WO2007108333A1 - 電動機の速度制御方法及び制御装置 - Google Patents

電動機の速度制御方法及び制御装置 Download PDF

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command
load
torque command
torque
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Inventor
Hideaki Iura
Noriaki Sueyoshi
Tomohiro Kawachi
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0077—Characterised by the use of a particular software algorithm

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor speed control method and a control apparatus that improve the speed followability during acceleration / deceleration.
  • a speed detector that detects the rotational speed of an electric motor that drives a load, and the rotational speed and speed detected by the speed detector.
  • a deviation calculator that calculates a deviation from the reference, a speed control amplifier that has an integral element and generates a load torque reference based on an output from the deviation calculator, a differentiator, and an amplifier.
  • an acceleration / deceleration compensation circuit that generates an acceleration / deceleration torque reference
  • an adder that adds the output of the speed control amplifier and the output of the acceleration / deceleration compensation circuit, and generates a torque reference.
  • An electric motor speed control device comprising a torque control amplifier for controlling the torque of the electric motor is disclosed.
  • a first difference between the speed signal of the speed-controlled motor and the speed command value is input, and a control signal for eliminating the deviation is output.
  • Speed controller torque control system for controlling the speed of the motor in accordance with an input control signal, a first mechanical system model simulating the mechanical system at the time of acceleration of the motor, and a mechanical system at the time of deceleration of the motor.
  • a deviation between the simulated second mechanical system model, the output of the first or second mechanical model and the speed command value is input, and the first or second machine is eliminated so as to eliminate the deviation.
  • a second speed controller that outputs a control signal to the system model, an adder that inputs a control signal obtained by adding the control signals output from the first and second speed controllers to the torque control system, and the motor
  • the deviation between the output of the first mechanical model and the speed command value during acceleration An electric motor speed control device comprising switching means for selectively inputting a deviation between the output of the second mechanical system model during deceleration and the speed command value to the second speed controller is disclosed. Has been.
  • FIG. 4 is a block diagram of a conventional motor control device.
  • 1 is power conversion Device
  • 2 is an electric motor
  • 3 is a speed detector
  • 4 is a load
  • 7 is a speed controller
  • 9 is a torque controller
  • 19 is a second subtractor.
  • the second subtractor 19 obtains the deviation between the speed command Nref and the speed detected by the speed detector 3.
  • the speed control unit 7 outputs to the torque command Trel ⁇ torque control unit 9 that matches the speed command Nref and the speed Ni detected by the speed detection unit 3.
  • the torque control unit 9 drives the power converter 1 based on this torque command Tref.
  • the speed controller 7 is composed of a PI controller (proportional controller and integral controller).
  • Patent Document 1 JP-A-1-243866 (see Fig. 1)
  • Patent Document 2 JP-A-5-292775 (see Fig. 1)
  • the conventional motor speed control device increases the responsiveness at the time of sudden change in speed command, but accumulates unnecessary integral values in the integrator of the speed controller configured with PI control. As a result, there was a problem that there was no effect on overshooting when acceleration was completed.
  • an object of the present invention is to provide a speed control method and apparatus for an electric motor that is resistant to noise with respect to a speed command and that can suppress an overshoot upon completion of acceleration.
  • the present invention is as follows.
  • the invention according to claim 1 is such that the speed detector (3) for detecting the speed of the electric motor (2) matches the load speed command with the speed detected by the speed detector (3).
  • Feedback A torque control unit (7) that outputs torque command
  • a torque control unit (9) that controls torque of the electric motor (2) based on the torque command
  • a variable input to the electric motor (2) that receives the torque command
  • a load that outputs a feedforward torque command that matches a given speed command and a calculated load speed command in a speed control device for an electric motor having a power converter (1) that supplies a variable voltage of frequency A speed adjusting unit (5), a load speed calculating unit (6) for calculating a load speed command based on a feedforward torque command output from the load speed adjusting unit (5), the feedforward torque command and the feedback torque
  • an addition unit (8) for calculating a torque command by adding the command.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, a speed estimation unit (18) is used instead of the speed detection unit (3), and the load speed command and the speed estimation unit (18) are used.
  • the speed control unit (7) outputs a feedback torque command that matches the estimated speed.
  • a load is calculated at an acceleration rate set by a torque command from a load inertia and a rated torque of the motor. The speed is calculated.
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein when the speed of the electric motor reaches a constant output region, the load speed calculation unit (6) determines the torque command according to the speed.
