JPWO2014091602A1

JPWO2014091602A1 - モータ制御装置

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Publication number: JPWO2014091602A1
Application number: JP2014551805A
Authority: JP
Inventors: 小川　健二; 健二小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: US20150326151A1; TWI504132B; TW201424246A; JP5955414B2; US9515581B2; WO2014091602A1

Abstract

モータ制御装置は、複数のＰ側スイッチング素子及び複数のＮ側スイッチング素子を有し、複数のモータ端子を介してモータを駆動するインバータ回路と、前記複数のＰ側スイッチング素子の全相又は前記複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより前記モータにブレーキをかける第１のダイナミックブレーキと、モータ端子間にダイナミックブレーキ抵抗を接続して前記モータにブレーキをかける第２のダイナミックブレーキと、モータ速度に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキの間で切り換える制御部とを備える。

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

モータ制御装置がモータを駆動している際に、モータ又はモータ制御装置に異常が発生した場合、安全のために、モータを非常停止させる必要がある。非常停止時の停止方式には、モータ端子間に抵抗を接続して短絡することで停止するブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキ方式がある。

ブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキ停止は、モータ急制動時に過大な電流が流れてモータが破損もしくは磁石が減磁するため、モータに流れる電流が過大にならない様にダイナミックダイナミックブレーキ抵抗を選定する。こうして選択されたダイナミックブレーキ抵抗では、接続するモータ特性（＝定数）に応じて、モータ回転数が低くなると減速トルクが小さくなり、減速開始から停止までの減速時間が長くなる傾向にある。このため、従来では、非常停止時のモータ停止距離を短縮することが困難である。

特許文献１には、モータ制御装置において、モータの制動時にブレークリレーをオンしてモータ巻線の間をショートさせモータの過電流がブレーク抵抗に伝達される際に、ブレーク抵抗で消耗される過電流量がモータの回転速度に比例して変わるようにインバーター部の上側のスイッチング素子のスイッチング動作のデューティ比を制御することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、モータの回転速度が高速の場合にブレーク抵抗で消耗される過電流量が増加するので、ブレーク抵抗の容量を小さくした場合でも、過電流によるモータやブレークリレーの破損を防止できるとされている。

特許文献２には、インバータ制御装置において、サーボモータを非常停止させる場合に、ダイナミックブレーキ抵抗に流れる電流を一定に制御することが記載されている。これにより、特許文献２によれば、サーボモータの回転数が直線的に減少するため、非常停止指令が出力されてから停止するまでのサーボモータの堕走距離を短縮できるとされている。

特許第３８６３５２９号公報特開平１１−２０６１８４号公報

特許文献１及び２に記載の技術は、いずれも、モータを停止させるために必ずダイナミックブレーキ抵抗を用いることが前提となっている。このため、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することには限界がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮できるモータ制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるモータ制御装置は、複数のＰ側スイッチング素子及び複数のＮ側スイッチング素子を有し、複数のモータ端子を介してモータを駆動するインバータ回路と、前記複数のＰ側スイッチング素子の全相又は前記複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより前記モータにブレーキをかける第１のダイナミックブレーキと、モータ端子間にダイナミックブレーキ抵抗を接続して前記モータにブレーキをかける第２のダイナミックブレーキと、モータ速度に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキの間で切り換える制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、制御部が、モータ速度に応じて、モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ及び第２のダイナミックブレーキの間で切り換える。これにより、モータ速度に応じて、モータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮できる。

図１は、実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成を示す図である。図２は、実施の形態１における２つのダイナミックブレーキ方式におけるモータ速度とトルク電流の関係を示す図である。図３は、実施の形態１にかかるモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。図４は、実施の形態１による効果を示す図である。図５は、実施の形態１の変形例にかかるモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。図６は、実施の形態２にかかるモータ制御装置の構成を示す図である。図７は、実施の形態２にかかるモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかるモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかるモータ制御装置１００について図１を用いて説明する。図１は、モータ制御装置１００の構成を示す図である。モータ制御装置１００は、電源（例えば、交流電源）ＰＳから電力（例えば、３相交流電力）を受け、受けた電力に対して電力変換動作を行い、生成された駆動用の電力（例えば、３相交流電力）を用いてモータＭを駆動し、モータＭを含む各種機械を駆動する。

