[go: up one dir, main page]

JP2016146693A - Overload protection device - Google Patents

Overload protection device Download PDF

Info

Publication number
JP2016146693A
JP2016146693A JP2015022358A JP2015022358A JP2016146693A JP 2016146693 A JP2016146693 A JP 2016146693A JP 2015022358 A JP2015022358 A JP 2015022358A JP 2015022358 A JP2015022358 A JP 2015022358A JP 2016146693 A JP2016146693 A JP 2016146693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
overload
load
motor
phase
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015022358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄介 小坂
Yusuke Kosaka
雄介 小坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2015022358A priority Critical patent/JP2016146693A/en
Publication of JP2016146693A publication Critical patent/JP2016146693A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an overload protecting device of a polyphase motor capable of easily controlling prevention of the overload applied to a polyphase motor which is in a stop state or a rotation operating state.SOLUTION: An overload protecting device 1 of a polyphase motor for controlling the overload applied to a polyphase motor 11 including a plurality of coils 25 comprises: a first load calculating unit 20 which calculates the first load applied to each coil 25 on the basis of a current value of each coil 25; a second load calculating unit 21 which calculates the second load applied to all the coils 25 on the basis of the current value of each coil 25; an overload determining unit 22 which determines the overload by comparing the first load and a first threshold value or the second load and a second threshold value; and a control unit 2 which controls the output of the polyphase motor 11. The control unit 2 decreases the output of the polyphase motor 11 when the first load exceeds the first threshold value or when the second load exceeds the second threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は過負荷保護装置に関し、特に複数のコイルを有する多相モータにかかる負荷を制御する、多相モータの過負荷保護装置に関する。   The present invention relates to an overload protection device, and more particularly to an overload protection device for a multiphase motor that controls a load applied to a multiphase motor having a plurality of coils.

複数のコイルに発生させた磁界により永久磁石を有するロータを回転させる多相モータがある。多相モータに負荷がかかった状態でロータが停止や回転している場合、電流が流れ続けて多相モータが損傷しないように過負荷を防止するための制御が必要である。多相モータにかかる負荷を制御する装置として、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載されている多相モータの負荷制御装置によると、モータのロータの1回転中の停止位置に対応した複数個の基準値が予め設定され、モーターの停止を検出する信号とロータの停止位置を検出する信号を検出する検出部と、停止位置に対応するいずれか一つの基準値と所定のサンプリング時間毎に総和される過負荷量を比較する比較部と、を有している。   There is a multiphase motor that rotates a rotor having a permanent magnet by a magnetic field generated in a plurality of coils. When the rotor is stopped or rotating while a load is applied to the multiphase motor, control is required to prevent overloading so that the current continues to flow and the multiphase motor is not damaged. As an apparatus for controlling a load applied to a multiphase motor, there is one described in Patent Document 1. According to the load control device for a multiphase motor described in Patent Document 1, a plurality of reference values corresponding to stop positions during one rotation of the rotor of the motor are set in advance, and a signal for detecting stop of the motor and the rotor A detection unit that detects a signal for detecting the stop position of the motor, and a comparison unit that compares any one reference value corresponding to the stop position with an overload amount that is summed up every predetermined sampling time. .

特開平04−372521号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-372521

特許文献1に記載された多相モータの過負荷制御装置は、多相モータのロータが回転しているか、または停止しているかを別途判断している。そのため、特許文献1に記載された多相モータの過負荷制御装置は、過負荷防止のための処理が煩雑となる。また、多相モータのロータが回転していても負荷がかかっている状態があり、特許文献1に記載された多相モータの過負荷制御装置は多相モータの回転稼働中の過負荷の防止を制御することに課題がある。
本発明は、停止または回転稼働状態にある多相モータにかかる過負荷の防止を簡便に制御することができる多相モータの過負荷保護装置を提供することを目的とする。
The overload control device for a multiphase motor described in Patent Document 1 separately determines whether the rotor of the multiphase motor is rotating or stopped. Therefore, the overload control device for a multiphase motor described in Patent Document 1 has a complicated process for preventing overload. Further, there is a state in which a load is applied even if the rotor of the multiphase motor is rotating, and the overload control device for the multiphase motor described in Patent Document 1 prevents overload during rotation of the multiphase motor. There is a problem in controlling.
It is an object of the present invention to provide an overload protection device for a multiphase motor that can easily control the prevention of overload applied to the multiphase motor in a stopped or rotating operation state.

本発明は、複数のコイルを有する多相モータにかかる負荷を制御する多相モータの過負荷保護装置であって、
各前記コイルの電流値に基づいて各前記コイルにかかる第1の負荷を算出する第1の負荷算出部と、
各前記コイルの電流値に基づいて全ての前記コイルにかかる第2の負荷を算出する第2の負荷算出部と、
前記第1の負荷と第1の閾値とを比較して過負荷を判断し、または、前記第2の負荷と第2の閾値とを比較して過負荷を判断する過負荷判断部と、
前記多相モータの出力を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第1の負荷が第1の閾値を超えた場合に前記多相モータの出力を低下させ、前記第2の負荷が第2の閾値を超えた場合には前記多相モータの出力を低下させる。
The present invention is a multiphase motor overload protection device for controlling a load applied to a multiphase motor having a plurality of coils,
A first load calculation unit that calculates a first load applied to each coil based on a current value of each coil;
A second load calculation unit that calculates second loads applied to all the coils based on the current values of the coils;
An overload determination unit configured to determine overload by comparing the first load with a first threshold, or to determine overload by comparing the second load with a second threshold;
A controller for controlling the output of the multiphase motor,
The control unit reduces the output of the multiphase motor when the first load exceeds a first threshold, and the multiphase motor when the second load exceeds a second threshold. Reduce the output of.