  • the reduced magnetic flux command is integrated.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the acceleration rate is set to the acceleration rate when a deviation between the speed command and the load speed command becomes a first predetermined value or less.
  • the predetermined value of 2 is integrated.
  • the invention according to claim 6 is a speed detection unit (3) for detecting the speed of the electric motor (2), and makes a load speed command coincide with the speed detected by the speed detection unit (3).
  • a speed control unit (7) for outputting such a feedback torque command, a torque control unit (9) for controlling the torque of the electric motor (2) based on the torque command, and the electric motor ( 2) In a method for speed control of an electric motor comprising a power converter (1) for supplying a variable voltage of variable frequency to A load speed adjustment unit (5) for outputting a feed forward torque command that matches a given speed command with a calculated load speed command;
  • a load speed calculation unit (6) for calculating a load speed command based on the feedforward torque command output from the load speed adjustment unit (5);
  • the invention according to claims 1 to 6 is a control device for driving an electric motor including a speed detector connected to a load, when acceleration / deceleration is completed when the speed command changes strongly against noise with respect to the speed command. Overshoot can be suppressed.
  • FIG. 1 is a block diagram of a motor control device showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a load speed calculation unit in the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of an electric motor control device showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electric motor control apparatus showing a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a load speed calculation unit in the present invention.
  • 1 is a power converter
  • 2 is an electric motor
  • 3 is a speed detector
  • 4 is a load
  • 5 is a load speed adjuster
  • 6 is a load speed calculator
  • 7 is a speed controller
  • 8 is an adder
  • 9 is a torque control unit
  • 19 is a second subtraction unit
  • 20 is a third subtraction unit.
  • the power converter 1 supplies a variable voltage with a variable frequency to the electric motor 2.
  • Electric motor 2 drives load 4.
  • the pulse generator that is the speed detection unit 3 detects the speed of the electric motor 2.
  • the load speed adjustment unit 5 inputs a speed deviation obtained by subtracting the speed command Nre load speed command Nre load by the second subtraction unit 19, and is calculated with a given speed command Nref as described later.
  • a feedforward torque command Tref_FF that matches the load speed command Nrefjoad is output to the load speed calculation unit 6 and the addition unit 8.
  • the load speed calculation unit 6 calculates the load speed command Nrefjoad based on the feedforward torque command Tref_FF output from the load speed adjustment unit 5 and outputs it to the second subtraction unit 19 and the third subtraction unit 20.
  • the speed control unit 7 outputs a feedback torque command Tref_FB that makes the load speed command Nref_load and the speed detected by the speed detection unit 3 coincide with each other to the addition unit 8.
  • the adding unit 8 calculates the torque command Trel ⁇ by calculating the feedforward torque command Tref_FF and the feedback torque command Tref_FB, and outputs the result to the torque control unit 9.
  • the torque control unit 9 outputs a signal for driving the electric motor 2 into the power conversion device 1 based on the torque command Tref.
  • FIG. 2 is a block diagram of the load speed calculation unit 6 of the present invention.
  • the load speed calculation unit 6 includes a magnetic flux command calculation unit 10, a first multiplication unit 11, a first subtraction unit 12, a comparison unit 13, a gain K14, a switch 15, a second multiplication unit 16, and an integration unit 17. I have.
  • the magnetic flux command calculation unit 10 Based on the load speed command Nref-load, the magnetic flux command calculation unit 10 assumes that the motor 2 is operated at a constant output that is higher than the rated speed Nref-base and operates with the magnetic flux of the motor 2 weakened at a speed. The ratio of weakening the magnetic flux is output to the first multiplication unit 11. The first multiplication unit 11 multiplies the ratio for weakening the magnetic flux and the torque command Tref. The first subtracting unit 12 subtracts the load speed command NreLload from the speed command Nre.
  • the comparison unit 13 compares the subtraction value obtained by subtracting the speed command Nre load speed command Nrefjoad with the preset speed deviation level Nerrlvl, and the switch 15 switches from 0 to 1 when the preset speed deviation level Nerrlvl is less than the preset value. Output a signal.
  • the acceleration rate a is calculated based on the acceleration time when the rated torque is input from the rated torque of the load inertia and the electric motor 2 in advance.
  • Gain K (14) reduces the rate of change of load speed command Nrefjoad when acceleration is completed. In addition, it has a function for completely matching the speed command Nref and the load speed command Nrefjoad.
