KR20140122179A - Motor Controller - Google Patents

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KR20140122179A
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유지 이데
?이치 미야자키
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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

Provided is a motor controller capable of identifying electric source voltage abnormality and recovery abnormality. The motor controller comprises: an inverter which coverts a DC voltage into an AC voltage and drives a motor in a reverse mode, and converts the AC voltage from the motor into the DC voltage and supplies the voltage to a recovery resistor in a recovery mode; a switching unit which connects the recovery resistor to the inverter when the DC voltage exceeds a threshold value; and an on-off time detection unit which detects an on-time and an off-time of the switching unit; and an abnormality determination unit which uses different threshold voltages in the reverse mode and the recovery mode, respectively, to determine that the electric source voltage is abnormal when accumulated turn-on time of the switching unit exceeds the threshold value of the reverse mode in the reverse mode, and to determine that the recovery is abnormal when the accumulated turn-on time of the switching unit exceeds the threshold value of the recovery mode in the recovery mode.

Description

모터 제어장치{Motor Controller}[0001]

본 발명은 전원전압 이상 및 회생 이상을 식별할 수 있는 모터 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device capable of identifying a power supply voltage abnormality and a regeneration abnormality.

일반적인 모터 제어장치는 전원전압을 정류 다이오드로 정류하고, 정류한 전원전압을 인버터에서 스위칭하여, 모터의 위치 속도 토크를 제어한다.A typical motor control device rectifies the power supply voltage to a rectifying diode, and the rectified power supply voltage is switched in the inverter to control the position and speed torque of the motor.

도 6은 종래의 모터 제어장치의 개략구성도이다. 전원(10)은 전자 접촉기(12)를 통하여 정류 다이오드(14)에 접속된다. 모터(18)는 인버터(16)에 접속된다. 정류 다이오드(14)는 전원(10)의 전압을 정류하고, 인버터(16)는 정류 다이오드(14)가 정류한 전압을 스위칭하여 모터(18)에 출력한다.6 is a schematic configuration diagram of a conventional motor control device. The power source 10 is connected to the rectifier diode 14 through the electromagnetic contactor 12. [ The motor 18 is connected to the inverter 16. The rectifier diode 14 rectifies the voltage of the power source 10 and the inverter 16 switches the voltage rectified by the rectifier diode 14 and outputs it to the motor 18. [

정류 다이오드(14)와 인버터(16) 사이에는 콘덴서(20), 회생 저항(22), 회생 트랜지스터(24)가 접속된다. 회생 트랜지스터(24)는 회생 트랜지스터 구동 블록(30)에 의해 스위칭이 제어된다. 회생 트랜지스터(24)에 의한 회생 이상은 회생 이상검출 블록(40)에 의해 검출된다.A capacitor 20, a regenerative resistor 22 and a regenerative transistor 24 are connected between the rectifier diode 14 and the inverter 16. [ The regenerative transistor 24 is controlled by the regenerative transistor drive block 30 to switch. Regeneration abnormality by the regenerative transistor 24 is detected by the regeneration abnormality detection block 40. [

모터(18)에는 그 회전속도를 검출하는 인코더(50)가 접속된다. 인코더(50)에는 속도 검출부(52)가 접속된다. 속도 제어부(54)는 속도명령과 속도 검출부(52)가 검출한 속도검출 값의 차로부터 토크 명령을 출력한다. 토크 제어부(56)는 토크 명령에 근거하여, 인버터(16)를 스위칭시켜, 모터(18)의 회전 위치, 속도, 토크를 제어한다.The motor (18) is connected to an encoder (50) for detecting the rotation speed thereof. A speed detector 52 is connected to the encoder 50. The speed control section 54 outputs a torque command from the difference between the speed command and the speed detection value detected by the speed detection section 52. [ The torque control unit 56 switches the inverter 16 based on the torque command to control the rotational position, speed, and torque of the motor 18. [

모터(18)의 구동을 전력수급의 측면에서 보면, 모터(18)에 전력을 공급하는 역행 모드와 모터(18)로부터 전력이 되돌아오는 회생 모드가 있다. 역행 모드 때에는 전원(10)으로부터 정류 다이오드(14), 인버터(16), 모터(18)에 전력이 공급된다. 회생 모드 때에는 모터(18)로부터 인버터(16), 회생 저항(22)에 전력이 공급된다. 역행 모드 때는 모터(18)가 전동기가 되고, 회생 모드 때에는 모터(18)가 발전기가 되며, 회생 모드 때에 모터(18)가 발전한 전력은 회생 저항(22)이 소비한다. 회생 저항(22)의 통전 제어는 회생 트랜지스터 구동 블록(30)에 의해 행해진다.From the viewpoint of power supply and demand, there is a reverse mode for supplying electric power to the motor 18 and a regeneration mode for returning electric power from the motor 18 in driving the motor 18. Power is supplied from the power source 10 to the rectifier diode 14, the inverter 16, and the motor 18 in the backward mode. In the regenerative mode, electric power is supplied from the motor 18 to the inverter 16 and the regenerative resistor 22. The motor 18 becomes the electric motor in the regeneration mode and the motor 18 becomes the generator in the regeneration mode and the regenerative resistor 22 consumes the electric power generated by the motor 18 in the regeneration mode. The energization control of the regenerative resistor 22 is performed by the regenerative transistor driving block 30.

도 7은 주회로 직류 전압 회생 트랜지스터 및 회생 저항 통전 시간 적산 값의 관계를 나타내는 도이다. 도에서 나타내듯이, 주회로 직류 전압 검출부(32)가 검출하는 주회로 직류 전압(콘덴서(20)의 전압)이 기준값 비교부(34)에서 비교되는 기준전압1에 달하면, 회생 트랜지스터 구동부(36)는 회생 트랜지스터(24)를 온 시킨다. 한편, 주회로 직류 전압이 기준값 비교부(34)에서 비교되는 기준전압2까지 저하하면, 회생 트랜지스터 구동부(36)는 회생 트랜지스터(24)를 오프 시킨다.7 is a graph showing the relationship between the main circuit direct current voltage regenerative transistor and the regenerative resistor energization time integration value. When the main circuit DC voltage (the voltage of the capacitor 20) detected by the main circuit DC voltage detecting unit 32 reaches the reference voltage 1 that is compared in the reference value comparing unit 34, the regenerative transistor driving unit 36 Turns the regenerative transistor 24 on. On the other hand, when the main circuit DC voltage drops to the reference voltage 2 that is compared in the reference value comparison unit 34, the regenerative transistor driving unit 36 turns off the regenerative transistor 24.

회생 저항(22)의 용량이 작을 경우나, 가혹한 운전 조건에 의해 회생 빈도가 높을 경우에는, 회생 저항(22)의 허용 전력을 초과하는 평균 전력이 회생 저항(22)에 공급되고, 회생 저항(22)의 과열이나 소모로 이어진다. 회생 저항(22)의 회생 이상 검출은 회생 이상검출 블록(40)에 의해 행해진다.Average power exceeding the allowable power of the regenerative resistor 22 is supplied to the regenerative resistor 22 and the regenerative resistor 22 is regenerated by the regenerative resistor 22 when the regenerative resistor 22 has a small capacity, 22) overheating or consumption. Regeneration abnormality detection of the regenerative resistor 22 is performed by the regeneration abnormality detection block 40. [

회생 저항(22)을 보호하기 위해서 온 오프 시간 검출부(42)는 회생 트랜지스터(24)의 온 오프 시간을 검출한다. 적산 처리부(44)는 도 7에 나타내듯이 회생 저항(22)에 전류가 흐르고 있을 경우에는 회생 트랜지스터(24)가 온 하고 있는 시간을 적산하고 회생 저항(22)에 전류가 흐르지 않고 있을 경우에는 회생 트랜지스터(24)가 오프 하고 있는 시간을 감산한다. 문턱값 비교부(46)는 회생 트랜지스터(24)가 온 하고 있는 시간의 적산 값이 허용 값을 초과하면, 회생 이상이라고 판단하고, 인버터(16)를 강제적으로 정지시켜 회생 저항(22)의 과열이나 소모를 방지한다.To protect the regenerative resistor 22, the on-off time detection unit 42 detects the on / off time of the regenerative transistor 24. [ 7, when the current flows through the regenerative resistor 22, the accumulation processing unit 44 accumulates the time during which the regenerative transistor 24 is turned on. When the current does not flow through the regenerative resistor 22, And subtracts the time when the transistor 24 is off. When the accumulated value of the time when the regenerative transistor 24 is turned on exceeds the permissible value, the threshold value comparator 46 determines that the regenerative operation is abnormal. The threshold value comparator 46 compulsorily stops the inverter 16 to overheat the regenerative resistor 22 Prevent or consume.

