JP2013013242A - Apparatus for controlling induction motor and method for controlling induction motor - Google Patents

Apparatus for controlling induction motor and method for controlling induction motor Download PDF

Info

Publication number
JP2013013242A
JP2013013242A JP2011144329A JP2011144329A JP2013013242A JP 2013013242 A JP2013013242 A JP 2013013242A JP 2011144329 A JP2011144329 A JP 2011144329A JP 2011144329 A JP2011144329 A JP 2011144329A JP 2013013242 A JP2013013242 A JP 2013013242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
speed
current
induction motor
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011144329A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5721564B2 (en
Inventor
Satoru Hattori
哲 服部
Hiroshi Nagata
永田  寛
Daisuke Inoue
大輔 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2011144329A priority Critical patent/JP5721564B2/en
Priority to CN201210214749.7A priority patent/CN102847725B/en
Publication of JP2013013242A publication Critical patent/JP2013013242A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5721564B2 publication Critical patent/JP5721564B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement higher torque control than usual without compromising device durability in controlling an induction motor.SOLUTION: An apparatus for controlling an induction motor includes: a torque characteristic setting device 21 for determining a time series value of required torque depending on operating conditions of an induction motor, comparing the required torque with a torque control pattern of predetermined torque depending on the rotational speed of the induction motor to check whether or not it is satisfied, and if the required torque is not satisfied in a speed range up to a BASE speed, modifying the torque control pattern to increase a maximum value of exciting current under constant torque control, or if the required torque is not satisfied in a speed range higher than the BASE speed, modifying the BASE speed to a higher position than usual; and magnetic flux command modification devices 140 for modifying a magnetic field control pattern in accordance with the modified torque control pattern.

Description

本発明は、誘導電動機の制御装置及び誘導電動機の制御方法に関し、特に、一時的に通常よりも高いトルクを得るための制御に関する。   The present invention relates to an induction motor control device and an induction motor control method, and more particularly to control for temporarily obtaining torque higher than usual.

圧延機においては、誘導電動機を用いて被圧延材を圧延加工することが行われる。一般的な誘導電動機においては、ベース速度まではトルク一定の制御を行い、ベース速度からトップ速度までは、電動機出力一定(パワー一定)となるような方法で制御されている。   In a rolling mill, a material to be rolled is rolled using an induction motor. In a general induction motor, control is performed with a constant torque up to a base speed, and control is performed from a base speed to a top speed in such a way that the motor output is constant (constant power).

圧延機においては、圧延機入側および出側にて被圧延材に張力をかけた状態で、回転する作業ロール間で被圧延材を潰して加工し、加工後の被圧延材を押し出すことで、連続的に圧延加工が実行される。そして、圧延機において、電動機は、被圧延材に張力を与えたり、加工に必要となる回転力を得るために使用される。   In a rolling mill, with the tension applied to the material to be rolled on the entry side and the exit side of the rolling mill, the material to be rolled is crushed and processed between rotating work rolls, and the processed material to be rolled is extruded. The rolling process is executed continuously. And in a rolling mill, an electric motor is used in order to give a to-be-rolled material tension | tensile_strength and to obtain the rotational force required for a process.

電動機は、圧延操業に必要なトルクまたは出力を得ることが可能なトルク−速度特性を有する物が設備計画時に選定され、設置される。そして、誘導電動機のトルク−速度特性を変更する方法として、高速度域でのトルクを犠牲にする代わりに、低速度域でのトルクを高くする方法(例えば、特許文献1参照)や、利用可能な速度域を狭める代わりにトルクを高く保つ方法(例えば、特許文献2参照)がある。   An electric motor having a torque-speed characteristic capable of obtaining a torque or output necessary for rolling operation is selected and installed at the time of facility planning. As a method of changing the torque-speed characteristics of the induction motor, a method of increasing the torque in the low speed region (for example, refer to Patent Document 1) or the like can be used instead of sacrificing the torque in the high speed region. Instead of narrowing the speed range, there is a method of keeping the torque high (see, for example, Patent Document 2).

他方、誘導電動機のトルク−速度特性を変更する場合の具体的な処理としては、電動機制御において予め記憶してある複数の界磁パターンを切替えて使用することで、異なる特性の電動機として使用する方法(例えば、特許文献3参照)や、電動機制御において界磁を補正することで、大きな電動機トルクを得る方法(例えば、特許文献4参照)が提案されている。   On the other hand, as a specific process for changing the torque-speed characteristics of the induction motor, a method of using as a motor having different characteristics by switching and using a plurality of field patterns stored in advance in motor control. (For example, refer patent document 3) and the method (for example, refer patent document 4) which acquires a big motor torque by correct | amending a field in motor control are proposed.

特開2006−42562号公報JP 2006-42562 A 特開2006−42570号公報JP 2006-42570 A 特開2000−116199号公報JP 2000-116199 A 特開平8−70600号公報JP-A-8-70600

設備計画時には、ある製品となる被圧延材を想定し、その生産が可能となるような出力が得られる電動機が選定される。その場合、生産する機会が非常に低い被圧延材も考慮して電動機を選定すると、圧延操業の大多数において、電動機の出力が無駄になる。また、設備計画時の想定を超えるトルクまたは出力を必要とする様な被圧延材を圧延することが必要となる場合も発生する。そのような場合、現状では例えば圧下率を下げ、トルクを抑える工夫をして圧延を実施することが行われている。製品として必要な板厚は製品仕様より決まるから、圧下率を下げることは、圧延回数を増やすことにつながり操業効率が低下するという問題が有った。   At the time of facility planning, a material to be rolled that becomes a certain product is assumed, and an electric motor capable of obtaining an output that can be produced is selected. In that case, if the electric motor is selected in consideration of the material to be rolled that has a very low production opportunity, the output of the electric motor is wasted in the majority of rolling operations. Moreover, it may occur that it is necessary to roll a material to be rolled that requires a torque or output that exceeds the assumption at the time of facility planning. In such a case, at present, for example, rolling is performed by reducing the rolling reduction and suppressing the torque. Since the plate thickness required for the product is determined by the product specifications, reducing the rolling reduction has led to an increase in the number of rolling operations, resulting in a decrease in operation efficiency.

以上の問題を解決するためには、BASE速度領域において、一時的に高トルクが得られるように、電動機のトルク特性を変更する必要がある。ここで、上記BASE速度とは、一般的に、利用可能な速度範囲において最も高いトルクに対応する速度である。また、誘導電動機が適用される圧延設備以外の工作機械や鉄道車両、搬送設備等においても、操業条件により電動機に要求されるトルクが大きく変動する場合が発生する。要求されるトルクが電動機出力トルクより大きい場合は操業条件を満たすことができない。そのような場合においても、電動機のトルク特性を高トルクが得られるように変更することができれば対応可能である。   In order to solve the above problems, it is necessary to change the torque characteristics of the electric motor so that a high torque can be temporarily obtained in the BASE speed region. Here, the BASE speed is generally a speed corresponding to the highest torque in an available speed range. In addition, in machine tools other than rolling equipment to which induction motors are applied, railway vehicles, transport equipment, and the like, torque required for the electric motor may fluctuate greatly depending on operating conditions. If the required torque is greater than the motor output torque, the operating condition cannot be satisfied. Even in such a case, if the torque characteristics of the electric motor can be changed so as to obtain a high torque, it can be dealt with.

その場合、特許文献3にあるように、予め記憶してある複数の界磁パターンを選択して使用すると、予め定められた界磁パターンでしか電動機を使用できなくなり、電動機性能が十分発揮できなくなる。また、特許文献4にあるように、界磁を補正して大きなトルクを得ることができるようにすると、回転速度が増大した場合、電動機の端子電圧が増大し、最大電圧に達すと界磁を弱める必要があるため出力トルクが低下する問題がある。   In this case, as described in Patent Document 3, when a plurality of pre-stored field patterns are selected and used, the motor can be used only with a predetermined field pattern, and the motor performance cannot be sufficiently exhibited. . Further, as disclosed in Patent Document 4, when a large torque can be obtained by correcting the field, when the rotational speed increases, the terminal voltage of the motor increases, and when the maximum voltage is reached, the field is reduced. There is a problem that the output torque decreases because it needs to be weakened.

このように一時的に高トルクを得るための誘導電動機の制御においては、トルク電流及び励磁電流の少なくともいずれか一方を、通常の制御よりも高い値とする必要がある。これは、誘導電動機に印加する電圧を上げることによって実現可能である。しかしながら、誘導電動機にて許容される電圧には限界があり、それを超えた電圧を印加すると装置の故障や耐久性の低下を招く。   As described above, in the control of the induction motor for temporarily obtaining a high torque, it is necessary to set at least one of the torque current and the excitation current to a value higher than that in the normal control. This can be realized by increasing the voltage applied to the induction motor. However, there is a limit to the voltage allowed in the induction motor, and application of a voltage exceeding the limit causes failure of the apparatus and deterioration of durability.

本発明における課題は、誘導電動機の制御において、装置の耐久性を損なうことなく、通常よりも高いトルクでの制御を可能とすることを目的とする。   An object of the present invention is to enable control at a higher torque than usual without impairing the durability of the apparatus in controlling an induction motor.

本発明の一態様は、誘導電動機の制御装置であって、誘導電動機の動作条件に応じて必要とされるトルクの値を時系列に求め、誘導電動機の回転速度に応じたトルクが予め定められたトルク制御パターンと比較することにより、必要とされるトルクの値が満たされているか否か確認し、所定の回転速度よりも遅い速度領域において必要とされるトルクの値が満たされていない場合、定トルク制御における励磁電流の最大値が高くなるようにトルク制御パターンを変更するトルク特性設定装置21と、変更されたトルク制御パターンに応じて磁界制御パターンを変更する磁束指令変更装置140とを含むことを特徴とする。   One aspect of the present invention is a control device for an induction motor, in which a torque value required according to the operating condition of the induction motor is obtained in a time series, and the torque according to the rotation speed of the induction motor is determined in advance. When the required torque value is satisfied by comparing with the torque control pattern, the required torque value is not satisfied in the speed range slower than the predetermined rotation speed. The torque characteristic setting device 21 that changes the torque control pattern so that the maximum value of the excitation current in the constant torque control becomes high, and the magnetic flux command change device 140 that changes the magnetic field control pattern according to the changed torque control pattern. It is characterized by including.

また、本発明の他の態様は、誘導電動機の制御方法であって、誘導電動機の動作条件に応じて必要とされるトルクの値を時系列に求め、誘導電動機の回転速度に応じたトルクが予め定められたトルク制御パターンと比較することにより、必要とされるトルクの値が満たされているか否か確認し、所定の回転速度よりも遅い速度領域において必要とされるトルクの値が満たされていない場合、定トルク制御における励磁電流の最大値が高くなるようにトルク制御パターンを変更し、変更されたトルク制御パターンに応じて磁界制御パターンを変更することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an induction motor, wherein a torque value required according to an operating condition of the induction motor is obtained in a time series, and the torque according to the rotation speed of the induction motor is obtained. By comparing with a predetermined torque control pattern, it is confirmed whether or not the required torque value is satisfied, and the required torque value is satisfied in a speed region slower than the predetermined rotational speed. If not, the torque control pattern is changed so that the maximum value of the excitation current in the constant torque control is increased, and the magnetic field control pattern is changed according to the changed torque control pattern.

