JP4286607B2 - Electric motor monitoring device - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械やロボットなどの産業用機械に用いられる電動機のモニター装置に関するものである。   The present invention relates to a motor monitoring device used in industrial machines such as machine tools and robots.

従来の電動機のモニター装置では、特許文献1に記載のように、制御装置内で一定時間にサンプリングされた電動機の回転速度や出力トルクなどの制御信号または電動機状態信号をモニター装置で表示している。したがって、電動機の状態をモニターリングすることができるものである。
特開平6−278173号公報
In a conventional motor monitoring device, as described in Patent Document 1, a control signal or a motor state signal such as the rotation speed and output torque of the motor sampled within a certain time in the control device is displayed on the monitor device. . Therefore, the state of the electric motor can be monitored.
JP-A-6-278173

しかしながら、上記電動機のモニター装置は、電動機からの発生トルクが出力可能トルクの範囲を超えて使用したり、電動機の加速時にトルク不足になって僅かな時間振動したりしていても、かかる現象を即座に視認しにくいという問題があった。   However, even if the motor monitoring device is used when the torque generated from the motor exceeds the range of outputable torque, or when the motor is accelerating, the torque becomes insufficient and the motor vibrates for a short time. There was a problem that it was difficult to see immediately.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、機械負荷を駆動する電動機が、該電動機の出力可能トルクの範囲内で運転しているか否かを速やかに確認できるような電動機のモニター装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can quickly confirm whether or not an electric motor that drives a mechanical load is operating within the range of outputable torque of the electric motor. An object of the present invention is to provide a motor monitoring device.

第1の発明に係る電動機のモニター装置は、母線を有すると共に、機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置からの入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、前記母線の電圧を検出して母線電圧信号を発生する電圧検出手段と、入力された前記電動機により定まる定数と、前記母線電圧信号とに基づいて前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を求める第1のトルク算出手段と、前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としてのq軸電機子電流指令信号Iqrに基づいて前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルク、前記トルクτmax(ω)をX,Y軸上に表示する表示信号を発生する第1の波形作成手段と、前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。   The motor monitoring apparatus according to the first invention has a bus and controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id using the speed detection signal ωm detected from the motor driving the mechanical load. A motor monitoring device that displays characteristics of the motor based on an input signal input from a control device, the voltage detecting means for detecting a voltage of the bus and generating a bus voltage signal, and the input First torque calculating means for obtaining a torque τmax (ω) that can be output from the motor with respect to the speed detection signal ωm based on a constant determined by the motor and the bus voltage signal; and the speed detection signal ωm as the input signal Based on a first absolute value means for obtaining an absolute value speed detection signal that is an absolute value of the q-axis, and a q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq. Second absolute value means for obtaining an absolute value generation torque that is an absolute value of the generated torque τa of the motor, and the absolute value generation torque and the torque τmax (ω) with respect to the absolute speed detection signal on the X and Y axes The first waveform generating means for generating a display signal to be displayed on the display, and the display means for displaying on the screen based on the display signal.

第2の発明に係る電動機のモニター装置は、母線を有すると共に、機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置からの入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、入力された前記電動機により定まる定数と、予め定められた前記母線の電圧とに基づいて前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を求める第2のトルク算出手段と、前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としての前記q軸電機子電流指令信号Iqrに基づく前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルク、前記トルクτmax(ω)をX,Y軸上に表示する表示信号を発生する第1の波形作成手段と、前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。   The motor monitoring apparatus according to the second invention has a bus and controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id using the speed detection signal ωm detected from the motor driving the mechanical load. A motor monitoring device that displays the characteristics of the electric motor based on an input signal input from a control device, wherein the constant is determined by the input electric motor and the bus voltage is determined in advance. Second torque calculating means for obtaining a torque τmax (ω) that can be output from the electric motor with respect to the speed detection signal ωm, and a first value for obtaining an absolute value speed detection signal that is an absolute value of the speed detection signal ωm as the input signal. Absolute value generation means that generates an absolute value of the generated torque τa of the motor based on the q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq. Second absolute value means for obtaining torque, and first waveform generating means for generating a display signal for displaying the absolute value generation torque with respect to the absolute value speed detection signal and the torque τmax (ω) on the X and Y axes. And display means for displaying on the screen based on the display signal.

第3の発明に係る電動機のモニター装置は、複数種類の電動機に対応した定数を記憶する記憶手段と、前記電動機の位置を検出すると共に、位置検出信号を発生する位置検出器からの前記電動機の識別情報に基づいて前記記憶手段から読み出した対応する前記電動機の前記定数である、ことを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric motor monitoring apparatus comprising: a storage unit that stores constants corresponding to a plurality of types of electric motors; and a position detector that detects a position of the electric motor and generates a position detection signal. It is the constant of the corresponding electric motor read from the storage means based on the identification information.

