(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流出力を整流するコンバータ回路部と、
前記コンバータ回路部の整流出力を蓄積する直流回路部と、
前記直流回路部からの直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換してモータに出力するインバータ回路部と、
前記直流回路部の両端電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出部と、
前記インバータ回路部から出力する交流電力の周波数を指示する周波数指令を出力する周波数指令生成部と、
前記母線電圧検出部で検出された母線電圧検出信号に基づいて、前記周波数指令を補正する周波数補正値を出力する電圧制御部と、
前記周波数指令、または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した補正周波数指令から電圧指令を出力する電圧指令生成部と、
前記周波数指令または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した前記補正周波数指令に対応する回転数で前記モータを駆動するために必要な、前記インバータ回路部から出力する交流電力の電圧値である出力電圧指令を前記電圧指令に基づいて出力するインバータ駆動部と、
を備え、
前記インバータ回路部は、前記モータに出力する前記交流電力の周波数を低下させて前記モータを減速するときに、前記出力電圧指令に従って前記周波数指令または前記補正周波数指令に対応した周波数の交流電力をモータに出力し、
前記電圧制御部は、前記母線電圧検出信号が既定の母線電圧制限値よりも大きい場合に、前記モータの回転数の減速度を減少させる前記周波数補正値を出力すること、
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、前記母線電圧検出信号が既定の母線電圧制限値よりも小さい場合に、前記モータの回転数の減速度を増加させる前記周波数補正値を出力すること、
を特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
交流電源からの交流出力を整流するコンバータ回路部と、
前記コンバータ回路部の整流出力を蓄積する直流回路部と、
前記直流回路部からの直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換してモータに出力するインバータ回路部と、
前記直流回路部の両端電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出部と、
前記インバータ回路部から出力する交流電力の周波数を指示する周波数指令を出力する周波数指令生成部と、
前記母線電圧検出部で検出された母線電圧検出信号に基づいて、前記周波数指令を補正する周波数補正値を出力する電圧制御部と、
前記周波数指令、または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した補正周波数指令から電圧指令を出力する電圧指令生成部と、
前記周波数指令または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した前記補正周波数指令に対応する回転数で前記モータを駆動するために必要な、前記インバータ回路部から出力する交流電力の電圧値である出力電圧指令を前記電圧指令に基づいて出力するインバータ駆動部と、
を備え、
前記インバータ回路部は、前記モータに出力する前記交流電力の周波数を低下させて前記モータを減速するときに、前記出力電圧指令に従って前記周波数指令または前記補正周波数指令に対応した周波数の交流電力をモータに出力し、
前記電圧制御部は、前記母線電圧検出信号が既定の母線電圧制限値よりも小さい場合に、前記モータの回転数の減速度を増加させる前記周波数補正値を出力すること、
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータと前記インバータ回路部との間に接続され、前記モータのモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出されたモータ電流検出信号に基づいて、前記電圧指令を補正して前記モータ電流を低減する電圧指令補正値を出力する電流制御部と、
を備え、
前記インバータ駆動部は、前記電圧指令補正値で補正した前記電圧指令に基づいて前記出力電圧指令を出力すること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電流制御部は、前記モータ電流検出信号が既定の電流制限値よりも大きい状態に遷移した場合に、前記電圧指令を減少させる前記電圧指令補正値を出力すること、
を特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
交流電源からの交流出力を整流するコンバータ回路部と、
前記コンバータ回路部の整流出力を蓄積する直流回路部と、
前記直流回路部からの直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換してモータに出力するインバータ回路部と、
前記直流回路部の両端電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出部と、
前記インバータ回路部から出力する交流電力の周波数を指示する周波数指令を出力する周波数指令生成部と、
前記母線電圧検出部で検出された母線電圧検出信号に基づいて、前記周波数指令を補正する周波数補正値を出力する電圧制御部と、
