JP2016010275A - Control device for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の制御装置に関するもので、複数台の発電制動装置を適用する場合に各発電制動装置の動作タイミングを合わせる電動機の制御装置を提案するものである。 The present invention relates to a motor control device, and proposes a motor control device that matches the operation timing of each power braking device when a plurality of power braking devices are applied.
図2に一例として従来技術のブロック図を示し、この図に基づいて従来技術を説明する。
インバータ装置16’は、整流器12と平滑コンデンサ13と電力変換器14とにより構成される。
FIG. 2 shows a block diagram of the prior art as an example, and the prior art will be described based on this figure.
The
整流器12は、交流電源11の交流電力を整流し直流電力を出力する。平滑コンデンサ13は、整流器12の出力である直流電力を平滑化する。電力変換器14は、平滑コンデンサ13の直流電力を電動機15に供給する。 The rectifier 12 rectifies the AC power of the AC power supply 11 and outputs DC power. The smoothing capacitor 13 smoothes the DC power that is the output of the rectifier 12. The power converter 14 supplies the DC power of the smoothing capacitor 13 to the electric motor 15.
発電制動装置1a’は、電圧検出器17a’と比較器18a’と駆動回路4a’とスイッチング素子3aと制動抵抗2aとにより構成され、発電制動装置1a’と同じ発電制動装置1b’は、電圧検出器17b’と比較器18b’と駆動回路4b’とスイッチング素子3bと制動抵抗2bとにより構成され、インバータ装置16’の平滑コンデンサ13とそれぞれ並列に接続する。
The dynamic braking device 1a ′ includes a voltage detector 17a ′, a
電圧検出器17a’は、平滑コンデンサ13の直流電圧を検出する。比較器18a’は、電圧検出器17a’の検出した平滑コンデンサ13の直流電圧と直流電圧の制限値Vdbとを入力し、平滑コンデンサ13の直流電圧が直流電圧の制限値Vdbより大きければ1を、平滑コンデンサ13の直流電圧が直流電圧の制限値Vdbより小さければ0を出力する。
The voltage detector 17 a ′ detects the DC voltage of the smoothing capacitor 13. The
駆動回路4a’は、比較器18a’の出力を入力し、比較器18a’の出力が1ならスイッチング素子3aをオンする信号を出力し、比較器18a’の出力が0ならスイッチング素子3aをオフする信号を出力する。
The
スイッチング素子3aと制動抵抗2aとは直列接続し、平滑コンデンサ13と並列に接続する。スイッチング素子3aは、駆動回路4a’の出力によりオン/オフし、スイッチング素子3aがオンの時は、制動抵抗2aにより平滑コンデンサ13の直流電力を消費する。
The
ここで、従来技術の電動機の制御装置の動作について説明する。
インバータ装置16’により電動機15を急減速または急停止した場合や回生運転をした場合に、電動機15は回生電力を発生する。整流器12はダイオード整流であり、平滑コンデンサ13の直流電力を交流電源11に戻せない。よって、回生電力が発生すると、平滑コンデンサ13の直流電圧が上昇する。そこで、発電制動装置1a’は、直流電圧の制限値Vdbより平滑コンデンサ13の直流電圧が大きい場合はスイッチング素子3aをオンし、制動抵抗2aにより平滑コンデンサ13の直流電力を消費することで、平滑コンデンサ13の直流電圧が過電圧とならないようにする。
Here, the operation of the conventional motor control device will be described.
When the motor 15 is suddenly decelerated or suddenly stopped by the
発電制動装置1b’の電圧検出器17b’と比較器18b’と駆動回路4b’とスイッチング素子3bと制動抵抗2bとは、発電制動装置1a’の電圧検出器17a’と比較器18a’と駆動回路4a’とスイッチング素子3aと制動抵抗2aと同じ動作となる。
The
インバータ装置16’と電動機15とにより発生される回生電力を発電制動装置1a’の1台では消費できない場合は、発電制動装置1b’が必要となる。さらに必要となれば3台以上の発電制動装置を適用する。
If the regenerative power generated by the
これは、回生電力に応じた発電制動装置をその都度設計するよりも、任意の回生電力に応じた発電制動装置を数機種準備し必要な回生電力に応じて複数台適用する方が、設計期間の短縮化や管理・保守に有利となるためである。 Rather than designing a dynamic braking device according to regenerative power each time, it is better to prepare several types of dynamic braking devices according to any regenerative power and apply multiple units according to the required regenerative power. This is because it is advantageous for shortening and management / maintenance.
