JP4945307B2 - Twin drive control device and torsional vibration suppression method - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリシャー、フライングシャーなどの捻り振動系を有する負荷を両側からモータで駆動する(以下、ツイン・ドライブという。)システムに関し、特に、負荷を同期型モータで駆動するツイン・ドライブシステムにおけるツイン・ドライブ制御装置及び捻り振動抑制方法に関するものである。 The present invention relates to a system for driving a load having a torsional vibration system such as a rotary shear or a flying shear from both sides by a motor (hereinafter referred to as twin drive), and in particular, a twin drive system for driving a load by a synchronous motor. The present invention relates to a twin drive control device and a torsional vibration suppression method.
従来、捻り振動系を有する負荷を両側から駆動するツイン・ドライブ制御装置が知られている。以下、従来のツイン・ドライブ制御装置として4つの形態を示し、それぞれについて説明する。 Conventionally, a twin drive control device that drives a load having a torsional vibration system from both sides is known. Hereinafter, four forms are shown as a conventional twin drive control apparatus, and each will be described.
まず、従来の第1のツイン・ドライブ制御装置について説明する。従来のツイン・ドライブ制御装置として、図12に示すものが知られている。このツイン・ドライブ制御装置は、例えば図11に示すように、ロータリカッタ2を減速器4A,4Bを介してモータ6A,6Bをベクトル制御する。このようなツイン・ドライブ制御装置を適用した負荷装置は、ロータリカッタ2のツイン・ドライブ方式が代表例である。ここで、モータ6A,6Bは、低慣性モーメント、省電力化及び小型化に適する同期型モータである。
First, a conventional first twin drive control device will be described. As a conventional twin drive control device, one shown in FIG. 12 is known. In this twin drive control device, for example, as shown in FIG. 11, the
一般に、負荷装置は、連続して送られてくる紙、段ボール、鋼板などのシートを一定寸法に切断するロータリカッタや高速クランクシャーなどのように、片側より駆動される。しかし、近年、紙,段ボール,鋼板などのシート幅が広くなるにつれ、ロータリカッタやクランクシャーなどの寸法が大きくなり、急加減速が可能な大容量のモータが必要とされた。ここで、大容量のモータは大型でコストが高く、また、機械全体が大型になってしまうため、不都合である。そこで、図11に示したように、従来のモータを2台使用して駆動するツイン・ドライブ方式が採用されている。 In general, the load device is driven from one side like a rotary cutter or a high-speed crank shear that cuts a sheet of paper, cardboard, steel plate or the like that is continuously fed to a certain size. However, in recent years, as the sheet width of paper, corrugated board, steel plate, etc. becomes wider, the dimensions of the rotary cutter, crank shear, etc. have increased, and a large capacity motor capable of rapid acceleration / deceleration has been required. Here, a large-capacity motor is large and expensive, and the entire machine becomes large, which is disadvantageous. Therefore, as shown in FIG. 11, a twin drive system in which two conventional motors are used for driving is employed.
図11を参照して、ロータリカッタ2のツイン・ドライブ方式は、ロータリカッタ2をその両側からギヤで構成された減速器4A,4Bを介し、第1のモータ(第1の同期モータに相当する。)6A及び第2のモータ(第2の同期モータに相当する。)6Bにより駆動する。一方、ロータリカッタ2は、ロータリカッタ2の自重を軽くするため、ロータリカッタ2の内部が部分的に空洞になっている。また、ロータリカッタ2の円周面は、ロータリカッタ2の中心軸に平行又は斜めにカッタ(刃)の加工が施されているため、捻れ振動を発生し易い構造となっている。このため、ロータリカッタ2の両側を駆動するツイン・ドライブ方式では、両モータ6A,6Bを同一のトルク指令で駆動するように、モータ制御する。また、同様に、高速クランクシャー(図示せず)の場合も、シャー(刃)の両端をクランクで駆動するため、捻れ振動を発生し易い構造となっている。このため、ロータリカッタ2の場合と同様な制御が行われている。
Referring to FIG. 11, the
図12を参照して、ツイン・ドライブ制御装置において、ポジション指令(以下、単に速度指令という。)VCは、速度指令作成回路10により、シート切断長L0と、パルスジェネレータ12からのシート走行速度と、パルスジェネレータ14から第1のモータ6Aの速度フィードバックのパルス信号を入力して得られる速度とを用いて作成される。一方、パルスジェネレータ14からの速度フィードバックのパルス信号は、FVC(周波数/電圧変換回路)16により、速度フィードバック信号VAに変換される。
Referring to FIG. 12, in the twin drive control device, a position command (hereinafter simply referred to as a speed command) VC is generated by a speed
また、速度ループ内の減算器18により、速度偏差(VC−VA)が計算され、この速度偏差(VC−VA)に基づいて、速度アンプ20及びクランプ回路22によりトルク指令τ*Aが作成される。このトルク指令τ*Aは、第1のモータ6Aのベクトル制御回路24A及び第2のモータ6Bのベクトル制御回路24Bにそれぞれ供給される。各ベクトル制御回路24A,24Bはトランジスタにより構成されるパワーユニット26A,26Bに電流指令を供給する。この際、各ベクトル制御回路24A,24Bには、各パワーユニット26A,26Bの出力電流が電流ループを経てフィードバックされ、そのフィードバック値と電流指令の値との間の偏差がゼロになるように電流指令が作成される。
A speed deviation (VC-VA) is calculated by the
このように、従来の第1のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて単一のトルク指令を作成し、その単一のトルク指令をベクトル制御回路24A,24Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。
As described above, the conventional first twin drive control device creates a single torque command using the speed deviation of the
次に、従来の第2のツイン・ドライブ制御装置について説明する。従来のツイン・ドライブ制御装置として、特許文献1に記載のものが知られている。このツイン・ドライブ制御装置は、図13に示すように、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをベクトル制御するものである。このベクトル制御により、捻れ振動系を有する負荷を両側から第1及び第2のモータ6A,6Bで駆動するシステムに対して、負荷の捻り振動を抑制する。
Next, a conventional second twin drive control device will be described. As a conventional twin drive control device, the one described in
具体的には、ツイン・ドライブ制御装置は、速度指令作成回路10、FVC16A、減算器18、速度アンプ20及びクランプ回路22により、第1のモータ6Aへの基本トルク指令τ*Aを作成し、逆位相補償回路30の減算器32により、第1のモータ6Aの速度フィードバックと第2のモータ6Bの速度フィードバックとの差を算出し、速度アンプ34及び微分回路36により、この速度差を補償トルク指令に変換し、加算器40により、基本トルク指令τ*Aに補償トルク指令を加えて、第2のモータ6Bへのトルク指令τ*B1を作成することを特徴とする。
Specifically, the twin drive control device generates a basic torque command τ * A to the
つまり、このツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aへの基本トルク指令τ*Aを作成する手段と、第1のモータ6Aの速度フィードバックと第2のモータ6Bの速度フィードバックとの差をとり、この速度差を補償トルク指令に変換する手段と、基本トルク指令τ*Aに前記補償トルク指令を加えて、第2のモータ6Bへのトルク指令τ*B1を作成する手段と、を備えるものである。
In other words, this twin drive control device calculates the difference between the means for creating the basic torque command τ * A for the
このように、従来の第2のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて基本トルク指令を作成し、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの速度フィードバックの差を用いて補償トルク指令を作成する。そして、基本トルク指令を第1のモータ6Aへのトルク指令とし、基本トルク指令と補償トルク指令とを加算した指令を第2のモータ6Bへのトルク指令とし、ベクトル制御回路24A,24Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。この場合、第2のモータ6Bへのトルク指令は、両モータ6A,6Bの速度フィードバックの差に基づくものであり、この速度差がゼロになるように制御されるから、捻り振動を抑制する方向に働き、負荷の捻り振動を抑制することができる。
As described above, the conventional second twin drive control device creates the basic torque command using the speed deviation of the
次に、従来の第3のツイン・ドライブ制御装置について説明する。従来のツイン・ドライブ制御装置として、特許文献2に記載のものが知られている。このツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bのベクトル制御により、特に剛性が極めて低い負荷を駆動し、負荷の捻り振動を抑制するものである。
Next, a conventional third twin drive control device will be described. As a conventional twin drive control device, the one described in
具体的には、ツイン・ドライブ制御装置は、図14に示すように、減算器105及び速度調整器(ASR)104により、第1のモータ6Aへの基本速度指令と第1のモータ6Aの速度フィードバック信号VF1(実速度ωに相当する。)との差からトルク指令τ*Aを作成してこれを第1のモータ6Aへのトルク指令とし、減算器107により、第1のモータ6Aの絶対位置検出器(AE)101Aからの回転角度と第2のモータ6Bの絶対位置検出器101Bからの回転角度との差を算出し、位相調整器(APR)106の微分器108、位相誤差増幅器109、加算器110及び速度誤差増幅器111により、この回転角度差を補償トルク指令に変換し、加算器112により、トルク指令τ*Aに補償トルク指令を加えて、第2のモータ6Bへのトルク指令τ*B2を作成することを特徴とする。
Specifically, as shown in FIG. 14, the twin drive control device uses a subtractor 105 and a speed regulator (ASR) 104 to send a basic speed command to the
このように、従来の第3のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて基本トルク指令を作成し、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの回転角度の差を用いて補償トルク指令を作成する。そして、基本トルク指令を第1のモータ6Aへのトルク指令とし、基本トルク指令と補償トルク指令とを加算した指令を第2のモータ6Bへのトルク指令とし、ベクトル制御インバータ103A,103Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。この場合、第2のモータ6Bへのトルク指令は、両モータ6A,6Bの回転角度の差に基づくものであり、この回転角度の位相差がゼロになるように制御されるから、捻り振動を抑制する方向に働き、負荷の捻り振動を抑制することができる。
As described above, the conventional third twin drive control device creates the basic torque command using the speed deviation of the
次に、従来の第4のツイン・ドライブ制御装置について説明する。従来のツイン・ドライブ制御装置として、図15に記載のものが知られている。このツイン・ドライブ制御装置52は、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの初期磁極位相を考慮して、ベクトル制御により、負荷の捻り振動を抑制するものである。前述した従来の第1〜第3のツイン・ドライブ制御装置と比較すると、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bを電力制御するために、ベクトル制御を用いている点で共通するが、第4のツイン・ドライブ制御装置52では、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの夫々の初期磁極位相を考慮して電力制御している点で相違する。
Next, a conventional fourth twin drive control device will be described. As a conventional twin drive control device, the one shown in FIG. 15 is known. The twin
以下、図15に示すツイン・ドライブ制御装置52において、第1のモータ6Aを駆動する場合と、第2のモータ6Bを駆動する場合とに分けて説明する。まず、第1のモータ6Aを駆動する場合、一般的に知られたベクトル制御を実現するために、座標変換器55は、トルク分電圧指令V*qと、励磁分電圧指令V*dと、第1のモータ6Aの回転位相γから第1のモータ6Aの初期磁極位相である第1の初期磁極位相(以下、第1の磁極位相という。)θ1を減算器59により減算して得られる新たな回転位相Φ1とを入力し、入力したトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを新たな回転位相Φ1に応じて座標変換し、得られる3相の正弦波電圧指令V*u1,V*v1,V*w1をPWM制御器56に出力する。
Hereinafter, in the twin
ここで、第1のモータ6Aの回転位相γは、第1のモータ6Aの回転軸に機械的に連結したパルスジェネレータ14によるパルス信号を微分器(図示せず)によって微分演算し、得られる速度帰還信号(実速度)ωを積分器58によって積分演算して得られる値である。また第1の磁極位相θ1は、第1のモータ6Aの磁極位相であり、図4に示すように、第1のモータ6Aに直流励磁して、第1のモータ6Aのロータ(図示せず)をロック状態に保持した場合の磁極位相である。
Here, the rotational phase γ of the
また、図15及び後述する図17(B)に示すように、PWM制御器56は、3相の正弦波電圧指令V*u1,V*v1,V*w1(図17(B)では正弦波電圧指令)と搬送波信号(図15には図示せず、図17(B)では三角波発生器からの搬送波(三角波)信号)とを入力し、3相の正弦波電圧指令V*u1,V*v1,V*w1を搬送波信号によってパルス幅制御し、3相のPWM信号(パルス信号)Vu1p,Vv1p,Vw1pをゲートドライブ回路(図示せず)にてドライブ信号とし、電力変換器57に出力する。ここで、ゲートドライブ回路(図示せず)は、PWM制御器56から3相のPWM信号Vu1p,Vv1p,Vw1pを入力し、これらの信号に基づいてドライブ信号を生成し、電力変換器57に出力する。尚、図15では説明の便宜上、PWM制御器56の出力を3相のPWM信号Vu1p,Vv1p,Vw1pとしている。 Further, as shown in FIG. 15 and FIG. 17B (described later), the PWM controller 56 has three-phase sine wave voltage commands V * u1, V * v1, and V * w1 (in FIG. 17B, a sine wave). Voltage command) and a carrier wave signal (not shown in FIG. 15 and a carrier wave (triangular wave signal from FIG. 17B) in FIG. 17B), and a three-phase sine wave voltage command V * u1, V *. The pulse width of v1, V * w1 is controlled by a carrier wave signal, and three-phase PWM signals (pulse signals) Vu1p, Vv1p, Vw1p are converted into drive signals by a gate drive circuit (not shown) and output to the power converter 57. . Here, the gate drive circuit (not shown) receives three-phase PWM signals Vu1p, Vv1p, and Vw1p from the PWM controller 56, generates a drive signal based on these signals, and outputs the drive signal to the power converter 57. To do. In FIG. 15, for the convenience of explanation, the output of the PWM controller 56 is a three-phase PWM signal Vu1p, Vv1p, Vw1p.
