JP2969691B2 - Control device for variable reluctance motor - Google Patents
Control device for variable reluctance motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は可変リラクタンスモータの励磁巻線に励磁電
流を供給してその回転状態を制御する可変リラクタンス
モータの制御装置に関する。The present invention relates to a variable reluctance motor control device that supplies an exciting current to an exciting winding of a variable reluctance motor and controls the rotation state thereof.
（従来の技術） 一般に、可変リラクタンスモータは、励磁巻線に励磁
電流を通電することにより回転子の突部に吸引力を及ぼ
してトルクを発生させる構成である。この場合、回転子
の回転方向に対して、回転子の突部が励磁巻線に近付く
ときには励磁巻線による吸引力加速トルクとして作用
し、逆に遠ざかるときにはその吸引力が制御トルクとし
て作用する。従って、回転子を回転させるためには加速
トルクが作用する期間を励磁期間としてこの励磁期間中
に励磁巻線に通電するように制御すれば良い。(Related Art) Generally, a variable reluctance motor has a configuration in which an exciting current is applied to an exciting winding to exert an attractive force on a protrusion of a rotor to generate torque. In this case, with respect to the rotation direction of the rotor, when the protrusion of the rotor approaches the exciting winding, it acts as an attractive force accelerating torque by the exciting winding, and conversely, when it goes away, the attractive force acts as control torque. Therefore, in order to rotate the rotor, the period during which the acceleration torque acts is set as the excitation period, and control may be performed so that the excitation winding is energized during this excitation period.
ところが、原理的には上述のように励磁期間中に励磁
電流を与えれば加速トルクを発生させることができる
が、実際には励磁巻線に一定の励磁電流を与えたときに
回転子に発生するトルクは、加速トルク，制御トルク共
に一定とならず、回転子の回転位置に応じて変化する。
つまり、回転子と励磁巻線との位置関係が電気角で−18
0゜から０゜となる範囲が本来の加速トルクの励磁期間
であるが、実際にはその範囲内の中間領域においてのみ
加速トルクが発生し、両端の領域においては殆ど加速ト
ルクが発生せず、励磁電流は発熱或は騒音の原因となる
に過ぎない。また、この中間領域での加速トルクの大き
さは、励磁電流の大きさに対して部分的にしか比例して
いない（例えば、加速トルクの大きさは励磁電流の増加
にしたがって、２乗比例領域，正比例領域，飽和領域へ
と順次推移してゆく）。従って、励磁期間中に一定の励
磁電流を励磁巻線に与えた場合には、励磁電流が無駄に
消費されると共に、回転子にトルクリップルが生じてし
まい、安定な回転状態が得られない。尚、このことは加
速トルクばかりでなく、同様に制動トルクの場合にも当
てはまるものである。However, in principle, an acceleration torque can be generated by applying an excitation current during the excitation period as described above, but actually, when a constant excitation current is applied to the excitation winding, the acceleration torque is generated in the rotor. The torque is not constant for both the acceleration torque and the control torque, but changes according to the rotational position of the rotor.
That is, the positional relationship between the rotor and the exciting winding is -18 in electrical angle.
The range from 0 ° to 0 ° is the excitation period of the original acceleration torque. Actually, the acceleration torque is generated only in the intermediate region within the range, and almost no acceleration torque is generated in the both end regions. The excitation current only causes heat or noise. Further, the magnitude of the acceleration torque in this intermediate region is only partially proportional to the magnitude of the exciting current (for example, the magnitude of the acceleration torque increases as the exciting current increases. , A direct proportional area, and a saturation area). Therefore, when a constant exciting current is applied to the exciting winding during the exciting period, the exciting current is wastefully consumed and torque ripple is generated in the rotor, so that a stable rotation state cannot be obtained. This applies not only to the acceleration torque but also to the braking torque.
このような不具合を解決すべく考えられたものが、次
に述べる電流パターン制御による励磁電流の制御装置で
ある。このものは、上述の可変リラクタンスモータ特有
のトルク特性を考慮して、一定のトルクを発生させると
共に無駄な部分をなくした励磁電流の値を電流指令値の
データとして予め記憶回路等に記憶させておき、これを
回転子の回転位置に応じて読出して励磁回路（例えば電
流指令値に基づいてPWM制御方式により励磁巻線に必要
な励磁電流を与える回路）を介して励磁巻線に励磁電流
を与えるようにしたものである。これにより、励磁電流
は第８図（ａ）に示すように最適なものとなり、回転子
をトルクリップルの少ない回転状態に保持できるもので
ある。What has been conceived to solve such a problem is an excitation current control device based on current pattern control described below. In this device, a constant torque is generated in consideration of the torque characteristic peculiar to the variable reluctance motor described above, and a value of an exciting current in which a useless portion is eliminated is stored in advance in a storage circuit or the like as data of a current command value. This is read out according to the rotational position of the rotor, and the exciting current is supplied to the exciting winding through an exciting circuit (for example, a circuit that applies the necessary exciting current to the exciting winding by a PWM control method based on a current command value). It is something to give. As a result, the exciting current becomes optimal as shown in FIG. 8 (a), and the rotor can be maintained in a rotating state with little torque ripple.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような電流パターン制御による
ものでは、可変リラクタンスモータが低速度領域で制御
されている場合には、励磁電流が十分追従するので大き
な効果が得られるが、高速度領域で制御される場合に
は、励磁巻線のインダクタンスが比較的大きいことによ
り、回転子の回転速度が高速度になるに連れて電流指令
値に対する実際の励磁電流の遅れが顕著になってくる
（励磁電流は第８図（ｂ）に示すように電流指令値に対
して遅れる）。従って、この場合には、電流指令値に対
して最適な回転位置で励磁電流が与えられなくなること
により、前述のトルク特性からわかるように、回転子に
応答性良くトルクを発生させることができなくなる不具
合があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, according to the current pattern control as described above, when the variable reluctance motor is controlled in a low speed region, a large effect is obtained because the exciting current sufficiently follows. However, when the motor is controlled in the high speed region, the inductance of the exciting winding is relatively large, so that the delay of the actual exciting current with respect to the current command value is remarkable as the rotation speed of the rotor becomes higher. (The exciting current lags behind the current command value as shown in FIG. 8 (b)). Therefore, in this case, the excitation current cannot be given at the optimum rotational position with respect to the current command value, so that the torque cannot be generated with good responsiveness to the rotor, as can be seen from the aforementioned torque characteristics. There was a defect.
ところで、高速回転領域でこのような加速トルクの応
答性を良くする制御方式として、上述の励磁電流の遅れ
を考慮して励磁電流を与えるためのスイッチングの位相
を予め基準励磁期間（励磁巻線に対する回転子の機械的
な位置関係から決まる励磁電流によるトルク発生期間）
よりも進めるようにし、実際に流れる励磁電流の遅れを
カバーする進み角制御と呼ばれる制御方式がある。しか
しながら、この制御方式においては、前述のような電流
パターン制御を行なっていないため（回転子の高速回転
領域においてはトルクリップルがあまり問題とならない
ため）、低速回転領域で上述したようにトルクリップル
の不具合が依然として残ってしまう。By the way, as a control method for improving the response of the acceleration torque in the high-speed rotation region, the switching phase for applying the excitation current in consideration of the above-described excitation current delay is set in advance in the reference excitation period (for the excitation winding). (Torque generation period by excitation current determined from mechanical position of rotor)
There is a control method called advance angle control which advances the current further and covers the delay of the exciting current actually flowing. However, in this control method, the current pattern control as described above is not performed (because the torque ripple is not a problem in the high-speed rotation region of the rotor). Defects still remain.