本発明は、過負荷判断部が各相のコイルにかかる第1の負荷と第1の閾値とを比較して過負荷を判断するため、多相モータが停止した状態の過負荷を判断し、制御部で多相モータの出力を調整することができる。また、過負荷判断部が全相のコイルにかかる第2の負荷と第2の閾値とを比較して過負荷を判断するため、多相モータが回転稼働した状態の過負荷を判断し、制御部で多相モータの出力を調整することができる。   In the present invention, the overload determination unit compares the first load applied to the coil of each phase with the first threshold to determine the overload, and therefore determines the overload in a state where the multiphase motor is stopped, The control unit can adjust the output of the multiphase motor. In addition, since the overload determination unit compares the second load applied to the coils of all phases with the second threshold value to determine the overload, the overload in the state where the multiphase motor is rotating is determined and controlled. Can adjust the output of the multiphase motor.

本発明にかかる過負荷保護装置によると、停止または回転稼働状態にある多相モータにかかる過負荷の防止を簡便に制御することができる。   According to the overload protection device of the present invention, it is possible to easily control overload applied to a multiphase motor that is in a stopped or rotating state.

過負荷防止装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the overload prevention apparatus. モータの各相に流れる電流を示したグラフである。It is the graph which showed the electric current which flows into each phase of a motor. 電流と時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between an electric current and time. 過負荷防止装置の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process of the overload prevention apparatus. 過負荷防止装置の変形例の回路図の一部を示した図である。It is the figure which showed a part of circuit diagram of the modification of an overload prevention apparatus. 過負荷防止装置の変形例の回路図の一部を示した図である。It is the figure which showed a part of circuit diagram of the modification of an overload prevention apparatus.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示されるように、過負荷防止装置1は、モータ11の過負荷を防止する装置である。過負荷防止装置1は、モータ11を駆動する電流を制御するための電流指令値Idref,Iqrefを出力する制御部2を有している。制御部2は、モータ軸の回転角度であるモータ機械角θmに基づいてモーターの出力を調整する制御を行う。制御部2は、制御部2内で生成される、もしくは上位から与えられるモータ機械角指令θmrefに、モータ機械角θmを追従させるよう制御する。   As shown in FIG. 1, the overload prevention device 1 is a device that prevents an overload of the motor 11. The overload prevention device 1 includes a control unit 2 that outputs current command values Idref and Iqref for controlling a current for driving the motor 11. The control unit 2 performs control to adjust the output of the motor based on the motor mechanical angle θm that is the rotation angle of the motor shaft. The control unit 2 controls the motor mechanical angle θm to follow the motor mechanical angle command θmref generated in the control unit 2 or given from the host.

モータ機械角θmは、制御部2に接続された角度検出部(エンコーダ)12からの出力により、直接求められる。モータ機械角θmは、回転子(不図示)のモータ電気角θeに基づいて計算される。モータ電気角θeは、モータ機械角θmをモータ極ペア数で割って求められる。制御部2には、出力調整部2aが設けられている。出力調整部2aは、後述するように制御部2に接続された過負荷判断部22の過負荷の判断結果に基づいて、電流指令値Idref,Iqrefを調整し、モータ11の出力を制御する。   The motor mechanical angle θm is obtained directly from the output from the angle detection unit (encoder) 12 connected to the control unit 2. The motor mechanical angle θm is calculated based on a motor electrical angle θe of a rotor (not shown). The motor electrical angle θe is obtained by dividing the motor mechanical angle θm by the number of motor pole pairs. The control unit 2 is provided with an output adjustment unit 2a. The output adjustment unit 2 a adjusts the current command values Idref and Iqref based on the overload determination result of the overload determination unit 22 connected to the control unit 2 as described later, and controls the output of the motor 11.

制御部2の下流側には、電流制御部3が接続されている。電流制御部3は、後述する第2の座標変換部10から入力されたd軸電流Id、q軸電流Iqの値を電流指令値Idref,Iqrefに一致するようにd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを出力する。電流制御部3の下流側には、第1の座標変換部4が接続されている。   A current control unit 3 is connected to the downstream side of the control unit 2. The current control unit 3 uses the d-axis voltage command values Vd, q so that the values of the d-axis current Id and the q-axis current Iq input from the second coordinate conversion unit 10 described later coincide with the current command values Idref, Iqref. The shaft voltage command value Vq is output. A first coordinate conversion unit 4 is connected to the downstream side of the current control unit 3.

