JP6183165B2 - 誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、誘導電動機の回転駆動を制御する誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法に関し、特に、トルク制御を行う誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法に関するものである。

従来、線材などドラムに巻かれている材料を一旦送り出して何らかの加工を施し、再び巻き取る巻き取り装置において、送り出し側ドラム及び巻き取り側ドラムの回転駆動には、トルクモータが用いられていた。このトルクモータは、通常のインバータによるＶ／ｆ制御では駆動できず、またトルクモータ自体も非常に高価なため、本出願人は、トルクモータの代わりに汎用の誘導電動機を用い、誘導電動機のトルクを制御することで、材料の張力を一定に保つ技術を提案している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、図５に示すような回転数−トルク特性を得るために、基本トルク指令値Ｔ_０ ^＊と、基本モータ回転数Ｎ_０と、トルク低減率ｒと、速度リミットＮ_ｍａｘとを設定する構成になっている。低速領域では基本モータ回転数Ｎ_０まで、基本トルク指令値Ｔ_０ ^＊一定でトルク制御を行い、モータ回転数が基本モータ回転数Ｎ_０以上の回転数Ｎになると、次式により、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を低減させる。

［数１］によると、回転数−トルク特性の特性カーブは、図５に示す基本カーブを描く。［数１］は、トルク低減率ｒを１とした場合のトルク指令値の算出式であり、実際には、トルク低減率ｒを加味した次式により、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を算出する。

［数２］により、トルク低減率ｒを増減させることで、回転数−トルク特性の特性カーブを、図５にカーブＡ、Ｂで示すように基本カーブに対して増減させることが可能になる。さらに、高速回転時は速度リミットＮ_ｍａｘを設定することで、回転数Ｎが速度リミットＮ_ｍａｘ以上に上昇するのを抑制している。

特開２０１２−１５７１５５号公報

しかしながら、従来技術において、回転数−トルク特性の特性カーブを変更するためには、トルク低減率ｒを設定する必要があるが、トルク低減率ｒは、使用者にとって把握しにくいパラメータであり、トルク低減率ｒによって変更される特性カーブをイメージしづらく、回転数−トルク特性を所望の特性カーブに簡単に設定することが困難であるという問題点があった。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、使用者が容易に把握できるパラメータによって、トルク指令値の回転数−トルク特性を所望の特性カーブに簡単に設定することができる誘導電動機制御装置又は誘導電動機制御方法を提供することにある。

本発明に係る誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明の誘導電動機制御装置は、ドラムに巻かれている材料を一旦送り出し、再び巻き取る巻き取り装置において、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機に供給するインバータ回路の出力電圧を、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とに基づいて変換された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊により、制御する誘導電動機制御装置であって、前記誘導電動機の回転速度を実速度として測定する速度測定部と、前記誘導電動機の巻き始め回転数、巻き始めトルク、巻き終わり回転数及び巻き終わりトルクの入力を受け付ける入力部と、前記実速度、前記巻き始め回転数、前記巻き始めトルク、前記巻き終わり回転数及び前記巻き終わりトルクに基づいてトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、前記トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を演算するトルク電流指令値演算部と、前記トルク電流指令値に基づいて前記ｑ軸電圧指令値を演算するトルク電流ＰＩ制御器とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の誘導電動機制御装置は、前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が前記巻き始め回転数で前記巻き始めトルクとなると共に、前記実速度が前記巻き終わり回転数で前記巻き終わりトルクとなり、前記実速度が前記巻き始め回転数から前記巻き終わり回転数に近づくにつれて前記巻き始めトルクから前記巻き終わりトルクに近づく値になるようにしても良い。
さらに、本発明の誘導電動機制御装置は、前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が速くなるにつれて低減するようにしても良い。
さらに、本発明の誘導電動機制御装置は、前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が速くなるにつれて低減率が減少するようにしても良い。
さらに、本発明の誘導電動機制御装置は、前記トルク指令値演算部は、前記トルク指令値をＴ_ｍ ^＊、前記実速度に基づく回転数をＮ、前記巻き始め回転数をＮ_ｓ、前記巻き始めトルクをＴ_ｓ、前記巻き終わり回転数をＮ_ｅ、前記巻き終わりトルクをＴ_ｅとそれぞれすると、前記トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を、
Ｔ_ｍ ^＊＝{(Ｎ_ｓ−Ｎ_ｅ)Ｔ_ｓ・Ｔ_ｅ}／{(Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓ)Ｎ＋(Ｎ_ｓ−Ｎ_ｅ)Ｔ_ｓ−(Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓ)Ｎ_ｅ}
によって演算しても良い。
また、本発明の誘導電動機制御方法は、ドラムに巻かれている材料を一旦送り出し、再び巻き取る巻き取り装置において、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機に供給するインバータ回路の出力電圧を、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とに基づいて変換された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊により、制御する誘導電動機制御装置における誘導電動機制御方法であって、誘導電動機制御装置は、前記誘導電動機の回転速度を測定した実速度と、入力を受け付けた前記誘導電動機の巻き始め回転数、巻き始めトルク、巻き終わり回転数及び巻き終わりトルクとに基づいてトルク指令値を演算し、前記トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を演算し、前記トルク電流指令値に基づいて前記ｑ軸電圧指令値を演算することを特徴とする。

