JP4786942B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ回路によりモータを可変速制御するインバータ装置と、前記モータの回転を停止させる機械式ブレーキとを備えるモータ駆動システムに使用される前記インバータ装置に関する。 The present invention relates to the inverter device used in a motor drive system including an inverter device that performs variable speed control of a motor by an inverter circuit, and a mechanical brake that stops rotation of the motor.
モータの回転を停止させるための機械式ブレーキを備えてなるモータ駆動システムは、例えば電気ホイストやクレーンなど様々な用途に適用されている。斯様なモータ駆動システムでは、従来よりブレーキの作動タイミングをどのように決定するかが問題となっている。インバータ回路を介してモータを駆動する場合には、通常、インバータ装置が有する速度や電流を検出する機能を利用して、インバータ装置の出力周波数が例えば2〜3Hz程度に上昇し、且つインバータ装置の出力電流が所定電流以上となった場合にブレーキを開にする。また、ブレーキを閉にする場合は、特許文献1に開示されているように、インバータ装置に低速度指令が与えられ、出力周波数が十分に低下するまで減速した時点でブレーキを閉にすることが行われている。
A motor drive system including a mechanical brake for stopping rotation of a motor is applied to various uses such as an electric hoist and a crane. In such a motor drive system, there is a problem of how to determine the operation timing of the brake. When driving a motor via an inverter circuit, the output frequency of the inverter device is increased to about 2 to 3 Hz, for example, by using the function of detecting the speed and current of the inverter device, and the inverter device The brake is opened when the output current exceeds the specified current. When the brake is closed, as disclosed in
図15は、上記のようなモータ駆動システムにおいて、モータを始動,停止させる場合に一般的に実施されている制御シーケンスの一例を示すものである。インバータ装置は、外部より運転指令が与えられると(a)、周波数指令に従って出力周波数を徐々に上昇させるが(b)、その際にモータがブレーキで拘束されていると(f,g)、インバータ装置の出力電流はモータの拘束電流となるため過大となり(c)、過電流保護動作が作用して周波数の上昇が停止する。この時、上述のようにブレーキの開放条件が成立すると(d,e)、制御シーケンスに応じてブレーキの開指令が出力され(f)、ブレーキは開放される(g)。ブレーキが開放されればモータの拘束状態も解除されるため、インバータ装置の出力電流が減少して過電流保護動作も解除される(c,e)。その後は、通常の可変速制御運転に移行し、周波数指令を目指して加速が行われる(b)。 FIG. 15 shows an example of a control sequence generally performed when starting and stopping the motor in the motor drive system as described above. When an operation command is given from the outside (a), the inverter device gradually increases the output frequency according to the frequency command (b). At that time, when the motor is restrained by a brake (f, g), the inverter device The output current of the device becomes excessive because it becomes the motor's binding current (c), and the overcurrent protection operation is activated to stop the increase in frequency. At this time, if the brake release condition is satisfied as described above (d, e), a brake open command is output according to the control sequence (f), and the brake is released (g). When the brake is released, the restraint state of the motor is also released, so that the output current of the inverter device is reduced and the overcurrent protection operation is also released (c, e). Thereafter, the operation shifts to a normal variable speed control operation, and acceleration is performed aiming at a frequency command (b).
一方、外部より運転指令が与えられなくなると(a)、インバータ装置には内部若しくは外部制御のシーケンスにより低速度指令が与えられ、インバータ装置の出力周波数が低下してモータは低速度運転に移行する(b)。そして、その状態が速度検出機能により検出されると閉指令が出力されて(d,f)ブレーキは閉状態となる(g)。それから、インバータ装置の出力が遮断されてモータの運転は停止状態となる(b,c)。
以上のような制御において、例えばクレーンなどのように非稼動時においてもモータに荷重(負荷トルク)が作用している場合、ブレーキ閉によりモータを拘束している状態からブレーキを開放すると、モータは、その時点で前記負荷トルクに抗するための十分なトルクを出力していなければ回転してしまう。斯様な事態を防止するには、ブレーキの開放条件であるインバータ装置の出力周波数や出力電流値をより高く設定する必要がある。
そして、モータを運転している状態からブレーキを閉にする場合も同様に、出力トルクが負荷トルクに抗し得る低い出力周波数を維持している状態でブレーキを作用させる必要がある。従って、これらの調整が非常にわずらわしいという問題があった。
In the above control, when a load (load torque) is applied to the motor even when it is not in operation, such as a crane, the motor is released when the brake is released from the state where the motor is restrained by closing the brake. If it does not output sufficient torque to resist the load torque at that time, it will rotate. In order to prevent such a situation, it is necessary to set the output frequency and the output current value of the inverter device, which are the brake release conditions, higher.
Similarly, when the brake is closed from the state where the motor is in operation, it is necessary to operate the brake while maintaining a low output frequency at which the output torque can resist the load torque. Therefore, there is a problem that these adjustments are very troublesome.
