JP3824668B2

JP3824668B2 - Control device for electric servo motor governor

Info

Publication number: JP3824668B2
Application number: JP25344494A
Authority: JP
Inventors: 秀斎藤; 富司男中川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JPH08114172A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電動サーボモータ式調速機の制御装置に関し、一対の電動サーボモータが発生する操作力が平衡するよう工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、調速機の駆動源が油圧方式から電動機を用いた電動サーボモータ式に代わりつつある。この電動サーボモータはブラシなし直流電動機と、この電動機の出力が供給される減速機と、この減速機の出力が供給される回転−直線運動変換部とから構成されていて、直線運動に変換された運動体に水車の水口開度調整用のガイドリングが接続されている。
【０００３】
上記電動サーボモータは油圧式に比較して保守点検が容易であるため、近年次第に多用されるようになってきた。これに伴ってサーボモータに使用されるブラシなし直流電動機（以下ＢＬＭと称す）の単機容量も増加するようになってきた。しかし、前記ＢＬＭには製作限界がある。
【０００４】
ＢＬＭを大容量にすると、ＢＬＭにモータ電流を供給するインバータ装置に使用されているパワートランジスタの容量も増加しなければならないという問題が生じる。また、パワートランジスタの容量を増加させるために、パワートランジスタを並列接続することも考えられるけれども、このような手段にすると制御がむずかしくなるとともに不経済となる。さらに、ＢＬＭ自身を大型とすると、はずみ車効果ＧＤ２が増加し、負荷しゃ断時の不動時間が大きくなって水車発電機の回転数ΔＮを増加させてしまう問題も生じるとともにＢＬＭの慣性のため等価閉鎖速度に達するまでに時間がかかりすぎる問題もある。
【０００５】
そこで本願出願人は、上記問題を解決して、電動サーボモータの容量が小さくてもガイドリングの調整が容易にできる電動モータ式調速機の制御装置を先に出願した（実願昭６２−１４２６９０号及び実願昭６２−１４２６９１号）。
【０００６】
ここで図３を参照して先に出願した実願昭６２−１４２６９０号の実施例を説明する。
【０００７】
図３において、１は水車の水口開度を調整するガイドリングで、このガイドリング１の外周部には互に１８０度離れた位置にサーボモータ取付体２，３を突設させる。サーボモータ取付体２，３には電動サーボモータ４，５を構成する回転−直線運動変換部６，７が連結される。８，９はＢＬＭで、ＢＬＭ８，９の駆動力は図示しない減速機を介して回転−直線変換部６，７に伝達される。回転−直線変換部６，７の位置は位置検出器６ａ，７ａにより検出される。
【０００８】
ＢＬＭ８，９にはインバータ装置１０，１１からモータ電流が供給される。１２，１３は電流制御装置である。インバータ装置１０，１１と電流制御装置１２，１３はサーボモータ制御部となる。１４はＰＩＤ速度制御装置で、この制御装置１４には設定速度と水車発電機の速度（水車速度）とが入力され、その速度差からＰＩＤ演算を行う。ＰＩＤ速度制御装置１４の出力であるＰＩＤ速度制御指令は開度制御装置１５に供給される。開度制御装置１５には電動サーボモータ４の回転−直線変換部６，７に設けられた位置検出器６ａ，７ａの検出位置信号が入力される。開度制御装置１５の開度制御指令は電流指令として電流制御装置１２，１３に供給される。１６，１７は変流器である。
【０００９】
水車発電機の速度が設定速度と異なってくると、ＰＩＤ速度制御装置１４からＰＩＤ速度制御指令が送出される。この速度制御指令は開度制御装置１５に入力される。この開度制御装置１５には、電動サーボモータ４，５の回転−直線運動変換部６，７の移動位置を検出する位置検出器６ａ，７ａの検出位置信号も入力され、ＰＩＤ速度制御指令と検出位置信号の差に対応した電流指令である開度制御指令が開度制御装置１５から送出される。この開度制御指令により、電流制御装置１２，１３からインバータ装置１０，１１の制御出力が送出される。インバータ装置１０，１１はその制御出力によりゲートが制御されてＢＬＭ８，９にモータ電流を供給し、回転−直線運動変換部６，７を駆動して、水車発電機が設定速度となるようにガイドリング１の水口開度を変える。
【００１０】
なお、回転−直線運動変換部６と回転−直線運動変換部７は運動方向が逆となるように構成する。すなわち、変換部６が押す方向のとき、変換部７は引く方向となるようにする。
【００１１】
上記のようにしてガイドリング１を２台の電動サーボモータ４，５で駆動すると、ガイドリング１の駆動力は電動サーボモータが１台の場合に比較してその容量が小さくても確実に制御できる。また、サーボモータ４，５が小さいため、ＢＬＭ８，９の容量も当然小さくなる。このため、はずみ車効果ＧＤ２も小さくなるので、負荷しゃ断の不動時間が小さく水車発電機の回転数には影響を与えなくなる。さらに、ＢＬＭ８，９が小型であるから等価閉鎖速度に達するまでの時間も短くてすむ。
