(57)【要約】【課題】モータに接続される負荷のイナーシャを大きくすること無く、モータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】交流電源２を入力とする整流回路４と、整流回路４の出力間に接続された小容量のコンデンサ５と、コンデンサ５に接続されたインバータ回路７と、インバータ回路７に接続されたモータ８と、モータ８の回転速度を検出する速度検出演算手段と、モータ８へ回転速度を指定する速度指令手段と、速度検出演算手段から求められるモータ８の回転速度と、速度指令手段が指定するモータ８の回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とする。【選択図】図１
2007181335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記モータの負荷条件の変動に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項３】
速度検出演算手段が、モータの電流値に基づいて前記モータの回転速度を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置に関し、特にモータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに対する耐環境性、低価格化、小型化、検出信号線の断線などに対する信頼性改善などの要求から、速度検出器センサレス制御が採用されており、モータの回転数速度を速度検出器なしで求めるために、モータに印加された電圧とモータ電流よりモータの速度起電力を推定し、その方向と大きさよりモータの回転数速度を推定する制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５０４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の制御において、インバータ回路の入力側のコンデンサを小さくした場合、整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して電圧が変動するために、速度指令信号と速度検出演算手段から求められたモータ回転速度との差から、比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した時は、電源周期に同期して、速度制御ループ演算手段の出力がオーバーシュートして、モータ回転数速度を一定に制御できない課題があった。
【０００４】
以上の課題に対して、モータに接続される負荷のイナーシャを大きくして、オーバーシュートが起きにくくすることが挙げられるが、これは機構系の大きさと重量の増大に繋がるため、価格の上昇を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータに接続される負荷のイナーシャを大きくすること無く、モータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴としたものである。
【０００７】
これによって、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。
【０００８】
また、本発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたイ
ンバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記モータの負荷条件の変動に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることを特徴としたものである。
【０００９】
これによって、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ駆動制御装置は、モータ回転数速度を一定に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記速度制御ループ演算手段の出力結果の比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることにより、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。
【００１２】
第２の発明のモータ駆動制御装置は、交流電源を入力とする整流回路と、前記整流回路の出力間に接続された小容量のコンデンサと、前記小容量のコンデンサに接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されたモータと、前記モータの回転速度を検出する速度検出演算手段と、前記モータへ回転速度を指定する速度指令手段と、前記速度検出演算手段から求められる前記モータの回転速度と、前記速度指令手段が指定する前記モータの回転速度との差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算手段と、前記速度制御ループ演算部の出力値を入力値として、ＰＷＭ信号を出力する電流制御ループ演算手段とを備え、前記整流回路の出力電圧が、電源周期に同期して上昇する時は、前記モータの負荷条件の変動に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインを可変とすることにより、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。
【００１３】
第３の発明のモータ駆動制御装置は、速度検出演算手段が、モータの電流値に基づいて前記モータの回転速度を検出することにより、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートしなくなるので、モータ回転数速度を一定に制御することになり、モータを安定して制御することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるモータ駆動制御装置の構成図である。本実施の形態１のモータ駆動制御装置１は、交流電源２と、交流電源２に接続された２ｍＨ以下の小容量のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された整流回路４と、整流回路４の出力に接続された０．４μＦ〜１００μＦの値をとる小容量のコンデンサ５と、整流回路４の出力に接続されたモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。前記モータ８には負荷９が取り付けられている。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１における制御部６の構成を示すブロック図である。速度検出演算部１０は前記モータ８に印加された電圧と前記モータ８に流れる電流より前記モータ８の速度起電力を推定し、その方向と大きさより前記モータ８の回転速度を推定し、前記モータ８の回転速度を出力する。速度制御ループ演算部１１は前記モータ８の回転数を決定する速度指令信号と、前記速度検出演算部１０から求められた前記モータ８の回転速度の差から比例・積分を実行する。電流制御ループ演算部１２は、前記速度制御ループ演算部１１の出力を入力とし、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御する。
