JP2019149863A - 蓄電装置を有するモータ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力ピーク低減用の蓄電装置に蓄積されるエネルギーが適正量に保たれ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における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ドライブ用インバータ１２と、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を制御するドライブ用モータ制御部１３と、直流リンク４から直流電力を蓄電しまたは直流リンク４へ直流電力を供給する蓄電装置１４と、蓄電装置１４の保有エネルギーに応じて、蓄電装置１４の保有エネルギーの基準値として規定されるベース保有エネルギーを変更するベース保有エネルギー変更部１５とを備える。【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、交流の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。蓄電装置の例としては、コンデンサ型やフライホイール型などがある。

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フライホイール型の蓄電装置を設け、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。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もしくは前記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。）。

特開２０１３−００９５２４号公報 特開２０１６−０４６８３３号公報

コンバータとドライブ用インバータとの間を接続する直流リンクに、電力ピークを低減するために蓄電装置が設けられたモータ駆動システムにおいては、蓄電装置に蓄積されたエネルギーが何らかの原因で不足すると、ドライブ用サーボモータに十分な駆動電力を供給することができず、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エネルギー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。また、蓄電装置に蓄積されるエネルギーが必要以上に多いと、蓄電装置の劣化を早めてしまう可能性がある。例えば、フライホイール型の蓄電装置の場合、フライホイールを回転させるためのバッファ用サーボモータは、回転エネルギーが大きいほど回転速度は速くなり、その結果、回転速度に起因する振動が多くなり、バッファ用サーボモータ及びこれに結合されたフライホイールの劣化を早める。また例えば、コンデンサ型の蓄電装置の場合、蓄積されるエネルギーが大きいほどコンデンサ電圧は高くなるので、コンデンサかかる負担が大きくなり、劣化を早める。したがって、電源設備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るエネルギーを適正量に保つ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電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に応じて、蓄電装置の保有エネルギーの基準値として規定されるベース保有エネルギーを変更するベース保有エネルギー変更部とを備える。

本開示の一態様によれば、電源設備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るエネルギーを適正量に保つことができる。

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。 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。 蓄電装置制御部による蓄電装置の制御を例示する図である。 一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第１の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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。 一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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。 一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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。 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。 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。

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、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「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。

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、交流の電源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、例えば三相交流であっても単相交流であってもよい。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、ベース保有エネルギー変更部１５と、消費電力量計算部１６と、蓄電装置制御部１７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。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１２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。

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の蓄電動作及び給電動作は、蓄電装置制御部１７により制御される。蓄電装置１４が保有すべきエネルギーの基準値（目標値）として、ベース保有エネルギーが規定される。蓄電装置制御部１７の制御により、蓄電装置１４は、その保有エネルギーがその目標値であるベース保有エネルギーになるように蓄電される。例えばドライブ用サーボモータ３が動作しておらず、蓄電装置１４による電力の出し入れを特段必要としない間は、蓄電装置１４の保有エネルギーはベース保有エネルギーに維持される。蓄電装置１４の給電動作が行われると、蓄電装置１４の保有エネルギーは低下してベース保有エネルギーよりも小さい値になるが、蓄電装置１４の蓄電動作が行われると、ベース保有エネルギーを目標値に蓄電装置１４の保有エネルギーが上昇し、回復する。なお、モータ駆動システム１によるドライブ用サーボモータ３の駆動状況によっては、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する前に、蓄電装置１４の給電動作が行われることがある。

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１７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１７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１７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１７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１７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。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、例えば下記式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、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１７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１７から受信した蓄電指令に基づき、蓄電装置制御部１７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１７から受信した給電指令に基づき、蓄電装置制御部１７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。

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。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、例えば下記式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、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。

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。

図１に説明を戻すと、消費電力量計算部１６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１６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。

蓄電装置制御部１７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することで、蓄電装置１４の蓄電動作及び給電動作を制御する。また、蓄電装置制御部１７は、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の蓄電動作及び給電動作を制御する。

蓄電装置制御部１７は、総消費電力量と供給用閾値とを比較し、この比較の結果、総消費電力量が供給用閾値を上回ったと判定した場合は蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させる。また、蓄電装置制御部１７は、総消費電力量と蓄電用閾値とを比較し、この比較の結果、総消費電力量が蓄電用閾値を下回ったと判定した場合は蓄電装置１４を制御して蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーになるよう直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。

供給用閾値は、コンバータ１１の順変換動作についての最大電力変換量に基づいて設定されればよい。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１６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。供給用閾値は、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たことにより蓄電装置１４から直流リンク４へ直流電力が供給されるべき状況にあるか否かを判断するための基準値として設定される。

また、蓄電用閾値は、コンバータ１１の逆変換動作についての最大電力変換量に基づいて設定されればよい。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１６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。蓄電用閾値は、総消費電力がコンバータ１１の逆変換時の最大供給電力を超えたことにより直流リンク４からの直流電力を蓄電装置１４へ蓄電すべき状況にあるか否かを判断するための基準値として設定される。

