JP2537452Y2 - 交流電動機の制御装置 - Google Patents
交流電動機の制御装置Info
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- JP2537452Y2 JP2537452Y2 JP8648591U JP8648591U JP2537452Y2 JP 2537452 Y2 JP2537452 Y2 JP 2537452Y2 JP 8648591 U JP8648591 U JP 8648591U JP 8648591 U JP8648591 U JP 8648591U JP 2537452 Y2 JP2537452 Y2 JP 2537452Y2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、交流電動機の制御装置
に関する。
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の交流電動機の速度制御を行う制御
装置の回路図を図3に示す。同図において、1は交流電
源、2は整流回路、3はPWM(パルス幅変調)インバ
ータ、4は交流電動機、5は速度センサー、6は電流検
出器、7は速度制御部、8は電流制御アンプ、9は三角
波発振器、10はPWM回路である。
装置の回路図を図3に示す。同図において、1は交流電
源、2は整流回路、3はPWM(パルス幅変調)インバ
ータ、4は交流電動機、5は速度センサー、6は電流検
出器、7は速度制御部、8は電流制御アンプ、9は三角
波発振器、10はPWM回路である。
【0003】上記制御装置においては、速度指令ωr*
に対し速度センサー5よりの速度信号ωrを速度制御部
7に入力し、交流電動機(IM)4の速度制御を行うも
のである。速度制御部7では速度要素、電流要素が演算
され、その結果、交流電動機4の一次電流指令I1 *
(交流信号)が出力される。ここでは、速度制御部7は
本考案と直接関係ないので、その詳細な説明は省略す
る。
に対し速度センサー5よりの速度信号ωrを速度制御部
7に入力し、交流電動機(IM)4の速度制御を行うも
のである。速度制御部7では速度要素、電流要素が演算
され、その結果、交流電動機4の一次電流指令I1 *
(交流信号)が出力される。ここでは、速度制御部7は
本考案と直接関係ないので、その詳細な説明は省略す
る。
【0004】前述した交流電動機4の一次電流指令I1
* は、インバータ3と交流電動機4との間に設けた電流
検出器6で検出される交流の電流検出信号I1 との偏差
信号が電流制御アンプ(ACR)8に入力され、この偏
差信号が電流制御アンプ8にて比例積分される。電流制
御アンプ8の出力信号E1 * は三角波発振器(OSC)
9より出力される三角波搬送波によりPWM回路10に
てPWM変調(パルス幅変調)され、インバータ3にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
* は、インバータ3と交流電動機4との間に設けた電流
検出器6で検出される交流の電流検出信号I1 との偏差
信号が電流制御アンプ(ACR)8に入力され、この偏
差信号が電流制御アンプ8にて比例積分される。電流制
御アンプ8の出力信号E1 * は三角波発振器(OSC)
9より出力される三角波搬送波によりPWM回路10に
てPWM変調(パルス幅変調)され、インバータ3にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】このような電流制御系
を構成した場合の電流制御アンプ8の回路構成を図4に
示す。同図において、電流制御アンプ8は、演算増幅器
Ampと、その入力抵抗Riと、コンデンサCfと抵抗
Rfとの直列接続からなる帰還回路による比例積分回路
と、演算増幅器Ampの出力に接続し帰還回路のゲイン
を可変する可変抵抗器VRとから構成される。前述した
ように、電流制御アンプ8には交流の電流指令I1 * と
電流検出器6で検出される交流の電流検出信号I1 との
偏差信号が入力され、この偏差信号が比例積分される。
を構成した場合の電流制御アンプ8の回路構成を図4に
示す。同図において、電流制御アンプ8は、演算増幅器
Ampと、その入力抵抗Riと、コンデンサCfと抵抗
Rfとの直列接続からなる帰還回路による比例積分回路
と、演算増幅器Ampの出力に接続し帰還回路のゲイン
を可変する可変抵抗器VRとから構成される。前述した
ように、電流制御アンプ8には交流の電流指令I1 * と
電流検出器6で検出される交流の電流検出信号I1 との
偏差信号が入力され、この偏差信号が比例積分される。
【0006】ところで、電流制御アンプ8にて交流電動
機に流れる電流を制御し、速度制御を行った場合、可変
抵抗器VRにて前記帰還回路のゲインを1ポイントに設
定するため、前述した速度制御部7より出力される周波
