JP3680583B2

JP3680583B2 - Regenerative power control method for motor control device

Info

Publication number: JP3680583B2
Application number: JP28243298A
Authority: JP
Inventors: 憲治石本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2018-10-05
Also published as: JP2000116190A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機器などの駆動源に用いられるモータ制御装置の回生電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ制御装置の回生電力制御は、コンバータ部の電圧が比較する基準値を超えると、回生用のトランジスタをＯＮさせ回生抵抗器に電流を流して回生電力を消費させている。
【０００３】
図４において、２２はコンバータ部２５の電圧を固定された比較値２１と比較するコンパレータ、２３はコンパレータ２２の出力でＯＮ／ＯＦＦするトランジスタ、２４はトランジスタ２３によって回生電力を消費する回生抵抗器で、コンバータ部２５の直流電圧はインバータ部２６に印加され、ＰＷＭ駆動信号によりモータ２７に電力が供給される。コンバータ部２５の電圧が比較値２１を超えるとトランジスタ２３がＯＮして、回生電流が回生抵抗２４に流れ込み、回生電力を回生抵抗器２４にて消費させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では比較値はプリント基板に実装された抵抗器の抵抗値で決まる固定値であり、電源電圧仕様の違う機種毎に抵抗値すなわち抵抗器を変更する必要があった。
【０００５】
また、回生電力の消費が一定のリミット値を超えた時点で行われるため、回生抵抗器の選定は最大負荷での信頼性を確保する必要があり、回生抵抗器が大型化し、その結果モータ制御装置の大型化とコスト増加を招いていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電源電圧仕様の異なる機種においても共用でき、小型で安価なモータ制御装置の回生電力制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報をＡＤ変換して回生レベルを設定する基準を決めるステップ１と、監視したコンバータ部の電圧情報をデジタル値に変換するステップ２と、前記デジタル値に変換した出力をＣＰＵにとり込み回生電力制御を実行するステップ３とを備え、ステップ１における基準値とステップ２におけるモータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧とを比較手段で比較し、ステップ３において前記基準値を超える回生モードであれば、その回生電力に比例した値をインクリメントし、前記基準値以下の力行モードであれば、その力行電力に比例した値がデクリメントし、インクリメントしたカウンタの値で回生電力を回生消費手段で消費させるもので、機種ごとの部品交換を解消でき、回生抵抗器の大型化、コスト増加を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、コンバータ部の電圧を監視してコンバータ部の入力を超えた回生モードか、そうでない力行モードかを判定して回生モードであれば回生電力を抵抗器にて消費させるモータ制御装置において、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報をＡＤ変換して回生レベルを設定する基準を決めるステップ１と、監視したコンバータ部の電圧情報をデジタル値に変換するステップ２と、前記デジタル値に変換した出力をＣＰＵにとり込み回生電力制御を実行するステップ３とを備え、ステップ１における基準値とステップ２におけるモータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧とを比較手段で比較し、ステップ３において前記基準値を超える回生モードであれば、その回生電力に比例した値をインクリメントし、前記基準値以下の力行モードであれば、その力行電力に比例した値がデクリメントし、インクリメントしたカウンタの値で回生電力を回生消費手段で消費させるモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【０００９】
また、ステップ２におけるＡＤ変換された値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【００１０】
さらに、ステップ３におけるカウンタの値を一定時間ごとに不揮発性記憶手段に記憶する請求項１記載のモータ制御装置の回生電力制御方法である。
【００１１】
このように、モータ非通電時のコンバータ部の電圧情報から回生レベルを設定する基準を決め、モータ通電時のＡＤ変換されたコンバータ部の電圧情報と比較して回生モードか力行モードかをＣＰＵで判定し、回生モードの回生消費電力を制御することができる。
【００１２】
また、ＡＤ変換された値を一定時間ごとに記憶することによって、回生負荷の変化と最大回生電力が発生している時間を特定することができる。
【００１３】
さらに、カウンタの値を一定時間ごとに記憶することによって、回生負荷率の変化を特定することができる。
【００１４】
これにより、電源電圧仕様の違う機種においても、ＣＰＵで回生レベルを判断するため、機種ごとの部品交換を解消することができ、さらに回生負荷率および最大回生電力をＣＰＵで制御するため、最大回生負荷にあわせて選定していた回生抵抗器の大型化とコストＵＰを軽減することができる。また、ユーザの機械の小型化、省エネルギー化などの最適設計に役立てることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１において、１はダイオードブリッジ、２は平滑コンデンサ、３はコンバータ部、４はインバータ部、５はモータ、６は電圧監視手段、７はＡＤ変換器、８はＣＰＵ、９はＣＰＵのソフトウェア、１０は比較手段、１１は回生消費手段、１２はレジスタ、１３はレジスタカウンタ、１４，１５は係数である。
【００１７】
次に、動作について説明すると、ダイオードブリッジ１で整流された電流が平滑コンデンサ２を充電することによりコンバータ部３が構成され、このコンバータ部３の直流電圧はインバータ部４に印加され、ＰＷＭ変換されてモータ５の巻線に電力を供給する。
【００１８】
まず、コンバータ部３の電圧が定常状態になった後、モータ非通電すなわち停止状態のコンバータ部３の電圧情報から回生レベルの基準を設定する。すなわち電圧監視手段６の電圧をＡＤ変換器７でデジタル値に変換しレジスタ１２に保存することで回生レベルの基準を設定する。モータ通電時も電圧監視手段６はコンバータ部３の電圧を監視する。この電圧監視手段６は、一般的には抵抗器で分圧されコンバータ部３の電圧に比例した微少電圧が比較手段１０のＡＤ変換器７に入力される。このＡＤ変換器７に入力されデジタル値に変換されたコンバータ部３の電圧情報はＣＰＵ８に入力されて、ＣＰＵ８のソフトウェア９によって処理される。そのソフトウェア９の動作を図２を参照しながら説明する。
【００１９】
