JPS5820232B2 - 交流モ−タ制御装置 - Google Patents

交流モ−タ制御装置

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JPS5820232B2
JPS5820232B2 JP51055217A JP5521776A JPS5820232B2 JP S5820232 B2 JPS5820232 B2 JP S5820232B2 JP 51055217 A JP51055217 A JP 51055217A JP 5521776 A JP5521776 A JP 5521776A JP S5820232 B2 JPS5820232 B2 JP S5820232B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流モータの回転を制御もしくは同期させる交
流モータ制御装置に関する。
１個またはそれ以上のモータ軸の回転を正確に制御もし
くは同期させることは多様な技術分野例えば製紙、映画
カメラシャック２よびフィルム送りモータおよび測定装
置の同期シャックにおいて重要な問題である。
構成が簡単で丈夫で比較的安価であるという特徴をもつ
非同期モータは残念なことにこのような用途にはそれ程
適していない。
それはその回転速度が軸にか＼る負荷の変化によって大
きく影響されるからである。
基準信号の位相と、モータ軸の回転に従ってとり出され
基準信号と周波数が同じであるパルス信号の位相とを比
較して数個の交流同期モータを同期させることはドイツ
特許第２００６３６２号で公知である。
この比較結果は、各モータ軸の回転を基準信号の位相と
同期させるよう、モータ電源用のＤＣ−ＡＣコンバータ
の出力交流電圧の位相を制御するのに使用する。
交流電圧の位相だけが制御を受けるので、この技術は交
流同期モータの制御には適してない。
本発明の目的は、正確な制御もしくは同期を必要とする
同期２よび非同期交流モータに応用するために１個また
はそれ以上のモータ軸の回転角速度３よび位相を連続的
に規制する経済的な方法を得ることである。
本発明の別の目的は、モータの回転に同期したパルスを
フィードバック信号としてマイクロプロセッサを用いて
、モータへの供給電力の周波数及び位相を効率的にデジ
タル制御する交流モータ制御装置を提供することである
。
本発明はこのような目的を達成するため、モータの軸に
結合され該モータの回転に同期したパルスを出力するパ
ルス発生装置の出力信号をフィードバック信号としてフ
ィードバックすることによって交流モータを制御する装
置において、該フィードバック信号８よび基準信号がマ
イクロプロセッサに入力され、該マイクロプロセッサに
はさらにデジタル時計の出力信号が入力され、該マイク
ロプロセッサはデジタル時計によって示される基準信号
の到着時刻とフィードバックパルスの到着時刻とを比較
してモータに供給する交流電力の周波数および位相を制
御する信号を発生することを特徴とする交流モータ制御
装置を提供するものである。
この様に、本発明においては、フィードバック信号と基
準信号の間の周波数差及び位相差を検出する方法として
、それらの信号間のパルス数を計数するのではなく、両
信号の到着時刻をよみとりそれらの差から算出するため
、マイクロプロセッサのプログラムは両信号の到着時に
一時的に中断されるのみであり、それ以外の時間を他の
演算処理に有効に使用でき、効率的にモータの制御を行
うことができるものである。
本発明をさらに容易に理解できるよう添付図面を参照し
て本発明の詳細な説明する。
第１図に３いて１１はその出力信号として基準信号Ｆｒ
ｅｆを供する非常に周波数安定度の高いマスクパルス発
生装置を表わし、１２はモータ、１３はモータ電源であ
る。
このモータ電源は出力電圧を制御できる交流−直流変換
装置および出力周波数と位相を制御できる直流−交流変
換装置を有しているのが好ましい。
基準信号Ｆｒｅｆおよびモータ軸の角速度に比例する周
波数爺。
１を有するモータ信号は共にマイクロプロセッサ１４に
供給され、この２本の信号ライン上のいづれかにパルス
があるとマイクロプロセッサのプログラムを中断する。
このマイクロプロセッサは次に示す機能を果すようにプ
ログラムされていなければならない。
即ち、 プログラム中断が起きる毎にマイクロプロセッサはデジ
