JP2004088864A - Motor drive for rolling line - Google Patents

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JP2004088864A JP2002244568A JP2002244568A JP2004088864A JP 2004088864 A JP2004088864 A JP 2004088864A JP 2002244568 A JP2002244568 A JP 2002244568A JP 2002244568 A JP2002244568 A JP 2002244568A JP 2004088864 A JP2004088864 A JP 2004088864A
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Yoshito Kato
加藤 義人
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Toshiba Corp
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive for rolling line capable of continuous operation even if one inverter device is failed and stopped. <P>SOLUTION: This motor drive comprises a converter for converting an AC input into DC, an inverter for converting the output into an AC output of arbitrary frequency and voltage, a speed controller, a current controller, and a speed sensorless vector control inverter device with a frequency calculation part. Respective outputs of the plurality of speed sensorless vector control inverter devices 1-1 and 1-2 are connected with respective primary windings of a plurality of induction motors 2-1 to 2-n having a plurality of primary windings in parallel through a selective changing means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼圧延ラインにおいて複数台の誘導電動機を駆動する電動機駆動装置に係わり、特に鉄鋼圧延ラインのテーブル駆動装置のように複数台の誘導電動機が一斉に駆動され、なおかつ駆動装置の故障や災害発生の際にも運転継続が可能なように、システム稼働率を向上させるようにした圧延ライン用電動機駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置としては、例えば、特開平7−241094号公報が知られている。この装置は、インバータ装置の出力側に複数台の誘導電動機を並列接続している。また、このインバータ装置の制御は、速度センサを用いることなく、励磁電流成分とトルク電流成分を独立して制御する形のセンサレスベクトル制御が採用されている。
【0003】
上記構成の電動機駆動装置は、1台のインバータ装置を複数台の誘導電動機に並列接続しているが、システム稼動率を向上させるようなインバータ装置の冗長化等については考慮されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
圧延ラインにおける電動機駆動装置には、信頼性が求められる。ひとたび電動機駆動装置が災害や故障などにより停止すると、再び運転するためには一旦操業を停止して故障を解決するしかないため、稼動率の低下を招き、プラント操業に多大な影響を与えていた。しかしながら、1台のインバータ装置で複数台の誘導電動機を並列駆動する従来技術の電動機駆動装置では、インバータ装置が故障した場合、インバータ装置が復旧するまでは電動機の駆動ができず、プラント操業上問題となっていた。
【0005】
従って、本発明は、インバータ装置の冗長性を考慮し、1台のインバータ装置が故障停止しても、継続運転可能な圧延ライン用電動機駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧延ライン用電動機駆動装置は、交流入力を直流に変換するコンバータと、この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換するインバータと、演算で求めた誘導電動機の推定速度と速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制御部と、前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比較して、D、Q軸電圧基準及び3相電圧基準を得るようにし、この出力により前記インバータをPWM制御するようにした電流制御部と、前記Q軸電圧基準と誘導電動機のインピーダンスから前記インバータの出力周波数基準を演算するようにした周波数演算部とを用いて速度センサレスベクトル制御インバータ装置を構成し、複数台の前記速度センサレスベクトル制御インバータ装置の夫々の出力を、選択切換手段を介して、複数個の1次巻線を持つ複数台の誘導電動機の夫々の1次巻線に並列に接続したことを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の圧延ライン用電動機駆動装置は、交流入力を直流に変換するコンバータと、この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換するインバータと、演算で求めた誘導電動機の推定速度と速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制御部と、前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比較して、D、Q軸電圧基準及び3相電圧基準を得るようにし、この出力により前記インバータをPWM制御するようにした電流制御部と、前記Q軸電圧基準と誘導電動機のインピーダンスから前記インバータの出力周波数基準を演算するようにした周波数演算部とを用いて速度センサレスベクトル制御インバータ装置を構成し、K台(K>2)の前記速度センサレスベクトル制御インバータ装置のうちの任意のN台(K>N)の速度センサレスベクトル制御インバータ装置の出力をN個の1次巻線を持つ複数台の誘導電動機に夫々並列に接続するようにしたことを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、1台のインバータ装置が故障停止しても、継続運転可能な圧延ライン用電動機駆動装置を提供することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明による圧延ライン用電動機駆動装置の第1の実施の形態を図1及び図2を参照して説明する。図1は本発明の圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図である。