例えば、モータ制御装置１００は、コンバータ回路３、インバータ回路１、及び電力変換制御部１３を備える。

コンバータ回路３は、電源ＰＳから（例えばＲ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の）交流電力を受け、受けた交流電力を直流電力に変換してインバータ回路１へ出力する。コンバータ回路３は、例えば、複数のダイオードＤ１〜Ｄ６及び平滑コンデンサＣを有し、例えば、交流電力を複数のダイオードＤ１〜Ｄ６で整流化し、整流化された直流電力を平滑コンデンサＣで平滑化し、平滑化された直流電力をインバータ回路１へ出力する。

インバータ回路１は、コンバータ回路３から直流電力を受け、受けた直流電力を（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の）交流電力に変換する。インバータ回路１は、例えば、複数のＰ側スイッチング素子ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ、及び複数のＮ側スイッチング素子ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを有する。例えば、複数のＰ側スイッチング素子ＵＰ，ＶＰ，ＷＰは、それぞれ、変換すべき３相交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。例えば、複数のＮ側スイッチング素子ＵＮ，ＶＮ，ＷＮは、それぞれ、変換すべき３相交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。

電力変換制御部１３は、インバータ回路１による電力変換動作を制御する。すなわち、電力変換制御部１３は、複数のＰ側スイッチング素子ＵＰ，ＶＰ，ＷＰのそれぞれと複数のＮ側スイッチング素子ＵＮ，ＶＮ，ＷＮのそれぞれとを所定のタイミングでスイッチング動作させることで、インバータ回路１が直流電力を交流電力に変換するよう制御する。

インバータ回路１は、変換された交流電力を各相の電力線ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ経由でモータＭに出力して、モータＭを駆動する。各相の電力線ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、インバータ回路１における各相の出力ノードＵＯ，ＶＯ，ＷＯとモータＭにおける各相のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗとを接続している。すなわち、インバータ回路１は、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗを介してモータＭを駆動する。

インバータ回路１がモータＭを駆動している際に、モータＭ又はモータ制御装置１００に異常が発生した場合、安全のために、モータＭを非常停止させる必要がある。

実施の形態１では、非常停止時の停止方式として、スイッチング素子によりモータ端子間を短絡することで停止するスイッチング素子によるダイナミックブレーキ方式と、モータ端子間に抵抗を接続して短絡することで停止するブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキ方式との２つのダイナミックブレーキ方式を考える。

具体的には、モータ制御装置１００は、第１のダイナミックブレーキ１１、ブレーキ抵抗回路２、及び第２のダイナミックブレーキ１２をさらに備える。

第１のダイナミックブレーキ１１は、インバータ回路１を制御して、複数のＰ側スイッチング素子の全相又は複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより、モータＭにブレーキをかける。例えば、第１のダイナミックブレーキ１１は、複数のＮ側スイッチング素子ＵＮ，ＶＮ，ＷＮをいずれもオフさせた状態であって、複数のＰ側スイッチング素子ＵＰ，ＶＰ，ＷＰをいずれもオンさせた状態を維持する。あるいは、例えば、第１のダイナミックブレーキ１１は、複数のＰ側スイッチング素子ＵＰ，ＶＰ，ＷＰをいずれもオフさせた状態であって、複数のＮ側スイッチング素子ＵＮ，ＶＮ，ＷＮをいずれもオンさせた状態を維持する。これにより、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間を短絡させ、モータＭにブレーキをかけることができる。

ブレーキ抵抗回路２は、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗を接続した状態とダイナミックブレーキ抵抗を接続していない状態とが切り換え可能に構成されている。例えば、ブレーキ抵抗回路２は、複数の電力線ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの間にダイナミックブレーキ抵抗を接続した状態とダイナミックブレーキ抵抗を接続していない状態とが切り換え可能に構成されている。具体的には、ブレーキ抵抗回路２は、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２及び複数のダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３を有する。

例えば、スイッチＳＷ１は、一端が電力線ＵＬに接続され、他端がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１に接続されている。スイッチＳＷ２は、一端が電力線ＶＬに接続され、他端がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２２に接続されている。ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１は、一端がスイッチＳＷ１に接続され、他端がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２２，Ｒ２３に接続されている。ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２２は、一端がスイッチＳＷ２に接続され、他端がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１，Ｒ２３に接続されている。ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２３は、一端が電力線ＷＬに接続され、他端がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１，Ｒ２２に接続されている。