つまり、このような実情により、従来、広範囲の回転
速度領域に渡って可変リラクタンスモータの回転状態を
安定且つ効率良く制御できる制御装置がなかったのであ
る。That is, due to such circumstances, there has been no control device that can stably and efficiently control the rotation state of the variable reluctance motor over a wide rotation speed range.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、回転子の低速回転時にはトルクリップルの少ない回
転状態が得られ、高速回転時にはトルク応答性を良くす
ることができ、総じて広範囲の回転速度領域で安定且つ
高率良く制御できる可変リラクタンスモータの制御装置
を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to obtain a rotation state with little torque ripple when the rotor is rotating at a low speed, to improve the torque responsiveness at a high speed rotation, and to achieve a wide range of rotation. An object of the present invention is to provide a variable reluctance motor control device that can be controlled stably and at high efficiency in a speed range.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の可変リラクタンスモータの制御装置は、上述
の課題を解決するために第１図の基本構成図に示すよう
な手段により構成している。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The control device for a variable reluctance motor of the present invention is constituted by means as shown in the basic configuration diagram of FIG. 1 in order to solve the above-mentioned problems. .
即ち、可変リラクタンスモータSRの励磁巻線に流す電
流を制御する励磁手段Ａと、前記可変リラクタンスモー
タSRの回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段Ｂ
と、前記回転位置検出手段Ｂによって検出された前記回
転子の回転位置に応じて決まる各励磁巻線についての励
磁期間に対しその励磁電流の通電期間が進み位相となる
ように前記励磁手段を動作させるるものであって、励磁
電流の始期の進み角を減速トルクを発生させる励磁期間
の場合の方が加速トルクを発生させる励磁期間の場合よ
りも大きく設定し、励磁電流の終期の進み角を加速トル
クを発生させる励磁期間の場合の方が減速トルクを発生
させる励磁期間の場合よりも大きく設定する進み角制御
手段Ｃと、前記回転子の回転位置に対応して前記励磁電
流のデータが予め記憶された電流パターン記憶手段Ｄ′
を備え前記回転位置検出手段によって検出された前記回
転子の回転位置に応じてその電流パターン記憶手段から
読出したデータに基づいて前記励磁手段Ａを動作させる
電流パターン制御手段Ｄと、前記回転子の実際の回転速
度及び設定された目標回転速度の少なくとも一方に基づ
き前記回転子の回転状態を判断してその判断結果に応じ
て前記回転子の低速回転領域では前記電流パターン制御
手段Ｄによる制御を有効化し、前記回転子の高速回転領
域では前記進み角制御手段Ｃによる制御を有効化する制
御選択手段Ｅとを設けて構成したところに特徴を有す
る。That is, exciting means A for controlling the current flowing through the exciting winding of the variable reluctance motor SR, and rotational position detecting means B for detecting the rotational position of the rotor of the variable reluctance motor SR.
And operating the exciting means so that the exciting period of the exciting current is advanced in phase with respect to the exciting period of each exciting winding determined according to the rotational position of the rotor detected by the rotational position detecting means B. The leading angle at the beginning of the exciting current is set to be larger in the exciting period in which the deceleration torque is generated than in the exciting period in which the accelerating torque is generated. The lead angle control means C, which is set to be larger in the excitation period for generating the acceleration torque than in the excitation period for generating the deceleration torque, and the data of the excitation current corresponding to the rotational position of the rotor is set in advance. Stored current pattern storage means D '
Current pattern control means D for operating the excitation means A based on data read from the current pattern storage means in accordance with the rotational position of the rotor detected by the rotational position detection means; and The rotation state of the rotor is determined based on at least one of an actual rotation speed and a set target rotation speed, and control by the current pattern control means D is enabled in a low-speed rotation region of the rotor according to the determination result. In the high-speed rotation region of the rotor, a feature is provided in that a control selecting means E for enabling the control by the advance angle control means C is provided.
（作用） 本発明の可変リラクタンスモータの制御装置によれ
ば、制御選択手段Ｅにより、可変リラクタンスモータSR
の回転子の実際の回転速度及び予め設定された目標回転
速度の少なくとも一方に基づいて、つまり両者の内の一
方或は双方またはこれらの値から決まる関数の値等に基
づいて、回転子の回転状態が判断され、その判断結果に
応じて回転子の低速回転領域では電流パターン制御手段
Ｄによる制御が有効化され、高速回転領域では進み角制
御手段Ｃによる制御が有効化される。(Operation) According to the control apparatus for a variable reluctance motor of the present invention, the variable reluctance motor SR
The rotation of the rotor based on at least one of the actual rotation speed of the rotor and a preset target rotation speed, that is, based on one or both of them or a function value determined from these values, etc. The state is determined. According to the determination result, the control by the current pattern control means D is validated in the low-speed rotation range of the rotor, and the control by the lead angle control means C is validated in the high-speed rotation range.
従って、回転子の低速回転領域においては、電流パタ
ーン制御手段Ｄにより、回転位置検出手段Ｂから与えら
れる回転位置信号に応じて電流パターン記憶手段Ｄ′か
ら電流パターンのデータが読出され、このデータに基づ
いて励磁手段Ａに励磁電流の電流指令値が与えられる。
これにより、可変リラクタンスモータSRの励磁巻線に電
流パターンに応じた無駄のない最適な励磁電流が与えら
れ、回転子はトルクリップルを生ずることなく安定した
回転状態に保持される。Therefore, in the low speed rotation region of the rotor, the current pattern data is read from the current pattern storage means D 'by the current pattern control means D in accordance with the rotation position signal given from the rotation position detection means B, and The current command value of the exciting current is given to the exciting means A on the basis of this.
As a result, the excitation winding of the variable reluctance motor SR is provided with an optimum excitation current without waste according to the current pattern, and the rotor is maintained in a stable rotation state without generating torque ripple.
一方、回転子の高速回転領域においては、進み角制御
手段Ｃにより、回転位置検出手段Ｂから与えられる回転
位置信号に応じて決まる各励磁巻線についての励磁期間
に対してその励磁電流の通電期間が進み位相となるよう
に励磁手段Ａを動作させる。また、励磁電流の始期の進
み角を減速トルクを発生させる励磁期間の場合の方が加
速トルクを発生させる励磁期間の場合よりも大きく設定
し、励磁電流の終期の進み角を加速トルクを発生させる
励磁期間の場合の方が減速トルクを発生させる励磁期間
の場合よりも大きく設定する。これにより、可変リラク
タンスモータSRの励磁巻線にはインダクタンスの影響で
遅れる分だけ予め位相の進んだ電流が与えられることに
より、実際の励磁電流は遅れることがなくなり、回転子
に応答性良くトルクが与えられる。On the other hand, in the high-speed rotation region of the rotor, the lead angle control means C sets the excitation period for each excitation winding determined by the rotation position signal given from the rotation position detection means B as the excitation period of the excitation current. The exciting means A is operated so that the phase becomes the leading phase. Also, the leading angle at the beginning of the exciting current is set to be larger in the exciting period for generating the deceleration torque than in the exciting period for generating the accelerating torque, and the leading angle at the end of the exciting current is generated for the accelerating torque. It is set to be longer during the excitation period than during the excitation period in which the deceleration torque is generated. As a result, a current whose phase is advanced in advance by the amount of delay due to the influence of inductance is applied to the exciting winding of the variable reluctance motor SR, so that the actual exciting current does not delay, and the torque is applied to the rotor with good responsiveness. Given.