ソフトウェア９は手順１６でモータ通電すなわち運転状態でのコンバータ部３の電圧情報と、先ほどのモータ非通電時の電圧情報であるレジスタ１２の値（基準値）と比較して、超えた回生モードであれば手順１７でその差に係数１４を掛け合わせてレジスタカウンタ１３に加算し、以下の力行モードであれば手順１８でその差に係数１５を掛け合わせレジスタカウンタ１３から減算する。さらに手順１９でコンバータ部３のエネルギー容量に応じて回生消費手段１１の消費エネルギーを決定し回生消費手段１１を制御する。
【００２０】
なお、係数１４および係数１５は、レジスタカウンタ１３の値がコンバータ部３に戻ってきた回生エネルギーの積算値になるようあらかじめ算出した値である。また、コンバータ部３の電圧情報は回路定数のばらつきや温度ドリフトなどで変動するので、コンバータ部３とレジスタ１２の差には適正な不感帯を設ける。また、電圧監視手段６には、Ｖ／Ｆ変換器、Ｆ／Ｖ変換器を組み合わせて絶縁しＡＤ変換器７を２次側においたり、ＡＤ変換器７を１次側に置きシリアルインターフェイスにしてフォトカプラで絶縁したり、ＡＤ変換器７を１次側に置きパラレルインターフェイスにしてコンデンサカップリングで絶縁と高速インターフェイスを両立させる方法などがある。
【００２１】
さらに、ここで得られるコンバータ部３の電圧情報は電圧監視手段６およびＡＤ変換器７の精度と応答性に大きく依存する値であることはいうまでもなく、本実施例においては、電圧監視手段６およびＡＤ変換器７の精度と応答性は十分にモータの回生エネルギー変動を監視できる精度と応答性を有することを前提としている。
【００２２】
このように、ＣＰＵのソフトウェアは基板上のＲＯＭあるいはＦＬＡＳＨＲＯＭなどの不揮発性記憶素子に焼き込むため、デバイスの交換あるいはデータの焼き換えで、ユーザの機械、モータの特性、制御装置の回路定数に応じた回生電力制御が容易に実現できる。
【００２３】
（実施例２）
図３において、コンバータ部３、インバータ部４、モータ５、電圧監視手段６、ＡＤ変換器７、ＣＰＵ８、回生消費手段１１については実施例１と同様である。ＡＤ変換器７に入力されたコンバータ部３の電圧情報は、ＣＰＵ８に入力されＣＰＵ８のソフトウェア９によって、一定間隔ごとに不揮発性記憶手段２０、たとえばＦＬＡＳＨメモリやＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００２４】
なお、同様に実施例１のレジスタカウンタ１３の値を一定間隔ごとに不揮発性記憶手段２０にすることも可能である。
【００２５】
一般的に不揮発性記憶手段２０の書き込み回数はＦＬＡＳＨメモリで数１００回、ＥＥＰＯＲＭで数１０万回に制限されているため、書き込みデータを一旦レジスタやＲＡＭに保存し不揮発性記憶手段２０への書き込み回数を減らす工夫がなされる。また、不揮発性記憶手段２０の記憶容量が少ない場合には、コンバータ部３の電圧あるいはレジスタカウンタ１３のピーク値のみを記憶することも可能である。
【００２６】
このように、ＡＤ変換した値を一定間隔ごとに不揮発性のメモリに記憶することで、回生負荷の変化と機器のタクト中で最大回生電力が発生している時間を容易に特定でき、機器の小型化と省エネルギーを実現することができる。また、カウンタの値を一定間隔ごとに不揮発性のメモリに記憶すれば、回生負荷率の変化を特定することができ、必要最小限の回生消費手段を組み込むことでモータ制御装置の小型化を実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、電源電圧仕様の違う機種においてもＣＰＵで回生レベルを判断するため、機種ごとの交換をなくすことができ、最大回生負荷にあわせて選定していた回生抵抗器の大型化、コストＵＰを軽減することができる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明によれば、回生負荷の変化と機器のタクト中で最大回生電力が発生している時間を容易に特定することができ、機器の小型化と省エネルギーを実現することができる。
【００２９】
さらに、請求項３記載の発明によれば、回生負荷率の変化を容易に特定することができ、必要最小限の回生処理手段を組み込むことでモータ制御装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における回生電力制御のブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるＣＰＵのソフトウェアのフローチャート
【図３】本発明の実施例２における回生電力制御のブロック図
【図４】従来例の回生電力制御のブロック図
【符号の説明】
３コンバータ部
５モータ
６電圧監視手段
７ＡＤ変換器
８ＣＰＵ
１０比較手段
１１回生消費手段
１２レジスタ
１３レジスタカウンタ
１４，１５係数
２０不揮発性記憶手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a regenerative power control method for a motor control device used as a drive source for industrial equipment or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the regenerative power control of the motor control device, when the voltage of the converter unit exceeds a reference value to be compared, the regenerative transistor is turned on and current is passed through the regenerative resistor to consume the regenerative power.
[0003]
In FIG. 4, 22 is a comparator that compares the voltage of the converter unit 25 with a fixed comparison value 21, 23 is a transistor that is turned ON / OFF by the output of the comparator 22, and 24 is a regenerative resistor that consumes regenerative power by the transistor 23. The DC voltage of the converter unit 25 is applied to the inverter unit 26, and electric power is supplied to the motor 27 by the PWM drive signal. When the voltage of the converter unit 25 exceeds the comparison value 21, the transistor 23 is turned on, the regenerative current flows into the regenerative resistor 24, and the regenerative power is consumed by the regenerative resistor 24.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the comparison value is a fixed value determined by the resistance value of the resistor mounted on the printed circuit board, and it is necessary to change the resistance value, that is, the resistor for each model having different power supply voltage specifications.
