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JP5399789B2 - Inverter device and teaching method for inverter device - Google Patents

Inverter device and teaching method for inverter device Download PDF

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JP5399789B2
JP5399789B2 JP2009150957A JP2009150957A JP5399789B2 JP 5399789 B2 JP5399789 B2 JP 5399789B2 JP 2009150957 A JP2009150957 A JP 2009150957A JP 2009150957 A JP2009150957 A JP 2009150957A JP 5399789 B2 JP5399789 B2 JP 5399789B2
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幸樹 北岡
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東芝シュネデール・インバータ株式会社
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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,及びインバータ装置のティーチング方法に関する。   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, and a teaching method for the inverter device.

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、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、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 utilizing the function of detecting the speed and current of the inverter device, and the output current of the inverter device When the current exceeds the specified current, the brake is opened. Further, when the brake is closed, a low speed command is given to the inverter device, and the brake is closed at the time of deceleration until the output frequency is sufficiently lowered.

この時、モータの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が、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。そのため、ブレーキ閉時には、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る。加えて、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。   At this time, it is necessary to operate the brake while maintaining a low output frequency at which the output torque of the motor can resist the load torque. However, the mechanical brake actually starts from the time when the control command for opening and closing is given. There is a delay time of about several tens of milliseconds to a hundred milliseconds before the brake is applied. Therefore, 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. In addition, 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.

そこで、特許文献1では、ブレーキ開時の遅れ時間やブレーキ閉時の遅れ時間を実際のシステム毎にティーチングするためのシーケンスを実行し、その結果得られたデータを以降のブレーキ制御に利用する技術が開示されている。特許文献1におけるブレーキ閉遅れ時間のティーチングシーケンスは、図7に示す手順で行われる。
図7(e)に示すように、運転停止指令が与えられると(時刻t1)モータの減速が開始される((a)参照)。そして、モータの出力周波数が予め設定されたクリープ周波数(保持周波数)に到達すると(時刻t2)、機械式ブレーキに閉信号を出力すると共に((c)参照)、ブレーキ閉遅れ時間の計測を開始する。機械式ブレーキは、実際には、時刻t2から遅れ時間Tmcが経過した時刻t3に閉状態となる((d)参照)。
Therefore, in Patent Document 1, a technique for executing a sequence for teaching the delay time when the brake is opened and the delay time when the brake is closed for each actual system, and using the data obtained as a result for the subsequent brake control. Is disclosed. The teaching sequence of the brake closing delay time in Patent Document 1 is performed according to the procedure shown in FIG.
As shown in FIG. 7E, when an operation stop command is given (time t1), the motor starts decelerating (see (a)). When the output frequency of the motor reaches a preset creep frequency (holding frequency) (time t2), a close signal is output to the mechanical brake (see (c)) and measurement of the brake close delay time is started. To do. The mechanical brake is actually closed at time t3 when the delay time Tmc has elapsed from time t2 (see (d)).

ブレーキが閉じると、モータの実速度が略ゼロとなり、クリープ周波数との差分に応じたフィードバック制御の結果として、モータの出力トルクが上昇を開始する((b)参照)。そして、出力トルクが閾値以上になると「ブレーキ閉」と判断し(時刻t4)、時刻t2〜t4の間隔をブレーキ閉遅れ時間Tcとして記録する。したがって、時刻t3〜t4は、ティーチングで得られた遅れ時間Tcと、実際の遅れ時間Tmcとの誤差になる。   When the brake is closed, the actual speed of the motor becomes substantially zero, and the output torque of the motor starts to increase as a result of feedback control according to the difference from the creep frequency (see (b)). When the output torque becomes equal to or greater than the threshold, it is determined that the brake is closed (time t4), and the interval between times t2 and t4 is recorded as the brake closing delay time Tc. Therefore, at times t3 to t4, there is an error between the delay time Tc obtained by teaching and the actual delay time Tmc.

特開2006−345602号公報JP 2006-345602 A

しかしながら、上記のようなティーチングにより得られた遅れ時間Tcには、以下のような問題があった。
(1)クレーン等が荷重を伴っている状態でティーチングを行うと、ブレーキ閉遅れ時間Tcが、実際の遅れ時間Tmcに対して短い値となる傾向がある。
(2)クレーン等が無負荷,或いは軽負荷の状態でティーチングを行うと、ブレーキ閉遅れ時間Tcが、実際の遅れ時間Tmcに対して長い値となる傾向がある。
However, the delay time Tc obtained by teaching as described above has the following problems.
(1) When teaching is performed with a crane or the like accompanied by a load, the brake closing delay time Tc tends to be shorter than the actual delay time Tmc.
(2) When teaching is performed with a crane or the like having no load or a light load, the brake closing delay time Tc tends to be longer than the actual delay time Tmc.