また、機械式ブレーキは、開閉用の制御指令が与えられた時点から実際にブレーキが作用するまでに数十m〜百ms程度の遅れ時間が存在する((f,g),Tr,Tc)。ブレーキ開時には、その遅れ時間内にモータの拘束電流が流れるので、過負荷状態として検出されてしまうとトリップするおそれがある。一方、ブレーキ閉時においても、遅れ時間内にインバータ装置の出力が停止するとモータにブレーキが作用しない期間が発生することになる。従って、制御シーケンスの調整を、機械式ブレーキの遅れ時間も考慮した上で行う必要があった。更に、使用するモータの種類や負荷の種類等により駆動システムの前提条件は相違するため、これらの調整は個別に行わなければならない。 Further, in the mechanical brake, there is a delay time of about several tens of m to 100 ms from when the control command for opening / closing is given to when the brake actually acts ((f, g), Tr, Tc). . When the brake is opened, the motor's restraining current flows within the delay time, so that it may trip if detected as an overload condition. On the other hand, even when the brake is closed, a period in which the brake does not act on the motor occurs if the output of the inverter device stops within the delay time. Therefore, it is necessary to adjust the control sequence in consideration of the delay time of the mechanical brake. Furthermore, since the preconditions of the drive system differ depending on the type of motor used, the type of load, etc., these adjustments must be made individually.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械式ブレーキを備えるモータ駆動システムにおいて、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にできるインバータ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inverter device that can eliminate troublesome adjustment work for performing brake opening / closing control in a motor drive system including a mechanical brake. .
上記目的を達成するため、請求項1記載のインバータ装置は、インバータ回路によりモータを可変速制御するインバータ装置と、前記モータの回転を停止させる機械式ブレーキとを備えるモータ駆動システムに使用されるものにおいて、
前記モータを可変速制御すると共に、前記ブレーキの開閉を制御する制御部と、
この制御部が前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行ない、前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を前記モータの可変速制御と連携して行なう際に、前記制御部が前記インバータ回路を介して検出した相電流に基づき演算により推定した前記モータの回転周波数の変化に基づいて、前記ブレーキの開閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定するようにした設定手段とを備え、
前記制御部は、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行う。具体的には、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行い、前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開遅れ時間、ブレーキ閉遅れ時間、ブレーキ閉制御用の周波数指令値を含み、運転開始指令が与えられると、前記ブレーキを閉にした状態から前記モータの始動を開始し、前記ブレーキの開指令の出力タイミングから、前記ブレーキ開遅れ時間が経過した後に前記モータの通常運転制御を行う。また、運転停止指令が与えられると、前記モータの回転周波数を前記周波数指令値まで低下させ、前記ブレーキの閉指令の出力タイミングから、前記ブレーキ閉遅れ時間が経過した後に前記モータの運転を停止させる。
そして、前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際に、以下のシーケンス1〜6を順次実行し、
シーケンス1:ブレーキ閉の状態でモータの運転開始
シーケンス2:ブレーキ開指令を出力
シーケンス3:ブレーキ開の状態でモータを運転
シーケンス4:ブレーキ閉指令を出力
シーケンス5:ブレーキ閉の状態でモータを運転
シーケンス6:モータの運転停止
前記ブレーキの開指令が出力された時点から前記モータの運転状態に応じて変化する、前記モータの運転時における回転周波数が所定値に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて前記ブレーキ開遅れ時間を設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an inverter device according to
A variable speed control of the motor, and a control unit for controlling the opening and closing of the brake;
The brake opening / closing control executed by the control unit in association with the start or stop of the motor is performed in conjunction with the variable speed control of the motor, and the brake opening / closing control executed in accordance with the start or stop of the motor. On the basis of a change in the rotational frequency of the motor estimated by calculation based on the phase current detected by the control unit via the inverter circuit when the control unit performs in conjunction with the variable speed control of the motor. And setting means configured to set brake control data used for control,
Wherein the control unit intends row close control of the brake based on the brake control data. Specifically, the brake opening / closing control is performed based on the brake control data, and the brake control data includes a brake open delay time, a brake close delay time, and a frequency command value for brake close control, and starts operation. When the command is given, the motor is started from the state where the brake is closed, and the normal operation control of the motor is performed after the brake open delay time has elapsed from the output timing of the brake open command. Further, when an operation stop command is given, the rotational frequency of the motor is reduced to the frequency command value, and the operation of the motor is stopped after the brake close delay time has elapsed from the output timing of the brake close command. .
And when the said setting means performs the setting of the said brake control data, the following sequences 1-6 are performed sequentially,
Sequence 1: Start motor operation with brake closed
Sequence 2: Brake open command is output
Sequence 3: Operate the motor with the brake open
Sequence 4: Brake close command is output
Sequence 5: Operate the motor with the brake closed
Sequence 6: Stop motor operation
The time until the rotation frequency at the time of operation of the motor reaches a predetermined value that changes according to the operation state of the motor from the time when the brake opening command is output is measured, and based on the measured time The brake opening delay time is set .
斯様に構成すれば、設定手段は、制御部がブレーキの開閉制御に使用するブレーキ制御データを、制御部が演算により推定したモータの回転周波数の変化に基づいて設定するので、ユーザが自らモータ駆動システムを実際に動作させて回転周波数の計測等を行い、その計測結果を分析してブレーキ制御に使用する諸条件を決定する必要がなくなる。 According to this configuration, the setting unit sets the brake control data used by the control unit for brake opening / closing control based on the change in the rotational frequency of the motor estimated by the control unit. It is not necessary to actually measure the rotational frequency by operating the drive system and analyze the measurement results to determine various conditions used for brake control.
本発明によれば、ブレーキの開閉制御に使用するブレーキ制御データが設定手段によって設定されるので、従来はユーザが行う必要があった、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にすることができる。 According to the present invention, since the brake control data used for the brake opening / closing control is set by the setting means, the troublesome adjustment work for performing the brake opening / closing control, which has been conventionally required by the user, is eliminated. Can do.
