WO1982003508A1 - Method of controlling an ac motor and device thereof - Google Patents

Description

明 細 眷

A C モータ制.御法及びその装置

技 街 分 野

本発明は A C モー タ制御法及びその装置に係 ]?、 特に 2 次筏れ リ ァク タ ンス を考慮 した制御を行 ¾ つ て ト ルク むらを抑制 し、 良好 ¾応签性を得る こ とが出来る A C モ ータ制御法及びその装置に関する。

背 景 技 術 . ' 直流をイ ンバータ回路で交流に変換 し、 こ の交流で誘 導電動機を驟動する制御方式と しては、 可変周波数制御 ( VF制御）法或 は可変電圧可変周波数制御 制 御 ） 法と して公知である。 この う ち V F制御法はイ ンバ -ータ回路の出力であ ·る 1 次周波数を速度指令に応 じて変 化する方法であ ]?、 又 制御法は 1 次周波数の変化 に比例 して 1 次電圧の振幅をも変えて、 出力 ト ルクを一 定にする制御法である。 これら制御方法は、 誘導電動機 印加する電 EE · 電流を振福 · 周波数の梃念でと らえた も のであるが平均値的 制御方法であるため、 即応性の ある木目 の細か 制街が不可能であった。 そとで、 この よ う な欠点を改善するため、 最近バルス幅制御方.法を用 い、 誘導電動機の固定子電流を瞬時値制御 し、 分巻直流 機と似た ト ルク発生.を行 ¾ う こ とができ る よ う るいわゆ る " べク ト ル制御方法 " が開発され、 実用に供される よ う に つた。 こ の誘導電動機のべク ト ル制御方法は、 分 卷直流機の ト ルク発生原理を基本と して、 固定子電流を

O PI 瞬時値制御して分卷直流機と似た ト ルク発生を行 う も のである。

¾下、 ベク ト ル制御法につ て箇単に説明する 。

一般に、 分卷直流機の ト ル ク発生メ カ ニズムは第 1 図 (A) ， （B)に未すよう に主磁束 ø に対し常に電機子電流 la の起磁力が直交する よ うに整流子で電流の切眷ぇ動作を 行なって 、 発生 ト ル ク Tは次式によ って示され、 主 磁束 《5 が一定であれば該 ト ルク T aは電核子電流 l aに比' 例する。

T a = k · I a♦ ?5 (1) " 尚、 第 1 図 （A) において、 は界磁極、 A Mはァー マチュア、 A Wはァーマチュア卷線である。

* 上記の関係を誘導電動機に適用するために、. は回転 子の磁束べク ト ル ₂， l aは 2次電流べク ト ル 1₂に対応さ せる 。 従って、 誘導電動機を、 分卷直流核の ト ルク発生 と似た原理で駆動するには、 回転子の磁束ベ ク トル ₂及 び 2次電流べク トル ί ₂の相対関係を常に第 1 図 （B) に示 すよ う に、 換言すれば直交する よ う に制御すればよい。

そこでべク ト ル制槨においては誘導電動機の等価回路 を第 2 図に示すよ う に考え、 即ち 2 次洩れリ ア ク タ ンス を無視して磁束 0₂及び 2次電流べク トル ェ₂の直交を保証 して る。 この結果、 発生ト ルク Taは、 2 次漏れイ ンダ クタ ンス を無視する と、 次式に よ って

T a =k * 1₂ · ?5₂ ^k - 1₂ · 0m (2)

(伹し、 ？5 mは主磁束で励磁電流 I。によ って生じる ） 表現 される。 第 3 図は 2相誘導電動機のべク ト ル図であ 、 C 一 D軸は主磁束（imの位相に一致 した座標系であ ！）、 A 一 B軸は固定子静止座標系である。 又、 は固定子電流

( 1 次電流 ） 、 icは励磁電流成分、 ι₂は 2次電流であ 、 I a , bは固定子電流 の Α軸及び Β軸成分で、 A相固 定子電流、 B相固定子電流である。

今、 主磁束 9Smが固定子静止系に対 して回転角 (角速 度を ω とすれば <p-a t ) で回転している も のとすれば、 Α相固定子電流 I! a、 B相固定子電流 li bはそれぞれ次 式に よ って表わせる。

11 a = 10 cos φ—— I 2 sin φ (3)

