JP6753357B2 - Speed control system for electric motors for rolling mills - Google Patents
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Description
本発明は、圧延機用電動機の速度制御システムに関する。 The present invention relates to a speed control system for a rolling mill electric motor.
鉄鋼の圧延プラントに配置される圧延機は、被圧延材を圧延するワークロールを備える。ワークロールは、インバータ装置により速度制御される交流電動機によって駆動される。被圧延材の先端がワークロールに噛み込むときには、インパクト負荷が発生し、交流電動機の速度実績が速度基準に対して一時的に大きく低下する課題がある。 The rolling mills installed in the steel rolling plant are equipped with work rolls for rolling the material to be rolled. The work roll is driven by an AC motor whose speed is controlled by an inverter device. When the tip of the material to be rolled bites into the work roll, an impact load is generated, and there is a problem that the actual speed of the AC motor temporarily drops significantly with respect to the speed standard.
この課題に対して、特許文献1には、交流電動機が無負荷状態のときに、速度基準に所定の速度かさ上げ量を加算しておくことが開示されている。これにより、インパクト負荷発生時の速度低下を低減できる。
To solve this problem,
一方、被圧延材の尾端がワークロールから抜ける(いわゆる尾端抜け、尻抜け)ときには、負荷が急減するため、交流電動機の速度基準に対して速度実績が大きく上昇する課題がある。特許文献1の技術では、被圧延材の噛み込み時の速度変動は低減できるが、尾端抜け時の速度変動を低減できない。
On the other hand, when the tail end of the material to be rolled comes off the work roll (so-called tail end coming off, tail coming off), the load decreases sharply, so there is a problem that the actual speed increases significantly with respect to the speed standard of the AC motor. The technique of
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、被圧延材の尾端抜け時において交流電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減し、安定した速度制御を実現できる圧延機用電動機の速度制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the deviation of the actual speed with respect to the speed reference of the AC motor when the tail end of the material to be rolled is pulled out, and to realize stable speed control. An object of the present invention is to provide a speed control system for an electric motor for a machine.
本発明の実施形態に係る圧延機用電動機の速度制御システムは、被圧延材を圧延するワークロールが被圧延材から受ける荷重(圧延荷重)に応じた圧延荷重信号を出力するロードセルと、ワークロールを駆動する交流電動機と、直流を交流に変換して交流電動機を可変速制御するインバータ装置を備える。 The speed control system of the electric motor for a rolling mill according to the embodiment of the present invention includes a load cell that outputs a rolling load signal according to a load (rolling load) received from the work roll to be rolled by the work roll that rolls the material to be rolled, and a work roll. It is equipped with an AC motor that drives the rolling mill and an inverter device that converts DC into AC and controls the AC motor at variable speed.
このインバータ装置は、速度制御部、電機子電流制御部、尾端抜け検出部、電機子電流補償回路部を備える。速度制御部は、交流電動機の実速度(速度実績)を速度基準に一致させるためのトルク基準を算出する。電機子電流制御部は、トルク基準に基づいて交流電動機の電機子の電流基準(電機子電流基準)を算出する。尾端抜け検出部は、圧延荷重信号の変動に基づいて被圧延材の尾端がワークロールから抜ける尾端抜けを検出する。電機子電流補償回路部は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の電機子電流補償値を出力する。そして、インバータ装置は、電機子電流基準に負の電機子電流補償値を加算した補償後の電機子電流基準に基づいて、交流電動機の電機子巻線に交流電力を供給する。好ましくは、負の電機子電流補償値は、尾端抜けの検出時からの時間経過に伴って0に近づくように設定される。 This inverter device includes a speed control unit, an armature current control unit, a tail end omission detection unit, and an armature current compensation circuit unit. The speed control unit calculates a torque reference for matching the actual speed (actual speed) of the AC motor with the speed reference. The armature current control unit calculates the armature current reference (armature current reference) of the AC motor based on the torque reference. The tail end omission detection unit detects the tail end omission in which the tail end of the material to be rolled comes out of the work roll based on the fluctuation of the rolling load signal. The armature current compensation circuit unit outputs a negative armature current compensation value for a certain period of time from the time when the tail end omission is detected. Then, the inverter device supplies AC power to the armature winding of the AC motor based on the compensated armature current reference obtained by adding the negative armature current compensation value to the armature current reference. Preferably, the negative armature current compensation value is set to approach 0 with the passage of time from the time of detection of the tail end omission.