[0005]
In addition, since the regenerative power consumption exceeds a certain limit value, it is necessary to select a regenerative resistor to ensure reliability at the maximum load, which increases the size of the regenerative resistor, resulting in motor control. The equipment was increased in size and cost.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a regenerative power control method for a motor control device that is small and inexpensive and can be shared by models having different power supply voltage specifications.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides step 1 for determining a reference for setting a regeneration level by AD converting voltage information of a converter unit when the motor is not energized, and converting the monitored voltage information of the converter unit into a digital value. Step 2 for converting, and Step 3 for capturing the output converted into the digital value into the CPU and executing regenerative power control, and the reference value in Step 1 and the voltage of the converter part AD-converted when the motor is energized in Step 2 In step 3, if the regenerative mode exceeds the reference value, the value proportional to the regenerative power is incremented. If the power running mode is less than or equal to the reference value, the power is proportional to the power running power. value is decremented, one which consumes regenerative consumption means the regenerative power at the incremented value of the counter, parts of each model Conversion to be eliminated, an increase in the size of the regenerative resistor, the cost increase can be suppressed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention monitors the voltage of the converter unit to determine whether it is in a regenerative mode exceeding the input of the converter unit or a powering mode that is not so, In the motor control device to be consumed in step 1, step 1 for determining the reference for setting the regeneration level by AD converting the voltage information of the converter unit when the motor is not energized, and the step of converting the monitored voltage information of the converter unit into a digital value 2 and step 3 which takes the output converted into the digital value into the CPU and executes regenerative power control, and compares the reference value in step 1 with the voltage of the converter part which is AD-converted when the motor is energized in step 2 compared with means, if the regeneration mode exceeds the reference value in step 3, increment the value proportional to the regenerative power And, if the power running mode follows the reference value, decrements the value in proportion to the running power, a regenerative power control method of the motor control device to consume regenerative consumption means the regenerative power at the incremented value of the counter.