（実施例） 以下、本発明の一実施例について第２図ないし第７図
を参照しながら説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 7.
まず、全体構成を示す第２図において、１は例えば４
相の可変リラクタンスモータで、これは図示しない回転
子と励磁巻線等から構成され、励磁巻線に後述するよう
に与えられる励磁電流に応じて回転子が回転するように
なっている。２は可変リラクタンスモータ１の回転子の
回転位置を検出する回転位置検出手段たるシャフトエン
コーダで、回転位置に応じた回転位置信号を出力するよ
うになっている。３は励磁手段たる励磁回路で、これは
比較器4,比例積分回路5,PWM制御回路6,駆動回路７及び
電流検出器８が直列に接続されて構成されたもので、可
変リラクタンスモータ１の励磁巻線に励磁電流を与え
る。この場合、電流検出器８の検出電流値はフィードバ
ック信号として比較器４に与えられるようになってい
る。９は後述するように予めプログラムが格納された制
御回路で、CPU10,ROM11,RAM12,設定入力用のI/O回路13,
D/A変換回路14及びエンコーダ用入力回路15から構成さ
れており、これらはアドレス及びデータバス16により相
互間が共通に接続されている。そして、I/O回路13には
図示しない設定装置から目標回転速度の値が入力される
ようになっている。エンコーダ用入力回路15には前記シ
ャフトエンコーダ２が接続され、検出信号が与えられる
ようになっている。また、D/A変換回路14は励磁回路３
の比較器４に接続され、励磁電流指令値を与えるように
なっている。First, in FIG. 2 showing the overall configuration, 1 is, for example, 4
This is a phase variable reluctance motor, which includes a rotor (not shown) and an exciting winding and the like, and the rotor rotates according to an exciting current applied to the exciting winding as described later. Reference numeral 2 denotes a shaft encoder, which is a rotation position detecting means for detecting the rotation position of the rotor of the variable reluctance motor 1, and outputs a rotation position signal corresponding to the rotation position. Reference numeral 3 denotes an exciting circuit as an exciting means, which comprises a comparator 4, a proportional-integral circuit 5, a PWM control circuit 6, a driving circuit 7, and a current detector 8 connected in series. An excitation current is applied to the excitation winding. In this case, the detected current value of the current detector 8 is provided to the comparator 4 as a feedback signal. Reference numeral 9 denotes a control circuit in which a program is stored in advance as described later. The control circuit 9 includes a CPU 10, a ROM 11, a RAM 12, an I / O circuit 13 for setting input,
It comprises a D / A conversion circuit 14 and an encoder input circuit 15, which are commonly connected to each other by an address and data bus 16. The value of the target rotation speed is input to the I / O circuit 13 from a setting device (not shown). The encoder input circuit 15 is connected to the shaft encoder 2 so that a detection signal is provided. The D / A conversion circuit 14 is an exciting circuit 3
To give an exciting current command value.
次に、本実施例の作用について第３図（ａ）及び
（ｂ）のフローチャートをも参照しながら述べる。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3 (a) and 3 (b).
制御回路９において、CPU10は制御用のメインプログ
ラムの実行を開始すると、所定のタイミング（例えば数
百μsecから数msec間隔）で第３図（ａ）のフローチャ
ートに示す選択プログラムを実行する。即ち、CPU10
は、まずI/O回路13に入力されている目標回転速度のデ
ータを読込み（ステップP1）、続いてシャフトエンコー
ダ２から入力回路15に与えられる回転位置信号を読込む
（ステップP2）。尚、読込まれたデータはRAM12に格納
され、以下の演算実行時に必要に応じて読出されるよう
になっている。次に、CPU10はこの回転位置信号に基づ
いて回転子の実際の回転速度を演算し（ステップP3）、
この演算結果により目標回転速度に対する偏差を求めて
必要なトルクを発生させるためのトルク指令値を演算す
る（ステップP4）。続いてCPU10は、励磁巻線のインダ
クタンスの変化傾向を判定し（ステップP5）、さらに進
み角制御を行う場合の進み角を後述するようにして演算
する（ステップP6）。この場合、演算される進み角の大
きさは回転速度が高速になるに従って大きな値となる。
なお、励磁巻線のインダクタンス値は、回転子の回転角
度の関数として機器に固有のものである。従って、励磁
巻線のインダクタンスの変化傾向は、ステップP1で読み
込んだ回転子の回転角度に基づき、予めROM11内に記憶
されている回転子の回転角度に対するインダクタンス値
又はその変化傾向自体を読み取ることにより判定され
る。In the control circuit 9, when starting the execution of the control main program, the CPU 10 executes the selection program shown in the flowchart of FIG. 3A at a predetermined timing (for example, at intervals of several hundred μsec to several msec). That is, CPU10
First, the data of the target rotational speed input to the I / O circuit 13 is read (step P 1 ), and then the rotational position signal given to the input circuit 15 from the shaft encoder 2 is read (step P 2 ). Note that the read data is stored in the RAM 12, and is read as needed at the time of performing the following calculation. Next, the CPU 10 calculates the actual rotation speed of the rotor based on the rotation position signal (step P 3 ),
The calculation result by calculating the torque command value for generating the required torque a deviation from the target speed (Step P 4). Subsequently CPU10 determines the change trend of the inductance of the excitation winding (Step P 5), lead angle a is computed in the manner described below in the case of the further lead angle control (Step P 6). In this case, the calculated advance angle becomes a larger value as the rotation speed becomes higher.
Note that the inductance value of the excitation winding is device-specific as a function of the rotation angle of the rotor. Therefore, the change trend of the inductance of the excitation winding, on the basis of the rotation angle of the rotor read in step P 1, the inductance value or to read the change trend itself with respect to the rotation angle of the rotor is stored in advance in the ROM11 Is determined by
次に、CPU10は、演算された進み角の大きさと判断基
準として予め設定された所定の進み角の大きさとを比較
してその判断結果により制御手段の選択を行なう（ステ
ップP7）。即ち、所定の進み角に対して、演算された進
み角が大きいときには、回転子の実際の回転速度が高速
回転領域にあると判断して進み角制御を行なわせるべく
選択フラグｋをセット（ｋ←１）し、逆に小さいときに
は、回転子の実際の回転速度が低速回転領域にあると判
断して電流パターン制御を行なわせるべく選択フラグｋ
をリセット（ｋ←０）するのである。この後、CPU10
は、選択プログラムを終了してメインプログラムにリタ
ーンする。Next, the CPU 10 compares the calculated advance angle with a predetermined advance angle which is set in advance as a criterion, and selects a control means based on the determination result (step P 7 ). That is, when the calculated advance angle is larger than the predetermined advance angle, it is determined that the actual rotation speed of the rotor is in the high-speed rotation region, and the selection flag k is set to perform the advance angle control (k ← 1) On the contrary, when the rotation speed is small, it is determined that the actual rotation speed of the rotor is in the low speed rotation region, and the selection flag k is set to perform the current pattern control.
Is reset (k ← 0). After this, CPU10
Terminates the selected program and returns to the main program.