【0010】
インバータ装置1−1、1−2はそれぞれ商用電源を直流に変換し、制御部での制御により、任意の電圧、周波数の出力を得る。この出力は、鉄鋼圧延ラインのテーブル等を駆動する1次巻線を2個有する複数台の誘導電動機2−1、・・・、2−Nの夫々の1次巻線に接続される。すなわち、インバータ装置1−1は、片側の巻線WU1、WV1及びWW1に電力を夫々供給し、複数台の誘導電動機2−1、・・・、2−Nを並列駆動し、インバータ装置1−2は、もう片側の巻線WU2、WV2及びWW2に電力を夫々供給し、複数台の誘導電動機2−1、・・・、2−Nを並列駆動するように構成されている。
【0011】
図2は、インバータ装置1−1の詳細構成を示したものである。尚、インバータ装置1−2も全く同様の構成であるのでその説明は省略する。
【0012】
商用電源の交流電圧を、コンバータ3Aによって直流電圧に変換する。その直流電圧を受けインバータ3Bはこれを任意の周波数、電圧の交流電圧に変換し、出力遮断器9を介して誘導電動機2を可変速駆動する。これが本発明に係わる圧延ライン用電動機駆動装置の主回路構成である。
【0013】
そして、本発明に用いられる制御部の概略構成は次の通りである。
【0014】
制御部はいわゆるセンサレスベクトル制御で、速度制御部4、電流制御部5及び周波数演算部8から構成されている。
【0015】
速度制御部4は、速度基準frと、演算によって求めた誘導電動機2の推定速度fmをもとに、D軸及びQ軸の電流基準Idr及びIqrを生成する。
【0016】
電流制御部5はこれらの信号と電流検出器6からD軸及びQ軸に変換されたD軸電流Id、Q軸電流Iqとを夫々比較し、電圧基準Vrを出力する。PWM制御器7はこの信号をPWM変調し、インバータ3BのゲートパルスGpを出力しインバータ3Bを制御する。
【0017】
一方、周波数演算部8は、前記電流制御部5で生成されたQ軸電圧基準Vqrからインバータ3Bの出力周波数基準foを演算する。
【0018】
次に、前述した速度制御部4の詳細構成について説明する。
【0019】
速度基準frと、推定速度演算器46の出力である推定速度fmと比較する。この推定速度fmは、周波数演算部8から得られる出力周波数基準foから、すべり周波数fsを減算することにより求める。
【0020】
速度基準frと、推定速度fmの差として得られる速度偏差をゼロとするように、速度制御演算器41でトルクを演算し、トルク基準Trを得る。このトルク基準Trを割り算器42を用いて誘導電動機の磁束量43で割ることによりQ軸電流基準Iqrを求める。又、誘導電動機の磁束量43を磁束飽和関数44によってD軸電流基準Idrに変換する。一方、前記すべり周波数fsは前記Q軸電流基準Iqrを割り算器45を用いて誘導電動機の磁束量43で割ることにより求める。
【0021】
電流制御部5の詳細構成は以下の通りである。
【0022】
誘導電動機2の任意の片側の巻線の2つの相、例えばU相電流とW相電流を電流検出器6で検出し、これを電流座標変換器51に入力する。電流座標変換器51は、出力周波数基準foを積分器55で積分して得られる位相信号φに基づいて、U相電流とW相電流をQ軸電流IqとD軸電流Idに変換する。
【0023】
Q軸電流制御演算器52は、前述した速度制御部4の出力であるQ軸電流基準Iqrと前記Q軸電流Iqとを比較し、両者の差をゼロにするためのQ軸電圧基準Vqrを生成する。又、D軸電流制御演算器53は、速度制御部4の出力であるD軸電流基準Idrと前記D軸電流Idとを比較し、両者の差をゼロにするためのD軸電圧基準Vdrを生成する。
【0024】
電圧座標変換器54は、前記Q軸電圧基準VqrとD軸電圧基準Vdrを、積分器55からの位相信号φに基づいて3相電圧基準Vrに変換する。この3相電圧基準VrはPWM制御器7に与えられ、ここでインバータ3Bの各アームのスイッチング素子に与えるゲートパルスGpが生成される。
【0025】
また、周波数演算部8の詳細構成は以下の通りである。
【0026】
Q軸誘起電圧演算器81は、前記電流制御部5のQ軸電流制御演算器52で生成されたQ軸電圧基準Vqrと誘導電動機のインピーダンス82よりQ軸誘起電圧Eqを演算し、周波数換算器83に出力する。そして、このQ軸誘起電圧演算器81の出力であるQ軸誘起電圧Eqは、周波数換算器83によって出力周波数基準foに換算される。
【0027】
前述の速度制御演算器41に入力される推定速度演算器46からの推定速度fmは、推定速度演算器46により、力行時は補正出力周波数基準foからすべり周波数fsを減算し、回生時は補正出力周波数基準foにすべり周波数fsを加算して求める。
【0028】
尚図中、10はインバータ装置1−1の故障を検出する故障検出装置であり、後述するマスター/スレーブ切換え信号を発する。
【0029】
次に、図2を用いて、インバータ装置1−1、1−2間の運転信号の取り合いについて説明する。
【0030】
いま、インバータ装置1−1が図2の構成となっているものとする。この状態で、インバータ装置1−1のQ軸電流基準Iqrを、インバータ装置1−2のQ軸電流演算器52に接続する。インバータ装置1−1のように、Q軸電流基準、すなわちトルク基準を与える側のインバータをマスターインバータと呼び、インバータ装置1−2のように、マスターからトルク基準を受ける側のインバータをスレーブインバータと呼ぶ。図2に示したように、インバータ装置1−1はスレーブインバータに切換えて動作させる場合もあるため、インバータ装置1−2からのQ軸電流基準Iqrを受ける回路も付加されている。
【0031】