更に、ガイドリング１を片側だけで制御する場合にして操作力損失の低減を図ることができる。
【００１２】
次に図４及び図５を参照して、先に出願した実願昭６２−１４２６９１号の実施例を説明する。なお図３に示す実願昭６２−１４２６９０号の実施例と同一機能をはたす部分には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１３】
図４に示すようにこの従来技術では、第１の開度制御装置１５に、ＰＩＤ速度制御装置１４からのＰＩＤ速度制御指令及び位置検出器６ａで検出した検出位置信号が入力される。また第２の開度制御装置１９には、全閉指令及び位置検出器７ａで検出した検出位置信号が入力される。開度制御装置１５，１９の開度制御指令はインターフェイス部１８へ送られる。他の部分の構成は図３に示す従来技術と同一である。
【００１４】
図５はインターフェイス部１８の詳細を示す回路図で、図４と同一部分には同一符号を付して示す。図５において、図中上部の電動サーボモータ４、インバータ装置１０及び電流制御装置１２からなるシステムをＡシステムと称し、図中下部の電動サーボモータ５、インバータ装置１１及び電流制御装置１３からなるシステムをＢシステムと称す。
【００１５】
図５に示すインターフェイス部１８はＡシステムが故障したとき（故障検出器は図示省略）動作する常開設点Ａ１，Ａ２，Ａ３と常閉接点Ａ４を有し、Ｂシステムが故障したとき動作する常開接点Ｂ１，Ｂ２を有する。常開接点Ａ１とＡ２は直列接続されて第１開度制御装置１５と電流制御装置１２とを結ぶ電路に介装される。常閉接点Ａ４と常開接点Ｂ２は直列接続されて第２開度制御装置１９と電流制御装置１３とを結ぶ電路に介装される。また、常開接点Ａ３とＢ１は直列接続されて常開接点Ａ１とＡ２の共通接続点と、常閉接点Ａ４と常開接点Ｂ２の共通接続点間に接続される。
【００１６】
通常制御時は常開接点Ａ１，Ａ２，Ａ３とＢ１，Ｂ２がオンになっていて常閉接点Ａ４はオフされている。このため、第１開度制御装置１５の開度制御指令はインターフェイス部１８を介して電流制御装置１２，１３に供給されるようになっている。そしてＡシステムに故障が発生したときに、インターフェイス部１８の常開接点Ａ１，Ａ２，Ａ３がオフされ、常閉接点Ａ４がオンとなって、第２開度制御装置１９からガイドベーン全閉指令が電流制御装置１３に入力されるようになる。
【００１７】
次に図４，図５に示す従来例の動作を述べる。水車発電機の速度が設定速度と異なってくるＰＩＤ速度制御装置１４からＰＩＤ速度制御指令が送出される。このＰＩＤ速度制御指令は第１開度制御指令１５に入力される。この第１開度制御１５には電動サーボモータ４の回転−直線運動変換部６の移動位置を検出する位置検出器６ａの検出位置信号も入力され、第１開度制御装置１５から両信号の差に応じた開度制御指令が送出される。この開度制御指令により電流制御装置１２，１３からインバータ装置１０，１１の制御出力が送出される。インバータ装置１０，１１はその制御出力によりゲートが制御されてＢＬＭ８，９を制御し、回転−直線運動変換部６，７を駆動して、水車発電機が設定速度となるようにガイドリング１の水口開度を変える。
【００１８】
上記のように電動サーボモータ４，５によりガイドリング１を制御しているとき、電動サーボモータ４に故障が発生したとする。この故障発生を図示しない検出器が検出すると、インターフェイス部１８の常開接点Ａ１，Ａ２，Ａ３をオフさせ、常閉接点Ａ４をオンにする。このため、第１開度制御装置１５の開度制御指令は電流制御装置１２，１３に入力されなくなるが、電流制御装置１３には第２開度制御装置１９からガイドベーン全閉指令が常閉接点Ａ４と常開接点Ｂ２を通って入力される。この指令によってガイドリング１はベーンを閉じる方向に駆動される。これにより、水車を自動的に停止させるため、安全な電動サーボモータ式調速機が得られる。
【００１９】
図６は更に他の従来技術を示す。この従来技術では、インバータ装置１０からＢＬＭ８へ供給するモータ電流ＩＡと、インバータ装置１１からＢＬＭ９へ供給モータ電流ＩＢとが平衡するように工夫し、電動サーボモータ４，５の力のバランスが平衡するようにしたものである。
【００２０】
つまり減算器２２は電流ＩＢから電流ＩＡを減算して差電流ＩＢ−ＩＡを求め、積分器２０は差電流ＩＢ−ＩＡを積分した積分信号ＳＡを出力する。したがってＩＡ＞ＩＢのときには積分信号ＳＡはマイナス値となり、ＩＡ＜ＩＢのときには積分信号ＳＡはプラス値となる。加算器２４では、開度制御装置１５から出力される開度制御指令に積分信号ＳＡが加えられ、加算器２４の出力が電流制御装置１２へ送られる。したがってＩＡ＞ＩＢのときには電流制御装置１２へ送られる値が小さくなり、ＩＡが減じていき、ＩＡ＜ＩＢのときには電流制御装置１２へ送られる値が大きくなり、ＩＡが増えていく。この結果ＩＡとＩＢが等しくなる。
【００２１】