数が可変する交流の一次電流指令I1 * に対し電流制御
アンプ8は一定のゲインでしか動作しない。この結果、
電流制御アンプ8のゲインを可変抵抗器VRにて低周波
数にて安定な電流制御ゲインに設定すると、高周波数に
おいては電流制御アンプ8のゲイン低下により一次電流
指令I1 * 通りの電流が流れなくなり安定な電流制御が
できず、交流電動機の出力負荷にトルクリップルによる
振動が生じたり、交流電動機が異常発熱したりする等の
問題が生じる。また、電流制御アンプ8のゲインを可変
抵抗器VRにて高周波数にて安定な電流制御ゲインに設
定すると、低周波数においては電流制御アンプ8のゲイ
ン高により不安定な電流制御系となり、その結果速度制
御が安定に動作しない等の問題が生じる。このような問
題は、交流電動機を商用周波数以上の高周数まで広範囲
に制御した場合に顕著に現れる。
機に流れる電流を制御し、速度制御を行った場合、可変
抵抗器VRにて前記帰還回路のゲインを1ポイントに設
定するため、前述した速度制御部7より出力される周波
数が可変する交流の一次電流指令I1 * に対し電流制御
アンプ8は一定のゲインでしか動作しない。この結果、
電流制御アンプ8のゲインを可変抵抗器VRにて低周波
数にて安定な電流制御ゲインに設定すると、高周波数に
おいては電流制御アンプ8のゲイン低下により一次電流
指令I1 * 通りの電流が流れなくなり安定な電流制御が
できず、交流電動機の出力負荷にトルクリップルによる
振動が生じたり、交流電動機が異常発熱したりする等の
問題が生じる。また、電流制御アンプ8のゲインを可変
抵抗器VRにて高周波数にて安定な電流制御ゲインに設
定すると、低周波数においては電流制御アンプ8のゲイ
ン高により不安定な電流制御系となり、その結果速度制
御が安定に動作しない等の問題が生じる。このような問
題は、交流電動機を商用周波数以上の高周数まで広範囲
に制御した場合に顕著に現れる。
【0007】本考案は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、交流電動機の一次電流指令が広
範囲に周波数変化した場合でも、電流制御アンプのゲイ
ンをほぼ一定に保ち、適切でしかも安定な電流制御がで
きる交流電動機の制御装置を提供することにある。
たもので、その目的は、交流電動機の一次電流指令が広
範囲に周波数変化した場合でも、電流制御アンプのゲイ
ンをほぼ一定に保ち、適切でしかも安定な電流制御がで
きる交流電動機の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、交流電動機に流れる交流電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電動
機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号を
入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出力
信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御する
ように構成した交流電動機の制御装置において、前記電
流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗と
コンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例積
分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続した
高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特徴
とするものである。
するために、交流電動機に流れる交流電流を検出する電
流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電動
機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号を
入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出力
信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御する
ように構成した交流電動機の制御装置において、前記電
流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗と
コンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例積
分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続した
高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特徴