  • the switch 15 switches between using the acceleration rate when the normal acceleration rate or speed command Nref and the load speed command Nrefjoad approach each other.
  • the second multiplication unit 16 multiplies the ratio of weakening the magnetic flux, the multiplication value of the torque command Tref, and the acceleration rate output by the switch 15.
  • the integration unit 17 integrates the output of the second multiplication unit, calculates the load speed command Nre load, and outputs the calculated value to the magnetic flux command calculation unit 10 and the first subtraction unit 12.
  • the following is carried out for the purpose of preventing integration from accumulating in the integrator of the speed control unit 7.
  • First obtain the acceleration capacity from the load inertia and the rated torque of the motor 2, and calculate and set the acceleration rate ⁇ for the torque command.
  • Speed command Nre 13 ⁇ 4S Even if there is a sudden change, PI control of the load speed command Nref_load and the speed detection value that accelerates at the acceleration rate according to the torque command and load inertia, and the feedforward torque command Since the torque command according to the load can be output to play a role, the integral value hardly accumulates in the integral control. This can suppress overshoot at the completion of acceleration.
  • this effect is increased by slowing down the acceleration rate of the load speed command NreLload when acceleration is completed.
  • the acceleration rate takes into account the magnetic flux level corresponding to the constant output, so overshoot can be suppressed even when acceleration at the constant output is completed.
  • FIG. 3 is a block diagram of a motor control apparatus showing a second embodiment of the present invention.
  • the control device for the motor in this embodiment is the power converter 1, the motor 2, the load 4, the load speed adjustment unit 5, the load speed calculation unit 6, the speed control unit 7, the addition unit 8, and the torque control.
  • Unit 9 speed estimation unit 18, second subtraction unit 19, and third subtraction unit 20.
  • FIG. 3 differs from FIG. 1 of the first embodiment in that a speed estimation unit 18 is provided by removing the speed detection unit 3 of the electric motor 2 having a speed sensor force such as a pulse generator.
  • the power conversion device 1 supplies a variable voltage with a variable frequency to the electric motor 2.
  • Electric motor 2 drives load 4.
  • the speed estimation unit 18 estimates the speed of the electric motor 2 from the voltage command value or voltage detection value of the power converter 1 and the current detection value.
  • the load speed adjustment unit 5 outputs a feedforward torque command Tref_FF that matches a given speed command Nref and a load speed command Nrellload that will be described later to the load speed calculation unit 6 and the addition unit 8.
  • the load speed calculation unit 6 calculates the load speed command NreLload based on the feedforward torque command Tref_FF output from the load speed adjustment unit 5 and outputs it to the second subtraction unit 19 and the third subtraction unit 20.
  • the third subtractor 20 calculates a deviation between the load speed command NreLload and the estimated speed Nl hat. Output to speed controller 7.
  • the speed control unit 7 outputs a feedback torque command Tref_FB that matches the load speed command NreLload and the speed Nl hat estimated by the speed estimation unit 18.
  • the adding unit 8 adds the feedforward torque command Tref_FF and the feedback torque command Tref_FB, calculates the torque command Trel ⁇ , and outputs the torque command Trel ⁇ to the torque control unit 9.
  • the torque control unit 9 outputs a signal for driving the electric motor 2 to the power conversion device 1 based on the torque command Tref.