同様に減算器２３は電流ＩＡから電流ＩＢを減算して差電流ＩＡ−ＩＢを求め、積分器２１は差電流ＩＡ−ＩＢを積分した積分信号ＳＢを出力する。したがってＩＢ＞ＩＡのときには積分信号ＳＢはマイナス値となり、ＩＢ＜ＩＡのときには積分信号ＳＢはプラス値となる。加算器２５では、開度制御装置１５から出力される開度制御指令に積分信号ＳＢが加えられ、加算器２５の出力が電流制御装置１３へ送られる。したがってＩＢ＞ＩＡのときには電流制御装置１３へ送られる値が小さくなり、ＩＢが減じていき、ＩＢ＜ＩＡのときには電流制御装置１３へ送られる値が大きくなり、ＩＢが増えていく。この結果ＩＢとＩＡが等しくなる。
【００２２】
図６の従来技術ではモータ電流ＩＡ，ＩＢが平衡するように工夫したので、ＢＬＭ８，９の調整ズレや経年変化による特性変化が生じても、ＢＬＭ８，９が発生する力を平衡させることができる。
【００２３】
結局、図３〜図５に示す従来技術では、同一の開度制御指令を電流制御装置１２，１３に入れることによりＢＬＭ８，９のモータ電流を平衡させるようにしており、図６に示す従来技術では、モータ電流ＩＡ，ＩＢの差に基づきモータ電流ＩＡ，ＩＢが平衡するように調整している。
【００２４】
電動サーボモータ４，５では、ＢＬＭ８，９の回転運動を減速機を介して回転−直線運動変換部６，７へ伝え、回転−直線運動変換部６，７ではボールネジ等を用いて回転運動を直線運動に変換してガイドリング１に力を伝える。
【００２５】
ところで上記従来技術では、電動サーボモータ４，５における減速機やボールネジ等のロスの不平衡や、これらメカ機構の経年変化の不平衡や、温度等の環境変化の偏り等があるため、ＢＬＭ８，９のモータ電流を平衡させたとしても、サーボモータ取付体２，３に作用する操作力（電動サーボモータ４，５の操作力）が不平衡となってしまうおそれがあり、精度よく操作力を平衡させることができなかった。
【００２６】
このような操作力の不平衡が生じると、メカ的に不要な応力が発生してしまうと共に、電気的にはモータが過負荷になるおそれがあった。
【００２７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、一対の電動サーボモータがガイドリングに伝える操作力が平衡するようにした、電動サーボモータ式調速機の制御装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、回転することにより水車の水口開度を調整するガイドリングの外周部のうち周方向に沿い離れた位置に連結されており、モータ電流がそれぞれ供給されると駆動して前記ガイドリングを同一の回転方向に沿い回転させる押し操作力または引き操作力をそれぞれ前記ガイドリングに付与してガイドリングを回転させる一対の電動サーボモータと、
開度制御指令に応じてモータ電流を前記一対の電動サーボモータにそれぞれ供給する一対のサーボモータ制御部と、
水口開度が目的開度となるような開度制御指令を前記一対のサーボモー制御部に送る制御部とを有する電動サーボモータ式調速機の制御装置において、
前記一対の電動サーボモータから前記ガイドリングに付与する操作力をそれぞれ個別に検出する一対の力センサと、
前記電動サーボモータの一方の操作力が他方の操作力よりも大きいときには、一方の電動サーボモータにモータ電流を供給する一方のサーボモータ制御部に入力する開度制御指令を減じ、他方の電動サーボモータにモータ電流を供給する他方のサーボモータ制御部に入力する開度制御指令を増すよう調整する調整部と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
【作用】
本発明では、一対の電動サーボモータが発生する操作力を力センサにより個別に求め、両操作力が平衡するようにサーボモータ制御部を調整する。このように直接的に操作力を検出して調整するため、両操作力が正確に平衡する。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお従来技術と同一部部には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３１】
図１は本発明の第１実施例を示す。第１実施例では、図３に示す従来技術に、更に、ロードセル５０，５１、減算器５２、アンプ（演算増幅器）５３、反転器５４、リミッタ付加算器５５，５６を付加した構成となっている。
【００３２】
ロードセル５０，５１は、電動サーボモータ４，５からガイドリング１へ伝える操作力を直接検出することができる部分、具体的には回転−直線運動変換部６，７とサーボモータ取付体２，３とを連結するロッドに備えられている。このロドセル５０，５１は各操作力に応じた力検出信号ＦＡ，ＦＢを出力する。
【００３３】
減算器５２は、力検出信号ＦＢから力検出信号ＦＡを減算して力偏差信号Δｆを出力し、アンプ５３は力偏差信号Δｆを増幅して力偏差信号ΔＦを出力する。反転器５４は力偏差信号ΔＦの正負を反転して正負を反転した力偏差信号ΔＦを出力する。リミッタ付加算器５５，５６は、開度制御装置１５から出力される開度制御指令Ｋに、力偏差信号ΔＦを加えて信号（開度制御指令）Ｋ＋ΔＦを出力する。ただしＢＬＭ８，９のモータ電流ＩＡ，ＩＢが定格電流以上にならないように、リミッタ付加算器５５，５６は信号Ｋ＋ΔＦの上限をリミットしている。
【００３４】
