JP2019092239A - 蓄電装置を有するモータ駆動システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電力ピーク低減用の蓄電装置の直流電力の蓄積不足に起因するアラーム停止を抑制するモータ駆動システムを実現する。【解決手段】モータ駆動システム１は、電源２側の交流電力と直流リンク４の直流電力との間で電力変換を行うコンバータ１１と、直流リンク４の直流電力とドライブ用サーボモータ３側の交流電力との間で電力変換を行うドライブ用インバータ１２と、ドライブ用サーボモータ３を制御するドライブ用モータ制御部１３と、直流電力を直流リンク４から蓄積し直流リンク４へ供給する蓄電装置１４と、蓄電装置１４の保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったかを判定する判定部１６とを備え、ドライブ用モータ制御部１３は、保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾閾値を下回った場合、所定の動作パターン中にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けてドライブ用サーボモータ３を制御する。【選択図】図１
Description
本発明は、蓄電装置を有するモータ駆動システムに関する。
工作機械やロボットなどを含む機械に設けられたサーボモータ（以下、「ドライブ用サーボモータ」と称する。）を駆動するモータ駆動システムにおいては、交流電源から供給される交流電力をコンバータ（整流器）にて直流電力に変換して直流リンクへ出力し、さらにインバータにて直流リンクの直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたドライブ用サーボモータを駆動するための電力として用いている。一般に、コンバータは、モータ駆動システムのコストや占有スペースを低減する目的で、複数のインバータに対して１個が設けられることが多い。すなわち、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを複数のドライブ用インバータ（ドライブ用サーボアンプ）に対する共通の電源部とし、これら複数のドライブ用インバータは、電源部から出力される直流電力を用いて、各ドライブ用サーボモータを駆動するための交流電力を生成する。
モータ駆動システムでドライブ用サーボモータを加速または減速制御する際には、交流電源に対して大きな交流電力の出力または回生が要求されるので電力ピークが発生する。特に、１個のコンバータに対して複数のドライブ用インバータが接続されるモータ駆動システムにおいては、発生する電力ピークもより大きなものとなり得る。電力ピークが大きくなるほど、電源容量やモータ駆動システムの運用コストが増大したり、電源側に停電やフリッカなどの電力障害が発生したりするので、電力ピークを低減するのが望ましい。
電力ピークを低減するために、モータ駆動システムのコンバータとドライブ用インバータとを接続する直流リンクに直流電力を蓄積し得る蓄電装置を設けて、ドライブ用サーボモータで消費や回生されるエネルギーを直流リンクを介して適宜やり取りする手法が、従来より用いられている。この手法によれば、ドライブ用サーボモータの減速時にドライブ用サーボモータから発生する回生電力を蓄電装置に蓄積させたり、蓄積した電力をドライブ用サーボモータの加速時に再利用したりすることができるので、電力ピークを低減することができる。つまり、直流リンクに対して電力の出し入れを行う蓄電装置を用いることで、電源部の最大出力電力よりも大きい消費電力を伴うようなドライブ用サーボモータの動作（加減速）に対しても対応可能となる。
一例を挙げると、プレス機は、プレス動作を行う際に発生する最大消費電力が非常に大きく、電源容量不足が問題になることがある。そこで、プレス機におけるモータ駆動システムでは直流リンクに蓄電装置を設け、プレス機が大電力を消費する場合は蓄電装置から電力を供給することで、小さな容量の電源の下でのプレス機の駆動を可能にしている。蓄電装置の例としては、フライホイールを用いたものがある。例えば、ドライブ用サーボモータの消費電力が少ない時には、フライホイールを結合したバッファ用サーボモータを一定速で回転させておき、ドライブ用サーボモータの加減速等により消費電力が大きくなった際には、バッファ用サーボモータの回転速度を低くしてバッファ用インバータを介して電力回生を行い、ドライブ用サーボモータを駆動するための直流電力を直流リンクへ供給する。これにより、コンバータによる電力変換可能な最大電力量である最大電力変換量より大きい消費電力を伴うような加減速動作に対しても、回転エネルギーを有するフライホイールを結合したバッファ用サーボモータからの回生電力を用いることで駆動することが可能となる。
例えば、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器と、直流電力をモータの駆動のための交流電力に変換しまたはモータから回生される交流電力を直流電力に変換する直流交流変換器と、前記交流直流変換器の直流側と前記直流交流変換器の直流側とを接続し、直流電力の受け渡しを行うＤＣリンク部と、前記ＤＣリンク部に接続され、直流電力を前記ＤＣリンク部から蓄積しまたは前記ＤＣリンク部へ供給する、少なくとも１つのキャパシタ蓄積部および少なくとも１つのフライホイール蓄積部を有するエネルギー蓄積部と、モータの動作を指令するモータ動作指令に基づき、前記直流交流変換器が所望の交流電力を出力するよう制御するモータ制御部と、前記エネルギー蓄積部が直流電力を前記ＤＣリンク部から蓄積しまたは前記ＤＣリンク部へ供給するよう制御するエネルギー制御部と、を備えることを特徴とするモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
例えば、産業機械や工作機械の軸を駆動するサーボモータの制御システムであって、軸を駆動するための複数の第１サーボモータと、交流電圧を直流電圧に変換する複数のコンバータと、前記のコンバータから直流電圧を受電して前記複数の第１サーボモータを駆動するための交流電圧に変換し、または、前記の第１サーボモータから回生される交流電力を直流電力に変換する第１インバータを複数と、イナーシャを回転させる第２サーボモータと、前記コンバータから直流電圧を受電し、前記第２サーボモータを駆動するための交流電圧に変換し、または、前記第２サーボモータから回生される交流電力を直流電力に変換する第２インバータを複数と、前記複数の第１サーボモータ及び前記第２サーボモータを制御するサーボモータ制御装置と、を有し、前記第２サーボモータの数は、前記複数の第２インバータの数よりも少なく、前記第２サーボモータのうちの少なくとも１つは複数の独立した巻線を備え、前記複数の第２インバータのうちの少なくとも一部が１つの第２サーボモータに設けられた複数の独立した巻線に接続されている、ことを特徴とするサーボモータ制御システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
電力ピークを低減するべく交流電源からの電力供給が制限されるモータ駆動システムにおいては、蓄電装置に蓄積された直流電力が何らかの原因で不足すると、ドライブ用サーボモータを駆動するのに必要な交流電力を生成することができず、モータ制御システム及びこれを含む工作機械が不用意にアラーム停止してしまう可能性がある。例えば、駆動しているドライブ用サーボモータに想定外の高負荷がかかるとドライブ用サーボモータは通常よりも多くの電力を消費する。このような場合、蓄電装置に蓄積された直流電力が当初予定していたよりも多く消費されるので、その後、電力不足によりドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなる可能性が高い。したがって、交流電源の電力ピークを低減するために設けられた蓄電装置を有するモータ駆動システムにおいて、蓄電装置に蓄積された直流電力が不足することに起因するモータ駆動システムのアラーム停止を抑制し、機械稼働率を向上させる技術が望まれている。
本開示の一態様によれば、モータ駆動システムは、電源側の交流電力と直流リンクにおける直流電力との間で電力変換を行うコンバータと、直流リンクにおける直流電力とドライブ用サーボモータの駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換を行うドライブ用インバータと、ドライブ用インバータに接続されたドライブ用サーボモータを所定の動作パターンにて動作するよう制御するドライブ用モータ制御部と、直流リンクから直流電力を蓄積しまたは直流リンクへ直流電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する判定部と、を備え、ドライブ用モータ制御部は、判定部により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータを動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータを制御する。
本開示の一態様によれば、交流電源の電力ピークを低減するために設けられた蓄電装置を有するモータ駆動システムにおいて、蓄電装置に蓄積された直流電力が不足することに起因するモータ駆動システムのアラーム停止を抑制し、機械稼働率を向上させることができる。
以下図面を参照して、蓄電装置を有するモータ駆動システムについて説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。また、「ドライブ用サーボモータの出力」には「ドライブ用サーボモータの消費電力量」及び「ドライブ用サーボモータの回生電力量」が含まれ、「バッファ用サーボモータの出力」には「バッファ用サーボモータの消費電力量」及び「バッファ用サーボモータの回生電力量」が含まれるものとする。また、ドライブ用サーボモータ及びバッファ用サーボモータの回転角速度については単に「速度」または「回転速度」と称する。
本開示の実施形態によるモータ駆動システムは、工作機械やロボットなどを含む機械において駆動軸を駆動するためのドライブ用サーボモータが設けられ、これに対応してドライブ用サーボモータを駆動する交流電力を供給するドライブ用インバータ及びコンバータが設けられるようなシステムに用いられる。以下、本開示の実施形態を列記する。