第1の座標変換部(dq/αβ座標変換部)4は、回転子dq座標を固定子(コイル)αβ座標系に変換する。dq座標およびαβ座標はいずれも直交座標である。dq座標は、、電圧指令値Vd、Vqに基づいて、αβ座標系で表した値に変換される。座標変換の計算には、後述する角度検出部12から出力された回転子(不図示)のモータ電気角θeが用いられる。第1の座標変換部4の下流側には第1の相変換部(αβ/UVW座標変換部)5が接続されている。   The first coordinate conversion unit (dq / αβ coordinate conversion unit) 4 converts the rotor dq coordinates into a stator (coil) αβ coordinate system. Both the dq coordinate and the αβ coordinate are orthogonal coordinates. The dq coordinates are converted into values expressed in the αβ coordinate system based on the voltage command values Vd and Vq. For the calculation of the coordinate conversion, a motor electrical angle θe of a rotor (not shown) output from an angle detection unit 12 described later is used. A first phase converter (αβ / UVW coordinate converter) 5 is connected to the downstream side of the first coordinate converter 4.

第1の相変換部5は、二相交流の座標からαβ/UVW座標変換し、各相電流指令値Iuref、Ivref及びIwrefを算出する。第1の相変換部5の下流側にはPWM(Pulse Width Modulation)回路6が接続されている。PWM回路6は、各相電流指令値Iuref、Ivref及びIwrefからモータ11を制御する。   The first phase converter 5 performs αβ / UVW coordinate conversion from the coordinates of the two-phase alternating current, and calculates each phase current command value Iuref, Ivref, and Iwref. A PWM (Pulse Width Modulation) circuit 6 is connected to the downstream side of the first phase converter 5. The PWM circuit 6 controls the motor 11 from each phase current command value Iuref, Ivref, and Iwref.

PWM回路6では、各相電流指令値Iuref、Ivref及びIwrefに一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。PWM回路6の下流側には、インバータ回路7が接続されている。インバータ回路7は、ゲート駆動信号に基づいて直流電流を三相交流電流Iu,Iv,Iwに変換する。インバータ回路7は、例えばスイッチング素子26が三相ブリッジ接続されて構成されている(図5参照)。インバータ回路7には、直流電源回路(不図示)から直流電圧が供給される。PWM回路6から入力されたゲート駆動信号は、インバータ回路7が有する各スイッチング素子26(図5参照)のゲートに与えられる。   In the PWM circuit 6, a pulse drive modulated gate drive signal for supplying a voltage corresponding to each phase current command value Iuref, Ivref and Iwref is formed. An inverter circuit 7 is connected to the downstream side of the PWM circuit 6. The inverter circuit 7 converts a direct current into a three-phase alternating current Iu, Iv, Iw based on the gate drive signal. The inverter circuit 7 is configured by, for example, switching elements 26 connected in a three-phase bridge (see FIG. 5). A DC voltage is supplied to the inverter circuit 7 from a DC power supply circuit (not shown). The gate drive signal input from the PWM circuit 6 is given to the gate of each switching element 26 (see FIG. 5) included in the inverter circuit 7.

これにより、各相の電圧指令値Vu、Vv、Vwに一致するPWM変調された三相交流電圧が生成される。インバータ回路7の下流側には、モータ11が接続されている。モータ11は例えば、三相モータである。インバータ回路7が出力した三相交流電圧は、モータ11の各相のコイル25(図5参照)に加えられる。即ち、モータ11は、三相交流電圧で流れる三相交流電流Iu,Iv,Iwによって回転駆動される。   As a result, a PWM-modulated three-phase AC voltage that matches the voltage command values Vu, Vv, and Vw of each phase is generated. A motor 11 is connected to the downstream side of the inverter circuit 7. The motor 11 is, for example, a three-phase motor. The three-phase AC voltage output from the inverter circuit 7 is applied to each phase coil 25 (see FIG. 5) of the motor 11. That is, the motor 11 is rotationally driven by the three-phase alternating currents Iu, Iv, Iw that flow at the three-phase alternating voltage.

インバータ回路7の下流側には、また、A/D変換部8が接続されている。A/D変換部8は、インバータ回路7が出力した三相交流電流Iu,Iv,Iwの値を検出し、A/D変換する。三相交流電流Iu,Iv,Iwの値は、電流センサ(不図示)によって直接計測される。一般的には、二相の電流値を計測し、残りの一相の電流値は式(1)の関係により演算される。
Iu+Iv+Iw=0 …式(1)
An A / D converter 8 is also connected to the downstream side of the inverter circuit 7. The A / D converter 8 detects the values of the three-phase alternating currents Iu, Iv, Iw output from the inverter circuit 7 and performs A / D conversion. The values of the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw are directly measured by a current sensor (not shown). Generally, two-phase current values are measured, and the remaining one-phase current values are calculated according to the relationship of Equation (1).
Iu + Iv + Iw = 0 Formula (1)

A/D変換された三相交流電流Iu,Iv,Iwの値は、A/D変換部8の下流側に接続された第2の相変換部(UVW/αβ座標変換部)9によってUVW/αβ座標変換される。即ち、第2の相変換部9によってIu,Iv,Iwの値は、二相電流値Iα、Iβに変換される。二相電流値Iα、Iβは、第2の相変換部9の下流側に接続された第2の座標変換部(αβ/dq座標変換部)10によってd軸電流Idおよびq軸電流Iqにそれぞれ変換される。この変換には後述する角度検出部12から出力されたモータ電気角θeが用いられる。d軸電流Idおよびq軸電流Iqは、第2の座標変換部10の下流側に接続された上述の電流制御部3に出力される。   The values of the A / D converted three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw are converted into UVW / values by a second phase converter (UVW / αβ coordinate converter) 9 connected downstream of the A / D converter 8. αβ coordinate conversion is performed. That is, the values of Iu, Iv, and Iw are converted into two-phase current values Iα and Iβ by the second phase conversion unit 9. The two-phase current values Iα and Iβ are respectively converted into a d-axis current Id and a q-axis current Iq by a second coordinate conversion unit (αβ / dq coordinate conversion unit) 10 connected downstream of the second phase conversion unit 9. Converted. For this conversion, a motor electrical angle θe output from an angle detector 12 described later is used. The d-axis current Id and the q-axis current Iq are output to the above-described current control unit 3 connected to the downstream side of the second coordinate conversion unit 10.

