JP6093817B2 - Motor control device - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置におけるコンバータの保護に関する。   The present invention relates to protection of a converter in a motor control device.

モータ制御装置は、３相交流電源をコンバータで整流して直流にし、直流にした電流をインバータで再度交流にしてモータを駆動している。
このようなモータ制御装置は、高圧受配電設備のインピーダンスのアンバランスや、同じ３相電源ラインに単相電源の装置が接続されたりする事による負荷のアンバランスが生ずることがある。
これらによって、モータ制御装置に入力される交流電圧に不平衡が生ずる事がある。
そして、コンバータは整流ダイオードなどの半導体により構成されているため、交流電圧の不平衡が生ずると、特定の相の電流が整流ダイオードの許容する最大電流を超える可能性がある。
このように、特定の相の電流が整流ダイオードの許容する最大電流を超えると、整流ダイオードが破損する恐れがある。
さらにまた、特定の相の電流が整流ダイオードの許容する最大電流を超えない場合であっても、定格電流以上の電流が一定時間経過して流れ続けると整流ダイオードの温度が上昇してしまう。
そして、整流ダイオードの温度が規定値を超えると、整流ダイオード破損する恐れがある。 The motor control device drives a motor by converting a three-phase AC power source into a DC by rectifying it with a converter and converting the DC current into an AC again with an inverter.
In such a motor control device, there is a case where the impedance of the high-voltage power distribution facility is unbalanced or the load is unbalanced due to the connection of a single-phase power supply device to the same three-phase power supply line.
As a result, the AC voltage input to the motor control device may be unbalanced.
Since the converter is composed of a semiconductor such as a rectifier diode, if an AC voltage imbalance occurs, the current of a specific phase may exceed the maximum current allowed by the rectifier diode.
Thus, if the current of a specific phase exceeds the maximum current allowed by the rectifier diode, the rectifier diode may be damaged.
Furthermore, even when the current of a specific phase does not exceed the maximum current allowed by the rectifier diode, the temperature of the rectifier diode rises if a current exceeding the rated current continues to flow for a certain period of time.
If the temperature of the rectifier diode exceeds a specified value, the rectifier diode may be damaged.

これを防止するため、３相交流電源の不平衡を検出して整流ダイオードを保護する方法が特許文献１に提案されている。
特許文献１には、遮断器等の開閉器を介し供給される３相交流電圧を入力としその出力整流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する整流器に関し、前記の開閉器と整流器との間の各相入力通電経路上にそれぞれ直列に挿入接続されて入力電流のピーク値を検出し該ピーク値が所定の過電流設定値以上となった場合にその出力信号を発する電流検出器と、該各相電流検出器の何れかがその出力信号を発した場合に前記開閉器を開路させる継電回路とを備えて成ることを特徴とする整流器保護回路が記載されている。 In order to prevent this, Patent Document 1 proposes a method of detecting an unbalance of a three-phase AC power supply and protecting a rectifier diode.
Patent Document 1 relates to a rectifier having a smoothing capacitor that receives a three-phase AC voltage supplied via a switch such as a circuit breaker and smoothes its output rectified voltage, and each phase between the switch and the rectifier. A current detector that detects the peak value of the input current that is inserted and connected in series on the input energization path and outputs an output signal when the peak value exceeds a predetermined overcurrent set value, and each phase current A rectifier protection circuit is described, comprising a relay circuit that opens the switch when any of the detectors outputs an output signal.

特開平５−３０６４４号公報JP-A-5-30644

しかしながら、特許文献１においては、各相何れかの入力電流のピーク値が過電流設定値以上となった場合に開閉器を開路させてしまう。
そのため、コンバータの後に接続されるインバータは停止してしまう。
そして、このインバータによりモータを駆動して機械を動作させている場合には、機械が停止してしまい、製造ライン等で損失が発生してしまう。
つまり、特許文献１の手法では、機械を停止させずに電源不平衡時の整流ダイオードを保護する事ができなかった。さらに、特許文献１の手法では、特定の相の電流が定格以上となり、その状態が一定時間経過すると整流ダイオードの温度が高くなり、ジャンクション温度が規定値を超えて破損する恐れもあった。 However, in Patent Document 1, the switch is opened when the peak value of the input current of any phase is equal to or greater than the overcurrent set value.
Therefore, the inverter connected after the converter stops.
When the motor is driven by this inverter to operate the machine, the machine stops and a loss occurs in the production line or the like.
In other words, the technique of Patent Document 1 cannot protect the rectifier diode when the power supply is unbalanced without stopping the machine. Furthermore, in the method of Patent Document 1, the current of a specific phase exceeds the rating, and when the state has passed for a certain period of time, the temperature of the rectifier diode becomes high, and the junction temperature may exceed the specified value and be damaged.

そこで、本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その課題の一例は、電源不平衡時にできるだけ機械を停止させる事なくコンバータを保護する事のできるモータ制御装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an example of the problems is to provide a motor control device capable of protecting the converter without stopping the machine as much as possible when the power supply is unbalanced. It is in.

本発明のモータ制御装置は、３相交流電源に電気的に接続されるコンバータと、前記コンバータ、及び、モータに電気的に接続されるインバータと、前記３相交流電源と前記コンバータとの間を流れる電流を検出し、前記インバータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、３相を流れている電流値に基づいて、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値の絶対値が、ゼロとならない範囲で所定値以下となるように制御する。   The motor control device of the present invention includes a converter electrically connected to a three-phase AC power supply, the converter, an inverter electrically connected to a motor, and the three-phase AC power supply and the converter. A control unit that detects a flowing current and controls the inverter, and the control unit flows through a phase having a maximum current value among the three-phase currents based on a current value flowing through the three phases. Control is performed so that the absolute value of the current value is equal to or less than a predetermined value within a range where the current value does not become zero.