電力変換器57は、後述する図17(A)に示すように、主回路として直流電圧Edを入力し、ドライブ信号がIGBT(6個)のゲートをオンオフ動作させることによって、3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1を出力する。つまり、ドライブ信号(図15では3相のPWM信号Vu1p,Vv1p,Vw1p)が電力変換器57に入力すると、電力変換器57によって、ドライブ信号が電力変換器57に内在するスイッチング素子例えば、IGBT(Insulated Gate Bipola Transistor)のゲートをオンオフ動作させ、第1のモータ6Aを駆動するための3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1が第1のモータ6Aの巻線へ供給される。
As shown in FIG. 17A, which will be described later, the power converter 57 inputs a DC voltage Ed as a main circuit, and turns on and off the gates of the drive signals of IGBTs (six) to form a three-phase pulse shape. Sinusoidal voltage signals U1, V1, W1 are output. That is, when a drive signal (three-phase PWM signals Vu1p, Vv1p, Vw1p in FIG. 15) is input to the power converter 57, the power converter 57 causes the drive signal to be a switching element in the power converter 57, such as an IGBT ( The gate of the Insulated Gate Bipolar Transistor) is turned on and off, and three-phase pulsed sine wave voltage signals U1, V1, W1 for driving the
次に、第2のモータ6Bを駆動する場合、第1のモータ6Aを駆動する場合と同様に、ベクトル制御を実現するために、座標変換器61は、トルク分電圧指令V*qと、励磁分電圧指令V*dと、第1のモータ6Aの回転位相γから第2のモータ6Bの初期磁極位相である第2の初期磁極位相(以下、第2の磁極位相という。)θ2を減算器60により減算して得られる新たな回転位相Φ2とを入力し、入力したトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを新たな回転位相Φ2に応じて座標変換し、得られる3相の正弦波電圧指令V*u2,V*v2,V*w2をPWM制御器62に出力する。
Next, when driving the
PWM制御器62は、3相の正弦波電圧指令V*u2,V*2,V*w2と搬送波信号(図15には図示せず)とを入力し、3相の正弦波電圧指令V*u2,V*v2,V*w2を搬送波信号によってパルス幅制御し、3相のPWM信号Vu2p,Vv2p,Vw2pをゲートドライブ回路(図示せず)にてドライブ信号とし、電力変換器63に出力する。ここで、ゲートドライブ回路(図示せず)は、PWM制御器62から3相のPWM信号Vu2p,Vv2p,Vw2pを入力し、これらの信号に基づいてドライブ信号を生成し、電力変換器63に出力する。尚、図15では説明の便宜上、PWM制御器62の出力を3相のPWM信号Vu2p,Vv2p,Vw2pとしている。 The PWM controller 62 inputs a three-phase sine wave voltage command V * u2, V * 2, V * w2 and a carrier wave signal (not shown in FIG. 15), and inputs a three-phase sine wave voltage command V *. The pulse widths of u2, V * v2, and V * w2 are controlled by a carrier wave signal, and three-phase PWM signals Vu2p, Vv2p, and Vw2p are converted into drive signals by a gate drive circuit (not shown) and output to the power converter 63. . Here, a gate drive circuit (not shown) receives three-phase PWM signals Vu2p, Vv2p, and Vw2p from the PWM controller 62, generates a drive signal based on these signals, and outputs the drive signal to the power converter 63. To do. In FIG. 15, for the convenience of explanation, the output of the PWM controller 62 is a three-phase PWM signal Vu2p, Vv2p, Vw2p.
電力変換器63は、図17(A)における電力変換器57の場合と同様に、主回路として直流電圧Edを入力し、ドライブ信号がIGBT(6個)のゲートをオンオフ動作させることによって、3相のパルス状正弦波電圧信号U2,V2,W2を出力する。つまり、ドライブ信号(図15では3相のPWM信号Vu2p,Vv2p,Vw2p)が電力変換器63に入力すると、電力変換器63によって、ドライブ信号が電力変換器63に内在するスイッチング素子例えば、IGBTのゲートをオンオフ動作させ、第2のモータ6Bを駆動するための3相のパルス状正弦波電圧信号U2,V2,W2が第2のモータ6Bの巻線へ供給される。
As in the case of the power converter 57 in FIG. 17A, the power converter 63 receives the DC voltage Ed as the main circuit, and turns on and off the gates of the IGBTs (six) of the drive signals to 3 Phase sine wave voltage signals U2, V2 and W2 are output. That is, when a drive signal (three-phase PWM signals Vu2p, Vv2p, Vw2p in FIG. 15) is input to the power converter 63, the power converter 63 causes the drive signal to be a switching element that is inherent in the power converter 63, for example, an IGBT. The three-phase pulse sine wave voltage signals U2, V2, and W2 for driving the
以上、図15のツイン・ドライブ制御装置52について、第1のモータ6Aを駆動する場合と第2のモータ6Bを駆動する場合とに分けて説明したが、いずれの場合も、座標変換器55,61の入力信号であるトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dは、速度及び電流制御部54により生成される。図16は、図15に示した速度及び電流制御部54の制御ブロック図である。図16に示すように、トルク分電圧指令V*qは、速度制御器81により速度制御されたトルク指令τ*(トルク電流指令i*1と同等)と、座標変換器85により座標変換されたトルク分電流帰還信号iqとの間の差であるトルク分電流偏差Δiqを電流制御器87により電流制御された指令である。また、励磁分電圧指令V*dは、座標変換器85により座標変換された励磁分電流帰還信号idと、電流制御器90においてd軸でゼロ電流制御するために必要なゼロ電流指令0*との間の差である励磁分電流偏差Δidを電流制御器90により電流制御(d軸でゼロ電流制御)された指令である。ここで、トルク指令τ*は、第1のモータ6Aの速度偏差Δω(速度指令ω*と速度帰還信号ωとの間の差)を速度制御器81により速度制御された指令である。また、トルク分電流帰還信号iq及び励磁分電流帰還信号idは、座標変換器85において、第1のモータ6AのU相電流帰還信号iu及びW相電流帰還信号iwを第1のモータ6Aの回転位相γにより座標変換された信号である。
The twin
このように、従来の第4のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの初期磁極位相である第1の磁極位相θ1を用いて新たな回転位相Φ1を求め、この新たな回転位相Φ1を用いてトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを3相の正弦波電圧指令V*u1,V*v1,V*w1に座標変換し、PWM信号Vu1p,Vv1p,Vw1pを生成し、電力変換器57を介して第1のモータ6Aを駆動する。同様に、第2のモータ6Bの初期磁極位相である第2の磁極位相θ2を用いて新たな回転位相Φ2を求め、この新たな回転位相Φ2を用いてトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを3相の正弦波電圧指令V*u2,V*v2,V*w2に座標変換し、PWM信号Vu2p,Vv2p,Vw2pを生成し、電力変換器63を介して第2のモータ6Bを駆動する。この場合、第1の初期位相θ1を及び第2の初期位相θ2をそれぞれ考慮して第1のモータ6A及び第2のモータ6Bを駆動するようにしたから、捻り振動を抑制する方向に働き、負荷の捻り振動を抑制することができる。
As described above, the conventional fourth twin drive control device obtains a new rotation phase Φ1 by using the first magnetic pole phase θ1 that is the initial magnetic pole phase of the
前述したように、従来の第1のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて単一のトルク指令を作成し、その単一のトルク指令をベクトル制御回路24A,24Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。
As described above, the conventional first twin drive control device creates a single torque command using the speed deviation of the
また、従来の第2のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて基本トルク指令を作成し、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの速度フィードバックの差を用いて補償トルク指令を作成する。そして、基本トルク指令を第1のモータ6Aへのトルク指令とし、基本トルク指令と補償トルク指令とを加算した指令を第2のモータ6Bへのトルク指令とし(この第2のモータ6Bへのトルク指令は、両モータ6A,6Bの速度フィードバックの差に基づくものであり、この速度差がゼロになるように制御される。)、ベクトル制御回路24A,24Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。
Further, the conventional second twin drive control device creates a basic torque command using the speed deviation of the
また、従来の第3のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aの速度偏差を用いて基本トルク指令を作成し、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bの回転角度の差を用いて補償トルク指令を作成する。そして、基本トルク指令を第1のモータ6Aへのトルク指令とし、基本トルク指令と補償トルク指令とを加算した指令を第2のモータ6Bへのトルク指令とし(第2のモータ6Bへのトルク指令は、両モータ6A,6Bの回転角度の差に基づくものであり、この回転角度の位相差がゼロになるように制御される。)、ベクトル制御インバータ103A,103Bにそれぞれ供給することにより、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。
Further, the conventional third twin drive control device creates a basic torque command using the speed deviation of the
また、従来の第4のツイン・ドライブ制御装置は、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bを制御するために、座標変換器55,61、PWM制御器56,62及び電力変換器57,63をそれぞれ備え、第1のモータ6Aの初期磁極位相である第1の初期位相θ1及び第2のモータ6Bの初期磁極位相である第2の初期位相θ2をそれぞれ考慮して、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動する。ここで、第1の初期位相θ1及び第2の初期位相θ2を考慮した場合であっても初期位相θ1,θ2が異なるときは、第1のモータ6Aの磁極位相及び第2のモータ6Bの磁極位相に差が生じてしまう。このツイン・ドライブ制御装置は、モータ間に磁極位相が存在しても、前述のように、第1のモータ6Aと第2のモータ6Bとをベクトル制御し、かつPWM信号Vu1p,Vv1p,Vw1p及びVu2p,Vv2p,Vw2pに基づいて電力制御する。
Further, the conventional fourth twin drive control device includes coordinate converters 55 and 61, PWM controllers 56 and 62, and power converters 57, 62 for controlling the
しかしながら、従来の第1〜第4のツイン・ドライブ制御装置は、初期位相θ1,θ2が異なり、第1のモータ6Aの磁極位相と第2のモータ6Bの磁極位相との間に差が生じた場合であっても、ベクトル制御により第1のモータ6A及び第2のモータ6Bをそれぞれ駆動するから、両モータ6A,6Bの発生トルクの差に基づく負荷の捻り振動が生じてしまう。この捻り振動を抑制するためには、両モータ6A,6Bの初期磁極位相θ1,θ2を一致させなければならない。つまり、両モータ6A,6Bの初期磁極位相θ1,θ2を一致させるための機械的な調整作業を行わなければならず、その調整作業が困難であるという問題があった。
However, in the conventional first to fourth twin drive control devices, the initial phases θ1 and θ2 are different, and there is a difference between the magnetic phase of the
以下、第1の磁極位相θ1と第2の磁極位相θ2との間に磁極位相差角δ((θ2−θ1)/2に相当する。)があるときに捻り振動が発生する理由について、図17及び図18を参照して説明する。 Hereinafter, the reason why torsional vibration occurs when there is a magnetic pole phase difference angle δ (corresponding to (θ2−θ1) / 2) between the first magnetic pole phase θ1 and the second magnetic pole phase θ2. This will be described with reference to FIGS.
