JPH0232785A - 交流サーボモータの制御装置 - Google Patents

交流サーボモータの制御装置

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JPH0232785A
JPH0232785A JP63181839A JP18183988A JPH0232785A JP H0232785 A JPH0232785 A JP H0232785A JP 63181839 A JP63181839 A JP 63181839A JP 18183988 A JP18183988 A JP 18183988A JP H0232785 A JPH0232785 A JP H0232785A
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博 長瀬
Nobuyoshi Muto
信義 武藤
Kunio Miyashita
邦夫 宮下
Yasuyuki Sugiura
杉浦 康之
Sumio Kobayashi
澄男 小林
Kazuyuki Nakagawa
中川 一幸
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流サーボモータの制御方法に係り、とくに、
誘導電動機も、同期電動機も、駆動することができる交
流サーボモータ制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、誘導電動機(以下、IM)や同期電動機(以下、
SM)をサーボモータとして用いる場合。
たとえば「メカトロニクスのためのサーボ技術入門」(
日1−1]工業新聞社、昭61年)のP80〜P82に
記されているように、それぞれの電動機にRiaな制御
装置の構成としてシステムを構築している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の方法は制御装置の大部分の構成要素はどちら
のモータにも適用できるようになっているにもかかわら
ず、システムとしてはそれぞれのモータ専用になってい
る。このように、制御装置としては各モータ専用なので
、装置の設計に入手がかかり、結局コスト高のものにな
ってしまう問題があった。
本発明は前記間厘点に対してなされたもので、その目的
は制御装置をIJSMに対して共通化し、低コストの制
御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、交流電動機の磁束と同一方向の電流成分の
指令(dililll電流指令)をIMとSMで切り換
える手段を設けること、及び、磁束位置の演算又は検出
方法をIMとSMとで切り換える手段を設ける、他の制
御要素を共通化することによって達成される。
〔作用〕
d@電流指令はIMの場合、モータの磁束をつくる励磁
電流の指令となる。一方、SMの場合、磁束はロータに
とりつけられた永久磁束によって与えられるので、d軸
電流指令は零である。これを、IMとSMとで切換手段
によって切りかえることによって、IM側にも、8M用
にもなる。さらに、磁束位置信号は交流モータに電流を
流すための位相基準信号である。この信号はIMの場合
は演算により、SMの場合はモータのロータにとりつけ
られた回転位置検出器からの信号によって得られる。こ
の演算手段又は検出手段をIMとSMとで切換えること
によりIMにもSMにも対応できる。
IMとSMとではこれら2種類の信号を切換えれば、他
の構成は同一であっても制御回路は両方のモータに共通
に利用できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は制御ボード101を1M2に適用した例を示す。
第1図において、インバータ1は1M2に可変周波、可
変電圧の交流を1M2に与える。1M2の軸端にはその
ロータの回転位置に応じたパルスを発生するエンコーダ
3がとりつけられる。エンコーダ3からのパルス信号は
速度検出手段5に入力される。一方、速度指令手段4は
1M2の回転速度を指令する信号ωrネを出力する。速
度指令手段4からの速度指令信号ω−と速度検出手段5
からの速度検出信号ω、は速度制御手段6に入力される
。速度制御手段6はω−とω、の偏差に応じて働き、そ
の出力信号は磁束と直交する電流成分の指令Iq”Cq
軸電流指令)である、一方、dN電流指令発生手段7は
、d軸電流指令Ialを発生するもので、その詳細を第
2図に示す。第2図において、速度検出信号ω、に基づ
いて磁束指令φ傘を発生する磁束指令発生手段71の出
力は磁束制御手段73に入力される。磁束制御手段73
の出力はd軸電流指令I++”であり、これは1M2の
励磁電流を指令する信号でもある。d#電流指令Ieは
磁束演算手段72に入力され、磁束演算手段72はその
ときの励磁電流指令■−に応じた磁束φを演算する。そ
の演算は、 である。ここで、Mは1M2の励磁インダクタンス、T
zは1M2の2次時定数、Sはラプラス演算子である。
磁束φの信号は磁束制御手段73に入力され、a束制御
手段73は磁束指令φ*と磁束φとの偏差に応じて働き
、d !Ill電流指令Id”を出力する。なお、本実