とするものである。
【0009】
【作用】本考案においては、一次電流指令が周波数変化
した場合、交流電動機の一次周波数要素を比例積分回路
内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子に与
え、一次周波数に応じて高速スイッチ素子にてコンデン
サ容量を可変とするので、電流制御アンプのゲインをほ
ぼ一定に保つことができる。
した場合、交流電動機の一次周波数要素を比例積分回路
内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子に与
え、一次周波数に応じて高速スイッチ素子にてコンデン
サ容量を可変とするので、電流制御アンプのゲインをほ
ぼ一定に保つことができる。
【0010】
【実施例】以下、本考案の実施例を図を参照して説明す
る。図1は、本考案の一実施例の電流制御アンプの回路
図であり、既に説明した図4の構成と同等の機能を有す
る要素については同一符号を付して説明する。
る。図1は、本考案の一実施例の電流制御アンプの回路
図であり、既に説明した図4の構成と同等の機能を有す
る要素については同一符号を付して説明する。
【0011】図1において、電流制御アンプ8Aの構成
のうち、演算増幅器Amp、入力抵抗Ri、コンデンサ
Cf1 とコンデンサCf2 と抵抗Rfとの直列接続より
なる帰還回路、演算増幅器Ampの出力に接続した可変
抵抗器VRは従来の電流制御アンプと同様である。SW
は抵抗R1 と直列に接続した高速スイッチ素子であり、
コンデンサCf1 に並列に接続されている。高速スイッ
チ素子SWのゲート信号は、交流電動機の一次周波数要
素である回転数ωrを入力し高速スイッチ素子SWを全
オン、全オフ、オンデューティ制御するかの制御を行う
ゲート制御回路20より供給される。また、電流制御ア
ンプ8Aには交流の電流指令I1 * と電流検出器6で検
出される交流の電流検出信号I1 との偏差信号が入力さ
れ、この偏差信号が比例積分される。そして、電流制御
アンプ8Aの出力信号E1 * は三角波発振器(OSC)
9より出力される三角波搬送波によりPWM回路10に
てPWM変調(パルス幅変調)され、インバータ3にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
のうち、演算増幅器Amp、入力抵抗Ri、コンデンサ
Cf1 とコンデンサCf2 と抵抗Rfとの直列接続より
なる帰還回路、演算増幅器Ampの出力に接続した可変
抵抗器VRは従来の電流制御アンプと同様である。SW
は抵抗R1 と直列に接続した高速スイッチ素子であり、
コンデンサCf1 に並列に接続されている。高速スイッ
チ素子SWのゲート信号は、交流電動機の一次周波数要
素である回転数ωrを入力し高速スイッチ素子SWを全
オン、全オフ、オンデューティ制御するかの制御を行う
ゲート制御回路20より供給される。また、電流制御ア
ンプ8Aには交流の電流指令I1 * と電流検出器6で検
出される交流の電流検出信号I1 との偏差信号が入力さ
れ、この偏差信号が比例積分される。そして、電流制御
アンプ8Aの出力信号E1 * は三角波発振器(OSC)
9より出力される三角波搬送波によりPWM回路10に
てPWM変調(パルス幅変調)され、インバータ3にベ
ース信号として与えることにより電流制御系を構成して
いる。
【0012】以下、本実施例を一相当たりの電流制御に
ついて説明する。まず、コンデンサの容量を従来のCf
=Cf1 =Cf2 とし、電流制御アンプ8Aのゲインを
可変抵抗器VRにて低周波数にて安定な位置に設定す
る。この時ゲート制御回路20は高速スイッチ素子SW
を全オンする信号を出力するように構成する。従って、
電流制御アンプ8Aの帰還回路は、高速スイッチ素子S
Wが全オンとなり、コンデンサCf1 には並列に抵抗R
1 が接続されるが、抵抗R1の抵抗値を小さくしておく
とほぼ従来と同等となる。この場合の電流制御アンプ8
Aの伝達関数G(s)を求めると次の(1)式となる。 なお、可変抵抗器の抵抗値は帰還回路のインピーダンス
より十分小さいので無視する。
ついて説明する。まず、コンデンサの容量を従来のCf
=Cf1 =Cf2 とし、電流制御アンプ8Aのゲインを
可変抵抗器VRにて低周波数にて安定な位置に設定す
る。この時ゲート制御回路20は高速スイッチ素子SW
を全オンする信号を出力するように構成する。従って、
電流制御アンプ8Aの帰還回路は、高速スイッチ素子S
Wが全オンとなり、コンデンサCf1 には並列に抵抗R
1 が接続されるが、抵抗R1の抵抗値を小さくしておく
とほぼ従来と同等となる。この場合の電流制御アンプ8
Aの伝達関数G(s)を求めると次の(1)式となる。 なお、可変抵抗器の抵抗値は帰還回路のインピーダンス
より十分小さいので無視する。
【0013】次に、交流電動機の一次周波数が高周波数