好適には、前記制御部は、前記モータの速度指令の変化率を制限することによって、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値の絶対値が所定値以下となるように制御する。   Preferably, the control unit limits the rate of change in the speed command of the motor so that the absolute value of the current value flowing through the phase of the maximum current value among the three-phase currents is equal to or less than a predetermined value. Control.

好適には、前記コンバータと前記インバータとを接続した回路中に回生抵抗部を有し、
前記制御部は、回生時に、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値の絶対値が所定値以上になった場合に、前記コンバータから前記３相交流電源への接続を遮断し、前記回生抵抗部に電流を流す。 Preferably, having a regenerative resistor in a circuit connecting the converter and the inverter,
The control unit cuts off the connection from the converter to the three-phase AC power source when the absolute value of the current value flowing through the phase having the maximum current value among the three-phase currents exceeds a predetermined value during regeneration. And an electric current is sent through the said regenerative resistance part.

好適には、前記制御部は、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値の絶対値と３相全ての電流の平均値とのアンバランス量を算出し、前記アンバランス量に基づき、前記インバータの運転を制限する。   Preferably, the control unit calculates an unbalance amount between an absolute value of a current value flowing through a phase having a maximum current value among three-phase currents and an average value of currents of all three phases, and the unbalance amount is calculated. To limit the operation of the inverter.

本発明によって、電源不平衡時にできるだけ機械を停止させる事なくコンバータを保護する事のできるモータ制御装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a motor control device capable of protecting the converter without stopping the machine as much as possible when the power supply is unbalanced.

第１の実施形態におけるモータ制御装置の説明図である。It is explanatory drawing of the motor control apparatus in 1st Embodiment. 第１の実施形態の効果の説明図である。It is explanatory drawing of the effect of 1st Embodiment. 第２の実施形態におけるモータ制御装置の説明図である。It is explanatory drawing of the motor control apparatus in 2nd Embodiment. 第２の実施形態の効果の説明図である。It is explanatory drawing of the effect of 2nd Embodiment.

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態におけるモータ制御装置１の説明図である。
図２は、第１の実施形態の効果の説明図である。 <First Embodiment>
The first embodiment will be described below.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a motor control device 1 according to the first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the effect of the first embodiment.

図１のように、モータ制御装置１は、外部の３相交流電源９から交流の電力供給を受けている。３相交流電源９は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の３相でモータ制御装置１に電力を供給している。
また、モータ制御装置１は、モータ３を駆動している。より具体的には、モータ制御装置１からモータ３は、３相の交流の入力を受けて駆動する３相交流モータである。
モータ３の回転は、エンコーダ５によって検出される。検出されたモータの回転（速度）は、モータ制御装置１に入力され、後述する方法によってフィードバック等される。
また、モータ制御装置１は、コントローラ７に後述の各種の情報（ワーニング信号、異常信号）を出力する。
そして、コントローラ７は、モータ制御装置１に対して各種の指令信号（速度指令信号）を出力する。 As shown in FIG. 1, the motor control device 1 is supplied with AC power from an external three-phase AC power supply 9. The three-phase AC power supply 9 supplies power to the motor control device 1 in three phases of R phase, S phase, and T phase.
The motor control device 1 drives the motor 3. More specifically, the motor 3 from the motor control device 1 is a three-phase AC motor that is driven by receiving a three-phase AC input.
The rotation of the motor 3 is detected by the encoder 5. The detected rotation (speed) of the motor is input to the motor control device 1 and fed back by a method described later.
Further, the motor control device 1 outputs various kinds of information (warning signal, abnormal signal) described later to the controller 7.
Then, the controller 7 outputs various command signals (speed command signals) to the motor control device 1.

モータ制御装置１は、制御部１１、コンバータ１３、インバータ１５及び電解コンデンサ１７を有している。   The motor control device 1 includes a control unit 11, a converter 13, an inverter 15, and an electrolytic capacitor 17.

コンバータ１３は、３相交流電源９からの３相の電流を受けている。そして、コンバータは、複数の半導体素子によって、３相交流を直流電流に変換している。なお、第１の実施形態においては、複数の半導体素子は、６個のダイオードである。もっとも、これに限定する趣旨ではない。   Converter 13 receives a three-phase current from three-phase AC power supply 9. The converter converts the three-phase alternating current into a direct current by using a plurality of semiconductor elements. In the first embodiment, the plurality of semiconductor elements are six diodes. However, it is not intended to limit this.

コンバータ１３とインバータ１５とは、１本の回路によって接続されている。
そして、この回路中には、電解コンデンサ１７が接続され直流電圧の平準化を図っている。 The converter 13 and the inverter 15 are connected by a single circuit.
In this circuit, an electrolytic capacitor 17 is connected to equalize the DC voltage.

インバータ１５は、コンバータ１３によって供給される直流電圧を、モータ３を駆動するのに必要な交流電流に変換している。
このインバータ１５により、モータ３の回転速度等が制御される。
なお、本実施形態では、３相交流モータを使用しているがこれに限定する趣旨ではなく、その他の様々なモータ（例えば直流モータ等）を使用することができる。 The inverter 15 converts the DC voltage supplied by the converter 13 into an AC current necessary for driving the motor 3.
The inverter 15 controls the rotational speed of the motor 3 and the like.
In this embodiment, a three-phase AC motor is used. However, the present invention is not limited to this, and various other motors (for example, a DC motor) can be used.

