JPH0726969B2 - 誘導電動機のベクトル制御装置における速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、誘導電動機のベクトル制御装置に係り、特に
その速度検出装置に関するものである。

B.発明の概要 本発明は、誘導電動機のベクトル制御装置において、 比較的速応性を要求されない極低速時には、速度検出に
フイルター演算を付加するとともに、誘導電動機の速度
の微分値と速度設定の微分値が所定値以下であることを
条件に演算することにより、 極低速時における定常状態でも過度状態でも応答性に優
れた速度検出装置を得るものである。

C.従来の技術 誘導電動機のベクトル制御においては、一次周波数指令
ωｏを速度検出値ωｎと演算により決定されるすべり周
波数ωｓの和により決定する。

D.発明が解決しようとする問題点 従来の速度検出装置においては、速度検出値にリツプル
があると、一次周波数指令ωｏが変動し、すべり周波数
ωｓにリツプルが生じたと同等となり、トルクリツプル
を生じ、これが回転体の回転むらとなる。特に軽負荷に
て極低速の運転をする場合には、この速度検出リツプル
による回転むらが問題となる。

さらに、（１）正転逆転切換時の急激な設定の変更時
に、速度零の点を必ず通過するため、この付近にて速度
検出に遅れが生じ、速度の応答が悪化する。（２）停止
より急激に加速する場合も（１）項と同様に停止時は、
速度の応答に遅れを生ずる。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は誘導電動機の極低速時でも良好な特性を得ることで
ある。

E.問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の速度検出装置は、
誘導電動機の回転速度に対応する周波数信号を導出する
手段と、該周波数信号に対応する基準クロツクのカウン
ト数および周期をもとに前記回転速度を算出する手段
と、該回転速度が任意に設定されたフイルター演算速度
よりも小さいことと前記誘導電動機の回転速度の微分値
と速度設定の微分値がそれぞれ一定値以下であることを
条件に前記回転速度をフイルター演算する手段とによつ
て構成され、誘導電動機の極低速時に、定常状態と過渡
状態のいずれにおいても特性が良好になる。

F.実施例 以下に本発明の実施例を第１図〜第２図によつて説明す
る。

第１図において、レゾルバ１の回転軸は誘導電動機２の
回転軸に直結され、レゾルバ１の固定子巻線には誘導電
動機２から正弦波信号Sinωctとこれに90度位相の異な
る余弦波信号Cosωctが励磁電圧として印加される。こ
の励磁電圧に対して、レゾルバ１の出力電圧Vrは、誘導
電動機２の出力電圧であるSinωctとCosωctとの差であ
るCos（ωｃ−ωｎ）ｔが得られる。この実施例におい
ては、位相比較器4aとこの位相比較器4aの位相差信号を
入力とし所定の演算処理を行うローパスフイルタ4bとこ
のローパスフイルタ4bの出力信号を入力とする電圧制御
発振器（VCO）4cによつて構成されるPLL回路５と、この
PLL回路５の出力信号を入力とする正弦波発振器６と、
この正弦波発振器６の正弦波出力信号Sinωxtと励磁発
振器３の正弦波出力信号Sinωbtを入力とする乗算器7a
と、励磁発振器３の余弦波出力信号Cosωbtと正弦波発
振器６の余弦波出力信号Cosωxtを入力とする乗算器7b
と、これらの乗算器7aと7bの各出力信号を入力とする加
算器８および演算処理部９からなり、該加算器８の出力
信号Vx＝Cos（ωｂ−ωｘ）ｔを位相比較器4aの入力と
するものである。また、位相比較器4aにはレゾルバ１の
出力信号 Vr＝Cos（ωｃ−ωｎ）ｔも入力される。

第１図の速度検出装置において、レゾルバ１はSinωct,
Cosωctにて励磁され、誘導電動機２が回転角速度ωｎ
にて回転している場合その出力電圧Vrは（１）式にな
る。

Vr＝Cos（ωｃ−ωｎ）ｔ ……（１） 励磁発振器３の出力信号はSinωbtとCosωbtであり、正
弦波発振器６の出力信号はSinωxtとこのSinωxtよりも
90度位相の異なるCosωxtである。それ故に、乗算器7a
の出力信号はSinωxt・Sinωbt,乗算器7bの出力信号はC
osωxt・Cosωbtとなり、加算器８の出力信号は Sinωxt・Sinωbt＋Cosωxt・Cosωbt ＝Cos（ωｂ−ωｘ）ｔ となる。したがつて位相比較信号Vxは（２）式となる。

Vx＝Cos（ωｂ−ωｘ）ｔ ……（２） ここで、PLL回路５の作用により（１）と（２）式は同
期し次の（３）式か得られる。

ωｃ−ωｎ＝ωｂ−ωｘ＝ ……（３） この（３）式よりωｘは次の（４）式となり、電圧制御
発振器4cの出力はfxのパルス列となる。

ωｘ＝ωｎ＋（ωｃ−ωｂ） ……（４） 電圧制御発振器4cの出力信号fxを演算処理部９に取り込
み後述する（５）式の演算により誘導電動機２の回転角
速度ωｎを検出する。

