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    公开号:WO1989007364A1
    申请号:PCT/JP1989/000083
    申请日:1989-01-27
    公开日:1989-08-10
    发明作者:Shinichi Kono；Hironobu Takahashi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02P27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] 速度制御装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 イ ン バー タ の P W M ( パ ルス幅変調） 制御 に よ り サ一ボモー タ の速度制御を行な う 速度制御装置に 関す る。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 近年、 電動機の駆動を制御す る速度制御装置に マ イ ク ロ ブ口 セ ヅ サが広 く 利用 さ れて レヽ る 。 マ イ ク ロ ブ ロ セ ヅ サ を 用 い て デ ジ タ ル回路構成 さ れ た モ ー タ 駆動回路で は、 モ ー タ の特性 に応 じ て決定さ れる振幅特性等のテー ブル情報を作成 し、 設定さ れた速度信号 に基づいて イ ン バ ー 夕 の P W M制御 に よ り サーボモー タ の速度制御が行 なわれて レヽ る。
    [0007] こ の よ う な従来の速度制御装置で は、 電源電圧 に つい て許容さ れ る変動幅が、 所定の電圧範囲 に設定さ れ、 そ の範囲 を越 え る と き モ ー タ を過電流か ら 保護す る 機能 や、 反対 に 、 低電圧時 に 自動的 に シス テ ム ダ ウ ン さ せ る 保護機能等は設け ら れて い た。 しか し、 設定範囲内での 電圧変動 に対 し て は特に考慮がさ れて い なか っ た。
    [0008] つ ま り 電流ループ定数 K が固定 し て設定さ れて いた た め、 電源電圧 V d cが高 く な る と 、 その電圧値に比例 し て 電流ルー プゲイ ン K ' ( = · V d c / P a , P a は搬送 波の振幅） が大 き く な つ て、 モー タ電流が発振す る おそ れがあ っ た。 ま た、 反対に電源電圧が低 く な る と 、 電流 ループゲイ ン が小さ く な つ て、 指令さ れた速度信号に対 す る速度ループの応答が遅 く な り 、 制御系の速応性が悪 化す る と レヽ ぅ 問題があ っ た。
    [0009] 発 明 の 開 示
    [0010] 5 本発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く なされた も の で、 電源電圧変動を補償して電流ループゲ イ ン を一定に し、 安定し た速度制御を可能に し た速度制御装置を提供 する こ と を 目 的 と してい る。
    [0011] 本発明 に よ れば、 P W M制御さ れる イ ン バータ回路に
    [0012] 1 0 よ り サーボモ ー タ の駆動電流を制御 して そ の速度制御を 行な う 速度制御装置に おいて、 前記イ ン バータ 回路の電 源 と 、 こ の電源の 出力電圧値を検出す る 電圧検出手段 と 、 検出さ れた電圧値に基づいて電流ループゲイ ン を一 定に保持す る ゲイ ン制御手段 と を具備す る こ と を特徴 と ， する速度制御装置が提供で き る。 ま た、 かかる速度制御' 装置に使用 さ れる ィ ン バータ 回路を P W M制御する P W M制御装置に お い て 、 前記ィ ン バ 一タ 回路の電源電圧に 反比例'す る電流ループ定数を演算する定数演算手段 と 、 前記電流ループ定数と指令電流値と か ら電流ループゲイ
    [0013] 2 0 ン が一定 と なる よ う に P W M制御信号を形成する信号発 生手段 と を具備し た こ と を特徴 と す る P W M制御装置が 提供で き る。
    [0014] 従っ て本発明 に よれば、 サーボモータ を P W M制御す る と き、 電源電圧を常時検出 して、 電流ループゲ イ ン を 9 5 一定 に 保持 し 、 制御系の安定性を高め る こ と が で き 、 又、 本発明の P W M制御装置に よ れば、 電源電圧の変動 に対 し て安定 し た制御系を構成す る こ と がで き る。
