DE102009051923A1

DE102009051923A1 - Steuerungseinrichtung zum Berechnen einer elektrischen Leistungsaufnahme einer Industriemaschine

Info

Publication number: DE102009051923A1
Application number: DE102009051923A
Authority: DE
Inventors: Yasusuke Iwashita; Tadashi Okita; Hiroyuki Kawamura; Junichi Tezuka; Kenta Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: CN101738979B; CN101738979A; JP2010115063A; DE102009051923B4; US20100117568A1; US8278849B2; JP4805329B2

Abstract

Steuerungseinrichtung für eine Industriemaschine, die mit einem Elektromotor, einer peripheren Vorrichtung und einem Verstärker für den Motor versehen ist. Die Steuerungseinrichtung umfasst einen Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der eine Motorleistungsaufnahme durch Multiplizieren eines ermittelten Motorstromwertes, eines ermittelten Motordrehzahlwertes und einer vorbestimmten Motordrehmomentkonstante miteinander berechnet, einen Verlustleistungsberechnungsabschnitt, der einen Summenleistungsverlust des Motors und des Verstärkers durch Addieren des Motorleistungsverlustes, der durch Multiplizieren eines Quadrates des ermittelten Motorstromwertes mit einem vorbestimmten Motorwicklungswiderstand bestimmt wird, eines Verstärkerleistungsverlustes, der durch Multiplizieren des ermittelten Motorstromwertes mit einem vorbestimmten Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten bestimmt wird, und einer vorbestimmten festgelegten Verstärkerleistungsaufnahme miteinander berechnet, einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der eine feste Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung berechnet, und einen Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der eine Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine über einen vorbestimmten Zeitraum durch Integrieren der berechneten Motorleistungsaufnahme, des berechneten Summenleistungsverlustes und der berechneten festen Leistungsaufnahme über die Zeit bestimmt.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für eine Industriemaschine, die mit einem Elektromotor versehen ist, beispielsweise eine Werkzeugmaschine, ein Roboter, etc.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einem System, das eine Industriemaschine, beispielsweise eine Werkzeugmaschine oder einen Roboter, aufweist, der mit einem von einem Elektromotor unter Verwendung elektrischen Stroms angetriebenen mechanischen Teil versehen ist, ist eine Information über die elektrische Leistungsaufnahme der Industriemaschine aus verschiedenen Gründen häufig erforderlich. Die Information hinsichtlich der elektrischen Leistungsaufnahme kann durch ein Wattmeter erfasst werden, das an eine elektrische Stromquelle der Industriemaschine angebracht ist.
Die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) mit der Nummer 2000-206150 ( JP 2000-206150 A ) beschreibt eine Ausgestaltung, bei der eine Steuerungseinrichtung einer Industriemaschine die elektrische Leistungsaufnahme durch Berechnung bestimmt. Bei dieser Ausgestaltung bestimmt die Steuerungseinrichtung die elektrische Leistungsaufnahme eines Elektromotors auf Grundlage eines Rückkopplungssignals eines ermittelten Motorstromwertes, der wiederum zum Steuern des Elektromotors verwendet wird, um den mechanischen Teil der Industriemaschine so zu betreiben, dass er eine gewünschte Bewegung durchführt. Da ein anderes Leistung aufnehmendes Bauteil als der Elektromotor (d. h. eine periphere Vorrichtung), beispielsweise eine in der Industriemaschine vorgesehene Heizeinrichtung, während deren Betriebs eine konstante elektrische Leistung aufnimmt, bestimmt die Steuerungseinrichtung auch die elektrische Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung unter Verwendung von Daten von deren Betriebszeit, die in der Steuerungseinrichtung erfasst werden können. Folglich wird die Information über die elektrische Leistungsaufnahme für jedes der verschiedenen leistungsaufnehmenden Bauteile durch eine Berechnung bestimmt, so dass sie für eine Analyse verwendet werden können, beispielsweise der effektiven Verwendung der elektrischen Leistung.
Folglich kann eine Information hinsichtlich der elektrischen Leistungsaufnahme der Industriemaschine im Allgemeinen unter Verwendung eines Wattmeters erfasst werden, während die Steuerungseinrichtung der Industriemaschine die elektrische Leistungsaufnahme auf Grundlage von Daten berechnen kann, die zum Durchführen einer Betriebssteuerung verwendet werden. Die Ausgestaltung, bei der die Steuerungseinrichtung die elektrische Leistungsaufnahme durch Verwenden der Daten für eine Betriebssteuerung berechnet, ist vernünftig und kann folglich das Erfordernis nach einer dedizierten Einrichtung, beispielsweise nach einem Wattmeter, eliminieren und Aufwände reduzieren. Ferner ermöglicht die Ausgestaltung, bei der die Steuerungseinrichtung die elektrische Leistungsaufnahme bestimmt, dass eine Analyse der elektrischen Leistungsaufnahme auf Grundlage der elektrischen Leistungsaufnahme eines jeden einer Mehrzahl von Elektromotoren durchgeführt wird.