蓄電装置制御部１７の動作をより詳細に説明すると次の通りである。

蓄電装置制御部１７は、消費電力量計算部１６によって計算された総消費電力量と供給用閾値とを比較し、総消費電力量が供給用閾値を上回ったと判定した場合は、例えば総消費電力量と供給用閾値との差を、蓄電装置１４が直流リンク４へ供給すべき直流電力量である「給電電力量」として計算する。蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４に対し、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。

蓄電装置制御部１７は、消費電力量計算部１６によって計算された総消費電力量と蓄電用閾値とを比較し、総消費電力量が蓄電用閾値を下回ったと判定した場合は、例えば蓄電用閾値と総消費電力との差を、蓄電装置１４が直流リンク４から蓄電すべき直流電力量である「蓄電電力量」として計算する。蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４に対し、蓄電電力量に対応する直流電力が直流リンク４から蓄電されて蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーになるよう制御するための蓄電指令を出力する。なお、モータ駆動システム１によるドライブ用サーボモータ３の駆動状況によっては、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する前に、蓄電装置制御部１７から蓄電装置１４に対し上記蓄電指令が出力されることがある。

蓄電装置１４は、蓄電装置制御部１７から上記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１７から上記蓄電指令を受信した場合は蓄電動作を行う。

図５は、蓄電装置制御部による蓄電装置の制御を例示する図である。ここでは一例として、モータ駆動システム１により駆動されるドライブ用サーボモータ３の１サイクルの動作パターンとして、時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までを加速、時刻ｔ₃から時刻ｔ₅までを減速、時刻ｔ₅から時刻ｔ₇までを加速、時刻ｔ₇から時刻ｔ₉までを減速とした例を示す。時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₂で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させる。時刻ｔ₃から時刻ｔ₅までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、総消費電力は負になる。時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。時刻ｔ₅から時刻ｔ₇までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₆で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させる。時刻ｔ₇から時刻ｔ₉までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、総消費電力は負になる。時刻ｔ₇から時刻ｔ₈までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。

ここで、蓄電装置１４の選定について、一例を挙げて説明する。図５において、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（最大出力）が１０００[ｋＷ]であり、コンバータ１１の逆変換動作についての最大電力変換量（最大回生）が１０００[ｋＷ]とし、供給用閾値を６００[ｋＷ]、蓄電用閾値を−６００[ｋＷ]である場合、蓄電装置１４のベース保有エネルギーは、例えば次のように設定される。なお、図５において、総消費電力が供給用閾値を上回った状態にある時刻ｔ₂から時刻ｔ₃までを例えば３００[ｍｓ]、総消費電力が蓄電用閾値を下回った状態にある時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までを例えば１００[ｍｓ]としている。

時刻ｔ₂から時刻ｔ₃までの間に蓄電装置１４が供給すべきエネルギー量は、下記式３のように表される。

供給エネルギー量＝(1000-600)［ｋＷ］×0.3［ｓ］÷2＝60［ｋＪ］ ・・・（３）

時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間に蓄電装置１４が蓄電すべきエネルギー量は、下記式４のように表される。

蓄電エネルギー量＝(1000-600)［ｋＷ］×0.1［ｓ］÷2＝20［ｋＪ］ ・・・（４）

式３より、蓄電装置１４は最大６０[ｋＪ]のエネルギーを供給できればよいことがわかるが、安全のため例えば１０[ｋJ]の余裕をとって蓄電装置１４のベース保有エネルギーを７０[ｋＪ]（＝６０[ｋＪ]＋１０[ｋＪ]）に設定する。ベース保有エネルギーが７０[ｋＪ]である蓄電装置１４は、式４に示すように最大２０[ｋＪ]のエネルギーを蓄電する必要がある。よって、安全のため例えば１０[ｋＪ]の余裕をとって、蓄電装置１４はその最大蓄電容量が１００[ｋＪ]（＝７０[ｋＪ]＋２０[ｋＪ]＋１０[ｋＪ]）のものを選定すればよい。

例えば、フライホイール型の蓄電装置１４の場合、バッファ用サーボモータ４２のイナーシャを例えば１[ｋｇ・ｍ²]としたとき、７０[ｋＨ]のベース保有エネルギーを得るためのバッファ用サーボモータ４２の回転速度は、下記式５のように表される。

