JP2014110704A - Inverter device having dynamic brake inspection function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイナミックブレーキ検査機能を備えたインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device having a dynamic brake inspection function.
ダイナミックブレーキとは、インバータで駆動している永久磁石を有したモータにおいて、インバータの故障や電源系統の故障等の異常により、インバータで制御して回転中のモータを停止させることができない場合、モータの動力線の相間を抵抗で短絡し、前記抵抗で回転中のモータの運動エネルギーを熱エネルギーに変換し、制動停止する技術である。かかる技術においては、インバータで制御してモータを駆動している正常な状態では、リレー等で相間の抵抗を切り離しておく必要がある。前記リレーの故障や、前記抵抗の断線等の回路故障が発生した場合、モータの運動エネルギーを熱エネルギーに変換できず、モータの回転停止時間がのびる。その結果、工作機械等においてモータとボールねじを結合し、ボールねじを介して制御対象を動作させる駆動系等では停止距離がのび機械を破損させる可能性がある。また、三相のうち一相の回路故障が発生した場合は、モータの極対数に比例したリップル電流が流れ、その電流に比例した制動トルクが発生するため、前記駆動系にダメージを与える課題がある。 A dynamic brake is a motor with a permanent magnet that is driven by an inverter. If the inverter cannot be stopped by controlling the inverter due to an abnormality such as an inverter failure or power supply system failure, the motor In this technique, the phases of the power lines are short-circuited with resistance, and the kinetic energy of the rotating motor is converted into thermal energy with the resistance, and braking is stopped. In such a technique, in a normal state where the motor is driven by controlling with an inverter, it is necessary to separate the resistance between the phases with a relay or the like. When a failure of the relay or a circuit failure such as disconnection of the resistor occurs, the kinetic energy of the motor cannot be converted into heat energy, and the motor rotation stop time increases. As a result, in a machine tool or the like, a motor and a ball screw are coupled, and a drive system or the like that operates a control target via the ball screw may increase the stop distance and damage the machine. In addition, when a circuit failure of one phase out of the three phases occurs, a ripple current proportional to the number of pole pairs of the motor flows and a braking torque proportional to the current is generated, which causes a problem of damaging the drive system. is there.
図４にダイナミックブレーキの故障を検出するインバータ装置のブロック図を示す。上位制御装置１は、モータの位置検出器１１で検出した位置θｍに基づき、インバータが正常な状態でモータを制御するための通常用電流指令Ｉｕｓ’、Ｉｖｓ’とダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅを出力する。ダイナミックブレーキ検査器８は、ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄとダイナミックブレーキを検査するための電流指令Ｉｕｓ’’、Ｉｖｓ’’を出力する。電流指令切替器２は、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄに基づき、電流指令Ｉｕｓ、Ｉｖｓを出力する。図４中のｕ相電流制御器３ａ〜３ｅとｖ相電流制御器４ａ〜４ｅは、相の違いのみであり、同一要素であるため、４ａ〜４ｅの説明は省略する。減算器３ａにて演算した、前記ｕ相電流指令Ｉｕｓと電流検出器３ｅにより検出したｕ相電流検出値Ｉｕｄの差を電流ループＰＩ演算器３ｂに入力する。電流ループＰＩ演算器３ｂは比例・積分演算により電流誤差補正分ｕ相電圧指令Δｅｕを出力する。電流ループフィードフォワード補償量演算器３ｃは前記ｕ相電流指令Ｉｕｓより電流フィードフォワード分ｕ相電圧指令ｅｕｆｆを演算し、加算器３ｄが、前記電流誤差補正分ｕ相電圧指令Δｅｕと前記電流フィードフォワード分ｕ相電圧指令ｅｕｆｆを加算し、ｕ相電圧指令を出力する。インバータ６は、動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２を介して、モータ１０に対し、前記ｕ相電圧指令ｅｕとｖ相電圧指令ｅｖと減算器５で前記ｕ相電圧指令ｅｕとｖ相電圧指令ｅｖより演算するｗ相電圧指令ｅｗに基づいて電圧を印加する。
FIG. 4 shows a block diagram of an inverter device for detecting a dynamic brake failure. Based on the position θm detected by the
ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ９は、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄにより、ダイナミックブレーキ抵抗７をモータ動力線に非接続／接続する。動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２は、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄにより、モータとインバータを接続／非接続する。
The dynamic brake ON / OFF switch 9 disconnects / connects the dynamic brake resistor 7 to the motor power line according to the dynamic brake inspection command moded. The power ON /
図５に前記ダイナミックブレーキ検査器８のブロック図を示す。ｍｏｄｅ判別用スイッチ８３０は、前記ダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅより、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄを出力する。ダイナミックブレーキ検査用電流指令切替器８３２は、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄを遅延させる遅延演算器８３１の出力に基づき、電流指令振幅８３３に設定したＫｉを前記電流指令Ｉｕｓ’’、Ｉｖｓ’’として出力する。ＯＲ回路８３４は、電圧検出値比較器８３５，８３７が出力する、予め設定した電圧検出値基準値８３６，８３８と、前記ダイナミックブレーキ抵抗７の両端に接続した電圧計１３ａ、１３ｂの出力Ｖｕ、Ｖｖと、の比較結果より、異常状態を示す信号ＡＬＭを、前記上位制御装置に対して出力する。
FIG. 5 shows a block diagram of the
上位制御装置がダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅをＯＮした場合、ダイナミックブレーキ検査器８は、ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄをＯＮし、前記ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ９により、ダイナミックブレーキ抵抗７をモータ動力線に接続し、動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２により、モータとインバータを非接続する。この状態で、遅延演算器８３１に設定された時間に基づいて、以下の２パターンの電流指令で、前記ダイナミックブレーキ抵抗７に対して通電する。
パターン１：Ｉｕｓ＝Ｋｉ、Ｉｖｓ＝０
パターン２：Ｉｕｓ＝０ 、Ｉｖｓ＝Ｋｉ ・・・（式１）
When the host controller turns on the dynamic brake inspection mode signal mode, the dynamic
Pattern 1: Ius = Ki, Ivs = 0
Pattern 2: Ius = 0, Ivs = Ki (Formula 1)
上記の場合、ダイナミックブレーキ抵抗７のそれぞれの抵抗値がＲとすると、電圧計１３ａ，１３ｂの出力は、
パターン１：Ｖｕ＝Ｋｉ×Ｒ、Ｖｖ＝０
パターン２：Ｖｕ＝０、Ｖｖ＝Ｋｉ×Ｒ ・・・（式２）
となる。前記ダイナミックブレーキ抵抗７が断線していた場合や、前記ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ９がオープン故障していた場合は、（式２）で示した電圧が得られない。
In the above case, if each resistance value of the dynamic brake resistor 7 is R, the outputs of the
Pattern 1: Vu = Ki × R, Vv = 0
Pattern 2: Vu = 0, Vv = Ki × R (Formula 2)
It becomes. When the dynamic brake resistor 7 is disconnected or when the dynamic brake ON /
電圧検出値基準値８３６，８３８のｒｅｆ３，ｒｅｆ４に、抵抗の精度誤差、電圧計測誤差等のαを含んだ（式３）の値を予め設定することで、比較器８３５，８３７が範囲を超えた場合にＨレベルを出力し、前記ＯＲ回路８３４が、異常状態を示す信号ＡＬＭを、前記上位制御装置に対して出力する。
パターン１：ｒｅｆ３＝±α、ｒｅｆ４＝Ｋｉ×Ｒ±α
パターン２：ｒｅｆ３＝Ｋｉ×Ｒ±α、ｒｅｆ４＝±α ・・・（式３）
By setting a value of (Equation 3) including α such as a resistance accuracy error and a voltage measurement error in ref3 and ref4 of the voltage detection
Pattern 1: ref3 = ± α, ref4 = Ki × R ± α
Pattern 2: ref3 = Ki × R ± α, ref4 = ± α (Formula 3)
以上の通り、モータを始動させる前にダイナミックブレーキ検査を実施することで、ダイナミックブレーキに関わる回路が故障し、インバータで制御して回転中のモータを停止させることができない場合、ダイナミックブレーキ機能の故障を検出し、モータを動作させないことで、結果的に停止距離がのび機械を破損させることがなくなる。 As described above, if the dynamic brake test is performed before starting the motor, the circuit related to the dynamic brake breaks down, and if the rotating motor cannot be stopped by controlling with the inverter, the dynamic brake function is broken. If the motor is not operated and the motor is not operated, the stop distance is extended and the machine is not damaged.