Kurzer Abriss der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungseinrichtung einer Industriemaschine, die mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen mechanischen Teil versehen ist, bereit zu stellen, die die elektrische Leistungsaufnahme genau berechnen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Steuerungseinrichtung für eine Industriemaschine, die mit einem Elektromotor, einer peripheren Vorrichtung und einem den Elektromotor ansteuernden Verstärker versehen ist, die einen Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der die Motorleistungsaufnahme des Elektromotors durch Multiplizieren eines ermittelten Motorstromwertes, eines ermittelten Motordrehzahlwertes und einer vorbestimmten Motordrehzahlkonstante miteinander berechnet, einen Leistungsverlustberechnungsabschnitt, der einen Summenleistungsverlust des Elektromotors und des Verstärkers durch Addieren des Motorleistungsverlustes, der durch Multiplizieren eines Quadrates des ermittelten Motorstromwertes mit einem vordefinierten Motorwicklungswiderstandswert bestimmt wird, eines Verstärkerleistungsverlustes, der durch Multiplizieren des ermittelten Motorstromwertes mit einem vorbestimmten Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten bestimmt wird, und einer vorbestimmten festen Verstärkerleistungsauf nahme miteinander berechnet, einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der eine feste Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung berechnet, und einen Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt umfasst, der eine Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine in einem vorbestimmten Zeitraum bestimmt durch Integrieren über den vorbestimmten Zeitraum der Motorleistungsaufnahme, die durch den Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt berechnet wird, des Summenleistungsverlustes, der durch den Leistungsverlustberechnungsabschnitt berechnet wird, und der festen Leistungsaufnahme, die durch den festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt berechnet wird.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann die Steuerungseinrichtung die Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine auf Grundlage der zum Durchführen der Betriebssteuerung verwendeten Daten berechnen. Insbesondere kann durch Berücksichtigen des Verlustes im Elektromotor und im Verstärker sowie der festen Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung die elektrische Leistungsaufnahme genau berechnet werden, ohne dass dedizierte Einrichtungen, beispielsweise ein Wattmeter, verwendet werden.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Industriemaschine bereit, die einen Elektromotor, eine Stromermittlungseinheit, die einen durch den Elektromotor fließenden elektrischen Strom ermittelt, eine Drehzahlermittlungseinheit, die eine Drehzahl des Elektromotors ermittelt, einen den Elektromotor ansteuernden Verstärker, eine periphere Vorrichtung und eine Steuerungseinrichtung umfasst, die die Arbeitsweise des Elektromotors und der peripheren Vorrichtung steuert, wobei die Steuerungseinrichtung einen Motorleistungsaufnahmeberechungsabschnitt, der eine Motorleistungsaufnahme des Elektromotors durch Multiplizieren eines durch die Stromermittlungseinheit ermittelten Motorstromwertes, eines durch die Drehzahlermittlungseinheit ermittelten Motordrehzahlwertes und einer vorbestimmten Motordrehmomentkonstante miteinander berechnet, einen Leistungsverlustberechnungsabschnitt, der einen Summenleistungsverlust des Elektromotors und des Verstärkers durch Addieren des Motorleistungsverlustes, der durch Multiplizieren eines Quadrats des ermittelten Motorstromwertes mit einem vorbestimmten Motorwicklungswiderstand bestimmt wird, eines Verstärkerleistungsverlustes, der durch Multiplizieren des ermittelten Motorstromwertes mit einem vorbestimmten Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten bestimmt wird, und einer vorbestimmten festen Verstärkerleistungsaufnahme miteinander berechnet, einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt, der eine feste Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung berechnet, und einen Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt aufweist, der eine Ge samtleistungsaufnahme der Industriemaschine in einem vorbestimmten Zeitraum durch Integrieren über den vorbestimmten Zeitraum der durch den Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt berechneten Motorleistungsaufnahme, des durch den Leistungsverlustberechnungsabschnitt berechneten Summenleistungsverlustes und der durch den festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt berechneten festen Leistungsaufnahme bestimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich, wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausgestaltung einer Industriemaschine mit einer Steuerungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm ist, das eine Berechnung der elektrischen Leistungsaufnahme zeigt, die von der Steuerungseinrichtung von 1 ausgeführt wird;
3A eine Darstellung ist, die grafisch ein Beispiel einer Änderung einer Motordrehmomentkonstante bezüglich eines Motorwicklungsstromes zeigt; und
3B eine Darstellung ist, die grafisch ein Beispiel zweier gerader Linien zeigt, die eine Näherung der Kurve von 3A bilden.
Detaillierte Beschreibung
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. 1 zeigt eine Ausgestaltung einer Industriemaschine 20 mit einer Steuerungseinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorgegebenen Erfindung. Die dargestellte Industriemaschine 20 umfasst einen Elektromotor 5 als einen Synchronmotor (der hierin nachstehend einfach als der Motor 5 bezeichnet wird), eine periphere Vorrichtung 9 als ein anderes stromaufnehmendes Bauteil als der Motor 5, das so arbeitet, dass im Wesentlichen eine konstante elektrische Leistung pro Zeiteinheit aufgenommen wird, und die Steuerungseinrichtung 10, die den Betrieb des Motors 5 und der peripheren Vorrichtung 9 steuert. Der Motor 5 und die periphere Vorrichtung 9 sind an eine elektrische Stromquelle 1 über Versorgungsabschnitte 2 und 3 angeschlossen. Die Stromversorgungsabschnitte 2 und 3 sind an einen Servosteuerungsabschnitt 12 bzw. einen Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung angeschlossen. Der Servosteuerungsabschnitt 12 und der Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung sind an einen integrierten Steuerungsabschnitt 11 zum Regeln der Arbeitsweise der gesamten Industriemaschine angeschlossen.
Die dargestellte Industriemaschine 20 ist mit einem einzigen Motor 5 und einer einzigen peripheren Vorrichtung ausgestattet, kann aber mit einer Mehrzahl von Motoren 5 und/oder einer Mehrzahl von peripheren Vorrichtungen 9 ausgestattet sein. Übereinstimmend damit kann die Industriemaschine 20 mit einer Mehrzahl von Servosteuerungsabschnitten 12, einer Mehrzahl von Steuerungsabschnitten 13 für eine periphere Vorrichtung 13 und/oder einer Mehrzahl von Stromversorgungsabschnitten 2, 3 ausgestattet sein. Ferner kann die Industriemaschine 20 insgesamt mit einer Mehrzahl elektrischer Stromquellen 1 ausgestattet sein, wobei jede davon mit einer gewünschten Anzahl von Stromversorgungsabschnitten 2, 3 versehen ist.