発電制動装置1a’と発電制動装置1b’とは、それぞれ平滑コンデンサ13の直流電圧を検出して直流電圧の制限値Vdbと比較することにより、スイッチング素子3aとスイッチング素子3bとをオン/オフさせている。理想的にはスイッチング素子3aとスイッチング素子3bとは同時にオン/オフするはずであるが、実際には部品公差や温度等の周囲環境により電圧検出器17a’と電圧検出器17b’ とが検出する直流電圧の値にずれが生じる。よって、比較器18a’と比較器18b’との結果に違いが出ることにより、スイッチング素子3aのオン/オフとスイッチング素子3bのオン/オフのタイミングがずれる。スイッチング素子3aとスイッチング素子3bとのオン/オフのタイミングがずれると、どちらかの発電制動装置の負担が大きくなり、負担が大きい発電制動装置に含まれる部品の劣化をはやめ、各発電制動装置の寿命に差が生じることとなる。
The dynamic braking device 1a ′ and the dynamic braking device 1b ′ turn on / off the
上記問題点を解決するために、請求項1に示す如く、交流電源の交流電力を直流電力に変換する整流器と、該整流器に並列接続する平滑コンデンサと、前記直流電力を電動機に供給する電力変換器とからなるインバータ装置と、直列接続して前記平滑コンデンサと並列接続した制動抵抗とスイッチング素子と、前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器の出力と前記直流電圧の制限値とを比較し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より大きい場合は1を出力し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より小さい場合は0を出力する比較器と、該比較器の出力が0の場合に前記スイッチング素子をオフする信号を出力し前記比較器の出力が1の場合に前記スイッチング素子をオンする信号を出力する駆動回路とからなる発電制動装置とにより構成された電動機の制御装置において、前記電圧検出器と前記比較器と前記駆動回路との代わりに前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器の出力と前記直流電圧の制限値とを比較し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より大きい場合は1を出力し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より小さい場合は0を出力する比較器と、該比較器の出力を通信で送信する第1送信機とを前記インバータ装置に具備し、該第1送信機の出力が受信できた場合に受信した値を出力し前記第1送信機の出力が受信できなかった場合に0を出力する第2受信機と、該第2受信機の出力が0の場合に前記スイッチング素子をオフする信号を出力し前記第2受信機の出力が1の場合に前記スイッチング素子をオンする信号を出力する駆動回路とを前記発電制動装置に具備したものである。
In order to solve the above problem, as shown in
また、請求項2に示す如く、前記発電制動装置の異常を検出した場合に0と1とを除いた異常の内容を示す任意の値を出力し前記発電制動装置が正常の場合に1を出力する異常検出器と、該異常検出器の出力を通信で送信する第2送信機とを前記発電制動装置に具備し、該第2送信機の出力が受信できた場合に受信した値を出力し前記第2送信機の出力が受信できなかった場合に0を出力する第1受信機と、該第1受信機の出力が0または前記異常の内容を示す任意の値の場合は前記発電制動装置が異常と判定し前記第1受信機の出力が1の場合は前記発電制動装置が正常と判定する異常判定器とを前記インバータ装置に具備したものである。
Further, as described in
本発明により、並列接続した各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフするタイミングを合わせることができる。 According to the present invention, the timing for turning on / off the switching elements of the dynamic braking devices connected in parallel can be matched.
本発明により、並列接続した各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフするタイミングを合わせることができるとともに、発電制動装置の信頼性およびメンテナンス性の向上ができた。 According to the present invention, the timing for turning on / off the switching elements of the power braking devices connected in parallel can be matched, and the reliability and maintenance of the power braking device can be improved.
