WO2014091602A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2014091602A1
WO2014091602A1 PCT/JP2012/082363 JP2012082363W WO2014091602A1 WO 2014091602 A1 WO2014091602 A1 WO 2014091602A1 JP 2012082363 W JP2012082363 W JP 2012082363W WO 2014091602 A1 WO2014091602 A1 WO 2014091602A1
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WO
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motor
dynamic brake
speed
brake
switching
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PCT/JP2012/082363
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Inventor
小川　健二
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an AC motor by short-circuit or resistive braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24—Arrangements for stopping

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device.
  • Patent Document 1 in a motor control device, when a break relay is turned on at the time of braking of a motor to short-circuit between motor windings and an overcurrent of the motor is transmitted to the break resistor, an excessive amount consumed by the break resistor is disclosed. It is described that the duty ratio of the switching operation of the switching element on the upper side of the inverter unit is controlled so that the amount of current changes in proportion to the rotational speed of the motor. Thus, according to Patent Document 1, since the amount of overcurrent consumed by the break resistance increases when the rotation speed of the motor is high, even when the capacity of the break resistance is reduced, the motor or break relay due to the overcurrent is reduced. It is said that it can prevent damage.
  • Patent Document 2 describes that in an inverter control device, when an emergency stop of a servo motor is performed, a current flowing through a dynamic brake resistor is controlled to be constant. Thus, according to Patent Document 2, since the rotation speed of the servo motor linearly decreases, the coasting distance of the servo motor from the output of the emergency stop command to the stop can be shortened.
  • Patent Documents 1 and 2 are based on the premise that a dynamic brake resistor is always used to stop the motor. For this reason, there is a limit to shortening the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a motor control device that can significantly reduce the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop.
  • a motor control device includes a plurality of P-side switching elements and a plurality of N-side switching elements, and a plurality of motor terminals.
  • An inverter circuit that drives the motor, a first dynamic brake that brakes the motor by turning on all phases of the plurality of P-side switching elements or all phases of the plurality of N-side switching elements, and a motor terminal
  • a second dynamic brake for braking the motor by connecting a dynamic brake resistor between the first dynamic brake and the second dynamic brake, and a dynamic brake to be braked on the motor according to the motor speed.
  • a control unit that switches between the brakes.
  • the control unit switches the dynamic brake to be braked to the motor between the first dynamic brake and the second dynamic brake in accordance with the motor speed.
  • a dynamic brake system suitable for reducing the motor stop time and the motor stop distance can be selected according to the motor speed, so that the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the motor control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between motor speed and torque current in the two dynamic brake systems in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the motor control device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the effect of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the motor control device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the motor control device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the motor control device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the motor control device 100.
  • the motor control device 100 receives power (for example, three-phase AC power) from a power source (for example, AC power source) PS, performs a power conversion operation on the received power, and generates generated driving power (for example, 3).
  • the motor M is driven using phase AC power), and various machines including the motor M are driven.
  • the motor control device 100 includes a converter circuit 3, an inverter circuit 1, and a power conversion control unit 13.
  • the converter circuit 3 receives AC power (for example, three phases of R phase, S phase, and T phase) from the power source PS, converts the received AC power into DC power, and outputs the DC power to the inverter circuit 1.
  • the converter circuit 3 includes, for example, a plurality of diodes D1 to D6 and a smoothing capacitor C.
  • the AC power is rectified by the plurality of diodes D1 to D6, and the rectified DC power is smoothed by the smoothing capacitor C.
  • the smoothed DC power is output to the inverter circuit 1.
  • the inverter circuit 1 receives DC power from the converter circuit 3 and converts the received DC power into AC power (for example, U-phase, V-phase, and W-phase).
  • the inverter circuit 1 includes, for example, a plurality of P-side switching elements UP, VP, WP and a plurality of N-side switching elements UN, VN, WN.
  • the plurality of P-side switching elements UP, VP, and WP respectively correspond to the U phase, V phase, and W phase of three-phase AC power to be converted.
  • the plurality of N-side switching elements UN, VN, and WN respectively correspond to the U phase, V phase, and W phase of three-phase AC power to be converted.
  • the power conversion control unit 13 controls the power conversion operation by the inverter circuit 1. That is, the power conversion control unit 13 causes the inverter circuit to perform a switching operation at a predetermined timing for each of the plurality of P-side switching elements UP, VP, WP and each of the plurality of N-side switching elements UN, VN, WN. 1 controls to convert DC power into AC power.
  • the inverter circuit 1 drives the motor M by outputting the converted AC power to the motor M via the power lines UL, VL, WL of each phase.
  • the power lines UL, VL, WL of each phase connect the output nodes UO, VO, WO of each phase in the inverter circuit 1 and the motor terminals U, V, W of each phase in the motor M. That is, the inverter circuit 1 drives the motor M via the plurality of motor terminals U, V, and W.
  • a dynamic brake method using a switching element that stops by short-circuiting between motor terminals by a switching element, and a stop by connecting a resistor between the motor terminals and short-circuiting are performed.
  • a dynamic brake system with brake resistance a dynamic brake system with brake resistance.
  • the motor control device 100 further includes a first dynamic brake 11, a brake resistance circuit 2, and a second dynamic brake 12.
  • the first dynamic brake 11 brakes the motor M by controlling the inverter circuit 1 and turning on all phases of the plurality of P-side switching elements or all phases of the plurality of N-side switching elements.
  • the first dynamic brake 11 is in a state in which all the plurality of N-side switching elements UN, VN, WN are turned off, and in which all the plurality of P-side switching elements UP, VP, WP are turned on.
  • the first dynamic brake 11 is in a state where all of the plurality of P-side switching elements UP, VP, and WP are turned off, and the plurality of N-side switching elements UN, VN, and WN are all turned on. Maintain the state. Thereby, the motor terminals U, V, and W can be short-circuited and the motor M can be braked.
  • the brake resistance circuit 2 is configured to be switchable between a state in which a dynamic brake resistor is connected between a plurality of motor terminals U, V, and W and a state in which no dynamic brake resistor is connected.
  • the brake resistance circuit 2 is configured to be able to switch between a state in which a dynamic brake resistor is connected between a plurality of power lines UL, VL, and WL and a state in which no dynamic brake resistor is connected.
  • the brake resistance circuit 2 has a plurality of switches SW1, SW2 and a plurality of dynamic brake resistors R21, R22, R23.
  • the switch SW1 has one end connected to the power line UL and the other end connected to the dynamic brake resistor R21.
  • the switch SW2 has one end connected to the power line VL and the other end connected to the dynamic brake resistor R22.
  • the dynamic brake resistor R21 has one end connected to the switch SW1 and the other end connected to the dynamic brake resistors R22 and R23.
  • the dynamic brake resistor R22 has one end connected to the switch SW2 and the other end connected to the dynamic brake resistors R21 and R23.
  • the dynamic brake resistor R23 has one end connected to the power line WL and the other end connected to the dynamic brake resistors R21 and R22.
  • the second dynamic brake 12 controls the brake resistance circuit 2 to connect the dynamic brake resistors R21 to R23 between the plurality of motor terminals U, V, and W to brake the motor M.
  • the second dynamic brake 12 turns on the plurality of switches SW1 and SW2 to connect the dynamic brake resistors R21 to R23 between the plurality of motor terminals U, V, and W.
  • the motor M can be braked by short-circuiting the motor terminals U, V, and W via the dynamic brake resistors R21 to R23.
  • the motor M is always braked by the second dynamic brake 12 during an emergency stop.
  • the dynamic brake resistance R21 to R23 is stopped by the dynamic brake resistors R21 to R23 so that the motor is damaged or the magnet is demagnetized if an excessive current flows during the sudden braking of the motor, so that the current flowing to the motor does not become excessive. Select the resistance value.
  • E is the induced voltage constant [V / (r / min)]
  • N is the servo motor speed [r / min]
  • R1 is the armature resistance [ ⁇ ].
  • R2 is a dynamic brake resistance [ ⁇ ]
  • L armature inductance [H]
  • P is the number of motor poles.
  • the motor controller 100 does not include the second dynamic brake 12.
  • the motor M is always braked by the first dynamic brake 11 during an emergency stop.
  • the dynamic brake stop by the switching element may cause an excessive current to flow when the motor speed is high. There is a possibility that the torque becomes small and the motor stop time and the motor stop distance from the start of deceleration to the stop become long.
  • E is the induced voltage constant [V / (r / min)]
  • N is the servo motor speed [r / min]
  • R1 is the armature resistance [ ⁇ ].
  • L armature inductance [H]
  • P is the number of motor poles.
  • the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be significantly shortened. aim.
  • the motor control apparatus 100 further includes an emergency stop command generation unit 14, a motor speed calculation unit 5, a switching speed value storage unit 7, and a brake switching control unit 6.
  • the emergency stop command generator 14 generates an emergency stop command when an abnormality occurs in the motor M or the motor control device 100 while the inverter circuit 1 is driving the motor M.
  • the emergency stop command generator 14 may generate an emergency stop command in response to pressing of the emergency stop button.
  • the emergency stop command generation unit 14 may monitor the operation state of the motor M or the motor control device 100 and generate an emergency stop command in response to detecting an abnormality in the motor M or the motor control device 100. Good.
  • the emergency stop command generation unit 14 supplies the generated emergency stop command to the brake switching control unit 6.
  • the motor speed calculation unit 5 receives information on the motor position from a position detector ENC that detects the position of the motor M, for example.
  • the motor speed calculation unit 5 calculates the motor speed from the motor position and supplies it to the brake switching control unit 6.
  • the switching speed value storage unit 7 stores the dynamic brake switching speed.
  • the dynamic brake switching speed is a value serving as a reference when switching between the dynamic brake by the dynamic brake resistor and the dynamic brake by the switching element.
  • the condition of the motor speed N at which the braking torque is increased by performing dynamic braking by the dynamic brake resistance is the following (formula 3).
  • the value on the right side of (Equation 3) is the dynamic brake switching speed.
  • the value on the right side of (Expression 3) is shown as the dynamic brake switching speed Vc in FIGS. 2 and 4, for example.
  • the dynamic brake switching speed Vc can be regarded as a boundary point where the characteristics of the dynamic brake due to the dynamic brake resistance and the characteristics of the dynamic brake due to the switching element are reversed.
  • the dynamic brake switching speed Vc can be regarded as a boundary point where the magnitude relationship of the torque current with respect to the same motor speed is reversed.
  • the switching speed value storage unit 7 stores a value on the right side of (Equation 3) calculated in advance from a motor constant or the like as a dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6 When receiving an emergency stop command from the emergency stop command generation unit 14, the brake switching control unit 6 acquires the motor speed from the motor speed calculation unit 5 and also acquires the dynamic brake switching speed from the switching speed value storage unit 7. The brake switching control unit 6 switches the dynamic brake to be braked to the motor M between the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 12 according to the motor speed.
  • the brake switching control unit 6 compares the motor speed acquired from the motor speed calculation unit 5 with the dynamic brake switching speed acquired from the switching speed value storage unit 7, and applies a brake to the motor M according to the comparison result.
  • the dynamic brake to be applied is switched between the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 12. For example, when the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed, the brake switching control unit 6 applies the second dynamic brake 12 to the motor M, and when the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed, the first dynamic brake 11 is switched so as to brake the motor M.
  • the brake switching control unit 6 selects the second dynamic brake 12 when the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed. That is, the brake switching control unit 6 deactivates the first dynamic brake 11 and activates the second dynamic brake 12. As a result, the second dynamic brake 12 controls the brake resistance circuit 2 to connect the dynamic brake resistors R21 to R23 between the plurality of motor terminals U, V, and W to brake the motor M.
  • the brake switching control unit 6 selects the first dynamic brake 11 when the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed. That is, the brake switching control unit 6 activates the first dynamic brake 11 and deactivates the second dynamic brake 12.
  • the first dynamic brake 11 controls the inverter circuit 1 to turn on all phases of the plurality of P-side switching elements or all phases of the plurality of N-side switching elements, thereby braking the motor M. .
  • brake switching control unit 6 may perform such comparison and switching operations continuously from the start of the emergency stop or periodically.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the motor control device 100.
  • step S1 the brake switching control unit 6 determines whether or not an emergency stop should be started. For example, when receiving an emergency stop command from the emergency stop command generating unit 14, the brake switching control unit 6 determines that an emergency stop should be started ("Yes” in step S1), and proceeds to step S2. If an emergency stop command has not been received from the emergency stop command generator 14, it is determined that an emergency stop should not be started ("No" in step S1), and the process proceeds to step S1.
  • step S2 the brake switching control unit 6 stops the control operation of the power conversion control unit 13, and acquires the motor speed and the dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6 acquires the motor speed from the motor speed calculation unit 5 and acquires the dynamic brake switching speed from the switching speed value storage unit 7.
  • step S3 the brake switching control unit 6 compares the motor speed with the dynamic brake switching speed.
  • step S4 the brake switching control unit 6 determines whether or not the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6 determines that the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed (“Yes” in step S4), the process proceeds to step S5.
  • the motor speed is equal to or lower than the dynamic brake switching speed (“No” in step S4) ]
  • the process proceeds to step S6.
  • step S5 the brake switching control unit 6 selects the second dynamic brake 12. That is, the brake switching control unit 6 deactivates the first dynamic brake 11 and activates the second dynamic brake 12. As a result, the second dynamic brake 12 controls the brake resistance circuit 2 to connect the dynamic brake resistors R21 to R23 between the plurality of motor terminals U, V, and W to brake the motor M.
  • step S6 the brake switching control unit 6 selects the first dynamic brake 11. That is, the brake switching control unit 6 activates the first dynamic brake 11 and deactivates the second dynamic brake 12. As a result, the first dynamic brake 11 controls the inverter circuit 1 to turn on all phases of the plurality of P-side switching elements or all phases of the plurality of N-side switching elements, thereby braking the motor M. .
  • step S7 the brake switching control unit 6 determines whether or not the motor M has stopped. For example, the brake switching control unit 6 acquires the motor speed from the motor speed calculation unit 5 and determines whether or not the motor speed is zero. If the motor M has stopped ("Yes" in step S7), the brake switching control unit 6 ends the process. If the motor M has not stopped ("No" in step S7), the process returns to step S2. .
  • step S2 by repeating the loop from step S2 to step S7 a plurality of times, the comparison and switching operations can be performed continuously or periodically.
  • the brake switching control unit 6 changes the dynamic brake to be applied to the motor M according to the motor speed to the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 11. Switch between dynamic brakes 12.
  • a dynamic brake system suitable for reducing the motor stop time and the motor stop distance can be selected according to the motor speed, so that the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly reduced.
  • the brake switching control unit 6 uses the motor speed detected using the position detector ENC and the dynamic brake switching speed stored in the switching speed value storage unit 7. Are compared continuously or periodically from the start of the emergency stop, and the dynamic brake to be applied to the motor M is switched between the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 12 in accordance with the comparison result.
  • a dynamic brake system suitable for reducing the motor stop time and the motor stop distance can be selected for each stage from the start of the emergency stop, so that the motor M can be braked efficiently.
  • the second dynamic brake 12 brakes the motor M so that the motor speed is dynamic.
  • the first dynamic brake 11 is switched so as to brake the motor M.
  • the deceleration time and the deceleration distance can be shortened similarly to the case indicated by the one-dot chain line, and the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed Vc.
  • the deceleration time and the deceleration distance can be shortened as in the case indicated by the two-dot chain line.
  • a dynamic brake system suitable for shortening the motor stop time and the motor stop distance before and after the dynamic brake switching speed, which is a boundary point where the characteristics of the dynamic brake by the dynamic brake resistance and the characteristics of the dynamic brake by the switching element are reversed. Therefore, the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly shortened (for example, minimized).
  • the characteristics of the dynamic brake according to the first embodiment are the characteristics of the dynamic brake due to the dynamic brake resistance (the one-dot chain line in FIG. 4) and the characteristics of the dynamic brake due to the switching element (in FIG.
  • the motor stop time and the motor stop distance can be made shorter than any of the two-dot chain lines.
  • the motor speed calculation unit 5 may be omitted in the configuration shown in FIG. In this case, the brake switching control unit 6 acquires the motor speed detected from the speed detector.
  • step S4 shown in FIG. 3 the brake switching control unit 6 may determine whether or not the motor speed is equal to or higher than the dynamic brake switching speed. In this case, the brake switching control unit 6 proceeds to step S5 when the motor speed is equal to or higher than the dynamic brake switching speed (“Yes” at step S4), and when the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed (step S4). If “No” in S4), the process proceeds to Step S6.
  • step S4 shown in FIG. 3 the brake switching control unit 6 performs the first state in which the motor speed exceeds the dynamic brake switching speed, the second state in which the motor speed is equal to the dynamic brake switching speed, and the motor speed is It may be determined which of the third states is lower than the dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6 advances the process to step S5.
  • the brake switching control unit 6 advances the process to step S7.
  • the process may be advanced to step S6. In this case, since the case where the motor speed is in the second state can be set as a dead zone in the control, the control operation can be stabilized.
  • the brake switching control unit 6 may perform the comparison and switching operations once immediately after the start of the emergency stop, instead of continuously or periodically from the start of the emergency stop. .
  • step S17 shown in FIG. 5 the brake switching control unit 6 determines whether or not the motor M has stopped.
  • the brake switching control unit 6 acquires the motor speed from the motor speed calculation unit 5 and determines whether or not the motor speed is zero. If the motor M has stopped ("Yes" in step S17), the brake switching control unit 6 ends the process. If the motor M has not stopped ("No" in step S17), the process returns to step S17. .
  • the brake switching control unit 6 uses the motor speed detected using the position detector or the speed detector, and the dynamic brake switching speed stored in the switching speed value storage unit 7. Are compared immediately after the emergency stop is started, and one of the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 12 is selected as a dynamic brake to be applied to the motor M according to the comparison result.
  • This makes it possible to select a dynamic brake system that is suitable for reducing the motor stop time and motor stop distance according to the speed at the time of emergency stop start, so emergency stop compared to when the dynamic brake system is fixed The motor stop time and motor stop distance can be greatly reduced.
  • the brake switching control unit 6 selects the second dynamic brake 12 when the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed, and the first when the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed.
  • the dynamic brake 11 is selected. This makes it possible to reduce the motor stop time and the motor stop distance in consideration of the dynamic brake switching speed, which is the boundary point where the dynamic brake characteristics by the dynamic brake resistance and the dynamic brake characteristics by the switching element are reversed. Since the brake system can be selected, the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly shortened (for example, minimized).
  • Embodiment 2 a motor control device 100i according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 a motor control device 100i according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • the motor control device 100 i has a configuration in which the motor speed calculation unit 5 (see FIG. 1) is omitted in accordance with the fact that the position detector ENC is not provided in the motor M. It has become.
  • the brake switching control unit 6i receives a speed command from the speed command calculation unit 9 of the host controller 10 and performs processing using the speed command. That is, the brake switching control unit 6 i uses a speed command given from the host controller 10 as an alternative to the motor speed acquired from the motor speed calculation unit 5.
  • the brake switching control unit 6i should compare the speed command given from the host controller 10 with the dynamic brake switching speed obtained from the switching speed value storage unit 7, and brake the motor M according to the comparison result.
  • the dynamic brake is switched between the first dynamic brake 11 and the second dynamic brake 12. For example, when the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed, the brake switching control unit 6i applies the first dynamic brake when the second dynamic brake 12 brakes the motor M and the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed. 11 is switched so as to brake the motor M.
  • the brake switching control unit 6i selects the second dynamic brake 12 when the motor speed is higher than the dynamic brake switching speed. That is, the brake switching control unit 6i deactivates the first dynamic brake 11 and activates the second dynamic brake 12. As a result, the second dynamic brake 12 controls the brake resistance circuit 2 to connect the dynamic brake resistors R21 to R23 between the plurality of motor terminals U, V, and W to brake the motor M.
  • the brake switching control unit 6i selects the first dynamic brake 11 when the motor speed is lower than the dynamic brake switching speed. That is, the brake switching control unit 6i activates the first dynamic brake 11 and deactivates the second dynamic brake 12. As a result, the first dynamic brake 11 controls the inverter circuit 1 to turn on all phases of the plurality of P-side switching elements or all phases of the plurality of N-side switching elements, thereby braking the motor M. .
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the motor control device 100i.
  • step S22 the brake switching control unit 6i stops the control operation of the power conversion control unit 13, and acquires the speed command and the dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6 i acquires a speed command from the host controller 10 and acquires a dynamic brake switching speed from the switching speed value storage unit 7.
  • step S23 the brake switching control unit 6i compares the speed command with the dynamic brake switching speed.
  • step S24 the brake switching control unit 6i determines whether or not the speed command is higher than the dynamic brake switching speed.
  • the brake switching control unit 6i advances the process to step S5, and when the speed command is equal to or lower than the dynamic brake switching speed (“No” in step S24). ]), The process proceeds to step S6.
  • step S27 the brake switching control unit 6i determines whether or not the motor M has stopped. For example, the brake switching control unit 6i determines whether or not the elapsed time from the timing at which the dynamic brake operation is started exceeds a threshold time.
  • the threshold time is a time (see FIG. 4) that is experimentally determined in advance according to the time from the start of the dynamic brake operation until the motor M stops.
  • the brake switching control unit 6i ends the process, and when the elapsed time does not exceed the threshold time ("No" in step S27), the process Is returned to step S27.
  • the brake switching control unit 6i uses the speed command given from the host controller 10 and the dynamic brake switching speed stored in the switching speed value storage unit 7 immediately after the emergency stop is started. Comparison is made, and either the first dynamic brake 11 or the second dynamic brake 12 is selected as a dynamic brake to brake the motor M according to the comparison result.
  • a dynamic brake method suitable for shortening the motor stop time and the motor stop distance can be selected according to the speed command at the time of emergency stop start. Therefore, in a sensorless configuration or when performing sensorless control, Compared with the case where the brake system is fixed, the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly reduced.
  • the brake switching control unit 6 selects the second dynamic brake 12 when the speed command is higher than the dynamic brake switching speed, and the first command when the speed command is lower than the dynamic brake switching speed.
  • the dynamic brake 11 is selected. This makes it possible to reduce the motor stop time and the motor stop distance in consideration of the dynamic brake switching speed, which is the boundary point where the dynamic brake characteristics by the dynamic brake resistance and the dynamic brake characteristics by the switching element are reversed. Since the brake method can be selected, the motor stop time and the motor stop distance at the time of emergency stop can be greatly shortened (for example, minimized) in the sensorless configuration or when performing sensorless control.
  • step S24 shown in FIG. 7 the brake switching control unit 6i may determine whether or not the speed command is equal to or higher than the dynamic brake switching speed. In this case, when the speed command is equal to or higher than the dynamic brake switching speed (“Yes” in step S24), the brake switching control unit 6i advances the process to step S5, and when the speed command is less than the dynamic brake switching speed (step If “No” in S24), the process proceeds to step S6.
  • the motor control device according to the present invention is useful for controlling the motor.

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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

モータ制御装置
　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ＩＴＨＷは、次の（式１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　（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ＩＳＷは、次の（式２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　（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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　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 (7)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
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