JP6949814B2 - パラメータ決定支援装置、パラメータ決定支援方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1では、電動機の逆起電力の指令値と実際値との偏差が零となるようにすべり周波数を修正する手段が開示されている。特許文献2では、制限加速を行い、各回転数において取得したトルク指令と実トルクとの相関から、誘導電動機の最適な定格すべりを自動調整する手段が開示されている。
なお、R1は一次抵抗、R2は二次抵抗、sはすべり、l1は一次漏れインダクタンス、l2は二次漏れインダクタンス、Mは相互インダクタンス、I1は一次電流、I2は二次電流、Imは励磁電流をそれぞれ示す。
また、l=l1+l2、M’=M2/(M+l2)、及びR2’={M/(M+l2)}2×R2である。
そのため、すべり定数が適切に設定できていれば実トルクとトルク指令の線形性が良くなる。なお、一般的には、すべり定数の設定値が大きいと基底速度付近で実トルクが不足になり、すべり定数の設定値が小さいと実トルクが過大になり、実トルクとトルク指令の線形性が悪くなる。
図2は、本発明の実施形態に係るパラメータ決定支援装置を含むモータ駆動システム1の全体構成を示す。モータ駆動システム1は、パラメータ決定支援装置11に加えて、数値制御装置21、モータ駆動装置31、及び誘導モータ41を備える。
誘導モータ41のすべり定数を推定するためには、誘導モータ41を略一定回転数(略一定速度)で回転させたり、加減速させたりした時の、駆動電流値、駆動電圧値、及び回転数等のデータ(運転情報)を確認する必要があるが、ここでの「試運転」とは、これらのデータの確認のために誘導モータ41を駆動させる試運転のことである。
また、「駆動電圧値」とは、誘導モータ41を、実際に、ある回転数で駆動するのに必要な電圧であって、大元の電源の電圧や、電圧の指令値を元に算出される。
また、ここでの「初期パラメータ」とは、例えば、誘導モータ41を駆動する最大電流値や、D相電流値、Q相電圧値、誘導モータ41の最高回転数、複数のすべり定数、モータ駆動装置31から取り込んだ電流値のフィードバックを実際の物理量に換算する係数のうち少なくとも一つを含む。
また、ここでの「仕様情報」とは、例えば、モータ駆動装置31の許容電流値及び駆動可能周波数のうち少なくとも一つを含む。
また、ここでの「出力仕様情報」とは、例えば、誘導モータ41の定格出力及び基底回転数のうち少なくとも一つを含む。
CPUはパラメータ決定支援装置11を全体的に制御するプロセッサである。該CPUは、ROMに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従ってパラメータ決定支援装置11全体を制御することで、図3に示すように、制御部111が、取得部114、初期パラメータ決定部115、プログラム作成部116、自動測定部117、推定部118、計算部119、及び表示部120の機能を実現するように構成される。RAMには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。CMOSメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、パラメータ決定支援装置11の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。
なお、表示部120は、例えば、オペレータが後述の入力部113を用いて出力仕様情報を入力するためのガイドとなる、ナビゲーション情報を表示してもよい。なお、このナビゲーション情報は、出力仕様情報の入力方法に限らず、例えば、パラメータ決定支援装置11の操作方法等の情報を含んでもよい。
また、図4に示す数値制御装置21の構成は、あくまで一例であって、これには限定されず、数値制御装置21として、汎用の数値制御装置を用いることが可能である。
ステップS1において、検知部112は、モータ駆動装置31の仕様情報を検知し、取得部114は、検知部112から仕様情報を取得する。
なお、以下の説明では、所定速度は、誘導モータ41の基底速度とするが、これに限定されず、基底速度以下の任意の速度に設定することができる。
そして、自動測定部117は、すべり定数全てに対して加速時の速度と加速度とを含む特性情報が取得されたか否かを判定する。取得されていない場合には、処理はステップS53に進み、取得されている場合には、処理はステップS54へ進む。
次に、図8〜図10を参照しつつ、図7のすべり定数推定処理の具体例を示す。
図8は、各すべり定数における、誘導モータ41の速度と加速度との関係を示す速度−加速度特性のグラフの一例である。ここで、例えば、6個のすべり定数が、基準となるすべり定数に対する、割合(15%、35%、65%、100%、135%、200%)に基づいて設定されているものとする。そうすることで、割合[%]が小さくなるにつれてすべり定数は、基準となるすべり定数よりも小さくなり、割合[%]が大きくなるにつれて、すべり定数は、基準となるすべり定数よりも大きくなる。
図8では、例えば、15%、35%、135%、200%のすべり定数のとき、誘導モータ41の速度が上がるにつれて、加速度が速度に対して大きな振幅で波打つようにうねって変動していることがわかる。
なお、複数のすべり定数の設定方法は、基準となるすべり定数に対する割合を設定する方法に限られない。また、割合についても、6種類に限られない。任意の割合で設定してもよい。また、割合ではなく、すべり定数そのものを任意に複数個設定してもよい。