以下、これらについてより具体的に説明する。図8は、モータの定格に対して60%の負荷が加わっている場合のティーチング例を示す。「ブレーキ閉」を判断するための閾値は定格の50%に設定されており、実際の遅れ時間Tmcは100msであるとする。ブレーキ閉信号が与えられてから実際にブレーキが動作するまでの間、モータはクリープ周波数で回転するが、その期間の出力トルクは、ほぼ負荷トルクに一致している。したがって、このケースでは定格60%のトルクが必要となる。   Hereinafter, these will be described more specifically. FIG. 8 shows an example of teaching when a load of 60% is applied to the motor rating. The threshold for determining “brake closing” is set to 50% of the rating, and the actual delay time Tmc is 100 ms. The motor rotates at the creep frequency from when the brake closing signal is given until the brake is actually operated, but the output torque during that period substantially matches the load torque. Therefore, in this case, a torque with a rating of 60% is required.

すると、モータが減速されてクリープ周波数に達し、等速運転に移行すると、モータの出力トルクは減速トルクから負荷トルクに変化する。したがって、等速運転に移行すると出力トルクが閾値(定格50%)を超えることになり、直ちにティーチング動作が終了する。その結果、図8に示す例では遅れ時間Tcが10msとなっている。このティーチングにより得られた遅れ時間Tc=10msを用いて制御を行うことを想定すると(Tc≪Tmc)であるから、実際にブレーキが閉じる前にモータが停止するため「荷ずれ」が発生するおそれがある。   Then, when the motor is decelerated to reach the creep frequency and shifts to constant speed operation, the output torque of the motor changes from the deceleration torque to the load torque. Therefore, when shifting to constant speed operation, the output torque exceeds the threshold value (rated value of 50%), and the teaching operation is immediately terminated. As a result, in the example shown in FIG. 8, the delay time Tc is 10 ms. Since it is assumed that the control is performed using the delay time Tc = 10 ms obtained by this teaching (Tc << Tmc), the motor stops before the brake is actually closed, so that “load deviation” may occur. There is.

また、図9は、無負荷の場合のティーチング例であり、「ブレーキ閉」を判断する閾値,及び実際の遅れ時間Tmcは図8と同様である。この場合、実際にブレーキが動作すると、モータの出力トルクは、無負荷に応じたゼロレベルから上昇を開始する。したがって、閾値を超えるまでの時間が長くなり、この例では、遅れ時間Tc=240msとなっている。このように(Tc≫Tmc)となるケースは、安全という観点では問題ないが、誤差が大きくなり過ぎると、例えば以下のように短い間隔でインチング動作を行う際に過電流保護が作用して作業に支障を来すことが想定される。   FIG. 9 is an example of teaching in the case of no load, and the threshold for determining “brake closing” and the actual delay time Tmc are the same as those in FIG. In this case, when the brake is actually operated, the output torque of the motor starts to rise from the zero level corresponding to the no load. Therefore, the time until the threshold value is exceeded becomes longer, and in this example, the delay time Tc = 240 ms. In this way, the case of (Tc >> Tmc) is not a problem from the viewpoint of safety, but if the error becomes too large, for example, when performing inching operation at a short interval as described below, overcurrent protection is activated and the work is performed. It is assumed that this will cause problems.