図17は、PWM制御器及び電力変換器における入出力信号の例を示す図である。図17(A)は電力変換器57における入出力信号の例を示し、電力変換器57の主回路の入力部にはバス電圧(直流電圧)Edが接続され、出力部として3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1が示されている。図17(B)はPWM制御器56における入出力信号の例を示している。図17(B)において、PWM制御器56は、正弦波電圧指令と三角波発生器による搬送波信号とを入力し、正弦波電圧指令のレベルと搬送波信号のレベルとを比較演算し、PWM信号を出力する。このPWM信号に基づいてゲートドライブ回路(図示せず)を介し、ドライブ信号を電力変換器57に内在するIGBT(6個)のゲートに出力する。 FIG. 17 is a diagram illustrating an example of input / output signals in the PWM controller and the power converter. FIG. 17A shows an example of input / output signals in the power converter 57. A bus voltage (DC voltage) Ed is connected to the input portion of the main circuit of the power converter 57, and a three-phase pulse shape is output as the output portion. Sinusoidal voltage signals U1, V1, W1 are shown. FIG. 17B shows an example of input / output signals in the PWM controller 56. In FIG. 17B, a PWM controller 56 inputs a sine wave voltage command and a carrier wave signal from a triangular wave generator, compares and calculates the level of the sine wave voltage command and the level of the carrier wave signal, and outputs a PWM signal. To do. Based on this PWM signal, the drive signal is output to the gates of the IGBTs (six) in the power converter 57 via a gate drive circuit (not shown).
図18は、従来の第4のツイン・ドライブ制御装置における同一位相でない正弦波電圧指令による高周波加振電圧を示す図である。図18(A)は、例えばU相について、PWM制御器56,62に入力するそれぞれの正弦波電圧指令V*u1(M1),V*u2(M2)を示す図であり、横軸ωtが位相角、縦軸が正弦波電圧指令の信号レベルをそれぞれ示す。ここで、正弦波電圧指令M1,M2は、第1の磁極位相θ1及び第2の磁極位相θ2を有する第1のモータ6A及び第2のモータ6Bへの正弦波電圧指令V*u1,V*u2をそれぞれ示し、位相角θnは、任意の時刻tnにおける位相角を示す。
FIG. 18 is a diagram illustrating a high-frequency excitation voltage based on a sinusoidal voltage command that is not in the same phase in the conventional fourth twin drive control device. FIG. 18A is a diagram showing respective sine wave voltage commands V * u1 (M1) and V * u2 (M2) input to the PWM controllers 56 and 62 for the U phase, for example, and the horizontal axis ωt is The phase angle and the vertical axis indicate the signal level of the sine wave voltage command, respectively. Here, the sine wave voltage commands M1, M2 are the sine wave voltage commands V * u1, V * to the
図18(B)は、位相角θnにおける正弦波電圧指令M1、正弦波電圧指令M2及び搬送波信号の各信号レベルを拡大して比較した図を示し、横軸tが経過時間、縦軸が信号レベルをそれぞれ示す。 FIG. 18B shows an enlarged comparison of the signal levels of the sine wave voltage command M1, the sine wave voltage command M2 and the carrier wave signal at the phase angle θn, where the horizontal axis t is the elapsed time and the vertical axis is the signal. Each level is shown.
図18(C)は、PWM制御器62が正弦波電圧指令M2に基づいて生成したPWM信号Vu2pを示し、横軸tが経過時間、縦軸がPWM信号Vu2Pの信号レベルをそれぞれ示す。図18(C)によれば、PWM制御器62は、正弦波電圧指令M2の信号レベルと搬送波信号の信号レベルとを比較し、正弦波電圧指令M2の信号レベルが搬送波信号の信号レベルに等しい又はより大きいときに、PWM信号Vu2pの信号レベルを直流電圧値+Ed/2に設定し、正弦波電圧指令M2の信号レベルが搬送波信号のレベルより小さいときに、PWM信号Vu2pの信号レベルを直流電圧値−Ed/2に設定していることがわかる。 FIG. 18C shows the PWM signal Vu2p generated by the PWM controller 62 based on the sine wave voltage command M2, the horizontal axis t shows the elapsed time, and the vertical axis shows the signal level of the PWM signal Vu2P. According to FIG. 18C, the PWM controller 62 compares the signal level of the sine wave voltage command M2 with the signal level of the carrier wave signal, and the signal level of the sine wave voltage command M2 is equal to the signal level of the carrier wave signal. When the signal level of the PWM signal Vu2p is set to the DC voltage value + Ed / 2 when the signal level of the sine wave voltage command M2 is lower than the level of the carrier wave signal, the signal level of the PWM signal Vu2p is set to the DC voltage. It can be seen that the value is set to -Ed / 2.
図18(D)は、PWM制御器56が正弦波電圧指令M1に基づいて生成したPWM信号Vu1pを示し、横軸tが経過時間、縦軸がPWM信号Vu1Pの信号レベルをそれぞれ示す。図18(D)によれば、PWM制御器56は、前述したPWM制御器62と同様に、正弦波電圧指令M1の信号レベルと搬送波信号の信号レベルとを比較し、正弦波電圧指令M1の信号レベルが搬送波信号の信号レベルに等しい又はより大きいときに、PWM信号Vu1pの信号レベルを直流電圧値+Ed/2に設定し、正弦波電圧指令M1の信号レベルが搬送波信号の信号レベルより小さいときに、PWM信号Vu1pのレベルを直流電圧値−Ed/2に設定していることがわかる。 FIG. 18D shows the PWM signal Vu1p generated by the PWM controller 56 based on the sine wave voltage command M1, the horizontal axis t is the elapsed time, and the vertical axis is the signal level of the PWM signal Vu1P. According to FIG. 18 (D), the PWM controller 56 compares the signal level of the sine wave voltage command M1 with the signal level of the carrier wave signal in the same manner as the PWM controller 62 described above, and the sine wave voltage command M1. When the signal level is equal to or greater than the signal level of the carrier wave signal, the signal level of the PWM signal Vu1p is set to the DC voltage value + Ed / 2, and the signal level of the sine wave voltage command M1 is smaller than the signal level of the carrier wave signal Further, it can be seen that the level of the PWM signal Vu1p is set to the DC voltage value -Ed / 2.
図18(E)は、正弦波電圧指令M2によるPWM信号Vu2pの信号レベルから正弦波電圧指令M1によるPWM信号Vu1pの信号レベルを減算し、演算の結果により、得られる差信号(高周波加振電圧信号に相当する。)を示し、横軸tが経過時間、縦軸が差信号の信号レベルをそれぞれ示す。 FIG. 18E shows a difference signal (high-frequency excitation voltage) obtained by subtracting the signal level of the PWM signal Vu1p based on the sine wave voltage command M1 from the signal level of the PWM signal Vu2p based on the sine wave voltage command M2. The horizontal axis t represents the elapsed time, and the vertical axis represents the signal level of the difference signal.
図18(A)〜(E)によれば、正弦波電圧指令M1と正弦波電圧指令M2との間に位相差(θ1−θ2)が存在すると、PWM制御器62によるPWM信号Vu2pとPWM制御器56によるPWM信号Vu1pとのレベル差である差信号がゼロにならない。つまり、第4のツイン・ドライブ制御装置52は、IGBTのゲートをオンオフ動作させ第1のモータ6A及び第2のモータ6Bを駆動するための電力を出力するために、第2のモータ6Bの初期磁極位相θ2と第1のモータ6Aの初期磁極位相θ1との間に磁極位相差角δ=(θ2−θ1)/2があると、パルス幅変調された矩形波である各PWM信号の幅が一致しないので、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bを駆動するための発生電力に差(第1のモータ6Aに対するパルス正弦波電圧信号U1,V1,W1と第2のモータ6Bに対するパルス正弦波電圧信号U2,V2,W2との間の電力差)を生じてしまう。したがって、前記ツイン・ドライブ制御装置52は、第1のモータ6A及び第2のモータ6Bを駆動するための発生トルクに差を生じ、負荷の捻り振動を抑制することができないという問題が生じる。
18A to 18E, when a phase difference (θ1−θ2) exists between the sine wave voltage command M1 and the sine wave voltage command M2, the PWM signal Vu2p and the PWM control by the PWM controller 62 are obtained. The difference signal which is the level difference from the PWM signal Vu1p by the device 56 does not become zero. That is, the fourth twin
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、負荷を両側から2台の同期モータで駆動する場合に、2台の同期モータの初期磁極位相が異なるときであっても、負荷の捻り振動を抑制可能なツイン・ドライブ制御装置及び捻り振動を抑制する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When the load is driven by two synchronous motors from both sides, the initial magnetic pole phases of the two synchronous motors are different. Another object of the present invention is to provide a twin drive control device capable of suppressing torsional vibration of a load and a method for suppressing torsional vibration.
上記目的を達成するために、本発明によるツイン・ドライブ制御装置は、回転可能な負荷を、その回転軸の両側からそれぞれ第1の同期モータと第2の同期モータで駆動するシステムにおける前記負荷の捻り振動を抑制するツイン・ドライブ制御装置であって、第1及び第2の同期モータのそれぞれの初期磁極位相に基づいて第1の同期モータの回転位相を補正する回転位相補正手段と、第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、該速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差を電流制御し、該電流制御により得られる2相の直流電圧指令を、前記回転位相補正手段により補正された回転位相に応じて座標変換し、該座標変換により得られる3相の交流電圧指令を所定の搬送波信号にてパルス幅制御し、該パルス幅制御により得られる第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号に基づいて、第1及び第2の同期モータに供給する電力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a twin drive control device according to the present invention provides a load that is rotatable in a system in which a rotatable load is driven by a first synchronous motor and a second synchronous motor, respectively, from both sides of the rotating shaft. A twin drive control device that suppresses torsional vibrations, the rotational phase correcting means for correcting the rotational phase of the first synchronous motor based on the initial magnetic phase of each of the first and second synchronous motors; The speed deviation between the speed command for the synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor is controlled, and the torque current command obtained by the speed control and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor The current deviation between the two phases is subjected to current control, and the two-phase DC voltage command obtained by the current control is coordinate-converted according to the rotational phase corrected by the rotational phase correcting means, and the coordinate conversion is performed. Based on a single three-phase PWM signal common to the first and second synchronous motors obtained by controlling the pulse width of the obtained three-phase AC voltage command with a predetermined carrier wave signal and by the pulse width control, And control means for controlling power supplied to the first and second synchronous motors.