さて、上述の選択プログラムが終了すると、CPU10
は、メインプログラム実行中に所定のタイミング（例え
ば数十μsecから数百μsec間隔）で第３図（ｂ）に示す
出力プログラムを実行する（つまり、上述の選択プログ
ラムを１回実行した後はこの出力プログラムを10回の割
合で実行する）。この出力プログラムにおいて、CPU10
は、まずシャフトエンコーダ２から回転位置信号を読込
んで（ステップS1）、次に、上述の選択プログラムにお
いて選択フラグフラグｋがセット（ｋ＝１）されている
かどうかを判断する（ステップS2）。ここで、いま例え
ば選択フラグｋがセットされていない場合、つまり、回
転子が低速回転領域にある場合には、この判断ステップ
S2において「NO」と判断してステップS3へ進む。CPU10
は、ステップS3において電流パターン記憶手段としての
ROM11から回転子の回転位置に応じた励磁電流のデータ
を読出し、続いて、目標回転速度に応じたトルクを発生
させるために電流パターンの値の倍率を設定して４相の
各相に対応した電流指令値を作成し（ステップS4）、そ
の電流指令値をD/A変換回路14を介して励磁回路３に出
力して（ステップS5）出力プログラムを終了する。By the way, when the above selection program ends, the CPU 10
Executes the output program shown in FIG. 3 (b) at a predetermined timing (for example, at an interval of several tens of μsec to several hundred μsec) during execution of the main program (that is, after executing the above-described selection program once, Execute the output program 10 times). In this output program, CPU10
First reads a rotational position signal from the shaft encoder 2 (step S 1 ), and then determines whether or not the selection flag flag k is set (k = 1) in the above selection program (step S 2 ). . Here, if, for example, the selection flag k is not set, that is, if the rotor is in the low-speed rotation region, this determination step
It is determined that the "NO" in S 2 proceeds to step S 3. CPU10
Is as a current pattern storage unit in step S 3
The excitation current data corresponding to the rotational position of the rotor was read from the ROM 11, and then the current pattern value was multiplied by setting the magnification of the current pattern value to generate a torque corresponding to the target rotational speed. create a current command value (step S 4), and ends and outputs the current command value to the exciting circuit 3 via the D / a conversion circuit 14 (step S 5) output program.
制御回路９から電流指令値が出力されると、励磁回路
３において、比較器４は、電流指令値と電流検出器８か
ら与えられる実際の励磁電流値とを比較してその偏差電
流値を比較積分回路５に出力する。比例積分回路５は、
その偏差電流値の比例分と累積分とに応じてレベルが上
下する閾値信号としてPWM制御回路６に出力する。PWM制
御回路６は与えられた閾値信号に基づいて所定周波数の
三角波により変調して励磁電流に相当するデューティ比
のパルス信号を駆動回路７に出力し、駆動回路７はこの
パルス信号に応じて可変リラクタンスモータ１の各相の
励磁巻線に励磁電流を与える。When the current command value is output from the control circuit 9, in the excitation circuit 3, the comparator 4 compares the current command value with the actual excitation current value given from the current detector 8 and compares the deviation current value. Output to the integration circuit 5. The proportional integration circuit 5
It outputs to the PWM control circuit 6 as a threshold signal whose level rises and falls according to the proportional component and the cumulative component of the deviation current value. The PWM control circuit 6 modulates with a triangular wave of a predetermined frequency based on the given threshold signal and outputs a pulse signal having a duty ratio corresponding to the exciting current to the drive circuit 7, and the drive circuit 7 is variable according to the pulse signal. An exciting current is applied to the exciting winding of each phase of the reluctance motor 1.
以下、上述の出力プログラムが実行される度に、制御
回路９からは電流パターン制御による最適な電流指令値
が励磁回路３に出力され、励磁回路３はこれに応じた励
磁電流を可変リラクタンスモータ１の各相励磁巻線に与
えるようになる。この結果、可変リラクタンスモータ１
の回転子は、低速回転領域においてトルクリップルを生
ずることなく安定した回転状態に制御される。Thereafter, every time the above-mentioned output program is executed, the control circuit 9 outputs an optimal current command value by the current pattern control to the exciting circuit 3, and the exciting circuit 3 outputs the exciting current according to this to the variable reluctance motor 1. For each phase excitation winding. As a result, the variable reluctance motor 1
Is controlled to a stable rotation state without causing torque ripple in the low speed rotation region.
一方、可変リラクタンスモータ１の回転子の回転状態
が上述と異なり、高速回転領域にあるときには、制御回
路９のCPU10は前述の選択プログラムにおいて選択フラ
グｋをセット（ｋ＝１）しているので、出力プログラム
の判断ステップS2において「YES」と判断される。この
場合には、CPU10は進み角制御を実行すべく、ステップS
6に進んで次の内容を実行する。即ち、CPU10は、前述の
選択プログラムにおいて演算された進み角の値に基づい
て、回転子の機械的な位置関係から決まる基本励磁期間
に対する遅れを考慮して位相が進められた励磁期間を設
定する。続いて、この励磁期間とトルク指令値とのデー
タを組合わせた電流指令値を作成し（ステップS7）、次
に前述同様にしてステップS5でその電流指令値をD/A変
換回路14を介して励磁回路３に出力して出力プログラム
を終了し、メインプログラムに戻る。On the other hand, when the rotation state of the rotor of the variable reluctance motor 1 is different from that described above and is in the high-speed rotation region, the CPU 10 of the control circuit 9 sets the selection flag k (k = 1) in the above-described selection program. is determined to be "YES" in the determination step S 2 of the output program. In this case, the CPU 10 executes step S in order to execute the advance angle control.
Proceed to step 6 to perform the following. That is, the CPU 10 sets the excitation period in which the phase has been advanced in consideration of the delay with respect to the basic excitation period determined from the mechanical positional relationship of the rotor, based on the value of the advance angle calculated in the above selection program. . Then, to create a current command value that combines data with the excitation period and the torque command value (step S 7), then the aforementioned Similarly the current command value D / A converter in step S 5 circuit 14 To the excitation circuit 3 to terminate the output program and return to the main program.
励磁回路３においては、前述同様にして電流指令値に
対する励磁電流が可変リラクタンスモータの各相の励磁
巻線に出力される。これにより、可変リラクタンスモー
タ１の励磁巻線は、位相の進められた励磁電流が与えら
れ、高速回転領域において回転子に応答性良くトルクを
発生させることができる。In the excitation circuit 3, the excitation current corresponding to the current command value is output to the excitation winding of each phase of the variable reluctance motor in the same manner as described above. As a result, the exciting winding of the variable reluctance motor 1 is supplied with the exciting current whose phase is advanced, so that the rotor can generate torque with good responsiveness in the high-speed rotation region.
以下、出力プログラムが実行される度に（つまり、数
百μsecから数msec毎に）、可変リラクタンスモータ１
の回転子の回転状態が判断され、その判断結果により、
低速回路領域にあるときには電流パターン制御により励
磁電流が与えられ、高速回転領域にあるときには進み角
制御により励磁電流が与えられるようになる。従って、
回転子は、低速回転領域においてトルクリップルを生ず
ることなく、また、高速回転領域においてトルク応答性
が低下することなく、回転状態が制御されるのである。Hereinafter, each time the output program is executed (that is, every several hundred μsec to several msec), the variable reluctance motor 1
The rotation state of the rotor is determined, and based on the determination result,
When in the low-speed circuit region, an exciting current is supplied by current pattern control, and when in the high-speed rotation region, the exciting current is supplied by lead angle control. Therefore,
The rotating state of the rotor is controlled without causing torque ripple in the low-speed rotation region and without reducing torque responsiveness in the high-speed rotation region.
