JP2000184779A - 巻取機用直流電動機の制御方法 - Google Patents
巻取機用直流電動機の制御方法Info
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- JP2000184779A JP2000184779A JP35944598A JP35944598A JP2000184779A JP 2000184779 A JP2000184779 A JP 2000184779A JP 35944598 A JP35944598 A JP 35944598A JP 35944598 A JP35944598 A JP 35944598A JP 2000184779 A JP2000184779 A JP 2000184779A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流電動機の電力損失を低減するのに好適な
巻取機用直流電動機の制御方法を提供する。 【解決手段】 巻取張力を一定にして金属帯を巻き取る
巻取機を駆動する直流電動機の制御方法において、界磁
電力損失と電機子電力損失との和が最小値となるように
算出した電力損失最小界磁電流値と直流電動機固有の定
格界磁電流値とを比較し、定格界磁電流値の方が電力損
失最小界磁電流値よりも低い場合には定格界磁電流値を
目標界磁電流値とし、定格界磁電流値が電力損失最小界
磁電流値よりも高い場合には、電力損失最小界磁電流値
以上で定格界磁電流値未満の値を目標界磁電流値とする
ことを特徴とする巻取機用直流電動機の制御方法。
巻取機用直流電動機の制御方法を提供する。 【解決手段】 巻取張力を一定にして金属帯を巻き取る
巻取機を駆動する直流電動機の制御方法において、界磁
電力損失と電機子電力損失との和が最小値となるように
算出した電力損失最小界磁電流値と直流電動機固有の定
格界磁電流値とを比較し、定格界磁電流値の方が電力損
失最小界磁電流値よりも低い場合には定格界磁電流値を
目標界磁電流値とし、定格界磁電流値が電力損失最小界
磁電流値よりも高い場合には、電力損失最小界磁電流値
以上で定格界磁電流値未満の値を目標界磁電流値とする
ことを特徴とする巻取機用直流電動機の制御方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯を巻き取る
ための巻取機を駆動する直流電動機を制御する方法に係
り、特に、直流電動機の電力損失を低減するのに好適な
巻取機用直流電動機の制御装置に関する。
ための巻取機を駆動する直流電動機を制御する方法に係
り、特に、直流電動機の電力損失を低減するのに好適な
巻取機用直流電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属帯を巻き取るための巻取機を
駆動する直流電動機を、巻取機の巻取張力が一定となる
ように制御する装置としては、直流電動機に印加される
電機子電圧が直流電動機の定格電圧値を超えない範囲で
最大のトルクが得られるように、直流電動機に与える界
磁電流値Ｉf を制御する図５に示すようなものが一般的
である。
駆動する直流電動機を、巻取機の巻取張力が一定となる
ように制御する装置としては、直流電動機に印加される
電機子電圧が直流電動機の定格電圧値を超えない範囲で
最大のトルクが得られるように、直流電動機に与える界
磁電流値Ｉf を制御する図５に示すようなものが一般的
である。
【０００３】これは、直流電動機の逆起電力が所定パタ
ーンとなるように界磁電流値Ｉf の補正界磁電流値ΔＩ
fsを出力する逆起電力制御装置１４と、直流電動機の回
転数Ｎに応じて界磁電流値Ｉf の目標値である目標界磁
電流値Ｉfs' を設定する界磁設定器１５と、逆起電力制
御装置１４からの補正界磁電流値ΔＩfsと界磁設定器１
５からの目標界磁電流値Ｉfs' とを加算する加算器１６
と、直流電動機の定格界磁電流値Ｉfmaxを超えないよう
に加算器１６からの目標界磁電流値Ｉfsを制限するリミ
ッタ１７と、で構成されており、リミッタ１７からの目
標界磁電流値Ｉ fsと界磁電流値Ｉf とを一致させるよう
に、界磁電流値Ｉf をフィードバック制御するようにな
っている。
ーンとなるように界磁電流値Ｉf の補正界磁電流値ΔＩ
fsを出力する逆起電力制御装置１４と、直流電動機の回
転数Ｎに応じて界磁電流値Ｉf の目標値である目標界磁
電流値Ｉfs' を設定する界磁設定器１５と、逆起電力制
御装置１４からの補正界磁電流値ΔＩfsと界磁設定器１
５からの目標界磁電流値Ｉfs' とを加算する加算器１６
と、直流電動機の定格界磁電流値Ｉfmaxを超えないよう
に加算器１６からの目標界磁電流値Ｉfsを制限するリミ
ッタ１７と、で構成されており、リミッタ１７からの目
標界磁電流値Ｉ fsと界磁電流値Ｉf とを一致させるよう
に、界磁電流値Ｉf をフィードバック制御するようにな
っている。
【０００４】逆起電力制御装置１４は、回転数Ｎに応じ
て逆起電力の目標値である目標逆起電力ＥＭＦs を設定
し、目標逆起電力ＥＭＦs と実測逆起電力ＥＭＦp を用
いて下式（１）により補正界磁電流値ΔＩfsを算出し、
加算器１６に出力するようになっている。下式（１）に
おいて、ａ1 は所定の係数である。
て逆起電力の目標値である目標逆起電力ＥＭＦs を設定
し、目標逆起電力ＥＭＦs と実測逆起電力ＥＭＦp を用
いて下式（１）により補正界磁電流値ΔＩfsを算出し、
加算器１６に出力するようになっている。下式（１）に
おいて、ａ1 は所定の係数である。
【０００５】 ΔＩfs ＝ ａ1 ・（ＥＭＦs −ＥＭＦp ） …（１） 目標逆起電力ＥＭＦs は、下式（２）に示すように、回