次に、インバータ故障時の動作を行う制御回路の構成につき説明する。故障検出装置10は、コンバータ3A、インバータ3Bの電圧あるいは電流の異常信号により、インバータ装置1−1の故障を検出する。この故障信号が故障検出装置10に入力されると、出力遮断器9を開放するとともに、マスター/スレーブ選択信号を発し、自分がマスターであった場合はスレーブ側に切り換え、インバータ装置1−2をマスターとして運転を継続できるようにする。このように、インバータ装置1−1の故障により、当該インバータ装置を切離し、運転を継続する手段を選択切換手段と呼ぶ。
【0032】
次に、以上のように構成した本発明の第1の実施の形態による圧延ライン用電動機駆動装置の動作について、図1及び図2を用いて説明する。
【0033】
図1の構成で明らかなように、圧延ラインのテーブルを駆動する複数台の誘導電動機2−1、・・・、2−nは、インバータ装置1−1と、インバータ装置1−2の両者から電力を供給される。更に、図2の制御構成で説明したように、インバータ装置1−2はマスターインバータであるインバータ装置1−1のQ軸電流基準Iqrすなわち、トルク基準で制御されているので、インバータ装置1−1とインバータ装置1−2の負荷分担がほぼ同一となるように作用する。
【0034】
また図2に示すように、どちらか一方が災害発生や故障による停止に至った際は、停止した一方のインバータ装置の出力遮断器9を開放することにより完全に切り離し、他方のインバータ装置を用いて誘導電動機2の片側の1次巻線から一次電流を供給し駆動するような縮退運転が可能となる。
【0035】
尚、図1においてはインバータ装置が2台、電動機の1次巻線の個数も2としていたが、これをインバータ装置N台(Nは2以上の任意の整数)、1次巻線の数をN個としても良い。
【0036】
以上説明したように、本発明の圧延ライン用電動機駆動装置によれば、1台のインバータ装置が故障停止しても、継続運転可能な圧延ライン用電動機駆動装置を提供することができる。
【0037】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図である。この第2の実施の形態の各部について、図1の第1の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、図1のインバータ装置1−1、1−2に代えて、これらを同一筐体に収納した複合インバータ装置1Aを用いた点である。
【0038】
このように、2台のインバータ装置1−1、1−2に代えて1台の複合インバータ装置1Aを設置することにより、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合、必ずしもQ軸電流基準Iqrの受け渡しを行わなくても、2台のインバータの基本制御部分を共通化し、ここで生成されるゲートパルスGpを同時に2台のインバータ装置1−1、1−2のインバータ2に与えるようにすれば良い。
【0039】
(第3の実施の形態)
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図である。この第3の実施の形態の各部について、図1の第1の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、図1のインバータ装置1−1、1−2に代えて、インバータ装置の台数を1−1、1−2、1−3、1−4と増加させた点と、前述したようなインバータ装置の台数と等しい電動機2の巻線数とはせず、インバータ装置の台数より少ない巻線数としている点である。図4では巻線数は2個となっている。
【0040】
図4においてはインバータ装置1−1及び1−2の2台がひとつのグループを形成し、この2台の出力を、誘導電動機2−1、・・・、2−mの2個の1次巻線に夫々並列に接続している。
【0041】
他方、インバータ装置1−3及び1−4の2台が他のひとつのグループを形成し、この2台の出力を、誘導電動機2−m+1、・・・、2−nの2個の1次巻線に夫々接続している。
【0042】
ここではインバータ装置の台数を4台、誘導電動機の巻線数を2個として説明したが、これをインバータ装置K台(K>2)、誘導電動機の巻線数N個(K>N)と拡張することが可能である。
【0043】
以上述べたような圧延ラインの電動機駆動装置では、1台のインバータ装置が故障しても、これを切離せば、全体の電動機駆動容量のうちのある部分のみしか50%の出力とならないため、運転継続し易くなる。また、圧延ラインのテーブルのどのロールをどのインバータ装置で駆動するかの選定を自由に行うことができるため、負荷特性に応じたシステム構成とすることが可能となる。
【0044】
更に、インバータ装置は、素子定格から決まる標準容量があり、この標準容量をフルに使用できるように、分割数や駆動する電動機数を定めれば、全体としてコストパフォーマンスの良いシステム構成を実現することも可能となる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、1台のインバータ装置が故障停止しても、継続運転可能な圧延ライン用電動機駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置の詳細を示すブロック構成図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る圧延ライン用電動機駆動装置のブロック構成図。
【符号の説明】
1−1、1−2、1−3、1−4 インバータ装置
1A 複合インバータ装置
2−1、2−2、2−m、2−m+1、2−n 誘導電動機
3A コンバータ
3B インバータ
4 速度制御部
5 電流制御部
6 電流検出器
7 PWM制御器
8 周波数演算部
9 出力遮断器
10 故障検出装置
41 速度制御演算器
42 割り算器
43 誘導電動機の磁束量
44 磁束飽和関数
45 割り算器
46 推定速度演算器
51 電流座標変換器
52 Q軸電流制御演算器
53 D軸電流制御演算器
54 電圧座標変換器
55 積分器
81 誘導電動機のインピーダンス
82 Q軸誘起電圧演算器
83 周波数換算器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive device for driving a plurality of induction motors in a steel rolling line, and in particular, a plurality of induction motors are driven at the same time, such as a table drive device in a steel rolling line, and furthermore, failure of the drive device and The present invention relates to an electric motor drive device for a rolling line that improves the system operation rate so that operation can be continued even in the event of a disaster.
