JP5718696B2 - Motor drive system and motor drive method - Google Patents

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Description

本発明は、回生機能を有するモータ駆動システム及びモータ駆動方法に関する。   The present invention relates to a motor drive system having a regeneration function and a motor drive method.

例えば圧延ラインなどに使用されるモータの動作を制御するモータ駆動システムにおいて、操業上のトラブルが発生したときなどにモータの非常停止が必要な場合がある。モータが停止されるまでに要求される事項には、設備を早く停止させて、板破断や絞込みといった二次的な災害を防止することなどが挙げられる。非常停止は、予め定められた減速レートに従って早急に設備を停止させ、且つ、二次的な災害の防止という要求を満たすように実施される。   For example, in a motor drive system that controls the operation of a motor used in a rolling line or the like, an emergency stop of the motor may be required when an operational trouble occurs. Matters required before the motor is stopped include stopping the equipment early to prevent secondary disasters such as plate breakage and narrowing down. The emergency stop is performed so as to quickly stop the facility according to a predetermined deceleration rate and satisfy the requirement of preventing secondary disasters.

このため、非常停止時間の短縮や複数のモータに対しての協調停止を目的とする種々のモータの停止方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   For this reason, various motor stop methods have been proposed for the purpose of shortening the emergency stop time or cooperatively stopping a plurality of motors (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−７４１６５号公報JP 2009-74165 A

モータ駆動システムが使用される中で、非常時の停止時間の短縮や非常停止から復旧までに要する時間の短縮などと同時に、設備導入コストの削減が課題である。例えば、減速時にモータから交流電源系に返還される回生エネルギーを回収するために使用されるコンバータの容量（以下において「回生容量という」。）を低減することが必要である。しかしながら、従来は、回生エネルギーを考慮して回生容量をできるだけ小さくするという目的のために非常停止時のモータ制御は行われていない。このため、モータの非常停止時に必要な回生容量が大きく、設備導入コストの上昇や設備の設置面積の増加という問題があった。   While the motor drive system is used, it is a problem to reduce the equipment introduction cost as well as shortening the emergency stop time and the time required for recovery from the emergency stop. For example, it is necessary to reduce the capacity of a converter (hereinafter referred to as “regenerative capacity”) used to recover the regenerative energy returned from the motor to the AC power supply system during deceleration. However, conventionally, motor control at the time of emergency stop has not been performed for the purpose of reducing the regenerative capacity as much as possible in consideration of regenerative energy. For this reason, the regenerative capacity required at the time of an emergency stop of a motor is large, and there existed a problem that the installation cost of equipment increased and the installation area of equipment increased.

上記問題点に鑑み、本発明は、モータの停止動作における回生容量の大きさを抑制できるモータ駆動システム及びモータ駆動方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a motor drive system and a motor drive method that can suppress the size of the regenerative capacity in the motor stop operation.

本発明の一態様によれば、モータを駆動するモータ駆動システムであって、（イ）交流電源系の交流電圧を直流電圧に変換し、且つ、モータ側から入力された回生直流電圧を交流電源系に返還する交流電圧に変換する電圧供給装置と、（ロ）電圧供給装置により変換された直流電圧を駆動交流電圧に変換してその駆動交流電圧によってモータを駆動し、且つ、停止動作中にモータによって生成される回生交流電圧を回生直流電圧に変換して電圧供給装置に出力するモータ駆動装置と、（ハ）モータの回転数の減少率に関して、回生直流電圧から交流電圧への変換に必要な電圧供給装置の回生容量が一定値であるように設定された可変減速レート、及び所定の停止時間でモータが停止するように一定の減少率が設定され、且つ、一定の減少率がモータ及びモータ駆動装置が電気的或いは機械的に許容できる最大の減少率である一定減速レートを、それぞれ算出する減速レート算出装置と、（ニ）モータの停止動作の開始時からモータの回転数が可変減速レートと一定減速レートとで一致する時刻まで可変減速レートに従ってモータを減速させた後、一定減速レートに従ってモータを減速させるようにモータ駆動装置を制御する制御装置とを備えるモータ駆動システムが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a motor drive system for driving a motor, wherein (a) an AC voltage of an AC power supply system is converted into a DC voltage, and a regenerative DC voltage input from the motor side is converted into an AC power supply. A voltage supply device that converts the AC voltage to be returned to the system; and (b) the DC voltage converted by the voltage supply device is converted into a drive AC voltage, the motor is driven by the drive AC voltage, and during the stop operation Motor drive device that converts regenerative AC voltage generated by the motor into regenerative DC voltage and outputs it to the voltage supply device, and (c) required for conversion from regenerative DC voltage to AC voltage with respect to the motor speed reduction rate a variable reduction rate regenerative capacity is set to a constant value of the voltage supply device, and a constant reduction ratio so that the motor is stopped at a predetermined stop time is set, and, a constant reduction rate Maximum a certain deceleration rate is reduced rate, a reduction rate calculation unit configured to calculate, (d) the rotational speed of the motor from the start of the motor stopping operation over motor and the motor driving apparatus is electrically or mechanically acceptable A motor drive system comprising: a controller that controls the motor drive device to decelerate the motor according to the constant deceleration rate after decelerating the motor according to the variable deceleration rate until a time at which the variable deceleration rate and the constant deceleration rate coincide with each other Provided.