本発明を用いることで、誘導電動機の制御において、装置の耐久性を損なうことなく、通常よりも高いトルクでの制御が可能となる。   By using the present invention, the induction motor can be controlled with a torque higher than usual without impairing the durability of the apparatus.

本発明の実施形態に係る圧延装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole rolling device composition concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電動機制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電動機制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る誘導電動機の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the induction motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る誘導電動機の電流及び電圧のベクトル関係を示す図である。It is a figure which shows the vector relationship of the electric current and voltage of the induction motor which concern on embodiment of this invention. 一般的な誘導電動機の制御におけるトルク−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-speed characteristic in control of a general induction motor. 圧延に必要な電気トルクの式を示す図である。It is a figure which shows the type | formula of the electric torque required for rolling. 誘導電動機に求められるトルク−速度特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the torque-speed characteristic calculated | required by the induction motor. 本発明の実施形態に係る誘導電動機のトルク−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-speed characteristic of the induction motor which concerns on embodiment of this invention. 従来技術に係る誘導電動機のトルク−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-speed characteristic of the induction motor which concerns on a prior art. トルク倍率と線電流の変化との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a torque magnification and the change of a line current. 本発明の実施形態に係る誘導電動機のトルク−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-speed characteristic of the induction motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る誘導電動機のトルク−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-speed characteristic of the induction motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る誘導電動機の制御システム構成を示す図である。It is a figure which shows the control system structure of the induction motor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る圧延操業状態を示す図である。It is a figure which shows the rolling operation state which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトルク−速度特性と必要トルクとの比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the torque-speed characteristic which concerns on embodiment of this invention, and required torque. 本発明の実施形態に係るトルク−速度特性と必要トルクとの比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the torque-speed characteristic which concerns on embodiment of this invention, and required torque. 本発明の実施形態に係るトルク−速度特性の変更動作を示す図である。It is a figure which shows the change operation | movement of the torque-speed characteristic which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトルク−速度特性の変更動作を示す図である。It is a figure which shows the change operation | movement of the torque-speed characteristic which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るトルク電流指令の変更態様を示す図である。It is a figure which shows the change aspect of the torque electric current command which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、シングルスタンド圧延機に本発明を適用する場合を例として説明する。図1に、シングルスタンド圧延機の構成を示す。シングルスタンド圧延機は、圧延機1の圧延方向に対して入側に入側TR(テンションリールをTRと略記する)2、出側に出側TR3を持ち、圧延は、入側TR2から巻き出された被圧延材を圧延機1で圧延した後、出側TR3で巻き取ることにより行われる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a single stand rolling mill will be described as an example. FIG. 1 shows the configuration of a single stand rolling mill. The single stand rolling mill has an entry side TR (a tension reel is abbreviated as TR) 2 on the entry side with respect to the rolling direction of the rolling mill 1 and an exit side TR3 on the exit side. This is done by rolling the rolled material with the rolling mill 1 and then winding it with the exit side TR3.

圧延機1には、ロールギャップを変更することで被圧延材の板厚を制御することを可能とするためのロールギャップ制御装置7と圧延機1の速度を制御するためのミル速度制御装置4が設置される。入側TR2および出側TR3は電動機にて駆動されるが、その電動機と電動機を駆動するための装置として、入側TR制御装置5および出側TR制御装置6が設置される。それら制御装置への指令は、圧延制御装置20より出力される。   The rolling mill 1 includes a roll gap control device 7 for controlling the plate thickness of the material to be rolled by changing the roll gap, and a mill speed control device 4 for controlling the speed of the rolling mill 1. Is installed. The entry-side TR2 and the exit-side TR3 are driven by an electric motor, and an input-side TR control device 5 and an output-side TR control device 6 are installed as devices for driving the electric motor and the electric motor. Commands to these control devices are output from the rolling control device 20.

なお、シングルスタンド圧延機においては、圧延方向を入れ替えるリバース圧延が行われるため、圧延方向によって、入側、出側は反転するが、機械構成上の定義として、本実施例としては、圧延機左側を入側テンションリール、圧延機右側を出側テンションリールとする。   In the single-stand rolling mill, reverse rolling is performed to change the rolling direction, so that the entry side and the exit side are reversed depending on the rolling direction. Is the entrance tension reel, and the right side of the rolling mill is the exit tension reel.

圧延時は、圧延速度設定装置10より速度指令がミル速度制御装置4に対して出力され、ミル速度制御装置4は、圧延機1の速度を一定とするような制御を実施する。圧延機1の入側、出側では、被圧延材に張力をかけることで圧延を安定かつ効率的に実施する。そのために必要な張力を計算するのが入側張力設定装置11および出側張力設定装置12である。   During rolling, a speed command is output from the rolling speed setting device 10 to the mill speed control device 4, and the mill speed control device 4 performs control to keep the speed of the rolling mill 1 constant. On the entry side and the exit side of the rolling mill 1, rolling is performed stably and efficiently by applying tension to the material to be rolled. It is the entry side tension setting device 11 and the exit side tension setting device 12 that calculate the necessary tension.

入側張力電流変換装置15および出側張力電流変換装置16は、それぞれ入側張力設定装置11および出側張力設定装置12にて計算された入側および出側張力設定値に基づき、設定張力を被圧延材に加えるために必要な電動機トルクを得るための電流値を求める。入側張力電流変換装置15および出側張力電流変換装置16は、上述したように求めたそれぞれの電流値を入側TR制御装置5および出側TR制御装置6に与える。   The entry-side tension current converter 15 and the exit-side tension current converter 16 calculate the set tension based on the entry-side and exit-side tension setting values calculated by the entry-side tension setting device 11 and the exit-side tension setting device 12, respectively. A current value for obtaining a motor torque necessary for adding to the material to be rolled is obtained. The inlet side tension current converter 15 and the outlet side tension current converter 16 give the respective current values obtained as described above to the inlet side TR controller 5 and the outlet side TR controller 6.

入側TR制御装置5および出側TR制御装置6は、入側張力電流変換装置15および出側張力電流変換装置16から与えられた電流となるように電動機電流を制御する。これにより、電動機電流より入側TR2および出側TR3に与えられる電動機トルクにより被圧延材に所定の張力が加えられる。   The entry side TR control device 5 and the exit side TR control device 6 control the motor current so as to be the current given from the entry side tension current conversion device 15 and the exit side tension current conversion device 16. Thereby, a predetermined tension is applied to the material to be rolled by the motor torque applied from the motor current to the entry side TR2 and the exit side TR3.

張力電流変換装置15、16は、TR機械系およびTRの電動機制御装置のモデルに基き張力設定値となるような電流設定値(電動機トルク電流設定値)を演算するが、使用するモデルに誤差を含む。そのため、入側張力制御13および出側張力制御14が、圧延機1の入側および出側に設置された入側張力計8および出側張力計9で測定された実績張力を用いて張力設定値に補正を加えて、張力電流変換装置15、16に入力する。これにより、入側TR制御装置5および出側TR制御装置6に設定される電流値が補正される。なお、ここで言うTR制御装置は、TR機械系を駆動するための電動機およびその制御装置から構成されるものである。   The tension current converters 15 and 16 calculate a current set value (motor torque current set value) that becomes a tension set value based on the models of the TR mechanical system and the TR motor control device. Including. Therefore, the entry side tension control 13 and the exit side tension control 14 are set using the actual tension measured by the entry side tension meter 8 and the exit side tension meter 9 installed on the entry side and the exit side of the rolling mill 1. The value is corrected and input to the tension current converters 15 and 16. As a result, the current values set in the incoming TR control device 5 and the outgoing TR control device 6 are corrected. The TR control device referred to here is composed of an electric motor for driving the TR mechanical system and its control device.

また、被圧延材の板厚は製品品質上重要であるため、板厚制御が実施される。圧延機1出側の板厚は、出側板厚計17にて検出された実績板厚より出側板厚制御装置18が圧延機1のロールギャップをロールギャップ制御装置7を用いて操作することで制御される。   Further, since the plate thickness of the material to be rolled is important for product quality, plate thickness control is performed. The sheet thickness on the exit side of the rolling mill 1 is determined by operating the roll gap of the rolling mill 1 using the roll gap control apparatus 7 by the exit side thickness control apparatus 18 based on the actual sheet thickness detected by the exit thickness gauge 17. Be controlled.

以上述べたように、シングルスタンド圧延機においては、巻取および巻出に用いられるTRは、電動機が発生するトルクを一定とするトルク一定制御が用いられ、張力計で検出した実績張力を用いて電動機電流指令を補正することで被圧延材にかかる張力を一定とする制御が行われている。電動機トルクは、電動機に与えられる界磁とトルク電流から実際に出力される電動機トルクが決まるため、トルク一定とするためには、界磁に応じて電流指令を変更する必要がある。   As described above, in a single stand rolling mill, the TR used for winding and unwinding uses constant torque control that makes the torque generated by the electric motor constant, and uses the actual tension detected by a tensiometer. Control which makes tension applied to a material to be rolled constant by correcting an electric motor current command is performed. Since the motor torque that is actually output is determined from the field and torque current applied to the motor, the current command needs to be changed according to the field in order to make the torque constant.

圧延は、入側テンションリール2より被圧延材を巻出して、圧延機1にて圧延し、出側テンションリール3で圧延された被圧延材を巻取ることで行われる。図2に、ミル速度制御装置4である誘導電動機の速度制御構成を示す。誘導電動機101は、圧延速度設定装置10からの速度指令Nref(電動機回転速度指令)に追従して駆動するようになっている。速度指令Nrefは、回転速度N(r/min)の目標値である。なお、誘導電動機101は、熱間圧延設備、冷間圧延設備、プロセッシングライン設備等の生産設備で用いられる。 Rolling is performed by unwinding the material to be rolled from the entry side tension reel 2, rolling the material by the rolling mill 1, and winding the material to be rolled that has been rolled by the exit side tension reel 3. FIG. 2 shows a speed control configuration of the induction motor that is the mill speed control device 4. The induction motor 101 is driven following the speed command N ref (motor rotation speed command) from the rolling speed setting device 10. The speed command N ref is a target value for the rotational speed N (r / min). The induction motor 101 is used in production equipment such as hot rolling equipment, cold rolling equipment, and processing line equipment.

速度制御器104は、上述した速度指令Nrefと、速度センサ103で検出された誘導電動機101の回転速度Nとの差(Nref−N)に基づいて、トルク電流指令Iqrefをトルク電流励磁電流制御器107に出力する。即ち、速度制御器104が、トルク電流制御部として機能する。また、磁束指令器105は、速度センサ103で検出された回転速度Nに基づいて、界磁磁束の磁束指令φrefを励磁電流演算器106に出力する。なお、磁束指令器105には、回転速度Nに対する磁束指令φrefが予め設定されている。この、回転速度Nに対する磁束指令φrefが、磁界制御パターンとして用いられる。 The speed controller 104 generates a torque current command I qref based on the difference between the speed command N ref described above and the rotational speed N of the induction motor 101 detected by the speed sensor 103 (N ref −N). Output to the current controller 107. That is, the speed controller 104 functions as a torque current control unit. Further, the magnetic flux command unit 105 outputs a magnetic flux command φ ref for the field magnetic flux to the excitation current calculator 106 based on the rotational speed N detected by the speed sensor 103. The magnetic flux command unit 105 is preset with a magnetic flux command φ ref for the rotational speed N. This magnetic flux command φ ref for the rotational speed N is used as a magnetic field control pattern.

