JPS6019519Y2 - 電動機の速度設定制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電動機電機子が一方向電源により駆動される電
動機の速度設定制御装置の改良に関する。

従来の電動機制御装置はアナログ制御系の外側にディジ
タル制御系を設けて自動的に速度設定を行なっている。

このアナログ制御系は速度変動に対し直ちに応答して速
度変動の補正を行なうことができるが、例えば電動機制
御装置の長時間稼動による温度上昇、季節による温度変
化に伴なう増幅器の温度ドリフトおよび制御電源の変動
等の場合にはこれらの原因に伴なう速度変動の補正は不
可能である。

このため、従来アナログ制御系の外側にディジタル制御
系を設けこの制御系でかかる速度変動を補正し精密な速
度制御を行なっている。

一方、電動機電機子を一方向電源により駆動するものは
、非可逆で比較的加減速か少なく、しかも設定変更も少
ない等の運転特性を有するものに、その経済的優位性が
あり、それ故に広く採用されている。

この装置では、無負荷時に必要な減速度を得る方法とし
て、電機子切換方式、制動抵抗方式および界磁切換方式
による方式が多く採用されている。

電動子切換方式は単基切換方式とも呼ばれるものであっ
て、電機子主回路を接触器により切換えて回生電流を流
し減速させる方式である。

次に、制動抵抗方式は電機子回路に並列に抵抗器を投入
して電動機を発電機として抵抗器に制動電流を流して減
速させる方式である。

最後の界磁切換方式は界磁電流の方向を切換えて逆起電
力を反転し電源へ回生電流を流して減速させる方式而し
て、上記一方向電源を用いてディジタル速度説定を行な
う場合、この一方向電源は無制御時間が存在するので特
に減速方向から安定かつ迅速に速度設定することは困難
であり、このため安定な設定を行なうために多少整定時
間を犠牲にしている。

以下、制動抵抗方式を適用した従来の一方向電源による
ディジタル速度設定制御手段について説明する。

即ち、この制御装置は、ディジタル速度設定制御器によ
り上位計算機からあるいはオペレータから与えられる目
標設定値と電動機の単位回転毎に発生するパルス発生器
のパルスのサンプリング値（電動機の現在速度）とを比
較して速度偏差を得た後、この偏差に応じた量のパルス
を後続の速度基準器に入れて基準値を変更し速度設定を
行なっている。

また、減速時には投入接触器により制動抵抗器を電動機
に並列に投入するようにしている。

ところで、上述した速度偏差とディジタル速度設定制御
器から速度基準器に送り込むパルスとの関係は第１図に
示す通りである。

つまり、同図より明らかなように上昇および下降時とも
に速度偏差の小さい時程速度基準器に送り込む入力パル
スの周波数を低下させている。

ここで、同図に示す操作速度とは、速度基準器に送り込
む入力パルス周波数の高低をいい、同一時間における速
度基準の修正速度をいう。

これは電動機速度が目標設定値に近づく程、制御系のゲ
インを落して安定に整定する必要があるためである。

次に、第２図は減速側の速度設定について示す図である
。

つまり、同図は速度基準器の出力信号である速度基準値
と電動機速度、制御用抵抗器の投入信号との関係を示し
ている。

即ち、設定制御開始時点で電動機の現在速度が目標設定
値を越えていれば、制御用抵抗器が投入され制御電流を
流れて減速する。

このとき、速度基準器へ送り込むパルスは制御用抵抗器
とフリクショントルクによる電動機の減速速度より、速
度基準器の下降速度が速くならないようにしである。

その後、電動機速度が目標設定値に対して所定の偏差内
に入ると、投入接触器を開くとともに速度基準器へ送り
込むパルスも止める。

このとき、電動機速度は制動用抵抗器が切離されるので
一時上昇した後所定の偏差の値に戻る。

この間は制御不能となるので、速度基準器への送りパル
スを止めて制御を中止する。

電動機速度が所定の偏差にもどったならば、フリクショ
ントルクのみを用いて電動機速度を減速させ、再び速度
基準器へパルスを送り電動機速度が目標設定値になると
、速度基準器への送りパルスを止め速度設定を完了する
。

しかしながら、以上の速度設定制御手段はフリクション
トルクのみにより整定を行なっているが、二股にこのフ
リクショントルクは電動機定格トルクに比較して数％で
あるので、速度基準器への送り込みパルスはフリクショ
ントルクによる減速速度より遅くしなければならず、こ
のため速度設定の完了までに長時間を必要とする。