即ち、 べク ト ル制御法に いては、 （3)、 （4)式に示され る Α相及び Β相固定子電流 It a , bを発生して、 これを 固定子卷籙 （ 1 次卷線 ） に印加 し、 誘導電動機を駆動す る。 そ して、 この よ う ベ ク ト ル制御方法においては負 荷が增滅する と、 これに応 じて 2次電流 1₂のみを増減さ せ、 励磁電流 は一定に維持しょ う と して る。

と ころで、 電流制御型のべク ト ル制御方法に いては、 0₂と 1₂の直交性を維持するために ² 次筏れリ ァク タ ンス を無視している。 このため、 1 次電流 Itの演算に相当の 誤差を生 じ、 制御にむらを生 じて、 従って、 絶えず小過 渡現象が生 じて、 ト ルク に も むらを発生する。 更に、 応 答時定数 （ α ό 秒程度 ） が大きいこ とに よ 、 速度指会 または ト ルク指令が急変 した と き、 特に始動時に いて

-B EAU 立上！？特性が悪 ぐ、 指令速度に到達する迄に相当の時間 を要 して た。

本癸明の 目的は ト ル クむらを抑制するこ とができ る と 共に、 応答性が戾好 新規る A C モータ制御法及びその 装置を提供するにある。

本発明の他の目的は始動時の立上！？特性を ¾:善しう る A C モータ制御法及びその装置を提供するにある。

本発明の別の目的は、 誘導電動機を位置決め用サーボ モータ と して利用でき る A C モータ制御法及びその装置 を提供するにある。

発 明 の 開 示

本凳萌 A C モータ制御法では、 速度指令と実速度を用 てすベ！？ 周波数と位相差と一次電流の振'轘を得'る第 1 の ス テ ク ブと、 該第 1 の ス テ ッ プで得たすべ 周波数、 位相差、 振辐並びに実速度に応 じた角周波数を用 て三 相の電流指令を出力する第 2 のス テ ッ プを有し、 該三相 電流指令によ ]? A C モータを驟動する A C モータ制御法 に いて、

前記第 ί の ス テ ク ブは、 前記速度信号と実速度の偏差 か ト ル ク指令を求める第 1 の演算ス テ ッ プ と 、 予め該

A C モ ー タ の 2次筏れリ ァク タ ンス を考慮した ト ルク対 すべ ]?周波数の関係、 並びにすベ！？周波数対 1 次電流べ ク，ト の関係を求めておき、 前記 ト ルク演算ス テ ッ プで 得た ト ル ク指令と該 ト ル ク対すべ 局波数の関係を用い てすベ 周波数を求め、 つ で該すべ 周波数とすべ 1? 周波数対 1 次電流べク ト ルの関係を用いて 1 次電流の振 幅及び位相差を求める第 2 の演算ス テ ッ ブとを有する こ とを特徵と している。

又、 本発明では、 更に A C モータ停止時にお て固定

5 子卷線に直流の励磁電流を流す第 S のス テ グ ブを有する こ とを特徵と している。 その上、 本発明では、 更に指会 位置と現在位置の位置偏差を求め、 該位置偏差に応 じた 速度指令を発生する第 4 のステ ツ ブを有する こ とを特徵 と している。 - w 次に、 本発明の A C モータ制御装置では、 A C モータ の実速度を検出する速度検出器と、 速度指令と該速度検- 出器の実速度との德差か ら ト ルク指令を発生する ト ル ク 指令発生手段と、 予め 2 次筏れ リ ア ク タ ンス を考慮 して 求めた ト ル ク対すべ ) 周波数特性、 すべ 周波数対振幅 ΐδ 特性及びすベ 周波数対位相特性を記億する記億手段と、 該 ト ルク指会に対応するすべ D 周波数、 該すべ 1? 周波数 に対応する 1 次電流の振幅及び位相を該記億手段から読 出すと共に、 該読出されたすべ 周波数、 ¹ 次電流の振 幅、 位相及び該実速度に応 じた角周波数とか ら三相の電

0 流指令を演算する演算回路と、 該演算回路の Ξ相の電流

指令に よ つて A C モータ を駆動する駆動回路とを有する こ とを特徵と している。

図 面 の 簡 単 る 説 明

第 1 図は分巻直流核の ト ルク発生メ 力 - ズム を説明す

5 る説明図、 第 2 図は従来のべク ト ル制御方法の等価回路

O PI 図、 第 3 図は従来のベク ト ル制御方法のベク ト ル図、 第

4 図は本発明の等価回路図、 第 5 図は本発明のベ ク ト ル

図、 第 6 図は本発明に係る磁界加速制御方法の概略ブロ ッ ク図、 第 7 図は本発明に係る磁界加速制御方法の詳細

回路プロ プ ク図、 第 8 図は本発明に よ る T一 ® s特性、

ω ₈— I ,特性及び w s— 特性を示す各特性図、 第 ？ 図は第

7 図における誘導電動機の氍動回路図、 第 1 CJ 図は第 9

図における 1 次電流指令 i uc の発生を説明する説明図、 第 1 1 図は本発明の応用例 と して誘導電動機をサー ボ モ ータ と して使用する場合のサー ホ '制御のプロ プ ク図、 第