第4の発明に係る電動機のモニター装置における定数は、各相のインダクタンス、極数、電機子鎖交磁束の最大値である、ことを特徴とするものである。   The constant in the motor monitoring device according to the fourth invention is characterized in that the inductance of each phase, the number of poles, and the maximum value of the armature interlinkage magnetic flux.

第5の発明に係る電動機のモニター装置は、機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置から入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を記憶したテーブルと、前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としてのq軸電機子電流指令信号Iqrに基づいて前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルクと、前記テーブルから前記絶対値速度検出信号に対応して読み出した前記トルクτmax(ω)とを読み出してX,Y軸に表示する表示信号を発生する第2の波形作成手段と、前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。   The motor monitoring device according to the fifth aspect of the invention is input from a control device that controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id using the speed detection signal ωm detected from the motor driving the mechanical load. A motor monitoring device that displays characteristics of the motor based on the input signal, a table storing torque τmax (ω) that can be output by the motor with respect to the speed detection signal ωm, and the speed as the input signal Based on a first absolute value means for obtaining an absolute speed detection signal that is an absolute value of the detection signal ωm, and the q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq Second absolute value means for obtaining an absolute value generation torque that is an absolute value of the generated torque τa of the absolute value, the absolute value generation torque for the absolute value speed detection signal, and the absolute value from the table Second waveform creating means for reading out the torque τmax (ω) read in response to the speed detection signal and generating a display signal to be displayed on the X and Y axes, and a display to be displayed on the screen based on the display signal Means.

以上のように、第1の発明によれば、電動機の出力可能トルク以上の運転をしたり、母線電圧が低下した制御装置により電動機を駆動して該電動機の出力可能トルクが低下したりしても、出力可能なトルクτmax(ω)とq軸電機子電流に基づく発生トルクとが同時にX,Y軸上に表示手段に表示するので、該表示を視認することによりトルクに基づく電動機の使用状態の是非を簡易に確認できるという効果がある。   As described above, according to the first aspect of the invention, the motor can be operated at a torque higher than the output possible torque, or the motor can be driven by the control device having a reduced bus voltage to reduce the output possible torque of the motor. In addition, since the output torque τmax (ω) and the generated torque based on the q-axis armature current are simultaneously displayed on the display means on the X and Y axes, the use state of the motor based on the torque can be confirmed by visually checking the display. There is an effect that the right or wrong of can be easily confirmed.

第2の発明によれば、電動機の出力可能トルク以上の運転をしても、出力可能なトルクτmax(ω)とq軸電機子電流に基づく発生トルクとが同時にX,Y軸上に表示手段に表示するので、該表示を視認することによりトルクに基づく電動機の使用状態の是非を簡易に確認できるという効果がある。   According to the second aspect of the invention, the output torque τmax (ω) and the generated torque based on the q-axis armature current can be displayed on the X and Y axes at the same time, even when the motor is operated to a torque higher than the outputtable torque. Therefore, it is possible to easily confirm whether or not the motor is in use based on the torque by visually recognizing the display.

第3の発明によれば、複数種類の電動機のモニターを簡易な構成により実現できるという効果がある。   According to the third aspect of the invention, there is an effect that a plurality of types of motor monitors can be realized with a simple configuration.

第4の発明によれば、数種類の電動機の定数により出力可能なトルクを求めることができるので、簡易な演算になるという効果がある。   According to the fourth aspect of the invention, the torque that can be output can be obtained from constants of several types of electric motors.

第5の発明によれば、予め測定した速度検出信号に対する電動機の出力可能なトルクのテーブルを用いて、出力可能なトルクτmax(ω)とq軸電機子電流に基づく発生トルクとが同時にX,Y軸上に表示手段に表示するので、該表示を視認することによりトルクに基づく電動機の使用状態の是非を簡易に確認できるという効果がある。   According to the fifth invention, by using a table of torque that can be output by the motor with respect to the speed detection signal measured in advance, the output possible torque τmax (ω) and the generated torque based on the q-axis armature current are X, Since it is displayed on the display means on the Y-axis, there is an effect that it is possible to easily confirm whether or not the motor is in use based on the torque by visually recognizing the display.