モータ電気角θeを検出するために、モータ11には、角度検出部12が接続されている。角度検出部12は、モータの回転子(不図示)からモータ機械角θmを検出する。モータ機械角θmをモータ極ペア数で割ってモータ電気角θeが求められる。角度検出部12は、モータ機械角θmを制御部2に出力する。角度検出部12は、モータ電気角θeを第1の座標変換部4、第2の座標変換部10に出力する。   An angle detector 12 is connected to the motor 11 in order to detect the motor electrical angle θe. The angle detector 12 detects the motor mechanical angle θm from a motor rotor (not shown). The motor electrical angle θe is obtained by dividing the motor mechanical angle θm by the number of motor pole pairs. The angle detection unit 12 outputs the motor mechanical angle θm to the control unit 2. The angle detection unit 12 outputs the motor electrical angle θe to the first coordinate conversion unit 4 and the second coordinate conversion unit 10.

A/D変換部8の下流側には、さらに各相積算部(第1の負荷算出部)20が接続されている。各相積算部20は、A/D変換された三相交流電流Iu,Iv,Iwの値からモータ11の各相の負荷を積算し各相積算値(第1の負荷)を出力する。   Each phase integration unit (first load calculation unit) 20 is further connected to the downstream side of the A / D conversion unit 8. Each phase integrating unit 20 integrates the load of each phase of the motor 11 from the values of the A / D converted three-phase alternating currents Iu, Iv, Iw, and outputs each phase integrated value (first load).

第2の座標変換部10の下流側には、全相積算部(第2の負荷算出部)21が接続されている。全相積算部21は、第2の座標変換部10が出力したq軸電流Iqの値からモータ11の全相電流値を積算し、全相積算値(第2の負荷)を出力する。   An all-phase integration unit (second load calculation unit) 21 is connected to the downstream side of the second coordinate conversion unit 10. The all-phase integrating unit 21 integrates all the phase current values of the motor 11 from the value of the q-axis current Iq output from the second coordinate conversion unit 10 and outputs an all-phase integrated value (second load).

各相積算部20および全相積算部21の下流側には、過負荷判断部22が接続されている。過負荷判断部22は、各相積算値と各相の負荷の閾値(第1の閾値)とを比較して過負荷を判断し、または、全相積算値と全相の負荷の閾値(第2の閾値)とを比較して過負荷を判断する。過負荷判断部22は、モータ11が停止した状態の過負荷を判断する他、モータ11が回転した状態の過負荷を判断する。過負荷判断部22は、過負荷の判断結果を過負荷判断部22の下流側に接続された制御部2に出力する。   An overload determination unit 22 is connected to the downstream side of each phase integration unit 20 and all-phase integration unit 21. The overload determination unit 22 compares each phase integrated value with each phase load threshold (first threshold) to determine overload, or all phase integrated value and all phase load threshold (first threshold). 2) to determine overload. The overload determination unit 22 determines an overload in a state where the motor 11 is rotated, as well as an overload in a state where the motor 11 is stopped. The overload determination unit 22 outputs the determination result of the overload to the control unit 2 connected to the downstream side of the overload determination unit 22.

過負荷判断部22の過負荷の判断方法について説明する。モータ11が回転している状態では、三相に電流が分散されるため、各コイル25(図5参照)の温度上昇は遅くなる。モータ11が停止した状態でかつ、トルクが発生した状態では、一相に電流が集中する可能性があり、コイル25の温度上昇が早い。   The overload determination method of the overload determination unit 22 will be described. In the state where the motor 11 is rotating, since the current is dispersed in three phases, the temperature rise of each coil 25 (see FIG. 5) is delayed. When the motor 11 is stopped and torque is generated, current may concentrate on one phase, and the temperature of the coil 25 increases rapidly.

図2に示されるように、各相に電流が流れてモータ11が回転している状態では、各相の電流の実効値は2秒間で1/√2Aである。従って、この電流値による発熱で各相のコイル25の温度が上昇する。それに対し、U相の電流値が1AでV相およびW相の電流値が0.5Aの状態でモータ11が停止し、2秒間電流を流した場合、各相の電流の実効値はU相は1AでV相およびW相の実効値は0.5Aとなり、U相の温度上昇が早くなり、U相が焼損しやすくなる。   As shown in FIG. 2, in a state where a current flows in each phase and the motor 11 is rotating, the effective value of the current in each phase is 1 / √2A in 2 seconds. Therefore, the temperature of the coil 25 of each phase rises due to the heat generated by this current value. On the other hand, when the motor 11 is stopped when the current value of the U phase is 1 A and the current values of the V phase and the W phase are 0.5 A and the current is supplied for 2 seconds, the effective value of the current of each phase is the U phase. Is 1A, the effective values of the V phase and the W phase are 0.5 A, the temperature of the U phase rises quickly, and the U phase is easily burned out.