本発明の他の態様によれば、停止動作中にモータによって生成される回生交流電圧を回生直流電圧に変換するモータ駆動装置、及び回生直流電圧を交流電源系に返還する交流電圧に変換する電圧供給装置を有するモータ駆動システムによるモータ駆動方法であって、（イ）モータの回転数の減少率に関して、回生直流電圧から交流電圧への変換に必要な電圧供給装置の回生容量が一定値であるように設定された可変減速レート、及び、所定の停止時間でモータが停止するように一定の減少率が設定され、且つ、一定の減少率がモータ及びモータ駆動装置が電気的或いは機械的に許容できる最大の減少率である一定減速レートを、それぞれ算出するステップと、（ロ）モータの停止動作の開始時から可変減速レートに従ってモータを減速させるステップと、（ハ）モータの回転数が可変減速レートと一定減速レートとで一致する時刻後に、可変減速レートから切り替えて一定減速レートに従ってモータを減速させるステップとを含むモータ駆動方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a motor driving device that converts a regenerative AC voltage generated by a motor during a stop operation into a regenerative DC voltage, and a voltage that converts the regenerative DC voltage into an AC voltage that is returned to the AC power supply system. A motor driving method by a motor driving system having a supply device, wherein (b) the regenerative capacity of the voltage supply device required for conversion from the regenerative DC voltage to the AC voltage is a constant value with respect to the motor rotation speed reduction rate. A constant reduction rate is set so that the motor stops at a predetermined deceleration time and a predetermined stop time , and the motor and the motor driving device are allowed to be electrically or mechanically constant. the maximum constant deceleration rate is a reduction rate can, calculating respectively, to decelerate the motor according to a variable deceleration rate from the beginning of (b) motor stop operation And (c) a step of switching from the variable deceleration rate and decelerating the motor according to the constant deceleration rate after a time when the rotational speed of the motor matches the variable deceleration rate and the constant deceleration rate. .

本発明によれば、モータの停止動作における回生容量の大きさを抑制できるモータ駆動システム及びモータ駆動方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor drive system and motor drive method which can suppress the magnitude | size of the regeneration capacity | capacitance in the stop operation | movement of a motor can be provided.

本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of a motor drive system concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの制御によるモータの回転数の減少の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of reduction of the number of rotations of the motor by control of the motor drive system concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの制御による回生容量の変化の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the change of the regeneration capacity by control of the motor drive system concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの制御によるモータの回転数の減少の他の例を示すグラフである。It is a graph which shows the other example of the reduction | decrease in the rotation speed of the motor by control of the motor drive system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの制御による回生容量の変化の他の例を示すグラフである。It is a graph which shows the other example of the change of the regeneration capacity by control of the motor drive system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るモータ駆動システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the motor drive system which concerns on other embodiment of this invention.

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention specify the structure, arrangement, etc. of the components as follows. It is not what you do. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

本発明の実施形態に係るモータ駆動システム１は、図１に示すように、電圧供給装置１０、モータ駆動装置２０、減速レート算出装置３０及び制御装置４０を備え、モータ１００を駆動する。   As shown in FIG. 1, the motor drive system 1 according to the embodiment of the present invention includes a voltage supply device 10, a motor drive device 20, a deceleration rate calculation device 30, and a control device 40, and drives the motor 100.

電圧供給装置１０は、交流電源系２００の交流電圧を直流電圧に変換し、且つ、モータ１００側から入力された回生直流電圧を交流電源系に返還する交流電圧に変換する。モータ駆動装置２０は、電圧供給装置１０により変換された直流電圧を駆動交流電圧に変換してその駆動交流電圧によってモータ１００を駆動し、且つ、停止動作中にモータ１００によって生成される回生交流電圧を回生直流電圧に変換して電圧供給装置１０に出力する。減速レート算出装置３０は、モータ１００の回転数の減少率に関して、回生直流電圧から交流電圧への変換に必要な電圧供給装置１０の回生容量が一定値であるように設定された可変減速レート、及び所定の停止時間でモータ１００が停止するように一定の減少率が設定された一定減速レートを、それぞれ算出する。制御装置４０は、モータ１００の停止動作の開始時からモータ１００の回転数が可変減速レートと一定減速レートとで一致する時刻まで可変減速レートに従ってモータ１００を減速させた後、一定減速レートに従ってモータ１００を減速させるようにモータ駆動装置２０を制御する。   The voltage supply device 10 converts the AC voltage of the AC power supply system 200 into a DC voltage, and converts the regenerative DC voltage input from the motor 100 side into an AC voltage that is returned to the AC power supply system. The motor drive device 20 converts the DC voltage converted by the voltage supply device 10 into a drive AC voltage, drives the motor 100 with the drive AC voltage, and generates a regenerative AC voltage generated by the motor 100 during the stop operation. Is converted into a regenerative DC voltage and output to the voltage supply device 10. The deceleration rate calculation device 30 is a variable deceleration rate set so that the regenerative capacity of the voltage supply device 10 necessary for conversion from the regenerative DC voltage to the AC voltage is a constant value with respect to the reduction rate of the rotation speed of the motor 100. And a constant deceleration rate in which a constant reduction rate is set so that the motor 100 stops at a predetermined stop time. The control device 40 decelerates the motor 100 according to the variable deceleration rate from the start of the stop operation of the motor 100 until the time when the rotation speed of the motor 100 matches the variable deceleration rate and the constant deceleration rate, and then the motor 100 according to the constant deceleration rate. The motor drive device 20 is controlled to decelerate 100.