図1は、本発明の請求項1および請求項2に関する1実施例である。
図2の従来技術と構成が異なるのは、駆動回路4aと駆動回路4bと電圧検出器17と比較器18とである。
また、異常検出器5aと異常検出器5bと異常判定器6と第1送信機7と第1受信機8と第2送信機9aと第2送信機9bと第2受信機10aと第2受信機10bとが追加されている。
FIG. 1 shows an embodiment relating to
2 differs from the prior art in FIG. 2 in a
Also, the
インバータ装置16は、整流器12と平滑コンデンサ13と電力変換器14と電圧検出器17と比較器18と第1送信機7と第1受信機8と異常判定器6とにより構成される。
The
電圧検出器17は、平滑コンデンサ13の直流電圧を検出する。比較器18は、電圧検出器17の検出した平滑コンデンサ13の直流電圧と直流電圧の制限値Vdbとを入力し、平滑コンデンサ13の直流電圧が直流電圧の制限値Vdbより大きければ1を、平滑コンデンサ13の直流電圧が直流電圧の制限値Vdbより小さければ0を出力する。第1送信機7は、比較器18の出力を第2受信機10aへ通信で送信する。
The voltage detector 17 detects the DC voltage of the smoothing capacitor 13. The comparator 18 inputs the DC voltage of the smoothing capacitor 13 detected by the voltage detector 17 and the DC voltage limit value Vdb. If the DC voltage of the smoothing capacitor 13 is greater than the DC voltage limit value Vdb, 1 is smoothed. If the DC voltage of the capacitor 13 is smaller than the DC voltage limit value Vdb, 0 is output. The
発電制動装置1aは、第2受信機10aと駆動回路4aとスイッチング素子3aと制動抵抗2aと異常検出器5aと第2送信機9aとにより構成され、発電制動装置1aと同じ発電制動装置1bは、第2受信機10bと駆動回路4bとスイッチング素子3bと制動抵抗2bと異常検出器5bと第2送信機9bとにより構成され、インバータ装置16の平滑コンデンサ13とそれぞれ並列に接続する。
The dynamic braking device 1a includes a second receiver 10a, a
第2受信機10aは、第1送信機7の出力を受信できた場合に受信した値を出力し、第1送信機7の出力を受信できなかった場合に0を出力する。駆動回路4aは、第2受信機10aの出力を入力し、第2受信機10aの出力が1ならスイッチング素子3aをオンする信号を出力し、第2受信機10aの出力が0ならスイッチング素子3aをオフする信号を出力する。
The second receiver 10a outputs the received value when the output of the
異常検出器5aは、スイッチング素子3aの過熱や過電流等の発電制動装置1aの異常を検出した場合に0と1とを除いた異常の内容を示す任意の値を出力し、発電制動装置1aが正常の場合に1を出力する。第2送信機9aは、異常検出器5aの出力を第1受信機8へ通信で送信する。
The
第1受信機8は、第2送信機9aの出力を受信できた場合に受信した値を出力し、第2送信機9aの出力を受信できなかった場合に0を出力する。異常判定器6は、第1受信機8の出力が0または異常の内容を示す任意の値の場合に発電制動装置1aは異常であると判定し、第1受信機8の出力が1の場合に発電制動装置1aは正常であると判定する。
The
発電制動装置1bの第2受信機10bと駆動回路4bとスイッチング素子3bと制動抵抗2bと異常検出器5bと第2送信機9bとは、発電制動装置1aの第2受信機10aと駆動回路4aとスイッチング素子3aと制動抵抗2aと異常検出器5aと第2送信機9aと同じ動作となる。
The
以下に、並列接続した各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフするタイミングを合わせることができる理由を説明する。 The reason why the switching elements of the dynamic braking devices connected in parallel can be turned on / off will be described below.