前記周波数指令、または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した補正周波数指令から電圧指令を出力する電圧指令生成部と、
前記周波数指令または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した前記補正周波数指令に対応する回転数で前記モータを駆動するために必要な、前記インバータ回路部から出力する交流電力の電圧値である出力電圧指令を前記電圧指令に基づいて出力するインバータ駆動部と、
を備え、
前記インバータ回路部は、前記モータに出力する前記交流電力の周波数を低下させて前記モータを減速するときに、前記出力電圧指令に従って前記周波数指令または前記補正周波数指令に対応した周波数の交流電力をモータに出力し、
前記電圧制御部は、前記母線電圧検出信号が前記母線電圧制限値から予め設定された範囲内で変動している時間が既定の経過時間を超えた場合に、前記母線電圧制限値を前記直流回路部の過電圧に達しない範囲で増加させること、
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータと前記インバータ回路部との間に接続され、前記モータのモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出されたモータ電流検出信号に基づいて、前記電圧指令を補正して前記モータ電流を低減する電圧指令補正値を出力する電流制御部と、
を備え、
前記インバータ駆動部は、前記電圧指令補正値で補正した前記電圧指令に基づいて前記出力電圧指令を出力すること、
を特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記電流制御部は、前記モータ電流検出信号が既定の電流制限値よりも大きい状態に遷移した場合に、前記電圧指令を減少させる前記電圧指令補正値を出力すること、
を特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを任意の回転数で駆動するための電力供給手段としてインバータが用いられている。インバータでは、商用電源を整流して直流に変換し、さらにモータ駆動に適した電圧および周波数に変換して供給する処理が実施される。また、インバータの直流回路部には、直流電圧平滑用コンデンサが接続される。モータの減速時は回生動作となるが、この回生エネルギーによって直流電圧平滑用コンデンサの電圧が急上昇して過電圧となり、破損する。特にモータにかかる負荷の慣性モーメントが大きい場合、およびモータを急減速させた場合に、この現象が顕著である。【０００３】
特許文献１には、モータの減速時にモータに印加する電圧を高めてモータに流れる電流およびこの電流に伴うモータ磁束を増幅することでモータ損失を増大させることによって、インバータへ向かう回生エネルギーを抑制する方法が開示されている。一般的に電圧指令に相当するインバータへの出力電圧指令を生成する際には、直流回路部の電圧を検出して、電圧指令を除算する必要がある。特許文献１では減速制御時に、直流回路部の電圧検出のフィルタの時定数を変化させ、減速制御に伴う直流回路部電圧の過渡的な上昇変化分を除去する。これにより出力電圧指令の振幅を維持して、高い電圧をモータに印加することができ、モータ損失を増大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、過電圧保護動作により直流電圧平滑用コンデンサの電圧に余裕ができた場合でも、予め設定された減速率に従ってモータを減速するため、急減速を行うためには減速率の調整を要する。すなわち、実稼働させる前に予め直流電圧平滑用コンデンサの電圧に余裕ができた場合にどの程度に減速率を増加できるかの情報を、試験を繰り返して把握しなければならず、事前の調整作業が複雑かつ長くなる、という問題がある。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回生動作に起因した過電圧による破損を防止しつつ、調整負担を軽減し且つより早くモータを急減速させることが可能なモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源からの交流出力を整流するコンバータ回路部と、前記コンバータ回路部の整流出力を蓄積する直流回路部と、前記直流回路部からの直流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換してモータに出力するインバータ回路部と、前記直流回路部の両端電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出部と、前記インバータ回路部から出力する交流電力の周波数を指示する周波数指令を出力する周波数指令生成部と、前記母線電圧検出部で検出された母線電圧検出信号に基づいて、前記周波数指令を補正する周波数補正値を出力する電圧制御部と、前記周波数指令、または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した補正周波数指令から電圧指令を出力する電圧指令生成部と、前記周波数指令または前記周波数指令を前記周波数補正値で補正した前記補正周波数指令に対応する回転数で前記モータを駆動するために必要な、前記インバータ回路部から出力する交流電力の電圧値である出力電圧指令を前記電圧指令に基づいて出力するインバータ駆動部と、を備え、前記インバータ回路部は、前記モータに出力する前記交流電力の周波数を低下させて前記モータを減速するときに、前記出力電圧指令に従って前記周波数指令または