被圧延材がワークロールから抜ける尾端抜けのタイミングで、負荷が急減するため、ロードセルが出力する圧延荷重信号は、圧延中の状態を示す所定値から圧延終了状態を示す0に変動する。尾端抜け検出部は、この圧延荷重信号の急激な変動から尾端抜けを検出する。尾端抜け検出時から一定時間、電機子電流基準は負の電機子電流補償値で補正されるため、被圧延材の尾端抜けによる負荷急減時に、交流電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減できる。そのため、交流電動機の急激な速度上昇が抑制され、安定した速度制御を実現できる。 Since the load is suddenly reduced at the timing when the material to be rolled comes out of the work roll, the rolling load signal output by the load cell fluctuates from a predetermined value indicating the rolling state to 0 indicating the rolling end state. The tail end omission detection unit detects the tail end omission from the sudden fluctuation of the rolling load signal. Since the armature current standard is corrected by the negative armature current compensation value for a certain period of time from the detection of tail end omission, the deviation of the actual speed with respect to the speed standard of the AC motor when the load suddenly decreases due to tail end omission of the material to be rolled. Can be reduced. Therefore, a sudden increase in speed of the AC motor is suppressed, and stable speed control can be realized.
好ましくは、交流電動機は同期電動機であり、インバータ装置は、さらに界磁電流制御部、界磁電流補償回路部を備える。界磁電流制御部は、磁束基準に基づいて同期電動機の界磁の電流基準(界磁電流基準)を算出する。界磁電流補償回路部は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の界磁電流補償値を出力する。そして、インバータ装置は、界磁電流基準に負の界磁電流補償値を加算した補償後の界磁電流基準に基づいて、同期電動機の界磁巻線に直流電流を供給する。好ましくは、負の界磁電流補償値は、尾端抜けの検出時からの時間経過に伴って0に近づくように設定される。 Preferably, the AC motor is a synchronous motor, and the inverter device further includes a field current control unit and a field current compensation circuit unit. The field current control unit calculates the field current reference (field current reference) of the field of the synchronous motor based on the magnetic flux reference. The field current compensation circuit unit outputs a negative field current compensation value for a certain period of time from the time when the tail end omission is detected. Then, the inverter device supplies a direct current to the field winding of the synchronous motor based on the compensated field current reference obtained by adding the negative field current compensation value to the field current reference. Preferably, the negative field current compensation value is set to approach 0 with the passage of time from the time when the tail end omission is detected.
尾端抜け検出時から一定時間、電機子電流基準が負の電機子電流補償値で補正されると同時に、界磁電流基準も負の界磁電流補償値で補正されるため、被圧延材の尾端抜けによる負荷急減時に、同期電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減できる。そのため、同期電動機の急激な速度上昇が抑制され、安定した速度制御を実現できる。 For a certain period of time from the detection of tail end omission, the armature current reference is corrected by the negative armature current compensation value, and at the same time, the field current reference is also corrected by the negative field current compensation value. When the load is suddenly reduced due to the tail end coming off, the deviation of the actual speed with respect to the speed standard of the synchronous motor can be reduced. Therefore, a sudden increase in speed of the synchronous motor is suppressed, and stable speed control can be realized.
さらに好ましくは、尾端抜け検出部は、交流電動機の実速度が速度基準に対して設定値よりも上回った場合に尾端抜けを検出する。 More preferably, the tail end omission detection unit detects the tail end omission when the actual speed of the AC motor exceeds the set value with respect to the speed reference.
ロードセルの圧延荷重信号が正常に受信できない状況下においても、速度基準に対する実速度の上振れから尾端抜けを検出できる。なお、尾端抜けの検出速度は、上述した圧延荷重信号の急激な変動から尾端抜けを検出する方が早い。 Even in a situation where the rolling load signal of the load cell cannot be normally received, the tail end omission can be detected from the upside of the actual speed with respect to the speed reference. The detection speed of the tail end omission is faster when the tail end omission is detected from the sudden fluctuation of the rolling load signal described above.
本発明の実施形態に係る圧延機用電動機の速度制御システムによれば、被圧延材の尾端抜け時において交流電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減し、安定した速度制御を実現できる。 According to the speed control system of the electric motor for a rolling mill according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the deviation of the actual speed with respect to the speed reference of the AC electric motor when the tail end of the material to be rolled is pulled out, and to realize stable speed control.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The elements common to each figure are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
本発明の実施の形態1について、図1乃至図6を参照しつつ説明する。
[System Configuration of Embodiment 1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステムの構成図である。図1に示すシステムは、鉄鋼の圧延プラントに適用される圧延機用電動機の速度制御システムである。 FIG. 1 is a configuration diagram of a system according to a first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 is a speed control system for a rolling mill electric motor applied to a steel rolling plant.
