特許 6400617 トルク指令制限部を有するモータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6400617

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月3日

(54)【発明の名称】トルク指令制限部を有するモータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/18 20060101AFI20180920BHJP

   H02P 29/032 20160101ALI20180920BHJP

【ＦＩ】

   H02P3/18 101Z

   H02P29/032

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-37465(P2016-37465)

(22)【出願日】2016年2月29日

(65)【公開番号】特開2017-158239(P2017-158239A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2017年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】猪飼 聡史

(72)【発明者】

【氏名】熊本 裕樹

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０２５８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５４５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２９８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ １／００−３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械または産業機械におけるモータを制御するモータ制御装置であって、
モータを駆動するための電力を供給する電源の停電を検出する停電検出部と、
モータを駆動するアンプに印加されるＤＣリンク電圧の値を検出するＤＣリンク電圧検出部と、
前記ＤＣリンク電圧の値と所定の閾値とを比較する比較部と、
モータを駆動するためのトルク指令を生成するトルク指令生成部と、
前記比較部による比較の結果、モータ減速時のトルクに対する制限値として、前記ＤＣリンク電圧の値が前記所定の閾値未満の場合は前記ＤＣリンク電圧の減少が抑制される第１のトルク制限値を設定し、前記ＤＣリンク電圧の値が前記所定の閾値以上の場合は第２のトルク制限値を設定するトルク制限値設定部と、
前記停電検出部による停電検出時に前記トルク指令を前記トルク制限値に制限するトルク指令制限部と、
を備え、
前記第２のトルク制限値の絶対値は、前記第１のトルク制限値の絶対値よりも大きいことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記ＤＣリンク電圧検出部が所定の周期ごとに検出したＤＣリンク電圧の値を保持する保持部をさらに備え、
前記所定の閾値は、前記比較部の比較に用いられるＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されて前記保持部に保持されていたＤＣリンク電圧の値である、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

駆動されるモータの角速度を検出する速度検出部をさらに備え、
トルク制限値設定部は、前記ＤＣリンク電圧の値が前記所定の閾値未満の場合の前記第１のトルク制限値として、前記速度検出部により検出された角速度に基づいて求められるＤＣリンク電圧の減少が抑制されるトルク制限値を設定する、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記トルク制限値設定部は、駆動されるモータの逆起電力係数をＫ_V、トルク定数をＫ_T、巻線抵抗をＲ、角速度をωとしたとき、

【数1】

に基づいて算出される値Ｔ_upper以下の値となるように、前記第１のトルク制限値を設定する、請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記トルク制限値設定部は、駆動されるモータに許容される最大トルク以下の値となるように、前記ＤＣリンク電圧の値が前記所定の閾値以上の場合の前記第２のトルク制限値を設定する、請求項１に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置に関し、特に、電源の停電時にモータのトルクを制限して減速させるモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械や産業機械内のモータを制御するモータ制御装置においては、交流電源側の交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力した後、アンプにてさらに交流電力に変換してこれをモータの駆動電力として供給している。

【0003】

モータを駆動するための電力を供給する電源が停電した場合、工作機械の送り軸等を駆動するモータを緊急停止させる必要がある。

【0004】

例えば、送り軸を駆動する送り軸モータと主軸を駆動する主軸モータとを有する工作機械において、交流電源側の停電発生時に、ＤＣリンク電圧の値に応じて主軸モータを加減速することで、過電圧アラームもしくは低電圧アラームを回避する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0005】

また例えば、送り軸を駆動する送り軸モータと主軸を駆動する主軸モータとを有する工作機械において、交流電源側で停電が発生しても、送り軸モータの動作が所定の判定条件を満たすとき、上位制御手段により指令されていた励磁電流よりも大きい励磁電流が主軸モータへ出力されるよう指令することで、送り軸モータを確実に早期停止することができるとともに、通常運転時には主軸モータの発熱を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

【0006】

また例えば、停電後の過電圧アラームを回避しながら、速やかに送り軸を駆動するモータを停止するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５６１２０５８号公報