(第1実施例)
以下、本発明を電気ホイストに適用した場合の第1実施例について図1乃至図10を参照して説明する。図2(a)は、電気ホイストの概略構造を説明する正面図、(b)は側面図である。電気ホイスト1は、2台の走行用モータ2,3により走行レール4を挟む駆動輪5,6が駆動されると走行レール4に沿って走行する。そして、ユーザが図示しない昇降用スイッチを操作すると巻上用モータ7が駆動され、ワイヤロープ8の巻込み又は繰出しが行われてフック9に吊り下げた荷物(図示せず)を昇降させるようになっている。
(First embodiment)
A first embodiment when the present invention is applied to an electric hoist will be described below with reference to FIGS. Fig.2 (a) is a front view explaining schematic structure of an electric hoist, (b) is a side view. The
図1は、ホイスト本体10に内蔵されるインバータ装置11の構成を中心として示す機能ブロック図である。インバータ装置11には交流電源12が供給されており、当該インバータ装置11に内蔵されるインバータ制御部13は、3相誘導モータで構成される巻上用モータ7を、インバータ回路14を介してベクトル制御して駆動するように構成されている。
インバータ制御部13は、マイクロコンピュータにより構成され、ベクトル制御部15,ブレーキ制御部16,自動設定機能部(設定手段)17などを備えている。尚、これらのブロックは主にソフトウエアによって実現されるものである。インバータ装置11に対しては、外部より運転指令や周波数指令,ティーチング指令などが与えられるようになっており、インバータ制御部13は、これらの指令に基づきベクトル制御部15によりベクトル制御演算を行い、PWM信号を生成してインバータ回路14に出力する。
FIG. 1 is a functional block diagram mainly showing the configuration of the
The
また、インバータ制御部13は、巻上げ用モータ(以下、単にモータと称す)7を始動又は停止させる場合に、モータ7のシャフトを拘束するための機械式ブレーキ(BR)18の開閉を、ブレーキ制御部16によりブレーキ励磁部19を介して制御する。ブレーキ制御部16は、ブレーキ18の開閉制御を行う際には、ブレーキ制御データ20に基づいて行うようになっている。このブレーキ制御データ20は、後述するように外部よりティーチング指令を与えて自動設定機能部17を機能させるとその作用により自動設定される。また、自動設定機能部17を機能させない場合には、予めメモリ(記憶手段)21に記憶されている設定データが読み出されて使用されるようになっている。
The
ベクトル制御部15は、インバータ回路14を介して少なくとも2相(例えばu,w)の電流を検出し、それらの検出電流に基づいてベクトル制御演算を行なう(センサレスベクトル制御)。尚、検出する電流が2相だけの場合、残りの1相(v)については演算により求める。そして、モータ7の回転角周波数ω,回転位相角θ,励磁電流Id,トルク電流Iqなどを演算する。自動設定機能部17は、ブレーキ制御データ20の自動設定を行う場合には、ベクトル制御部15より回転角周波数ω及びトルク電流Iqを得るようになっている。
The
次に、本実施例の作用について図3乃至図10も参照して説明する。図7,図8は、モータ7によりフック9を上昇させる巻上げ(Forward up)を行う場合に、モータ7を始動,停止させる制御シーケンスのタイミングチャートである。F−CC(e),R−CC(f)は、運転指令であり、夫々正転,逆転の指令(ロウアクティブ)である。インバータ制御部13は、正転指令が与えられると(時刻t0)ベクトル制御部15において励磁電流Idによる予備励磁を行う(b)。予備励磁を行う期間は、モータ7の個別仕様に応じて設定する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are timing charts of a control sequence for starting and stopping the
続いて、インバータ制御部13は、ブレーキ18の開放時において負荷トルクに抗し得るトルクをモータ7に出力させるため、トルク電流指令Iqcによるトルクバイアスを与えると共に(c)ブレーキ制御部16によりブレーキ18の開放指令を与える(d,時刻t1)。そして、ブレーキ制御データであるブレーキ開遅れ時間Trが経過すると、ブレーキ18が実際に開放される前にモータ7の加速を開始するための指令を与え(a,時刻t2)、その後時刻t3に達すると(d)に破線で示すようにブレーキ18が開放され、実際にモータ7が周波数指令に応じた周波数に向けて加速を開始する。
Subsequently, the
一方、図8における停止の場合、正転指令の出力が停止すると(e)、インバータ制御部13は、モータ7の回転周波数を所定の保持周波数F1まで低下させるように減速させる(a)。そして、保持周波数F1に達すると(時刻t4)ブレーキ閉指令を与え(d)、時刻t5に達するとブレーキ18が実際に閉状態になり、モータ7の回転は停止する。その後、ブレーキ閉遅れ時間Tcが経過すると、インバータ回路14によるモータ7の駆動が停止される(時刻t6)。
また、図9,図10は、モータ7によりフック9を下降させる巻下げの場合(Reverse down)の図7,図8相当図である。夫々の図中における(a)は、0点より下側にも周波数変化を図示しているが、モータ7の逆転方向を負の周波数として示している。
On the other hand, in the case of the stop in FIG. 8, when the output of the forward rotation command stops (e), the
FIGS. 9 and 10 are diagrams corresponding to FIGS. 7 and 8 in the case of lowering the
次に、外部よりティーチング指令が与えられた場合に、インバータ制御部13の自動設定機能部17がティーチングを行なう場合の処理手順について、図3乃至図6を参照して説明する。図3及び図5は、ブレーキ開遅れ時間Tr,ブレーキ閉遅れ時間Tcについてのティーチング処理を示す。図3において、自動設定機能部17は、先ずブレーキ18を閉状態にしておき(ステップS1)、運転指令が与えられると(ステップS2,「YES」,シーケンス1)モータ7を拘束状態にしたままベクトル制御部15に励磁電流指令Idcを与え、モータ7の予備励磁を行う(ステップS3)。
続いて、自動設定機能部17は、ベクトル制御部15にトルク電流指令Iqcを与えてモータ7にトルクバイアスTrqを付与すると(ステップS4)、ブレーキ開遅れ時間Trを計測するためのカウンタTimを0クリアしてから(ステップS5)ブレーキ制御部16にブレーキ開指令を出力させる(ステップS6,シーケンス2)。すると、ブレーキ18の機構は閉状態から開状態への移行を開始する。
Next, a processing procedure when the automatic
Subsequently, when the automatic
それから、自動設定機能部17は、ベクトル制御部15が推定するモータ7の(推定)回転角周波数ωを取得し、回転周波数が所定の値、図中モータ7の定格すべり周波数(例えば、2〜3Hz)以上になったか否かを判断する(ステップS7)。尚、定格すべり周波数のデータはメモリ21に予め記憶されている。そして、回転周波数が定格すべり周波数に達するまでの間は(「NO」)カウンタTimをインクリメント(更新)する(ステップS8)。また、カウンタTimのカウンタ値が上限値(例えば、2.5s)に相当する値を超えたか否かも判断する(ステップS9)。上限値を超えていなければ(「NO」)ステップS7に戻る。