さて、上述の選択プログラムのステップP6にて実行さ
れる進み角の演算は次のようにして行われる。まず、進
み角の値を決定する要素は、本実施例では可変リラクタ
ンスモータ１の回転速度、励磁電流の目標値及び励磁巻
線のインダクタンスの変化傾向である。これらを進み角
の演算のための要素とした理由は次の通りである。Now, operation of the lead angle to be executed in step P 6 of the above-described selection program is performed as follows. First, factors that determine the value of the lead angle in this embodiment are the rotational speed of the variable reluctance motor 1, the target value of the exciting current, and the changing tendency of the inductance of the exciting winding. The reason for making these elements for the calculation of the lead angle is as follows.
（１）回転速度及び励磁電流の目標値を考慮する理由 可変リラクタンスモータの励磁巻線に所定タイミング
で目標値の励磁電流を流すためには、その時点に当該励
磁巻線に発生している逆起電力ｅに応じた電源電圧を印
加しなければならない。この逆起電力ｅは鎖交磁束φの
時間変化（ｄφ/dt）に比例した大きさであり、かつ、
鎖交磁束φは可変リラクタンスモータの実効インダクタ
ンスをＬ、実効値で表した励磁電流をＩとするならば、
次式のごとく表現される。(1) Reason for Considering Target Value of Rotational Speed and Exciting Current In order to allow the exciting current of the target value to flow through the exciting winding of the variable reluctance motor at a predetermined timing, the reverse current generated in the exciting winding at that time is required. A power supply voltage corresponding to the electromotive force e must be applied. This back electromotive force e has a magnitude proportional to the time change (dφ / dt) of the linkage flux φ, and
If the linkage flux φ is L, the effective inductance of the variable reluctance motor is L, and the exciting current expressed by the effective value is I,
It is expressed as the following equation.
φ＝LI ……（１） 従って、逆起電力ｅは次の（２）式により表される。 φ = LI (1) Accordingly, the back electromotive force e is expressed by the following equation (2).
すなわち、逆起電力ｅは、励磁電流Ｉの時間変化（dI
/dt）、実効インダクタンスＬの角度変化（dL/dθ）及
び角速度ωに基づき変化するものである。そして、これ
らの変数のうち実効インダクタンスＬの角度変化（dL/d
θ）は、可変リラクタンスモータのインダクタンスＬの
増加期間あるいは減少期間における実効インダクタンス
Ｌの角度変化量を表すものであり、制御対象である可変
リラクタンスモータに固有の値として予め知ることがで
きる。 That is, the back electromotive force e is a time change (dI
/ dt), the angle change (dL / dθ) of the effective inductance L, and the angular velocity ω. Then, among these variables, the angle change of the effective inductance L (dL / d
θ) indicates the amount of change in the angle of the effective inductance L during the increase or decrease period of the inductance L of the variable reluctance motor, and can be known in advance as a value specific to the variable reluctance motor to be controlled.
従って、励磁巻線に発生している逆起電力ｅを正確に
算出するには、励磁電流Ｉ及び角速度ωが不可欠の情報
となるのである。このため、本実施例では、可変リラク
タンスモータの回転速度及び励磁電流の目標値の２つの
情報に基づき、逆起電力ｅを推定しその上で励磁電流の
通電タイミングを修正すべく進み角を演算するのであ
る。Therefore, the excitation current I and the angular velocity ω are indispensable information for accurately calculating the back electromotive force e generated in the excitation winding. For this reason, in the present embodiment, the back electromotive force e is estimated based on the two information of the rotational speed of the variable reluctance motor and the target value of the exciting current, and then the lead angle is calculated to correct the energizing timing of the exciting current. You do it.
上記関係をより定性的に説明するならば、第４図の様
である。第４図（Ａ）及び（Ｂ）は、可変リラクタンス
モータの励磁巻線に、同一タイミングで電流を印加して
PWM制御を実行した場合に流れる励磁電流の変化を模式
的に表したものである。（Ａ）は可変リラクタンスモー
タが高速回転・高負荷運転している場合を、（Ｂ）は低
速回転・軽負荷運転している場合を示している。The above relationship is described more qualitatively as shown in FIG. FIGS. 4 (A) and (B) show currents applied to the exciting winding of the variable reluctance motor at the same timing.
FIG. 7 schematically shows a change in an exciting current flowing when PWM control is executed. (A) shows the case where the variable reluctance motor is operating at high speed and high load, and (B) shows the case where it is operating at low speed and light load.
（Ａ）に示す場合には、高速回転時であるためにイン
ダクタンスの増加期間は短時間であり、大きな逆起電力
が働き、かつ、その期間に大きな電流を通じなければな
らない。このため、（Ｂ）に比較すると、電流の立ち上
がり及び立ち下がり特性は大きく悪化する。従って、励
磁開始タイミングをインダクタンスの増加期間の始期よ
り回転角度θ１だけ進め、かつ、励磁終了タイミングを
その終期より回転角度θ２だけ進めることで、不要な励
磁期間（領域Ａ）を極小値とし、駆動トルクに有効に作
用する励磁期間（領域Ｂ）を極力大きくとり、制動トル
クが発生する励磁期間（領域Ｃ）が可能な限り発生しな
いように制御することができる。In the case of (A), the period during which the inductance is increased is a short time because of high-speed rotation, a large back electromotive force acts, and a large current must flow during that period. For this reason, the rise and fall characteristics of the current are significantly deteriorated as compared with (B). Therefore, the unnecessary excitation period (region A) is minimized by setting the excitation start timing to advance by the rotation angle θ1 from the beginning of the inductance increasing period and the excitation end timing to advance by the rotation angle θ2 from the end thereof. The excitation period (region B) effectively acting on the torque can be set as long as possible so that the excitation period (region C) in which the braking torque is generated can be controlled so as not to occur as much as possible.
しかし、この様な励磁タイミングの進み制御を可変リ
ラクタンスモータの総ての運転状態に適用するならば、
（Ｂ）に示すように低速で且つ励磁電流が小である運転
状態では大きな効率の低下を招来する。すなわち、
（Ｂ）に示すように電流の立ち上がり及び立ち下がり特
性が良好となる場合には大きな進み角θ1,θ２により不
要な励磁期間（領域Ａ）がきわめて大きくなり、実際に
駆動トルクを発生させる励磁期間（領域Ｂ）は侵食さ
れ、且つ駆動トルクが得られる励磁期間（領域Ｄ）を残
したまま励磁が完了することになる。However, if such an advance control of the excitation timing is applied to all the operating states of the variable reluctance motor,
As shown in (B), in an operation state where the excitation current is low and the excitation current is small, a large decrease in efficiency is caused. That is,
As shown in (B), when the rising and falling characteristics of the current are good, the unnecessary excitation period (region A) becomes extremely long due to the large lead angles θ1 and θ2, and the excitation period during which the drive torque is actually generated. (Region B) is eroded, and the excitation is completed while leaving an excitation period (Region D) where a driving torque is obtained.
従って、可変リラクタンスモータの励磁タイミングを
決める進み角の演算には、その回転速度と励磁電流の目
標値とが考慮されるべきである。Therefore, when calculating the advance angle that determines the excitation timing of the variable reluctance motor, the rotation speed and the target value of the excitation current should be considered.