1 2 図は第 1 1 図に ける各部特性図である。

発明を実施するための最良の形態 ' 以下、 本発明の実旌例を図面に従って詳細に説^する。

第 4 図乃至第 ό 図は本発明に係る A C モータ制御方法

の概略説明図である。 第 4 図は T形等価回路図であ ！？、

は 1次抵抗、 は 1 次筏れィ ン ダク タ ン ス、 r ₂は 2次

抵抗、 ₂は 2 次筏れイ ンダク タ ンス、 は励磁イ ンダク

タ ン ス、 S は " すべ ]? " である。 尚、 ₂ =<y ₂ , m =

ω mとする。 又鉄損を無視して るが、 これによる誤差

は小さ の で実用上差し支えはない。 さて電流制御形ィ ンバー ク で制御する場合、 電流湄のィ ンピーダ ン スは無

限大であるから、 第 4 図 （A) の 1 次抵抗 及び 1 次洩れ

イ ン ダク タ ンス ！を無視する こ とができ、 誘導電零機の 等価回路は第 4 図 （Β) の よ う になる。 即ち、 本発明は第

4 図 （Β) の等価回路に基 て誘導電動機を制街する もの

_ Ο ΡΓ Ί VTiPO .Ay である σ

第 4 図 （Β) よ ¹ 次電流 及び 2 次電流 i₂はそれぞれ

(5)

十： ί·8*ズ ₂

3'S'Zm

Ιο+Ι: 1 + (6)

r₂+ j-s-^ と ！？、 励磁電流 I₀を基準に して一次電流 I! 二次電流 i₂のべク ト ル図を描く とそれぞれ第 5 図 （A) (B) に示 すよ う になる。

一方、 誘導電動機の発生 ト ル ク Taは

o 2

m 3 ₂

(7)

丄 o S で表現でき る。 '

さて、 （5)式から 2 次電流の実効値の I 1₂| は

S zm

(5)

r₂ ² -(sz₂)²

と なるか ら、 発生 ト ル ク Taは（)， （⁷)式よ 1?

3 r₂ C srm)

Ta (8)

s r +( s ₂ ) と る。 今、

周波 数 ） である こ とを考慮する と

, ¹ s<y、 mノ T O ^ ノ ！

⁼⁼ 3 7*2 Io k ω S

(9)

a) S じ

O. PI 、ィ ¾ΊΡΟ » (但し、 k!-C^)² , =(^)²とする ） に変形でき る。 同様に (6)式よ ！？、 1 次電流 iの実効値 ！ I は

1 ±o I * ；— r - r₂ + (sx₂)²

(但し、 k₃= ², k

, ( +

k₅= i とする ) る 、 又 1 次電流の位栢 ！は s Tz zm

tan φ；

7*2 +s² z₂ (z₂ + zm

= ¹ { _ ₂—―」- s _{σ f}— i

a ( ) }

¹ Sca^m丁 、 r₂ m丁 r₂ k_e a s、

»S十 k₇

(但し、 ^， ^77⁽7^ とする ）

と る。 尚、 （9)〜^式中の！^〜]^は I。を一定とすると定 数である。 さて、 （⁹)， w式を考察する と、. ト ル ク τが えら れ ば (9)式よ ]3すべ 周波数 ω sが求ま ]3、 又すベ 周波 数 ω₈が与えられれば^, ^式から 1 次電流 I,の振幅 ,| ， 位裙 がそれぞれ求ま る。

一方、 回転速度に応 じた角周波数を η、 すべ 角周波 数を ω s、 主磁東に対する 1 次鷺流のす み角を 、 1 次 電流の振幅を ΙΪΙとすれば ϋ相、 V相、 W相の電流指会 iu , iv , iwはそれぞれ次式で表現でき る。

iu = Ij sin(<*^>nt-f-<ast + 9> )

2 ?r

sin (<ynt -- <w s t + 9

3 "

