０）に入力さ
れ、トランジスタ（ＩＡ）は駆動され、モータ（２）の
回転速度が常に速度指令値（５）に等しくなるように、
インバータ装ｒ！！（１）の出力周波数が制御される。

次に、速度制御の演算動作を第６図〜第８図によって説
明する。なお、このフローチャートのプログラムは、マ
イコン（９）のメモリ（図示しない）に記憶されている
。

ステップ（２１）でカウンタ（８）から入力されたパル
ス数からモータ（２）の実回転速度ｆＩＴ＋を計算する
。ステップ（２２）　（加減速度判断手段）で実回転速
度ｆｍと速度指令値（５）　ｆｉを比較し、ｆｗ＜ｆｉ
（加速）であればステップ（２３）へ、ｆｍ＝ｆｉ（定
速）であればステップ（２４）へ、ｆｍ＞ｆｉ（減速）
であればステップ（２５）へ進む。ステップ（２３）で
は実回転速度ｆｒｔｈが第７図に示す一定範囲ｆｓ（速
度帰還範囲）に入っているかを判断する。一定範囲ｆｓ
外であればステップ（２６）で１サンプル時間Δτ中の
インバータ装置ｔ！　（１）の出力の増加分Δｆを。

Δｆ＝α・ΔＴ　（α：加速度） として、第７図（ａｔの直線ＡＩに示すように、時間に
比例して増加する直線加速とする。実回転速度ｆ＋ｓが
一定範囲ｆｓ以内であれば、ステップ（２７）で実回転
速度ｆｍの増加分Δｆを。

として、第７図（ａｔの曲！Ａ２に示すように、丸みを
持って増加する積分加速とする。

ステップ（２４）ではΔｒ＝ｏとして、第７図［ａ）の
直線Ａ３に示すように一定速度を維持する定速処理が行
なわれる。

ステップ（２５）では同様に実回転速度ｆ＋ｎが一定範
囲ｆｓに入っているかを判断し、一定範囲外であればス
テップ（２８）で、一定範囲内であればステップ（２９
）で、それぞれ加速度αを減速度βに変えて。

ステップ＋２６１　（２７）と同様の手順で回転速度の
減少分Δｆを計算する。なお、ステップ（２３）　（２
５）〜（２９）は加減速量演算手段を構成する。これら
による直線減速、積分減速および定速は、それぞれ第７
図（ｂ）に直線Ｂｌ、曲線Ｂ２および直線Ａ３によって
示されている。

ステップ（３０）では、ステップ（２６）〜（２９）で
求めた増加または減少分Δｆを基にして、マイコン（９
）のＰＷＭ出力（９ａ）を変化させ、インバータ装２１
ｔ　（１１の出力周波数を変化させる。

これを繰り返し行なうことにより、モータ（２）の実回
転速度ｆａ＋は速度指令値ｆｉに等しくなる。第８図（
ａ）に一定速度中に力行負荷が作用してモータ（２）の
回転速度がいったん低下し、再度速度指令値ｆｉに戻る
状態が示され、第８図（ｂ）に回生負荷が作用してモー
タ（２）の回転速度がいったん上昇し、再度速度指令値
ｆｉに戻る状態が示されている。

［発明が解決しようとする課Ｎ］ 上記のような従来の電動機の速度制御装置では、一定範
囲ｆｓ内の回転速度の増加分または減少分Δｆを、加減
速共同−の帰還利得Ｋを設定して計算するようにしてい
るため、例えば加速トルクに余裕があるときでも、減速
トルクが不足するときは減速トルクに合わせた設定とな
ってしまい、加速時の応答が悪くなってしまうなど、最
適の設定が出来ないという問題点がある。

この発明は上記間圧点を解決するためになされたもので
、加速時および減速時共最適の帰還利得が設定できるよ
うにした電動機の速度制御装置を提供することを目的と
する。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて回転速
度が速度指令値付近に達したときに、回転速度の定常偏
差を除去できる様にした電動機の速度制御装置を提供す
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、帰還された電
動機の実回転速度が速度指令値よりも小さいときは加速
させ、大きいときは減速させ、実回転速度が第１の一定
範囲外にあるときは１回転速度の増減量を時間の変化量
と加速度または減速度の積により計算し、上記第１の一
定範囲内にあるときは、上記増減量を実回転速度の帰還
利得と、実回転速度が速度指令値に接近するに従って漸
減する丸め率と、加速度または減速度と、時間の変化量
の積により算出するようにしたものである。