Die dargestellte Steuerungseinrichtung 10 ist mit einer Mehrzahl von Funktionsblöcken versehen, die eine Mehrzahl von Abschnitten darstellen, beispielsweise den integrierten Steuerungsabschnitt 11. Die Funktionsblöcke können durch eine Mehrzahl von separater Hardware ausgestaltet sein oder alternativ hierzu durch eine Mehrzahl von Softwareelementen in einer einzigen Hardware, die eine Funktion aufweist, die nicht klar in eine Mehrzahl von Funktionsblöcken separierbar ist. Im Fall der Konfiguration als Software, können die Funktionsblöcke als eine Mehrzahl von Softwareelementen ausgestaltet sein oder alternativ hierzu als eine einzige Software, die eine Funktion aufweist, die nicht klar in eine Mehrzahl von Funktionsblöcken separiert ist.
Bei der dargestellten Industriemaschine 20 gibt der integrierte Steuerungsabschnitt 11 auf geeignete Weise Anweisungen zum Bedienen eines mechanischen Teils (nicht gezeigt), das durch den Motor 5 angetrieben wird, und/oder an die periphere Vorrichtung 9 entsprechend einer Aufgabe, beispielsweise eines Herstellverfahrens, das durch die Industriemaschine 20 durchgeführt wird, an den Servosteuerungsabschnitt 12 und den Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung aus. In Reaktion auf die Anweisungen von dem integrierten Steuerungsabschnitt 11 geben der Servosteuerungsabschnitt 12 und der Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung Steuerungssignale an die Stromversorgungsabschnitte 2, 3 aus, um den elektrischen Strom zu steuern, der dem Motor 5 und der peripheren Vorrichtung 9 zugeführt wird und steuert folglich deren Betrieb.
Der an den Motor 5 angeschlossene Stromversorgungsabschnitt 2 ist als Verstärker ausgeführt, der derart fungiert, dass er die Frequenz und/oder den Strom der zum Motor 5 gelieferten elektrischen Leistung in Reaktion auf die Anweisungen vom Servosteuerungsabschnitt 12 ändert. Der Servosteuerungsabschnitt 12 arbeitet derart, dass der auf geeignete Weise den Betrag der Drehung (oder einer Position), der Geschwindigkeit und/oder des Drehmomentes des Motors 5, so wie es der jeweilige Fall erfordert, steuert und folglich die Arbeitsweise des Stromversorgungsabschnittes (oder Verstärker) 2 steuert, um die geeignete Geschwindigkeit und/oder das geeignete Drehmoment zu erreichen. Um eine solche Betriebssteuerung durchzuführen, ist der Servosteuerungsabschnitt 12 an eine Drehzahlermittlungseinheit 6, eine Stromermittlungseinheit 7 und eine Drehwinkelermittlungseinheit 8 angeschlossen, die zusammen mit dem Motor 5 aufgebaut sind, und verwendet von diesen Einrichtungen 6 bis 8 empfangene Signale als Rückkoppelsignale.
Die periphere Vorrichtung 9 wird beispielsweise durch eine Heizeinrichtung verkörpert, und der Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass er die elektrische Stromversorgung des Stromversorgungsabschnittes 3 zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet schaltet. Alternativ hierzu kann der Steuerungsabschnitt 13 der peripheren Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass er die elektrische Stromversorgung vom Stromversorgungsabschnitt 3 an die periphere Vorrichtung 9 zwischen einer Mehrzahl von Niveaus, beispielsweise hohen und niedrigen Niveaus, schaltet. Die periphere Vorrichtung 9 kann so ausgestaltet sein, dass sie während eines Zeitraumes kontinuierlich arbeitet, wenn eine Hauptstromquelle der Industriemaschine 20 eingeschaltet wird, und in dieser Ausgestaltung können der Stromversorgungsabschnitt 3 und/oder der Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung weggelassen werden. Es ist festzustellen, dass in der dargestellten Ausführungsform die elektrische Stromversorgung zu der Steuerungseinrichtung 10 von der elektrischen Stromversorgung zur peripheren Vorrichtung 9 umfasst ist.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Steuerungseinrichtung 10 einen Stromaufnahmeberechnungsabschnitt 15, der die elektrische Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine 20 auf Grundlage der in der Steuerungseinrichtung 10 erfassten Daten berechnet, ohne dass es erforderlich ist, eine dezidierte Einrichtung, beispielsweise ein Wattmeter, zu verwenden. Der Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 15 umfasst einen Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 16 und einen Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17, die an den Servosteuerungsabschnitt 12 angeschlossen sind, und einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 18, der an den Steuerungsabschnitt 13 für die periphere Vorrichtung angeschlossen ist. Der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 16 berechnet die elektrische Leistungsaufnahme des Motors 5 durch Verwenden von Daten, die im Servosteuerungsabschnitt 12 bereitgestellt werden, und der Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17 berechnet den elektrischen Leistungsverlust des Motors 5 und des Stromversorgungsabschnittes (oder Verstärkers) 2, was dazu führt, dass, wenn der Motor 5 arbeitet, Daten verwendet werden, die im Servosteuerungsabschnitt 12 bereitgestellt werden. Der feste Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 18 berechnet die elektrische Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung 9 (einschließlich der elektrischen Leistungsaufnahme der Steuerungseinrichtung 10), indem Daten verwendet werden, die in dem Steuerungsabschnitt 13 der peripheren Vorrichtung verwendet werden. Der Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 15 umfasst auch einen Gesamtleistungsaufnahmeabschnitt 19, der an den Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 16, den Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17 und den festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 18 angeschlossen ist. Der Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 19 berechnet die Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine 20.
Ein durch den Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 15 ausgeführtes Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungsaufnahme wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In der dargestellten Ausführungsform tastet der Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 15 Daten zu jedem vorbestimmten Zyklus Δt ab, um die elektrische Leistungsaufnahme bei jedem Zyklus zu ermitteln, und akkumuliert oder integriert die bei jedem Zyklus ermittelte elektrische Leistungsaufnahme bei jedem Zyklus über einen vorbestimmten Zeitraum, um die im vorbestimmten Zeitraum akkumulierte elektrische Leistungsaufnahme zu ermitteln. 2 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungsaufnahme in einem einzigen Abtastzyklus zeigt.