図1に示す圧延機1は、ワークロール2、交流電動機3、速度センサ4、ロードセル5を備える。
The
ワークロール2は、対のロールで構成され、ロールギャップに応じて被圧延材6を圧延する。被圧延材6は、金属材料であり、ワークロール2に圧延されながら図1の左側から右側に搬送される。また、ワークロール2の回転軸は、交流電動機3の回転軸に接続している。
The
交流電動機3は、三相交流により駆動されワークロール2を回転駆動する。一例として、交流電動機3は同期電動機である。電機子が固定側に固定子コイル(電機子巻線)として配置され、界磁が回転側に回転子コイル(界磁巻線)として配置される。なお、電機子を回転子、界磁を固定子とする構成であってもよい。本実施形態では、交流電動機3は誘導電動機であってもよい。また三相交流に限るものではなく単相交流や多相交流であってもよい。
The
速度センサ4は、交流電動機3の回転軸近傍に配置され、交流電動機3の回転速度(速度実績)に応じた速度フィードバック信号を出力する。
The speed sensor 4 is arranged near the rotation axis of the
ロードセル5は、ワークロール2の近傍に設けられ、ワークロール2が被圧延材6から受ける荷重(以下、圧延荷重と記す)に応じた圧延荷重信号を出力する。
The
プログラマブルロジックコントローラ(以下PLCと記す)7は、ロードセル5から受信した圧延荷重信号と、被圧延材6の圧延条件に応じた交流電動機3の速度基準とを制御周期毎に出力する。
The programmable logic controller (hereinafter referred to as PLC) 7 outputs a rolling load signal received from the
インバータ装置8は、直流を交流に変換して交流電動機3を可変速制御する。インバータ装置8は、制御周期毎に圧延荷重信号、速度基準、速度フィードバック信号等を受信して、交流電動機3の実速度(速度実績)を速度基準に一致させるように、交流電動機3に電力を供給する。
The inverter device 8 converts direct current into alternating current to control the alternating
図2は、被圧延材6の尾端抜け時の速度基準と速度実績を示す図である。破線10は速度基準SP_Rを示す。実線11は速度実績SP_Fを示す。時刻t0は被圧延材6がワークロール2から抜ける尾端抜け時を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a speed reference and a speed record when the tail end of the material 6 to be rolled is pulled out. The
時刻t0において、被圧延材6がワークロール2から抜けると、負荷トルクが急減するため、交流電動機3の速度基準SP_Rに対して速度実績SP_Fが増加する状況となる。速度フィードバック制御により、所定の時間が経過すれば、速度基準SP_Rと速度実績SP_Fとの偏差はなくなる。しかしながら、速度制御の安定の面から、より早期に速度実績SP_Fが速度基準SP_Rに追従することが望ましい。
When the material 6 to be rolled comes out of the
(インバータ装置8のブロック図)
このような課題を解決するため、本実施形態に係るインバータ装置8は、図3に示すように構成される。図3は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置8の機能を説明するためのブロック図である。インバータ装置8は、直流と交流に変換して交流電動機3を駆動するインバータと、インバータの出力を制御するインバータ制御回路を有する。インバータ制御回路の主回路は、速度制御部20、電機子電流制御部21、尾端抜け検出部22、電機子電流補償回路部23、電機子電圧制御部24、PWM制御器25を備える。電圧型インバータ素子26は、インバータを構成するスイッチング素子である。
(Block diagram of inverter device 8)
In order to solve such a problem, the inverter device 8 according to the present embodiment is configured as shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram for explaining the function of the inverter device 8 according to the first embodiment of the present invention. The inverter device 8 includes an inverter that converts direct current and alternating current to drive the
速度制御部20は、交流電動機3の実速度(速度実績)を速度基準に一致させるためのトルク基準を算出する。具体的には、速度制御部20は、外部(PLC7)から速度基準と速度センサ4により検出された速度フィードバック信号との差を入力し、差を0にするためのトルク基準を算出する。
The
電機子電流制御部21は、トルク基準に基づいて交流電動機3の電機子の電流基準(以下、電機子電流基準と記す)を算出する。
The armature
本実施形態に係るインバータ装置8は、主な特徴として圧延状態の監視を行う尾端抜け検出部22、電機子電流補償回路部23を備える。
The inverter device 8 according to the present embodiment includes a tail end missing
尾端抜け検出部22は、圧延荷重信号の変動に基づいて被圧延材6の尾端がワークロール2から抜ける尾端抜けを検出する。尾端抜けのタイミングで、負荷が急減するため、ロードセル5が出力する圧延荷重信号は、圧延中の状態を示す所定値から圧延終了状態を示す0に変動する。尾端抜け検出部22は、この圧延荷重信号の急激な変動から尾端抜けを検出する。
The tail end
電機子電流補償回路部23は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の電機子電流補償値を出力する。好ましくは、負の電機子電流補償値は、尾端抜けの検出時からの時間経過に伴って0に近づくように設定される。
The armature current
図4は、本発明の実施の形態1に係る尾端抜け時の負の電機子電流補償値の具体例を示す図である。電機子電流補償回路部23は、尾端抜け時の時刻t0から一定時間(補償区間)、負の電機子電流補償値を出力する。負の電機子電流補償値は、尾端抜け時(時刻t0)に最大であり、時間経過とともに減少し、一定時間経過後(時刻t1)で0になる。
一定時間(補償区間)は任意に設定可能である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a negative armature current compensation value when the tail end is pulled out according to the first embodiment of the present invention. The armature current
The fixed time (compensation section) can be set arbitrarily.