そのため、モータ11が回転した状態と停止した状態では、過負荷を判断するために、異なる閾値を用いる必要がある。上記の様にモータ11が停止した状態では各相に流れる電流の実効値は異なる。過負荷判断部22では、各相の電流の積算値(第1の負荷)と各相の負荷の閾値(第1の閾値)とを比較してモータ11が停止した状態の過負荷を判断する。具体的には、は以下の方法により過負荷を判断する。   Therefore, it is necessary to use different threshold values in order to determine overload when the motor 11 is rotated and when it is stopped. As described above, when the motor 11 is stopped, the effective value of the current flowing in each phase is different. The overload determination unit 22 determines the overload in a state where the motor 11 is stopped by comparing the integrated value of the current of each phase (first load) with the load threshold of each phase (first threshold). . Specifically, overload is determined by the following method.

一相のコイル25に電流を流した時に、コイル25の耐熱温度を超えないようにするために、電流を流す時間に制限を設ける必要がある。一般的には電流と時間は式(2)に示されるように反比例の関係にある(図3参照)。
I×T=C1x …式(2)
各相積算部20は、モータ11の制御周期Tsごとに電流値を式(3)により積算して第1の負荷L1を算出する。
L1=Ix(t)×Ts …式(3)
In order not to exceed the heat resistance temperature of the coil 25 when a current is passed through the one-phase coil 25, it is necessary to limit the time during which the current is passed. In general, current and time are in an inversely proportional relationship as shown in Equation (2) (see FIG. 3).
I × T = C1x Formula (2)
Each phase integration unit 20 calculates the first load L <b> 1 by integrating the current value by the equation (3) for each control cycle Ts of the motor 11.
L1 = Ix (t) × Ts Equation (3)

ここで、Ix(t):時々刻々の各相に流れる電流[A]、制御周期Ts[s]、C1x:第1の閾値(C1u=C1v=C1w)である。そして、過負荷判断部22は、式(3)において積算値(第1の負荷)L1がC1(第1の閾値)を超えた場合に過負荷と判断する。この場合、一相のコイル25に過剰に電流が流れている状態であると推定される。   Here, Ix (t): current [A] flowing in each phase every moment, control cycle Ts [s], C1x: first threshold (C1u = C1v = C1w). Then, the overload determination unit 22 determines that an overload occurs when the integrated value (first load) L1 exceeds C1 (first threshold value) in Equation (3). In this case, it is estimated that an excessive current flows through the one-phase coil 25.

過負荷判断部22は、積算値L1が第1の閾値C1を超えて過負荷と判断した場合は、過負荷判断部22の下流側に接続された制御部2に判断結果を出力する。その後、制御部2は、第1の負荷L1が第1の閾値C1を超えた場合に、全てのコイル25の出力を低下させるように制御する。この場合は、いずれか一相で第1の閾値C1を超えているので、モータ11が停止した状態で各相に電流が流れている(トルクを発生している)。   The overload determination unit 22 outputs a determination result to the control unit 2 connected to the downstream side of the overload determination unit 22 when the integrated value L1 exceeds the first threshold C1 and is determined to be an overload. Thereafter, the control unit 2 performs control so as to decrease the outputs of all the coils 25 when the first load L1 exceeds the first threshold C1. In this case, since one of the phases exceeds the first threshold C1, current flows in each phase (torque is generated) with the motor 11 stopped.

そのため、制御部2は、モータ11の出力を低下させるために電流指令値Iqrefを下げるよう制御する(Idrefは通常は0である)。過負荷判断部22は、第1の負荷L1と第1の閾値C1とを比較し、第1の負荷L1が第1の閾値C1を下回った場合に過負荷でないと判断する。その後、制御部2は、モータ11を通常制御する。制御部2は、モータ11の出力を低下させるために、出力調整部2aにより、モータ11のトルク抑制、速度抑制および動作抑制などを行うよう制御する。   Therefore, the control unit 2 performs control so as to decrease the current command value Iqref in order to decrease the output of the motor 11 (Idref is normally 0). The overload determination unit 22 compares the first load L1 with the first threshold value C1, and determines that it is not an overload when the first load L1 falls below the first threshold value C1. Thereafter, the control unit 2 normally controls the motor 11. In order to reduce the output of the motor 11, the control unit 2 controls the output adjustment unit 2 a to perform torque suppression, speed suppression, operation suppression, and the like of the motor 11.