図10では、実際の遅れ時間Tmc=100msに対し、ティーチングで得られた遅れ時間Tc=500msであったとする。ブレーキ閉信号が与えられた後、100ms経過した時刻t1でブレーキが閉じるが、インバータ側では遅れ時間は500msと認識しているため未だブレーキは閉じていないと判断し、クリープ周波数での運転を継続する。その運転継続中の時刻t2に加速運転信号が与えられると、インバータ側ではモータを加速させるが、既にブレーキが閉じているため通電電流が増加し、過電流制限閾値付近まで上昇する。
以降にインチング動作を短い周期で繰り返すと、ブレーキが閉じたまま通電電流が閾値付近で変動することになり、過電流保護動作に至る可能性がある。このような動作状態に陥ることを回避するには、ティーチングの精度をより向上させる必要がある。
In FIG. 10, it is assumed that the delay time Tc = 500 ms obtained by teaching is compared to the actual delay time Tmc = 100 ms. The brake closes at time t1 when 100 ms elapses after the brake close signal is given, but the inverter recognizes that the delay time is 500 ms, so the brake is not yet closed and operation at the creep frequency is continued. To do. When an acceleration operation signal is given at the time t2 during the operation, the motor is accelerated on the inverter side. However, since the brake is already closed, the energization current increases and increases to the vicinity of the overcurrent limit threshold.
Thereafter, when the inching operation is repeated with a short cycle, the energization current fluctuates in the vicinity of the threshold value while the brake is closed, which may lead to an overcurrent protection operation. In order to avoid falling into such an operation state, it is necessary to further improve the accuracy of teaching.

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ついてブレーキ閉遅れ時間を得るためのティーチング動作を行う場合に、より精度が高い結果を得ることができるインバータ装置,及びインバータ装置のティーチング方法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 thereof is to obtain a more accurate result when performing a teaching operation for obtaining a brake closing delay time for a motor drive system including a mechanical brake. It is an object to provide an inverter device and a teaching method for the inverter device.

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前記装置において、
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停止に伴って実行する前記ブレーキの閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行なう際に、前記制御部の内部情報に基づいて、前記ブレーキの閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う場合は、前記モータが回転している状態から、
前記モータの回転周波数を予め定めた保持周波数まで低下させるよう前記制御部に指令を与え、
前記モータの回転周波数が前記保持周波数に到達すると、所定の保持時間だけ保持周波数を維持させ、その間に前記モータの出力トルクを検出し、
前記検出した出力トルクに対して所定の増加分を加えたものを判定トルク値として設定し、
前記ブレーキに閉指令を出力すると、ブレーキ閉遅れ時間の計測を開始し、
前記モータの出力トルクが前記判定トルク値以上になるまでの時間を、前記ブレーキ閉遅れ時間として計測し、当該時間を記録することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an inverter device according to claim 1 is 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. In the device
A variable speed control of the motor, and a control unit for controlling the opening and closing of the brake;
When the control unit performs the brake closing control executed when the motor is stopped in conjunction with the variable speed control of the motor, the control unit performs the brake closing control based on the internal information of the control unit. Setting means for setting brake control data to be used,
The setting means, when setting the brake control data, from a state where the motor is rotating,
A command is given to the control unit to reduce the rotation frequency of the motor to a predetermined holding frequency,
When the rotation frequency of the motor reaches the holding frequency, the holding frequency is maintained for a predetermined holding time, during which the output torque of the motor is detected,
A value obtained by adding a predetermined increase to the detected output torque is set as a determination torque value,
When the closing command is output to the brake, measurement of the brake closing delay time is started,
The time until the output torque of the motor becomes equal to or greater than the determination torque value is measured as the brake closing delay time, and the time is recorded.

上述したように、モータを保持周波数で等速回転させている場合の出力トルクは、ほぼ負荷トルクに等しくなっている。従って、上記等速回転期間に検出した出力トルクに所定の増加分を加えた判定トルク値を用いてブレーキが閉状態となったことを判定すれば、従来よりもブレーキ閉遅れ時間をより高精度に計測することができる。   As described above, the output torque when the motor is rotated at a constant speed at the holding frequency is substantially equal to the load torque. Therefore, if it is determined that the brake is in a closed state using a determination torque value obtained by adding a predetermined increase to the output torque detected during the constant speed rotation period, the brake close delay time can be more accurately set than before. Can be measured.

請求項1記載のインバータ装置によれば、ティーチングにおいて、より真値に近いブレーキ閉遅れ時間を計測できるので、そのブレーキ閉遅れ時間を利用してモータの回転を停止させる場合のブレーキ閉制御を行うようにすれば、制御を短時間で完了することができる。加えて、出力電流を徒に増加させて過電流保護機能を作用させてしまうことを回避できる。   According to the inverter device of the first aspect, since the brake close delay time closer to the true value can be measured in teaching, the brake close control is performed when the rotation of the motor is stopped using the brake close delay time. By doing so, the control can be completed in a short time. In addition, it can be avoided that the output current is increased and the overcurrent protection function is activated.