転数Ｎが所定回転数Ｎ B 以下であるときは、回転数Ｎに
比例した値に設定し、回転数Ｎが所定回転数Ｎ B よりも
大きいときは、上限電圧値ＥＭＦmax に設定する。下式
（２）において、ａ2 は所定の係数である。
転数Ｎが所定回転数Ｎ B 以下であるときは、回転数Ｎに
比例した値に設定し、回転数Ｎが所定回転数Ｎ B よりも
大きいときは、上限電圧値ＥＭＦmax に設定する。下式
（２）において、ａ2 は所定の係数である。
【０００６】 ＥＭＦp ＝ ａ2 ・Ｎ （Ｎ≦ＮB ） ＝ ＥＭＦmax （Ｎ＞ＮB ） …（２） 実測逆起電力ＥＭＦp は、電機子電圧値Ｖa および電機
子電流値Ｉa を直流電動機から得て、これらを用いて下
式（３）により算出する。下式（３）において、ｒa は
直流電動機の電機子の抵抗値である。
子電流値Ｉa を直流電動機から得て、これらを用いて下
式（３）により算出する。下式（３）において、ｒa は
直流電動機の電機子の抵抗値である。
【０００７】 ＥＭＦp ＝ Ｖa − Ｉa ・ｒa …（３） 界磁設定器１５は、直流電動機に印加される電圧が上限
電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲で最大のトルクが得ら
れるように、回転数Ｎに応じて目標界磁電流値Ｉfs' を
設定するようになっている。すなわち、目標界磁電流値
Ｉfs' は、下式（４）に示すように、回転数Ｎが所定回
転数ＮB 以下であるときは、定格界磁電流値Ｉfmaxに設
定し、回転数Ｎが所定回転数ＮB よりも大きいときは、
回転数Ｎに反比例した値に設定する。下式（４）におい
て、ａ3 は所定の係数である。
電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲で最大のトルクが得ら
れるように、回転数Ｎに応じて目標界磁電流値Ｉfs' を
設定するようになっている。すなわち、目標界磁電流値
Ｉfs' は、下式（４）に示すように、回転数Ｎが所定回
転数ＮB 以下であるときは、定格界磁電流値Ｉfmaxに設
定し、回転数Ｎが所定回転数ＮB よりも大きいときは、
回転数Ｎに反比例した値に設定する。下式（４）におい
て、ａ3 は所定の係数である。
【０００８】 Ｉfs' ＝ Ｉfmax （Ｎ≦ＮB ） ＝ ａ3 ／Ｎ （Ｎ＞ＮB ） …（４） 一方、直流電動機に与える電機子電流値Ｉa は、その目
標値である目標電機子電流値Ｉasを算出し、算出した目
標電機子電流値Ｉasと一致させるようにフィードバック
制御する。目標電機子電流値Ｉasは、巻取機でコイル状
に巻き取られる被圧延材のコイルの直径Ｄ、界磁電流値
Ｉf および設定された巻取張力Ｔ0 を用いて下式（５）
により算出される。下式（５）において、ｋ2 は所定の
係数である。
標値である目標電機子電流値Ｉasを算出し、算出した目
標電機子電流値Ｉasと一致させるようにフィードバック
制御する。目標電機子電流値Ｉasは、巻取機でコイル状
に巻き取られる被圧延材のコイルの直径Ｄ、界磁電流値
Ｉf および設定された巻取張力Ｔ0 を用いて下式（５）
により算出される。下式（５）において、ｋ2 は所定の
係数である。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の巻
取機用直流電動機の制御装置にあっては、直流電動機に
印加される電圧が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲
で最大の界磁電流Ｉf を流すことにより、巻き取り加減
速率の向上を図っている。
取機用直流電動機の制御装置にあっては、直流電動機に
印加される電圧が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲
で最大の界磁電流Ｉf を流すことにより、巻き取り加減
速率の向上を図っている。
【００１１】しかしながら、巻取張力Ｔ0 が小さい値に
設定されているときは、必ずしも最大の界磁電流Ｉf を
流さなくとも、巻き取り加減速率を十分に確保すること
ができる。このため、従来の巻取機用直流電動機の制御
装置のように、巻取張力Ｔ0の値の大小にかかわらず目
標界磁電流値Ｉfs' を常に最大に設定してしまうと、巻
取張力Ｔ0 が小さいときは、直流電動機において不要な
電力損失を招いている。特に、直流電動機の電機子電力
損失と界磁電力損失との電力損失和Ｐは、下式（６）に
示すように界磁電流値Ｉf の２乗に比例しているため、
界磁電流値Ｉfが電機子電流値Ｉa よりも大きい場合
は、電力損失和Ｐに大きな影響を与える。下式（６）に
おいて、ｒf は直流電動機の界磁巻線の抵抗値であり、
一般に電機子抵抗ｒa よりも大きい。
設定されているときは、必ずしも最大の界磁電流Ｉf を
流さなくとも、巻き取り加減速率を十分に確保すること
ができる。このため、従来の巻取機用直流電動機の制御
装置のように、巻取張力Ｔ0の値の大小にかかわらず目
標界磁電流値Ｉfs' を常に最大に設定してしまうと、巻
取張力Ｔ0 が小さいときは、直流電動機において不要な
電力損失を招いている。特に、直流電動機の電機子電力
損失と界磁電力損失との電力損失和Ｐは、下式（６）に
示すように界磁電流値Ｉf の２乗に比例しているため、
界磁電流値Ｉfが電機子電流値Ｉa よりも大きい場合
は、電力損失和Ｐに大きな影響を与える。下式（６）に
おいて、ｒf は直流電動機の界磁巻線の抵抗値であり、
一般に電機子抵抗ｒa よりも大きい。
【００１２】 Ｐ ＝ Ｉa 2 ｒa ＋ Ｉf 2 ｒf …（６） そこで、本発明は、このような従来の技術の有する電力
損失が大きいという未解決の課題に着目してなされたも