이상과 같이, 모터 제어장치는 전원전압이 정상이면 회생의 빈도가 높다는 것을 정상으로 검출할 수 있다. 그러나 전원전압이 정상보다 높을 때에는 다음과 같은 문제를 보인다.As described above, it is possible to normally detect that the frequency of regeneration is high if the power supply voltage is normal. However, when the power supply voltage is higher than normal, the following problems occur.

전원전압이 정상보다도 높을 때에는, 회생 트랜지스터 구동 블록(30)이 그 전압을 회생 모드 때의 전압과 식별할 수 없으며, 회생 트랜지스터(24)를 온 시킨다. 이 때문에 전원(10)으로부터 정류 다이오드(14), 회생 저항(22)에 전력이 공급된다. 회생 이상검출 블록(40)에서는 회생 트랜지스터(24)가 온 하고 있는 시간의 적산 값이 허용 값을 초과한 시점에서 회생 이상으로 판단하고, 미도시의 상위 컨트롤러를 통하여 전자 접촉기(12)를 오프로 한다.When the power supply voltage is higher than normal, the regenerative transistor drive block 30 can not distinguish the voltage from the voltage in the regenerative mode, and turns on the regenerative transistor 24. Therefore, electric power is supplied from the power source 10 to the rectifier diode 14 and the regenerative resistor 22. In the regeneration abnormality detection block 40, it is judged that the regeneration is abnormal when the integrated value of the time when the regenerative transistor 24 is turned on exceeds the allowable value, and the electromagnetic contactor 12 is turned off via the upper controller do.

이렇게 검출되는 회생 이상에서는, 전원전압이 정상보다도 높을 경우와 회생의 빈도가 높을 경우의 양쪽의 이상이 포함된다. 도 6에 나타내는 모터 제어장치에서는 이들의 이상을 식별할 수 없다.Regarding the above regeneration, the abnormality of both of the case where the power supply voltage is higher than normal and the case where the frequency of regeneration is high is included. The motor control apparatus shown in Fig. 6 can not identify these abnormalities.

서보 모터를 제어하는 모터 제어장치는, 생산 기계 등의 생산 설비에 많이 사용된다. 이 때문에 고장이 발생했을 경우에는 신속하게 복구할 수 없으면 큰 손해를 받는다. 이 때문에, 고장의 내용이 즉석에서 파악될 수 있게 고장을 세분화해서 검출하는 것이 요청된다.A motor control device for controlling a servo motor is widely used in production facilities such as production machines. Therefore, if a failure occurs, if it can not be recovered quickly, it will suffer great damage. For this reason, it is required to break down and detect the fault so that the contents of the fault can be grasped on the spot.

도 6의 모터 제어장치에 있어서, 2개의 이상 상태를 따로 검출하기 위해서는 전원전압이 높은 것을 검출하는 회로를 별도 마련할 필요가 있다. 그러나 이 회로를 마련하면 회로가 복잡해질 뿐만 아니라, 비용 상승으로 연결된다. 자원 절약이 요구되는 현대에서는, 특별한 회로를 마련하지 않고, 2개의 이상상태를 따로 검출하는 것이 요청된다.In the motor control apparatus of Fig. 6, in order to separately detect two abnormal states, it is necessary to separately provide a circuit for detecting that the power supply voltage is high. However, providing this circuit not only complicates the circuit but also leads to cost increase. In a modern environment in which resource conservation is required, it is required to separately detect two abnormal states without providing a special circuit.

상기와 같은 불량을 해결하는 기술로서, 하기 특허문헌 1에서 나타내는 기술이 있다. 특허문헌 1에서 나타내는 기술에서는 제어 대상의 모터의 가감속 상태로부터 전원회생의 유무를 판단하고, 모터가 감속 상태가 아니고 전원회생이 행해질 때에 이상이라고 판단하는 서브 제어장치가 개시되어 있다.As a technique for solving such defects as described above, there is a technique shown in Patent Document 1 below. In the technique disclosed in Patent Document 1, the presence or absence of power regeneration from the acceleration / deceleration state of the motor to be controlled is determined, and it is determined that the motor is abnormal when the power regeneration is performed instead of the deceleration state.

이 서브 제어장치에서는 모터의 감속 상태를 보고 이상의 유무를 판단하고 있다. 그러나 모터가 회생 모드에 있는 것인지, 역행 모드에 있는 것인지는 모터의 감속 상태를 보는 만으로는 알 수 없다. 예를 들면, 수직축부하를 구동할 경우, 중력에 의해 모터가 돌려지며, 일정 속도에서도 회생 모드가 되는 것이 있다. 이렇게, 모터가 감속 상태에 없더라도 회생이 행해질 것이 있기 때문에, 모터가 감속 상태가 아니고 전원회생이 행해질 때에도 전원전압에 이상이 있다고는 할 수 없다. 정확한 회생 모드의 판별에는 모터의 속도와 토크의 양쪽을 고려할 필요가 있다.In this sub-control device, the deceleration state of the motor is judged by judging whether or not there is an abnormality. However, whether the motor is in the regenerative mode or the regressive mode can not be known by simply looking at the deceleration state of the motor. For example, when a vertical axis load is driven, the motor is rotated by gravity, and a regenerative mode is established even at a constant speed. Thus, even when the motor is not in the deceleration state, the regeneration may be performed. Therefore, even when the motor is not in the deceleration state and the power regeneration is performed, it is impossible to say that the power supply voltage is abnormal. It is necessary to consider both the speed and the torque of the motor in determining the accurate regenerative mode.

[특허문헌 1]특개 2000-23480호 공보[Patent Document 1] JP-A-2000-23480

보통 회생 이상의 검출은, 회생 저항(22)에 흐르는 전류의 적산 값이 회생 저항(22)의 허용 전력을 초과하는 것으로 검출된다. 회생 저항(22)의 용량이 작을 경우에는 허용 전력이 작기 때문에, 회생 이상을 검출할 때까지의 시간이 짧지만, 회생 저항(22)의 용량이 클 경우에는 회생 이상을 검출할 때까지의 시간이 길어진다.The detection of the regenerative or abnormal current is detected as a result that the integrated value of the current flowing through the regenerative resistor 22 exceeds the allowable power of the regenerative resistor 22. [ When the capacity of the regenerative resistor 22 is small, the allowable power is small. Therefore, the time until the regeneration abnormality is detected is short. However, when the capacity of the regenerative resistor 22 is large, .

전원전압이 정상보다도 높을 경우, 이상을 검출하고나서 상위 컨트롤러에 이상신호가 전송되어, 전자 접촉기가 절단될 때까지는 시간이 걸리기 때문에, 전원전압이 정상보다도 높은 것을 가능한 한 조기 검출할 필요가 있다.If the power supply voltage is higher than normal, it is necessary to detect as early as possible that the power supply voltage is higher than normal because an abnormality signal is transmitted to the upper controller after the abnormality is detected and it takes time until the electromagnetic contactor is disconnected.

그러나 종래의 모터 제어장치에서는 회생 저항의 허용 전력을 초월할 때까지 회생 저항에 전류가 흘러 처음으로 회생 이상의 검출을 할 수 있기 때문에, 전원전압이 정상보다도 높을 경우의 검출 타이밍이 늦어지고 회생 저항의 과열을 초래하기 쉬워 안전성에 문제가 있다.However, in the conventional motor control apparatus, since the current flows through the regenerative resistor until the permissible power of the regenerative resistor is exceeded, the regeneration or the like can be detected for the first time, so that the detection timing when the power supply voltage is higher than normal is delayed, There is a problem in safety because it is easy to cause overheating.

통상의 모터 제어시의 회생 저항의 온도상승은 회생 저항의 허용 온도보다도 충분히 낮은 온도로 설정된다. 또한, 회생 저항의 과열을 검출하는 장치도 설치되지만, 그 과열을 검출하는 장치도 고장이 나는 것을 고려하면, 회생 저항의 온도는 이상 시에도 그다지 높아지지 않도록 하는 쪽이 안전성은 높을 수 있다. 전원사정이 나쁜 국가나 지역에서는 전원전압이 높아지는 것이 빈발하기 때문에 회생 저항의 온도는 이상 시에도 그다지 높아지지 않도록 할 필요가 있다.The temperature rise of the regenerative resistor during normal motor control is set to a temperature sufficiently lower than the permissible temperature of the regenerative resistor. In addition, a device for detecting overheating of the regenerative resistor is also provided. However, considering that the device for detecting the overheating also fails, the safety can be improved by preventing the temperature of the regenerative resistor from becoming too high even when it is abnormal. In a country or region where the power supply is poor, the power supply voltage frequently rises. Therefore, the temperature of the regenerative resistor needs to be prevented from becoming too high.