図６に、他のダイナミックブレーキの故障を検出するインバータ装置のブロック図を示す。前記従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。前記ダイナミックブレーキ検査器８は、インバータ６にも前記ダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅｄを出力する。図７に、インバータ６のブロック図を示す。インバータが正常な状態でモータを制御するためのＰＷＭパルス発生回路６ｈとダイナミックブレーキをテストするため、異なる相の１相の上アームと１相の下アームを順にオンするテストパルス発生回路６ｉを備え、インバータスイッチング指令切替スイッチ６ｇが前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄにより、前記どちらか一方のパルスを各アーム６ａ〜６ｆにＯＮ／ＯＦＦ指令する。
FIG. 6 shows a block diagram of an inverter device for detecting a failure of another dynamic brake. The same elements as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The
上位装置がダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅをＯＮした場合、ダイナミックブレーキ検査器８は、ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄをＯＮし、前記ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ９により、ダイナミックブレーキ抵抗７をモータ動力線に接続し、動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２により、モータとインバータを非接続する。この状態で、前記インバータスイッチング指令切替スイッチ６ｇから出力するパルスにより、電圧計１３ａ，１３ｂの出力Ｖｕ、Ｖｖは、パターン別にインバータの直流電圧Ｖｄｃに応じて（式４）の値が出力される。
パターン１：Ｖｕ＝Ｖｄｃ／２Ｒ、Ｖｖ＝０
パターン２：Ｖｕ＝０、 Ｖｖ＝Ｖｄｃ／２Ｒ ・・・（式４）
When the host device turns on the dynamic brake inspection mode signal mode, the dynamic
Pattern 1: Vu = Vdc / 2R, Vv = 0
Pattern 2: Vu = 0, Vv = Vdc / 2R (Formula 4)
前記ダイナミックブレーキ抵抗７が断線していた場合や、前記ダイナミックブレーキ抵抗ＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ９がオープン故障していた場合は、（式４）で示した電圧が得られない。電圧検出値基準値８３６、８３８のｒｅｆ３、ｒｅｆ４に、抵抗の精度誤差、電圧計測誤差等のαを含んだ（式５）の値を予め設定することで、電圧検出値比較器８３５，８３７が範囲を超えた場合にＨレベルを出力し、前記ＯＲ回路が、異常状態を示す信号ＡＬＭを、前記上位制御装置に対して出力する。
パターン１：ｒｅｆ３＝±α、 ｒｅｆ４＝Ｖｄｃ／２Ｒ±α
パターン２：ｒｅｆ３＝Ｖｄｃ／２Ｒ±α、 ｒｅｆ４＝±α ・・・（式５）
When the dynamic brake resistor 7 is disconnected or when the dynamic brake resistor ON /
Pattern 1: ref3 = ± α, ref4 = Vdc / 2R ± α
Pattern 2: ref3 = Vdc / 2R ± α, ref4 = ± α (Formula 5)
以上の通り、モータを始動させる前にダイナミックブレーキ検査を実施することで、
ダイナミックブレーキに関わる回路が故障し、インバータで制御して回転中のモータを停止させることができない場合、ダイナミックブレーキ機能の故障を検出し、モータを動作させないことで、結果的に停止距離がのび機械を破損させることがなくなる。
As mentioned above, by performing a dynamic brake inspection before starting the motor,
If the circuit related to the dynamic brake fails and the rotating motor cannot be stopped by controlling with the inverter, the failure of the dynamic brake function is detected and the motor is not operated. Will not be damaged.
図４に示した従来技術において、電流指令値は各相一定の電流値であり、図６に示した従来技術においても、各相に一定の電流が順次流れるため、モータのトルクを制御することができない。よって、ダイナミックブレーキ検査を実施する場合は、モータとインバータを非接続状態にするための前記動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２が必要となるため、システムが大きくなり、また、高価になる課題がある。そこで、本発明では、ダイナミックブレーキ検査を安全に実施でき、システム全体が小さく、また、安価なインバータ装置を提供することを目的とする。
In the prior art shown in FIG. 4, the current command value is a constant current value for each phase, and also in the prior art shown in FIG. 6, a constant current sequentially flows in each phase, so that the motor torque is controlled. I can't. Therefore, when the dynamic brake inspection is performed, the power ON /
本発明は、上記課題に対してなされたものである。本発明のインバータ装置は、ダイナミックブレーキ機能を備え、電流ループＰＩ演算器および電流ループフィードフォワード演算器でモータを駆動制御する、インバータ装置であって、スイッチの切り替えにより、モータの動力線に接続または接続解除されるダイナミックブレーキ抵抗を備えたダイナミックブレーキと、前記ダイナミックブレーキの異常の有無を検出するダイナミックブレーキ検査器と、を備え、前記ダイナミックブレーキ検査器は、前記ダイナミックブレーキの検査が指示された場合に、電流指令値として、モータを回転させず、モータをロックさせるロック電流値を設定するとともに前記スイッチの切り替えにより前記ダイナミックブレーキ抵抗を前記モータの動力線に接続し、前記ダイナミックブレーキの異常の有無に応じて変動するパラメータの実測値と理論値との比較結果に基づいて前記ダイナミックブレーキの異常の有無を検出する、ことを特徴とする。 The present invention has been made with respect to the above problems. The inverter device of the present invention is an inverter device having a dynamic brake function and controlling the drive of a motor with a current loop PI calculator and a current loop feedforward calculator, and connected to a power line of the motor by switching a switch or A dynamic brake having a dynamic brake resistor to be disconnected, and a dynamic brake inspector for detecting presence or absence of abnormality of the dynamic brake, wherein the dynamic brake inspector is instructed to inspect the dynamic brake In addition, the current command value is set to a lock current value that locks the motor without rotating the motor, and the dynamic brake resistor is connected to the power line of the motor by switching the switch, so that there is no abnormality in the dynamic brake. Depending detecting the presence or absence of abnormality of the dynamic brake on the basis of a comparison result between the measured value and the theoretical value of the parameter which is varied, characterized in that.
好適な態様では、前記ダイナミック検査器は、電流ループＰＩ演算器の出力である電流誤差補正分電圧指令値が、予め設定した理論値である電圧誤差基準値より大きくなった場合に、ダイナミックブレーキに異常があることを示す信号を出力する。 In a preferred aspect, the dynamic tester performs dynamic braking when the current error correction voltage command value, which is the output of the current loop PI calculator, becomes larger than a voltage error reference value that is a preset theoretical value. A signal indicating that there is an abnormality is output.
