JP5246458B1 - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主回路電源電圧の復帰時に過速度アラームの発生等によりモータが停止するのを防止する。
【解決手段】制御部６は、電圧検出部５により直流電圧が所定電圧を下回ったことが検出された場合に、トルク指令Ｔｒによる指令トルクを第１トルク以下に制限する第１トルク制限を開始し、直流電圧が所定電圧を上回ったことが検出された場合に、第１トルク制限を解除するトルク制限部１７と、トルク制限部１７が第１トルク制限を解除した場合に、速度指令Ｖｒによる指令速度を第１速度以下に制限する速度制限部１５と、を有する。

Description

開示の実施形態は、モータ制御装置に関する。

特許文献１には、電源が瞬時停電をしても運転を継続できるモータ制御装置が記載されている。このモータ制御装置は、位置指令とモータ位置から速度指令を生成し、速度指令とモータ速度から第１トルク指令を生成する位置・速度制御部と、トルク指令を電流指令に変換し電流指令とモータ電流からＰＷＭゲート信号を生成するトルク制御部と、直流電源の直流電圧が所定電圧よりも低下したことを検出したら電圧不足ワーニング信号を生成し上位コントローラに出力する電圧検出部と、第１トルク指令を上位コントローラのトルク制限信号に制限して第２トルク指令を生成するトルク制限部とを備えている。

国際公開第２００８／０９３４８５号

半導体製造装置には、ＳＥＭＩ−Ｆ４７という規格がある。ＳＥＭＩ−Ｆ４７は、瞬時停電や主回路電源電圧の低下が発生しても、機器やシステムが停止することなく運転を継続することを要求している。

上記従来技術では、主回路電源電圧の低下時にトルク制限を行うことで、ＳＥＭＩ−Ｆ４７への対応を図っている。しかしながら、トルク制限によりモータが位置指令に追従できず、位置偏差が大きくなる可能性がある。その場合、主回路電源電圧が復帰した際に、増大した位置偏差に対応した速度指令が出力され、モータがオーバーシュートして過速度アラームの発生等により停止するおそれがあった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、主回路電源電圧の復帰時に過速度アラームの発生等によりモータが停止するのを防止できるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、交流電源を直流電源に変換するコンバータ部、前記直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ、及び、前記直流電源を交流電源に変換しモータを駆動するインバータ部を有する主回路と、前記主回路の直流電圧を検出する電圧検出部と、位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部、及び、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部を有し、前記トルク指令に基づき前記インバータ部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により前記直流電圧が所定電圧を下回ったことが検出された場合に、前記トルク指令による指令トルクを第１トルク以下に制限する第１トルク制限を開始し、前記直流電圧が前記所定電圧を上回ったことが検出された場合に、前記第１トルク制限を解除するトルク制限部と、前記トルク制限部が前記第１トルク制限を解除した場合に、前記速度指令による指令速度を第１速度以下に制限する速度制限部と、を有するモータ制御装置が適用される。

本発明のモータ制御装置によれば、主回路電源電圧の復帰時に過速度アラームの発生等によりモータが停止するのを防止することができる。

実施形態に係るモータ制御装置の機能構成を表すブロック図である。 実施形態に係るモータ制御装置が有する制御部の機能構成を表すブロック図である。 主回路電源電圧の低下が発生した場合のモータ制御装置の動作の一例を表すタイムチャートである。 速度制限値を可変させて指令速度を徐々に減速させる変形例に係る制御部の機能構成を表すブロック図である。 指令速度の減速開始タイミングを説明するための説明図である。 速度制限値を可変させて指令速度を徐々に減速させる変形例に係るモータ制御装置の動作の一例を表すタイムチャートである。 制御部がローパスフィルタを有する変形例に係る制御部の機能構成を表すブロック図である。 制御部がローパスフィルタを有する変形例に係るモータ制御装置の動作の一例を表すタイムチャートである。 負側トルクに制限をかける変形例に係る制御部の機能構成を表すブロック図である。 負側トルクに制限をかける変形例に係るモータ制御装置の動作の一例を表すタイムチャートである。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＜モータ制御装置の構成＞
まず、図１を用いて本実施形態に係るモータ制御装置１の機能構成について説明する。図１に示すように、モータ制御装置１は、コンバータ部２と、平滑コンデンサ３と、インバータ部４と、電圧検出部５と、制御部６と、を有している。

