JPS60229690A - 電動機の制御装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は電動機の制御装置、より詳しくは、回転速度の
立ち上がり時間を短縮した電動機の制御装置に関する。

（ロ）従来技術 一般に、電動機の速度制御においては、負荷のトルク変
動や電圧の変化などによって回転数が変化する電動機で
は、実速度をフィードバンクして設定速度との偏差を無
くするようにして定速制御を行なう方法、本質的に定速
回転する同期電動機を用いる方法などがある。後者の方
法では、回転速度を変えるには、電動機の極数を変える
か、インバータにより周波数を変えることで行なう。

他方、遠心式粒度分布測定機では、遠心力によって被測
定物である粒体の特定粒度のものを除去することにより
粒度分布を測定する。

この遠心式粒度分布測定機では、被測定物の広い粒度範
囲を短時間で測定するには、低速回転から高速回転まで
自由に制御できる必要があり、このためには同期電動機
のインバータ駆動が最適である。

回転体の遠心力は回転速度の２乗に比例するため、遠心
式粒度分布測定機において回転速度が設定速度から変動
することは、測定誤差を生しる原因になる。したがって
、遠心式粒度分布測定機では、遠心器の始動から定速回
転までの立ち上がり時間は粒度分布の測定は行なえず、
定速回転に達してから測定を行なうことになる。このた
め、短時間で粒度分布の測定を行なうためには、上記立
ち上がり時間はできるだけ短いことが望ましい。

しかるに、同期電動機のインバータ駆動においては、イ
ンバータの出力エネルギ／出力周波数特性（以下、Ｅ／
Ｆ特性という）は全周波数域で一定にすることは難しく
、通常、低速から中速まではＥ／Ｆ特性は一定であるが
、中速から高速までは出力エネルギは出力周波数に逆比
例する。第４図はインバータの出力周波数に対する出力
エネルギＥと電動機の回転トルクＴの変化の状態を示し
ている。すわち、出力エネルギは周波数ｆＱで飽和し、
以後は一定である。一方、回転トルクは周波数ｆＱまで
一定で、以後は低下していく。これは、電動機が誘導負
荷であるため、周波数が高くなるとインピーダンスが増
大するがらである。従って、同期電動機のインバータ駆
動においては、高速域ではトルクが低下し、定速回転に
なるまでに時間がかかる。これは、遠心式粒度分布測定
機において粒度分布の測定に長時間を要する原因になる
。

（ハ）発明の目的 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、設定回転数に対するインバータの出力エネルギ／
出力周波数特性に応してインバータを制御することによ
り、高速域での速度の立ち上がり時間を短縮するように
した電動機の制御装置を提供することである。

（ニ）発明の構成 本発明の電動機の制御装置は、電動機の速度を設定する
速度設定手段と、上記速度設定手段の設定値と電動機の
速度の所定値とを比較して、この比較の結果に応じた信
号を発生ずる比較手段と、この比較手段からの信号に応
じて、上記速度設定手段の設定値が上記所定値より小で
あると上記設定値に応した信号を上記インバータに与え
、上記設定値が上記所定値より大であると、上記所定値
に応じた信号を所定期間だけ上記インバータに与えると
ともに、上記所定期間が経過すると上記所定値から上記
設定値に至るまで順次増加する信号を上記インバータに
与える信号出力手段とを備えたことを特徴とする。

（ホ）実施例 以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は第１の実施例を示している。

速度設定器ｌでは、遠心式粒度分布測定機（不図示）を
駆動する同期電動機６の回転速度が設定される。ＣＰＵ
２は、速度設定器１の設定値に応じて同期電動機６の速
度制御を行なうためのデータを出力する。ラッチ３はＣ
ＰＵ２がらのデータをランチし、Ｄ−Ａ変換器４へ入力
する。Ｄ−Ａ変換器４は、ＣＰＵ２からのデータをアナ
ログ電圧に変換し、インバータ５は、このアナログ電圧
を制御電圧として入力し、同期電動機６へ印加される交
流電力の周波数を制御する。

ＣＰＵ２では、設定器１の設定値がインバータのＥ／Ｆ
特性が一定である回転速度の最大値へより大であるか小
であるかの判断、及び、この大小判断の結果に応じた電
動機６の加速制御のための信号の出力等を行なう。すな
わち、速度設定器１の設定値が速度値Ａより小さい場合
には、この設定値をそのままランチ３へ出力する。そし
てラッチ３のデータはＤ−Ａ変換器４でアナログ電圧に
変換され、このアナログ電圧がインバータ５に制御電圧
として与えられ、電動機６は設定速度で駆動される。