また、本発明によるツイン・ドライブ制御装置は、前記制御手段が、第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、該速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差を電流制御し、2相の直流電圧指令としてトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を生成する速度及び電流制御手段と、前記速度及び電流制御手段により生成された2相の直流電圧指令としてのトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を、前記回転位相補正手段により補正された回転位相に応じて座標変換し、3相の交流電圧指令を生成する座標変換手段と、前記座標変換手段により生成された3相の交流電圧指令を所定の搬送波信号にてパルス幅制御し、第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号を生成するPWM制御手段と、前記PWM制御手段により生成された単一の3相PWM信号に基づいて電力変換し、第1及び第2の同期モータに供給するためのパルス状交流電圧信号を生成する電力変換手段と、を備えることを特徴とする。 Further, in the twin drive control device according to the present invention, the control means speed-controls a speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor, and obtains the speed control. Current and current difference between the torque current command to be generated and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor, and a speed and current for generating a torque divided voltage command and an excitation divided voltage command as a two-phase DC voltage command A torque divided voltage command and an excitation divided voltage command as a two-phase DC voltage command generated by the control means and the speed and current control means are coordinate-converted according to the rotation phase corrected by the rotation phase correction means. Coordinate conversion means for generating a three-phase AC voltage command, and pulse width control of the three-phase AC voltage command generated by the coordinate conversion means with a predetermined carrier wave signal, and the first and second synchronization PWM control means for generating a single three-phase PWM signal common to the motor, power conversion based on the single three-phase PWM signal generated by the PWM control means, and first and second synchronous motors Power conversion means for generating a pulsed AC voltage signal to be supplied to the power supply.
また、本発明によるツイン・ドライブ制御装置は、前記制御手段に備えた回転位相補正手段が、第1の同期モータの初期磁極位相と第2の同期モータの初期磁極位相とを加算し、該加算結果に2分の1を乗算し、該乗算結果の回転位相を第1の同期モータの回転位相から減算して、第1の同期モータの回転位相を補正することを特徴とする。 In the twin drive control device according to the present invention, the rotational phase correction means provided in the control means adds the initial magnetic pole phase of the first synchronous motor and the initial magnetic pole phase of the second synchronous motor, and adds the addition. The result is multiplied by a half, and the rotation phase of the first synchronous motor is corrected by subtracting the rotation phase of the multiplication result from the rotation phase of the first synchronous motor.
また、本発明によるツイン・ドライブ制御装置は、前記制御手段の速度及び電流制御手段が、第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、該速度制御により得られるトルク指令を第1の同期モータの実速度に応じて界磁制御し、該界磁制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差と、第1の同期モータによる磁束をそのインダクタンスで除算し、該除算結果を第1の同期モータの実速度に応じて界磁制御して得られる界磁制御用電流指令とを加算して電流制御し、2相の直流電圧指令としてトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を生成することを特徴とする。 In the twin drive control device according to the present invention, the speed and current control means of the control means controls the speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor. The torque command obtained by the speed control is subjected to field control in accordance with the actual speed of the first synchronous motor, and the current between the torque current command obtained by the field control and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor Dividing the deviation and the magnetic flux by the first synchronous motor by its inductance, and adding the field control current command obtained by field control of the division result according to the actual speed of the first synchronous motor, current control, A torque voltage command and an excitation voltage command are generated as a two-phase DC voltage command.
また、本発明による捻り振動抑制方法は、回転可能な負荷を、その回転軸の両側からそれぞれ第1の同期モータと第2の同期モータで駆動するシステムにおける前記負荷の捻り振動抑制方法であって、前記第1及び第2の同期モータのそれぞれの初期磁極位相に基づいて第1の同期モータの回転位相を補正する回転位相補正ステップと、第1の同期モータの実速度を検出する速度検出ステップと、第1の同期モータに対する速度指令と前記実速度との間の速度偏差を速度制御する速度制御ステップと、前記速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータに流れる実電流との間の電流偏差を電流制御する電流制御ステップと、前記電流制御により得られる2相の直流電圧指令を前記補正した回転位相に応じて座標変換する座標変換ステップと、前記座標変換により得られる3相の交流電圧指令を、所定の搬送波信号にてパルス幅制御するPWM制御ステップと、前記パルス幅制御により得られる第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号によって、第1及び第2の同期モータに供給するための電力を制御する電力制御ステップと、を有することを特徴とする。 A torsional vibration suppression method according to the present invention is a method for suppressing torsional vibration of a load in a system in which a rotatable load is driven by a first synchronous motor and a second synchronous motor from both sides of the rotation shaft. Rotation phase correction step for correcting the rotation phase of the first synchronous motor based on the initial magnetic pole phases of the first and second synchronous motors, and a speed detection step for detecting the actual speed of the first synchronous motor A speed control step for speed-controlling a speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed, a torque current command obtained by the speed control, and an actual current flowing through the first synchronous motor A current control step for controlling the current deviation between them, and a coordinate conversion for converting the two-phase DC voltage command obtained by the current control according to the corrected rotation phase Common to the first and second synchronous motors obtained by the pulse width control and the PWM control step for controlling the pulse width of the three-phase AC voltage command obtained by the coordinate conversion by a predetermined carrier wave signal. And a power control step for controlling power supplied to the first and second synchronous motors by a single three-phase PWM signal.
以上説明したように、本発明のツイン・ドライブ制御装置及び捻り振動抑制方法によれば、第1の同期モータの初期磁極位相と第2の同期モータの初期磁極位相とを用いて補正した単一の回転位相に基づいて単一の交流電圧指令を生成し、単一のPWM信号を生成し、この単一のPWM信号に基づいて第1の同期モータ及び第2の同期モータへ供給する電力をそれぞれ制御するようにした。つまり、第1の同期モータと第2の同期モータとの間で初期磁極位相が異なる場合であっても、単一の回転位相から単一のPWM信号を生成し、共通する単一のPWM信号に基づいて第1の同期モータ及び第2の同期モータを電力制御するようにしたから、両同期モータによる発生トルクが同一となり、負荷の捻り振動を抑制することができる。 As described above, according to the twin drive control device and the torsional vibration suppression method of the present invention, the single magnetic field corrected by using the initial magnetic pole phase of the first synchronous motor and the initial magnetic pole phase of the second synchronous motor. A single AC voltage command is generated based on the rotational phase of the first PWM signal, a single PWM signal is generated, and electric power supplied to the first synchronous motor and the second synchronous motor is generated based on the single PWM signal. Each was controlled. That is, even if the initial magnetic pole phase is different between the first synchronous motor and the second synchronous motor, a single PWM signal is generated from a single rotational phase, and a common single PWM signal is generated. Since the first synchronous motor and the second synchronous motor are subjected to power control based on the above, the torque generated by both synchronous motors becomes the same, and the torsional vibration of the load can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
〔構成〕
まず、本発明によるツイン・ドライブ制御装置の構成について説明する。図1は、本発明によるツイン・ドライブ制御装置をロータリカッタ装置に適用した場合の制御ブロック図である。図2は、図1に示すツイン・ドライブ制御装置における速度及び電流制御部の制御ブロック図である。図3は、図2の制御ブロック図の続きである。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔Constitution〕
First, the configuration of the twin drive control device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a control block diagram when the twin drive control device according to the present invention is applied to a rotary cutter device. FIG. 2 is a control block diagram of the speed and current control unit in the twin drive control device shown in FIG. FIG. 3 is a continuation of the control block diagram of FIG.
ロータリカッタ装置71Aは、図1に示すように、第1の同期モータ6A、第2の同期モータ6B、パルスジェネレータ14、ロータリカッタ2及びツイン・ドライブ制御装置72Aを備える。第1の同期モータ6A、第2の同期モータ6B及びロータリカッタ2は、前述したので説明を省略する。ロータリカッタ装置71Aは、概略的に説明すると、ツイン・ドライブ制御装置72Aによって単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを生成し、この共通した単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpによって電力変換器57,76のスイッチング素子のゲートをオンオフ動作させ、所望のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1及びU2,V2,W2を第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bへそれぞれ供給し、ロータリカッタ2を回転駆動する。
As shown in FIG. 1, the rotary cutter device 71A includes a first
パルスジェネレータ14は、第1の同期モータ6Aの回転角を検出する回転センサであり、アブソリュート型又はインクリメント型が用いられる。但し、インクリメント型の場合、第1の同期モータ6Aが1回転したとき、1パルスの信号を発生する。
The
ツイン・ドライブ制御装置72Aは、図1に示すように、電流検出器64,65、減算器53、速度及び電流制御部73、積分器58、回転位相補正手段74、座標変換器75、PWM制御器56及び電力変換器57,76を備える。積分器58及び電力変換器57は、前述したので説明を省略する。ツイン・ドライブ制御装置72Aは、概略的に説明すると、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに対する速度指令ω*と、パルスジェネレータ14による実速度である速度帰還信号ωと、後述する電流検出器64によるU相電流帰還信号iuと、電流検出器65によるW相電流帰還信号iwとを入力し、予め設定された磁極位相補正角μ(詳細については後述する。)を用いて新たな回転位相Φを求め、速度制御、電流制御及びパルス幅制御し、PWM信号Vup,Vvp,Vwpによって電力変換器57,76例えば、IGBTのゲートをオンオフ動作させ、3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1及びU2,V2,W2を第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bへそれぞれ供給する。
As shown in FIG. 1, the twin drive control device 72A includes current detectors 64 and 65, a
電流検出器64は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用し、被測定電流を非接触で検出するセンサであり、電力変換器57と第1の同期モータ6Aとの間のU相巻線に直列接続し、電力変換器57に内在するIGBTのゲートを制御するため、かつ第1の同期モータ6Aの負荷に見合ったパルス状正弦波電圧信号U1を形成するための出力電流であるU相電流帰還信号iuを検出する検出器である。電流検出器65は、電流検出器64と同様に、電力変換器57と第1の同期モータ6Aとの間のW相巻線に直列接続し、W相電流帰還信号iwを検出する検出器である。減算器53は、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに対する速度指令ω*と、パルスジェネレータ14によるパルス信号を微分器(図示せず)により微分し、演算の結果により、得られる速度帰還信号ωとを入力し、速度指令ω*から速度帰還信号ωを減算し、演算の結果により、得られる速度偏差Δωを速度及び電流制御部73に出力する。
The current detector 64 is a sensor that detects a current to be measured in a non-contact manner using, for example, a Hall element that is a magnetoelectric conversion element, and is a U-phase winding between the power converter 57 and the first
速度及び電流制御部73は、減算器53による速度偏差Δωと、後述する回転位相補正手段74による第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φと、電流検出器64によるU相電流帰還信号iuと、電流検出器65によるW相電流帰還信号iwとを入力し、2相の電圧指令であるトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを生成し、座標変換器75に出力する。速度及び電流制御部73の詳細については後述する。
The speed and
回転位相補正手段74は減算器78を備える。減算器78は、前述した積分器58による第1の同期モータ6Aの回転位相γと磁極位相補正角μとを入力し、第1の同期モータ6Aの回転位相γから磁極位相補正角μを減算し、演算の結果により、得られる第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φを座標変換器75に出力する。ここで、磁極位相補正角μは、次式(1)により演算する。
μ=(θ1+θ2)/2 ・・・(1)
また、第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φは、次式(2)により演算する。
Φ=γ−μ=γ−(θ1+θ2)/2 ・・・(2)
つまり、磁極位相補正角μは、第1の磁極位相θ1と第2の磁極位相θ2とがなす角度の中間的な角度を示し、オペレータにより第1の磁極位相θ1及び第2の磁極位相θ2を測定することにより、ツイン・ドライブ制御装置72Aに予め設定される。このように、回転位相補正手段74は、第1の同期モータ6Aの回転位相γを補正した新たな回転位相Φを座標変換器75に出力する。
The rotational phase correction means 74 includes a
μ = (θ1 + θ2) / 2 (1)
The new rotational phase Φ of the first
Φ = γ−μ = γ− (θ1 + θ2) / 2 (2)
In other words, the magnetic pole phase correction angle μ indicates an intermediate angle between the first magnetic pole phase θ1 and the second magnetic pole phase θ2, and the first magnetic pole phase θ1 and the second magnetic pole phase θ2 are set by the operator. By measuring, it is preset in the twin drive controller 72A. Thus, the rotational phase correction means 74 outputs a new rotational phase Φ obtained by correcting the rotational phase γ of the first
図4は、第1及び第2の同期モータ6A、6Bにおける永久磁石の第1の磁極位相θ1及び第2の磁極位相θ2と第1の同期モータ6Aのトルク電流(1次電流に相当する。)を回転磁界座標系のトルク成分と励磁成分とに分離した関係を示す図であり、横軸がd軸(励磁軸)、縦軸がq軸(トルク軸)をそれぞれ示している。ここで、Φm1及びΦm2は、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの永久磁石の磁束をそれぞれ示す。さらに、i1は、第1の同期モータ6Aの1次電流を示し、iq及びidは、第1の同期モータ6Aの1次電流i1のq成分及びd成分をそれぞれ示す。図4に示すように、式(1)の磁極位相補正角μは、第1の磁極位相θ1と第2の磁極位相θ2とがなす角度の中間的な角度を示している。
FIG. 4 shows the first and second magnetic pole phases θ1 and θ2 of the permanent magnets in the first and second
座標変換器75は、前述した図15の座標変換器55と同様の機能を有し、図15に示した新たな回転角Φ1の代わりに新たな回転位相Φを入力し、さらにトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dをそれぞれ入力し、トルク分電圧指令V*qと励磁分電圧指令V*dとを新たな回転角Φに応じて、回転軸座標系から固定軸座標系に座標変換演算し、演算の結果により、得られる3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wをPWM制御器56に出力する。
The coordinate
PWM制御器56は、前述したように、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wと搬送波信号(図1には図示せず)とを入力し、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wを搬送波信号例えば、三角波信号にてパルス幅制御し、3相のパルス信号であるPWM信号Vup,Vvp,Vwpを生成して電力変換器57,76に出力する。 As described above, the PWM controller 56 inputs the three-phase sine wave voltage commands V * u, V * v, V * w and the carrier wave signal (not shown in FIG. 1), and inputs the three-phase sine wave. The pulse voltage control of the wave voltage commands V * u, V * v, V * w is carried out by a carrier wave signal such as a triangular wave signal, and PWM signals Vup, Vvp, Vwp which are three-phase pulse signals are generated to generate a power converter 57. , 76.