制御部１１により行われる制御を以下説明する。
制御部１１は、検出部１１０を有する。検出部１１０は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相を流れる電流の電流値を検出する。
ここで、検出部１１０が検出したＲ相の電流値をＲ値といい、Ｓ相の電流値をＳ値といい、Ｔ相の電流値をＴ値という。
検出されたＲ値、Ｓ値及びＴ値の３つの値は最大電流算出部１１１、セレクタ部１３１に対して入力される。
また、Ｒ値はＲ実効値算出部１３３ａに対して入力され、Ｓ値はＳ実効値算出部１３３ｂに対して入力され、Ｔ値はＴ実効値算出部１３３ｃに対して入力される。 Control performed by the control unit 11 will be described below.
The control unit 11 includes a detection unit 110. The detection unit 110 detects the current value of the current flowing through the R phase, the S phase, and the T phase.
Here, the R-phase current value detected by the detection unit 110 is referred to as an R value, the S-phase current value is referred to as an S value, and the T-phase current value is referred to as a T value.
Three values of the detected R value, S value, and T value are input to the maximum current calculation unit 111 and the selector unit 131.
The R value is input to the R effective value calculation unit 133a, the S value is input to the S effective value calculation unit 133b, and the T value is input to the T effective value calculation unit 133c.

最大電流算出部１１１は、入力されたＲ値、Ｓ値及びＴ値の３つの値のうち、絶対値が最大の値（以下、「最大値」という）を第１比較部１１２に対して出力する。
第１比較部１１２は、入力された最大値を第１記憶部１１７が記憶している規定値１と比較する。
そして、第１比較部１１２は、最大値が規定値１よりも大きい値を示していた場合には、その旨を示す信号（以下、「制限信号」という）を速度指令変化率制限部１１３に対して出力する。
なお、第１比較部１１２は、最大値が規定値１以下となると、制限信号の出力を停止する。 The maximum current calculation unit 111 outputs a value having the maximum absolute value (hereinafter referred to as “maximum value”) to the first comparison unit 112 among the three values of the input R value, S value, and T value. To do.
The first comparison unit 112 compares the input maximum value with the specified value 1 stored in the first storage unit 117.
Then, when the maximum value indicates a value larger than the specified value 1, the first comparison unit 112 sends a signal indicating that (hereinafter referred to as “limit signal”) to the speed command change rate limit unit 113. Output.
Note that the first comparison unit 112 stops outputting the limit signal when the maximum value is equal to or less than the specified value 1.

速度指令変化率制限部１１３は、第１比較部１１２からの制限信号の入力がない場合には、コントローラ７から入力される速度の指令値（以下、「速度指令値」という）をそのまま速度制御部１１４に対して出力する。
他方、速度指令変化率制限部１１３は、制限信号の入力が有った場合には、加速度検出部１１８から入力されるモータ３の加速度値が数分の１（例えば、１／４、１／５）となるように速度指令の変化率を制限し、速度制御部１１４に対して出力する。 When there is no input of the limit signal from the first comparison unit 112, the speed command change rate limiting unit 113 controls the speed command value (hereinafter referred to as “speed command value”) input from the controller 7 as it is. Output to the unit 114.
On the other hand, when there is an input of a limit signal, the speed command change rate limiting unit 113 reduces the acceleration value of the motor 3 input from the acceleration detection unit 118 to a fraction (for example, 1/4, 1 / 5), the rate of change of the speed command is limited and output to the speed control unit 114.

ここで、モータ３の制御を行う部分について説明を行う。
モータ３の回転はエンコーダ５によって電気信号（以下、「モータ回転信号」という）に変換されて速度検出部１１９に対して出力される。
速度検出部１１９は、モータ３からのパルス信号を微分等して速度を算出し、算出した値（以下、「速度値」という）を速度制御部１１４及び加速度検出部１１８に対して出力する。
加速度検出部は、入力された速度値を微分等して加速度を算出し、算出した値（以下、「加速度値」という）を速度指令変化率制限部１１３に対して出力する。 Here, the part which controls the motor 3 is demonstrated.
The rotation of the motor 3 is converted into an electric signal (hereinafter referred to as “motor rotation signal”) by the encoder 5 and output to the speed detection unit 119.
The speed detection unit 119 calculates a speed by differentiating the pulse signal from the motor 3 and outputs the calculated value (hereinafter referred to as “speed value”) to the speed control unit 114 and the acceleration detection unit 118.
The acceleration detection unit calculates an acceleration by differentiating the input speed value and outputs the calculated value (hereinafter referred to as “acceleration value”) to the speed command change rate limiting unit 113.

速度制御部１１４は、速度値と速度指令値との差分を算出し、補償ゲインを乗算してトルク指令を算出し、その値（以下、「モータトルク指令値」という）を、トルク制御部１１５に対して出力する。
トルク制御部１１５は、モータトルク指令値を実現するのに必要となるモータ３が出力すべき電圧指令値を算出して電流制御を行い、電流制御部からの電圧指令（以下、「モータ電圧指令値」という）をゲート制御部１１６に対して出力する。
ゲート制御部１１６は、入力されたモータ電圧指令値を実現することが可能なように、インバータ１５を構成する半導体を制御する。
そして、インバータ１５がこのゲート制御部１１６によって適切に制御されることによって、モータ３の回転は制御される。
また、ゲート制御部１１６は、後述する第３比較部１３９からゲート停止信号が入力されると、インバータ１５からモータ３への電力供給を停止させる。 The speed control unit 114 calculates the difference between the speed value and the speed command value, multiplies the compensation gain to calculate the torque command, and calculates the value (hereinafter referred to as “motor torque command value”) as the torque control unit 115. Output for.
The torque control unit 115 calculates a voltage command value to be output by the motor 3 necessary for realizing the motor torque command value, performs current control, and performs voltage control (hereinafter referred to as “motor voltage command” from the current control unit). Value ”) to the gate control unit 116.
The gate control unit 116 controls the semiconductor constituting the inverter 15 so that the input motor voltage command value can be realized.
The rotation of the motor 3 is controlled by appropriately controlling the inverter 15 by the gate controller 116.
Moreover, the gate control part 116 will stop the electric power supply from the inverter 15 to the motor 3, if the gate stop signal is input from the 3rd comparison part 139 mentioned later.