一方、速度設定器１の設定値が速度値へより人である場
合には、ＣＰＵ２は速度値へのデータを出力し、ラッチ
３にこの速度値Ａのデータをラッチする。そして、この
速度値へのデータはＤ−Ａ変換器４でアナログ電圧に変
換され、このアナログ電圧はインバータ５へ入力される
。そしてインバータ５により電動機６へ印加される交流
の周波数が速度１ｔｉＡに応じた周波数ｆｏとなるよう
に制御され、電動機６は速度値Ａで駆動される。このと
きには、電動機６は、第４図に示す回転トルクが最大で
ある状態で駆動される。したがって、電動１ａ６の回転
速度は急速に立ち一ヒがる。

ＣＰＵ２は続いて一定時間が経過する毎に速度値へから
順次に一定値だけ加算したデータを出力し、このデータ
がＤ−Ａ変換器４でアナログ電圧に変換され、インバー
タ５へ制御電圧として入力される。したがって、インバ
ータ５への制御電圧は順次に大きくなり、電動機６は加
速される。そして、ＣＰｊＪ２は速度値Ａから加算した
データが速度設定器１の設定値と等しくなると、出力デ
ータを一定として、電動機６の加速を停止する。

第２図は第２の実施例を示しており、第１図と同一部分
には同じ符号を付す。

カウンタ１１は、ＣＰＵ２からの回転スタート信号ａを
入力するとラッチ３のデータがプリセットされ、アンド
ゲート１２からのカウントクロック信号すを上記プリセ
ット値に加算していく。このカウンタ】１の出力データ
は、Ｄ　へ変換器４に入力されるともに、ＣＰＵ２に入
力される。

タイマ１３は、ＣＰＵ２の端子２ａに出力される回転ス
タート信号ａを入力すると、計時動作を開始し、一定時
間が経過すると、アンドゲート１２の第１の入力端子１
２ａを“旧ｇｈ”レベルにする。

アントゲ−）１２の第２の入力端子１２ｂはＣＰ　１．
Ｊ２の端子２ｂに加速を指令する加速ＯＮ信号Ｃが出力
されると“旧ｇｈ”レベルになる。アントゲート１２の
第３の入力端子１２ｃにはクロックパルス発生器１４か
らのクロックパルスが入力される。

この第２の実施例では、ＣＰＵ２は設定値と速度値Ａと
の大小判別、加速の開始、Ｄ−Ａ変換器４の入力監視を
行ない、加速制御をハードウェアで行なう。すなわち、
速度設定器１の設定値が速度値Ａより小さい場合には、
ＣＰＵ２は設定値をそのままラッチ３に出力し、端子２
ｂを“Ｌｏｗ　”レベルにして、端子２ａに回転スター
ト信号ａを出力する。このとき、ラッチ３のデータがカ
ウンタ１１にプリセットされ、さらにカウンタ１１がら
このプリセットされたデータがＤ−Ａ変換器４に入力さ
れる。そして、Ｄ−Ａ変換器４からこの設定値に応じた
アナログ電圧が出力され、このアナログ電圧がインバー
タ５に制御電圧として入力される。このとき、インバー
タ５は電動機６を設定速度で駆動するように電動機６へ
印加される交流電力の周波数を制御する。

一方、速度設定器１の設定値が速度値Ａより大である場
合には、ＣＰＵ２は、速度値Ａのデータをラッチ３に出
力する。そして、端子２ｂを“旧ｇｈ”レベルにして加
速ＯＮ信号Ｃを出力するとともに、ｍ子２ａを“旧ｇｈ
”レベルにして回転スタート信号ａを出力する。このと
き、カウンタ１１はラッチ３のデータがプリセントされ
、カウンタ１１にブリセントされた速度値へのデータが
Ｄ−Ａ変換器４でアナログ電圧に変換され、このアナロ
グ電圧がインバータ５に制御電圧として入力される。

そして、インバータ５は電動機６を速度値Ａで駆動する
ように電動機６へ印加される交流電力の周波数を制御す
る。このときには電動機６はトルクが最大である状態で
駆動され、電動機６の回転速度は急速に立ち上がる。

一方、ＣＰＵ２から加速ＯＮ信号Ｃが出力されると、ア
ンドゲート１２の端子１２ｂが“旧ｇｈ”レベルになり
、さらに、ＣＰＵ２から回転スタート信号ａが出力され
ると、タイマ１３が計時動作を開始し、一定時間が経過
するとアンドゲート１２の端子１２ａ；１ｃ“旧ｇｈ”
し・＼ルにする。アンドゲート１２の端子１２ａ、１２
ｂが”ｌｌｉｇｈ”レベルになると、クロックパルス発
化器１４がらのクロックパルスがアンドゲート１２を介
してカウンタ１１に入力され、カウンタ１１はプリセン
ト値へにこのクロックパルスを加算していく。したがっ
て、Ｄ−Ａ変換器４に入力されるデータが順次増加し、
インバータ５に入力される制御電圧が順次上昇していく
。そして、電動ｉｉ６へ印加される交流電力の周波数が
順次上昇して電動機６は加速される。このカウンタ１１
の出力データはＣＰＵ２にフィードバックされ、ＣＰＵ
２ではカウンタ１】の出力データが設定器１の設定値と
比較する。