「可変減速レート」は、モータ１００において生成される回生エネルギーを回収して交流電源系２００に返還する場合において電圧供給装置１０に必要な回生容量が一定値であるように、モータ１００の回転数の減少率が調整された減速レートである。このため、可変減速レートにおけるモータ１００の回転数の減少率は一定ではなく、モータ駆動装置２０から入力された回生直流電圧を交流電圧に変換する際の回生容量が一定であるように回転数の減少率が変化する。回生容量はモータ１００の回転数の二乗の変化量に比例するため、Ｐ＝Ａ×ｄ（Ｎｔ2）／ｄｔのように回生容量Ｐはモータ１００の回転数Ｎｔの関数として表される（Ａは定数）。減速レート算出装置３０は、停止動作の開始時におけるモータ１００の回転数を参照し、可変減速レートを設定する。 The “variable deceleration rate” is the number of revolutions of the motor 100 so that the regenerative capacity required for the voltage supply device 10 is a constant value when the regenerative energy generated in the motor 100 is recovered and returned to the AC power supply system 200. This is the deceleration rate adjusted for the decrease rate. For this reason, the rate of decrease in the rotational speed of the motor 100 at the variable deceleration rate is not constant, and the rotational speed is set so that the regenerative capacity when converting the regenerative DC voltage input from the motor driving device 20 into an AC voltage is constant. Decrease rate changes. Since the regenerative capacity is proportional to the change in the square of the rotational speed of the motor 100, the regenerative capacity P is expressed as a function of the rotational speed Nt of the motor 100 as P = A × d (Nt 2 ) / dt (A Is a constant). The deceleration rate calculation device 30 sets the variable deceleration rate with reference to the rotation speed of the motor 100 at the start of the stop operation.

一方、「一定減速レート」は、モータ１００の回転数の減少率が一定である減速レートである。一定減速レートは、非常時に生産設備において要求される非常停止時間である停止時間ＴSTOPでモータ１００が停止するように設定された減速レートであり、常に一定の減少率でモータ１００の回転数が減少するように設定される。一定減速レートにおける回転数の減少率は、例えば、モータ駆動装置２０やモータ１００が電気的或いは機械的に許容できる最大の減少率である。停止時間ＴSTOPは、生産設備の操作者の要求に応じて予め設定される。 On the other hand, the “constant deceleration rate” is a deceleration rate at which the rate of decrease in the rotational speed of the motor 100 is constant. The constant deceleration rate is a deceleration rate set so that the motor 100 stops at a stop time T STOP that is an emergency stop time required in a production facility in an emergency, and the number of revolutions of the motor 100 is always at a constant reduction rate. Set to decrease. The reduction rate of the rotational speed at the constant deceleration rate is, for example, the maximum reduction rate that the motor driving device 20 and the motor 100 can electrically or mechanically allow. The stop time T STOP is set in advance according to the request of the operator of the production facility.

図１に示す電圧供給装置１０は、力行用コンバータ１１と回生用コンバータ１２とを有する。力行用コンバータ１１はモータ１００を駆動するためのコンバータであり、交流電源系２００の交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をモータ駆動装置２０に出力する。回生用コンバータ１２は回生エネルギーを回収するためのコンバータであり、モータ駆動装置２０から入力される回生直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を交流電源系２００に返還する。可変減速レートの設定において目標となる回生容量の一定値は、回生用コンバータ１２の回生容量の大きさに応じて決められる。或いは、回生容量値を設定した後に、その値に応じて回生用コンバータ１２の回生容量の大きさを決定する場合もある。   A voltage supply apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a power running converter 11 and a regeneration converter 12. The power running converter 11 is a converter for driving the motor 100, converts the AC voltage of the AC power supply system 200 into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the motor driving device 20. The regenerative converter 12 is a converter for recovering regenerative energy, converts a regenerative DC voltage input from the motor drive device 20 into an AC voltage, and returns the converted AC voltage to the AC power supply system 200. The constant value of the regeneration capacity that is the target in setting the variable deceleration rate is determined according to the size of the regeneration capacity of the regeneration converter 12. Or after setting a regeneration capacity value, the magnitude | size of the regeneration capacity of the converter 12 for regeneration may be determined according to the value.