図１は、一実施形態によるモータ駆動システムのブロック図である。ここでは、一例として、電源２に接続されたモータ駆動システム１により２個のドライブ用サーボモータ３を制御する場合について説明する。ただし、ドライブ用サーボモータ３の個数は本実施形態を特に限定するものではなく１個または３個以上であってもよい。また、電源２及びドライブ用サーボモータ３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。また、ドライブ用サーボモータ３の種類についても本実施形態を特に限定するものではなく、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。ここで、ドライブ用サーボモータ３が設けられる機械には、工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。
まず、モータ駆動システム１の各回路構成要素について説明する。
図１に示すように、一実施形態によるモータ駆動システム１は、コンバータ１１と、ドライブ用インバータ１２と、ドライブ用モータ制御部１３と、蓄電装置１４と、保有エネルギー計算部１５と、判定部１６とを備える。また、モータ駆動システム１は、消費電力量計算部２１と、蓄電給電電力量計算部２２と、蓄電装置制御部２３とを備える。
コンバータ１１は、電源２側の交流電力と直流リンク４における直流電力との間で電力変換を行う順変換器である。コンバータ１１は、電源２から三相交流が供給される場合は三相ブリッジ回路で構成され、電源２から単相交流が供給される場合は単相ブリッジ回路で構成される。コンバータ１１は、例えば、１２０度通電型整流回路及びＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路などのような、電源２側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力し、電力回生時には直流リンク４の直流電力を交流電力に変換して電源２側へ出力する、交直双方向に変換可能である電力変換器として実現される。例えば、コンバータ１１がＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路である場合は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなり、上位制御装置（図示せず）から受信した駆動指令に応じて各スイッチング素子がオンオフ制御されて交直双方向に電力変換を行う。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。
また、コンバータ１１については、交流電力から直流電力への電力変換可能な最大電力量及び直流電力から交流電力への電力変換可能な最大電力量として、「最大電力変換量」が規定されている。最大電力変換量は、コンバータ１１の変換容量に関する諸元データとして一般的に規定されるものであり、例えばコンバータ１１の規格表や取扱説明書などに記載されている。
コンバータ１１には、直流リンク４を介してドライブ用インバータ１２が接続される。なお、直流リンク４には、直流リンクコンデンサ（平滑コンデンサとも称する）が設けられるが、ここでは図示を省略している。直流リンクコンデンサは、直流リンク４において直流電力を蓄積する機能、及びコンバータ１１の直流出力の脈動分を抑える機能を有する。
ドライブ用インバータ１２は、ドライブ用サーボモータ３を駆動するために、直流リンク４における直流電力を交流電力に変換し、ドライブ用サーボモータ３へ駆動電力として供給するサーボアンプを構成する。ドライブ用インバータ１２は、直流リンク４における直流電力とドライブ用サーボモータ３の駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換を行う。一般に、ドライブ用サーボモータ３には１巻線以上の巻線が設けられており、ドライブ用サーボモータ３を駆動するためには、当該ドライブ用サーボモータ３内の１巻線あたり１個のドライブ用インバータ１２が必要である。図１では、一例としてドライブ用サーボモータ３を１巻線タイプとしており、したがって、各ドライブ用サーボモータ３に対して１個のドライブ用インバータ１２が接続される。
ドライブ用インバータ１２は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなり、例えば三角波比較方式のＰＷＭスイッチング制御に基づいて各スイッチング素子がオンオフ制御される。ドライブ用インバータ１２は、ドライブ用サーボモータ３が三相モータである場合は三相ブリッジ回路で構成され、ドライブ用サーボモータ３が単相モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。
ドライブ用インバータ１２は、後述するドライブ用モータ制御部１３から受信した駆動指令に基づき各スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、直流リンク４の直流電力とドライブ用サーボモータ３の駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換する。より詳細には、ドライブ用インバータ１２は、ドライブ用モータ制御部１３から受信した駆動指令に基づき内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、直流リンク４を介してコンバータ１１から供給される直流電力を、ドライブ用サーボモータ３を駆動するための所望の電圧及び所望の周波数を有する交流電力に変換する（逆変換動作）。これにより、ドライブ用サーボモータ３は、例えば電圧可変及び周波数可変の交流電力に基づいて動作することになる。また、ドライブ用サーボモータ３の減速時には回生電力が発生することがあるが、ドライブ用モータ制御部１３から受信した駆動指令に基づき内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、ドライブ用サーボモータ３で発生した交流の回生電力を直流電力へ変換して直流リンク４へ戻す（順変換動作）。
ドライブ用モータ制御部１３は、ドライブ用インバータ１２に接続されたドライブ用サーボモータ３を所定の動作パターンにて動作（すなわち回転）するよう制御する。ドライブ用サーボモータ３が設けられた機械の動作内容に応じて、加速、減速、一定速及び停止が適宜組み合わされることでドライブ用サーボモータ３の動作パターンが構成される。本実施形態では、ドライブ用サーボモータ３の同一内容の動作のまとまりを「１サイクル」として規定し、当該１サイクルが繰り返し実行されることで上記「動作パターン」が成立する。ドライブ用サーボモータ３の動作パターンは、ドライブ用サーボモータ３に対する動作プログラムによって規定される。例えばドライブ用サーボモータ３が工作機械に設けられる場合、工作機械のための加工プログラムのうちの１つとして、ドライブ用サーボモータ３に対する動作プログラムが規定される。
なお、ドライブ用サーボモータ３は、ドライブ用インバータから供給される例えば電圧可変及び周波数可変の交流電力に基づいて、速度、トルクまたは回転子の位置が制御されるので、結局のところ、ドライブ用モータ制御部１３によるドライブ用サーボモータ３の制御は、ドライブ用インバータ１２の電力変換動作を制御することで実現される。つまり、ドライブ用モータ制御部１３は、ドライブ用インバータ１２の電力変換を制御することで、ドライブ用サーボモータ３が所定の動作パターンに従って動作するよう制御する。より具体的には次の通りである。すなわち、ドライブ用モータ制御部１３は、速度検出器５１によって検出されたドライブ用サーボモータ３の（回転子の）速度（速度フィードバック）、ドライブ用サーボモータ３の巻線に流れる電流（電流フィードバック）、所定のトルク指令、及びドライブ用サーボモータ３の動作プログラムなどに基づいて、ドライブ用サーボモータ３の速度、トルク、または回転子の位置を制御するための駆動指令を生成する。ドライブ用モータ制御部１３によって作成された駆動指令に基づいて、ドライブ用インバータ１２による電力変換動作が制御される。なお、ここで定義したドライブ用モータ制御部１３の構成はあくまでも一例であって、例えば、位置指令作成部、トルク指令作成部、及びスイッチング指令作成部などの用語を含めてドライブ用モータ制御部１３の構成を規定してもよい。
特に、一実施形態によるドライブ用モータ制御部１３は、蓄電装置１４に蓄積されている保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御する。追加待機期間とは、通常の動作パターンにおいて予め規定されていた停止とは別にドライブ用サーボモータ３を追加的に停止する期間である。追加待機期間の詳細については後述する。
コンバータ１１の最大電力変換量を超えた出力でドライブ用サーボモータ３を駆動することできるようにするために、モータ駆動システム１には、蓄電装置１４が設けられる。蓄電装置１４は、直流リンク４から直流電力を蓄積し（蓄電）、直流リンク４へ直流電力を供給する（給電）。蓄電装置１４の蓄電及び給電は、蓄電装置制御部２３により制御される。
蓄電装置１４には、例えば図２に示すようなフライホイール型と図３に示すようなコンデンサ型とがある。
図２は、フライホイール型の蓄電装置を有する一実施形態によるモータ駆動システムのブロック図である。フライホイール型の蓄電装置１４は、フライホイール４１と、バッファ用サーボモータ４２と、バッファ用インバータ４３とを備える。
フライホイール４１は、回転エネルギーを蓄積し得るものであり、イナーシャとも称される。
バッファ用サーボモータ４２は、フライホイール４１を回転させるためのものであり、フライホイール４１はバッファ用サーボモータ４２の回転軸に接続される。バッファ用サーボモータ４２を回転させることによってフライホイール４１に回転エネルギーを蓄積することができる。バッファ用サーボモータ４２の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。バッファ用サーボモータ４２には速度検出器５２が設けられており、速度検出器５２によって検出されたバッファ用サーボモータ４２の（回転子の）速度は、蓄電装置制御部２３による蓄電装置１４の制御に用いられる。
バッファ用インバータ４３は、蓄電装置制御部２３から受信した蓄電指令及び給電指令に基づき各スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、直流リンク４における直流電力とバッファ用サーボモータ４２の駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換を行う。バッファ用インバータ４３は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。バッファ用インバータ４３は、バッファ用サーボモータ４２が三相モータである場合は三相ブリッジ回路で構成され、バッファ用サーボモータ４２が単相モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。例えば、受信した駆動指令を三角波搬送波（キャリア）と比較することで得られるＰＷＭスイッチング信号に基づいて、バッファ用インバータ４３内の各スイッチング素子がオンオフ制御される。