電機子電流制御部21が出力した電機子電流基準は、尾端抜け検出時から一定時間、電機子電流補償回路部23が出力した負の電機子電流補償値で補正(低減)される。電機子電流基準に負の電機子電流補償値を加算した補償後の電機子電流基準は、電機子電圧制御部24に入力される。
The armature current reference output by the armature
電機子電圧制御部24は、補償後の電機子電流基準に基づいて、交流電動機3の電機子の電圧基準(以下、電機子電圧基準と記す)を算出する。
The armature
PWM制御器25は、電機子電圧基準に基づいてPWM制御によりゲートパルスを作り出す。スイッチング素子である電圧型インバータ素子26は、ゲートパルスによってオンオフ制御され、インバータ装置8は、交流電動機3の電機子巻線3aに交流電力を供給する。
The
図5は、本発明の実施の形態1に係る尾端抜け時の電機子電流基準の補償有無について説明するための図である。実線40は補償なしの場合、破線41は補償ありの場合の電機子電流基準を表している。補償区間の各時刻において、電機子電流基準を図4に示す負の電機子電流補償値で補正することで、破線41に示すように尾端抜け後の電流基準の変動を抑制することができる。その結果、交流電動機3の速度変動を抑制することができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining whether or not compensation is provided based on the armature current when the tail end is pulled out according to the first embodiment of the present invention. The solid line 40 represents the armature current reference when there is no compensation, and the broken line 41 represents the armature current reference when there is compensation. By correcting the armature current reference with the negative armature current compensation value shown in FIG. 4 at each time of the compensation section, it is possible to suppress the fluctuation of the current reference after the tail end is removed as shown by the broken line 41. .. As a result, the speed fluctuation of the
(インバータ制御回路の処理の流れ)
図6は、本発明の実施の形態1におけるインバータ制御回路の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図6に示すルーチンは制御周期毎に繰り返し実行される。初回実行時には、tの値はn(n:補償区間の最後を示す)に設定される。2回目以降の実行時には、前回のルーチンにおけるtの値が引き継がれる。
(Processing flow of inverter control circuit)
FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing flow of the inverter control circuit according to the first embodiment of the present invention. The routine shown in FIG. 6 is repeatedly executed every control cycle. At the first execution, the value of t is set to n (n: indicating the end of the compensation interval). At the second and subsequent executions, the value of t in the previous routine is inherited.
まずステップS100において、インバータ制御回路は、PLC7から現在の制御周期における速度基準および圧延荷重信号を入力し、速度センサ4から速度フィードバック信号を入力する。
First, in step S100, the inverter control circuit inputs the speed reference and the rolling load signal in the current control cycle from the
次にステップS105において、速度制御部20は、速度基準と速度フィードバック信号との差を0にするためのトルク基準を算出する。
Next, in step S105, the
次にステップS110において、電機子電流制御部21は、トルク基準に基づいて電機子電流基準を算出する。
Next, in step S110, the armature
またステップS115において、尾端抜け検出部22は、圧延荷重信号の変動に基づいて尾端抜け発生時であるか否かを判定する。尾端抜けが検出されたタイミングである場合、ステップS120の処理に進み、それ以外の場合、すなわち、圧延中である場合や圧延終了時(尾端抜け時)よりも後である場合には、ステップS145の処理に進む。
Further, in step S115, the tail end
尾端抜けが検出されたタイミングである場合、ステップS120において、尾端抜け後の経過時間を示す時間カウンタtを0で初期化する。 When the tail end omission is detected, in step S120, the time counter t indicating the elapsed time after the tail end omission is initialized to 0.
