JP4427952B2

JP4427952B2 - Electric motor control method

Info

Publication number: JP4427952B2
Application number: JP2003029882A
Authority: JP
Inventors: 幸博今村
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: JP2004242440A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外部から指令される電動機の回転速度指令値Ｎ^#に対して、該電動機の負荷へのショックを緩和するために、予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には前記回転速度指令値Ｎ^#に一致させる回転速度設定値Ｎ^*を導出し、この回転速度設定値Ｎ^*に基づいて前記電動機を可変速制御する電動機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機を昇降装置や搬送装置の動力源として用いるときには、該電動機の始動加速時や減速停止時に、前記昇降装置や搬送装置へのショックを緩和する電動機の制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図５は上記の特許文献１の制御方法を含む従来の電動機の制御方法を示す電動機制御装置の回路構成図であり、この図では電動機を可変速制御する電動機制御装置としてはインバータ装置を例にしている。
【０００４】
図５において、１は商用電源などの交流電源、２，２ａは電動機制御装置、３は電動機制御装置２，２ａから駆動電力が供給される誘導電動機などの電動機、４は電動機３を動力源とする負荷、５は電動機３を所望の回転速度で運転するために、電動機制御装置２，２ａを介して電動機３に回転速度指令値Ｎ^#を与える速度指令器である。
【０００５】
この電動機制御装置２には交流電源１の電圧を整流，平滑し、この整流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するためにダイオード整流回路２１ａ，平滑コンデンサ２１ｂ，トランジスタとダイオードの逆並列回路のブリッジ接続回路２１ｃ，電流検出器２１ｄなどからなるインバータ主回路２１と、インバータ主回路２１が出力する交流電圧を所望の周波数，振幅に制御するためのインバータ制御回路２２と、インバータ制御回路２２の内部演算値である電動機３の発生トルク値，電流検出器２１ｄで検出される電動機電流の検出値などから電動機３の動作状態を監視し、この動作状態が予め定めた許容範囲を越えたときには論理信号を出力すると共に、該動作状態を前記許容範囲内にできる電動機３の回転速度制限値Ｎ^* _Lを導出する電動機監視回路２３と、電動機監視回路２３から前記論理信号が出力されたときに後述の設定値演算器２５から出力される電動機２の回転速度設定値Ｎ^*から前記回転速度制限値Ｎ^* _Lに切り替えてインバータ制御回路２２へ出力する切替スイッチ２４とを備えている。
【０００６】
なお、電動機制御装置２ａには上述のインバータ主回路２１，インバータ制御回路２２，電動機監視回路２３，切替スイッチ２４の他に、後述の設定値演算器２５ａを備えている。また、インバータ制御回路２２，電動機監視回路２３などは周知の技術で形成されている。
【０００７】
図６は設定値演算器２５，２５ａの基本的な演算動作を説明する時間−設定値の特性図であり、いわゆる、Ｓ字加速と呼ばれるものである。
【０００８】
図６において、先ず、速度指令器５が所定の値の回転速度指令値Ｎ^#が指令されている状態で、電動機制御装置２，２ａおよび電動機３が動作を開始する時刻ｔ₀よりｔ₁の区間は、電動機３の加速動作開始時の負荷４へショックを緩和するために、時間の経過に連動して、電動機３の加速度を零から予め設定される加速度設定値α^*まで増大させる期間（以下、Ｓ字始動側とも称する）であり、時刻ｔ₁での電動機３の回転速度は、ほぼｎ₁になっている。また、時刻ｔ₁よりｔ₅の区間は一定の加速度、すなわち、前記加速度設定値α^*で加速する期間（以下、直線加速部とも称する）であり、時刻ｔ₅での電動機３の回転速度は、ほぼｎ₂になっている。また、時刻ｔ₅からｔ₁₀までの区間は、電動機３の加速度を零にする際の負荷４へのショックを緩和するために、時間の経過に連動して、電動機３の加速度を前記加速度設定値α^*から零まで減少させる期間（以下、Ｓ字到達側とも称する）であり、また、時刻ｔ₁₀以降は電動機３の回転速度が、ほぼ回転速度指令値Ｎ^#で回転している期間である。
【０００９】
なお、時刻ｔ₁₀以降に回転速度指令値Ｎ^#が零に変更されると、時間的に上述の動作とは逆の経過、すなわち、加速度設定値を−α^*として、時刻ｔ₁₀→ｔ₅→ｔ₁→ｔ₀のように辿ることにより、電動機３の減速停止時の負荷４へのショックが緩和される。
【００１０】
図７は、時刻ｔ₀より電動機制御装置２および電動機３が前記Ｓ字始動側の動作を終え、前記直線加速部の動作を開始した後の時刻ｔ₂で、電動機監視回路２３が監視している電動機３の動作状態を示す、例えば電動機発生トルク値が予め定めた許容範囲を越えたとき以降の設定値演算器２５の演算動作を説明する時間−設定値の特性図である。
【００１１】