[0002]
[Prior art]
As this type of apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-241094 is known. In this device, a plurality of induction motors are connected in parallel to the output side of an inverter device. Further, the control of the inverter device employs sensorless vector control in which the exciting current component and the torque current component are controlled independently without using a speed sensor.
[0003]
In the motor drive device having the above configuration, one inverter device is connected in parallel to a plurality of induction motors, but no consideration is given to making the inverter device redundant so as to improve the system operation rate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Reliability is required for a motor drive device in a rolling line. Once the motor drive unit stops due to a disaster or breakdown, the only way to restart it is to stop the operation once and resolve the failure. . However, with a conventional motor drive device in which a plurality of induction motors are driven in parallel by one inverter device, if the inverter device fails, the motor cannot be driven until the inverter device is restored, which causes a problem in plant operation. It was.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor drive device for a rolling line that allows continuous operation even if one inverter device fails and stops in consideration of the redundancy of the inverter device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric motor driving device for a rolling line according to the present invention includes a converter that converts an AC input into a DC, an inverter that converts this output into an AC power of an arbitrary frequency and voltage, and an arithmetic operation. A speed control unit that compares the estimated speed of the induction motor with the speed reference to obtain a torque reference, and calculates D and Q axis current references from the torque reference and the amount of magnetic flux of the induction motor. The reference is compared with the output current of the inverter after D and Q coordinate conversion, respectively, to obtain a D and Q axis voltage reference and a three-phase voltage reference, and the inverter is PWM-controlled by this output. A speed sensorless vector control system using a current control unit and a frequency calculation unit configured to calculate the output frequency reference of the inverter from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor. Each of the primary windings of a plurality of induction motors having a plurality of primary windings is connected via selection switching means to respective outputs of the plurality of speed sensorless vector control inverters. And connected in parallel.