ステップS125において、電機子電流補償回路部23は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の電機子電流補償値を出力する。具体的には、図4に示すように、時間カウンタtの値に応じた負の電機子電流補償値が出力される。
In step S125, the armature current
ステップS130において、ステップS110で算出した電機子電流基準に、ステップS125で算出した負の電機子電流補償値を加算して補償後の電機子電流基準を算出する。ステップS135において、電機子電圧制御部24は、補償後の電機子電流基準に基づいて電機子電圧基準を算出する。ステップS140において、電機子電圧基準に応じたゲートパルスにより電圧型インバータ素子26が制御される。
In step S130, the negative armature current compensation value calculated in step S125 is added to the armature current reference calculated in step S110 to calculate the armature current reference after compensation. In step S135, the armature
その後、時間カウンタtの値を引き継いで、次の制御周期において本ルーチンが実行される。次の制御周期では、既に尾端抜け発生後であるため、ステップS115の判定条件は成立せずステップS145の処理に進む。 After that, the value of the time counter t is taken over, and this routine is executed in the next control cycle. In the next control cycle, since the tail end omission has already occurred, the determination condition in step S115 is not satisfied, and the process proceeds to step S145.
ステップS145において、尾端抜け検出部22は、時間カウンタtの値がnに達しているか否かを判定する。時間カウンタtの値がnに達するまでの間は、ステップS150の処理に進む。ステップS150において、時間カウンタtがインクリメントされ、ステップS150以降の処理において、新たな時間カウンタtに基づく負の電機子電流補償値で電機子電流基準が補正される。一方、ステップS145において、時間カウンタtの値がnに達している場合には、尾端抜け検出時から一定時間(補償区間)が経過したため、電機子電流基準の補正は終了する。
In step S145, the tail end
以上説明したように、図6に示すルーチンによれば、被圧延材6の尾端抜けによる負荷急減時に、交流電動機3の速度基準に対する速度実績の偏差を低減でき、安定した速度制御を実現できる。
As described above, according to the routine shown in FIG. 6, when the load is suddenly reduced due to the tail end of the material 6 to be rolled, the deviation of the actual speed with respect to the speed reference of the
ところで、上述した実施の形態1のインバータ装置8においては、電圧型インバータが用いられているが、本発明は電流型インバータにも適用可能である。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。 By the way, in the inverter device 8 of the first embodiment described above, a voltage type inverter is used, but the present invention is also applicable to a current type inverter. This point is the same in the following embodiments.
(インバータ制御回路のハードウェア構成例)
図12は、上述したインバータ装置8が有する処理回路(インバータ制御回路)のハードウェア構成例を示す概念図である。図3(および後述する図7)内の各部は機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ91と少なくとも1つのメモリ92とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェア93を備える。
(Hardware configuration example of inverter control circuit)
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a hardware configuration example of the processing circuit (inverter control circuit) included in the above-mentioned inverter device 8. Each part in FIG. 3 (and FIG. 7 described later) shows a part of the function, and each function is realized by a processing circuit. In one aspect, the processing circuit comprises at least one
処理回路がプロセッサ91とメモリ92とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ92に格納される。プロセッサ91は、メモリ92に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。
When the processing circuit includes a
処理回路が専用のハードウェア93を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。
When the processing circuit includes
実施の形態2.