すなわち図７において、時刻ｔ₂に、何らかの要因で、例えば、電動機の動作状態を示す、電動機３の発生トルク値が予め定めた上限トルク値を越えると、電動機監視回路２３がこれを検知して論理信号を出力すると共に、前記電動機の発生トルクを制限する制限動作を行う。具体的には、電動機３の発生トルク値を前記上限トルク値に抑え込むために、時刻ｔ₂直前での電動機３の回転速度設定値Ｎ^*から急速に減速させる電動機３の回転速度制限値Ｎ^* _Lを出力し、前記論理信号が出力されたことにより切替スイッチ２４が回転速度制限値Ｎ^* _L側に切り替わり、電動機３は回転速度制限値Ｎ^* _Lにほぼ対応した回転速度で減速する。また、時刻ｔ₂〜後述のｔ₃の区間では、設定値演算器２５の出力である回転速度設定値Ｎ^*も回転速度制限値Ｎ^* _Lに対応した値に抑え込まれる。
【００１２】
次に、時刻ｔ₃で、電動機３の発生トルク値が前記上限トルク値未満の動作状態になると、電動機監視回路２３がこれを検知し、切替スイッチ２４が回転速度設定値Ｎ^*側に切り替えると共に、設定値演算器２５では時刻ｔ₃直前の上述の抑え込まれた回転速度設定値Ｎ^*から、再び前記Ｓ字始動側の動作を始めることとなり、時刻ｔ₆からは前記直線加速部の動作になり、時刻ｔ₁₁からは前記Ｓ字到達側の動作になり、その結果、時刻ｔ₁₅以降は電動機３の回転速度が、ほぼ回転速度指令値Ｎ^#で回転することになる。
【００１３】
図８は、時刻ｔ₀より電動機制御装置２ａおよび電動機３が前記Ｓ字始動側の動作を終え、前記直線加速部の動作を開始した後の時刻ｔ₂で、電動機監視回路２３が監視している電動機３の動作状態が予め定めた許容範囲を越えたとき以降の設定値演算器２５ａの演算動作を説明する時間−設定値の特性図である。
【００１４】
すなわち図８において、時刻ｔ₂に、何らかの要因で、例えば、電動機３の動作状態を示す発生トルク値が予め定めた上限トルク値を越えると、電動機監視回路２３がこれを検知して論理信号を出力すると共に、前記電動機の発生トルクを制限する制限動作を行う。具体的には、電動機３の発生トルク値を前記上限トルク値に抑え込むために、時刻ｔ₂直前での電動機３の回転速度設定値Ｎ^*から急速に減速させる電動機３の回転速度制限値Ｎ^* _Lを出力し、前記論理信号が出力されたことにより切替スイッチ２４が回転速度制限値Ｎ^* _L側に切り替わり、電動機３は回転速度制限値Ｎ^* _Lに、ほぼ対応した回転速度で減速する。また、時刻ｔ₂〜後述のｔ₃の区間では、設定値演算器２５ａの出力である回転速度設定値Ｎ^*も回転速度制限値Ｎ^* _Lに対応した値に抑え込まれる。
【００１５】
次に、時刻ｔ₃で、電動機３の発生トルク値が前記上限トルク値未満の動作状態になると、電動機監視回路２３がこれを検知し、切替スイッチ２４が回転速度設定値Ｎ^*側に切り替わり、設定値演算器２５ａでは時刻ｔ₃直前の上述の抑え込まれた回転速度設定値Ｎ^*から、電動機３はその加速度を先述の加速度設定値α^*にした直線加速動作に入り、時刻ｔ₁₂で設定値演算器２５ａが出力する回転速度設定値Ｎ^*が前記回転速度指令値Ｎ^#に到達することにより、前記直線加速動作を終え、時刻ｔ₁₅以降は電動機３の回転速度が、ほぼ回転速度指令値Ｎ^#で回転することになる。
【００１６】
なお、上述の図６から図８に基づく従来の技術の動作説明において、時刻ｔの添字の数字が同じ場合には、ほぼ同じ時刻を示し、また、添字の数字が大きい程、時刻ｔ₀からの経過時間がより長いことを示している。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１１−１９１９９９号公報（第２−３頁、第６図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図７に基づいて説明した従来の電動機の制御方法では、電動機３が加速運転中での電動機監視回路２３の動作が解除された後に、回転速度指令値Ｎ^#までの残された範囲で、Ｓ字加速を加速度＝０から再開するため、電動機３の回転速度が回転速度指令値Ｎ^#に到達するのに時間を要するという難点があった。
【００１９】
また、図８に基づいて説明した従来の電動機の制御方法では、電動機３が加速運転中での電動機監視回路２３の動作が解除された後に、Ｓ字加速をキャンセルして直線加速に切り換えるため、電動機３の回転速度が回転速度指令値Ｎ^#に到達するのは短時間であるが、再加速開始時および回転速度指令値Ｎ^#に対応する回転速度に到達時の負荷４へのショックが大きいという難点があった。
【００２０】
この発明の目的は、上記問題点を解消する電動機の制御方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、外部から指令される電動機の回転速度指令値Ｎ^#に対して、該電動機の負荷へのショックを緩和するために、予め定めた加速度および加加速度に基づく変換を行いつつ、最終的には前記回転速度指令値Ｎ^#に一致させる時間−設定値特性を有する回転速度設定値Ｎ^*を導出し、この回転速度設定値Ｎ^*に基づいて前記電動機を可変速制御する電動機の制御方法において、
前記回転速度設定値Ｎ^*に基づいて加速運転中の前記電動機の動作状態を示す電動機の発生トルク値または電動機電流値が予め定めた許容範囲を越えた時には、前記発生トルク値または電動機電流値を前記許容範囲内にできる回転速度制限値Ｎ^* _Lを導出すると共に、前記電動機を該回転速度制限値Ｎ^* _Lに基づいて運転し、
前記許容範囲を越えた動作状態が解除されたときに、前記回転速度制限値Ｎ^* _Lに対応する前記時間−設定値特性上の回転速度設定値Ｎ^*から前記電動機の加速運転を再開することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、電動機が加速運転中に該電動機の動作状態を示す電動機発生トルク値または電動機電流値が予め定めた許容範囲を越え、その後、前記許容範囲を越えた動作状態が解除されてから、前記電動機が前記回転速度指令値Ｎ^#に到達する時間を比較的短時間にでき、また、このときの前記電動機の負荷へのショックも緩和することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の電動機の制御方法の実施例を示す電動機制御装置の回路構成図であり、図５に示した従来例構成と同様に、電動機を可変速制御する電動機制御装置としてはインバータ装置を例にしている。また、図５に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】
すなわち、図１に示した電動機制御装置６にはインバータ主回路２１，インバータ制御回路２２，電動機監視回路２３，切替スイッチ２４の他に、設定値演算器６１を備え、この設定値演算器６１は、先述の設定値演算器２５，２５ａと同様に、図６に示した時間−設定値の特性図に基づく基本的な演算動作を行うことができる。
【００２５】
図２は、時刻ｔ₀より電動機制御装置６および電動機３が前記Ｓ字始動側の動作を終え、前記直線加速部の動作を開始した後の時刻ｔ₂で、電動機監視回路２３が監視している電動機３の動作状態が予め定めた許容範囲を越えたとき以降の設定値演算器６１の演算動作を説明する時間−設定値の特性図である。
【００２６】
すなわち図２において、時刻ｔ₂に、何らかの要因で、例えば、電動機３の動作状態を示す電動機３の発生トルク値が予め定めた上限トルク値を越えると、電動機監視回路２３がこれを検知して論理信号を出力すると共に、前記電動機の発生トルクを制限する制限動作を行う。具体的には、電動機３の発生トルク値を前記上限トルク値に抑え込むために、時刻ｔ₂直前での電動機３の回転速度設定値Ｎ^*から急速に減速させる電動機３の回転速度制限値Ｎ^* _Lを出力し、前記論理信号が出力されたことにより切替スイッチ２４が回転速度制限値Ｎ^* _L側に切り替わり、電動機３は回転速度制限値Ｎ^* _Lに、ほぼ対応した回転速度で減速する。また、時刻ｔ₂〜後述のｔ₃の区間では、設定値演算器６１の出力である回転速度設定値Ｎ^*も回転速度制限値Ｎ^* _Lに対応した値に抑え込まれる。
【００２７】
次に、時刻ｔ₃で、電動機３の発生トルク値が前記上限トルク値未満の動作状態になると、電動機監視回路２３がこれを検知して、切替スイッチ２４が回転速度設定値Ｎ^*側に切り替わった時刻ｔ₃以降の設定値演算器６１の演算動作について、図３に示した時間−設定値の特性図を参照しつつ、以下に説明する。
【００２８】
すなわち図３は、先述の図６に示したＳ字始動側の時間−設定値の特性の拡大図であり、この図において、時刻ｔ₃の時の上述の抑え込まれた回転速度設定値Ｎ^*をｎ_L1とすると、前記Ｓ字始動側の動作終了時の電動機３の回転速度ｎ₁に対して、ｎ₁＞ｎ_L1の関係になっており、また、電動機３が加速開始時から前記ｎ_L1に到達する時間をＴ_L1とし、前記ｎ₁に到達する時間をＴ₀とし、電動機３の加加速度をｍとすると、以下に記す式（１）〜（８）の関係にある。
【００２９】
先ず、前記Ｓ字始動側における回転速度設定値Ｎ^*としての回転速度ｎと時間Ｔとの間には、下記式（１）で表される関係がある。
【００３０】
ｎ＝ｍ・Ｔ² …（１）
また、上記式（１）から、下記式（２）〜（５）が導出される。
【００３１】
ｎ₁＝ｍ・Ｔ₀ ² …（２）
ｍ＝ｎ₁／Ｔ₀ ² …（３）
ｎ_L1＝ｍ・Ｔ_L ² …（４）
Ｔ_L＝（ｎ_L1／ｎ₁）^1/2・Ｔ₀ …（５）
さらに、上記式（１）を微分することにより得られる電動機３の加速度αは、下記式（６）で表される。
【００３２】
α＝２・ｍ・Ｔ …（６）
従って、電動機３の回転速度が前記ｎ_L1の時の加速度α_Lは、下記式（７）で表される。
【００３３】
α_L＝２・ｍ・Ｔ_L …（７）
前記式（３），（５）を上記式（７）に代入すると、下記式（８）が導出される。
【００３４】
α_L＝２・｛（ｎ₁）^1/2／Ｔ₀｝
×（ｎ_L1）^1/2 …（８）
前記ｎ₁とＴ₀は一定値（定数）であり、上記式（８）から明らかなように、加速度α_Lは前記ｎ_L1の平方根に比例した値として導出できる。
【００３５】
すなわち図２において、時刻ｔ₃以降は設定値演算器６１により、前記式（８）で得られる加速度α_Lを初期値として、演算される回転速度設定値Ｎ^*に従って、電動機３は前記Ｓ字始動側の動作を始点（＝加速度が零のとき）からではなく、前記ｎ_L1の時点から加速運転を再開し、時刻ｔ₄で回転速度設定値Ｎ^*が前記ｎ₁に到達するので、時刻ｔ₄からは前記直線加速部の動作になり、時刻ｔ₇で回転速度設定値Ｎ^*が前記ｎ₂に到達するので、時刻ｔ₇からは前記Ｓ字到達側の動作になり、その結果、時刻ｔ₁₃以降は電動機３の回転速度が、ほぼ回転速度指令値Ｎ^#で回転することになる。
【００３６】
なお、上述の図２に基づくこの発明の動作説明において、先述の図７，図８に基づく従来の技術の動作説明と同様に、時刻ｔの添字の数字が同じ場合には、ほぼ同じ時刻を示し、また、添字の数字が大きい程、時刻ｔ₀からの経過時間がより長いことを示している。
【００３７】
従って、図２に示す如く電動機３の回転速度がほぼ回転速度指令値Ｎ^#に到達する時刻ｔ₁₃は、図７に示した同様時点の時刻ｔ₁₅より早い時刻であり、また、図８に示した同様時点の時刻ｔ₁₂より遅い時刻である。さらに、時刻ｔ₃からの再加速開始時のみに生ずる負荷４へのショックが比較的大きい値となるが、この値も図８に示す時刻ｔ₃の時に比して小さく、一般的に、電動機３から負荷４への動力伝達経路に遅れ要素が存在するために、何れの場合にも、前記ショックはより軽減される。
【００３８】
図４は、図２に示したタイミングでのこの発明の電動機の制御方法としての設定値演算器６１の動作説明とは異なって、時刻ｔ₀より電動機制御装置６および電動機３が前記Ｓ字始動側の動作と前記直線加速部の動作とを終え、前記Ｓ字到達側の動作を開始した後の時刻ｔ₈で、電動機監視回路２３が監視している電動機３の動作状態が予め定めた許容範囲を越えたとき以降の設定値演算器６１の演算動作を説明する時間−設定値の特性図である。
【００３９】
すなわち図４において、時刻ｔ₈に、何らかの要因で、例えば、電動機３の発生トルク値が予め定めた上限トルク値を越えると、電動機監視回路２３がこれを検知して論理信号を出力すると共に、この発生トルク値を前記上限トルク値に抑え込むために、時刻ｔ₈直前での電動機３の回転速度設定値Ｎ^*から急速に減速させる電動機３の回転速度制限値Ｎ^* _Lを出力し、前記論理信号が出力されたことにより切替スイッチ２４が回転速度制限値Ｎ^* _L側に切り替わり、電動機３は回転速度制限値Ｎ^* _Lに、ほぼ対応した回転速度で減速する。また、時刻ｔ₈〜後述のｔ₉の区間では、設定値演算器６１の出力である回転速度設定値Ｎ^*も回転速度制限値Ｎ^* _Lに対応した値に抑え込まれる。
【００４０】
次に、時刻ｔ₉で、電動機３の発生トルク値が前記上限トルク値未満の動作状態になると、電動機監視回路２３がこれを検知して、切替スイッチ２４が回転速度設定値Ｎ^*側に切り替わる。
【００４１】
この時刻ｔ₉以降の設定値演算器６１の演算動作は、上述の抑え込まれた回転速度設定値Ｎ^*をｎ_L2とすると、前記Ｓ字到達側の動作開始時の電動機３の回転速度ｎ₂に対して、ｎ₂＜ｎ_L2の関係になっていることから、前記式（１）〜（８）と同様の演算で得られる電動機３の加速度を初期値として、電動機３は前記Ｓ字到達側の動作を前記ｎ_L2の時点から再開し、演算される回転速度設定値Ｎ^*に従い、時刻ｔ₁₄には電動機３の回転速度が、ほぼ回転速度指令値Ｎ^#で回転することになる。
【００４２】
なお、上述の図４に基づくこの発明の動作説明において、先述の図２，図７，図８に基づく動作説明と同様に、時刻ｔの添字の数字が同じ場合には、ほぼ同じ時刻を示し、また、添字の数字が大きい程、時刻ｔ₀からの経過時間がより長いことを示している。
【００４３】
【発明の効果】
この発明によれば、電動機が加速運転中に該電動機の動作状態を示す電動機発生トルク値または電動機電流値が予め定めた許容範囲を越え、その後、前記許容範囲を越えた動作状態が解除されてから、前記電動機が前記回転速度指令値Ｎ^#に到達する時間を比較的短時間にできることから、この電動機を動力源とする昇降装置や搬送装置の稼働率を改善できる。
【００４４】
特に、電動機の発生トルクを制限する制限動作が一瞬の場合には、前記動力伝達経路に存在する遅れ要素による伝達遅れも手伝い、殆どショックレスに該電動機を再加速でき、通常動作時のＳ字加速と比べてもほぼ同等なＳ字加速パターンで該電動機を前記回転速度指令値まで到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す電動機制御装置の回路構成図
【図２】図１の動作を説明する時間−設定値の特性図
【図３】図１の動作を説明する時間−設定値の特性図
【図４】図１の動作を説明する時間−設定値の特性図
【図５】従来例を示す電動機制御装置の回路構成図
【図６】図５の動作を説明する時間−設定値の特性図
【図７】図５の動作を説明する時間−設定値の特性図
【図８】図５の動作を説明する時間−設定値の特性図
【符号の説明】
１…交流電源、２，２ａ…電動機制御装置、３…電動機、４…負荷、５…速度指令器、６…電動機制御装置、２１…インバータ主回路、２２…インバータ制御回路、２３…電動機監視回路、２４…切替スイッチ、２５，２５ａ，６１…設定値演算器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, the motor rotational speed command value N ^# commanded from the outside is finally converted while performing conversion based on a predetermined acceleration and jerk to alleviate the shock to the load of the motor. The present invention relates to a motor control method for deriving a rotational speed set value N ^* to be matched with the rotational speed command value N ^# and performing variable speed control of the motor based on the rotational speed set value N ^* .
[0002]
[Prior art]
When an electric motor is used as a power source for an elevating device or a conveying device, a method for controlling the electric motor is known to alleviate a shock to the elevating device or the conveying device at the time of starting acceleration or deceleration stop of the electric motor (for example, a patent Reference 1).
[0003]
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an electric motor control device showing a conventional electric motor control method including the control method of Patent Document 1 described above. In this figure, an inverter device is taken as an example of the electric motor control device for variable speed control of the electric motor. ing.
[0004]
In FIG. 5, 1 is an AC power source such as a commercial power source, 2 and 2a are motor control devices, 3 is an electric motor such as an induction motor to which drive power is supplied from the motor control devices 2 and 2a, and 4 is an electric motor 3 as a power source. A load 5 is a speed command device that gives a rotation speed command value N ^# to the motor 3 via the motor control devices 2 and 2a in order to operate the motor 3 at a desired rotation speed.
[0005]
The electric motor control device 2 rectifies and smoothes the voltage of the AC power source 1, converts the rectified voltage into a desired AC voltage and outputs it, and outputs a diode rectifier circuit 21 a, a smoothing capacitor 21 b, an anti-parallel circuit of transistors and diodes. An inverter main circuit 21 composed of a bridge connection circuit 21c, a current detector 21d, etc., an inverter control circuit 22 for controlling the AC voltage output from the inverter main circuit 21 to a desired frequency and amplitude, and an inverter control circuit 22 The operating state of the motor 3 is monitored from the generated torque value of the motor 3, which is an internal calculation value, the detected value of the motor current detected by the current detector 21d , and the like when the operating state exceeds a predetermined allowable range. An electric motor that outputs a signal and derives a rotational speed limit value N ^* _L of the electric motor 3 that can bring the operation state into the allowable range. When the logic signal is output from the motor monitoring circuit 23 and the motor monitoring circuit 23, the rotational speed set value N ^{* of the} motor 2 output from the set value calculator 25 described later is changed to the rotational speed limit value N ^* _L. And a selector switch 24 for switching and outputting to the inverter control circuit 22.
[0006]
In addition to the inverter main circuit 21, inverter control circuit 22, motor monitoring circuit 23, and changeover switch 24, the motor control device 2a includes a set value calculator 25a described later. The inverter control circuit 22, the motor monitoring circuit 23, etc. are formed by a known technique.
[0007]
FIG. 6 is a time-set value characteristic diagram for explaining the basic calculation operation of the set value calculators 25 and 25a, which is called so-called S-shaped acceleration.
[0008]
6, first, in a state where the speed command device 5 the rotational speed command value N ^# a predetermined value is being commanded, the motor control device 2,2a and the motor 3 is from time t ₀ for starting the operation of t ₁ In the section, in order to alleviate the shock to the load 4 at the start of the acceleration operation of the electric motor 3, a period in which the acceleration of the electric motor 3 is increased from zero to a preset acceleration setting value α ^* in conjunction with the passage of time ( Hereinafter, the rotation speed of the electric motor 3 at time t ₁ is substantially n ₁ . Further, a section from time t ₁ to t ₅ is a constant acceleration, that is, a period of acceleration with the acceleration set value α ^* (hereinafter also referred to as a linear acceleration unit), and the rotation speed of the electric motor 3 at time t ₅ is , Almost n ₂ . Further, in the section from time t ₅ to t _10, the acceleration of the motor 3 is set to the acceleration setting in conjunction with the passage of time in order to reduce the shock to the load 4 when the acceleration of the motor 3 is made zero. period (or less, S is also referred to as character reaches side) to reduce the value alpha ^* to zero is also the time t ₁₀ after a period in which the rotational speed of the motor 3 is rotating at a substantially rotational speed command value N ^# is there.
[0009]
Incidentally, when the rotation speed command value N ^# at time t ₁₀ and subsequent steps are changed to zero, temporal course opposite to the above operation, i.e., the acceleration setting value as-.alpha. ^*, time t ₁₀ → t ₅ By following the order of t ₁ → t ₀ , the shock to the load 4 when the motor 3 is decelerated and stopped is alleviated.
[0010]
7, after the operation of from time t ₀ is the motor control device 2 and the electric motor 3 the S-start side, wherein a linear acceleration unit time t ₂ after the start of operation of the electric motor monitoring circuit 23 monitors FIG. 6 is a time-set value characteristic diagram illustrating an operation state of the set value calculator 25 after the motor generated torque value exceeds a predetermined allowable range , for example, illustrating an operation state of the motor 3 that is present.