√（70［ｋＪ］÷1［ｋｇ・ｍ²］÷2）＝187.1［ｒａｄ／ｓ］＝1786.7［ｍｉｎ^-1］
・・・（５）

最大蓄電容量が１００[ｋＪ]であるフライホイール型の蓄電装置１４を構成するためにバッファ用サーボモータ４２に必要な回転速度は、下記式６のように表される。

√（100［ｋＪ］÷1［ｋｇ・ｍ²］÷2）＝223.6［ｒａｄ／ｓ］＝2135.2［ｍｉｎ^-1］
・・・（６）

式５及び式６より、例えば、ベース保有エネルギーが７０[ｋＪ]であり最大蓄電容量が１００[ｋＪ]であるフライホイール型の蓄電装置１４は、ベース回転速度（ベース保有エネルギーに対応）が２０００［ｍｉｎ^-1］であり最大回転速度を３０００［ｍｉｎ^-1］であるバッファ用サーボモータ４２を選定すればよい。

なお、上述の蓄電装置１４の選定に関する説明で挙げた各数値はあくまでも一例であり、モータ駆動システム１が適用される用途などによって適宜設定されるものである。

図１に説明を戻すと、ベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーに応じて、蓄電装置１４の保有エネルギーの基準値として規定されるベース保有エネルギーを変更する。

ここで、蓄電装置１４の保有エネルギーは、例えば、図２に示すフライホイール型の蓄電装置１４の場合は式１に従って、図３に示すコンデンサ型の蓄電装置１４の場合は式２に従って、それぞれ計算することができる。この場合、蓄電装置１４の保有エネルギーの計算処理は、ベース保有エネルギー変更部１５によって実行されてもよく、蓄電装置制御部１７によって実行されてもよく、または別途設けられた計算処理部（図示せず）によって実行されてもよい。また例えば、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４が直流リンク４から蓄電すべき直流電力量である「蓄電電力量」または蓄電装置１４が直流リンク４へ供給すべき直流電力量である「給電電力量」を計算するので、これら「蓄電電力量」または「給電電力量」をそれぞれ積算して得られるエネルギー量に基づいて、蓄電装置１４の保有エネルギーを計算してもよい。すなわちこの場合、蓄電装置１４の保有エネルギーの計算処理は、蓄電装置制御部１７によって実行され、その計算結果はベース保有エネルギー変更部１５へ送られる。

ベース保有エネルギー変更部１５によるベース保有エネルギー変更処理としては、例えば次の３つの形態がある。

第１の形態によるベース保有エネルギー変更処理は、蓄電装置１４の保有エネルギーが不足した場合に、ベース保有エネルギーを増加させるものである。第１の形態によれば、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー不足判定用閾値とを比較し、比較の結果、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値がエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定した場合、エネルギー不足判定用閾値と蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値との差以上の値を変更前のベース保有エネルギーに加算すること得られる値を、変更後の新たなベース保有エネルギーとして設定する。ここでは、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サイクルを上記「所定の期間」として規定する。なお、２以上のサイクルにて上記「所定の期間」として規定してもよい。エネルギー不足判定用閾値は、例えばゼロより大きい値に設定すればよい。一例を挙げると、エネルギー不足判定用閾値は、蓄電装置１４の最大蓄電容量の例えば１０％程度に設定される。なお、ここで挙げたエネルギー不足判定用閾値の数値はあくまでも一例であって、例えばモータ駆動システムの用途などに応じて任意に設定することができる。

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の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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において、上段は消費電力量計算部１６によって計算された総消費電力量を示し、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の上段に示すようにモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速及び減速させて総消費電力が変化した場合において、時刻ｔ₇から時刻ｔ₉までの間、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。ここで、ドライブ用サーボモータ３の「加速、減速、加速、減速」を１サイクルとする。例えば図６では、時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなり、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなる。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常はほぼ同じ総消費電力量となる。また、前のサイクルと次のサイクルとの間には、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーに回復させるための待機処理期間が設定される。待機処理期間中は、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。図６の例では、時刻ｔ₁₁で蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復するので待機処理期間を終了し、時刻ｔ₁₂で、次のサイクルが開始される。なお、ここでは、一例として、１サイクル中のドライブ用サーボモータ３の動作を「加速、減速、加速、減速」としたが、一定速や停止なども含めて１サイクルを規定してもよい。

時刻ｔ₁までは蓄電装置１４の保有エネルギーはベース保有エネルギーに維持されている。時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₂で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させ、この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。

時刻ｔ₃から時刻ｔ₅までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、総消費電力は負になる。時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。

時刻ｔ₅に再びモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₅から時刻ｔ₆までの間は、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電されるので蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。時刻ｔ₆で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させるので、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。時刻ｔ₇で、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る。

時刻ｔ₈にてモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、時刻ｔ₈から時刻ｔ₉までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。時刻ｔ₁₀で１サイクルを終了する。