コンバータ部２は、交流電源７から供給される交流電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ３は、正側直流母線８及び負側直流母線９に対して直流電源と並列に接続され、コンバータ部２により変換された直流電力を平滑化する。インバータ部４は、制御部６からの制御信号Ｓ１（ＰＷＭ信号等）に基づき直流電力を交流電力に変換し、モータ１０を駆動する。これらコンバータ部２、平滑コンデンサ３、及びインバータ部４等が、主回路１１を構成する。

電圧検出部５は、正側直流母線８及び負側直流母線９に接続され、主回路１１の直流電圧を検出する。また電圧検出部５は、不足電圧閾値である所定電圧をパラメータにより設定し、直流電圧が所定電圧を下回った場合には、警告信号Ｓ２を生成して上位コントローラ１２に出力し、直流電圧が所定電圧を上回った（復帰した）場合には、警告信号Ｓ２の出力を停止する。上位コントローラ１２は、電圧検出部５から警告信号Ｓ２が入力される間、制御部６の後述する機能有効無効処理部２０に対しトルク制限信号（図示省略）を出力する。制御部６は、上位コントローラ１２からの位置指令Ｐｒに基づき、主としてインバータ部４の制御を行う。

なお、以上では、電圧検出部５が警告信号Ｓ２を上位コントローラ１２に出力することで、上位コントローラ１２を介して第１トルク制限を実施するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、電圧検出部５が警告信号Ｓ２を制御部６に直接出力するようにし、上位コントローラ１２を介さずに第１トルク制限を実施するようにしてもよい。

位置検出器１３は、モータ１０のモータ位置（回転角度等）を光学的または磁気的に検出して位置データを生成し、パルス信号Ｓ３として制御部６に出力する。制御部６は、このパルス信号Ｓ３をフィードバックされたモータ位置Ｐｆｂ（図２参照）として取り込むと共に、差分演算等で速度に変換し、フィードバックされたモータ速度Ｖｆｂ（図２参照）として取り込む。なお、位置検出器１３が出力する位置データの形態は、パルス信号に限らず、シリアルデータ、アナログ正弦波等種々の形態がある。

＜制御部の構成＞
次に、図２を用いて制御部６の機能構成について説明する。図２に示すように、制御部６は、位置制御部１４と、速度制限部１５と、速度制御部１６と、トルク制限部１７と、制限値可変部１８と、ゲイン調整部１９と、機能有効無効処理部２０と、を有している。

位置制御部１４は、上位コントローラ１２からの位置指令Ｐｒと位置検出器１３からフィードバックされたモータ位置Ｐｆｂとの位置偏差Ｐｅに基づき、速度指令Ｖｒを生成する。速度制限部１５は、速度指令Ｖｒによる指令速度（以下適宜「指令速度Ｖｒ」という）を所定の速度制限値Ｖｌｉｍ以下に制限する。速度制限値Ｖｌｉｍは、パラメータとして任意の値に設定され、また制限値可変部１８により可変される。速度制限部１５による速度制限機能は、トルク制限部１７による後述の第１トルク制限が解除された際に、機能有効無効処理部２０によって有効にされ、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった際に、機能有効無効処理部２０（機能無効処理部の一例に相当）によって無効にされる。速度制限部１５は、この有効期間内に指令速度Ｖｒが速度制限値Ｖｌｉｍ以上となった場合に実際に速度制限を開始し、指令速度Ｖｒが速度制限値Ｖｌｉｍ未満となった場合に速度制限を解除する。