タル時計１５で示される時刻を読みとる。
マイクロプロセッサの記憶装置は上記の２つの割込信号
（Ｆｒｅｆ、Ｆｍｏｔ ）の各々の到着時刻を記憶する
。
記憶された時刻に基づいてＦｒｅｆとＦｍ ｏ ｔの間
の周波数および位相の差を計算する。
さらにこのマイクロプロセッサはモータ電源１３用の制
御信号、好ましくは連続する６パルスを発生する。
制御信号は一般にＦｒｅｆとＦｍｏｔ間の計算された周
波数と位相差を用いて周波数耶よび位相の差を一定に保
つように調整される。
説明を簡単にする為に信号ＦｒｅｆとＦｍｏｔの周波数
が等しいと仮定する。
しかしながら２個の周波数間の比だけが有理数として表
わせれば簡単なプログラムによって、マイクロプロセッ
サはその制御機能を果せることは明らかである。
回転速度はＦｒｅｆを変えることによって容易に変えら
れる。
しかし基準信号の周波数および位相の安定性が損われな
いように行われなければならない。
これを行うために第２図に図示したマスター発生装置の
配置は特に有利である。
第２図に８い゛Ｃフェーズロックされた発振器２２は、
水晶制御された発振器２１からの信号ｆｃ１Ｌよびフェ
ーズロックされた発振器２２の出力信号の周波数を適当
な電子回路２３で１ ／ ｎ （ｎは整数）に分周して
得られた信号とによって制御されている。
整数の値は適当な公知の装置によってマスク発生装置の
外部から制御される。
フェーズロックされた発振器の制御はその出力信号の周
波数を一定数ｆｃ×ｎに保つように配置されている。
フェーズロックされた発振器の出力信号の周波数は、も
し技術的な理由例えばｆｃ値を作るのが好ましい時には
適当な分周回路２４に２いてさらに１ ／ ｍ （ｍは
固定した整数）に分周される。
第１図および第２図に示した本発明の実施例は所望の回
転速度への調整を行う場所からかなり離れた距離に位置
するモータを制御するのに本発明を使用するときは特に
有利である。
このような場合、回転速度の調整を行う場所へマスク発
生装置を設置し、その他の回路はモータに近接して設置
し、それらの間を転送される信号は基準信号だけである
。
基準信号が雑音によって乱されないことを点検するよう
にマイクロプロセッサをプログラムすることは容易であ
る。
従って基準信号は技術的に簡単な装置で転送できる。
上記の実施例以外の場合には、第３図に示した本発明の
実施例が経済的に有利である。
第１図と第３図に示した２つの本発明の実施例における
違いは、第３図に示した実施例においては、マスク発生
装置は例えば単位時間当りの回転数を表わす定数の形で
所望の回転速度をマイクロプロセッサに伝えるための装
置３８に置き換えられている。
この装置３８は定数を表示できる各々１０個の位置を備
えた適当数のスイッチと、新しい値の回転数を選んだと
きマイクロプロセッサのプログラムを中断できる押ボタ
ンであることが好ましい。
この場合、新しい回転速度が選択されて、マイクロプロ
セッサで読まれる毎に、その新しい回転速度は対応する
１／Ｆｒｅｆに等価な数に変換されるようマイクロプロ
セッサはプログラムされなければならない。
モータ信号Ｆｍ ｏ ｔがマイクロプロセッサのプログ
ラムを中断する度毎に、マイクロプロセッサはデジタル
時計の出力時刻を読むだけでなく、１／Ｆｒｅｆに等価
な数Ｆｒｅｆを示す一連の数字の最終エレメントにカロ
えることによりＦｒｅ ｆを表わす一連の数字中の新し
いエレメントを計算する。
本発明は交流モータの相互位置に関係なく複数ノ交流モ
ークを同期させるのに適している。
この場合は第４図に示した配置が有利に適用される。
第４図において参照付器４１は全制御装置に共通なデジ
タル時計を表わし、参照符号４０は第１図または第３図
に示した本発明の好ましい２つの実施例のうちどれを使
うかによって、所望の回転速度に関する情報をＦｒｅｆ
としてまたは単位時間当りの回転数として供給する共通
装置である。
参照付器４３２よび４３′は実質的に第１図Ｓよひ第３
図に示したのと同じ制御装置を表わしているが、デジタ
ル時計８よび所望の回転速度に関する情報を得る装置を
有しない。
参照付器４２と４２′は各各同期されるモータを示して
いる。
共通のデジタル時計と、所望の回転速度に関する情報を
供給する共通の供給源と、Ｆｍｏｔを発生する同様の装
置とマイクロプロセッサ内の同様のプログラムとを使用