4

iw=I i sin('(<ynt - <yst + p --τ— ) 従って、 本発明にお ては ト ルク T を指令 して (9)〜 式から , ， I！を演算すると共に実回転速度に応じた角 周波数 を検出 し、 "Β , ωϋ , ρ , ]^を用 て^〜^から 3 相の 1 次電流指令 in， IT , iwを発生して る。 尚、 2 次 浅れ リ Xクタ ンス を考慮 した本発明に係る制御方法を^ 後磁界加速制御法とい う。 又、 本発^においてはモー タ 停止時 （但 し、 モータ電源は投入されている ） に固定子 卷線に直流の励磁電流を流 して る。 即ちモータ停止時 に てすべ！）周波数 ®sが零 （G)s = 0 )である こ とから（6) 式よ 定ま る 1 次電流 ( 直流 ） を励磁電流と して固定子 巻鎳に流 して る。 そ して、 これに よ ]?停止時に固定子 卷線には直流が流れるが 3 相の各電流値はその時の位相

■BUREAU

Ο.πΡΙ に応じた大きさの値と して保持される。 こめ結果、 停止 時に ても磁束が発生して るため速度指令ある は ト ルク指令が与えられた場合直ちにモータはこれら指令 に追従して回転する ことができ、 始動時の電気的逼渡現 象を避ける こ とができ、 始動特性を著し く改善する こ と ができる。

第 図は本発明に係る碓界加速制御方法を実現するた めの概略ブ》 グ ク図である 図中、 ASUiは指会速度 DCと 実速度 11の偏差、 即ち、 速度誤差 を発生する 演算器、

TQGはトルク指令発生部である。 尚、 この TQGは補儍回 路であって、 その伝達関数はモータを含む速度制御ル ー

ブが安^に動作する よ う適当に定め られる。 は求め られた ト ルク指令 Tを用 て前述の第（9)式からすべ 局 波数 ®sを演算するすべ 周波数発生部、 C Gはすべ 周 波数 を用 て前述の第 ， ^式から 1 次電流の振幅

及び位相 9^を演算して出力する捏輻 · 位相癸生部、 V D

は誘導電動機の実回転速度 n に応 じた角周波数 を出力 する速度検出器、 311₂は "3 と ωιιを加算して Os+ωιι )

を出力する演算器、 ACGは^〜^式から 3 相の 1 次電流 指令 iu , iv, iwを発生する 1 次電流.演箕部である。 尚、

SG , CG , ASU₂ , ACG¾ 1 つマイ ク 口 コ ンビュータで構

成でき る。 即ち、 本発明の磁界加速制御法は、 速度誤差

からトルク指佘 Tを求め、 該 ト ルク指令 Tを用 て第

(9)式からすべ！？周波数 <y_Sを求め、 ついで該《sを用 て第

0， <¾)式か ら 1 次電流の振幅 3^及び位相 9^を得、 一方実

Ο. ΡΙ

^?0 ^A Ιΐΐ転:速度に応じた角周波数 を検出 し、 これら " 3 ， >n , Ιι , Ψιを用いて^〜 式か ら.1 次電流指令 iu , ir , iwを 演算して る。 又、 モータ停止時には第^式から定まる 直流を固定子卷線に流 して る。

δ 第 7.図は本発钥に係る磁界加速制御法を実現する詳細 回路ブロ V ク図であ.る。

図中、 1 1 は≡相誘導電動機、 1 2 は ロ ータ リ エン コ ーダな どのパ ルス ジ ネ レークで回輟速度に比例 した周 波数ダ nを有し、 互 に /²の位相差を有する第 1 、 第 2 のパ ル ス列 ； i , P₂を発生する。 尚、 パルス ジ - ネ レ ー タ 1 2 と してはレゾルバを用 る こ とができ るが、 この場 合レゾル バ の出力波形はサイ ン波と る のでバルス化回 路が必要に る。 1 S は ⁴ 倍回路でパ ル ス ジヱネ レ ータ 1 2 か ら発生する第 ¹ 、 第 2 のパ ル ス ； Pi , P₂を钹分して 前述の周波数: fnを 倍した周波数 (角速度 ωιι ) のパル ス列 Ρ Vを発生する。 尚、 ⁴ 倍回路 ¹ 3 は第 ¹ 、 第 2 のパ ル ス の位相差を判別 して回転方向信号 RD Sを出力する。