前記補正周波数指令に対応した周波数の交流電力をモータに出力し、前記電圧制御部は、前記母線電圧検出信号が既定の母線電圧制限値よりも大きい場合に、前記モータの回転数の減速度を減少させる前記周波数補正値を出力すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるモータ制御装置は、回生動作に起因した過電圧による破損を防止しつつ、調整負担を軽減し且つより早くモータを急減速させることが可能なモータ制御装置が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置の構成を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置の構成部のハードウェア構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置におけるモータの減速度制御動作のフローを説明するフローチャート
【図４】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置におけるモータの減速度調整動作時の母線電圧検出信号およびモータ回転数の変化の一例を示すタイムチャート
【図５】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置においてモータに流すモータ電流の制御時のモータ電流検出信号および電圧指令の変化の一例を示すタイムチャート
【図６】本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置における減速度調整動作時の母線電圧検出信号およびモータ回転数の変化の他の例を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置１の構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置１の構成部のハードウェア構成の一例を示す図である。モータ制御装置１は、交流入力端には３相交流電源２が接続され、出力端には負荷として３相交流電圧で運転されるモータ３が接続されている。
【００１２】
モータ制御装置１は、３相交流電源２に接続されたコンバータ回路部１１と、コンバータ回路部１１の整流出力を蓄積する直流回路部１２と、直流回路部１２の直流出力を交流出力に変換してモータ３に出力するインバータ回路部１３と、を備える。
【００１３】
また、モータ制御装置１は、直流回路部１２の後段に配置された母線電圧検出部１４と、直流回路部１２の電圧を制御するために周波数補正値Δｆを出力する電圧制御部１５と、モータ３に出力する交流電力の基本的な周波数指令ｆ１を出力する周波数指令生成部１６と、を備える。また、モータ制御装置１は、周波数指令に基づいて電圧指令Ｖ１を生成する電圧指令演算部１８と、電圧指令Ｖ１を増幅させて電圧指令Ｖ２を生成する電圧指令増幅部１９とを有して電圧指令を生成する電圧指令生成部１７と、電圧指令Ｖ２に基づいてインバータ回路部１３の駆動を制御する駆動回路であるインバータ駆動部２０と、を備える。
【００１４】
また、モータ制御装置１は、インバータ回路部１３とモータ３との間に配置された電流検出部２１と、モータ電流を減少させるための電圧指令補正値ΔＶを生成する電流制御部２２と、を備えている。
【００１５】
また、モータ制御装置１は、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を記憶する母線電圧制限値格納メモリ２３と、母線電圧検出部１４と母線電圧制限値格納メモリ２３と電圧制御部１５とに接続された減算器２４と、電圧制御部１５と周波数指令生成部１６と電圧指令演算部１８とに接続された加算器２５と、電圧指令増幅部１９とインバータ駆動部２０と電流制御部２２とに接続された減算器２６と、を備える。
【００１６】
モータ３は、力行動作と回生動作とを行う。モータ３が回生動作を行う場合には、その回生電力がインバータ回路部１３を介して直流回路部１２を充電し、母線電圧を上昇変化させる。
【００１７】
コンバータ回路部１１は、コンバータ回路部１１における３つの交流入力端子を介して３相交流電源２から給電される３相交流電力を直流電力へ変換して整流する。
【００１８】
直流回路部１２は、直流電圧平滑用コンデンサにより構成され、コンバータ回路部１１で整流された直流電力の出力電圧を平滑化して出力し、正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に母線電圧を形成する。
【００１９】
インバータ回路部１３は、スイッチング素子がインバータ駆動部２０からの駆動信号である出力電圧指令に従って母線電圧をスイッチングすることで、母線電圧を任意の大きさおよび周波数の交流電力へ変換し、出力端子からモータ３へ出力する。インバータ回路部１３としては、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）インバータが例示される。
【００２０】
母線電圧検出部１４は、直流回路部１２の両端電圧である、正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間の母線電圧を検出して母線電圧検出信号Ｖｄｃとして電圧制御部１５に出力する。
【００２１】