第２のダイナミックブレーキ１２は、ブレーキ抵抗回路２を制御して、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を接続してモータＭにブレーキをかける。例えば、第２のダイナミックブレーキ１２は、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンさせて、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を接続する。これにより、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間をダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３経由で短絡させ、モータＭにブレーキをかけることができる。

ここで、仮に、モータ制御装置１００において、第１のダイナミックブレーキ１１が設けられていない場合を考える。この場合、非常停止時に常に第２のダイナミックブレーキ１２でモータＭにブレーキをかけることになる。ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３によるダイナミックブレーキ停止は、モータ急制動時に過大な電流が流れるとモータが破損もしくは磁石が減磁するため、モータに流れる電流が過大にならない様に、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３の抵抗値を選定する。こうして選択されたダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３では、接続するモータ特性（＝定数）に応じて、モータ回転数が低くなると減速トルクが小さくなり、減速開始から停止までのモータ停止時間及びモータ停止距離が長くなる可能性がある。

例えば、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキにおけるモータ速度とトルク電流（＝制動トルク）との関係について、次の（式１）の関係式が成立する。すなわち、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキ動作時のトルク電流Ｉ_ＴＨＷは、次の（式１）で表される。

（式１）において、Ｅは、誘起電圧定数［Ｖ／（ｒ／ｍｉｎ）］であり、Ｎは、サーボモータ回転数［ｒ／ｍｉｎ］であり、Ｒ１は、電機子抵抗［Ω］であり、Ｒ２は、ダイナミックブレーキ抵抗［Ω］であり、Ｌ：電機子インダクタンス［Ｈ］であり、Ｐは、モータ極数である。また、（式１）をグラフに表すと図２の１点鎖線のようになる。図２に１点鎖線で示されるように、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキでは、モータ速度が高速のときにトルク電流が大きいのに対して、モータ速度が低速になるとトルク電流が減衰していく傾向にあることが分かる。これにより、例えば図４に１点鎖線で示されるように、モータ速度が高速のときに減速時間及び減速距離が短いのに対して、モータ速度が低速になると減速時間及び減速距離が長くなる傾向にあることが分かる。

あるいは、仮に、モータ制御装置１００において、第２のダイナミックブレーキ１２が設けられていない場合を考える。この場合、非常停止時に常に第１のダイナミックブレーキ１１でモータＭにブレーキをかけることになる。スイッチング素子によるダイナミックブレーキ停止は、接続するモータ特性（＝定数）によっては、モータ回転数が高い場合に過大な電流が流れるため、モータＭが故障する可能性があるとともに、逆起電力等により減速トルクが小さくなり、減速開始から停止までのモータ停止時間及びモータ停止距離が長くなる可能性がある。

例えば、スイッチング素子によるダイナミックブレーキにおけるモータ速度とトルク電流（＝制動トルク）との関係について、次の（式２）の関係式が成立する。すなわち、スイッチング素子によるダイナミックブレーキ動作時のトルク電流Ｉ_ＳＷは、次の（式２）で表される。

（式２）において、Ｅは、誘起電圧定数［Ｖ／（ｒ／ｍｉｎ）］であり、Ｎは、サーボモータ回転数［ｒ／ｍｉｎ］であり、Ｒ１は、電機子抵抗［Ω］であり、Ｌ：電機子インダクタンス［Ｈ］であり、Ｐは、モータ極数である。また、（式２）をグラフに表すと図２の２点鎖線のようになる。図２に２点鎖線で示されるように、スイッチング素子によるダイナミックブレーキでは、モータ速度が低速のときにトルク電流が大きいのに対して、モータ速度が高速になるとトルク電流が減衰していく傾向にあることが分かる。これにより、例えば図４に２点鎖線で示されるように、モータ速度が低速のときに減速時間及び減速距離が短いのに対して、モータ速度が高速になると減速時間及び減速距離が長くなる傾向にあることが分かる。

このように、第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の一方に固定されたダイナミックブレーキ方式では、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することには限界がある。