本発明によれば、使用者が容易に把握できる巻き始め回転数、巻き始めトルク、巻き終わり回転数及び巻き終わりトルクによって、トルク指令値の回転数−トルク特性を所望の特性カーブに簡単に設定することができるという効果を奏する。

本発明に係る誘導電動機制御装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すトルク指令値演算部によって演算されるトルク指令値の回転数−トルク特性を示す図である。 図１に示すトルク指令値演算部によって演算されるトルク指令値の１つのパラメータを変更した場合の回転数−トルク特性を示す図である。 図１に示すトルク指令値演算部によって演算されるトルク指令値の複数のパラメータを変更した場合の回転数−トルク特性を示す図である。 従来の誘導電動機制御装置におけるトルク指令値の回転数−トルク特性を示す図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。

本実施の形態は、図１に示すように、３相交流電源１０１と、誘導電動機（ＩＭ）１０６に接続され、誘導電動機１０６を制御する誘導電動機制御装置１０である。誘導電動機制御装置１０は、図１を参照すると、ダイオード整流回路１０２と、平滑回路１０３と、インバータ回路１０４と、ＰＷＭゲート信号生成器１０５と、パルスジェネレータ（ＰＧ）センサ１０７と、電流センサ１０８と、３相／２相座標変換器１０９と、２相／ｄｑ座標変換器１１０と、磁束推定器１１１と、速度推定器１１２と、フィードバック速度切替器１１３と、すべり演算器１１４と、積分器１１５と、磁束ＰＩ制御器１１６と、磁束電流ＰＩ制御器１１７と、トルク電流ＰＩ制御器１１９と、ｄｑ／２相座標変換器１２０と、２相／３相座標変換器１２１と、偏差演算部１２２〜１２５と、すべり周波数加算部１２６とを備えている。また、誘導電動機制御装置１０は、トルク指令値演算部１８と、トルク電流指令値演算部１９と、速度ＰＩ制御器２０とトルクリミッタ２１と、トルク指令値切替器２２と、速度指令値変換器２３と、速度指令値切替部２４と、入力部２５とを備えている。