電圧制御部１５は、母線電圧検出部１４で検出された母線電圧検出信号Ｖｄｃと、母線電圧制限値格納メモリ２３に記憶されている母線電圧制限値Ｖｄｃ＊とから、直流回路部１２の電圧を制御するために、周波数指令生成部１６が出力する周波数指令ｆ１を補正する周波数補正値Δｆを決定する。周波数補正値Δｆは、モータ３の回転数を制御するために交流電力の周波数を補正する補正量である。母線電圧制限値Ｖｄｃ＊は、モータ３の回生電力に起因した直流回路部１２の電圧上昇によって直流回路部１２の電圧が過電圧にならないように予め定められた母線電圧の制限目標値であり、既定の安全率を考慮して直流回路部１２の過電圧値よりも小さく設定される。母線電圧制限値Ｖｄｃ＊は、予め母線電圧制限値格納メモリ２３に保持されている。また、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊は、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊の変更を指示する情報が外部から母線電圧制限値格納メモリ２３に入力されることにより、適宜変更可能である。
【００２２】
電圧制御部１５には、母線電圧検出部１４で検出された母線電圧検出信号Ｖｄｃと、母線電圧制限値格納メモリ２３に記憶されている母線電圧制限値Ｖｄｃ＊との差分値が、減算器２４から入力される。減算器２４は、下記の式（１）による演算を行って、母線電圧検出信号Ｖｄｃと母線電圧制限値Ｖｄｃ＊との差分値を算出し、電圧制御部１５に出力する。そして、電圧制御部１５は、減算器２４から出力された差分値に基づいて周波数補正値Δｆを決定する。なお、減算器２４の機能は、電圧制御部１５が有してもよい。この場合、母線電圧制限値格納メモリ２３は、電圧制御部１５内に設けられてもよい。
【００２３】
「母線電圧制限値Ｖｄｃ＊−母線電圧検出信号Ｖｄｃ」  ・・・（１）
【００２４】
周波数指令生成部１６は、モータ３の回転数を制御する周波数指令ｆ１を出力する。周波数指令生成部１６は、モータ３の減速動作時にはモータ３の回転数を低減する制御を行うために、周波数指令ｆ１を生成して電圧指令演算部１８に出力する。周波数指令生成部１６は、減速動作時のモータ３の回転数を低減する制御を行うために、現在のモータ３の回転数に対応する周波数よりも小さい周波数の指令である周波数指令ｆ１を出力する。周波数指令生成部１６は、外部から入力される減速を指示する情報に基づいて、予め定められている減速率に従った減速時の減速周波数指令である周波数指令ｆ１を決定する。
【００２５】
電圧指令演算部１８は、周波数指令生成部１６から出力された周波数指令ｆ１と、電圧制御部１５から出力された周波数補正値Δｆとに基づいて電圧指令Ｖ１を算出して、電圧指令増幅部１９に出力する。加算器２５は、周波数指令生成部１６から出力された周波数指令ｆ１と、電圧制御部１５から出力された周波数補正値Δｆとを加算して、周波数指令ｆ１を周波数補正値Δｆで補正した補正周波数指令ｆ２を算出する。そして、加算器２５は、算出した補正周波数指令ｆ２を電圧指令演算部１８に出力する。電圧指令演算部１８は、補正周波数指令ｆ２に基づいて、予め設定された演算で電圧指令Ｖ１を算出して、電圧指令増幅部１９に出力する。なお、加算器２５の機能は、電圧指令演算部１８が有してもよい。
【００２６】
電圧指令増幅部１９は、電圧指令演算部１８から入力された電圧指令Ｖ１を、予め設定された増幅率で増幅させて電圧指令Ｖ２を生成して、インバータ駆動部２０に出力する。なお、電圧指令増幅部１９の機能を電圧指令演算部１８で行ってもよい。なお、減算器２６および電流制御部２２を機能させる場合には、電圧指令Ｖ２が減算器２６に出力され、減算器２６での演算結果がインバータ駆動部２０に出力される。減算器２６および電流制御部２２を機能させる場合については、後述する。ここでは、まず電圧指令Ｖ２が減算器２６で演算されずにインバータ駆動部２０に入力される場合について説明する。
【００２７】
インバータ駆動部２０は、電圧指令増幅部１９からの電圧指令Ｖ２に従って、インバータ回路部１３からモータ３に出力する交流電力の電圧値である電圧指令を算出して、出力電圧指令としてインバータ回路部１３に出力する。
【００２８】
電流検出部２１は、インバータ回路部１３からモータ３に流れる駆動電流を検出して、検出した駆動電流をモータ電流検出信号Ｉとして電流制御部２２に出力する。
【００２９】
電流制御部２２は、モータ電流検出信号Ｉと電流制限値Ｉlimに基づいて、電圧指令Ｖ２を補正してモータ電流を減少させるための電圧指令補正値ΔＶを生成する。電流制限値Ｉlimは、モータ３に過大なモータ電流を流すことによるモータ焼損を防止するために設定された、モータ電流の制限基準値であり、モータ焼損を起こす過電流のレベルよりも低い値であり、予め電流制限値格納メモリ２７に保持されている。また、電流制限値Ｉlimは、電流制限値Ｉlimの変更を指示する情報が外部から電流制限値格納メモリ２７に入力されることにより、適宜変更可能である。
【００３０】
母線電圧検出部１４と、電圧制御部１５と、周波数指令生成部１６と、電圧指令演算部１８と、電圧指令増幅部１９と、インバータ駆動部２０と、母線電圧制限値格納メモリ２３と、減算器２４と、加算器２５と、により回生電力制御部が構成される。また、母線電圧検出部１４と、電圧制御部１５と、周波数指令生成部１６と、電圧指令演算部１８と、電圧指令増幅部１９と、インバータ駆動部２０と、電流検出部２１と、電流制御部２２と、母線電圧制限値格納メモリ２３と、減算器２４と、加算器２５と、減算器２６と、電流制限値格納メモリ２７と、減算器２８と、によりモータ電流制御部が構成される。
【００３１】