1 4 は周波数電 Ε変換器 （ F V変換器 ） であ 、 実回転' 速度 ϋ に比例した電圧を出力する。 1 5は指令速度 n_cと 実回転速度 n の偏差を出力する演算器、 1 0 は ト ルク指 令 T を出力する誤差ア ン プ、 ¹ 7 は読出制御回路で後述 する記億装置に記億されて る ト ルク対すべ！？ 周波数特 性 （T— w_s 特性 ） 、 すべ ]? 周波数対振幅特性 Os— 特 性 ） 及びすベ ]?周波数対位相特性 （"_s— ^特性） か らす ベ ]3周波数 >s、 振幅ェ 位相 ^を読出 して出力する。 18 は記億装置であ 、 T一《_s特性、 — I_t特性、 ω&— _Ψι 特性の対応関係をテー ブルと して記億して る。 即ち、 (9)，な ， ^式よ ]?予め T— <ys， s— 及び <as— の対応関 係を求め、 これをテー ブルと して記億して る。 尚、 T — <»s特性、 o>s— I！特性、 s— ！特性をそれぞれ第 8 図

(A) , (B) ， （C)に示す。 1 9 , 20 , 2 1 はそれぞれ振頓 Ii すべ 周波数 6>s、 位相 9^を記億する レ ジス タ 、 2 2はデ ィ ジタ ルであるすベ D周波数 に比例した周波数のパル ス列 Psを発生するパ ル ス発生器、 ² S はブリ セ ク ト可能 · る計数回路で、 位相 9> がセ プ ト され、 該位相？^に応じた 周波数のパ ル ス列 P<Pを出力する。 2 4 は合成回路で角周 波数 <anを有する 4倍回路 1 S からの出力パ ルス列： Pvと、 すべ 角周波数 aを有するバル ス発生器 2 2からの出力 パルス列 Psと、 位相 に応じた周波数を有するパ ルス列 P とを合成する。 2 5 はァ ク ブ · ダ ウ ン カ ウ ン タであ 、 合成回路 2 4 の出力パ ル スをその符号に応 じて可逆計数 する。 尚、 ァ ク ブダ ウ ン カ ウ ン タ ^{2 5} の内容は （ <ynt + ωs + ψ )に応じた数値 Nになって る。 20 , 27 , 28 は デコーダであ 、 デコーダ 2 は Nと siaNの対応テ一ブ ルを、 デコーダ 2 7 は Nと sia ( N+ )の対応テ一ブルを、 デコー ダ 2 8 は Nと sia (N+ ) の対応テーブルを有し、 それぞれ数値 Nを高速度で入力され、 逐次該数値 Nに応 じた U , V ,W相の電流指令値 （ デ ィ ジ タ ル値 ） Ιϋ , ΐ τ , を ffi力する 。 2 9〜3 2 はディ ジタル · アナ ロ グ変換器 ( D A変換器 ） である。 D A変換器 2 9 はレ ジス タ 1 9

C'.'PI よ 振幅 ii ( デ ィ ジタル値 ） を入力され、 i_tに比例 した アナ ロ グ電 Eを発生する。 D A変換器 S (3〜3 2 はデコー ダ 2 ό〜2 8 の三相電流指令値 Iu , Iv , をそれぞれ入力 される と共に、 変換器 2 9 から接幅信号を入力され、 - 乗算処理を行 って^〜^式に示す三相のアナ Π グ電流 指令 iu , i , を発生する。 5 5 は誘導電動機駆動回路 であ 、 第 9 図 示す如 く パルス幅変調器 PWMと、 イ ン バータ INVと、 ミ相全波整流器 FRFを有 して る。 バ ル ス幅変調器 PWMは鋸歯状波 S TSを発生する鋸歯状波発生 回路 S T SGと、 比較器 C OMU , COMV， C OMWと、 ノ グ ト ゲー ト ！^。^^〜；^。！^ と、 ドラ イ バ DV! DVeとか らる

]3 、 又ィ ンバータ INVは 6 個のパ ワ ー ト ラ ン ジス タ

Q_eとダイ ォー ド D! Deを有している。 パルス幅変調器

PWMの各比較器 C OMU , C OMV , はそれぞれ鋸歯 状波信号 S TS と三相.交流信号 iu， iv， の振幅を比較し、 iu , iv , が S TSの値よ 1?大き いと き に " 1 "を、 小さ と き に " α "をそれぞれ出力する。 従って、 iuにつ て着 目すれば比較器 C OMIJから第 1 0 図に示す電流指令 iuc が出力される。 鄆ち、 iu , iv， iwの振幅に応 じてパ ル ス 幅変調された三相の電流指令 iuc , ivc , iwcが出力される。 そして、 これら三相の電流指令 iuc , ivc ， iwcは、 ノ ッ ト ゲー ト NOT 〜NOT₃、 ドラ イ バ DV!〜DV_eを介 してイ ン バ ータ駆動信号 S Qi〜 S Q_e と して出力され、 イ ンパーク

