(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータ部の電圧を監視してコンバータ部の入力を超えた回生モードか、そうでない力行モードかを判定して回生モードであれば回生電力を抵抗器にて消費させるモータ制御装置において、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報をＡＤ変換して回生レベルを設定する基準を決めるステップ１と、監視したコンバータ部の電圧情報をデジタル値に変換するステップ２と、前記デジタル値に変換した出力をＣＰＵにとり込み回生電力制御を実行するステップ３とを備え、ステップ１における基準値とステップ２におけるモータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧とを比較手段で比較し、ステップ３において前記基準値を超える回生モードであれば、その回生電力に比例した値をインクリメントし、前記基準値以下の力行モードであれば、その力行電力に比例した値がデクリメントし、インクリメントしたカウンタの値で回生電力を回生消費手段で消費させるモータ制御装置の回生電力制御方法。
【請求項２】
ステップ２におけるＡＤ変換された値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法。
【請求項３】
ステップ３におけるカウンタの値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機器などの駆動源に用いられるモータ制御装置の回生電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ制御装置の回生電力制御は、コンバータ部の電圧が比較する基準値を超えると、回生用のトランジスタをＯＮさせ回生抵抗器に電流を流して回生電力を消費させている。
【０００３】
図４において、２２はコンバータ部２５の電圧を固定された比較値２１と比較するコンパレータ、２３はコンパレータ２２の出力でＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ、２４はトランジスタ２３によって回生電力を消費する回生抵抗器で、コンバータ部２５の直流電圧はインバータ部２６に印加され、ＰＷＭ駆動信号によりモータ２７に電力が供給される。コンバータ部２５の電圧が比較値２１を超えるとトランジスタ２３がＯＮして、回生電流が回生抵抗２４に流れ込み、回生電力を回生抵抗器２４にて消費させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では比較値はプリント基板に実装された抵抗器の抵抗値で決まる固定値であり、電源電圧仕様の違う機種毎に抵抗値すなわち抵抗器を変更する必要があった。
【０００５】
また、回生電力の消費が一定のリミット値を超えた時点で行われるため、回生抵抗器の選定は最大負荷での信頼性を確保する必要があり、回生抵抗器が大型化し、その結果モータ制御装置の大型化とコスト増加を招いていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電源電圧仕様の異なる機種においても共用でき、小型で安価なモータ制御装置の回生電力制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報をＡＤ変換して回生レベルを設定する基準を決めるステップ１と、監視したコンバータ部の電圧情報をデジタル値に変換するステップ２と、前記デジタル値に変換した出力をＣＰＵにとり込み回生電力制御を実行するステップ３とを備え、ステップ１における基準値とステップ２におけるモータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧とを比較手段で比較し、ステップ３において前記基準値を超える回生モードであれば、その回生電力に比例した値をインクリメントし、前記基準値以下の力行モードであれば、その力行電力に比例した値がデクリメントし、インクリメントしたカウンタの値で回生電力を回生消費手段で消費させるもので、機種ごとの部品交換を解消でき、回生抵抗器の大型化、コスト増加を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、コンバータ部の電圧を監視してコンバータ部の入力を超えた回生モードか、そうでない力行モードかを判定して回生モードであれば回生電力を抵抗器にて消費させるモータ制御装置において、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報をＡＤ変換して回生レベルを設定する基準を決めるステップ１と、監視したコンバータ部の電圧情報をデジタル値に変換するステップ２と、前記デジタル値に変換した出力をＣＰＵにとり込み回生電力制御を実行するステップ３とを備え、ステップ１における基準値とステップ２におけるモータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧とを比較手段で比較し、ステップ３において前記基準値を超える回生モードであれば、その回生電力に比例した値をインクリメントし、前記基準値以下の力行モードであれば、その力行電力に比例した値がデクリメントし、インクリメントしたカウンタの値で回生電力を回生消費手段で消費させるモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【０００９】
また、ステップ２におけるＡＤ変換された値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【００１０】
さらに、ステップ３におけるカウンタの値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【００１１】
このように、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報から回生レベルを設定する基準を決め、モータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧情報と比較して回生モードか力行モードかをＣＰＵで判定し、回生モードの回生消費電力を制御することができる。
【００１２】
また、ＡＤ変換された値を一定時間ごとに記憶することによって、回生負荷の変化と最大回生電力が発生している時間を特定することができる。
【００１３】
さらに、カウンタの値を一定時間ごとに記憶することによって、回生負荷率の変化を特定することができる。
【００１４】