[0007]
In order to achieve the above object, an electric motor driving device for a rolling line according to the present invention includes a converter that converts an AC input into a DC, an inverter that converts this output into an AC power of an arbitrary frequency and voltage, and an arithmetic operation. A speed control unit that compares the estimated speed of the induction motor with the speed reference to obtain a torque reference, and calculates D and Q axis current references from the torque reference and the amount of magnetic flux of the induction motor. The reference is compared with the output current of the inverter after D and Q coordinate conversion, respectively, to obtain a D and Q axis voltage reference and a three-phase voltage reference, and the inverter is PWM-controlled by this output. A speed sensorless vector control system using a current control unit and a frequency calculation unit configured to calculate the output frequency reference of the inverter from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor. An inverter device is constructed, and the output of any of N (K> N) speed sensorless vector control inverter devices out of K (K> 2) speed sensorless vector control inverter devices is N primary windings. And connected in parallel to a plurality of induction motors having
[0008]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if one inverter apparatus fails and stops, the electric motor drive device for rolling lines which can be operated continuously can be provided.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a motor drive device for a rolling line according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device for a rolling line according to the present invention.
[0010]
Each of the inverter devices 1-1 and 1-2 converts a commercial power supply into direct current, and obtains an output of an arbitrary voltage and frequency under the control of the control unit. This output is connected to respective primary windings of a plurality of induction motors 2-1,..., 2-N having two primary windings for driving a table or the like of a steel rolling line. That is, the inverter device 1-1 supplies power to one of the windings WU1, WV1, and WW1, respectively, and drives a plurality of induction motors 2-1,..., 2-N in parallel. 2 is configured to supply power to the other windings WU2, WV2, and WW2, respectively, and to drive a plurality of induction motors 2-1,..., 2-N in parallel.
[0011]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the inverter device 1-1. Note that the inverter device 1-2 has exactly the same configuration, and a description thereof will be omitted.
[0012]
The AC voltage of the commercial power supply is converted into a DC voltage by the converter 3A. The inverter 3B receives the DC voltage, converts the DC voltage into an AC voltage having an arbitrary frequency and voltage, and drives the induction motor 2 via the output circuit breaker 9 at a variable speed. This is the main circuit configuration of the motor drive device for a rolling line according to the present invention.
[0013]
The schematic configuration of the control unit used in the present invention is as follows.
[0014]
The control unit is so-called sensorless vector control, and includes a speed control unit 4, a current control unit 5, and a frequency calculation unit 8.
[0015]
The speed controller 4 generates current references Idr and Iqr for the D-axis and the Q-axis based on the speed reference fr and the estimated speed fm of the induction motor 2 obtained by calculation.
[0016]
The current controller 5 compares these signals with the D-axis current Id and the Q-axis current Iq converted from the current detector 6 into the D-axis and the Q-axis, respectively, and outputs a voltage reference Vr. The PWM controller 7 PWM-modulates this signal, outputs a gate pulse Gp of the inverter 3B, and controls the inverter 3B.
[0017]
On the other hand, the frequency calculator 8 calculates the output frequency reference fo of the inverter 3B from the Q-axis voltage reference Vqr generated by the current controller 5.
[0018]
Next, a detailed configuration of the speed control unit 4 will be described.
[0019]
The speed reference fr is compared with the estimated speed fm output from the estimated speed calculator 46. The estimated speed fm is obtained by subtracting the slip frequency fs from the output frequency reference fo obtained from the frequency calculator 8.
[0020]
The torque is calculated by the speed control calculator 41 so that the speed deviation obtained as the difference between the speed reference fr and the estimated speed fm is zero, and the torque reference Tr is obtained. The Q-axis current reference Iqr is obtained by dividing the torque reference Tr by the magnetic flux amount 43 of the induction motor using the divider 42. Further, the magnetic flux amount 43 of the induction motor is converted into a D-axis current reference Idr by a magnetic flux saturation function 44. On the other hand, the slip frequency fs is obtained by dividing the Q-axis current reference Iqr by the magnetic flux amount 43 of the induction motor using the divider 45.
[0021]
The detailed configuration of the current control unit 5 is as follows.