電気ホイストに適用した場合の一実施例であり、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フローチャートThis is an example when applied to an electric hoist, and is a flowchart showing a teaching process for a brake closing delay time Tc. 図1のティーチング処理に対応するタイミングチャートTiming chart corresponding to the teaching process of FIG. 図1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(無負荷の場合)を示す図The figure which shows an example (in the case of no load) of each signal waveform observed in the teaching process of FIG. 定格負荷60%の場合の図3相当図Fig. 3 equivalent when the rated load is 60% ホイスト本体に内蔵されるインバータ装置の構成を中心として示す機能ブロック図Functional block diagram mainly showing the configuration of the inverter device built in the hoist body (a)は電気ホイストの概略構造を説明する正面図、(b)は同側面図(A) is a front view explaining the schematic structure of an electric hoist, (b) is the side view 従来技術を示す図2相当図FIG. 2 equivalent diagram showing the prior art 図4相当図4 equivalent diagram 図3相当図3 equivalent figure ティーチングで得られたブレーキ閉遅れ時間の誤差が大きい場合に、短い周期でインチング動作を繰り返した場合のタイミングチャートTiming chart when the inching operation is repeated in a short cycle when the error of the brake close delay time obtained by teaching is large

以下、電気ホイストに適用した場合の一実施例について図1乃至図6を参照して説明する。図6(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。   Hereinafter, an embodiment when applied to an electric hoist will be described with reference to FIGS. Fig.6 (a) is a front view explaining schematic structure of an electric hoist, (b) is a side view. The electric hoist 1 travels along the traveling rail 4 when the driving wheels 5 and 6 sandwiching the traveling rail 4 are driven by the two traveling motors 2 and 3. When the user operates a lifting switch (not shown), the hoisting motor 7 is driven so that the wire rope 8 is wound or unwound and the load (not shown) suspended from the hook 9 is lifted or lowered. It has become.

図5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. 5 is a functional block diagram mainly showing the configuration of the inverter device 11 built in the hoist body 10. An AC power supply 12 is supplied to the inverter device 11, and an inverter control unit 13 built in the inverter device 11 supplies a hoisting motor 7 constituted by a three-phase induction motor via an inverter circuit 14. It is configured to be controlled and driven.
The inverter control unit 13 includes a microcomputer, and includes a vector control unit 15, a brake control unit 16, an automatic setting function unit (setting means) 17, and the like. These blocks are mainly realized by software. An operation command, a frequency command, a teaching command, and the like are given to the inverter device 11 from the outside, and the inverter control unit 13 performs a vector control calculation by the vector control unit 15 based on these commands, A PWM signal is generated and output to the inverter circuit 14.

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 inverter control unit 13 controls the opening and closing of a mechanical brake (BR) 18 for restraining the shaft of the motor 7 when starting or stopping the hoisting motor (hereinafter simply referred to as a motor) 7. Control is performed by the unit 16 via the brake excitation unit 19. The brake control unit 16 performs opening / closing control of the brake 18 based on the brake control data 20. As will be described later, the brake control data 20 is automatically set by its action when a teaching command is given from the outside to cause the automatic setting function unit 17 to function. Further, when the automatic setting function unit 17 is not functioned, the setting data stored in advance in the memory (storage means) 21 is read and used.

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 vector control unit 15 detects currents of at least two phases (for example, u and w) via the inverter circuit 14 and performs vector control calculation based on the detected currents (sensorless vector control). When the current to be detected is only two phases, the remaining one phase (v) is obtained by calculation. Then, the rotational angular frequency ω, rotational phase angle θ, excitation current Id, torque current Iq, etc. of the motor 7 are calculated. The automatic setting function unit 17 obtains the rotational angular frequency ω and the torque current Iq from the vector control unit 15 when the brake control data 20 is automatically set.

次に、本実施例の作用について図1乃至図4も参照して説明する。尚、ブレーキ開遅れ時間のティーチングについては特許文献1と同様であり、本実施例では、その後にモータを回転させている状態からブレーキ閉制御を行う際に、ブレーキ閉遅れ時間を計測するティーチングの手順について説明する。図1は、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がブレーキ閉遅れ時間Tcについてティーチングを行う場合の処理を示すフローチャートである。また、図2は、図1の処理に対応した図7相当図である。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The teaching of the brake opening delay time is the same as that of Patent Document 1. In this embodiment, when the brake closing control is performed from the state where the motor is subsequently rotated, the teaching of the brake opening delay time is measured. The procedure will be described. FIG. 1 is a flowchart showing processing when the automatic setting function unit 17 of the inverter control unit 13 performs teaching for the brake closing delay time Tc when a teaching command is given from the outside. FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 7 corresponding to the processing of FIG.