蓄電装置制御部２３によりバッファ用インバータ４３の電力変換が制御されることで、フライホイール４１が接続されたバッファ用サーボモータ４２が加速もしくは減速しながら回転しまたは一定速度で回転し、その結果、蓄電装置１４が蓄電または給電すべき直流電力量（蓄電装置１４が直流リンク４に対して出し入れする直流電力量）が調整される。より詳細には次の通りである。
バッファ用インバータ４３は、蓄電装置１４の蓄電を行う場合、蓄電装置制御部２３から受信した蓄電指令に基づき、直流リンク４における直流電力を交流電力へ変換する逆変換動作を行う。これにより、直流リンク４からの電気エネルギーがバッファ用サーボモータ４２側へ取り込まれ、この電気エネルギーにより、フライホイール４１が接続されたバッファ用サーボモータ４２が回転する。このようにフライホイール型の蓄電装置１４では、直流リンク４から流入した電気エネルギーが、フライホイール４１の回転エネルギーに変換されて蓄積される。
また、バッファ用インバータ４３は、蓄電装置１４の給電を行う場合、蓄電装置制御部２３から受信した給電指令に基づき、フライホイール４１が接続されたバッファ用サーボモータ４２を減速させて交流の回生電力を発生させ、この交流電力を直流電力へ変換する順変換動作を行う。これにより、フライホイール４１に蓄積された回転エネルギーは電気エネルギーに変換されて直流リンク４へ供給される。
図３は、コンデンサ型の蓄電装置を有する一実施形態によるモータ駆動システムのブロック図である。コンデンサ型の蓄電装置１４は、コンデンサ４４と、直流リンク４における直流電力とコンデンサ４４に蓄積される直流電力との間で電力変換を行うＤＣＤＣコンバータ４５とを備える。
ＤＣＤＣコンバータ４５は、例えば昇降圧直流チョッパ回路などがある。蓄電装置制御部２３によりＤＣＤＣコンバータ４５の昇圧動作及び降圧動作が制御されることで、蓄電装置１４が蓄電または給電すべき直流電力量（蓄電装置１４が直流リンク４に対して出し入れする直流電力量）が調整される。より詳細には次の通りである。
ＤＣＤＣコンバータ４５は、蓄電装置１４の蓄電を行う場合、蓄電装置制御部２３から受信した蓄電指令に基づき、蓄電装置制御部２３により直流リンク４側の直流電圧に対してコンデンサ４４側の直流電圧が低くなるよう制御される。これにより、直流リンク４からの電気エネルギーがコンデンサ４４へ流れ込み、蓄電装置１４の蓄電が行われる。
また、ＤＣＤＣコンバータ４５は、蓄電装置１４の給電を行う場合、蓄電装置制御部２３から受信した給電指令に基づき、蓄電装置制御部２３により直流リンク４側の直流電圧に対してコンデンサ４４側の直流電圧が高くなるよう制御される。これにより、コンデンサ４４からの電気エネルギーが直流リンク４へ流れ込み、蓄電装置１４の給電が行われる。
モータ駆動システム１では、上記の動作を行う蓄電装置１４を備えることにより、ドライブ用サーボモータ３の加速時には、コンバータ１１から供給されるエネルギーに加えて蓄電装置１４に蓄積されたエネルギーがドライブ用サーボモータ３に供給され、ドライブ用サーボモータ３の加速のための動力として利用される。図４は、一実施形態によるモータ駆動システム内の蓄電装置から供給される直流電力とコンバータから供給される直流電力の関係を例示する図である。コンバータ１１から直流リンク４へ供給される電力は、ドライブ用サーボモータ３の駆動電力（すなわちドライブ用サーボモータ３の出力が対応）として消費されるほかに、ドライブ用サーボモータ３における巻線損失とコンバータ１１における損失とドライブ用インバータ１２における損失として消費される。ここで、ドライブ用サーボモータ３、ドライブ用インバータ１２及びコンバータ１１で消費される電力の総和を「総消費電力」と称し、これを図４では実線で示す。一点鎖線は、コンバータ１１の順変換動作における最大電力変換量を示す。図４に示すように、総消費電力のうちのコンバータ１１の最大供給電力を超える分（図中、斜線で示す領域）については、蓄電装置１４から直流リンク４へ供給される直流電力によって補われる。
モータ駆動システム１では、ドライブ用サーボモータ３の減速時には、ドライブ用サーボモータ３から回生されたエネルギーが蓄電装置１４に蓄積される。蓄電装置１４に蓄積されたエネルギーは、コンバータ１１が供給する電力と併せてドライブ用サーボモータ３の駆動に利用されるので、コンバータ１１の最大電力変換量を超えた出力でドライブ用サーボモータ３を駆動することでき、電力ピークを低減することができる。電力ピークの低減により、電源容量やモータ駆動システム１の運用コストを抑えることができ、また、電源２側の停電やフリッカを回避することができる。
蓄電装置制御部２３は、図２に示すフライホイール型の蓄電装置１４の場合は蓄電装置１４内のバッファ用インバータ４３の電力変換動作を制御し、図３に示すコンデンサ型の蓄電装置１４の場合は、蓄電装置１４内のＤＣＤＣコンバータ４５の昇降圧動作を制御することで、蓄電装置１４の蓄電及び給電を制御する。蓄電装置制御部２３による蓄電装置１４の蓄電及び給電の制御は、消費電力量計算部２１及び蓄電給電電力量計算部２２の計算結果を用いて行われる。
消費電力量計算部２１は、ドライブ用サーボモータ３の出力とドライブ用サーボモータ３における巻線損失とコンバータ１１における損失とドライブ用インバータ１２における損失との和として得られる総消費電力量を計算する。ここで、ドライブ用サーボモータ３の出力は、速度検出器５１により検出されたドライブ用サーボモータ３の回転速度とドライブ用サーボモータ３のトルクとの乗算により得られる。ドライブ用サーボモータ３が加速する際は、ドライブ用サーボモータ３は、ドライブ用インバータ１２から供給された交流電力を消費するが、この電力消費時のドライブ用サーボモータ３の出力を「正」とする。したがって、ドライブ用サーボモータ３が減速することにより電力が回生されることきは、ドライブ用サーボモータ３の出力は「負」となる。通常は、ドライブ用サーボモータ３における巻線損失、コンバータ１１における損失及びドライブ用インバータ１２における損失は、ドライブ用サーボモータ３の出力の絶対値に比べて小さいので、ドライブ用サーボモータ３の出力の影響が総消費電力量に対して支配的である。したがって、ドライブ用サーボモータ３の出力の正負（消費または回生）は、総消費電力量の正負にほぼ対応する。
なお、バッファ用インバータ４３及びＤＣＤＣコンバータ４５にも損失が存在することから、消費電力量計算部２１は、ドライブ用サーボモータ３の出力とドライブ用サーボモータ３における巻線損失とコンバータ１１における損失とドライブ用インバータ１２における損失との和に、さらにバッファ用インバータ４３またはＤＣＤＣコンバータ４５における損失を加算したものを、総消費電力量として算出してもよい。
蓄電給電電力量計算部２２は、消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量とコンバータ１１の最大電力変換量とに基づいて、蓄電装置１４が直流リンク４から蓄電または直流リンク４へ供給する直流電力量を計算する。より詳細には、蓄電給電電力量計算部２２は、コンバータ１１の最大電力変換量と消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量との差（すなわち最大電力変換量から総消費電力量を減算した値）を計算する。コンバータ１１の最大電力変換量と消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量との差は、蓄電装置１４が直流リンク４から蓄電または直流リンク４へ供給する直流電力量に対応する。例えば、コンバータ１１の順変換動作についての最大電力変換量と消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量との差が負のときは、総消費電力がコンバータ１１の順変換時の最大供給電力を超えており、すなわちコンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込むエネルギーでは総消費電力量の全てを賄いきれないので、その不足する電力が、蓄電装置１４から直流リンク４へ供給される直流電力によって補われるべきである。蓄電給電電力量計算部２２は、不足する電力に係る情報を、「給電電力量」として蓄電装置２３へ送る。また例えば、コンバータ１１の逆変換動作についての最大電力変換量の絶対値と消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量の絶対値との差が負のときは、総消費電力がコンバータ１１の逆変換時の最大回生電力を超えているので、その超過する電力が、蓄電装置１４に蓄電されるべきである。蓄電給電電力量計算部２２は、超過する電力に係る情報を、「蓄電電力量」として蓄電装置２３へ送る。
蓄電装置制御部２３は、蓄電給電電力量計算部２２から給電電力量を受信した場合、蓄電装置１４に対し、当該給電電力量に対応する直流電力が直流リンク４へ給電されるよう制御するための給電指令を出力する。また、蓄電装置制御部２３は、蓄電給電電力量計算部２２から蓄電電力量を受信した場合、蓄電装置１４に対し、当該蓄電電力量に対応する直流電力が直流リンク４から蓄電されるよう制御するための蓄電指令を出力する。蓄電装置１４は、蓄電装置制御部２３から給電指令を受信した場合は蓄電動作を行い、蓄電装置制御部２３から蓄電指令を受信した場合は蓄電動作を行う。
蓄電装置１４の保有エネルギーは、保有エネルギー計算部１５により、以下のように計算される。
図２に示すフライホイール型の蓄電装置１４の場合、蓄電装置１４の保有エネルギーは、例えばバッファ用サーボモータ４２の出力が対応するので、保有エネルギー計算部１５は、バッファ用サーボモータ４２の出力を蓄電装置１４の保有エネルギーとして計算する。速度検出器５２により検出されたバッファ用サーボモータ４２の回転速度（角速度）をω、バッファ用サーボモータ４２の慣性モーメントをＪとしたとき、下記式１に基づいて、バッファ用サーボモータ４２の出力である蓄電装置１４の保有エネルギーを算出することができる。
蓄電装置１４の保有エネルギー＝（１／２）×Ｊ×ω2 ・・・（１）