[実施の形態2のシステム構成]
次に、図7〜図10を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1および図7に示す構成において、インバータ制御回路に図6および後述する図10のルーチンを実行させることで実現することができる。以下、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。実施の形態2において、交流電動機3は、同期電動機であるものとする。
[System Configuration of Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10. The system of this embodiment can be realized by causing the inverter control circuit to execute the routines of FIG. 6 and FIG. 10 described later in the configurations shown in FIGS. 1 and 7. Hereinafter, the points different from those of the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, the
(インバータ装置8のブロック図)
図7は、本発明の実施の形態2に係るインバータ装置8の機能を説明するためのブロック図である。実施の形態2において、インバータ制御回路は、上述した図3の主回路に加えて界磁回路を備える。界磁回路は、界磁電流制御部27、界磁電流補償回路部28、界磁電圧制御部29、位相制御器30を備える。サイリスタ素子31は、界磁巻線3bに直流電流を供給するための整流器を構成するスイッチング素子である。
(Block diagram of inverter device 8)
FIG. 7 is a block diagram for explaining the function of the inverter device 8 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the inverter control circuit includes a field circuit in addition to the main circuit of FIG. 3 described above. The field circuit includes a field
界磁電流制御部27は、磁束基準に基づいて交流電動機3の界磁の電流基準(以下、界磁電流基準と記す)を算出する。上述した尾端抜け検出部22は、電機子電流補償回路部23に加えて界磁電流補償回路部28にも接続しており、尾端抜け検出時の信号は両方に送信される。
The field
界磁電流補償回路部28は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の界磁電流補償値を出力する。好ましくは、負の界磁電流補償値は、尾端抜けの検出時からの時間経過に伴って0に近づくように設定される。
The field current
図8は、本発明の実施の形態1に係る尾端抜け時の負の界磁電流補償値の具体例を示す図である。界磁電流補償回路部28は、尾端抜け時の時刻t0から一定時間(補償区間)、負の界磁電流補償値を出力する。負の界磁電流補償値は、尾端抜け時(時刻t0)に最大であり、時間経過とともに減少し、一定時間経過後(時刻t1)で0になる。一定時間(補償区間)は図4の補償区間と同じである。なお、図8に示す界磁電流補償値と図4に示す電機子電流補償値とは大きさが異なる。
FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the negative field current compensation value when the tail end is missing according to the first embodiment of the present invention. The field current
界磁電流制御部27が出力した界磁電流基準は、尾端抜け検出時から一定時間、界磁電流補償回路部28が出力した負の界磁電流補償値で補正(低減)される。界磁電流基準に負の界磁電流補償値を加算した補償後の界磁電流基準は、界磁電圧制御部29に入力される。
The field current reference output by the field
界磁電圧制御部29は、補償後の界磁電流基準に基づいて、交流電動機3の界磁の電圧基準(以下、界磁電圧基準と記す)を算出する。
The field
位相制御器30は、界磁電圧基準に基づいて位相制御によりゲートパルスを作り出す。サイリスタ素子31は、ゲートパルスによってオンオフ制御され、インバータ装置8は、交流電動機3の界磁巻線3bに直流電流を供給する。
The
図9は、本発明の実施の形態2に係る尾端抜け時の電機子電流基準および界磁電流基準の補償有無について説明するための図である。実線40は補償なしの場合の電機子電流基準、破線41は補償ありの場合の電機子電流基準を表しており図5と同様である。また、実線42は補償なしの場合の界磁電流基準、破線43は補償ありの場合の界磁電流基準を表している。補償区間の各時刻において、界磁電流基準を図8に示す負の界磁電流補償値で補正することで、破線43に示すように尾端抜け後の電流基準の変動を抑制することができる。その結果、交流電動機3の速度変動を抑制することができる。
FIG. 9 is a diagram for explaining whether or not compensation is provided for the armature current reference and the field current reference when the tail end is missing according to the second embodiment of the present invention. The solid line 40 represents the armature current reference when there is no compensation, and the broken line 41 represents the armature current reference when there is compensation, which is the same as in FIG. The solid line 42 represents the field current reference without compensation, and the broken line 43 represents the field current reference with compensation. By correcting the field current reference with the negative field current compensation value shown in FIG. 8 at each time of the compensation section, it is possible to suppress the fluctuation of the current reference after the tail end is removed as shown by the broken line 43. .. As a result, the speed fluctuation of the
(インバータ制御回路の処理の流れ)
実施の形態2においてインバータ制御回路は、上述した図6に示す電機子の制御ルーチンと同時に、図10に示す界磁の制御ルーチンを実行する。図10に示すルーチンは制御周期毎に繰り返し実行される。初回実行時には、tの値はn(n:補償区間の最後を示す)に設定される。2回目以降の実行時には、前回のルーチンにおけるtの値が引き継がれる。
(Processing flow of inverter control circuit)
In the second embodiment, the inverter control circuit executes the field control routine shown in FIG. 10 at the same time as the armature control routine shown in FIG. 6 described above. The routine shown in FIG. 10 is repeatedly executed every control cycle. At the first execution, the value of t is set to n (n: indicating the end of the compensation interval). At the second and subsequent executions, the value of t in the previous routine is inherited.
まずステップS200において、インバータ制御回路は、現在の制御周期における磁束基準、圧延荷重信号を入力する。 First, in step S200, the inverter control circuit inputs the magnetic flux reference and the rolling load signal in the current control cycle.
次にステップS205において、界磁電流制御部27は、磁束基準に基づいて界磁電流基準を算出する。
Next, in step S205, the field
またステップS210において、尾端抜け検出部22は、圧延荷重信号の変動に基づいて尾端抜け発生時であるか否かを判定する。尾端抜けが検出されたタイミングである場合、ステップS215の処理に進み、それ以外の場合、すなわち、圧延中である場合や圧延終了時(尾端抜け時)よりも後である場合には、ステップS240の処理に進む。
Further, in step S210, the tail end
尾端抜けが検出されたタイミングである場合、ステップS215において、尾端抜け後の経過時間を示す時間カウンタtを0で初期化する。 When the tail end omission is detected, in step S215, the time counter t indicating the elapsed time after the tail end omission is initialized to 0.