セレクタ部１３１は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の電流値を選択して平均化部１３２に対して出力する。
平均化部１３２は、３相電流の電流値の平均値を算出し、この値（以下、「平均値」という）を乗算部１３５に対して出力する。 The selector unit 131 selects R-phase, S-phase, and T-phase current values and outputs them to the averaging unit 132.
The averaging unit 132 calculates an average value of the current values of the three-phase currents, and outputs this value (hereinafter referred to as “average value”) to the multiplication unit 135.

Ｒ実効値算出部１３３ａは、Ｒ相の電流値から実効値を算出し、その値（以下、「Ｒ相実効値」という）をアンバランス補償量算出部１３４に対して出力する。
Ｓ実効値算出部１３３ｂは、Ｓ相の電流値から実効値を算出し、その値（以下、「Ｓ相実効値」という）をアンバランス補償量算出部１３４に対して出力する。
Ｔ実効値算出部１３３ｃは、Ｔ相の電流値から実効値を算出し、その値（以下、「Ｔ相実効値」という）をアンバランス補償量算出部１３４に対して出力する。 The R effective value calculation unit 133a calculates an effective value from the current value of the R phase and outputs the value (hereinafter, referred to as “R phase effective value”) to the unbalance compensation amount calculation unit 134.
The S effective value calculation unit 133b calculates an effective value from the current value of the S phase, and outputs the value (hereinafter referred to as “S phase effective value”) to the unbalance compensation amount calculation unit 134.
The T effective value calculation unit 133c calculates an effective value from the current value of the T phase and outputs the value (hereinafter referred to as “T phase effective value”) to the unbalance compensation amount calculation unit 134.

そして、アンバランス補償量算出部１３４は、Ｒ相実効値、Ｓ相実効値及びＴ相実効値から、３相電流の平均値を算出する。
さらに、アンバランス補償量算出部１３４は、Ｒ相実効値、Ｓ相実効値及びＴ相実効値から、３相のうち最大の電流の電流値（実効値）を算出する。
その上で、以下の式によって、電流アンバランス補償量を算出する。
電流アンバランス補償量＝｜電流が最大の相の電流値｜／｜３相電流の平均値｜
算出された電流アンバランス補償量は、乗算部１３５に対して出力される。
なお、実効値ではなく、平均値によって電流アンバランス補償量することもできる。 Then, the unbalance compensation amount calculation unit 134 calculates the average value of the three-phase currents from the R-phase effective value, the S-phase effective value, and the T-phase effective value.
Furthermore, the unbalance compensation amount calculation unit 134 calculates the current value (effective value) of the maximum current among the three phases from the R phase effective value, the S phase effective value, and the T phase effective value.
Then, the current unbalance compensation amount is calculated by the following equation.
Current unbalance compensation amount || Current value of the phase with the largest current | / | Average value of the three-phase current |
The calculated current imbalance compensation amount is output to the multiplication unit 135.
It should be noted that the current unbalance compensation amount can be calculated not by the effective value but by the average value.

乗算部１３５によって、この電流アンバランス補償量と平均化部１３２から出力された平均値を乗算した値が算出され、この値が積算部１３６に対して出力される。
積算部１３６は、入力された値を積算し、この値（以下、「積算値」という）を第２比較部１３７及び第３比較部１３９に対して出力される。 The multiplication unit 135 calculates a value obtained by multiplying the current unbalance compensation amount by the average value output from the averaging unit 132, and outputs this value to the integration unit 136.
The integrating unit 136 integrates the input values and outputs this value (hereinafter referred to as “integrated value”) to the second comparing unit 137 and the third comparing unit 139.

第２比較部１３７では、入力された積算値を第２記憶部１３８が記憶している規定値２と比較する。
そして、積算値が規定値２より高い値を示していた場合には、その旨を示す信号（以下、「ワーニング信号」という）をコントローラ７に対して出力する。 The second comparison unit 137 compares the input integrated value with the specified value 2 stored in the second storage unit 138.
When the integrated value indicates a value higher than the specified value 2, a signal indicating that fact (hereinafter referred to as “warning signal”) is output to the controller 7.

第３比較部１３９では、入力された積算値を第３記憶部１４０が記憶している規定値３と比較する。
そして、積算値が規定値３よりも高い値を示していた場合には、その旨を示す信号（以下、「ゲート停止信号」という）をゲート制御部１１６に対して出力する。
そして、積算値が規定値３よりも高い場合には、ゲート停止信号を出力するのみならず、さらにゲート停止信号を発信したことを示す信号（以下、「異常信号」という）をコントローラ７に対して出力する。 The third comparison unit 139 compares the input integrated value with the specified value 3 stored in the third storage unit 140.
When the integrated value indicates a value higher than the specified value 3, a signal indicating that (hereinafter referred to as “gate stop signal”) is output to the gate control unit 116.
When the integrated value is higher than the specified value 3, not only the gate stop signal is output but also a signal (hereinafter referred to as “abnormal signal”) indicating that the gate stop signal is transmitted to the controller 7. Output.

ここで、規定値２は、積算値がこの規定値２未満の場合には３相を流れる電流のアンバランスは何ら問題ない定常運転とみなしうる値が設定される。
換言すると、積算値が規定値２以上の値となると、コントローラ７による対応（以下、「アンバランス対応」という）が必要となる。
また、規定値３は、積算値がこの規定値３以上の場合には３相を流れる電流のアンバランスは、モータ３を停止させなければならないほどの異常状態であるとみなしうる値が設定される。
その為、規定値２＜規定値３である。 Here, the specified value 2 is set to a value that can be regarded as a steady operation in which the unbalance of the currents flowing through the three phases is not problematic when the integrated value is less than the specified value 2.
In other words, when the integrated value is a value equal to or greater than the specified value 2, a response by the controller 7 (hereinafter referred to as “unbalance response”) is required.
In addition, the specified value 3 is set to a value that can be regarded as an abnormal state in which the motor 3 must be stopped for the unbalance of the currents flowing through the three phases when the integrated value is equal to or greater than the specified value 3. The
Therefore, the specified value 2 <the specified value 3.