    [0015] 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1 図は、 本発明の一実施例を示す ブロ ッ ク 図、 第 2 ；' 図は、 モータ制御シス テム の構成の一例を示す図、 第 3 図は、 P W M制御を説明す る タ イ ム チ ャ ー ト 図、 第 4 図 は 、 電流ル ー プ ゲ イ ン K ' に つ い て説明 す る 計算説明 図、 第 5 図は、 ゲ イ ン設定の演算手順を示す流れ図であ る 。
    [0017] D 発明を実施す る ための最良の形態
    [0018] 以下、 図面を用いて本発明の一実施例 に ついて詳細 に 説明す る 。
    [0019] 第 2 図は、 P W M制御さ れ る モータ 制御シス テム の構 成の一例を示す図であ る。 コ ン バータ 部 1 に は、 商用交 流電圧が供給さ れ、 所定の電圧値の直流電源 と し て イ ン バータ 部 2 に接続さ れてい る 。 イ ン バ ータ 部 2 ほ、 複数 の ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジ ス タ か ら な る ト ラ ン ジ ス タ イ ン バータ であ り 、 3 相 A C モータ 3 を駆動す る。 こ の イ ン バータ 部 2 は、 P W M制御回路 4 に接続さ れ、 こ の P W
    [0020] 〕 M制御.回路 4 か ら各 ト ラ ン ジ ス タ のベー ス に印加さ れる P W M制御信号に よ り モータ 3 の一次側に供給さ れ る電 流を制御 し て、 こ のモータ を可変速制御す る こ と がで き る 。
    [0021] 第 3 図は、 上記 P W M制御回路 4 に よ る イ ン バ ータ 部 2 の ト ラ ン ジ ス タ に 対 す る P W M制御を説明す る タ イ ム チ ャ ー ト であ る。 周期 2 T の三角波が搬送波 と し て供給 さ れ、 P W M 指令電圧 E の レ ベ ル と の比較 に よ り イ ン バータ部 2 の ト ラ ン ジ ス タ の オ ン時間 T o nが決定されて いる。 なお、 ± P a は搬送波の振幅であ る。
    [0022] こ こ で指令電圧 E は、 電流ルー プ定数 K に対 し て K ( I c 一 I f ) と して入力されて お り 、 こ の指令電圧 E の大小に応 じ て ト ラ ン ジ ス タ の オ ン時間、 つ ま り モータ 3 へ の駆動電流値が決定さ れて い る 。 上記 I c は、 ト ル ク指令値に よ り 決定さ れる指令電流値であ り 、 I f は、 モータ 3 か らの電流フ ィ ー ド バ ッ ク信号であ る。
    [0023] 第 1 図ほ、 上記指令電流値 I c に よ り 制御さ れる モー タ 電流の電流ループを示す ブロ ッ ク線図であ る 。
    [0024] 上記指令電流値 I c は、 電流偏差を演算す る加算器 1 0 で、 モータ 3 か ら の電流フ ィ ー ド ノ ヅ ク信号 I f と 比 較さ れ る 。 偏差電流値は、 電流ループ定数 K を可変設定 で き る電流ループゲ イ ン K ' を有す る増幅部 1 1 、 お よ ぴ電気定数 K " を有す る モ ー タ 部 1 2 を含む電流帰還 ループか ら 出力さ れて お り 、 こ の電流ループゲイ ン K ' が電源電圧の変動に かかわ らず一定 と なる よ う に、 電流 ループ定数 K を決定し ている。
    [0025] 以下、 第 4 図を参照 して、 第 1 図の電流ループ にお け る電流ループゲイ ン K ' に つ い て説明す る。
    [0026] 図に おいて 2 つの三角形 A o a i i , Δ o a 2 b 2 は、 と も に対応す る 3 つの角度が等 しいか ら、 相似形で あ り 、 次式が成立す る。 a i b i / a 2 b 2 o a / a 2
    [0027] 図 よ り 、
    [0028] a 1 1 = ( T - T on ) /
    [0029] a 2 ΰ 2 = T Z 4
    [0030] o a 1 = P a — K ( I c 一 I f )
    [0031] o a 2 = P a
    [0032] を代入 し て整理す る と 、
    [0033] τ on/ τ
    [0034] = 1 - { P a - Κ ( I c - I f ) } Z(2 P a)
    [0035] … （ 1 ) 一方、 モ ー タ の印加電圧は、
    [0036] { T on - V dc+ T off · (- V dc) } / T =
