JP2873689B2 - 速度制御装置 - Google Patents

速度制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インバータのPWM（パルス幅変調）制御に
よりサーボモータの速度制御を行う速度制御装置に関す
る。
（従来の技術） 近年、電動機の駆動を制御する速度制御装置にマイク
ロプロセッサが広く利用されている。マイクロプロセッ
サを用いてデジタル回路構成されたモータ駆動回路で
は、モータの特性に応じて決定される振幅特性等のテー
ブル情報を作成し、設定された速度信号に基づいてイン
バータのPWM制御によりサーボモータの速度制御が行わ
れている。
（発明が解決しようとする課題） このような従来の速度制御装置は、電源電圧の変動に
対して、過電流の保護や、低電圧時に自動的にシステム
ダウンさせる保護機能等は設けられていたが、設定範囲
内での変動に対しては特に考慮がされていなかった。
つまり、電流ループゲインＫが固定して設定されてい
たため、電源電圧Vdcが高くなると、その電圧値に比例
して電流ループゲインＫ′（＝Ｋ・Vdc/Pa、Paは搬送波
の振幅）が大きくなって、モータ電流が発振するおそれ
があった。また、反対に電源電圧が低くなると、電流ル
ープゲインが小さくなって、指令された速度信号に対す
る速度ループの応答が遅くなり、制御系の速応生が悪化
するという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、電源電圧変動を補償して電流ループゲインを一定に
し、安定した速度制御を可能にした速度制御装置を提供
することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、インバータの電源電圧Vdcを検出す
る電圧検出手段と、モータの実電流を検出する電流検出
手段と、電流ループ定数ｋの設定手段と、該設定手段に
より設定された電流ループ定数ｋと前記インバータの電
源電圧Vdcから電流制御計算のための電流ループゲイン
Ｋを前記インバータの電源電圧電流Vdcに逆比例するよ
うに演算する電流ループゲインＫの演算手段と、前記演
算手段により演算たれた電流ループゲインＫと指令電流
Icとモータ電流IfからPWM制御信号を形成する信号発生
手段と、を具備することを特徴とするサーボモータの速
度制御装置が提供される。
（作用） 本発明の速度制御装置では、モータをPWM制御すると
き、電源電圧を常時検出して、電流ループゲインを一定
に保持し、制御系の安定性を高めることができる、ま
た、本発明は、電源電圧の変動に対して安定した制御系
を構成することが出来る。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
第２図は、PWM制御されるモータ制御システムの構成
の一例を示す図である。コンバータ部１には、商用交流
電圧が供給され、所定の電圧値の直流電源としてインバ
ータ部２に接続されている。インバータ部２は、複数の
スイッチングトランジスタからなるトランジスタインバ
ータであり、３相ACモータ３を駆動する。このインバー
タ部２は、PWM制御回路４に接続され、このPWM制御回路
４から各トランジスタのベースに印加されるPWM制御信
号によりモータ３の一次側に供給される電流を制御し
て、このモータを可変速制御することができる。
第３図は、上記PWM制御回路４によるインバータ部２
のトランジスタに対するPWM制御を説明するタイムチャ
ートである。周期Ｔの三角波が搬送波として供給され、
PWM指令電圧Ｅのレベルとの比較によりインバータ部２
のトランジスタのオン時間Tonが決定されている。
ここで指令電圧Ｅは、電流ループゲインＫ′に対し
Ｋ′（Ic−If）として入力されており、この指令電圧Ｅ
の大小に応じてトランジスタのオン時間、つまりモータ
３への駆動電流値が決定されている。上記Icは、トルク
指令値により決定される指令電流値であり、Ifは、モー
タからの電流フィードバック信号である。
第１図は、上記指令電流値Icにより制御されるモータ
電流の電流ループを示すブロック線図である。
上記指令電流値Icは、電流偏差を演算する加算器10
で、モータ３からの電流フィードバック信号Ifと比較さ
れる。偏差電流値は、電流制御計算のための電流ループ
ゲインＫを可変設定できる実質の電流ループゲインＫ′
を有する増幅部11,および電気定数Ｋ″を有するモータ
部12を含む電流帰還ループから出力されており、この実
質の電流ループゲインＫ′が電源電圧の変動にかかわら
ず一定となるように、電流制御計算のための電流ループ
ゲインＫを決定している。