  • the present invention can also be used to suppress undershoot during deceleration, as well as suppress overshoot upon completion of acceleration. Also, since it is a two-degree-of-freedom speed control block, it is possible to set the responsiveness of feedforward control and the responsiveness of feedback control individually.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

明 細 書
電動機の速度制御方法及び制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、加減速時の速度の追従性を向上した電動機の速度制御方法及び制御 装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の技術として、電動機の速度制御装置 (特許文献 1参照)では、負荷を駆動す る電動機の回転速度を検出する速度検出器と、この速度検出器で検出された回転 速度と速度基準との偏差を算出する偏差算出器と、積分要素を有し偏差算出器から の出力に基づ 、て負荷トルク基準を生成する速度制御増幅器と、微分器と増幅器と を有し速度基準に基づ 、て加減速トルク基準を生成する加減速補償回路と、速度制 御増幅器の出力と加減速補償回路の出力とを加算しトルク基準を生成する加算器と 、この加算器の出力に基づき電動機をトルク制御するトルク制御増幅器とを具備した ことを特徴とする電動機の速度制御装置が開示されている。
[0003] また、電動機の速度制御装置 (特許文献 2参照)では、速度制御される電動機の速 度信号と速度指令値との偏差を入力し、該偏差をなくする制御信号を出力する第 1 の速度制御器、入力する制御信号に応じて上記電動機の速度を制御するトルク制御 系、上記電動機の加速時の機械系を模擬した第 1の機械系モデル、上記電動機の 減速時の機械系を模擬した第 2の機械系モデル、上記第 1、又は第 2の機械系モデ ルの出力と上記速度指令値との偏差を入力し、該偏差をなくすように上記第 1、又は 第 2の機械系モデルに制御信号を出力する第 2の速度制御器、上記第 1、及び第 2 の速度制御器の出力する制御信号を加算した制御信号を上記トルク制御系に入力 する加算器、上記電動機の加速時第 1の機械系モデルの出力と速度指令値との偏 差を、減速時第 2の機械系モデルの出力と速度指令値との偏差を選択的に上記第 2 の速度制御器に入力させる切換手段を備えたことを特徴とする電動機の速度制御装 置が開示されている。
[0004] 図 4は従来例の電動機制御装置のブロック図である。図において、 1は電力変換 装置、 2は電動機、 3は速度検出部、 4は負荷、 7は速度制御部、 9はトルク制御部、 1 9は第 2の減算部である。第 2の減算部 19は速度指令 Nrefと速度検出部 3で検出さ れた速度 との偏差を求める。速度制御部 7は、速度指令 Nrefと速度検出部 3で検 出された速度 Niとを一致させるようなトルク指令 Trel^トルク制御部 9へ出力する。ト ルク制御部 9はこのトルク指令 Trefに基づいて電力変換装置 1を駆動する。通常、速 度制御部 7は PI制御器 (比例制御器及び積分制御器)で構成される。
特許文献 1：特開平 1― 243866号 (第 1図参照）
特許文献 2：特開平 5— 292775号 (第 1図参照）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかしながら、従来の電動機の速度制御装置 (特許文献 1参照)では、加減速補償 回路が微分器で構成されている為、速度指令にノイズが印カロしてしまった場合などに 、大きなトルク指令が出力され、それが起因となる振動が発生するといつた問題があ つた o
また、従来の電動機の速度制御装置 (特許文献 2参照)では、速度指令急変時の 応答性は高められるものの、 PI制御で構成される速度制御器の積分器に不要な積 分値が溜まってしまい加速完了時のオーバーシュートに対する効果がないという問 題があった。
また図 4の電動機の速度制御装置では、速度指令 Nrel¾S急変した場合や負荷 4の イナ一シャが大きい場合などには、速度制御部 7の積分制御器に積分値が溜まって しまう為、加速完了時にオーバーシュートするという問題が発生する。
[0006] そこで、本発明では速度指令に対するノイズに強くかつ加速完了時のオーバーシ ユートを抑制することができる電動機の速度制御方法及び装置を提供することを目的 としている。
課題を解決するための手段