なお、図１では、モータ駆動システム１が駆動するモータ１００が複数台ある場合を示しているが、モータ駆動システム１が駆動するモータ１００が１台であってもよい。モータ駆動装置２０は、通常はモータ１００毎に１台ずつ配置される。また、複数のモータ１００は同一仕様のモータでなくてもよく、例えば生産ラインの各場所においてそれぞれ最適なトルクを発生させるモータが使用され、モータのサイズは互いに異なっていてもよい。   Although FIG. 1 shows a case where there are a plurality of motors 100 driven by the motor drive system 1, the number of motors 100 driven by the motor drive system 1 may be one. One motor driving device 20 is usually arranged for each motor 100. Further, the plurality of motors 100 may not be motors having the same specification. For example, motors that generate an optimum torque are used at each location on the production line, and the sizes of the motors may be different from each other.

モータ駆動装置２０は、電圧供給装置１０により変換された直流電圧を、任意の周波数及び電圧値の駆動交流電圧に変換する。そして、モータ駆動装置２０により、所定の周波数や電圧値の駆動交流電圧がモータ１００に供給される。駆動交流電圧の周波数や電圧値は、モータ１００のそれぞれの目的や用途に応じて、必要な回転速度やトルクなどが得られるように設定される。   The motor drive device 20 converts the DC voltage converted by the voltage supply device 10 into a drive AC voltage having an arbitrary frequency and voltage value. Then, a drive AC voltage having a predetermined frequency or voltage value is supplied to the motor 100 by the motor drive device 20. The frequency and voltage value of the drive AC voltage are set so as to obtain a necessary rotation speed and torque according to the purpose and application of the motor 100.

モータ１００のそれぞれは、モータ１００の回転数を検出する回転数検出機構１１０を有する。回転数検出機構１１０により、稼動中及び停止動作中のモータ１００の回転数がリアルタイムで検出される。検出されたモータ１００の回転数は、減速レート算出装置３０及び制御装置４０に通知される。   Each of the motors 100 includes a rotation speed detection mechanism 110 that detects the rotation speed of the motor 100. The rotation speed detection mechanism 110 detects the rotation speed of the motor 100 during operation and stop operation in real time. The detected rotation speed of the motor 100 is notified to the deceleration rate calculation device 30 and the control device 40.

非常停止信号の入力などによってモータ駆動システム１によるモータ１００の停止動作を開始する場合、減速レート算出装置３０が、可変減速レート及び一定減速レートを算出する。具体的には、減速レート算出装置３０は、回転数検出機構１１０により検出された、停止動作の開始時点におけるモータ１００の回転数を参照する。そして、停止動作開始時点でのモータ１００の回転数及び停止時間ＴSTOPに基づいて可変減速レート及び一定減速レートが算出される。算出された可変減速レート及び一定減速レートは制御装置４０に通知される。 When the stop operation of the motor 100 by the motor drive system 1 is started by inputting an emergency stop signal or the like, the deceleration rate calculation device 30 calculates a variable deceleration rate and a constant deceleration rate. Specifically, the deceleration rate calculation device 30 refers to the rotation speed of the motor 100 detected by the rotation speed detection mechanism 110 at the start time of the stop operation. Then, the variable deceleration rate and the constant deceleration rate are calculated based on the rotation speed of the motor 100 and the stop time T STOP at the start of the stop operation. The calculated variable deceleration rate and constant deceleration rate are notified to the control device 40.

制御装置４０は、可変減速レート及び一定減速レートに従ってモータ１００の回転数を減少させるように、モータ駆動装置２０を制御する。詳細は後述するが、制御装置４０はリアルタイムで検出されるモータ１００の回転数を参照して、停止動作の途中で可変減速レートから一定減速レートに減速レートを切り替える。つまり、制御装置４０は、停止動作の最初は可変減速レートに従ってモータ１００を減速させ、停止動作の途中から、可変減速レートに代えて一定減速レートに従ってモータ１００を減速させるように、モータ駆動装置２０を制御する。   The control device 40 controls the motor drive device 20 so as to decrease the rotation speed of the motor 100 according to the variable deceleration rate and the constant deceleration rate. Although details will be described later, the control device 40 refers to the rotation speed of the motor 100 detected in real time and switches the deceleration rate from the variable deceleration rate to the constant deceleration rate during the stop operation. That is, the controller 40 decelerates the motor 100 according to the variable deceleration rate at the beginning of the stop operation, and decelerates the motor 100 according to a constant deceleration rate instead of the variable deceleration rate from the middle of the stop operation. To control.

モータ１００の停止動作が開始されると、モータ１００は回生ブレーキをかける際の交流発電機として作用する。この結果モータ１００で発生する回生エネルギーは、以下のようにして、モータ駆動システム１を介して交流電源系２００に返還される。即ち、停止動作中のモータ１００で生成される回生交流電圧が、モータ駆動装置２０によって回生直流電圧に変換される。モータ駆動装置２０は、回生直流電圧を電圧供給装置１０に出力する。電圧供給装置１０は、入力された回生直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を交流電源系２００に返還する。   When the stopping operation of the motor 100 is started, the motor 100 acts as an AC generator when the regenerative brake is applied. As a result, the regenerative energy generated by the motor 100 is returned to the AC power supply system 200 via the motor drive system 1 as follows. That is, the regenerative AC voltage generated by the motor 100 during the stop operation is converted into a regenerative DC voltage by the motor driving device 20. The motor drive device 20 outputs a regenerative DC voltage to the voltage supply device 10. The voltage supply device 10 converts the input regenerative DC voltage into an AC voltage, and returns the converted AC voltage to the AC power supply system 200.