磁束指令器105は、後述するトルク−速度特性に応じた磁束φ−速度特性に基づき、回転速度Nに応じた磁束φを決定する。この磁束φ−速度特性が、上述した磁界制御パターンである。また、速度制御器104は、後述するトルク−速度特性に応じたトルク−電流変換係数に基づき、上述した(Nref−N)に応じたIqrefを出力する。このトルク−速度特性は、磁束指令変更装置140が記憶しており、トルク−速度特性が変更されると、磁束指令変更装置140が、速度制御器104及び磁束指令器105に対して、変更後のトルク−速度特性に応じたトルク−電流変換係数及び磁束φ−速度特性を夫々設定する。 The magnetic flux commander 105 determines the magnetic flux φ corresponding to the rotational speed N based on the magnetic flux φ-speed characteristic corresponding to the torque-speed characteristic described later. This magnetic flux φ-speed characteristic is the magnetic field control pattern described above. Further, the speed controller 104 outputs I qref according to (N ref −N) described above based on a torque-current conversion coefficient according to torque-speed characteristics described later. This torque-speed characteristic is stored in the magnetic flux command change device 140. When the torque-speed characteristic is changed, the magnetic flux command change device 140 changes the speed controller 104 and the magnetic flux command device 105 after the change. Torque-current conversion coefficient and magnetic flux φ-speed characteristics corresponding to the torque-speed characteristics are respectively set.

励磁電流演算器106は、磁束指令器105からの磁束指令φrefに基づいて、誘導電動機101の励磁電流を演算し、励磁電流指令Idrefを励磁電流制御器106に出力する。即ち、磁束指令器105及び励磁電流演算器106が励磁電流制御部として機能する。電流演算器109では、電流センサ110で検出された誘導電動機101に流れる一次電流(固定子電流)に基づいて、トルク電流Iおよび励磁電流Iを演算する。すなわち、電流演算器109は、誘導電動機101の線電流を、電力変換器112の出力の電源周波数に同期して回転するq軸およびd軸座標系に変換する。そして、電流演算器109は、演算したトルク電流Iおよび励磁電流Iを出力する。 The exciting current calculator 106 calculates the exciting current of the induction motor 101 based on the magnetic flux command φ ref from the magnetic flux commander 105 and outputs the exciting current command I dref to the exciting current controller 106. That is, the magnetic flux command unit 105 and the excitation current calculator 106 function as an excitation current control unit. The current calculator 109 calculates the torque current I q and the excitation current I d based on the primary current (stator current) flowing through the induction motor 101 detected by the current sensor 110. That is, the current calculator 109 converts the line current of the induction motor 101 into a q-axis and d-axis coordinate system that rotates in synchronization with the power frequency of the output of the power converter 112. Then, the current calculator 109 outputs the torque current I q and the exciting current I d computed.

トルク電流励磁電流制御器107は、電流演算器109から出力されたトルク電流Iを速度制御器104から出力されたトルク電流指令Iqrefに追従させるためのトルク電圧指令V、および電流演算器109から出力された励磁電流Iを励磁電流演算器106から出力された励磁電流指令Idrefに追従させるための励磁電圧指令Vを座標変換器111に出力する。なお、電流演算器109の出力の周波数の設定は公知の技術であるため、図2、3ではそれに関する記載を省略している。 The torque current excitation current controller 107 includes a torque voltage command V q for causing the torque current I q output from the current calculator 109 to follow the torque current command I qref output from the speed controller 104, and a current calculator. An excitation voltage command V d for causing the excitation current I d output from 109 to follow the excitation current command I dref output from the excitation current calculator 106 is output to the coordinate converter 111. Since the setting of the frequency of the output of the current calculator 109 is a well-known technique, the description regarding it is omitted in FIGS.

座標変換器111は、前記したトルク電圧指令Vおよび励磁電圧指令Vを固定座標系へ座標変換し、3相分の電圧指令Vを生成する。そして、座標変換器111は、生成した電圧指令Vを電力変換器112に出力する。電力変換器112は、例えばPWM(pulse width modulation)インバータである。 The coordinate converter 111 converts the torque voltage command V q and the excitation voltage command V d described above into a fixed coordinate system, and generates a voltage command V for three phases. Then, the coordinate converter 111 outputs the generated voltage command V to the power converter 112. The power converter 112 is a PWM (pulse width modulation) inverter, for example.

電力変換器112は、前記した電圧指令Vに基づいて、直流電源113の電力を変換(例えばPWM変換)し、3相の交流電力を誘導電動機101に供給する。このように構成することにより、誘導電動機101の一次電流が制御され、誘導電動機101の速度制御が行われるようになっている。   The power converter 112 converts the power of the DC power supply 113 (for example, PWM conversion) based on the voltage command V, and supplies three-phase AC power to the induction motor 101. With this configuration, the primary current of the induction motor 101 is controlled, and the speed control of the induction motor 101 is performed.

入側TR制御装置5および出側TR制御装置6においては、TRから被圧延材に与える張力を一定とするための電流制御が行われる。図3に誘導電動機の電流制御構成を示す。速度制御の場合と異なり、電流制御の場合はトルク電流指令IqrefとなるIrefが直接与えられるため、速度制御器104が無い以外は、図2の速度制御構成と同様である。 In the entrance side TR control device 5 and the exit side TR control device 6, current control is performed to keep the tension applied from the TR to the material to be rolled constant. FIG. 3 shows a current control configuration of the induction motor. Unlike the case of speed control, in the case of current control, since I ref that is the torque current command I qref is directly given, it is the same as the speed control configuration of FIG. 2 except that the speed controller 104 is not provided.

誘導電動機の1相分のT形等価回路を図4に示す。励磁電流Iが励磁回路に流れ、トルク電流Iが固定子回路に流れるようになっている。励磁回路は、励磁回路インダクタンスLを含んで構成され、固定子回路は、回転子回路抵抗R2をすべりSで減じた抵抗(R2/S)を含んで構成されている。そして、励磁電流Iおよびトルク電流Iの二乗和平方根で求められる一次電流(固定子電流)Iが固定子巻線に流れるようになっている。 FIG. 4 shows a T-type equivalent circuit for one phase of the induction motor. Excitation current I d flows in the excitation circuit, the torque current I q has to flow in the stator circuit. Exciting circuit is configured to include a excitation circuit inductance L m, the stator circuit is configured to include a resistance obtained by subtracting the S sliding rotor circuit resistance R2 (R2 / S). The excitation current I d and torque current I q primary current obtained by the square root of sum of squares of (stator current) I s is made to flow in the stator winding.

なお、図4において、Vは端子電圧、R1は固定子回路抵抗、L1は固定子回路インダクタンス、L2は回転子回路インダクタンス、Eは内部誘導起電力(励磁回路電圧)を示す。図4に示したT形等価回路の電流および電圧の関係は、図5のベクトル図で示される。このベクトル図により、端子電圧Vと内部誘導起電力Eとの関係が決定される。ωは電源角周波数を示す。 Incidentally, shown in FIG. 4, V s is the terminal voltage, R1 is the stator circuit resistances, L1 stator circuit inductance, L2 is the rotor circuit inductance, E d is the internal induced electromotive force (excitation circuit voltage). The relationship between the current and voltage of the T-type equivalent circuit shown in FIG. 4 is shown by the vector diagram in FIG. From this vector diagram, the relationship between the terminal voltage V s and the internal induced electromotive force E d is determined. ω represents a power supply angular frequency.

ここで、誘導電動機101の界磁φおよびトルクTは、以下の式(1)及び式(2)によって算出することができる。

Figure 2013013242
Figure 2013013242
ここでK´、Kは誘導電動機の特性によって決まる係数である。 Here, the field φ and the torque T q of the induction motor 101 can be calculated by the following equations (1) and (2).
Figure 2013013242
Figure 2013013242
Here, K 1 ′ and K 2 are coefficients determined by the characteristics of the induction motor.

誘導電動機の電気定数が判れば、上記(1)式より、励磁電流Iが、さらに圧延に必要なトルクが判れば、(2)式よりトルク電流Iが求まる。さらに、それらを得るための線間電圧Vは、図5より以下の式(3)〜(4)を用いて求めることができる。

Figure 2013013242
Figure 2013013242
Figure 2013013242
If the electric constant of the induction motor is known, the excitation current I d can be obtained from the above equation (1), and if the torque required for rolling is further found, the torque current I q can be obtained from the equation (2). Further, the line voltage V s for obtaining them can be obtained from the following equations (3) to (4) from FIG.
Figure 2013013242
Figure 2013013242
Figure 2013013242

次に、誘導電動機の制御特性について説明する。図6は、誘導電動機の一般的な制御特性を示す図である。誘導電動機は、予め定められた所定の回転速度であるBASE速度までは、出力トルクを一定とする定トルク制御によって制御され、BASE速度からTOP速度までは電動機出力(パワー)を一定とする定出力制御により制御される。そのためトルク電流一定であれば、BASE速度までは出力トルク一定となり、BASE速度以上では回転速度に反比例してトルクが減少する。また、BASE速度に達するまでの間に内部誘導起電力Eが最大となり、定出力制御の間その値が維持される。 Next, control characteristics of the induction motor will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating general control characteristics of the induction motor. The induction motor is controlled by constant torque control that keeps the output torque constant up to a BASE speed that is a predetermined rotation speed that is set in advance, and a constant output that keeps the motor output (power) constant from the BASE speed to the TOP speed. Controlled by control. Therefore, if the torque current is constant, the output torque is constant until the BASE speed, and the torque decreases in inverse proportion to the rotational speed above the BASE speed. Further, the internal induced electromotive force Ed is maximized until the BASE speed is reached, and the value is maintained during the constant output control.

磁束指令器105は、定トルク制御時は、界磁を一定とするように、式(1)に従って、誘導電動機101の回転速度N(角速度ω)の上昇に比例して内部誘導起電力Eを大きくしていく。そして、角速度ωがBASE速度に達すると、内部誘導起電力Eを一定に保つ。これにより、BASE速度以上では、界磁φが角速度ωに反比例して減少し、同様に出力トルクTも速度に反比例して減少することになる。この時、(3)〜(5)式より、線間電圧Vは角速度ωの上昇に従って増加する。線間電圧Vが線間最大電圧VsMAXに達する角速度ωがTOP速度となり、誘導電動機はそれ以上の速度では回転できなくなる。 The magnetic flux command unit 105 is configured so that the internal induction electromotive force E d is proportional to the increase in the rotational speed N (angular speed ω) of the induction motor 101 according to the equation (1) so that the field is constant during constant torque control. To increase. When the angular velocity ω reaches BASE speed, keeping the internal induced electromotive force E d constant. Thus, above the BASE speed, the field φ decreases in inverse proportion to the angular velocity ω, and the output torque T q also decreases in inverse proportion to the speed. At this time, from the equations (3) to (5), the line voltage V s increases as the angular velocity ω increases. The angular speed ω at which the line voltage V s reaches the line maximum voltage V sMAX becomes the TOP speed, and the induction motor cannot rotate at a higher speed.