一方、すべり定数に対応する割合が15%、35%、100%、135%、200%のとき、誘導モータ41に入力される一次電流が、演算した磁励電流指令と二次電流指令の成分通りにならず、実トルクとトルク指令の線型性が悪くなったことにより、モータ加速度がモータ速度に応じてうねるように変化したと考えられる。
具体的に例えば、パラメータ決定支援装置11は、線形近似直線の傾きの絶対値が最も小さくなる割合のすべり定数を推定した後、当該割合のすべり定数周辺を探索範囲として、より詳細なすべり定数推定処理を行ってもよい。そうすることにより、パラメータ決定支援装置11は、誘導モータ41のすべり定数の真値(モータ設計値)により近いすべり定数を推定することができる。
次に、パラメータ決定支援装置11が、すべり定数の真値(モータ設計値)が5.0rad/s(角速度換算)、基底速度が4000rpmの誘導モータ41を、すべり定数が不明の誘導モータとしてすべり定数推定処理を行った実際の実験結果の一例を示す。なお、実験では、基準となるすべり定数を6.3rad/s(角速度換算)とし、15%、35%、65%、100%、135%、200%の割合に対する6個のすべり定数を、1.05、2.1、4.2、6.3、8.4、12.5rad/s(角速度換算)に設定した。
加速度の速度に対する変動値の線形近似直線の傾きの絶対値は、誘導モータ41のすべり定数の真値(モータ設計値)5.0rad/s(角速度換算)に近づくにつれて小さくなり、すべり定数の真値(モータ設計値)に最も近い65%のすべり定数(4.2rad/s(角速度換算))のとき、最も小さくなった。
このことから、前述したように、すべり定数の設定が適切であれば所望のトルクを発生することができ、無負荷時における基底速度までのモータ加速度は最大トルク一定で安定する(すなわち、モータ速度に関わらず、うなりの少ない一定のモータ加速度が得られる)と推定できることが、当該実験結果により確認された。
11 パラメータ決定支援装置
21 数値制御装置
31 モータ駆動装置
41 誘導モータ
111 制御部
112 検知部
113 入力部
114 取得部
115 初期パラメータ決定部
116 プログラム作成部
117 自動測定部
118 推定部
119 計算部
120 表示部
Claims (5)
- 誘導モータの制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援装置であって、
予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から前記誘導モータの基底速度以下の予め設定された所定速度まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時の速度と加速度とを含む特性情報を自動測定する自動測定手段と、
それぞれのすべり定数の前記特性情報から速度−加速度特性を算出し、算出した前記速度−加速度特性に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記加速度の前記速度に対する変動が最も小さいすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定手段と、を備える、パラメータ決定支援装置。 - 前記推定手段は、さらに
それぞれのすべり定数について前記基底速度以下の所定の速度域での前記加速度の前記速度に対する変動値を線形近似し、前記複数のすべり定数のうち、前記線形近似した前記加速度の前記速度に対する変動値の傾きが最も小さいすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する請求項1記載のパラメータ決定支援装置。 - コンピュータにより実現される誘導モータの制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援方法であって、
予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から前記誘導モータの基底速度以下の予め設定された所定速度まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時の速度と加速度とを含む特性情報を自動測定する自動測定ステップと、
前記自動測定ステップにおいて自動測定されたそれぞれのすべり定数の前記特性情報から速度−加速度特性を算出し、算出した前記速度−加速度特性に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記加速度の前記速度に対する変動が最も小さいすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定ステップと、を備える、パラメータ決定支援方法。 - 前記推定ステップは、さらに、
それぞれのすべり定数について前記基底速度以下の所定の速度域での前記加速度の前記速度に対する変動値を線形近似し、前記複数のすべり定数のうち、前記線形近似した前記加速度の前記速度に対する変動値の傾きが最も小さいすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する、請求項3記載のパラメータ決定支援方法。 - コンピュータを請求項1又は請求項2記載のパラメータ決定支援装置として動作させるプログラム。
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