実施の形態1
本発明の一実施の形態を図1乃至図4によって説明する。図1は、一実施の形態を示すモニター装置を含む電動機の制御システムのブロック図、図2は図1に示す電動機のモニター装置に用いる電動機の定数テーブル図、図3は電動機の回転速度対する発生させることができる最大トルクに対応するq軸電機子電流(トルク分電流)Iqの曲線を示す特性図、図4は図1に示すモニター装置のCRT画面を示す特性図である。
図1において、電動機の制御システム1は、電動機としての三相同期電動機3と、三相交流電源5から三相同期電動機3をq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idに分けて制御すると共に、交流側及び直流側の母線を有する制御装置100と、電動機3の回転位置を検出して位置検出信号を出力すると共に、三相同期電動機3の型名情報MIDを電源投入時に制御装置100へ伝送できる送信手段を有する位置検出器200と、三相同期電動機3により駆動される負荷としてのボールネジ301と該ボール301に螺合された可動台303とから成る機械負荷300を有している。そして、制御装置100から入力された入力信号に基づいて電動機3の特性を表示するモニター装置500を有している。
Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a motor control system including a monitor device according to an embodiment, FIG. 2 is a constant table diagram of the motor used in the motor monitor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a generation with respect to the rotation speed of the motor. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a CRT screen of the monitor device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing a curve of q-axis armature current (torque component current) Iq corresponding to the maximum torque that can be generated.
In FIG. 1, a motor control system 1 controls a three-phase synchronous motor 3 as a motor and a three-phase synchronous motor 3 from a three-phase AC power source 5 by dividing it into a q-axis armature current Iq and a d-axis armature current Id. At the same time, the control device 100 having the AC and DC buses, the rotational position of the motor 3 and the position detection signal are output, and the model name information MID of the three-phase synchronous motor 3 is controlled when the power is turned on. And a mechanical load 300 including a position detector 200 having transmission means capable of transmitting to 100, a ball screw 301 as a load driven by the three-phase synchronous motor 3, and a movable base 303 screwed to the ball 301. Yes. And the monitor apparatus 500 which displays the characteristic of the electric motor 3 based on the input signal input from the control apparatus 100 is provided.

制御装置100は、メイン回路部と、制御回路部とから成っており、メイン回路部は、三相交流電源5を直流電圧に変換するコンバータ103と、コンバータ103の出力電圧を平滑して平滑した直流電圧を得るコンデンサ105と、該直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ107と、三相同期電動機3に流れる電流を検出して電流検出信号を発生する電流検出器109と、母線の直流電圧を検出し、任意の時定数でフィルタリングすると共に、母線電圧信号Vdcを発生する電圧検出器111とから成っている。   The control device 100 includes a main circuit unit and a control circuit unit. The main circuit unit smoothes and smoothes the converter 103 that converts the three-phase AC power supply 5 into a DC voltage, and the output voltage of the converter 103. A capacitor 105 that obtains a DC voltage, an inverter 107 that converts the DC voltage to a three-phase AC voltage, a current detector 109 that detects a current flowing through the three-phase synchronous motor 3 and generates a current detection signal, and a DC bus The voltage detector 111 detects a voltage, filters it with an arbitrary time constant, and generates a bus voltage signal Vdc.

制御回路部は、位置指令信号と位置検出信号との差を求めて位置偏差信号を発生する減算器151と、位置偏差信号を入力して速度指令信号を発生する位置制御器153と、位置検出信号を微分して速度検出信号ωmを発生する微分器155と、速度指令信号と速度検出信号との差を求めて速度偏差信号を発生する減算器157と、速度偏差信号を入力して電流指令信号を発生する速度制御器159と、電流指令信号と電流検出信号との差となる電流偏差信号に基づいてインバータ107を制御すると共に、q軸電機子電流指令信号Iqrを発生する電流制御器161と、電源投入時にa側に投入されており、三相同期電動機3を駆動する際にはb側に投入されるスイッチ170と、q軸電機子電流指令信号Iqr,速度検出信号ωm,型名情報MID,母線電圧信号Vdcを出力する出力インターフェイス172とから成っている。   The control circuit unit obtains a difference between the position command signal and the position detection signal and generates a position deviation signal, a position controller 153 that inputs the position deviation signal and generates a speed command signal, and position detection A differentiator 155 for differentiating the signal to generate a speed detection signal ωm, a subtractor 157 for determining a difference between the speed command signal and the speed detection signal and generating a speed deviation signal, and a current command by inputting the speed deviation signal A speed controller 159 that generates a signal, and a current controller 161 that controls the inverter 107 based on a current deviation signal that is a difference between the current command signal and the current detection signal, and generates a q-axis armature current command signal Iqr. When the power is turned on, the switch 170 is turned on when the three-phase synchronous motor 3 is driven. When the power is turned on, the switch 170 is turned on, the q-axis armature current command signal Iqr, the speed detection signal ωm, and the model name. Information MID, mother And an output interface 172 for outputting a line voltage signal Vdc.

モニター装置500は、入力インターフェイス502と、速度検出信号ωmの速度絶対値信号を求める第1の絶対値手段としての第1の絶対値器504と、前記q軸電機子電流Iqに基づく三相同期電動機3の発生トルクτaの絶対値発生トルク|τa|を求める第2の絶対値手段としての第2の絶対値器506と、三相同期電動機3により定まる定数と、母線電圧信号Vdcとに基づいて速度検出信号ωmに対する三相同期電動機3の出力可能なトルクτmax(ω)を求める第1のトルク算出手段510と、図2に示すように三相同期電動機3の型名に対応した定数を有するテーブル512と、第1の波形作成手段514と、表示手段としてのCRT画面520とを有している。   The monitor device 500 includes an input interface 502, a first absolute value unit 504 as first absolute value means for obtaining a speed absolute value signal of the speed detection signal ωm, and three-phase synchronization based on the q-axis armature current Iq. Based on the second absolute value unit 506 as a second absolute value means for obtaining the absolute value generation torque | τa | of the generated torque τa of the electric motor 3, the constant determined by the three-phase synchronous motor 3, and the bus voltage signal Vdc. The first torque calculation means 510 for obtaining the torque τmax (ω) that can be output from the three-phase synchronous motor 3 with respect to the speed detection signal ωm, and a constant corresponding to the model name of the three-phase synchronous motor 3 as shown in FIG. A table 512, first waveform creation means 514, and a CRT screen 520 as display means.

トルク算出手段510は、下記の演算を実行するように形成されている。まず、三相同期電動機3の端子電圧Vaは、電気学会技術報告第614号「制御用電磁アクチュエータの駆動システムに記載の第16頁3.5式より」下式となる。
Va={(RaId−ωLqIq)+(RaIq+ωφa+ωLdId)}1/2
・・・(1)
ここに、Ra:電機子抵抗、ω:電気角速度
Lq,Ld:d,q軸インダクタンス
Φa:dq軸に変換された電機子鎖交磁束の最大値で(3/2) 1/2・Φf
φf:永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値
また、端子電圧Vaと母線電圧検出値(母線電圧検出信号)Vdcとの関係式は下記となる。
Vdc=(2) 1/2・Va ・・・(2)
d軸電機子電流Id=0に制御して、RaIq<<ωφaとしてq軸電機子電流Iqを求めると下式となる。
Iq={Vdc/2−(ωφa)1/2/ωL ・・・(3)
ここで、電気角速度ωと回転角速度(速度検出信号)ωmとの関係の下記(4)式を(3)式に代入し、La=Lb=Lとして整理すると下記(5)式となる。
ω=p・ωm ・・・(4)
ここに、p:極対数
Iq=p{Vdc/2−(p・ωm・φa)1/2/ωmL ・・・(5)
該(5)式はq軸電機子電流(トルク分電流)Iqであるが、三相同期電動機3の発生するトルクτaに比例するので、三相同期電動機3の最大トルクτmaxをq軸電機子電流Iqによりを示すことができる。そして、最大トルクτmaxを発生させるのに必要なq軸電機子電流Iqは図3に示すように回転速度(速度検出信号)ωmに略反比例する特性であるが、低回転速度ω12以下では、インバータ107の最大電流の制限から最大トルクτmaxは一定の値にしている。
Torque calculation means 510 is configured to execute the following calculation. First, the terminal voltage Va of the three-phase synchronous motor 3 is expressed by the following equation of the IEEJ Technical Report No. 614 “From the 3.5 equation on page 16 described in the drive system of the electromagnetic actuator for control”.
Va = {(RaId−ωLqIq) 2 + (RaIq + ωφa + ωLdId) 2 } 1/2
... (1)
Where Ra: armature resistance, ω: electrical angular velocity
Lq, Ld: d, q axis inductance
Φa: Maximum armature flux linkage converted to dq axis (3/2) 1/2 · Φf
φf: Maximum value of armature interlinkage magnetic flux generated by a permanent magnet The relational expression between the terminal voltage Va and the detected bus voltage (bus voltage detection signal) Vdc is as follows.
Vdc = (2) 1/2・ Va (2)
When the d-axis armature current Id is controlled to 0 and the q-axis armature current Iq is determined as RaIq << ωφa, the following equation is obtained.
Iq = {Vdc 2 / 2- (ωφa) 2 } 1/2 / ωL (3)
Here, the following formula (4) of the relationship between the electrical angular velocity ω and the rotational angular velocity (speed detection signal) ωm is substituted into the formula (3), and arranged as La = Lb = L, the following formula (5) is obtained.
ω = p ・ ωm (4)
Here, p: number of pole pairs Iq = p {Vdc 2 / 2- (p · ωm · φa) 2 } 1/2 / ωmL (5)
The equation (5) is the q-axis armature current (torque component current) Iq, which is proportional to the torque τa generated by the three-phase synchronous motor 3, so that the maximum torque τmax of the three-phase synchronous motor 3 is set to the q-axis armature. It can be shown by the current Iq. The q-axis armature current Iq required to generate the maximum torque τmax is a characteristic approximately inversely proportional to the rotational speed (speed detection signal) ωm as shown in FIG. Due to the limitation on the maximum current 107, the maximum torque τmax is set to a constant value.

テーブル部512は、上記(5)式より三相同期電動機3の内部定数として、三相同期電動機3の種類毎に、すなわち、図2に示すように三相同期電動機3の型名毎A,B,C・・に永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値φf、各相インダクタンスL、極対数pの定数テーブルを有しており、位置検出器200からの電動機型名情報MIDに基づいていずれかの定数テーブルが選択されるように形成されている。   The table unit 512 has an internal constant of the three-phase synchronous motor 3 according to the above formula (5) for each type of the three-phase synchronous motor 3, that is, as shown in FIG. B, C,... Have a constant table of maximum armature flux linkage φf by permanent magnet, each phase inductance L, and the number of pole pairs p, based on the motor type name information MID from the position detector 200 Any one of the constant tables is selected.

波形作成手段514は、リアルタイムまたはバッファリングデータとして伝送されてきた信号を横軸に絶対値速度検出信号|ωm|、縦軸に絶対値発生トルク|τa|、出力可能なトルクτmaxに変換して波形としてCRT画面520に重ねて表示する表示信号を発生し、CRT画面520に該表示信号を入力するように形成されている。   The waveform generation means 514 converts the signal transmitted as real time or buffering data into an absolute value speed detection signal | ωm | on the horizontal axis, an absolute value generation torque | τa | on the vertical axis, and a torque τmax that can be output. A display signal to be displayed on the CRT screen 520 as a waveform is generated, and the display signal is input to the CRT screen 520.

上記のように構成された電動機のモニター装置の動作を図によって説明する。まず、位置指令信号の発生により、三相交流電源5からコンバータ103を介して直流電圧を得てインバータ107により三相同期電動機3を駆動してボールネジ301、可動台303を駆動する。
制御装置100は、位置指令信号と位置検出信号とにより位置偏差信号を減算器151により求め、位置制御器153が位置偏差信号に基づいて速度指令信号を発生し、微分器155が位置検出信号を微分して速度検出信号ωmを求める。減算器157が速度指令信号と速度検出信号ωmとの差となる速度偏差信号を求め速度制御器159に入力し、速度制御器159が電流指令信号を電流制御器161に入力する。一方、電圧検出器111が母線の電圧を検出して母線電圧信号Vdcを発生している。
The operation of the motor monitoring apparatus configured as described above will be described with reference to the drawings. First, when a position command signal is generated, a DC voltage is obtained from the three-phase AC power source 5 via the converter 103, and the three-phase synchronous motor 3 is driven by the inverter 107 to drive the ball screw 301 and the movable base 303.
The control device 100 obtains a position deviation signal by the subtractor 151 based on the position command signal and the position detection signal, the position controller 153 generates a speed command signal based on the position deviation signal, and the differentiator 155 outputs the position detection signal. The speed detection signal ωm is obtained by differentiation. The subtractor 157 obtains a speed deviation signal that is the difference between the speed command signal and the speed detection signal ωm and inputs it to the speed controller 159, and the speed controller 159 inputs the current command signal to the current controller 161. On the other hand, the voltage detector 111 detects the bus voltage and generates a bus voltage signal Vdc.