図２及び図３を参照して、モータ駆動システム１によるモータ１００の非常停止動作の例を以下に説明する。   With reference to FIG.2 and FIG.3, the example of the emergency stop operation | movement of the motor 100 by the motor drive system 1 is demonstrated below.

先ず、時刻ｔ０において、非常停止命令が入力されるなどして、モータ駆動システム１がモータ１００の停止動作を開始する。即ち、減速レート算出装置３０が、時刻ｔ０におけるモータ１００の回転数及び停止時間ＴSTOPに応じて可変減速レート及び一定減速レートを算出する。可変減速レート及び一定減速レートは、減速レート算出装置３０から制御装置４０に通知される。そして、可変減速レートに従ってモータ１００の回転数が減少するように、制御装置４０がモータ駆動装置２０を制御する。 First, at time t0, an emergency stop command is input, and the motor drive system 1 starts a stop operation of the motor 100. That is, the deceleration rate calculation device 30 calculates the variable deceleration rate and the constant deceleration rate according to the rotation speed of the motor 100 and the stop time T STOP at time t0. The variable deceleration rate and the constant deceleration rate are notified from the deceleration rate calculation device 30 to the control device 40. And the control apparatus 40 controls the motor drive device 20 so that the rotation speed of the motor 100 reduces according to a variable deceleration rate.

可変減速レートは、回生容量が予め設定された一定値を維持するように設定され、停止時間ＴSTOPのみによっては制限されない。可変減速レートに従うモータ１００の回転数Ｒａは、図２に実線で示すように最初はなだらかに減少し、その後急激に減少する。回転数Ｒａである場合の回生容量は、図３の特性Ｃａに示すように一定値ＣF1を維持する
一方、図２に破線で示すように、一定減速レートに従うモータ１００の回転数Ｒｂは、時刻ｔ０から停止時間ＴSTOP後の時刻ｔｓにおいてモータ１００の回転数が零になる直線で表される。一定減速レートの設定においては、回転数の減少率が一定で、且つ時刻ｔｓにおいてモータ１００の回転数が零になることが条件である。一定減速レートに従ってモータ１００の回転数を減少させる場合には、図３の特性Ｃｂに示すように、回生容量は直線的に減少する。一定減速レートに従ってモータ１００を制御すると、停止開始時に回生容量は最も大きい。 The variable deceleration rate is set so that the regenerative capacity maintains a predetermined constant value, and is not limited only by the stop time T STOP . The rotational speed Ra of the motor 100 according to the variable deceleration rate first decreases gently as indicated by a solid line in FIG. 2, and then decreases rapidly. The regenerative capacity in the case of the rotational speed Ra maintains a constant value C F1 as shown by the characteristic Ca in FIG. 3, while the rotational speed Rb of the motor 100 according to the constant deceleration rate as shown by the broken line in FIG. This is represented by a straight line at which the rotational speed of the motor 100 becomes zero at a time ts after the stop time T STOP from the time t0. In setting the constant deceleration rate, the condition is that the rate of decrease in the rotational speed is constant and the rotational speed of the motor 100 becomes zero at time ts. When the rotational speed of the motor 100 is decreased according to a constant deceleration rate, the regenerative capacity decreases linearly as shown by the characteristic Cb in FIG. When the motor 100 is controlled according to a constant deceleration rate, the regenerative capacity is the largest at the start of stopping.

時刻ｔ０から始まる、可変減速レートに従ってモータ１００の回転数が減少する期間（以下において、「可変減速期間」という。）Ｔａの後、時刻ｔｓでモータ１００が停止するために、時刻ｔ１において制御装置４０が減速レートを可変減速レートから一定減速レートに切り替える。時刻ｔ１から時刻ｔｓまでの、一定減速レートに従ってモータ１００の回転数が減少する期間（以下において、「一定減速期間」という。）Ｔｂの後、時刻ｔｓにおいてモータ１００が停止する。   Since the motor 100 stops at time ts after a period (hereinafter referred to as “variable deceleration period”) Ta in which the rotational speed of the motor 100 decreases according to the variable deceleration rate starting from time t0, the control device at time t1. 40 switches the deceleration rate from a variable deceleration rate to a constant deceleration rate. After a period (hereinafter referred to as “constant deceleration period”) Tb in which the rotational speed of the motor 100 decreases in accordance with a constant deceleration rate from time t1 to time ts, the motor 100 stops at time ts.