のであって、直流電動機の電力損失を低減するのに好適
な巻取機用直流電動機の制御装置および制御方法を提供
することを目的としている。
損失が大きいという未解決の課題に着目してなされたも
のであって、直流電動機の電力損失を低減するのに好適
な巻取機用直流電動機の制御装置および制御方法を提供
することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載の巻取機用直流電動機の
制御方法は、巻取張力を一定にして金属帯を巻き取る巻
取機を駆動する直流電動機の制御方法において、界磁電
力損失と電機子電力損失との和が最小値となるように算
出した電力損失最小界磁電流値と前記直流電動機固有の
定格界磁電流値とを比較し、前記定格界磁電流値が前記
電力損失最小界磁電流値よりも高い場合には、前記電力
損失最小界磁電流値以上で前記定格界磁電流値未満の値
を目標界磁電流値とする。
に、本発明に係る請求項１記載の巻取機用直流電動機の
制御方法は、巻取張力を一定にして金属帯を巻き取る巻
取機を駆動する直流電動機の制御方法において、界磁電
力損失と電機子電力損失との和が最小値となるように算
出した電力損失最小界磁電流値と前記直流電動機固有の
定格界磁電流値とを比較し、前記定格界磁電流値が前記
電力損失最小界磁電流値よりも高い場合には、前記電力
損失最小界磁電流値以上で前記定格界磁電流値未満の値
を目標界磁電流値とする。
【００１４】ここで、定格界磁電流値が電力損失最小界
磁電流値よりも低い場合には、目標界磁電流をどのよう
に設定してもよいが、直流電動機の出力トルクを向上す
る観点からは、定格界磁電流値を目標界磁電流値とする
ことが好ましい。また、本発明に係る請求項２記載の巻
取機用直流電動機の制御方法は、請求項１記載の巻取機
用直流電動機の制御方法において、前記定格界磁電流値
が前記電力損失最小界磁電流値よりも高い場合には、前
記電力損失最小界磁電流値を前記目標界磁電流値とす
る。
磁電流値よりも低い場合には、目標界磁電流をどのよう
に設定してもよいが、直流電動機の出力トルクを向上す
る観点からは、定格界磁電流値を目標界磁電流値とする
ことが好ましい。また、本発明に係る請求項２記載の巻
取機用直流電動機の制御方法は、請求項１記載の巻取機
用直流電動機の制御方法において、前記定格界磁電流値
が前記電力損失最小界磁電流値よりも高い場合には、前
記電力損失最小界磁電流値を前記目標界磁電流値とす
る。
【００１５】一方、これらの制御方法に限らず、上記目
的を達成するための制御装置としては、次のような装置
が考えられる。すなわち、金属帯を巻き取るための巻取
機を駆動する直流電動機を、前記巻取機の巻取張力が一
定となるように制御する装置において、前記直流電動機
の電機子電力損失と界磁電力損失との電力損失和が、前
記直流電動機に印加される電機子電圧が前記直流電動機
の定格電圧値を超えない範囲で最大のトルクが得られる
ように界磁電流制御を行ったときの電力損失和よりも小
さくなるように、前記直流電動機に与える界磁電流値の
目標値である目標界磁電流値を算出し、算出した目標界
磁電流値となるように前記界磁電流値を制御する制御手
段を備えているものである。
的を達成するための制御装置としては、次のような装置
が考えられる。すなわち、金属帯を巻き取るための巻取
機を駆動する直流電動機を、前記巻取機の巻取張力が一
定となるように制御する装置において、前記直流電動機
の電機子電力損失と界磁電力損失との電力損失和が、前
記直流電動機に印加される電機子電圧が前記直流電動機
の定格電圧値を超えない範囲で最大のトルクが得られる
ように界磁電流制御を行ったときの電力損失和よりも小
さくなるように、前記直流電動機に与える界磁電流値の
目標値である目標界磁電流値を算出し、算出した目標界
磁電流値となるように前記界磁電流値を制御する制御手
段を備えているものである。
【００１６】このような構成であれば、巻取張力が一定
となる制御のもとで、制御手段により、直流電動機の電
機子電力損失と界磁電力損失との電力損失和が、直流電
動機に印加される電機子電圧が定格電圧値を超えない範
囲で最大のトルクが得られるように界磁電流制御を行っ
たときの電力損失和よりも小さくなるように、界磁電流
値の目標値である目標界磁電流値が算出され、算出され
た目標界磁電流値となるように界磁電流値が制御され
る。
となる制御のもとで、制御手段により、直流電動機の電
機子電力損失と界磁電力損失との電力損失和が、直流電
動機に印加される電機子電圧が定格電圧値を超えない範
囲で最大のトルクが得られるように界磁電流制御を行っ
たときの電力損失和よりも小さくなるように、界磁電流
値の目標値である目標界磁電流値が算出され、算出され
た目標界磁電流値となるように界磁電流値が制御され
る。
【００１７】ここで、制御手段は、少なくとも電力損失
和を従来のものよりも小さくなるように目標界磁電流値
を算出すればよいが、直流電動機の電力損失を低減する
観点からは、電力損失和が最小値となるように目標界磁
電流値を算出するのが好ましい。
和を従来のものよりも小さくなるように目標界磁電流値
を算出すればよいが、直流電動機の電力損失を低減する
観点からは、電力損失和が最小値となるように目標界磁
電流値を算出するのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本発明に
係る巻取機用直流電動機の制御装置の実施の形態を示す
図である。本実施の形態は、本発明に係る巻取機用直流
電動機の制御装置を、図１に示すように、圧延機２で圧
延された被圧延材１を巻き取るための巻取機３を駆動す
る直流電動機４を、巻取機３による被圧延材１の巻取張