本実施例では、ＰＩＤ速度制御装置１４のＰＩＤ速度制御指令Ｖと、位置検出器６ａ，７ａの検出位置信号ＰＡ，ＰＢとの差に応じて、開度制御指令１５から開度制御指令Ｋが出力される。電動サーボモータ４，５は開度制御指令Ｋに応じた操作力を発生する。両操作力が等しいときには力偏差信号ΔＦは零となり、従来と同様に開度制御指令Ｋに応じた操作力が発生する。
【００３５】
操作力がアンバランスとなり力検出信号ＦＡが力検出信号ＦＢよりも大きくなったときには、力偏差信号ΔＦの値は負値となる。よって加算器５５の出力信号（開度制御指令）Ｋ＋ΔＦの値は小さくなり、加算器５６の出力信号（開度制御指令）Ｋ＋ΔＦの値は大きくなり、電動サーボモータ４の操作力が減じ、電動サーボモータ５の操作力が増し、両方の操作力が平衡する。
【００３６】
操作力がアンバランスとなり、前述したとのとは逆に、力検出信号ＦＢが力検出信号流ＦＡよりも大きくなったときには、力偏差信号ΔＦの値は正値となる。よって加算器５５の出力信号（開度制御信号）Ｋ＋ΔＦの値は大きくなり、加算器５６の出力信号（開度制御指令）Ｋ＋ΔＦの値は小さくなり、電動サーボモータ４の操作力が増し、電動サーボモータ５の操作力が減じ、両方の操作力が平衡する。
【００３７】
このように本実施例では電動サーボモータ４，５の操作力を検出し、両操作力が平衡するように調整をしているため、減速機やボールネジ等のロスに不平衡があっても、両操作力は等しくなる。
【００３８】
なおモータ電流ＩＡ，ＩＢ、力検出信号ＦＡ，ＦＢ、速度制御指令Ｖ、開度制御指令Ｋを監視することにより、異常（例えば水車ガイドベーン内部に流木や木の葉などの異物が混入して操作不能となった状態）の発見が容易にできる。
【００３９】
図２は本発明の第２実施例を示す。第２実施例では、図４に示す従来技術に、更に、ロードセル５０，５１、減算器５２、アンプ（演算増幅器）５３、反転器５４、リミッタ付加算器５５，５６を付加した構成となっている。
【００４０】
正常時には第１実施例と同様に、信号Ｋ＋ΔＦに応じて操作力が電動サーボモータ４，５から生じ、両方の操作力が等しくなる。
【００４１】
一方、異常時には、図４に示す従来技術と同様に、全閉指令により、電動サーボモータ５が作動してガイドリング１が閉方向に回転していく。
【００４２】
【発明の効果】
以上実施例と共に具体的に説明したように本発明によれば、２つの電動サーボモータからガイドリングに伝える操作力を個別に検出し、両操作力が等しくなるようにサーボ制御部に入力する信号を調整するようにしたので、経年変化やメカロスのちがいがあっても、両操作力を精度よく平衡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図。
【図２】本発明の第２実施例を示す構成図。
【図３】従来技術を示す構成図。
【図４】従来技術を示す構成図。
【図５】従来技術を示す構成図。
【図６】従来技術を示す構成図。
【符号の説明】
１ガイドリング
２，３サーボモータ取付体
４，５電動サーボモータ
６，７回転−直線運動変換部
６ａ，７ａ位置検出器
８，９ブラシなし直流電動機（ＢＬＭ）
１０，１１インバータ装置
１２，１３電流制御装置
１４ＰＩＤ速度制御装置
１５，１９開度制御装置
１６，１７変流器
１８インターフェイス部
２０，２１積分器
２２，２３減算器
２４，２５加算器
５０，５１ロードセル
５２減算器
５３アンプ
５４反転器
５５，５６リミッタ付加算器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control device for an electric servo motor type speed governor, and is devised so that operating forces generated by a pair of electric servo motors are balanced.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the drive source of the governor is changing from a hydraulic system to an electric servo motor system using an electric motor. This electric servo motor is composed of a brushless DC motor, a speed reducer to which the output of the motor is supplied, and a rotation-linear motion conversion unit to which the output of the speed reducer is supplied, and is converted into a linear motion. A guide ring for adjusting the opening of the water inlet of the water wheel is connected to the moving body.