Then, the automatic
ステップS7〜S9のループを繰り返し実行している間にブレーキ18が実際に開状態になると、モータ7は回転を開始する。そして、モータ7の回転周波数が定格すべり周波数以上になると(ステップS7,「YES」)、自動設定機能部17は、その時点のカウンタTimのカウント値をブレーキ開遅れ時間Trとしてセットし(ステップS10)、通常運転に移行する(シーケンス3)。即ち、モータ7の回転数が定格すべり周波数に達して定格トルクを出力し得る状態になったことを以って、ブレーキ18が開状態となりモータ7が始動を開始したものと判定する。そして、ブレーキ開指令を出力した時点から、モータ7の始動開始時点までの間に計測された時間を、ブレーキ制御データとしてのブレーキ開遅れ時間Trに採用する。
If the
ここで、モータ駆動システムが正常であれば、上記シーケンスにおいてブレーキ18が開状態に移行してモータ7が始動し、その回転数は一定の時間内に定格すべり周波数に達するはずであるから、ステップS9においてカウンタTimの値が上限値を超えた場合は(「YES」)、モータ駆動システムに何らかの異常が発生していると判断される。従って、自動設定機能部17は、例えば異常発生の旨をアラーム表示したり、インバータ回路14の動作を停止させる(トリップ)などの異常対応処理を行なう。
尚、図4は、図3のティーチング処理において観測される各信号波形の一例を示すものである。(a)はモータ7の回転速度(実線,破線は指令)、(b)は励磁電流Id(実線,破線は指令)、(c)はトルク、(d)は励磁磁束、(e)はブレーキ18の開指令出力タイミング(Brake Open Command)と、ブレーキ18が実際に開状態になったタイミング(Actual Brake Open)を示す。
Here, if the motor drive system is normal, the
FIG. 4 shows an example of each signal waveform observed in the teaching process of FIG. (A) is the rotation speed of the motor 7 (solid and broken lines are commands), (b) is the excitation current Id (solid lines and broken lines are commands), (c) is the torque, (d) is the excitation magnetic flux, and (e) is the brake. 18 shows an open command output timing (Brake Open Command) and a timing when the
図5は、図3の処理に引き続いて実行されるブレーキ閉遅れ時間Tcについてのティーチング処理手順である。モータ7が通常運転を行っている状態から、運転停止が指令されると(ステップS11,「YES」)、自動設定機能部17は、ベクトル制御部15に与える周波数指令fcを定格すべり周波数相当値とする(ブレーキ閉制御用指令値,ステップS12)。
そして、モータ7の回転周波数が定格すべり周波数以下になったことを確認すると(ステップS13,「YES」)、ブレーキ閉遅れ時間Tcを計測するためカウンタTimを0クリアして(ステップS14)、ブレーキ制御部16にブレーキ閉指令を出力させる(シーケンス4,ステップS15)。すると、ブレーキ18の機構は閉状態から開状態への移行を開始する。
FIG. 5 is a teaching process procedure for the brake closing delay time Tc, which is executed subsequent to the process of FIG. When operation stop is commanded from the state in which the
When it is confirmed that the rotational frequency of the
続いて、自動設定機能部17は、ベクトル制御部15よりモータ7のトルク電流Iq(推定トルク)を取得し、モータ7の出力トルクが定格トルク以上になったか否かを判断する(ステップS16)。そして、出力トルクが定格トルクに達するまでの間は(「NO」)カウンタTimをインクリメントする(ステップS17)。また、ステップS9と同様の趣旨に基づき、カウンタTimの値が上限値を超えたか否かも判断する(ステップS18)。上限値を超えていなければ(「NO」)ステップS16に戻る。
Subsequently, the automatic
ステップS16〜S18のループを繰り返し実行している間にブレーキ18が実際に閉
状態になるとモータ7は回転を停止するが、駆動制御は継続されているため、モータ7の出力トルクは上昇する。そして、出力トルクが定格トルク以上になると(ステップS16,「YES」)、自動設定機能部17は、その時点のカウンタTimのカウント値をブレーキ閉遅れ時間Tcとしてセットし(ステップS19)、ステップS10でセットしたブレーキ開遅れ時間Trと共にデータの保存を行う(ステップS20)。
それから、自動設定機能部17は、ベクトル制御部15及びインバータ回路14によるモータ7の駆動を停止させ(シーケンス6,ステップS21)。ティーチング処理を終了する。また、図6は、図4相当図である。
When the
Then, the automatic
尚、インバータ制御部13が、ティーチング処理ではなく単にモータ7を通常運転させる場合においても、始動シーケンス,停止シーケンスは基本的に上記と同様の手順で行われる。即ち、始動シーケンスでは、ブレーキ開指令出力後、ブレーキ開遅れ時間Trの経過を待って通常運転に移行する。また、停止シーケンスでは、ブレーキ閉指令出力後、ブレーキ閉遅れ時間Tcの経過を待って運転を停止する。この時使用されるブレーキ開遅れ時間Tr,ブレーキ閉遅れ時間Tcは、ティーチング処理によって得られた値である。
Even when the
以上のように本実施例によれば、インバータ回路14によりモータ7を可変速制御すると共に、ブレーキ18の開閉を制御するインバータ制御部13と、インバータ制御部13がモータ7の始動又は停止に伴って実行する18ブレーキの開閉制御を、モータ7の可変速制御と連携して行なうために使用されるブレーキ制御データを、インバータ制御部13のトルク電流Iq,回転角周波数ω等の内部情報に基づいて自動的に設定する自動設定機能部17とを備えてインバータ装置11を構成した。
従って、ユーザが自らモータ駆動システムを実際に動作させて必要な計測等を行い、その計測結果を分析してブレーキ制御に使用する諸条件を決定する必要がなくなり、従来はユーザが行う必要があった、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
Therefore, it is not necessary for the user to actually operate the motor drive system himself and perform necessary measurements, etc., and analyze the measurement results to determine various conditions used for brake control. Furthermore, troublesome adjustment work for performing brake opening / closing control can be eliminated.
また、インバータ制御部13は、ブレーキ制御データとして、ブレーキ開遅れ時間Tr、ブレーキ閉遅れ時間Tc、ブレーキ閉制御用周波数指令値である定格すべり周波数を用いて、運転開始指令が与えられるとブレーキ18を閉にした状態からモータ7の始動を開始し、ブレーキ開指令の出力タイミングからブレーキ開遅れ時間Trが経過した後にモータ7の通常運転制御を行い、運転停止指令が与えられるとモータ7の回転周波数を定格すべり周波数まで低下させ、ブレーキ閉指令の出力タイミングからブレーキ閉遅れ時間Tcが経過した後にモータ7の運転を停止させる。
そして、自動設定機能部17は、ブレーキ開遅れ時間Tr、ブレーキ閉遅れ時間Tcのティーチングを行う際に、シーケンス1〜6を順次実行するようにした。従って、自動設定機能部17は、インバータ制御部13によるモータ7の始動シーケンス,停止シーケンスの手順に応じて、ブレーキ制御データのティーチングを適切に行うことができる。
Further, the
The automatic
また、自動設定機能部17は、ブレーキ開指令が出力された時点からモータ7の回転数が定格すべり周波数に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいてブレーキ開遅れ時間Trを設定するので、モータ7が定格トルクを出力するようになったことに基づき、ブレーキ18が実際に開状態になったことを確実に判定できる。
更に、自動設定機能部17は、ブレーキ閉指令が出力された時点からモータ7の出力トルクが定格トルクに到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいてブレーキ閉遅れ時間Tcを設定するので、ブレーキ18が実際に閉状態になったことを確実に判定できる。
The automatic
Further, the automatic
また、インバータ制御部13によるモータ7の始動制御、及び自動設定機能部17によるティーチングにおいては、モータ7の回転を開始させるまでに予備励磁を行うようにしたので、ブレーキ18を開にしてモータ7が回転を開始する時点で、負荷に抗するトルクを確実に出力させることができる。
そして、インバータ制御部13によるモータ7の始動制御、及び自動設定機能部17によるティーチングにおいては、モータ7の始動をブレーキ制御データのトルク指令値に基づくトルク制御によって行い、モータ7の停止をブレーキ制御データの周波数指令値に基づく速度制御によって行うので、夫々適切な制御形態を適用することができる。
加えて、自動設定機能部17は、ブレーキ制御データのティーチングを行う際におけるインバータ回路14の制御状態に基づいて、ティーチングを行う際における計測時間が予め定めた上限時間を超えることでティーチングが不能であると判断すると、その旨の異常情報を出力するので、ユーザは、ティーチングを行った時点で、始動制御又は停止制御を正常に行うことができない何らかの原因があることを認識できる。
Further, in the starting control of the
In the start control of the
In addition, the automatic
(第2実施例)
図11及び図12は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例の構成は基本的に第1実施例と同様であり、自動設定機能部17によるティーチング処理の手順が若干異なっている。図11は、第1実施例の図3相当図であり、ステップS9において「YES」と判断すると、一旦ブレーキ18を閉にし(ステップS22)、トルクバイアスTrqを所定値Tαだけ増加させる(ステップS23)。そして、トルクバイアスTrqが限界値を超えていなければ(ステップS24,「NO」)、ステップS5に移行してブレーキ開遅れ時間Trを取得するためのティーチングを再試行する。
(Second embodiment)
11 and 12 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only the different parts will be described below. The configuration of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and the teaching processing procedure by the automatic
即ち、ステップS9においてカウンタTimの値が上限値を超えた場合は(「YES」)、ステップS4で与えたトルクバイアスTrqの設定値が低過ぎたことが原因である可能性も想定される。従って、トルクバイアスTrqを僅かに増加させてティーチングを再試行することで、ブレーキ開遅れ時間Trの取得を図る。そして、トルクバイアスTrqを順次増加させた結果、限界値を超えてしまった場合は(ステップS24,「YES」)、トルクバイアスTrqの設定値が低いことが原因ではなく、駆動システム自体に異常が発生している可能性が高いので、第1実施例と同様に異常対応処理を行なう。 That is, when the value of the counter Tim exceeds the upper limit value in Step S9 (“YES”), it may be caused by the setting value of the torque bias Trq given in Step S4 being too low. Accordingly, the brake opening delay time Tr is obtained by slightly increasing the torque bias Trq and retrying teaching. If the limit value is exceeded as a result of increasing the torque bias Trq sequentially (step S24, "YES"), the drive system itself has an abnormality, not because the set value of the torque bias Trq is low. Since there is a high possibility that the error has occurred, an abnormality handling process is performed in the same manner as in the first embodiment.