なお、式１から分かるように、蓄電装置１４の保有エネルギーは、バッファ用サーボモータ４２の回転速度の２乗に比例するので、保有エネルギー計算部１５を省略して、バッファ用サーボモータ４２の回転速度（またはその２乗）を、蓄電装置１４の保有エネルギーを示すパラメータとして用いてもよい。
図３に示すコンデンサ型の蓄電装置１４の場合、蓄電装置１４の保有エネルギーは、例えばコンデンサ４４に蓄積された直流電力量が対応するので、保有エネルギー計算部１５は、コンデンサ４４に蓄積された直流電力量を蓄電装置１４の保有エネルギーとして計算する。コンデンサ４４の容量をＣ、コンデンサ４４の電圧をＶとしたとき、下記式２に基づいて、蓄電装置１４の保有エネルギーを算出することができる。
蓄電装置１４の保有エネルギー＝（１／２）×Ｃ×Ｖ2 ・・・（２）
なお、式２から分かるように、蓄電装置１４の保有エネルギーは、コンデンサ４４の電圧の２乗に比例するので、保有エネルギー計算部１５を省略して、コンデンサ４４の電圧（またはその２乗）を、蓄電装置１４の保有エネルギーを示すパラメータとして用いてもよい。
判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する。また、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定された第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定する。すなわち、エネルギー不足判定用閾値は、判定部１６により、蓄電装置１４の保有エネルギーの回復のための追加待機期間を設けるか否かの判定処理に用いられる。第１の回復判定用閾値は、判定部１６により、保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されて設けられた追加待機期間を終了するか否かの判定処理に用いられる。蓄電装置１４の保有エネルギーの適正量を「ベース保有エネルギー」としたとき、ベース保有エネルギー、エネルギー不足判定用閾値、及び第１の回復判定用閾値は下記式３の関係式を満たす。
ベース保有エネルギー＞第１の回復判定用閾値≧エネルギー不足判定用閾値・・・（３）
式３に示すように、第１の回復判定用閾値は、エネルギー不足判定用閾値以上の値に設定される。
なお、保有エネルギー計算部１５により蓄電装置１４の保有エネルギーが上記式１または上記式２に基づく電力量として計算される場合は、エネルギー不足判定用閾値及び第１の回復判定用閾値は、電力量と同じ単位を有するものが設定される。保有エネルギー計算部１５を省略し、蓄電装置１４の保有エネルギーをバッファ用サーボモータ４２の回転速度（またはその２乗）にて表す場合は、エネルギー不足判定用閾値及び第１の回復判定用閾値は、回転速度（またはその２乗）と同じ単位を有するものが設定される。保有エネルギー計算部１５を省略し、蓄電装置１４の保有エネルギーをコンデンサ４４の電圧（またはその２乗）にて表す場合は、エネルギー不足判定用閾値及び第１の回復判定用閾値は、電圧（またはその２乗）と同じ単位を有するものが設定される。
電源２の電力ピークを低減するために設けられた蓄電装置１４を有するモータ駆動システム１においては、ドライブ用サーボモータ３を駆動する際、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込むエネルギーのみでは不足する分については、蓄電装置１４から直流リンク４へ給電されることで、ドライブ用サーボモータ３の駆動を継続できるようにしている。蓄電装置１４の保有エネルギーは、コンバータ１１が電源２側から取り込むエネルギーやドライブ用サーボモータ３の回生エネルギーによって適宜補給され、ドライブ用サーボモータ３が通常の動作パターンで動作する限り、枯渇することはない。しかしながら、通常の動作パターンからはずれてドライブ用サーボモータ３に想定外の高負荷がかかるとドライブ用サーボモータ３は通常よりも多くの電力を消費するので、蓄電装置の保有エネルギーが当初予定していたよりも多く消費され、電力不足によりドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなる。そこで、本実施形態では、蓄電装置の保有エネルギーが当初予定していたよりも低い場合は、ドライブ用サーボモータ３を動作させない期間として追加待機期間を設け、この追加待機期間中に、コンバータ１１が電源２側から取り込むエネルギーにて、蓄電装置１４の保有エネルギーを補給するようにする。
ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御する。ドライブ用サーボモータ３の通常の動作パターンでは、ドライブ用サーボモータ３が設けられた機械の動作内容に応じて、加速、減速、一定速及び停止が適宜組み合わされて予め規定されているが、追加待機期間は、通常の動作パターン中の停止状態とは別に、ドライブ用サーボモータ３を動作させない状態（すなわち停止した状態）として追加的に設けられるものである。つまり、ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターンとして予め規定されていた動作の開始タイミングから追加待機期間経過後に当該動作が開始されるよう、ドライブ用サーボモータを制御する。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態を維持するのでドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力を蓄電装置１４に蓄電することができるので、追加待機期間中において蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。
追加待機期間中においては、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定する。追加待機期間中において蓄電装置１４の保有エネルギーが徐々に上昇し、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったと判定したとき、追加待機期間を終了し、ドライブ用モータ制御部１３は、通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。すなわち、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されて設けられた追加待機期間の終了点は、当該判定後にさらに判定部１６により保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったと判定された後に設けられる。つまり、追加待機期間は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された後さらに保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったと判定されるまで、継続される。
なお、追加待機期間の開始点については、ドライブ用サーボモータ３の追加的に停止させることによるドライブ用サーボモータ３が設けられた機械への悪影響を最小限にするために、例えば、次のように設定する。なお、「１サイクル」とは、ドライブ用サーボモータ３の同一内容の動作のまとまりを規定するものであり、当該１サイクルが繰り返し実行されることでドライブ用サーボモータ３「動作パターン」が成立することは既に説明した通りである。
第１の形態による追加待機期間の開始点は、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルと当該１サイクルの次の１サイクルとの間に設けられる。すなわち、第１の形態によれば、ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルの完了後であって当該１サイクルの次の１サイクルの開始前に、追加待機期間を開始する。
第２の形態による追加待機期間の開始点は、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクル中のいずれかの時点に設けられる。第２の形態によれば、１サイクル中に追加待機期間が設けられるが、ドライブ用サーボモータ３の追加的に停止させることによるドライブ用サーボモータ３が設けられた機械への悪影響を最小限にするために、１サイクル中において予め規定されていた停止中に、追加待機期間の開始点を設ける。すなわち、第２の形態によれば、ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、１サイクル中における停止の期間を、予め規定されていたよりも追加待機期間の分だけ長くすることで、当該停止次の動作（例えば、加速、減速または一定速）の開始のタイミングを遅らせる。
なお、追加待機時間の開始点は、第１の形態のみに従って設定してもよいし、第２の形態のみに従って設定してもよいし、第１の形態及び第２の形態の両方に従って設定してもよい。
判定部１６によるエネルギー不足判定用閾値を用いた追加待機期間を設けるか否かの判定処理の実行タイミングは、例えば、次のように設定する。
第１の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングは、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルと該１サイクルの次の１サイクルとの間に設けられる。こ判定部１６による判定処理の実行タイミングは、１サイクルの完了後に毎回設けてもよく、あるいは数サイクルごとに設けてもよい。このように、第１の形態によれば、判定部１６は、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルの完了後であって当該１サイクルの次の１サイクルの開始前に、保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する。
第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングは、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクル中のいずれかの時点に設けられる。判定部１６による判定処理の実行タイミングは、追加待機期間の開始点とは異なり、１サイクル中のどの時点に設けても、ドライブ用サーボモータ３が設けられた機械へ悪影響を及ぼすことはない。このように、第２の形態によれば、判定部１６は、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクル中のいずれかの時点で、保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する。