速度制御部１６は、速度指令Ｖｒと位置検出器１３からフィードバックされたモータ速度Ｖｆｂとの速度偏差Ｖｅに基づき、トルク指令Ｔｒを生成する。トルク制限部１７は、トルク指令Ｔｒによる指令トルク（以下適宜「指令トルクＴｒ」という）を所定のトルク制限値Ｔｌｉｍ以下に制限する。トルク制限値Ｔｌｉｍは、パラメータとして任意の値に設定される。トルク制限部１７によるトルク制限機能は、上位コントローラ１２から前述したトルク制限信号が入力された際に、機能有効無効処理部２０によって有効にされ、トルク制限信号の入力が停止された際に、機能有効無効処理部２０によって無効にされる。トルク制限部１７は、この有効期間内に指令トルクＴｒがトルク制限値Ｔｌｉｍ以上となった場合に実際にトルク制限を開始し、指令トルクＴｒがトルク制限値Ｔｌｉｍ未満となった場合にトルク制限を解除する。

なお、本実施形態では、上述した指令トルクＴｒをトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ１。図３参照）以下に制限するトルク制限を、後述する指令トルクをトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ２。図１０参照）以上に制限するトルク制限と区別するために、適宜「第１トルク制限」という。

速度制御部１６からのトルク指令Ｔｒは、前述の制御信号Ｓ１に変換され、インバータ部４に出力される。なお、制御部６がトルク制御部（図示省略）を有するようにしてもよい。このトルク制御部は、速度制御部１６からのトルク指令Ｔｒを電流指令に変換し、当該電流指令とフィードバックされたモータ電流から電圧指令を生成し、当該電圧指令に基づき制御信号Ｓ１を生成する。

制限値可変部１８は、速度制限部１５の速度制限値Ｖｌｉｍを可変させる。可変の範囲及び態様は、例えば上限値、下限値、及び可変時間等をパラメータとして任意に設定される。可変態様は種々考えられる。例えば、指令速度Ｖｒが一定の加速度又は減速度で直線的に変化するように速度制限値Ｖｌｉｍを可変させてもよいし、加速度等を可変させて指令速度Ｖｒが曲線的に変化するように速度制限値Ｖｌｉｍを可変させてもよい。加速度等を可変させる場合、例えば速度制限値Ｖｌｉｍと位置指令Ｐｒの時間微分値である位置指令速度ｄＰとの差に応じて可変させてもよい。本実施形態では、後述の図３に示すように、指令速度Ｖｒが第１トルク制限の解除時のモータ速度である速度Ｖ２（第２速度の一例に相当）から速度Ｖ１（第１速度の一例に相当）に至るまで一定の加速度で直線的に加速するように、制限値可変部１８は速度制限値Ｖｌｉｍを可変させる。なお、第１トルク制限の解除時のモータ速度Ｖ２が速度Ｖ１より大きい場合には、指令速度Ｖｒを速度Ｖ２から速度Ｖ１に至るまで一定の減速度で直線的に減速させる。

ゲイン調整部１９は、トルク制限部１７による第１トルク制限機能が無効とされた場合、又は、速度制限部１５による速度制限機能が有効とされた場合の少なくとも一方の場合に、位置制御部１４の位置ループゲイン又は速度制御部１６の速度ループゲインの少なくとも一方を低下させる。また、ゲイン調整部１９は、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった場合に、低下させたループゲインを低下させる前の値に復帰させる。なお、このループゲインを復帰させるゲイン調整部１９が機能無効処理部の一例に相当する。

＜主回路電源電圧の低下が発生した場合の動作＞
次に、図３を用いて、瞬時停電等による主回路１１の直流電圧の低下が発生した場合のモータ制御装置１の動作の一例について説明する。ここでは、位置指令Ｐｒの時間微分値である位置指令速度ｄＰに示すように、位置指令Ｐｒの速度プロファイルが加速、定速、減速であり、この定速期間中に主回路電源電圧の低下が生じた場合について説明する。

電圧検出部５により主回路１１の直流電圧が所定電圧Ｖ０を下回ったことが検出されると（時間ｔ１）、前述したように電圧検出部５が警告信号Ｓ２を生成して上位コントローラ１２に出力し、上位コントローラ１２が機能有効無効処理部２０に対しトルク制限信号を出力する。これにより、機能有効無効処理部２０はトルク制限部１７のトルク制限機能を有効にする。このとき、図３に示すように、この有効の直前まで、トルク指令Ｔｒがトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ１）以上であるので、トルク制限部１７は直ちに第１トルク制限を開始する。すなわち、この例ではトルク制限部１７のトルク制限機能が有効となるタイミングと、トルク制限部１７が実際に第１トルク制限を開始するタイミングとは、ほぼ同時となる。

この第１トルク制限の実施によりモータ速度Ｖｆｂは低下し、位置偏差Ｐｅの増大に伴って指令速度Ｖｒが上昇する。なお、時間ｔ１までは位置指令速度ｄＰ、指令速度Ｖｒ、及びモータ速度Ｖｆｂはほぼ同じ値となっている。

その後、主回路電源電圧が低下より復帰して所定電圧Ｖ０を上回ったことが検出されると（時間ｔ２）、電圧検出部５が上位コントローラ１２への警告信号Ｓ２の出力を停止し、上位コントローラ１２が機能有効無効処理部２０へのトルク制限信号の出力を停止する。これにより、機能有効無効処理部２０はトルク制限部１７のトルク制限機能を無効にする。この無効の直前まで、トルク制限部１７は第１トルク制限を実施しているので、トルク制限部１７のトルク制限機能が無効となるタイミングと、トルク制限部１７が実際に第１トルク制限を解除するタイミングとは、ほぼ同時となる。

トルク制限部１７による第１トルク制限が解除されると、機能有効無効処理部２０が速度制限部１５による速度制限機能を有効にする。またこのとき、制限値可変部１８が、速度制限値Ｖｌｉｍを第１トルク制限の解除時のモータ速度である速度Ｖ２にラッチさせる。これにより、第１トルク制限の解除時の指令速度Ｖｒは速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ２）以上となるので、速度制限部１５は直ちに速度制限を開始する。すなわち、この例では速度制限部１５の速度制限機能が有効となるタイミングと、速度制限部１５が実際に速度制限を開始するタイミングとは、ほぼ同時となる。その後、制限値可変部１８は、速度制限値Ｖｌｉｍを速度Ｖ２よりも大きい速度Ｖ１まで一定の比率で上昇させる。その結果、図３に示すように、指令速度Ｖｒは速度Ｖ２から速度Ｖ１に至るまで一定の加速度で直線的に加速される。そして、指令速度Ｖｒが速度Ｖ１に至った後、速度制限部１５は、指令速度Ｖｒが速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ１）以上である間、当該指令速度ＶｒをＶ１以下に制限する速度制限を実施する。

その後、位置偏差Ｐｅが小さくなることで指令速度Ｖｒが速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ１）未満となる（指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる）と、速度制限部１５は速度制限を解除する（時間ｔ３）。そして、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった際に（時間ｔ４）、機能有効無効処理部２０は速度制限部１５による速度制限機能を無効にする。なお、時間ｔ２以後は指令速度Ｖｒとモータ速度Ｖｆｂはほぼ同じ値となっている。

一方で、トルク制限部１７による第１トルク制限機能が無効とされた場合（図３に示す例では、トルク制限部１７が第１トルク制限を解除した場合と同じタイミング。時間ｔ２）に、ゲイン調整部１９がループゲインを低下させる。ループゲインは、位置制御部１４の位置ループゲイン又は速度制御部１６の速度ループゲインのいずれか一方若しくは両方でもよいが、ここでは位置制御部１４の位置ループゲインを低下させるのが好ましい。ゲイン低下の開始タイミングと速度制限開始のタイミングがほぼ同時であり、ゲイン変更時に速度制限部１５による速度制限が実行されていることから、ゲイン変更に伴うショックの影響がないからである。その後、ゲイン調整部１９は、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった際に（時間ｔ４）、ループゲインを低下させる前の値に復帰させる。

なお、第１トルク制限の解除と速度制限の開始のタイミングは、図３では時間ｔ２で同時として示しているが、上位コントローラ１２との信号の送受信や信号処理に要する時間等により両タイミングにずれが生じる場合がある。したがって、上記ゲイン低下の開始タイミングを、速度制限部１５による速度制限機能が有効とされた場合（図３に示す例では、速度制限部１５が速度制限を開始した場合と同じタイミング）としてもよい。これにより、速度制限の開始と共に確実にゲイン低下を実施することができる。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１においては、電圧検出部５により主回路１１の直流電圧が所定電圧Ｖ０を下回ったことが検出された場合に、トルク制限部１７が指令トルクＴｒをトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ１）以下に制限する。これにより、モータ１０を低トルクで駆動させて電力消費を少なくすることができるので、瞬時停電等により主回路電源電圧の低下が発生した場合でもモータ１０を駆動し続けることができる。

なお、第１トルク制限を実施することにより、モータ１０が位置指令Ｐｒに追従できず、位置偏差Ｐｅが大きくなる可能性がある。この場合、主回路電源電圧が復帰した際に、増大した位置偏差Ｐｅに対応した速度指令Ｖｒによってモータ速度Ｖｆｂが急上昇し、モータ１０がオーバーシュートして過速度アラームＡＬの発生等により停止するおそれがある（このときのモータ速度を図３に一点鎖線Ｖｆｂ′で示す）。

そこで本実施形態においては、トルク制限部１７が第１トルク制限を解除した際に、速度制限部１５が指令速度Ｖｒを速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ１）以下に制限する。これにより、トルク制限時に位置偏差Ｐｅが増大していても、トルク制限解除時に当該増大した位置偏差Ｐｅに対応した過大な速度指令Ｖｒが速度制御部１６に出力されるのを防止し、モータ１０を適切な速度に制御することができる。したがって、モータ１０のオーバーシュートを防止して過速度アラームＡＬの発生等による停止を回避でき、主回路電源電圧の復帰時にモータ１０が停止するのを防止できる。

また、本実施形態では次のような効果をも得ることができる。すなわち、主回路電源電圧の復帰時のモータ速度Ｖｆｂと速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ１）との間に偏差が有る場合、速度制限部１５による速度制限を開始する際に急激な速度変動が生じる可能性がある。そこで本実施形態においては、制限値可変部１８が、速度制限部１５の速度制限値Ｖｌｉｍを可変させ、指令速度Ｖｒを速度Ｖ２から速度Ｖ１まで所定の加速度で徐々に変化させるので、速度制限開始時におけるモータ１０の急激な加速を回避して装置へのショックを低減できると共に、モータ１０の動作を滑らかにできる。

また、本実施形態では次のような効果をも得ることができる。すなわち、速度制限部１５により速度制限を実施した場合、位置偏差Ｐｅが小さくなることで指令速度Ｖｒが速度Ｖ１未満となり指令速度制限から外れた際に（すなわち本来の速度指令Ｖｒに追従しようと減速した際に）、モータ１０が急激に減速してしまい、装置にショックを与える可能性がある。そこで本実施形態においては、主回路電源電圧の復帰時に、ゲイン調整部１９が位置制御部１４による位置ループゲイン又は速度制御部１６による速度ループゲインの少なくとも一方を低下させる。これにより、モータ１０の応答性を下げることができるので、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる際の速度変動を緩和することができる。したがって、モータ１０の急激な減速を回避して装置へのショックを低減できると共に、モータ１０の動作を滑らかにできる。なお、この場合におけるゲイン調整部１９が変化緩和部の一例に相当する。

また、ゲイン調整部１９は、第１トルク制限の解除時又は速度制限の開始時にゲインを低下させるので、速度制限開始時においても、上述した速度制限値Ｖｌｉｍの可変による効果と共に、指令速度Ｖｒの急峻な変化を緩和させる効果を相乗的に得ることができる。なお、ゲイン調整部１９によるゲインの低下によって速度制限開始時における指令速度Ｖｒの変化の緩和効果を得ることができるので、上記実施形態において制限値可変部１８による速度制限値Ｖｌｉｍの可変を行わないようにしてもよい。