次にコントローラ７の動作について説明する。
コントローラ７は、ユーザからの入力等（操作入力）を受けて、モータ３を総合的に制御する部分である。
このコントローラ７は、通常は操作入力に応じて、要求される速度指令値を速度指令変化率制限部１１３に出力している。
しかし、コントローラ７は、ワーニング信号が入力されると、ワーニング対応を行う。具体的には、モータの運転パターンの休止時間を長くしたりする。
また、コントローラ７は、異常信号が入力されると、その旨をユーザに通知等行う。 Next, the operation of the controller 7 will be described.
The controller 7 is a part that comprehensively controls the motor 3 in response to input from the user (operation input).
The controller 7 normally outputs a requested speed command value to the speed command change rate limiting unit 113 in response to an operation input.
However, when a warning signal is input, the controller 7 performs a warning response. Specifically, the pause time of the motor operation pattern is lengthened.
Further, when an abnormal signal is input, the controller 7 notifies the user to that effect.

以上のように構成したことから、コンバータ１３に過電流が流れてコンバータ１３内の半導体の破損を防止することが可能となる。
さらに、過電流での不具合のみならず、コンバータ１３内の過負荷による破損を防止することが可能となる。
以下、より具体的に説明する。 With the configuration as described above, an overcurrent flows through the converter 13 to prevent damage to the semiconductor in the converter 13.
Furthermore, it is possible to prevent damage due to overload in the converter 13 as well as malfunction due to overcurrent.
More specific description will be given below.

最大電流算出部１１１の検出値に基づく制限信号によって、モータ３の速度指令値の変化率を、速度指令変化率制限部１１３で制限している。
それによって、図２のように、コンバータ１３を流れる電流が所定値を超えたａ時点で、速度指令変化率制限部１１３からの出力がそれまでのＡ値から数分の１のＢ値となっている。
それによって、モータ３の速度の上昇率が低下している。
また、コンバータ１３を流れる電流も徐々に低下している。
これによって、コンバータ１３を流れる電流の最大値が所定値を超えないためコンバータ１３内の半導体を破損させることがない。それによって、モータ３の運転を停止させずに運転を継続させることが可能となる。
そして、モータ３の運転が停止されないということは、モータ３を使用する各種の機械の運転が停止されないことを意味する。
また、最大電流算出部１１１は、最大の電流を流している相の電流を選択するため、３相を流れる電流が不均衡である場合でも、コンバータ１３を流れる電流を制限することが可能となる。それによって、３相を流れる電流が不均衡な場合であっても、機械を停止させることなく、コンバータ１３を保護することが可能となる。 The speed command change rate limiting unit 113 limits the rate of change of the speed command value of the motor 3 by a limit signal based on the detection value of the maximum current calculation unit 111.
As a result, as shown in FIG. 2, at the time point a when the current flowing through the converter 13 exceeds a predetermined value, the output from the speed command change rate limiting unit 113 becomes a B value that is a fraction of the previous A value. ing.
As a result, the rate of increase in the speed of the motor 3 is reduced.
Further, the current flowing through the converter 13 is also gradually decreased.
As a result, the maximum value of the current flowing through the converter 13 does not exceed a predetermined value, so that the semiconductor in the converter 13 is not damaged. Thereby, it is possible to continue the operation without stopping the operation of the motor 3.
And that the operation of the motor 3 is not stopped means that the operation of various machines using the motor 3 is not stopped.
In addition, since the maximum current calculation unit 111 selects the current of the phase through which the maximum current is flowing, the current flowing through the converter 13 can be limited even when the current flowing through the three phases is unbalanced. . Thereby, even when the currents flowing through the three phases are unbalanced, the converter 13 can be protected without stopping the machine.

また、Ｒ実効値算出部１３３ａ、Ｓ実効値算出部１３３ｂ及びＴ実効値算出部１３３ｃによる実効値（電流）を算出し、アンバランス補償量算出部１３４によって電流のアンバランスの補償量を算出することによって、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の３相を流れる電流のアンバランスを補償する事が可能となる。
それによって、３相を流れる電流が不均衡な場合であっても、機械を停止させることなく、コンバータ１３を保護することが可能となる。 Further, an effective value (current) is calculated by the R effective value calculating unit 133a, the S effective value calculating unit 133b, and the T effective value calculating unit 133c, and the unbalance compensation amount calculating unit 134 calculates the compensation amount of the current unbalance. Thus, it is possible to compensate for an imbalance of currents flowing through the three phases of the R phase, the S phase, and the T phase.
Thereby, even when the currents flowing through the three phases are unbalanced, the converter 13 can be protected without stopping the machine.

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態におけるモータ制御装置１の説明図である。
図４は、第２の実施形態の効果の説明図である。
なお、第１の実施形態と同一の点については、説明を省略する。 <Second Embodiment>
FIG. 3 is an explanatory diagram of the motor control device 1 according to the second embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the effect of the second embodiment.
Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted.