他の好適な態様では、前記ダイナミック検査器は、前記電流指令値としてロック電流値が設定、かつ、ダイナミックブレーキを前記モータの動力線に接続しない状態で得られるフィードバック値またはフィードバック値から算出されるパラメータに基づいてモータの電気定数を補正したあと、前記ダイナミックブレーキ抵抗を前記モータの動力線に接続して、その状態で得られる前記電流ループＰＩ演算器の出力に応じて、電流ループフィードフォワード演算器の定数を可変する。 In another preferred aspect, the dynamic tester is calculated from a feedback value or a feedback value obtained when a lock current value is set as the current command value and a dynamic brake is not connected to a power line of the motor. After correcting the electric constant of the motor based on the parameter, the dynamic brake resistor is connected to the power line of the motor, and the current loop feedforward calculation is performed according to the output of the current loop PI calculator obtained in that state. Change the constant of the vessel.
本発明によるダイナミックブレーキ検査機能を備えたインバータ装置によれば、インバータとモータを切り離す手段が不要となるため、システムが小さく、また、安価になる。さらに、ダイナミックブレーキ検査を安全に実施できる。 According to the inverter device having the dynamic brake inspection function according to the present invention, since the means for separating the inverter and the motor is unnecessary, the system is small and inexpensive. Furthermore, the dynamic brake inspection can be performed safely.
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１〜図３において、図４〜図７を参照して説明した従来技術と同一要素には同一符号を付している。以下では、当該同一要素の説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as the prior art demonstrated with reference to FIGS. 4-7. Hereinafter, the description of the same element is omitted.
本発明の実施形態であるインバータ装置の制御ブロック図を図１に示す。このインバータ装置では、モータの始動に先だってダイナミックブレーキの検査が行われる。検査を実行する際には、上位装置は、ダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅをＯＮにする。ダイナミックブレーキ検査器８は、上位装置がダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅをＯＮした場合、フィードフォワード補償定数Ｋｆｆを出力し、電流ループフィードフォワード補償量演算器３ｃ，４ｃの定数を可変する。電流ループＰＩ演算器３ｂ，４ｂは、各相の電流誤差補正分電圧指令Δｅｕ、Δｅｖを出力する。
FIG. 1 shows a control block diagram of the inverter device according to the embodiment of the present invention. In this inverter device, the dynamic brake is inspected prior to starting the motor. When executing the inspection, the host device turns on the dynamic brake inspection mode signal mode. When the host device turns on the dynamic brake inspection mode signal mode, the dynamic
図２に前記ダイナミックブレーキ検査器８のブロック図を示す。電流指令位相演算器８１６，８１７は、前記位置検出器１１からのモータ位置検出値θｍとモータ極対数８１５の積から演算されたモータ電気角θより、各相の電流指令位相を演算する。図２から明らかな通り、ｕ相の電流指令位相はｓｉｎθであり、ｖ相の電流指令位相はｓｉｎ（θ―１２０°）である。換言すれば、各相の電流位相は、１２０°ずつずれている。算出された電流指令位相に、不変の一定値である電流指令振幅値８１８を乗じて、各相のダイナミックブレーキを検査するための電流指令Ｉｕｓ’’，Ｉｖｓ’’が出力される。ここで、ダイナミックブレーキの検査が行われるとき、すなわち、モータ始動前の段階では、モータ電気角θも、不変の一定値である。そのため、モータ始動前の段階では、電流指令Ｉｕｓ’’，Ｉｖｓ’’は不変の一定値となる。また、この電流指令Ｉｕｓ’’，Ｉｖｓ’’は、常に１２０°の位相差を保った値となる。この電流指令Ｉｕｓ’’，Ｉｖｓ’’のように、各相に印加される電流が、１２０°の位相差を保ち、かつ、一定の値で不変の場合、モータは回転することなく静止する。つまり、ここで、算出される電流指令Ｉｕｓ’’，Ｉｖｓ’’は、モータが回転せず、モータ磁極位置で位置決めしてロックするロック電流値となる。
