專利名稱：電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置。
背景技術(shù)：
作為在構(gòu)成進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的可變速控制的速度控制裝置的速度控制單元中的控制常數(shù)的自動(dòng)調(diào)整方法，已知例如記載于下述專利文獻(xiàn)1中的方法。即，將干擾信號(hào)施加到前述速度控制單元的輸出來改變前述電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)速度和電動(dòng)機(jī)電流來推斷該電動(dòng)機(jī)和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩(moment of inertia)的總和，根據(jù)該推斷值自動(dòng)設(shè)定前述速度控制單元的控制常數(shù)。
專利文獻(xiàn)1日本特開平1-218389號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題在上述現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的推斷方法中，必須通過速度控制裝置使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將干擾信號(hào)加入該速度控制裝置內(nèi)部。但是，由于在一些前述驅(qū)動(dòng)對(duì)象的工作條件不能使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而無法將干擾信號(hào)加入速度控制裝置內(nèi)部，因此存在不能設(shè)定構(gòu)成速度控制裝置的速度控制單元中的控制常數(shù)的問題。
本發(fā)明的課題在于提供解決上述問題的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置。
用于解決問題的方案第1發(fā)明是一種速度控制裝置，其使用至少可改變控制常數(shù)的速度控制單元進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的可變速控制，其特征在于，具備
慣性推斷單元，其推斷前述電動(dòng)機(jī)和該前述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的總和，將其作為慣性力矩推斷值輸出；慣性設(shè)定單元，其以手動(dòng)設(shè)定慣性力矩，將其作為慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值輸出；切換單元，其根據(jù)是否可能推斷慣性力矩來切換并輸出慣性力矩推斷值或慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值中的某一個(gè)值；以及常數(shù)設(shè)定單元，其根據(jù)切換單元的輸出值設(shè)定前述速度控制單元的控制常數(shù)。
另外，第2發(fā)明是根據(jù)前述第1發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，其特征在于，在通過前述速度控制單元使前述電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)或減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，前述慣性推斷單元根據(jù)前述速度控制單元輸出的轉(zhuǎn)矩指令值和前述電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)值或速度推斷值來導(dǎo)出前述慣性力矩推斷值。
進(jìn)而，第3發(fā)明是根據(jù)前述第1發(fā)明或第2發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，其特征在于，用比例運(yùn)算器或比例積分運(yùn)算器來形成前述速度控制單元，前述常數(shù)設(shè)定單元根據(jù)與前述切換單元的輸出值成比例的值來設(shè)定前述任意一種運(yùn)算器的比例增益。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在能夠進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的用于推斷電動(dòng)機(jī)和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的加速或減速運(yùn)轉(zhuǎn)工作的情況下，進(jìn)行該動(dòng)作來推斷慣性力矩，根據(jù)該慣性力矩推斷值設(shè)定速度控制單元的控制常數(shù)；而在不能進(jìn)行前述動(dòng)作的情況下，能夠根據(jù)由慣性設(shè)定單元手動(dòng)設(shè)定的慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值來設(shè)定前述速度控制單元的控制常數(shù)。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的局部詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3是說明圖1的動(dòng)作的波形圖。
圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