力Ｔが一定となるように制御する場合について適用した
ものである。
を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本発明に
係る巻取機用直流電動機の制御装置の実施の形態を示す
図である。本実施の形態は、本発明に係る巻取機用直流
電動機の制御装置を、図１に示すように、圧延機２で圧
延された被圧延材１を巻き取るための巻取機３を駆動す
る直流電動機４を、巻取機３による被圧延材１の巻取張
力Ｔが一定となるように制御する場合について適用した
ものである。
【００１９】まず、システム全体の構成を図１を参照し
ながら説明する。図１は、本発明に係る巻取機用直流電
動機の制御方法を実施するためのシステム全体の構成を
示す図である。このシステムは、図１に示すように、リ
バースミルにおける巻取機用直流電動機とその制御系で
あって、圧延機２で圧延された被圧延材１を巻き取るた
めの巻取機３と、巻取機３を駆動する直流電動機４と、
直流電動機４の回転速度を検出する速度検出器５と、直
流電動機４に与える電機子電流値Ｉa を検出する電機子
電流計７と、電機子電流値Ｉa を制御する電機子電流制
御装置８と、直流電動機４に与える界磁電流値Ｉf を検
出する界磁電流計９と、界磁電流値Ｉf を制御する界磁
電流制御装置１０と、直流電動機４の電機子の電圧値Ｖ
a を検出する電機子電圧計１２と、電機子電流計７、界
磁電流計９、速度検出器５および電機子電圧計１２の検
出値に基づいて電機子電流制御装置８および界磁電流制
御装置１０の目標電流値を算出する目標電流値演算装置
１１と、で構成されている。
ながら説明する。図１は、本発明に係る巻取機用直流電
動機の制御方法を実施するためのシステム全体の構成を
示す図である。このシステムは、図１に示すように、リ
バースミルにおける巻取機用直流電動機とその制御系で
あって、圧延機２で圧延された被圧延材１を巻き取るた
めの巻取機３と、巻取機３を駆動する直流電動機４と、
直流電動機４の回転速度を検出する速度検出器５と、直
流電動機４に与える電機子電流値Ｉa を検出する電機子
電流計７と、電機子電流値Ｉa を制御する電機子電流制
御装置８と、直流電動機４に与える界磁電流値Ｉf を検
出する界磁電流計９と、界磁電流値Ｉf を制御する界磁
電流制御装置１０と、直流電動機４の電機子の電圧値Ｖ
a を検出する電機子電圧計１２と、電機子電流計７、界
磁電流計９、速度検出器５および電機子電圧計１２の検
出値に基づいて電機子電流制御装置８および界磁電流制
御装置１０の目標電流値を算出する目標電流値演算装置
１１と、で構成されている。
【００２０】電機子電流制御装置８は、目標電流値演算
装置１１から目標電機子電流値Ｉasが与えられると、電
機子電流計７からの電機子電流値Ｉa と目標電機子電流
値Ｉ asとを一致させるように、電機子電流値Ｉa をフィ
ードバック制御するようになっている。
装置１１から目標電機子電流値Ｉasが与えられると、電
機子電流計７からの電機子電流値Ｉa と目標電機子電流
値Ｉ asとを一致させるように、電機子電流値Ｉa をフィ
ードバック制御するようになっている。
【００２１】界磁電流制御装置１０は、目標電流値演算
装置１１から目標界磁電流値Ｉfsが与えられると、界磁
電流計９からの界磁電流値Ｉf と目標界磁電流値Ｉfsと
を一致させるように、界磁電流値Ｉf をフィードバック
制御するようになっている。次に、目標電流値演算装置
１１の構成を図２を参照しながら詳細に説明する。図２
は、目標電流値演算装置１１の構成を示すブロック図で
ある。
装置１１から目標界磁電流値Ｉfsが与えられると、界磁
電流計９からの界磁電流値Ｉf と目標界磁電流値Ｉfsと
を一致させるように、界磁電流値Ｉf をフィードバック
制御するようになっている。次に、目標電流値演算装置
１１の構成を図２を参照しながら詳細に説明する。図２
は、目標電流値演算装置１１の構成を示すブロック図で
ある。
【００２２】目標電流値演算装置１１は、図２に示すよ
うに、逆起電力制御装置１４と、界磁設定器１５と、加
算器１６と、目標界磁電流値Ｉfsの最適値を設定する電
力損失最小界磁電流値設定器１８と、電力損失最小界磁
電流値設定器１８から与えられる上限値を超えないよう
に加算器１６からの目標界磁電流値Ｉfsを制限するリミ
ッタ１７と、目標電機子電流値Ｉasを算出する図示しな
い電機子電流演算器と、で構成されている。
うに、逆起電力制御装置１４と、界磁設定器１５と、加
算器１６と、目標界磁電流値Ｉfsの最適値を設定する電
力損失最小界磁電流値設定器１８と、電力損失最小界磁
電流値設定器１８から与えられる上限値を超えないよう
に加算器１６からの目標界磁電流値Ｉfsを制限するリミ
ッタ１７と、目標電機子電流値Ｉasを算出する図示しな
い電機子電流演算器と、で構成されている。
【００２３】電力損失最小界磁電流値設定器１８は、上
式（６）により算出される電力損失和Ｐが最小値となる
ように、最適な目標界磁電流値Ｉfsである電力損失最小
界磁電流値ＩFSを算出し、リミッタ１７に出力するよう
になっている。電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出する
には、まず、上式（５）および上式（６）から電機子電
流値Ｉa を消去して下式（７）を導く。
式（６）により算出される電力損失和Ｐが最小値となる
ように、最適な目標界磁電流値Ｉfsである電力損失最小
界磁電流値ＩFSを算出し、リミッタ１７に出力するよう
になっている。電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出する
には、まず、上式（５）および上式（６）から電機子電