減速レートを可変減速レートから一定減速レートに切り替えるタイミングは、以下のように決定される。時刻ｔ０から時刻ｔｓまでのモータ１００の回転数を時間に対する関数として考えると、一定減速レートは時刻ｔｓにおいて回転数が零となる直線である。一定減速レートに従う回転数Ｒｂと時間との関係を表すこの直線と、可変減速レートに従う回転数Ｒａと時間との関係を表す曲線とが交差する図２の時刻ｔ１において、減速レートが可変減速レートから一定減速レートに切り替えられる。つまり、可変減速レートに従うモータ１００の回転数と一定減速レートに従うモータ１００の回転数とが一致する時刻ｔ１において、減速レートが切り替えられる。   The timing for switching the deceleration rate from the variable deceleration rate to the constant deceleration rate is determined as follows. Considering the rotational speed of the motor 100 from time t0 to time ts as a function of time, the constant deceleration rate is a straight line where the rotational speed becomes zero at time ts. At time t1 in FIG. 2 where the straight line representing the relationship between the rotational speed Rb according to the constant deceleration rate and the time intersects with the curve representing the relationship between the rotational speed Ra and the time according to the variable deceleration rate, the deceleration rate is the variable deceleration rate. To a constant deceleration rate. That is, the deceleration rate is switched at time t1 when the rotation speed of the motor 100 according to the variable deceleration rate matches the rotation speed of the motor 100 according to the constant deceleration rate.

図３に示すように、減速レートが一定減速レートに切り替わる時刻ｔ１において、回生容量は最大値ＣFmaxになる。回生用コンバータ１２の回生容量の大きさは、最大値ＣFmax以上であることが必要である。 As shown in FIG. 3, at time t1 when the deceleration rate is switched to the constant deceleration rate, the regenerative capacity becomes the maximum value C Fmax . The regenerative capacity of the regenerative converter 12 needs to be greater than or equal to the maximum value C Fmax .

上記のように、図１に示したモータ駆動システム１では、非常停止開始から停止時間ＴSTOP後にモータ１００が停止するまでの減速期間において、回生容量が一定である可変減速レートに従ってモータ１００の回転数を減少させる可変減速期間Ｔａが最初に設定される。つまり、停止動作においてモータ１００の回転数が最大である停止動作開始時点では、回生容量が一定である可変減速レートに従ってモータ１００の回転数が減少する。これにより、停止動作開始時点の回生容量を小さくすることができる。 As described above, in the motor drive system 1 shown in FIG. 1, the rotation of the motor 100 is performed according to the variable deceleration rate at which the regenerative capacity is constant during the deceleration period from the start of emergency stop until the motor 100 stops after the stop time T STOP. A variable deceleration period Ta for decreasing the number is set first. That is, at the start of the stop operation at which the rotation speed of the motor 100 is maximum in the stop operation, the rotation speed of the motor 100 decreases according to the variable deceleration rate with a constant regeneration capacity. Thereby, the regeneration capacity | capacitance at the time of a stop operation start can be made small.

そして、可変減速レートから一定減速レートに切り替える時点におけるモータ１００の回転数が停止動作開始時点よりも下がることにより、停止動作全体における回生容量の最大値を抑制することができる。更に、停止動作の途中から一定減速レートに従ってモータ１００の回転数を減少させる一定減速期間Ｔｂが設定されることにより、停止動作の開始から所望の停止時間ＴSTOP後にモータ１００を停止させることができる。 Then, the maximum value of the regenerative capacity in the entire stop operation can be suppressed by lowering the rotation speed of the motor 100 at the time of switching from the variable deceleration rate to the constant deceleration rate from the stop operation start time. Furthermore, by setting a constant deceleration period Tb in which the rotational speed of the motor 100 is decreased according to a constant deceleration rate in the middle of the stop operation, the motor 100 can be stopped after a desired stop time T STOP from the start of the stop operation. .

また、設定された停止時間ＴSTOPと停止動作開始時のモータ１００の回転数とを用いて、図４に示すように、可変減速レートに従う回転数Ｒａと時間との関係を表す曲線が、一定減速レートに従う回転数Ｒｂと時間との関係を表す直線と接するように、回生容量の一定値を設定してもよい。そして、回転数Ｒａを表す曲線が回転数Ｒｂを表す直線と接する時刻ｔ２において、減速レートが可変減速レートから一定減速レートに切り替えられる。時刻ｔ２は、可変減速レートにおける回転数及び回転数の減少率が、一定減速レートにおける回転数及び回転数の減少率と一致する時刻である。 Further, using the set stop time T STOP and the rotation speed of the motor 100 at the start of the stop operation, a curve representing the relationship between the rotation speed Ra according to the variable deceleration rate and the time is constant as shown in FIG. A constant value of the regenerative capacity may be set so as to be in contact with a straight line representing the relationship between the rotational speed Rb according to the deceleration rate and time. The deceleration rate is switched from the variable deceleration rate to the constant deceleration rate at time t2 when the curve representing the rotational speed Ra is in contact with the straight line representing the rotational speed Rb. Time t2 is a time at which the rotation speed and the decrease rate of the rotation speed at the variable deceleration rate coincide with the rotation speed and the rotation speed decrease rate at the constant deceleration rate.