圧延機における、ミルおよびTRの電動機は、圧延設備の目的に応じて、圧延操業を行う最大速度、必要となる最大トルク等より図6に示すような速度−トルク特性が決定され、それに応じた特性を持った電動機が製作、設置される。   In the rolling mill, the motor of the mill and TR has a speed-torque characteristic as shown in FIG. 6 determined from the maximum speed at which the rolling operation is performed, the required maximum torque, and the like according to the purpose of the rolling equipment. Electric motors with characteristics are manufactured and installed.

図7に圧延に必要な電動機トルクの式の一例を示すが、製品仕様と圧延機仕様より、入側TR2、圧延機1、出側TR3それぞれに必要なトルクTqETR、TqMILL、TqDTRを求めることができる。このトルクが操業に必要な圧延速度から求められる電動機回転角速度ωにて得られる様な電動機が圧延設備に必要となる。電動機回転角速度ωは、圧延速度から圧延機仕様を用いて求めることができる。圧延速度は、操業効率や被圧延材の製品仕様等を考慮して決めることができる。 FIG. 7 shows an example of a formula for the motor torque required for rolling. From the product specification and the rolling mill specification, the torques T qETR , T qMILL , T qDTR required for the entry side TR2, the rolling mill 1, and the delivery side TR3 are calculated . Can be sought. An electric motor in which this torque can be obtained at the motor rotational angular speed ω determined from the rolling speed required for operation is required for the rolling equipment. The electric motor rotation angular velocity ω can be obtained from the rolling speed using the rolling mill specifications. The rolling speed can be determined in consideration of operation efficiency, product specifications of the material to be rolled, and the like.

図8(a)〜(c)に、圧延に必要なトルク−速度特性の簡単な一例を示す。図8(a)〜(c)においては、要求されるトルク及び速度の組み合わせを星印で示している。図8(a)の場合は、トルク−速度特性Aを持つ電動機を選択することにより圧延に必要となるトルク−速度特性を満足することができる。   FIGS. 8A to 8C show a simple example of torque-speed characteristics necessary for rolling. In FIGS. 8A to 8C, required torque and speed combinations are indicated by asterisks. In the case of FIG. 8A, the torque-speed characteristic required for rolling can be satisfied by selecting an electric motor having the torque-speed characteristic A.

これに対して、図8(b)の場合は、トルク−速度特性Aでは、低速領域において、トルク−速度特性が満足できていない。そのため速度全域においてトルク−速度特性を満足させようとすると、トルク−速度特性Bを持つ電動機が必要となる。これは、出力の大きな電動機が必要となることになり、電動機および電動機制御装置の容量が大きくなり、設備投資額が増大する。   On the other hand, in the case of FIG. 8B, the torque-speed characteristic A is not satisfied in the low-speed region. Therefore, in order to satisfy the torque-speed characteristic in the entire speed range, an electric motor having the torque-speed characteristic B is required. This requires a motor with a large output, increases the capacity of the motor and the motor control device, and increases the amount of capital investment.

ここで、図8(b)の例においては、大きなトルクは低速度領域で求められている。このため、低速度で大きなトルクが出るようなトルク−速度特性を同一電動機で得ることができれば、同じ電動機および電動機制御装置を用いて、図8(a)の要求も図8(b)の要求も満たすことが可能である。これに対して、電動機に印加可能な端子電圧には限界があり、電動機の最大の出力にも限界がある。従って、通常よりも高いトルクを得るためには、BASE速度を下げる必要がある。即ち、通常はトルク−速度特性Aを持つ電動機として使用し、大きなトルクを必要とする圧延を実施する場合は、図8(c)に示すトルク−速度特性Cを持つ電動機として電動機制御装置が制御すれば、設備投資額を増大することなく、要求される圧延操業が実施可能となる。   Here, in the example of FIG. 8B, a large torque is obtained in the low speed region. Therefore, if a torque-speed characteristic such that a large torque is generated at a low speed can be obtained with the same motor, the request of FIG. 8 (a) is changed to the request of FIG. 8 (b) using the same motor and motor control device. Can also be satisfied. On the other hand, the terminal voltage that can be applied to the motor has a limit, and the maximum output of the motor has a limit. Therefore, in order to obtain a higher torque than usual, it is necessary to reduce the BASE speed. In other words, when the motor is normally used as a motor having a torque-speed characteristic A and rolling requiring a large torque is performed, the motor controller controls the motor having a torque-speed characteristic C shown in FIG. Then, the required rolling operation can be performed without increasing the capital investment.

これを実現するため、本実施形態に係る電動機速度制御装置100は、(1)式におけるEを大きくして界磁φを大きくする。これを実現するには、図9に示すように、端子電圧Vの速度変化に対する増加レートを大きくして、低速度で最大端子電圧VsMAXとなるようにすれば良い。そして、定出力制御の間その最大端子電圧VsMAXが維持されるように、誘導電動機内部の励磁回路の電圧である内部誘導起電力Eが回転速度の増加に伴って低くなるように制御される。 To achieve this, the motor speed controller 100 according to this embodiment, to increase the field φ by increasing the E d in equation (1). In order to realize this, as shown in FIG. 9, the increase rate with respect to the speed change of the terminal voltage V s is increased so that the maximum terminal voltage V sMAX is reached at a low speed. As the maximum terminal voltage V Smax during the constant power control is maintained, the internal induced electromotive force E d is the voltage of the induction motor internal excitation circuit is controlled to be lower with increasing rotational speed The

そして、増加レートが大きくなったことにより通常よりも多く印加された端子電圧Vの電力は、励磁電流Iを通常の制御よりも高くするために用いられる。その結果、界磁磁束φが高くなり、トルクTが高くなる。この場合、図9に示すように、BASE速度を超えた所定の速度領域において、通常の制御よりも得られるトルクが低くなるが、低速度で高トルクを得ることが目的であり、圧延操業において圧延速度を制限すればよい。 The power of the terminal voltage V s which is more applied than usual by the increase rate is increased is used to be higher than normal controlling the excitation current I d. As a result, the magnetic field flux φ is increased, the torque T q increases. In this case, as shown in FIG. 9, in a predetermined speed region exceeding the BASE speed, the torque obtained is lower than that in the normal control, but the purpose is to obtain a high torque at a low speed. What is necessary is just to restrict | limit a rolling speed.

もうひとつのトルク−速度特性を変更する方法として、トルク電流指令を増加させる方法がある。図10にその場合のトルクー速度特性を示す。この場合、トルク電流の増加に比例してトルクは増大する。図9における1次電流Iの上昇幅と、図10における1次電流Iの上昇幅とを比較すると、トルクTの上昇幅は図9の方が大きいにも関わらず、図9の場合、即ち、本実施形態において適用する態様のほうが1次電流Iの上昇幅が少ないことがわかる。 Another method for changing the torque-speed characteristic is to increase the torque current command. FIG. 10 shows the torque-speed characteristics in that case. In this case, the torque increases in proportion to the increase in torque current. And rise of the primary current I s in FIG. 9, is compared with the rise of the primary current I s in FIG. 10, rise of the torque T q despite the larger 9, 9 If, namely, more aspect to which this embodiment is applied is seen to have less rise of the primary current I s.

一般的に、励磁電流はトルク電流の30%程度である。例えば、トルクを10%増大したい場合、上述した式(1)、(2)から解るように、励磁電流を10%増大する(図9の場合)方法とトルク電流を10%増大する(図10の場合)方法がある。そして、上述したように励磁電流はトルク電流の30%程度であるため、励磁電流を10%増大させる方が線電流の増大が小さくてすむ。尚、線電流Iは、以下の式(6)によって求まる。

Figure 2013013242
Generally, the exciting current is about 30% of the torque current. For example, when it is desired to increase the torque by 10%, as will be understood from the above formulas (1) and (2), the excitation current is increased by 10% (in the case of FIG. 9) and the torque current is increased by 10% (FIG. 10). If) there is a way. Since the excitation current is about 30% of the torque current as described above, the increase in the line current is smaller when the excitation current is increased by 10%. Incidentally, the line current I s is calculated by the following equation (6).
Figure 2013013242

図11に、トルクと線電流の関係を示す。図11において、実線はトルク電流を変更した場合のトルク倍率に応じた線電流の変化を示すグラフであり、破線は励磁電流を変更した場合のトルク倍率に応じた線電流の変化を示すグラフである。図11に示すように、励磁電流を変更してトルクを変更する方が、トルク電流を変更する場合に比較して線電流変化が小さい。従って、トルクを低減させる場合はトルク電流を操作し、トルクを増大させる場合は励磁電流を操作することで、線電流の増大を抑制しつつ誘導電動機トルク増大が可能となる。線電流の増大を抑えることで、熱損失を抑制するとともに電動機および電動機制御装置の発熱も防止できる。   FIG. 11 shows the relationship between torque and line current. In FIG. 11, the solid line is a graph showing a change in line current according to the torque magnification when the torque current is changed, and the broken line is a graph showing a change in line current according to the torque magnification when the excitation current is changed. is there. As shown in FIG. 11, the change in the line current is smaller when the torque is changed by changing the excitation current than when the torque current is changed. Therefore, when the torque is reduced, the torque current is operated, and when the torque is increased, the excitation current is operated, so that the induction motor torque can be increased while suppressing the increase of the line current. By suppressing the increase of the line current, heat loss can be suppressed and heat generation of the motor and the motor control device can be prevented.

図8(d)では、BASE速度を超えた速度でトルク−速度特性Aより大きなトルクを必要とする圧延がある場合を示している。これを実現するには、トルク−速度特性Dのようにすれば良い。このようにトルク−速度特性を変更する場合、図12に示すように、誘起電圧を速度に応じて増大させるのを停止するBASE速度を端子電圧が最大電圧となるまで上げて、一定トルクの回転速度領域を増大させる。   FIG. 8D shows a case where there is rolling that requires a torque larger than the torque-speed characteristic A at a speed exceeding the BASE speed. In order to realize this, the torque-speed characteristic D may be used. When the torque-speed characteristic is changed in this way, as shown in FIG. 12, the BASE speed for stopping the increase of the induced voltage according to the speed is increased until the terminal voltage reaches the maximum voltage, and the constant torque rotation is performed. Increase speed range.

大きなトルクが必要とされる圧延を実施する場合は、圧延を低速度で実施することとすれば、トルク−速度特性を変更することで対応可能である。この場合、当然ながら、電動機の発熱や、電動機制御装置の容量等による制約条件は発生するため、制約条件内で可能な限り実施することとなる。また、この方法は、圧延設備を計画時には想定していなかった様な圧延トルクが必要な圧延を行う場合でも利用可能である。   When carrying out rolling that requires a large torque, if rolling is carried out at a low speed, it can be handled by changing the torque-speed characteristics. In this case, as a matter of course, a constraint condition due to the heat generation of the motor, the capacity of the motor control device, and the like occurs, and therefore, it is implemented as much as possible within the constraint condition. In addition, this method can be used even when performing rolling that requires a rolling torque that was not assumed at the time of planning the rolling equipment.