[0003]
Since the electric servo motor is easier to maintain and inspect than the hydraulic servo motor, it has been increasingly used in recent years. Along with this, the single-unit capacity of a brushless DC motor (hereinafter referred to as BLM) used for a servomotor has also increased. However, the BLM has a manufacturing limit.
[0004]
When the BLM has a large capacity, there arises a problem that the capacity of the power transistor used in the inverter device that supplies the motor current to the BLM must also be increased. Further, in order to increase the capacity of the power transistor, it is conceivable to connect the power transistors in parallel. However, if such a means is used, the control becomes difficult and uneconomical. Furthermore, if the BLM itself is made large, the flywheel effect GD2 increases, the immobility time when the load is cut off increases, and there is a problem that the rotational speed ΔN of the turbine generator is increased. There is also a problem that takes too long to reach.
[0005]
Accordingly, the applicant of the present application has previously filed a control device for an electric motor type speed governor that can easily adjust the guide ring even if the capacity of the electric servo motor is small (see Japanese Patent Application No. 62-62). 142690 and Japanese Utility Model Application Nos. 62-142691).
[0006]
Here, an embodiment of Japanese Patent Application No. 62-142690 filed earlier will be described with reference to FIG.
[0007]
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a guide ring for adjusting the opening of the water wheel of the water wheel. Servo motor mounting bodies 2 and 3 are provided on the outer periphery of the guide ring 1 at positions 180 degrees apart from each other. The servo motor mounting bodies 2 and 3 are connected to rotation-linear motion conversion units 6 and 7 constituting the electric servo motors 4 and 5. Reference numerals 8 and 9 denote BLMs, and the driving forces of the BLMs 8 and 9 are transmitted to the rotation-linear conversion units 6 and 7 via a reduction gear (not shown). The positions of the rotation-linear conversion units 6 and 7 are detected by position detectors 6a and 7a.
[0008]
A motor current is supplied to the BLMs 8 and 9 from the inverter devices 10 and 11. Reference numerals 12 and 13 denote current control devices. The inverter devices 10 and 11 and the current control devices 12 and 13 serve as servo motor control units. Reference numeral 14 denotes a PID speed control device. A set speed and a turbine generator speed (turbine speed) are input to the control device 14, and PID calculation is performed based on the speed difference. A PID speed control command that is an output of the PID speed control device 14 is supplied to the opening degree control device 15. Detection position signals of position detectors 6 a and 7 a provided in the rotation-linear conversion units 6 and 7 of the electric servomotor 4 are input to the opening control device 15. The opening control command of the opening control device 15 is supplied to the current control devices 12 and 13 as a current command. 16 and 17 are current transformers.
[0009]
When the speed of the turbine generator is different from the set speed, a PID speed control command is sent from the PID speed control device 14. This speed control instruction is Ru is input to the position controller 15. The opening control device 15 also receives detection position signals of position detectors 6a and 7a for detecting the movement positions of the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 of the electric servo motors 4 and 5, and a PID speed control command and An opening degree control command that is a current command corresponding to the difference between the detected position signals is sent from the opening degree control device 15. In response to the opening degree control command, the control outputs of the inverter devices 10 and 11 are sent from the current control devices 12 and 13. The inverter devices 10 and 11 are controlled at their gates by their control outputs to supply motor currents to the BLMs 8 and 9 and drive the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 to guide the turbine generator to a set speed. Change the mouth opening of ring 1.
[0010]
Note that the rotation-linear motion conversion unit 6 and the rotation-linear motion conversion unit 7 are configured so that the motion directions are reversed. That is, when the conversion unit 6 is in the pushing direction, the conversion unit 7 is in the pulling direction.
[0011]
When the guide ring 1 is driven by the two electric servo motors 4 and 5 as described above, the driving force of the guide ring 1 is reliably controlled even if its capacity is small compared to the case of one electric servo motor. it can. Further, since the servo motors 4 and 5 are small, the capacities of the BLMs 8 and 9 are naturally small. For this reason, since the flywheel effect GD2 is also reduced, the immobility time of load cutoff is small, and the rotational speed of the turbine generator is not affected. Furthermore, since the BLMs 8 and 9 are small, the time required to reach the equivalent closing speed can be shortened.
Furthermore, when the guide ring 1 is controlled only on one side, it is possible to reduce the operating force loss.