（２）励磁巻線のインダクタンスの変化傾向を考慮する
理由 モータの励磁巻線に電圧を印加したとき、励磁巻線に
流れる過渡電流は、励磁回路の時定数Ｔ（＝L/R）に応
じて、緩やかに立上がり、且つ、緩やかに立ち下がる。(2) Reason for considering the changing tendency of the inductance of the exciting winding When a voltage is applied to the exciting winding of the motor, the transient current flowing through the exciting winding depends on the time constant T (= L / R) of the exciting circuit. And rises slowly and falls slowly.
ところで、可変リラクタンスモータの場合にはインダ
クタンス値Ｌが回転角度の関数として常に変化するので
あり、増加期間ではインダクタンス値Ｌ、すなわち時定
数Ｔが漸次大きくなり電流の変化はその終期ほど緩慢と
なる。また、減少期間ではインダクタンス値Ｌ、すなわ
ち時定数Ｔが漸次小さくなり電流の変化はその始期ほど
緩慢となる。By the way, in the case of the variable reluctance motor, the inductance value L constantly changes as a function of the rotation angle. In the increasing period, the inductance value L, that is, the time constant T gradually increases, and the change of the current becomes slow toward the end. Further, during the decreasing period, the inductance value L, that is, the time constant T gradually decreases, and the change of the current becomes slower at the beginning.
この関数を視覚的に第５図（Ａ），（Ｂ）に示す。図
は、可変リラクタンスモータの励磁巻線に、基準励磁期
間に一致させてPWM制御した励磁電流を流した場合であ
る。（Ａ）は可変リラクタンスモータに駆動トルクを発
生させるため励磁巻線のインダクタンスＬが漸次大きく
なる増加期間に励磁を実行した場合を、（Ｂ）は逆に制
御トルクを発生させるための励磁巻線のインダクタンス
Ｌが漸次小さくなる減少期間に励磁を実行した場合を示
している。This function is shown visually in FIGS. 5 (A) and (B). The figure shows a case in which an excitation current subjected to PWM control is made to flow through the excitation winding of the variable reluctance motor in accordance with the reference excitation period. (A) shows a case where the excitation is executed during an increasing period in which the inductance L of the exciting winding gradually increases in order to generate a driving torque in the variable reluctance motor, and (B) an exciting winding for generating the control torque. Shows a case in which the excitation is performed during a decrease period in which the inductance L of the increases.
（Ａ）に示す場合には、基準励磁期間の始期において
はインダクタンス値Ｌが小さいため電流の立ち上がり及
び立ち下がりは急峻であるが、励磁期間の終期に近づく
ほど電流の変化は緩慢となり基準励磁期間が終了しても
長期にわたって不要な電流が流れる。In the case of (A), the rise and fall of the current are sharp at the beginning of the reference excitation period because the inductance value L is small, but the change of the current becomes slower toward the end of the excitation period and the reference excitation period Unnecessary current flows for a long time even after the operation is completed.
一方、（Ｂ）に示す場合には（Ａ）と逆の現象が現れ
る。すなわち、基準励磁期間の始期においてインダクタ
ンス値Ｌが大きいため励磁を開始しても励磁電流は徐々
にしか立ち上がらず有効な励磁をなし得ない。しかし、
基準励磁期間の終期においては時定数Ｔが小さくなるた
め、励磁電流が不要に流れ続ける期間は短時間である。On the other hand, in the case shown in (B), the opposite phenomenon to (A) appears. That is, since the inductance value L is large at the beginning of the reference excitation period, even if excitation is started, the excitation current rises only gradually, and effective excitation cannot be performed. But,
Since the time constant T becomes small at the end of the reference excitation period, the period in which the excitation current continues to flow unnecessarily is short.
そこで、励磁電流を通じる期間におけるインダクタン
ス値Ｌの変化傾向を判断し、少なくともインダクタンス
値Ｌが大きい励磁期間の終期あるいは終期において励磁
期間を進めて励磁電流の供給が有効に機械的トルクに変
化されるように基準励磁期間を修正することが望まし
い。Therefore, the change tendency of the inductance value L during the period of passing the exciting current is determined, and at least at the end of the exciting period in which the inductance value L is large or at the end of the exciting period, the supply of the exciting current is effectively changed to mechanical torque. It is desirable to correct the reference excitation period as described above.
以下の通りの理由から、進み角は、回転速度、励磁電
流の目標値及び励磁巻線のインダクタンスの変化傾向を
夫々考慮して算出されるから、本実施例における進み角
制御手段を機能ブロック図で表現すると第６図に示すよ
うになる。シャフトエンコーダ２からの回転位置信号
は、速度検出手段17及びインダクタンス変化傾向判定手
段18に与えられる。速度検出手段17は回転位置信号に基
づき可変リラクタンスモータ１の実際の回転速度を求め
る。また、インダクタンス変化傾向判定手段18は、回転
子の回転角度を示す回転位置信号に基づき、予めROM11
内に記憶されている回転子の回転角度に対するインダク
タンス値又はその変化傾向自体を読み取ることにより、
インダクタンスの変化傾向が増加か減少かを判定する。
また、速度検出手段17により検出された実際の回転速度
は速度偏差検出手段19に与えられ、ここで設定された目
標回転速度との偏差が検出され、更にその偏差に基づき
目標電流決定手段20により励磁巻線に流すべき電流が決
定される。そして、上述のように求められたインダクタ
ンスの変化傾向、実際の回転速度及び目標電流に関する
情報は進み角度算出手段21に与えられ、ここでその３つ
の要素に応じた進み角が算出される。その算出結果と上
記各要素との関係は理想的には次の通りの関係になる。
第７図を参照して説明する。For the following reasons, the lead angle is calculated in consideration of the rotational speed, the target value of the exciting current, and the changing tendency of the inductance of the exciting winding, respectively. When expressed as shown in FIG. The rotational position signal from the shaft encoder 2 is supplied to a speed detecting means 17 and an inductance change tendency determining means 18. The speed detecting means 17 obtains the actual rotation speed of the variable reluctance motor 1 based on the rotation position signal. In addition, the inductance change tendency determining means 18 determines in advance the ROM 11 based on a rotation position signal indicating the rotation angle of the rotor.
By reading the inductance value or the change tendency itself for the rotation angle of the rotor stored in the
It is determined whether the change tendency of the inductance increases or decreases.
Further, the actual rotation speed detected by the speed detection means 17 is given to a speed deviation detection means 19, where a deviation from the set target rotation speed is detected, and further based on the deviation, the target current determination means 20 The current to be passed through the excitation winding is determined. Then, information on the change tendency of the inductance, the actual rotation speed and the target current obtained as described above is given to the lead angle calculating means 21, where lead angles corresponding to the three factors are calculated. Ideally, the relationship between the calculation result and each of the above elements is as follows.
This will be described with reference to FIG.
既述のごとく、基準励磁期間中に励磁巻線に流れる励
磁電流のみが、所望のトルクを可変リラクタンスモータ
１に発生させるために有効に作用する。従って、この基
準励磁期間の始期における励磁電流が、励磁信号による
目標電流値となるような始期の進み角Χが決定される。
すなわち、励磁信号による励磁電流の目標値が大きいほ
ど進み角Χは大きく設定される。また、回転速度が大き
いほど励磁巻線に発生する逆起電力が大きくなり、しか
も、電流の立ち上がりに必要な期間に回転角度が大きく
変化するため、この場合にも進み角Χは大きく設定され
る。また、基準励磁期間の始期において励磁電流は立ち
上がりを完了し、励磁信号による目標電流値に達するよ
うに始期の進み角Χが決定されることが望ましい。従っ
て、基準励磁期間のインダクタンスが減少傾向にあって
基準励磁期間の始期におけるインダクタンスが大きい場
合、立ち上がりに必要な時間だけ基準励磁期間の進み角
Χは大きく設定される。逆に、基準励磁期間のインダク
タンスが増加傾向である場合、基準励磁期間の始期にお
けるインダクタンス値は小さく立ち上がりは急峻であ
り、その進み角Χは小さく設定される。As described above, only the exciting current flowing through the exciting winding during the reference exciting period effectively acts on the variable reluctance motor 1 to generate a desired torque. Therefore, the lead angle の of the initial stage is determined such that the exciting current at the beginning of the reference excitation period becomes the target current value based on the excitation signal.