誘導電動機制御装置１０は、入力部２５によって巻き始め回転数Ｎ_ｓと、巻き始めトルクＴ_ｓと、巻き終わり回転数Ｎ_ｅと、巻き終わりトルクＴ_ｅとの４つのパラメータを受け付け、磁束指令値φ_ｄ ^＊と、巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅに基づくトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊とを目標に、インバータ回路１０４を用いて誘導電動機１０６を駆動するものである。なお、入力部２５の機能は、テンキー等の入力手段や外部装置からの入力を受信する受信手段による機能コード入力、アナログ入力、通信入力等で実現される。また、入力部２５による４つのパラメータの受け付け（変更）は、制御途中（巻き取り動作中）でも可能に構成されている。さらに、インバータ回路１０４の機能は、パワースイッチング素子によって実現される。そして、以下で述べるその他の各機能は、ＣＰＵ（Central Proccesing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されたコンピュータと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等に格納されたプログラムによって実現される。

誘導電動機制御装置１０は、まず、磁束指令値φ_ｄ ^＊と磁束推定器１１１によって推定された磁束推定値φ_ｄ＾との偏差Δφ_ｄを偏差演算部１２２によって演算し、得られた偏差Δφ_ｄは磁束ＰＩ制御器１１６に入力される。磁束ＰＩ制御器１１６は、入力された偏差Δφ_ｄに基づいて磁束電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を生成する。次に、磁束電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と２相／ｄｑ座標変換器１１０から出力されるｄ軸の磁束電流ｉ_ｄとの偏差ΔＩ_ｄを偏差演算部１２３によって演算し、得られた偏差ΔＩ_ｄは磁束電流ＰＩ制御器１１７に入力される。磁束電流ＰＩ制御器１１７は、入力された偏差ΔＩ_ｄに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を生成する。

また、誘導電動機制御装置１０は、トルク指令値演算部１８において、入力部２５によって受け付けた巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅと、速度推定器１１２によって推定された速度推定値ω_ｍ＾又はパルスジェネレータセンサ１０７によって検出された速度ω_ｍ（以下、これらを総称して誘導電動機１０６の回転速度を測定した実速度ω_ｍと称す）とに基づいてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を演算してトルク指令値切替器２２に出力する。まず、トルク指令値演算部１８は、実速度ω_ｍによって回転数Ｎを求め、求めた回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅ以上である場合には、巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅを用いて、次式によってトルク低減率ｒを求める。

次に、任意の回転数Ｎにおけるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を次式によって求めてトルク指令値切替器２２に出力する。

なお、トルク指令値演算部１８における実際の演算は、トルク低減率ｒを求めることなく、［数４］に［数３］を代入した次式によって行う。

一方、トルク指令値演算部１８は、求めた回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅ未満である場合には、巻き終わりトルクＴ_ｅをトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊としてトルク指令値切替器２２に出力する。

また、誘導電動機制御装置１０は、速度指令値変換器２３において、巻き始め回転数Ｎ_ｓ（rpm）を角速度の単位(rad/s)に変換し、変換した値を速度指令値ω_ｓとして速度指令値切替部２４に出力する（速度指令値ω_ｓ＝（２π／６０）Ｎ_ｓ）。誘導電動機制御装置１０には、最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊が予め設定されており、速度指令値切替部２４は、実速度ω_ｍが最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊未満のときは、速度指令値ω_ｓを偏差演算部１２４に出力し、実速度ω_ｍが最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊以上のときは、最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊を偏差演算部１２４に出力する。これにより、最高回転時の速度リミットと、巻き始め回転数Ｎ_ｓとを別の設定にすることができ、巻き始め回転数Ｎ_ｓの受け付けは、最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊(rad/s)を回転数の単位（rpm）に変換した速度リミット以下に実質的に制限されることになる。

偏差演算部１２４は、速度指令値ω_ｓもしくは最大速度指令値ω_ｍａｘ ^＊実速度ω_ｍとの偏差Δω_ｍを演算し、得られた偏差Δω_ｍは速度ＰＩ制御器２０に入力される。速度ＰＩ制御器２０の出力は、トルクリミッタ２１によって制限され、トルク指令値切替器２２に出力される。