Zuerst werden in Schritten S1, S2 und S3 eine Motordrehzahl S, ein Anregungswinkel Θ und Motorwicklungsströme Ir bzw. Is erfasst. Diese Daten werden durch den Motorstromaufnahmeberechnungsabschnitt 16 (1) auf Grundlage der Signale erfasst, die durch die Drehzahlermittlungseinheit 6, die Stromermittlungseinheit 7 und die Drehwinkelermittlungseinheit 8, die zusammen mit dem Motor 5 aufgebaut sind, ermittelt werden und werden in den Servosteuerungsabschnitt 12 eingespeist.
Als Nächstes werden im Schritt S4 ein D-Phasen-Strom Id und ein Q-Phasen-Strom Iq durch eine DQ-Koordinatentransformation auf Grundlage der Anregungsphase Θ und der Motorwicklungsströme Ir, Is berechnet, die entsprechend in den Schritten S2 und S3 erfasst werden.
Ein Prinzip der DQ-Koordinatentransformation ist nachstehend beschrieben. Es werden ein α-β-Koordinatensystem als ein kartesisches oder rechtwinkliges Koordinatensystem, das auf einem Stator (nicht gezeigt) des Motors 5 festgelegt ist, und ein d-q-Koordinatensystem als kartesisches oder rechtwinkliges Koordinatensystem, das auf einem Rotor (nicht gezeigt) festgelegt ist, betrachtet. Das α-β-Koordinatensystem ist ein stationäres Koordinatensystem, während das d-q-Koordinatensystem ein Koordinatensystem ist, das sich zusammen mit der Drehung des Rotors dreht. Die Richtung einer d-Achse ist so definiert, dass sie mit der Richtung eines magnetischen Rotorflusses zusammenfällt.
Der Wicklungsstrom des Motors 5 wird durch einen Stromanteil Iα in der α-Achsen-Richtung und ein Stromanteil Iβ in einer β-Achsen-Richtung dargestellt und die Stromanteile Iα und Iβ werden in einen Anteil Id in einer d-Achse-Richtung und in einen Anteil Iq in einer q-Achsen-Richtung aufgeteilt. Diesbezüglich wird das Kennzeichnen des Phasenwinkels des Rotors bezüglich der α-Achse durch Φ durchgeführt, wobei die Gleichungsausdrücke wie folgt aufgebaut sind: Id = cosΦ × Iα + sinΦ × Iβ; Iq = –sinΦ × Iα + cosΦ × Iβ;
Gemäß der vorstehenden Ausdrücke kann der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 16 (1) den D-Phasen-Strom Id und den Q-Phasen-Strom Iq auf Grundlage der Anregungsphase Θ und des Motorwicklungsstroms Ir, Is berechnen.
Als Nächstes wird im Schritt S5 eine Motordrehmomentkonstante Kt' berechnet. In diesem Zusammenhang kann eine Motorabgabeleistung P, indem die Motordrehzahl S, die im Schritt S1 erfasst wird, und der im Schritt S4 berechnete Q-Phasen-Strom Iq als eine Stromkomponente orthogonal zum magnetischen Fluss verwendet werden, wie folgt berechnet werden: P(W) = Q-Phasen-Strom Iq (A) × Konstante Kt' (Nm/A) × Motordrehzahl S (rad/s);
Die vorstehende Konstante Kt' ist in der vorliegenden Erfindung als eine Motordrehmomentkonstante definiert. Diesbezüglich wird in einem Bereich, in dem die Amplitude des Q-Phasen-Stroms Iq ausreichend klein ist, das abgegebene Drehmoment T des Motors 5 im Allgemeinen proportional zum Q-Phasen-Strom Iq und daher kann die Motordrehmomentkonstante Kt' als eine Konstante oder ein nicht veränderbarer Wert Kt behandelt werden, die bzw. der in Abhängigkeit der Stärke des magnetischen Flusses des Motors 5 bestimmt werden. Folglich gilt in diesem Bereich: T = Kt × Iq.
Die aktuelle Motordrehmomentkonstante Kt' ist jedoch nicht änderbar und erhöht sich tendenziell, während die Amplitude des Q-Phasen-Stroms Iq zunimmt, wie in 3A gezeigt ist. Daher berechnet im Schritt S5 der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 16 (1) die Motordrehmomentkonstante Kt' in Abhängigkeit vom im Schritt S4 berechneten Q-Phasen-Strom Iq.
Um die Motordrehmomentkonstante Kt' zu berechnen, wird die Beziehung zwischen der Motordrehmomentkonstante Kt' des Motors 5 und dem Strom, wie in 3A gezeigt ist, zuvor bestimmt. Die Beziehung kann durch einen Versuch bestimmt werden oder kann alternativ hierzu aus den Spezifikationen des Motors 5 theoretisch geschätzt werden. Dann wird die Beziehung (die durch eine Kurve dargestellt wird) zwischen der Motordrehmomentkonstante und dem Strom, wie in 3A gezeigt ist, angenähert, beispielsweise durch zwei gerade Linien, wie in 3B gezeigt ist, so dass die Motordrehmomentkonstante Kt' berechnet werden kann. In dem in 3B gezeigten Beispiel wird die Motordrehmomentkonstante Kt' auf eine solche Weise berechnet, dass, wenn Iq gleich oder niedriger als I0 ist, angenommen wird, dass Kt' = kt ist, und, wenn Iq größer als I0 ist, wird angenommen, dass Kt' = Kt = –(Iq – I0) × a ist. Um eine solche Berechnung durchzuführen, werden Werte von I0 und „a” (Steigung) zuvor in einem Speicherabschnitt (nicht gezeigt) der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert.
