JP5658785B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、電源電圧異常および回生異常を識別できるモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that can identify power supply voltage abnormality and regeneration abnormality.

一般的なモータ制御装置は、電源電圧を整流ダイオードで整流し、整流した電源電圧をインバータでスイッチングし、モータの位置、速度、トルクを制御する。   A general motor control device rectifies a power supply voltage with a rectifier diode, switches the rectified power supply voltage with an inverter, and controls the position, speed, and torque of the motor.

図６は、従来のモータ制御装置の概略構成図である。電源１０は電磁接触器１２を介して整流ダイオード１４に接続される。モータ１８はインバータ１６に接続される。整流ダイオード１４は電源１０の電圧を整流し、インバータ１６は整流ダイオード１４が整流した電圧をスイッチングしてモータ１８に出力する。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional motor control device. The power supply 10 is connected to a rectifier diode 14 via an electromagnetic contactor 12. The motor 18 is connected to the inverter 16. The rectifier diode 14 rectifies the voltage of the power supply 10, and the inverter 16 switches the voltage rectified by the rectifier diode 14 and outputs it to the motor 18.

整流ダイオード１４とインバータ１６との間にはコンデンサ２０、回生抵抗２２、回生トランジスタ２４が接続される。回生トランジスタ２４は、回生トランジスタ駆動ブロック３０によってスイッチングが制御される。回生トランジスタ２４による回生異常は、回生異常検出ブロック４０によって検出される。   A capacitor 20, a regenerative resistor 22, and a regenerative transistor 24 are connected between the rectifier diode 14 and the inverter 16. Switching of the regenerative transistor 24 is controlled by the regenerative transistor drive block 30. A regeneration abnormality caused by the regeneration transistor 24 is detected by a regeneration abnormality detection block 40.

モータ１８にはその回転速度を検出するエンコーダ５０が接続される。エンコーダ５０には速度検出部５２が接続される。速度制御部５４は、速度指令と速度検出部５２が検出した速度検出値との差からトルク指令を出力する。トルク制御部５６は、トルク指令に基づいて、インバータ１６をスイッチングさせてモータ１８の回転位置、速度、トルクを制御する。   The motor 18 is connected to an encoder 50 that detects the rotational speed. A speed detector 52 is connected to the encoder 50. The speed control unit 54 outputs a torque command from the difference between the speed command and the speed detection value detected by the speed detection unit 52. The torque control unit 56 controls the rotational position, speed, and torque of the motor 18 by switching the inverter 16 based on the torque command.

モータ１８の駆動を電力需給の側面から見ると、モータ１８に電力を供給する力行モードと、モータ１８から電力が戻ってくる回生モードとがある。力行モード時は、電源１０から整流ダイオード１４、インバータ１６、モータ１８に電力が供給される。回生モード時は、モータ１８からインバータ１６、回生抵抗２２に電力が供給される。力行モード時はモータ１８が電動機となり、回生モード時はモータ１８が発電機になり、回生モード時にモータ１８が発電した電力は回生抵抗２２が消費する。回生抵抗２２の通電制御は回生トランジスタ駆動ブロック３０によって行われる。   When the driving of the motor 18 is viewed from the aspect of power supply and demand, there are a power running mode for supplying power to the motor 18 and a regeneration mode for returning power from the motor 18. In the power running mode, power is supplied from the power supply 10 to the rectifier diode 14, the inverter 16, and the motor 18. In the regenerative mode, power is supplied from the motor 18 to the inverter 16 and the regenerative resistor 22. In the power running mode, the motor 18 is an electric motor, in the regenerative mode, the motor 18 is a generator, and the power generated by the motor 18 in the regenerative mode is consumed by the regenerative resistor 22. The energization control of the regenerative resistor 22 is performed by the regenerative transistor drive block 30.

図７は、主回路直流電圧、回生トランジスタおよび回生抵抗通電時間積算値の関係を示す図である。図に示すように、主回路直流電圧検出部３２が検出する主回路直流電圧（コンデンサ２０の電圧）が基準値比較部３４で比較される基準電圧１に達すると、回生トランジスタ駆動部３６は回生トランジスタ２４をＯＮさせる。一方、主回路直流電圧が基準値比較部３４で比較される基準電圧２まで低下すると、回生トランジスタ駆動部３６は回生トランジスタ２４をＯＦＦさせる。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship among the main circuit DC voltage, the regenerative transistor, and the regenerative resistance energization time integration value. As shown in the figure, when the main circuit DC voltage (voltage of the capacitor 20) detected by the main circuit DC voltage detection unit 32 reaches the reference voltage 1 compared by the reference value comparison unit 34, the regenerative transistor drive unit 36 regenerates. The transistor 24 is turned on. On the other hand, when the main circuit DC voltage drops to the reference voltage 2 compared by the reference value comparison unit 34, the regenerative transistor drive unit 36 turns off the regenerative transistor 24.

回生抵抗２２の容量が小さい場合や過酷な運転条件により回生頻度が高い場合には、回生抵抗２２の許容電力を超える平均電力が回生抵抗２２に供給されることになり、回生抵抗２２の過熱や焼損に繋がる。回生抵抗２２の回生異常検出は回生異常検出ブロック４０によって行われる。   When the capacity of the regenerative resistor 22 is small or when the regenerative frequency is high due to severe operating conditions, the average power exceeding the allowable power of the regenerative resistor 22 is supplied to the regenerative resistor 22, and the regenerative resistor 22 is overheated. It leads to burning. Regeneration abnormality detection of the regenerative resistor 22 is performed by the regeneration abnormality detection block 40.

回生抵抗２２を保護するため、オンオフ時間検出部４２は、回生トランジスタ２４のオンオフ時間を検出する。積算処理部４４は、図７に示すように、回生抵抗２２に電流が流れている場合には、回生トランジスタ２４がＯＮしている時間を積算し、回生抵抗２２に電流が流れていない場合には、回生トランジスタ２４がＯＦＦしている時間を減算する。閾値比較部４６は、回生トランジスタ２４がＯＮしている時間の積算値が許容値を超えたら、回生異常と判断し、インバータ１６を強制的に停止させ、回生抵抗２２の過熱や焼損を防止する。   In order to protect the regenerative resistor 22, the on / off time detector 42 detects the on / off time of the regenerative transistor 24. As shown in FIG. 7, the integration processing unit 44 integrates the time during which the regenerative transistor 24 is ON when current flows through the regenerative resistor 22, and when the current does not flow through the regenerative resistor 22. Subtracts the time during which the regenerative transistor 24 is OFF. When the integrated value of the time during which the regenerative transistor 24 is ON exceeds the allowable value, the threshold comparing unit 46 determines that the regenerative abnormality has occurred and forcibly stops the inverter 16 to prevent overheating or burning of the regenerative resistor 22. .

以上のように、モータ制御装置は、電源電圧が正常であれば、回生の頻度が高いことを正常に検出できる。しかし、電源電圧が正常より高いときには、次のような問題を生じる。   As described above, the motor control device can normally detect that the frequency of regeneration is high if the power supply voltage is normal. However, when the power supply voltage is higher than normal, the following problem occurs.