になると、ゲート制御回路20は高速スイッチ素子SW
を全オフするように制御する。従って、電流制御アンプ
8Aの帰還回路は、コンデンサCf1 、Cf2 と抵抗R
fが直列に接続される。この場合の電流制御アンプ8A
の伝達関数を求めると次の(2)式となる。 なお、コンデンサ容量はCf1 =Cf2 であり、直列接
続なので(2)式では1/2・Cf2 とした。
になると、ゲート制御回路20は高速スイッチ素子SW
を全オフするように制御する。従って、電流制御アンプ
8Aの帰還回路は、コンデンサCf1 、Cf2 と抵抗R
fが直列に接続される。この場合の電流制御アンプ8A
の伝達関数を求めると次の(2)式となる。 なお、コンデンサ容量はCf1 =Cf2 であり、直列接
続なので(2)式では1/2・Cf2 とした。
【0014】そこで、(2)式と(1)式を比較する
と、(2)式の方が一次進み要素の時定数が1/2にな
り、ゲインが2倍になっていることが分る。従って、ゲ
ート制御回路20の出力信号により高速スイッチ素子S
Wをオン、オフすることにより電流制御アンプ8Aのゲ
インを可変することは可能である。上記制御の場合のゲ
ート制御回路20の出力特性を図2(a)に示す。図
中、一次周波数f1 の変化に対し、高速スイッチ素子S
Wの切り替えにはヒステリシス幅を持たせている。
と、(2)式の方が一次進み要素の時定数が1/2にな
り、ゲインが2倍になっていることが分る。従って、ゲ
ート制御回路20の出力信号により高速スイッチ素子S
Wをオン、オフすることにより電流制御アンプ8Aのゲ
インを可変することは可能である。上記制御の場合のゲ
ート制御回路20の出力特性を図2(a)に示す。図
中、一次周波数f1 の変化に対し、高速スイッチ素子S
Wの切り替えにはヒステリシス幅を持たせている。
【0015】次に、本考案を上記した制御の場合よりも
電流制御精度が要求される場合や高速スイッチ素子SW
が切り替わる瞬間のショックによる交流電動機の出力負
荷のトルク変動が問題になる場合に対応する他の実施例
について説明する。
電流制御精度が要求される場合や高速スイッチ素子SW
が切り替わる瞬間のショックによる交流電動機の出力負
荷のトルク変動が問題になる場合に対応する他の実施例
について説明する。
【0016】電流制御アンプ8Aの構成は図1と同様と
し、異なる点はゲート制御回路20の出力信号を高速ス
イッチ素子SWの全オン、全オフの他に全オンから全オ
フに移行する時にオンデューティ制御を行うように構成
したことである。この場合のゲート制御回路20の出力
特性を図2(b)に示す。オンデューティ制御を行う一
例としては、搬送波である三角波の周波数を数十KHz
と高くし、速度要素と三角波を比較する方法にて行う。
ここで、単に高速スイッチ素子SWをコンデンサCf1
に並列接続しただけでは、コンデンサCf1 の両端電圧
波形は高速スイッチ素子SWのオン抵抗とコンデンサC
f1 との時定数による微分パルスしか出力されず、オン
デューティ制御は連続的な制御ができない。従って、高
速スイッチ素子SWと直列に抵抗R1 を接続してコンデ
ンサCf1 との時定数を長くし、連続的な制御を行うよ
うに構成する。三角波の周波数を高くすれば、抵抗R1
の値は小さく出来ることは可能である。このように、高
速スイッチ素子SWにてオンデューティ制御を行うこと
により、コンデンサCf1 の容量可変が連続的に行わ
れ、電流制御アンプのゲインも(1)式から(2)式に
瞬間的に変化するのではなく、(1)式から(2)式に
連続的に変化する。従って、ゲート制御回路20にて高
速スイッチ素子SWが全オン、オンデューティ制御、全
オフする一次周波数を決めると、前述した問題点は解決
する。
し、異なる点はゲート制御回路20の出力信号を高速ス
イッチ素子SWの全オン、全オフの他に全オンから全オ
フに移行する時にオンデューティ制御を行うように構成
したことである。この場合のゲート制御回路20の出力
特性を図2(b)に示す。オンデューティ制御を行う一
例としては、搬送波である三角波の周波数を数十KHz
と高くし、速度要素と三角波を比較する方法にて行う。
ここで、単に高速スイッチ素子SWをコンデンサCf1
に並列接続しただけでは、コンデンサCf1 の両端電圧
波形は高速スイッチ素子SWのオン抵抗とコンデンサC
f1 との時定数による微分パルスしか出力されず、オン
デューティ制御は連続的な制御ができない。従って、高
速スイッチ素子SWと直列に抵抗R1 を接続してコンデ
ンサCf1 との時定数を長くし、連続的な制御を行うよ
うに構成する。三角波の周波数を高くすれば、抵抗R1
の値は小さく出来ることは可能である。このように、高
速スイッチ素子SWにてオンデューティ制御を行うこと
により、コンデンサCf1 の容量可変が連続的に行わ
れ、電流制御アンプのゲインも(1)式から(2)式に
瞬間的に変化するのではなく、(1)式から(2)式に