一方、上記の様にモータ11が回転した状態では、各相の電流の実効値は等しい。過負荷判断部22では、全相の電流の積算値(第2の負荷)と全相の負荷の閾値(第2の閾値)とを比較してモータ11が回転した状態の過負荷を判断する。具体的には、以下の方法により過負荷を判断する。各相の第1の負荷が第1の閾値を超えていない状態で、モータ11の全相の電流の積算値(第2の負荷)が第2の閾値を超えているかどうか判断する。全相積算部21は、各相の電流Iu,Iv,Iwから相変換と座標変換とを経て求められたq軸電流Iqを制御周期Tsごとに積算して第2の負荷L2を算出する。
L2=Iq(t)×Ts…式(4)
On the other hand, when the motor 11 is rotated as described above, the effective values of the currents of the respective phases are equal. The overload determination unit 22 determines an overload in a state where the motor 11 is rotated by comparing an integrated value of the currents of all phases (second load) with a threshold value of the loads of all phases (second threshold value). . Specifically, the overload is determined by the following method. In a state where the first load of each phase does not exceed the first threshold value, it is determined whether or not the integrated value (second load) of the currents of all phases of the motor 11 exceeds the second threshold value. The all-phase integrating unit 21 calculates the second load L2 by integrating the q-axis current Iq obtained from the currents Iu, Iv, and Iw of each phase through phase conversion and coordinate conversion for each control period Ts.
L2 = Iq (t) × Ts (4)

過負荷判断部22は、第2の負荷L2と第2の閾値C2とを比較し、第2の負荷L2が第2の閾値C2を超えた場合に過負荷と判断する。この場合は、モータ11は回転しながらトルクを発生している。その後、制御部2は、モータ11の出力を低下させるために速度指令およびトルク指令を落とすよう制御する。過負荷判断部22は、第2の負荷L2と第2の閾値C2とを比較し、第2の負荷L2が第2の閾値C2を下回った場合に過負荷でないと判断する。その後、制御部2は、モータ11を通常制御する。   The overload determination unit 22 compares the second load L2 with the second threshold C2, and determines that the load is overloaded when the second load L2 exceeds the second threshold C2. In this case, the motor 11 generates torque while rotating. Thereafter, the control unit 2 performs control so as to reduce the speed command and the torque command in order to reduce the output of the motor 11. The overload determination unit 22 compares the second load L2 with the second threshold C2, and determines that it is not an overload when the second load L2 falls below the second threshold C2. Thereafter, the control unit 2 normally controls the motor 11.

次に、過負荷防止装置1がモータ11の過負荷を防止する処理について説明する。   Next, a process in which the overload prevention device 1 prevents the motor 11 from being overloaded will be described.

図4に示されるように、各相積算部20は、各相のコイル25にかかる第1の負荷L1を算出し、全相積算部21は、全相のコイル25にかかる第2の負荷L2を算出する(S100)。過負荷判断部22は、第1の負荷L1と第1の閾値C1とを比較し過負荷を判断し、または、第2の負荷L2と第2の閾値C2とを比較して過負荷を判断する(S101)。第1の負荷L1が第1の閾値C1を超えて過負荷と判断された場合、または、第2の負荷L2が第2の閾値C2を超えて過負荷と判断された場合(S101:Yes)、制御部2は、モータ11の出力を低下させる(S102)。   As shown in FIG. 4, each phase integrating unit 20 calculates a first load L <b> 1 applied to the coil 25 of each phase, and the all phase integrating unit 21 is a second load L <b> 2 applied to the coil 25 of all phases. Is calculated (S100). The overload determination unit 22 determines the overload by comparing the first load L1 and the first threshold C1, or determines the overload by comparing the second load L2 and the second threshold C2. (S101). When it is determined that the first load L1 exceeds the first threshold C1 and is overloaded, or when the second load L2 exceeds the second threshold C2 and is determined to be overloaded (S101: Yes) The control unit 2 reduces the output of the motor 11 (S102).

第1の負荷L1が第1の閾値C1を超えず過負荷でないと判断された場合、または、第2の負荷L2が第2の閾値C2を超えず過負荷でないと判断された場合(S101:No)、制御部2は、モータ11を通常制御する(S103)。その後、制御部2は、モータ11の制御が終了するかどうかを判断し(S104)、終了と判断した場合(S104:Yes)モータ11の制御を終了し、終了でないと判断した場合(S104:No)、ステップS100に戻る。   When it is determined that the first load L1 does not exceed the first threshold C1 and is not overloaded, or when the second load L2 does not exceed the second threshold C2 and is determined not to be overloaded (S101: No), the control unit 2 normally controls the motor 11 (S103). Thereafter, the control unit 2 determines whether or not the control of the motor 11 is finished (S104), and when it is judged that the control is finished (S104: Yes), when the control of the motor 11 is finished and it is judged that it is not finished (S104: No), it returns to step S100.

上述したように、過負荷防止装置1によると、過負荷判断部22が各相のコイル25にかかる第1の負荷L1と第1の閾値C1とを比較して過負荷を判断するため、多相モータが停止した状態の過負荷を判断し、制御部で多相モータの出力を調整することができる。また、過負荷判断部22が全相のコイルにかかる第2の負荷L2と第2の閾値C2とを比較して過負荷を判断するため、モータ11が回転稼働した状態の過負荷を判断し、制御部2でモータ11の出力を調整することができる。これにより、過負荷保護装置1は、停止または回転稼働状態にあるモータ11にかかる過負荷の防止を簡便に制御することができる。   As described above, according to the overload prevention device 1, the overload determination unit 22 compares the first load L1 applied to the coil 25 of each phase with the first threshold C1 to determine overload. The overload with the phase motor stopped can be determined, and the output of the multiphase motor can be adjusted by the control unit. Further, since the overload determination unit 22 determines the overload by comparing the second load L2 applied to the coils of all phases and the second threshold value C2, the overload in the state where the motor 11 is rotating is determined. The controller 2 can adjust the output of the motor 11. Thereby, the overload protection device 1 can easily control the prevention of the overload applied to the motor 11 in a stopped or rotating operation state.

なお、本発明は上記の実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施の形態では各相のIu,Iv,Iwの値を計測するために電流センサが用いられているが、図5に示されるように、各相のLower Armにシャント抵抗30を挿入し、これにかかる電圧を計測してIu,Iv,Iwの値を求めてもよい。あるいは、図6に示されるように、インバータ回路7のグランドラインGにシャント抵抗31を挿入し、これにかかる電圧を計測する。そして、1PWMの周期内で2回のサンプリングによる二相の電流値を測定し、式(1)の関係から残りの一相の電流値を算出してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a current sensor is used to measure the values of Iu, Iv, and Iw of each phase. However, as shown in FIG. 5, a shunt resistor 30 is added to the lower arm of each phase. The values of Iu, Iv, and Iw may be obtained by inserting and measuring the voltage applied thereto. Alternatively, as shown in FIG. 6, a shunt resistor 31 is inserted into the ground line G of the inverter circuit 7 and a voltage applied thereto is measured. Then, a two-phase current value obtained by sampling twice within a period of 1 PWM may be measured, and the remaining one-phase current value may be calculated from the relationship of Expression (1).

その他、過負荷の判断において、各相の電流Iu,Iv,Iwの値の代わりに、各相電流指令値Iuref、Ivref及びIwrefを用いてもよい。そして、全相の電流Iqの代わりに、電流指令Iqrefを用いてもよい。また、上記の実施形態では電流を単純に積算していたが、電流の実効値を用いてもよい。ここで、nサンプル時の実効電流Ie(n)は、tをサンプリングタイムとすると、
Ie(n)=√((I +I +…+I )/(t+t+…+t))
=√((I +I +…+I )/nt
=√((I +I +…+I )/n) …式(5)
で求められる。平方根を取るために式(5)の両辺をそれぞれ自乗して式(6)を得る。
Ie(n)=(I +I +…+I )/n …式(6)
式(6)より、n+1のサンプル時には、式(7)となる。
Ie(n+1)=(I +I +…+In+1 )/(n+1) …式(7)
In addition, in the determination of overload, each phase current command value Iuref, Ivref, and Iwref may be used instead of the value of each phase current Iu, Iv, Iw. The current command Iqref may be used instead of the current Iq for all phases. In the above embodiment, the current is simply integrated, but the effective value of the current may be used. Here, n samples at the effective current Ie (n), if the t s is the sampling time,
Ie (n) = √ (( I 1 2 t s + I 2 2 t s + ... + I n 2 t s) / (t s + t s + ... + t s))
= √ ((I 1 2 t s + I 2 2 t s + ... + I n 2 t s) / nt s)
= √ ((I 1 2 + I 2 2 +... + I n 2 ) / n) (5)
Is required. In order to obtain the square root, both sides of equation (5) are squared to obtain equation (6).
Ie (n) 2 = (I 1 2 + I 2 2 +... + I n 2 ) / n Formula (6)
From equation (6), equation (7) is obtained when n + 1 samples.
Ie (n + 1) 2 = (I 1 2 + I 2 2 +... + I n + 1 2 ) / (n + 1) (7)

毎回の計算時に制御開始時からの電流値(I、I、…、I)を保存しておくことは計算が煩雑となるので、以下の式(8)を用いて簡略化する。
Ie(n+1)−Ie(n)
=I +I +…+In+1 )/(n+1)−(I +I +…+I )/n
=In+1 /(n+1)−Ie(n)/(n+1) …(8)
これより、式(9)を得る。
Ie(n+1)=In+1 /(n+1)+Ie(n)−Ie(n)/(n+1)
=In+1 /(n+1)+nIe(n)/(n+1) …(9)
Saving the current values (I 1 , I 2 ,..., I n ) from the start of control at each calculation makes the calculation complicated, and is simplified using the following equation (8).
Ie (n + 1) 2 −Ie (n) 2
= I 1 2 + I 2 2 +... + I n + 1 2 ) / (n + 1) − (I 1 2 + I 2 2 +... + I n 2 ) / n
= I n + 1 2 / (n + 1) −Ie (n) 2 / (n + 1) (8)
From this, equation (9) is obtained.
Ie (n + 1) 2 = I n + 1 2 / (n + 1) + Ie (n) 2 −Ie (n) 2 / (n + 1)
= I n + 1 2 / (n + 1) + nIe (n) 2 / (n + 1) (9)

式(9)より、n時点での実効値と、n+1時点での電流値と、制御開始時からの時間(サンプリング数)とがわかっていればよい。実効値の自乗について、図3のように電流と時間との関係のグラフと同様のグラフを予め温度測定などから作成しておき、過負荷の判断に用いてもよい。   From equation (9), it is only necessary to know the effective value at time n, the current value at time n + 1, and the time from the start of control (sampling number). Regarding the square of the effective value, a graph similar to the graph of the relationship between current and time as shown in FIG. 3 may be created in advance from temperature measurement or the like and used for determination of overload.