電源電圧が正常よりも高いときには、回生トランジスタ駆動ブロック３０が、その電圧を回生モード時の電圧と識別できず、回生トランジスタ２４をＯＮさせる。このため、電源１０から整流ダイオード１４、回生抵抗２２に電力が供給されてしまう。回生異常検出ブロック４０では、回生トランジスタ２４がＯＮしている時間の積算値が許容値を超えた時点で、回生異常と判断し、図示していない上位コントローラを介して電磁接触器１２をオフにする。   When the power supply voltage is higher than normal, the regeneration transistor drive block 30 cannot distinguish the voltage from the voltage in the regeneration mode and turns on the regeneration transistor 24. For this reason, power is supplied from the power supply 10 to the rectifier diode 14 and the regenerative resistor 22. In the regenerative abnormality detection block 40, when the integrated value of the time during which the regenerative transistor 24 is ON exceeds an allowable value, it is determined as a regenerative abnormality, and the electromagnetic contactor 12 is turned off via a host controller (not shown). To do.

このように、検出される回生異常には、電源電圧が正常よりも高い場合と、回生の頻度が高い場合の、両方の異常が含まれる。図６に示したモータ制御装置ではこれらの異常を識別することはできない。   As described above, the detected regeneration abnormality includes both abnormality when the power supply voltage is higher than normal and when the frequency of regeneration is high. The motor control device shown in FIG. 6 cannot identify these abnormalities.

サーボモータを制御するモータ制御装置は、生産機械などの生産設備に多く使用される。このため、故障が発生した場合には、速やかに復旧できないと大きな損害を被る。このため、故障の内容が即座に把握できるように、故障を細分化して検出することが求められる。   Motor control devices that control servo motors are often used in production equipment such as production machines. For this reason, if a failure occurs, it will suffer a great deal of damage if it cannot be quickly recovered. For this reason, it is required to subdivide and detect the failure so that the content of the failure can be immediately grasped.

図６のモータ制御装置において、２つの異常状態を別々に検出するためには、電源電圧が高いことを検出する回路を別途設ける必要がある。しかし、この回路を設けると、回路が複雑になるばかりではなく、コストアップに繋がる。省資源が叫ばれる現代では、特別な回路を設けることなく、２つの異常状態を別々に検出することが求められる。   In the motor control device of FIG. 6, in order to detect two abnormal states separately, it is necessary to separately provide a circuit for detecting that the power supply voltage is high. However, when this circuit is provided, not only the circuit becomes complicated, but also the cost increases. In the present day when resource saving is called out, it is required to detect two abnormal states separately without providing a special circuit.

上記のような不具合を解決する技術として下記特許文献１に示す技術がある。特許文献１に示す技術では、制御対象のモータの加減速状態から電源回生の有無を判断し、モータが減速状態になく、かつ電源回生が行われているときに、異常であると判断するサーボ制御装置が開示されている。   As a technique for solving the above problems, there is a technique shown in Patent Document 1 below. In the technique shown in Patent Document 1, the presence / absence of power regeneration is determined from the acceleration / deceleration state of the motor to be controlled, and the servo is determined to be abnormal when the motor is not in the deceleration state and power regeneration is performed. A control device is disclosed.

このサーボ制御装置では、モータの減速状態を見て、異常の有無を判断している。しかし、モータが回生モードにあるのか、力行モードにあるのかは、モータの減速状態を見るだけではわからない。たとえば、垂直軸負荷をドライブする場合、重力によってモータが回され、一定速度でも回生モードになることがある。このように、モータが減速状態になくとも、回生が行われることがあるため、モータが減速状態になく、かつ電源回生が行われているときでも、電源電圧に異常があるとは限らない。正確な回生モードの判別には、モータの速度とトルクの両方を考慮する必要がある。   In this servo control device, the presence or absence of an abnormality is determined by looking at the deceleration state of the motor. However, whether the motor is in the regenerative mode or the power running mode cannot be determined only by looking at the deceleration state of the motor. For example, when driving a vertical axis load, the motor is rotated by gravity, and the regeneration mode may be entered even at a constant speed. Thus, since regeneration may be performed even if the motor is not in a deceleration state, even when the motor is not in a deceleration state and power regeneration is being performed, the power supply voltage is not necessarily abnormal. To accurately determine the regeneration mode, it is necessary to consider both the motor speed and torque.

特開２０００−２３４８０号公報JP 2000-23480 A

通常、回生異常の検出は、回生抵抗２２に流れる電流の積算値が回生抵抗２２の許容電力を超えることで検出される。回生抵抗２２の容量が小さい場合には、許容電力が小さいため、回生異常を検出するまでの時間が短いが、回生抵抗２２の容量が大きい場合には、回生異常を検出するまでの時間が長くなってしまう。   Normally, the regeneration abnormality is detected when the integrated value of the current flowing through the regeneration resistor 22 exceeds the allowable power of the regeneration resistor 22. When the capacity of the regenerative resistor 22 is small, the allowable power is small, so the time until the regenerative abnormality is detected is short. However, when the capacity of the regenerative resistor 22 is large, the time until the regenerative abnormality is detected is long. turn into.

電源電圧が正常よりも高い場合、異常を検出してから上位コントローラに異常信号が伝送され、電磁接触器が切断されるまでには時間が掛かるため、電源電圧が正常よりも高いことをできるだけ早く検出する必要がある。   If the power supply voltage is higher than normal, an error signal is transmitted to the host controller after detecting the abnormality, and it takes time until the magnetic contactor is disconnected. It needs to be detected.

しかし、従来のモータ制御装置では、回生抵抗の許容電力を超えるまで回生抵抗に電流が流れて初めて回生異常の検出ができるため、電源電圧が正常よりも高い場合の検出タイミングが遅くなり、回生抵抗の過熱を招きやすく、安全性に問題がある。   However, in the conventional motor control device, since a regenerative abnormality can be detected only after the current flows through the regenerative resistor until the allowable power of the regenerative resistor is exceeded, the detection timing when the power supply voltage is higher than normal is delayed, and the regenerative resistor It is easy to invite overheating, and there is a problem with safety.

通常のモータ制御時の回生抵抗の温度上昇は回生抵抗の許容温度よりも十分に低い温度に設定される。また、回生抵抗の過熱を検出する装置も設置されているが、その過熱を検出する装置も故障したことを考慮すると、回生抵抗の温度は異常時でもあまり高くなりすぎないようにする方が安全性は高くできる。電源事情の悪い国や地域では、電源電圧が高くなることが頻発するため、回生抵抗の温度は異常時でもあまり高くなりすぎないようにする必要がある。   The temperature increase of the regenerative resistor during normal motor control is set to a temperature sufficiently lower than the allowable temperature of the regenerative resistor. In addition, a device that detects overheating of the regenerative resistor is installed, but considering that the device that detects the overheat has also failed, it is safer to prevent the temperature of the regenerative resistor from becoming too high even in abnormal conditions. Sex can be high. In countries and regions where power supply conditions are poor, the power supply voltage frequently increases. Therefore, it is necessary to prevent the temperature of the regenerative resistor from becoming too high even in abnormal conditions.

本発明は、上記のような従来のモータ制御装置の不具合を解消するために成されたものであり、電源電圧異常および回生異常を識別できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems of the conventional motor control apparatus as described above, and an object of the present invention is to provide a motor control apparatus that can identify power supply voltage abnormality and regeneration abnormality.

また、本発明は、電源電圧異常の場合に、その異常の検出を高速化できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a motor control device capable of speeding up detection of an abnormality in the case of an abnormality in a power supply voltage.

上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置は、インバータ、スイッチング部、オンオフ時間検出部および判断部を有する。   In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes an inverter, a switching unit, an on / off time detection unit, and a determination unit.