時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までの１サイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最小値となるのは時刻ｔ₈である。ベース保有エネルギー変更部１５は、この１サイクル中における保有エネルギーの最小値を検出し、この保有エネルギーの最小値とエネルギー不足判定用閾値とを比較する。図６の例では、ベース保有エネルギー変更部１５は、時刻ｔ₈での蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値はエネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定する。そこで、ベース保有エネルギー変更部１５は、エネルギー不足判定用閾値とこの１サイクル中における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値との差を「エネルギー不足量」として算出し、現在のベース保有エネルギーに、少なくともエネルギー不足量以上の値を加算することによって得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。つまり、保有エネルギーの最小値がエネルギー不足判定用閾値を下回ったことで、ベース保有エネルギーは増加するよう変更される。なお、新たなベース保有エネルギーの設定は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値の検出時（時刻ｔ₈）以降のいずれの時点でもよいが、できるだけ早い時点で行われるのが好ましい。図６の例では、待機処理期間開始時刻ｔ₁₀よりも前に、新たなベース保有エネルギーの設定が行われる。新たに設定されたベース保有エネルギーは、前回設定されていたベース保有エネルギーよりも、少なくともエネルギー不足量以上は大きい。時刻ｔ₁₀以降、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーまで回復させるための待機処理に入る。待機処理期間中は、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。この待機処理期間を含めてこれ以降、蓄電装置１４は、新たなベース保有エネルギーを基準値（目標値）にして蓄電動作が行われることになる。時刻ｔ₁₁で蓄電装置１４の保有エネルギーが新たなベース保有エネルギーまで回復するので待機処理を終了し、時刻ｔ₁₂で次のサイクルが開始される。

例えば、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最小値となるのは時刻ｔ₁₈である。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常は同じ総消費電力量となる。すなわち、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中における総消費電力量は、時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までのサイクル中における総消費電力量と同じである。ここで、少なくとも時刻ｔ₁₁の待機処理期間以降は、蓄電装置１４は、新たに設定された「増加したベース保有エネルギー」を基準値（目標値）にして蓄電動作が行われるので、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中において、時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₀までのサイクルと同じ総消費電力量が消費されたとしても、エネルギー不足に陥ることはない。すなわち、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値は、エネルギー不足判定用閾値を下回らない。時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクルにおいても、ベース保有エネルギー変更部１５は、この保有エネルギーの最小値を検出し、この保有エネルギーの最小値とエネルギー不足判定用閾値とを比較する。ベース保有エネルギー変更部１５は、比較の結果、保有エネルギーの最小値はエネルギー不足判定用閾値を下回っていないと判定し、したがって、現在のベース保有エネルギーは変更されず、維持される。なお、さらに将来のサイクルにおいて、何らかの原因で保有エネルギーの最小値がエネルギー不足判定用閾値を下回った場合は、ベース保有エネルギー変更部１５は、エネルギー不足判定用閾値と蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値との差を「エネルギー不足量」として算出し、その時点のベース保有エネルギーに、少なくともエネルギー不足量以上の値を加算することによって得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定することになる。

なお、仮に本実施形態を適用しない従来の場合、蓄電装置の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復（上昇）していない時点でドライブ用サーボモータの次の動作サイクルに入ることになるので、ドライブ用サーボモータの動作サイクルが繰り返されるにつれて蓄電装置の保有エネルギーが最小値は次第に小さくなっていく。最終的には蓄電装置の保有エネルギーが最小値はゼロとなり、蓄電装置の保有エネルギーは不足し、ドライブ用サーボモータに十分な駆動電力を供給することができず、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。これに対し、本実施形態によれば、保有エネルギーの最小値がエネルギー不足判定用閾値を下回ったとき、現在のベース保有エネルギーに少なくとも上記エネルギー不足量以上を加算することでベース保有エネルギーを増加させる。蓄電装置制御部１７は、この増加したベース保有エネルギーを目標値にして蓄電装置１４の蓄電動作を制御し、蓄電装置１４は、新たなベース保有エネルギーを基準値（目標値）にして蓄電動作が行われるので、蓄電装置１４の保有エネルギーを適正量に保つことができ、エネルギー不足を回避することができる。

第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理は、蓄電装置１４の保有エネルギーが過剰である場合に、ベース保有エネルギーを減少させるものである。第２の形態によれば、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値と予め規定されたエネルギー過剰判定用閾値とを比較し、比較の結果、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値がエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定した場合、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値とエネルギー過剰判定用閾値との差以上の値を変更前のベース保有エネルギーから減算すること得られる値を、変更後の新たなベース保有エネルギーとして設定する。ここでは、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サイクルを上記「所定の期間」として規定する。なお、２以上のサイクルにて上記「所定の期間」として規定してもよい。エネルギー過剰判定用閾値は、例えば蓄電装置１４の蓄電容量よりも小さい値に設定すればよい。一例を挙げると、エネルギー過剰判定用閾値は、蓄電装置１４の最大蓄電容量の例えば９０％程度に設定される。なお、ここで挙げたエネルギー過剰判定用閾値の数値はあくまでも一例であって、例えばモータ駆動システムの用途などに応じて任意に設定することができる。