[0007] 上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである。
[0008] 請求項 1に記載の発明は、電動機（2)の速度を検出する速度検出部（3)と、負荷 速度指令と前記速度検出部（3)で検出された速度とを一致させるようなフィードバッ クトルク指令を出力する速度制御部（7)と、前記トルク指令に基づいて、前記電動機 (2)をトルク制御するトルク制御部（9)と、前記トルク指令を入力し前記電動機（2)へ 可変周波数の可変電圧を供給する電力変換装置（1)とを備えた電動機の速度制御 装置において、与えられた速度指令と演算される負荷速度指令とを一致させるような フィードフォワードトルク指令を出力する負荷速度調整部（5)と、前記負荷速度調整 部（5)から出力されるフィードフォワードトルク指令に基づき負荷速度指令を演算する 負荷速度演算部（6)と、前記フィードフォワードトルク指令と前記フィードバックトルク 指令を加算してトルク指令を演算する加算部 (8)と、を備えたことを特徴とするもので ある。
[0009] また請求項 2に記載の発明は請求項 1において、前記速度検出部（3)の代わりに 速度推定部（18)を用いて、前記負荷速度指令と前記速度推定部（18)で推定され た速度とを一致させるようなフィードバックトルク指令を出力する速度制御部（7)とした ことを特徴するものである。
[0010] また請求項 3に記載の発明は請求項 1において、前記負荷速度演算部（6)では、 負荷イナ一シャと前記電動機の定格トルクから、トルク指令により設定された加速レー トで負荷速度を演算することを特徴とするものである。
[0011] また請求項 4に記載の発明は請求項 3において、前記負荷速度演算部（6)は前記 電動機の速度が定出力領域に達した場合には、前記トルク指令に速度に応じて遁 減された磁束指令を積算することを特徴とするものである。
[0012] また請求項 5に記載の発明は請求項 3において、前記加速レートは前記速度指令 と前記負荷速度指令の偏差が第 1の所定値以下になった場合には、前記加速レート に第 2の所定値を積算することを特徴とするものである。
[0013] また請求項 6に記載の発明は電動機 (2)の速度を検出する速度検出部（3)と、負 荷速度指令と前記速度検出部（3)で検出された速度とを一致させるようなフィードバ ックトルク指令を出力する速度制御部（7)と、前記トルク指令に基づいて、前記電動 機 (2)をトルク制御するトルク制御部（9)と、前記トルク指令を入力し前記電動機 (2) へ可変周波数の可変電圧を供給する電力変換装置（1)とを備えた電動機の速度制 御方法において、 与えられた速度指令と演算される負荷速度指令とを一致させるようなフィードフォヮ ードトルク指令を出力する負荷速度調整部 (5)と、
前記負荷速度調整部（5)から出力されるフィードフォワードトルク指令に基づき負荷 速度指令を演算する負荷速度演算部 (6)と、
前記フィードフォワードトルク指令と前記フィードバックトルク指令を加算してトルク指 令を演算する加算部 (8)と、を備えたことを特徴とするものである。
発明の効果
[0014] 請求項 1から 6に記載の発明は、負荷が接続された速度検出器を具備する電動機 を駆動する制御装置において、速度指令に対するノイズに強く速度指令が変化した 場合の加減速完了時のオーバーシュートを抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明における第 1実施例を示す電動機の制御装置のブロック図
[図 2]本発明における負荷速度演算部の実施例のブロック図
[図 3]本発明における第 2実施例を示す電動機の制御装置のブロック図
[図 4]従来例における電動機の制御装置のブロック図
符号の説明
[0016] 1 電力変換装置
2 電動機
3 速度検出部
4 負荷
5 負荷速度調整部
6 負荷速度演算部
7 速度制御部
8 加算部
9 トルク制御部
10 磁束指令演算部
11 第 1の乗算部
12 第 1の減算部 13 比較部
14 ゲイン
15 スィッチ
16 第 2の乗算部
17 積分部
18 速度推定部
19 第 2の減算部
20 第 3の減算部
21 速度指令 (Nref)
22 フィードフォワードトルク指令（Tref_FF)
23 フィードバックトルク指令（Tref— FB)
24 トルク指令 (Tref)
25 負荷速度指令 (Nrefjoad)
26 検出速度 ( b)
27 推定速度 (Nl hat)
28 速度偏差レベル (Nerrlvl)
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実施例 1
[0018] 図 1は本発明における第 1実施例を示す電動機の制御装置のブロック図、図 2は本 発明における負荷速度演算部の実施例のブロック図である。
図 1において、 1は電力変換装置、 2は電動機、 3は速度検出部、 4は負荷、 5は負 荷速度調整部、 6は負荷速度演算部、 7は速度制御部、 8は加算部、 9はトルク制御 部、 19は第 2の減算部、 20は第 3の減算部である。