インバータは、力行モードでは直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動し、回生モードではモータからの交流電圧を直流電圧に変換して回生抵抗に供給する。スイッチング部は、直流電圧が閾値を超えた場合に回生抵抗をインバータに接続する。オンオフ時間検出部は、スイッチング部のオン時間とオフ時間とを検出する。判断部は、力行モードと回生モードとで異なる閾値を用い、力行モードでスイッチング部の累積通電時間が力行モードの閾値を超えた場合に電源電圧異常と判断する一方、回生モードでスイッチング部の累積通電時間が回生モードの閾値を超えた場合に回生異常と判断する。   In the power running mode, the inverter drives the motor by converting a DC voltage into an AC voltage. In the regenerative mode, the inverter converts the AC voltage from the motor to a DC voltage and supplies it to the regenerative resistor. The switching unit connects the regenerative resistor to the inverter when the DC voltage exceeds the threshold value. The on / off time detection unit detects an on time and an off time of the switching unit. The determination unit uses different threshold values for the power running mode and the regenerative mode, and determines that the power supply voltage is abnormal when the cumulative energization time of the switching unit exceeds the power running mode threshold value in the power running mode. When the energization time exceeds the threshold value of the regeneration mode, it is determined that the regeneration is abnormal.

力行モードで、スイッチング部の累積通電時間が力行モードの閾値を超えた場合に電源電圧異常と判断し、回生モードで、スイッチング部の累積通電時間が回生モードの閾値を超えた場合に回生異常と判断するようにしたので、電源電圧異常と回生異常とを識別して検出できる。   In powering mode, when the cumulative energization time of the switching unit exceeds the threshold value of the powering mode, it is determined that the power supply voltage is abnormal.In regenerative mode, if the cumulative energization time of the switching unit exceeds the threshold value of the regenerative mode, Since the determination is made, the power supply voltage abnormality and the regenerative abnormality can be identified and detected.

実施形態１に係るモータ制御装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a motor control device according to a first embodiment. 力行モードおよび回生モードの判断に用いるチャートである。It is a chart used for judgment of power running mode and regeneration mode. 電源電圧正常時、モータを加減速させた場合の力行、回生モード判断の動作説明に供する図である。It is a figure with which it uses for description of operation | movement of the power running at the time of accelerating / decelerating a motor when a power supply voltage is normal, and regeneration mode judgment. 回生モード時に電源電圧異常を生じた場合の力行、回生モード判断の動作説明に供する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of power running and regeneration mode determination when a power supply voltage abnormality occurs in the regeneration mode. 実施形態２に係るモータ制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the motor control apparatus which concerns on Embodiment 2. 従来のモータ制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional motor control apparatus. 主回路直流電圧、回生トランジスタおよび回生抵抗通電時間積算値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a main circuit DC voltage, a regeneration transistor, and a regeneration resistance energization time integration value.

以下に、本発明に係るモータ制御装置の実施形態を［実施形態１］および［実施形態２］に分けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the motor control device according to the present invention will be described by dividing them into [Embodiment 1] and [Embodiment 2].

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の概略構成図である。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor control device according to the first embodiment.

〔モータ制御装置１００の構成〕
電源１１０は、電磁接触器１１２を介して整流ダイオード１１４に接続される。電源１１０は三相の商用交流電源である。電磁接触器１１２は電源１１０と整流ダイオード１１４とを接続および遮断する。整流ダイオード１１４は、電源１１０の交流電流を整流して直流電流に変換する。 [Configuration of Motor Control Device 100]
The power source 110 is connected to the rectifier diode 114 via the electromagnetic contactor 112. The power source 110 is a three-phase commercial AC power source. The magnetic contactor 112 connects and disconnects the power source 110 and the rectifier diode 114. The rectifier diode 114 rectifies the alternating current of the power supply 110 and converts it into a direct current.

モータ１１８はインバータ１１６に接続される。モータ１１８は交流サーボモータである。インバータ１１６は、整流ダイオード１１４から出力された直流電圧を、内部に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング動作させることによって、所定の周波数の交流電圧に変換する（力行モード）。モータ１１８は、インバータ１１６が出力する交流電圧によって回転する。一方、インバータ１１６は、モータ１１８から出力された交流電圧を、内部に設けられたスイッチングトランジスタをスイッチング動作させることによって、直流電圧に変換する（回生モード）。   The motor 118 is connected to the inverter 116. The motor 118 is an AC servo motor. The inverter 116 converts the DC voltage output from the rectifier diode 114 into an AC voltage having a predetermined frequency by switching the switching transistor provided therein (powering mode). The motor 118 is rotated by the AC voltage output from the inverter 116. On the other hand, the inverter 116 converts the AC voltage output from the motor 118 into a DC voltage by switching a switching transistor provided therein (regeneration mode).

整流ダイオード１１４とインバータ１１６との間には、平滑コンデンサ１２０、回生抵抗１２２、回生トランジスタ１２４が接続される。平滑コンデンサ１２０は、整流ダイオード１１４が出力する直流電圧のリップルを除去して平滑化された直流電圧を形成する。回生抵抗１２２は、モータ１１８の回生モード時、モータ１１８が発電する電力を熱に変換して消費する。回生トランジスタ１２４は、モータ１１８の回生モード時にオンされて回生抵抗１２２をインバータ１１６に並列に接続する。なお、回生トランジスタ１２４は、電源１１０の電圧が通常の電圧よりも高くなった時にもオンされる。   A smoothing capacitor 120, a regenerative resistor 122, and a regenerative transistor 124 are connected between the rectifier diode 114 and the inverter 116. The smoothing capacitor 120 removes the ripple of the DC voltage output from the rectifier diode 114 to form a smoothed DC voltage. The regenerative resistor 122 converts the electric power generated by the motor 118 into heat and consumes it when the motor 118 is in the regenerative mode. The regenerative transistor 124 is turned on when the motor 118 is in the regenerative mode, and connects the regenerative resistor 122 to the inverter 116 in parallel. The regenerative transistor 124 is also turned on when the voltage of the power supply 110 becomes higher than the normal voltage.

回生トランジスタ１２４のオンオフは回生トランジスタ駆動ブロック１３０によって制御される。回生トランジスタ駆動ブロック１３０は、主回路直流電圧検出部１３２、基準値比較部１３４、回生トランジスタ駆動部１３６を有する。なお、回生トランジスタ１２４と回生トランジスタ駆動ブロック１３０とは、スイッチング部を構成する。オンオフ時間検出部１４１を除く異常検出ブロック１４０は、判断部を構成する。   On / off of the regenerative transistor 124 is controlled by the regenerative transistor drive block 130. The regenerative transistor drive block 130 includes a main circuit DC voltage detection unit 132, a reference value comparison unit 134, and a regenerative transistor drive unit 136. The regenerative transistor 124 and the regenerative transistor drive block 130 constitute a switching unit. The abnormality detection block 140 excluding the on / off time detection unit 141 constitutes a determination unit.

主回路直流電圧検出部１３２は、整流ダイオード１１４の出力側（力行モード時）およびインバータ１１６の出力側（回生モード時）の直流電圧を検出する。基準値比較部１３４は、図６に示した基準電圧１と基準電圧２とを記憶し、基準電圧１および基準電圧２と主回路直流電圧検出部１３２が検出した直流電圧とを比較する。基準値比較部１３４は、図６に示したように、主回路直流電圧検出部１３２が検出した直流電圧が基準電圧１を超えた後、基準電圧２に低下するまでは信号を出力する。回生トランジスタ駆動部１３６は、基準値比較部１３４が信号を出力している間は回生トランジスタ１２４をオンさせる。   The main circuit DC voltage detection unit 132 detects the DC voltage on the output side of the rectifier diode 114 (in the powering mode) and on the output side of the inverter 116 (in the regeneration mode). Reference value comparison unit 134 stores reference voltage 1 and reference voltage 2 shown in FIG. 6, and compares reference voltage 1 and reference voltage 2 with the DC voltage detected by main circuit DC voltage detection unit 132. As shown in FIG. 6, the reference value comparison unit 134 outputs a signal until the DC voltage detected by the main circuit DC voltage detection unit 132 exceeds the reference voltage 1 and then decreases to the reference voltage 2. The regenerative transistor drive unit 136 turns on the regenerative transistor 124 while the reference value comparison unit 134 outputs a signal.

電源電圧異常および回生異常は、異常検出ブロック１４０によって検出される。異常検出ブロック１４０は、オンオフ時間検出部１４１、積算処理部１４２、第１閾値比較部１４３、連続通電検出部１４４、第２閾値比較部１４５、モータ駆動状態判断部１４６、異常判別部１４７を有する。   The power supply voltage abnormality and the regeneration abnormality are detected by the abnormality detection block 140. The abnormality detection block 140 includes an on / off time detection unit 141, an integration processing unit 142, a first threshold comparison unit 143, a continuous energization detection unit 144, a second threshold comparison unit 145, a motor drive state determination unit 146, and an abnormality determination unit 147. .

オンオフ時間検出部１４１は、回生トランジスタ１２４のオン時間およびオフ時間を検出する。積算処理部１４２は、オンオフ時間検出部１４１が検出した回生トランジスタ１２４のオン時間を加算しオフ時間を減算して回生トランジスタ１２４の累積通電時間を算出する。第１閾値比較部１４３は、積算処理部１４２が積算した回生トランジスタ１２４の累積通電時間を、力行モードでは力行モードの閾値と比較する。回生モードでは回生モードの閾値と比較する。第１閾値比較部１４３に記憶させる回生モードの閾値（回生モードにおける回生異常を検出するための累積通電時間）は、回生モードで回生抵抗１２４の過熱、焼損を招かないようにするための制限時間である。また、第１閾値比較部１４３に記憶させる力行モードの閾値（力行モードにおける電源電圧異常を検出するための累積通電時間）は、力行モードで回生抵抗１２４の過熱、焼損を招かないようにするための制限時間である。力行モードの閾値の大きさは回生モードの閾値の大きさよりも小さい。電源電圧異常は回生異常よりも速く検出できるようにすることが望ましいからである。   The on / off time detector 141 detects the on time and off time of the regenerative transistor 124. The integration processing unit 142 calculates the cumulative energization time of the regenerative transistor 124 by adding the on time of the regenerative transistor 124 detected by the on / off time detecting unit 141 and subtracting the off time. The first threshold value comparison unit 143 compares the cumulative energization time of the regenerative transistor 124 accumulated by the accumulation processing unit 142 with the threshold value of the power running mode in the power running mode. In the regeneration mode, it is compared with the threshold value of the regeneration mode. The threshold value of the regenerative mode (cumulative energization time for detecting regenerative abnormality in the regenerative mode) stored in the first threshold value comparing unit 143 is a time limit for preventing overheating and burning of the regenerative resistor 124 in the regenerative mode. It is. Further, the threshold value of the powering mode (accumulated energization time for detecting power supply voltage abnormality in the powering mode) stored in the first threshold value comparison unit 143 is set so as not to cause overheating and burning of the regenerative resistor 124 in the powering mode. Is the time limit. The threshold value of the power running mode is smaller than the threshold value of the regeneration mode. This is because it is desirable to detect a power supply voltage abnormality faster than a regeneration abnormality.

連続通電検出部１４４は、オンオフ時間検出部１４１が検出した回生トランジスタ１２４の連続通電時間（回生トランジスタ１２４が連続してオンしている時間）を検出する。第２閾値比較部１４５は、連続通電検出部１４４が検出した回生トランジスタ１２４の連続通電時間を閾値（回生時に電源電圧異常を検出するための閾値）と比較する。第２閾値比較部１４５に記憶させる閾値は、回生トランジスタ１２４が回生モードでオン、オフを繰り返している時の１回のオン時間よりも長い時間（大きい）である。モータ駆動状態判断部１４６は、モータ１１８のトルク指令ＴＣと回転速度ωｍとからモータ１１８の力行モードおよび回生モードを判断する。なお、モータ駆動状態判断部１４６は、回生モードであることを検出した後、一定時間は回生モードの検出を維持する。回生モードと力行モードとの判断が頻繁に切り替わってしまうようなモータ動作の場合の、電源過電圧の誤検出を防止するためである。また、回生モードであることは、リトリガタイプの検出によって行い、力行モードと回生モードとの検出が短時間に繰り返されるときには、回生モードであるとみなす。さらに、モータ駆動状態判断部１４６が力行モードと回生モードとを判断するために設定されている閾値は、あらかじめ定めた一定の値としたが、回転速度ωｍの大きさに応じて、段階的または連続的に変化させるようにしても良い。異常判別部１４７は、モータ駆動状態判断部１４６が判断したモータ１１８の力行モードおよび回生モードと第１閾値比較部１４３、第２閾値比較部１４５の比較結果から、電源電圧異常と回生異常の両方を別々に判別する。   The continuous energization detection unit 144 detects the continuous energization time of the regenerative transistor 124 (the time during which the regenerative transistor 124 is continuously turned on) detected by the on / off time detection unit 141. The second threshold value comparison unit 145 compares the continuous energization time of the regenerative transistor 124 detected by the continuous energization detection unit 144 with a threshold value (threshold value for detecting a power supply voltage abnormality during regeneration). The threshold value stored in the second threshold value comparison unit 145 is a time (larger) longer than one on time when the regenerative transistor 124 is repeatedly turned on and off in the regenerative mode. The motor drive state determination unit 146 determines the power running mode and the regeneration mode of the motor 118 from the torque command TC of the motor 118 and the rotation speed ωm. In addition, after detecting that it is in regeneration mode, the motor drive state determination part 146 maintains detection of regeneration mode for a fixed time. This is to prevent erroneous detection of the power supply overvoltage in the case of a motor operation in which the determination between the regeneration mode and the power running mode is frequently switched. The regeneration mode is determined by detecting the retrigger type. When the detection of the power running mode and the regeneration mode is repeated in a short time, the regeneration mode is considered. Further, the threshold set for the motor drive state determination unit 146 to determine the power running mode and the regeneration mode is a predetermined constant value, but may be stepwise or depending on the magnitude of the rotational speed ωm. You may make it change continuously. The abnormality determination unit 147 determines both the power supply voltage abnormality and the regeneration abnormality based on the comparison result between the power running mode and the regeneration mode of the motor 118 determined by the motor drive state determination unit 146 and the first threshold value comparison unit 143 and the second threshold value comparison unit 145. Are determined separately.

モータ１１８にはエンコーダ１５０が取り付けられ、エンコーダ１５０には速度検出部１５２が接続される。速度検出部１５２には速度制御部１５４が接続され、速度制御部１５４にはトルク制御部１５６が接続される。トルク制御部１５６にはインバータ１１６が接続される。   An encoder 150 is attached to the motor 118, and a speed detector 152 is connected to the encoder 150. A speed control unit 154 is connected to the speed detection unit 152, and a torque control unit 156 is connected to the speed control unit 154. An inverter 116 is connected to the torque control unit 156.

エンコーダ１５０はモータ１１８の回転位置を検出する。速度検出部１５２は、エンコーダ１５０が検出したモータ１１８の回転位置からモータ１１８の回転速度ωｍを検出する。速度制御部１５４は、速度指令と回転速度ωｍとの偏差からトルク指令ＴＣを出力する。速度検出部１５２が検出した回転速度ωｍと速度制御部１５４が出力したトルク指令ＴＣはモータ駆動状態判断部１４６にも出力される。トルク制御器１５６は、速度制御部１５４が出力したトルク指令ＴＣに基づいてモータ１１８の電流を制御し、ＰＷＭ信号を生成して、インバータ１１６にそのＰＷＭ信号を出力する。インバータ１１６は、ＰＷＭ信号に基づいて内部のトランジスタをスイッチングさせ、モータ１１６に所定の周波数の電圧を供給する。   The encoder 150 detects the rotational position of the motor 118. The speed detector 152 detects the rotational speed ωm of the motor 118 from the rotational position of the motor 118 detected by the encoder 150. The speed control unit 154 outputs a torque command TC from the deviation between the speed command and the rotation speed ωm. The rotational speed ωm detected by the speed detection unit 152 and the torque command TC output by the speed control unit 154 are also output to the motor drive state determination unit 146. Torque controller 156 controls the current of motor 118 based on torque command TC output from speed controller 154, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to inverter 116. The inverter 116 switches an internal transistor based on the PWM signal and supplies a voltage having a predetermined frequency to the motor 116.

〔モータ制御装置１００の動作〕
まず、速度制御部１５４が速度指令と回転速度ωｍとの偏差からトルク指令ＴＣを出力する。トルク制御部１５６はトルク指令ＴＣを入力してモータ１１８の電流を制御し、ＰＷＭ信号を生成し、インバータ１１６に出力する。インバータ１１６はトルク制御部１５６が出力したＰＷＭ信号によりモータ１１８に所定の周波数の電圧を供給する。モータ１１８は供給された電力に応じたトルクを出力する。 [Operation of Motor Control Device 100]
First, the speed control unit 154 outputs a torque command TC from the deviation between the speed command and the rotational speed ωm. The torque control unit 156 receives the torque command TC, controls the current of the motor 118, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the inverter 116. The inverter 116 supplies a voltage having a predetermined frequency to the motor 118 by the PWM signal output from the torque control unit 156. The motor 118 outputs a torque corresponding to the supplied power.

整流ダイオード１１４の出力電圧（力行モード時）およびインバータ１１６の出力電圧（回生モード時）は主回路直流電圧検出部１３２によって検出される。検出された電圧が基準値比較部１３４の閾値よりも大きければ、回生トランジスタ駆動部１３６が回生トランジスタ１２４をオンさせる。回生トランジスタ１２４には並列にフォトカプラを接続し回生抵抗１２２の通電を検出させる。   The output voltage of the rectifier diode 114 (during the power running mode) and the output voltage of the inverter 116 (during the regeneration mode) are detected by the main circuit DC voltage detector 132. If the detected voltage is larger than the threshold value of the reference value comparison unit 134, the regenerative transistor drive unit 136 turns on the regenerative transistor 124. A photocoupler is connected in parallel to the regenerative transistor 124 to detect energization of the regenerative resistor 122.

積算処理部１４２は回生トランジスタ１２４がオンしている間のオン時間を加算していき、オフしている間のオフ時間をオン時間の累積時間から減算する。連続通電検出部１４４は回生トランジスタ１２４がオンしている間の時間を連続オン時間として検出する。積算処理部１４２と連続通電検出部１４４を設けているのは、回生時に電源電圧異常を回生異常とは別に検出できるようにするためである。第１閾値比較部１４３には、回生モード時の回生異常を検出するための回生モードの閾値と、力行モード時の電源電圧異常を検出するための力行モードの閾値が記憶される。また、第２閾値比較部１４５には回生モード時の電源電圧異常を検出するための閾値が記憶される。第１閾値比較部１４３が記憶している閾値は、回生異常または電源電圧異常が生じたとしても回生抵抗１２２が保護できる適切な値とする。第１閾値比較部１４３は、回生モードの閾値としてはたとえば０．５ｓｅｃが、力行モードの閾値としてはたとえば０．０１ｓｅｃが記憶される。第２閾値比較部１４５が記憶している閾値は、回生モード時に電源異常電圧を検出できるようにするための閾値であり、回生トランジスタ１２４が回生モードでオン、オフを繰り返している時の１回のオン時間よりも長い時間にする。回生モード時における電源電圧異常（過電圧）と回生異常を識別するためである。   The integration processing unit 142 adds the on-time while the regenerative transistor 124 is on, and subtracts the off-time while it is off from the accumulated time of the on-time. The continuous energization detection unit 144 detects the time during which the regenerative transistor 124 is on as the continuous on time. The reason why the integration processing unit 142 and the continuous energization detection unit 144 are provided is to enable detection of power supply voltage abnormality separately from regeneration abnormality during regeneration. The first threshold value comparison unit 143 stores a regeneration mode threshold value for detecting a regeneration abnormality in the regeneration mode and a power running mode threshold value for detecting a power supply voltage abnormality in the powering mode. The second threshold value comparison unit 145 stores a threshold value for detecting a power supply voltage abnormality in the regeneration mode. The threshold value stored in the first threshold value comparison unit 143 is an appropriate value that can be protected by the regenerative resistor 122 even if a regenerative abnormality or a power supply voltage abnormality occurs. The first threshold value comparison unit 143 stores, for example, 0.5 sec as the threshold value in the regeneration mode and 0.01 sec as the threshold value in the powering mode. The threshold value stored in the second threshold value comparison unit 145 is a threshold value for enabling detection of a power supply abnormal voltage during the regeneration mode, and once when the regeneration transistor 124 is repeatedly turned on and off in the regeneration mode. Make the time longer than the on-time. This is for distinguishing between a power supply voltage abnormality (overvoltage) and a regeneration abnormality in the regeneration mode.

モータ駆動状態判断部１４６は、速度検出部１５２が出力する回転速度ωｍと速度制御部１５４が出力するトルク指令ＴＣを入力する。モータ駆動状態判断部１４６は、モータ１１８の損失やエンコーダ１５０の量子化誤差に起因する速度リップルを考慮し、回転速度ωｍとトルク指令ＴＣとから、図２に示すように閾値ωＡ、ＴＣＡを用いて、力行モードおよび回生モードを判断する。 The motor drive state determination unit 146 receives the rotational speed ωm output from the speed detection unit 152 and the torque command TC output from the speed control unit 154. The motor drive state determination unit 146 considers speed ripple caused by the loss of the motor 118 and the quantization error of the encoder 150, and determines the threshold values ω A and T CA as shown in FIG. 2 from the rotational speed ωm and the torque command TC. Is used to determine the power running mode and the regenerative mode.

図２に示すように、回転速度ωｍとトルク指令ＴＣの値が、
ωｍ≧ωＡ かつ ＴＣ≦−ＴＣＡ もしくは、
ωｍ≦−ωＡ かつ ＴＣ≧ＴＣＡの場合には、回生モードと判断し、
回転速度ωｍとトルク指令ＴＣの値が、上記の場合以外は、力行モードと判断する。 As shown in FIG. 2, the values of the rotational speed ωm and the torque command TC are
ωm ≧ ω A and TC ≦ −T CA or
In the case of .omega.m ≦ - [omega] A and TC ≧ T CA determines that the regeneration mode,
Unless the values of the rotational speed ωm and the torque command TC are other than those described above, the power running mode is determined.