従来の技術では、各発電制動装置の電圧検出器17a’と電圧検出器17b’とで平滑コンデンサ13の直流電圧を検出し、各発電制動装置の比較器18a’と比較器18b’とで各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフを決定している。そのため、各発電制動装置が検出する直流電圧のずれによりスイッチング素子のオン/オフするタイミングが合わなかった。
In the conventional technique, the DC voltage of the smoothing capacitor 13 is detected by the voltage detector 17a ′ and the
本発明においては、インバータ装置16内の電圧検出器17で平滑コンデンサ13の直流電圧を検出し、比較器18で各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフを決定する。これにより、比較器18により出力される各発電制動装置のスイッチング素子3aとスイッチング素子3bとのオン/オフする信号が同じとなることからタイミングを合わせることが可能となる。
In the present invention, the DC voltage of the smoothing capacitor 13 is detected by the voltage detector 17 in the
以上より、スイッチング素子3aとスイッチング素子3bとのオン/オフのタイミングが合うことにより、発電制動装置1aと発電制動装置1bとの負担が等しくなり、各発電制動装置に含まれる部品の劣化も同等となる。これにより、比較的短寿命部品についての定期交換を同じ時期とすることができる。
As described above, when the ON / OFF timings of the
次に、発電制動装置の信頼性の向上が可能となる理由を説明する。 Next, the reason why the reliability of the dynamic braking device can be improved will be described.
インバータ装置16と発電制動装置1aとの通信線が断線した場合、第1送信機7と第2受信機10aとの通信と、第2送信機9aと第1受信機8との通信とが切断される。さらに、インバータ装置16と発電制動装置1aの少なくともどちらかが故障した場合も、第1送信機7と第2受信機10aとの通信と、第2送信機9aと第1受信機8との通信とが切断されることがある。
When the communication line between the
通信が切断すると、インバータ装置16の第1受信機8は発電制動装置1aの第2送信機9aの出力を受信できないため0を出力する。インバータ装置16の異常判定器6は、第1受信機8の出力が0なので、発電制動装置1aは異常であると判定する。
When communication is disconnected, the
さらに、発電制動装置1aの第2受信機10aはインバータ装置16の第1送信機7の出力を受信できないため0を出力する。発電制動装置1aの駆動回路4aは、第2受信機10aの出力が0なのでスイッチング素子3aをオフする信号を出力する。
Further, since the second receiver 10a of the dynamic braking device 1a cannot receive the output of the
以上より、インバータ装置16は、通信線の断線または発電制動装置1aの故障を検知することができるため、インバータ装置16の直流電圧が過電圧となる前に運転を停止することができる。さらに、発電制動装置1aは、通信線の断線を検知するとともに、その際に、スイッチング素子3aが誤ってオンすることを防ぐことができる。これらにより、発電制動装置の信頼性が向上される。
As described above, since the
次に、発電制動装置のメンテナンス性の向上が可能となる理由を説明する。 Next, the reason why the maintenance performance of the dynamic braking device can be improved will be described.
異常検出器5aは発電制動装置1aの異常を検出し、その異常を示す任意の値を出力している。異常検出器5aの出力は、通信により第2送信機9aから第1受信機8を介してインバータ装置16の異常判定器6に入力される。
The
この異常判定器6に入力された異常を示す任意の値から、例えば、インバータ装置16に含まれる表示器や、外部のタッチパネル等に発電制動装置1aの異常を表示できるようにすると、発電制動装置1aを見なくてもその異常を簡単に知ることが可能となる。一般的に、インバータ装置16や発電制動装置1aは、制御盤の中に配置されていることが多いため、発電制動装置1aの異常を制御盤面等で確認できれば、異常への対応を迅速に行うことができる。これにより、発電制動装置のメンテナンス性が向上される。
If an abnormality of the dynamic braking device 1a can be displayed on an indicator included in the
発電制動装置1bの第2受信機10bと異常検出器5bと第2送信機9bとは、発電制動装置1aの第2受信機10aと異常検出器5aと第2送信機9aと同じ動作となり、発電制動装置1bについても同様の効果が期待できる。
The
本発明により、並列接続した各発電制動装置のスイッチング素子のオン/オフするタイミングを合わせることができるとともに、発電制動装置の信頼性およびメンテナンス性の向上ができることから、産業上の利用の可能性は大いにある。 According to the present invention, the timing of turning on / off the switching elements of the power generation braking devices connected in parallel can be adjusted, and the reliability and maintainability of the power generation braking device can be improved. There is much.