電力変換器76は、前述した電力変換器57と同様に、3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを入力し、3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpがゲートドライブ回路(図示せず)を介し、生成されたドライブ信号によって電力変換器76に内在するスイッチング素子、例えばIGBT(6個)のゲートをオンオフ動作させ、第2の同期モータ6Bを駆動するための3相のパルス状正弦波電圧信号U2,V2,W2を第2の同期モータ6BのUVW各相の巻線へ供給する。
The power converter 76 receives the three-phase PWM signals Vup, Vvp, and Vwp in the same manner as the power converter 57 described above, and the three-phase PWM signals Vup, Vvp, and Vwp serve as a gate drive circuit (not shown). The three-phase pulse sine wave voltage for driving the second
この場合、第2の同期モータ6Bに電力を供給する電力変換器76とPWM制御器56との結線方法は、図1に示すように、第1の同期モータ6Aの場合は相順がUVW相であるのに対し、第2の同期モータ6Bの場合はWVU相のように逆相順とする。これにより、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御するとき、同一回転座標において互いに反対方向に回転させることができる。したがって、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bを対向に連結させ、ロータリカッタ2を同一方向に回転駆動させることができる。
In this case, as shown in FIG. 1, the connection method between the power converter 76 that supplies power to the second
以上の説明により、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとの間の初期磁極位相が異なる場合であっても、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとに電力を供給する電力変換器57,76において内在する各IGBTのゲートをオンオフ動作させる信号として、単一の3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wに基づいて単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを使用する。図18(A)において、第1の同期モータ6Aに対する正弦波電圧指令M1と第2の同期モータ6Bに対する正弦波電圧指令M2との間の位相差は、そもそも存在することがないからゼロに等しくなり、図18(E)における差信号(高周波加振信号)がゼロになる。したがって、単一のPWM信号に基づいて第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの電力制御を行うようにしたから、両同期モータ6A,6Bによる発生トルクを同一にすることができ、負荷の捻り振動を抑制することができる。
According to the above description, the twin drive control device 72A has the first
次に、図1に示した速度及び電流制御部73について詳細に説明する。速度及び電流制御部73は、図2及び図3に示すように、速度制御器81、界磁制御器82、コサイン演算器83、サイン演算器88、座標変換器85、加減算器84,89、電流制御器87,90、界磁制御器91、サイン演算器93及びコサイン演算器92を備える。
Next, the speed and
速度制御器81は、減算器53により第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに対する速度指令ω*から第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωを減算して得られる速度偏差Δωを入力し、速度偏差Δωを速度制御し(速度偏差Δωに速度アンプゲイン定数を乗算し)、操作量としてトルク指令τ*を界磁制御器82に出力する。
The
界磁制御器82は、トルク指令τ*を入力し、トルク指令τ*に第1の同期モータ6Aの基底速度ω0を乗算し、演算の結果により、得られる値に第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωの逆数を乗算し、演算の結果により、得られるトルク電流指令i*1をコサイン演算器83及びサイン演算器88に出力する。
The
図5は、第1の及び第2の同期モータの磁極位相差角とトルク電流指令との関係を示し、横軸がd軸(励磁軸)、縦軸がq軸(トルク軸)を示す。ここで、i*d及びi*qは、トルク電流指令i*1のd軸成分及びq軸成分を示す。図5によれば、磁束Φm1が、前述した磁極位相差角δだけd軸座標から進んだ位置に存在する。何故ならば、第1の同期モータ6Aによる磁束Φm1がd軸座標から磁極位相差角δだけずれているが故に、トルク電流指令i*1を磁束Φm1に対して直交させるために、トルクに応じてd軸トルク電流指令(以下、励磁分電流指令という。)i*d及びq軸トルク電流指令(以下、トルク分電流指令という。)i*qを与える必要があるからである。
FIG. 5 shows the relationship between the magnetic pole phase difference angle and the torque current command of the first and second synchronous motors, with the horizontal axis indicating the d-axis (excitation axis) and the vertical axis indicating the q-axis (torque axis). Here, i * d and i * q indicate a d-axis component and a q-axis component of the torque current command i * 1. According to FIG. 5, the magnetic flux Φm1 exists at a position advanced from the d-axis coordinate by the magnetic pole phase difference angle δ. This is because the magnetic flux Φm1 generated by the first
図2に戻って、コサイン演算器83は、トルク電流指令i*1を入力し、トルク電流指令i*1に対し、図5に示す磁極位相差角δに応じて定まるコサイン値COSδを乗算し、演算の結果により、得られる値であるトルク分電流指令i*qを加減算器84に出力する。サイン演算器88は、トルク電流指令i*1を入力し、トルク電流指令i*1に対し、図5に示す磁極位相差角δに応じて定まるサイン値SINδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、演算の結果により、得られる値である励磁分電流指令i*dを加減算器89に出力する。
Returning to FIG. 2, the cosine calculator 83 receives the torque current command i * 1, and multiplies the torque current command i * 1 by a cosine value COSδ determined according to the magnetic pole phase difference angle δ shown in FIG. Based on the result of the calculation, a torque component current command i * q, which is an obtained value, is output to the adder /
一方、座標変換器85は、第1の同期モータ6AのU相巻線に流れる電流帰還信号であるU相電流帰還信号iuと、W相巻線に流れる電流帰還信号であるW相電流帰還信号iwと、同期モータ6Aの新たな回転位相Φとを入力し、U相電流期間信号iu及びW相電流帰還信号ivからV相電流帰還信号ivを演算し、演算の結果により、得られるUVW3相の電流帰還信号iu,iv,iwを第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φに応じて、座標変換演算し、演算の結果により、得られるトルク分電流帰還信号iq及び励磁分電流帰還信号idを加減算器84及び加減算器89にそれぞれ出力する。
On the other hand, the coordinate
加減算器84は、トルク分電流指令i*qとトルク分電流帰還信号iqと界磁制御するための後述する界磁制御用トルク分電流指令i*δqとを入力し、トルク分電流指令i*qからトルク分電流帰還信号iqを減算し、演算の結果により、得られる電流偏差に界磁制御用トルク分電流指令i*δqを加算し、演算の結果により、得られる補正後のトルク分電流偏差Δiqを電流制御器87に出力する。加減算器89は、加減算器84の場合と同様に、励磁分電流指令i*dと励磁分電流帰還信号idと界磁制御するための後述する界磁制御用励磁分電流指令i*δdとを入力し、励磁分電流指令i*dから励磁分電流帰還信号idを減算し、演算の結果により、得られる電流偏差に界磁制御用励磁分電流指令i*δdを加算し、演算の結果により、得られる補正後の励磁分電流偏差Δidを電流制御器90に出力する。
The adder /
電流制御器87は、トルク分電流偏差Δiqを入力し、トルク分電流偏差Δiqを電流制御し(トルク分電流偏差Δiqに電流アンプゲイン定数を乗算し)、得られるトルク分電圧指令V*qを操作量として座標変換器75に出力する。電流制御器90は、電流制御器87の場合と同様に、励磁分電流偏差Δidを入力し、励磁分電流偏差Δidを電流制御し(界磁分電流偏差Δidに電流アンプゲイン定数を乗算し)、得られる励磁分電圧指令V*dを操作量として座標変換器75に出力する。
The
次に、界磁制御用トルク分電流指令i*δq及び界磁制御用励磁分電流指令i*δdを生成する手段について、図3を参照して説明する。まず、界磁制御器91により出力される界磁制御用電流指令i*δは、第1の同期モータ6Aの巻線に流れる電流I1に界磁制御分として(1−ω0/ω)を乗算して得られる値である。この電流I1の代わりにΦm1/L1を用いる(次式(3)を参照)。ここで、Φm1は、第1の同期モータ6Aの永久磁石により発生する磁束を示し、L1は、第1の同期モータ6Aにおける巻線のインダクタンスを示す。また、I1は、第1の同期モータ6Aの永久磁石による磁束Φm1と同等の磁束を発生させるためのモータ巻線に流れる電流である。
I1=Φm1/L1 ・・・(3)
Next, means for generating the field control torque component current command i * δq and the field control excitation component current command i * δd will be described with reference to FIG. First, the field control current command i * δ output by the field controller 91 is a value obtained by multiplying the current I1 flowing through the winding of the first
I1 = Φm1 / L1 (3)
すなわち、界磁制御器91は、予め設定されたΦm1/L1を入力し、これに界磁制御分として(1−ω0/ω)を乗算し、演算の結果により、得られる界磁制御用電流指令i*δをサイン演算器93及びコサイン演算器92に出力する。サイン演算器93は、界磁制御用電流指令i*δを入力し、界磁制御用電流指令i*δに磁極位相差角δに応じて変化するサイン値SINδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、演算の結果により、得られる界磁制御用トルク分電流指令i*δqを加減算器84に出力する。コサイン演算器92は、界磁制御用電流指令i*δを入力し、界磁制御用電流指令i*δに磁極位相差角δに応じて変化するコサイン値COSδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、演算の結果により、得られる界磁制御用励磁分電流指令i*δdを加減算器89に出力する。これにより、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から最高速度までの範囲において、速度指令ω*に一致するように、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御することができる。
That is, the field controller 91 inputs Φm1 / L1 set in advance, multiplies it by (1-ω0 / ω) as a field control component, and signs the field control current command i * δ obtained as a result of the calculation. The result is output to the
以上の説明により、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bにおけるそれぞれの初期磁極位相が異なる場合であっても、負荷の捻り振動を抑制することができ、かつ、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から最高速度までの範囲において、速度指令ω*に一致するように第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御することができる。
As described above, the twin drive control device 72A can suppress the torsional vibration of the load even when the initial magnetic pole phases of the first
〔動作〕
次に、ツイン・ドライブ制御装置72Aの動作について説明する。ツイン・ドライブ制御装置72Aは、概略的に説明すると、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに対する速度指令ω*と、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωと、第1の同期モータ6AのUW相の各巻線に流れるそれぞれの電流帰還信号iu,iwとを入力し、予め設定された磁極位相補正角μを用いて、単一の3相PWM信号Vup,Vvp,Vwpを電力変換器57,76に出力する。さらに、3相PWM信号Vup,Vvp,Vwpによりゲートドライブ回路(図示せず)を介し生成されるドライブ信号が電力変換器57,76のIGBTのゲートに入力すると、パルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1及びU2,V2,W2を第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bへそれぞれ供給する。
[Operation]
Next, the operation of the twin drive control device 72A will be described. The twin drive control device 72A is roughly described. The speed command ω * for the first
図1に示したように、速度指令ω*と速度帰還信号ωとの間の速度偏差Δωと、第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φと、電流検出器64によるU相電流帰還信号iuと、電流検出器65によるW相電流帰還信号iwとが速度及び電流制御部73に入力すると、速度及び電流制御部73によって、2相の電圧指令であるトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを座標変換器75にそれぞれ出力する。速度及び電流制御部73は、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωの大きさによって制御方式が一部異なるため、その動作の詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, the speed deviation Δω between the speed command ω * and the speed feedback signal ω, the new rotational phase Φ of the first
磁極位相補正角μ及び第1の同期モータ6Aの回転位相γが回転位相補正手段74に入力すると、回転位相補正手段74によって、第1の同期モータ6Aの回転位相γから磁極位相補正角μを減算し、得られる新たな回転位相Φを座標変換器75に出力する。トルク分電圧指令V*qと励磁分電圧指令V*dと新たな回転角Φとが座標変換器75に入力すると、座標変換器75によって、トルク分電圧指令V*qと励磁分電圧指令V*dとを新たな回転位相Φに応じて座標変換し、UVWの3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wをPWM制御器56に出力する。
When the magnetic pole phase correction angle μ and the rotational phase γ of the first
3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wと図17(B)に示した三角波発生器による搬送波信号(図1には図示せず)とがPWM制御器56に入力すると、PWM制御器56によって、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wを搬送波信号によってパルス幅制御し、UVWの3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpをゲート用ドライブ回路(図示せず)に出力する。3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpがゲートドライブ回路(図示せず)に入力すると、ゲートドライブ回路(図示せず)によって、電力変換器57に内在するIGBTのゲートをオンオフ動作させるためのドライブ信号を電力変換器57に出力する。 Three-phase sinusoidal voltage commands V * u, V * v, V * w and a carrier wave signal (not shown in FIG. 1) by the triangular wave generator shown in FIG. Then, the PWM controller 56 controls the pulse width of the three-phase sinusoidal voltage commands V * u, V * v, and V * w with a carrier wave signal, and uses the UVW three-phase PWM signals Vup, Vvp, and Vwp for gates. Output to a drive circuit (not shown). When the three-phase PWM signals Vup, Vvp, Vwp are input to a gate drive circuit (not shown), a drive for turning on and off the gate of the IGBT in the power converter 57 by a gate drive circuit (not shown). The signal is output to the power converter 57.