Alternativ hierzu kann die Beziehung zwischen dem Strom und der Motordrehmomentkonstanten in Form einer Tabelle gespeichert werden. In diesem Fall kann die Motordrehmomentkonstante Kt' beispielsweise durch eine Interpolation auf Grundlage der in der Tabelle gespeicherten Daten in Abhängigkeit des Wertes von Iq berechnet werden.
Als Nächstes wird im Schritt S6 eine Reluktanzdrehmomentkonstante Kl erfasst. Diesbezüglich ist der D-Phasen-Strom Id, der in Schritt S4 berechnet wird, im Wesentlichen ein Blindstrom, der nicht zum Erzeugen des Drehmoments des Motors 5 beiträgt. Falls jedoch die Induktivitäten aller magnetischen Pole im Motor 5 nicht homogen sind, wird ein Drehmoment aufgrund des Flusses des D-Phasen-Stroms Id erzeugt. Dieses Drehmoment wird als Reluktanzdrehmoment bezeichnet und falls die Induktivitäten des Motors 5 in einer d-Achsen-Richtung und in einer q-Achsen-Richtung durch Ld bzw. Lq bezeichnet werden, kann das Reluktanzdrehmoment durch die folgende theoretische Gleichung berechnet werden: Reluktanzdrehmoment = (Ld – Lq) × Id × Iq;
Es versteht sich aus der vorstehenden Gleichung, dass das Reluktanzdrehmoment zunimmt, während die Schwankung der Induktivität eines jeden Magnetpoles zunimmt, und auch wie der D-Phasen-Strom Id (oder der Blindstrom) zunimmt. Daher wird bei einem Elektromotor, der auf eine solche Weise ausgestaltet ist, dass die elektromotorische Kraft der Motorwicklungen hoch ist und ein Blindstrom fließt, wenn sich der Motor bei einer hohen Drehzahl dreht, um eine Anschluss-Spannung des Motors zu reduzieren, das Reluktanzdrehmoment groß und kann folglich nicht vernachlässigt werden.
Um das Reluktanzdrehmoment, wie zuvor beschrieben, zu bestimmen, wird folglich die Reluktanzdrehmomentkonstante Kl zuvor erfasst. Die Reluktanzdrehmomentkonstante Kl entspricht dem Ausdruck (Ld – Lq) in der vorstehenden theoretischen Gleichung und kann durch einen Versuch bestimmt werden oder kann alternativ hierzu von den Spezifikationen des Motors 5 theoretisch bestimmt werden. Die zuvor bestimmte Reluktanzdrehmomentkonstante Kl wird im Speicherabschnitt der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert, und im Schritt S6 liest der Motorstromaufnahmeberechnungsabschnitt 16 (1) die gespeicherte Reluktanzdrehmomentkonstante Kl und erfasst diese.
Als Nächstes wird im Schritt S7 unter Verwendung der in den Schritten S1 bis S6 erfassten Daten eine Motorabgabeleistung ΔW bei einem Abtastzyklus Δt, in dem der vorliegende Berechnungsfluss ausgeführt wird (hierin nachstehend als ein vorliegender Abtastzyklus Δt bezeichnet), wie folgt berechnet: ΔW = S × Δt × (Iq × Kt' + Id × Ig × Kl);
Die Motorabgabeleistung ΔW wird durch den Motorstromaufnahmeberechnungsabschnitt 16 (1) berechnet und wird als eine Motorleistungsaufnahme beim vorliegenden Abtastzyklus Δt behandelt.
Als Nächstes wird im Schritt S8 ein Motorleistungsverlust P1 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt berechnet. In diesem Zusammenhang resultiert der Motorleistungsverlust P1 im Motor 5 in Abhängigkeit vom Motorwicklungsstrom (d. h. der D-Phasen-Strom Id und der Q-Phasen-Strom Iq) in P1 = Motorwicklungswiderstand R × (Id² + Iq²). Der Motorleistungsverlust P1 beeinflusst die elektrische Leistungsaufnahme der Industriemaschine 20 und wird daher durch den Leistungsverlustabschnitt 17 (1) im Schritt S8 berechnet.
Als Nächstes wird im Schritt S9 ein Verstärkerleistungsverlustkoeffizient Ka1 berechnet. Diesbezüglich tritt ein Verstärkerleistungsverlust P2 im Stromversorgungsabschnitt (oder Verstärker) 2 aufgrund des Schaltens eines IGBT (isolierter Gate-Bipolar-Transistor) als Leistungseinrichtung (d. h. eine Leistungshalbleitereinrichtung) auf. Der Verstärkerleistungsverlust P2 ist proportional zum Motorwicklungsstrom und kann durch folgende Gleichung ermittelt werden: P2 = Ka1 × √(Id² + Iq²);
In diesem Zusammenhang erhöht sich tendenziell bei einer PWM-Steuerung (PWM: Pulse-Width-Modulation – Impulsbreitenmodulation) durch Schalten der Leistungseinrichtung, wenn die Schaltfrequenz oder die PWM-Frequenz der Leistungseinrichtung zunimmt, der Verstärkerleistungsverlustkoeffizient Ka1. Eine solche Beziehung wird zuvor untersucht und zuvor in Form einer angenäherten Funktion oder einer Tabelle gespeichert. Dann berechnet der Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17 (1) den Verstärkerleistungsverlustkoeffizient Ka1 in Abhängigkeit von der tatsächlichen PWM-Frequenz im Stromversorgungsabschnitt (oder Verstärker) 2. Folglich kann der Verstärkerleistungsverlust P2 exakt berechnet werden.
Als Nächstes berechnet im Schritt S10 der Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17 (1) den Verstärkerleistungsverlust P2 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt aufgrund des Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten Ka1, der im Schritt S9 berechnet wurde, und des Motorwicklungsstromes (D-Phasen-Strom Id und Q-Phasen-Strom Iq) die in Schritt S4 berechnet wurden.