본 발명은 상기와 같은 종래의 모터 제어장치의 불량을 해소하기 위해서 이루어진 것이며, 전원전압 이상 및 회생 이상을 식별할 수 있는 모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a motor control device capable of identifying a power supply voltage abnormality and a regeneration abnormality.

또한, 본 발명은 전원전압 이상의 경우에 그 이상의 검출을 고속화할 수 있는 모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a motor control device capable of speeding up further detection in the case of a power supply voltage or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관련되는 모터 제어장치는 인버터 스위칭부, 온 오프 시간 검출부 및 판단부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor control apparatus including an inverter switching unit, an on-off time detecting unit, and a determining unit.

인버터는 역행 모드에서는 직류 전압을 교류 전압으로 변환해서 모터를 구동하고, 회생 모드에서는 모터로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환해서 회생 저항에 공급한다. 스위칭부는 직류 전압이 문턱값을 초과했을 경우에 회생 저항을 인버터에 접속한다. 온 오프 시간 검출부는 스위칭부의 온 시간과 오프 시간을 검출한다. 판단부는 역행 모드와 회생 모드에서 다른 문턱값을 사용하며, 역행 모드에서 스위칭부의 누적 통전 시간이 역행 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 전원전압 이상으로 판단하는 한편, 회생 모드에서 스위칭부의 누적 통전 시간이 회생 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 회생 이상이라고 판단한다.The inverter converts the DC voltage into an AC voltage to drive the motor. In the regenerative mode, the inverter converts the AC voltage from the motor to a DC voltage and supplies it to the regenerative resistor. The switching unit connects the regenerative resistor to the inverter when the DC voltage exceeds the threshold value. The on-off time detecting unit detects on-time and off-time of the switching unit. The judging unit uses different threshold values in the backward mode and the regenerative mode. When the cumulative energization time of the switching unit exceeds the threshold value of the backward mode in the backward mode, it is determined that the power supply voltage is higher than the power supply voltage. If the threshold value of the regenerative mode is exceeded, it is judged that the regeneration is abnormal.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 역행 모드에서 스위칭부의 누적 통전 시간이 역행 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 전원전압 이상이라고 판단하고, 회생 모드에서 스위칭부의 누적 통전 시간이 회생 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 회생 이상이라고 판단하도록 했으므로 전원전압 이상과 회생 이상을 식별해서 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the cumulative energization time of the switching unit exceeds the threshold value of the backward mode in the backward mode, it is determined that the power supply voltage is higher than the power supply voltage. In the regenerative mode, It is judged that the regeneration is abnormal. Therefore, the power supply voltage abnormality and regeneration abnormality can be identified and detected.

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 모터 제어장치의 개략구성도이다.
도 2는 역행 모드 및 회생 모드의 판단에 이용하는 차트이다.
도 3은 전원전압이 정상일 때, 모터를 가감속 시켰을 경우의 역행 회생 모드 판단의 동작 설명을 위한 도면이다.
도 4는 회생 모드 때에 전원전압 이상을 보였을 경우의 역행 회생 모드 판단의 동작 설명을 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 모터 제어장치의 개략구성도이다.
도 6은 종래의 모터 제어장치의 개략구성도이다.
도 7은 주회로 직류 전압 회생 트랜지스터 및 회생 저항 통전 시간 적산 값의 관계를 나타내는 도이다.1 is a schematic block diagram of a motor control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a chart used for determination of the backward mode and the regenerative mode.
3 is a diagram for explaining an operation of determining a reverse regeneration mode when the motor is accelerated and decelerated when the power supply voltage is normal.
4 is a diagram for explaining the operation of the backward regeneration mode judgment when the power supply voltage or more is seen in the regeneration mode.
5 is a schematic configuration diagram of a motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
6 is a schematic configuration diagram of a conventional motor control device.
7 is a graph showing the relationship between the main circuit direct current voltage regenerative transistor and the regenerative resistor energization time integration value.

이하에 본 발명에 관련되는 모터 제어장치의 실시예를 [실시예1] 및 [실시예2]로 나누어서 설명한다.
Hereinafter, an embodiment of the motor control device according to the present invention will be described as [Example 1] and [Example 2].

[실시예1] [Example 1]

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 모터 제어장치의 개략구성 도이다.1 is a schematic block diagram of a motor control apparatus according to a first embodiment of the present invention.

<모터 제어장치(100)의 구성><Configuration of Motor Control Apparatus 100>

전원(110)은 전자 접촉기(electromagnetic contactor, 112)를 통하여 정류 다이오드(114)에 접속된다. 전원(110)은 3상의 상용교류 전원일 수 있다. 전자 접촉기(112)는 전원(110)과 정류 다이오드(114)를 접속 및 차단한다. 정류 다이오드(114)는 전원(110)의 교류 전류를 정류해서 직류 전류로 변환한다.The power supply 110 is connected to the rectifying diode 114 through an electromagnetic contactor 112. [ The power source 110 may be a three-phase commercial AC power source. The electromagnetic contactor 112 connects and disconnects the power source 110 and the rectifier diode 114. The rectifier diode 114 rectifies the alternating current of the power source 110 and converts it into a direct current.

모터(118)는 인버터(116)에 접속된다. 모터(118)는 교류 서보 모터일 수 있다. 인버터(116)는 정류 다이오드(114)로부터 출력된 직류 전압을 내부에 마련된 스위칭 트랜지스터를 스위칭 동작시키는 것에 의해 소정의 주파수의 교류 전압으로 변환한다(역행 모드). 모터(118)는 인버터(116)가 출력하는 교류 전압에 의해 회전한다. 한편, 인버터(116)는 모터(118)로부터 출력된 교류 전압을 내부에 마련된 스위칭 트랜지스터를 스위칭 동작시키는 것에 의해 직류 전압으로 변환한다 회생 모드).The motor 118 is connected to the inverter 116. The motor 118 may be an alternating servomotor. The inverter 116 converts the DC voltage output from the rectifier diode 114 into an AC voltage of a predetermined frequency by switching the switching transistor provided therein (reverse mode). The motor 118 is rotated by the AC voltage output from the inverter 116. [ On the other hand, the inverter 116 converts the AC voltage output from the motor 118 into a DC voltage by switching the switching transistor provided therein.

정류 다이오드(114)와 인버터(116) 사이에는 평활 콘덴서(120), 회생 저항(122), 회생 트랜지스터(124)가 접속된다. 평활 콘덴서(120)는 정류 다이오드(114)가 출력하는 직류 전압의 리플(ripple)을 제거해서 평활화된 직류 전압을 형성한다. 회생 저항(122)은 모터(118)의 회생 모드 시에 모터(118)가 발전하는 전력을 열로 변환해서 소비한다. 회생 트랜지스터(124)는 모터(118)의 회생 모드 시에 온 되어, 회생 저항(122)을 인버터(116)에 병렬로 접속한다. 한편, 회생 트랜지스터(124)는 전원(110)의 전압이 통상의 전압보다도 높아졌을 때에도 온 된다.A smoothing capacitor 120, a regenerative resistor 122, and a regenerative transistor 124 are connected between the rectifier diode 114 and the inverter 116. [ The smoothing capacitor 120 removes the ripple of the DC voltage output from the rectifying diode 114 to form a smoothed DC voltage. The regenerative resistor 122 converts the power generated by the motor 118 into heat in the regenerative mode of the motor 118 and consumes it. The regenerative transistor 124 is turned on in the regenerative mode of the motor 118 to connect the regenerative resistor 122 to the inverter 116 in parallel. On the other hand, the regenerative transistor 124 is turned on even when the voltage of the power supply 110 becomes higher than the normal voltage.

회생 트랜지스터(124)의 온 오프(on off)는 회생 트랜지스터 구동 블록(130)에 의해 제어된다. 회생 트랜지스터 구동 블록(130)은 주회로 직류 전압 검출부(132), 기준값 비교부(134), 회생 트랜지스터 구동부(136)를 구비한다. 한편, 회생 트랜지스터(124)와 회생 트랜지스터 구동 블록(130)은 스위칭부를 구성한다. 온 오프 시간 검출부(141)를 제외한 이상검출 블록(140)은 판단부를 구성한다.The on-off of the regenerative transistor 124 is controlled by the regenerative transistor driving block 130. [ The regenerative transistor driving block 130 includes a main circuit direct current voltage detector 132, a reference value comparator 134, and a regenerative transistor driver 136. On the other hand, the regenerative transistor 124 and the regenerative transistor drive block 130 constitute a switching unit. The abnormality detection block 140 excluding the ON / OFF time detection unit 141 constitutes a determination unit.

주회로 직류 전압 검출부(132)는 정류 다이오드(114)의 출력측 (역행 모드 때) 및 인버터(116)의 출력측 (회생 모드 때)의 직류 전압을 검출한다. 기준값 비교부(134)는 도 6에서 나타내는 기준전압(1)과 기준전압(2)을 기억하고, 기준전압(1) 및 기준전압(2)과 주회로 직류 전압 검출부(132)가 검출한 직류 전압을 비교한다. 기준값 비교부(134)는 도 6에 나타내듯이 주회로 직류 전압 검출부(132)가 검출한 직류 전압이 기준전압(1)을 초과한 후 기준전압(2)으로 저하할때까지 신호를 출력한다. 회생 트랜지스터 구동부(136)는 기준값 비교부(134)가 신호를 출력하고 있는 사이에는 회생 트랜지스터(124)를 온 시킨다.The main circuit direct-current voltage detecting section 132 detects the direct-current voltage of the output side of the rectifier diode 114 (in the backward mode) and the output side of the inverter 116 (in the regenerative mode). The reference value comparator 134 stores the reference voltage 1 and the reference voltage 2 shown in FIG. 6 and stores the reference voltage 1 and the reference voltage 2 and the DC voltage detected by the main circuit DC voltage detector 132 Compare the voltages. The reference value comparator 134 outputs a signal until the DC voltage detected by the main circuit DC voltage detector 132 exceeds the reference voltage 1 and then drops to the reference voltage 2 as shown in Fig. The regenerative transistor driving unit 136 turns on the regenerative transistor 124 while the reference value comparison unit 134 outputs a signal.

전원전압 이상 및 회생 이상은 이상검출 블록(140)에 의해 검출된다. 이상검출 블록(140)은 온 오프 시간 검출부(141), 적산 처리부(142), 제1문턱값 비교부(143), 연속 통전 검출부(144), 제2문턱값 비교부(145), 모터 구동상태 판단부(146), 이상 판별부(147)를 포함한다.The power supply voltage abnormality and the regeneration abnormality are detected by the abnormality detection block 140. [ The abnormality detecting block 140 includes an on / off time detecting unit 141, an integrating unit 142, a first threshold value comparing unit 143, a continuous energizing detecting unit 144, a second threshold value comparing unit 145, A state determination unit 146, and an abnormality determination unit 147. [

온 오프 시간 검출부(141)는 회생 트랜지스터(124)의 온 시간 및 오프 시간을 검출한다. 적산 처리부(142)는 온 오프 시간 검출부(141)가 검출한 회생 트랜지스터(124)의 온 시간을 가산하고, 오프 시간을 감산해서 회생 트랜지스터(124)의 누적 통전 시간을 산출한다. 제1문턱값 비교부(143)는 적산 처리부(142)가 적산한 회생 트랜지스터(124)의 누적 통전 시간을 역행 모드에서는 역행 모드의 문턱값과 비교하고 회생 모드에서는 회생 모드의 문턱값과 비교한다. 제1문턱값 비교부(143)에 기억시키는 회생 모드의 문턱값(회생 모드에 있어서의 회생 이상을 검출하기 위한 누적 통전 시간)은 회생 모드에서 회생 저항(124)의 과열 소모를 초래하지 않도록 하기 위한 제한 시간이다. 또한, 제1문턱값 비교부(143)에 기억시키는 역행 모드의 문턱값(역행 모드에 있어서의 전원전압 이상을 검출하기 위한 누적 통전 시간)은 역행 모드로 회생 저항(124)의 과열 소로를 초래하지 않도록 하기 위한 제한 시간이다. 역행 모드의 문턱값의 크기는 회생 모드의 문턱값의 크기보다도 작다. 전원전압 이상은 회생 이상보다도 빠르게 검출할 수 있게 하는 것이 바람직하기 때문이다.The on-off time detecting section 141 detects the on-time and the off-time of the regenerative transistor 124. The integration processing section 142 adds the ON time of the regenerative transistor 124 detected by the ON / OFF time detection section 141 and subtracts the OFF time to calculate the cumulative energization time of the regenerative transistor 124. [ The first threshold value comparator 143 compares the cumulative energization time of the regenerative transistor 124 integrated by the integrating processor 142 with the threshold value of the retrograde mode in the retrograde mode and compares the accumulated energization time with the threshold value of the regenerative mode in the regenerative mode . The threshold value of the regeneration mode stored in the first threshold value comparator 143 (the cumulative energization time for detecting the regeneration abnormality in the regeneration mode) does not cause the excessive heating of the regeneration resistor 124 in the regeneration mode It is time limit for. In addition, the threshold value of the backward mode stored in the first threshold value comparator 143 (the cumulative energization time for detecting the power supply voltage abnormality in the backward mode) causes an overheating stop of the regenerative resistor 124 in the backward mode It is a time limit to avoid. The magnitude of the threshold value of the backward mode is smaller than the threshold value of the regenerative mode. This is because it is preferable that the power supply voltage abnormality can be detected faster than the regeneration abnormality.

연속 통전 검출부(144)는 온 오프 시간 검출부(141)가 검출한 회생 트랜지스터(124)의 연속 통전 시간(회생 트랜지스터(124)가 연속하여 온 하는 시간)을 검출한다. 제2문턱값 비교부(145)는 연속 통전 검출부(144)가 검출한 회생 트랜지스터(124)의 연속 통전 시간을 문턱값(회생시에 전원전압 이상을 검출하기 위한 문턱값)과 비교한다. 제2문턱값 비교부(145)에 기억시키는 문턱값은 회생 트랜지스터(124)가 회생 모드에서 온 오프를 되풀이하고 있을 때의 1회의 온 시간보다도 긴 시간이다. 모터 구동상태 판단부(146)는 모터(118)의 토크 명령TC 과 회전속도ωm 로부터 모터(118)의 역행 모드 및 회생 모드를 판단한다. 한편, 모터 구동상태 판단부(146)는 회생 모드인 것을 검출한 후, 일정시간은 회생 모드의 검출을 유지한다. 회생 모드와 역행 모드의 판단이 빈번하게 바뀌는 것 같은 모터 동작의 경우의 전원과 전압의 오검출을 방지하기 위해서다. 또한, 회생 모드인 것은 리트리거(retrigger) 타입의 검출에 의해 행동 역행 모드와 회생 모드의 검출이 단시간에 되풀이될 때에는 회생 모드로 간주한다. 더욱이, 모터 구동상태 판단부(146)가 역행 모드와 회생 모드를 판단하기 위해서 설정되어 있는 문턱값은, 미리 정한 일정한 값으로 했지만 회전속도ωm의 크기에 따라, 단계적 또는 연속적으로 변화시키도록 해도 좋다. 이상 판별부(147)는 모터 구동상태 판단부(146)가 판단한 모터(118)의 역행 모드 및 회생 모드와 제1문턱값 비교부(143), 제2문턱값 비교부(145)의 비교 결과로 전원전압 이상과 회생 이상의 양쪽을 따로 판별한다.The continuous energization detecting section 144 detects the continuous energization time (the time when the regenerative transistor 124 is turned on continuously) of the regenerative transistor 124 detected by the on-off time detection section 141. The second threshold value comparator 145 compares the continuous energization time of the regenerative transistor 124 detected by the continuous energization detector 144 with a threshold value (a threshold value for detecting the power supply voltage abnormality at the time of regeneration). The threshold value stored in the second threshold value comparator 145 is longer than the ON-time time when the regenerative transistor 124 is repeatedly turned on and off in the regenerative mode. The motor drive state determiner 146 determines the mode of regeneration of the motor 118 and the regeneration mode from the torque command TC and the rotation speed? M of the motor 118. On the other hand, after detecting that the motor drive state determining unit 146 is in the regenerative mode, the regenerative mode is maintained for a predetermined time. In order to prevent the erroneous detection of the power source and the voltage in the case of the motor operation in which the determination of the regenerative mode and the regressive mode frequently changes. The regeneration mode is regarded as the regeneration mode when the detection of the behavior retrograde mode and the regeneration mode is repeated in a short time by the detection of the retrigger type. Further, although the threshold value set by the motor drive state determiner 146 for determining the backward mode and the regenerative mode is set to a predetermined constant value, it may be changed stepwise or continuously according to the magnitude of the rotational speed? M . The abnormality judging unit 147 judges whether the regenerative mode of the motor 118 and the regeneration mode of the motor 118 judged by the motor drive state judging unit 146 and the comparison result between the first threshold value comparing unit 143 and the second threshold value comparing unit 145 , It is necessary to distinguish between the power supply voltage abnormality and the regeneration abnormality.

모터(118)에는 인코더(150)가 부착되며, 인코더(150)에는 속도 검출부(152)가 접속된다. 속도 검출부(152)에는 속도 제어부(154)가 접속되며, 속도 제어부(154)에는 토크 제어부(156)가 접속된다. 토크 제어부(156)에는 인버터(116)가 접속된다.An encoder 150 is attached to the motor 118 and a speed detector 152 is connected to the encoder 150. A speed control unit 154 is connected to the speed detection unit 152 and a torque control unit 156 is connected to the speed control unit 154. An inverter 116 is connected to the torque control section 156.

인코더(150)는 모터(118)의 회전 위치를 검출한다. 속도 검출부(152)는 인코더(150)가 검출한 모터(118)의 회전 위치로부터 모터(118)의 회전속도ωm을 검출한다. 속도 제어부(154)는 속도명령과 회전속도ωm과의 편차로부터 토크 명령TC을 출력한다. 속도 검출부(152)가 검출한 회전속도ωm과 속도 제어부(154)가 출력한 토크 명령TC은 모터 구동상태 판단부(146)에도 출력된다. 토크 제어기(156)는 속도 제어부(154)가 출력한 토크 명령TC에 근거하여 모터(118)의 전류를 제어하고, PWM신호를 생성하며, 인버터(116)에 그 PWM신호를 출력한다. 인버터(116)는 PWM신호에 근거해서 내부의 트랜지스터를 스위칭시켜, 모터(116)에 소정의 주파수의 전압을 공급한다.
The encoder 150 detects the rotational position of the motor 118. The speed detecting section 152 detects the rotational speed? M of the motor 118 from the rotational position of the motor 118 detected by the encoder 150. [ The speed control section 154 outputs the torque command TC from the deviation between the speed command and the rotational speed? M. The rotation speed? M detected by the speed detection unit 152 and the torque command TC output from the speed control unit 154 are also output to the motor drive state determination unit 146. [ The torque controller 156 controls the current of the motor 118 based on the torque command TC output from the speed control unit 154 and generates the PWM signal and outputs the PWM signal to the inverter 116. [ The inverter 116 switches internal transistors based on the PWM signal and supplies a voltage of a predetermined frequency to the motor 116. [

<모터 제어장치(100)의 동작><Operation of Motor Control Apparatus 100>

우선 속도 제어부(154)가 속도명령과 회전속도ωm과의 편차로부터 토크 명령TC을 출력한다. 토크 제어부(156)는 토크 명령TC을 입력받아 모터(118)의 전류를 제어하고, PWM신호를 생성하며, 인버터(116)에 출력한다. 인버터(116)는 토크 제어부(156)가 출력한 PWM신호에 의해 모터(118)에 소정의 주파수의 전압을 공급한다. 모터(118)는 공급된 전력에 따른 토크를 출력한다.The speed control section 154 outputs the torque command TC from the deviation between the speed command and the rotational speed? M. The torque control unit 156 receives the torque command TC, controls the current of the motor 118, generates a PWM signal, and outputs the PWM signal to the inverter 116. The inverter 116 supplies a voltage of a predetermined frequency to the motor 118 in response to the PWM signal output from the torque control unit 156. [ The motor 118 outputs a torque according to the supplied power.

정류 다이오드(114)의 출력 전압(역행 모드 때) 및 인버터(116)의 출력 전압(회생 모드 때)은 주회로 직류 전압 검출부(132)에 의해 검출된다. 검출된 전압이 기준값 비교부(134)의 문턱값보다도 크면, 회생 트랜지스터 구동부(136)가 회생 트랜지스터(124)를 온 시킨다. 회생 트랜지스터(124)에는 병렬로 광결합기(photo coupler)를 접속하여 회생 저항(122)의 통전을 검출시킨다.The output voltage of the rectifier diode 114 (in the backward mode) and the output voltage of the inverter 116 (in the regenerative mode) are detected by the main circuit direct-current voltage detector 132. When the detected voltage is larger than the threshold value of the reference value comparison unit 134, the regenerative transistor driving unit 136 turns on the regenerative transistor 124. [ A photo coupler is connected in parallel to the regenerative transistor 124 to detect the energization of the regenerative resistor 122.

적산 처리부(142)는 회생 트랜지스터(124)가 온 하고 있는 사이의 온 시간을 가산하며, 오프 하고 있는 사이의 오프 시간을 온 시간의 누적 시간에서 감산한다.연속 통전 검출부(144)는 회생 트랜지스터(124)가 온 하고 있는 사이의 시간을 연속 온 시간으로서 검출한다. 적산 처리부(142)와 연속 통전 검출부(144)를 마련하는 것은 회생시에 전원전압 이상을 회생 이상과는 별도로 검출할 수 있게 하기 위해서다. 제1문턱값 비교부(143)에는 회생 모드 때의 회생 이상을 검출하기 위한 회생 모드의 문턱값과 역행 모드 때의 전원전압 이상을 검출하기 위한 역행 모드의 문턱값이 기억된다. 또한, 제2문턱값 비교부(145)에는 회생 모드 때의 전원전압 이상을 검출하기 위한 문턱값이 기억된다. 제1문턱값 비교부(143)가 기억하고 있는 문턱값은 회생 이상 또는 전원전압 이상이 생기더라도 회생 저항(122)을 보호할 수 있는 적절한 값으로 한다. 제1문턱값 비교부(143)는 회생 모드의 문턱값으로서는 예를 들면 0.5sec이 역행 모드의 문턱값으로서는 예를 들면 0.01sec이 기억된다. 제2문턱값 비교부(145)가 기억하고 있는 문턱값은 회생 모드 때에 전원이상전압을 검출할 수 있게 하기 위한 문턱값이며, 회생 트랜지스터(124)가 회생 모드에서 온 오프를 되풀이하고 있을 때의 1회의 온 시간보다도 긴 시간으로 한다. 회생 모드 때에 있어서의 전원전압 이상(과전압)과 회생 이상을 식별하기 위해서다.The integration processing section 142 adds the ON time during which the regenerative transistor 124 is turned on and subtracts the OFF time between the ON and OFF periods from the cumulative time of the ON time. 124 as the continuous ON-time. The integration processing section 142 and the continuous electrification detection section 144 are provided so as to be able to detect the power supply voltage abnormality separately from the regeneration abnormality during regeneration. The first threshold value comparator 143 stores a threshold value of a regeneration mode for detecting regeneration abnormality in the regeneration mode and a threshold value of a regeneration mode for detecting a power supply voltage abnormality in the regeneration mode. The threshold value for detecting the power supply voltage abnormality in the regenerative mode is stored in the second threshold value comparator 145. The threshold value stored in the first threshold value comparator 143 is set to an appropriate value that can protect the regenerative resistor 122 even if regeneration abnormality or power supply voltage abnormality occurs. The threshold value of the first threshold value comparator 143 is, for example, 0.5 sec as the threshold value of the regeneration mode, and 0.01 sec as the threshold value of the regression mode. The threshold value stored by the second threshold value comparator 145 is a threshold value for enabling the power supply abnormal voltage to be detected in the regeneration mode and is a threshold value when the regeneration transistor 124 is repeatedly turned on and off in the regeneration mode Time longer than one on-time. (Overvoltage) and regeneration abnormality in the regeneration mode.

모터 구동상태 판단부(146)는 속도 검출부(152)가 출력하는 회전속도ωm 와 속도 제어부(154)가 출력하는 토크 명령TC 을 입력받는다. 모터 구동상태 판단부(146)는 모터(118)의 손실이나 인코더(150)의 양자화 오차에 기인하는 속도 리플(ripple)을 고려하고 회전속도ωm 와 토크 명령TC 으로부터 도 2에 나타내듯이 문턱값ωA, TCA 을 사용하여 역행 모드 및 회생 모드를 판단한다.The motor drive state determination unit 146 receives the rotation speed? M output from the speed detection unit 152 and the torque command TC output from the speed control unit 154. [ The motor drive state determiner 146 takes the speed ripple due to the loss of the motor 118 and the quantization error of the encoder 150 into consideration and calculates the threshold value? A , TCA is used to determine the backward mode and the regenerative mode.

도 2에 나타내듯이 회전속도ωm 와 토크 명령TC의 값이As shown in Fig. 2, when the rotational speed? M and the torque command TC are

ωm≥ωA, TC≤－TCA 혹은? m? A, TC? -TCA or

ωm≤－ωA, TC≥TCA 인 경우에는 회생 모드라고 판단하고,When? m? -ωA and TC? TCA, it is determined that the regeneration mode is selected,

회전속도ωm 와 토크 명령TC의 값이 상기의 경우 이외에는 역행 모드라고 판단한다. It is determined that the rotational speed? M and the torque command TC are in the reverse mode other than the above case.