[0022]
Two phases, for example, a U-phase current and a W-phase current of an arbitrary one side winding of the induction motor 2 are detected by the current detector 6 and input to the current coordinate converter 51. The current coordinate converter 51 converts the U-phase current and the W-phase current into a Q-axis current Iq and a D-axis current Id based on the phase signal φ obtained by integrating the output frequency reference fo by the integrator 55.
[0023]
The Q-axis current control calculator 52 compares the Q-axis current reference Iqr, which is the output of the speed control unit 4, with the Q-axis current Iq, and calculates a Q-axis voltage reference Vqr for reducing the difference between the two to zero. Generate. The D-axis current control calculator 53 compares the D-axis current reference Idr, which is the output of the speed control unit 4, with the D-axis current Id, and calculates a D-axis voltage reference Vdr for reducing the difference between the two to zero. Generate.
[0024]
The voltage coordinate converter 54 converts the Q-axis voltage reference Vqr and the D-axis voltage reference Vdr into a three-phase voltage reference Vr based on the phase signal φ from the integrator 55. The three-phase voltage reference Vr is supplied to the PWM controller 7, where a gate pulse Gp to be supplied to the switching element of each arm of the inverter 3B is generated.
[0025]
The detailed configuration of the frequency calculation unit 8 is as follows.
[0026]
The Q-axis induced voltage calculator 81 calculates a Q-axis induced voltage Eq from the Q-axis voltage reference Vqr generated by the Q-axis current control calculator 52 of the current controller 5 and the impedance 82 of the induction motor. 83. The Q-axis induced voltage Eq output from the Q-axis induced voltage calculator 81 is converted by the frequency converter 83 into an output frequency reference fo.
[0027]
The estimated speed fm from the estimated speed calculator 46 input to the aforementioned speed control calculator 41 is obtained by subtracting the slip frequency fs from the corrected output frequency reference fo during power running by the estimated speed calculator 46 and correcting the slip frequency fs during regeneration. It is determined by adding the slip frequency fs to the output frequency reference fo.
[0028]
In the figure, reference numeral 10 denotes a failure detection device for detecting a failure of the inverter 1-1, which issues a master / slave switching signal described later.
[0029]
Next, a description will be given of the sharing of operation signals between the inverter devices 1-1 and 1-2 with reference to FIG.
[0030]
Now, it is assumed that the inverter device 1-1 has the configuration shown in FIG. In this state, the Q-axis current reference Iqr of the inverter 1-1 is connected to the Q-axis current calculator 52 of the inverter 1-2. The inverter that gives the Q-axis current reference, that is, the torque reference, like the inverter device 1-1 is called a master inverter, and the inverter that receives the torque reference from the master, like the inverter device 1-2, is called the slave inverter. Call. As shown in FIG. 2, the inverter 1-1 may be operated by switching to a slave inverter. Therefore, a circuit for receiving the Q-axis current reference Iqr from the inverter 1-2 is also added.
[0031]
Next, a configuration of a control circuit that performs an operation at the time of an inverter failure will be described. The failure detection device 10 detects a failure of the inverter device 1-1 based on a voltage or current abnormality signal of the converter 3A and the inverter 3B. When the failure signal is input to the failure detection device 10, the output circuit breaker 9 is opened, and a master / slave selection signal is issued. Be able to continue driving as a master. In this way, the means for disconnecting the inverter device due to the failure of the inverter device 1-1 and continuing the operation is referred to as selection switching means.
[0032]
Next, the operation of the electric motor driving device for a rolling line according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0033]
As is clear from the configuration of FIG. 1, a plurality of induction motors 2-1,..., 2-n for driving the table of the rolling line are provided by both the inverter 1-1 and the inverter 1-2. Powered. Further, as described in the control configuration of FIG. 2, the inverter device 1-2 is controlled on the basis of the Q-axis current reference Iqr of the inverter device 1-1 as the master inverter, that is, the torque reference. And the load sharing of the inverter device 1-2 is substantially the same.
[0034]
In addition, as shown in FIG. 2, when one of the inverters is stopped due to a disaster or a failure, the stopped one of the inverters is completely disconnected by opening the output circuit breaker 9, and the other inverter is used. Thus, a degenerate operation in which a primary current is supplied from one primary winding of the induction motor 2 and driven is possible.
