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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