図７は、一実施形態によるモータ駆動システムにおいて、第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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７において、上段は消費電力量計算部１６によって計算された総消費電力量を示し、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７の上段に示すようにモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速及び減速させて総消費電力が変化した場合において、時刻ｔ₈から時刻ｔ₁₀までの間、蓄電装置１４の保有エネルギーが過剰となった例を考える。ここで、ドライブ用サーボモータ３の「加速、減速、加速、減速」を１サイクルとする。例えば図７では、時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなり、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなる。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常はほぼ同じ総消費電力量となる。また、前のサイクルと次のサイクルとの間には、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーに回復させるための待機処理期間が設定される。待機処理期間中は、蓄電装置１４から直流リンク４へ供給（放電）された直流電力を、コンバータ１１が交流電力に変換して電源２側へ戻し、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。図７の例では、時刻ｔ₁₁で蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復（低下）するので待機処理期間を終了し、時刻ｔ₁₂で、次のサイクルが開始される。なお、ここでは、一例として、１サイクル中のドライブ用サーボモータ３の動作を「加速、減速、加速、減速」としたが、一定速や停止なども含めて１サイクルを規定してもよい。

時刻ｔ₁までは蓄電装置１４の保有エネルギーはベース保有エネルギーに維持されている。時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₂で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。

時刻ｔ₃から時刻ｔ₅までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、総消費電力は負になる。時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。

時刻ｔ₅に再びモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₆で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させるので、蓄電装置１４の保有エネルギーは、現在のベース保有エネルギーを目標値としてさらに低下する。

時刻ｔ₇にてモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生する。時刻ｔ₇から時刻ｔ₉までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーはさらに増加する。時刻ｔ₈でベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーがエネルギー過剰判定用閾値を上回る。

時刻ｔ₁₀にてモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を停止させ、１サイクルを終了すると、総消費電力はゼロとなる。ドライブ用サーボモータ３の回生はなくなるので、蓄電装置４の保有エネルギーは減少する。時刻ｔ₁₀で１サイクルを終了する。

時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までの１サイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最大値となるのは時刻ｔ₉である。ベース保有エネルギー変更部１５は、この１サイクル中における保有エネルギーの最大値を検出し、この保有エネルギーの最大値とエネルギー過剰判定用閾値とを比較する。図７の例では、ベース保有エネルギー変更部１５は、時刻ｔ₉での蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値はエネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定する。そこで、ベース保有エネルギー変更部１５は、この１サイクル中における蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値とエネルギー過剰判定用閾値との差を「エネルギー過剰量」として算出し、現在のベース保有エネルギーから、少なくともエネルギー過剰量以上の値を減算することによって得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。つまり、保有エネルギーの最大値がエネルギー過剰判定用閾値を上回ったことで、ベース保有エネルギーは減少するよう変更される。なお、新たなベース保有エネルギーの設定は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値の検出時（時刻ｔ₉）以降のいずれの時点でもよいが、できるだけ早い時点で行われるのが好ましい。図７の例では、待機処理期間開始の時刻ｔ₁₀よりも後に、新たなベース保有エネルギーの設定が行われる。新たに設定されたベース保有エネルギーは、前回設定されていたベース保有エネルギーよりも、少なくともエネルギー過剰量以上は小さい。時刻ｔ₁₀以降、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーまで回復（低下）させるための待機処理に入る。待機処理期間中は、蓄電装置１４から直流リンク４へ供給（放電）された直流電力を、コンバータ１１が交流電力に変換して電源２側へ戻し、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。待機処理期間を含めてこれ以降、蓄電装置１４は、新たなベース保有エネルギーを基準値（目標値）にして蓄電動作が行われることになる。時刻ｔ₁₁で蓄電装置１４の保有エネルギーが新たなベース保有エネルギーまで回復（低下）するので待機処理を終了し、時刻ｔ₁₂で次のサイクルが開始される。

例えば、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最大値となるのは時刻ｔ₁₇である。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常は同じ総消費電力量となる。すなわち、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中における総消費電力量は、時刻ｔ₁から時刻ｔ₁₀までのサイクル中における総消費電力量と同じである。少なくとも時刻ｔ₁₁の待機処理期間以降は、蓄電装置１４は、新たに設定された「減少したベース保有エネルギー」を基準値（目標値）にして蓄電動作が行われるので、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中において、時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₀までのサイクルと同じ総消費電力量が消費されたとしても、エネルギー過剰となることはない。すなわち、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクル中における蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値は、エネルギー過剰判定用閾値を上回らない。時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂₀までのサイクルにおいても、ベース保有エネルギー変更部１５は、この保有エネルギーの最大値を検出し、この保有エネルギーの最大値とエネルギー過剰判定用閾値とを比較する。ベース保有エネルギー変更部１５は、比較の結果、保有エネルギーの最大値はエネルギー過剰判定用閾値を上回っていないと判定し、したがって、現在のベース保有エネルギーは変更されず、維持される。なお、さらに将来のサイクルにおいて、何らかの原因で保有エネルギーの最大値がエネルギー過剰判定用閾値を上回った場合は、ベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値とエネルギー過剰判定用閾値との差を「エネルギー過剰量」として算出し、現在のベース保有エネルギーから、少なくともエネルギー過剰量以上の値を減算することによって得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定することになる。