そこで、実施の形態１では、モータ速度に応じて、第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２を切り換えることで、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮することを目指す。

具体的には、モータ制御装置１００は、非常停止指令発生部１４、モータ速度算出部５、切換え速度値記憶部７、及びブレーキ切換え制御部６をさらに備える。非常停止指令発生部１４は、インバータ回路１がモータＭを駆動している際に、モータＭ又はモータ制御装置１００に異常が発生した場合に、非常停止指令を発生させる。例えば、非常停止指令発生部１４は、非常停止ボタンが押されたことに応じて、非常停止指令を発生させてもよい。あるいは、例えば、非常停止指令発生部１４は、モータＭ又はモータ制御装置１００の運転状態を監視しモータＭ又はモータ制御装置１００の異常を検出したことに応じて、非常停止指令を発生させてもよい。非常停止指令発生部１４は、発生された非常停止指令をブレーキ切換え制御部６へ供給する。

モータ速度算出部５は、例えばモータＭの位置を検出する位置検出器ＥＮＣからモータ位置の情報を受ける。モータ速度算出部５は、モータ位置からモータ速度を算出してブレーキ切換え制御部６へ供給する。

切換え速度値記憶部７は、ダイナミックブレーキ切換え速度を記憶する。ダイナミックブレーキ切換え速度は、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキとスイッチング素子によるダイナミックブレーキとを切り換える際の基準となる値である。

例えば、上記の式１および式２から、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキを行って制動トルクが大きくなるモータ速度Ｎの条件は、次の（式３）となる。

すなわち、（式３）の右辺の値がダイナミックブレーキ切換え速度である。（式３）の右辺の値は、例えば、図２及び図４にダイナミックブレーキ切換え速度Ｖｃとして示されている。ダイナミックブレーキ切換え速度Ｖｃは、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキの特性とスイッチング素子によるダイナミックブレーキの特性とが逆転する境界点とみなすことができる。例えば、図２に示すように、ダイナミックブレーキ切換え速度Ｖｃは、同一モータ速度に対するトルク電流の大小関係が逆転する境界点とみなすことができる。切換え速度値記憶部７は、モータ定数等から予め演算された（式３）の右辺の値をダイナミックブレーキ切換え速度として記憶している。

ブレーキ切換え制御部６は、非常停止指令発生部１４から非常停止令を受けると、モータ速度算出部５からモータ速度を取得するとともに、切換え速度値記憶部７からダイナミックブレーキ切換え速度を取得する。そして、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の間で切り換える。

例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度算出部５から取得したモータ速度と、切換え速度値記憶部７から取得したダイナミックブレーキ切換え速度とを比較し、比較結果に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の間で切り換える。例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２がモータＭにブレーキをかけ、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１がモータＭにブレーキをかけるように、切り換える。

例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６は、第１のダイナミックブレーキ１１を非活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を活性化する。これにより、第２のダイナミックブレーキ１２が、ブレーキ抵抗回路２を制御して、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を接続してモータＭにブレーキをかける。

例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６は、第１のダイナミックブレーキ１１を活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を非活性化する。これにより、第１のダイナミックブレーキ１１が、インバータ回路１を制御して、複数のＰ側スイッチング素子の全相又は複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより、モータＭにブレーキをかける。

なお、このような比較及び切り換えの動作を、ブレーキ切換え制御部６は、非常停止開始から連続的に行ってもよいし、定期的に行ってもよい。

次に、モータ制御装置１００の動作について図３を用いて説明する。図３は、モータ制御装置１００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ブレーキ切換え制御部６が、非常停止を開始すべきか否かを判断する。例えば、ブレーキ切換え制御部６は、非常停止指令発生部１４から非常停止指令を受けた場合に、非常停止を開始すべき（ステップＳ１で「Ｙｅｓ」）と判断し、処理をステップＳ２へ進め、非常停止指令発生部１４から非常停止指令を受けていない場合に、非常停止を開始すべきでない（ステップＳ１で「Ｎｏ」）と判断し、処理をステップＳ１へ進める。

ステップＳ２では、ブレーキ切換え制御部６が、電力変換制御部１３の制御動作を停止させるとともに、モータ速度及びダイナミックブレーキ切換え速度を取得する。例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度算出部５からモータ速度を取得し、切換え速度値記憶部７からダイナミックブレーキ切換え速度を取得する。