これにより、電源電圧仕様の違う機種においても、ＣＰＵで回生レベルを判断するため、機種ごとの部品交換を解消することができ、さらに回生負荷率および最大回生電力をＣＰＵで制御するため、最大回生負荷にあわせて選定していた回生抵抗器の大型化とコストＵＰを軽減することができる。また、ユーザの機械の小型化、省エネルギー化などの最適設計に役立てることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１において、１はダイオードブリッジ、２は平滑コンデンサ、３はコンバータ部、４はインバータ部、５はモータ、６は電圧監視手段、７はＡＤ変換器、８はＣＰＵ、９はＣＰＵのソフトウェア、１０は比較手段、１１は回生消費手段、１２はレジスタ、１３はレジスタカウンタ、１４，１５は係数である。
【００１７】
次に、動作について説明すると、ダイオードブリッジ１で整流された電流が平滑コンデンサ２を充電することによりコンバータ部３が構成され、このコンバータ部３の直流電圧はインバータ部４に印加され、ＰＷＭ変換されてモータ５の巻線に電力を供給する。
【００１８】
まず、コンバータ部３の電圧が定常状態になった後、モータ非通電すなわち停止状態のコンバータ部３の電圧情報から回生レベルの基準を設定する。すなわち電圧監視手段６の電圧をＡＤ変換器７でデジタル値に変換しレジスタ１２に保存することで回生レベルの基準を設定する。モータ通電時も電圧監視手段６はコンバータ部３の電圧を監視する。この電圧監視手段６は、一般的には抵抗器で分圧されコンバータ部３の電圧に比例した微少電圧が比較手段１０のＡＤ変換器７に入力される。このＡＤ変換器７に入力されデジタル値に変換されたコンバータ部３の電圧情報はＣＰＵ８に入力されて、ＣＰＵ８のソフトウェア９によって処理される。そのソフトウェア９の動作を図２を参照しながら説明する。
【００１９】
ソフトウェア９は手順１６でモータ通電すなわち運転状態でのコンバータ部３の電圧情報と、先ほどのモータ非通電時の電圧情報であるレジスタ１２の値（基準値）と比較して、超えた回生モードであれば手順１７でその差に係数１４を掛け合わせてレジスタカウンタ１３に加算し、以下の力行モードであれば手順１８でその差に係数１５を掛け合わせレジスタカウンタ１３から減算する。さらに手順１９でコンバータ部３のエネルギー容量に応じて回生消費手段１１の消費エネルギーを決定し回生消費手段１１を制御する。
【００２０】
なお、係数１４および係数１５は、レジスタカウンタ１３の値がコンバータ部３に戻ってきた回生エネルギーの積算値になるようあらかじめ算出した値である。また、コンバータ部３の電圧情報は回路定数のばらつきや温度ドリフトなどで変動するので、コンバータ部３とレジスタ１２の差には適正な不感帯を設ける。また、電圧監視手段６には、Ｖ／Ｆ変換器、Ｆ／Ｖ変換器を組み合わせて絶縁しＡＤ変換器７を２次側においたり、ＡＤ変換器７を１次側に置きシリアルインターフェイスにしてフォトカプラで絶縁したり、ＡＤ変換器７を１次側に置きパラレルインターフェイスにしてコンデンサカップリングで絶縁と高速インターフェイスを両立させる方法などがある。
【００２１】
さらに、ここで得られるコンバータ部３の電圧情報は電圧監視手段６およびＡＤ変換器７の精度と応答性に大きく依存する値であることはいうまでもなく、本実施例においては、電圧監視手段６およびＡＤ変換器７の精度と応答性は十分にモータの回生エネルギー変動を監視できる精度と応答性を有することを前提としている。
【００２２】
このように、ＣＰＵのソフトウェアは基板上のＲＯＭあるいはＦＬＡＳＨＲＯＭなどの不揮発性記憶素子に焼き込むため、デバイスの交換あるいはデータの焼き換えで、ユーザの機械、モータの特性、制御装置の回路定数に応じた回生電力制御が容易に実現できる。
【００２３】
（実施例２）
図３において、コンバータ部３、インバータ部４、モータ５、電圧監視手段６、ＡＤ変換器７、ＣＰＵ８、回生消費手段１１については実施例１と同様である。ＡＤ変換器７に入力されたコンバータ部３の電圧情報は、ＣＰＵ８に入力されＣＰＵ８のソフトウェア９によって、一定間隔ごとに不揮発性記憶手段２０、たとえばＦＬＡＳＨメモリやＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００２４】
なお、同様に実施例１のレジスタカウンタ１３の値を一定間隔ごとに不揮発性記憶手段２０にすることも可能である。
【００２５】
一般的に不揮発性記憶手段２０の書き込み回数はＦＬＡＳＨメモリで数１００回、ＥＥＰＯＲＭで数１０万回に制限されているため、書き込みデータを一旦レジスタやＲＡＭに保存し不揮発性記憶手段２０への書き込み回数を減らす工夫がなされる。また、不揮発性記憶手段２０の記憶容量が少ない場合には、コンバータ部３の電圧あるいはレジスタカウンタ１３のピーク値のみを記憶することも可能である。
【００２６】
このように、ＡＤ変換した値を一定間隔ごとに不揮発性のメモリに記憶することで、回生負荷の変化と機器のタクト中で最大回生電力が発生している時間を容易に特定でき、機器の小型化と省エネルギーを実現することができる。また、カウンタの値を一定間隔ごとに不揮発性のメモリに記憶すれば、回生負荷率の変化を特定することができ、必要最小限の回生消費手段を組み込むことでモータ制御装置の小型化を実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、電源電圧仕様の違う機種においてもＣＰＵで回生レベルを判断するため、機種ごとの交換をなくすことができ、最大回生負荷にあわせて選定していた回生抵抗器の大型化、コストＵＰを軽減することができる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明によれば、回生負荷の変化と機器のタクト中で最大回生電力が発生している時間を容易に特定することができ、機器の小型化と省エネルギーを実現することができる。
【００２９】
さらに、請求項３記載の発明によれば、回生負荷率の変化を容易に特定することができ、必要最小限の回生処理手段を組み込むことでモータ制御装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における回生電力制御のブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるＣＰＵのソフトウェアのフローチャート
【図３】本発明の実施例２における回生電力制御のブロック図
【図４】従来例の回生電力制御のブロック図
【符号の説明】
３  コンバータ部
５  モータ
６  電圧監視手段
７  ＡＤ変換器
８  ＣＰＵ
１０  比較手段
１１  回生消費手段
１２  レジスタ
１３  レジスタカウンタ
１４，１５  係数
２０  不揮発性記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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