[0011]
That is, in FIG. 7, when the generated torque value of the motor 3 , which indicates the operation state of the motor , for example, exceeds the predetermined upper limit torque value at some time t ₂ , the motor monitoring circuit 23 detects this. A logic signal is output and a limiting operation is performed to limit the torque generated by the electric motor. Specifically, in order to suppress the generated torque value of the electric motor 3 to the upper limit torque value, the rotational speed limit value N ^{* of the} electric motor 3 that is rapidly decelerated from the rotational speed setting value N ^* of the electric motor 3 immediately before time t ₂ ^. _{When L} is output and the logic signal is output, the changeover switch 24 is switched to the rotation speed limit value N ^* _L side, and the electric motor 3 decelerates at a rotation speed substantially corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. Further, in the section from time t ₂ to t ₃ described later, the rotational speed set value N ^*, which is the output of the set value calculator 25, is also suppressed to a value corresponding to the rotational speed limit value N ^* _L.
[0012]
Next, when the generated torque value of the electric motor 3 becomes less than the upper limit torque value at time t ₃ , the electric motor monitoring circuit 23 detects this, and the changeover switch 24 switches to the rotation speed set value N ^* side. Then, the set value calculator 25 starts the operation on the S-curve start side again from the suppressed rotational speed set value N ^* immediately before time t ₃ , and the operation of the linear acceleration unit from time t _6. From time t _11, the operation reaches the S-letter side, and as a result, the rotation speed of the electric motor 3 rotates at substantially the rotation speed command value N ^# after time t ₁₅ .
[0013]
8, after the operation of the motor controller 2a and an electric motor 3 from time t ₀ the S-start side, wherein a linear acceleration unit time t ₂ after the start of operation of the electric motor monitoring circuit 23 monitors FIG. 10 is a time-set value characteristic diagram for explaining the calculation operation of the set value calculator 25a after the operation state of the motor 3 exceeds the predetermined allowable range.
[0014]
That is, in FIG. 8, when the generated torque value indicating the operation state of the electric motor 3 exceeds a predetermined upper limit torque value for some reason at time t ₂ , the electric motor monitoring circuit 23 detects this and outputs a logic signal. In addition to outputting, a limiting operation for limiting the generated torque of the electric motor is performed. Specifically, in order to suppress the generated torque value of the electric motor 3 to the upper limit torque value, the rotational speed limit value N ^{* of the} electric motor 3 that is rapidly decelerated from the rotational speed setting value N ^* of the electric motor 3 immediately before time t ₂ ^. _{When L} is output and the logic signal is output, the changeover switch 24 switches to the rotation speed limit value N ^* _L side, and the electric motor 3 decelerates at a rotation speed substantially corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. Further, in the section from time t ₂ to t ₃ described later, the rotational speed set value N ^*, which is the output of the set value calculator 25a, is also suppressed to a value corresponding to the rotational speed limit value N ^* _L.
[0015]
Next, when the generated torque value of the electric motor 3 becomes less than the upper limit torque value at time t ₃ , the electric motor monitoring circuit 23 detects this, and the changeover switch 24 switches to the rotational speed set value N ^* side. from the set value calculator 25a at time t ₃ the rotational speed set point was Osaekoma the above immediately preceding N ^*, the motor 3 enters the linear acceleration operation by the acceleration aforementioned acceleration set value alpha ^*, at time t ₁₂ by rotation speed setting value set value calculator 25a outputs N ^* reaches the rotation speed command value N ^#, after the linear acceleration operation, the time t ₁₅ after the rotational speed of the motor 3, substantially rotation speed It will rotate at the command value N ^# .
[0016]
In the description of the operation of the prior art based on FIG. 6 to FIG. 8 described above, when the subscript numbers at the time t are the same, almost the same time is indicated, and as the subscript number increases, the time t ₀ increases. Indicates that the elapsed time is longer.
[0017]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-191999 (page 2-3, FIG. 6)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional motor control method described with reference to FIG. 7, after the operation of the motor monitoring circuit 23 during the acceleration operation of the motor 3 is released, the remaining range up to the rotational speed command value N ^# Since character acceleration is restarted from acceleration = 0, there is a problem that it takes time for the rotational speed of the electric motor 3 to reach the rotational speed command value N ^# .
[0019]
Further, in the conventional motor control method described with reference to FIG. 8, after the operation of the motor monitoring circuit 23 during the acceleration operation of the motor 3 is canceled, the S-shaped acceleration is canceled and switched to the linear acceleration. The rotation speed of the electric motor 3 reaches the rotation speed command value N ^# for a short time, but the shock to the load 4 at the time of starting reacceleration and reaching the rotation speed corresponding to the rotation speed command value N ^# is large. There was a difficulty.
[0020]
An object of the present invention is to provide a method for controlling an electric motor that solves the above problems.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the motor rotational speed command value N ^# commanded from the outside is finally converted while performing conversion based on a predetermined acceleration and jerk to alleviate the shock to the load of the motor. A control method for a motor in which a rotational speed set value N ^* having a time-set value characteristic that matches the rotational speed command value N ^# is derived, and the motor is controlled at a variable speed based on the rotational speed set value N ^*. In
When the generated torque value or the motor current value of the motor indicating the operating state of the motor during the acceleration operation based on the rotation speed setting value N ^* exceeds a predetermined allowable range, the generated torque value or the motor current value is determined . wherein while deriving the rotation speed limit value N ^* _L that can be within the allowable range, the electric motor driving based on the rotation speed limit value N ^* _L,
When the operation state exceeding the allowable range is released, the acceleration operation of the motor is restarted from the rotation speed set value N ^* on the time-set value characteristic corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. It is characterized by.