電力変換装置 1は、電動機 2に可変周波数の可変電圧を供給する。電動機 2は負 荷 4を駆動する。速度検出部 3であるパルスゼネレータは、前記電動機 2の速度を検 出する。負荷速度調整部 5は、速度指令 Nre 負荷速度指令 Nre loadを第 2の減 算部 19で減算した速度偏差を入力し、与えられた速度指令 Nrefと後述の演算される 負荷速度指令 Nrefjoadとを一致させるようなフィードフォワードトルク指令 Tref_FFを負 荷速度演算部 6と加算部 8へ出力する。負荷速度演算部 6は、負荷速度調整部 5か ら出力されるフィードフォワードトルク指令 Tref_FFに基づき負荷速度指令 Nrefjoadを 演算して第 2の減算部 19と第 3の減算部 20へ出力する。速度制御部 7は、負荷速度 指令 Nref_loadと速度検出部 3で検出された速度 とを一致させるようなフィードバッ クトルク指令 Tref_FBを加算部 8へ出力する。加算部 8は、フィードフォワードトルク指 令 Tref_FFとフィードバックトルク指令 Tref_FBをカ卩算してトルク指令 Trel^演算してトル ク制御部 9へ出力する。トルク制御部 9は、トルク指令 Trefに基づいて、電動機 2を駆 動するための信号を電力変換装置 1内へ出力する。
[0019] 図 2は、本発明の負荷速度演算部 6のブロック図である。負荷速度演算部 6は、磁 束指令演算部 10、第 1の乗算部 11、第 1の減算部 12、比較部 13、ゲイン K14、スィ ツチ 15、第 2の乗算部 16、積分部 17を備えている。
次にこの負荷速度演算部 6の動作を説明する。磁束指令演算部 10は、負荷速度 指令 Nref— loadに基づき、電動機 2を定格速度 Nref— baseよりも高 、速度で電動機 2の 磁束を弱めて運転するような定出力運転することを想定して、磁束を弱める比率を第 1の乗算部 11へ出力する。第 1の乗算部 11は、磁束を弱める比率とトルク指令 Tref の乗算をする。第 1の減算部 12は、速度指令 Nre も負荷速度指令 NreLloadを減算 する。比較部 13は、速度指令 Nre 負荷速度指令 Nrefjoadを減算した減算値と予 め設定した速度偏差レベル Nerrlvlを比較し、予め設定した速度偏差レベル Nerrlvl未 満になるとスィッチ 15が 0から 1に切り替る信号を出力する。
[0020] 加速レート aは予め負荷イナ一シャと電動機 2の定格トルクから定格トルクが入力さ れた場合の加速時間に基づき演算される。ゲイン K (14)は、加速完了時に負荷速 度指令 Nrefjoadの変化率を小さくする。また、速度指令 Nrefと負荷速度指令 Nrefjoa dとを完全に一致させる機能も持つ。スィッチ 15は、通常の加速レートか速度指令 Nre fと負荷速度指令 Nrefjoadが近づ 、た場合の加速レートを使用するかを切替える。第 2の乗算部 16は、磁束を弱める比率とトルク指令 Trefの乗算値とスィッチ 15が出力す る加速レートを乗算する。積分部 17は第 2の乗算部の出力を積分して、負荷速度指 令 Nre loadを演算し、その演算値を磁束指令演算部 10と第 1の減算部 12へ出力す る。
[0021] 本発明では速度制御部 7の積分器に積分が溜まらないようにすることを目的として 、次のことを実施する。まず負荷イナ一シャと電動機 2の定格トルクから加速能力を予 め求めておき、トルク指令に対する加速レート αを演算し設定しておく。速度指令 Nre 1¾S急変しても、トルク指令と負荷イナ一シャに応じた加速レートで加速する負荷速度 指令 Nref_loadと速度検出値との PI制御となることと、フィードフォワードトルク指令が 積分制御器の役目をするため、負荷に応じたトルク指令を出力することができるので 、積分制御に積分値はほとんどたまらなくなる。このことにより加速完了時のオーバー シュートを抑制することができる。更に加速完了時に負荷速度指令 NreLloadの加速レ ートを鈍らせることでこの効果が大きくなる。また、定格速度より高い速度で運転する 定出力運転をする場合でも定出力に応じた磁束レベルを考慮した加速レートとする ため、定出力時の加速完了時にでもオーバーシュートを抑制することができる。
実施例 2
[0022] 図 3は本発明における第 2実施例を示す電動機の制御装置のブロック図である。
図 3において、本実施形態における電動機の制御装置は、電力変換装置 1、電動 機 2、負荷 4、負荷速度調整部 5、負荷速度演算部 6、速度制御部 7、加算部 8、トル ク制御部 9、速度推定部 18、第 2の減算部 19、第 3の減算部 20を備えている。図 3が 第一実施例図 1と異なる部分はパルスジェネレータ等の速度センサ力もなる電動機 2 の速度検出部 3を除去し速度推定部 18を設けた部分である。