ドライブ信号が電力変換器57に入力すると、電力変換器57によって、ドライブ信号が電力変換器57のIGBTのゲートをオンオフ動作させて、3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1を第1の同期モータ6AのUVW相の巻線へそれぞれ供給する。第2の同期モータ6Bの場合は、第1の同期モータ6Aの場合のPWM制御器56による3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを共用し、かつ、3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpの相順を逆相順に変え、電力変換器76に入力すると、つまり、PWM制御器56による3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpが電力変換器76のWVU相にそれぞれ入力すると、電力変換器76によって、第1の同期モータ6の場合と同様に、3相のパルス状正弦波電圧信号U2,V2,W2を第2の同期モータ6BのUVW相の巻線へそれぞれ供給する。
When the drive signal is input to the power converter 57, the power converter 57 turns on and off the gate of the IGBT of the power converter 57, and the three-phase pulsed sine wave voltage signals U1, V1, and W1 are generated. 1 is supplied to the UVW phase windings of one
次に、速度及び電流制御部73の動作の詳細について説明する。図6は、本発明に係るツイン・ドライブ制御装置による同期モータの速度とトルク特性との関係を示し、横軸ωが第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ω、縦軸がω0/ωをそれぞれ示す。図6によれば、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から基底速度ω0までの範囲において、ω0/ωを“1”とし、つまり、定トルク制御を行い、また、速度帰還信号ωが基底速度ω0を越え最高速度までの範囲において、定出力制御、つまり、弱め界磁制御を行うことがわかる。
Next, details of the operation of the speed and
まず、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から基底速度ω0までの範囲にある場合について説明する。この範囲では、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを定トルク制御する。つまり、図2及び図3に示した界磁制御器82,91において、入力信号にそれぞれ“1”,“0”を乗算した信号を出力する。
First, the case where the speed feedback signal ω of the first
速度及び電流制御部73は、図2に示すように、減算器53により第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの速度指令ω*から速度帰還信号ωを減算して得られる速度偏差Δωが速度制御器81に入力すると、速度制御器81によって、トルク指令τ*(トルク電流指令τ*1に等しい。)を操作量として界磁制御器82に出力し、界磁制御器82を介してそのままコサイン演算器83及びサイン演算器88に出力する。トルク電流指令i*1がコサイン演算器83に入力すると、コサイン演算器83によって、トルク電流指令i*1にコサイン値COSδを乗算し、トルク分電流指令i*qを操作量として加減算器84に出力する。同様に、トルク電流指令i*1がサイン演算器88に入力すると、サイン演算器88によってトルク電流指令i*1にサイン値SINδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、得られる励磁分電流指令i*dを操作量として加減算器89に出力する。
As shown in FIG. 2, the speed and
また、第1の同期モータ6AのU相及びW相の巻線に流れるそれぞれの電流帰還信号iu,iwと、第1の同期モータ6Aの新たな回転角Φとが座標変換器85に入力すると、U相及びW相の電流帰還信号iu,iwからV相の電流帰還信号ivを演算する。そして、座標変換器85によって、UVW各相の電流帰還信号iu,iw,ivを新たな回転角Φに応じて座標変換し、2相の直流電流帰還信号であるトルク分電流帰還信号iq及び励磁分直流帰還信号idを加減算器84,89にそれぞれ出力する。
When the current feedback signals iu and iw flowing through the U-phase and W-phase windings of the first
さらに、トルク分電流指令i*q及びトルク分電流帰還信号iqが加減算器84に入力すると、加減算器84によって、トルク分電流指令i*qからトルク分電流帰還信号iqを減算し、演算の結果により、得られるトルク分電流偏差Δiqを電流制御器87に出力する。また、励磁分電流指令i*dと励磁分電流帰還信号idとが加減算器89に入力すると、加減算器89によって、励磁分電流指令i*dから励磁分電流帰還信号idを減算し、演算の結果により、得られる励磁分電流偏差Δidを電流制御器90に出力する。ここで、界磁制御用トルク分電流指令i*δq及び界磁制御用励磁分電流指令i*δdは、図3に示した界磁制御器91が入力信号に“0”を乗算して出力するから、それぞれゼロとなり、加減算器84及び加減算器89の演算には用いられない。
Further, when the torque component current command i * q and the torque component current feedback signal iq are input to the adder /
また、トルク分電流偏差Δiqが電流制御器87に入力すると、電流制御器87によって、トルク分電流偏差Δiqを電流制御し、トルク分電圧指令V*qを操作量として、図1に示した座標変換器75に出力する。また、励磁分電流偏差Δidが電流制御器90に入力すると、電流制御器90によって、励磁分電流偏差Δidを電流制御し、励磁分電圧指令V*dを操作量として、図1に示した座標変換器75に出力する。
When the torque component current deviation Δiq is input to the
次に、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが基底速度ω0を超えて最大速度までの範囲にある場合について説明する。この範囲では、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを界磁制御する。つまり、図2及び図3に示した界磁制御器82,91において、入力信号にそれぞれ“ω0/ω”、“1−ω0/ω”を乗算した信号を出力する。
Next, the case where the speed feedback signal ω of the first
速度及び電流制御部73は、図2に示すように、減算器53により第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの速度指令ω*から速度帰還信号ωを減算して得られる速度偏差Δωが速度制御器81に入力すると、速度制御器81によって、トルク指令τ*を操作量として界磁制御器82に出力する。トルク指令τ*が界磁制御器82に入力すると、界磁制御器82によって、トルク電流指令i*1を操作量としてコサイン演算器83及びサイン演算器88に出力する。ここで、トルク電流指令i*1は、界磁制御器82が入力信号に“ω0/ω”を乗算して出力するから、トルク指令τ*に“ω0/ω”を乗算した値となる。
As shown in FIG. 2, the speed and
また、トルク電流指令i*1がコサイン演算器83に入力すると、コサイン演算器83によって、トルク電流指令i*1にコサイン値COSδを乗算し、演算の結果により、得られるトルク分電流指令i*qを操作量として加減算器84に出力する。同様に、トルク電流指令i*1がサイン演算器88に入力すると、サイン演算器88によって、トルク電流指令i*1にサイン値SINδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、得られる励磁分電流指令i*dを操作量として加減算器89に出力する。
When the torque current command i * 1 is input to the cosine calculator 83, the cosine calculator 83 multiplies the torque current command i * 1 by the cosine value COSδ, and the obtained torque component current command i * is obtained according to the calculation result. q is output to the adder /
また、第1の同期モータ6AのU相及びW相の巻線に流れるそれぞれの電流帰還信号iu,iwと、第1の同期モータ6Aの新たな回転角Φとが座標変換器85に入力すると、U相及びW相の電流帰還信号iu,iwからV相の電流帰還信号ivを演算する。そして、座標変換器85によって、UVW各相の電流帰還信号iu,iw,ivを新たな回転角Φに応じて座標変換し、2相の直流電流帰還信号であるトルク分電流帰還信号iq及び励磁分直流帰還信号idを加減算器84,89にそれぞれ出力する。
When the current feedback signals iu and iw flowing through the U-phase and W-phase windings of the first
一方、第1の同期モータ6Aの永久磁石による磁束Φm1と同等の磁束を与えるための第1の同期モータ6Aの巻線に流れる電流I1は、前述したように、Φm1/L1とする。第1の同期モータ6Aの巻線に流れる電流I1(Φm1/L1)が界磁制御器91に入力すると、界磁制御器91によって、モータ巻線に流れる電流I1に関数“(1−ω0/ω)”を乗算し、演算の結果により、得られる界磁制御用電流指令i*δをサイン演算器93及びコサイン演算器92に出力する。
On the other hand, the current I1 flowing through the winding of the first
界磁制御用電流指令i*δがサイン演算器93に入力すると、サイン演算器93によって、界磁制御用電流指令i*δに磁極位相差角δに応じて定まるサイン値SINδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、得られる界磁制御用トルク分電流指令i*δqを図2に示した加減算器84に出力する。また、界磁制御用電流指令i*δがコサイン演算器92に入力すると、コサイン演算器92によって、界磁制御用電流指令i*δに磁極位相差角δに応じて定まるコサイン値COSδを乗算し、演算の結果により、得られる値に“−1”を乗算し、得られる界磁制御用励磁分電流指令i*δdを図2に示した加減算器89に出力する。
When the field control current command i * δ is input to the
図2に戻って、トルク分電流指令i*qとトルク分電流帰還信号iqと界磁制御用トルク分電流指令i*δqとが加減算器84に入力すると、加減算器84によって、トルク分電流指令i*qからトルク分電流帰還信号iqを減算し、演算の結果により、得られる値にさらに界磁制御用トルク分電流指令i*δqを加算し、得られるトルク分電流偏差Δiqを電流制御器87に出力する。また、励磁分電流指令i*dと励磁分電流帰還信号idと界磁制御用励磁分電流指令i*δdとが加減算器89に入力すると、加減算器89によって、励磁分電流指令i*dから励磁分電流帰還信号idを減算し、演算の結果により、得られる値にさらに界磁制御用励磁分電流指令i*δdを加算し、得られる励磁分電流偏差Δidを電流制御器90に出力する。
Returning to FIG. 2, when the torque component current command i * q, the torque component current feedback signal iq, and the field control torque component current command i * δq are input to the adder /
トルク分電流偏差Δiqが電流制御器87に入力すると、電流制御器87によって、トルク分電流偏差Δiqを電流制御し、トルク分電圧指令V*qを操作量として、図1に示した座標変換器75に出力する。励磁分電流偏差Δidが電流制御器90に入力すると、電流制御器90によって、励磁分電流偏差Δidを電流制御し、励磁分電圧指令V*dを操作量として、図1に示した座標変換器75に出力する。
When the torque component current deviation Δiq is input to the
図10は、図1に示したツイン・ドライブ制御装置72Aをロータリカッタ装置71Aに適用した場合の周波数と信号レベルとの関係の実験例を示す図である。図10(A)は、ロータリカッタ2が片側駆動方式の場合の周波数と信号レベルを示し、横軸が周波数、縦軸が信号レベルをそれぞれ示す。図10(B)は、ロータリカッタ2が両側駆動方式の場合の周波数と信号レベルを示し、横軸が周波数、縦軸が信号レベルをそれぞれ示す。ここで、横軸の周波数は、パルスジェネレータ14からのパルス信号を微分演算して速度を求め、その速度に基づいて周波数分析して得られた周波数を示す。また、ロータリカッタ2の周速度は10mpm(メートル/分)である。図10(A)によれば、片側駆動方式の場合は、ロータリカッタ2が115Hz近傍で共振現象を起こることがわかる。また、図10(B)によれば、両側駆動方式の場合は、ロータリカッタ2が共振現象を起こさないことがわかる。ここで、両図において周波数が1Hz近傍の領域では信号レベルが高くなっている。これは、ロータリカッタ2の回転ムラによるものである。また、周波数が5Hz近傍の領域でも信号レベルが高くなっている。これは、ロータリカッタ2自体の回転数によるものである。
FIG. 10 is a diagram showing an experimental example of the relationship between the frequency and the signal level when the twin drive control device 72A shown in FIG. 1 is applied to the rotary cutter device 71A. FIG. 10A shows the frequency and signal level when the
〔変形例〕
次に、本発明によるツイン・ドライブ制御装置の変形例について説明する。図19は、本発明による他のツイン・ドライブ制御装置をロータリカッタ装置に適用した場合の制御ブロック図である。このツイン・ドライブ制御装置72Bは、図1に示したツイン・ドライブ制御装置72Aにおける電力変換器57,76の代わりに、電力変換器77を備える。電力変換器77は、電力変換器57又は76における電流容量の2倍以上の電流容量を有するものとする。また、電力変換器77のUVW3相の出力線は、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに対し、正相順及び逆相順となるようにそれぞれ接続する。ツイン・ドライブ制御装置72Bは、基本的にツイン・ドライブ制御装置72Aと同様であるので、詳細な説明について省略する。
[Modification]
Next, a modification of the twin drive control device according to the present invention will be described. FIG. 19 is a control block diagram when another twin drive control device according to the present invention is applied to a rotary cutter device. The twin drive control device 72B includes a
以上の説明により、ツイン・ドライブ制御装置72Bは、ツイン・ドライブ制御装置72Aと同様に、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとの間の初期磁極位相が異なる場合であっても、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとに電力を供給する電力変換器77において内在する各IGBTのゲートをオンオフ動作させる信号として、単一の3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wに基づく単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを使用する。図18(A)において、第1の同期モータ6Aに対する正弦波電圧指令M1と第2の同期モータ6Bに対する正弦波電圧指令M2との間の位相差は、そもそも存在することがないからゼロに等しくなり、図18(E)における差信号(高周波加振信号)がゼロになる。したがって、単一のPWM信号に基づいて第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの電力制御を行うようにしたから、両同期モータ6A,6Bによる発生トルクを同一にすることができ、負荷の捻り振動を抑制することができる。また、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から最高速度までの範囲において、速度指令ω*に一致するように第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御することができる。