連続的に変化する。従って、ゲート制御回路20にて高
速スイッチ素子SWが全オン、オンデューティ制御、全
オフする一次周波数を決めると、前述した問題点は解決
する。
【0017】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
交流電動機の一次電流指令が広範囲に周波数変化した場
合においても、交流電動機の一次周波数要素を比例積分
回路内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子
に与えることにより高速スイッチ素子にてコンデンサの
容量可変が可能となり、電流制御アンプのゲインをほぼ
一定に保つことができるので、適切でしかも安定な電流
制御ができる、という優れた効果を奏する。
交流電動機の一次電流指令が広範囲に周波数変化した場
合においても、交流電動機の一次周波数要素を比例積分
回路内のコンデンサと並列に接続した高速スイッチ素子
に与えることにより高速スイッチ素子にてコンデンサの
容量可変が可能となり、電流制御アンプのゲインをほぼ
一定に保つことができるので、適切でしかも安定な電流
制御ができる、という優れた効果を奏する。
【図1】本考案の一実施例の電流制御アンプの回路図。
【図2】図2(a)は図1の電流制御アンプ内の高速ス
イッチ素子を制御する場合のゲート制御回路の出力特性
図、図2(b)は図1の電流制御アンプ内の高速スイッ
チ素子をオンデューティ制御する場合のゲート制御回路
の出力特性図。
イッチ素子を制御する場合のゲート制御回路の出力特性
図、図2(b)は図1の電流制御アンプ内の高速スイッ
チ素子をオンデューティ制御する場合のゲート制御回路
の出力特性図。
【図3】従来の交流電動機の制御装置の回路図。
【図4】図3の電流制御アンプの回路図。
1…交流電源、2…整流回路、3…PWMインバータ、
4…交流電動機、5…速度センサー、6…電流検出器、
7…速度制御部、8,8A…電流制御アンプ、9…三角
波発振器、10…PWM回路、20…ゲート制御回路、
SW…高速スイッチ素子。
4…交流電動機、5…速度センサー、6…電流検出器、
7…速度制御部、8,8A…電流制御アンプ、9…三角
波発振器、10…PWM回路、20…ゲート制御回路、
SW…高速スイッチ素子。
Claims (1)
- 【請求項1】 交流電動機に流れる交流電流を検出する
電流検出器と、前記電流検出器の出力信号と前記交流電
動機に流れる電流を指令する電流指令信号との偏差信号
を入力する電流制御アンプと、前記電流制御アンプの出
力信号により前記交流電動機に流れる交流電流を制御す
るように構成した交流電動機の制御装置において、前記
電流制御アンプは演算増幅器と、その入力抵抗と、抵抗
とコンデンサとの直列接続からなる帰還回路による比例
積分回路をもつとともに前記コンデンサには直列接続し
た高速スイッチ素子と抵抗とを並列に接続したことを特
徴とする交流電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8648591U JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8648591U JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0539197U JPH0539197U (ja) | 1993-05-25 |
JP2537452Y2 true JP2537452Y2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=13888284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8648591U Expired - Fee Related JP2537452Y2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 交流電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2537452Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015160280A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 日立工機株式会社 | 電動工具 |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP8648591U patent/JP2537452Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0539197U (ja) | 1993-05-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |