JP4155000B2

JP4155000B2 - Trip processing method and motor driving apparatus using the same

Info

Publication number: JP4155000B2
Application number: JP2002320888A
Authority: JP
Inventors: 裕二濱田; 智山下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004159394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置のトリップ処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、交流電源をコンバータにて直流電圧に整流し、インバータにより任意の周波数に変換することでサーボモータを駆動している。そして、モータと駆動機器の安全を確保するため、最大出力時に必要な基準電圧（設定値）より低下すると、異常と見なしてトリップ処理を行い、モータへの電力供給を遮断する。
【０００３】
また、過剰なトルク伝達を防止するため、トルクリミッタを設けて必要以上のトルクが機器に伝達しないようにしている。
【０００４】
一方、瞬時停電などで瞬間的に直流電圧が設定値より低下してもトリップするため、平滑用コンデンサの容量を大きくする必要があった。
【０００５】
これに対して、平滑用コンデンサの容量を増やすことなく瞬時停電時の保護、動作の断続を行うモータ駆動装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
以下、従来のモータ駆動装置について説明する。図４において、交流電源４１をコンバータ４２にて直流電圧に整流し、分圧抵抗器４４ａから分圧抵抗器４４ｄを用いて、瞬時停電検出レベルとモータ駆動用直流電圧との比較をコンパレータ４５ａで行い、モータ駆動信号Ａをオフすることでインバータ４６はモータ４７への電力供給を遮断する。コンパレータ４５ａはモータ駆動用直流電圧Ｖ１の復帰とともにモータ４７への電力供給を再開する。これにより、平滑用コンデンサ４３の容量を大きくする必要がなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−３０５９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のトリップ検出レベルは、サーボモータの最大回転速度・最大出力トルク時（駆動に必要な一番高い電圧）に設定された固定値であり、瞬時停電のように瞬間的にトリップ検出レベルを割込みすぐに上昇復帰する場合には有効であった。
【０００９】
しかしながら、モータは常に最大回転速度・最大出力トルクで駆動されるわけではなく、低速回転・低出力時のモータ駆動に必要な電圧に対しては、トリップ検出レベルの設定が高すぎるため、必要以上に電源遮断が発生しやすかった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、平滑コンデンサ容量を増やすことなく、モータ駆動に必要な電源電圧を安定確保でき、必要以上にトリップしないモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明は、モータの回転速度と出力トルクに応じてモータ駆動に必要な電圧値を演算により求めた演算電圧値（Ｖ３）と、あらかじめ設定した不足電圧を検出するための基準電圧値（Ｖ２）とを比較する第１ステップと、第１ステップの比較結果によって前記演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）とインバータ部に印加される直流電圧検出値（Ｖ１）とを比較する第２ステップとを備え、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より小さいときには、第２ステップで演算電圧値（Ｖ３）と比較し、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より大きいときには、第２ステップで基準電圧値（Ｖ２）と比較し、直流電圧検出値（Ｖ１）が演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）より小さいときにトリップ処理を実行するものであり、モータ駆動状態に応じて必要な電源電圧を安定確保でき、必要以上にトリップが発生するのを抑制できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するため請求項１記載のトリップ処理方法は、モータの回転速度と出力トルクに応じてモータ駆動に必要な電圧値を演算により求めた演算電圧値（Ｖ３）と、あらかじめ設定した不足電圧を検出するための基準電圧値（Ｖ２）とを比較する第１ステップと、第１ステップの比較結果によって前記演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）とインバータ部に印加される直流電圧検出値（Ｖ１）とを比較する第２ステップとを備え、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より小さいときには、第２ステップで演算電圧値（Ｖ３）と比較し、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より大きいときには、第２ステップで基準電圧値（Ｖ２）と比較し、直流電圧検出値（Ｖ１）が演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）より小さいときにトリップ処理を実行するものであり、モータ駆動に応じた演算電圧値を用いることで必要以上にトリップすることなく、あらかじめ設定した不足電圧を検出するための基準電圧値