INVに入力される。 イ ン パータ INVに入力されたこれら ィ ンバー タ駆動信号 S Q₁〜 S Q_eはそれぞれパ ワ ー ト ラ ン

O. PI ジス タ Qi〜Q_eのベース に入力され、 該バ； — ト ラ ン ジス タ Qi Q をオ ン Zオ フ制御 して誘導電動機 1 1 に三相電 流を供給する。 尚、 CTu，CTv, CTwは電流検出用のカ レ ン ト ト ラ ンス、 線 Lu , (第 7図 ） は電流マイ ナル δ ーブ用の帰還ラ イ ンである。

次に、 本発明の動作を説明する。

図示し い速度指令手段から速度指会 n_cが指会される と 钼誘導電動機 1 1 は該速度 n_cで回転しょ う とする。 ¾動機 1 1 が回転すればバ ル スジ ヱネ レ ータ 1 2 から該

10 電動機 1 1 の園転速度 II に比例 した互 に の位相差 を有する第 1 、 第 2 のパ ル ス列が癸生する。 4倍回路 13 はパ ル ス列 ， P₂を 4倍して角周波数 ωιιのパルス列 を 出力する と共に、 回転方向僵号 RDSを ffi 力する。 パ ル ス 列 は合成回路 2 4 に入力される と共に F V変換器 1 4 ΐδ に入力されて回転速度に応じた電圧に変換される。 演箕 器 1 5は ii_c と n の差分を演算し、 又滇箕アン プ ¹ <5 は速 度誤差 nを增輻 して ト ルク指令 Tを出力する。 読 ffi制榔 回路 1 7 は ト ルク指令 Tが入力され ば記億装量 1 8 か ら該 トルクに対応するすべ ί? 周波数 6 s 及び <y_s に対応す

20 る振幅 Ιι、 位相 】をそれぞれ読出 してレジス タ 1 9〜20 にセ プ トする。 この粽杲、 パ ル ス発生器 2 2 からはすべ )周波数 "sのパルス列 PSが出力され、 又計数回路 2 3 か らは位相差 に応じたパルス列； P が出力され、 これら各 パ ル ス列は合成回路 2 ⁴ にて角周波 ωιιのバルス列 と合 25 成される。 そして合成回路 2 4 に よ U合成されたパ ル ス 列はァ ク ブ ' ダ ウ ン カ ウ ン タ 2 5 に入力され、 パ ル ス列 の符号に応 じて可逆計数される。 さて、 ア ッ プダウ ン力 ゥ ンタ 2 5 の内容は （ ut +<yst+ )に応じた数値 Nにな つて るから、 デコーダ 2 ό〜 28 はこの数値 Nを入力さ れ、 それぞれ内蔵する Ν— siaNテー ブル、 N— sia ( N + テー ブル、 N— sin (N+ )テーブルを用いて ϋ , V , W相の電流指令 Iu, IT , Iwを D A変換器 3 0〜32 に出力 する。 この結果、 D A変換器 3 0〜32 は、 D A変換器 29 の出力である振轘信号 I！と電流指令 Iu, Iv, Iwを用いて ^〜^式に示す三相アナ 口 グ電流指令 iu， iv, を発生 し、 比較器 C 0MU， C 0MV， C 0 W に入力する。 各比較 器 C0MIJ， C0MV， C0M はそれぞれ鋸歯状波信号 STS と三相電流指令 iu， iv, iwの振幅を比較し、 パル ス幅変 調された三相の電流指令 iuc , i c， iwcを出力し、 ノ ッ ト ゲー ト Ν0Τ!〜ΝΡΤ₃及び ドラ イ バ DVi— DV₀を介じてィ ン パ ータ駆動信号 SC 〜SQ_e を出力する。 これらィ ン バ 一 タ駆動信号 3<¾₁〜8(¾«₅ はそれぞれィ ン パ一タ INVを構成 する各パ ワ ー ト ラ ン ジ ス タ Qi— Q_eのベー ス に入力され、 これら各パ ワー ト ラ ン ジ スタ Qi— Qa をオン オ フ制御 し 三相誘導電動機 1 1 に三相電流を供耠する。 以後、 同様 制御が行われて最終的に電動檨 1 1 は指会速度で回転 する と とに ¾る。