回生電力制御部およびモータ電流制御部の構成のうち、母線電圧検出部１４および電流検出部２１は、一般的にモータ制御装置に用いられる検出器を用いて構成できる。また、回生電力制御部およびモータ電流制御部の構成のうちの母線電圧検出部１４と電流検出部２１と以外の各構成要素は、たとえば図２に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。回生電力制御部およびモータ電流制御部の構成のうちの母線電圧検出部１４と電流検出部２１と以外の各構成要素は、例えば、図２に示すプロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、回生電力制御部およびモータ電流制御部の構成のうちの母線電圧検出部１４と電流検出部２１以外の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。
【００３２】
つぎに、本実施の形態にかかるモータ制御装置１におけるモータ３の回転数の減速度制御動作について説明する。図３は、本実施の形態にかかるモータ制御装置１におけるモータ３の減速度制御動作のフローを説明するフローチャートである。
【００３３】
モータ３が既定の回転数で回転している状態からモータ３の回転数の減速動作が開始される場合には、ステップＳ１０において、周波数指令生成部１６が周波数指令ｆ１を電圧指令演算部１８に出力する。モータ３を急減速する場合、モータ３からの回生電力がインバータ回路部１３を介して直流回路部１２を充電し、母線電圧を上昇変化させる。
【００３４】
そこで、母線電圧の上昇状態を確認するために、ステップＳ２０において、母線電圧検出部１４が、母線電圧検出信号Ｖｄｃを既定の周期で検出して減算器２４に出力する。
【００３５】
ステップＳ３０において、減算器２４は、上記の式（１）による演算を行って、母線電圧検出信号Ｖｄｃと母線電圧制限値Ｖｄｃ＊との差分値を算出し、電圧制御部１５に出力する。電圧制御部１５は、減算器２４から出力された差分値に基づいて、予め設定された演算、例えばＰＩ制御を実施して周波数補正値Δｆを算出し、電圧指令演算部１８に出力する。母線電圧検出信号Ｖｄｃが既定の母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きく遷移した場合に、電圧制御部１５は、モータ３の回転数の減速度を低減させる方向の制御、すなわちモータ３の回転数の下がり方が緩やかになる方向の制御を行うために、周波数指令ｆ１を増加させる補正を行う周波数補正値Δｆを算出する。後述するようにモータ３の回転数と補正周波数指令ｆ２とのタイムチャートは同じ形となる。このため、モータ３の回転数の減速度を低減させる方向は、補正周波数指令ｆ２の減速度を低減させる方向である。
【００３６】
また、母線電圧検出信号Ｖｄｃが既定の母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さく遷移した場合に、電圧制御部１５は、モータ３の回転数の減速度を増加させる方向の制御、すなわちモータ３の回転数の下がり方が急になる方向の制御を行うために、周波数指令ｆ１を減少させる補正を行う周波数補正値Δｆを算出する。後述するようにモータ３の回転数と補正周波数指令ｆ２とのタイムチャートは同じ形となる。このため、モータ３の回転数の減速度を増加させる方向は、補正周波数指令ｆ２の減速度を増加させる方向である。電圧制御部１５は、モータ３の減速度制御動作中においては、常に既定の演算周期毎に周波数補正値Δｆを算出し、電圧指令演算部１８に出力する。
【００３７】
つぎに、加算器２５は、ステップＳ４０において、周波数指令生成部１６から出力された周波数指令ｆ１と、電圧制御部１５から出力された周波数補正値Δｆとを加算して補正周波数指令ｆ２を算出する。そして、加算器２５は、算出した補正周波数指令ｆ２を電圧指令演算部１８に出力する。補正周波数指令ｆ２を大きくする、すなわちモータ３の回転数の減速度を小さくすると、モータ３から直流回路部１２に向かう回生電力が低減し直流母線電圧が低下する。逆に補正周波数指令ｆ２を小さくする、すなわちモータ３の回転数の減速度を大きくすると、モータ３から直流回路部１２に向かう回生電力が増加し直流母線電圧が上昇する。この動作を繰り返すことで、直流母線電圧を母線電圧制限値Ｖｄｃ＊の近傍に保ちながら減速することができる。加算器２５は、新たな周波数補正値Δｆが入力されたときに、および新たな周波数指令ｆ１が入力されたときに、新たな補正周波数指令ｆ２の算出を行う。
【００３８】
そして、ステップＳ５０において、電圧指令演算部１８は、補正周波数指令ｆ２に基づいて、予め設定された演算により補正周波数指令ｆ２に対応する電圧指令Ｖ１を算出して、電圧指令増幅部１９に出力する。また、電圧指令演算部１８は、新たな補正周波数指令ｆ２が入力されたときに、新たな電圧指令Ｖ１の算出を行う。
【００３９】
つぎに、ステップＳ６０において、電圧指令増幅部１９は、電圧指令演算部１８から入力された電圧指令Ｖ１を、予め設定された増幅率で増幅させて電圧指令Ｖ２を生成して、インバータ駆動部２０に出力する。
【００４０】
つぎに、ステップＳ７０において、インバータ駆動部２０は、予め設定された演算により電圧指令増幅部１９から入力された電圧指令Ｖ２に対応する出力電圧指令値を算出して、インバータ回路部１３に出力する。
【００４１】
つぎに、ステップＳ８０において、インバータ回路部１３は、インバータ駆動部２０から入力された出力電圧指令値に基づいて、母線電圧を補正周波数指令ｆ２に対応した周波数の交流電力へ変換し、出力端子からモータ３へ出力する。モータ３は、交流電力により駆動する。
【００４２】
このような制御を行うことにより、直流回路部１２に向かう回生電力を低減させることができ、回生動作時の直流回路部１２の過電圧による、モータ制御装置１の破損を防止できる。また、母線電圧が制限値まで余裕があるときは、モータ３の回転数の減速度を大きくし急減速を行うことができる。
【００４３】