また、図12は図5相当図であり、ステップS18において「YES」と判断すると、一旦ブレーキ18を開に戻し(ステップS25)、周波数指令fcを所定値fαだけ増加させる(ステップS26)。そして、周波数指令fcが限界値を超えていなければ(ステップS27,「NO」)、ステップS13に移行してブレーキ閉遅れ時間Tcを取得するためのティーチングを再試行する。
FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 5. If “YES” is determined in step S18, the
以上のように第2実施例によれば、自動設定機能部17は、ブレーキ開遅れ時間Trを取得するティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合にティーチングシーケンスを停止し、トルクバイアスTrq(トルク電流指令値Iqc)を所定値Tαだけ増加させると、再度シーケンス1から実行する。また、ブレーキ閉遅れ時間Tcを取得するためのティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合にティーチングシーケンスを停止し、周波数指令値fcを所定値fαだけ増加させると再度シーケンス4から実行するようにした。
従って、トルクバイアスTrq,周波数指令値fcが低すぎるためブレーキ閉遅れ時間Tc,又はブレーキ閉遅れ時間Tcが取得できない場合には、それらの指令値を増加させてブレーキ制御データの取得を再試行できる。
As described above, according to the second embodiment, the automatic
Therefore, when the brake bias delay time Tc or the brake close delay time Tc cannot be acquired because the torque bias Trq and the frequency command value fc are too low, it is possible to retry acquisition of the brake control data by increasing those command values. .
(第3実施例)
図13及び図14は本発明の第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分についてのみ説明する。第3実施例も第2実施例と同様に、自動設定機能部17によるティーチング処理の手順が若干異なっている。図13は、第2実施例の図11相当図であり、ステップS23を実行すると、その時点でステップS7と同様に、回転周波数がモータ7の定格すべり周波数以上になったか否かを判断し(ステップS28)、回転周波数が定格すべり周波数未満であれば(「NO」)ステップS24の判断を行う。そして、ステップS24で「NO」と判断するとステップS23に戻り、「YES」と判断すると異常対応処理を行なう。
即ち、ステップS4で与えたトルクバイアスTrqの設定値が低過ぎたことが原因でブレーキ開遅れ時間Trが取得できない場合は、トルクバイアスTrqを順次増加させて行けば、モータ7の回転周波数はやがて定格すべり周波数に達するはずである。従って、ステップS28で「YES」と判断した場合はステップS4に戻り、ティーチングを再試行する。
(Third embodiment)
13 and 14 show a third embodiment of the present invention, and only the parts different from the second embodiment will be described. Similarly to the second embodiment, the third embodiment also has a slightly different teaching procedure by the automatic
That is, if the brake opening delay time Tr cannot be obtained because the set value of the torque bias Trq given in step S4 is too low, the rotational frequency of the
また、図14は図12相当図であり、ステップS26を実行すると、において「YES」と判断すると、その時点でモータ7の出力トルクが定格トルク以上になったか否かを判断する(ステップS29)。出力トルクが定格トルク未満であれば(「NO」)ステップS27の判断を行い、「NO」と判断するとステップS26に戻る。そして、出力トルクが定格トルク以上になれば(ステップS29,「YES」)、その時点の回転周波数を定格すべり周波数として(ステップS30)ステップS12に戻り、ステップS27で「YES」と判断すると、異常対応処理を行なう。
FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 12. When step S26 is executed, if “YES” is determined, it is determined whether or not the output torque of the
以上のように第3実施例によれば、自動設定機能部17は、ブレーキ開遅れ時間Trを取得するティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合は、トルクバイアスTrqを所定値Tαだけ順次増加させることで、モータ7の回転数周波数が定格すべり周波数に達した場合は、その時点のトルクバイアスTrqを用いてティーチングをシーケンス1から再試行する。また、ブレーキ閉遅れ時間Tcを取得するためのティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合は、周波数指令値fcを所定値fαだけ順次増加させることで、モータ7の出力トルクが定格トルクに達した場合は、その時点の周波数指令値fcを用いてティーチングを再度シーケンス4から実行するようにした。
従って、トルクバイアスTrq,周波数指令値fcが低すぎるためブレーキ閉遅れ時間Tc,又はブレーキ閉遅れ時間Tcが取得できない場合には、それらの指令値を順次増加させて、実際にモータ7の回転数周波数が定格すべり周波数に達したこと、又は出力トルクが定格トルクに達したことを確認した上で、ブレーキ制御データの取得を再試行できる。
As described above, according to the third embodiment, the automatic
Accordingly, when the brake bias delay time Tc or the brake close delay time Tc cannot be acquired because the torque bias Trq and the frequency command value fc are too low, the command values are sequentially increased to actually rotate the
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
例えば、ブレーキ開遅れ時間Tr,ブレーキ閉遅れ時間Tcのティーチングは、必ずしも一連の処理として行う必要はなく、何れか一方のティーチングを独立して行っても良い。
ブレーキ制御データの設定値を記憶させるための記憶手段は、必要に応じて設ければ良い。
異常対応処理は、必要に応じて行えば良い。
電気ホイストに限ることなく、クレーンや昇降機などのように機械式ブレーキを使用し、インバータ出力を利用してブレーキの開閉を制御するシステムに広く適用できる。
モータは誘導モータに限ることなく、ブラシレスDCモータなどの永久磁石型モータであっても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
For example, teaching of the brake opening delay time Tr and the brake closing delay time Tc is not necessarily performed as a series of processing, and any one teaching may be performed independently.