That is, the lead angle Χ is set to be larger as the target value of the excitation current by the excitation signal is larger. In addition, the back electromotive force generated in the exciting winding increases as the rotation speed increases, and the rotation angle greatly changes during a period required for the current to rise. Therefore, the lead angle Χ is set to be large in this case as well. . In addition, it is desirable that the starting current of the excitation current is completed at the beginning of the reference excitation period and the lead angle Χ of the beginning is determined so as to reach the target current value based on the excitation signal. Accordingly, when the inductance in the reference excitation period is decreasing and the inductance at the beginning of the reference excitation period is large, the lead angle の of the reference excitation period is set to be large by the time required for the rise. Conversely, when the inductance during the reference excitation period is increasing, the inductance value at the beginning of the reference excitation period is small, the rise is steep, and the lead angle Χ is set small.
一方、基準励磁期間の終期の進み角はＹは、次のよう
に決定される。任意の進み角Ｙで励磁電流の通電を終了
した後、励磁巻線の実効インダクタンスに蓄えられた電
磁エネルギーのために励磁電流は緩やかに減少する。こ
のため、可変リラクタンスモータ１に有効なトルクを発
生させる基準励磁期間が終了しても励磁電流が残存し、
これが除々に減少する。しかし、この基準励磁期間が終
了した後の実効インダクタンスＬの角度変化（dL/dθ）
が負の値となるならば、前記（２）式の右辺第２項に示
した逆起電力Ｉ（dL/dθ）ωの極性は反転し、残存して
いる励磁電流を増加させる方向に作用する発電現象が観
測される。この発電現象が、励磁電流を減少させる循環
回路等の時定数に比較して大きな値となるならば、残存
励磁電流が流れ続けて可変リラクタンスモータ20は制御
不能となる。従って、終期の進み角Ｙは、基準励磁期間
の終了時点における励磁電流の最大値が上記可変リラク
タンスモータ１の制御不能状態を招来する値よりも小さ
な値になり、かつ、基準励磁期間内の電流量が最大とな
る進み角に決定される。すなわち、この終期の進み角Ｙ
も、回転速度及び励磁電流が大であるほど大きく決定さ
れる。また、この終期の進み角Ｙは、やはり基準励磁期
間のインダクタンスが増加傾向にあって終期のインダク
タンスが大きい場合には、大きく決定され、インダクタ
ンスが減少傾向にあって終期のインダクタンスが小さい
場合には、進み角はＹは小さく設定される。On the other hand, the lead angle Y at the end of the reference excitation period is determined as follows. After terminating the excitation current at an arbitrary lead angle Y, the excitation current gradually decreases due to the electromagnetic energy stored in the effective inductance of the excitation winding. For this reason, even when the reference excitation period for generating an effective torque in the variable reluctance motor 1 ends, the excitation current remains,
This gradually decreases. However, the angle change (dL / dθ) of the effective inductance L after the end of the reference excitation period
Becomes a negative value, the polarity of the back electromotive force I (dL / dθ) ω shown in the second term on the right side of the above equation (2) is inverted, and acts in a direction to increase the remaining exciting current. Power generation phenomenon is observed. If this power generation phenomenon has a large value compared to the time constant of a circulation circuit or the like for reducing the exciting current, the remaining exciting current continues to flow, and the variable reluctance motor 20 cannot be controlled. Accordingly, the lead angle Y at the end is such that the maximum value of the excitation current at the end of the reference excitation period is smaller than a value that causes the variable reluctance motor 1 to become uncontrollable, and the current during the reference excitation period. The lead angle at which the amount is maximum is determined. That is, the lead angle Y at the end
Is also determined to be larger as the rotation speed and the exciting current are larger. The lead angle Y at the end is determined to be large when the inductance during the reference excitation period is increasing and the inductance at the end is large, and when the inductance is decreasing and the inductance at the end is small, And the advance angle Y is set small.
以上の理論に基づき基準励磁期間に対する進み角Χ及
びＹを決定するが、上記説明からも明らかなごとくその
理論値は励磁回路の回路方程式を解くことで算出するこ
とができる。そこで、前記選択プログラムのステップP6
では、可変リラクタンスモータ１の固有の特性に基づい
て予め作成された回路方程式に、上記３つの要素を代入
し、これを解くことで現在の可変リラクタンスモータ１
に最適の進み角Χ及びＹを算出して励磁期間を決定する
のである。The lead angles Χ and Y with respect to the reference excitation period are determined based on the above theory. As is clear from the above description, the theoretical values can be calculated by solving the circuit equation of the excitation circuit. Therefore, step P 6 of the selection program
Then, by substituting the above three elements into a circuit equation created in advance based on the unique characteristics of the variable reluctance motor 1 and solving them, the current variable reluctance motor 1
Then, the optimum lead angles Χ and Y are calculated to determine the excitation period.
尚、上記実施例においては、選択プログラムのステッ
プP7において、演算された進み角を所定の進み角と比較
する際に単純に比較しているが、これに限らず、例えば
ヒステリシス特性を持たせた所定の進み角を設定して、
境界近傍での選択フラグｋの設定におけるチャタリング
を防止するようにすることもできる。In the above embodiment, so in step P 7 in selection programs, although simple comparison when comparing the computed lead angle and a predetermined lead angle is not limited thereto, for example, a hysteresis characteristic Set a predetermined lead angle,
It is also possible to prevent chattering in the setting of the selection flag k near the boundary.
また、上記実施例では、選択プログラムのステップP7
において、制御方式の判断基準を演算結果としての進み
角の値を採用しているが、これに限らず次のような判断
基準が考えられる。Further, in the above embodiment, step P 7 of the selection program is executed.
In the above, the determination criterion of the control method employs the value of the advance angle as the calculation result, but the present invention is not limited to this, and the following criterion may be considered.
即ち、例えば、回転子の実際の回転速度、或は予め設
定される目標回転速度を判断基準としても良いし、ま
た、これら両者を判断基準としたり、これらの値から演
算される関数の値を判断基準としても良い。この場合、
目標回転速度を判断基準とするのは、本来回転子を目標
回転速度に保持させるように制御するのが目的であるこ
とから、始動及び停止時を除いて、通常の回転状態は略
目標回転速度近傍にあるからである。また、両者を判断
基準とする場合には、例えば実際の回転速度及び目標回
転速度の少なくとも一方が所定値を超える条件で進み角
制御を行なうようにすると良い。そして、関数の値を用
いる場合は、例えば電流パターンの倍率或はトルク指令
値等の値を判断基準とすると良い。That is, for example, the actual rotation speed of the rotor or a preset target rotation speed may be used as a criterion, or both of them may be used as a criterion, or a function value calculated from these values may be used. It may be used as a criterion. in this case,
Since the target rotation speed is used as a criterion for the purpose of originally controlling the rotor to be maintained at the target rotation speed, the normal rotation state is substantially equal to the target rotation speed except when starting and stopping. This is because it is near. When both are used as the criteria, for example, the advance angle control may be performed under the condition that at least one of the actual rotation speed and the target rotation speed exceeds a predetermined value. When a function value is used, for example, a value such as a magnification of a current pattern or a torque command value may be used as a criterion.