ステップＳ３では、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度とダイナミックブレーキ切換え速度とを比較する。

ステップＳ４では、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高いか否かを判断する。ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合（ステップＳ４で「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ５へ進め、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度以下である場合（ステップＳ４で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ６へ進める。

ステップＳ５では、ブレーキ切換え制御部６が、第２のダイナミックブレーキ１２を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６は、第１のダイナミックブレーキ１１を非活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を活性化する。これにより、第２のダイナミックブレーキ１２が、ブレーキ抵抗回路２を制御して、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を接続してモータＭにブレーキをかける。

ステップＳ６では、ブレーキ切換え制御部６が、第１のダイナミックブレーキ１１を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６は、第１のダイナミックブレーキ１１を活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を非活性化する。これにより、第１のダイナミックブレーキ１１が、インバータ回路１を制御して、複数のＰ側スイッチング素子の全相又は複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより、モータＭにブレーキをかける。

ステップＳ７では、ブレーキ切換え制御部６が、モータＭが停止したか否かを判断する。例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度算出部５からモータ速度を取得し、モータ速度がゼロになっているか否かを判断する。ブレーキ切換え制御部６が、モータＭが停止した場合（ステップＳ７で「Ｙｅｓ」）、処理を終了し、モータＭが停止していない場合（ステップＳ７で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２に戻す。

このように、ステップＳ２〜ステップＳ７のループを複数回繰り返すことにより、比較及び切り換えの動作を連続的に又は定期的に行うことができる。

以上のように、実施の形態１では、モータ制御装置１００において、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の間で切り換える。これにより、モータ速度に応じて、モータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮できる。

また、実施の形態１では、モータ制御装置１００において、ブレーキ切換え制御部６が、位置検出器ＥＮＣを用いて検出されたモータ速度と、切換え速度値記憶部７に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始から連続的に又は定期的に比較し、比較結果に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の間で切り換える。これにより、非常停止開始からの各段階ごとにモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、モータＭに効率的にブレーキをかけることができる。

また、実施の形態１では、モータ制御装置１００において、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２がモータＭにブレーキをかけ、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１がモータＭにブレーキをかけるように、切り換える。例えば、図４に実線で示すように、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度Ｖｃより高い場合、１点鎖線で示す場合と同様に減速時間及び減速距離を短縮でき、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度Ｖｃより低い場合、２点鎖線で示す場合と同様に減速時間及び減速距離を短縮できる。すなわち、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキの特性とスイッチング素子によるダイナミックブレーキの特性とが逆転する境界点であるダイナミックブレーキ切換え速度の前後でモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に（例えば、最小に）短縮できる。

例えば、図４に実線で示すように、実施の形態１によるダイナミックブレーキの特性を、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキの特性（図４の１点鎖線）及びスイッチング素子によるダイナミックブレーキの特性（図４の２点鎖線）のいずれよりも、モータ停止時間及びモータ停止距離の短いものにすることができる。

なお、位置検出器ＥＮＣに代えて速度検出器（図示せず）がモータＭに設けられている場合、図１に示す構成において、モータ速度算出部５は省略されていてもよい。この場合、ブレーキ切換え制御部６は、速度検出器から検出されたモータ速度を取得することになる。

あるいは、図３に示すステップＳ４では、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度以上であるか否かを判断してもよい。この場合、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度以上である場合（ステップＳ４で「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ５へ進め、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度未満である場合（ステップＳ４で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ６へ進めることになる。

あるいは、図３に示すステップＳ４では、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度を超えている第１の状態、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度に等しい第２の状態、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い第３の状態のいずれであるかを判断してもよい。この場合、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度が第１の状態にある場合、処理をステップＳ５へ進め、モータ速度が第２の状態にある場合、処理をステップＳ７へ進め、モータ速度が第３の状態にある場合、処理をステップＳ６へ進めてもよい。この場合、モータ速度が第２の状態にある場合を制御における不感帯とすることができるので、制御動作を安定化できる。