以上で説明したように、圧延機に使用される電動機のトルク−速度特性は、電動機制御における界磁φのパターンを変更することで変えることにより、装置において許容されている印加電圧の範囲内において効率的に高トルクを得ることが可能となる。従って、高いトルクを必要とする圧延を行う場合等、最適なトルク−速度特性を与えることで現状の圧延設備内で設備の耐久性を損なうような制御を行うことなく、効率的な圧延が可能となる。   As described above, the torque-speed characteristics of the electric motor used in the rolling mill are changed by changing the field φ pattern in the electric motor control, so that the applied voltage is allowed within the apparatus. High torque can be obtained efficiently. Therefore, when performing rolling that requires high torque, it is possible to efficiently roll without giving control to impair the durability of the equipment in the current rolling equipment by giving the optimal torque-speed characteristics. It becomes.

尚、図9においては、BASE速度、即ち、定トルク制御から定出力制御に切り替える誘導電動機の回転速度を、デフォルトの値、即ち定格の値よりも低くし、そのBASE速度に達するまでの定トルク制御の間に端子電圧Vを最大値であるVsMAXに到達させ、その際にデフォルトの状態よりも多めに供給される電力を励磁電流に振り分け、界磁弱め制御を行う定出力制御の速度範囲においては、内部誘導起電力Eが次第に下がるように制御することによって励磁電流Iが下がるようにする場合を例として説明した。 In FIG. 9, the BASE speed, that is, the rotation speed of the induction motor that switches from constant torque control to constant output control is made lower than the default value, that is, the rated value, and the constant torque until the BASE speed is reached. The constant voltage control speed at which the terminal voltage V s reaches the maximum value V sMAX during the control, the electric power supplied more than the default state is distributed to the excitation current, and field weakening control is performed. In the range, the case where the excitation current Id is decreased by controlling the internal induced electromotive force Ed to gradually decrease has been described as an example.

しかしながら、本実施形態に係る要旨は、BASE速度に達するまでの定トルク制御の間に端子電圧VをVsMAXに到達させ、デフォルトの状態よりも多めに供給される電力を励磁電流に振り分け、その結果BASE速度において発揮されるトルクTをデフォルトの状態よりも高くすることにある。従って、図9に示すように、BASE速度をデフォルトの状態、即ち定格よりも低くすることは必ずしも必要ではなく、図13に示すように、BASE速度を維持したままで上述したような制御を行っても、本実施形態に係る効果を得ることが可能である。 However, the gist of the present embodiment is that the terminal voltage V s reaches V sMAX during the constant torque control until the BASE speed is reached, and the power supplied more than the default state is distributed to the excitation current, the torque T q exerted in the result BASE rate is to be higher than the default state. Therefore, as shown in FIG. 9, it is not always necessary to set the BASE speed to the default state, that is, lower than the rated value, and as shown in FIG. However, the effects according to the present embodiment can be obtained.

ここで、図13を図10と比較すると、図13、図10共にBASE速度は変化せず、トルクの増加量も同一であるが、1次電流Iの増加幅が異なり、図10の場合に比べて図13の場合の方が1次電流Iの増加幅が狭いことがわかる。このように、本実施形態に係る誘導電動機の制御装置、制御方法を用いることにより、同一の電動機出力トルクを得る場合であっても、励磁を大きくした方が少ない線電流で実現可能である。 Here, when compared with FIG. 10 to FIG. 13, 13, 10 together BASE rate does not change, but the amount of increase in torque is also the same, different increment of the primary current I s, the case of FIG. 10 better in the case of FIG. 13 it can be seen that increasing the width of the primary current I s is narrower than the. As described above, by using the induction motor control device and control method according to the present embodiment, even when the same motor output torque is obtained, it is possible to achieve a larger excitation with less line current.

他方、BASE速度を維持した状態において上述した制御をおこなうことにより得られる電力の上昇分では、所望のトルクTを得られないような場合は、図9に示すように、BASE速度の値を下げることにより、低い速度において所望のトルクTを得ることが可能となる。尚、BASE速度は、定出力制御を行う速度ωの範囲のうち、最も低い速度であり、最も高い速度がTOP速度である。 On the other hand, if the desired torque Tq cannot be obtained with the increase in power obtained by performing the above-described control while maintaining the BASE speed, the value of the BASE speed is set as shown in FIG. By lowering, it becomes possible to obtain a desired torque Tq at a low speed. The BASE speed is the lowest speed in the range of the speed ω at which constant output control is performed, and the highest speed is the TOP speed.

次に、図9、図12及び図13に示すように誘導電動機のトルク−速度特性を変更する制御を行うための具体的な構成について説明する。図14は、本実施形態に係る誘導電動機のトルク−速度特性を変更する場合の制御システム構成を示す図である。図1に示すように、シングルスタンド圧延機の制御構成のミル速度制御装置4は、具体的には、圧延機1の作業ロールを駆動するための誘導電動機1−101、誘導電動機の回転速度を検出するための速度センサ1−103、および電動機速度制御装置141より構成される。   Next, a specific configuration for performing control to change the torque-speed characteristic of the induction motor as shown in FIGS. 9, 12, and 13 will be described. FIG. 14 is a diagram showing a control system configuration when changing the torque-speed characteristic of the induction motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the mill speed control device 4 having a control configuration of a single stand rolling mill specifically includes an induction motor 1-101 for driving a work roll of the rolling mill 1 and a rotation speed of the induction motor. It consists of a speed sensor 1-103 for detecting and an electric motor speed control device 141.

また、入側TR制御装置5は、入側TR2を駆動するための誘導電動機2−101、誘導電動機の回転速度を検出するための速度センサ2−103、および電動機電流度制御装置142より構成される。同様に、出側TR制御装置6は、出側TR3を駆動するための誘導電動機3−101、誘導電動機の回転速度を検出するための速度センサ3−103、および電動機電流度制御装置142より構成される。   The ingress TR control device 5 includes an induction motor 2-101 for driving the ingress TR2, a speed sensor 2-103 for detecting the rotation speed of the induction motor, and an electric motor current degree control device 142. The Similarly, the outgoing TR control device 6 includes an induction motor 3-101 for driving the outgoing TR3, a speed sensor 3-103 for detecting the rotation speed of the induction motor, and an electric motor current degree control device 142. Is done.

圧延制御装置20内の、入側張力電流変換装置15からは、入側TR制御装置5の電動機電流制御装置142に対して電流指令Irefが与えられ、出側張力電流変換装置16からは、出側TR制御装置6の電動機電流制御装置142に対して電流指令Irefが与えられ、圧延速度設定装置10からは、ミル速度制御装置4の電動機速度制御装置141に対して速度指令Nrefが与えられる。電動機速度制御装置141および電動機電流制御装置142は、それぞれ与えられた速度指令および電流指令となるように誘導電動機1−101、2−101、3−101を制御する。 A current command I ref is given to the motor current control device 142 of the entry side TR control device 5 from the entry side tension current conversion device 15 in the rolling control device 20, and from the exit side tension current conversion device 16, A current command I ref is given to the motor current control device 142 of the delivery side TR control device 6, and a speed command N ref is sent from the rolling speed setting device 10 to the motor speed control device 141 of the mill speed control device 4. Given. The motor speed control device 141 and the motor current control device 142 control the induction motors 1-101, 2-101, and 3-101 so as to be a given speed command and current command, respectively.

圧延に必要な電動機トルクは、図7に示すように、入側TR2および出側TR3については、被圧延材の張力とリール径により決定される。また、圧延機1については、被圧延材の加工に必要なトルクと、圧延機1入側および出側の張力と電動機が駆動するロール径に応じたトルクの和により決定される。   As shown in FIG. 7, the motor torque required for rolling is determined by the tension of the material to be rolled and the reel diameter for the entry side TR2 and the exit side TR3. Moreover, about the rolling mill 1, it determines with the sum of the torque according to the torque required for the process of a to-be-rolled material, the tension | tensile_strength of the rolling mill 1 entrance and exit, and the roll diameter which an electric motor drives.

トルク特性設定装置21は、図7に示すように、製品仕様と機械仕様から、圧延に必要なトルクを求め、電動機特性と比較することで、圧延中に必要な電動機のトルクを確保する。トルク特性設定装置21は、テンションリール等電流指令により駆動される電動機電流制御装置142に対する界磁変更指令を作成する電流制御トルク特性設定装置22と、圧延機等速度指令により駆動される電動機速度制御装置141に対する界磁変更指令を作成する速度制御トルク特性設定装置23とを含む。   As shown in FIG. 7, the torque characteristic setting device 21 obtains a torque necessary for rolling from the product specification and the machine specification, and compares it with the electric motor characteristics to ensure the necessary motor torque during the rolling. The torque characteristic setting device 21 includes a current control torque characteristic setting device 22 that creates a field change command for the motor current control device 142 driven by a current command such as a tension reel, and a motor speed control driven by a rolling mill speed command. And a speed control torque characteristic setting device 23 for creating a field change command for the device 141.

電流制御トルク特性設定装置22は、入側張力設定装置11および出側張力設定装置12より圧延機入側および出側の張力指令を受け取り、圧延速度パターン、入側TR2および出側TR3のリール半径より、設定された張力が圧延中維持可能となるように電流制御される電動機のトルク−速度特性を決定し、電動機電流制御装置142の磁束指令変更装置140に送ることでトルク−速度特性を変更する。   The current control torque characteristic setting device 22 receives tension commands on the entry side and the exit side of the rolling mill from the entry side tension setting device 11 and the exit side tension setting device 12, and the rolling speed pattern, the reel radius of the entry side TR2 and the exit side TR3. Thus, the torque-speed characteristic of the electric current controlled motor is determined so that the set tension can be maintained during rolling, and the torque-speed characteristic is changed by sending it to the magnetic flux command changing device 140 of the electric motor current control device 142. To do.

図15は、圧延操業方法を示す図である。圧延は入側TR2から送り出された被圧延材を出側TR3に巻き取ることによって行われるから、圧延開始前は、RETRは大きく、圧延終了時はRDTRが大きくなる。また、圧延速度も圧延開始時の0から徐々に大きくして、圧延終了時までに徐々に小さくして0とする。TR半径が変化するため、圧延操業中、電動機に必要とされるトルクは常に変化する。 FIG. 15 is a diagram illustrating a rolling operation method. Since rolling is carried out by winding the rolled material fed from the entry side TR2 to egress TR3, before the start of rolling, R ETR is large, at the end of rolling is R DTR increases. Also, the rolling speed is gradually increased from 0 at the start of rolling and gradually decreased to 0 by the end of rolling. Since the TR radius changes, the torque required for the motor always changes during the rolling operation.