【００１７】
図３は、本発明の実施の形態１における整流回路４の出力電圧波形を示した図である。前記整流回路４の出力電圧は、前記整流回路４の出力間に並列に接続された小容量のコンデンサ５のコンデンサ容量が極めて小さいため電源周期に同期して電圧が変動し、Ｔｕｐの区間においては、電圧は数ボルトからピーク電圧まで上昇する。よって、前記モータ８は加速状態になり、Ｔｕｐの区間においては、前記速度制御ループ演算部１１において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した場合、電源周期に同期して前記速度制御ループ演算部１１の出力がオーバーシュートして、前記モータ８の回転数速度を一定に制御できない原因となっている。
【００１８】
図４は、本発明の実施の形態１における制御部６のプログラムのフローチャートである。前記整流回路４の出力電圧が、電源周期に同期して数ボルトからピーク電圧まで上昇するＴｕｐの区間においては、前記速度制御ループ演算部１１の比例ゲインと積分ゲインとを可変し、次に電流制御ループ演算部１２で演算を行う。通常は、Ｔｕｐ区間においては、比例ゲインを増加、積分ゲインを減少させる。
【００１９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、電源周期に同期して数ボルトからピーク電圧まで上昇する区間では、前記速度制御ループ演算部１１の出力は過剰な動作をしないので、制御性能を低下することなく前記モータ８を滑らかに駆動することができる。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においては、図２、図４は実施の形態１で説明したものと同一なので説明は省略する。なお、実施の形態１と同一のものについては、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００２１】
図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動制御装置を示す図である。本実施の形態２のモータ駆動制御装置１６は、交流電源２と、交流電源２に接続された２ｍＨ以下の小容量のリアクタ３と、小容量のリアクタ３に接続された昇圧コンバータ回路１３と、昇圧コンバータ回路１３の出力間に接続された０．４μＦ〜１００μＦの小容量のコンデンサ１４、１５と、昇圧コンバータ回路１３の出力に接続されたモータ８を駆動するインバータ回路７と、前記インバータ回路７を介して前記モータ８のモータ電流を制御することにより前記モータ８の回転速度を制御する制御部６を有している。また前記モータ８には負荷９が取り付けられている。
【００２２】
図６は、本実施の形態２における昇圧コンバータ回路１３の出力電圧波形を示した図である。昇圧コンバータ回路１３の出力電圧は、昇圧コンバータ回路１３の出力間に接続された小容量のコンデンサ１４、１５のコンデンサ容量が極めて小さいため電源周期に同期して電圧が変動し、Ｔｕｐの区間においては、電圧は数ボルトからピーク電圧まで上昇する。よって、前記モータ８は加速状態になり、Ｔｕｐの区間においては、前記速度制御ループ演算部１１において、比例ゲインと積分ゲインを一定で制御した場合、電源周期に同期して速度制御ループ演算部の出力がオーバーシュートして、前記モータ８お回転数速度を一定に制御できない原因となっていた。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、電源周期に同期して数ボルトからピーク電圧まで上昇する区間では、前記速度制御ループ演算部１１の出力は過剰な動作をしないので、制御性能を低下することなく、前記モータ８を滑らかに駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のように、本発明にかかるモータ駆動制御装置は、インバータ回路の入力側のコンデンサを小さくして、インバータ回路の入力電圧が電源周期に同期して電圧が変動することにより、速度指令信号と速度検出演算部から求められたモータの回転速度の差から比例・積分を実行する速度制御ループ演算部において、オーバーシュートを発生させず、さらにモータに接続される負荷のイナーシャを大きくすることなく、モータ回転数速度を一定に制御するモータ駆動制御装置を得ることが出来るきわめて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動制御装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１、２における制御部を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における整流回路の出力電圧波形図
【図４】本発明の実施の形態１、２におけるフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２におけるモータ駆動制御装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態２における昇圧コンバータ回路の出力電波波形図
【符号の説明】
【００２６】
１  モータ駆動制御装置
２  交流電源
３  リアクタ
４  整流回路
５  コンデンサ
６  制御部
７  インバータ回路
８  モータ
９  負荷
１０  速度検出演算部
１１  速度制御ループ演算部
１２  電流制御ループ演算部
１３  昇圧コンバータ回路
１４、１５  コンデンサ
１６  モータ駆動制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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