トルク指令値切替器２２は、実速度ω_ｍが巻き始め回転数Ｎ_ｓに基づく速度指令値ω_ｓ未満のときは、トルク指令値演算部１８の出力をトルク電流指令値演算部１９に出力し、実速度ω_ｍが速度指令値ω_ｓ以上のときは、トルクリミッタ２１からの出力をトルク電流指令値演算部１９に出力する。トルク電流指令値演算部１９は、実速度ω_ｍが速度指令値ω_ｓ未満のときは、トルク指令値演算部１８から入力されたトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊に基づいてトルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算すると共に、実速度ω_ｍが速度指令値ω_ｓ以上のときは、速度制御に切り換え、トルクリミッタ２１から入力された信号に基づいてトルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算する。次に、トルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊と２相／ｄｑ座標変換器１１０から出力されるｑ軸のトルク電流ｉ_ｑとの偏差ΔＩ_ｑを偏差演算部１２５によって演算し、得られた偏差ΔＩ_ｑはトルク電流ＰＩ制御器１１９に入力される。トルク電流ＰＩ制御器１１９は、入力された偏差ΔＩ_ｑに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を生成する。

磁束電流ＰＩ制御器１１７から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊と、トルク電流ＰＩ制御器１１９から出力されるｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊は、ｄｑ／２相座標変換器１２０に入力される。ｄｑ／２相座標変換器１２０は、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊とｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊と積分器１１５から出力される位相角θに基づいてα軸、β軸の２相電圧指令値Ｖ_α ^＊、Ｖ_β ^＊を出力する。２相電圧指令値Ｖ_α ^＊、Ｖ_β ^＊は、２相／３相座標変換器１２１に入力される。２相／３相座標変換器１２１は、入力された２相電圧指令値Ｖ_α ^＊、Ｖ_β ^＊に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を生成する。生成された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊は、ＰＷＭ（Pulse Width Moduration）ゲート信号生成器１０５に入力される。ＰＷＭゲート信号生成器１０５は、ＰＷＭ制御によりインバータ回路１０４の出力電圧を３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊に従い制御する。

図１の構成図において、誘導電動機制御装置１０には、３相の誘導電動機１０６が接続されており、電流センサ１０８が誘導電動機１０６のＷ相の電流ｉ_ｗとＵ相の電流ｉ_ｕを検出している。なお、この電流センサ１０８は、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の内、２相（Ｗ相、Ｕ相）の電流ｉ_ｗ，ｉ_ｕを検出しているが、３相電流の和はゼロであるから他の１相（Ｖ相）の電流ｉ_ｖは一意に定められる。また、誘導電動機１０６の速度ω_ｍは、パルスジェネレータセンサ１０７で検出している。

電流センサ１０８によって検出された電流ｉ_ｗ，ｉ_ｕは、３相／２相座標変換器１０９に入力される。３相／２相座標変換器１０９は、電流ｉ_ｗ，ｉ_ｕに基づいて３相／２相座標変換を行ってα軸、β軸の２相電流ｉ_α，ｉ_βを生成し、２相／ｄｑ座標変換器１１０に出力する。２相／ｄｑ座標変換器１１０は、２相電流ｉ_α，ｉ_βと、積分器１１５から出力される位相角θに基づいてｄ軸の磁束電流ｉ_ｄとｑ軸のトルク電流ｉ_ｑを出力する。

一方、磁束推定器１１１は、ｄｑ／２相座標変換器１２０から出力される２相電圧指令値Ｖ_α ^＊、Ｖ_β ^＊と、３相／２相座標変換器１０９から出力される２相電流ｉ_α，ｉ_βに基づいてα軸、β軸の磁束推定値φ_α＾、φ_β＾を生成し、それらを速度推定器１１２に出力する。速度推定器１１２は、磁束推定値φ_α＾、φ_β＾に基づいて速度推定値ω_ｍ＾を生成する。フィードバック速度切替器１１３は、フィードバックに用いる速度信号として速度推定値ω_ｍ＾を用いるか、パルスジェネレータセンサ１０７によって検出された速度ω_ｍを用いるかを選択して切り替えることができるスイッチである。