ステップS220において、界磁電流補償回路部28は、尾端抜けを検出した時から一定時間、負の界磁電流補償値を出力する。具体的には、図8に示すように、時間カウンタtの値に応じた負の界磁電流補償値が出力される。
In step S220, the field current
ステップS225において、ステップS205で算出した界磁電流基準に、ステップS220で算出した負の界磁電流補償値を加算して補償後の界磁電流基準を算出する。ステップS230において、界磁電圧制御部29は、補償後の界磁電流基準に基づいて界磁電圧基準を算出する。ステップS235において、界磁電圧基準に応じたゲートパルスによりサイリスタ素子31が制御される。
In step S225, the negative field current compensation value calculated in step S220 is added to the field current reference calculated in step S205 to calculate the compensated field current reference. In step S230, the field
その後、時間カウンタtの値を引き継いで、次の制御周期において本ルーチンが実行される。次の制御周期では、既に尾端抜け発生後であるため、ステップS210の判定条件は成立せずステップS240の処理に進む。 After that, the value of the time counter t is taken over, and this routine is executed in the next control cycle. In the next control cycle, since the tail end omission has already occurred, the determination condition in step S210 is not satisfied, and the process proceeds to step S240.
ステップS240において、尾端抜け検出部22は、時間カウンタtの値がnに達しているか否かを判定する。時間カウンタtの値がnに達するまでの間は、ステップS245の処理に進む。ステップS245において、時間カウンタtがインクリメントされ、ステップS245以降の処理において、新たな時間カウンタtに基づく負の界磁電流補償値で界磁電流基準が補正される。一方、ステップS240において、時間カウンタtの値がnに達している場合には、尾端抜け検出時から一定時間(補償区間)が経過したため、界磁電流基準の補正は終了する。
In step S240, the tail end
以上説明したように、図10に示すルーチンによれば、尾端抜け検出時から一定時間、図6のルーチンにより電機子電流基準が負の電機子電流補償値で補正されると同時に、界磁電流基準も負の界磁電流補償値で補正されるため、被圧延材6の尾端抜けによる負荷急減時に、同期電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減できる。そのため、同期電動機の急激な速度上昇が抑制され、安定した速度制御を実現できる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 10, the armature current reference is corrected by the negative armature current compensation value by the routine of FIG. 6 for a certain period of time from the time of detecting the tail end omission, and at the same time, the field Since the current reference is also corrected by the negative field current compensation value, it is possible to reduce the deviation of the actual speed with respect to the speed reference of the synchronous motor when the load is suddenly reduced due to the tail end of the material 6 to be rolled. Therefore, a sudden increase in speed of the synchronous motor is suppressed, and stable speed control can be realized.
実施の形態3.
[実施の形態3のシステム構成]
次に、図11を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態1又は2における尾端抜け検出部22に、後述する処理を加えることにより実現される。以下、実施の形態2と異なる点を中心に説明する。
[System Configuration of Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of the present embodiment is realized by adding a process described later to the tail end
実施の形態1で説明したように、被圧延材6の尾端抜けは、ロードセルの圧延荷重信号の変動から検出することが検出速度の面からも望ましい。しかしながら、ロードセルの圧延荷重信号が正常に受信できない状況もありうる。そこで、本実施形態に係る尾端抜け検出部22では、交流電動機3の実速度(速度実績)が速度基準に対して設定値よりも上回った場合に尾端抜けを検出する処理を加えることとした。
As described in the first embodiment, it is desirable to detect the tail end omission of the material 6 to be rolled from the fluctuation of the rolling load signal of the load cell from the viewpoint of the detection speed. However, there may be a situation where the rolling load signal of the load cell cannot be received normally. Therefore, the tail end
図11に示すように、速度基準に変化がなくても速度センサ4が出力する速度フィードバック信号に基づく速度実績が一定以上上昇したことで、圧延終了による尾端抜けを検出できる。尾端抜けを検出した場合には、実施の形態1および2と同様に、電機子電流基準、界磁電流基準を低減する補正をする。 As shown in FIG. 11, even if there is no change in the speed reference, the tail end omission due to the end of rolling can be detected by increasing the actual speed based on the speed feedback signal output by the speed sensor 4 by a certain amount or more. When the tail end omission is detected, a correction is performed to reduce the armature current reference and the field current reference, as in the first and second embodiments.