さらに、上記実施例においては、可変リラクタンスモ
ータ１の実際の回転速度をシャフトエンコーダ２の回転
位置信号に基づいて演算して求めるようにしているが、
これに限らず、回転位置の検出とは別に回転数の検出器
を設けるようにしても良い。Further, in the above embodiment, the actual rotation speed of the variable reluctance motor 1 is calculated and obtained based on the rotation position signal of the shaft encoder 2.
The invention is not limited to this, and a detector for the number of rotations may be provided separately from the detection of the rotation position.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の可変リラクタンスモー
タの制御装置は、制御選択手段により、可変リラクタン
スモータの実際の回転速度及び設定された目標回転速度
の少なくとも一方に基づいて回転子の回転状態を判断
し、その判断結果に応じて回転子の低速回転領域では電
流パターン制御手段による制御を有効化し、回転子の高
速回転領域では進み角制御手段による制御を有効化する
ようにした。これにより、可変リラクタンスモータの回
転状態が低速回転領域ではトルクリップルの生じない安
定な回転状態に制御でき、高速回転領域では励磁巻線の
インダクタンスによる励磁電流の遅れがなくなってトル
ク応答性の良い回転状態に制御でき、広範囲の回転速度
領域に渡って安定且つ効率良く制御が行なえるという優
れた効果を奏するものである。[Effects of the Invention] As described above, the control device for the variable reluctance motor of the present invention uses the control selecting means to control the rotor based on at least one of the actual rotation speed of the variable reluctance motor and the set target rotation speed. The rotation state of the rotor is determined, and according to the determination result, the control by the current pattern control means is enabled in the low speed rotation area of the rotor, and the control by the lead angle control means is enabled in the high speed rotation area of the rotor. . As a result, the variable reluctance motor can be controlled to a stable rotation state in which torque ripple does not occur in a low-speed rotation region, and in the high-speed rotation region, there is no delay in the excitation current due to the inductance of the excitation winding, so that rotation with good torque response is achieved. This provides an excellent effect that the state can be controlled and the control can be performed stably and efficiently over a wide range of rotation speed.
第１図は本発明の基本構成を示す機能ブロック図、第２
図は本発明の一実施例を示す電気的構成図、第３図
（ａ）及び（ｂ）は同制御回路の選択プログラム及び出
力プログラムを示すフローチャートであり、第４図及び
第５図は従来の可変リラクタンスモータの制御装置が未
解決である課題を説明するための電流波形図、第６図は
本実施例における進み角算出のステップを説明するため
の機能ブロック図、第７図は本発明の実施例において励
磁巻線に流される励磁電流の波形図、第８図は従来例の
励磁電流制御を示す作用説明図である。 図面中、１は可変リラクタンスモータ、２はシャフトエ
ンコーダ（回転位置検出手段）、３は励磁回路（励磁手
段）、６はPWM制御回路、９は制御回路（進み角制御手
段，電流パターン制御手段，制御選択手段）、10はCP
U、11はROM（電流パターン記憶手段）、13はI/O回路、1
4はD/A変換回路、15は入力回路である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a basic configuration of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are flow charts showing a selection program and an output program of the control circuit, and FIGS. 4 and 5 are conventional diagrams. FIG. 6 is a current waveform diagram for explaining an unsolved problem of the variable reluctance motor control device, FIG. 6 is a functional block diagram for explaining a lead angle calculation step in this embodiment, and FIG. 8 is a waveform diagram of an exciting current flowing through an exciting winding in the embodiment, and FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing an exciting current control of a conventional example. In the drawing, 1 is a variable reluctance motor, 2 is a shaft encoder (rotational position detecting means), 3 is an exciting circuit (exciting means), 6 is a PWM control circuit, 9 is a control circuit (lead angle control means, current pattern control means, Control selection means), 10 is CP
U and 11 are ROM (current pattern storage means), 13 is I / O circuit, 1
4 is a D / A conversion circuit and 15 is an input circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古橋 雅彦 愛知県名古屋市瑞穂区堀田通９丁目35番 地 ブラザー工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−290184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−39493（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 5/05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masahiko Furuhashi 9-35, Horita-dori, Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Inside Brother Industries, Ltd. (56) References JP-A-63-290184 (JP, A) 63-39493 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02P 5/05
Claims (1)
電流を制御する励磁手段と、 前記可変リラクタンスモータの回転子の回転位置を検出
する回転位置検出手段と、 前記回転位置検出手段によって検出された前記回転子の
回転位置に応じて決まる各励磁巻線についての励磁期間
に対しその励磁電流の通電期間が進み位相となるように
前記励磁手段を動作させるものであって、励磁電流の始
期の進み角を減速トルクを発生させる励磁期間の場合の
方が加速トルクを発生させる励磁期間の場合より大きく
設定し、励磁電流の終期の進み角を加速トルクを発生さ
せる励磁期間の場合の方が減速期間を発生させる励磁期
間の場合よりも大きく設定する進み角制御手段と、 前記回転子の回転位置に対応して前記励磁電流のデータ
が予め記憶された電流パターン記憶手段を備え前記回転
位置検出手段によって検出された前記回転子の回転位置
に応じてその電流パターン記憶手段から読出したデータ
に基づいて前記レジ手段を動作させる電流パターン制御
手段と、 前記回転子の実際の回転速度および設定された目標回転
速度の少なくとも一方に基づき前記回転子の回転状態を
判断してその判断結果に応じて前記回転子の低速回転領
域では前記電流パターン制御手段による制御を有効化
し、前記回転しの高速回転領域では前記進み角制御手段
による制御を有効化する制御選択手段とを具備してなる
可変リラクタンスモータの制御装置。An exciting means for controlling a current flowing through an exciting winding of the variable reluctance motor; a rotational position detecting means for detecting a rotational position of a rotor of the variable reluctance motor; The exciting means is operated such that the exciting period of the exciting current is advanced in phase with respect to the exciting period of each exciting winding determined according to the rotational position of the rotor, and the leading end of the exciting current is advanced. The angle is set to be larger in the excitation period for generating the deceleration torque than in the excitation period for generating the acceleration torque, and the lead angle at the end of the excitation current is set to the deceleration period in the excitation period for generating the acceleration torque. An advancing angle control means that is set to be larger than that in the excitation period in which the excitation current is generated, and an electric current in which data of the excitation current is stored in advance corresponding to the rotational position of the rotor. Current pattern control means comprising pattern storage means for operating the register means based on data read from the current pattern storage means in accordance with the rotation position of the rotor detected by the rotation position detection means; and The rotation state of the rotor is determined based on at least one of the actual rotation speed and the set target rotation speed, and the control by the current pattern control means is effective in the low-speed rotation region of the rotor according to the determination result. A reluctance motor control device comprising: control selection means for enabling control by the advancing angle control means in the high-speed rotation region of rotation.
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP1278115A JP2969691B2 (en) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Control device for variable reluctance motor |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH03143285A JPH03143285A (en) | 1991-06-18 |
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-
1989
- 1989-10-25 JP JP1278115A patent/JP2969691B2/en not_active Expired - Fee Related
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