入側TRについては、圧延開始時に最も大きなトルクを必要とし、出側TRについては、圧延終了時に最も大きなトルクを必要とする。また、圧延は圧延機の速度を基準として速度操作を実施する。つまり、図15の圧延速度は圧延機の速度である。このため、圧延速度一定でもTR半径が大きい場合は電動機回転速度が小さく、TR半径が小さい場合は電動機回転速度が大きくなる。例えば、入側TRが必要とするトルクは、図16図(c)の実線のようになる。   The entry side TR requires the largest torque at the start of rolling, and the exit side TR requires the greatest torque at the end of rolling. In rolling, the speed operation is performed based on the speed of the rolling mill. That is, the rolling speed in FIG. 15 is the rolling mill speed. For this reason, when the TR radius is large even when the rolling speed is constant, the motor rotation speed is small, and when the TR radius is small, the motor rotation speed is large. For example, the torque required for the entry side TR is as shown by a solid line in FIG.

ここで、電動機のトルク−速度特性が、図16(d)の一点鎖線のようになっているとすると、時間経過に対する電動機のトルクは図16(a)の一点鎖線のようになり、実線の入側TR必要トルクより小さい部分(破線楕円で示した電動機トルクが不足する部分)が存在する。この部分では、電動機トルクが不足するため被圧延材の張力が維持できなくなる。   Here, assuming that the torque-speed characteristic of the motor is as indicated by the one-dot chain line in FIG. 16D, the torque of the motor with respect to time is as indicated by the one-dot chain line in FIG. There is a portion smaller than the required torque on the entry side TR (the portion where the motor torque indicated by the broken line ellipse is insufficient). In this part, since the motor torque is insufficient, the tension of the material to be rolled cannot be maintained.

この時、電動機のトルク−速度特性を、図16(e)のように変更する(BASE速度を上げる)と、図16(b)に示すように、電動機のトルクより、必要トルクが圧延中全て小さくなり、張力を維持することが可能となる。   At this time, if the torque-speed characteristic of the motor is changed as shown in FIG. 16 (e) (when the BASE speed is increased), as shown in FIG. It becomes small and it becomes possible to maintain tension.

また、図17(a)に示すように、低速度領域において電動機トルクが不足する場合は、図17(d)に示すトルク特性Bを、図17(e)に示すトルク特性Cに変更する(BASE速度を下げ、BASE速度に達するまでの定トルク制御領域での界磁電流を上げる)ことで、張力を維持することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 17A, when the motor torque is insufficient in the low speed region, the torque characteristic B shown in FIG. 17D is changed to the torque characteristic C shown in FIG. By reducing the BASE speed and increasing the field current in the constant torque control region until the BASE speed is reached, the tension can be maintained.

電流制御トルク特性設定装置22の動作を図18に示す。ここでは、入側TR2について、トルク−速度特性を変更する場合につき説明するが、出側TR3についても同様に変更する。図18に示すように、電流制御トルク特性設定装置22は、入側張力設定装置11から張力設定を取得すると、取得した張力設定に基づき、図7において説明した式を用いてリール半径に応じた必要トルクを演算し(S1801)、図16(a)及び図17(a)において説明したように、誘導電動機の各種の動作条件に応じて必要とされるトルクの値を時系列に求め、必要トルクよりも現状のトルク−速度設定が大きいことを確認する(S1802)。即ち、S1801及びS1802においては、電流制御トルク特性設定装置22が、トルク確認部として機能する。   The operation of the current control torque characteristic setting device 22 is shown in FIG. Here, the case where the torque-speed characteristic is changed for the entry TR2 will be described, but the change is similarly made for the exit TR3. As illustrated in FIG. 18, when the current control torque characteristic setting device 22 acquires the tension setting from the entry-side tension setting device 11, the current control torque characteristic setting device 22 responds to the reel radius using the formula described in FIG. 7 based on the acquired tension setting. Necessary torque is calculated (S1801), and as described in FIGS. 16 (a) and 17 (a), a torque value required according to various operating conditions of the induction motor is obtained in time series, and necessary. It is confirmed that the current torque-speed setting is larger than the torque (S1802). That is, in S1801 and S1802, the current control torque characteristic setting device 22 functions as a torque confirmation unit.

S1802の確認の結果、現状のトルク−速度設定において必要トルクを下回る部分がなければ(S1802/NO)、張力は維持できるのでそのまま処理を終了する。他方、現状のトルク−速度設定において必要トルクを下回る部分がある場合(S1803/YES)、張力が維持できなくなるためトルク−速度設定を変更する処理を開始する。   As a result of the confirmation in S1802, if there is no portion below the required torque in the current torque-speed setting (S1802 / NO), the tension can be maintained and the process is terminated as it is. On the other hand, if there is a portion below the required torque in the current torque-speed setting (S1803 / YES), the tension cannot be maintained, and the process of changing the torque-speed setting is started.

その場合、現状のトルク−速度設定において必要トルクを下回る部分のリール速度が、BASE速度以下であるか否かにより処理が異なる。必要トルクを下回る部分のリール速度がBASE速度以下の場合(S1803/YES)、トルクを上げるためには、図8(c)及び図9に示すように、界磁電流を増加させると共にBASE速度を下げ(S1804)、新たなトルク−速度特性を作成する(S1806)。即ち、S1806においては、電流制御トルク特性設定装置22が、トルク制御パターン変更部として機能する。   In that case, the processing differs depending on whether or not the reel speed of the portion below the required torque in the current torque-speed setting is equal to or lower than the BASE speed. When the reel speed of the portion below the required torque is equal to or lower than the BASE speed (S1803 / YES), in order to increase the torque, the field current is increased and the BASE speed is increased as shown in FIG. 8 (c) and FIG. Lowering (S1804), a new torque-speed characteristic is created (S1806). That is, in S1806, the current control torque characteristic setting device 22 functions as a torque control pattern changing unit.

尚、上述したように、BASE速度を維持したまま界磁電流を増加させる場合もあり得る。例えば、必要トルクを下回る部分のリール速度がBASE速度に達する直前の速度である場合、必要トルクを満たすためには、BASE速度を維持したまま界磁電流を増加させる。   As described above, the field current may be increased while maintaining the BASE speed. For example, when the reel speed of the portion below the required torque is the speed immediately before reaching the BASE speed, the field current is increased while maintaining the BASE speed in order to satisfy the required torque.

他方、リール速度がBASE速度より大きい場合は、図8(d)及び図12のようにトルク−速度特性を変更するために励磁電流を弱め始める速度タイミングを変化させることによりBASE速度を上げ、新たなトルク−速度特性を作成する(S1806)。。   On the other hand, when the reel speed is higher than the BASE speed, the BASE speed is increased by changing the speed timing at which the excitation current starts to weaken to change the torque-speed characteristics as shown in FIGS. Torque-speed characteristics are created (S1806). .

S1806において作成した新たなトルク−速度特性は、制御対象となる入側テンションリール電動機2−101および電動機電流制御装置142で実現可能である必要が有り、そのためには線間電圧を制限値以下としなければならない。そこで、電流制御トルク特性設定装置22は、励磁電流およびトルク電流より線間電圧の予測計算を実施し、線間電圧が制限値を超過するようであれば(S1807/NO)、変更を中断し、圧延を継続した場合に張力が維持できないアラームをオペレータに対して出力する(S1808)。その場合、トルク電流を上げて対応するか、張力を下げるかの選択をオペレータは実施し圧延を継続する。もちろん圧延を停止するという選択も有る。   The new torque-speed characteristic created in S1806 needs to be realizable by the entry-side tension reel motor 2-101 and the motor current control device 142 to be controlled. For this purpose, the line voltage is set to a limit value or less. There must be. Therefore, the current control torque characteristic setting device 22 performs a prediction calculation of the line voltage from the excitation current and the torque current, and if the line voltage exceeds the limit value (S1807 / NO), the change is interrupted. When the rolling is continued, an alarm that cannot maintain the tension is output to the operator (S1808). In that case, the operator selects whether to respond by increasing the torque current or decrease the tension, and continues rolling. Of course, there is an option to stop rolling.

線電圧が制限値内である場合は(S1807/YES)、現トルク−速度特性を「トルク−速度特性変更」に変更し(S1809)、それを電動機電流制御装置内の磁束指令変更装置140に出力する。磁束指令変更装置140においては、与えられたトルク−速度特性となるような磁束φ−速度特性を求め、磁束指令器105に設定する。即ち、磁束指令変更装置140が、磁界制御パターン変更部として機能する。ここで、トルク−速度特性から磁束−速度特性は、誘導電動機の電気的特性から公知の技術により求めることができる。   If the line voltage is within the limit value (S1807 / YES), the current torque-speed characteristic is changed to “torque-speed characteristic change” (S1809), and this is changed to the magnetic flux command changer 140 in the motor current controller. Output. In the magnetic flux command changing device 140, the magnetic flux φ-speed characteristic that gives the given torque-speed characteristic is obtained and set in the magnetic flux command unit 105. That is, the magnetic flux command changing device 140 functions as a magnetic field control pattern changing unit. Here, the magnetic flux-speed characteristic from the torque-speed characteristic can be obtained by a known technique from the electrical characteristic of the induction motor.

電動機のトルク−速度特性が変わると、トルク−電流変換係数も変化する。入側張力電流変換装置15においては、入側設定張力および入側リール半径より求めたトルクを、トルク−電流変換係数を用いて電流に変換して電動機電流制御装置142に出力している。磁束指令変更装置140は、トルク−速度特性の変更により磁束指令器105の磁束φ−速度特性を変更する場合、それに応じて速度制御器104のトルク−電流変換係数も変更する(S1810)。即ち、磁束指令変更装置140が、トルク−速度特性の変更に応じて変換係数を変更する変換係数変更部としても機能する。   When the torque-speed characteristic of the motor changes, the torque-current conversion coefficient also changes. In the inlet side tension current converter 15, the torque obtained from the inlet side set tension and the inlet reel radius is converted into a current using a torque-current conversion coefficient and output to the motor current controller 142. When the magnetic flux command changing device 140 changes the magnetic flux φ-speed characteristic of the magnetic flux commander 105 by changing the torque-speed characteristic, the torque-current conversion coefficient of the speed controller 104 is also changed accordingly (S1810). That is, the magnetic flux command changing device 140 also functions as a conversion coefficient changing unit that changes the conversion coefficient in accordance with the change of the torque-speed characteristic.

ここでは、入側張力設定装置11で設定される入側張力設定値からトルクを演算する場合について説明したが、図1に示すように入側張力計8での張力検出値を用いた入側張力制御13が実施されている場合は、入側張力設定値+入側張力制御13出力が入側張力指令となるので、これを用いてトルク演算をするように変更することで対応可能である。   Here, the case where the torque is calculated from the entry side tension set value set by the entry side tension setting device 11 has been described, but the entry side using the tension detection value in the entry side tension meter 8 as shown in FIG. When the tension control 13 is executed, the input side tension set value + the input side tension control 13 output becomes the input side tension command, and can be dealt with by changing the torque calculation using this. .

圧延機1の電動機1−101は電動機速度制御装置141により速度が指令に追従するように制御されている。また、圧延機1においては、圧延により被圧延材が加工されているためそれに要するトルクも電動機から与える必要がある。そのため、入側TR、出側TRのように必要となるトルクを演算するのは困難である。   The electric motor 1-101 of the rolling mill 1 is controlled by the electric motor speed control device 141 so that the speed follows the command. Further, in the rolling mill 1, since the material to be rolled is processed by rolling, it is necessary to give the torque required for the material from the electric motor. Therefore, it is difficult to calculate the necessary torque as in the entry side TR and the exit side TR.