流値Ｉa を消去して下式（７）を導く。
【００２４】
【数２】
【００２５】ここで、電気損失和Ｐが最小値をとるとき
の界磁電流値Ｉf は、解析的に解くことができて、下式
（８）に示すようになる。
の界磁電流値Ｉf は、解析的に解くことができて、下式
（８）に示すようになる。
【００２６】
【数３】
【００２７】またこのとき、電機子電流値Ｉa と界磁電
流値Ｉf との間には、下式（９）に示す関係が成り立
つ。
流値Ｉf との間には、下式（９）に示す関係が成り立
つ。
【００２８】
【数４】
【００２９】したがって、電力損失最小界磁電流値ＩFS
は、被圧延材１のコイルの直径Ｄおよび巻取張力Ｔ0 を
得て、これらを用いて上式（８）により算出する。な
お、被圧延材１のコイルの直径Ｄは、例えば、巻き取り
回数積算値をｃ、板厚をｔ、被圧延材１のコイルの直径
Ｄの最小値をＤmin とすると、下式（10) により算出す
る。
は、被圧延材１のコイルの直径Ｄおよび巻取張力Ｔ0 を
得て、これらを用いて上式（８）により算出する。な
お、被圧延材１のコイルの直径Ｄは、例えば、巻き取り
回数積算値をｃ、板厚をｔ、被圧延材１のコイルの直径
Ｄの最小値をＤmin とすると、下式（10) により算出す
る。
【００３０】 Ｄ ＝ Ｄmin ＋ｃ・ｔ …（10) 一方、図示しない電機子電流演算器は、被圧延材１のコ
イルの直径Ｄ、電機子電流値Ｉa および界磁電流値Ｉf
を巻取機３および直流電動機４から得て、これらと設定
された巻取張力Ｔ0 とから、目標電機子電流値Ｉasを算
出し、電機子電流制御装置８に出力するようになってい
る。
イルの直径Ｄ、電機子電流値Ｉa および界磁電流値Ｉf
を巻取機３および直流電動機４から得て、これらと設定
された巻取張力Ｔ0 とから、目標電機子電流値Ｉasを算
出し、電機子電流制御装置８に出力するようになってい
る。
【００３１】次に、上記実施の形態の動作を図３を参照
しながら説明する。図３は、回転数Ｎの変化に対する目
標界磁電流値Ｉfsの変化を示すグラフである。まず、例
えば、巻取機３において被圧延材１の巻き出しが開始さ
れることにより回転数Ｎが上昇していき、所定回転数Ｎ
B に達するまでは、図３の０≦Ｎ≦Ｎ B の領域に示す
ように、逆起電力制御装置１４により、補正界磁電流値
ΔＩfsが正の値として出力されるとともに、界磁設定器
１５により、目標界磁電流値Ｉ fs' が定格界磁電流値Ｉ
fmaxに設定され、これらが加算器１６を介してリミッタ
１７に出力される（図中、実線）。また、電力損失最小
界磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小値と
なるように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出され、リ
ミッタ１７に出力される（図中、一点鎖線）。
しながら説明する。図３は、回転数Ｎの変化に対する目
標界磁電流値Ｉfsの変化を示すグラフである。まず、例
えば、巻取機３において被圧延材１の巻き出しが開始さ
れることにより回転数Ｎが上昇していき、所定回転数Ｎ
B に達するまでは、図３の０≦Ｎ≦Ｎ B の領域に示す
ように、逆起電力制御装置１４により、補正界磁電流値
ΔＩfsが正の値として出力されるとともに、界磁設定器
１５により、目標界磁電流値Ｉ fs' が定格界磁電流値Ｉ
fmaxに設定され、これらが加算器１６を介してリミッタ
１７に出力される（図中、実線）。また、電力損失最小
界磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小値と
なるように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出され、リ
ミッタ１７に出力される（図中、一点鎖線）。
【００３２】リミッタ１７では、加算器１６からの目標
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFS以上であるので、加算
器１６からの目標界磁電流値Ｉfsが上限値の電力損失最
小界磁電流値ＩFSに置き換えられ、界磁電流制御装置１
０に出力される。
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFS以上であるので、加算
器１６からの目標界磁電流値Ｉfsが上限値の電力損失最
小界磁電流値ＩFSに置き換えられ、界磁電流制御装置１
０に出力される。
【００３３】次いで、回転数Ｎがさらに上昇していき、
所定回転数ＮB よりも大きくなったときは、図３のＮB
＜Ｎ≦Ｎx の領域に示すように、界磁設定器１５によ
り、目標界磁電流値Ｉfs' が、直流電動機４に印加され
る電圧が上限電圧値ＥＭＦma x を超えない範囲で最大に
設定され、リミッタ１７に出力される。また、電力損失
最小界磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小
値となるように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出さ
れ、リミッタ１７に出力される。
所定回転数ＮB よりも大きくなったときは、図３のＮB
＜Ｎ≦Ｎx の領域に示すように、界磁設定器１５によ
り、目標界磁電流値Ｉfs' が、直流電動機４に印加され
る電圧が上限電圧値ＥＭＦma x を超えない範囲で最大に
設定され、リミッタ１７に出力される。また、電力損失
最小界磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小
値となるように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出さ