【特許文献2】特許第５７４６２７６号公報

【特許文献3】特開２０１６−２５８２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

モータを減速させる方法として、モータに減速トルクを発生させる方法（以下、「制御による減速」と称する。）と、モータに抵抗を接続してこれに電流を流すことでエネルギーを消費させることでダイナミックブレーキをかける方法（以下「ハードウェアによる減速」と称する。）がある。停電が発生すると電源からモータへの電力供給が遮断されるので、「制御による減速」はＤＣリンクに蓄積された電力を用いて行われる。一般に、「制御による減速」の方が「ハードウェアによる減速」よりも、モータが停止するまでの距離（いわゆる制動距離）が短いことから、停電によりモータを緊急停止させるためには、限られた電力内で「制御による減速」の時間を長く確保することが好ましい。

【0009】

通常は、モータの減速の際には、回生動作により、運動エネルギーが低下して電力（電気エネルギー）が増加するので、停電発生時のモータの緊急停止において、限られた電力内で「制御による減速」の時間を長く確保することができる。

【0010】

しかしながら、モータの諸元によっては、「制御による減速」において減速トルクを大きくしすぎると、回生ではなく、電力を消費する力行となり、限られた電力を消費してしまう事態が発生する。図５は、モータの１相あたりの等価回路を示す回路図である。また、図６は、モータの巻線電流と電力との関係を示す図である。モータの巻線電流をｉ［Ａ］、モータの端子電圧をＶ［Ｖ］モータの角速度をω（ｔ）［ｒａｄ／ｓｅｃ］、１相当たりのモータの巻線抵抗をＲ［Ω］、１相当たりのインダクタンスをＬ［Ｈ］、モータの逆起電力係数をＫ_V［Ｖ×ｓｅｃ／ｒａｄ］としたとき、モータの電力Ｐ［Ｗ］は式１のように表される。

【0011】

【数1】

【0012】

式１において、電流一定（ｄｉ／ｄｔ＝０）とし、モータの巻線電流ｉについて整理すると式２のようになる。

【0013】

【数2】

【0014】

式２に示すように、モータの電力Ｐはモータの巻線電流ｉの２次関数で表され、これをグラフにすると図６のようになる。図６において、横軸はモータの巻線電流ｉを示し、縦軸はモータの電力Ｐを示す。図６から分かるように、モータの巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ未満のときはモータの減速により電力の回生が行われるが、モータの巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ以上のときはモータの減速により電力の消費が行われる。モータのトルクは、モータの巻線電流に比例するので、式２および図６から、モータの諸元によっては、「制御による減速」において減速トルクを大きくしすぎると、回生ではなく、電力を消費する力行動作が行われることが分かる。

【0015】

停電発生時のモータの緊急停止において、「制御による減速」において減速トルクを大きくしすぎて電力の消費が行われ、ＤＣリンクにおける電力が低下すると、電源を供給する装置（共通電源）が電力を供給することができなくなり、アンプ（逆変換器）において低電圧アラームが発生する。低電圧アラームが発生すると、「制御による減速」から「ハードウェアによる減速（ダイナミックブレーキ）」に切り換わる。この切り換わりが早く行われると、モータが停止するための距離（制動距離）が長くなってしまう。

【0016】

本発明の目的は、電源停電後の低電圧アラームの発生を回避しながら、モータの停止距離を短くすることができるモータ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記目的を実現するために、本発明においては、工作機械または産業機械におけるモータを制御するモータ制御装置は、モータを駆動するための電力を供給する電源の停電を検出する停電検出部と、モータを駆動するアンプに印加されるＤＣリンク電圧の値を検出するＤＣリンク電圧検出部と、ＤＣリンク電圧の値と所定の閾値とを比較する比較部と、モータを駆動するためのトルク指令を生成するトルク指令生成部と、比較部の比較結果に応じて、トルク制限値を設定するトルク制限値設定部と、停電検出部による停電検出時にトルク指令をトルク制限値に制限するトルク指令制限部と、を備える。