Storage means for storing the set value of the brake control data may be provided as necessary.
The abnormality handling process may be performed as necessary.
The present invention is not limited to an electric hoist, but can be widely applied to a system that uses a mechanical brake such as a crane or an elevator and controls the opening and closing of the brake using an inverter output.
The motor is not limited to an induction motor, and may be a permanent magnet type motor such as a brushless DC motor.
図面中、7は誘導モータ、11はインバータ装置、13はインバータ制御部、14はインバータ回路、17は自動設定機能部(設定手段)、18は機械式ブレーキ、21はメモリ(記憶手段)を示す。 In the drawings, 7 is an induction motor, 11 is an inverter device, 13 is an inverter control unit, 14 is an inverter circuit, 17 is an automatic setting function unit (setting means), 18 is a mechanical brake, and 21 is a memory (storage means). .
Claims (14)
前記モータを可変速制御すると共に、前記ブレーキの開閉を制御する制御部と、
この制御部が前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行ない、前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を前記モータの可変速制御と連携して行なう際に、前記制御部が前記インバータ回路を介して検出した相電流に基づき演算により推定した前記モータの回転周波数の変化に基づいて、前記ブレーキの開閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定するようにした設定手段とを備え、
前記制御部は、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行い、
前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開遅れ時間、ブレーキ閉遅れ時間、ブレーキ閉制御用の周波数指令値を含み、
前記制御部は、運転開始指令が与えられると、前記ブレーキを閉にした状態から前記モータの始動を開始し、
前記ブレーキの開指令の出力タイミングから、前記ブレーキ開遅れ時間が経過した後に前記モータの通常運転制御を行い、
運転停止指令が与えられると、前記モータの回転周波数を前記周波数指令値まで低下させ、
前記ブレーキの閉指令の出力タイミングから、前記ブレーキ閉遅れ時間が経過した後に前記モータの運転を停止させ、
前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際に、以下のシーケンス1〜6を順次実行し、
シーケンス1:ブレーキ閉の状態でモータの運転開始
シーケンス2:ブレーキ開指令を出力
シーケンス3:ブレーキ開の状態でモータを運転
シーケンス4:ブレーキ閉指令を出力
シーケンス5:ブレーキ閉の状態でモータを運転
シーケンス6:モータの運転停止
前記ブレーキの開指令が出力された時点から前記モータの運転状態に応じて変化する、前記モータの運転時における回転周波数が所定値に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて前記ブレーキ開遅れ時間を設定することを特徴とするインバータ装置。 In the inverter device used in a motor drive system comprising an inverter device for variable speed control of a motor by an inverter circuit, and a mechanical brake for stopping the rotation of the motor,
A variable speed control of the motor, and a control unit for controlling the opening and closing of the brake;
The brake opening / closing control executed by the control unit in association with the start or stop of the motor is performed in conjunction with the variable speed control of the motor, and the brake opening / closing control executed in accordance with the start or stop of the motor. On the basis of a change in the rotational frequency of the motor estimated by calculation based on the phase current detected by the control unit via the inverter circuit when the control unit performs in conjunction with the variable speed control of the motor. And setting means configured to set brake control data used for control,
The control unit may have a row close control of the brake based on the brake control data,
The brake control data includes a brake command delay time, a brake close delay time, a frequency command value for brake close control,
When the operation start command is given, the control unit starts the motor from a state where the brake is closed,
From the output timing of the brake opening command, the normal operation control of the motor is performed after the brake opening delay time has elapsed,
When an operation stop command is given, the rotational frequency of the motor is reduced to the frequency command value,
From the output timing of the brake close command, the operation of the motor is stopped after the brake close delay time has elapsed,
The setting means sequentially executes the following sequences 1 to 6 when setting the brake control data,
Sequence 1: Start motor operation with brake closed
Sequence 2: Brake open command is output
Sequence 3: Operate the motor with the brake open
Sequence 4: Brake close command is output
Sequence 5: Operate the motor with the brake closed
Sequence 6: Stop motor operation
The time until the rotation frequency at the time of operation of the motor reaches a predetermined value that changes according to the operation state of the motor from the time when the brake opening command is output is measured, and based on the measured time And setting the brake opening delay time .