As described above, the twin drive control device 72B is similar to the twin drive control device 72A even if the initial magnetic pole phase between the first
〔捻り振動抑制方法〕
次に、本発明による捻り振動抑制方法について説明する。図7は、本発明による捻り振動抑制方法の手順を示すフローチャートである。図8は、図7のフローチャートの続きである。図9は、図8のフローチャートの続きである。
[Torsional vibration suppression method]
Next, the torsional vibration suppressing method according to the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the torsional vibration suppression method according to the present invention. FIG. 8 is a continuation of the flowchart of FIG. FIG. 9 is a continuation of the flowchart of FIG.
まず、捻り振動抑制方法は、概略的に説明すると、図1を参照して、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御する上で、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wをパルス幅変調して得られるPWM信号Vup,Vvp,Vwpが単一の信号になるように、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wに基づいてPWM制御器56によってPWM信号Vup,Vvp,Vwpを生成し、この単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpに基づいて電力変換器57,76に内在するIGBTのゲートをオンオフ動作することにより、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bに同等の電力を供給するものである。ここで、PWM制御器56と電力変換器57,76との間の結線は、電力変換器57,76に対し、正相順及び逆相順にそれぞれ接続する。
First, the torsional vibration suppression method will be described briefly. Referring to FIG. 1, in controlling the first
図7を参照して、まず、オペレータの作業により、予め第1の同期モータ6Aの磁極位相θ1及び第2の同期モータ6Bの磁極位相θ2をそれぞれ検出する(ステップS−1)。そして、ツイン・ドライブ制御装置72Aは、第1の磁極位相θ1及び第2の磁極位相θ2を設定し、ツイン・ドライブ制御を開始すると、速度指令ω*を入力し(ステップS−2)、第1の同期モータ6Aの実速度である速度帰還信号ωを入力し(ステップS−3)、速度帰還信号ωを積分して第1の同期モータ6Aの回転位相γを出力し(ステップS−4)、第1同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの新たな回転位相Φを前述した式(1)により求める(ステップS−5)。
With reference to FIG. 7, first, the magnetic pole phase θ1 of the first
一方、速度指令ω*から速度帰還信号ωを減算し、演算の結果により、得られる速度偏差Δωを出力し(ステップS−6)し、図8に示すように、速度偏差Δωを速度制御し、トルク指令τ*を出力する(ステップS−7)。そして、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から基底速度ω0までの範囲にある場合、トルク電流指令i*1としてトルク指令τ*を出力し、速度帰還信号ωが基底速度ω0を越えて最高速度まで範囲にある場合、トルク指令τ*を界磁制御し、トルク電流指令i*1として、トルク指令τ*に基底速度ω0を乗算し、演算の結果により、得られる値に速度帰還信号ωの逆数を乗算し、得られる値ω0/ω×τ*を出力する(ステップS−8)。また、トルク電流指令i*1を磁極位相差角δによりトルク分電流指令i*q及び励磁分電流信号i*dに分解する(ステップS−9)。
On the other hand, the speed feedback signal ω is subtracted from the speed command ω *, and the obtained speed deviation Δω is output based on the calculation result (step S-6), and the speed deviation Δω is speed-controlled as shown in FIG. The torque command τ * is output (step S-7). When the speed feedback signal ω of the first
また、U相及びW相の電流帰還信号iu,iwからV相の電流帰還信号ivを演算し(ステップS−10)、このステップS−10によって得られる3相の電流帰還信号iu,iv,iwを第1の同期モータ6Aの新たな回転位相Φに応じて座標変換し、トルク分電流帰還信号iq及び励磁分電流帰還信号idを出力する(ステップS−11)。
Also, the V-phase current feedback signal iv is calculated from the U-phase and W-phase current feedback signals iu, iw (step S-10), and the three-phase current feedback signals iu, iv, iw is subjected to coordinate conversion in accordance with the new rotation phase Φ of the first
一方、図9を参照して、速度帰還信号ωが“0”から基底速度ω0までの範囲にある場合、界磁制御用電流指令i*δを“0”とし、速度帰還信号ωが基底速度ω0を越えて最高速度までの範囲にある場合、磁束Φm1にモータ巻線のインダクタンスL1の逆数を乗算し、得られる電流値I1を界磁制御し、界磁制御用電流指令i*δを出力する(ステップS−12)。また、速度帰還信号ωが基底速度ω0を越えて最高速度までの範囲にある場合、界磁制御用電流指令i*δを磁極位相差角δに基づいてトルク分と励磁分に分解し、界磁制御用トルク分電流指令i*δq及び界磁制御用励磁分電流指令i*δdを出力する(ステップS−13)。 On the other hand, referring to FIG. 9, when the speed feedback signal ω is in the range from “0” to the base speed ω0, the field control current command i * δ is set to “0”, and the speed feedback signal ω sets the base speed ω0. If it is in the range up to the maximum speed, the magnetic flux Φm1 is multiplied by the reciprocal of the inductance L1 of the motor winding, the resulting current value I1 is field-controlled, and a field control current command i * δ is output (step S-12). ). When the speed feedback signal ω is in the range from the base speed ω0 to the maximum speed, the field control current command i * δ is decomposed into a torque component and an excitation component based on the magnetic pole phase difference angle δ, and the field control torque is The divided current command i * δq and the exciting current command i * δd for field control are output (step S-13).
そして、図8に戻って、トルク分電流指令i*qとトルク分電流帰還信号iqと界磁制御用トルク分電流指令i*δq(界磁制御する場合のみ適用する。)を入力し、それらを加減算し、トルク分電流偏差Δiqを出力する(ステップS−14A)。そして、トルク分電流偏差Δiqを電流制御し、トルク分電圧指令V*qを出力する(ステップS−15A)。また、ステップS−14Aの場合と同様に、励磁分電流指令i*dと励磁分電流帰還信号idと界磁制御用励磁分電流指令i*δd(界磁制御する場合のみ適用する。)を入力し、それらを加減算し、励磁分電流偏差Δidを出力する(ステップS−14B)。そして、ステップS−15Aの場合と同様に、励磁分電流偏差Δidを電流制御し、励磁分電圧指令V*dを出力する(ステップS−15B)。 Returning to FIG. 8, the torque component current command i * q, the torque component current feedback signal iq, and the field control torque component current command i * δq (applicable only when the field control is performed) are input, and they are added and subtracted. Torque current deviation Δiq is output (step S-14A). Then, current control is performed on the torque component current deviation Δiq, and a torque component voltage command V * q is output (step S-15A). Similarly to the case of step S-14A, the excitation current command i * d, the excitation current feedback signal id, and the field control excitation current command i * δd (applicable only for field control) are input. Are added and subtracted to output an excitation current deviation Δid (step S-14B). Then, as in the case of step S-15A, the excitation component current deviation Δid is subjected to current control, and the excitation component voltage command V * d is output (step S-15B).
そして、図7に戻って、トルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dを新たな回転角Φに応じて座標変換し、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wを出力する(ステップS−16)。そして、単一のPWM制御器56により、3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*w及び搬送波信号から3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを出力し(ステップS−17)、電力変換器57,76により、3相のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを正相順及び逆相順にそれぞれ入力し、3相のパルス状正弦波電圧信号U1,V1,W1及びU2,V2,W2を第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの各巻線へそれぞれ供給する(ステップS−18)。そして、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを駆動する(ステップS−19)。
Returning to FIG. 7, the torque divided voltage command V * q and the excitation divided voltage command V * d are coordinate-converted according to the new rotation angle Φ, and the three-phase sine wave voltage commands V * u, V * v are converted. , V * w is output (step S-16). Then, the single PWM controller 56 outputs three-phase PWM signals Vup, Vvp, Vwp from the three-phase sinusoidal voltage commands V * u, V * v, V * w and the carrier wave signal (step S− 17) Three-phase PWM signals Vup, Vvp, and Vwp are input by the power converters 57 and 76 in the order of the normal phase and the reverse phase, respectively, and the three-phase pulsed sine wave voltage signals U1, V1, W1, and U2, V2 and W2 are supplied to the respective windings of the first
以上の説明により、捻り振動抑制方法は、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとの間の初期磁極位相が異なる場合であっても、第1の同期モータ6Aと第2の同期モータ6Bとに電力を供給する電力変換器57、76において内在する各IGBTのゲートをオンオフ動作させる信号として、単一の3相の正弦波電圧指令V*u,V*v,V*wに基づく単一のPWM信号Vup,Vvp,Vwpを使用する。つまり、単一のPWM信号に基づいて第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bの電力制御を行うようにしたから、両同期モータ6A,6Bによる発生トルクを同一にすることができ、負荷の捻り振動を抑制することができる。また、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωが“0”から最高速度までの範囲において、速度指令ω*に一致するように第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bを制御することができる。
From the above description, the torsional vibration suppression method can be applied to the first
尚、前述の捻り振動抑制方法は、図1に示したロータリカッタ装置71Aを用いて説明したが、図19に示したロータリカッタ装置71Bについても同様に適用することができる。 The above-described torsional vibration suppression method has been described using the rotary cutter device 71A shown in FIG. 1, but can be similarly applied to the rotary cutter device 71B shown in FIG.