1…過負荷保護装置 2…制御部 2a…出力調整部 3…電流制御部 4…座標変換部 5…相変換部 6…回路 7…インバータ回路 8…変換部 9…相変換部 10…座標変換部 11…モータ 12…角度検出部 20…各相積算部 21…全相積算部 22…過負荷判断部 25…コイル 26…スイッチング素子 30…シャント抵抗 31…シャント抵抗 G…グランドライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Overload protective device 2 ... Control part 2a ... Output adjustment part 3 ... Current control part 4 ... Coordinate conversion part 5 ... Phase conversion part 6 ... Circuit 7 ... Inverter circuit 8 ... Conversion part 9 ... Phase conversion part 10 ... Coordinate conversion Unit 11 ... Motor 12 ... Angle detection unit 20 ... Each phase integration unit 21 ... All phase integration unit 22 ... Overload judgment unit 25 ... Coil 26 ... Switching element 30 ... Shunt resistor 31 ... Shunt resistor G ... Ground line

Claims (1)

複数のコイルを有する多相モータにかかる負荷を制御する多相モータの過負荷保護装置であって、
各前記コイルの電流値に基づいて各前記コイルにかかる第1の負荷を算出する第1の負荷算出部と、
各前記コイルの電流値に基づいて全ての前記コイルにかかる第2の負荷を算出する第2の負荷算出部と、
前記第1の負荷と第1の閾値とを比較して過負荷を判断し、または、前記第2の負荷と第2の閾値とを比較して過負荷を判断する過負荷判断部と、
前記多相モータの出力を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第1の負荷が第1の閾値を超えた場合に前記多相モータの出力を低下させ、前記第2の負荷が第2の閾値を超えた場合には前記多相モータの出力を低下させる、過負荷保護装置。
A multiphase motor overload protection device for controlling a load applied to a multiphase motor having a plurality of coils,
A first load calculation unit that calculates a first load applied to each coil based on a current value of each coil;
A second load calculation unit that calculates second loads applied to all the coils based on the current values of the coils;
An overload determination unit configured to determine overload by comparing the first load with a first threshold, or to determine overload by comparing the second load with a second threshold;
A controller for controlling the output of the multiphase motor,
The control unit reduces the output of the multiphase motor when the first load exceeds a first threshold, and the multiphase motor when the second load exceeds a second threshold. Overload protection device that reduces the output of
JP2015022358A 2015-02-06 2015-02-06 Overload protection device Pending JP2016146693A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015022358A JP2016146693A (en) 2015-02-06 2015-02-06 Overload protection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015022358A JP2016146693A (en) 2015-02-06 2015-02-06 Overload protection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016146693A true JP2016146693A (en) 2016-08-12

Family

ID=56686535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015022358A Pending JP2016146693A (en) 2015-02-06 2015-02-06 Overload protection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016146693A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111669181A (en) * 2019-02-01 2020-09-15 美蓓亚三美株式会社 Semiconductor device, motor drive control device, and motor assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002238293A (en) * 2001-02-14 2002-08-23 Mitsubishi Electric Corp Motor control apparatus
JP2005229661A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Denso Corp Brushless electric motor controller
JP2007290470A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Jtekt Corp Electric power steering device
US20090189561A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
JP2012175891A (en) * 2011-02-24 2012-09-10 Fanuc Ltd Motor control apparatus for performing overload protection

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002238293A (en) * 2001-02-14 2002-08-23 Mitsubishi Electric Corp Motor control apparatus
JP2005229661A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Denso Corp Brushless electric motor controller
JP2007290470A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Jtekt Corp Electric power steering device
US20090189561A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
JP2012175891A (en) * 2011-02-24 2012-09-10 Fanuc Ltd Motor control apparatus for performing overload protection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111669181A (en) * 2019-02-01 2020-09-15 美蓓亚三美株式会社 Semiconductor device, motor drive control device, and motor assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5130031B2 (en) Position sensorless control device for permanent magnet motor
JP4928850B2 (en) Rotating machine control device
US9660560B2 (en) Motor drive circuit and method of driving a motor
JP5256009B2 (en) Magnet motor speed control device
JP5639035B2 (en) Magnetic flux control device for induction motor, magnetic flux control device for induction motor
US9160262B2 (en) Sensorless motor control
JP2010279220A (en) Controller of ac motor
JP4010195B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JP4797316B2 (en) Electric motor control device and control deviation detection method
US12255558B2 (en) Motor controller, motor system and method for controlling motor
JP5363129B2 (en) Inverter control device
JP4535082B2 (en) Sensorless control device and control method for synchronous generator
JP2016146693A (en) Overload protection device
JP5902532B2 (en) Power converter
JP2018125955A (en) Motor controller
JP4361598B1 (en) Sensorless AC motor control device
JP2010252503A (en) Position and speed sensorless controller of pm motor
JP2007053895A (en) Inverter device
GB2538493A (en) A control method and system
CN101471622B (en) Apparatus for controlling inverter
KR20110132939A (en) Operation control apparatus of a motor and a compressor having the same
JPH1132482A (en) Power conversion device
JP6773699B2 (en) Drive device for induction motor
JP6500224B2 (en) Motor drive device and washing machine or washer / dryer using the same
JP2016202594A (en) Motor control device for washing machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180911

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180912

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190305