すべり演算器１１４は、磁束ＰＩ制御器１１６から出力される磁束電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と、トルク電流指令値演算部１９から出力されるトルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊とに基づいて、誘導電動機１０６のすべり速度推定値ω_ｓを演算し、すべり周波数加算部１２６は、速度推定値ω_ｍ＾又は、速度ω_ｍと、すべり速度推定値ω_ｓとを入力し、ω_ｅ＝ω_ｍ＾＋ω_ｓ又はω_ｅ＝ω_ｍ＋ω_ｓを演算し、電源角周波数（インバータ出力角周波数）ω_ｅを出力する。このω_ｅは、積分器１１５によって位相角θに変換され、２相／ｄｑ座標変換器１１０と、ｄｑ／２相座標変換器１２０に入力される。

次に、トルク指令値演算部１８によるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性について図２乃至図４に基づいて詳細に説明する。なお、図２乃至図４の横軸は、回転数Ｎを表し、縦軸は、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を表している。また、図２乃至図４には、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機１０６の誘導電動機制御装置１０におけるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性が示されている。

図２を参照すると、トルク指令値演算部１８は、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅ未満である場合には、巻き終わりトルクＴ_ｅをトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊として出力する。これにより、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅ未満である場合には、巻き終わりトルクＴ_ｅで定トルク制御が行われることになる。

トルク指令値演算部１８は、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅ以上で且つ巻き始め回転数Ｎ_ｓ未満である場合には、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎと、巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅとを用いて［数５］を演算する。［数５］によると、回転数Ｎ＝巻き始め回転数Ｎ_ｓでは、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊＝巻き始めトルクＴ_ｓとなると共に、回転数Ｎ＝巻き終わり回転数Ｎ_ｅでは、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊＝巻き終わりトルクＴ_ｅとなり、回転数Ｎが巻き始め回転数Ｎ_ｓから巻き終わり回転数Ｎ_ｅに近づくにつれてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊も巻き始めトルクＴ_ｓから巻き始めトルクＴ_ｓに近づく値となる。なお、［数５］に示す演算式では、図２に示すように、回転数Ｎが大きくなるにつれてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の低減率が減少するため、送り出しドラム及び巻き取り側ドラムの回転駆動制御を適している。しかしながら、［数５］に示す演算式は一例であり、回転数Ｎが巻き始め回転数Ｎ_ｓから巻き終わり回転数Ｎ_ｅに近づくにつれてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊も巻き始めトルクＴ_ｓから巻き始めトルクＴ_ｓに近づく値となる他の演算式を用いるようにしても良い。

本実施の形態では、トルク指令値演算部１８において、入力部２５によって受け付けた巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅの４つのバラメータを用いてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を演算するように構成されているため、４つのパラメータの内のいずれか１つもしくは複数を変更することで、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性を任意に変更することができる。

１つのパラメータを変更する例として、図３（ａ）には、巻き終わりトルクＴ_ｅを変更した場合の、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性が、図３（ｂ）には、巻き始め回転数Ｎ_ｓを変更した場合の、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性がそれぞれ示されている。なお、巻き始めトルクＴ_ｓや巻き終わり回転数Ｎ_ｅの方を変更しても同様の特性カーブを得ることができる。このように、１つのパラメータを変更するだけで、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性を多様な特性カーブに設定することが可能になる。

複数（２つ）のパラメータを変更する例として、図４（ａ）には、巻き始めトルクＴ_ｓと巻き終わりトルクＴ_ｅとの比率を変更した場合の、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性が、図４（ｂ）には、巻き始め回転数Ｎ_ｓと巻き終わり回転数Ｎ_ｅとの比率を変更した場合の、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性がそれぞれ示されている。なお、巻き始めトルクＴ_ｓと巻き終わりトルクＴ_ｅとを独立に設定しても良く、巻き始め回転数Ｎ_ｓと巻き終わり回転数Ｎ_ｅとを独立に設定しても良い。このように、複数のパラメータを変更するだけで、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性をより多様な特性カーブに設定することが可能になる。

