DE69315818T2

DE69315818T2 - Regelungsverfahren für einen wechselstrommotor

Info

Publication number: DE69315818T2
Application number: DE69315818T
Authority: DE
Inventors: Yasusuke Rm - Fanuc M Iwashita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2013-10-05
Also published as: EP0616417B1; US5467001A; KR0127677B1; EP0616417A4; DE69315818D1; JP3168231B2; EP0616417A1; JPH06121570A; WO1994008389A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor, insbesondere auf ein Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor mit einem Begrenzer, der in der Lage ist, einen Drehmomentbefehl auf einem vorbestimmten Grenzwert festzuhalten, wenn der Drehmomentbefehl den Grenzwert überschreitet, um dadurch den auf diese Weise begrenzten Drehmomentbefehl als eine Amplitude eines Strombefehls an einem Stromregelkreis jeder Phase des Wechselstrommotors bereitzustellen.
In Motoren, die Wechselstrommotoren, wie Induktionsmotoren, und Synchronmotoren, sind, ist Strom, der durch jede Erregerwicklung fließt, Wechselstrom, dessen Frequenz proportional zu einer Drehgeschwindigkeit des Motors ist. Demzufolge erhöhen sich mit Erhöhen der Drehgeschwindigkeit des Motors die Frequenz des Befehlsstroms, welcher der Erregerwicklung zuzuführen ist, und die Frequenz des Ist-Stroms der Erregerwicklung. Eine Frequenzerhöhung des Ist-Stroms ergibt sowohl eine Amplitudenverringerung des Ist-Stroms in bezug auf den Befehl als auch eine Phasenverzögerung und eine Leistungsfaktorverringerung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Geschwindigkeitsregelkreisverarbeitung darstellt, die für die Geschwindigkeitsregelung eines 3-Phasen-Wechselstrommotors benutzt wird.
In Fig. 1 repräsentiert ein Bezugszeichen 1 eine Geschwindigkeitsregelkreis-Kompensationsschaltung, in welcher ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vf, das von einem Geschwindigkeitsdetektor, der an dem Motor angebracht ist, um die Ist-Geschwindigkeit des Motors zu erfassen, zugeführt wird, von einem Geschwindigkeitsbefehl Vc subtrahiert wird, um eine Geschwindigkeitsabweichung zu gewinnen. Das Produkt des integrierten Werts der Geschwindigkeitsabweichung und der Integralkonstante K1 und das Produkt der Geschwindigkeitsabweichung und der Proportionalkonstante K2 werden addiert, und das Ergebnis wird als Drehmomentbefehl Tcmd1 ausgegeben. Das bedeutet, daß eine PI- (Proportional-und- Integral-)Regelung auf die Geschwindigkeit des Motors angewendet wird, um den Drehmomentbefehl Tcmd1 zu gewinnen. Als nächstes wird der Drehmomentbefehl Tcmd1, nicht nur um die Bauteile, wie Transistoren zur Regelung des Motors, sondern auch um den Motor selbst zu schützen, in einen Strom-Begrenzer 2 eingegeben, in welchem positive und negative obere Grenzwerte des Drehmomentbefehls Tcmd1 auf vorbestimmten Grenzwerten festgehalten werden, um auf diese Weise einen Drehmomentbefehl (eine Amplitude des Strombefehls in der Stromregelkreisverarbeitung) Tcmd2 zu erzeugen, der jeder Phasenstromregelkreisschaltung, die den Strom regelt, der durch jede Phasenwicklung fließt, zuzuführen ist. In einem Fall, in dem die Geschwindigkeitsregelung nicht ausgeführt wird, wird der Drehmomentbefehl direkt in den Strom-Begren zer 2 eingegeben. Dann wird der Drehmomentbefehl (Amplitude des Strombefehls) Tcmd2, welcher den Strom-Begrenzer 2 durchlaufen hat, durch eine Rotorposition θ des Motors, die mittels des Detektors erfaßt ist, und einen Phasenvoreilbetrag ph, der auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit des Motors zu bestimmen ist, korrigiert und dann mit den Sinuswerten, die zwischen sich eine 2π/3-Phasendifferenz (3R, 3S, 3T) aufweisen, multipliziert, um dadurch Drehmomentbefehle (Strombefehle) Tcmd(R), Tcmd(S) und Tcmd(T) zu gewinnen, die den Wicklungen R, S bzw. T zuzuführen sind.
Tcmd(R) = Tcmd2 sin(θ+ph)
Tcmd(S) = Tcmd2 sin{θ+(2π/3)+ph}
Tcmd(T) = Tcmd2 sin{θ-(2π/3)+ph}