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S1:YES,図2:t1)、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、例えば定格すべり周波数(例えば、2Hz〜3Hz程度)に相当するクリープ周波数(保持周波数)にセットする(ステップS2)。そして、モータ7の回転周波数がクリープ周波数以下になったことを確認すると(ステップS3:YES,図2:t2)、モータ7の回転をそのままクリープ周波数で保持するためのクリープ保持時間Thの計測を開始する(ステップS4)。   When operation stop is commanded from the state in which the motor 7 is performing normal operation (step S1: YES, FIG. 2: t1), the automatic setting function unit 17 gives a frequency command fc to be given to the vector control unit 15, for example, The creep frequency (holding frequency) corresponding to the rated slip frequency (for example, about 2 Hz to 3 Hz) is set (step S2). When it is confirmed that the rotation frequency of the motor 7 is equal to or lower than the creep frequency (step S3: YES, FIG. 2: t2), the measurement of the creep holding time Th for keeping the rotation of the motor 7 at the creep frequency is performed. Start (step S4).

次のステップS5において、クリープ保持時間Thが予め定めた設定値(例えば200ms)以上となるまでの間は(NO,図2:t2〜t3)ステップS4に戻り、モータ7の出力トルクを所定間隔で計測し、その平均値を求める。ここでの出力トルクとしては、自動設定機能部17が、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)を計測する。例えば、トルク電流Iqの計測に一次遅れ時間2ms(サンプリング周期に相当)を付与し、最新の計測値と、1周期前の計測値とを加算して1/2を乗じることで順次平均を求め、クリープ保持時間Thが経過した時点の値を最終的な平均値Torqとする。   In the next step S5, until the creep holding time Th becomes equal to or longer than a predetermined set value (for example, 200 ms) (NO, FIG. 2: t2 to t3), the process returns to step S4, and the output torque of the motor 7 is set at a predetermined interval. And measure the average value. As the output torque here, the automatic setting function unit 17 measures the torque current Iq (estimated torque) of the motor 7 from the vector control unit 15. For example, a primary delay time of 2 ms (corresponding to the sampling period) is added to the measurement of the torque current Iq, and the average is sequentially obtained by adding the latest measured value and the measured value of the previous period and multiplying by 1/2. The value at the time when the creep holding time Th has elapsed is defined as the final average value Torq.

クリープ保持時間Thが経過すると(ステップS5:YES)、上記出力トルクの平均値Torqをメモリ21に書き込むなどして記録する(ステップS6)。それから、ブレーキ制御部16にブレーキ閉指令を出力し(図2:t3)、ブレーキ閉遅れ時間Tcの計測を開始する(ステップS7)。すると、ブレーキ18の機構は開状態から閉状態への移行を開始する。   When the creep retention time Th elapses (step S5: YES), the average value Torq of the output torque is recorded by writing it in the memory 21 (step S6). Then, a brake close command is output to the brake control unit 16 (FIG. 2: t3), and measurement of the brake close delay time Tc is started (step S7). Then, the mechanism of the brake 18 starts transition from the open state to the closed state.

続いて、自動設定機能部17は、上記と同様にモータ7のトルク電流Iqを取得し、モータ7の出力トルクが判定値以上になったか否かを判断する(ステップS8)。ここでの判定値(判定トルク値)には、ステップS6で記録した出力トルクの平均値Torqに、例えばモータ7の定格トルクの10%(所定の増加分)を加えたものを用いる。出力トルクが判定値以上にならない間は(NO)、ブレーキ閉遅れ時間Tcの計測を継続し(ステップS12)、計測中の時間Tcが予め設定した上限値以上となるか否かを監視する(ステップS13)。上限値以上とならなければ(NO)ステップS8に戻り、上限値以上になると(YES)異常と判定してユーザに報知するなどの処理を行う(ステップS14)。   Subsequently, the automatic setting function unit 17 acquires the torque current Iq of the motor 7 in the same manner as described above, and determines whether or not the output torque of the motor 7 is equal to or greater than the determination value (step S8). Here, the determination value (determination torque value) is obtained by adding, for example, 10% (predetermined increase) of the rated torque of the motor 7 to the average value Torq of the output torque recorded in step S6. While the output torque does not exceed the determination value (NO), the measurement of the brake closing delay time Tc is continued (step S12), and it is monitored whether or not the time Tc being measured is equal to or more than a preset upper limit value ( Step S13). If the upper limit value is not exceeded (NO), the process returns to step S8, and if the upper limit value is exceeded (YES), it is determined that there is an abnormality and the user is notified (step S14).