図４に示すようにモータ１００の回転数を制御した場合、図５に示すように、可変減速期間Ｔａにおける回生容量の一定値ＣF2が、一定減速レートに切り替える時点における回生容量である。即ち、回生容量の一定値ＣF2が、一定減速期間Ｔｂも含めた全減速期間を通して最大の回生容量である。したがって、モータ駆動システム１によるモータ１００の非常停止動作における回生容量の最大値を最も小さくすることができる。 When the number of revolutions of the motor 100 is controlled as shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the constant value C F2 of the regenerative capacity in the variable deceleration period Ta is the regenerative capacity at the time of switching to the constant deceleration rate. That is, the constant value C F2 of the regenerative capacity is the maximum regenerative capacity throughout the entire deceleration period including the constant deceleration period Tb. Therefore, the maximum value of the regenerative capacity in the emergency stop operation of the motor 100 by the motor drive system 1 can be minimized.

以上に説明したように、本発明の実施形態に係るモータ駆動システム１によれば、モータ１００の非常停止時における回生容量の大きさを抑制できる。その結果、回生用コンバータ１２の回生容量を低減できるので、設備導入コストの上昇や設備の設置面積の増加を抑制できる。   As described above, according to the motor drive system 1 according to the embodiment of the present invention, the size of the regenerative capacity when the motor 100 is in an emergency stop can be suppressed. As a result, since the regenerative capacity of the regenerative converter 12 can be reduced, an increase in equipment introduction cost and an increase in the installation area of the equipment can be suppressed.

なお、モータ１００が複数台ある場合に、減速レートはモータ駆動装置２０毎に設定できる。モータ駆動装置２０の各減速レートは、モータ１００の各停止時間ＴSTOPが共通になるように設定されることが好ましい。 Note that when there are a plurality of motors 100, the deceleration rate can be set for each motor drive device 20. Each deceleration rate of the motor drive device 20 is preferably set so that each stop time T STOP of the motor 100 is common.

各モータ１００について停止時間ＴSTOPを共通とすることにより、複数のモータ１００の協調停止が可能である。つまり、各モータ１００のそれぞれが個別に停止動作をすることなく、互いに協調を取って停止させることができる。その結果、例えば圧延ラインにおける板破断や絞込みなどの処理対象の板の破損、及び、製造設備の各機器の損害といった２次的な災害を防止することができる。 By making the stop time T STOP common for each motor 100, a plurality of motors 100 can be cooperatively stopped. That is, each motor 100 can be stopped in cooperation with each other without individually stopping. As a result, for example, it is possible to prevent secondary disasters such as breakage of a plate to be processed such as plate breakage or narrowing in a rolling line, and damage to each device of a manufacturing facility.

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 (Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

既に述べた実施形態の説明においては、電圧供給装置１０が力行用コンバータ１１と回生用コンバータ１２の２種類のコンバータを有する場合を示した。しかし、例えば図６に示すように、電圧供給装置１０が力行用コンバータと回生用コンバータの機能を兼ねた一つのコンバータ１３のみを有する場合にも、本発明は適用可能である。   In the description of the above-described embodiment, the case where the voltage supply device 10 includes two types of converters, that is, the power running converter 11 and the regeneration converter 12 is shown. However, for example, as shown in FIG. 6, the present invention can also be applied when the voltage supply device 10 has only one converter 13 that functions as a power running converter and a regeneration converter.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

１…モータ駆動システム
１０…電圧供給装置
１１…力行用コンバータ
１２…回生用コンバータ
１３…コンバータ
２０…モータ駆動装置
３０…減速レート算出装置
４０…制御装置
１００…モータ
１１０…回転数検出機構
２００…交流電源系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor drive system 10 ... Voltage supply device 11 ... Converter for power running 12 ... Converter for regeneration 13 ... Converter 20 ... Motor drive device 30 ... Deceleration rate calculation device 40 ... Control device 100 ... Motor 110 ... Rotation speed detection mechanism 200 ... AC Power system

Claims (7)