なお、仮に本実施形態を適用しない従来の場合、蓄電装置の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復（低下）していない時点でドライブ用サーボモータの次の動作サイクルに入ることになるので、ドライブ用サーボモータの動作サイクルが繰り返されるにつれて蓄電装置の保有エネルギーが最大値は次第に大きくなっていく。この結果、蓄電装置の負担が増加し、最終的には蓄電装置が破壊されてしまう。これに対し、本実施形態によれば、保有エネルギーの最大値がエネルギー過剰判定用閾値を上回ったとき、現在のベース保有エネルギーから少なくともエネルギー過剰量以上の値を減算することでベース保有エネルギーを減少させる。蓄電装置制御部１７は、この減少したベース保有エネルギーを目標値にして次サイクル以降の蓄電装置１４の蓄電動作を制御し、蓄電装置１４は、当該新たなベース保有エネルギーになるように蓄電されるので、蓄電装置１４の保有エネルギーを適正量に保つことができ、エネルギー過剰を回避することができる。

第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理は、蓄電装置１４の保有エネルギーに余裕がある場合に、ベース保有エネルギーを減少させるものである。第３の形態によれば、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー余裕判定用閾値とを比較し、比較の結果、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値より大きいと判定した場合、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値とエネルギー余裕判定用閾値との差以下の値を変更前のベース保有エネルギーから減算することで得られる値を、変更後の新たなベース保有エネルギーとして設定する。ここでは、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サイクルを上記「所定の期間」として規定する。なお、２以上のサイクルにて上記「所定の期間」として規定してもよい。エネルギー余裕判定用閾値は、例えばゼロより大きい値に設定すればよいが、エネルギー不足判定用閾値よりは大きい値に設定する必要がある。一例を挙げると、エネルギー余裕判定用閾値は、蓄電装置１４の最大蓄電容量の例えば２０％程度に設定される。なお、ここで挙げたエネルギー余裕判定用閾値の数値はあくまでも一例であって、例えばモータ駆動システムの用途などに応じて任意に設定することができるが、エネルギー不足判定用閾値について設定した数値（例えば１０％）よりは大きい値に設定する必要がある。

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３の形態によるベース保有エネルギー変更処理を実行した場合における、総消費電力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において、上段は消費電力量計算部１６によって計算された総消費電力量を示し、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の上段に示すようにモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速及び減速させて総消費電力が変化した場合において、時刻ｔ₈の時点で蓄電装置１４の保有エネルギーが最小値となった例を考える。ここで、ドライブ用サーボモータ３の「加速、減速、加速、減速」を１サイクルとする。例えば図８では、時刻ｔ₁から時刻ｔ₉までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなり、時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₉までの「加速、減速、加速、減速」が１サイクルとなる。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常はほぼ同じ総消費電力量となる。また、前のサイクルと次のサイクルとの間には、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーに回復させるための待機処理期間が設定される。待機処理期間中は、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。図８の例では、時刻ｔ₁₀で蓄電装置１４の保有エネルギーがベース保有エネルギーまで回復するので待機処理期間を終了し、時刻ｔ₁₁で、次のサイクルが開始される。なお、ここでは、一例として、１サイクル中のドライブ用サーボモータ３の動作を「加速、減速、加速、減速」としたが、一定速や停止なども含めて１サイクルを規定してもよい。

時刻ｔ₁までは蓄電装置１４の保有エネルギーはベース保有エネルギーに維持されている。時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₂で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。

時刻ｔ₃から時刻ｔ₅までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を減速させると、ドライブ用サーボモータ３は回生し、総消費電力は負になる。時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。

時刻ｔ₅から時刻ｔ₇までの間、モータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３を加速させると、総消費電力は徐々に上昇する。時刻ｔ₄から時刻ｔ₆までの間も、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電されるので蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。時刻ｔ₆で総消費電力量が供給用閾値を上回ると、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４へ直流電力を供給させ、この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に低下する。

時刻ｔ₇にてモータ駆動システム１によりドライブ用サーボモータ３の減速を開始すると、ドライブ用サーボモータ３は回生する。時刻ｔ₇から時刻ｔ₈までの間は、総消費電力量が蓄電用閾値を下回っているので、蓄電装置制御部１７は、蓄電装置１４を制御して直流リンク４からの直流電力を蓄電させる。この結果、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。時刻ｔ₁₀で１サイクルを終了する。