れ、リミッタ１７に出力される。
【００３４】リミッタ１７では、加算器１６からの目標
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFS以上であるので、加算
器１６からの目標界磁電流値Ｉfsが上限値の電力損失最
小界磁電流値ＩFSに置き換えられ、界磁電流制御装置１
０に出力される。
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFS以上であるので、加算
器１６からの目標界磁電流値Ｉfsが上限値の電力損失最
小界磁電流値ＩFSに置き換えられ、界磁電流制御装置１
０に出力される。
【００３５】次いで、回転数Ｎがさらに上昇していき、
所定回転数Ｎx よりも大きくなったときは、図３のＮx
＜Ｎの領域に示すように、界磁設定器１５により、目
標界磁電流値Ｉfs' が、直流電動機４に印加される電圧
が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲で最大に設定さ
れ、リミッタ１７に出力される。また、電力損失最小界
磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小値とな
るように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出され、リミ
ッタ１７に出力される。
所定回転数Ｎx よりも大きくなったときは、図３のＮx
＜Ｎの領域に示すように、界磁設定器１５により、目
標界磁電流値Ｉfs' が、直流電動機４に印加される電圧
が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲で最大に設定さ
れ、リミッタ１７に出力される。また、電力損失最小界
磁電流値設定器１８により、電力損失和Ｐが最小値とな
るように電力損失最小界磁電流値ＩFSが算出され、リミ
ッタ１７に出力される。
【００３６】リミッタ１７では、加算器１６からの目標
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFSよりも小さいので、Ｉ
fsがそのまま界磁電流制御装置１０に出力される。この
ように界磁電流制御装置１０に目標界磁電流値Ｉfsが出
力されると、界磁電流制御装置１０では、界磁電流計９
からの界磁電流値Ｉf と目標界磁電流値Ｉ fsとが一致す
るように、界磁電流値Ｉf がフィードバック制御され
る。
界磁電流値Ｉfsが電力損失最小界磁電流値設定器１８か
らの電力損失最小界磁電流値ＩFSよりも小さいので、Ｉ
fsがそのまま界磁電流制御装置１０に出力される。この
ように界磁電流制御装置１０に目標界磁電流値Ｉfsが出
力されると、界磁電流制御装置１０では、界磁電流計９
からの界磁電流値Ｉf と目標界磁電流値Ｉ fsとが一致す
るように、界磁電流値Ｉf がフィードバック制御され
る。
【００３７】特に、巻取張力Ｔ0 が小さい値に設定され
ているときは、リミッタ１７からは、直流電動機４に印
加される電圧が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲に
おける最大値よりも小さい値で目標界磁電流値Ｉfsが出
力される。このような場合には、電力損失和Ｐが従来の
方法よりも小さな値となるので、従来に比して、直流電
動機４の電力損失を低く抑えることができる。
ているときは、リミッタ１７からは、直流電動機４に印
加される電圧が上限電圧値ＥＭＦmax を超えない範囲に
おける最大値よりも小さい値で目標界磁電流値Ｉfsが出
力される。このような場合には、電力損失和Ｐが従来の
方法よりも小さな値となるので、従来に比して、直流電
動機４の電力損失を低く抑えることができる。
【００３８】次に、本発明に係る巻取機用直流電動機の
制御装置を実際の鋼帯の巻取機に適用した一実施例を図
４を参照しながら説明する。図４は、本発明に係る巻取
機用直流電動機の制御装置の一実施例を説明するための
図である。巻取機３および直流電動機４の仕様として、
図４に示すように、巻取張力Ｔ0の最大値が４０．８
［ｔ］、定格界磁電流値Ｉfmaxが３２０［Ａ］、定格電
機子電流値Ｉamaxが１１６０［Ａ］、被圧延材１のコイ
ルの直径Ｄの最大値Ｄmax が１７００［ｍｍ］、最小値
Ｄmin が６１０［ｍｍ］、電機子の抵抗値ｒa が０．０
２１５［Ω］、界磁巻線の抵抗値ｒr が０．６６
［Ω］、係数ｋ2 が０．０９３４である場合について述
べる。例えば、被圧延材１のコイルの直径Ｄが６１０
［ｍｍ］であり、巻取張力Ｔ0 を１０［ｔ］に設定した
ときの電力損失和Ｐは、従来の場合と本発明を適用した
場合とでそれぞれ次のようになる。
制御装置を実際の鋼帯の巻取機に適用した一実施例を図
４を参照しながら説明する。図４は、本発明に係る巻取
機用直流電動機の制御装置の一実施例を説明するための
図である。巻取機３および直流電動機４の仕様として、
図４に示すように、巻取張力Ｔ0の最大値が４０．８
［ｔ］、定格界磁電流値Ｉfmaxが３２０［Ａ］、定格電
機子電流値Ｉamaxが１１６０［Ａ］、被圧延材１のコイ
ルの直径Ｄの最大値Ｄmax が１７００［ｍｍ］、最小値
Ｄmin が６１０［ｍｍ］、電機子の抵抗値ｒa が０．０
２１５［Ω］、界磁巻線の抵抗値ｒr が０．６６
［Ω］、係数ｋ2 が０．０９３４である場合について述
べる。例えば、被圧延材１のコイルの直径Ｄが６１０
［ｍｍ］であり、巻取張力Ｔ0 を１０［ｔ］に設定した
ときの電力損失和Ｐは、従来の場合と本発明を適用した
場合とでそれぞれ次のようになる。
【００３９】まず、従来の場合は、回転数Ｎが所定回転