[0023] 電力変換装置 1は、電動機 2に可変周波数の可変電圧を供給する。電動機 2は負 荷 4を駆動する。速度推定部 18は、電力変換装置 1の電圧指令値または電圧検出 値と電流検出値とから電動機 2の速度を推定する。負荷速度調整部 5は、与えられた 速度指令 Nrefと後述の演算される負荷速度指令 Nrellloadとを一致させるようなフィー ドフォワードトルク指令 Tref_FFを負荷速度演算部 6と加算部 8へ出力する。負荷速度 演算部 6は、負荷速度調整部 5から出力されるフィードフォワードトルク指令 Tref_FF に基づき負荷速度指令 NreLloadを演算して第 2の減算部 19と第 3の減算部 20へ出 力する。
[0024] 第 3の減算部 20は負荷速度指令 NreLloadと推定された速度 Nl hatとの偏差を求め 速度制御部 7へ出力する。速度制御部 7は、負荷速度指令 NreLloadと速度推定部 1 8で推定された速度 Nl hatとを一致させるようなフィードバックトルク指令 Tref_FBを出 力する。加算部 8は、フィードフォワードトルク指令 Tref_FFとフィードバックトルク指令 T ref_FBを加算してトルク指令 Trel^演算しトルク制御部 9へ出力する。トルク制御部 9 は、トルク指令 Trefに基づいて、電動機 2を駆動するための信号を電力変換装置 1へ 出力する。
本発明の実施例では実施例 1での速度検出値の代わりに速度推定値を用いた場 合でも同様に加速完了時のオーバーシュートを抑制することができる。
産業上の利用可能性
本発明の適用において、加速完了時のオーバーシュートの抑制だけでなぐ減速 時のアンダーシュートの抑制にも使用することができる。また、二自由度系の速度制 御ブロックとなって 、る為、フィードフォワード制御の応答性とフィードバック制御の応 答性を個別に設定することも可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 電動機 (2)の速度を検出する速度検出部 (3)と、負荷速度指令と前記速度検出部
(3)で検出された速度とを一致させるようなフィードバックトルク指令を出力する速度 制御部（7)と、前記トルク指令に基づいて、前記電動機（2)をトルク制御するトルク制 御部（9)と、前記トルク指令を入力し前記電動機 (2)へ可変周波数の可変電圧を供 給する電力変換装置（1)とを備えた電動機の速度制御装置において、
与えられた速度指令と演算される負荷速度指令とを一致させるようなフィードフォヮ ードトルク指令を出力する負荷速度調整部 (5)と、
前記負荷速度調整部（5)から出力されるフィードフォワードトルク指令に基づき負荷 速度指令を演算する負荷速度演算部 (6)と、
前記フィードフォワードトルク指令と前記フィードバックトルク指令を加算してトルク指 令を演算する加算部 (8)と、を備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。
[2] 前記速度検出部（3)の代わりに速度推定部（18)を用いて、前記負荷速度指令と 前記速度推定部（18)で推定された速度とを一致させるようなフィードバックトルク指 令を出力する速度制御部（7)としたことを特徴する請求項 1記載の電動機の速度制 御装置。
[3] 前記負荷速度演算部 (6)では、負荷イナ一シャと前記電動機の定格トルクから、ト ルク指令により設定された加速レートで負荷速度を演算することを特徴とする請求項
1記載の電動機の速度制御装置。
[4] 前記負荷速度演算部（6)は前記電動機の速度が定出力領域に達した場合には、 前記トルク指令に速度に応じて遁減された磁束指令を積算することを特徴とする請 求項 3記載の電動機の速度制御装置。
[5] 前記加速レートは前記速度指令と前記負荷速度指令の偏差が第 1の所定値以下 になった場合には、前記加速レートに第 2の所定値を積算することを特徴とする請求 項 3記載の電動機の速度制御装置。
[6] 電動機 (2)の速度を検出する速度検出部（3)と、負荷速度指令と前記速度検出部
(3)で検出された速度とを一致させるようなフィードバックトルク指令を出力する速度 制御部（7)と、前記トルク指令に基づいて、前記電動機（2)をトルク制御するトルク制 御部（9)と、前記トルク指令を入力し前記電動機 (2)へ可変周波数の可変電圧を供 給する電力変換装置（1)とを備えた電動機の速度制御方法において、
与えられた速度指令と演算される負荷速度指令とを一致させるようなフィードフォヮ ードトルク指令を出力する負荷速度調整部 (5)と、
前記負荷速度調整部（5)から出力されるフィードフォワードトルク指令に基づき負荷 速度指令を演算する負荷速度演算部 (6)と、
前記フィードフォワードトルク指令と前記フィードバックトルク指令を加算してトルク指 令を演算する加算部 (8)と、を備えたことを特徴とする電動機の速度制御方法。
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