あるいは、図５に示すように、ブレーキ切換え制御部６は、比較及び切り換えの動作を非常停止開始から連続的に又は定期的に行う代わりに、非常停止開始直後に１回行うようにしてもよい。例えば、図５に示すステップＳ１７では、ブレーキ切換え制御部６が、モータＭが停止したか否かを判断する。例えば、ブレーキ切換え制御部６は、モータ速度算出部５からモータ速度を取得し、モータ速度がゼロになっているか否かを判断する。ブレーキ切換え制御部６が、モータＭが停止した場合（ステップＳ１７で「Ｙｅｓ」）、処理を終了し、モータＭが停止していない場合（ステップＳ１７で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１７に戻す。

このように、図５に示す動作では、ブレーキ切換え制御部６が、位置検出器又は速度検出器を用いて検出されたモータ速度と、切換え速度値記憶部７に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始直後に比較し、比較結果に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキとして第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２のいずれかを選択する。これにより、非常停止開始時の速度に応じて、モータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、ダイナミックブレーキ方式が固定されている場合に比べて、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮できる。

また、図５に示す動作では、ブレーキ切換え制御部６が、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２を選択し、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１を選択する。これにより、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキの特性とスイッチング素子によるダイナミックブレーキの特性とが逆転する境界点であるダイナミックブレーキ切換え速度を考慮してモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に（例えば、最小に）短縮できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるモータ制御装置１００ｉについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、モータ位置又はモータ速度を検出する場合について例示しているが、実施の形態２では、モータ位置又はモータ速度を検出しないセンサレスの場合について説明する。

具体的には、図６に示すように、モータＭに位置検出器ＥＮＣが設けられていないことに応じて、モータ制御装置１００ｉは、モータ速度算出部５（図１参照）が省略された構成になっている。また、モータ制御装置１００ｉは、ブレーキ切換え制御部６ｉが、上位コントローラ１０の速度指令演算部９から速度指令を受け、速度指令を用いた処理を行う。すなわち、ブレーキ切換え制御部６ｉは、モータ速度算出部５から取得していたモータ速度に代わるものとして、上位コントローラ１０から与えられる速度指令を用いる。

例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、上位コントローラ１０から与えられる速度指令と、切換え速度値記憶部７から取得したダイナミックブレーキ切換え速度とを比較し、比較結果に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２の間で切り換える。例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２がモータＭにブレーキをかけ、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１がモータＭにブレーキをかけるように、切り換える。

例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６ｉは、第１のダイナミックブレーキ１１を非活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を活性化する。これにより、第２のダイナミックブレーキ１２が、ブレーキ抵抗回路２を制御して、複数のモータ端子Ｕ，Ｖ，Ｗの間にダイナミックブレーキ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を接続してモータＭにブレーキをかける。

例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、モータ速度がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１を選択する。すなわち、ブレーキ切換え制御部６ｉは、第１のダイナミックブレーキ１１を活性化するとともに第２のダイナミックブレーキ１２を非活性化する。これにより、第１のダイナミックブレーキ１１が、インバータ回路１を制御して、複数のＰ側スイッチング素子の全相又は複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより、モータＭにブレーキをかける。

また、実施の形態２では、モータ制御装置１００ｉの動作が、図７に示すように、実施の形態１と異なる。図７は、モータ制御装置１００ｉの動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２２では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、電力変換制御部１３の制御動作を停止させるとともに、速度指令及びダイナミックブレーキ切換え速度を取得する。例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、上位コントローラ１０から速度指令を取得し、切換え速度値記憶部７からダイナミックブレーキ切換え速度を取得する。

ステップＳ２３では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、速度指令とダイナミックブレーキ切換え速度とを比較する。

ステップＳ２４では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度より高いか否かを判断する。ブレーキ切換え制御部６ｉが、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合（ステップＳ２４で「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ５へ進め、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度以下である場合（ステップＳ２４で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ６へ進める。

ステップＳ２７では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、モータＭが停止したか否かを判断する。例えば、ブレーキ切換え制御部６ｉは、ダイナミックブレーキの作動を開始したタイミングからの経過時間が閾値時間を超えたか否かを判断する。閾値時間は、ダイナミックブレーキの作動を開始してからモータＭが停止するまでの時間に応じて予め実験的に決定された時間（図４参照）である。ブレーキ切換え制御部６ｉが、経過時間が閾値時間を超えた場合（ステップＳ２７で「Ｙｅｓ」）、処理を終了し、経過時間が閾値時間を超えていない場合（ステップＳ２７で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２７に戻す。