また、制動用抵抗器を切離した時、電動機速度を安定に
するまでの量制御を中止しなければならないので、この
場合も制御時間を長く必要とする欠点がある。

本考案は以上の点にかんがみてなされたものでその目的
とするところは、電動機電機子が一方向電源で駆動する
ものにあっても迅速かつ安定にディジタル速度設定制御
を行なうようにする電動機の速度設定制御装置を提供す
るものである。

以下、本考案の一実施例について図面を参照して説明す
る。

即ち、第３図は一例として制動抵抗方式を適用した一方
向電源によるディジタル速度設定制御装置のブロック図
を示している。

同図においてＲＦＰは目標設定値であってこれは図示さ
れていないが上位計算機あるいはオペレータにより与え
られる。

１はディジタル速度設定制御器であってこれは目標設定
値ＲＦＰと電動機２の軸に設けて単位回転毎にパルスを
発生するパルス発生器３のパルスのサンプリング値（電
動機２の現在速度）とを比較してその偏差信号（例えば
パルスの数）と方向信号（例えば“１゛′と０“の２値
信号）とを出力する。

この偏差信号は速度基準を修正する修正速度を決めるた
め、また方向信号は修正速度の修正方向即ち減速および
増速を決めるために使用される。

４は速度基準器であって、これは例えば第６図に示すよ
うに偏差信号が入力される加算回路４０および方向信号
に基づいて加算回路４０に所定のバイアス値を加えたり
、除去したりするバイアス設定器４１とが設けられてい
る。

即ち、これらの回路等４０．４１においては、現在の電
動機速度より目標設定値ＲＥＦが高いとき、つまり増速
時の方向信号のときに目標設定値ＲＥＦを制御目標値と
するために加算回路４０で偏差信号のみを出力し、反対
に現在の電動機速度より目標設定値ＲＥＦが低いとき、
つまり減速時の方向信号を受けたとき、加算回路４０で
は偏差信号にバイアス設定器４１のバイアス値を加えて
偏差信号として出力する。

また、この速度基準器４は、加算回路４０から出力され
た偏差信号がどの程度の偏差範囲であるかを判定する偏
差範囲判定器４２と、複数の周波数の異なるパルスを発
生するパルス発信器４４と、偏差範囲判定器４２の判定
結果を受けてその偏差範囲に応じた周波数をもつパルス
を選択するパルス周波数切換回路４３と、この切換回路
４３の出力パルスを、増速時の方向信号でアップ腰減速
時の方向信号でダウン計数して速度修正を行なうパルス
カウンタ４５と、このカウンタ４５の出力をアナログ化
して速度基準として出力するＤ／Ａ変換回路４６とを備
えている。

従って、以上の構成により、速度基準器４は、偏差信号
と方向信号とから速度基準の修正をパルス周波数を切換
えることで変更し、特に減速時にはバイアス値を加えた
偏差信号により速度基準の修正を行なっている。

５は速度制御装置であって、サイリスダミ源装置６の出
力電圧を制御する信号を発生して、速度基準器４の出力
と速度発電機７の値とを一致制御させるものである。

８は制御用抵抗器、９は減速時に制動用抵抗器８を電動
機２に投入する投入用接触器である。

次に以上のように構成した装置の作用を説明する。

今、制御開始信号（図示せず）を与えると、ディジタル
速度設定制御器１は目標設定値ＲＥＦとパルス発信器３
からの現在の電動機速度値とを比較して偏差信号と方向
信号を出力するとともに、電動機速度値より目標設定値
ＲＥＦの方が低いときに投入用接触器９を閉じて減速制
御を行なう（第４図参照）。

このようにして得られた偏差信号と減速時の方向信号は
後続の速度基準器４に送られここで制御目標値の設定変
更が行なわれる。

即ち、速度基準器４は、電動機速度より目標設定値ＲＥ
Ｆの方が高いことを示す方向信号を受けて、前述したよ
うに偏差値に応じた周波数のパルスをパルスカウンタ４
５でアップ計数して速度基準の増速制御を行なう。