することによって、モーターはすべてのモータ信号が同
期を保たれるという状態の下で常に電力を供給される。
従ってもし所望される同期が一旦確立されると装置の全
素子の機能が続く限り同期は保持される。
もし必要ならモータの初期の同期はさまざまな機械的ま
たは電気的装置、例えばモータのステータまたはモータ
信号を発生するのに使用する装置の静止部分を回転した
り、モータ信号または基準信号のいずれかが存在する場
合に制御装置に信号を送ってそのいづれかの多数のパル
スを無視したりすることによって実施できる。
初期の同期を行う他の方法は当業者にとっては容易に考
案されよう。
モータの回転速度を大巾に変えたいときはモータ電源の
出力電圧を調節してモータのステークコイルに誘導され
る起電力を所望の回転速度に合せる必要があろう。
またモータをスタートさせる時はモータを円滑にスター
トさせるために電源電圧を徐々に上げるのが望ましい。
この問題は本発明によって次の様にして容易に解決する
。
マイクロプロセッサはモータ信号の周波数を計算する毎
に、同様に実際の回転速度に？いて最も理想的と考えら
れる電源電圧に等価な数もまた計算する。
計算された等価な数を所望の電源電圧に変換するのはデ
ジタル・アナログ変換装置１６または３６であり、電源
電圧に等価な数を好ましくはモータの電源の一部である
交流−直流変換装置に誘導し、電圧制御回路用のセット
ポイント信号として使用される電圧または電流に変換す
るものが好ましい。
モータの電源電圧の制御はさらにモータの回転速度とモ
ータの最大トルクとが所望の関係となるよう改善される
。
好ましくはこれはモータのステータコイルの１つの交流
電流またはモータ電源の交流−直流および直流−交流変
換装置間を流れる直流電流を測定し、アナログ・デジタ
ル変換装置１７または３７によってこの測定された電流
を等価な数に変換してマイクロプロセッサに供給し、さ
らに、マイクロプロセッサは実際の回転速度に合った電
源電圧を等価な数を計算しその度毎に測定された電流に
等価な数を用いて上記の電源電圧に等価な数を修正する
ようにし、その修正された値をデジタルアナログ変換装
置に供給してステータコイルの交流電流を特定の回転速
度において所望のトクルに対応させるようにする。
監視の目的に１個またはそれ以上のパラメータ、即ち回
転速度やモータの電源電圧、およびモータ電流等を数字
で表示するのが好ましく、これはマイクロプロセッサに
十分な数の出力を設けそこへ１個またはそれ以上の数字
表示装置を接続し、それを通してマイクロプロセッサが
すでに記憶している１個またはそれ以上のパラメータに
等価な数を出力するという安価な方法で容易に実施でき
る。
しかしながら特別な測定を行なわなければ、モータの電
源電圧に等価な数は実際の電圧に等価な数ではなく、単
に電圧調整装置の設定点における等価な数にすぎないの
で、所望の電圧が実際にあることを確認する方法はない
ことに注意せねばならない。
マイクロプロセッサを適当にプログラムすることによっ
て表示される数値を任意の単位で表示しうる。
もし所望なら経済的な理由により、共通の表示装置を用
いて１個以上のパラメータをスイッチにより選択的に表
示するようにしてもよい。
本発明のすべての実施例に８いては、制御プログラムの
作動時間がモータに供給される交流電流の周波数とモー
タ電源の直流−交流変換装置を制御するパルス数との積
の逆数よりも小さいとシ）・う条件を満たすマイクロプ
ロセッサでなければならない。
例えばモータに供給される交流電流の周波数が１００
ｃｐｓ （毎秒１００パルス）で制菌パルスが６パルス
とすると、最大作動時間は １ ／ ６ Ｘ １００ Ｓ＝１６．７ｍｓである。
全制御プログラムの作動時間を十分に短くできない場合
には制御機能の一部を、制御プログラムの別の回に分配
する必要がある。
例えばある回で電源電圧の等価数が新しくなった時には
次の回には電流測定の結果によって正しく修正され、デ
ジタル、アナログ変換装置へ供給される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好ましい第１実施例のブロック線図で
ある。 第２図は第１図に示した制御装置のマスターパルス発生
装置の好ましい実施例の詳細なブロック線図である。 第３図は本発明の好ましい第２実施例のブロック線図で