1a,1b,1a’,1b’ 発電制動装置
2a,2b 制動抵抗
3a,3b スイッチング素子
4a,4b,4a’,4b’ 駆動回路
5a,5b 異常検出器
6 異常判定器
7 第1送信機
8 第1受信機
9a,9b 第2送信機
10a,10b 第2受信機
11 交流電源
12 整流器
13 平滑コンデンサ
14 電力変換器
15 電動機
16,16’ インバータ装置
17,17a’,17b’ 電圧検出器
18,18a’,18b’ 比較器
1a, 1b, 1a ', 1b'
Claims (2)
前記電圧検出器と前記比較器と前記駆動回路との代わりに前記平滑コンデンサの直流電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器の出力と前記直流電圧の制限値とを比較し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より大きい場合は1を出力し前記電圧検出器の出力が前記直流電圧の制限値より小さい場合は0を出力する比較器と、該比較器の出力を通信で送信する第1送信機とを前記インバータ装置に具備し、該第1送信機の出力が受信できた場合に受信した値を出力し前記第1送信機の出力が受信できなかった場合に0を出力する第2受信機と、該第2受信機の出力が0の場合に前記スイッチング素子をオフする信号を出力し前記第2受信機の出力が1の場合に前記スイッチング素子をオンする信号を出力する駆動回路とを前記発電制動装置に具備したことを特徴とする電動機の制御装置。
A rectifier that converts AC power of an AC power source into DC power, a smoothing capacitor that is connected in parallel to the rectifier, an inverter device that includes the power converter that supplies the DC power to the motor, and the smoothing capacitor that is connected in series. The braking resistor and the switching element connected in parallel, the voltage detector for detecting the DC voltage of the smoothing capacitor, the output of the voltage detector and the limit value of the DC voltage are compared, and the output of the voltage detector is the DC A comparator that outputs 1 if it is greater than the limit value of the voltage and outputs 0 if the output of the voltage detector is less than the limit value of the DC voltage; and the switching element if the output of the comparator is 0 And a driving braking circuit that outputs a signal for turning on the switching element when the output of the comparator is 1. The motor controller,
Instead of the voltage detector, the comparator, and the drive circuit, a voltage detector that detects a DC voltage of the smoothing capacitor, and compares the output of the voltage detector with the limit value of the DC voltage to detect the voltage When the output of the comparator is greater than the limit value of the DC voltage, 1 is output, and when the output of the voltage detector is less than the limit value of the DC voltage, 0 is output, and the output of the comparator is communicated The first transmitter that transmits the signal is provided in the inverter device, and when the output of the first transmitter is received, the received value is output, and when the output of the first transmitter cannot be received, 0 is output. A signal for turning off the switching element when the output of the second receiver is 0 and a signal for turning on the switching element when the output of the second receiver is 1 A drive circuit that outputs An electric motor control device provided in a moving device.
An abnormality detector that outputs an arbitrary value indicating the content of the abnormality excluding 0 and 1 when an abnormality of the dynamic braking device is detected and outputs 1 when the dynamic braking device is normal, and the abnormality detection The power generation braking device includes a second transmitter for transmitting the output of the transmitter by communication, and when the output of the second transmitter is received, the received value is output and the output of the second transmitter is received. The first receiver that outputs 0 when it cannot be performed, and when the output of the first receiver is 0 or any value indicating the content of the abnormality, the dynamic braking device determines that the abnormality is abnormal and the first reception The motor control device according to claim 1, wherein when the output of the machine is 1, the inverter device includes an abnormality determination unit that determines that the dynamic braking device is normal.
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