時刻ｔ₁から時刻ｔ₉までの１サイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最小値となるのは時刻ｔ₇である。ベース保有エネルギー変更部１５は、この１サイクル中における保有エネルギーの最小値を検出し、この保有エネルギーの最小値とエネルギー余裕判定用閾値とを比較する。ベース保有エネルギー変更部１５は、保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値より大きいと判定する。そこで、ベース保有エネルギー変更部１５は、この１サイクル中における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値とエネルギー余裕判定用閾値との差を「エネルギー余裕量」として算出し、現在のベース保有エネルギーから、少なくともエネルギー余裕量以上の値を減算することによって得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。つまり、保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値を下回ったことで、ベース保有エネルギーは減少するよう変更される。なお、新たなベース保有エネルギーの設定は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値の検出時（時刻ｔ₇）以降のいずれの時点でもよいが、できるだけ早い時点で行われるのが好ましい。図６の例では、待機処理期間開始時刻ｔ₉よりも前に、新たなベース保有エネルギーの設定が行われる。新たに設定されたベース保有エネルギーは、前回設定されていたベース保有エネルギーよりも、少なくともエネルギー余裕剰量以上は小さい。時刻ｔ₉以降、蓄電装置１４の保有エネルギーをベース保有エネルギーまで回復させるための待機処理に入る。待機処理期間中は、待機処理期間中は、コンバータ１１が電源２からの交流電力を変換した直流電力により蓄電装置１４は蓄電され、蓄電装置１４の保有エネルギーは徐々に増加する。待機処理期間を含めてこれ以降、蓄電装置１４は、新たなベース保有エネルギーを基準値（目標値）にして蓄電動作が行われることになる。時刻ｔ₁₀で蓄電装置１４の保有エネルギーが新たなベース保有エネルギーまで回復するので待機処理を終了し、時刻ｔ₁₁で次のサイクルが開始される。

例えば、時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₉までのサイクル中、蓄電装置１４の保有エネルギーが最小値となるのは時刻ｔ₁₇である。各サイクルは、同じ動作パターンであることから通常は同じ総消費電力量となる。すなわち、時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₉までのサイクル中における総消費電力量は、時刻ｔ₁から時刻ｔ₉までのサイクル中における総消費電力量と同じである。少なくとも時刻ｔ₉の待機処理期間以降は、蓄電装置１４は、新たに設定された「減少したベース保有エネルギー」を基準値（目標値）にして蓄電動作が行われるので、蓄電装置１４は、当該新たなベース保有エネルギーになるように蓄電されるので、蓄電装置１４の負担が軽減され、蓄電装置１４の保有エネルギーを適正量に保つことができる。なお、第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理が実行されることにより、次サイクル以降のエネルギー不足が発生することが無いよう、第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理に用いられるエネルギー余裕判定用閾値は、第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理に用いられるエネルギー不足判定用閾値よりは大きい値に設定する必要がある。

上述の第１の形態、第２の形態及び第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理は、本実施形態によるモータ駆動システム１におけるベース保有エネルギー変更処理として単独で実行されてもよく、複数組み合わせて実行されてもよい。

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９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。ここでは、第１の形態及び第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理が実行される例について説明する。

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１７は、消費電力量計算部１６の計算結果を用いて蓄電装置１４の蓄電動作及び給電動作の制御を行う。

ステップＳ１０２において、ベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーを計算する。なお、蓄電装置１４の保有エネルギーの計算処理は、上述したように蓄電装置制御部１７や別途設けられた計算処理部によって実行されてもよい。

ステップＳ１０３において、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー不足判定用閾値とを比較し、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値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。比較の結果、保有エネルギーの最小値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。保有エネルギーの最小値がエネルギー不足判定用閾値を下回っていない判定された場合はステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０４において、ベース保有エネルギー変更部１５は、エネルギー不足判定用閾値と蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値との差以上の値をベース保有エネルギーに加算すること得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。その後、ステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０５において、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値と予め規定されたエネルギー過剰判定用閾値とを比較し、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値が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。比較の結果、保有エネルギーの最大値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Ｓ１０６へ進み、保有エネルギーの最大値がエネルギー過剰判定用閾値を上回らなかったと判定された場合はステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０６において、ベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最大値とエネルギー不足判定用閾値との差以上の値をベース保有エネルギーから減算すること得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。その後、ステップＳ１０１へ戻る。

なお、ここでは図示を省略したが、ステップＳ１０３の実行の前に、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過していた場合はステップＳ１０３へ進む。また、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４からなる第１の形態によるベース保有エネルギー変更処理とステップＳ１０５及びステップＳ１０６からなる第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理とは順序を入れ替えて実行してもよく、この場合は、ステップＳ１０５の実行の前に、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過していた場合はステップＳ１０５へ進む。また、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５の処理を、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６の両方に先駆けて実行してもよい。

図１０は、一実施形態によるモータ駆動システムのさらなる動作フローを示すフローチャートである。図１０は、図９を参照して説明した第１の形態及び第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理が実行される例において、さらに、第３の形態によるベース変更処理を実行するものである。図１０において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理は図９を参照して説明した通りである。