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、負荷としてロータリカッタ2を例にして説明したが、これに限定されることはなく、本発明は、第1の同期モータ6A及び第2の同期モータ6Bによって回転軸の両側から駆動する負荷であれば適用することができる。
The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, the
また、図1及び図19に示したロータリカッタ装置71A,71Bにおいて、速度偏差Δω及び回転位相γは、第1の同期モータ6Aの速度帰還信号ωから演算するようにしたが、第2の同期モータ6Bの速度帰還信号から演算するようにしてもよい。
In the rotary cutter devices 71A and 71B shown in FIGS. 1 and 19, the speed deviation Δω and the rotational phase γ are calculated from the speed feedback signal ω of the first
2 ロータリカッタ
4A,4B 減速器
6A,6B モータ
10 速度指令作成回路
12,14,14A、14B パルスジェネレータ
16,16A,16B FVC(周波数/電圧変換回路)
18 減算器
20 速度アンプ
22 クランプ回路
24A,24B ベクトル制御回路
26A,26B パワーユニット
30 逆位相補償回路
32 減算器
34 速度アンプ
36 微分回路
38 ゲイン回路
40 加算器
51,71A,71B ロータリカッタ装置
52,72A,72B ツイン・ドライブ制御装置
53 減算器
54,73 速度及び電流制御部
55,61,75 座標変換器
56,62 PWM制御器
57,63,76,77 電力変換器
58 積分器
59,60,78 減算器
64,65 電流検出器
74 回転位相補正手段
81 速度制御器
82 界磁制御器
83 コサイン演算器
84,89 加減算器
85 座標変換器
87,90 電流制御器
88 サイン演算器
91 界磁制御器
92 コサイン演算器
93 サイン演算器
101A,101B 絶対位置検出器(AE)
102A,102B パルス/速度変換器
103A,103B ベクトル制御インバータ
104 速度調整器(ASR)
105,107 減算器
106 位相調整器(APR)
108 微分器
109 位相誤差増幅器
110,112 加算器
111 速度誤差増幅器
ω* 速度指令
ω 速度帰還信号(実速度)
ω0 基底速度
τ* トルク指令
i*1 トルク電流指令
0* ゼロ電流指令
δ 磁極位相差角
μ 磁極位相補正角
γ 第1のモータの回転位相
Φ 第1のモータの新たな回転位相
i*q トルク分電流指令
i*d 励磁分電流指令
iu U相電流帰還信号
iv V相電流帰還信号
iw W相電流帰還信号
i*δ 界磁制御用電流指令
i*δq 界磁制御用トルク分電流指令
i*δd 界磁制御用励磁分電流指令
iq トルク分電流帰還信号
id 励磁分電流帰還信号
L1 第1のモータ用巻線のインダクタンス
Φm1 第1のモータによる磁束
Φm2 第2のモータによる磁束
θ1 第1の磁極位相
θ2 第2の磁極位相
V*q トルク分電圧指令
V*d 励磁分電圧指令
V*u U相の正弦波電圧指令
V*v V相の正弦波電圧指令
V*w W相の正弦波電圧指令
Vup U相のPWM信号
Vvp V相のPWM信号
Vwp W相のPWM信号
U1 U相のパルス状正弦波電圧信号(第1のモータ用)
V1 V相のパルス状正弦波電圧信号(第1のモータ用)
W1 W相のパルス状正弦波電圧信号(第1のモータ用)
U2 U相のパルス状正弦波電圧信号(第2のモータ用)
V2 V相のパルス状正弦波電圧信号(第2のモータ用)
W2 W相のパルス状正弦波電圧信号(第2のモータ用)
2 Rotary cutters 4A,
18
102A, 102B Pulse /
105, 107 Subtractor 106 Phase adjuster (APR)
108
ω0 Base speed τ * Torque command i * 1 Torque
Vwp W-phase PWM signal U1 U-phase pulsed sine wave voltage signal (for first motor)
V1 V-phase pulsed sinusoidal voltage signal (for first motor)
W1 W-phase pulsed sine wave voltage signal (for first motor)
U2 U-phase pulsed sine wave voltage signal (for second motor)
V2 V-phase pulsed sine wave voltage signal (for second motor)
W2 W-phase pulsed sine wave voltage signal (for second motor)
Claims (5)
第1及び第2の同期モータのそれぞれの初期磁極位相に基づいて第1の同期モータの回転位相を補正する回転位相補正手段と、
第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、該速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差を電流制御し、該電流制御により得られる2相の直流電圧指令を、前記回転位相補正手段により補正された回転位相に応じて座標変換し、該座標変換により得られる3相の交流電圧指令を所定の搬送波信号にてパルス幅制御し、該パルス幅制御により得られる第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号に基づいて、第1及び第2の同期モータに供給する電力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするツイン・ドライブ制御装置。 A twin drive control device for suppressing torsional vibration of the load in a system in which a rotatable load is driven by a first synchronous motor and a second synchronous motor from both sides of the rotation shaft,
Rotational phase correction means for correcting the rotational phase of the first synchronous motor based on the initial magnetic pole phase of each of the first and second synchronous motors;
The speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor is controlled, and the torque current command obtained by the speed control and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor 3 is obtained by performing coordinate conversion on the two-phase DC voltage command obtained by the current control according to the rotation phase corrected by the rotation phase correcting means, The first and second AC voltage commands for the phase are controlled by pulse width control using a predetermined carrier wave signal, and based on a single three-phase PWM signal common to the first and second synchronous motors obtained by the pulse width control. Control means for controlling the power supplied to the two synchronous motors;
A twin drive control device comprising:
第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、該速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差を電流制御し、2相の直流電圧指令としてトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を生成する速度及び電流制御手段と、
前記速度及び電流制御手段により生成された2相の直流電圧指令としてのトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を、前記回転位相補正手段により補正された回転位相に応じて座標変換し、3相の交流電圧指令を生成する座標変換手段と、
前記座標変換手段により生成された3相の交流電圧指令を所定の搬送波信号にてパルス幅制御し、第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号を生成するPWM制御手段と、
前記PWM制御手段により生成された単一の3相PWM信号に基づいて電力変換し、第1及び第2の同期モータに供給するためのパルス状交流電圧信号を生成する電力変換手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のツイン・ドライブ制御装置。 The control means includes
The speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor is controlled, and the torque current command obtained by the speed control and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor A speed and current control means for current-controlling the current deviation between the two and generating a torque divided voltage command and an excitation divided voltage command as a two-phase DC voltage command;
The torque divided voltage command and the excitation divided voltage command as the two-phase DC voltage command generated by the speed and current control unit are coordinate-converted according to the rotation phase corrected by the rotation phase correction unit, and three-phase Coordinate conversion means for generating an AC voltage command;
PWM control means for controlling the pulse width of the three-phase AC voltage command generated by the coordinate conversion means with a predetermined carrier wave signal and generating a single three-phase PWM signal common to the first and second synchronous motors When,
Power conversion means for converting power based on a single three-phase PWM signal generated by the PWM control means and generating a pulsed AC voltage signal to be supplied to the first and second synchronous motors;
The twin drive control device according to claim 1, comprising:
第1の同期モータの初期磁極位相と第2の同期モータの初期磁極位相とを加算し、該加算結果に2分の1を乗算し、該乗算結果の回転位相を第1の同期モータの回転位相から減算して、第1の同期モータの回転位相を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のツイン・ドライブ制御装置。 The rotational phase correction means provided in the control means is
The initial magnetic pole phase of the first synchronous motor and the initial magnetic pole phase of the second synchronous motor are added, the addition result is multiplied by a half, and the rotation phase of the multiplication result is rotated by the rotation of the first synchronous motor. 3. The twin drive control device according to claim 1, wherein the rotational phase of the first synchronous motor is corrected by subtracting from the phase.
第1の同期モータに対する速度指令と第1の同期モータの実速度との間の速度偏差を速度制御し、
該速度制御により得られるトルク指令を第1の同期モータの実速度に応じて界磁制御し、
該界磁制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータの巻線に流れる実電流との間の電流偏差と、第1の同期モータによる磁束をそのインダクタンスで除算し、該除算結果を第1の同期モータの実速度に応じて界磁制御して得られる界磁制御用電流指令とを加算して電流制御し、
2相の直流電圧指令としてトルク分電圧指令及び励磁分電圧指令を生成することを特徴とする請求項1から3までの何れかの請求項に記載のツイン・ドライブ制御装置。 The speed and current control means of the control means are:
Speed-controlling the speed deviation between the speed command for the first synchronous motor and the actual speed of the first synchronous motor;
Field control of the torque command obtained by the speed control according to the actual speed of the first synchronous motor;
The current deviation between the torque current command obtained by the field control and the actual current flowing through the winding of the first synchronous motor and the magnetic flux generated by the first synchronous motor are divided by their inductances, and the division result is divided into the first Current control is performed by adding a field control current command obtained by field control according to the actual speed of the synchronous motor,
The twin drive control device according to any one of claims 1 to 3, wherein a torque divided voltage command and an excitation divided voltage command are generated as a two-phase DC voltage command.
前記第1及び第2の同期モータのそれぞれの初期磁極位相に基づいて第1の同期モータの回転位相を補正する回転位相補正ステップと、
第1の同期モータの実速度を検出する速度検出ステップと、
第1の同期モータに対する速度指令と前記実速度との間の速度偏差を速度制御する速度制御ステップと、
前記速度制御により得られるトルク電流指令と第1の同期モータに流れる実電流との間の電流偏差を電流制御する電流制御ステップと、
前記電流制御により得られる2相の直流電圧指令を前記補正した回転位相に応じて座標変換する座標変換ステップと、
前記座標変換により得られる3相の交流電圧指令を、所定の搬送波信号にてパルス幅制御するPWM制御ステップと、
前記パルス幅制御により得られる第1及び第2の同期モータに共通する単一の3相PWM信号によって、第1及び第2の同期モータに供給するための電力を制御する電力制御ステップと、
を有することを特徴とする捻り振動抑制方法。 A method for suppressing torsional vibration of the load in a system in which a rotatable load is driven by a first synchronous motor and a second synchronous motor, respectively, from both sides of the rotating shaft,
A rotational phase correcting step for correcting the rotational phase of the first synchronous motor based on the initial magnetic pole phase of each of the first and second synchronous motors;
A speed detecting step for detecting an actual speed of the first synchronous motor;
A speed control step for controlling a speed deviation between a speed command for the first synchronous motor and the actual speed;
A current control step for controlling the current deviation between the torque current command obtained by the speed control and the actual current flowing through the first synchronous motor;
A coordinate conversion step of converting the two-phase DC voltage command obtained by the current control according to the corrected rotation phase;
PWM control step for controlling the pulse width of a three-phase AC voltage command obtained by the coordinate conversion using a predetermined carrier wave signal;
A power control step of controlling power supplied to the first and second synchronous motors by a single three-phase PWM signal common to the first and second synchronous motors obtained by the pulse width control;
A method for suppressing torsional vibration, comprising:
Priority Applications (1)
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