図４は、本実施の形態にかかるモータ制御装置１におけるモータ３の減速度調整動作時の母線電圧検出信号およびモータ回転数の変化の一例を示すタイムチャートである。図４に示した過電圧レベルは、直流回路部１２が過電圧となりモータ制御装置１が破損する母線電圧値レベルである。なお、図４においては、モータ回転数を示しているが、補正周波数指令ｆ２を図４のタイムチャートに記した場合も、補正周波数指令ｆ２のタイムチャートは、モータ回転数と同じ形となる。なお、図４においては、ｔ１からｔ２の区間、ｔ２からｔ３の区間、ｔ３からｔ４の区間の減速度は、平均化して示している。
【００４４】
既定の回転数で通常のモータ駆動が行われているときに、時間ｔ１において周波数指令ｆ１による減速制御が開始される。モータ３は回生動作を行い、回生電力がインバータ回路部１３を介して直流回路部１２を充電し、母線電圧を上昇させる。
【００４５】
時間ｔ２を過ぎると、電圧制御部１５において、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きい状態に遷移したと判定され、上述したように補正周波数指令ｆ２の減速度が減少し、モータ３の回転数の減速度を低減させる制御が行われる。これにより、回生電力は減少する。
【００４６】
時間ｔ３を過ぎると、電圧制御部１５において、母線電圧検出信号Ｖｄｃが、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さい状態に遷移したと判定され、上述したように補正周波数指令ｆ２の減速度が増加し、モータ３の回転数の減速度を増加させる方向の制御が行われる。これにより、時間ｔ２から時間ｔ３の期間よりも早くモータ３の回転数を減速することが可能となる。
【００４７】
時間ｔ４を過ぎると、再度、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きい状態となり、上述したように補正周波数指令ｆ２の減速度が減少し、モータ３の回転数の減速度を低減させる制御が行われる。これにより、回生電力は減少する。その後、時間ｔ５において、モータ３が停止する。
【００４８】
上述したように、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においては、直流回路部１２の両端電圧値である母線電圧検出信号Ｖｄｃに基づいてモータ３の回転数の減速度が補正される。すなわち、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きく遷移した場合には、モータ３の回転数の減速度を低減させて、回生電力を低減できる。また、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さく遷移した場合には、モータ３の回転数の減速度を増加させて急減速を行い、モータ３を停止させるまでの時間を短縮することができ、急減速を行うための減速度調整時間を削減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においては、モータ３の回転数の減速度の調整を実際の稼働時に自動で行うため、予め試験を実施してモータ３の回転数の減速度の調整値を用意しておく必要がなく、急減速に関する調整負担を軽減できる。
【００５０】
また、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きく遷移した場合と、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さく遷移した場合とにおいて、上述した制御を行うことによって、図４に示すように、母線電圧検出信号Ｖｄｃの変動に連動して、モータ回転数の減速度または補正周波数指令ｆ２の減速度が増減することがわかる。特に、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さく遷移した場合に、モータ回転数の減速度または補正周波数指令ｆ２の減速度が増加する。
【００５１】
つぎに、本実施の形態にかかるモータ制御装置１におけるモータ３の減速度制御動作時のモータ電流の制御について説明する。
【００５２】
減算器２６は、電圧指令増幅部１９から出力された電圧指令Ｖ２から、電流制御部２２から入力された電圧指令補正値ΔＶを減算して電圧指令Ｖ３を算出する。そして、減算器２６は、電圧指令Ｖ３をインバータ駆動部２０に出力する。
【００５３】
上述したようにモータ損失を増大させて直流回路部１２に向かう回生電力を低減させる制御を行う場合には、モータ３に過大な電流を流すことによるモータ焼損を防止するために、モータ３に流すモータ電流を抑制する必要がある。
【００５４】
そこで、モータ３の減速制御時に、電流検出部２１が、インバータ回路部１３からモータ３に流れるモータ電流を既定の周期で検出してモータ電流検出信号Ｉとする。電流制御部２２には、電流検出部２１で検出されたモータ電流検出信号Ｉと電流制限値格納メモリ２７に記憶されている既定の電流制限値Ｉlimとの差分値が、減算器２８から入力される。減算器２８は、下記の式（２）による演算を行って、モータ電流検出信号Ｉと電流制限値Ｉlimとの差分値を算出し、電流制御部２２に出力する。電流制御部２２は、モータ電流検出信号Ｉと電流制限値Ilimとの差分値に基づいて、予め設定された演算、例えばＰＩ制御を実施して電圧指令補正値ΔＶを算出する。なお、減算器２８の機能は、電流制御部２２が有してもよい。この場合、電流制限値格納メモリ２７は、電流制御部２２内に設けられてもよい。
【００５５】
「電流制限値Ｉlim−モータ電流検出信号Ｉ」  ・・・（２）
【００５６】