FIG. 2 shows a block diagram of the
ｍｏｄｅ判別用スイッチ８０１は、前記ダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅがＯＮの場合、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄ・ＯＮ（Ｈｉｇｈ）を出力し、前記ダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅがＯＦＦの場合、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄ・ＯＦＦ（Ｌｏｗ）を出力する。
The
ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ判別スイッチ８０３は、前記ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄを遅延させる遅延演算器８０２の出力に基づき、ダイナミックブレーキ抵抗７をＯＮ／ＯＦＦするための、ＤＢＲＯＦＦ信号を出力する。より具体的には、遅延演算器８０２は、予め設定された時間Ｔｄだけ、ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄを遅延させる。ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ判別スイッチ８０３は、（遅延後の）ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄがＯＮの場合、ＤＢＲＯＦＦ・ＯＮ信号（Ｈｉｇｈ）を、ダイナミックブレーキ検査指令ｍｏｄｅｄがＯＦＦの場合、ＤＢＲＯＦＦ・ＯＦＦ信号（Ｌｏｗ）を出力する。ＤＢＲＯＦＦ・ＯＮ信号が出力された場合、ダイナミックブレーキはＯＦＦとなり、ＤＢＲＯＦＦ・ＯＦＦ信号が出力された場合、ダイナミックブレーキはＯＮとなる。
The dynamic brake ON /
電流ループフィードフォワード補償量切替スイッチ８０４は、前記ＤＢＲＯＦＦ信号に基づき、電流ループフィードフォワード補償量８０５、８０６を切替え、出力する。具体的には、ＤＢＲＯＦＦ信号がＯＮの場合、電流ループフィードフォワード補償量８０５（ｒ１）を、ＤＢＲＯＦＦ信号がＯＦＦの場合、電流ループフィードフォワード補償量８０６（（ｒ１×Ｒ）／（ｒ１＋Ｒ））を、出力する。
A current loop feedforward
ＯＲ回路８１３は、電圧誤差比較器８０９、８１１が出力する、予め設定した電圧誤差基準値８１０、８１２に設定されたｒｅｆ２と前記Δｅｕ、Δｅｖの比較結果、および、位置基準値８０８に予め設定されたｒｅｆ１と前記モータ位置検出値θｍの比較結果より、異常状態を示す信号ＡＬＭを、前記上位制御装置に対して出力する。ＡＮＤ回路８１４は、前記ｍｏｄｅｄと前記ＡＬＭの両方がＯＮの場合に、異常状態と判断して、前記インバータ６に対してゲートブロック信号ＧＢＬＫを出力する。
The OR
以上の構成のダイナミックブレーキ検査器８での、ブレーキ検査の流れについて説明する。ダイナミックブレーキ検査器８は、モータに通電した場合に、モータが回転せず、モータ磁極位置で位置決めしてロックするように、前記電気角θへの電流指令ｉｕｓ’’、ｉｖｓ’’を出力する。上位装置がダイナミックブレーキ検査モード信号ｍｏｄｅをＯＮした場合、前記ダイナミックブレーキ検査器８は、ｍｏｄｅｄをＯＮするため、前記電気角θへの電流指令ｉｕｓ’’、ｉｖｓ’’が電流指令として選択される。また、前記ｍｏｄｅをＯＮしたタイミングをｔ＝０として、前記ダイナミックブレーキ検査器８は、前記遅延演算器８０２に予め設定された時間Ｔｄに応じて（式６）に示すフィードフォワード補償定数Ｋｆｆを出力する。式中、ｒ１はモータ１相分の抵抗値、Ｒはダイナミックブレーキ抵抗値を示す。なお、前記時間Ｔｄはモータの電気的時定数の１０倍以上を設定することが望ましい。
Ｋｆｆ＝ｒ１ （０≦ｔ＜Ｔｄ）
Ｋｆｆ＝（ｒ１×Ｒ）／（ｒ１＋Ｒ） （Ｔｄ≦ｔ） ・・・（式６）
The flow of the brake inspection in the dynamic
Kff = r1 (0 ≦ t <Td)
Kff = (r1 × R) / (r1 + R) (Td ≦ t) (Expression 6)
また、前記ダイナミックブレーキ検査器８は、（式７）に示すダイナミックブレーキをＯＮ／ＯＦＦする指令である前記ＤＢＲＯＦＦ信号を出力する。
ＤＢＲＯＦＦ＝ＯＮ （０≦ｔ＜Ｔｄ）
ＤＢＲＯＦＦ＝ＯＦＦ （Ｔｄ≦ｔ） ・・・（式７）
The
DBROFF = ON (0 ≦ t <Td)
DBROFF = OFF (Td ≦ t) (Expression 7)
時間０≦ｔ＜ＴｄにおけるＵ相とＶ相の電圧Ｅｕｎ、Ｅｖｎの理論値は、
Ｅｕｎ＝ｒ１×Ｋｔ×ＳＩＮθ
Ｅｖｎ＝ｒ１×Ｋｔ×ＳＩＮ（θ−１２０°） ・・・（式８）
であり、時間Ｔｄ≦ｔにおけるＵ相とＶ相の電圧Ｅｕｎ、Ｅｖｎの理論値は、
Ｅｕｎ＝（ｒ１×Ｒ）／（ｒ１＋Ｒ）×Ｋｔ×ＳＩＮθ
Ｅｖｎ＝（ｒ１×Ｒ）／（ｒ１＋Ｒ）×Ｋｔ×ＳＩＮ（θ−１２０°）・・・（式９）
となる。
The theoretical values of U phase and V phase voltages Eun and Evn at
Eun = r1 × Kt × SINθ
Evn = r1 × Kt × SIN (θ−120 °) (Equation 8)
The theoretical values of the U-phase and V-phase voltages Eun and Evn at time Td ≦ t are as follows:
Eun = (r1 × R) / (r1 + R) × Kt × SINθ
Evn = (r1 × R) / (r1 + R) × Kt × SIN (θ−120 °) (Equation 9)
It becomes.