反対に、目標設定値ＲＥＦの方が低いことを示す方向信
号を受けて、バイアス設定器４１により所定のバイアス
値を加えて目標設定値ＲＥＦからバイアス分だけ差し引
いた値を制御目標値（第４図のＮｏの値）とし、この制
御目標値と電動機速度との偏差値にバイアス値を加えた
偏差に応じた周波数のパルスをパルスカウンタ４５でダ
ウン計数して速度基準の減速制御を行なう。

以上の述べた速度基準器４の操作速度は第５図に示す。

ここで、操作速度とは、パルスカウンタ４５への入力パ
ルス周波数の高低をいい、同一時間における速度基準の
修正速度をいう。

このとき、速度基準器４への送りパルスは制動用抵抗器
８とフリクショントルクによる電動機２の減速速度より
速度基準器４の下降速度が速くならないようにしである
。

而して、電動機速度が目標設定値ＲＥＦよりある一定バ
イアス値を差し引いた制御目標値に達すると、投入用接
触器９を開いて制御目標値を目標設定値ＲＥＦに変更し
、増速により設定を行なう。

従って、速度設定は必らず増速方向から行なわれるので
、目標設定値近傍での速度基準器４の修正速度をフリク
ショントルクによる電動機２の減速速度より低くすると
いう必要がなくなり、このため必要以上に修正速度を遅
くする必要がなくなる。

また、減速時において減速完了時の制動用抵抗器８の切
離しにより、電動機速度の一時的上昇が発生するが、こ
の上昇分を考慮してバイアス値を決めているので、目標
設定値ＲＥＦよりも下方、即ち続けて増速方向の制御が
できる偏差となっているので、従来の様に制動用抵抗器
切離後の一定時間制御を中止する必要がなくなる。

以上詳記したように本考案によれば、速度設定を常に増
速方向より行なうので、目標設定値近傍での速度基準器
の修正速度はフリクショントルクによる電動機の減速速
度より低くする必要がなく、従って従来装置に比較して
迅速かつ安定に速度設定できる。

また、制動抵抗器を切離しても制御を中止する必要がな
く制御時間の短縮を図ることができる。

従って、設定替えを頻繁に行ない、かつその整定時間を
問題とするような電動機駆動システムにおいて一方向電
源とすることが可能となり、しかも電動機が大容量にな
る程経済的に優利に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の速度偏度と速度基準器操作速度との
関係特性図、第２図は従来装置による速度設定制御のタ
イムチャート図、第３図は本考案に係る電動機の速度設
定制御装置の構成図、第４図は本考案装置の速度設定制
御のタイムチャート図である。 第５図は第３図に示す装置の速度偏差と速度基準器操作
速度との関係特性図、第６図は第３図に示す速度基準器
の一具体例としての構成図である。 １・・・・・・ディジタル速度設定制御器、２・・旧型
動機、３・・・・・・パルス発信器、４・・・・・・速
度基準器、５・・・・・・速度制御器、６・・・・・・
サイリスタ電源装置、７・・・・・・速度発電機、８・
・・・・・制動用抵抗器、９・・・・・・投入用接触器
、４０・・・・・・加算回路、４１・・・・・・バイア
ス設定器、４２・・・・・・偏差範囲判定器、４３・・
・・・・パルス周波数切換回路、４４・・・・・・パル
ス発信器、４５・・・・・・パルスカウンタ、４６・・
・・・・Ｄ／Ａ変換回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一方向変換装置により駆動される電動機の速度設定制御
   装置において、目標設定値と電動機の現在速度とを比較
   し、この目標設定値と前記現在速度の偏差信号および増
   減速方向伴別のための方向信号を出力する速度設定制御
   器と、前記方向信号により、前記目標設定値が前記電動
   機の現在速度より低いときは制動用抵抗器を挿入して前
   記電動機を減速させるとともに、この減速時に前記電動
   機の現在速度が前記目標設定値より一定バイアス値を差
   し引いた制御目標値に達すると、前記制動用抵抗器を電
   動機から切り離すとともに制御目標値を前記目標設定値
   に戻腰前記目標設定値が前記電動機の現在速度より高い
   ときは前記目標設定値をそのまま制御目標値として速度
   設定を行なうために、前記電動機の速度基準を前記方向
   信号により増減させるようにした速度基準器と、この速
   度基準器の出力信号を用いて電動機の速度を制御する速
   度制御器とを備え、減速設定時に、前記電動機の速度を
   目標設定値より一定バイアス値だけ低い値まで一度下げ
   て、常に増速方向から速度設定を行うことを特徴とする
   電動機の速度設定制御装置。