を設けたので平滑用コンデンサの容量を増やす必要もない。
【００１３】
さらに、上記のトリップ処理方法を用いることで、平滑コンデンサ容量を増やすことなく、モータ駆動に必要な電源電圧を確保できるため、必要以上にトリップしないモータ駆動装置が得られる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１において、１は交流電源、２はコンバータ、３は平滑コンデンサ、４ａ、４ｂは分圧抵抗器、５ａは電流検出器、６はインバータ部、７はモータ、８はロータリーエンコーダ、９はマイコンである。
【００１６】
あらかじめ従来と同様に不足電圧を検出するための基準電圧値Ｖ２（固定値）を設定する。直流電圧検出値Ｖ１は、インバータ部６に印加される直流電圧で分圧抵抗器４ａ，４ｂの両端から得られ、駆動状態や電源事情により変化する。
【００１７】
モータ駆動後に、実際のモータ駆動状態に応じて必要な直流電圧を演算により求める。モータ７の出力（電流検出器５ａおよびロータリーエンコーダ８）をマイコン９に入力し、マイコン９で演算処理して演算電圧値Ｖ３を得る。
【００１８】
ここで、演算電圧値Ｖ３の求め方について説明すると、
Ｖ３＝Ｖｅｍｆ＋Ｉ＊Ｒ（式１）
で表すことができる。Ｖｅｍｆはモータ誘起電圧であり、モータ７の回転速度に比例する。Ｉはモータ電流でありモータ出力トルクに比例する。Ｒはモータ巻線の抵抗値である。
【００１９】
このように、演算電圧値Ｖ３は、式１の第一項の回転速度と第二項の出力トルクにより変化し、駆動状態に必要な直流電圧となる。例えば、モータ７の駆動状態が低速回転・低出力トルク域では、演算電圧値Ｖ３は小さくなり、交流電源１が仮に瞬時停電して基準電圧値Ｖ２を割込んだ場合でも、直流電圧検出値Ｖ１が演算電圧値Ｖ３よりも高ければトリップ処理をする必要がなく、モータ７を駆動できる。
【００２０】
ここで、トリップ処理について図２を用いて説明する。
【００２１】
あらかじめモータ駆動装置のマイコン９に基準電圧値Ｖ２を設定する。次に、モータ７を駆動して直流電圧検出値Ｖ１を検出すると同時に、モータ駆動状態に応じた演算電圧値Ｖ３を求め、基準電圧値Ｖ２と比較する。
【００２２】
演算電圧値Ｖ３＜基準電圧値Ｖ２のときには、直流電圧検出値Ｖ１と演算電圧値Ｖ３とを比較し、直流電圧検出値Ｖ１＜演算電圧値Ｖ３のときのみトリップ処理を行う。
【００２３】
また、演算電圧値Ｖ３＞基準電圧値Ｖ２のときには、直流電圧検出値Ｖ１と基準電圧値Ｖ２とを比較し、直流電圧検出値Ｖ１＜基準電圧値Ｖ２のときのみトリップ処理を行う。
【００２４】
図３は、この直流電圧検出値Ｖ１、基準電圧値Ｖ２、演算電圧値Ｖ３の関係を表したもので、直流電圧検出値Ｖ１と演算電圧値Ｖ３は変化し、基準電圧値Ｖ２は不足電圧を検出する固定値である。
【００２５】
このため、交流電源の状態に変化（例えば瞬時停電）が起きて直流電圧検出値Ｖ１が基準電圧値Ｖ２を割込んでも、基準電圧値Ｖ２と最大出力時の演算電圧値Ｖ３との交点の回
転速度Ｐよりも低速域であれば、演算電圧値Ｖ３によってトリップ処理するかどうかが決まる。
【００２６】
このように、不足電圧を検出する基準電圧値Ｖ２を従来と同じに設定することで、平滑用コンデンサの容量を増やす必要がなく、駆動状況に応じて必要な直流電圧を演算により求めた演算電圧値Ｖ３と直流電圧検出値Ｖ１とを比較するので、必要以上にトリップすることのないモータ駆動装置となる。
【００２７】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、本発明によれば、平滑コンデンサの容量を増やすことなく、必要以上にトリップすることのないモータ駆動装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図
【図２】本発明の実施例におけるトリップ処理のフローチャート
【図３】本発明の実施例における直流電圧検出値Ｖ１、基準電圧値Ｖ２、演算電圧値Ｖ３の関係を説明する図
【図４】従来のモータ駆動装置の回路構成図
【符号の説明】
３平滑コンデンサ
４ａ、４ｂ分圧抵抗器（直流電圧検出用）
５ａ電流検出器（出力トルク）
６インバータ部
７モータ
８ロータリーエンコーダ（回転速度）
９マイコン（演算）
Ｖ１直流電圧検出値
Ｖ２基準電圧値
Ｖ３演算電圧値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a trip process for a motor drive device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a servo motor is driven by rectifying an AC power source into a DC voltage by a converter and converting it to an arbitrary frequency by an inverter. Then, in order to ensure the safety of the motor and the driving device, when the voltage drops below the reference voltage (set value) required at the maximum output, it is regarded as abnormal and a trip process is performed to cut off the power supply to the motor.
[0003]
Further, in order to prevent excessive torque transmission, a torque limiter is provided so that excessive torque is not transmitted to the device.