一方、前記電流ループフィードフォワード補償量演算器３ｃ，４ｃは、ｅｕｆｆ，ｅｖｆｆとして前記（式６）のＫｆｆにより、０≦ｔ＜Ｔｄ、Ｔｄ≦ｔともに、理論値の電圧指令を出力する。よって、前記電流ループＰＩ演算器出力は、電流検出誤差、モータ１相分の抵抗値ｒ１精度誤差、ダイナミックブレーキ抵抗値Ｒ精度誤差により発生する理論値の電圧差、すなわち各相の電流誤差を補正するための電圧指令Δｅｕ，Δｅｖを出力する。該電圧指令は、モータ電気的特性の変化による抵抗値の変化があった場合や、前記ダイナミックブレーキ抵抗７が断線していた場合や、前記ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチがオープン故障していた場合は、Δｅｕ，Δｅｖが大きくなる。電圧誤差基準値８１０，８１２のｒｅｆ２に、電流検出誤差と抵抗精度誤差により発生する電圧誤差αを予め設定することで、電圧誤差比較器８０９，８１１が範囲を超えた場合に前記ＯＲ回路にＨレベルを出力する。また、モータの故障や位置検出器の故障等により電流指令通り電流が通電できず、意図せずモータが回転する可能性があるため、位置基準値８０８に予め設定されたｒｅｆ１に、モータが回転しても機械等他に影響がない位置βを予め設定し、比較器８０７がその範囲を超えた場合に前記ＯＲ回路にＨレベルを出力する。前記ＯＲ回路は、前記電圧誤差がαより大きく、前記位置検出値θｍがβより大きくなった場合に、異常状態を示す信号ＡＬＭを、前記上位制御装置に対して出力する。また、ＡＮＤ回路８１４は、前記ｍｏｄｅｄと前記ＡＬＭ時がＯＮの場合、すなわち、ダイナミックブレーキ検査中に異常状態と判断した場合に、インバータに対し、ゲートブロック信号ＧＢＬＫを出力し、モータへの通電を即遮断する。
On the other hand, the current loop feed-forward
以上の通り、モータを始動させる前にダイナミックブレーキ検査を実施することで、ダイナミックブレーキに関わる回路が故障し、インバータで制御して回転中のモータを停止させることができない場合、ダイナミックブレーキ機能が故障を検出し、モータを動作させないことで、結果的に停止距離がのび機械を破損させることがなくなる。また、インバータとモータを切り離す手段が不要であり、システムが小さく、また、安価に実施することができ、さらに、ダイナミックブレーキ検査は安全に実施できる。 As described above, if the dynamic brake inspection is performed before starting the motor, the circuit related to the dynamic brake breaks down, and if the motor that is rotating by controlling with the inverter cannot be stopped, the dynamic brake function fails. If the motor is not operated and the motor is not operated, the stop distance is extended and the machine is not damaged. In addition, a means for separating the inverter and the motor is unnecessary, the system is small and can be implemented at low cost, and the dynamic brake inspection can be performed safely.
なお、上述の説明で明らかな通り、本実施形態では、ｍｏｄｅｄ・ＯＮとなってから（すなわちｉｕｓ’’、ｉｖｓ’’が電流指令として選択されてから）、ＤＢＲＯＦＦ・ＯＦＦになるまで（すなわちダイナミックブレーキＯＮになるまで）に、遅れＴｄを発生させている。換言すれば、遅れＴｄの間、ダイナミックブレーキをモータに非接続とした状態で、モータを回転させないロック電流値を、電流指令としてモータを制御している。かかる遅れＴｄを発生させるのは、モータの電気定数を補正するためである。すなわち、モータの制御に用いられるパラメータのうち、例えば、モータ一相分の抵抗値ｒ１の値等は、各モータごとに個体差があり、設計値との間に多少の誤差がある。かかる誤差を含んだ値をそのまま用いた場合、モータの駆動制御やブレーキの異常検出の精度が低下する。そこで、本実施形態では、ブレーキ検査の指示が入力されてから遅れ時間Ｔｄの間だけ、ブレーキ抵抗とモータとを非接続としている。この間、フィードバック値またはフィードバック値から算出されるパラメータ、例えば、電流誤差補正分電圧指令Δｅｕ、Δｅｖの値などに応じて、電流ループフィードフォワード補償量８０５を補正している。これにより、より精度の高い前記ｅｕｆｆ、ｅｖｆｆが出力されるため、より正確にダイナミックブレーキ検査を実施することが可能となる。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, after mode-ON (that is, after ius ″ and ivs ″ are selected as current commands) until DBR OFF / OFF (that is, dynamic). A delay Td is generated until the brake is turned on. In other words, during the delay Td, the motor is controlled by using a lock current value that does not rotate the motor while the dynamic brake is disconnected from the motor as a current command. The reason for generating the delay Td is to correct the electric constant of the motor. That is, among the parameters used for controlling the motor, for example, the