[0035]
In FIG. 1, the number of inverters is two and the number of primary windings of the motor is also two. However, the number of inverters is N (N is an arbitrary integer of 2 or more) and the number of primary windings is The number may be N.
[0036]
As described above, according to the rolling line motor drive device of the present invention, it is possible to provide a rolling line motor drive device that can be continuously operated even if one inverter device is stopped.
[0037]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of a motor driving device for a rolling line according to a second embodiment of the present invention. Regarding each part of the second embodiment, the same parts as those of the rolling line motor drive device according to the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This second embodiment is different from the first embodiment in that a combined inverter device 1A in which these are housed in the same housing is used instead of the inverter devices 1-1 and 1-2 in FIG. Is a point.
[0038]
Thus, by installing one composite inverter device 1A instead of the two inverter devices 1-1 and 1-2, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this case, even if the Q-axis current reference Iqr is not necessarily transferred, the basic control portion of the two inverters is shared, and the gate pulse Gp generated here is simultaneously transmitted to the two inverter devices 1-1, 1-l. 2 to the inverter 2.
[0039]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block configuration diagram of a rolling line motor drive device according to a third embodiment of the present invention. Regarding each part of the third embodiment, the same parts as those of the rolling line motor drive device according to the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in that the number of inverter devices is changed to 1-1, 1-2, 1- 1 instead of the inverter devices 1-1 and 1-2 in FIG. The point that the number of windings of the electric motor 2 is not the same as the number of inverter devices as described above, but the number of windings is smaller than the number of inverter devices. In FIG. 4, the number of windings is two.
[0040]
In FIG. 4, two units of the inverter devices 1-1 and 1-2 form one group, and outputs of these two units are divided into two primary units of induction motors 2-1,..., 2-m. Each is connected in parallel to the winding.
[0041]
On the other hand, the two inverters 1-3 and 1-4 form another group, and the outputs of the two inverters are used as two primary motors of induction motors 2-m + 1,..., 2-n. Each is connected to a winding.
[0042]
Although the number of inverters is four and the number of windings of the induction motor is two here, the number of inverters is K (K> 2) and the number of windings of the induction motor is N (K> N). It can be extended.
[0043]
In the motor drive device of the rolling line as described above, even if one inverter device breaks down, if it is disconnected, only a certain portion of the entire motor drive capacity has an output of 50%. It becomes easy to continue driving. Further, since it is possible to freely select which roll of the table of the rolling line is to be driven by which inverter device, it is possible to configure the system according to the load characteristics.
[0044]
Furthermore, the inverter device has a standard capacity determined by the element rating. If the number of divisions and the number of motors to be driven are determined so that the standard capacity can be fully used, an overall cost-effective system configuration can be realized. Is also possible.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rolling line motor drive device that can be continuously operated even when one inverter device fails and stops.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device for a rolling line according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing details of an electric motor driving device for a rolling line according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a motor for a rolling line according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a motor drive device for a rolling line according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-1, 1-2, 1-3, 1-4 Inverter 1A Combined inverter 2-1, 2-2, 2-m, 2-m + 1, 2-n Induction motor 3A Converter 3B Inverter 4 Speed controller 5 Current Control Unit 6 Current Detector 7 PWM Controller 8 Frequency Calculator 9 Output Circuit Breaker 10 Failure Detector 41 Speed Control Calculator 42 Divider 43 Flux Amount of Induction Motor 44 Flux Saturation Function 45 Divider 46 Estimated Speed Calculator 51 Current coordinate converter 52 Q-axis current control calculator 53 D-axis current control calculator 54 Voltage coordinate converter 55 Integrator 81 Impedance of induction motor 82 Q-axis induced voltage calculator 83 Frequency converter

Claims (5)