第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、以下の点である。
第２の実施形態は、第１の実施形態のように単に３相交流電源９からの電流をモータ３に提供するのみではなく、逆に、モータ３からの電流を３相交流電源９に回生する。
その為に、第２の実施形態のコンバータ１３は、第１の実施形態のように単なるダイオードではなく、ゲートへ電圧入力によって制御される半導体（パワートランジスタ）となっている。半導体（パワートランジスタ）は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などが用いられる。
これによって、モータ３の回転力を、コンバータ１３とインバータ１５の回路に電力として回生することが可能となる。
なお、ゲート制御部１１６は、モータ３の回転に応じて、適切にインバータの半導体（パワートランジスタ）を制御している。
また、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相にはＡＣＬ１０が設けられている。 The second embodiment is different from the first embodiment in the following points.
The second embodiment not only provides the motor 3 with the current from the three-phase AC power supply 9 as in the first embodiment, but conversely regenerates the current from the motor 3 to the three-phase AC power supply 9. To do.
Therefore, the converter 13 of the second embodiment is not a simple diode as in the first embodiment, but is a semiconductor (power transistor) controlled by voltage input to the gate. As the semiconductor (power transistor), for example, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like is used.
As a result, the rotational force of the motor 3 can be regenerated as electric power in the circuit of the converter 13 and the inverter 15.
The gate control unit 116 appropriately controls the semiconductor (power transistor) of the inverter according to the rotation of the motor 3.
The ACL 10 is provided for the R phase, the S phase, and the T phase.

また、同様に、コンバータゲート制御部１２３は、直流としてコンバータ１３とインバータ１５の回路に提供されている電流を、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相に適切な位相で回生する様に制御している。
なお、コンバータゲート制御部１２３が適切な位相で回生するために、位相検出部１５０が、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の位相を検出する。そして、コンバータゲート制御部１２３が、位相検出部１５０が出力した、各相の位相に基づいて、コンバータ１３の半導体（パワートランジスタ）を制御する。 Similarly, the converter gate control unit 123 controls the current provided to the circuit of the converter 13 and the inverter 15 as a direct current to be regenerated at an appropriate phase in the R phase, the S phase, and the T phase. .
In order for converter gate control unit 123 to regenerate at an appropriate phase, phase detection unit 150 detects the phases of R phase, S phase, and T phase. Then, converter gate controller 123 controls the semiconductor (power transistor) of converter 13 based on the phase of each phase output from phase detector 150.

さらに、コンバータ１３とインバータ１５の回路中には、回生抵抗部１９が設けられる。
この回生抵抗部１９は、回生抵抗１９ｂと回生半導体１９ａ（パワートランジスタ）を有している。
回生抵抗１９ｂは、モータ３によって回生される電力を熱として吸収可能な能力を有している。
回生半導体１９ａ（パワートランジスタ）は、ゲートに電圧が供給されると、回生抵抗部１９に電流を流すことが可能となる。
この回生半導体１９ａ（パワートランジスタ）のゲートへの電圧の提供は、回生制御部１２４によって制御される。 Further, a regenerative resistor unit 19 is provided in the circuit of the converter 13 and the inverter 15.
The regenerative resistor 19 has a regenerative resistor 19b and a regenerative semiconductor 19a (power transistor).
The regenerative resistor 19b has the capability of absorbing the power regenerated by the motor 3 as heat.
When a voltage is supplied to the gate of the regenerative semiconductor 19a (power transistor), a current can flow through the regenerative resistance unit 19.
The provision of the voltage to the gate of the regenerative semiconductor 19a (power transistor) is controlled by the regenerative control unit 124.

さらにまた、制御部１１は、力行／回生変更部１２０を有している。
この、力行／回生変更部１２０によって、回生スイッチ１２１と力行スイッチ１２２のＯＮ、ＯＦＦが切り替わる。
より具体的には、回生時には、回生スイッチ１２１がＯＮされ、力行スイッチ１２２がＯＦＦされる。また、力行時には、回生スイッチ１２１がＯＦＦされ、力行スイッチ１２２がＯＮされる。
これによって、力行時と回生時とで異なる制御を、制御部１１は行っている。
ここで、力行時は、第１の実施形態と同一の制御を行う。
他方、回生時は、コンバータゲート制御部１２３と及び回生制御部１２４による制御が行われる。
より具体的には、モータ３からの回生される電流は、最大の電流が流れる相の電流が規定値（第１記憶部１１７が記憶している規定値１）未満の場合には、３相交流電源９に回生される。
しかし、最大の電流が流れる相の電流が規定値（第１記憶部１１７が記憶している規定値１）以上の場合には、コンバータゲート制御部１２３は、回生を行わないように制御する。さらに、回生制御部１２４は、回生抵抗部１９にモータ３から回生される電流を流すように制御する。
そうすると、モータ３が回生した電流は、回生抵抗１９ｂにより熱として消費される。
これによって、最大の電流が流れる相の電流が規定値を超えない制御が可能となる。 Furthermore, the control unit 11 has a power running / regeneration changing unit 120.
The power running / regeneration changing unit 120 switches the regeneration switch 121 and the power running switch 122 on and off.
More specifically, at the time of regeneration, the regeneration switch 121 is turned on and the power running switch 122 is turned off. Further, during power running, the regenerative switch 121 is turned off and the power running switch 122 is turned on.
Thereby, the control unit 11 performs different control between power running and regeneration.
Here, during power running, the same control as in the first embodiment is performed.
On the other hand, at the time of regeneration, control by the converter gate control unit 123 and the regeneration control unit 124 is performed.
More specifically, the regenerated current from the motor 3 is three-phase when the current of the phase through which the maximum current flows is less than a specified value (the specified value 1 stored in the first storage unit 117). Regenerated by AC power supply 9.
However, when the current of the phase through which the maximum current flows is equal to or greater than a specified value (specified value 1 stored in the first storage unit 117), the converter gate control unit 123 performs control so as not to perform regeneration. Furthermore, the regeneration control unit 124 controls the current that is regenerated from the motor 3 to flow through the regenerative resistance unit 19.
Then, the current regenerated by the motor 3 is consumed as heat by the regenerative resistor 19b.
As a result, it is possible to perform control so that the phase current through which the maximum current flows does not exceed the specified value.