[0012]
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, an embodiment of Japanese Utility Model Application No. 62-142691 filed earlier will be described. Note that portions having the same functions as those in the embodiment of Japanese Patent Application No. Sho 62-142690 shown in FIG.
[0013]
As shown in FIG. 4, in this prior art, the PID speed control command from the PID speed control device 14 and the detected position signal detected by the position detector 6a are input to the first opening degree control device 15. Further, the second opening degree control device 19 receives a fully closed command and a detected position signal detected by the position detector 7a. The opening control commands of the opening control devices 15 and 19 are sent to the interface unit 18. The structure of other parts is the same as that of the prior art shown in FIG.
[0014]
FIG. 5 is a circuit diagram showing the details of the interface unit 18, and the same parts as those in FIG. In FIG. 5, a system composed of the electric servo motor 4, the inverter device 10 and the current control device 12 in the upper part in the drawing is referred to as A system, and a system comprising the electric servo motor 5, the inverter device 11 and the current control device 13 in the lower part in the drawing. Is referred to as B system.
[0015]
The interface unit 18 shown in FIG. 5 has normally open points A1, A2, A3 and a normally closed contact A4 that operate when the A system fails (failure detector is not shown), and always operates when the B system fails. Open contacts B1 and B2. The normally open contacts A1 and A2 are connected in series and are interposed in an electric circuit connecting the first opening degree control device 15 and the current control device 12. The normally closed contact A4 and the normally open contact B2 are connected in series and are interposed in an electric path connecting the second opening degree control device 19 and the current control device 13. The normally open contacts A3 and B1 are connected in series and connected between the common connection point of the normally open contacts A1 and A2 and the common connection point of the normally closed contact A4 and the normally open contact B2.
[0016]
During normal control, normally open contacts A1, A2, A3 and B1, B2 are on, and normally closed contact A4 is off. For this reason, the opening control command of the first opening control device 15 is supplied to the current control devices 12 and 13 via the interface unit 18. When a failure occurs in the system A, the normally open contacts A1, A2, A3 of the interface unit 18 are turned off, the normally closed contact A4 is turned on, and the guide vane full-close command is issued from the second opening controller 19. Is input to the current control device 13.
[0017]
Next, the operation of the conventional example shown in FIGS. 4 and 5 will be described. A PID speed control command is sent from the PID speed control device 14 in which the speed of the water turbine generator is different from the set speed. This PID speed control command is input to the first opening control command 15. A detection position signal of a position detector 6 a that detects the movement position of the rotation-linear motion conversion unit 6 of the electric servo motor 4 is also input to the first opening degree control 15, and both signals are received from the first opening degree control device 15. An opening degree control command corresponding to the difference is sent out. In response to the opening degree control command, control outputs of the inverter devices 10 and 11 are sent from the current control devices 12 and 13. The inverter devices 10 and 11 control the BLMs 8 and 9 by controlling the gates according to their control outputs, and drive the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 so that the turbine generator is set at a set speed. Change the water opening.
[0018]
Assume that a failure occurs in the electric servomotor 4 when the guide ring 1 is controlled by the electric servomotors 4 and 5 as described above. When a detector (not shown) detects the occurrence of this failure, the normally open contacts A1, A2, A3 of the interface unit 18 are turned off and the normally closed contact A4 is turned on. For this reason, the opening control command of the first opening control device 15 is not input to the current control devices 12 and 13, but the guide vane full closing command is normally closed from the second opening control device 19 to the current control device 13. The signal is input through the contact A4 and the normally open contact B2. By this command, the guide ring 1 is driven in the direction of closing the vane. Thereby, since a water turbine is stopped automatically, a safe electric servo motor type governor can be obtained.
[0019]
FIG. 6 shows still another prior art. In this prior art, the motor current IA supplied from the inverter device 10 to the BLM 8 and the motor current IB supplied from the inverter device 11 to the BLM 9 are balanced so that the balance of the forces of the electric servo motors 4 and 5 is balanced. It is what I did.
[0020]
That is, the subtractor 22 subtracts the current IA from the current IB to obtain a difference current IB-IA, and the integrator 20 outputs an integration signal SA obtained by integrating the difference current IB-IA. Therefore, when IA> IB, the integral signal SA has a negative value, and when IA <IB, the integral signal SA has a positive value. In the adder 24, the integration signal SA is added to the opening control command output from the opening control device 15, and the output of the adder 24 is sent to the current control device 12. Therefore, when IA> IB, the value sent to the current control device 12 decreases, IA decreases, and when IA <IB, the value sent to the current control device 12 increases, and IA increases. As a result, IA and IB become equal.