施例では、d@電流指令ニーは速度の、に応じて変える
ようにしたが、これ以外に、たとえばトルクに応じて変
えてもよい。
また、両者を併用することもできる。さらに。
■−串は一定値でもよい。
第1図に戻り、d@電流指令発生手段7の出力のd軸電
流指令I4”は切換手段8に入力される。
切換手段8はIM側に切換えてあり、d軸電流指令手段
7からのd軸電流指令Iuは電流指令演算手段10に入
力される。速度制御手段6からのq軸電流指令Iq・は
ニーと同様に電流指令演算手段10に入力されるが、こ
れは同時に磁束位置検出手段9aにも入力される。第3
図は磁束位置検出手段9aの具体例を示す。割算手段9
1は速度制御手段9aからのq軸電流指令■9申、磁束
演算手段72からの磁束φを入力し。
M  Itq* Tz  φ の演算を行って、1M2のすべり周波数指令ωs11を
求める。割算手段91からのすベリ周波数指令ωS鴫±
加算手段93に人力される。また、速度検出手段5から
の速度検出信号ωrは倍率手段93によって2倍され(
pは1M2の極対数)、加算手段93に入力される。加
算手段93では結局、ω1傘=ωSI+pl  ωr の加竺を行って、丁M2の1次周波数指令ω1本を求め
る。加算手段93からの1次層波数指令ω1mは積分手
段94に入力される。積分手段94では1次局波数指令
ω−を積分し、Q本=fω16 dtの演算を行う。積
分手段94からの出力O◆は1M2の磁束位置に対応す
る。以上のようにして、磁束位置検出手段9aでは磁束
位置O傘を演算する。
第3図に示す磁束位置検出手段9aは一例であり、これ
以外に種々の変形があるが、いずれにしても衆知の方法
で磁束位置を求めることができる。
次に、再び第1図に戻り、磁束位置検出手段9aからの
磁束位置O−士電流指令演算手段10に入力される。電
流指令演算手段10ではq軸電流指令Iq”、d軸電流
指令ニー、磁束位置O*を用いて、以下の1次電流指令
i拳の演算を行う。
i 申= I d牟sin O傘+I q”cO9O*
=f了7)”+(Iq*)” 5in(0*+ ζ)こ
こで、ζ=tan−’ (I q申/ jaす。1次電
流指令i傘は磁束位置O傘の変化に伴う交流電流になる
電流指令演算手段10からの1次電流指令i*と電流検
出器11からの電流検出信号iの偏差が電流制御手段1
2に入力される。電流制御手段12はi傘とiの偏差に
応じて働き、その出力をPli1M信号発生手段13に
入力する。PWM信号発生手段13は電流制御手段12
からの出力信号に応じたPWMパルス信号を出力し、イ
ンバータ1を動作させ、1M2に1次電流指令i串に比
例する電流を流す。第1図において、電流指令演算手段
10からの出力信号は1相分だけについて示したが、衆
知のように1M2の相数分だけある。さらに、それに続
く、電流検出器、電流制御手段、PWM信号発生手段も
その数だけある。さらにまた、電流制御手段12.PW
M発生手段13は他の方法によってPWM信号を発生さ
せてもよい、例えば、i*とiの偏差に応じて働く、ヒ
ステリシス型のコンパレータを用いてもよいし、最近検
討されている空間ベクトルに基づ<PWM信号発生法を
用いてもよい。第1図の制御方式はベクトル制御として
知られている。
第4図は制御ボード101を5MI4に適用した例を示
す。第4図において、部品番号1〜13を示す部品、手
段は第1図と同一物を表す。制御ボード101は5M1
4に接続されているので、切換手段8はSM側に切りか
えられ、d@電流指例1a”は零となる。このようにS
Mの場合、第4図の点線で示すdlFlll電流指令発
生手段7の演算は無駄になるので、制御演算をリフトウ
ェアで実行するときにはこの処理を実行しないようにす
ればよく、あるいはハードで実行するときにはこの回路
を取りつけないようにしてもよい。磁束位置検出手段9
bは5M14のロータにとりつけられた磁石の磁束位置
O傘を求めるためのもので、図示の場合には、8MI4
のロータ頓にとりつけられたアブソリュート・エンコー
ダ15の出力信号・を利用し、アブソリュート・エンコ
ーダ15の回転位置信号から磁束位置検出手段9bによ
り磁束位置O*を求める。5M14の磁束位置θ−よこ
れ以外の方法として、衆知のように分配+A:(とエン
コーダの(i号を組み合せて求めてもよく、正弦波信号
を出力する正弦波位置検出器を用いてもよい。
以上のように、IMとSMとで、d 1lidl電流指
令の値、及び、磁束位置の求め方を変更するのみで、制
御ボードをIM、SM共通に利用することができる。こ
のため、安価な制御システムを提供することができる。
制御ボード101による制御実行はアナログ、ディジタ
ル回路などのハード回路を用いてもよく、また、マイク
ロコンピュータを用いたラフ1〜ウエアによって実行し
ても、さらに、両者を混在して実行してもよい。なお、
第1図、第4図の実施例では速度指令を出すようにして
いるが、この上位制御系として位置制御系を設けてもよ
いのはいうまでもない。
第5図は本発明の他の実施例をIMに適用した例を示す
。第5図において1部品番号1〜11を付けた部品1手
段は第1図と同一物を示す。この実施例は第1図に対し
て電流制御方法が異なる。
電流成分検出手段16は電流検出器11からの3相の電
流検出信号iu、ivl1wと、磁束位置検出手段9a
からの磁束位置θ傘とにより、の演算を行ってd 4i
111電流■6、q軸電流Iqを求める。すなわち、磁
束と同一方向の電流成分I4、直交する電流成分工9を
求める。速度制御手段6からのq@電流指令Iq”と電
流成分検出手段16からのq軸電流工、の偏差はq軸電
流制御手段17に入力される。9軸′IYt流制御手段
17の出力Δ■9は電圧指令演算手段19に人力される
。切換手段8を通してdllIIIl電流指令手段7か
ら出されるd軸電流指令I++”と電流成分検出手段1
6からのd軸電流工、の偏差はd@電流制御手段18に
入力される。d軸電流制御手段18の出力6丁、は電圧
指令演算手段19に入力される。電圧指令演算手段19
には前記ΔIq拳、Δr−の他、速度制御手段6からの
q軸電流指令Iq申、切換手段8を通して与えられるd
軸電流指令Id11、及び、磁束位置検出手段9aから
の1次層波数指令ω−により、以下の演算を行って、d
軸電圧指令Vd*1q軸電圧指令V町傘を得る。
■d$=Δ I+++rIL*−(Q 1+Qz)ωt
”Iq拳Va””Δ Iq+Mωt”Ia拳+ rtI
q*+(Qt+ Qz)ωx*I −ここで、rl、Q
IQxはIM2の1次抵抗、1次もれインダクタンス、
2次もれインダクタンスである。電圧指令v−,Vq−
の指令は他にもあり、例えばd軸、q軸電流制御手段1
8.17のゲインが大きければ上式をそれぞれの第2項
以後は省略できる。また、I dl、 I q拳の代わ
りに検出値Id+Iqを用いてもよい。次に、PWM信
号発生手段20には電圧指令演算手段19からのd軸電
圧指令Va◆、q軸電圧指令Vq−と、磁束位置検出手
段9aからの磁束位置θ傘が入力される。PWM信号発
生手段20では、たとえば、 V ” = V a拳sin O拳+Vq*cos8*
の演算により1つの相の交流電圧指令を得、インバータ
1を動作するPWM信号を得る。(他の相の演算も同様
である。)PWM信号の得方はこれ以外の方法として、
たとえば、空間ベクトルに基づ<PWM信号信号発生相
いてもよい。
以上のように、第5図はIMに適用する場合を述べたが
、前の場合と同様にして、切換手段8を切換え、磁束位
置検出手段を変更するだけでSMにも適用できる。第5
図に示す方法は、dw q軸の電流成分の指令値と検出
値を比較しているので。
精度のよい電流制御ができる。
[発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、d軸電流指令と磁束
位置検出方法を切換るだけで、IMにもSMにも対応で
きる制御ボードを構成できる。したがって、低コストの
サーボシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図。 第3図は第1図に示す部品の詳細図、第4図は本発明の
他の実施例を示す図、第5図はさらに別の実施例を示す
図である。 2・・・誘導電動機、8・・・切換手段、9・・・磁束
位11T検出手段、14・・・同期′lII動機。 第 図 第4図 第 図 第 図 未 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、可変周波、可変電圧の周波数変換器により交流電動
    機を駆動し、前記電動機のトルクに比例する信号を前記
    交流電動機の磁束と直交する電流成分の指令として、前
    記交流電動機を制御するものにおいて、交流電動機が同
    期電動機のときは該電動機の磁束と同方向の電流成分の
    指令を零とし、誘導電動機のときは該電動機の磁束と同
    方向の電流成分の指令を該電動機の励磁電流の指令とし
    、同期電動機のときと、誘導電動機とでその磁束位相の
    検出方法を切りかえて、同期電動機または誘導電動機の
    交流電流を制御するようにすることを特徴とする交流サ
    ーボモータの制御方法。
JP63181839A 1988-07-22 1988-07-22 交流サーボモータの制御装置 Expired - Lifetime JP2708479B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0446582A (ja) * 1990-06-11 1992-02-17 Hitachi Ltd 交流サーボモータの制御装置
US5569995A (en) * 1993-08-10 1996-10-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and apparatus for driving and controlling synchronous motor using permanent magnets as its field system
US6570358B2 (en) 2001-05-09 2003-05-27 Hitachi, Ltd. Control apparatus for alternating-current motor

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