そして、カウンタ１１の出力データが設定器ｌの設定値
と等しくなると、すなわち、電動機６の速度が設定値に
なると、ＣＰＵ２は端子２ｂを　。

”Ｌｏｗ”レベルにして加速ＯＮ信号Ｃをオフにする。

したがって、アンドゲート１２においてクロックパルス
発生器１４からのクロックパルスは阻止され、カウンタ
１１の加算が停止し、Ｄ−Ａ変換器４からのアナログ電
圧が一定になって、インバータ５は電動機６に印加する
交流電力の周波数を設定速度に応じた値に保持する。そ
して電動機６は設定速度で定速駆動される。

第３図は第３の実施例を示しており、第１図及び第２図
と同一部分には同じ符号を付す。

コンパレータ２１は、ラッチ３の出力データとデータ出
力部２２かもの速度値Ａのデータとを比較し、この比較
の結果に応じた信号をデータセレクタ２３に出力する。

データセレクタ２３は、コンパレータ２１からの信号に
応じて、ラッチ３の出力データまたはデータ出力部２２
からのデータを選択して出力する。コンパレータ２４は
、ラッチ３の出力データとカウンタ１１の出力データと
を比較し、この比較に応じた信号をアントゲ−１・１２
の端子１２ｂに入力する。

この第３の実施例では、ＣＰＵ２は回転速度の設定と回
転スタートのみを制御し、設定値と速度値Ａとの大小比
較及び加速制御はハードウェアで行なう。すなわち、速
度設定器１の設定値はＣＰＵ２からそのままランチ３へ
出力され、コンパレータ１は、このラッチ３からの設定
値がデータ出力部２２からの速度値へのデータより小で
あるると、データセレクタ２３に対してラッチ３の出力
データを選択するための信号を出力する。そして、ＣＰ
　Ｕ２から回転スタート信号ａが出力されると、ラッチ
３の出力データはデータセレクタ２３を介してカウンタ
１１にブリセントされ、このカウンタ１１のプリセット
データは、Ｄ−Ａ変換器４に入力され、アナログ電圧に
変換されてインバータ５に人力される。そして、電動機
６は設定速度になるように駆動される。

一方、コンパレータ２１は、ラッチ３からの設定値がデ
ータ出力部２２からの速度値Ａより大であると、データ
セレクタ２３に対してデータ出力部２２からの速度値Ａ
を選択するための信号を出力する。そして、ＣＰＵ２か
ら回転スタート信号ａが出力されると、データ出力部２
２からの速度値へのデータは、データセレクタ２３を介
してカウンタ１１にプリセットされ、さらに、Ｄ−Ａ変
換器４に入力され、アナログ電圧に変換されてインバー
タ５に入力される。そして、電動機６は回転トルクが最
大となる状態で駆動され、回転速度が急速に立ち上がる
。

コンパレータ２４はラッチ３からの設定値とカウンタ１
１の出力データとを比較し、ラッチ３の出力データがカ
ウンタ１１の出力データより大であると、アンドゲート
１２の端子１２ｂを“ｌｌｉｇｈ”レベルにする信号を
出力する。また、ＣＰＵ２から回転スタート信号ａが出
力されると、カウンタ１１にデータ出力部２２からのデ
ータがプリセットされるとともに、タイマ１３が計時を
開始し、一定時間が経過すると、アンドゲート１２の端
子１２ａが“ｌｌｉｇｈ”レベルになり、クロックパル
ス発生器１４からのクロックパルスがアントゲ−１１２
を介してカウンタ１１に入力される。そして、カウンタ
１１はクロックパルスを速度値へに加算していく。そし
て、前述の方法により、電動機６は加速される。カウン
タ１１の出力データがラッチ３の出力データと等しくな
ると、コンパレーク２４はアンドゲート１２の端子１２
ｂを“Ｌｏ−”レベルにする信号を出力し、クロックパ
ルス発生器１４からのクロックパルスを阻止し、カウン
タ１１の加算を停止させる。そして、前述の方法により
電動機６は定速駆動される。

（ハ）発明の詳細

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌインバータにより電動機の速度を制御する電動機
   の制御装置において、 電動機の速度を設定する速度設定手段と、上記速度設定
   手段の設定値と電動機の速度の所定値とを比較して、こ
   の比較の結果に応した信号を発生ずる比較手段と、 この比較手段からの信号に応じて、上記速度設定手段の
   設定値が上記所定値より小であると上記設定値に応じた
   信号を上記インバータに与え、上記設定値が上記所定値
   より大であると、上記所定値に応じた信号を所定期間だ
   け上記インノ＼−夕に与えるとともに、上記所定期間が
   経過すると上記所定値から上記設定値に至るまで順次増
   加する信号を上記インバータに与える信号出力手段と、
   を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。