なお、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎが巻き始め回転数Ｎ_ｓ以上である場合には、トルク指令値切替器２２によって、トルクリミッタ２１からの出力がトルク電流指令値演算部１９に入力される。従って、巻き始め回転数Ｎ_ｓに基づく定速度制御に切り換えられることになる。

また、本実施の形態では、図２乃至図４において、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機１０６の誘導電動機制御装置１０におけるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性について説明したが、送り出し側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機１０６の誘導電動機制御装置１０におけるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性は、巻き始め回転数Ｎ_ｓ及び巻き始めトルクＴ_ｓと、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅとを入れ替えたものになる。従って、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機１０６の誘導電動機制御装置１０と、送り出し側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機１０６の誘導電動機制御装置１０とを接続し、一方の誘導電動機制御装置１０に入力された巻き始め回転数Ｎ_ｓ及び巻き始めトルクＴ_ｓが他方の誘導電動機制御装置１０に巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅとして入力されると共に、一方の誘導電動機制御装置１０に入力された巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅが他方の誘導電動機制御装置１０に巻き始め回転数Ｎ_ｓ及び巻き始めトルクＴ_ｓとして入力されるように構成しても良い。

以上説明したように、本実施の形態は、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊とｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊ととに基づいて変換された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊により、誘導電動機１０６に供給するインバータ回路１０４の出力電圧を制御する誘導電動機制御装置１０であって、誘導電動機１０６の回転速度を実速度ω_ｍとして測定する速度測定部（速度推定器１１２又はパルスジェネレータセンサ１０７）と、巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅの入力を受け付ける入力部２５と、実速度ω_ｍに基づく回転数Ｎ、巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅに基づいてトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を演算するトルク指令値演算部１８と、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊に基づいてトルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算するトルク電流指令値演算部１９と、トルク電流指令値Ｉ_ｑ ^＊に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を演算するトルク電流ＰＩ制御器１１９とを備えている。
この構成により、使用者が容易に把握できる巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅによって、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性を所望の特性カーブに簡単に設定することができる。

さらに、本実施の形態は、トルク指令値演算部１８によって演算されるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊は、回転数Ｎが巻き始め回転数Ｎ_ｓで巻き始めトルクＴ_ｓとなると共に、回転数Ｎが巻き終わり回転数Ｎ_ｅで巻き終わりトルクＴ_ｅとなり、回転数Ｎが巻き始め回転数Ｎ_ｓから巻き終わり回転数Ｎ_ｅに近づくにつれて巻き始めトルクＴ_ｓから巻き始めトルクＴ_ｓに近づく値になる。
この構成により、使用者が容易に把握できる巻き始め回転数Ｎ_ｓ、巻き始めトルクＴ_ｓ、巻き終わり回転数Ｎ_ｅ及び巻き終わりトルクＴ_ｅのいずれか１つもしくは複数のパラメータを変更することによって、トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性を所望の特性カーブに簡単に変更することができる。

さらに、本実施の形態は、トルク指令値演算部１８によって演算されるトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊は、回転数Ｎが速くなるにつれて低減し、且つ低減率が減少する。
この構成により、送り出しドラム及び巻き取り側ドラムの回転駆動制御を適したトルク指令値Ｔ_ｍ ^＊の回転数−トルク特性を設定することができる。