また、本実施形態では特に、位置指令Ｐｒとモータ位置Ｐｆｂとの位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった場合に、機能有効無効処理部２０が速度制限部１５による速度制限を解除し、ゲイン調整部１９がループゲインを低下させる前の値に復帰させる。これにより、速度制限が解除されずに、あるいは、ループゲインが低下させる前の値に復帰されずに、その後の通常のモータ制御に影響を及ぼすことを確実に防止できる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）速度制限値を可変させて指令速度を徐々に減速させる場合
上記実施形態では、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる際に、ループゲインを低下させることによって指令速度の急峻な変化を緩和させるようにしたが、変化を緩和させる手段はこれに限定されるものではない。例えば、制限値可変部１８により速度制限値を可変させ、指令速度Ｖｒを徐々に減速させることによって指令速度Ｖｒの急峻な変化を緩和させてもよい。図４乃至図６を用いて本変形例について説明する。

図４に示すように、本変形例の制御部６Ａが前述の制御部６と異なる点は、制限値可変部１８に代えて制限値可変部１８Ａを有することと、ゲイン調整部１９を有しない点である。制限値可変部１８Ａ（変化緩和部の一例に相当）は、速度制限部１５により指令速度ＶｒをＶ１以下とする速度制限が実施された場合に、所定のタイミングで速度制限部１５の速度制限値Ｖｌｉｍを可変させ、指令速度Ｖｒを速度Ｖ１から所定の減速度で速度０となるまで減速させる。指令速度Ｖｒの減速を開始するタイミングは、位置指令Ｐｒとモータ位置Ｐｆｂとの位置偏差Ｐｅが、速度制限値Ｖｌｉｍ（＝Ｖ１）から所定の減速度ｄｅｃで減速させた場合にモータ１０が停止するまでに必要な減速距離Ｌより小さくなった時点である。所定の減速度ｄｅｃは、パラメータとして任意の値に設定される。なお、制限値可変部１８Ａが、第１トルク制限の解除時に指令速度Ｖｒを速度Ｖ２から速度Ｖ１に加速させるように速度制限値Ｖｌｉｍを可変させる点は、前述の制限値可変部１８と同様である。

次に、図５を用いて、指令速度Ｖｒの減速開始タイミングの一例について説明する。図５に示すように、指令速度Ｖｒが速度Ｖ１から速度０まで時間ｔの間に一定の減速度ｄｅｃで直線的に減速するものとすると、モータ１０が停止するまでに必要な減速距離Ｌ（斜線部の面積）は、式（１）に示すように（１／２）×ｔ×Ｖ１となる。ここで、減速度ｄｅｃは式（２）に示すようにＶ１／ｔで表せることから、式（３）に示すようにｔ＝Ｖ１／ｄｅｃと変形できる。式（３）を式（１）に代入し整理すると、式（４）に示すように減速距離ＬはＶ１^２／２ｄｅｃとなる。速度Ｖ１と減速度ｄｅｃはパラメータとして設定されるため、減速距離Ｌが定まる。したがって、制限値可変部１８Ａは、位置指令Ｐｒとモータ位置Ｐｆｂとの位置偏差Ｐｅを監視し、当該位置偏差ＰｅがＶ１^２／２ｄｅｃより小さくなった時点で、指令速度Ｖｒの減速を開始する。

図６に、本変形例のモータ制御装置１の動作の一例を示す。制限値可変部１８Ａは、速度制限部１５により指令速度をＶ１以下とする速度制限が実施された場合、位置偏差Ｐｅを監視し、当該位置偏差Ｐｅが減速距離Ｌより小さくなった際に（時間ｔ５）、指令速度Ｖｒの減速を開始する。そして、制限値可変部１８Ａは、速度制限部１５の速度制限値Ｖｌｉｍを可変させ、指令速度Ｖｒが速度Ｖ１から所定の減速度で速度０となるまで減速させる。指令速度Ｖｒが０となった際に（時間ｔ６）、機能有効無効処理部２０は速度制限部１５による速度制限機能を無効にする。この無効の直前まで、速度制限部１５は速度制限を実施しているので、速度制限部１５の速度制限機能が無効となるタイミングと、速度制限部１５が実際に速度制限を解除するタイミングとは、ほぼ同時となる。

本発明によれば、モータ位置Ｐｆｂに応じた位置偏差Ｐｅに基づいて、制限値可変部１８Ａが、指令速度Ｖｒが速度Ｖ１から所定の減速度で減速するように速度制限部１５の速度制限値Ｖｌｉｍを可変させ、速度制限をかけた状態でモータ１０を減速させて停止させる。これにより、モータ１０の急激な減速を回避して装置へのショックを低減できると共に、モータ１０の動作を滑らかにできる。また、位置偏差Ｐｅと減速距離Ｌが略等しくなるタイミングで減速を開始することで、目標位置に精度良く位置決めすることができる。

（２）制御部がローパスフィルタを有する場合
指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる際の変化を緩和させる手段としては、上記以外に例えば、速度指令Ｖｒの高周波成分を除去するローパスフィルタを設けることが考えられる。図７及び図８を用いて本変形例について説明する。

図７に示すように、本変形例の制御部６Ｂは、速度指令Ｖｒの高周波成分を除去するローパスフィルタ２１を有している。機能有効無効処理部２０（機能有効処理部、機能無効処理部、変化緩和部の一例に相当）は、速度制限部１５による速度制限の開始時に、ローパスフィルタ２１のフィルタ機能を有効にする。なお、本変形例においても、制御部６Ｂはゲイン調整部１９を有しない。その他の構成は、前述の実施形態（図２）と同様である。

図８に、本変形例のモータ制御装置１の動作の一例を示す。上述したように、機能有効無効処理部２０は、速度制限部１５による速度制限の開始時に（時間ｔ２）、ローパスフィルタ２１のフィルタ機能を有効にする。その結果、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れた際に、モータ速度Ｖｆｂに基づいて、ローパスフィルタ２１のフィルタ機能が働いて速度指令Ｖｒの高周波成分を除去する（時間ｔ３）。そして、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった際に（時間ｔ４）、機能有効無効処理部２０は速度制限部１５による速度制限機能を無効にすると共に、フィルタ機能を無効にする。

本変形例によれば、指令速度Ｖｒの急激な変化を抑制し、モータ１０の急激な減速を回避して装置へのショックを低減できると共に、モータ１０の動作を滑らかにできる。また、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった場合にフィルタ機能を無効とするので、ローパスフィルタ２１のフィルタ機能が無効とされずに、その後の通常のモータ制御に影響を及ぼすことを確実に防止できる。

（３）負側トルクに制限をかける場合
指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる際の変化を緩和させる手段としては、上記以外に例えば、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れる際のトルク指令Ｔｒの負側への振れをトルク制限部１７により制限することが考えられる。図９及び図１０を用いて本変形例について説明する。

図９に示すように、本変形例の制御部６Ｃが前述の制御部６と異なる点は、トルク制限部１７に代えてトルク制限部１７Ｃを有することと、ゲイン調整部１９を有しない点である。トルク制限部１７Ｃは、前述の第１トルク制限に加え、指令トルクＴｒをトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ２）以上に制限する第２トルク制限を実施する。トルク制限値Ｔ２は、パラメータとして任意の値に設定される。トルク制限部１７Ｃによる第２トルク制限機能は、速度制限部１５による速度制限の開始時に（時間ｔ２）、機能有効無効処理部２０（変化緩和部の一例に相当）によって有効にされ、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった際に（時間ｔ４）、機能有効無効処理部２０によって無効にされる。トルク制限部１７Ｃは、この有効期間内に指令トルクＴｒがトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ２）以下となった場合に実際に第２トルク制限を開始し、指令トルクＴｒがトルク制限値Ｔｌｉｍ（＝Ｔ２）を上回った場合に第２トルク制限を解除する。