[0009]
The regenerative power control method for a motor control device according to claim 1, wherein the AD-converted value in step 2 is stored in the non-volatile storage means at regular intervals.
[0010]
Furthermore, the regenerative power control method of the motor control device according to claim 1, wherein the value of the counter in step 3 is stored in the non-volatile storage means at regular intervals.
[0011]
In this way, the standard for setting the regeneration level is determined from the voltage information of the converter section when the motor is not energized, and the CPU determines whether the regeneration mode or the power running mode is compared with the voltage information of the AD-converted converter section when the motor is energized. It is possible to determine and control the regenerative power consumption in the regenerative mode.
[0012]
Further, by storing the AD-converted value at regular time intervals, it is possible to specify the change in regenerative load and the time during which the maximum regenerative power is generated.
[0013]
Furthermore, the change in the regenerative load factor can be specified by storing the counter value at regular intervals.
[0014]
As a result, even in models with different power supply voltage specifications, the CPU determines the regeneration level, so it is possible to eliminate parts replacement for each model, and the regenerative load factor and maximum regenerative power are controlled by the CPU. It is possible to reduce the size and cost of the regenerative resistor selected according to the load. Further, it can be used for optimum design such as miniaturization and energy saving of the user's machine.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
(Example 1)
In FIG. 1, 1 is a diode bridge, 2 is a smoothing capacitor, 3 is a converter unit, 4 is an inverter unit, 5 is a motor, 6 is voltage monitoring means, 7 is an AD converter, 8 is a CPU, 9 is CPU software, 10 is a comparison means, 11 is a regeneration consumption means, 12 is a register, 13 is a register counter, and 14 and 15 are coefficients.
[0017]
Next, the operation will be described. The converter unit 3 is configured by charging the smoothing capacitor 2 with the current rectified by the diode bridge 1, and the DC voltage of the converter unit 3 is applied to the inverter unit 4 and subjected to PWM conversion. Then, electric power is supplied to the winding of the motor 5.
[0018]
First, after the voltage of the converter unit 3 reaches a steady state, the regeneration level reference is set from the voltage information of the converter unit 3 that is not energized, that is, stopped. That is, the voltage of the voltage monitoring means 6 is converted into a digital value by the AD converter 7 and stored in the register 12 to set the regenerative level reference. The voltage monitoring means 6 monitors the voltage of the converter unit 3 even when the motor is energized. The voltage monitoring means 6 is generally divided by a resistor and a minute voltage proportional to the voltage of the converter unit 3 is input to the AD converter 7 of the comparison means 10. The voltage information of the converter unit 3 input to the AD converter 7 and converted into a digital value is input to the CPU 8 and processed by the software 9 of the CPU 8. The operation of the software 9 will be described with reference to FIG.
[0019]
In step 16, the software 9 compares the voltage information of the converter unit 3 when the motor is energized, that is, the operating state, and the value (reference value) of the register 12 which is the voltage information when the motor is not energized. If there is, the difference is multiplied by a coefficient 14 in step 17 and added to the register counter 13, and in the following powering mode, the difference is multiplied by a coefficient 15 and subtracted from the register counter 13 in step 18. Further, in step 19, the energy consumption of the regenerative consumption means 11 is determined according to the energy capacity of the converter unit 3, and the regenerative consumption means 11 is controlled.
[0020]
The coefficient 14 and the coefficient 15 are values calculated in advance so that the value of the register counter 13 becomes the integrated value of the regenerative energy returned to the converter unit 3. In addition, since the voltage information of the converter unit 3 fluctuates due to variations in circuit constants, temperature drift, and the like, an appropriate dead zone is provided for the difference between the converter unit 3 and the register 12. In addition, the voltage monitoring means 6 is insulated by combining a V / F converter and an F / V converter, and the AD converter 7 is placed on the secondary side, or the AD converter 7 is placed on the primary side to form a serial interface. There are methods such as insulation by a photocoupler, or a method in which the AD converter 7 is placed on the primary side and a parallel interface is used to achieve both insulation and high-speed interface by capacitor coupling.