以上の実施の形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１０ 誘導電動機制御装置
１８ トルク指令値演算部
１９ トルク電流指令値演算部
２０ 速度ＰＩ制御器
２１ トルクリミッタ
２２ トルク指令値切替器
２３ 速度指令値変換器
２４ 速度指令値切替部
２５ 入力部
１０１ ３相交流電源
１０２ ダイオード整流回路
１０３ 平滑回路
１０４ インバータ回路
１０５ ＰＷＭゲート信号生成器
１０６ 誘導電動機
１０７ パルスジェネレータ（ＰＧ）センサ
１０８ 電流センサ
１０９ ３相／２相座標変換器
１１０ ２相／ｄｑ座標変換器
１１１ 磁束推定器
１１２ 速度推定器
１１３ フィードバック速度切替器
１１４ すべり演算器
１１５ 積分器
１１６ 磁束ＰＩ制御器
１１７ 磁束電流ＰＩ制御器
１１９ トルク電流ＰＩ制御器
１２０ ｄｑ／２相座標変換器
１２１ ２相／３相座標変換器
１２２ 偏差演算部
１２３ 偏差演算部
１２４ 偏差演算部
１２５ 偏差演算部
１２６ すべり周波数加算部

Claims (6)

1. ドラムに巻かれている材料を一旦送り出し、再び巻き取る巻き取り装置において、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機に供給するインバータ回路の出力電圧を、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とに基づいて変換された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊により、制御する誘導電動機制御装置であって、
   前記誘導電動機の回転速度を実速度として測定する速度測定部と、
   前記誘導電動機の巻き始め回転数、巻き始めトルク、巻き終わり回転数及び巻き終わりトルクの入力を受け付ける入力部と、
   前記実速度、前記巻き始め回転数、前記巻き始めトルク、前記巻き終わり回転数及び前記巻き終わりトルクに基づいてトルク指令値を演算するトルク指令値演算部と、
   前記トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を演算するトルク電流指令値演算部と、
   前記トルク電流指令値に基づいて前記ｑ軸電圧指令値を演算するトルク電流ＰＩ制御器とを具備することを特徴とする誘導電動機制御装置。
2. 前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が前記巻き始め回転数で前記巻き始めトルクとなると共に、前記実速度が前記巻き終わり回転数で前記巻き終わりトルクとなり、前記実速度が前記巻き始め回転数から前記巻き終わり回転数に近づくにつれて前記巻き始めトルクから前記巻き終わりトルクに近づく値になることを特徴とする請求項１記載の誘導電動機制御装置。
3. 前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が速くなるにつれて低減することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導電動機制御装置。
4. 前記トルク指令値演算部によって演算される前記トルク指令値は、前記実速度が速くなるにつれて低減率が減少することを特徴とする請求項３記載の誘導電動機制御装置。
5. 前記トルク指令値演算部は、前記トルク指令値をＴ_ｍ ^＊、前記実速度に基づく回転数をＮ、前記巻き始め回転数をＮ_ｓ、前記巻き始めトルクをＴ_ｓ、前記巻き終わり回転数をＮ_ｅ、前記巻き終わりトルクをＴ_ｅとそれぞれすると、前記トルク指令値Ｔ_ｍ ^＊を、
   Ｔ_ｍ ^＊＝{(Ｎ_ｓ−Ｎ_ｅ)Ｔ_ｓ・Ｔ_ｅ}／{(Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓ)Ｎ＋(Ｎ_ｓ−Ｎ_ｅ)Ｔ_ｓ−(Ｔ_ｅ−Ｔ_ｓ)Ｎ_ｅ}
   によって演算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘導電動機制御装置。
6. ドラムに巻かれている材料を一旦送り出し、再び巻き取る巻き取り装置において、巻き取り側ドラムの回転駆動に用いる誘導電動機に供給するインバータ回路の出力電圧を、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とに基づいて変換された３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊により、制御する誘導電動機制御装置における誘導電動機制御方法であって、
   誘導電動機制御装置は、前記誘導電動機の回転速度を測定した実速度と、入力を受け付けた前記誘導電動機の巻き始め回転数、巻き始めトルク、巻き終わり回転数及び巻き終わりトルクとに基づいてトルク指令値を演算し、
   前記トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を演算し、
   前記トルク電流指令値に基づいて前記ｑ軸電圧指令値を演算することを特徴とする誘導電動機制御方法。

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