演算処理部９にてfxの値を求めるには、例えばfxのパル
ス信号の周期ｔを、既知の基準クロツクを用いて周期ｔ
の区間内に何個のクロツクが入るかカウントすることに
より求める等の方式がある。この場合は、基準クロツク
の±１個分の誤差による検出リツプルが生ずる。また、
励磁発振器３の出力信号Sinωbt,Cosωbtあるいは正弦
波発振器６の出力信号Sinωxt,Cosωxtの間に振幅の誤
差，位相の誤差等がある場合にも検出リツプルが生ず
る。このようなリツプルは、絶対値が小さいため、誘導
電動機２の通常速度による運転には問題とならないが、
正確な位置決め等での極低速での運転時には、この検出
リツプルによる回転むらが問題となる。そこで、第２図
に示すように、第２図のフローチヤートに示すように、
任意に設定された速度以下にて、速度検出に遅れを持た
せることにより、検出リツプルを減少させる方式とし
た。これにより、極低速時においても回転むらのない安
定した誘導電動機の運転を実現するものである。

さらに、極低速時にフイルター演算を追加する条件とし
て、速度が±ωｎ−min（任意の設定されたフイルター
演算開始の角速度）の範囲内のほかに次の２項目を条件
に速度検出を実行する。

（ａ）速度の微分値（ωｎ−def）が一定値（任意に設
定された値）以下であること。

（ｂ）速度設定の微分値（ω′ｎ−def）が一定値（任
意に設定された値）以下である。これにより、誘導電動
機の正転より逆転に急速に移行する場合には、速度が±
ωｎ−minの範囲内に入つても、速度の微分値（変化
率）が大きいため、フイルター演算は行なわれず第３図
（Ａ）に示すように速度検出に遅れ要素が入るため生ず
る過応答が悪化するが、第３図（Ｂ）に示すように改善
できる。同様に速度が±ωｎ−minの範囲内の状態でフ
イルター演算が行なわれている時点にて、速度指令を急
変した場合にも、上記（ｂ）項の条件により、フイルタ
ー演算がパスされるため第４図（Ａ）に示すように応答
性が悪化するが、第４図（Ｂ）に示すように応答の悪化
を防止することができる。

以上の動作を実現するためさらに第２図の動作フローを
実行する。

すなわち、第２図は演算処理部９の動作フローチャート
を示すもので、ステツプS1において速度検出ルーチンに
応じてｔ区間の基準ブロツクのカウント数ｎを測定し、
ステツプS2に示すように速度検出部の出力周波数 を求める（Tcは基準クロツクの周期である。）ここで求
めたfxを用いてステップS3で誘導電動機の回転速度 ωｎ＝２πfx−（ωｎ−ωｂ） ……（５） を算出する。この算出された回転角速度ωｎを任意に設
定されたフイルター演算開始の角速度ωｎ−minと比較
する。ステツプS4に示すように｜ωn|＜ωｎ−minでな
ければステツプS8に移行して処理を完了する。｜ωn|＜
ωｎ−minであればステツプS5に移行してω′ｎ−def＜
Ａを判断する。ここでω′ｎ−defは速度設定値ω′と
前回の設定値ω″の差であり、Ａは任意に設定された一
定値でフイルター演算を中止する速度指令の変化率であ
る。ω′ｎ−defでなければステツプS8に移行し、ω′
ｎ−defであればステツプS6においてωｎ−def＜Ｂを判
断する。ここで ωｎ−def＝ωｎ−ω′ｎ ……（６） であり、ωｎは速度検出値、ω′ｎは前回の速度検出
値、Ｂはフイルター演算を中止する速度の変化率で任意
に設定された一定値である。ステツプS6においてωｎ−
def＜ＢでなければステツプS8に移行し、ωｎ−def＜Ｂ
であればステツプS7に移行して一次遅れフイルター演算
手段により を算出し、その後ステツプS8に示すように処理を完了す
る。以上のように、誘導電動機の極低速時 （｜ωn|＜ωｎ−min） ……（７） で前述の（ａ），（ｂ）項が成立しない場合、すなわち
定常状態においては、速度検出値にフイルター演算が追
加され、検出リツプルの影響を除去するため、回転むら
のない安定した運転が実現でき、速度設定の変更等の過
渡状態においても良好な応答を得ることができる。

なお、フイルターとしては１次おくれのものに限定され
るものではなく、１次以上のものてあつてもよく、また
速度検出の方式についても第１図の例に限定されるもの
でなく他の方式を用いてもよい。

G.発明の効果 本発明は以上の如くであつて、サンプリング誤差，その
他の回路上の誤差等によつて生ずる速度検出リツプル
を、これが問題となる極低速時のみフイルター演算によ
りリツプルを減少させることにより、極低速時の回転む
らを大幅に改善できると共に、速度設定指令の過渡状態
においては、フイルター演算をパスすることにより、良
好な応答を得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による速度検出装置のブロツク
結線図、第２図は第１図の装置の動作フローチヤート、
第３図（Ａ），（Ｂ）および第４図（Ａ），（Ｂ）は第
１図の装置の動作特性図である。 １……レゾルバ、２……誘導電動機、３……励磁発振
器、５……PLL回路、９……演算処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘導電動機の回転速度に対する周波数信号
   を導出する手段と、該周波数信号に対応する基準クロツ
   クのカウント数および周期をもとに前記回転速度を算出
   する手段と、該回転速度が任意に設定されたフイルター
   演算速度よりも小さいことと前記誘導電動機の回転速度
   の微分値と速度設定の微分値がそれぞれ一定値以下であ
   ることを条件に前記回転速度をフイルター演算する手段
   とによつて構成したことを特徴とする誘導電動機のベク
   トル制御装置における速度検出装置。