尚、 上は個別ハ ー ドウ - ァによ 構成した場合であ るが、 たとえば、 読出制御回路 1 7 〜デコーダ 2 8迄を マ イ ク ロ ブ口 セ プ サを用 て構成しても よ 。 一 "

以上、 本発明の誘導電動機駆動制御法によれば 2次筏 れリ ァクタ ンス を無視してい から 1 次電流を正確に 演算する こ とができ る。 その結果、 励磁電流 i₀は自動的 に一定に保たれ過渡現象を発生する事が 。 更にはマ ィ ク 口 コ ン ピ ュ ー タ の高速演算能力及びパルス幅変調方 式のィ ンバークの応答性の良さとあ ま って応答時間が ほぽ零の制御ができ る。 特にモータ停止時にも 固定子卷 鎳に励磁電流 （直流 ） を流して るから起動特性を著し く改善する こ とができ る。

第 1 1 図はか る誘導電動機制御方式を用 る と共に、 誘導電動機を工作機械の可動部の位置^め用サー ボモ ー タ と して使用する場合のサー ホ '回路のブロ グ ク図の一例 である。

図中、 PDOPは指令位置； re と現在位置 aの位置偏差

を演算して出力する演算回路、 EAPは苐 1 2 図（a)に示 す特性を有し位置偏差 rを增幅 して速度指令 を出力す る演算ア ン プ、 VpOPは速度指令 Vc と実速度 Vnの速度偏 差 を演算する演箕回路、 TQGは第 1 2 図 (b)に示す特性 を有し、 ト ル ク指令 Tを発生する演算ア ン プ、 TPACは ミ相の 1 次電流指令 iu， iv， iwを発生する 1 次電流指令 発生部であ 、 第 7 図にお て 1 点鎖籙で囲まれた部分 を含みマ イ コ ンに よ 構成されて る。 IMDVは誘導電 動機恵動回路であ り、 第 7 図に示す誘導電動駆動回路 55 と同一の構成、 機能を有している。 Li！〜 は電流帰還ラ イ ン、 CTT！〜 CTvは電流検出用のカ レ ン ト ト ラ ンス、 IM

-BUREAU ひ PI は誘導電動機である。 又、 P Gは誘導電動機の回耘速度 に応じた周波数のパ ル ス列を発生するバ ルス ジエネ レ ー

タ、 FMCは 4倍回路、. ： FVC は F V変換器であ ]?、 それ ぞれ第 7 図のパ ル スジ ヱネ レ ータ 1 2、 4倍回路 ¹ S 及 び F V変^器 1 4 と同一の構成、 機能を有して る。

LDSは誘導電動機に よ 1?回転駆動される リ 一 ド スク リ ュ ―、 T Bはテー ブル、 P Dはテー ブルの現在位置 aを発 生する位量検出器である。

次に、 第 1 1 図の動作を説明する。

位置指令 cが与えられる と、 位置偏差が生 じ誘導電動 機 I Mは指会方向に回転し、 テ一 ブルを移動させる。 誘 導電動機 I Mが回転すればパ ル ス ジ -ネ レ ータ P Gは実 回耘速度に応 じた周波数のパ ル ス列 I ， P₂を発生し、 又 位置検出器 P Dは現在位置 ; r aを出力する。演箕回路 PD0P

は位置儷差 （- rc— za)を演算 し、 演算アンプ EAPは 位置儷差 を速度指令 Vcに変換する。 ついで、 演算回路

は速度誤差 u.(-Vc— Vn )を演算し、 又演算アン ブ TQGはこの速度誤差 ^ひを ト ルク指令 Tに変換する。 そ して ト ルク指令 Tに基 て、 第 7 図にお て説明 したよ

う に 1 次電流指令発生部 TP ACは 1 次電流指令 iu , iv , iwを発生し、 こ の 1 次電流指令によ 誘導電動機羃動回 路 IMDVを介して誘導電動機の ¹ 次電流は制御される。

以後、 位置偏差 ？が零と る よ う に上記誘導機制御が 続行し最終的にテー ブル T Bは指会位置に位置決めされ る ₀

'BU REAC _ o.y.pi

、つ 7.PQ 産業上の利用可能性 .