モータを駆動するモータ駆動システムであって、
交流電源系の交流電圧を直流電圧に変換し、且つ、前記モータ側から入力された回生直流電圧を前記交流電源系に返還する交流電圧に変換する電圧供給装置と、
前記電圧供給装置により変換された前記直流電圧を駆動交流電圧に変換して該駆動交流電圧によって前記モータを駆動し、且つ、停止動作中に前記モータによって生成される回生交流電圧を前記回生直流電圧に変換して前記電圧供給装置に出力するモータ駆動装置と、
前記モータの回転数の減少率に関して、前記回生直流電圧から交流電圧への変換に必要な前記電圧供給装置の回生容量が一定値であるように設定された可変減速レート、及び所定の停止時間で前記モータが停止するように一定の減少率が設定され、且つ、前記一定の減少率が前記モータ及び前記モータ駆動装置が電気的或いは機械的に許容できる最大の減少率である一定減速レートを、それぞれ算出する減速レート算出装置と、
前記モータの停止動作の開始時から前記モータの回転数が前記可変減速レートと前記一定減速レートとで一致する時刻まで前記可変減速レートに従って前記モータを減速させた後、前記一定減速レートに従って前記モータを減速させるように前記モータ駆動装置を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするモータ駆動システム。 A motor drive system for driving a motor,
A voltage supply device that converts an alternating current voltage of an alternating current power supply system into a direct current voltage, and converts a regenerative direct current voltage input from the motor side into an alternating current voltage that is returned to the alternating current power supply system;
The DC voltage converted by the voltage supply device is converted into a driving AC voltage, the motor is driven by the driving AC voltage, and the regenerative AC voltage generated by the motor during a stop operation is converted to the regenerative DC voltage. A motor drive device that converts to a voltage supply device and outputs the voltage to the voltage supply device;
With respect to the rate of decrease in the rotational speed of the motor, a variable deceleration rate set so that the regenerative capacity of the voltage supply device necessary for conversion from the regenerative DC voltage to AC voltage is a constant value, and a predetermined stop time. A constant reduction rate is set such that the motor stops , and the constant reduction rate is a maximum reduction rate that the motor and the motor driving device can electrically or mechanically accept, A deceleration rate calculating device for calculating each,
The motor is decelerated according to the variable deceleration rate from the start of the motor stop operation until the time when the rotation speed of the motor coincides with the variable deceleration rate and the constant deceleration rate, and then the motor according to the constant deceleration rate And a control device for controlling the motor drive device so as to decelerate the motor. 前記電圧供給装置が、前記交流電源系の交流電圧を直流電圧に変換する力行用コンバータ、及び前記回生直流電圧を交流電圧に変換する回生用コンバータを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。   The said voltage supply apparatus is provided with the converter for power running which converts the alternating voltage of the said alternating current power supply system into a DC voltage, and the converter for regeneration which converts the said regenerative DC voltage into an alternating voltage. Motor drive system. 前記減速レート算出装置が、停止動作の開始時における前記モータの回転数及び前記停止時間を参照して前記可変減速レート及び前記一定減速レートを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動システム。   3. The deceleration rate calculating device sets the variable deceleration rate and the constant deceleration rate with reference to the rotation speed of the motor and the stop time at the start of a stop operation. Motor drive system. 前記減速レート算出装置が、前記可変減速レートに従う回転数と時間の関係を表す曲線が前記一定減速レートに従う回転数と時間の関係を表す直線に接するように、前記回生容量の前記一定値を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ駆動システム。   The deceleration rate calculating device sets the constant value of the regenerative capacity so that a curve representing the relationship between the rotational speed and time according to the variable deceleration rate is in contact with a straight line representing the relationship between the rotational speed and time according to the constant deceleration rate. The motor drive system according to claim 1, wherein the motor drive system is a motor drive system. 停止動作中にモータによって生成される回生交流電圧を回生直流電圧に変換するモータ駆動装置、及び前記回生直流電圧を交流電源系に返還する交流電圧に変換する電圧供給装置を有するモータ駆動システムによるモータ駆動方法であって、
前記モータの回転数の減少率に関して、前記回生直流電圧から交流電圧への変換に必要な前記電圧供給装置の回生容量が一定値であるように設定された可変減速レート、及び、所定の停止時間で前記モータが停止するように一定の減少率が設定され、且つ、前記一定の減少率が前記モータ及び前記モータ駆動装置が電気的或いは機械的に許容できる最大の減少率である一定減速レートを、それぞれ算出するステップと、
前記モータの停止動作の開始時から前記可変減速レートに従って前記モータを減速させるステップと、
前記モータの回転数が前記可変減速レートと前記一定減速レートとで一致する時刻後に、前記可変減速レートから切り替えて前記一定減速レートに従って前記モータを減速させるステップと
を含むことを特徴とするモータ駆動方法。 Motor driving apparatus for converting regenerative AC voltage generated by motor during stop operation to regenerative DC voltage, and motor by motor driving system having voltage supply apparatus for converting regenerative DC voltage to AC voltage for returning to AC power supply system A driving method comprising:
Regarding the rate of decrease in the rotational speed of the motor, a variable deceleration rate set so that the regenerative capacity of the voltage supply device necessary for conversion from the regenerative DC voltage to AC voltage is a constant value, and a predetermined stop time The constant reduction rate is set so that the motor stops , and the constant reduction rate is the maximum reduction rate that the motor and the motor driving device can electrically or mechanically allow. , Each calculating step,
Decelerating the motor according to the variable deceleration rate from the start of the motor stop operation;
And a step of switching from the variable deceleration rate and decelerating the motor according to the constant deceleration rate after a time when the rotational speed of the motor coincides with the variable deceleration rate and the constant deceleration rate. Method. 停止動作の開始時における前記モータの回転数及び前記停止時間を参照して前記可変減速レート及び前記一定減速レートを設定することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動方法。   6. The motor driving method according to claim 5, wherein the variable deceleration rate and the constant deceleration rate are set with reference to the rotation speed of the motor and the stop time at the start of a stop operation. 前記可変減速レートに従う回転数と時間の関係を表す曲線が前記一定減速レートに従う回転数と時間の関係を表す直線に接するように、前記回生容量の前記一定値を設定することを特徴とする請求項５又は６に記載のモータ駆動方法。   The constant value of the regenerative capacity is set so that a curve representing the relationship between the rotational speed according to the variable deceleration rate and time contacts a straight line representing the relationship between the rotational speed according to the constant deceleration rate and time. Item 7. A motor driving method according to Item 5 or 6.
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