数ＮB 以下であるとき、界磁電流値Ｉf は、定格界磁電
流値Ｉfmaxに設定されるため、 Ｉf ＝ ３２０［Ａ］ となる。一方、電機子電流値Ｉa は、上式（５）によ
り、
数ＮB 以下であるとき、界磁電流値Ｉf は、定格界磁電
流値Ｉfmaxに設定されるため、 Ｉf ＝ ３２０［Ａ］ となる。一方、電機子電流値Ｉa は、上式（５）によ
り、
【００４０】
【数５】
【００４１】となる。したがって、電力損失和Ｐは、上
式（６）により、 Ｐ ＝ (204)2×0.0215 ＋ (320)2×0.66 ＝ ６
８．５［ｋＷ］ となる。次に、本発明を適用した場合は、回転数Ｎが所
定回転数ＮB 以下であるとき、界磁電流値Ｉf は、上式
（８）により、
式（６）により、 Ｐ ＝ (204)2×0.0215 ＋ (320)2×0.66 ＝ ６
８．５［ｋＷ］ となる。次に、本発明を適用した場合は、回転数Ｎが所
定回転数ＮB 以下であるとき、界磁電流値Ｉf は、上式
（８）により、
【００４２】
【数６】
【００４３】となる。一方、電機子電流値Ｉa は、上式
（５）により、
（５）により、
【００４４】
【数７】
【００４５】となる。したがって、電力損失和Ｐは、上
式（６）により Ｐ ＝ (599)2×0.0215 ＋ (109)2×0.66 ＝ １
５．６［ｋＷ］ となる。よって、従来の場合は、電力損失和Ｐが６８．
５［ｋＷ］であるのに対して、本発明を適用した場合
は、電力損失和Ｐが１５．６［ｋＷ］となり、従来に比
して、５２．９［ｋＷ］も電力損失を削減することがで
きた。
式（６）により Ｐ ＝ (599)2×0.0215 ＋ (109)2×0.66 ＝ １
５．６［ｋＷ］ となる。よって、従来の場合は、電力損失和Ｐが６８．
５［ｋＷ］であるのに対して、本発明を適用した場合
は、電力損失和Ｐが１５．６［ｋＷ］となり、従来に比
して、５２．９［ｋＷ］も電力損失を削減することがで
きた。
【００４６】なお、上記実施の形態において、電力損失
最小界磁電流値設定器１８は、電力損失和Ｐが最小値と
なるように電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出したが、
例えば、出力トルクをある程度の値で維持したい等の要
求があれば、最小値に限らず、定格界磁電流以下の範囲
で電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出してもよい。
最小界磁電流値設定器１８は、電力損失和Ｐが最小値と
なるように電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出したが、
例えば、出力トルクをある程度の値で維持したい等の要
求があれば、最小値に限らず、定格界磁電流以下の範囲
で電力損失最小界磁電流値ＩFSを算出してもよい。
【００４７】また、上記実施の形態においては、巻取張
力Ｔ0 をあらかじめ設定しておく構成としたが、これに
限らず、巻取張力Ｔ0 を必要に応じて適宜変更可能な構
成としてもよい。さらに、上記実施の形態においては、
図示しない電機子電流演算器は、被圧延材１のコイルの
直径Ｄ、電機子電流値Ｉa および界磁電流値Ｉf を巻取
機３および直流電動機４から得て、これらと設定された
巻取張力Ｔ0 とから目標電機子電流値Ｉasを算出した
が、これに限らず、目標電機子電流値Ｉasは、実測逆起
電力ＥＭＦp および回転数Ｎを用いて下式（11）により
トルク係数１／ζφを算出し、これを用いて下式（12）
により算出してもよい。なお、軽負荷で逆起電力が小さ
い場合に精度上問題となるようであれば、界磁電流値Ｉ
f とトルク係数１／ζφとの関係が既知であることを利
用して実測値より算出することもできる。
力Ｔ0 をあらかじめ設定しておく構成としたが、これに
限らず、巻取張力Ｔ0 を必要に応じて適宜変更可能な構
成としてもよい。さらに、上記実施の形態においては、
図示しない電機子電流演算器は、被圧延材１のコイルの
直径Ｄ、電機子電流値Ｉa および界磁電流値Ｉf を巻取
機３および直流電動機４から得て、これらと設定された
巻取張力Ｔ0 とから目標電機子電流値Ｉasを算出した
が、これに限らず、目標電機子電流値Ｉasは、実測逆起
電力ＥＭＦp および回転数Ｎを用いて下式（11）により
トルク係数１／ζφを算出し、これを用いて下式（12）
により算出してもよい。なお、軽負荷で逆起電力が小さ
い場合に精度上問題となるようであれば、界磁電流値Ｉ
f とトルク係数１／ζφとの関係が既知であることを利
用して実測値より算出することもできる。
【００４８】
【数８】
【００４９】
【数９】
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の巻取機用直流電動機の制御方法によれば、従
来に比して、直流電動機の電力損失を比較的低減するこ
とができるという効果が得られる。
項１記載の巻取機用直流電動機の制御方法によれば、従
来に比して、直流電動機の電力損失を比較的低減するこ
とができるという効果が得られる。
【００５１】特に、本発明に係る請求項２記載の巻取機
用直流電動機の制御方法によれば、電力損失和が最小値
となるように目標界磁電流値が算出されるので、直流電
動機の電力損失を最小限に抑えることができるという効
果が得られる。
用直流電動機の制御方法によれば、電力損失和が最小値
となるように目標界磁電流値が算出されるので、直流電
動機の電力損失を最小限に抑えることができるという効
果が得られる。
【図１】本発明に係る巻取機用直流電動機の制御装置を
適用するシステム全体の構成を示す図である。
適用するシステム全体の構成を示す図である。