交流入力を直流に変換するコンバータと、
この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換するインバータと、
演算で求めた誘導電動機の推定速度と速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制御部と、
前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比較して、D、Q軸電圧基準及び3相電圧基準を得るようにし、この出力により前記インバータをPWM制御するようにした電流制御部と、
前記Q軸電圧基準と誘導電動機のインピーダンスから前記インバータの出力周波数基準を演算するようにした周波数演算部とを用いて
速度センサレスベクトル制御インバータ装置を構成し、
複数台の前記速度センサレスベクトル制御インバータ装置の夫々の出力を、選択切換手段を介して、複数個の1次巻線を持つ複数台の誘導電動機の夫々の1次巻線に並列に接続したことを特徴とする圧延ライン用電動機駆動装置。
A converter for converting AC input to DC,
An inverter that converts this output into AC power of any frequency and voltage;
A speed control unit that compares the estimated speed of the induction motor obtained by the calculation with the speed reference, and obtains a torque reference;
D and Q axis current references are calculated from the torque reference and the amount of magnetic flux of the induction motor, and the D and Q axis current references are compared with the D and Q coordinate converted output currents of the inverter, respectively. A current controller configured to obtain a Q-axis voltage reference and a three-phase voltage reference, and to perform PWM control on the inverter based on the output;
A speed sensorless vector control inverter device is configured by using a frequency calculation unit configured to calculate the output frequency reference of the inverter from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor,
Outputs of a plurality of the speed sensorless vector control inverters are connected in parallel to respective primary windings of a plurality of induction motors having a plurality of primary windings through selection switching means. An electric motor driving device for a rolling line, characterized in that:
交流入力を直流に変換するコンバータと、
この出力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換するインバータと、
演算で求めた誘導電動機の推定速度と速度基準を比較し、トルク基準を得るようにした速度制御部と、
前記トルク基準と誘導電動機の磁束量からD、Q軸電流基準を演算し、このD、Q軸電流基準と、D、Q座標変換された前記インバータの出力電流とを夫々比較して、D、Q軸電圧基準及び3相電圧基準を得るようにし、この出力により前記インバータをPWM制御するようにした電流制御部と、
前記Q軸電圧基準と誘導電動機のインピーダンスから前記インバータの出力周波数基準を演算するようにした周波数演算部とを用いて
速度センサレスベクトル制御インバータ装置を構成し、
K台(K>2)の前記速度センサレスベクトル制御インバータ装置のうちの任意のN台(K>N)の速度センサレスベクトル制御インバータ装置の出力を、選択切換手段を介して、N個の1次巻線を持つ複数台の誘導電動機に夫々並列に接続するようにしたことを特徴とする圧延ライン用電動機駆動装置。
A converter for converting AC input to DC,
An inverter that converts this output into AC power of any frequency and voltage;
A speed control unit that compares the estimated speed of the induction motor obtained by the calculation with the speed reference, and obtains a torque reference;
D and Q axis current references are calculated from the torque reference and the amount of magnetic flux of the induction motor, and the D and Q axis current references are compared with the D and Q coordinate converted output currents of the inverter, respectively. A current controller configured to obtain a Q-axis voltage reference and a three-phase voltage reference, and to perform PWM control on the inverter based on the output;
A speed sensorless vector control inverter device is configured by using a frequency calculation unit configured to calculate the output frequency reference of the inverter from the Q-axis voltage reference and the impedance of the induction motor,
The output of any of N (K> N) speed sensorless vector control inverters out of the K (K> 2) speed sensorless vector control inverters is connected to N primary outputs via selection switching means. A motor drive device for a rolling line, wherein each of the plurality of induction motors having a winding is connected in parallel.
複数台のインバータ装置をひとつの筐体に収納したことを特徴とする請求項1または2に記載の圧延ライン用電動機駆動装置。The motor drive device for a rolling line according to claim 1 or 2, wherein a plurality of inverter devices are housed in one housing. 複数台のインバータ装置の一つをマスターとし、このマスターのインバータ装置のトルク基準に応じて、スレーブのインバータ装置を制御するようにした請求項1乃至3項いずれか1項に記載の圧延ライン用電動機駆動装置。The rolling line according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the plurality of inverter devices is used as a master, and the slave inverter device is controlled according to a torque reference of the master inverter device. Motor drive. インバータ装置の故障を故障検出器が検出した時、この故障インバータ装置の出力を切離すとともに、前記インバータ装置がマスターであった場合、マスターを他のインバータ装置に切換えることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか1項に記載の圧延ライン用電動機駆動装置。2. The method according to claim 1, wherein when a failure detector detects a failure of the inverter device, the output of the failed inverter device is disconnected, and when the inverter device is a master, the master is switched to another inverter device. An electric motor drive device for a rolling line according to any one of claims 3 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007244009A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Meidensha Corp Power conversion system
JP2016502390A (en) * 2012-11-23 2016-01-21 プロティアン エレクトリック リミテッドProtean Electric Limited Control system for electric motor

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