In jedem Phasenstromregelkreis wird die IP- (Integral-und- Proportional-)Regeglung oder die PI- (Proportional-und- Integral-)Regelung ausgeführt, um den Strom zu regeln, der durch jede Phasenwicklung fließt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Regelsystem darstellt, dessen Stromregelkreis auf der IP-Regelung begründet ist, die der R-Phase des Motors entspricht. Die Regelsysteme für weitere Phasen sind im wesentlichen die gleichen wie dasjenige, welches in Fig. 2 offenbart ist. In der Figur repräsentiert ein Bezugszeichen 4 ein Integräl-Element mit einem Integral-Übertragungsfaktor k1, und ein Bezugszeichen 5 repräsentiert ein Proportional-Element mit einen Proportional-Übertragungsfaktor k2. Außerdem repräsentiert ein Bezugszeichen 6 ein Übertragungsfunktionsglied der R-Phasenwicklung des Motors, die eine Wicklungsinduktivität L und einen Wicklungswiderstand R hat. Ein Bezugszeichen E repräsentiert eine gegenelektronotorische Kraft, die von dem Motor erzeugt wird.
Eine Stromabweichung, die durch Subtrahieren des Ist-Stroms Ir von dem Drehmomentbefehl Tcmd(R) gewonnen ist, wird in dem Element 4 integriert, der integrierte Wert wird mit dem Integral-Übertragungsfaktor K1 multipliziert, und von diesen Produkt werden das Produkt des Ist-Stroms Ir und der Proportionalkonstanten K2 bzw. die gegenelektromotorische Kraft E subtrahiert. Der sich ergebende Wert wird der R Phasenwicklung zugeführt, um zu veranlassen, daß der Strom Ir durch die R-Phasenwicklung fließt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Stromregelkreis aus einem Regelsystem zweiter Ordnung gebildet. Eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Motors und eine sich ergebende Erhöhung der Eingangsfrequenz jedes Stromregelkreises verursacht eine Verringerung des Übertragungsfaktors und die Erzeugung einer Phasennacheilung. Die Phasennacheilung wird durch die Phasenvoreilungs-Regelung kompensiert, welche den Phasenvoreilungs-Korrekturbetrag ph benutzt, der zuvor beschrieben ist. Indessen kann die Übertragungsfaktor-Verringerung nicht kompensiert werden, so daß sich die Stromamplitude mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit abschwächt, um dadurch eine Verringerung des maximalen Drehmoments zu verursachen.
Wie zuvor beschrieben, treten in einem Stromregelkreis die Phasennacheilung und die Übertragungsfaktorverringerung in einen Bereich hoher Frequenzen auf, wenn der Motor schnell läuft. Wie zuvor beschrieben, kann die Phasennacheilung, da sie aus der Drehgeschwindigkeit des Motors vorhergesehen werden kann, mittels der Phasenvoreilungsregelung, die der Phase des Befehls vorhergeht, kompensiert werden. Indessen kann die Übertragungsfaktorsverringerung nicht kompensiert werden. Aus diesem Grund wird die Amplitude des Ist-Stroms in bezug auf den Befehl klein. Daher kann der Befehl in einigen Fällen selbst dann begrenzt werden, wenn die Amplitude des Ist-Stroms kleiner als der Grenzwert des Strom- Begrenzers ist.
Andererseits erzeugt der Motor während einer Verzögerung eine gegenelektromotorische Kraft in der selben Richtung wie derjenigen, in der die Spannung des Motors angelegt ist, so daß die Größe der gegenelektromotorischen Kraft manchmal den Grenzwert des Strom-Begrenzers überschreiten kann. Während der Verzögerung ist die Richtung des Stroms, der in den Motor fließt, der Drehrichtung des Motors entgegegengesetzt, ist jedoch die selbe wie die Richtung der gegenelektromotrischen Kraft. Demzufolge kann, wenn sich die gegenelektromotorische Kraft zu dem Befehl addiert, der maximale Wert des Ist-Stroms manchmal den Grenzwert überschreiten, was möglicherweise die Regelelemente, wie Transistoren, und den Motor selbst beschädigt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Regelungsverfahren sowohl zum Erhöhen des maximalen Drehmoments, wenn der Motor beschleunigt, als auch zum Verhindem, daß der maximale Strom den Grenzwert uberschreitet, wenn der Motor verzögert, zu schaffen.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, sieht die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vor.
Vorzugsweise bestimmt der Drehmomentbefehl, welcher den strom-Begrenzer durchlaufen hat, eine Amplitude eines Strombefehls für die Stromregelkreisverarbeitung jeder Phase bei der Regelung des Stroms, der durch eine Wicklung jeder Phase des Motors fließt, um dadurch Sinuswellen-Strombefehle als Drehmomentbefehle, die den Wicklungen der jeweiligen Phasen zugeführt werden, auf den Grundlagen der auf diese Weise bestimmten Amplitude der Strombefehls, der Anzahl von Phasen, einer Drehposition des Rotors des Motors, die mittels eines Positionsdetektors erfaßt ist, und eines Phasenvoreilungsbetrags, der mittels der Phasenvoreilungsregelung zu kompensieren ist, zu erzeugen, wobei das Regelungsverfahren Schritte umfaßt zum