なお、ωＡはエンコーダ１５０の量子化誤差を考慮して決め、モータ１１８の無負荷運転時に力行回生判断がチャタリングしないようにしている。また、ＴＣＡはモータ１１８の損失を考慮して決め、モータ１１８の回生電力とモータ損失とが等しくなる時の値を設定する。また、回生モード検出は一旦回生モードになると一定の時間、回生状態と検出するようにし、さらにリトリガタイプとし、多慣性で構成される機械系や、制御パラメータが適切でないときに生ずるトルクの振動により、力行、回生のモードを行き来する場合には、回生モードと検出するようにし、電源過電圧の誤検出を防止している。 Incidentally, omega A is determined in consideration of the quantization error of the encoder 150, the power running regeneration decision is made not to chattering during no-load operation of the motor 118. T CA is determined in consideration of the loss of the motor 118, and is set to a value when the regenerative power of the motor 118 and the motor loss are equal. Regenerative mode detection detects the regenerative state for a certain period of time once it enters the regenerative mode. Furthermore, it is a retrigger type, which is a multi-inertia mechanical system and torque vibration that occurs when control parameters are not appropriate. Thus, when switching between power running and regenerative modes, the regenerative mode is detected to prevent erroneous detection of power supply overvoltage.

図３は、電源電圧正常時、モータを加減速させた場合の力行、回生モード判断の動作説明に供する図である。図４は、モータを加減速させた場合の、回生モード時に電源電圧異常を生じた場合の力行、回生モード判断の動作説明に供する図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of power running and regeneration mode determination when the motor is accelerated and decelerated when the power supply voltage is normal. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of power running and regeneration mode determination when a power supply voltage abnormality occurs in the regeneration mode when the motor is accelerated and decelerated.

電源電圧正常時、回転速度ωｍが時間と共に図３の最上部の速度グラフのように変化し、トルク指令Ｔｃが時間と共にその速度グラフの下のトルク指令グラフのように変化したとする。このとき、力行、回生モードの判断は、図１に示したモータ駆動状態判断部１４６によって、図３の最下部の力行/回生判別グラフのように行われる。   When the power supply voltage is normal, the rotation speed ωm changes with time as shown in the uppermost speed graph of FIG. 3, and the torque command Tc changes with time as shown in the torque command graph below the speed graph. At this time, the determination of the power running / regeneration mode is performed by the motor drive state determination unit 146 shown in FIG. 1 as shown in the lowermost power running / regeneration determination graph of FIG.

モータ１１８が回生モードに入ったときには、回生トランジスタ１２４がオンし、図３の回生抵抗電流のグラフに示すように、回生抵抗１２２にインバータ１１６から供給される回生電流が流れる。このときには、図３の主回路直流電圧のグラフに示すように、主回路直流電圧が変動する。   When the motor 118 enters the regenerative mode, the regenerative transistor 124 is turned on, and the regenerative current supplied from the inverter 116 flows to the regenerative resistor 122 as shown in the graph of the regenerative resistance current in FIG. At this time, the main circuit DC voltage fluctuates as shown in the graph of the main circuit DC voltage in FIG.

回生モードにおいて、回生抵抗１２２の通電時間が回生モードの閾値を超えたときには、異常判別部１４７から回生異常が出力される。   In the regeneration mode, when the energization time of the regeneration resistor 122 exceeds the threshold value of the regeneration mode, a regeneration abnormality is output from the abnormality determination unit 147.

回転速度ωｍが時間と共に図４の最上部の速度グラフのように変化し、トルク指令ＴＣが時間と共にその速度グラフの下のトルク指令グラフのように変化したとする。このとき、力行、回生モードの判断は、図１に示したモータ駆動状態判断部１４６によって、図４の最下部の力行/回生判別グラフのように行われる。 The rotation speed omega m time change as the top of the speed graph of FIG. 4, the torque command T C is changed as the torque command graph below the speed graph with time. At this time, the determination of the power running / regeneration mode is performed by the motor drive state determination unit 146 shown in FIG. 1 as shown in the lowermost power running / regeneration determination graph of FIG.

電源電圧が通常よりも高くなる電源電圧異常発生時は、モータ１１８が力行モードでも回生トランジスタ１２４がオンし、回生抵抗１２２に電流が流れる。回生抵抗１２２に電流が流れている時間は積算処理部１４２が検出する。この回生トランジスタ１２４の累積時間が力行モードの閾値を超えた場合には、異常判別部１４７から電源電圧異常が出力される。この場合の閾値は非常に小さな値としてあるので、電源電圧異常をいち早く検出することができ、部品の損傷を防止する。   When a power supply voltage abnormality occurs where the power supply voltage becomes higher than normal, the regenerative transistor 124 is turned on even when the motor 118 is in the power running mode, and a current flows through the regenerative resistor 122. The integration processor 142 detects the time during which the current flows through the regenerative resistor 122. When the accumulated time of the regenerative transistor 124 exceeds the threshold value of the power running mode, the abnormality determination unit 147 outputs a power supply voltage abnormality. Since the threshold value in this case is a very small value, it is possible to quickly detect an abnormality in the power supply voltage and prevent damage to the parts.

モータ１１８が回生モードに入ったときには、回生トランジスタ１２４がオンし、図４の回生抵抗電流のグラフに示すように、回生抵抗１２２にインバータ１１６から供給される回生電流が流れる。このときには、図４の主回路直流電圧のグラフに示すように、主回路直流電圧が変動する。   When the motor 118 enters the regenerative mode, the regenerative transistor 124 is turned on, and the regenerative current supplied from the inverter 116 flows to the regenerative resistor 122 as shown in the graph of the regenerative resistance current in FIG. At this time, the main circuit DC voltage fluctuates as shown in the graph of the main circuit DC voltage in FIG.

回生モードにおいて、図４に示すように、一時的に電源電圧異常が発生（０．７ｓｅｃ時）すると、回生抵抗１２２の連続通電時間が閾値を超えることになるので、異常判別部１４７から電圧検出異常が出力される。   In the regenerative mode, as shown in FIG. 4, when a power supply voltage abnormality occurs temporarily (at 0.7 sec), the continuous energization time of the regenerative resistor 122 exceeds the threshold value. An error is output.

通常、回生抵抗１２２の抵抗値はモータ１１８の最大出力を吸収できる抵抗値とするために、回生抵抗１２２の１回ごとの連続通電時間は、図３の回生抵抗電流のグラフに示すように、微小時間になる。一方、回生モードにおいて、電源電圧が上昇した場合には、モータ１１８の回生電力に加えて電源電力も回生抵抗１２２に流れるために、回生抵抗１２２の通電は、図４の回生抵抗電流のグラフに示すように、連続する。   Normally, in order to make the resistance value of the regenerative resistor 122 a resistance value that can absorb the maximum output of the motor 118, the continuous energization time for each regenerative resistor 122 is as shown in the graph of the regenerative resistance current in FIG. It will be a minute time. On the other hand, in the regenerative mode, when the power supply voltage rises, in addition to the regenerative power of the motor 118, the power supply power flows to the regenerative resistor 122. Therefore, the energization of the regenerative resistor 122 is shown in the graph of the regenerative resistance current in FIG. As shown, it is continuous.

回生モードにおいて、回生抵抗１２２の連続通電が生じた場合には、電圧検出異常を検出する。連続通電を検出する閾値は回生モードにおいて回生異常を検出する閾値よりも小さな値であり、かつ、１回の回生抵抗１２２の連続通電時間よりも長い値とする。   In the regenerative mode, when continuous energization of the regenerative resistor 122 occurs, a voltage detection abnormality is detected. The threshold for detecting continuous energization is a value smaller than the threshold for detecting regenerative abnormality in the regeneration mode, and is longer than the continuous energization time of one regenerative resistor 122.

以上のように、モータ１１８が力行モードであるか、回生モードであるかを判断し、回生抵抗１２２の通電時間の累積値を用いて電源電圧異常か、回生異常かを検出することによって、回生の頻度が過大であるのか、電源電圧が高いのかを別々に識別することができる。また、回生モードにおいても、回生抵抗１２２の連続通電が生じたか否かにより、電源電圧異常を検出できる。なお、トルク指令の代わりにトルクを検出する、またはトルクを推定することで、力行回生モードを判断するようにしても良い。   As described above, it is determined whether the motor 118 is in the power running mode or the regenerative mode, and the regeneration value is detected by using the cumulative value of the energization time of the regenerative resistor 122 to detect whether the power supply voltage is abnormal or regenerative. It is possible to separately identify whether the frequency is excessive or the power supply voltage is high. Even in the regeneration mode, it is possible to detect an abnormality in the power supply voltage depending on whether or not the regenerative resistor 122 is continuously energized. The power running regeneration mode may be determined by detecting torque instead of the torque command or estimating the torque.

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るモータ制御装置の概略構成図である。モータ制御装置２００は誘導電動機の主軸ドライブに用いる。 [Embodiment 2]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a motor control device according to the second embodiment. The motor control device 200 is used for a spindle drive of an induction motor.

〔モータ制御装置２００の構成〕
モータ制御装置２００の構成は、図１に示したモータ制御装置１００とほぼ同じである。唯一、力行回生判別用のトルクの閾値算出部２４８を備えている点だけが、実施形態１に係るモータ制御装置１００と相違する。 [Configuration of Motor Control Device 200]
The configuration of the motor control device 200 is almost the same as that of the motor control device 100 shown in FIG. The only difference from the motor control apparatus 100 according to the first embodiment is that a torque threshold calculation unit 248 for determining power running regeneration is provided.

図５の、電源２１０、電磁接触器２１２、整流ダイオード２１４、インバータ２１６、モータ２１８、平滑コンデンサ２２０、回生抵抗２２２、回生トランジスタ２２４、回生トランジスタ駆動ブロック２３０、力行回生判別用のトルクの閾値算出部２４８を除く異常検出ブロック２４０、エンコーダ２５０、速度検出部２５２、速度制御部２５４、トルク制御部２５６は、図１の、電源１１０、電磁接触器１１２、整流ダイオード１１４、インバータ１１６、モータ１１８、平滑コンデンサ１２０、回生抵抗１２２、回生トランジスタ１２４、回生トランジスタ駆動ブロック１３０、異常検出ブロック１４０、エンコーダ１５０、速度検出部１５２、速度制御部１５４、トルク制御部１５６と同一である。   In FIG. 5, the power supply 210, the electromagnetic contactor 212, the rectifier diode 214, the inverter 216, the motor 218, the smoothing capacitor 220, the regenerative resistor 222, the regenerative transistor 224, the regenerative transistor drive block 230, and the torque threshold value calculation unit for power running regenerative discrimination. The abnormality detection block 240, the encoder 250, the speed detection unit 252, the speed control unit 254, and the torque control unit 256 except for the H.248 are the power source 110, the electromagnetic contactor 112, the rectifier diode 114, the inverter 116, the motor 118, and the smoothing shown in FIG. The capacitor 120, the regenerative resistor 122, the regenerative transistor 124, the regenerative transistor drive block 130, the abnormality detection block 140, the encoder 150, the speed detection unit 152, the speed control unit 154, and the torque control unit 156 are the same.

〔モータ制御装置２００の動作〕
誘導電動機の主軸ドライブでは、基底回転速度以上の回転速度で、回転速度に反比例させて磁束を弱める弱め界磁制御を採用している。このため、モータ制御装置２００は、基底速度を超えると、モータの回転速度に反比例してトルク指令を減少させる弱め界磁部をトルク制御部２５６内に設けている。 [Operation of Motor Control Device 200]
The spindle drive of the induction motor employs field-weakening control that weakens the magnetic flux in inverse proportion to the rotational speed at a rotational speed higher than the base rotational speed. For this reason, the motor control device 200 is provided with a field weakening unit in the torque control unit 256 that decreases the torque command in inverse proportion to the rotational speed of the motor when the base speed is exceeded.

高速域では、モータ２１８の回生電力がモータ損失と一致するトルクＴＣの値が回転速度の上昇とともに小さくなってくる。モータ制御装置２００では、回転速度に反比例させて閾値を低減させ、その閾値に基づいてモータ２１８の力行、回生モードの判断をする。なお、磁束をモータ回転速度に反比例させるのみではなく、モータ速度に比例させて増加させた後に回転速度に比例させた場合は、同様に、閾値を回転速度に比例させて増加させた後に、回転速度に反比例させて低減させるようにする。モータ制御装置２００のそのほかの動作は、モータ制御装置１００と同一である。   In the high speed range, the value of the torque TC at which the regenerative electric power of the motor 218 matches the motor loss decreases as the rotational speed increases. In the motor control device 200, the threshold value is reduced in inverse proportion to the rotation speed, and the power running and regeneration mode of the motor 218 is determined based on the threshold value. If the magnetic flux is not only inversely proportional to the motor rotation speed but also increased in proportion to the motor speed and then increased in proportion to the rotation speed, similarly, the threshold is increased in proportion to the rotation speed and then rotated. Reduce it in inverse proportion to the speed. Other operations of the motor control device 200 are the same as those of the motor control device 100.

なお、本実施例は誘導電動機のみでなく、ＩＰＭモータやリラクタンスモータを用いた主軸ドライブにも同様の考え方で適用ができる。   This embodiment can be applied not only to the induction motor but also to a spindle drive using an IPM motor or a reluctance motor based on the same concept.

以上のように、本発明では、トルク指令とモータ速度とを用いて、モータが力行モードであるか、回生モードであるかを判別し、回生抵抗の通電状態も考慮して、電源電圧異常と回生異常とを別々に検出できるようにした。このため、特別な回路を付加することなく、従来と比較して、より早く電源過電圧を検出することができ、電源事情の悪い環境においても、モータ制御装置の安全性を高めることができる。また、アラームが発生した時に、電源に異常があるのか、回生頻度に異常があるのかを、識別することができ、アラーム発生時の復旧を迅速に行うことができる。   As described above, in the present invention, the torque command and the motor speed are used to determine whether the motor is in the power running mode or the regenerative mode, and the power supply voltage abnormality is considered in consideration of the energization state of the regenerative resistor. Regenerative abnormalities can be detected separately. For this reason, without adding a special circuit, it is possible to detect the power supply overvoltage faster than in the past, and it is possible to improve the safety of the motor control device even in an environment where the power supply situation is bad. In addition, when an alarm occurs, it is possible to identify whether there is an abnormality in the power supply or whether there is an abnormality in the regenerative frequency, and it is possible to quickly perform recovery when the alarm occurs.

１００、２００ モータ制御装置、
１１０、２１０ 電源、
１１２、２１２ 電磁接触器、
１１４、２１４ 整流ダイオード、
１１６、２１６ インバータ、
１１８、２１８ モータ、
１２０、２２０ 平滑コンデンサ、
１２２、２２２ 回生抵抗、
１２４、２２４ 回生トランジスタ、
１３０、２３０ 回生トランジスタ駆動ブロック、
１３２、２３２ 主回路直流電圧検出部、
１３４、２３４ 基準値比較部、
１３６、２３６ 回生トランジスタ駆動部、
１４０、２４０ 異常検出ブロック、
１４１、２４１ オンオフ時間検出部、
１４２、２４２ 積算処理部、
１４３、２４３ 第１閾値比較部、
１４５、２４５ 第２閾値比較部、
１４４、２４４ 連続通電検出部、
１４７、２４７ 異常判別部、
１５０、２５０ エンコーダ、
１５２、２５２ 速度検出部、
１５４、２５４ 速度制御部、
１５６、２５６ トルク制御部、
２４８ 力行回生判別用のトルクの閾値算出部。 100, 200 motor control device,
110, 210 power supply,
112, 212 magnetic contactor,
114, 214 Rectifier diode,
116, 216 inverter,
118, 218 motor,
120, 220 smoothing capacitor,
122, 222 Regenerative resistance,
124, 224 regeneration transistor,
130, 230 regeneration transistor drive block,
132, 232 main circuit DC voltage detector,
134, 234 reference value comparison unit,
136, 236 regeneration transistor drive unit,
140, 240 Anomaly detection block,
141, 241 ON / OFF time detector,
142, 242 integration processing unit,
143, 243 first threshold value comparison unit,
145, 245 second threshold value comparison unit,
144, 244 continuous energization detection unit,
147, 247 abnormality determination unit,
150, 250 encoder,
152, 252 Speed detector,
154, 254 Speed control unit,
156, 256 torque control unit,
248 A torque threshold calculation unit for power regeneration determination.

Claims (10)

力行モードでは直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動し回生モードでは前記モータからの交流電圧を直流電圧に変換して回生抵抗に供給するインバータと、
前記直流電圧が閾値を超えた場合に前記回生抵抗をインバータに接続するスイッチング部と、
前記スイッチング部のオン時間とオフ時間とを検出するオンオフ時間検出部と、
力行モードと回生モードとで異なる閾値を用い、前記力行モードで前記スイッチング部の累積通電時間が力行モードの閾値を超えた場合に電源電圧異常と判断する一方、前記回生モードで前記スイッチング部の累積通電時間が回生モードの閾値を超えた場合に回生異常と判断する判断部と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。 In the power running mode, an inverter that converts a DC voltage into an AC voltage to drive the motor and in the regeneration mode converts the AC voltage from the motor into a DC voltage and supplies it to the regenerative resistor;
A switching unit that connects the regenerative resistor to an inverter when the DC voltage exceeds a threshold; and
An on / off time detection unit for detecting an on time and an off time of the switching unit;
Different thresholds are used for the power running mode and the regenerative mode, and when the cumulative energization time of the switching unit in the power running mode exceeds the threshold of the power running mode, it is determined that the power supply voltage is abnormal, while the accumulation of the switching unit is performed in the regenerative mode. A determination unit that determines a regeneration abnormality when the energization time exceeds a threshold value of the regeneration mode;
A motor control device comprising: 前記判断部は、
前記オンオフ時間検出部が検出した前記スイッチング部のオン時間を加算する一方、前記スイッチング部のオフ時間を減算して前記スイッチング部の累積通電時間を算出する積算処理部と、
前記累積通電時間を前記力行モードの閾値及び前記回生モードの閾値と比較する第１閾値比較部と、
前記累積通電時間が前記力行モードの閾値を超えた場合に電源電圧異常を判別し、前記累積通電時間が前記回生モードの閾値を超えた場合に回生異常を判別する異常判別部と、
を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。 The determination unit
An integration processing unit that adds the ON time of the switching unit detected by the ON / OFF time detection unit, and calculates the cumulative energization time of the switching unit by subtracting the OFF time of the switching unit;
A first threshold value comparison unit that compares the cumulative energization time with a threshold value of the power running mode and a threshold value of the regeneration mode;
An abnormality determination unit that determines a power supply voltage abnormality when the cumulative energization time exceeds a threshold value of the power running mode, and an abnormality determination unit that determines a regeneration abnormality when the cumulative energization time exceeds the threshold value of the regeneration mode;
The motor control device according to claim 1, comprising: 前記判断部は、さらに、
前記回生モードで前記スイッチング部の連続通電時間が閾値を超えた場合に電源電圧異常と判断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。 The determination unit further includes:
The motor control device according to claim 1, wherein a power supply voltage abnormality is determined when a continuous energization time of the switching unit exceeds a threshold value in the regeneration mode. 前記判断部は、
前記オンオフ時間検出部が検出した前記スイッチング部のオン状態から連続通電時間を検出する連続通電時間検出部と、
前記連続通電時間を前記閾値と比較する第２閾値比較部と、
前記回生モードで前記連続通電時間が前記閾値を超えた場合に電源電圧異常を判別する異常判別部と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。 The determination unit
A continuous energization time detection unit for detecting a continuous energization time from the on state of the switching unit detected by the on / off time detection unit;
A second threshold comparison unit that compares the continuous energization time with the threshold;
An abnormality determination unit for determining a power supply voltage abnormality when the continuous energization time exceeds the threshold in the regeneration mode;
The motor control device according to claim 3, further comprising: 前記力行モードの閾値の大きさは前記回生モードの閾値の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。   3. The motor control device according to claim 1, wherein the threshold value of the power running mode is smaller than the threshold value of the regeneration mode. 4. 前記連続通電時間を比較する閾値は、
前記スイッチング部が前記回生モードでオン、オフを繰り返している時の１回のオン時間よりも大きいことを特徴とする請求項３または４に記載のモータ制御装置。 The threshold for comparing the continuous energization time is:
5. The motor control device according to claim 3, wherein the switching unit is longer than one on time when the switching unit is repeatedly turned on and off in the regeneration mode. 前記モータのトルク指令と回転速度とを用いて前記力行モードと前記回生モードとを検出するモータ駆動状態判断部をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のモータ制御装置。   7. The motor control device according to claim 1, further comprising: a motor drive state determination unit that detects the power running mode and the regenerative mode using a torque command and a rotation speed of the motor. . 前記モータ駆動状態判断部は、
前記回生モードであることを検出した後、一定時間は回生モードの検出を維持することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。 The motor driving state determination unit
The motor control device according to claim 7, wherein the detection of the regeneration mode is maintained for a predetermined time after detecting that the regeneration mode is set. 前記モータ駆動状態判断部が力行モードと回生モードとを判断するための閾値は、前記モータの回転速度に応じて、段階的または連続的に変化させることを特徴とする請求項７または８に記載のモータ制御装置。 The threshold value for the motor drive state determination unit to determine the power running mode and the regenerative mode is changed stepwise or continuously according to the rotation speed of the motor. Motor control device. 前記スイッチング部は、
前記直流電圧を検出する主回路直流電圧検出部と、
検出した直流電圧を基準値と比較する基準値比較部と、
前記回生抵抗をインバータに接続する回生トランジスタと、
前記検出した直流電圧が基準値を超えた場合に前記回生トランジスタをオンし、前記回生抵抗に通電させる回生トランジスタ駆動部と、
を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のモータ制御装置。 The switching unit is
A main circuit DC voltage detector for detecting the DC voltage;
A reference value comparison unit that compares the detected DC voltage with a reference value;
A regenerative transistor for connecting the regenerative resistor to an inverter;
A regenerative transistor drive unit that turns on the regenerative transistor when the detected DC voltage exceeds a reference value and energizes the regenerative resistor;
The motor control device according to claim 1, comprising:
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