한편, ωA는 인코더(150)의 양자화 오차를 고려해서 정하고, 모터(118)의 무부하 운전시에, 역행 회생 판단이 채터링(chattering) 하지 않도록 한다. 또한, TCA 모터(118)의 손실을 고려해서 정하고, 모터(118)의 회생 전력과 모터 손실이 동일해질 때의 값을 설정한다. 또한, 회생 모드 검출은 일단 회생 모드가 되면 일정 시간 회생 상태로 검출하도록 하고, 더욱이 리트리거 타입으로 하고, 다관성으로 구성되는 기계시스템이나 제어 파라미터가 적절하지 않을 때에 생기는 토크의 진동에 의해 역행 모드, 회생의 모드를 오갈 경우에는 회생 모드로 검출하도록 하여 전원과 전압의 오검출을 방지한다.On the other hand, ωA is determined in consideration of the quantization error of the encoder 150, and prevents the backward regeneration determination from chattering during the no-load operation of the motor 118. Also, it is determined in consideration of the loss of the TCA motor 118, and a value is set when the regenerative power of the motor 118 becomes equal to the motor loss. Further, the regenerative mode detection is firstly detected as a regenerative state when the regenerative mode is established, and further, as a retrigger type, the mechanical system constituted by a multi-inertia, or the backward mode , And when the mode of the regenerative mode is changed, the mode is detected in the regenerative mode to prevent erroneous detection of the power source and the voltage.

도 3은 전원전압이 정상일 때, 모터를 가감속시켰을 경우의 역행 회생 모드 판단의 동작 설명을 위한 도면이다. 도 4는 모터를 가감속시켰을 경우의 회생 모드 때에 전원전압 이상을 보였을 경우의 역행 회생 모드 판단의 동작 설명을 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining an operation of determining a reverse regeneration mode when the motor is accelerated and decelerated when the power supply voltage is normal. 4 is a diagram for explaining an operation of determining a reverse regeneration mode when a power supply voltage abnormality is observed in a regenerative mode when the motor is accelerated and decelerated.

전원전압이 정상일 때, 회전속도ωm 가 시간과 함께 도 3의 최상부의 속도 그래프와 같이 변화되고, 토크 명령Ｔｃ이 시간과 함께 그 속도 그래프 아래의 토크 명령 그래프와 같이 변화되었다고 한다. 이때 역행 회생 모드의 판단은 도 1에 나타내는 모터 구동상태 판단부(146)에 의해 도 3의 최하부의 역행/회생 판별 그래프와 같이 행해진다.When the power supply voltage is normal, it is assumed that the rotational speed? M is changed with time as shown in the top speed graph of Fig. 3, and the torque command Tc is changed with the time as shown in the torque command graph below the speed graph. At this time, the judgment of the reverse regeneration mode is performed by the motor drive state judging unit 146 shown in Fig. 1 as in the lowermost reverse / regeneration discrimination graph of Fig.

모터(118)가 회생 모드에 들어갔을 때에는 회생 트랜지스터(124)는 온 하고 도 3의 회생 저항 전류의 그래프에 나타내듯이 회생 저항(122)에 인버터(116)로부터 공급되는 회생 전류가 흐른다. 이때에는 도 3의 주회로 직류 전압의 그래프에 나타내듯이 주회로 직류 전압이 변동한다.When the motor 118 enters the regenerative mode, the regenerative transistor 124 is turned on and a regenerative current supplied from the inverter 116 flows to the regenerative resistor 122 as shown in the graph of the regenerative resistor current in Fig. At this time, the main circuit direct-current voltage fluctuates as shown in the graph of the main circuit direct-current voltage of FIG.

회생 모드에 있어서 회생 저항(122)의 통전 시간이 회생 모드의 문턱값을 초과했을 때에는 이상 판별부(147)로부터 회생 이상이 출력된다.In the regenerative mode, when the energization time of the regenerative resistor 122 exceeds the threshold value of the regenerative mode, the abnormality determination unit 147 outputs a regeneration abnormality.

회전속도ωm 가 시간과 함께 도 4의 최상부의 속도 그래프와 같이 변화되고 토크 명령TC이 시간과 함께 그 속도 그래프 아래의 토크 명령 그래프와 같이 변화되었다고 한다. 이때 역행 회생 모드의 판단은 도 1에 나타내는 모터 구동상태 판단부(146)에 의해 도 4의 최하부의 역행/회생 판별 그래프와 같이 행해진다.It is assumed that the rotational speed? M is changed with time as shown in the top speed graph of Fig. 4, and the torque command TC is changed with the time as the torque command graph under the speed graph. At this time, the judgment of the reverse regeneration mode is performed by the motor drive state judging unit 146 shown in Fig. 1 as in the lowermost reverse / regenerative discrimination graph of Fig.

전원전압이 통상보다도 높아지는 전원전압의 이상이 발생할 때에는 모터(118)가 역행 모드 이더라도 회생 트랜지스터(124)가 온 하고 회생 저항(122)에 전류가 흐른다. 회생 저항(122)에 전류가 흐르고 있는 시간은 적산 처리부(142)가 검출한다. 이 회생 트랜지스터(124)의 누적 시간이 역행 모드의 문턱값을 초과했을 경우에는 이상 판별부(147)로부터 전원전압 이상이 출력된다. 이 경우의 문턱값은 대단히 작은 값이므로 전원전압 이상을 재빨리 검출할 수 있고 부품의 손상을 방지한다.The regenerative transistor 124 is turned on and a current flows through the regenerative resistor 122 even when the motor 118 is in the reverse mode when an abnormality occurs in the power supply voltage higher than the normal power supply voltage. The time for which the current flows through the regenerative resistor 122 is detected by the integration processing section 142. When the cumulative time of the regenerative transistor 124 exceeds the threshold value of the backward mode, the abnormality judging unit 147 outputs a power supply voltage abnormality. Since the threshold value in this case is a very small value, it is possible to quickly detect the power supply voltage abnormality and prevent damage to the component.

모터(118)가 회생 모드에 들어갔을 때에는 회생 트랜지스터(124)가 온 하고, 도 4의 회생 저항 전류의 그래프에 나타내듯이 회생 저항(122)에 인버터(116)로부터 공급되는 회생 전류가 흐른다. 이때에는 도 4의 주회로 직류 전압의 그래프에 나타내듯이 주회로 직류 전압이 변동한다.When the motor 118 enters the regenerative mode, the regenerative transistor 124 is turned on, and a regenerative current supplied from the inverter 116 flows to the regenerative resistor 122 as shown in the graph of the regenerative resistor current in Fig. At this time, the main circuit direct-current voltage fluctuates as shown in the graph of the main circuit direct-current voltage in Fig.

회생 모드에 있어서 도 4에 나타내듯이 일시적으로 전원전압에 이상이 발생(0.7sec시) 하면 회생 저항(122)의 연속 통전 시간이 문턱값을 초월하게 되므로 이상 판별부(147)로부터 전압검출 이상이 출력된다.As shown in Fig. 4, in the regenerative mode, when the power supply voltage is abnormally generated (0.7 sec), the continuous energization time of the regenerative resistor 122 exceeds the threshold value, .

보통 회생 저항(122)의 저항치는 모터(118)의 최대출력을 흡수할 수 있는 저항치로 하기 때문에, 회생 저항(122)의 한 번 마다의 연속 통전 시간은 도 3의 회생 저항 전류의 그래프에 나타내듯이 극소시간이 된다. 한편, 회생 모드에 있어서 전원전압이 상승했을 경우에는 모터(118)의 회생 전력에 더해서 전원전력도 회생 저항(122)에 흐르기 때문에, 회생 저항(122)의 통전은 도 4의 회생 저항 전류의 그래프에 나타내듯이 연속한다.Since the resistance value of the regenerative resistor 122 is a resistance value capable of absorbing the maximum output of the motor 118, the continuous energization time of the regenerative resistor 122 is shown in a graph of the regenerative resistance current of FIG. 3 It will be a very small time. On the other hand, when the power supply voltage rises in the regenerative mode, since the power supply power also flows in the regenerative resistor 122 in addition to the regenerative power of the motor 118, the energization of the regenerative resistor 122 is represented by the graph As shown in Fig.

회생 모드에 있어서 회생 저항(122)의 연속 통전이 생겼을 경우에는 전압검출 이상을 검출한다. 연속 통전을 검출하는 문턱값은 회생 모드에 있어서 회생 이상을 검출하는 문턱값보다도 작은 값이며, 1회의 회생 저항(122)의 연속 통전 시간보다도 긴 값으로 한다.When a continuous energization of the regenerative resistor 122 occurs in the regenerative mode, a voltage detection abnormality is detected. The threshold value for detecting the continuous energization is a value smaller than a threshold value for detecting the regeneration abnormality in the regenerative mode and is set to a value longer than the continuous energization time of the regenerative resistor 122 once.