Messen einer Amplitude des Ist-Stroms, der durch eine Motorwicklung fließt, und dann Berechnen eines Verhältnisses des in der vorhergehenden Periode gespeicherten Drehmomentbefehls, der als ein Eingangssignal für den Stromregelkreis dient, zu der auf diese Weise gemessenen Amplitude des Ist-Stroms,
Korrigieren des Grenzwerts, der in dem Strom-Begrenzer auf der Grundlage des berechneten Verhältnisses voreingestellt ist, und dadurch einen wirklichen Grenzwert des Strom-Begrenzers zu gewinnen, der auf die gegenwärtige Periode anzuwenden ist, und
Ausgeben des Drehmomentbefehls an den Stromregelkreis, nachdem der Drehmomentbefehl den Strom-Begrenzer durch laufen konnte, welcher den korrigierten Grenzwert speichert,
wodurch die Amplitude des Ist-Stroms, der in der Wicklung jeder Phase des Motors fließt, im wesentlichen unterdrückt wird, damit sie nicht den Grenzwertwert, der in dem Strom-Begrenzer voreingestellt ist, überschreitet.
Vorzugsweise wird der Korrekturschritt zum Korrigieren des Grenzwerts des Strom-Begrenzers während der Verzögerungsperiode des Motors und während-der Beschleunigungsperiode des Motors, in welcher der Drehmomentbefehl größer als ein bestimmter mittels des Begrenzers eingestellter Grenzwert ist, ausgeführt.
Außerdem ist zu bevorzugen, daß der Drehmomentbefehl, welcher dem Strom-Begrenzer einzugeben ist, ein Drehmomentbefehl ist, der durch Ausführen der Proportional-und-Integral-Regelung einer Abweichung zwischen einer Soll-Geschwindigkeit und einer mittels eines Geschwindigkeitsdetektors gewonnenen Ist-Geschwindigkeit gewonnen wird.
Wie zuvor beschrieben, ist der Grenzwert gemäß der vorliegenden Erfindung von dem Verhältnis des Strombefehls des Stromregelkreises zu der Amplitude des Ist-Stroms abhängig. Daher erhöht sich der Grenzwert zur Beschränkung der oberen Grenze des Drehmomentbefehls, um die Amplitude des Strombefehls in einem Fall zu vergrößern, in dem sich das Ausgangsdrehmoment verringert, wenn die Amplitude des Ist- Stroms während der Drehung bei hohen Geschwindigkeiten abnimmt, um dadurch die Amplitude des Ist-Stroms auf einem vorbestimmten Grenzwert ohne Verringerung der Amplitude des Ist-Stroms zu halten und um zu verhindern, daß das Ausgangsdrehmoment abnimmt. Außerdem wird während einer Verzögerung selbst dann, wenn die Richtung des Befehls und die Drehrichtung des Motors umgekehrt werden, um zu verursachen, daß die Größe des Ist-Stroms den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, die Amplitude des Ist-Stroms vergrößert, um zu veranlassen, daß das Verhältnis des Strombefehls zu der Amplitude des Ist-Stroms verringert wird, so daß der Wert des Befehls verringert wird, um die Amplitude des Ist-Stroms so zu regeln, daß sie zu einem richtigen Grenzwert wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das einen wesentlichen Teil eines Regelsystems eines 3-Phasen-Wechselstrommotors zum Ausführen der Geschwindigkeitsregelung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Stromregelsystem des Wechselstrommotors darstellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel eines Wechselstrommotor-Regelsystems darstellt, welches das Regelungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung darstellt, welche mittels eines Prozessors in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
Fig. 5 zeigt Diagramme von Versuchsdaten, welche die Beziehungen zwischen der Drehgeschwindigkeit und dem maximalen Ausgangsdrehmoment darstellen, wobei das eine Diagramm das herkömmliche Regelungsverfahren und das andere das Regelungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft.
Fig. 6 zeigt Diagramme der Versuchsdaten, welche die Zustände des Ist-Stroms während einer Verzögerung darstellen, wobei das eine Diagramm das herkömmliche Regelungsverfahren und das andere das Regelungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft.
In folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels für die Regelung eines 3-Phasen-Wechselstrommotors beschrieben.
Der Strom, welcher durch jede der R-, S- u. T-Phasenwicklungen des 3-Phasen-Wechselstrommotors fließt, ist, wenn 10 ein Amplitude repräsentiert, wie folgt ausgedrückt:
Ir = I&sub0; sinθ
Is = I&sub0; sin {θ + (2π/3)
It = I&sub0; sin {θ - (2π/3)
Wenn I&sub2; = Ir² + Is² + It² ist, wird gewonnen:
I&sub2; = I&sub0;² [sin² θ + sin² {θ +(2π/3)} + sin² {θ -(2π/3)}] = (3/2) I&sub0;²