以下、第４図を参照して、第１図の電流ループにおけ
る実質の電流ループゲインＫ′について説明する。
第４図において２つの三角形Δoa1b1、Δoa2b2は、と
もに対応する３つの角度が等しいから、相似形であり、
次式が成立する。
a1b1/a2b2＝oa1/oa2 第４図より、 a1b1＝（Ｔ−Ton）/2 a2b2＝T/4 oa1＝Pa−Ｋ′（Ic−If） oa2＝Pa を代入して整理すると、 Ton/T ＝１−｛Pa−Ｋ′（Ic−If）｝/2Pa ……（１） 一方、モータの印加電圧は、 ｛Ton・Vdc＋Toff（−Vdc）｝/T ＝〔（2Ton/T）−１〕Vdc ……（２） 式（２）に式（１）の右辺を代入して整理すると、モ
ータの印加電圧は、KVdc（Ic−If）/Paとなる。従っ
て、実質の電流ループゲインＫ′は、 Ｋ′＝KVdc/Pa ……（３） ここで、電流ループ定数を用いて、電流ループゲイン
Ｋを Ｋ＝k/Vdc にて求めるようにすると 上式（３）に（４）を代入すると、実質の電流ループ
ゲインＫ′は Ｋ′＝（k/Vdc）・Vdc/Pa＝k/Pa＝CONST. となり 電源電圧Vdcが変化してもVdcの変動に関係なく、実質
の電流ループゲインＫ′は一定となる。
第５図は、上記モータ電流制御ループにおけるゲイン
設定の演算手順を示す流れ図である。
モータ電流は所定の間隔でディジタル値としてサンプ
リングされ、検出される（ステップａ）。この検出値If
に基づいて電流偏差Ic−Ifが演算され（ステップｂ）、
同時にインバータ部２に供給される電源電圧Vdcも検出
される（ステップｃ）。この検出された電源電圧Vdcを
用いて電流制御計算のための電流ループゲインＫを演算
し（ステップｄ）、上記電流偏差と電流制御計算のため
の電流ループゲインＫとからモータ制御信号を形成する
信号発生手段により電流ループゲインが一定となるよう
にPWM制御信号を演算する（ステップｅ）。こうして出
力されるPWM制御信号により、モータ電流が決定され速
度制御が行われる（ステップｆ）。
なお、この発明によれば、その精神から逸れないかぎ
りで、種々の異なる実施例は容易に構成できるから、本
発明は前記特許請求の範囲において記載した限定以外、
特定の実施例に制約されるものではない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、電源電圧変動
に反比例する電流制御計算のための電流ループゲインＫ
を設定して電流ループゲインを一定にすることができる
から、安定した速度制御を可能にした速度制御装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、モータ制御システムの構成の一例を示す図、第３図
は、PWM制御を説明するタイムチャート図、第４図は、
電流ループゲインＫ′について説明する計算説明図、第
５図は、ゲイン設定の演算手順を示す流れ図である。 １……コンバータ部、２……インバータ部、３……３相
ACモータ、４……PWM制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02P 5/00 H02P 5/00 301 H02P 7/00 - 7/01

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インバータの電源電圧Vdcを検出する電圧
    検出手段と、 モータの実電流を検出する電流検出手段と、 電流ループ定数ｋの設定手段と、 該設定手段により設定された電流ループ定数ｋと前記イ
    ンバータの電源電圧Vdcから電流制御計算のための電流
    ループゲインＫを前記インバータの電源電圧Vdcに逆比
    例するように演算する電流ループゲインＫの演算手段
    と、 前記演算手段により演算された電流ループゲインＫと指
    令電流Icとモータ電流IfからPWM制御信号を形成する信
    号発生手段と、 を具備することを特徴とするサーボモータの速度制御装
    置。
  2. 【請求項２】前記速度制御装置は、前記インバータの各
    スイッチング素子をオン・オフする信号を出力すること
    を特徴とする請求項（１）に記載のサーボモータの速度
    制御装置。
  3. 【請求項３】前記モータからフィードバックされる電流
    フィードバック信号の１サンプリング周期内で、インバ
    ータの指令電圧を演算し、モータの駆動指令値としてモ
    ータ電流を決定することを特徴とする請求項（１）又は
    請求項（２）に記載のサーボモータの速度制御装置。
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