[0021]
Similarly, the subtractor 23 subtracts the current IB from the current IA to obtain a difference current IA-IB, and the integrator 21 outputs an integration signal SB obtained by integrating the difference current IA-IB. Therefore, when IB> IA, the integration signal SB has a negative value, and when IB <IA, the integration signal SB has a positive value. In the adder 25, the integral signal SB is added to the opening control command output from the opening control device 15, and the output of the adder 25 is sent to the current control device 13. Therefore, when IB> IA, the value sent to the current control device 13 decreases, and IB decreases. When IB <IA, the value sent to the current control device 13 increases, and IB increases. As a result, IB and IA become equal.
[0022]
In the prior art of FIG. 6, the motor currents IA and IB are devised so as to be balanced. Therefore, even if the BLM 8 and 9 are misaligned or the characteristics change due to aging, the forces generated by the BLM 8 and 9 can be balanced. .
[0023]
After all, in the prior art shown in FIGS. 3 to 5, the same opening degree control command is input to the current control devices 12 and 13 to balance the motor currents of the BLMs 8 and 9. The motor currents IA and IB are adjusted to be balanced based on the difference between the motor currents IA and IB.
[0024]
In the electric servo motors 4 and 5, the rotational motions of the BLMs 8 and 9 are transmitted to the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 via the speed reducer, and the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 perform the rotational motion using a ball screw or the like. The force is transmitted to the guide ring 1 by converting into linear motion.
[0025]
By the way, in the above prior art, there are unbalanced loss of the reduction gears, ball screws, etc. in the electric servo motors 4, 5; unbalanced aging of these mechanical mechanisms; bias in environmental changes such as temperature; Even if the motor current of 9 is balanced, the operating force acting on the servo motor mounting bodies 2 and 3 (the operating force of the electric servo motors 4 and 5) may become unbalanced. Could not equilibrate.
[0026]
When such an unbalance of operating force occurs, mechanically unnecessary stress is generated and the motor may be overloaded electrically.
[0027]
An object of the present invention is to provide a control device for an electric servo motor type speed governor in which an operation force transmitted from a pair of electric servo motors to a guide ring is balanced.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention that solves the above problems is connected to positions separated along the circumferential direction in the outer peripheral portion of the guide ring that adjusts the opening of the water inlet of the water turbine by rotating, and is supplied with motor currents respectively. A pair of electric servo motors that rotate the guide ring by applying a pushing operation force or a pulling operation force to rotate the guide ring along the same rotation direction to the guide ring, respectively.
A pair of servo motor controllers for supplying motor current to the pair of electric servo motors in response to an opening control command;
In the control device of the electric servomotor type speed governor having a control unit that sends an opening control command to the pair of servo motor control units such that the water port opening becomes the target opening.
A pair of force sensors for individually detecting the operation force applied to the guide ring from the pair of electric servomotors;
When one operating force of the electric servo motor is larger than the other operating force, the opening control command input to one servo motor control unit that supplies motor current to one electric servo motor is reduced, and the other electric servo And an adjustment unit that adjusts an opening degree control command input to the other servo motor control unit that supplies a motor current to the motor.
[0029]
[Action]
In the present invention, the operation force generated by the pair of electric servomotors is individually obtained by the force sensor, and the servomotor control unit is adjusted so that both operation forces are balanced. Since the operating force is directly detected and adjusted in this way, both operating forces are accurately balanced.
[0030]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as a prior art, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0031]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, load cells 50 and 51, a subtractor 52, an amplifier (operational amplifier) 53, an inverter 54, and adders 55 and 56 with limiters are added to the prior art shown in FIG. Yes.
[0032]
The load cells 50 and 51 can directly detect the operation force transmitted from the electric servomotors 4 and 5 to the guide ring 1, specifically, the rotation-linear motion conversion units 6 and 7 and the servomotor attachment bodies 2 and 3. And a rod that connects the two. The rod cells 50 and 51 output force detection signals FA and FB corresponding to each operation force.
[0033]
The subtractor 52 subtracts the force detection signal FA from the force detection signal FB and outputs a force deviation signal Δf, and the amplifier 53 amplifies the force deviation signal Δf and outputs a force deviation signal ΔF. The inverter 54 inverts the sign of the force deviation signal ΔF and outputs a force deviation signal ΔF obtained by inverting the sign. The adders 55 and 56 with limiters add a force deviation signal ΔF to the opening control command K output from the opening control device 15 and output a signal (opening control command) K + ΔF. However, the limiter-equipped adders 55 and 56 limit the upper limit of the signal K + ΔF so that the motor currents IA and IB of the BLMs 8 and 9 do not exceed the rated current.
[0034]
In the present embodiment, the opening control command K from the opening control command 15 is determined according to the difference between the PID speed control command V of the PID speed control device 14 and the detected position signals PA and PB of the position detectors 6a and 7a. Is output. The electric servo motors 4 and 5 generate operating force according to the opening control command K. When both operating forces are equal, the force deviation signal ΔF becomes zero, and an operating force corresponding to the opening control command K is generated as in the conventional case.