附圖標(biāo)記說明1電動(dòng)機(jī)；2功率變換裝置；3交流電源；4電流檢測(cè)器；5速度檢測(cè)器；10速度控制裝置；11速度指令產(chǎn)生單元；12加法運(yùn)算器；13 速度控制單元；14電流控制單元；15慣性推斷單元；16慣性設(shè)定單元；17切換單元；18常數(shù)設(shè)定單元；20速度控制裝置；21速度推斷單元。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，在該圖中，1是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)，2是將與后述的初級(jí)電壓指令值(v1*)對(duì)應(yīng)的交流電壓提供給電動(dòng)機(jī)1的PWM(Pulse Wide Modulation脈寬調(diào)制)逆變器等功率變換裝置，3是流向功率變換裝置2的交流電源，4是將電動(dòng)機(jī)2的初級(jí)電流作為初級(jí)電流檢測(cè)值(i1)進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器，5是連接到電動(dòng)機(jī)1的輸出軸、將該電動(dòng)機(jī)的速度作為速度檢測(cè)值(ωr)進(jìn)行檢測(cè)的速度檢測(cè)器，10是速度控制裝置。
速度控制裝置10由如下所述的單元或要素11～18構(gòu)成。即，速度指令產(chǎn)生單元11產(chǎn)生速度指令值(ωr*)，加法運(yùn)算器12求出速度指令值(ωr*)與由速度檢測(cè)器5檢測(cè)出的速度檢測(cè)值(ωr)之間的偏差，速度控制單元13進(jìn)行使該偏差為零的調(diào)節(jié)運(yùn)算并將該運(yùn)算結(jié)果作為轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)輸出到電流控制單元14。電流控制單元14根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)導(dǎo)出送至電動(dòng)機(jī)1的初級(jí)電流指令值(i1*)，并且進(jìn)行使該初級(jí)電流指令值(i1*)與由電流檢測(cè)器4檢測(cè)出的初級(jí)電流檢測(cè)值(i1)之間的偏差為零的調(diào)節(jié)運(yùn)算，并將該運(yùn)算結(jié)果作為初級(jí)電壓指令值(v1*)而輸出至功率變換裝置2。
慣性推斷單元15根據(jù)速度檢測(cè)值(ωr)和轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)推斷電動(dòng)機(jī)1和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的總和，將其作為慣性力矩推斷值(J#)輸出，慣性設(shè)定單元16手動(dòng)設(shè)定慣性力矩，并將其作為慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值(J*)輸出。切換單元17切換選擇上述慣性力矩推斷值(J#)或是慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值(J*)中的任意一個(gè)，將其作為慣性力矩設(shè)定值(J**)輸出。常數(shù)設(shè)定單元18根據(jù)該慣性力矩設(shè)定值(J**)設(shè)定速度控制單元13的控制常數(shù)。此外，由于圖1所示的電路圖中的各結(jié)構(gòu)元素由公知的技術(shù)形成，因此省略詳細(xì)說明。
圖2是表示圖1示出的慣性推斷單元15的一例的電路結(jié)構(gòu)圖，在該慣性推斷單元15中具備對(duì)電動(dòng)機(jī)1的速度檢測(cè)值(ωr)進(jìn)行微分運(yùn)算的微分單元15a、乘法器15b、加法運(yùn)算器15c以及積分單元15d。
下面說明該慣性推斷單元15中的慣性力矩推斷值(J#)的導(dǎo)出方法。
從速度指令產(chǎn)生單元11如圖3所示產(chǎn)生速度指令值(ωr*)，此時(shí)，在電動(dòng)機(jī)1的加速轉(zhuǎn)矩相對(duì)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩足夠大的條件下，電動(dòng)機(jī)1的加速/減速轉(zhuǎn)矩(τacc)由下式(1)來表達(dá)。
τacc＝J·{d(ωr)/dt}...(1)這里J是慣性力矩，ωr是電流控制單元14的速度檢測(cè)值。
由于在以無負(fù)載條件來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)1的加速/減速的情況下τacc＝τ*，因此如圖2所示，將轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)與J#·{d(ωr)/dt}之間的偏差輸入積分單元15d，如果設(shè)該輸出為J#，則能夠通過圖2示出的電路結(jié)構(gòu)推斷慣性力矩。
即，如果設(shè)慣性力矩推斷值為J#，則其能夠由如下(2)式那樣的運(yùn)算式求得。
J#＝∫(τ*-J#·dωr/dt)dt...(2)在以比例運(yùn)算器或比例積分運(yùn)算器形成速度控制單元13時(shí)，由圖1示出的常數(shù)設(shè)定單元18根據(jù)切換單元17所選擇輸出的慣性力矩設(shè)定值(J**)將任意一個(gè)運(yùn)算器的比例增益Kp設(shè)定為由下述(3)式所求得的值。
Kp＝K·J**...(3)這里K是換算系數(shù)。此外，在速度控制單元13是比例積分運(yùn)算器的情況下，也可以進(jìn)一步進(jìn)行積分時(shí)間的設(shè)定。
即，根據(jù)圖1示出的電動(dòng)機(jī)控制裝置10，在能夠進(jìn)行電動(dòng)機(jī)1用于推斷該電動(dòng)機(jī)和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的加速或減速運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，進(jìn)行該動(dòng)作來導(dǎo)出慣性力矩推斷值(J#)，根據(jù)該慣性力矩推斷值(J#)、通過切換單元17和常數(shù)設(shè)定單元18設(shè)定速度控制單元13的前述比例增益Kp。并且，在不能進(jìn)行前述運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，根據(jù)由慣性設(shè)定單元16手動(dòng)設(shè)定的慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值(J*)、通過切換單元17和常數(shù)設(shè)定單元18設(shè)定速度控制單元13的前述比例增益Kp。
此外，由手動(dòng)進(jìn)行的設(shè)定是以馬達(dá)軸為基準(zhǔn)對(duì)包含負(fù)載的全部慣性力矩進(jìn)行計(jì)算、設(shè)定的。另外，在手動(dòng)設(shè)定值與實(shí)際的慣性力矩相差很大的情況下，會(huì)產(chǎn)生常數(shù)設(shè)定單元18所輸出的速度控制單元13的設(shè)定常數(shù)變得不合適的問題。
也就是說，在實(shí)際的負(fù)載＞手動(dòng)設(shè)定值的情況下，速度控制單元13的響應(yīng)變遲緩，在實(shí)際的負(fù)載＜手動(dòng)設(shè)定值的情況下，速度控制單元13的響應(yīng)過快，變得容易振動(dòng)。
在任何一種情況下都需要由手動(dòng)進(jìn)行的調(diào)節(jié)等，其最佳對(duì)策可以說是今后的課題。
圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，在該圖中，對(duì)與圖1示出的實(shí)施例電路具有相同功能的內(nèi)容賦予相同標(biāo)記，在此省略其說明。
即，在圖4示出的電路結(jié)構(gòu)中省略速度檢測(cè)器5，作為速度控制裝置20不僅具備速度指令產(chǎn)生單元11、加法運(yùn)算器12、速度控制單元13、電流控制單元14、慣性推斷單元15、慣性設(shè)定單元16、切換單元17、常數(shù)設(shè)定單元18，還具備速度推斷單元21。
該速度推斷單元21是由公知的技術(shù)形成的，例如，其根據(jù)電動(dòng)機(jī)1的初級(jí)電壓指令值(v1*)和初級(jí)電流檢測(cè)值(i1)運(yùn)算電動(dòng)機(jī)1的反電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)該反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)1的速度推斷值(ωr#)。
用于導(dǎo)出ωr#的公式例如有如下(4)式。
ωr#＝sgn(ET){(|ET|/φ2)-GcmEM}...(4)這里φ2是次級(jí)磁通，EM是磁通軸向分量感應(yīng)電壓，ET是轉(zhuǎn)矩軸向(與磁通軸正交)分量的感應(yīng)電壓，Gcm表示以EM作為輸入的調(diào)節(jié)單元的傳遞函數(shù)。
而且，設(shè)ω1*為初級(jí)角頻率指令值、設(shè)ωs*為滑差頻率指令值，則速度推斷值ωr#由下述(5)式求出。
ωr#＝ω1*-ωs*...(5)從而，由圖4示出的電路結(jié)構(gòu)中的慣性推斷單元15根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)和速度推斷值(ωr#)得出慣性力矩推斷值(J#)。
即，輸入速度推斷值(ωr#)來代替圖2示出的慣性推斷單元15的速度檢測(cè)值(ωr)，根據(jù)該速度推斷值(ωr#)和轉(zhuǎn)矩指令值(τ*)算出慣性力矩推斷值(J#)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，其使用至少可改變控制常數(shù)的速度控制單元進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的可變速控制，其特征在于，具備慣性推斷單元，其推斷前述電動(dòng)機(jī)和該前述電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的總和，將其作為慣性力矩推斷值輸出；慣性設(shè)定單元，其以手動(dòng)設(shè)定慣性力矩，將其作為慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值輸出；切換單元，其根據(jù)是否能推斷慣性力矩來切換并輸出慣性力矩推斷值或慣性力矩手動(dòng)設(shè)定值中的某一個(gè)值；以及常數(shù)設(shè)定單元，其根據(jù)切換單元的輸出值設(shè)定前述速度控制單元的控制常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，其特征在于，在通過前述速度控制單元使前述電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)或減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，前述慣性推斷單元根據(jù)前述速度控制單元輸出的轉(zhuǎn)矩指令值和前述電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)值或速度推斷值來導(dǎo)出前述慣性力矩推斷值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，其特征在于，用比例運(yùn)算器或比例積分運(yùn)算器來形成前述速度控制單元，前述常數(shù)設(shè)定單元根據(jù)與前述切換單元的輸出值成比例的值來設(shè)定前述任意一種運(yùn)算器的比例增益。
全文摘要
提供了一種適用于可變速控制的電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置。作為速度控制裝置，具備速度指令產(chǎn)生單元、加法運(yùn)算器、速度控制單元、電流控制單元、慣性推斷單元、慣性設(shè)定單元、切換單元、常數(shù)設(shè)定單元，在能夠進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的用于推斷該電動(dòng)機(jī)和其驅(qū)動(dòng)對(duì)象的慣性力矩的加速或減速運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，進(jìn)行該動(dòng)作來導(dǎo)出慣性力矩推斷值(J
文檔編號(hào)H02P27/00GK101093975SQ200710123438
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者田島宏一 申請(qǐng)人:富士電機(jī)機(jī)器制御株式會(huì)社