以上のように、実施の形態２では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、上位コントローラ１０から与えられる速度指令と、切換え速度値記憶部７に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始直後に比較し、比較結果に応じて、モータＭにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキとして第１のダイナミックブレーキ１１及び第２のダイナミックブレーキ１２のいずれかを選択する。これにより、非常停止開始時の速度指令に応じて、モータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、センサレスの構成において、又はセンサレス制御を行う場合において、ダイナミックブレーキ方式が固定されている場合に比べて、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に短縮できる。

また、実施の形態２では、ブレーキ切換え制御部６が、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、第２のダイナミックブレーキ１２を選択し、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、第１のダイナミックブレーキ１１を選択する。これにより、ダイナミックブレーキ抵抗によるダイナミックブレーキの特性とスイッチング素子によるダイナミックブレーキの特性とが逆転する境界点であるダイナミックブレーキ切換え速度を考慮してモータ停止時間及びモータ停止距離を短縮することに適したダイナミックブレーキ方式を選択できるので、センサレスの構成において、又はセンサレス制御を行う場合において、非常停止時のモータ停止時間及びモータ停止距離を大幅に（例えば、最小に）短縮できる。

なお、図７に示すステップＳ２４では、ブレーキ切換え制御部６ｉが、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度以上であるか否かを判断してもよい。この場合、ブレーキ切換え制御部６ｉは、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度以上である場合（ステップＳ２４で「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ５へ進め、速度指令がダイナミックブレーキ切換え速度未満である場合（ステップＳ２４で「Ｎｏ」）、処理をステップＳ６へ進めることになる。

以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、モータの制御に有用である。

１インバータ回路、６，６ｉブレーキ切換え制御部、７切換え速度値記憶部、１１第１のダイナミックブレーキ、１２第２のダイナミックブレーキ、１００，１００ｉモータ制御装置。

Claims

複数のＰ側スイッチング素子及び複数のＮ側スイッチング素子を有し、複数のモータ端子を介してモータを駆動するインバータ回路と、
前記複数のＰ側スイッチング素子の全相又は前記複数のＮ側スイッチング素子の全相をオンすることにより前記モータにブレーキをかける第１のダイナミックブレーキと、
前記複数のモータ端子の間にダイナミックブレーキ抵抗を接続して前記モータにブレーキをかける第２のダイナミックブレーキと、
モータ速度に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキの間で切り換える制御部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
接続されたモータのモータ定数から算出されたダイナミックブレーキ切換え速度を記憶する切換え速度値記憶手段をさらに備え、
前記制御部は、位置検出器又は速度検出器を用いて検出されたモータ速度と、前記切換え速度値記憶手段に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始から連続的に又は定期的に比較し、比較結果に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキを前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキの間で切り換える
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御部は、モータ速度が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、前記第２のダイナミックブレーキが前記モータにブレーキをかけ、モータ速度が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、前記第１のダイナミックブレーキが前記モータにブレーキをかけるように、切り換える
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
接続されたモータのモータ定数から算出されたダイナミックブレーキ切換え速度を記憶する切換え速度値記憶手段をさらに備え、
前記制御部は、位置検出器又は速度検出器を用いて検出されたモータ速度と、前記切換え速度値記憶手段に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始直後に比較し、比較結果に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキとして前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキのいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御部は、モータ速度が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、前記第２のダイナミックブレーキを選択し、モータ速度が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、前記第１のダイナミックブレーキを選択する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
接続されたモータのモータ定数から算出されたダイナミックブレーキ切換え速度を記憶する切換え速度値記憶手段をさらに備え、
前記制御部は、上位コントローラから与えられる速度指令と、前記切換え速度値記憶手段に記憶されたダイナミックブレーキ切換え速度とを、非常停止開始直後に比較し、比較結果に応じて、前記モータにブレーキをかけるべきダイナミックブレーキとして前記第１のダイナミックブレーキ及び前記第２のダイナミックブレーキのいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御部は、速度指令が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より高い場合、前記第２のダイナミックブレーキを選択し、速度指令が前記ダイナミックブレーキ切換え速度より低い場合、前記第１のダイナミックブレーキを選択する
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。