¾上、 本凳明によれば 2次筏れリ ア ク タ ン スを無視し

から 1 次電流を正確に演算する こ とができ る。 その 結果励磁電流 l aを自動的に一定に保つて磁束密度一定の 制街を し、 瞬時に変化可能 ¾ ！し ， のみを制御して いるから遏度現象を発生させる こ とがない。 更にはマイ コ ンによ る高速演算処理が可能である こと並びにパ ル ス 韉変調方式のィ ンバ一タの応答性が良 ことから 1 次電 流制御を速やかに制御でき応答特性を著し く改善でき る。 そして、 大き ¾時定数を もつ電気的 ¾過渡現象をさける こ とができ、 ト ルクむらを抑制する こ とができる。 又本 発钥によればモータ停止時にも固定子卷籙に励磁電流

(直流 ）.を流して るから始動特性を著し く改善でき指 令速度に短時間で到達する ことができ る。 更に、 本発明 に よれば誘導電動機をサーボモータ .と して使用でき、 メ ィ ンテナン ス がほとんど不用である こ と とあ ま ってそ の.適用範囲を著し く拡張する ことができ る。

- ¾UR£4 一 ο.ν.ρι

Claims

1?

請 求 の 範 囲

1 速度指令と実速度を用 てすべ 周波数と位相差と 一次電流の振辐を得る第 1 のステ ッ プ と、 該第 1 のス テ ク ブで得たすべ U周波数、 位栢差、 振糈並びに実速度に

δ 応 じた角周波数を いて三相の電流指令を出力する第 2

のステ ッ プを有 し、 該 Ξ相電流指令によ ]? A C モータを 駆動する A C モータ制御法にお て、

前記第 1 のス テ グ ブは、 前記速度信号と実速度の偏差か ら ト ルク指令を求める第 ¹ の漬算ステ ッ プと、 予め該 A

10 C モー タ の 2 次筏れ リ アク タ ンスを考慮 した ト ルク対す

ベ 周波数の関係、 並びにすベ U 周波数対 1 次電流べク

ト ルの関係を求めておき、 前記 ト ルク演箅ステ ク ブで得

'た ト ルク指令と該 ト ルク対すべ 周波数の関係を用.いて

すべ ]?周波数を求め、 ついで該すべ 周波数とすべ 周

ΐδ 波数対 1 次電流べク ト ルの関係を用 て ¹ 次電流の振幅

及び位相差を求める第 ² の演箕ス テ ク ブとを有する こ と を特徵とする A C モータ制御法。

前記第 2 のス テ ッ プは、 前記第 1 のステ ッ プで得た すべ J? 周波数と角周波数を加算して 1 次電流の周波数と

0 するス テ ッ プを含むこ とを特徵とする請求の範囲第 1 項

記載の A C モー タ制御法。

3. A C モータ停止時において固定子巻鎳に直流の励磁 電流を流す第 3 のス テ ク ブを更に有する こ と を特徵とす

る請求の範囲第 1 項記載の A C モータ制御法。

5 4 前記第 3 のス テ ッ プは、 すべ 周波数が零における

O.'r.PI

、 y.po 。 1 次電流を前記すベ 周波数対 1 次電流べク ト ルの関係 から求め、 該 1 次電流をモ ー タ停止時にお て固定子卷 線に流す励 δ電流値とするス テ グ ブである こ とを特徵と する請求の範囲第 3項記載の A C モータ制御法。

5. 指令位置と現在位置の位置镅差を求め、 該位置偏差 に応じた速度指令を発生する第 4 のステ ッ プを更に有す る こ とを特徵とする請求の範囲第 1 項記载の A C モータ 制御法。

A C モー タ の実速度を検出する速度検出器と、 速度 指令と該速度検出器の実速度との偏差から ト ルク指令を 発生する ト ルク指令発生手段と、 予め 2次筏れ リ アクタ ンス を考慮 して求めた ト ルク対すべ 周波数巷性、 すべ i)周波数対振檁特性及びすベ 周波数対位稆特性を記億 . する.記憶手段と、 該 ト ルク指会に対応するすべ！？ 周波数 該すべ！）周波数に対応する 1 次電流の捱轘及び位相を該 記億手段から読出すと共に、 該読出されたすべ 周波数、

1 次電流の振轘、 位相及び該実速度に応じた角周裨数と から三相の電流指令を演箕する演算回路と、 該演箕回路 の三栢の電流指令によって A C モータを惠動す'る蘿動回 路とを有する こ とを特徵とする A C モータ制御装置。

7. A C モータによって蘿動される可動部の現在位置を 検出する位置検出器と、 該検出された現在位置と指令位 置との僞差を得、 該偏差に応じた速度指令を発生する速 度指令発生手段とを更に有するとと を特徵とする請求の 範囲第 ό 項記載の A C モータ制御装置。