[0022]
According to the present invention, during the acceleration operation of the motor, the motor generated torque value or the motor current value indicating the operation state of the motor exceeds a predetermined allowable range, and thereafter, the operation state exceeding the allowable range is released. Thus, the time for the electric motor to reach the rotational speed command value N ^# can be made relatively short, and the shock to the load of the electric motor at this time can be alleviated.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electric motor control apparatus showing an embodiment of an electric motor control method according to the present invention. Like the conventional configuration shown in FIG. 5, an electric motor control apparatus for variable speed control of an electric motor is an inverter. The device is taken as an example. Also, components having the same functions as those in the configuration of the conventional example shown in FIG.
[0024]
That is, the motor control device 6 shown in FIG. 1 includes a set value calculator 61 in addition to the inverter main circuit 21, inverter control circuit 22, motor monitoring circuit 23, and changeover switch 24. Similar to the above-described set value calculators 25 and 25a, a basic calculation operation based on the time-set value characteristic diagram shown in FIG. 6 can be performed.
[0025]
Figure 2 is a time t ₀ after the from the motor control device 6 and the electric motor 3 is operating in the S-start side, wherein a linear acceleration unit time t ₂ after the start of operation of the electric motor monitoring circuit 23 monitors FIG. 6 is a time-set value characteristic diagram for explaining the calculation operation of the set value calculator 61 after the operation state of the motor 3 is over a predetermined allowable range.
[0026]
That is, in FIG. 2, when the generated torque value of the electric motor 3 indicating the operation state of the electric motor 3 exceeds a predetermined upper limit torque value at some time t ₂ for some reason, the electric motor monitoring circuit 23 detects this. A logic signal is output and a limiting operation is performed to limit the torque generated by the electric motor. Specifically, in order to suppress the generated torque value of the electric motor 3 to the upper limit torque value, the rotational speed limit value N ^{* of the} electric motor 3 that is rapidly decelerated from the rotational speed setting value N ^* of the electric motor 3 immediately before time t ₂ ^. _{When L} is output and the logic signal is output, the changeover switch 24 switches to the rotation speed limit value N ^* _L side, and the electric motor 3 decelerates at a rotation speed substantially corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. Also, during the period from time t ₂ to t ₃ described later, the rotational speed set value N ^*, which is the output of the set value calculator 61, is also suppressed to a value corresponding to the rotational speed limit value N ^* _L.
[0027]
Next, when the generated torque value of the electric motor 3 becomes less than the upper limit torque value at time t ₃ , the electric motor monitoring circuit 23 detects this and the changeover switch 24 is switched to the rotation speed set value N ^* side. The calculation operation of the set value calculator 61 after time t ₃ will be described below with reference to the time-set value characteristic diagram shown in FIG.
[0028]
That is, FIG. 3 is an enlarged view of the time-set value characteristic on the S-curve start side shown in FIG. 6, in which the above-described suppressed rotational speed set value N at time t _{3 is} shown. ^{When *} is n _L1 , the relation of n ₁ > n _L1 is established with respect to the rotational speed n ₁ of the motor 3 at the end of the operation on the S-shaped start side. When the time to reach n _L1 is T _L1 , the time to reach n ₁ is T _0, and the jerk of the motor 3 is m, the following equations (1) to (8) are satisfied.
[0029]
First, there is a relationship represented by the following formula (1) between the rotational speed n as the rotational speed setting value N ^* on the S-shaped start side and the time T.
[0030]
n = m · T ² (1)
Further, the following formulas (2) to (5) are derived from the above formula (1).
[0031]
n ₁ = m · T ₀ ² (2)
m = n ₁ / T ₀ ² (3)
n _L1 = m · T _L ² (4)
T _L = (n _L1 / n ₁ ) ^1/2 · T ₀ (5)
Furthermore, the acceleration α of the electric motor 3 obtained by differentiating the above formula (1) is represented by the following formula (6).
[0032]
α = 2 · m · T (6)
Therefore, the acceleration α _L when the rotation speed of the electric motor 3 is n _L1 is expressed by the following equation (7).
[0033]
α _L = 2 · m · T _L (7)
Substituting Equations (3) and (5) into Equation (7) yields Equation (8) below.
[0034]
α _L = 2 · {(n ₁ ) ^1/2 / T ₀ }
× (n _L1 ) ^1/2 (8)
The n ₁ and T ₀ are constant values (constants), and as is clear from the above equation (8), the acceleration α _L can be derived as a value proportional to the square root of the n _L1 .
[0035]
That is, in FIG. 2, after time t ₃ , the motor 3 is set to the S-shape according to the rotational speed set value N ^* calculated by the set value calculator 61 using the acceleration α _L obtained by the equation (8) as an initial value. Acceleration operation is resumed from the time point n _L1 , not from the start point (= acceleration is zero), and the rotational speed set value N ^* reaches n ₁ at time t _4. From t _4, the operation of the linear acceleration unit is started, and at time t ₇ , the rotational speed set value N ^* reaches n _2, and from time t ₇ , the operation becomes the S-shaped arrival side. the time t ₁₃ after the rotational speed of the electric motor 3 becomes to rotate at a substantially rotational speed command value N ^#.
[0036]
In the description of the operation of the present invention based on FIG. 2 described above, in the same way as the description of the operation of the prior art based on FIGS. In addition, the larger the subscript number, the longer the elapsed time from the time t ₀ .