図2に示す時刻t4において、ブレーキ閉遅れ時間の真値Tmcが経過するとブレーキ18が実際に閉じてモータ7に作用し、出力トルクは上昇を開始する。そして、ステップS8において、出力トルクが判定値以上になると(YES,図2:t5)、自動設定機能部17は、その時点のブレーキ閉遅れ時間Tcを記録して(ステップS9)ティーチング動作を終了すると共に(ステップS10)、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の駆動も終了させる(ステップS11)。   When the true value Tmc of the brake closing delay time elapses at time t4 shown in FIG. 2, the brake 18 is actually closed and acts on the motor 7, and the output torque starts increasing. In step S8, when the output torque exceeds the determination value (YES, FIG. 2: t5), the automatic setting function unit 17 records the brake closing delay time Tc at that time (step S9) and ends the teaching operation. At the same time (step S10), the driving of the motor 7 by the vector control unit 15 and the inverter circuit 14 is also terminated (step S11).

図3は、無負荷の状態でティーチングを行った場合の動作例であり、クリープ保持時間Th=200ms,ブレーキ閉遅れ時間の真値Tmc=100msの場合に、計測されたブレーキ閉遅れ時間Tc=110msであり、誤差は10%となっている。また、図4は、定格負荷60%の状態でティーチングを行った場合の動作例であり、その他は図3と同じ条件で計測されたブレーキ閉遅れ時間Tc=120msであり、誤差は20%となっている。   FIG. 3 shows an example of operation when teaching is performed in a no-load state. When the creep retention time Th = 200 ms and the brake closing delay time true value Tmc = 100 ms, the measured brake closing delay time Tc = 110 ms, and the error is 10%. FIG. 4 is an example of operation when teaching is performed in a state where the rated load is 60%. The others are the brake closing delay time Tc = 120 ms measured under the same conditions as FIG. 3, and the error is 20%. It has become.

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,回転角速度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を構成する。   As described above, according to the present embodiment, the inverter 7 controls the motor 7 at the variable speed, and the inverter control unit 13 that controls the opening and closing of the brake 18, and the inverter control unit 13 is started or stopped. The brake control data used to perform the opening / closing control of the 18 brake executed in cooperation with the variable speed control of the motor 7 is based on internal information such as the torque current Iq and the rotational angular velocity ω of the inverter control unit 13. The inverter device 11 is configured to include an automatic setting function unit 17 that automatically sets.

そして、モータ7の回転周波数を予め定めたクリープ周波数まで低下させると、クリープ保持時間Thだけクリープ周波数を維持させ、その間にモータ7の出力トルクを検出して平均値Torqを求め、その平均値Torqに対して定格トルクの10%を加えたものを判定トルク値として設定し、ブレーキ閉指令を出力すると、ブレーキ閉遅れ時間Tcの計測を開始し、モータ7の出力トルクが判定トルク値以上になるまでの時間を、ブレーキ閉遅れ時間Tcとして計測すると、当該時間Tcを記録する。
従って、従来よりもブレーキ閉遅れ時間Tcをより高精度に計測することができ、そのブレーキ閉遅れ時間Tcを利用してモータ7の回転を停止させる場合のブレーキ閉制御を行うようにすれば、制御を短時間で完了することができる。加えて、出力電流を徒に増加させて過電流保護機能を作用させてしまうことを回避できる。
Then, when the rotational frequency of the motor 7 is lowered to a predetermined creep frequency, the creep frequency is maintained for the creep holding time Th, during which the output torque of the motor 7 is detected to determine the average value Torq, and the average value Torq When 10% of the rated torque plus 10% of the rated torque is set as the determination torque value and the brake close command is output, measurement of the brake close delay time Tc is started, and the output torque of the motor 7 becomes equal to or greater than the determination torque value. Is measured as the brake closing delay time Tc, the time Tc is recorded.
Therefore, the brake close delay time Tc can be measured with higher accuracy than in the past, and if the brake close control is performed when the rotation of the motor 7 is stopped using the brake close delay time Tc, Control can be completed in a short time. In addition, it can be avoided that the output current is increased and the overcurrent protection function is activated.