また、この発明の別の発明に係る電動機の速度制御装置
は、上記のものにおいて、実回転速度が第１の一定範囲
内に設定された第２の一定範囲内にあるときは、回転速
度の増減量の算出に用いるゼ 加速度おへ減速度を互いに等しい値に設定するようにし
たものである。

［作　用］ この発明においては、実回転速度が第１の一定範囲内に
あるときは、ＰＩ演箕加減速処理を行ない、その算式に
加速度および減速度を導入するようにしたため、加速時
および減速時の実回転速度の帰還利得はそれぞれ異なる
値に設定される。

また、この発明の別の発明においては、実回転速度が第
２の一定範囲内にあるときは、上記算式中の加速度およ
び減速度を等しい値に設定するようにしたため、速度指
令値付近では、加速時および減速時の実回転速度の帰還
利得の差はなくなる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すマイコンの動作を示
すフローチャートであり、従来装置と同様の部分は同一
符号で示す。なお、第４図、第５図、第７図および第８
図はこの実施例にも共用される。

この実施例では、ステップ（２７）で加速時の実回転速
度ｆｍの増加４Δｒを、 として積分加速し、ステップ（２９）では加速度αを減
速度βに変えて、ステップ（２７）と同様の手順で減少
分Δｆを計算する。これ以外のステップ（２１）〜（２
６）　（２８）　（３０）は第６図と全く同様である。

このようにして、実回転速度ｆｍの増減量Δｆを、帰還
利得Ｋに加速度αおよび減速度βを乗じて計算するよう
にしたため、あらかじめ加速度αおよび減速度βを最適
値に設定すれば、帰還利得は自動的に最適値を選４；よ
うになる。後は帰還利得Ｋを応答性および安定性を考慮
して適宜調整すればよい。

なお、上記実施例では、帰還利得Ｋを加速時および減速
時共に共通値とし、加速度αおよび減速度βを乗じるも
のとしたが、帰還利得Ｋを加速時用と減速時用と別値と
し、加速度αおよび減速度βを乗じる形にしないように
してもよい。

牛 さて、第４図に示すインバータ装置（１）には、電流帰
還機能が存在しないため、加速度αおよび減速度βをそ
れぞれ別個に調節して、過電流および過電圧による回路
遮断が生じないようにしなければならない。

一定範囲ｆｓ内の加速および減速処理の過程においては
、加速度αおよび減速度βが等価的に帰還利得として作
用することにより、加速度αおよび減速度βを異なる値
とした場合、加速時と減速時の帰還利得が異なる値とな
る。そのため、実回転速度ｆｍが速度指令値ｆｉ付近に
達したとき、モータ（２）の不安定性等の原因により、
実回転速度ｆｍが速度指令値ｆｉを挟んで上下すると、
インバータ装ｆｆ１（１）の内部では、第２図に示すよ
うに、サンプリング時間ΔＴごとに、加速Ａおよび減速
Ｂを繰り返すことになり、加速時および減速時の帰還利
得の違いにより、実回転速度ｆｍに定常偏差を生じるこ
とになる。

第３図はこの問題点を解決する動作を示すフローチャー
トである。なお、第４図、第５図、第７図および第８図
はこの実施例にも共用される。

ステップ（２１）でカウンタ（８）から入力されたパル
ス数からモータ（２）の実回転速度ｈａを計算する。ス
テップ（３５）で実回転速度ｆａ＋が第７図の一定範囲
ｆｓ内に設定された所定範囲ｆｔ（図示しない）内にあ
るか判断する。この所定範囲ｆｔは第２図の速度変動値
ｆｄよりも広く設定される。この所定範囲ｆｔ内にある
場合は、ステップ（３６）で加速度αと減速度βを比較
し、α〈βであればステップ（３７）でβをαに等しく
し、α〉βであればステップ（３８）でαをβに等しく
する。すなわち、加速度αと減速度βのどちらか小さい
ほうをγとし、α；β＝γとする。実回転速度ｆｍが所
定範囲ｆｔ内にある場合には、加速度αおよび減速度β
は変化させない。そして、ステップ（２２）へ進み、第
１図と同様の処理が行なわれる。なお、ステップ（３５
）〜（３８）は加減速量演算手段を構成している。