次に、図４を用いて、効果を説明する。なお、Ｒ相が最大の電流が流れる相となっている場合を想定して説明する。
図４のように、ｃ時点までは、Ｒ相を流れている電流が所定値に達していない為、コンバータ１３に流れる電流は制限されていない。
しかし、ｃ時点において、Ｒ相を流れている電流が所定値に達した為、コンバータゲート制御部１２３は、コンバータ１３による３相交流電源９への回生を停止する。同時に、回生抵抗部１９に電流が流れるように回生制御部１２４が制御を行う。これによって、Ｒ相へ流れる電流が低下する。この、回生制御部１２４による、回生抵抗部１９へ回生された電流を流すのは所定時間（図４においては、回生抵抗用ＩＧＢＴ制御信号の１パルスの間）継続される。
そして、所定時間経過したｄ時点において回生の制限が解除される。これによって、再度、Ｒ相の電流が上昇する。そして、これが繰り返される。この処理は電流の値によって行ってもよい。 Next, the effect will be described with reference to FIG. The description will be made assuming that the R phase is a phase through which the maximum current flows.
As shown in FIG. 4, until the time point c, the current flowing through the R phase does not reach the predetermined value, and thus the current flowing through the converter 13 is not limited.
However, since the current flowing in the R phase reaches a predetermined value at time point c, converter gate control unit 123 stops regeneration of converter 13 to three-phase AC power supply 9. At the same time, the regeneration control unit 124 performs control so that a current flows through the regeneration resistance unit 19. As a result, the current flowing to the R phase decreases. The flow of the regenerated current to the regenerative resistance unit 19 by the regenerative control unit 124 is continued for a predetermined time (in one pulse of the regenerative resistance IGBT control signal in FIG. 4).
Then, at the time point d when a predetermined time has elapsed, the regeneration restriction is released. As a result, the R-phase current rises again. This is then repeated. This processing may be performed according to the current value.

このような制御を行うため、力行時のみならず、回生時にも、モータ３の運転を停止させずに運転を継続させることが可能となる。
そして、モータ３の運転が停止されないということは、モータ３を使用する各種の機械の運転が停止されないことを意味する。
また、最大電流算出部１１１は、最大の電流を流している相の電流を選択するため、３相を流れる電流が不均衡である場合でも、コンバータ１３を流れる電流を制限することが可能となる。それによって、３相を流れる電流が不均衡な場合であっても、機械を停止させることなく、コンバータ１３を保護することが可能となる。 Since such control is performed, it is possible to continue the operation without stopping the operation of the motor 3 not only during power running but also during regeneration.
And that the operation of the motor 3 is not stopped means that the operation of various machines using the motor 3 is not stopped.
In addition, since the maximum current calculation unit 111 selects the current of the phase through which the maximum current is flowing, the current flowing through the converter 13 can be limited even when the current flowing through the three phases is unbalanced. . Thereby, even when the currents flowing through the three phases are unbalanced, the converter 13 can be protected without stopping the machine.

＜実施形態の構成及び効果＞
本実施形態のモータ制御装置１は、３相交流電源９に電気的に接続されるコンバータ１３と、コンバータ１３、及び、モータ３に電気的に接続されるインバータ１５と、３相交流電源９とコンバータ１３との間を流れる電流を検出し、インバータ１５を制御する制御部１１と、を有し、制御部１１は、３相を流れている電流値に基づいて、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値が、ゼロとならない範囲で所定値以下となるように制御する。
このような構成を有することから、電源不平衡時にできるだけ機械を停止させる事なくコンバータを保護する事のできるモータ制御装置１を提供することが可能となる。
また、３相交流電源９に接続されるコンバータ１３の半導体（パワートランジスタ）を保護することが可能となる。 <Configuration and Effect of Embodiment>
The motor control device 1 of the present embodiment includes a converter 13 that is electrically connected to the three-phase AC power source 9, a converter 13, an inverter 15 that is electrically connected to the motor 3, and a three-phase AC power source 9. A control unit 11 that detects current flowing between the converter 13 and controls the inverter 15, and the control unit 11 is based on a current value flowing through the three phases, The current value flowing through the current value phase is controlled to be equal to or less than a predetermined value within a range where the current value does not become zero.
With such a configuration, it is possible to provide the motor control device 1 that can protect the converter without stopping the machine as much as possible when the power supply is unbalanced.
In addition, the semiconductor (power transistor) of the converter 13 connected to the three-phase AC power supply 9 can be protected.

また、制御部１１は、モータ３の速度指令の変化率を制限することによって、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値が所定値以下となるように制御する。
このような構成を有することから、モータ３の回転を維持しつつ、コンバータ１３の半導体（パワートランジスタ）を保護することが可能となる。 Moreover, the control part 11 controls so that the electric current value which flows through the phase of the largest electric current value among three phase electric currents may become below a predetermined value by restrict | limiting the rate of change of the speed command of the motor 3.
With such a configuration, the semiconductor (power transistor) of the converter 13 can be protected while maintaining the rotation of the motor 3.

また、コンバータ１３とインバータ１５とを接続した回路中に回生抵抗部１９を有し、制御部１１は、回生時に、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値が所定値以上になった場合に、コンバータ１３から３相交流電源への接続を遮断し、回生抵抗部１９に電流を流す。
このような構成を有することから、回生時にも、モータ３の回転を維持しつつ、コンバータ１３の半導体（パワートランジスタ）を保護することが可能となる。 Further, the regenerative resistor unit 19 is included in the circuit connecting the converter 13 and the inverter 15, and the control unit 11 has a current value flowing through the phase of the maximum current value among the three-phase currents at a predetermined value or more during regeneration. In this case, the connection from the converter 13 to the three-phase AC power supply is cut off, and a current is passed through the regenerative resistor 19.
With such a configuration, it is possible to protect the semiconductor (power transistor) of the converter 13 while maintaining the rotation of the motor 3 even during regeneration.