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。
出力トルクの平均値を求める場合には、1次遅れ時間を設定して順次平均を取るものに限らず、クリープ保持時間Thの間に得られた出力トルクを順次記憶して、クリープ保持時間Thが経過した段階で一括して平均値を求めても良い。
また、出力トルクが殆ど変動しない場合には、必ずしも平均値を求める必要は無い。
判定値の決定は、定格トルクの10%を加えるものに限らず、それ例外の所定の増加分を加えても良い。
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.
When obtaining the average value of the output torque, the average value is not limited to the one in which the first order lag time is set and the average is sequentially taken. The output torque obtained during the creep holding time Th is sequentially stored, and the creep holding time Th is obtained. The average value may be obtained in a lump after the elapse of time.
Further, when the output torque hardly fluctuates, it is not always necessary to obtain the average value.
The determination of the determination value is not limited to adding 10% of the rated torque, and a predetermined increase in exception may be added.
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 (2)

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停止に伴って実行する前記ブレーキの閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行なう際に、前記制御部の内部情報に基づいて、前記ブレーキの閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う場合は、前記モータが回転している状態から、
前記モータの回転周波数を予め定めた保持周波数まで低下させるよう前記制御部に指令を与え、
前記モータの回転周波数が前記保持周波数に到達すると、所定の保持時間だけ保持周波数を維持させ、その間に前記モータの出力トルクを検出し、
前記検出した出力トルクに対して所定の増加分を加えたものを判定トルク値として設定し、
前記ブレーキに閉指令を出力すると、ブレーキ閉遅れ時間の計測を開始し、
前記モータの出力トルクが前記判定トルク値以上になるまでの時間を、前記ブレーキ閉遅れ時間として計測し、当該時間を記録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;
When the control unit performs the brake closing control executed when the motor is stopped in conjunction with the variable speed control of the motor, the control unit performs the brake closing control based on the internal information of the control unit. Setting means for setting brake control data to be used,
The setting means, when setting the brake control data, from a state where the motor is rotating,
A command is given to the control unit to reduce the rotation frequency of the motor to a predetermined holding frequency,
When the rotation frequency of the motor reaches the holding frequency, the holding frequency is maintained for a predetermined holding time, during which the output torque of the motor is detected,
A value obtained by adding a predetermined increase to the detected output torque is set as a determination torque value,
When the closing command is output to the brake, measurement of the brake closing delay time is started,
An inverter device, wherein a time until the output torque of the motor becomes equal to or greater than the determination torque value is measured as the brake closing delay time, and the time is recorded.
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ついて、前記モータを停止させることに伴い前記ブレーキの閉制御を行なう場合、前記ブレーキに閉指令を出力してから、前記ブレーキが実際に閉状態となったことが検知されるまでのブレーキ閉遅れ時間を計測するティーチング方法であって、
前記モータが回転している状態から、
前記モータの回転周波数を予め定めた保持周波数まで低下させ、
前記モータの回転周波数が前記保持周波数に到達すると、所定の保持時間だけ保持周波数を維持させ、その間に前記モータの出力トルクを検出し、
前記検出した出力トルクに対して所定の増加分を加えたものを判定トルク値として設定し、
前記ブレーキに閉指令を出力すると、ブレーキ閉遅れ時間の計測を開始し、
前記モータの出力トルクが前記判定トルク値以上になるまでの時間を、前記ブレーキ閉遅れ時間として計測することを特徴とするインバータ装置のティーチング方法。
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, the brake is controlled when the brake is closed as the motor is stopped. A teaching method for measuring a brake closing delay time from when a closing command is output to when it is detected that the brake is actually closed,
From the state where the motor is rotating,
Reducing the rotational frequency of the motor to a predetermined holding frequency;
When the rotation frequency of the motor reaches the holding frequency, the holding frequency is maintained for a predetermined holding time, during which the output torque of the motor is detected,
A value obtained by adding a predetermined increase to the detected output torque is set as a determination torque value,
When the closing command is output to the brake, measurement of the brake closing delay time is started,
A teaching method for an inverter device, wherein a time until the output torque of the motor becomes equal to or greater than the determination torque value is measured as the brake closing delay time.
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