[0021]
Further, it goes without saying that the voltage information of the converter unit 3 obtained here is a value largely dependent on the accuracy and responsiveness of the voltage monitoring means 6 and the AD converter 7. In this embodiment, the voltage monitoring means 6 and AD converter 7 are assumed to have sufficient accuracy and responsiveness to sufficiently monitor the regenerative energy fluctuation of the motor.
[0022]
In this way, the CPU software burns into a non-volatile memory element such as ROM or FLASHROM on the board, so depending on the user's machine, motor characteristics, and control device circuit constants by replacing devices or data. Regenerative power control can be easily realized.
[0023]
(Example 2)
In FIG. 3, the converter unit 3, the inverter unit 4, the motor 5, the voltage monitoring unit 6, the AD converter 7, the CPU 8, and the regeneration consumption unit 11 are the same as those in the first embodiment. The voltage information of the converter unit 3 input to the AD converter 7 is input to the CPU 8 and is stored in the nonvolatile storage means 20, for example, a FLASH memory or an EEPROM at regular intervals by the software 9 of the CPU 8.
[0024]
Similarly, the value of the register counter 13 of the first embodiment can be stored in the nonvolatile storage means 20 at regular intervals.
[0025]
In general, the number of times the nonvolatile memory means 20 is written is limited to several hundred times in the FLASH memory and several hundred thousand times in the EEPROM, so that the write data is temporarily stored in a register or RAM and written to the nonvolatile memory means 20. Devise to reduce the number of times. Further, when the storage capacity of the nonvolatile storage means 20 is small, only the voltage of the converter unit 3 or the peak value of the register counter 13 can be stored.
[0026]
In this way, by storing the AD-converted value in a non-volatile memory at regular intervals, it is possible to easily identify the time during which the maximum regenerative power is generated during the change in regenerative load and the tact of the device. Miniaturization and energy saving can be realized. In addition, if the counter value is stored in a non-volatile memory at regular intervals, changes in the regenerative load factor can be specified, and the motor controller can be miniaturized by incorporating the minimum necessary regenerative consumption means. it can.
[0027]
【The invention's effect】
As apparent from the above-described embodiment, according to the invention described in claim 1, since the CPU determines the regeneration level even in a model with different power supply voltage specifications, the replacement for each model can be eliminated, and the maximum regenerative load can be achieved. It is possible to reduce the increase in size and cost of the regenerative resistor selected at the same time.
[0028]
Further, according to the invention described in claim 2, it is possible to easily specify the time during which the maximum regenerative power is generated in the change of the regenerative load and the tact time of the device, and to realize the downsizing and energy saving of the device. Can do.
[0029]
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the change in the regenerative load factor can be easily specified, and the motor control device can be downsized by incorporating the minimum necessary regenerative processing means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of regenerative power control in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of CPU software in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of regenerative power control in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of regenerative power control in a conventional example.
3 Converter unit 5 Motor 6 Voltage monitoring means 7 AD converter 8 CPU
10 Comparison means 11 Regeneration consumption means 12 Register 13 Register counter 14, 15 Coefficient 20 Non-volatile storage means

Claims

Or converter regeneration mode voltage exceeding the input to the converter unit monitors the motor control device to consume in the determination to resistor regenerative power if regenerative mode or powering mode not, the motor is not energized Step 1 for determining the reference for setting the regeneration level by AD conversion of the voltage information of the converter unit at the time, Step 2 for converting the voltage information of the monitored converter unit into a digital value, and the output converted into the digital value to the CPU and a step 3 for performing the regenerative power control uptake into, compares the voltage of the AD-converted converter when the motor is energized at the reference value and the step 2 in step 1 with comparing means, said reference value in step 3 If the regenerative mode exceeds the value, the value proportional to the regenerative power is incremented, and the power running mode is below the reference value. If decrements the value in proportion to the running power, regenerative power control method of the motor control device to consume regenerative consumption means the regenerative power at the incremented value of the counter.

2. The regenerative power control method for a motor control device according to claim 1, wherein the AD-converted value in step 2 is stored in the non-volatile storage means at regular intervals.

The regenerative power control method for a motor control device according to claim 1, wherein the value of the counter in step 3 is stored in the non-volatile storage means at regular intervals.