Als Nächstes wird im Schritt S11 die feste Verstärkerleistungsaufnahme Ka2 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt erfasst. Diesbezüglich nimmt der Leistungsversorgungsabschnitt bzw. Stromversorgungsabschnitt (Verstärker) 2 konstant elektrische Leistung auf und folglich wird dessen elektrische Leistungsaufnahme zuvor durch einen Versuch oder theoretisch bestimmt und im Speicherabschnitt der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert. Im Schritt S11 liest der Leistungsverlustberechnungsabschnitt 17 (1) die im Speicherabschnitt gespeicherte feste Verstärkerleistungsaufnahme Ka2 und ermittelt diese. Diesbezüglich kann der Leistungsverlustabschnitt 17 den elektrischen Leistungsverlust (Summenwert) des Motors 5 und des Stromversorgungsabschnittes (oder Verstärker) 2, der den Motor 5 ansteuert, durch Addieren des Motorleistungsverlustes P1 (Schritt S8), des Verstärkerleistungsverlustes P2 (Schritt S10) und der festen Verstärkerleistungsaufnahme Ka2 (Schritt S11) miteinander berechnen.
Als Nächstes wird im Schritt S12 eine elektrische Leistungsaufnahme W(n) (integrierter Wert) bezüglich des Motors 5 berechnet. In diesem Schritt wird die in Schritt S7 berechnete Motorabgabeleistung ΔW als die elektrische Leistungsaufnahme des Motors 5 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt berechnet und zu einer elektrischen Leistungsaufnahme W(n – 1) (integrierter Wert) addiert, die bei dem letzten Abtastzyklus bestimmt wurde. Ferner werden der Motorleistungsverlust P1, der Verstärkerleistungsverlust P2 und die feste Verstärkerstromaufnahme Ka2, die in Schritten S8, S10 bzw. S11 bestimmt wurden, zur elektrischen Leistungsaufnahme W(n – 1) addiert. Die vorstehende Berechnung in Schritt S12 kann durch den Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 19 (1) durchgeführt werden.
Als Nächstes wird im Schritt S13 eine elektrische Leistungsaufnahme ΔKm der peripheren Vorrichtung 9 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt berechnet. In diesem Schritt werden Daten hinsichtlich des Betriebszustandes der peripheren Vorrichtung 9 (beispielsweise eingeschaltet/ausgeschaltet oder des Pegels der elektrischen Stromversorgung) von dem Steuerungsabschnitt 13 der peripheren Vorrichtung erhalten, und die elektrische Leistungsaufnahme ΔKm der peripheren Vorrichtung 9 wird in Abhängigkeit vom Betriebszustand berechnet. In dem Fall, bei dem die Industriemaschine eine Mehrzahl peripherer Vorrichtungen 9 aufweist, beispielsweise eine kontinuierlich betriebene periphere Vorrichtung, werden die elektrischen Leistungsaufnahmen ΔKm der entsprechenden peripheren Vorrichtungen 9 berechnet und miteinander addiert, um so die elektrische Gesamtleistungsaufnahme ΔKm (Summenwert) der peripheren Vorrichtungen zu berechnen. Die elektrische Leistungsaufnahme der Steuerungseinrichtung 10 beim vorliegenden Abtastzyklus Δt wird auch zu ΔKm addiert.
Die elektrische Leistungsaufnahme ΔKm der peripheren Vorrichtung 9 kann auf Grundlage eines festen Wertes berechnet werden, der zuvor durch einen Versuch oder theoretisch ermittelt wurde und im Speicherabschnitt der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert ist. Diesbezüglich ist die elektrische Leistungsaufnahme der Steuerungseinrichtung 10 nicht immer konstant, aber der größte Teil der elektrischen Energie wird in der Industriemaschine 20 typischerweise durch den Betrieb des Motors 5 aufgenommen, so dass die elektrische Leistungsaufnahme der Steuerungseinrichtung 10 nur geringfügig die Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine beeinflusst. Daher kann ein Durchschnittswert als die elektrische Leistungsaufnahme der Steuerungseinrichtung 10 verwendet werden und in dieser Ausgestaltung kann die Gesamtleistungsaufnahme der Industriemaschine 20 mit einer erforderlichen und ausreichenden Genauigkeit berechnet werden. Die elektrische Leistungsaufnahme der peripheren Vorrichtung kann in einem festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 18 berechnet werden. Die Berechnung der elektrischen Leistungsaufnahme ΔKm der peripheren Vorrichtung 9 kann durch den festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 18 (1) durchgeführt werden.
Als Nächstes wird im Schritt S14 die Gesamtleistungsaufnahme Wm(n) der Industriemaschine 20 durch Addieren der elektrischen Leistungsaufnahme Km(n) (integrierter Wert) der peripheren Vorrichtung 9 zur elektrischen Leistungsaufnahme W(n) (integrierter Wert) hinsichtlich des Motors 5, die in Schritt S12 bestimmt wurde, berechnet. In diesem Schritt wird die elektrische Leistungsaufnahme ΔKm der peripheren Vorrichtung 9 im vorliegenden Abtastzyklus Δt, die im Schritt S13 berechnet wurde, zur elektrischen Leistungsaufnahme Km(n – 1) (integrierter Wert), der im letzten Abtastzyklus bestimmt wurde, addiert, um die elektrische Leistungsaufnahme Km(n) (integrierter Wert) der peripheren Vorrichtung 9 zu berechnen, und die berechnete elektrische Leistungsaufnahme Km(n) (integrierter Wert) wird zur elektrischen Leistungsaufnahme W(n) (integrierter Wert) hinsichtlich des Motors 5 addiert. Die vorstehende Berechnung in Schritt 14 kann durch den Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 19 (1) durchgeführt werden.