이상과 같이 모터(118)가 역행 모드일지 회생 모드일지를 판단하고 회생 저항(122)의 통전 시간의 누적값을 사용하여, 전원전압 이상인가 회생 이상인가를 검출함으로써 회생의 빈도가 과대한지 전원전압이 높은 지를 따로 식별할 수 있다. 또한, 회생 모드에 있어서도 회생 저항(122)의 연속 통전이 생기는지 아닌지에 의해 전원전압 이상을 검출할 수 있다. 한편, 토크 명령 대신에 토크를 검출하거나 토크를 추정하는 것으로 역행 회생 모드를 판단하도록 해도 좋다.
As described above, it is determined whether the motor 118 is in the backward mode or the regenerative mode. Using the cumulative value of the energization time of the regenerative resistor 122, it is detected that the power supply voltage is abnormal or excessive, This high altitude can be identified separately. In addition, even in the regenerative mode, it is possible to detect the power supply voltage abnormality by whether or not the continuous energization of the regenerative resistor 122 occurs. Alternatively, the reverse regeneration mode may be determined by detecting the torque or estimating the torque instead of the torque command.

[실시예2][Example 2]

도 5는 본 발명의 실시예2에 영향을 미치는 모터 제어장치의 개략구성도이다. 모터 제어장치(200)는 유도 전동기의 주축 드라이브에 사용된다.
5 is a schematic configuration diagram of a motor control device influencing Embodiment 2 of the present invention. The motor control device 200 is used for the main shaft drive of the induction motor.

<모터 제어장치(200)의 구성><Configuration of Motor Control Device 200>

모터 제어장치(200)의 구성은 도 1에 나타내는 모터 제어장치(100)와 거의 같다. 유일하게 역행 회생 판별용의 토크의 문턱값 산출부(248)를 갖추는 점만이 본 발명의 실시예1에 관련되는 모터 제어장치(100)와 다르다.The configuration of the motor control device 200 is almost the same as that of the motor control device 100 shown in Fig. The only difference from the motor control apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is that it is provided with the threshold calculation unit 248 for determining the reverse regeneration discrimination.

도 5의 전원(210), 전자 접촉기(212), 정류 다이오드(214), 인버터(216), 모터(218), 평활 콘덴서(220), 회생 저항(222), 회생 트랜지스터(224), 회생 트랜지스터 구동 블록(230), 역행 회생 판별용의 토크의 문턱값 산출부(248)를 제외하고 이상 검출 블록(240), 인코더(250), 속도 검출부(252), 속도 제어부(254), 토크 제어부(256)는 도 1의 전원(110), 전자 접촉기(112), 정류 다이오드(114), 인버터(116), 모터(118), 평활 콘덴서(120), 회생 저항(122), 회생 트랜지스터(124), 회생 트랜지스터 구동 블록(130), 이상검출 블록(140), 인코더(150), 속도 검출부(152), 속도 제어부(154), 토크 제어부(156)와 동일하다.
5, the power source 210, the electromagnetic contactor 212, the rectifier diode 214, the inverter 216, the motor 218, the smoothing capacitor 220, the regenerative resistor 222, the regenerative transistor 224, The abnormality detecting block 240, the encoder 250, the velocity detecting section 252, the velocity controlling section 254, the torque controlling section 252, and the torque calculating section 254 except for the driving block 230 and the threshold value calculating section 248 for determining the backward regeneration 256 are connected to the power supply 110, the electromagnetic contactor 112, the rectifier diode 114, the inverter 116, the motor 118, the smoothing capacitor 120, the regenerative resistor 122, the regenerative transistor 124, The abnormality detection block 140, the encoder 150, the velocity detector 152, the velocity controller 154, and the torque controller 156, which are shown in FIG.

<모터 제어장치(200)의 동작><Operation of Motor Control Device 200>

유도 전동기의 주축 드라이브에서는 기저회전속도이상의 회전속도로 회전속도에 반비례시켜서 자속을 약화시키는 약화계자제어를 채용하고 있다. 이 때문에 모터 제어장치(200)는 기저속도를 초과하면 모터의 회전속도에 반비례해서 토크 명령을 감소시키는 약화계자부를 토크 제어부(256) 내에 마련한다.In the spindle drive of the induction motor, weakening field control is employed which weakens the magnetic flux in inverse proportion to the rotation speed at a rotation speed higher than the base rotation speed. Therefore, when the motor speed exceeds the base speed, the motor control device 200 provides a weakening field portion for reducing the torque command in inverse proportion to the rotation speed of the motor in the torque control portion 256.

고속영역에서는 모터(218)의 회생 전력이 모터 손실과 일치하는 토크TC의 값이 회전속도의 상승과 함께 작아진다. 모터 제어장치(200)에서는 회전속도에 반비례시켜서 문턱값을 저감시키고, 그 문턱값에 근거해서 모터(218)의 역행 회생 모드를 판단한다. 한편, 자속을 모터 회전속도에 반비례시킬 뿐만 아니라 모터 속도에 비례시켜서 증가시킨 후에 회전속도에 비례시켰을 경우는, 동일하게 문턱값을 회전속도에 비례시켜서 증가시킨 후에 회전속도에 반비례시켜서 저감시키도록 한다. 모터 제어장치(200)의 그 밖에의 동작은 모터 제어장치(100)와 동일하다.In the high speed region, the value of the torque TC at which the regenerative power of the motor 218 coincides with the motor loss decreases with the increase of the rotation speed. The motor control device 200 reduces the threshold value in inverse proportion to the rotation speed, and determines the regeneration mode of the motor 218 based on the threshold value. On the other hand, when the magnetic flux is inversely proportional to the motor rotation speed and is increased in proportion to the motor speed and then is proportional to the rotation speed, the threshold value is increased in proportion to the rotation speed and then reduced in inverse proportion to the rotation speed . The other operations of the motor control device 200 are the same as those of the motor control device 100. [

한편, 본 실시 예는 유도 전동기뿐만 아니라 IPM 모터나 릴럭턴스(reluctance) 모터를 채용한 주축 드라이브에도 같은 사고방식으로 적용을 할 수 있다.Meanwhile, the present embodiment can be applied to a spindle drive employing an IPM motor or a reluctance motor as well as an induction motor in the same way.

이상과 같이 본 발명에서는 토크 명령과 모터 속도를 사용하여 모터가 역행 모드일지 회생 모드일지를 판별하고, 회생 저항의 통전 상태도 고려하여 전원전압 이상과 회생 이상을 따로 검출할 수 있게 했다. 이 때문에 특별한 회로를 부가하지 않고 종래와 비교하여 보다 조기에 전원과 전압을 검출할 수 있고 전원사정이 나쁜 환경에서도 모터 제어장치의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 알람이 발생했을 때에 전원에 이상이 있는지 회생 빈도에 이상이 있는지를 식별할 수 있어, 알람 발생시의 복구를 신속하게 행할 수 있다.As described above, in the present invention, the torque command and the motor speed are used to discriminate whether the motor is in the reverse mode or the regenerative mode, and the power supply voltage abnormality and regeneration abnormality can be separately detected in consideration of the energization state of the regenerative resistor. Therefore, the power supply and the voltage can be detected earlier than in the past without adding a special circuit, and the safety of the motor control apparatus can be improved even in an environment where the power supply is poor. Further, when an alarm is generated, it is possible to identify whether there is an abnormality in the power source or an abnormality in the frequency of occurrence of the abnormality, so that it is possible to quickly recover the alarm when the alarm occurs.