[0035]
When the operating force becomes unbalanced and the force detection signal FA becomes larger than the force detection signal FB, the value of the force deviation signal ΔF becomes a negative value. Therefore, the value of the output signal (opening control command) K + ΔF of the adder 55 is reduced, the value of the output signal (opening control command) K + ΔF of the adder 56 is increased, the operating force of the electric servo motor 4 is reduced, and electric The operating force of the servo motor 5 increases, and both operating forces are balanced.
[0036]
When the operation force becomes unbalanced and the force detection signal FB becomes larger than the force detection signal flow FA, the value of the force deviation signal ΔF becomes a positive value. Therefore, the value of the output signal (opening control signal) K + ΔF of the adder 55 is increased, the value of the output signal (opening control command) K + ΔF of the adder 56 is decreased, and the operating force of the electric servo motor 4 is increased. The operating force of the servo motor 5 is reduced and both operating forces are balanced.
[0037]
In this way, in this embodiment, the operating force of the electric servo motors 4 and 5 is detected and adjusted so that both operating forces are balanced, so even if there is an unbalanced loss in the speed reducer, ball screw, etc. Both operating forces are equal.
[0038]
By monitoring the motor currents IA, IB, force detection signals FA, FB, speed control command V, and opening control command K, abnormalities (for example, foreign matter such as driftwood and leaves in the water turbine guide vane are mixed and cannot be operated). Can be easily discovered.
[0039]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, load cells 50 and 51, a subtractor 52, an amplifier (operational amplifier) 53, an inverter 54, and adders 55 and 56 with limiters are added to the prior art shown in FIG. Yes.
[0040]
In the normal state, as in the first embodiment, an operating force is generated from the electric servo motors 4 and 5 according to the signal K + ΔF, and both the operating forces are equal.
[0041]
On the other hand, at the time of abnormality, as in the prior art shown in FIG. 4, the electric servo motor 5 is actuated and the guide ring 1 rotates in the closing direction in response to a full-close command.
[0042]
【The invention's effect】
As specifically described with the above embodiments, according to the present invention, the operation force transmitted from the two electric servo motors to the guide ring is individually detected, and the signal input to the servo control unit so that the two operation forces are equal. Because of the adjustment, even if there is a difference between aging and mechanical loss, both operating forces can be balanced accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional technique.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional technique.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional technique.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 Guide ring 2, 3 Servo motor mounting body 4, 5 Electric servo motor 6, 7 Rotation-linear motion converter 6a, 7a Position detector 8, 9 Brushless DC motor (BLM)
10, 11 Inverter device 12, 13 Current control device 14 PID speed control device 15, 19 Opening control device 16, 17 Current transformer 18 Interface unit 20, 21 Integrator 22, 23 Subtractor 24, 25 Adder 50, 51 Load cell 52 Subtractor 53 Amplifier 54 Inverter 55, 56 Adder with limiter

Claims

回転することにより水車の水口開度を調整するガイドリングの外周部のうち周方向に沿い離れた位置に連結されており、モータ電流がそれぞれ供給されると駆動して前記ガイドリングを同一の回転方向に沿い回転させる押し操作力または引き操作力をそれぞれ前記ガイドリングに付与してガイドリングを回転させる一対の電動サーボモータと、
開度制御指令に応じてモータ電流を前記一対の電動サーボモータにそれぞれ供給する一対のサーボモータ制御部と、
水口開度が目的開度となるような開度制御指令を前記一対のサーボモー制御部に送る制御部とを有する電動サーボモータ式調速機の制御装置において、
前記一対の電動サーボモータから前記ガイドリングに付与する操作力をそれぞれ個別に検出する一対の力センサと、
前記電動サーボモータの一方の操作力が他方の操作力よりも大きいときには、一方の電動サーボモータにモータ電流を供給する一方のサーボモータ制御部に入力する開度制御指令を減じ、他方の電動サーボモータにモータ電流を供給する他方のサーボモータ制御部に入力する開度制御指令を増すよう調整する調整部と、を備えたことを特徴とする電動サーボモータ式調速機の制御装置。Rotation is coupled to along away in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the guide ring for adjusting the water inlet opening of the water turbine by, rotating the guide ring the same by driving the motor current is supplied A pair of electric servo motors that rotate the guide ring by applying a push operation force or a pull operation force to rotate along the direction to the guide ring, respectively;
A pair of servo motor controllers that supply motor current to the pair of electric servo motors in response to an opening control command;
In the control device of the electric servomotor type speed governor having a control unit that sends an opening control command to the pair of servo motor control units such that the water port opening becomes the target opening.
A pair of force sensors for individually detecting the operation force applied to the guide ring from the pair of electric servomotors;
When one operating force of the electric servo motor is larger than the other operating force, the opening control command input to one servo motor control unit that supplies motor current to one electric servo motor is reduced, and the other electric servo And a controller for adjusting an opening degree control command input to the other servo motor controller that supplies a motor current to the motor.