図１０に、本変形例のモータ制御装置１の動作の一例を示す。速度制限部１５による速度制限の実施後、指令速度Ｖｒが速度Ｖ１未満となり指令速度制限から外れた際に、指令トルクＴｒが負側に大きく振れると（図１０に一点鎖線Ｔｒ′で示す）、モータ１０が急激に減速してしまい、装置にショックを与える可能性がある。そこで、上述したように、速度制限開始時に機能有効処理部２０が第２トルク制限を有効にしておき、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れた場合（指令トルクＴｒがＴ２以下となった場合）に、モータ位置Ｐｆｂ及びモータ速度Ｖｆｂに基づくトルク指令Ｔｒに対して第２トルク制限を働かせる。これにより、指令速度Ｖｒが指令速度制限から外れた瞬間の負側トルクに制限をかけることができる。その結果、モータ１０の急激な減速を回避して装置へのショックを低減できると共に、モータ１０の動作を滑らかにできる。また、位置偏差Ｐｅが所定の位置偏差以下となった場合に第２トルク制限を無効とするので、第２トルク制限が解除されずに、その後の通常のモータ制御に影響を及ぼすことを確実に防止できる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ モータ制御装置
２ コンバータ部
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ部
５ 電圧検出部
６ 制御部
６Ａ〜６Ｃ 制御部
７ 交流電源
１０ モータ
１１ 主回路
１２ 上位コントローラ
１３ 位置検出器
１４ 位置制御部
１５ 速度制限部
１６ 速度制御部
１７ トルク制限部
１７Ｃ トルク制限部
１８ 制限値可変部
１８Ａ 制限値可変部（変化緩和部）
１９ ゲイン調整部（変化緩和部、機能無効処理部）
２０ 機能有効無効処理部（機能無効処理部、機能有効処理部、変化緩和部）
２１ ローパスフィルタ
Ｐｒ 位置指令
Ｖｒ 速度指令
Ｔｒ トルク指令
Ｐｆｂ モータ位置
Ｖｆｂ モータ速度

Claims (8)

1. 交流電源を直流電源に変換するコンバータ部、前記直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ、及び、前記直流電源を交流電源に変換しモータを駆動するインバータ部を有する主回路と、
   前記主回路の直流電圧を検出する電圧検出部と、
   位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部、及び、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部を有し、前記トルク指令に基づき前記インバータ部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記電圧検出部により前記直流電圧が所定電圧を下回ったことが検出された場合に、前記トルク指令による指令トルクを第１トルク以下に制限する第１トルク制限を開始し、前記直流電圧が前記所定電圧を上回ったことが検出された場合に、前記第１トルク制限を解除するトルク制限部と、
   前記トルク制限部が前記第１トルク制限を解除した場合に、前記速度指令による指令速度を第１速度以下に制限する速度制限部と、を有する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記指令速度が前記第１トルク制限の解除時の前記モータ速度である第２速度から前記第１速度に至るまで所定の加速度又は減速度で変化するように、前記速度制限部の速度制限値を可変させる、制限値可変部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記トルク制限部が前記第１トルク制限を解除した場合又は前記速度制限部が速度制限を開始した場合に、前記位置制御部又は前記速度制御部の少なくとも一方のループゲインを低下させるゲイン調整部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記指令速度が指令速度制限から外れた場合に、前記モータ位置又は前記モータ速度の少なくともいずれか一方に基づいて前記指令速度の急峻な変化を緩和させる変化緩和部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記変化緩和部は、
   前記位置指令と前記モータ位置との位置偏差が、前記第１速度から所定の減速度で減速させた場合に前記モータが停止までに必要な減速距離より小さくなった場合に、前記指令速度が前記第１速度から前記所定の減速度で減速するように、前記速度制限部の速度制限値を可変させる制限値可変部である
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記制御部は、
   前記速度指令の高周波成分を除去するローパスフィルタを有し、
   前記変化緩和部は、
   前記速度制限部による速度制限の開始時に、前記ローパスフィルタのフィルタ機能を有効にする機能有効処理部である
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
7. 前記変化緩和部は、
   前記速度制限部による速度制限の開始時に、前記指令トルクを第２トルク以上に制限する第２トルク制限を有効にする機能有効処理部である
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
8. 前記位置指令と前記モータ位置との位置偏差が所定の位置偏差以下となった場合に、前記速度制限部による速度制限を解除し、又は、前記ループゲインを低下させる前の値に復帰させ、又は、前記フィルタ機能を無効にし、又は、前記第２トルク制限を解除する、機能無効処理部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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