上述の第１の形態及び第２の形態による追加待機期間の開始点と第１の形態及び第２の形態による判定部１６によるエネルギー不足判定用閾値を用いた追加待機期間を設けるか否かの判定処理の実行タイミングとは、適宜組み合わせて実施される。例えば、第１の形態による追加待機期間の開始点と第１の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングとを組み合わせて実施したり、第２の形態による追加待機期間の開始点と第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングとを組み合わせて実施したりすることができる。この場合、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されてすぐに、追加待機期間の開始点を設けることになるので、より確実に、蓄電装置１４に蓄積された直流電力が不足することを防止することができる。また例えば、第１の形態による追加待機期間の開始点と第１の形態及び第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングとを組み合わせて実施したり、第２の形態による追加待機期間の開始点と第１の形態及び第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングとを組み合わせて実施することができる。この場合、判定部１６による判定処理の実行頻度が多くなるので、より確実に、蓄電装置１４に蓄積された直流電力が不足することを防止することができる。また例えば、第１の形態及び第２の形態による追加待機期間の開始点と第１の形態及び第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングとを組み合わせて実施すれば、判定部１６による判定処理の実行頻度及び追加待機期間の設定回数が増えることから、追加待機期間に回復させなければならない蓄電装置１４の保有エネルギーが小さくなるので、個々の追加待機期間の長さをより短いものに設定することができる。
なお、判定部１６による第１の回復判定用閾値を用いた追加待機期間を終了するか否かの判定処理は、追加待機期間中において常に実行される。
以上説明したように、一実施形態によるモータ駆動装置１によれば、ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御する。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態を維持するのでドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力を蓄電装置１４に蓄電することができるので、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。蓄電装置１４の保有エネルギーが徐々に上昇して第１の回復判定用閾値を上回るまで回復したとき、ドライブ用モータ制御部１３は、追加待機期間を終了し、通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。このように、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合は、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御するので、蓄電装置１４に蓄積された直流電力が不足することに起因するモータ駆動システムのアラーム停止を防止し、機械稼働率を向上させることができる。
なお、動作パターン中に追加待機期間を設けると、追加待機期間を設けない場合に比べて全体の処理時間が長くなる。したがって、保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回って追加待機期間が設けられた場合には、追加待機期間が設けられた旨を報知する報知部（図示せず）を設けてもよい。報知部は、パソコン、携帯端末、タッチパネルなどのディスプレイとして実現してもよい。また、例えばモータ駆動システム１が工作機械内に設けられたドライブ用サーボモータ３の駆動を制御するものである場合、工作機械の数値制御装置に付属のディスプレイを報知部としてもよい。また例えば、報知部を、音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて実現してもよい。また例えば、報知部について、プリンタを用いて紙面等にプリントアウトして表示させる形態をとってもよい。またあるいは、これらを適宜組み合わせて報知部を実現してもよい。またさらに、追加待機期間が設定された時刻や回数などに関するデータを、記憶装置に格納し、当該データをさらなる用途に用いてもよい。
続いて、モータ駆動システム１の動作フローについて説明する。図５は、一実施形態によるモータ駆動システムの動作フローを示すフローチャートである。
ドライブ用モータ制御部１３は、ドライブ用サーボモータ３を所定の動作パターンにて動作するよう制御する（Ｓ１０１）。この間、蓄電装置制御部２３は、消費電力量計算部２１及び蓄電給電電力量計算部２２の計算結果を用いて蓄電装置１４の蓄電及び給電の制御を行う。
ステップＳ１０２において、保有エネルギー計算部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーを計算する。
ステップＳ１０３において、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する。保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回っていないと判定された場合は、ステップＳ１０１へ戻る。保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合は、ステップＳ１０４へ進む。
ステップＳ１０４において、ドライブ用モータ制御部１３は、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設ける（待機処理）。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態が維持されるので、ドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電されるので、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。
ステップＳ１０５において、判定部１６は、保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定する。ステップＳ１０５の判定処理は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回るまで回復したか否かを判定するものである。保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回っていないと判定された場合は、ステップＳ１０４へ戻る。保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったと判定された場合は、ステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６において、ドライブ用モータ制御部１３は、追加待機期間を終了し、さらにステップＳ１０１へ戻って通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。
図６は、一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第１の形態による追加待機期間を設けかつ第１の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングを実施した場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。また、図７は、従来のモータ駆動システムにおいて１サイクル後に蓄電装置の保有エネルギーが不足した場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。図６及び図７において、上段は、消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量を示し、中段はコンバータ１１の電力変換量（出力）を示し、下段は、蓄電装置１４の保有エネルギーを示している。ここでは、一例として、図６及び図７の上段に示すように総消費電力が変化した場合において、時刻ｔ1から時刻ｔ6までをドライブ用サーボモータ３の動作の１サイクルとし、時刻ｔ6で蓄電装置１４の保有エネルギーが不足し得る状態に陥った例を考える。
図６及び図７において、時刻ｔ1で総消費電力が増加し始め、時刻ｔ2でコンバータ１１の最大変換量（電力供給）を超えると、時刻ｔ2以降は蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ2から蓄電装置１４の保有エネルギーは減少し始める。
図６及び図７において、時刻ｔ3でドライブ用サーボモータ３が減速し電力回生が行われ、その後再び総消費電力が増加し始めると、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。
図６及び図７において、時刻ｔ4でコンバータ１１の最大変換量（電力供給）を超えると、時刻ｔ4以降は蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ2から蓄電装置１４の保有エネルギーは再び減少し始める。
図６及び図７において、時刻ｔ5でドライブ用サーボモータ３が減速し電力回生が行われ、その後再び総消費電力が増加し始めると、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。その後、時刻ｔ6でドライブ用サーボモータ３の動作の１サイクルが完了する。