value of the resistance value r1 for one phase of the motor has individual differences for each motor, and there is some error between the design value. If a value including such an error is used as it is, the accuracy of motor drive control and brake abnormality detection decreases. Therefore, in the present embodiment, the brake resistor and the motor are disconnected only during the delay time Td after the brake inspection instruction is input. During this time, the current loop
図３に、他のダイナミックブレーキ検査器８のブロック図を示す。図２と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。ｒ１’演算用電流指令切替スイッチ８２１は、各相の電流指令ｉｕｓ’’、ｉｖｓ’’のどちらか大きい方をｙとして出力し、ｒ１’演算用電圧誤差切替スイッチ８２０は、前記ｙの出力情報より、該当する相の電圧誤差をｘとして出力する。ｒ１’演算器は（式１０）により、ｒ１’を演算し、電流ループフィードフォワード補償量８０６のｒ１’を可変する。
ｒ１’＝ｘ／ｙ＋ｒ１
すなわち、
ｒ１’＝Δｅｖ／ｉｖｓ’’＋ｒ１ （ｉｕｓ’’＜ｉｖｓ’’）
ｒ１’＝Δｅｕ／ｉｕｓ’’＋ｒ１ （ｉｕｓ’’＞ｉｖｓ’’）・・（式１０）
FIG. 3 shows a block diagram of another
r1 ′ = x / y + r1
That is,
r1 ′ = Δev / ivs ″ + r1 (ius ″ <ivs ″)
r1 ′ = Δeu / ius ″ + r1 (ius ″> ivs ″) (10)
なお、ｉｕｓ’’＝ｉｖｓ’’のときは、ｕ相、ｖ相のいずれの電流指令値・誤差補正分電圧値を使用してもよいため、予め、いずれの相を使用するか、決めておく。モータとインバータ間の電線が長く、その抵抗値が大きくなる場合には、（式１０）中のｘ／ｙ成分が電線による抵抗値となる。（式１０）から明らかなように、ｒ１’は、電流誤差補正分電圧値Δｅｖ，Δｅｕの値に応じて可変され、電流ループフィードフォワード補償量８０６は、このｒ１’に基づいて算出される。したがって、電流ループフィードフォワード補償量８０６は、電流誤差補正分電圧値Δｅｖ，Δｅｕの値に応じて可変されるといえる。このように、電流ループフィードフォワード補償量８０６を可変することにより、ダイナミックブレーキを接続して電流を通電するＴｄ≦ｔにおいて、精度の高い前記ｅｕｆｆ，ｅｖｆｆが出力されるため、より正確にダイナミックブレーキ検査を実施することが可能となる。
When ius ″ = ivs ″, either the u-phase or v-phase current command value / error-corrected voltage value may be used, so it is decided in advance which phase is to be used. deep. When the electric wire between the motor and the inverter is long and the resistance value becomes large, the x / y component in (Equation 10) becomes the resistance value by the electric wire. As is apparent from (Equation 10), r1 'is varied according to the current error correction divided voltage values Δev and Δeu, and the current loop
なお、これまでの説明では、電流誤差補正分電圧値Δｅｖ，Δｅｕの値と、予め設定した電圧誤差基準値８１０、８１２との比較結果に応じて、ブレーキの異常を検出していたが、ダイナミックブレーキの異常に応じて、換言すれば、ダイナミックブレーキにより生じる抵抗の値に応じて変動するパラメータの実測値と理論値を比較するのであれば、他の形態であってもよい。例えば、検出電流値Ｉｕｄ，Ｉｖｄと電流指令値Ｉｕｓ，Ｉｖｓとの比較結果に応じてブレーキの異常を検出するようにしてもよい。 In the above description, the brake abnormality is detected according to the comparison result between the current error correction divided voltage values Δev and Δeu and the preset voltage error reference values 810 and 812. In other words, as long as the measured value and the theoretical value of the parameter that varies according to the value of the resistance caused by the dynamic brake are compared with the theoretical value according to the abnormality of the brake, other forms may be used. For example, a brake abnormality may be detected according to a comparison result between the detected current values Iud and Ivd and the current command values Ius and Ivs.