    [0037] { ( 2 T on/ Τ ) - 1 } V dc- ( 2 ) 式 （ 2 ) に 式 （ 1 ) の右辺を代入 し て整理す る と 、 モ ー タ の印加電圧は、 K.V dc ( I c — I f ) P a と な る 。 従 っ て 、 電流ルー プゲイ ン K ' は、
    [0038] K ' = K · V dc/ P a - ( 3 ) と な る 。 し た が っ て 、 P a は一定で あ る た め 、 電流ルー ブ定数 K を電源電圧 V dcと 反比例す る よ う に 決定す る こ と に よ り 、 電流ルー プゲイ ン K ' は電源電圧 V d cの変動 に か か わ ら ず一定 と な る 。
    [0039] 第 5 図 は、 上記モ ー タ 電流制御ルー プ に お け る ゲイ ン 設定の演算手順を示す流れ図で あ る 。
    [0040] モ ー タ 電流 は所定の間隔でデ ィ ジ タ ル値 と し て サ ン ブ リ ン グ さ れ、 検出 さ れ る （ ス テ ッ プ a ) 。 こ の検出値 I f に基づいて電流偏差 I c 一 I f が演算され （ステ ッ プ b ) 、 同時 に イ ン パータ部 2 に供給される電源電圧 V dc も検出さ れる （ ス テ ッ プ C ) 。 こ の検出された電源電圧 V dcを 用 い て 電流 ルー プ定数 K を 湏算 し （ ス テ ッ プ d ) 、 上記電流偏差 と電流ループ定数と か ら電流ループ ゲ イ ン が一定 と な る よ う に P W M 制御信号を演算す る (ステ ッ プ e ) 。 こ う して出力される P W M制御信号に よ り 、 モ ー タ電流が決定され速度制御が行なわれる （ ス テ ツ ブ f ) 。·
    [0041] 以上、 本発明の一実施例を説明 し たが、 本発明は こ れ に限定さ れ る も の で な く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も の で は ない。
    [0042] 産業上の利用可能性
    [0043] 本発明の速度制御装置は、 電源電圧変動に反比例す る 電流ループ定数を設定 して電流ループゲイ ン を一定にす る こ と がで き る か ら 、 サーポモータ の安定し た速度制御 を可能にする 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    ( 1 ) P W M制御さ れる イ ン バータ 回路 に よ り サーボ モ ー タ の駆動電流を制御 し て そ の速度制御を行な う 速度 制御装置ほ、 次を含む ：
    前記イ ン バータ 回路の電源 ；
    こ の電源の出力電圧値を検出す る電圧検出手段 ； 検出 さ れた電圧値に基づいて電流ルー プゲイ ン を一定 に保持す る ゲイ ン制御手段。
    ( 2 ) 前記請求の範囲第 （ 1 ) 項に記載の速度制御装 置に使用 さ れる ィ ン バータ 回路を P W M制御す る P W M 制御装置は、 次を含む ：
    前記ィ ン バータ 回路の電源電圧に 反比例す る電流ルー ブ定数を演算す る定数演算手段 ；
    前記電流ループ定数 と 指令電流値 と か ら電流ルー プゲ ィ ン が一定 と な る よ う に P W M制御信号を形成す る信号 発生手段。
    ( 3 ) 前記請求の範囲第 （ 2 ) 項に記載の P W M制御 装置に よ り 電流ループゲイ ン が一定 に保持さ れる速度'制 御装置は、 次を含む ：
    制御対象であ る サーボモータ ；
    こ の サー ボモー タ への速度指令 と し て電流指令を形成 す る指令手段 ；
    こ の指令手段か ら の電流指令 と 前記サーボモータ か ら の電流 フ ィ 一 ド バ ッ ク信号 と の差信号に基づいて P W M 指令電圧を演算す る演算手段。
    ( 4 ) 前記請求の範囲第 （ 3 ) 項記載の速度制御装置 ：' に お ける速度制御方法ほ、 以下のステ ッ プを含む ：
    前記請求項 （ 2 ) に記載の P W M制御装置に お け る定 数演算を、 前記サーボモータ か ら フ ィ ー ド バ ッ ク さ れる 電流値の 1 サ ンプ リ ン グ周期内で実行す る ス テ ツ ブ ； P W M指令電圧を演算する ステ ッ プ ：
    10 モータ電流を決定 して出力す る ステ ツ ブ。
    15
    Ϊ 0
    L 0
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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