ある。 第４図は数個の交流モータの回転を同期させる場合に本
発明を適用した実施例のブロック線図である。 符号の説明、１１・・・・・・マスク パルス発生装置
、１２・・・・・・モータ、１３・・・・・・モータ電
源、１４・・・・・・マイクロ プロセッサ、１５・・
・・・・デジタル時計、２Ｌ２２・・・・・・発振装置
、２３・・・・・・電子回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ モータの軸に結合され該モータの回転に同期したパ
    ルスを出力するパルス発生装置の出力信号をフィードバ
    ック信号としてフィードバックすることによって交流モ
    ータを制御する装置において該フィードバック信号およ
    び基準信号がマイクロプロセッサに入力され、該マイク
    ロ プロセッサにはさらにデジタル時計の出力信号が入
    力され、該マイクロ プロセッサはデジタル時計によっ
    て示される基準信号の到着時刻とフィードバックパルス
    の到着時刻とを比較してモータに供給する交流電力の周
    波数および位相を制御する信号を発生することを特徴と
    する交流モータ制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項に８いて、前記基準信号がパ
    ルス発生器の出力信号であることを特徴とする交流モー
    タ制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に？いて、前記基準信号が定
    数であることを特徴とする交流モータ制御装置。 ４ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記マ
    イクロ プロセッサは第２の出力組からモータ供給電圧
    の等価数を出力し、前記マイクロプロセッサは選択され
    たモータの速度に対応するように前記等価数を計算でき
    ることを特徴とする交流モータ制御装置。 ５ 特許請求の範囲第３項において、更に前記モータに
    供給される電流の等価数を発生する装置を備え、前記マ
    イクロ プロセッサは前記電流の等価数に対応してモー
    タ供給電圧の等価数を変更できることを特徴とする交流
    モータ制御装置。 ６ 特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに
    おいて、前記マイクロ プロセッサの第３の出力組に１
    個またはそれ以上の数値表示装置が接続されていること
    を特徴とする交流モータ制御装置。 ７ 特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに
    ２いて、複数個のモータの各々に１個のマイクロ プロ
    セッサを備え、すべてのマイクロプロセッサは共通のデ
    ジタル時計および共通の基準信号源に接続されているこ
    とを特徴とする交流モータ制御装置。
JP51055217A 1975-05-16 1976-05-14 交流モ−タ制御装置 Expired JPS5820232B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

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GB2087275A GB1540997A (en) 1975-05-16 1975-05-16 Apparatus for controlling ac-motors

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JPS51141312A JPS51141312A (en) 1976-12-06
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ID=10153169

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JP (1) JPS5820232B2 (ja)
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