Der zuvor beschriebene Berechnungsfluss bei einem Abtastzyklus Δt wird wiederholt über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt, so dass die Motorabgabeleistungen ΔW, die Motorleistungsverluste P1, die Verstärkerleistungsverluste P2 und die festen Verstärkerleistungsaufnahmen Ka2, die während der entsprechenden Abtastzyklen Δt bestimmt werden, über den vorbestimmten Zeitraum integriert werden, um die elektrische Leistungsaufnahme W hinsichtlich des Motors 5 in einem vorbestimmten Zeitraum zu ermitteln, und dass die elektrischen Leistungsaufnahmen ΔKm der peripheren Vorrichtung 9, die bei entsprechenden Abtastzyklen Δt bestimmt werden, über den vorbestimmten Zeitraum integriert werden, um die elektrische Leistungsaufnahme Km der peripheren Vorrichtung 9 im vorbestimmten Zeitraum bestimmen. Danach werden die elektrische Leistungsaufnahme W und die elektrische Leistungsaufnahme Km miteinander addiert und dadurch wird die Gesamtleistungsaufnahme Wm der Industriemaschine 20 in dem vorbestimmten Zeitraum bestimmt. Die Gesamtleistungsaufnahme Wm der Industriemaschine 20 kann im Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt 19 (1) berechnet werden.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform kann in der Industriemaschine 20, die mit dem durch den Elektromotor 5 angetriebenen mechanischen Teil (nicht gezeigt) versehen ist, die Steuerungseinrichtung 10 genau die elektrische Leistungsaufnahme Wm auf Grundlage der Daten berechnen, die zum Durchführen der Betriebssteuerung verwendet werden, ohne eine dedizierte Einrichtung, beispielsweise ein Wattmeter, zu verwenden. Insbesondere kann durch Betrachten des Verlustes im Motor 5 und im Stromversorgungsabschnitt (oder Verstärker) 2 sowie der elektrischen Leistungsaufnahme in der peripheren Vorrichtung 9 und/oder der Steuerungseinrichtung 10 eine hohe Berechnungsgenauigkeit erzielt werden, die mit derjenigen vergleichbar ist, die unter Verwendung des Wattmeters gemessen wurde.
Es ist festzustellen, dass die zuvor beschriebene Ausführungsform die vorliegende Erfindung lediglich beispielhaft darstellt und dass verschiedene Änderungen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Beispielsweise wird in der dargestellten Ausführungsform die Motorleistungsaufnahme ΔW durch Aufteilen des ermittelten Motorstromwertes in den Q-Phasen-Stromwert Iq und den D-Phasen-Stromwert Id berechnet, um den D-Phasen-Stromwert Id zu berücksichtigen und folglich die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern. Ferner wird bei der dargestellten Ausführungsform die Motorstromaufnahme ΔW unter Verwendung des Reluktanzdrehmomentes berechnet, das durch Multiplizieren des Q-Phasen-Stromwertes Iq, des D-Phasen-Stromwertes Id und einer vorbestimmten Konstante Kl erfasst wird, um das Reluktanzdrehmoment zu betrachten und folglich die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern. In diesem Zusammenhang wird bei einer herkömmlichen Steuerung eines Synchronmotors der Motor typischerweise so gesteuert, dass der D-Phasen-Strom 0 ist (d. h. Q-Phasen-Strom = Motorwicklungsstrom). Wenn diese herkömmliche Steuerung durchgeführt wird, kann die D-Q-Koordinatentransformation im Schritt S4 entfallen, und die nachfolgende Berechnung kann unter Verwendung des Motorwicklungsstroms an Stelle des Q-Phasen-Stroms durchgeführt werden. Da das Reluktanzdrehmoment in diesem Fall 0 wird, kann darüber hinaus die Berechnung im Schritt S6 entfallen. Sogar wenn der D-Phasen-Strom auftritt, kann unter der Voraussetzung, dass die Differenz zwischen den Induktivitäten in der d-Achse-Richtung und q-Achse-Richtung klein ist und das Reluktanzdrehmoment folglich vernachlässigbar ist, die Berechnung im Schritt S6 auch entfallen.
Ferner wird in der dargestellten Ausführungsform die Motordrehmomentkonstante Kt' als änderbarer Wert vorgesehen, der sich in Abhängigkeit vom Motorwicklungsstrom ändert, um die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern. Diesbezüglich wird die Änderung der Motordrehmomentkonstante Kt' in einem Bereich erheblich, wo der Motorwicklungsstrom groß ist. Daher kann in dem Fall, bei dem die Änderung der Motordrehmomentkonstante Kt' in einem Bereich des Motorwicklungsstroms, der in einem normalen Betrieb angenommen wird, ausreichend klein ist, die Motordrehmomentkonstante als eine Konstante oder ein nicht änderbarer Wert Kt behandelt werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Verstärkungsverlustkoeffizient Ka1 auch als änderbarer Wert vorgesehen, der sich in Abhängigkeit der PWM-Frequenz ändert, um die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern. In diesem Zusammenhang wird die Änderung des Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten Ka1 in dem Fall erheblich, bei dem die PWM-Frequenz hoch ist. Daher kann in dem Fall, bei dem die Änderung des Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten Ka1 in einem Bereich der PWM-Frequenz im Normalbetrieb ausreichend klein ist, der Verstärkerleistungsverlustkoeffizient Ka1 als eine Konstante oder ein nicht änderbarer Wert behandelt werden
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, verstehen Fachleute, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran gemacht werden können, ohne vom Bereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-206150 A [0003]

Claims