[0004]
On the other hand, even if the DC voltage drops instantaneously below the set value due to an instantaneous power failure or the like, it will trip, so the capacity of the smoothing capacitor has to be increased.
[0005]
On the other hand, there has been proposed a motor driving device that performs protection and intermittent operation during an instantaneous power failure without increasing the capacity of the smoothing capacitor (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
A conventional motor driving device will be described below. In FIG. 4, an AC power source 41 is rectified to a DC voltage by a converter 42, and the comparator 45a compares the instantaneous power failure detection level with the DC voltage for driving the motor using the voltage dividing resistor 44a to the voltage dividing resistor 44d. The inverter 46 cuts off the power supply to the motor 47 by turning off the motor drive signal A. The comparator 45a resumes the power supply to the motor 47 with the return of the DC voltage V1 for driving the motor. This eliminates the need to increase the capacity of the smoothing capacitor 43.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-30597
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional trip detection level is a fixed value set at the maximum rotation speed and maximum output torque of the servo motor (the highest voltage required for driving). The trip detection level is instantaneously set like an instantaneous power failure. It was effective when returning to rising immediately after an interrupt.
[0009]
However, the motor is not always driven at the maximum rotation speed and maximum output torque, and the trip detection level is set too high for the voltage required to drive the motor at low speed and low output. It was easy for a power shutdown to occur.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor driving device that can stably secure a power supply voltage necessary for driving a motor without increasing a smoothing capacitor capacity and does not trip more than necessary. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above conventional problems, the present invention detects a calculated voltage value (V3) obtained by calculating a voltage value necessary for driving the motor according to the rotation speed and output torque of the motor, and a preset undervoltage. A first step for comparing a reference voltage value (V2) for performing the operation, and a DC voltage detection value applied to the operation voltage value (V3) or the reference voltage value (V2) and the inverter unit according to a comparison result of the first step A second step of comparing (V1) with the calculated voltage value (V3) is smaller than the reference voltage value (V2) in the first step, compared with the calculated voltage value (V3) in the second step, When the calculated voltage value (V3) is larger than the reference voltage value (V2) in one step, the DC voltage detection value (V1) is compared with the calculated voltage value (V3) or the reference voltage value (V2) in the second step. The reference voltage value (V2) is intended to perform a trip action when smaller, stable can ensure the necessary supply voltage according to the motor drive state, can be suppressed trip occurs more than necessary.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above-described problem, the trip processing method according to claim 1 is set in advance with a calculated voltage value (V3) obtained by calculation of a voltage value necessary for driving the motor according to the rotational speed and output torque of the motor. A first step for comparing a reference voltage value (V2) for detecting an undervoltage and a result of comparison of the first step are applied to the calculated voltage value (V3) or the reference voltage value (V2) and the inverter unit. A second step of comparing the DC voltage detection value (V1) with the calculated voltage value (V3) in the second step when the calculated voltage value (V3) is smaller than the reference voltage value (V2) in the first step. In comparison, when the calculated voltage value (V3) is larger than the reference voltage value (V2) in the first step, it is compared with the reference voltage value (V2) in the second step, and the DC voltage detection value (V1) is the calculated voltage. (V3) or a reference voltage value is intended to perform a trip action when (V2) lower than without tripping unnecessarily by using the operation voltage value corresponding to the motor drive, detecting undervoltage set in advance Therefore, it is not necessary to increase the capacity of the smoothing capacitor.
[0013]
Furthermore, since the power supply voltage necessary for driving the motor can be secured without increasing the smoothing capacitor capacity by using the trip processing method described above, a motor drive device that does not trip more than necessary can be obtained.
[0014]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 is a converter, 3 is a smoothing capacitor, 4a and 4b are voltage dividing resistors, 5a is a current detector, 6 is an inverter unit, 7 is a motor, 8 is a rotary encoder, and 9 is a microcomputer. It is.
[0016]
A reference voltage value V2 (fixed value) for detecting an undervoltage is set in advance as in the prior art. The DC voltage detection value V1 is a DC voltage applied to the inverter unit 6 and is obtained from both ends of the voltage dividing resistors 4a and 4b, and varies depending on the driving state and power supply circumstances.
[0017]
After the motor is driven, a necessary DC voltage is obtained by calculation according to the actual motor driving state. The output of the motor 7 (current detector 5a and rotary encoder 8) is input to the microcomputer 9, and the microcomputer 9 performs arithmetic processing to obtain the calculated voltage value V3.
[0018]
Here, how to obtain the calculated voltage value V3 will be described.
V3 = Vemf + I * R (Formula 1)
Can be expressed as Vemf is a motor induced voltage and is proportional to the rotational speed of the motor 7. I is the motor current and is proportional to the motor output torque. R is the resistance value of the motor winding.
[0019]
Thus, the calculated voltage value V3 changes depending on the rotation speed of the first term and the output torque of the second term of Equation 1, and becomes a DC voltage necessary for the driving state. For example, when the driving state of the motor 7 is in the low speed rotation / low output torque range, the calculated voltage value V3 is small, and even if the AC power supply 1 instantaneously fails and interrupts the reference voltage value V2, the detected DC voltage value V1. Is higher than the calculated voltage value V3, it is not necessary to perform trip processing, and the motor 7 can be driven.
[0020]
Here, the trip processing will be described with reference to FIG.
[0021]
A reference voltage value V2 is set in advance in the microcomputer 9 of the motor drive device. Next, the motor 7 is driven to detect the DC voltage detection value V1, and at the same time, the calculation voltage value V3 corresponding to the motor driving state is obtained and compared with the reference voltage value V2.
[0022]
When the calculated voltage value V3 <the reference voltage value V2, the DC voltage detected value V1 is compared with the calculated voltage value V3, and the trip processing is performed only when the detected DC voltage value V1 <the calculated voltage value V3.
[0023]
When the calculated voltage value V3> the reference voltage value V2, the DC voltage detection value V1 is compared with the reference voltage value V2, and the trip processing is performed only when the DC voltage detection value V1 <the reference voltage value V2.
[0024]
FIG. 3 shows the relationship between the detected DC voltage value V1, the reference voltage value V2, and the calculated voltage value V3. The detected DC voltage value V1 and the calculated voltage value V3 change, and the reference voltage value V2 indicates an undervoltage . It is a fixed value to detect.
[0025]
For this reason, even if a change (for example, an instantaneous power failure) occurs in the state of the AC power supply and the DC voltage detection value V1 interrupts the reference voltage value V2, the rotation of the intersection of the reference voltage value V2 and the calculated voltage value V3 at the maximum output If the speed is lower than the speed P, whether or not the trip processing is performed is determined by the calculated voltage value V3.
[0026]
Thus, by setting the reference voltage value V2 to detect the undervoltage the same as the prior art, there is no need to increase the capacity of the smoothing capacitor, operation voltage obtained by calculating the required DC voltage according to the drive conditions Since the value V3 and the DC voltage detection value V1 are compared, the motor drive device does not trip more than necessary.
[0027]
【The invention's effect】
As apparent from the above-described embodiments, according to the present invention, a motor drive device that does not trip more than necessary without increasing the capacity of the smoothing capacitor can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a motor drive device in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of trip processing in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a DC voltage detection value V1 and a reference voltage value in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between V2 and operation voltage value V3. FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional motor driving device.
3 Smoothing capacitor 4a, 4b Voltage divider resistor (for DC voltage detection)
5a Current detector (output torque)
6 Inverter section 7 Motor 8 Rotary encoder (rotational speed)
9 Microcomputer (calculation)
V1 DC voltage detection value V2 Reference voltage value V3 Calculation voltage value

Claims

モータの回転速度と出力トルクに応じてモータ駆動に必要な電圧値を演算により求めた演算電圧値（Ｖ３）と、あらかじめ設定した不足電圧を検出するための基準電圧値（Ｖ２）とを比較する第１ステップと、第１ステップの比較結果によって前記演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）とインバータ部に印加される直流電圧検出値（Ｖ１）とを比較する第２ステップとを備え、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より小さいときには、第２ステップで演算電圧値（Ｖ３）と比較し、第１ステップで演算電圧値（Ｖ３）が基準電圧値（Ｖ２）より大きいときには、第２ステップで基準電圧値（Ｖ２）と比較し、直流電圧検出値（Ｖ１）が演算電圧値（Ｖ３）あるいは基準電圧値（Ｖ２）より小さいときにトリップ処理を実行するトリップ処理方法。Comparing in response to the rotational speed and the output torque of the motor operation voltage value obtained by calculating a voltage value required for the motor drive and (V3), the reference voltage value for detecting undervoltage set in advance and (V2) A first step and a second step of comparing the calculated voltage value (V3) or the reference voltage value (V2) with a DC voltage detection value (V1) applied to the inverter unit according to a comparison result of the first step. When the calculated voltage value (V3) is smaller than the reference voltage value (V2) in the first step, the calculated voltage value (V3) is compared with the calculated voltage value (V3) in the second step. when (V2) greater than, trip when the reference voltage value in the second step compared to the (V2), the DC voltage detection value (V1) is smaller than the operation voltage value (V3) or a reference voltage value (V2) Trip processing method for performing processing.

請求項１に記載のトリップ処理方法を用いたモータ駆動装置。A motor drive device using the trip processing method according to claim 1 .