[0037]
Therefore, the time t ₁₃ where the rotational speed of the motor 3 as shown in FIG. 2 reaches the approximately rotation speed command value N ^# is the time earlier than the time t ₁₅ similar time points indicated in Figure 7, also in FIG. 8 It is a time later than the time t ₁₂ at the same time point shown. Further, the shock to the load 4 that occurs only at the start of re-acceleration from time t ₃ becomes a relatively large value, but this value is also smaller than that at time t ₃ shown in FIG. Since there is a delay element in the power transmission path from 3 to the load 4, in any case, the shock is further reduced.
[0038]
FIG. 4 is different from the description of the operation of the set value calculator 61 as the motor control method of the present invention at the timing shown in FIG. 2, and the motor control device 6 and the motor 3 start the S-shape from time t _0. The operation state of the motor 3 monitored by the motor monitoring circuit 23 is determined in advance at time t ₈ after the operation on the side and the operation of the linear acceleration unit are finished and the operation on the S-shaped arrival side is started. FIG. 10 is a time-set value characteristic diagram illustrating a calculation operation of the set value calculator 61 after the range is exceeded.
[0039]
That is, in FIG. 4, when the generated torque value of the electric motor 3 exceeds a predetermined upper limit torque value at time t ₈ for some reason, for example, the electric motor monitoring circuit 23 detects this and outputs a logic signal. In order to suppress this generated torque value to the upper limit torque value, the rotational speed limit value N ^* _L of the electric motor 3 that is rapidly decelerated from the rotational speed setting value N ^* of the electric motor 3 immediately before time t ₈ is output, and the logic When the signal is output, the changeover switch 24 is switched to the rotation speed limit value N ^* _L side, and the electric motor 3 decelerates at a rotation speed substantially corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. Also, during the period from time t ₈ to t ₉ described later, the rotational speed set value N ^*, which is the output of the set value calculator 61, is also suppressed to a value corresponding to the rotational speed limit value N ^* _L.
[0040]
Next, when the generated torque value of the electric motor 3 becomes less than the upper limit torque value at time t ₉ , the electric motor monitoring circuit 23 detects this, and the changeover switch 24 is switched to the rotational speed set value N ^* side. .
[0041]
Arithmetic operation of the time t ₉ after the setting value calculator 61, when the were Osaekoma the above rotational speed setting value N ^* and n _L2, the rotational speed n of the S-arrival side of the operation start of the motor 3 ₂ has a relationship of n ₂ <n _L2 , so that the motor 3 has the S-shape with the acceleration of the motor 3 obtained by the same calculation as the equations (1) to (8) as an initial value. The operation on the arrival side is restarted from the time point n _L2 , and the rotational speed of the motor 3 is rotated at the rotational speed command value N ^# at time t ₁₄ according to the calculated rotational speed setting value N ^*. .
[0042]
In the description of the operation of the present invention based on FIG. 4 described above, as in the description of the operations based on FIG. 2, FIG. 7, and FIG. In addition, the larger the subscript number, the longer the elapsed time from the time t ₀ .
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, during the acceleration operation of the motor, the motor generated torque value or the motor current value indicating the operation state of the motor exceeds a predetermined allowable range, and thereafter, the operation state exceeding the allowable range is released. Thus, the time for the electric motor to reach the rotational speed command value N ^# can be made relatively short, so that the operating rate of the lifting device and the conveying device using the electric motor as a power source can be improved.
[0044]
In particular, when the limiting operation for limiting the torque generated by the electric motor is instantaneous, the transmission delay due to the delay element existing in the power transmission path is also helped, and the electric motor can be re-accelerated almost shocklessly. The electric motor can be made to reach the rotational speed command value with a substantially identical S-shaped acceleration pattern as compared with acceleration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electric motor control device showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time-setting characteristic diagram for explaining the operation of FIG. 1. FIG. 3 is a time-setting for explaining the operation of FIG. Characteristic diagram of values [FIG. 4] Time explaining operation of FIG. 1 -Characteristic diagram of set values [FIG. 5] FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a motor control device showing a conventional example [FIG. 6] Time explaining operation of FIG. Characteristic diagram of set value [FIG. 7] Characteristic diagram of time-set value explaining operation of FIG. 5 [FIG. 8] Characteristic diagram of time-set value explaining operation of FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power source, 2, 2a ... Electric motor control apparatus, 3 ... Electric motor, 4 ... Load, 5 ... Speed command device, 6 ... Electric motor control apparatus, 21 ... Inverter main circuit, 22 ... Inverter control circuit, 23 ... Electric motor monitoring circuit , 24 ... changeover switch, 25, 25a, 61 ... set value calculator.

Claims

The motor rotational speed command value N ^# commanded from the outside is converted based on a predetermined acceleration and jerk to reduce the shock to the load of the motor, and finally the rotation In a motor control method for deriving a rotational speed set value N ^* having a time-set value characteristic that matches a speed command value N ^#, and performing variable speed control of the motor based on the rotational speed set value N ^* ,
When the generated torque value or the motor current value of the motor indicating the operating state of the motor during the acceleration operation based on the rotation speed setting value N ^* exceeds a predetermined allowable range, the generated torque value or the motor current value is determined . wherein while deriving the rotation speed limit value N ^* _L that can be within the allowable range, the electric motor driving based on the rotation speed limit value N ^* _L,
When the operation state exceeding the allowable range is released, the acceleration operation of the motor is restarted from the rotation speed set value N ^* on the time-set value characteristic corresponding to the rotation speed limit value N ^* _L. A method for controlling an electric motor.