図６に示すように一実施形態によるモータ駆動システム１では、例えば時刻ｔ6で判定部１６による判定処理が行われる。図６では、一例として時刻ｔ6で蓄電装置の保有エネルギーが不足し得る状態に陥った状況としているので、この時刻ｔ6の時点で判定部１６が蓄電装置１４の保有エネルギーはエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定する。この判定結果に基づき、ドライブ用モータ制御部１３は、１サイクル完了後（時刻ｔ6）と当該１サイクルの次の１サイクルの開始前に、追加待機期間の開始点を設ける。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態を維持するのでドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力を蓄電装置１４に蓄電することができるので、図６に示すように、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。蓄電装置１４の保有エネルギーが徐々に上昇し、一例として時刻ｔ7で第１の回復判定用閾値を上回るまで回復したとき、この時刻ｔ7の時点で追加待機期間を終了し、時刻ｔ7以降、ドライブ用モータ制御部１３は、通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。
一方、図７に示すように、従来のモータ駆動システムでは、時刻ｔ6で蓄電装置の保有エネルギーが不足した状態のまま、ドライブ用サーボモータの次の１サイクルの動作が開始されるので、電力不足によりドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなる。
図８は、一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第２の形態による追加待機期間を設けかつ第２の形態による判定部１６による判定処理の実行タイミングを実施した場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。また、図９は、従来のモータ駆動システムにおいて１サイクル中に蓄電装置の保有エネルギーが不足した場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。図８及び図９において、上段は、消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量を示し、中段はコンバータ１１の電力変換量（出力）を示し、下段は、蓄電装置１４の保有エネルギーを示している。ここでは、一例として、図８及び図９の上段に示すように総消費電力が変化した場合において、１サイクル中の時刻ｔ6で蓄電装置の保有エネルギーが不足し得る状態に陥った例を考える。図８では時刻ｔ1から時刻ｔ11までをドライブ用サーボモータ３の動作の１サイクルとし、図９では時刻ｔ1から時刻ｔ9までをドライブ用サーボモータ３の動作の１サイクルとする。
図８及び図９において、時刻ｔ1で総消費電力が増加し始め、時刻ｔ2でコンバータ１１の最大変換量（電力供給）を超えると、時刻ｔ2以降は蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ2から蓄電装置１４の保有エネルギーは減少し始める。
図８及び図９において、時刻ｔ3でドライブ用サーボモータ３が減速し電力回生が行われ、その後再び総消費電力が増加し始めると、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。
図８及び図９において、時刻ｔ4でコンバータ１１の最大変換量（電力供給）を超えると、時刻ｔ4以降は蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ2から蓄電装置１４の保有エネルギーは再び減少し始める。
図６及び図７において、時刻ｔ5でドライブ用サーボモータ３が減速し電力回生が行われ、その後再び総消費電力が増加し始めると、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。時刻ｔ6でドライブ用サーボモータ３が予め規定された動作パターンに従って停止しているとき、図８に示すように一実施形態によるモータ駆動システム１では、時刻ｔ6で判定部１６による判定処理が行われる。図８では、一例として時刻ｔ6で蓄電装置の保有エネルギーが不足し得る状態に陥った状況としているので、判定部１６が蓄電装置１４の保有エネルギーはエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定する。この判定結果に基づき、ドライブ用モータ制御部１３は、１サイクル中の時刻ｔ6に、追加待機期間の開始点を設ける。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態を維持するのでドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力を蓄電装置１４に蓄電することができるので、図８に示すように、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。蓄電装置１４の保有エネルギーが徐々に上昇し、一例として時刻ｔ7で第１の回復判定用閾値を上回るまで回復したとき、追加待機期間を終了し、時刻ｔ7以降、ドライブ用モータ制御部１３は、通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。
一方、図９に示すように、従来のモータ駆動システムでは、時刻ｔ6で蓄電装置の保有エネルギーが不足した状態のまま、ドライブ用サーボモータの次の１サイクルの動作が開始されるので、電力不足によりドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなる。
続いて、蓄電装置１４の過剰な保有エネルギーの蓄積を防止するさらなる実施形態について説明する。
図１〜９を参照して説明した実施形態では、蓄電装置１４の保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設け、この追加待機期間に蓄電装置１４の保有エネルギーを少なくとも第１の回復判定用閾値以上に回復させて、蓄電装置１４に蓄積された直流電力が不足することに起因するモータ駆動システム１のアラーム停止を防止した。ここで説明するさらなる実施形態では、特に蓄電装置１４がフライホイール型である場合において、蓄電装置１４の保有エネルギーの不足対策に加え、過剰な保有エネルギーの蓄積を防止する。
さらなる実施形態によるモータ駆動システム１の構成は、図２を参照して説明した通りであり、すなわち、蓄電装置１４は、フライホイール４１と、バッファ用サーボモータ４２と、バッファ用インバータ４３とを備える。
本実施形態においても、判定部１６は、蓄電装置１４に蓄積されている保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御する。判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されて設けられた追加待機期間中においては、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定する。
本実施形態ではさらに、判定部１６は、蓄電装置１４に蓄積されている保有エネルギーが、予め規定されたエネルギー過剰判定用閾値を上回ったか否かについても判定する。エネルギー過剰判定用閾値は、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーを直流リンク４に放出するための追加待機期間を設けるか否かを判定するために設けられるものである。また、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定された第２の回復判定用閾値を下回ったか否かについても判定する。すなわち、エネルギー過剰判定用閾値は、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーを直流リンク４に放出するための追加待機期間を設けるか否かの判定処理に用いられる。第２の回復判定用閾値は、判定部１６により、保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた追加待機期間を終了するか否かの判定処理に用いられる。蓄電装置１４の保有エネルギーの適正量を「ベース保有エネルギー」としたとき、ベース保有エネルギー、エネルギー過剰判定用閾値、及び第２の回復判定用閾値は下記式４の関係式を満たす。
エネルギー過剰判定用閾値≧第２の回復判定用閾値＞ベース保有エネルギー・・・（４）
式４に示すように、第２の回復判定用閾値は、エネルギー不足判定用閾値以下の値に設定される。
なお、保有エネルギー計算部１５により蓄電装置１４の保有エネルギーが上記式１または上記式２に基づく電力量として計算される場合は、エネルギー過剰判定用閾値及び第２の回復判定用閾値は、電力量と同じ単位を有するものが設定される。保有エネルギー計算部１５を省略し、蓄電装置１４の保有エネルギーをバッファ用サーボモータ４２の回転速度（またはその２乗）にて表す場合は、エネルギー過剰判定用閾値及び第２の回復判定用閾値は、回転速度（またはその２乗）と同じ単位を有するものが設定される。
ドライブ用モータ制御部１３は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定された場合、所定の動作パターン中のいずれかの時点に追加待機期間を設けて、ドライブ用サーボモータ３を制御する。この追加待機期間中は、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーが直流リンク４に放出される。エネルギー過剰判定用閾値は、蓄電装置１４に過剰な保有エネルギーが蓄積されることを防止することを目的として、例えば蓄電装置１４内のバッファ用サーボモータ４２の回転速度が上限速度を超えることがないような値に、また例えば蓄電装置１４内のバッファ用インバータ４３の電力変換量が最大変換量を超えることが無いような値に設定される。したがって、エネルギー過剰判定用閾値はエネルギー不足判定用閾値より大きい値である。
また、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた追加待機期間中においては、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第２の回復判定用閾値を下回ったか否かを判定する。判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた追加待機期間中において蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に放出され、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが第２の回復判定用閾値を下回ったと判定したとき、追加待機期間を終了し、ドライブ用モータ制御部１３は、通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。すなわち、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた追加待機期間の終了点は、当該判定後にさらに判定部１６により直流電力量が第２の回復判定用閾値を下回ったと判定された後に設けられる。つまり、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーを直流リンク４に放出するための追加待機期間は、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定された後さらに保有エネルギーが第２の回復判定用閾値を下回ったと判定されるまで、継続される。