【図２】目標電流値演算装置１１の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図３】回転数Ｎの変化に対する目標界磁電流値Ｉfsの
変化を示すグラフである。
変化を示すグラフである。
【図４】本発明に係る巻取機用直流電動機の制御装置の
一実施例を説明するための図である。
一実施例を説明するための図である。
【図５】従来の巻取機用直流電動機の制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１ 被圧延材 ２ 圧延機 ３ 巻取機 ４ 直流電動機 ５ 速度検出器 ７ 電機子電流計 ８ 電機子電流制御装置 ９ 界磁電流計 １０ 界磁電流制御装置 １１ 目標電流値演算装置 １２ 電機子電圧計 １４ 逆起電力制御装置 １５ 界磁設定器 １６ 加算器 １７ リミッタ １８ 電力損失最小界磁電流値設定器
Claims (2)
- 【請求項１】 巻取張力を一定にして金属帯を巻き取る
巻取機を駆動する直流電動機の制御方法において、 界磁電力損失と電機子電力損失との和が最小値となるよ
うに算出した電力損失最小界磁電流値と前記直流電動機
固有の定格界磁電流値とを比較し、前記定格界磁電流値
が前記電力損失最小界磁電流値よりも高い場合には、前
記電力損失最小界磁電流値以上で前記定格界磁電流値未
満の値を目標界磁電流値とすることを特徴とする巻取機
用直流電動機の制御方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記定格界磁電流値が前記電力損失最小界磁電流値より
も高い場合には、前記電力損失最小界磁電流値を前記目
標界磁電流値とすることを特徴とする巻取機用直流電動
機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35944598A JP2000184779A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 巻取機用直流電動機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35944598A JP2000184779A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 巻取機用直流電動機の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000184779A true JP2000184779A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18464543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35944598A Pending JP2000184779A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 巻取機用直流電動機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000184779A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105991045A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-05 | 山特电子（深圳）有限公司 | 三相不间断电源的整流电路的控制方法及控制装置 |
| CN113949322A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-01-18 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种爪极电机的电流分配控制方法 |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP35944598A patent/JP2000184779A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105991045A (zh) * | 2015-01-30 | 2016-10-05 | 山特电子（深圳）有限公司 | 三相不间断电源的整流电路的控制方法及控制装置 |
| CN113949322A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-01-18 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种爪极电机的电流分配控制方法 |
| CN113949322B (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-29 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种爪极电机的电流分配控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040325 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050712 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051004 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060221 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |