JP2560963Y2 - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

交流電動機の制御装置

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JP2560963Y2
JP2560963Y2 JP1991041723U JP4172391U JP2560963Y2 JP 2560963 Y2 JP2560963 Y2 JP 2560963Y2 JP 1991041723 U JP1991041723 U JP 1991041723U JP 4172391 U JP4172391 U JP 4172391U JP 2560963 Y2 JP2560963 Y2 JP 2560963Y2
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良介 上月
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西芝電機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】[考案の目的]
【0002】
【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。
【0003】従来の交流電動機の制御装置、例えば交流
電動機の速度制御を図2の回路図を参照して説明する。
同図において、1は交流電源、2は整流回路、3はPW
M(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(ACR)、9は三角波発振器、10は
コンパレータ、30は加減算する制御アンプである。
【0004】次に、上記制御装置の動作について説明す
る。本制御装置においては、速度指令ωr * 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4の速度制御を行うものである。ここで、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、出力として交流電動機4の一次電流指令I1 *(交
流信号)が出力される。この交流の一次電流指令
1 * 、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検出信号を加減算する制
御アンプ30で反転させて電流制御アンプ8にて比較増
幅され、その偏差信号は三角波発振器9より出力される
搬送波とコンパレータ10で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。なお、速度制御部7
の具体的な構成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。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上述したような電流制
御系を構成した場合、電流検出器としてはホール素子を
用いたホール電流検出器が広く使用される。このホール
電流検出器の特徴は絶縁状態にて電流検出が可能である
こと、直流,交流あるいは直流+交流の電流検出が可能
であること、電圧信号として検出可能であること、安価
であること等があげられる。
【0006】ところで、ホール素子の素材はゲルマニウ
ム、ガリウム砒素といった半導体材料であるため、温度
によりホール電流検出器の出力電圧は変化し易いという
問題がある。当然、交流電動機に流れる交流電流が零に
相当する時に発生するホール電流検出器の直流オフセッ
ト電圧も温度により変化する。従って、交流電動機の制
御を、正弦波の一次電流指令I1 * に対し、ホール電流
検出器を使用して電流フィードバック制御を行う場合、
温度によりホール電流検出器の直流オフセット電圧が生
じると交流電動機に流れる電流は交流電流ではなく、交
流電流に直流電流が重畳された電流が流れる。
【0007】この点について更に図3および図4に基づ
いて詳細に説明する。まず、図3はホール電流検出器の
電流オフセット電圧が零であり、交流電動機には直流成
分を含まない交流の電流が流れている状態の電流制御ア
ンプ8の入出力波形を示す。前述したように電流制御ア
ンプ8は正弦波の一次電流指令I1 *とホール電流検出
器の出力電圧とを比較増幅するためホール電流検出器か
らの電流制御アンプ8への入力波形I1 は、正弦波の一
次電流指令I1 * に対し 180゜反転し、PWM変調され
た正弦波となっている。また、ホール電流検出器の信号
を反転アンプ30にて反転し検出しているので実際の交
流電動機に流れている電流位相は、一次電流指令I1 *
と同一である。また、電流制御アンプ8の出力波形E1
* は、交流電動機に与える電圧指令であり、交流電動機
はリアクタンス負荷なので交流電動機に流れる電流より
位相が進んだ正弦波となる。
【0008】次に、図4にホール電流検出器の直流オフ
セット電圧がプラス側に生じた場合の電流制御アンプ8
の入出力波形を示す。前述したように電流制御アンプ8
は、正弦波の一次電流指令I1 * に対しホール電流検出
器の出力電圧を 180反転した波形I1 との偏差を常に
零となるように制御する。従って、ホール電流検出器が
プラス側にオフセット電圧が生じると、電流制御アンプ
の偏差信号はマイナス側に直流分が重畳された正弦波波
形E1 * となり、その結果、交流電動機に流れる電流
は、マイナス側に直流分が重畳された交流電流I2 が流
れる。このように交流電動機に直流電流が重畳された交
流電流が流れると、安定な電流制御ができなくなり交流
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。
【0009】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、ホール素子を用いたホール電流
検出器を用いて電流制御系を構成した場合、ホール電流
検出器の直流オフセット値を検出し、直流オフセットの
変化に対して自動的に補正を行い、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。 [考案の構成]
【0010】
【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、前記電流検出器で検出された電流検出信号
と交流電動機の電流指令信号と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である変調波信号と搬
送波信号とを比較しPWM制御を行うコンパレータとに
より構成し、交流電動機に流れる交流電流を制御する制
御装置において、前記電流制御アンプの出力信号に含ま
れる交流信号の内、基本波電流成分と搬送波電流成分と
を遮断し直流成分だけを検出するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力信号である直流成分を積分
する積分回路と、前記積分回路の出力信号と前記電流検
出器の出力信号とを加減算する制御アンプと、前記制御
アンプの出力信号を前記電流制御アンプに入力し、前記
電流制御器の直流オフセットを自動的に補正するように
構成したことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本考案においては、ホール電流検出器が直流オ
フセットを生じると、電流制御アンプの偏差信号にも直
流成分が重畳されることに着目し、電流制御アンプの出
力より直流成分だけを検出し、電流制御アンプは速い応
答が必要であるのに対し温度はゆっくりと変化するため
に遅い応答の積分回路にて前記直流成分を積分し積分回
路の出力信号を電流アンプに補正信号として入力するこ
とにより、ホール電流検出器に直流オフセットが生じて
も自動的に補正を行い、その結果交流電動機に流れる交
流電流に重畳された直流電流を自動的に零にすることが
できる。
【0012】
【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回路図であり、既に説明
した図2の回路図と同一構成部分には同一符号を付して
説明する。
【0013】図1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、7は速度制御部、9は三角
波発振器、10はコンパレータであり、従来の交流電動
機の制御回路と同様である。6A,6BはU相、V相に
取り付けられたホール電流検出器であり、このホール電
流検出器で検出された検出信号(インバータ3より交流
電動機4に流れる電流に対し 180゜反転した波形)はゲ
イン1倍の加減算する制御アンプ30A(U相)、30
B(V相)にて反転させて、電流検出信号IUFB 、I
VFB として電流制御アンプ8A(U相),8B(V相)
に入力する。電流制御アンプ8A(U相),8B(V
相)はそれぞれの一次電流指令I1U * 、I1V * と電流検
出信号IUFB、IVFB 信号を入力し比較増幅する。8C
は、U相電流制御アンプ8Aの偏差信号とV相電流制御
アンプ8Bの偏差信号を加算し反転出力するW相電流制
御アンプである。そして、それぞれの偏差信号はコンパ
レータ回路10にてPWM変調される。
【0014】また、20AはU相電流制御アンプ8Aの
偏差信号より直流成分を検出するU相ローパスフィルタ
であり、20BはV相電流制御アンプ8Bの偏差信号よ
り直流成分を検出するV相ローパスフィルタである。2
1AはU相ローパスフィルタ20Aの出力の直流成分を
積分するU相積分回路であり、21BはV相ローパスフ
ィルタ20Bの出力の直流成分を積分するV相積分回路
である。U相積分回路21Aの出力信号はU相の加減算
する制御アンプ30Aに入力され、V相積分回路21B
の出力信号はV相の加減算する制御アンプ30Bに入力
される。
【0015】次に、上記のような構成された制御回路に
おいて、例としてU相の電流制御について説明する。ま
ず、U相ホール電流検出器6Aの直流オフセット電圧が
零の場合、前述したようにU相電流制御アンプ8Aの出
力は、直流分が重畳されない正弦波であるためU相ロー
パスフィルタ20Aの出力は零であり、U相積分回路2
1Aの出力も零である。U相電流制御アンプ8Aの入出
力波形は、図3に示した関係になる。したがって、交流
電動機4に流れるU相電流は通常のPWM変調された正
弦波電流が流れる。
【0016】次に、温度変化によりU相ホール電流検出
器6Aの出力電圧がプラス側にオフセットを生じた場
合、前述したようにU相電流制御アンプ8Aは正弦波の
一次電流指令I1U * に対し、加減算する制御アンプ30
Aの出力信号IUFB との偏差を常に零となるように制御
する。従ってU相電流制御アンプ8Aの出力信号はマイ
ナス側に直流分が重畳された正弦波が出力される。U相
電流制御アンプ8Aの出力信号に直流分が出力される
と、U相ローパスフィルタ20Aにて直流成分だけが検
出される。直流成分はU相積分回路21Aにてゆっくり
と積分され、U相積分回路21Aの出力信号はU相の加
減算する制御アンプ30Aに入力される。ここで、U相
積分回路21Aの出力信号をマイナス方向に出力するよ
うに構成すると、U相電流制御アンプ8Aの出力の直流
成分は徐々に減少し、正弦波が出力される。従って、交
流電動機4に流れるU相電流は通常のPWM変調波され
た正弦波電流が流れる。
【0017】このように、電流制御アンプの制御は高速
応答が必要であるのに対し、温度はゆっくりと変化する
ので応答の遅い積分回路の出力信号にて電流制御アンプ
を補正するので、電流制御アンプの制御は安定に動作す
る。
【0018】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によると、
電流検出器が温度変化により直流オフセットが変化して
も自動的に補正を行うことができるので安定な電流制御
が可能となる。その結果、交流電動機にはPWM変調さ
れた直流分を含まない正弦波の電流が流れるので、交流
電動機の出力負荷に安定なトルクを供給できるという優
れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例の回路図。
【図2】従来の交流電動機の制御装置の回路図。
【図3】ホール電流検出器のオフセット電圧が零の場合
の電流制御アンプの入出力波形図。
【図4】ホール電流検出器のオフセット電圧がプラス側
に生じた場合の電流制御アンプの入出力波形図。
【符号の説明】
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、6A,6B…電流
検出器、7…速度制御部、8A,8B,8C…電流制御
アンプ、9…三角波発振器、10…コンパレータ、20
A,20B…ローパスフィルタ、21A,21B…積分
回路、30A,30B…加減算する制御アンプ

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  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、前記電流検出器で検出された電流検出信
    号と交流電動機の電流指令信号と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である変調波信号と
    搬送波信号とを比較しPWM制御を行うコンパレータと
    により構成し、交流電動機に流れる交流電流を制御する
    制御装置において、前記電流制御アンプの出力信号に含
    まれる交流信号の内、基本波電流成分と搬送波電流成分
    を遮断し直流成分だけを検出するローパスフィルタ
    と、前記ローパスフィルタの出力信号である直流成分を
    積分する積分回路と、前記積分回路の出力信号と前記電
    流検出器の出力信号とを加減算する制御アンプと、前記
    制御アンプの出力信号を前記電流制御アンプに入力し、
    前記電流制御器の直流オフセットを自動的に補正するよ
    うに構成したことを特徴とする交流電動機の制御装置。
JP1991041723U 1991-06-04 1991-06-04 交流電動機の制御装置 Expired - Lifetime JP2560963Y2 (ja)

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