電流制御器161は、上記直流母線電圧信号Vdc及び速度偏差信号に基づいてq軸電機子電流指令信号Iqr、d軸電機子電流指令信号Idr=0を発生してインバータ107に与え、インバータ107にq軸電機子電流Iqが流れるように制御して三相同期電動機3を駆動する。速度検出信号ωm、q軸電機子電流指令信号Iqr、母線電圧信号Vdcを、出力インターフェイス172を介してモニター装置500の入力インターフェイス502に入力する。
第1の絶対値検出器504は、q軸電機子電流Iqの絶対値|Iq|を求め、第2の絶対値検出器506は、速度検出信号ωmの絶対値|ωm|を求めて波形作成手段514に入力する。
トルク算出手段510は、q軸電機子電流Iqと直流母線電圧Vdcと三相同期電動機3の内部定数としての極対数、電機子鎖交磁束の最大値φf、各相インダクタンスL、速度検出信号ωmとから上記式(5)によりq軸電機子電流(トルク分電流)Iqを求めて波形作成手段512に入力する。波形作成手段514は、表示信号をCRT画面520のX軸に速度検出信号ωmを表示すると共に、Y軸に発生トルクτa、最大トルクτmaxを図3に示すように表示する。
The current controller 161 generates a q-axis armature current command signal Iqr and a d-axis armature current command signal Idr = 0 based on the DC bus voltage signal Vdc and the speed deviation signal, and supplies them to the inverter 107. The three-phase synchronous motor 3 is driven by controlling so that the q-axis armature current Iq flows. The speed detection signal ωm, the q-axis armature current command signal Iqr, and the bus voltage signal Vdc are input to the input interface 502 of the monitor device 500 via the output interface 172.
The first absolute value detector 504 obtains the absolute value | Iq | of the q-axis armature current Iq, and the second absolute value detector 506 obtains the absolute value | ωm | of the speed detection signal ωm to generate a waveform. Input to means 514.
The torque calculation means 510 includes a q-axis armature current Iq, a DC bus voltage Vdc, the number of pole pairs as an internal constant of the three-phase synchronous motor 3, the maximum armature flux linkage value φf, each phase inductance L, and the speed detection signal ωm. The q-axis armature current (torque current) Iq is obtained from the above equation (5) and input to the waveform creating means 512. The waveform creating means 514 displays the speed detection signal ωm on the X axis of the CRT screen 520, and the generated torque τa and the maximum torque τmax on the Y axis as shown in FIG.

すなわち、出力可能トルク領域内に発生トルクτaの波形が入ることが望ましい運転状態である。ここで、三相同期電動機3の能力以上のトルク指令を与えている場合、例えば図4の力行側運転時(加速時)A点のように最大トルクτmaxのラインを横切る点では、トルク不足となり三相同期電動機3の発生トルクτaが振動して残留振動が生じることがある。
また、回生側運転時(減速時)においては、減速時間よりも十分長い時定数にてフィルタリングした母線電圧値Vdcが上昇するためトルク指令にしたがうとした直流母線電圧に基づいて得られる最大トルクτmax以上の発生トルクτaを三相同期電動機3が発生する現象が生じるので、好ましいことではない。
That is, it is an operation state in which it is desirable that the waveform of the generated torque τa is within the output possible torque region. Here, when a torque command exceeding the capacity of the three-phase synchronous motor 3 is given, for example, at the point of crossing the maximum torque τmax line, such as point A during power running (acceleration) in FIG. The generated torque τa of the three-phase synchronous motor 3 may vibrate to cause residual vibration.
Also, during regeneration side operation (during deceleration), the bus voltage value Vdc filtered with a time constant sufficiently longer than the deceleration time rises, so the maximum torque τmax obtained based on the DC bus voltage according to the torque command The phenomenon that the three-phase synchronous motor 3 generates the generated torque τa is not preferable.

上記のように、三相同期電動機3が機械負荷300を駆動している時の、平均母線電圧に沿った速度検出信号(回転速度)ωmに対する出力可能トルクτmax(ω)に基づく曲線が描かれる。したがって、三相交流電源5等の電圧変動を考慮した出力可能トルクτmax(ω)に基づいて電動機の運転をチェックできる。なお、上記実施の形態では、母線電圧を直流母線電圧としたが、三相交流電源5側の母線電圧でも良い。   As described above, when the three-phase synchronous motor 3 is driving the mechanical load 300, a curve based on the output possible torque τmax (ω) with respect to the speed detection signal (rotational speed) ωm along the average bus voltage is drawn. . Therefore, the operation of the electric motor can be checked based on the outputtable torque τmax (ω) in consideration of the voltage fluctuation of the three-phase AC power supply 5 or the like. In the above embodiment, the bus voltage is a DC bus voltage, but may be a bus voltage on the three-phase AC power supply 5 side.

実施の形態2.
他の実施の形態を図5及び図6によって説明する。図5は、モニター装置を含む電動機の制御システムのブロック図、図6は図5に示すモニター装置の実測テーブル図である。図5中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示し説明を省略する。
実施の形態1では、三相同期電動機3の可能な出力トルクτmax(ω)の曲線を三相同期電動機3の内部定数と母線電圧とから求めてCRT画面520のX,Y軸上に表示するようにしたが、三相同期電動機3の出力可能なトルクτmax(ω)曲線を実測してテーブルを有していても良い。
Embodiment 2. FIG.
Another embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram of an electric motor control system including a monitor device, and FIG. 6 is an actual measurement table of the monitor device shown in FIG. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG.
In the first embodiment, a curve of possible output torque τmax (ω) of the three-phase synchronous motor 3 is obtained from the internal constant of the three-phase synchronous motor 3 and the bus voltage and displayed on the X and Y axes of the CRT screen 520. However, a table may be provided by actually measuring the torque τmax (ω) curve that can be output from the three-phase synchronous motor 3.