このようにして、実回転速度ｆＩ１１が所定範囲ｆｔ内
にあれば、加速時および減速時の帰還利得の差はなくな
るため、実回転速度ｆｍに定常偏差が生じることはな（
なる。

なお、上記各実施例では、電動機（２）を駆動する駆動
装置をインバータ装置　（１１として説明したが、これ
に限るものではなく、これ以外の駆動装置としても適用
可能である。また、モータ（２）も誘導電動機に限らず
他の形式の電動機でもよい。

また、速度検出器としてパルスエンコーダ（３）を用い
たが１回転速度を電圧に変換する速度計用発電機を用い
ても良（、回転速度をパルスの間隔として検出する検出
器を用いても良い。

［発明の効果］ 以上説明したとおりこの発明では、実回転速度が第１の
一定範囲内にあるときはＰＩ演算加減速を行ない、その
算式に加速度および減速度を導入するようにしたため、
加速時および減速時の実回転速度の帰還利得はそれぞれ
異なる値に設定され、加速時および減速時共最適の帰還
利得を設定することができる効果がある。

また、この発明の別の発明では、実回転速度が第２の一
定範囲内にあるときは、上記算式中の加速度および減速
度を等しい値に設定するようにしたので、速度指令値付
近では、加速時および減速時の実回転速度の帰還利得の
差はなくなり、実回転速度の定常偏差は除去され、精度
の高い速度制御を行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電動機の速度制御装置の一実施
例を示すマイコンの動作のフローチャート、第２図は実
回転速度のサンプリング状態説明図、第３図はこの発明
の他の実施例を示すマイコンの動作のフローチャート、
第４図〜第８図は従来の電動機の速度制御装置を示す図
で、第４図は全体構成図、第５図は第４図の制御回路の
ブロック図、第６図は第５図のマイコンの動作を示すフ
ローチャート、第７図および第８図は動作説明図である
。 図中、（１）はインバータ装置、（２）は三相誘導電動
機、（３）はパルスエンコーダ、（９）はマイクロコン
ピュータ、（２２）は加減速度判断手段、（２３）（２
５）〜（２９）は加減速量演算手段、（３５）〜（３８
）は加減速度設定手段、ｆｉは速度指令値、「ｍは実回
転速度、　ｆｓは第１の一定範囲、ｆｊは第２の一定範
囲、Δｆは実回転速度の増減分、 Ｋは帰還利得、 αは 加速度。 βは減速度、 ΔＴはサンプリング時間で ある。 なお、 図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の回転速度を決定するための速度指令値と
   上記電動機の実回転速度とを比較し、上記実回転速度が
   上記速度指令値よりも小さいときは上記電動機を加速さ
   せ、上記実回転速度が上記速度指令値よりも大きいとき
   は上記電動機を減速させる加減速判断手段と、上記実回
   転速度が第１の一定範囲外にあるときは上記回転速度の
   増減量を時間の変化量と加速度または減速度との積によ
   り計算し、上記実回転速度が上記第１の一定範囲内にあ
   るときは上記回転速度の増減量を上記実回転速度の帰還
   利得と、上記実回転速度が上記速度指令値に接近するに
   従って漸減する丸め率と、上記加速度または減速度と、
   上記時間の変化量との積により算出する加減速量演算手
   段とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。
2. （２）実回転速度が上記第１の一定範囲内に設定された
   第２の一定範囲内にあるときは上記加速度および減速度
   を互いに等しい値に設定する加減速度設定手段を備えた
   特許請求の範囲第１項記載の電動機の速度制御装置。