また、制御部１１は、３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値と３相全ての電流の平均値とのアンバランス量を算出し、アンバランス量に基づき、インバータ１５の運転を制限する。
このような構成を有することから、３相を流れる電流にアンバランスが生じていても、これを抑制しつつ、運転を継続することが可能となる。 In addition, the control unit 11 calculates an unbalance amount between the current value flowing through the phase having the maximum current value among the three-phase currents and the average value of all three phase currents, and based on the unbalance amount, Limit driving.
Since it has such a configuration, even if an imbalance occurs in the current flowing through the three phases, it is possible to continue the operation while suppressing this.

また、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な変化した構造、構成、制御を行っていても良い。
例えば、制御部１１での制御は、プログラムによって制御してもよい。
また、検出部１１０は、３相を流れている電流値を全て検出しても良い。また、２相を流れている電流値を検出する検出部１１０を有し、他の１相の電流値は計算によって算出してもよい。
本発明のコンバータは、交流を直流に変換可能なものであればどのようなものであっても良い。
本発明のインバータは、直流を交流に変換可能であり、その電力が最終的にモータを駆動可能なものであればどのようなものであってもよい。 Further, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changed structures, configurations, and controls may be performed.
For example, the control by the control unit 11 may be controlled by a program.
Further, the detection unit 110 may detect all the current values flowing through the three phases. Moreover, it has the detection part 110 which detects the electric current value which has flowed through two phases, and may calculate the electric current value of another one phase by calculation.
The converter of the present invention may be any converter as long as it can convert alternating current into direct current.
The inverter according to the present invention may be any inverter as long as it can convert direct current to alternating current and its electric power can finally drive the motor.

１ モータ制御装置
３ モータ
５ エンコーダ
７ コントローラ
９ ３相交流電源
１１ 制御部
１３ コンバータ
１５ インバータ
１７ 電解コンデンサ
１９ 回生抵抗部
１９ａ 回生半導体
１９ｂ 回生抵抗
１１０ 検出部
１１１ 最大電流算出部
１１２ 第１比較部
１１３ 速度指令変化率制限部
１１４ 速度制御部
１１５ トルク制御部
１１６ ゲート制御部
１１７ 第１記憶部
１１８ 加速度検出部
１１９ 速度検出部
１２０ 力行／回生変更部
１２１ 回生スイッチ
１２２ 力行スイッチ
１２３ コンバータゲート制御部
１２４ 回生制御部
１３１ セレクタ部
１３２ 平均化部
１３３ａ Ｒ実効値算出部
１３３ｂ Ｓ実効値算出部
１３３ｃ Ｔ実効値算出部
１３４ アンバランス補償量算出部
１３５ 乗算部
１３６ 積算部
１３７ 第２比較部
１３８ 第２記憶部
１３９ 第３比較部
１４０ 第３記憶部
１５０ 位相検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 3 Motor 5 Encoder 7 Controller 9 Three-phase alternating current power supply 11 Control part 13 Converter 15 Inverter 17 Electrolytic capacitor 19 Regenerative resistance part 19a Regenerative semiconductor 19b Regenerative resistance 110 Detection part 111 Maximum current calculation part 112 1st comparison part 113 Speed Command change rate limiting unit 114 Speed control unit 115 Torque control unit 116 Gate control unit 117 First storage unit 118 Acceleration detection unit 119 Speed detection unit 120 Power running / regeneration change unit 121 Regenerative switch 122 Power running switch 123 Converter gate control unit 124 Regenerative control Unit 131 selector unit 132 averaging unit 133a R effective value calculation unit 133b S effective value calculation unit 133c T effective value calculation unit 134 unbalance compensation amount calculation unit 135 multiplication unit 136 integration unit 137 second comparison unit 138 second Storage unit 139 Third comparison unit 140 Third storage unit 150 Phase detection unit

Claims (3)

３相交流電源に電気的に接続されるコンバータと、
前記コンバータ、及び、モータに電気的に接続されるインバータと、
前記３相交流電源と前記コンバータとの間を流れる電流を検出し、前記インバータを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
以下の式に基づいて、電流アンバランス補償量を算出し、
電流アンバランス補償量＝｜前記３相交流電源と前記コンバータとの間を流れている３相の電流のうち最大の電流値の相を流れる電流値｜／｜前記３相の電流の第１の平均値｜
前記電流アンバランス補償量と前記３相の電流の第２の平均値を乗算した値と、第１の規定値とを比較することによってワーニング対応を実行する
モータ制御装置。 A converter electrically connected to a three-phase AC power source;
An inverter electrically connected to the converter and the motor;
A controller that detects a current flowing between the three-phase AC power source and the converter and controls the inverter;
The controller is
Based on the following formula, calculate the current unbalance compensation amount,
Current imbalance compensation amount || Current value flowing through the phase with the maximum current value among the three-phase currents flowing between the three-phase AC power source and the converter | / | the first of the three-phase currents Average value |
A motor control device that executes a warning response by comparing a value obtained by multiplying the current unbalance compensation amount by a second average value of the three-phase currents with a first specified value . 前記制御部は、
前記電流アンバランス補償量と前記３相の電流の前記第２の平均値を乗算した値と、第２の規定値とを比較することによって異常状態を検出し、
前記異常状態を検出した場合、前記インバータの運転を制限する
請求項１に記載のモータ制御装置。 The controller is
An abnormal state is detected by comparing a value obtained by multiplying the current unbalance compensation amount by the second average value of the three-phase current and a second specified value;
When detecting the abnormal state, the motor control device according to claim 1 for limiting the operation of the inverter. 前記第２の規定値は前記第１の規定値よりも大きい
請求項２に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2 , wherein the second specified value is larger than the first specified value.

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