図5において、モニター装置500は、三相同期電動機3の型名毎A,B,C・・に対応して図3に示す速度検出信号ω1,ω2・・ω5に対応する電動機3の出力可能なトルクτmax(ω)を作成して記憶された第2のテーブルとしての実測テーブル522と、上記絶対値発生トルクと、実測テーブル522から絶対値速度検出信号|ωm|に対応して読み出したトルクτmax(ω)とを読み出してX,Y軸に重ねて表示する表示信号を発生する第2の波形作成手段524とを有している。   5, the monitor device 500 can output the motor 3 corresponding to the speed detection signals ω1, ω2,..., Ω5 shown in FIG. 3 corresponding to the model names A, B, C,. Measurement table 522 as a second table that is generated and stored with a specific torque τmax (ω), the absolute value generation torque, and the torque read from the measurement table 522 corresponding to the absolute value speed detection signal | ωm | τmax (ω) is read out, and second waveform generating means 524 for generating a display signal to be displayed superimposed on the X and Y axes is provided.

かかるモニター装置500は、第2の波形作成手段524が絶対値速度検出信号|ωm|に対する絶対値発生トルク|τa|と、実測テーブル522から絶対値速度検出信号|ωm|に対応して読み出したトルクτmax(ω)とを読み出してX,Y軸に重ねて表示する表示信号を発生してCRT画面520に入力して、表示信号に基づいてCRT画面520にトルクτmax(ω)、絶対値発生トルク|τa|を表示する
かかるモニター装置500によれば、図1に示すトルク算出手段510が不要になるものである。
In the monitoring apparatus 500, the second waveform creating means 524 reads out the absolute value generation torque | τa | with respect to the absolute value speed detection signal | ωm | and the absolute value speed detection signal | ωm | from the actual measurement table 522. Torque τmax (ω) is read out and a display signal to be displayed superimposed on the X and Y axes is generated and input to the CRT screen 520. Based on the display signal, torque τmax (ω) and absolute value are generated on the CRT screen 520. According to such a monitoring apparatus 500 that displays the torque | τa |, the torque calculation means 510 shown in FIG. 1 is not necessary.

上記のように電動機と機械負荷が結合された電動機の可能出力トルクと実使用状態でのトルクとの比較をモニターする用途に適用できる。   As described above, the present invention can be applied to an application for monitoring the comparison between the possible output torque of the electric motor in which the electric motor and the mechanical load are combined with the torque in the actual use state.

一実施の形態を示すモニター装置を含む電動機の制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the control system of the electric motor containing the monitor apparatus which shows one embodiment. 図1に示す電動機のモニター装置に用いる電動機の定数テーブル図である。It is a constant table figure of the electric motor used for the monitoring apparatus of the electric motor shown in FIG. 電動機の回転速度対q軸電機子電流(トルク分電流)Iqの特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of the rotational speed of a motor with respect to q-axis armature current (torque current) Iq. 図1に示すモニター装置のCRT画面を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the CRT screen of the monitor apparatus shown in FIG. 他の実施の形態を示すモニター装置を含む電動機の制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the control system of the electric motor containing the monitor apparatus which shows other embodiment. 図5に示すモニター装置の実測テーブル図である。FIG. 6 is an actual measurement table of the monitor device shown in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

3 三相同期電動機、111 電圧検出回路、200 位置検出器、300 負荷機械、504 第1の絶対値器、506 第2の絶対値器、510 トルク算出手段、512,524 波形作成手段、520 CRT表示画面。   3 three-phase synchronous motor, 111 voltage detection circuit, 200 position detector, 300 load machine, 504 first absolute value device, 506 second absolute value device, 510 torque calculation means, 512, 524 waveform creation means, 520 CRT Display screen.

Claims (5)