実施の形態3に係る尾端抜け検出部22によれば、速度基準に対する実速度の上振れから尾端抜けを検出できる。そのため、ロードセルの圧延荷重信号が正常に受信できない状況下においても、交流電動機の速度基準に対する速度実績の偏差を低減し、安定した速度制御を実現できる。
According to the tail end
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
1 圧延機
2 ワークロール
3 交流電動機
3a 電機子巻線
3b 界磁巻線
4 速度センサ
5 ロードセル
6 被圧延材
7 PLC
8 インバータ装置
20 速度制御部
21 電機子電流制御部
22 尾端抜け検出部
23 電機子電流補償回路部
24 電機子電圧制御部
25 PWM制御器
26 電圧型インバータ素子
27 界磁電流制御部
28 界磁電流補償回路部
29 界磁電圧制御部
30 位相制御器
31 サイリスタ素子
1
8
Claims (5)
前記ワークロールを駆動する交流電動機と、
直流を交流に変換して前記交流電動機を可変速制御するインバータ装置を備え、
前記インバータ装置は、
前記交流電動機の実速度を速度基準に一致させるためのトルク基準を算出する速度制御部と、
前記トルク基準に基づいて前記交流電動機の電機子の電流基準(以下、電機子電流基準と記す)を算出する電機子電流制御部と、
前記圧延荷重信号の変動に基づいて前記被圧延材の尾端が前記ワークロールから抜ける尾端抜けを検出する尾端抜け検出部と、
前記尾端抜けを検出した時から一定時間、負の電機子電流補償値を出力する電機子電流補償回路部と、を備え、
前記電機子電流基準に前記負の電機子電流補償値を加算した補償後の電機子電流基準に基づいて、前記交流電動機の電機子巻線に交流電力を供給すること、
を特徴とする圧延機用電動機の速度制御システム。 A load cell that outputs a rolling load signal according to the load received by the work roll that rolls the material to be rolled from the material to be rolled, and
The AC motor that drives the work roll and
Equipped with an inverter device that converts direct current to alternating current and controls the AC motor at variable speed.
The inverter device is
A speed control unit that calculates a torque reference for matching the actual speed of the AC motor with the speed reference,
An armature current control unit that calculates an armature current reference (hereinafter referred to as an armature current reference) of the AC motor based on the torque reference.
A tail end omission detection unit that detects a tail end omission in which the tail end of the material to be rolled comes out of the work roll based on the fluctuation of the rolling load signal.
It is provided with an armature current compensation circuit unit that outputs a negative armature current compensation value for a certain period of time from the time when the tail end omission is detected.
Supplying AC power to the armature winding of the AC motor based on the compensated armature current standard obtained by adding the negative armature current compensation value to the armature current reference.
A speed control system for electric motors for rolling mills.
を特徴とする請求項1記載の圧延機用電動機の速度制御システム。 The negative armature current compensation value approaches 0 with the passage of time from the detection of the tail end omission.
The speed control system for an electric motor for a rolling mill according to claim 1.
前記インバータ装置は、
磁束基準に基づいて前記同期電動機の界磁の電流基準(以下、界磁電流基準と記す)を算出する界磁電流制御部と、
前記尾端抜けを検出した時から一定時間、負の界磁電流補償値を出力する界磁電流補償回路部と、をさらに備え、
前記界磁電流基準に前記負の界磁電流補償値を加算した補償後の界磁電流基準に基づいて、前記同期電動機の界磁巻線に直流電流を供給すること、
を特徴とする請求項1又は2記載の圧延機用電動機の速度制御システム。 The AC motor is a synchronous motor and
The inverter device is
A field current control unit that calculates the field current reference (hereinafter referred to as the field current reference) of the synchronous motor based on the magnetic flux reference.
A field current compensation circuit unit that outputs a negative field current compensation value for a certain period of time from the time when the tail end omission is detected is further provided.
Supplying a direct current to the field winding of the synchronous motor based on the compensated field current reference obtained by adding the negative field current compensation value to the field current reference.
The speed control system for an electric motor for a rolling mill according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧延機用電動機の速度制御システム。 The negative field current compensation value approaches 0 with the passage of time from the time when the tail end omission is detected.
The speed control system for an electric motor for a rolling mill according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の圧延機用電動機の速度制御システム。 The tail end omission detection unit detects the tail end omission when the actual speed of the AC motor exceeds the set value with respect to the speed reference.
The speed control system for an electric motor for a rolling mill according to any one of claims 1 to 4.
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