100 모터 제어장치
200 모터 제어장치
110 전원
210 전원
112 전자 접촉기
212 전자 접촉기
114 정류 다이오드
214 정류 다이오드
116 인버터
216 인버터
118 모터
218 모터
120 평활 콘덴서
220 평활 콘덴서
122 회생 저항
222 회생 저항
124 회생 트랜지스터
224 회생 트랜지스터
130 회생 트랜지스터 구동 블록
230 회생 트랜지스터 구동 블록
132 주회로 직류 전압 검출부
232 주회로 직류 전압 검출부
134 기준값 비교부
234 기준값 비교부
136 회생 트랜지스터 구동부
236 회생 트랜지스터 구동부
140 이상검출 블록
240 이상검출 블록
141 온 오프 시간 검출부
241 온 오프 시간 검출부
142 적산 처리부
242 적산 처리부
143 제1문턱값 비교부
243 제1문턱값 비교부
145 제2문턱값 비교부
245 제2문턱값 비교부
144 연속 통전 검출부
244 연속 통전 검출부
147 이상 판별부
247 이상 판별부
150 인코더
250 인코더
152 속도 검출부
252 속도 검출부
154 속도 제어부
254 속도 제어부
156 토크 제어부
256 토크 제어부
248 역행 회생 판별용의 토크의 문턱값 산출부100 Motor control unit
200 Motor control unit
110 power supply
210 power supply
112 magnetic contactor
212 Magnetic Contactor
114 rectifier diode
214 rectifier diode
116 Inverter
216 Inverter
118 Motor
218 Motor
120 Smoothing capacitor
220 smoothing capacitor
122 Regenerative resistance
222 Regenerative resistor
124 regenerative transistor
224 regenerative transistor
130 regenerative transistor driving block
230 regenerative transistor drive block
132 main circuit DC voltage detector
232 main circuit DC voltage detector
134 reference value comparison unit
234 Reference value comparison unit
136 regenerative transistor driver
236 Regenerative transistor driver
140 or more detection block
240 or more detection block
141 ON / OFF time detector
241 ON / OFF time detector
142 integrated processing unit
242 Integrated processing unit
143 first threshold value comparison unit
243 First threshold value comparator
145 second threshold value comparison unit
245 second threshold value comparison unit
144 continuous energization detecting unit
244 continuous energization detecting unit
147 or more discrimination unit
247 or more discrimination unit
150 encoder
250 encoder
152 Speed detector
252 Speed detection unit
154 speed control section
254 Speed control section
156 torque control section
256 torque control section
248 Threshold value calculating section of the torque for discriminating regenerating backward

Claims (11)

역행 모드에서는 직류 전압을 교류 전압으로 변환해서 모터를 구동하며, 회생 모드에서는 상기 모터로부터의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 회생 저항에 공급하는 인버터;
상기 직류 전압이 문턱값을 초월했을 경우에, 상기 회생 저항을 인버터에 접속하는 스위칭부; 그리고,
상기 스위칭부의 온 시간과 오프 시간을 검출하는 온 오프 시간 검출부;
역행 모드와 회생 모드에서 다른 문턱값을 사용하여, 상기 역행 모드에서 상기 스위칭부의 누적 통전 시간이 역행 모드의 문턱값을 초과했을 경우에는 전원전압 이상이라고 판단하고, 상기 회생 모드에서 상기 스위칭부의 누적 통전 시간이 회생 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 회생 이상이라고 판단하는 판단부를 포함하는 모터 제어장치.An inverter for converting a direct-current voltage into an alternating-current voltage to drive the motor in a reverse mode, an alternating-current voltage from the motor to a direct-current voltage in a regeneration mode,
A switching unit connecting the regenerative resistor to the inverter when the DC voltage exceeds a threshold value; And,
An on-off time detector for detecting on-time and off-time of the switching unit;
Wherein when the cumulative energization time of the switching unit exceeds the threshold value of the backward mode in the backward mode using different threshold values in the backward mode and the regenerative mode, And judging that the regeneration is abnormal when the time exceeds the threshold value of the regeneration mode. 제 1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 온 오프 시간 검출부가 검출한 상기 스위칭부의 온 시간을 가산하고 상기 스위칭부의 오프 시간을 감산해서 상기 스위칭부의 누적 통전 시간을 산출하는 적산 처리부;
상기 누적 통전 시간을 상기 역행 모드의 문턱값 및 상기 회생 모드의 문턱값과 비교하는 제1문턱값 비교부; 그리고
상기 누적 통전 시간이 상기 역행 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 전원전압 이상이라고 판단하고 상기 누적 통전 시간이 상기 회생 모드의 문턱값을 초과했을 경우에 회생 이상이라고 판단하는 이상 판별부를 포함하는 모터 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein,
An integration processing unit for adding the ON time of the switching unit detected by the ON / OFF time detecting unit and calculating an accumulated energization time of the switching unit by subtracting the OFF time of the switching unit;
A first threshold value comparing unit for comparing the accumulated energization time with a threshold value of the retrograde mode and a threshold value of the regeneration mode; And
And an abnormality judging section for judging that the power supply voltage is abnormal when the accumulated energization time exceeds the threshold value of the backward mode and judging that the regeneration is abnormal when the accumulated energization time exceeds the threshold value of the regenerative mode Device. 제 1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 회생 모드에서 상기 스위칭부의 연속 통전 시간이 문턱값을 넘었을 경우에 전원전압 이상으로 판단하는 모터 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein,
When the continuous energization time of the switching unit exceeds the threshold value in the regenerative mode, it is determined to be equal to or higher than the power supply voltage. 제 3항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 온 오프 시간 검출부가 검출한 상기 스위칭부의 온 상태로부터 연속 통전 시간을 검출하는 연속 통전 시간 검출부;
상기 연속 통전 시간을 상기 문턱값과 비교하는 제2문턱값 비교부; 그리고,
상기 회생 모드에서 상기 연속 통전 시간이 상기 문턱값을 초과했을 경우에 전원전압 이상이라고 판단하는 이상 판별부를 포함하는 모터 제어장치.The method of claim 3,
Wherein,
A continuous energizing time detector for detecting a continuous energizing time from an on state of the switching unit detected by the on-off time detecting unit;
A second threshold value comparing unit for comparing the continuous energization time with the threshold value; And,
And an abnormality judging section for judging that the power supply voltage is abnormal when the continuous energization time exceeds the threshold value in the regenerative mode. 제 1항에 있어서,
상기 역행 모드의 문턱값의 크기는 상기 회생 모드의 문턱값의 크기보다도 작은 모터 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnitude of the threshold value of the backward mode is smaller than the magnitude of the threshold value of the regenerative mode. 제 3항에 있어서,
상기 연속 통전 시간을 비교하는 문턱값은,
상기 스위칭부가 상기 회생 모드에서 온 오프를 되풀이하고 있을 때의 1회의 온 시간보다도 큰 모터 제어장치.The method of claim 3,
The threshold value for comparing the continuous energization time may be,
Wherein the ON time is longer than the ON time when the switching unit is repeatedly turned on and off in the regeneration mode. 제 1항에 있어서,
상기 모터의 토크 명령과 회전속도를 이용하여, 상기 역행 모드와 상기 회생 모드를 검출하는 모터 구동상태 판단부를 더 포함하는 모터 제어장치.The method according to claim 1,
Further comprising a motor drive state determiner for detecting the backward mode and the regenerative mode using a torque command and a rotational speed of the motor. 제 7항에 있어서,
상기 모터 구동상태 판단부는,
상기 회생 모드인 것을 검출한 후, 일정시간은 회생 모드의 검출을 유지하는 모터 제어장치.8. The method of claim 7,
The motor drive state determination unit may determine,
And the motor control device maintains detection of the regenerative mode for a predetermined period of time after detecting that the motor is in the regenerative mode. 제 8항에 있어서,
상기 모터 구동상태 판단부는
상기 회생 모드인 것을 리트리거 타입의 검출에 의해 행하며, 역행 모드와 회생 모드의 검출이 되풀이될 때에는, 회생 모드로 하는 모터 제어장치.9. The method of claim 8,
The motor drive state determination unit
Wherein said regenerative mode is a mode in which said regenerative mode is detected and said regenerative mode is set when detection of a regressive mode and a regenerative mode is repeated. 제 7항에 있어서,
상기 모터 구동상태 판단부가 역행 모드와 회생 모드를 판단하기 위한 문턱값은 상기 모터의 회전속도에 따라 단계적 또는 연속적으로 변화되는 모터 제어장치.8. The method of claim 7,
Wherein the threshold value for the motor driving state determination unit to determine the backward mode and the regenerative mode is changed stepwise or continuously according to the rotational speed of the motor. 제 1항에 있어서,
상기 스위칭부는
상기 직류 전압을 검출하는 주회로 직류 전압 검출부;
검출한 직류 전압을 기준값과 비교하는 기준값 비교부;
상기 회생 저항을 인버터에 접속하는 회생 트랜지스터; 그리고,
상기 검출한 직류 전압이 기준값을 초과했을 경우에 상기 회생 트랜지스터를 온 하고, 상기 회생 저항에 통전시키는 회생 트랜지스터 구동부를 포함하는 모터 제어장치.The method according to claim 1,
The switching unit
A main circuit direct current voltage detector for detecting the direct current voltage;
A reference value comparing unit for comparing the detected DC voltage with a reference value;
A regenerative transistor for connecting the regenerative resistor to an inverter; And,
And a regenerative transistor driving unit for turning on the regenerative transistor and energizing the regenerative resistor when the detected direct current voltage exceeds the reference value.
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