１ 上位制御装置、２ 電流指令切替器、３ａ，４ａ 減算器、３ｂ，４ｂ 電流ループＰＩ演算器、３ｃ，４ｃ 電流ループフィードフォワード補償量演算器、３ｄ，４ｄ 加算器、３ｅ，４ｅ 電流検出器、５ 減算器、６ インバータ、７ ダイナミックブレーキ抵抗、８ ダイナミックブレーキ検査器、９ ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ、１０ モータ、１１ 位置検出器、８０１，８３０ ｍｏｄｅ判別用スイッチ、８０２，８３１ 遅延演算器、８０３ ダイナミックブレーキＯＮ／ＯＦＦ判別スイッチ、８０４ 電流ループフィードフォワード補償量切替スイッチ、８０５，８０６ 電流ループフィードフォワード補償量、８０７ 位置比較器、８０８ 位置基準値、８０９，８１１ 電圧誤差比較器、８１０，８１２ 電圧誤差基準値、８１３ ＯＲ回路、８１４ ＡＮＤ回路、８１５ モータ極対数、８１６，８１７ 電流指令位相演算器、８１８ 電流指令振幅値、８２０ ｒ１’演算用電圧誤差量切替スイッチ、８２１ ｒ１’演算用電流指令切替スイッチ、８２２ ｒ１’演算器、１２ 動力ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、１３ａ，１３ｂ 電圧計、８３２ ダイナミックブレーキ検査用電流指令切替器、８３３ 電流指令振幅、８３４ ＯＲ回路、８３５，８３７ 電圧検出値比較器、８３６，８３８ 電圧検出値基準値、６ａ〜６ｆ インバータスイッチング素子、６ｇ インバータスイッチング指令切替スイッチ、６ｈ ＰＷＭパルス発生回路、６ｉ テストパルス発生回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High-order control apparatus, 2 Current command switching device, 3a, 4a Subtractor, 3b, 4b Current loop PI calculator, 3c, 4c Current loop feedforward compensation amount calculator, 3d, 4d Adder, 3e, 4e Current detector 5 Subtractor, 6 Inverter, 7 Dynamic brake resistor, 8 Dynamic brake tester, 9 Dynamic brake ON / OFF switch, 10 Motor, 11 Position detector, 801, 830 Mode discrimination switch, 802, 831 Delay calculator 803 Dynamic brake ON / OFF discrimination switch, 804 Current loop feedforward compensation amount changeover switch, 805, 806 Current loop feedforward compensation amount, 807 Position comparator, 808 Position reference value, 809, 811 Voltage error comparator, 810, 812 voltage Error reference value, 813 OR circuit, 814 AND circuit, 815 Motor pole pair number, 816, 817 Current command phase calculator, 818 Current command amplitude value, 820 r1 ′ calculation voltage error amount switch, 821 r1 ′ calculation current command Changeover switch, 822 r1 ′ calculator, 12 power ON / OFF switch, 13a, 13b voltmeter, 832 dynamic brake inspection current command switch, 833 current command amplitude, 834 OR circuit, 835, 837 voltage detection value comparator, 836, 838 Voltage detection value reference value, 6a to 6f inverter switching element, 6g inverter switching command changeover switch, 6h PWM pulse generation circuit, 6i test pulse generation circuit.
Claims (3)
スイッチの切り替えにより、モータの動力線に接続または接続解除されるダイナミックブレーキ抵抗を備えたダイナミックブレーキと、
前記ダイナミックブレーキの異常の有無を検出するダイナミックブレーキ検査器と、
を備え、
前記ダイナミックブレーキ検査器は、前記ダイナミックブレーキの検査が指示された場合に、電流指令値として、モータを回転させず、モータをロックさせるロック電流値を設定するとともに前記スイッチの切り替えにより前記ダイナミックブレーキ抵抗を前記モータの動力線に接続し、前記ダイナミックブレーキの異常の有無に応じて変動するパラメータの実測値と理論値との比較結果に基づいて前記ダイナミックブレーキの異常の有無を検出する、
ことを特徴とするインバータ装置。 An inverter device having a dynamic brake function and driving and controlling a motor with a current loop PI calculator and a current loop feedforward calculator,
A dynamic brake with a dynamic brake resistance connected to or disconnected from the motor power line by switching the switch;
A dynamic brake tester for detecting the presence or absence of abnormality of the dynamic brake;
With
The dynamic brake tester sets a lock current value that locks the motor without rotating the motor as a current command value when an inspection of the dynamic brake is instructed, and the dynamic brake resistance by switching the switch Is connected to the power line of the motor, and the presence or absence of an abnormality of the dynamic brake is detected based on a comparison result between a measured value and a theoretical value of a parameter that varies depending on the presence or absence of the abnormality of the dynamic brake.
An inverter device characterized by that.
前記ダイナミック検査器は、電流ループＰＩ演算器の出力である電流誤差補正分電圧指令値が、予め設定した理論値である電圧誤差基準値より大きくなった場合に、ダイナミックブレーキに異常があることを示す信号を出力する、ことを特徴とするインバータ装置。 The inverter device according to claim 1,
The dynamic tester indicates that there is an abnormality in the dynamic brake when the current error correction voltage command value, which is the output of the current loop PI calculator, becomes larger than a voltage error reference value that is a preset theoretical value. The inverter apparatus characterized by outputting the signal which shows.
前記ダイナミック検査器は、前記電流指令値としてロック電流値が設定、かつ、ダイナミックブレーキを前記モータの動力線に接続しない状態で得られるフィードバック値またはフィードバック値から算出されるパラメータに基づいてモータの電気定数を補正したあと、前記ダイナミックブレーキ抵抗を前記モータの動力線に接続して、その状態で得られる前記電流ループＰＩ演算器の出力に応じて、電流ループフィードフォワード演算器の定数を可変する、ことを特徴とするインバータ装置。 The inverter device according to claim 1 or 2,
The dynamic inspector sets a motor current based on a feedback value obtained when a lock current value is set as the current command value and a dynamic brake is not connected to a power line of the motor or a parameter calculated from the feedback value. After correcting the constant, the dynamic brake resistor is connected to the power line of the motor, and the constant of the current loop feedforward calculator is varied according to the output of the current loop PI calculator obtained in that state. An inverter device characterized by that.
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