モータ電流検出信号Ｉが、電流制限値Ｉlimよりも大きい状態であるときは、電流制御部２２は、予め設定された演算を実施して、電圧指令Ｖ３が小さくなるように電圧指令補正値ΔＶを大きくする動作を行い、計算した電圧指令補正値ΔＶを減算器２６に出力する。
【００５７】
減算器２６は、電圧指令増幅部１９から入力された電圧指令Ｖ２から、電流制御部２２から入力された電圧指令補正値ΔＶを減算して電圧指令Ｖ３を算出する。そして、減算器２６は、電圧指令Ｖ３をインバータ駆動部２０に出力する。インバータ駆動部２０は、該電圧指令Ｖ３に対応する出力電圧指令値を算出して、インバータ回路部１３に出力する。電圧指令Ｖ２よりも小さい電圧指令Ｖ３に基づいて算出した出力電圧指令値をインバータ回路部１３に出力することにより、モータ３に流れる電流を低減することができる。
【００５８】
モータ電流検出信号Ｉが、電流制限値Ｉlimよりも小さい状態であるときは、電流制御部２２は、予め設定された演算を実施して、電圧指令Ｖ３が大きくなるように電圧指令補正値ΔＶを小さくする動作を行い、計算した電圧指令補正値ΔＶを減算器２６に出力する。これにより電流の低減制御が解除されていく。
【００５９】
上述した制御を行うことにより、インバータ駆動部２０に入力される電圧指令を小さくすることができるため、インバータ回路部１３からモータ３に出力される電流を低減して、モータ３に過大な電流が流れることを防止できる。これにより、モータ３に過大な電流を流すことによるモータ焼損を防止できる。なお、減算器２６の機能は、インバータ駆動部２０で行われてもよい。
【００６０】
図５は、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においてモータ３の回転数を増加させて回生電力を低減させる制御を行う場合の、モータ３に流すモータ電流の制御時のモータ電流検出信号Ｉおよび電圧指令Ｖ２，Ｖ３の変化の一例を示すタイムチャートである。
【００６１】
既定の回転数で通常のモータ駆動が行われているときに、時間ｔ１１において補正周波数指令ｆ２を用いた減速制御が開始される。
【００６２】
時間ｔ１２を過ぎると、モータ電流検出信号Ｉが電流制限値Ｉlimよりも大きい状態となる。そして、上述したように電圧指令補正値ΔＶが生成されて、インバータ駆動部２０に入力される電圧指令を小さくすることによりモータ３に流れる電流を低減させる制御が行われる。すなわち、電圧指令として、電圧指令増幅部１９から出力された電圧指令Ｖ２から、電流制御部２２から出力された電圧指令補正値ΔＶを減算した電圧指令Ｖ３を用いる。これにより、モータ３に過大な電流が流れることが防止される。
【００６３】
時間ｔ１３において、電流制御部２２において、モータ電流検出信号Ｉの増大が止まったと判定される。この場合は、電圧指令補正値ΔＶを既定の少量だけ小さくしてインバータ駆動部２０に入力される合計の電圧指令を少量だけ大きくすることにより、モータ３に流れる電流を少量だけ増加させる制御が行われる。回生電力を増加させてモータ３の回転数の減速度を大きくでき、時間ｔ１２から時間ｔ１３までの期間よりも早くモータ３の回転数を減速するこが可能となる。
【００６４】
時間ｔ１４を過ぎると、モータ電流検出信号Ｉが電流制限値Ｉlimよりも小さい状態となる。この場合は、電圧指令補正値ΔＶが減少していき、インバータ駆動部２０に入力される電圧指令を小さくする制御が解除される。
【００６５】
時間ｔ１５において、補正周波数指令ｆ２による減速制御が開始される。
【００６６】
上述したように、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においては、モータ減速時に電圧指令を増加させてモータ３の損失を増やして急減速する場合に、モータ電流検出信号Ｉが電流制限値Ｉlim内となるようにモータ電流を低減させる制御を行うことで、モータ焼損を防止しつつ急減速を行うことができる。
【００６７】
図４、図５において母線電圧制限値Ｖｄｃ＊および電流制限値Ｉlimは固定値となっているが、可変値を用いてもよい。図６は、本実施の形態にかかるモータ制御装置１における減速度調整動作時の母線電圧検出信号およびモータ回転数の変化の他の例を示すタイムチャートである。なお、図６においては、モータ回転数を示しているが、補正周波数指令ｆ２を図６のタイムチャートに記した場合も、補正周波数指令ｆ２のタイムチャートは、モータ回転数と同じ形となる。
【００６８】
既定の回転数で通常のモータ駆動が行われているときに、時間ｔ２１において周波数指令ｆ１による減速制御が開始される。モータ３は回生動作を行い、回生電力がインバータ回路部１３を介して直流回路部１２を充電し、母線電圧を上昇させる。
【００６９】
時間ｔ２２を過ぎると、電圧制御部１５において、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きい状態であると判定され、上述したように補正周波数指令ｆ２の減速度が減少し、モータ３の回転数の減速度を低減させる制御が行われる。これにより、回生電力は減少する。また、電圧制御部１５において、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さい状態であると判定されると、上述したように補正周波数指令ｆ２の減速度が増加し、モータ３の回転数の減速度を増加させる方向の制御が行われる。これにより、周波数指令生成部１６が決定する周波数指令ｆ１に対応した減速度による制御よりも早くモータ３の回転数を減速することが可能となる。なお、図６においては、モータ３の回転数の減速度を低減させる制御とモータ３の回転数の減速度を増加させる制御とを繰り返しているが、モータ回転数については個々の制御についてではなく、平均化して示している。