前記モータを可変速制御すると共に、前記ブレーキの開閉を制御する制御部と、
この制御部が前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行ない、前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を前記モータの可変速制御と連携して行なう際に、前記制御部が前記インバータ回路を介して検出した相電流に基づき演算により推定した前記モータのトルクの変化に基づいて、前記ブレーキの開閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定するようにした設定手段とを備え、
前記制御部は、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行い、
前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開遅れ時間、ブレーキ閉遅れ時間、ブレーキ閉制御用の周波数指令値を含み、
前記制御部は、運転開始指令が与えられると、前記ブレーキを閉にした状態から前記モータの始動を開始し、
前記ブレーキの開指令の出力タイミングから、前記ブレーキ開遅れ時間が経過した後に前記モータの通常運転制御を行い、
運転停止指令が与えられると、前記モータの回転周波数を前記周波数指令値まで低下させ、
前記ブレーキの閉指令の出力タイミングから、前記ブレーキ閉遅れ時間が経過した後に前記モータの運転を停止させ、
前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際に、以下のシーケンス1〜6を順次実行し、
シーケンス1:ブレーキ閉の状態でモータの運転開始
シーケンス2:ブレーキ開指令を出力
シーケンス3:ブレーキ開の状態でモータを運転
シーケンス4:ブレーキ閉指令を出力
シーケンス5:ブレーキ閉の状態でモータを運転
シーケンス6:モータの運転停止
前記ブレーキの閉指令が出力された時点から前記モータの運転状態に応じて変化する前記モータの運転時における推定トルクが所定値に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて前記ブレーキ閉遅れ時間を設定することを特徴とするインバータ装置。 In the inverter device used in a motor drive system comprising an inverter device for variable speed control of a motor by an inverter circuit, and a mechanical brake for stopping the rotation of the motor,
A variable speed control of the motor, and a control unit for controlling the opening and closing of the brake;
The brake opening / closing control executed by the control unit in association with the start or stop of the motor is performed in conjunction with the variable speed control of the motor, and the brake opening / closing control executed in accordance with the start or stop of the motor. On the basis of a change in the torque of the motor estimated by calculation based on the phase current detected by the control unit via the inverter circuit when performing the control in conjunction with the variable speed control of the motor. And setting means adapted to set brake control data used for the
The control unit performs opening / closing control of the brake based on the brake control data,
The brake control data includes a brake command delay time, a brake close delay time, a frequency command value for brake close control,
When the operation start command is given, the control unit starts the motor from a state where the brake is closed,
From the output timing of the brake opening command, the normal operation control of the motor is performed after the brake opening delay time has elapsed,
When an operation stop command is given, the rotational frequency of the motor is reduced to the frequency command value,
From the output timing of the brake close command, the operation of the motor is stopped after the brake close delay time has elapsed ,
The setting means sequentially executes the following sequences 1 to 6 when setting the brake control data,
Sequence 1: Start motor operation with brake closed
Sequence 2: Brake open command is output
Sequence 3: Operate the motor with the brake open
Sequence 4: Brake close command is output
Sequence 5: Operate the motor with the brake closed
Sequence 6: Stop motor operation
Measure the time from when the brake closing command is output until the estimated torque at the time of operation of the motor that changes according to the operation state of the motor reaches a predetermined value, and based on the measured time An inverter device, wherein the brake closing delay time is set .
前記制御部は、前記設定手段の機能が有効化されていない場合には、前記記憶手段の設定データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のインバータ装置。 Brake control data separate from the data set by the setting means is provided with storage means that is set in advance,
5. The control unit according to claim 1, wherein when the function of the setting unit is not validated, the control unit performs opening / closing control of the brake based on setting data of the storage unit. The described inverter device.
前記制御部及び前記設定手段は、前記モータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行うことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のインバータ装置。 The brake control data includes a torque command value for brake opening control,
The inverter device according to claim 1, wherein the control unit and the setting unit start the motor by torque control based on the torque command value .
前記制御部及び前記設定手段は、前記モータの停止を、前記周波数指令値に基づく速度制御によって行うことを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のインバータ装置。 The brake control data includes a frequency command value for brake closing control,
The inverter device according to claim 1, wherein the control unit and the setting unit stop the motor by speed control based on the frequency command value .
前記設定手段は、前記シーケンス1,2におけるモータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行い、
前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合、設定シーケンスを停止し、
前記トルク指令値を所定値だけ増加させると、再度シーケンス1から実行することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のインバータ装置。 The brake control data includes a torque command value for brake opening control,
The setting means performs the start of the motor in the sequences 1 and 2 by torque control based on the torque command value,
When the time to be set in the brake control data exceeds a predetermined upper limit time, the setting sequence is stopped,
The inverter apparatus according to claim 1, wherein when the torque command value is increased by a predetermined value, the process is executed again from sequence 1 .
前記設定手段は、前記シーケンス1,2におけるモータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行い、
前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に、
前記所定のパラメータが所定値に到達するまで前記トルク指令値を順次増加させ、
前記所定値に到達した時点で設定シーケンスを停止すると、その時点のトルク指令値を用いて再度シーケンス1から実行することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のインバータ装置。 The brake control data includes a torque command value for brake opening control,
The setting means performs the start of the motor in the sequences 1 and 2 by torque control based on the torque command value,
When the time to be set in the brake control data exceeds a predetermined upper limit time,
Sequentially increasing the torque command value until the predetermined parameter reaches a predetermined value,
Wherein when stopping the setting sequence at the time of reaching the predetermined value, the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 1 0, characterized in that run from the sequence 1 again using the torque command value at that time.
前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に設定シーケンスを停止し、
前記周波数指令値を所定値だけ増加させると、再度シーケンス4から実行することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のインバータ装置。 The setting means stops the motor in the sequences 4 to 6 by speed control based on the frequency command value,
When the time to be set in the brake control data exceeds a predetermined upper limit time, the setting sequence is stopped,
Increasing the frequency command value by a predetermined value, the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 1 0, characterized in that run from the sequence 4 again.
前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に、前記所定のパラメータが所定値に到達するまで前記周波数指令値を順次増加させ、
前記所定値に到達した時点で設定シーケンスを停止すると、その時点の周波数指令値を用いて再度シーケンス4から実行することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のインバータ装置。 The setting means stops the motor in the sequences 4 to 6 by speed control based on the frequency command value,
When the time to be set in the brake control data exceeds a predetermined upper limit time, the frequency command value is sequentially increased until the predetermined parameter reaches a predetermined value,
Wherein when stopping the setting sequence at the time of reaching the predetermined value, the inverter apparatus according to any one of claims 1 to 1 0, characterized in that run from the sequence 4 again using the frequency command value at that time.
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