なお、ドライブ用サーボモータ３の追加的に停止させることによるドライブ用サーボモータ３が設けられた機械への悪影響を最小限にするために、判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた追加待機期間の開始点は、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルと当該１サイクルの次の１サイクルとの間に設けられ、あるいは、いずれかの１サイクル中のいずれかの時点に設けられる。また、判定部１６によるエネルギー過剰判定用閾値を用いた判定処理の実行タイミングについても、エネルギー不足判定用閾値の場合と同様、１サイクルごとの動作が規定された所定の動作パターンにおいて、いずれかの１サイクルと当該１サイクルの次の１サイクルとの間に設けられ、あるいは、いずれかの１サイクル中のいずれかの時点に設けられる。なお、判定部１６による第２の回復判定用閾値を用いた追加待機期間を終了するか否かの判定処理は、追加待機期間中において常に実行される。
図１０は、さらなる実施形態によるモータ駆動システムの動作フローを示すフローチャートである。
ドライブ用モータ制御部１３は、ドライブ用サーボモータ３を所定の動作パターンにて動作するよう制御する（Ｓ２０１）。この間、蓄電装置制御部２３は、消費電力量計算部２１及び蓄電給電電力量計算部２２の計算結果を用いて蓄電装置１４の蓄電及び給電の制御を行う。
ステップＳ２０２において、保有エネルギー計算部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーを計算する。
ステップＳ２０３において、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定し、蓄電装置１４の保有エネルギーが予め規定されエネルギー過剰判定用閾値を上回ったか否かを判定する。保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回っておらずかつエネルギー過剰判定用閾値を上回っていないと判定された場合は、ステップＳ２０１へ戻る。保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合または保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定された場合は、ステップＳ２０４へ進む。
ステップＳ２０４において、ドライブ用モータ制御部１３は、所定の動作パターン中のいずれかの時点にドライブ用サーボモータ３を動作させない追加待機期間を設ける（待機処理）。
ステップＳ２０３において判定部１６により保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されたことによって設けられた追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず待機状態が維持されるので、ドライブ用サーボモータ３では電力は消費されず、コンバータ１１が電源２側から直流リンク４へ取り込む直流電力により蓄電装置１４が蓄電されるので、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に上昇する。
一方、ステップＳ２０３において判定部１６により保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されたことによって設けられた追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーを直流リンク４に放出するために、蓄電装置制御部２３は、バッファ用インバータ４３に対して給電指令を出力して蓄電装置１４内のバッファ用インバータ４３の電力変換動作を制御する。バッファ用インバータ４３は、蓄電装置制御部２３から受信した給電指令に基づき、フライホイール４１が接続されたバッファ用サーボモータ４２を減速させて交流の回生電力を発生させ、この交流電力を直流電力へ変換する順変換動作を行う。これにより、フライホイール４１に蓄積された回転エネルギーは電気エネルギーに変換されて直流リンク４へ放出される。この間、放出された電気エネルギーは直流リンクコンデンサ（図示せず）に蓄積され、直流リンクコンデンサは徐々に上昇することになるが、直流リンクコンデンサが過電圧になることを防ぐために、コンバータ１１は、最大電力変換量を超えない範囲で、直流リンク４における直流電力を交流電力に変換して電源２側へ出力するように制御する。
ステップＳ２０５において、判定部１６は、蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復したか否かを判定する。より具体的には、判定部１６は、ステップＳ２０３において保有エネルギーがエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定していた場合は、ステップＳ２０５において保有エネルギーが第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定し、ステップＳ２０３において保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定していた場合は、ステップＳ２０５において保有エネルギーが第２の回復判定閾値を下回ったか否かを判定する。保有エネルギーが回復していないと判定された場合は、ステップＳ２０４へ戻る。保有エネルギーが回復したと判定された場合は、ステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０６において、ドライブ用モータ制御部１３は、追加待機期間を終了し、さらにステップＳ２０１へ戻って通常の動作パターンにてドライブ用サーボモータ３の制御を行う。
図１１は、さらなる実施形態によるモータ駆動システムにおいて、蓄電装置の過剰な保有エネルギーを放出するための追加待機期間を設けた場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。また、 図１２は、従来のモータ駆動システムにおいて１サイクル中に蓄電装置に過剰な保有エネルギーが蓄積された場合における、総消費電力量とコンバータの電力変換量と蓄電装置の保有エネルギーとの関係を例示する図である。図１１及び図１２において、上段は、消費電力量計算部２１によって計算された総消費電力量を示し、中段はコンバータ１１の電力変換量（出力）を示し、下段は、フライホイール型の蓄電装置１４の保有エネルギーを示している。ここでは、一例として、例えば時刻ｔ1から時刻ｔ8までの１サイクル中に、ドライブ用サーボモータ３が予め規定された動作パターンに従って、加速、減速、加速、減速、加速、減速、停止を行って総消費電力が変化した場合において、１サイクル中の時刻ｔ8の時点で蓄電装置１４の保有エネルギーが過剰に蓄積されている状態に陥った例を考える。図１１及び図１２では、一例として、ドライブ用サーボモータ３の加速時には消費電力は小さく、減速時には回生電力が大きい動作例を示している。例えば、ドライブ用サーボモータ３の加速時は時定数が大きく低いトルクで加速し、減速時は時定数を短く大きなトルクで急減速する動作がこれに相当する。ドライブ用サーボモータ３の加速時には消費電力は小さく、減速時には回生電力が大きいと、図１１及び図１２に示すように、フライホイール型の蓄電装置１４の保有エネルギーのピークが１サイクル中に徐々に増加していくことになる。
図１１及び図１２において、時刻ｔ1でドライブ用サーボモータ３を加速すると総消費電力が増加し始める。時刻ｔ2でドライブ用サーボモータ３を減速すると電力回生が行われ、コンバータ１１の最大変換量（電力回生）を超えると、蓄電装置１４には直流リンク４からの直流電力が蓄電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ2から蓄電装置１４の保有エネルギーは上昇し始める。時刻ｔ3でドライブ用サーボモータ３が加速し総消費電力が増加し始めると、蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。時刻ｔ4でドライブ用サーボモータ３を減速すると電力回生が行われ、コンバータ１１の最大変換量（電力回生）を超えると、蓄電装置１４には直流リンク４からの直流電力が蓄電され、電源２の電力ピークがカットされる。この結果、時刻ｔ4から蓄電装置１４の保有エネルギーは上昇し始める。時刻ｔ5でドライブ用サーボモータ３が加速し総消費電力が増加し始めると、蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が給電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。時刻ｔ6でドライブ用サーボモータ３を減速すると電力回生が行われ、コンバータ１１の最大変換量（電力回生）を超えると、蓄電装置１４には直流リンク４からの直流電力が蓄電され、電源２の電力ピークがカットされる。時刻ｔ7から時刻ｔ8までの間は、ドライブ用サーボモータ３は停止する。