母線を有すると共に、機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置からの入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、
前記母線の電圧を検出して母線電圧信号を発生する電圧検出手段と、
入力された前記電動機により定まる定数と、前記母線電圧信号とに基づいて前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を求める第1のトルク算出手段と、
前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、
前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としてのq軸電機子電流指令信号Iqrに基づいて前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、
前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルク、前記トルクτmax(ω)をX,Y軸上に表示する表示信号を発生する第1の波形作成手段と、
前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする電動機のモニター装置。
Based on an input signal input from a control device that controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id using the speed detection signal ωm detected from the electric motor that drives the mechanical load while having a bus. A motor monitoring device that displays the characteristics of the motor,
Voltage detecting means for detecting a voltage of the bus and generating a bus voltage signal;
First torque calculating means for obtaining a torque τmax (ω) that can be output from the motor with respect to the speed detection signal ωm based on the constant determined by the input motor and the bus voltage signal;
First absolute value means for obtaining an absolute value speed detection signal which is an absolute value of the speed detection signal ωm as the input signal;
Second absolute value means for obtaining an absolute value generation torque that is an absolute value of the generated torque τa of the electric motor based on a q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq;
First waveform generating means for generating a display signal for displaying the absolute value generation torque with respect to the absolute value speed detection signal and the torque τmax (ω) on the X and Y axes;
Display means for displaying on the screen based on the display signal;
An electric motor monitoring device comprising:
母線を有すると共に、機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置からの入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、
入力された前記電動機により定まる定数と、予め定められた前記母線の電圧とに基づいて前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を求める第2のトルク算出手段と、
前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、
前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としての前記q軸電機子電流指令信号Iqrに基づく前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、
前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルク、前記トルクτmax(ω)をX,Y軸上に表示する表示信号を発生する第1の波形作成手段と、
前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする電動機のモニター装置。
Based on an input signal input from a control device that controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id using the speed detection signal ωm detected from the electric motor that drives the mechanical load while having a bus. A motor monitoring device that displays the characteristics of the motor,
Second torque calculating means for obtaining a torque τmax (ω) that can be output from the motor with respect to the speed detection signal ωm based on a constant determined by the input motor and a predetermined voltage of the bus;
First absolute value means for obtaining an absolute value speed detection signal which is an absolute value of the speed detection signal ωm as the input signal;
Second absolute value means for obtaining an absolute value generation torque that is an absolute value of the generated torque τa of the motor based on the q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq;
First waveform generating means for generating a display signal for displaying the absolute value generation torque with respect to the absolute value speed detection signal and the torque τmax (ω) on the X and Y axes;
Display means for displaying on the screen based on the display signal;
An electric motor monitoring device comprising:
複数種類の前記電動機に対応した定数を記憶する記憶手段と、
前記電動機の位置を検出すると共に、位置検出信号を発生する位置検出器からの前記電動機の識別情報に基づいて前記記憶手段から読み出した対応する前記電動機の前記定数である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機のモニター装置。
Storage means for storing constants corresponding to a plurality of types of electric motors;
The constant of the corresponding motor read from the storage means based on the identification information of the motor from a position detector that detects the position of the motor and generates a position detection signal.
The motor monitoring device according to claim 1, wherein the motor monitoring device is a motor monitoring device.
前記定数は、各相のインダクタンス、極数、電機子鎖交磁束の最大値である、ことを特徴とする請求項3に記載の電動機のモニター装置。 The motor monitoring device according to claim 3, wherein the constant is an inductance of each phase, the number of poles, and a maximum value of an armature interlinkage magnetic flux. 機械負荷を駆動する電動機から検出された速度検出信号ωmを用いてq軸電機子電流Iq、d軸電機子電流Idを制御する制御装置から入力された入力信号に基づいて前記電動機の特性を表示する電動機のモニター装置であって、
前記速度検出信号ωmに対する前記電動機の出力可能なトルクτmax(ω)を記憶したテーブルと、
前記入力信号として前記速度検出信号ωmの絶対値となる絶対値速度検出信号を求める第1の絶対値手段と、
前記q軸電機子電流Iqを流す前記入力信号としてのq軸電機子電流指令信号Iqrに基づいて前記電動機の発生トルクτaの絶対値となる絶対値発生トルクを求める第2の絶対値手段と、
前記絶対値速度検出信号に対する前記絶対値発生トルクと、前記テーブルから前記絶対値速度検出信号に対応して読み出した前記トルクτmax(ω)とを読み出してX,Y軸に表示する表示信号を発生する第2の波形作成手段と、
前記表示信号に基づいて画面に表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする電動機のモニター装置。
Using the speed detection signal ωm detected from the motor that drives the mechanical load, the characteristics of the motor are displayed based on the input signal input from the control device that controls the q-axis armature current Iq and the d-axis armature current Id. An electric motor monitoring device,
A table storing torque τmax (ω) that can be output by the motor with respect to the speed detection signal ωm;
First absolute value means for obtaining an absolute value speed detection signal which is an absolute value of the speed detection signal ωm as the input signal;
Second absolute value means for obtaining an absolute value generation torque that is an absolute value of the generated torque τa of the electric motor based on a q-axis armature current command signal Iqr as the input signal for flowing the q-axis armature current Iq;
The absolute value generation torque for the absolute value speed detection signal and the torque τmax (ω) read corresponding to the absolute value speed detection signal from the table are read and displayed on the X and Y axes. Second waveform creating means for
Display means for displaying on the screen based on the display signal;
An electric motor monitoring device comprising:
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