Steuerungseinrichtung für eine Industriemaschine (20), die mit einem Elektromotor (5), einer peripheren Vorrichtung (9) und einem den Elektromotor ansteuernden Verstärker (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (10) aufweist: einen Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16), der die Motorleistungsaufnahme (ΔW) des Elektromotors (5) durch Multiplizieren eines ermittelten Motorstromwertes (Id, Iq), eines ermittelten Motordrehzahlwertes (S) und einer vorbestimmten Motordrehmomentkonstante (Kt') miteinander berechnet; einen Leistungsverlustberechnungsabschnitt (17), der den Summenleistungsverlust des Elektromotors (5) und des Verstärkers (2) durch Addieren des Motorleistungsverlustes (P1), der durch Multiplizieren eines Quadrates des ermittelten Motorstromwertes (Id, Iq) mit einem vorbestimmten Motorwicklungswiderstandswert (R) bestimmt wird, eines Verstärkerleistungsverlustes (P2), der durch Multiplizieren des ermittelten Motorstromwertes (Id, Iq) mit einem vorbestimmten Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten (Ka1) bestimmt wird, und einer vorbestimmten festen Verstärkerleistungsaufnahme (Ka2) miteinander berechnet; einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (18), der eine feste Leistungsaufnahme (ΔKm) der peripheren Vorrichtung (9) berechnet; und einen Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (19), der eine Gesamtleistungsaufnahme (Wm) der Industriemaschine (20) in einem vorbestimmten Zeitraum bestimmt durch Integrieren über den vorbestimmten Zeitraum der Motorstromversorgung (ΔW), die durch den Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16) berechnet wird, des Gesamtleistungsverlustes, der durch den Leistungsverlustberechnungsabschnitt (17) berechnet wird, und der festgelegten Leistungsaufnahme (ΔKm), die durch den festgelegen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (18) berechnet wird.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16) die Motorleistungsaufnahme (ΔW) durch Aufteilen des ermittelten Motorstromwertes in einen Q-Phasen-Stromwert (Iq) in Richtung einer q-Achse, die orthogonal zu einem magnetischen Rotorflux verläuft und einen D-Phase-Stromwert (Id) in Richtung einer d-Achse, die mit einer Richtung des magnetischen Rotorfluxes zusammen fällt, und durch Multiplizieren des Q-Phasen-Stromwertes (Iq), des ermittelten Motordrehzahlwertes (S) und der vorbestimmten Motordrehmomentkonstante (Kt') miteinander berechnet.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16) die Motorleistungsaufnahme (ΔW) durch Addieren eines Wertes, der durch Multiplizieren des Q-Phasen-Stromwertes (Iq), des ermittelten Motordrehzahlwertes (S) und der vorbestimmten Motordrehmomentkonstanten (Kt') miteinander bestimmt wird, und eines Wertes, der durch Multiplizieren eines Reluktanzdrehmomentes mit dem ermittelten Motordrehzahlwert (S) bestimmt wird, wobei das Reluktanzdrehmoment durch Multiplizieren des Q-Phasen-Stromwertes (Iq), des D-Phasen-Stromwertes (Id) und einer vorbestimmten Konstante (Kl) erhalten wird.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16) die Motorleistungsaufnahme (ΔW) berechnet, indem als Motordrehmomentkonstante (Kt') ein änderbarer Wert verwendet wird, der sich in Abhängigkeit vom ermittelten Motorstromwert (Iq, Id) ändert.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verstärker (2) den Elektromotor (5) durch eine PWM-Steuerung zum Schalten einer Leistungseinrichtung ansteuert; und wobei der Leistungsverlustberechnungsabschnitt (17) den Verstärkerleistungsverlust (P2) berechnet, indem als Verstärkerleistungsverlustkoeffizient (Ka1) ein änderbarer Wert verwendet wird, der sich in Abhängigkeit von einer Schaltfrequenz der Leistungseinrichtung ändert.
Industriemaschine (20), mit einem Elektromotor (5), einer Stromermittlungseinheit (7), die einen durch den Elektromotor (5) fließenden Strom ermittelt, einer Drehzahlermittlungseinheit (6), die die Drehzahl des Elektromotors (5) ermittelt, einem Verstärker (2), der den Elektromotor (5) ansteuert, einer peripheren Vorrichtung (9) und einer Steuerungseinrichtung (10), die die Arbeitsweise des Elektromotors (5) und der peripheren Vorrichtung (9) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (10) aufweist: einen Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16), der eine Motorleistungsaufnahme (ΔW) des Elektromotors (5) durch Multiplizieren eines erfassten Motorstromwertes (Id, Iq), der durch die Stromermittlungseinheit (7) ermittelt wird, eines ermittelten Motordrehzahlwertes (S), der durch die Drehzahlermittlungseinheit (6) ermittelt wird, und einer vorbestimmten Motordrehzahlkonstante (Kt') miteinander berechnet; einen Leistungsverlustberechnungsabschnitt (17), der einen Summenleistungsverlust des Elektromotors (5) und des Verstärkers (2) durch Addieren des Motorleistungsverlustes (P1), der durch Multiplizieren eines Quadrats des ermittelten Motorstromwertes (Id, Iq) mit einem vorbestimmten Motorwicklungswiderstandswert (R) bestimmt wird, eines Verstärkerleistungsverlustes (P2), der durch Multiplizieren des ermittelten Motorstromwertes (Id, Iq) mit einem vorbestimmten Verstärkerleistungsverlustkoeffizienten (Ka1) ermittelt wird, und einer vorbestimmten festen Verstärkerleistungsaufnahme (Ka2) miteinander berechnet; einen festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (18), der eine feste Leistungsaufnahme (ΔKm) der peripheren Vorrichtung (9) berechnet; und einen Gesamtleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (19), der die Gesamtleistungsaufnahme (Wm) der Industriemaschine (20) in einem vorbestimmten Zeitraum durch Integrieren über den vorbestimmten Zeitraum der durch den Motorleistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (16) berechneten Motorleistungsaufnahme (ΔW), des durch den Leistungsverlustberechnungsabschnitt (17) berechneten Summenleistungsverlustes und der durch den festen Leistungsaufnahmeberechnungsabschnitt (18) berechneten festen Leistungsaufnahme (ΔKm) ermittelt.