ステップＳ１０７において、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の時間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過していた場合はステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８において、ベース保有エネルギー変更部１５は、ベース保有エネルギー変更部１５は、所定の期間における蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー余裕判定用閾値とを比較し、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値より大きいか否かを判定する。比較の結果、保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値より大きいと判定した場合はステップＳ１０９へ進み、保有エネルギーの最小値がエネルギー余裕判定用閾値より大きいと判定しなかった場合はステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０８において、ベース保有エネルギー変更部１５は、蓄電装置１４の保有エネルギーの最小値とエネルギー余裕判定用閾値との差以下の値をベース保有エネルギーから減算することで得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する。

なお、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４からなる第１の形態によるベース保有エネルギー変更処理とステップＳ１０５及びステップＳ１０６からなる第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理とステップＳ１０７〜Ｓ１０６からなる第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理とは順序を入れ替えて実行されてもよい。

なお、図９では第１の形態及び第２の形態によるベース保有エネルギー変更処理について説明し、図１０では第１の形態、第２の形態及び第３によるベース保有エネルギー変更処理について説明したが、上述したように、第１の形態、第２の形態及び第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理は、本実施形態によるモータ駆動システム１におけるベース保有エネルギー変更処理として単独で実行されてもよい。また、第１の形態及び第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理の組み合わせで実行されてもよく、第２の形態及び第３の形態によるベース保有エネルギー変更処理の組み合わせで実行されてもよい。

上述したドライブ用モータ制御部１３、ベース保有エネルギー変更部１５、消費電力量計算部１６、及び蓄電装置制御部１７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、例えば、ＣＰＵやＭＰＵＤＳＰ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、ベース保有エネルギー変更部１５、消費電力量計算部１６、及び蓄電装置制御部１７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、ベース保有エネルギー変更部１５、消費電力量計算部１６、及び蓄電装置制御部１７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、ベース保有エネルギー変更部１５、消費電力量計算部１６、及び蓄電装置制御部１７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、ベース保有エネルギー変更部１５、消費電力量計算部１６、及び蓄電装置制御部１７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 ベース保有エネルギー変更部
１６ 消費電力量計算部
１７ 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 (7)

1. 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前記ドライブ用サーボモータを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電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に応じて、前記蓄電装置の保有エネルギーの基準値として規定されるベース保有エネルギーを変更するベース保有エネルギー変更部と、
   を備える、モータ駆動システム。
2. 前記ドライブ用サーボモータの出力と前記ドライブ用サーボモータにおける巻線損失と前記コンバータにおける損失と前記ドライブ用インバータ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消費電力量計算部と、
   前記総消費電力量と予め規定された供給用閾値及び蓄電用閾値とを比較し、比較の結果、前記総消費電力量が前記供給用閾値を上回ったと判定した場合は前記蓄電装置を制御して前記直流リンクへ直流電力を供給させ、前記総消費電力量が前記蓄電用閾値を下回ったと判定した場合は前記蓄電装置を制御して前記蓄電装置の保有エネルギーが前記ベース保有エネルギーになるよう前記直流リンクからの直流電力を蓄電させる、蓄電装置制御部と、
   を備える、請求項１に記載のモータ駆動システム。
3. 前記ベース保有エネルギー変更部は、所定の期間における前記蓄電装置の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー不足判定用閾値とを比較し、比較の結果、前記蓄電装置の保有エネルギーの最小値が前記エネルギー不足判定用閾値を下回ったと判定した場合、前記エネルギー不足判定用閾値と当該蓄電装置の保有エネルギーの最小値との差以上の値を前記ベース保有エネルギーに加算すること得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する、請求項１または２に記載のモータ駆動システム。
4. 前記ベース保有エネルギー変更部は、所定の期間における前記蓄電装置の保有エネルギーの最大値と予め規定されたエネルギー過剰判定用閾値とを比較し、比較の結果、前記蓄電装置の保有エネルギーの最大値が前記エネルギー過剰判定用閾値を上回ったと判定した場合、当該蓄電装置の保有エネルギーの最大値と前記エネルギー過剰判定用閾値との差以上の値を前記ベース保有エネルギーから減算すること得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する、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。
5. 前記ベース保有エネルギー変更部は、所定の期間における前記蓄電装置の保有エネルギーの最小値と予め規定されたエネルギー余裕判定用閾値とを比較し、比較の結果、前記蓄電装置の保有エネルギーの最小値が前記エネルギー余裕判定用閾値より大きいと判定した場合、前記蓄電装置の保有エネルギーの最小値と前記エネルギー余裕判定用閾値との差以下の値を前記ベース保有エネルギーから減算することで得られる値を、新たなベース保有エネルギーとして設定する、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。
6. 前記蓄電装置は、
   回転エネルギーを蓄積す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１〜５のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
7. 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１〜５のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。

Images