図7に示すように、製品仕様と機械仕様からトルクTqMILLを計算する事は可能であるが、トルクアーム係数および圧延荷重式の計算誤差から実際に必要となる圧延機トルクTqMILLは計算値と異なる場合が多い。そのため、速度制御トルク特性設定装置23においては、電動機速度制御装置141が実際に制御している速度制御器104の出力であるトルク電流指令Iqrefより、電動機に必要なトルクを演算し、その結果を用いてトルク−速度特性を変更する。 As shown in FIG. 7, although it is possible to calculate the torque T qMILL from the product specification and the machine specification, the rolling mill torque T qMILL actually required from the calculation error of the torque arm coefficient and the rolling load equation is a calculated value. And often different. Therefore, the speed control torque characteristic setting device 23 calculates the torque required for the motor from the torque current command I qref which is the output of the speed controller 104 which is actually controlled by the motor speed control device 141, and the result To change the torque-speed characteristics.

図19に、速度制御トルク特性設定装置23の動作概要を示す。図19に示すように、速度制御トルク特性設定装置23は、電動機速度制御装置141より、速度制御器104からの出力である速度制御器トルク電流指令を受け取り、トルク電流換算係数を用いて必要トルク演算を行う(S1901)。これ以降は、図18に示した電流制御トルク特性設定装置と同様である。圧延機の場合は、圧延不能時の選択肢として、圧延機にて被圧延材の出側板厚設定を変更する(厚めに設定替)事や、張力を変更する(大きめに設定替)する事が考えられる。また、S1910において変更されたトルク−電流換算係数は、次回のS1901における処理において用いられる。   FIG. 19 shows an outline of the operation of the speed control torque characteristic setting device 23. As shown in FIG. 19, the speed control torque characteristic setting device 23 receives a speed controller torque current command, which is an output from the speed controller 104, from the motor speed control device 141, and uses the torque current conversion coefficient to obtain the required torque. An operation is performed (S1901). The subsequent steps are the same as those of the current control torque characteristic setting device shown in FIG. In the case of a rolling mill, as an option when rolling is not possible, it is possible to change the exit side thickness setting of the material to be rolled (change the setting to a thicker) or change the tension (change to a larger setting). Conceivable. The torque-current conversion coefficient changed in S1910 is used in the next process in S1901.

電動機速度制御装置141内の、磁束指令変更装置140に対してトルク−速度特性を与えて磁束−速度特性を作成する。同時に、磁束が変更されるので、電動機の出力トルクを一定とするため速度制御器104が出力するトルク電流指令も変更する必要がある。図20に、処理概要を示す。速度制御器104内では、速度偏差ΔNの比例積分制御によりトルク電流指令Iqrefを求めているとする。この場合、トルク電流指令Iqrefは、以下の式(7)に示すように、比例項IqPrefと積分項IqIrefの和となる。

Figure 2013013242
A torque-speed characteristic is given to the magnetic flux command changing device 140 in the motor speed control device 141 to create a magnetic flux-speed characteristic. At the same time, since the magnetic flux is changed, it is also necessary to change the torque current command output from the speed controller 104 in order to keep the output torque of the motor constant. FIG. 20 shows a processing outline. In the speed controller 104, it is assumed that the torque current command I qref is obtained by proportional integral control of the speed deviation ΔN. In this case, the torque current command I qref is the sum of the proportional term I qPref and the integral term I qIref as shown in the following formula (7).
Figure 2013013242

ここで、電動機出力トルクを一定にしたまま磁束φを変更するためには、トルク電流指令Iqrefを界磁φの変化に応じて変更する必要がある。界磁特性切替点の前後で界磁が界磁(A)φから界磁(B)φに変わったとすると、界磁(A)におけるトルク電流指令をIqref(A)とすると、界磁(B)におけるトルク電流指令は、以下の式(8)のようにする必要がある。

Figure 2013013242
Here, in order to change the magnetic flux φ while keeping the motor output torque constant, it is necessary to change the torque current command I qref according to the change of the field φ. If the field is changed from the field (A) φ A to the field (B) φ B before and after the field characteristic switching point, the torque current command in the field (A) is I qref (A). The torque current command in the magnetism (B) needs to be expressed by the following formula (8).
Figure 2013013242

ここで、比例項出力IqPrefは、界磁が変化しても一定となるから、比例項の補正を積分項にて実施する。従って、積分項の値を、以下の式(9)となるように変更する。これにより、界磁を切り替えても切替前後で電動機トルクを一定とすることが可能である。

Figure 2013013242
Here, since the proportional term output I qPref becomes constant even when the field changes, the proportional term is corrected by the integral term. Therefore, the value of the integral term is changed so as to be the following formula (9). Thereby, even if the field is switched, the motor torque can be made constant before and after the switching.
Figure 2013013242

図20では、界磁をステップ状に切替る場合について説明したが、界磁特性の切替は数秒程度の時間でランプ関数状に行うことも可能である。これは、電流制御トルク特性設定装置22の動作においても同様である。   In FIG. 20, the case where the field is switched in a step shape has been described, but switching of the field characteristics can be performed in a ramp function in a time of about several seconds. The same applies to the operation of the current control torque characteristic setting device 22.

以上述べたように、図14の様な構成をとることにより、圧延操業中に、圧延状態に応じて誘導電動機のトルク−速度特性を変化させて使用することが可能となる。これにより、圧延可能な材料や板厚、板幅の範囲を電動機を変更することなく可能となり、設備投資額を抑制することが可能となる。また、トルク電流を用いて電動機の発生トルクを増大させる場合と異なり、線電流の増大を抑制することが可能であり、トルク増大の割合を向上および銅損(発熱による電流損失)の低減が実現できる。更に、許容範囲を超えた電力での稼動を回避することにより、装置の耐久性を損なうことを回避することができる。   As described above, by adopting the configuration as shown in FIG. 14, the torque-speed characteristic of the induction motor can be changed and used during the rolling operation in accordance with the rolling state. Thereby, the range of the material which can be rolled, plate | board thickness, and plate | board width is attained, without changing an electric motor, and it becomes possible to suppress the amount of capital investment. Also, unlike the case where the torque generated by the motor is used to increase the torque generated by the motor, it is possible to suppress an increase in the line current, improving the torque increase rate and reducing the copper loss (current loss due to heat generation). it can. Furthermore, it is possible to avoid impairing the durability of the apparatus by avoiding operation with power exceeding the allowable range.

尚、上記実施形態においては図1に示すように、シングルスタンド圧延機を例として説明したが、シングルスタンド圧延機だけでなく、複数の圧延機を連続的に並べたタンデム圧延機にも利用可能である。   In addition, in the said embodiment, as shown in FIG. 1, it demonstrated as an example a single stand rolling mill, but it can be used not only for a single stand rolling mill but also for a tandem rolling mill in which a plurality of rolling mills are continuously arranged. It is.

また、上記実施形態においては、圧延機に用いられる誘導電動機を例として説明したが、圧延機だけでなく、電動機に要求される操業に必要なトルクが、操業条件により大きく変動する様な生産機械、例えば工作機械や鉄道車両、搬送設備等にも利用可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the induction motor used for a rolling mill was demonstrated as an example, not only a rolling mill but the production machine in which the torque required for the operation | movement requested | required of an electric motor is fluctuate | varied greatly with operating conditions. For example, it can also be used for machine tools, railway vehicles, transport facilities, and the like.

また、図14に示す圧延制御装置20及びトルク特性設定装置21は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現される。即ち、圧延制御装置20及びトルク特性設定装置21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等の不揮発性記憶媒体及びLCD(Liquid Crystal Display)やキーボード、マウス等のユーザインタフェース等、一般的なサーバやPC(Personal Computer)等の情報処理端末と同様のハードウェア構成を有する。   Further, the rolling control device 20 and the torque characteristic setting device 21 shown in FIG. 14 are realized by a combination of software and hardware. That is, the rolling control device 20 and the torque characteristic setting device 21 include a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a HDD (Hard Disk Drive), and other non-volatile storage media and an LCD ( It has the same hardware configuration as an information processing terminal such as a general server or a PC (Personal Computer) such as a liquid crystal display (LCD), a user interface such as a keyboard and a mouse.

このようなハードウェア構成において、ROMやHDD等の記録媒体に格納されたプログラムがRAMに読み出され、CPUがそのプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る圧延制御装置20及びトルク特性設定装置21の機能が実現される。   In such a hardware configuration, a program stored in a recording medium such as a ROM or an HDD is read into the RAM, and the CPU performs an operation according to the program, thereby configuring a software control unit. The functions of the rolling control device 20 and the torque characteristic setting device 21 according to the present embodiment are realized by a combination of the software control unit configured as described above and hardware.

1 圧延機
2 入側TR
3 出側TR
4 ミル速度制御装置
5 入側TR制御装置
6 出側TR制御装置
7 ロールギャップ制御装置
8 入側張力系
9 出側張力系
10 圧延速度設定装置
11 入側張力設定装置
12 出側張力設定装置
13 入側張力制御
14 出側張力制御
15 入側張力電流変換装置
16 出側張力電流変換装置
17 出側板厚計
18 出側板厚制御装置
20 圧延制御装置
21 トルク特性設定装置
22 電流トルク特性設定装置
23 速度制御トルク特性設定装置
100 電動機速度制御装置
101 誘導電動機
103 速度センサ
104 速度制御器
105 磁束指令器
106 励磁電流演算器
107 トルク電流励磁電流制御器
109 直流電流演算器
110 電流センサ
111 座標変換器
112 電力変換器
113 直流電流
115 速度演算器
120 電動機電流制御装置
140 磁束指令変更装置
141 電動機速度制御装置
142 電動機電流制御装置
1 Rolling machine 2 Incoming TR
3 Outgoing TR
4 Mill Speed Control Device 5 Incoming TR Control Device 6 Outgoing TR Control Device 7 Roll Gap Control Device 8 Incoming Tension System 9 Outgoing Tension System 10 Rolling Speed Setting Device 11 Incoming Tension Setting Device 12 Outgoing Tension Setting Device 13 Entry-side tension control 14 Entry-side tension control 15 Entry-side tension current conversion device 16 Entry-side tension current conversion device 17 Entry-side plate thickness gauge 18 Entry-side plate thickness control device 20 Rolling control device 21 Torque characteristic setting device 22 Current-torque characteristic setting device 23 Speed control torque characteristic setting device 100 Motor speed control device 101 Induction motor 103 Speed sensor 104 Speed controller 105 Magnetic flux command unit 106 Excitation current calculator 107 Torque current excitation current controller 109 DC current calculator 110 Current sensor 111 Coordinate converter 112 Power converter 113 DC current 115 Speed calculator 120 Motor current controller 140 Magnetic flux command Change device 141 Motor speed control device 142 Motor current control device

Claims (6)