... (1)
Aus vorstehender Gl. (1) geht hervor, daß die Amplitude I&sub0; des Ist-Stroms in keiner Beziehung zu dem Drehwinkel θ des Rotors steht, und sie ist durch den folgenden Ausdruck
= {(2/3) I&sub2;}1/2 ... (2)
bestimmt.
Unter der Annahme, daß, wenn die Amplitude des Ist-Stroms I&sub0; ist, die Größe des Drehmomentbefehls Tcmd2 (die Amplitude des Strombefehls des Stromregelkreises), der als ein Eingangssignal des Stromregelkreiss dient, T&sub0; ist, ist der Übertragungsfaktor des Stromregelkreises durch I&sub0;/T&sub0; ausgedrückt Wenn ein Stromgrenzwert des Motors (ein Grenzwert des Strom-Begrenzers, der in Fig. 1 gezeigt ist) K&sub0; ist, muß die Größe des Strombefehls Tcmd2 K&sub0; T&sub0;/I&sub0; sein, um die Amplitude des Ist-Stroms an K&sub0; anzugleichen. Das bedeutet, daß sich auf der Grundlage der Größe T&sub0; des Drehmomentbefehls Tcmd2 und der Amplitude I&sub0; des Ist-Stroms, wenn der Grenzwert L des Strom-Begrenzers stets als
L = K&sub0; T&sub0;/I&sub0; ... (3),
variiert wird, die Amplitude des Ist-Stroms selbst in einem Hochgeschwindigkeitsbereich nicht verringert und es möglich wird, eine Drehmomentverringerung zu verhindern.
Mit dem Erfassen der Ist-Ströme Ir, Is u. It der jeweiligen Phasen und durch Ausführen der Berechnung gemäß Gl. (1) wird die Größe I&sub0; des Ist-Stroms gewonnen. Wenn der Stromgrenzwert L gewonnen wird, bei dem die Größe des Ist-Stroms der Grenzwert K&sub0; auf den Grundlagen der Größe I&sub0; und des Drehmomentbefehls Tcmd2 wird, und wenn der Drehmomentbefehl Tcmd1 auf diesem Grenzwert L festgehalten wird, wird sich die Amplitude des Ist-Stroms selbst in dem Hochgeschwindigkeitsbereich nicht verringern und sich dem vorbestimmten Stromgrenzwert K&sub0; annähern. Daher tritt keine Drehmomentverringerung auf. (Falls sich die Amplitude I&sub0; des Ist- Stroms verringert, wenn die Drehgeschwindigkeit ansteigt, erhöht sich der Grenzwert L, und der Drehmomentbefehl Tcmd2 erhöht sich, so daß sich die Amplitude des Ist-Stroms erhöht und sich dem Grenzwert K&sub0; annähert). Außerdem nimmt bei einer Verzögerung, selbst wenn der Ist-Strom größer als der Stromgrenzwert wird, der Grenzwert des Strombefehls (der Grenzwert des Strom-Begrenzers 2) ab (da sich L mit einer Erhöhung von I&sub0; verringert). Auf diese Weise kann der Ist-Strom innerhalb der Begrenzung niedergehalten werden.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Regelsysten eines Wechselstrommotor (des 3-Phasen-Typs) darstellt, welches ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verkörpert. Ein Bezugszeichen 7 repräsentiert eine Motorregeleinrichtung, die umfaßt: einen Prozessor (CPU), einen ROM, einen PAM, usw., ein Bezugszeichen 8 einen Verstärker, ein Bezugszeichen 9 einen Motor und ein Bezugszeichen 10 einen Detektor zum Erfassen der Geschwindigkeit des Motors und der Rotorposition. Der Prozessor der Motorregeleinrichtung 7 führt die zuvor beschriebene Geschwindigkeitsregelkreisverarbeitung auf der Grundlage der Befehlsgeschwindigkeit und eines Motorgeschwindigkeits-Rückkopplungssignalwerts, der mittels des Detektors 10 erfaßt ist, aus, um den Drehmomentbefehl (die Amplitude des Strombefehls) Tcmd1 zu gewinnen, die Verarbeitung des Strom-Begrenzers gewinnt den Drehmomentbefehl Tcmd2 durch die Verarbeitung des Strom- Begrenzers, welche im folgenden beschrieben wird, und gewinnt die Drehmomentbefehle (die Strombefehle) Tcmd(R), Tcmd(S) u. Tcmd(T) der jeweiligen Phasen R, S u. T auf der Grundlage der Rotorposition θ, die mittels des Detektors 10 erfaßt ist, und des Phasenvoreilungsbetrags ph, welcher durch die Ist-Geschwindigkeit des Motors bestimmt ist. Dann wird die zuvor beschriebene Stromregelkreisverarbeitung auf der Grundlage der jeweiligen Drehmomentbefehle und Ist- Ströme Ir, Is u. It der jeweiligen Phasen, welche mittels des Stromdetektors erfaßt sind, ausgeführt, um die jeweiligen Phasentreiberströme für den Trieb und die Regelung des Motors zu gewinnen.
Das Regelsystem des zuvor beschriebenen 3-Phasen-Wechselstrommotors hat den selben Aufbau und weist die selbe Arbeitsweise auf wie das herkömmliche Regelsystem mit Ausnahme der Grenzwertverarbeitung des Strombefehls durch den Strom-Begrenzer.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das die Strombegrenzungsverarbeitung bei der Motorregelung, welche mittels des Prozessors der Motorregeleinrichtung 7 ausgeführt wird, darstellt.
Der Prozessor der Motorregeleinrichtung 7 führt die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitung in vorbestimmten Zyklen aus. Als erstes führt der Prozessor die Geschwindigkeitsregelungsverarbeitung auf der Grundlage der Soll-Geschwindigkeit Vc, die vorab gegeben ist, und des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals vf, das mittels des Detektors 10 erfaßt ist, aus, um den Drehmomentbefehl Tcmd1 in gleicher Weise wie in dem herkömmlichen System zu gewinnen (Schritt S1). Als nächstes trifft der Prozessor eine Entscheidung dahingehend, ob der Motor verzögert (Schritt S2). Falls der Motor nicht verzögert, trifft der Prozessor ferner eine Entscheidung dahingehend, ob der Drehmomentbefehl Tcmd1, welcher in Schritt S1 gewonnen ist, größer als der vorbestimmte Stromgrenzwert K&sub0; ist (Schritt S3). Wenn der Drehmomentbefehl Wert Tcmd1 kleiner als der Stromgrenzwert K&sub0; zu Beginn des Motortriebs ist, wird der Drehmomentbefehlswert Tcmd1 nicht begrenzt und als der Drehmomentbefehl Tcmd2 an den Stromregelkreis ausgegeben (Schritte S9 u. S10). Dann wird der absolute Wert des ausgegebenen Drehmomentbefehlswerts (die Amplitude des Strombefehls) Tcmd2 in einem Register R(T) gespeichert, um die Strombegrenzungsverarbeitung dieses Zyklus zu beenden.
Andererseits liest der Prozessor, falls der Drehmomentbefehlswert Tcmd1 den Stromgrenzwert K&sub0; in Schritt S3 uberschreitet, die Ist-Ströme Ir, Is u. der jeweiligen Phasen, welche mittels des Stromdetektors erfaßt sind, aus und führt die Berechnung durch die vorstehende Gl. (2) aus, um die Amplitude 10 des Ist-Stroms zu gewinnen (Schritte S4 u. S5). Nachfolgend wird die Größe des Drehmomentbefehls Tcmd2 (die Amplitude des Drehmomentbefehls jeder Phase), die in dem vorhergehenden Zyklus gewonnen und in dem Register R(T) gespeichert wurde, mit dem vorbestimmten Stromgrenzwert K&sub0; multipliziert. Das Ergebnis wird durch die Amplitude I&sub0; des Ist-Stroms, der in Schritt S5 gewonnen ist, dividiert, um den Stromgrenzwert L zu gewinnen. Das bedeutet, daß die folgende Berechnung, welche identisch mit der vorstehenden Gl. (3) ist, ausgeführt wird, um den Stromgrenzwert zu gewinnen (Schritt S6).
L = K&sub0; R(T)/I&sub0; = K&sub0; T&sub0;/I&sub0;
Als nächstes wird der Drehmomentbefehlswert Tcmd1, welcher in Schritt S1 gewonnen ist, mit dem Stromgrenzwert L, der in Schritt S6 gewonnen ist, festgehalten und als der Drehmomentbefehl Tcmd2 an den Stromregelkreis ausgegeben (Schritt S7). Dann wird die Größe des Ausgangsdrehmoment befehls Tcmd2 in dem Register R(T) gespeichert (Schritt S8), um die Strombegrenzungsverarbeitung zu beenden. Auf die Ausgabe des Drehmomentbefehlswerts Tcmd2 hin werden Drehmomentbefehle der jeweiligen Phasen auf den Grundlagen der Rotorposition θ und des Phasenvoreilungsbetrags ph, welcher der Drehgeschwindigkeit des Motors entspricht, berechnet, um die Stromregelkreisverarbeitung in der selben Art und Weise wie in dem herkömmlichen System auszuführen
Wie zuvor beschrieben, wird, wenn der Drehmomentbefehlswert den bestimmten Stromgrenzwert K&sub0; überschreitet, der Stromgrenzwert L augeublicklich auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Größe des Drehmomentbefehls Tcmd2 (Größe, die in einem Register R(T) zu speichern ist), welche die Amplitude der Strombefehle (Drehmomentbefehle) Tcmd(R), Tcmd(S) u. Tcmd(T) in der betreffenden Stromregelkreisverarbeitung ist, und der Amplitude I&sub0; des Ist-Stroms geändert, so daß die Amplitude des Ist-Stroms derart geregelt wird, daß sie mit dem bestimmten Stromgrenzwert K&sub0; identisch ist. Andererseits wird, wenn der Motor zu verzögern beginnt, die Verarbeitung gemaß den Schritten S2 u. 84 bis S8 ausgeführt. In diesem Fall nimmt, wenn die Amplitude des Ist-Stroms infolge der gegenelektromotorischen Kraft des Motors zunimmt, der Stromgrenzwert L, welcher in Schritt S6 zu gewinnen ist, ab. Daher wird der Drehmomentbefehlswert Tcmd2, d. h. die Amplitude des Strombefehls an jeden Stromregelkreis, verringert, um dadurch zu verhin dem, daß der Ist-Strom den Grenzwert überschreitet.
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel führt der Prozessor, wenn der Motor nicht verzögert und der Drehmomentbefehl Tcmd1, welcher in der Geschwindigkeitsregelkreisverarbeitung gewonnen wird, den vorbestimmten Grenzwert K&sub0; nicht uberschreitet, die Verarbeitungen gemäß den Schritten S9 u. S10 aus, um zu verhindern, daß sich der Grenzwert L ändert. Indessen kann der Grenzwert L äuch variabel eingestellt werden. In einem solchen Fall setzt der Prozessor, wenn die Verarbeitungen gemäß den Schritten S2, S3, S9 u. S10 nicht länger erforderlich sind, die Verarbeitung von Schritt S1 zu Schritt S4 fort. Wenn die Amplitude des Ist-Stroms, welche in Schritt S5 gewonnen ist, "0" ist, d. h. wenn der Motor nicht getrieben wird, gibt der Prozessor den Drehmomentbefehl Tcmd1, der in Schritt S1 gewonnen ist, als den Drehmomentbefehl Tcmd2 aus und setzt die Verarbeitung zu Schritt S8 fort. Wenn die Amplitude 10 nicht "0" ist, wird der Prozessor die Verarbeitung gemäß den Schritten S6 bis S8 ausführen.
Fig. 5 zeigt in Form von Diagrammen Versuchsergebnisse betreffend die Beziehungen zwischen dem maximalen Drehmoment bei einer Beschleunigung und der Drehgeschwindigkeit des Motors, wobei das eine Diagramm das herkömmliche Regelungsverfahren betrifft, in welchem der Stromgrenzwert festgelegt ist, und das andere das Regelungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft, bei dem der Stromgrenzwert variabel ist. Eine Ordinate repräsentiert das Drehmoment (kgfcm), und eine Abszisse repräsentiert die Drehgeschwindigkeit (U/min) des Motors. Fig. 5(a) zeigt das durch das herkömmliche Verfahren erzielte Versuchsergebnis, und Fig. 5(b) zeigt das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielte Versuchsergebmis. Wie aus einem Vergleich dieser Versuchsergebnisse zu ersehen, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dem herkömmlichen Verfahren dahingehend überlegen, daß selbst dann keine Drehmomentverringerung auftritt, wenn der Motor bei hohen Geschwindigkeiten dreht.
Fig. 6 zeigt in Form von Diagrammen Versuchsergebnisse betreffend den Ist-Strom, der gemessen wird, wenn die Drehgeschwindigkeit von 3 000 U/min bis auf 0 U/min verzögert wird, wobei das eine Diagramm das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft und das andere das herkömmliche Verfahren betrifft. Fig. 6(a) zeigt das Versuchsergebnis, welches durch das herkömmliche Verfahren erzielt wurde, und Fig. 6(b) zeigt das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielte Versuchsergebnis. Der Stromgrenzwert K&sub0; beträgt 100 A. Die Diskrepanz zwischen dem Stromgrenzwert K&sub0; und dem Drehmomentbefehls-wert Tcmd2 während der Verzögerung durch das herkömmliche Verfahren, welches in Fig. 6(a) gezeigt ist, besteht infolge der Differenz im Maßstab. Wie aus Fig. 6(a) zu ersehen, überschreitet der Ist-Strom den Stromgrenzwert K&sub0; im Falle des herkömmlichen Verfahrens, während der Ist-Strom im Falle des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung den Stromgrenzwert K&sub0; nicht überschreitet.
In Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Grenzwert zum Begrenzen des Strombefehls (des Drehmomentbefehls) auf der Grundlage des Verhältnisses des Strombefehls (Drehmomentbefehls) zu der Amplitude des Ist-Stroms augenblicklich derart variiert, daß die Amplitude des Ist-Stroms gleich dem vorbestimmten Grenzwert wird. Daher erhöht sich in dem Fall, in dem die Amplitude des Ist-Strom infolge der Verringerung des Stromregelkreis- Übertragungsfaktors bei höheren Geschwindigkeiten abfällt, der Grenzwert des Strombefehls (des Drehmomentbefehls). Dementsprechend erhöht sich der Strombefehl (der Drehmomentbefehl), und die Amplitude des Ist-Stroms wird vergrößert.
Folglich wird es möglich, selbst bei hohen Geschwindigkeiten zu verhindern, daß das Ausgangsdrehmoment verringert wird, um dadurch zu ermöglichen, daß das maximale Drehmoment selbst bei hohen Geschwindigkeiten erhöht wird.
Außerdem verringert sich in dem Fall, in dem der Ist-Strom infolge der gegenelektromotorischen Kraft während der Verzögerung erhöht wird, der Grenzwert des Strombefehls (des Drehmomentbefehls). Demzufolge wird der Strombefehl (der Drehmomentbefehl) erniedrigt, und als Ergebnis wird die Amplitude des Ist-Stroms verringert, so daß er den vorbe stimmten Stromgrenzwert nicht überschreiten wird. Auf diese Weise können die Transistoren des Regelsystems und der Motor selbst vor einer Beschädigung durch einen übermäßig hohen Strom geschützt werden.

Claims

1. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor mit einem Strom-Begrenzer (2), der vorgesehen ist zum Festhalten des Werts eines Drehmomentbefehls bei einem Grenzwert (L), wenn der Drehmomentbefehl einen voreingestellten Grenzwert (K&sub0;) überschreitet, so daß der Drehmomentbefehl, welcher mittels des Begrenzers (2) durch Verarbeitung gewonnen ist, als eine Amplitude eines Strombefehls dem Stromregelkreis jeder Phase zugeführt wird, welches Regelungsverfahren Schritte umfaßt zum

Gewinnen einer Amplitude (I&sub0;) des Ist-Stroms durch Messen des Ist-Stroms (Ir,- Is, It) jeder Phase,

Korrigieren eines Grenzwerts (L) des Stroms auf der Grundlage eines Verhältnisses des Strombefehls (T&sub0;) des Stromregelkreises zu der Amplitude (I&sub0;) des Ist-Stroms in einer solchen Weise, daß der Ist-Strom (I&sub0;) derart geregelt wird, daß er mit dem voreingestellten Grenzwert (K&sub0;) identisch ist, und

Festhalten des Werts des Drehmomentbefehls mittels des korrigierten Grenzwerts des Stroms, um auf diese Weise eine Amplitude des Strombefehls zu erhalten, die dem Stromregelkreis zuzuführen ist.

2. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem der Korrekturschritt zum Korrigieren des Grenzwerts des Strom-Begrenzers (2) während der Verzögerungsperiode des Motors und während der Eeschleunigungsperiode des Motors, in welcher der Drehmomentbefehl größer als der mittels des Begrenzers (2) eingestellte Grenzwert ist, ausgeführt wird.

3. Regelungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drehmomentbefehl, welcher den Strom-Begrenzer (2) durchlaufen hat, eine Amplitude eines Strombefehls für die Stromregelkreisverarbeitung jeder Phase beim Regeln des Stroms, der durch eine Wicklung (R, S, T) jeder Phase des Motors fließt, bestimmt, um dadurch Sinuswellen- Strombefehle als Drehmomentbefehle, die den Wicklungen (R, S, T) der jeweiligen Phasen zuzuführen sind, zu erzeugen, und zwar auf den Grundlagen der auf diese Weise bestimmten Amplitude des Strombefehls, der Anzahl von Phasen, einer Drehposition des Rotors des Motor, die mittels eines Positionsdetektors erfaßt ist, und eines Phasenvoreilungsbetrags, der mittels der Phasenvoreilungsregelung zu kompensieren ist, welches Regelungsverfahren Schritte umfaßt zum

Messen einer Amplitude (I&sub0;) des Ist-Stroms, der durch eine Motorwicklung fließt, in jeder vorbestimmten Periode und dann Berechnen eines Verhältnisses des in der vorhergehenden Periode gespeicherten Drehmomentbefehls (T&sub0;), der als ein Eingangssignal für den Stromregelkreis dient, zu der auf diese Weise gemessenen Amplitude (I&sub0;) des Ist-Stroms,

Korrigieren des voreingestellten Grenzwerts in dem Strom-Begrenzer (2) auf der Grundlage des berechneten Verhältnisses, umd dadurch einen wirklichen Grenzwert des Strom-Begrenzers (2) zu gewinnen, der auf die gegenwärtige Periode anzuwenden ist, und

Ausgeben des Drehmomentbefehls an den Stromregelkreis, nachdem der Drehmomentbefehl den Strom-Begrenzer (2) durchlaufen konnte, welcher den korrigierten Grenzwert speichert,

wodurch die Amplitude des Ist-Stroms, der in der Wicklung (R, S, T) jeder Phase des Motors fließt, im wesentlichen unterdrückt wird, damit sie nicht den Grenzwertwert, der in dem Strom-Begrenzer (2) voreingestellt ist, überschreitet.

4. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 3, bei dem der Korrekturschritt zum Korrigieren des Grenzwerts des Strom-Begrenzers (2) während der Verzögerungsperiode des Motors und während der Beschleunigungsperiode des Motors, in welcher der Drehmomentbefehl größer als ein bestimmter mittels des Begrenzers (2) eingestellter Grenzwert ist, ausgeführt wird.

5. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Drehmomentbefehl, welcher dem Strom-Begrenzer (2) eingegeben wird, ein Drehmomentbefehl ist, der durch die Proportional-und-Integral-Regelung (1) einer Abweichung zwischen einer Soll-Geschwindigkeit (Vc) und einer mittels eines Geschwindig keitsdetektors gewonnenen Ist-Geschwindigkeit (vf) gewonnen wird.

6. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der wirkliche Grenzwert (L) des Strom-Begrenzers, welcher in der gegenwärtigen Periode anzunehmen ist, durch die folgende Gleichung

L = K&sub0; T&sub0;/I&sub0;

bestimmt ist, wobei I&sub0; die Amplitude des in der gegenwärtigen Periode durch die Motorwicklung fließenden Ist- Stroms repräsentiert, T&sub0; den Drehmomentbefehl repräsentiert, der dem Stromregelkreis zugeführt und in der vorhergehenden Periode gespeichert wird, und K&sub0; den in dem Strom-Begrenzer voreingestellten Grenzwert darstellt.

7. Regelungsverfahren für einen Wechselstrommotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Amplitude (I&sub0;) des Ist-Stroms, der durch die Motorwicklung fließt, durch Summieren der Quadrate der Ströme, die durch die Wicklungen (R, S, T) jeder Phase fließen, gewonnen wird.