時刻ｔ8でドライブ用サーボモータ３が予め規定された動作パターンに従って停止しているとき、図１１に示すように一実施形態によるモータ駆動システム１では、時刻ｔ8で判定部１６による判定処理が行われる。図１１では、一例として時刻ｔ8で蓄電装置の保有エネルギーが過剰に蓄積している状態に陥った状況としているので、判定部１６が蓄電装置１４の保有エネルギーはエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定する。この判定結果に基づき、ドライブ用モータ制御部１３は、１サイクル完了後の時刻ｔ8に、追加待機期間の開始点を設ける。追加待機期間中は、ドライブ用サーボモータ３は動作せず、フライホイール型の蓄電装置１４に過剰に蓄積された保有エネルギーを直流リンク４に放出するために、蓄電装置制御部２３は、バッファ用インバータ４３に対して給電指令を出力して蓄電装置１４内のバッファ用インバータ４３の電力変換動作を制御する。バッファ用インバータ４３は、蓄電装置制御部２３から受信した給電指令に基づき、フライホイール４１が接続されたバッファ用サーボモータ４２を減速させて交流の回生電力を発生させ、この交流電力を直流電力へ変換する順変換動作を行う。これにより、フライホイール４１に蓄積された回転エネルギーは電気エネルギーに変換されて直流リンク４へ放出される。この間、放出された電気エネルギーは直流リンクコンデンサ（図示せず）に蓄積され、直流リンクコンデンサは徐々に上昇することになるが、直流リンクコンデンサが過電圧になることを防ぐために、コンバータ１１は、最大電力変換量を超えない範囲で、直流リンク４における直流電力を交流電力に変換して電源２側へ出力するように制御する。これにより、図１１に示すように、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。蓄電装置１４の保有エネルギーが徐々に低下し、一例として時刻ｔ9で第２の回復判定用閾値を下回るまで回復したとき、追加待機期間を終了し、時刻ｔ9以降、ドライブ用モータ制御部１３は、通常の動作パターンにて次の１サイクルについてのドライブ用サーボモータ３の制御を行う。図１１では、フライホイール型の蓄電装置１４の保有エネルギーのピーク（時刻ｔ3、ｔ5、及びｔ7）が１サイクル中に徐々に増加していく動作例を示したが、さらなる実施形態によるモータ駆動システムでは、次の１サイクルにおいて蓄電装置１４の保有エネルギーが、蓄電装置１４に許容された最大エネルギー余裕量を超えることなないので、当該次の１サイクルにおいてドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなることはない。
一方、図１１に示すように、従来のモータ駆動システムでは、蓄電装置の保有エネルギーが過剰に蓄積された状態のまま、ドライブ用サーボモータの次の１サイクルの動作が開始されるので、ドライブ用サーボモータの駆動を継続することができなくなる。
上述したドライブ用モータ制御部１３、保有エネルギー計算部１５、判定部１６、消費電力量計算部２１、蓄電給電電力量計算部２２及び蓄電装置制御部２３は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。この場合、コンピュータなどの演算処理装置にこのソフトウェアプログラムを動作させて各部の機能を実現することができる。またあるいは、ドライブ用モータ制御部１３、保有エネルギー計算部１５、判定部１６、消費電力量計算部２１、蓄電給電電力量計算部２２及び蓄電装置制御部２３の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。
また、ドライブ用モータ制御部１３、保有エネルギー計算部１５、判定部１６、消費電力量計算部２１、蓄電給電電力量計算部２２及び蓄電装置制御部２３は、例えばモータ駆動システム１のメイン制御装置（図示せず）内に設けられる。例えばモータ駆動システム１が工作機械内に設けられたドライブ用サーボモータ３の駆動を制御するものである場合、これらドライブ用モータ制御部１３、保有エネルギー計算部１５、判定部１６、消費電力量計算部２１、蓄電給電電力量計算部２２及び蓄電装置制御部２３は工作機械の数値制御装置内に設けられてもよい。ドライブ用モータ制御部１３、保有エネルギー計算部１５、判定部１６、消費電力量計算部２１、蓄電給電電力量計算部２２及び蓄電装置制御部２３がソフトウェアプログラム形式で構築される場合、数値制御装置内の演算処理装置にこのソフトウェアプログラムを動作させて各部の機能を実現することができる。
１ モータ駆動システム
２ 電源
３ ドライブ用サーボモータ
４ 直流リンク
１１ コンバータ
１２ ドライブ用インバータ
１３ ドライブ用モータ制御部
１４ 蓄電装置
１５ 保有エネルギー計算部
１６ 判定部
２１ 消費電力量計算部
２２ 蓄電給電電力量計算部
２３ 蓄電装置制御部
４１ フライホイール
４２ バッファ用サーボモータ
４３ バッファ用インバータ
４４ コンデンサ
４５ ＤＣＤＣコンバータ
５１、５２ 速度検出器
２ 電源
３ ドライブ用サーボモータ
４ 直流リンク
１１ コンバータ
１２ ドライブ用インバータ
１３ ドライブ用モータ制御部
１４ 蓄電装置
１５ 保有エネルギー計算部
１６ 判定部
２１ 消費電力量計算部
２２ 蓄電給電電力量計算部
２３ 蓄電装置制御部
４１ フライホイール
４２ バッファ用サーボモータ
４３ バッファ用インバータ
４４ コンデンサ
４５ ＤＣＤＣコンバータ
５１、５２ 速度検出器
Claims (15)
- 電源側の交流電力と直流リンクにおける直流電力との間で電力変換を行うコンバータと、
前記直流リンクにおける直流電力とドライブ用サーボモータの駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換を行うドライブ用インバータと、
前記ドライブ用インバータに接続されたドライブ用サーボモータを所定の動作パターンにて動作するよう制御するドライブ用モータ制御部と、
前記直流リンクから直流電力を蓄積しまたは前記直流リンクへ直流電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の保有エネルギーが予め規定されたエネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記ドライブ用モータ制御部は、前記判定部により前記保有エネルギーが前記エネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定された場合、前記所定の動作パターン中のいずれかの時点に前記ドライブ用サーボモータを動作させない追加待機期間を設けて、前記ドライブ用サーボモータを制御する、モータ駆動システム。 - 前記蓄電装置の保有エネルギーを計算する保有エネルギー計算部をさらに備える、請求項１に記載のモータ駆動システム。
- 前記追加待機期間の開始点は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクルと該１サイクルの次の１サイクルとの間に設けられる、請求項１または２に記載のモータ駆動システム。
- 前記追加待機期間の開始点は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクル中のいずれかの時点に設けられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、前記蓄電装置の保有エネルギーが予め規定された第１の回復判定用閾値を上回ったか否かを判定し、
前記判定部により前記保有エネルギーが前記エネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定されて設けられた前記追加待機期間の終了点は、当該判定後にさらに前記判定部により前記保有エネルギーが前記第１の回復判定用閾値を上回ったと判定された後に設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記第１の回復判定用閾値は、前記エネルギー不足判定用閾値以上の値に設定される、請求項５に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクルと該１サイクルの次の１サイクルとの間で、前記保有エネルギーが前記エネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクル中のいずれかの時点で、前記保有エネルギーが前記エネルギー不足判定用閾値を下回ったか否かを判定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、前記保有エネルギーが、前記エネルギー不足判定用閾値より大きい予め規定されたエネルギー過剰判定用閾値を上回ったか否かを判定し、
前記ドライブ用モータ制御部は、前記判定部により前記保有エネルギーが前記エネルギー過剰判定用閾閾値を上回ったと判定された場合、前記所定の動作パターン中のいずれかの時点に前記追加待機期間を設けて、前記ドライブ用サーボモータを制御する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記判定部は、前記蓄電装置の保有エネルギーが予め規定された第２の回復判定用閾値を下回ったか否かを判定し、
前記判定部により前記保有エネルギーが前記エネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定されて設けられた前記追加待機期間の終了点は、当該判定後にさらに前記判定部により前記保有エネルギーが前記第２の回復判定用閾値を下回ったと判定された後に設けられる、請求項９に記載のモータ駆動システム。 - 前記第２の回復判定用閾値は、前記エネルギー過剰判定用閾値以下の値に設定される、請求項１０に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクルと該１サイクルの次の１サイクルとの間で、前記保有エネルギーが前記エネルギー過剰判定用閾値を上回ったか否かを判定する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記判定部は、１サイクルごとの動作が規定された前記所定の動作パターンにおいて、いずれかの前記１サイクル中のいずれかの時点で、前記保有エネルギーが前記エネルギー過剰判定用閾値を上回ったか否かを判定する、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
- 前記蓄電装置は、
回転エネルギーを蓄積し得るフライホイールと、
前記フライホイールが結合した回転軸を有するバッファ用サーボモータと、
前記直流リンクにおける直流電力と前記バッファ用サーボモータの駆動電力または回生電力である交流電力との間で電力変換を行うバッファ用インバータと、
を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。 - 前記蓄電装置は、
コンデンサと、
前記直流リンクにおける直流電力と前記コンデンサに蓄積される直流電力との間で電力変換を行うＤＣＤＣコンバータと、
を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
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