磁界を発生させるための励磁電流及び前記磁界に応じたトルクを発生させるためのトルク電流によってトルクを得る誘導電動機の制御装置であって、
予め定められた所定の回転速度に達するまでの間はトルクが一定となる定トルク制御を行うと共に、前記所定の回転速度から最大の回転速度までの間は前記励磁電流を減少させることによりトルク及び回転速度によって求められる誘導電動機の出力が一定となる定出力制御を行い、前記定トルク制御においては、前記励磁電流を最大値で固定すると共に前記定出力制御においては回転速度の上昇に従って前記励磁電流を減少させる磁界制御パターンに従って前記励磁電流を制御する励磁電流制御部と、
前記誘導電動機の動作条件に応じて必要とされるトルクの値を時系列に求め、前記誘導電動機の回転速度に応じたトルクが予め定められたトルク制御パターンと比較することにより、前記求めた必要とされるトルクの値が満たされているか否か確認するトルク確認部と、
前記所定の回転速度よりも遅い速度領域において前記求めた必要とされるトルクの値が満たされていない場合、前記定トルク制御における前記励磁電流の最大値が高くなるように前記トルク制御パターンを変更するトルク制御パターン変更部と、
前記変更されたトルク制御パターンに応じて前記磁界制御パターンを変更する磁界制御パターン変更部とを含むことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
A control device for an induction motor that obtains torque by an excitation current for generating a magnetic field and a torque current for generating a torque corresponding to the magnetic field,
Constant torque control is performed so that the torque remains constant until a predetermined rotation speed is reached, and the excitation current is reduced by decreasing the excitation current from the predetermined rotation speed to the maximum rotation speed. In the constant torque control, the excitation current is fixed at a maximum value, and in the constant output control, the excitation current is increased as the rotation speed is increased. An excitation current control unit for controlling the excitation current according to a magnetic field control pattern for reducing
The required value obtained by obtaining the torque value required according to the operating condition of the induction motor in time series and comparing the torque according to the rotation speed of the induction motor with a predetermined torque control pattern. A torque confirmation unit for confirming whether or not a torque value to be satisfied is satisfied,
The torque control pattern is changed so that the maximum value of the excitation current in the constant torque control is increased when the calculated required torque value is not satisfied in a speed region slower than the predetermined rotational speed. A torque control pattern changing unit to perform,
And a magnetic field control pattern changing unit that changes the magnetic field control pattern according to the changed torque control pattern.
前記トルク制御パターン変更部は、前記所定の回転速度よりも遅い速度領域において前記求めた必要とされるトルクの値が満たされていない場合、前記所定の回転速度を前記通常の制御における所定の回転速度よりも低くするように前記トルク制御パターンを変更することを特徴とする請求項1に記載の誘導電動機の制御装置。   The torque control pattern changing unit is configured to change the predetermined rotation speed to a predetermined rotation in the normal control when the calculated required torque value is not satisfied in a speed region slower than the predetermined rotation speed. 2. The induction motor control device according to claim 1, wherein the torque control pattern is changed so as to be lower than a speed. 前記トルク制御パターン変更部は、前記所定の回転速度よりも速い速度領域において前記求めた必要とされるトルクの値が満たされていない場合、前記所定の回転速度を前記通常の制御における所定の回転速度よりも高くするように前記トルク制御パターンを変更することを特徴とする請求項1または2に記載の誘導電動機の制御装置。   The torque control pattern changing unit is configured to change the predetermined rotation speed to a predetermined rotation in the normal control when the calculated required torque value is not satisfied in a speed region faster than the predetermined rotation speed. 3. The induction motor control device according to claim 1, wherein the torque control pattern is changed so as to be higher than a speed. 前記誘導電動機は、被圧延材を少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延する圧延機において前記ロールの回転のために用いられるものであり、
前記被圧延材の張力指令値を変換係数に基づいて前記トルク電流の指令値に変換するトルク電流制御部と、
前記変更されたトルク制御パターンに応じて前記変換係数を変更する変換係数変更部とを含むことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の誘導電動機の制御装置。
The induction motor is used for rotation of the roll in a rolling mill that rolls by rolling a material to be rolled between at least a pair of rolls,
A torque current control unit for converting the tension command value of the material to be rolled into the command value of the torque current based on a conversion coefficient;
4. The induction motor control device according to claim 1, further comprising a conversion coefficient changing unit that changes the conversion coefficient in accordance with the changed torque control pattern. 5.
前記トルク制御パターン変更部は、前記トルク制御パターンを変更した場合に、変更後における前記誘導電動機に供給される前記励磁電流及び前記トルク電流によって定まる線電流の値を計算し、その計算結果が予め定められた制限値内であるか否か確認し、前記線電流の値が前記制限値を超えている場合、制御不可能であることをオペレータに通知することを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の誘導電動機の制御装置。   When the torque control pattern is changed, the torque control pattern changing unit calculates a value of the line current determined by the excitation current and the torque current supplied to the induction motor after the change, and the calculation result is calculated in advance. 5. An operator is informed whether or not control is impossible when the value of the line current exceeds the limit value by checking whether or not the value is within a predetermined limit value. The control apparatus of the induction motor of any one of Claims 1. 磁界を発生させるための励磁電流及び前記磁界に応じたトルクを発生させるためのトルク電流によってトルクを得る誘導電動機の制御方法であって、
予め定められた所定の回転速度に達するまでの間はトルクが一定となる定トルク制御を行うと共に、前記所定の回転速度から最大の回転速度までの間は前記励磁電流を減少させることによりトルク及び回転速度によって求められる誘導電動機の出力が一定となる定出力制御を行い、前記定トルク制御においては、前記励磁電流を最大値で固定すると共に前記定出力制御においては回転速度の上昇に従って前記励磁電流を減少させる磁界制御パターンに従って前記励磁電流を制御し、
前記誘導電動機の動作条件に応じて必要とされるトルクの値を時系列に求め、前記誘導電動機の回転速度に応じたトルクが予め定められたトルク制御パターンと比較することにより、前記求めた必要とされるトルクの値が満たされているか否か確認し、
前記所定の回転速度よりも遅い速度領域において前記求めた必要とされるトルクの値が満たされていない場合、前記定トルク制御における前記励磁電流の最大値が高くなるように前記トルク制御パターンを変更し、
前記変更されたトルク制御パターンに応じて前記磁界制御パターンを変更することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
A method for controlling an induction motor that obtains torque by an excitation current for generating a magnetic field and a torque current for generating a torque corresponding to the magnetic field,
Constant torque control is performed so that the torque remains constant until a predetermined rotation speed is reached, and the excitation current is reduced by decreasing the excitation current from the predetermined rotation speed to the maximum rotation speed. In the constant torque control, the excitation current is fixed at a maximum value, and in the constant output control, the excitation current is increased as the rotation speed is increased. Controlling the excitation current according to a magnetic field control pattern that reduces
The required value obtained by obtaining the torque value required according to the operating condition of the induction motor in time series and comparing the torque according to the rotation speed of the induction motor with a predetermined torque control pattern. Check whether the torque value is satisfied,
The torque control pattern is changed so that the maximum value of the excitation current in the constant torque control is increased when the calculated required torque value is not satisfied in a speed region slower than the predetermined rotational speed. And
An induction motor control method, wherein the magnetic field control pattern is changed in accordance with the changed torque control pattern.
JP2011144329A 2011-06-29 2011-06-29 Induction motor control device and induction motor control method Active JP5721564B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011144329A JP5721564B2 (en) 2011-06-29 2011-06-29 Induction motor control device and induction motor control method
CN201210214749.7A CN102847725B (en) 2011-06-29 2012-06-26 Control device of induction electric motor and control method of induction electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011144329A JP5721564B2 (en) 2011-06-29 2011-06-29 Induction motor control device and induction motor control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013013242A true JP2013013242A (en) 2013-01-17
JP5721564B2 JP5721564B2 (en) 2015-05-20

Family

ID=47686605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011144329A Active JP5721564B2 (en) 2011-06-29 2011-06-29 Induction motor control device and induction motor control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5721564B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174865A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 株式会社日立産機システム Power conversion device and method for controlling power conversion device
CN116216395A (en) * 2023-05-06 2023-06-06 广东包庄科技有限公司 Tension winding control method and device, electronic equipment and storage medium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123487A (en) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp Field controller for induction motor
JPH0870600A (en) * 1994-08-30 1996-03-12 Toshiba Corp Control apparatus for induction motor
JP2003088194A (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Toshiba Corp Motor drive system
JP2003134899A (en) * 2001-10-16 2003-05-09 Nippon Reliance Kk Winder and control method therefor
JP2006042570A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Ltd Control method of induction motor, controller, iron manufacture/non-iron facility, rolling stock, winder, vessel, machine tool, paper machine facility, and conveyance facility

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123487A (en) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp Field controller for induction motor
JPH0870600A (en) * 1994-08-30 1996-03-12 Toshiba Corp Control apparatus for induction motor
JP2003088194A (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Toshiba Corp Motor drive system
JP2003134899A (en) * 2001-10-16 2003-05-09 Nippon Reliance Kk Winder and control method therefor
JP2006042570A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Ltd Control method of induction motor, controller, iron manufacture/non-iron facility, rolling stock, winder, vessel, machine tool, paper machine facility, and conveyance facility

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174865A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 株式会社日立産機システム Power conversion device and method for controlling power conversion device
JP2014217192A (en) * 2013-04-26 2014-11-17 株式会社日立産機システム Power converter and control method of power converter
CN116216395A (en) * 2023-05-06 2023-06-06 广东包庄科技有限公司 Tension winding control method and device, electronic equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP5721564B2 (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7235947B2 (en) Synchronous motor control method and synchronous motor control system
EP2979356B1 (en) Motor drive circuit and method of driving a motor
US20110181222A1 (en) Motor control system and method
JP4979646B2 (en) Stepping motor drive control device
WO2006114843A1 (en) Servo motor controller
JP6143984B1 (en) Inverter device
JP5721564B2 (en) Induction motor control device and induction motor control method
JP5721563B2 (en) Induction motor control device and induction motor control method
JP5728968B2 (en) Control device and control method for induction motor
JP2010264482A (en) Device and method for controlling rolling equipment
CN102847725B (en) Control device of induction electric motor and control method of induction electric motor
JP5786203B2 (en) Power converter control device, motor characteristic measuring method, and program
US20090212724A1 (en) Method for Braking an AC Motor
WO2016174867A1 (en) Motor overload protection method
JP4410632B2 (en) Induction motor control method, control device, iron and non-ferrous equipment, railway vehicle, winder, ship, machine tool, paper machine equipment and transport equipment
JP2012055032A (en) Motor controller, motor control system, and motor control program
WO2014017019A1 (en) Method for determining irregularity in industrial machine
CA2714698C (en) Method and system for braking an ac motor
KR101203911B1 (en) Method and apparatus for controlling induction motor, steel and nonferrous equipment, railway vehicle, winder, ship, machine tool, paper machine, and conveyance facilities
JP5350239B2 (en) Driving apparatus and method
TWI232840B (en) Take-up device
EP2736165B1 (en) Power converter
JP5690218B2 (en) Electric motor drive system
EP2808993B1 (en) Motor controller and construction machine provided therewith
JP4585250B2 (en) Induction motor control method, control device, iron and non-ferrous equipment, railway vehicle, winder, ship, machine tool, paper machine equipment and transport equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130719

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140603

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150317

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150324

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5721564

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150