【００７０】
その後、モータ３の回転数の減速度を低減させる制御とモータ３の回転数の減速度を増加させる制御とを繰り返す。ここで、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊から予め設定された既定のレベル範囲内に収まって変動している状態が時間ｔ２３から時間ｔ２４までの既定時間経過した場合に、電圧制御部１５は、過電圧レベルに達しない範囲で母線電圧制限値Ｖｄｃ＊の設定を既定量だけ増加させる。すなわち、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊から予め設定された範囲内で変動している時間が既定の経過時間を超えた場合には、母線電圧検出信号Ｖｄｃがさらに大きく増加することがないと判断できるため、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を既定量だけ増加させることができる。なお、この場合、母線電圧検出信号Ｖｄｃが増加した母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を越えても過電圧レベルに達しない範囲とし、且つ既定の安全率を考慮して過電圧に達しない程度に小さく設定される。母線電圧制限値Ｖｄｃ＊から既定のレベル範囲内は、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊の±α％とする。
【００７１】
母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を既定量だけ増加させてモータ３の回転数の減速度を増加させる構成を採ることで、より急減速が可能となる。すなわち、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を増加させることにより、モータ３の回転数の減速度を増加させる制御を行える時間が増えるため、母線電圧制限値Ｖｄｃ＊を増加させない場合よりも急減速が可能となる。
【００７２】
上述したように、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においては、直流回路部１２の電圧検出値である母線電圧検出信号Ｖｄｃに基づいてモータ３の回転数の減速度が決定される。すなわち、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも大きく遷移した場合には、モータ３の回転数の減速度を低減させて、回生電力を低減できる。また、母線電圧検出信号Ｖｄｃが母線電圧制限値Ｖｄｃ＊よりも小さく遷移した場合には、モータ３の回転数の減速度を増加させて急減速を行い、モータ３を停止させるまでの時間を短縮することができ、急減速を行うための減速度調整時間を削減することができる。したがって、本実施の形態にかかるモータ制御装置１によれば、回生動作に起因した破損を防止しつつ、より早くモータを急減速させることが可能となる。
【００７３】
また、本実施の形態にかかるモータ制御装置１においては、モータ減速時に電圧指令を増加させてモータ３の損失を増やして急減速する場合に、モータ電流検出信号Ｉが電流制限値Ｉlim内となるようにモータ電流を低減させる制御を行う。したがって、本実施の形態にかかるモータ制御装置１によれば、モータ焼損を防止しつつ急減速を行うことが可能となる。
【００７４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  モータ制御装置、２  ３相交流電源、３  モータ、１１  コンバータ回路部、１２  直流回路部、１３  インバータ回路部、１４  母線電圧検出部、１５  電圧制御部、１６  周波数指令生成部、１７  電圧指令生成部、１８  電圧指令演算部、１９  電圧指令増幅部、２０  インバータ駆動部、２１  電流検出部、２２  電流制御部、２３  母線電圧制限値格納メモリ、２４  減算器、２５  加算器、２６  減算器、２７  電流制限値格納メモリ、２８  減算器、１０１  プロセッサ、１０２  メモリ、ｆ１  周波数指令、ｆ２  補正周波数指令、Ｉ  モータ電流検出信号、Ｉlim  電流制限値、Ｎ  負極母線、Ｐ  正極母線、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  電圧指令、Ｖｄｃ  母線電圧検出信号、Ｖｄｃ＊  母線電圧制限値、Δｆ  周波数補正値、ΔＶ  電圧指令補正値。
【要約】
コンバータ回路部（１１）と、直流回路部（１２）と、インバータ回路部（１３）と、母線電圧検出部（１４）と、周波数指令（ｆ１）を出力する周波数指令生成部（１６）と、母線電圧検出信号Ｖｄｃに基づいて、周波数補正値（Δｆ）を出力する電圧制御部（１５）と、周波数指令、または周波数指令（ｆ１）を周波数補正値（Δｆ）で補正した補正周波数指令（ｆ２）から電圧指令（Ｖ１）を出力する電圧指令生成部（１７）と、モータ（３）を駆動するために必要な、電圧値である出力電圧指令を電圧指令（Ｖ２）に基づいて出力するインバータ駆動部（２０）と、を備え、インバータ回路部（１３）は、モータ（３）に出力する交流電力の周波数を低下させてモータ（３）を減速するときに、出力電圧指令に従って周波数指令（ｆ１）または補正周波数指令（ｆ１）に対応した周波数の交流電力をモータ（３）に出力する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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