【0018】

ここで、トルク制限値設定部は、比較部の比較結果、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値未満の場合は第１のトルク制限値を設定し、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上の場合は第１のトルク制限値よりも大きい第２のトルク制限値を設定するようにしてもよい。

【0019】

また、上記所定の閾値は、予め設定された固定値としてもよい。

【0020】

また、モータ制御装置は、ＤＣリンク電圧検出部が所定の周期ごとに検出したＤＣリンク電圧の値を保持する保持部をさらに備え、上記所定の閾値は、比較部の比較に用いられるＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されて保持部に保持されていたＤＣリンク電圧の値としてもよい。

【0021】

モータ制御装置は、駆動されるモータの角速度を検出する速度検出部をさらに備え、トルク制限値設定部は、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値未満の場合の第１のトルク制限値として、速度検出部により検出された角速度に基づいて求められるＤＣリンク電圧の減少が抑制されるトルク制限値を設定してもよい。

【0022】

また、トルク制限値設定部は、駆動されるモータの逆起電力係数をＫ_V、トルク定数をＫ_T、巻線抵抗をＲ、角速度をωとしたとき、

【数3】

に基づいて算出される値Ｔ_upper以下となるように、第１のトルク制限値を設定するようにしてもよい。

【0023】

また、トルク制限値設定部は、駆動されるモータに許容される最大トルク以下の値となるように、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上の場合の第２のトルク制限値を設定するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、工作機械または産業機械におけるモータを制御するモータ制御装置において、電源停電後の低電圧アラームの発生を回避しながら、モータの停止距離を短くすることができる。本発明によれば、ＤＣリンクに蓄積された電力に比較的余裕がある場合は、大きいトルク制限値にてモータを減速し、ＤＣリンクに蓄積された電力に余裕がない場合は、小さいトルク制限値にてＤＣリンク電圧の減少が抑制される程度でモータを減速するといった柔軟な減速動作が可能となるので、低電圧アラームの発生を回避しながら、モータの停止距離を短くする（モータを短時間で停止する）ことができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態によるモータ制御装置のブロック図である。

【図2】本発明の他の実施形態によるモータ制御装置のブロック図である。

【図3】本発明の実施形態によるモータ制御装置の動作フローを示すフローチャートである。

【図4】モータの角速度とモータの電力回生もしくは電力消費との関係を説明する図である。

【図5】モータの１相あたりの等価回路を示す回路図である。

【図6】モータの巻線電流と電力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、本発明の実施形態によるモータ制御装置のブロック図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。

【0027】

本発明の実施形態によるモータ制御装置１は、交流電源（以下、単に電源と称することがある）２から供給される交流電力をモータ３の駆動に適した電力に変換してモータ３へ供給する。モータ３は、例えば工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等の駆動源として用いられる。なお、モータ制御装置１によって駆動されるモータ３の種類は、本発明を限定するものではなく、誘導モータや同期モータのような交流モータであっても、あるいは直流モータであってもよい。本実施形態では一例としてモータ３が交流モータである場合について説明する。また、図示の例では、交流電源２の相数を三相としたが、相数も本発明を特に限定するものではなく、三相の他に、例えば単相やその他の多相の交流電源であってもよい。交流電源２の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。

【0028】

モータ制御装置１において、交流電源２側から入力された交流電力は整流器４により直流電力に変換されてＤＣリンクへ出力される。ＤＣリンクには、整流器４の直流出力の脈動分を抑えることと直流電力を蓄積することを目的としてＤＣリンクコンデンサ６が設けられる。ＤＣリンクにおける電圧（以下、「ＤＣリンク電圧」）は、モータ３を駆動するアンプ５に印加される。アンプ５は、半導体スイッチング素子のフルブリッジ回路からなる逆変換器（インバータ）で構成され、トルク指令に基づいて生成されたスイッチング指令に応じてスイッチング素子がオンオフ駆動されることでＤＣリンク電圧を交流電圧に変換し、モータ３に駆動電力を供給する。またアンプ５は、後述するようにモータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力することができる。なお、整流器４およびアンプ５の種類や構成は本発明を特に限定するものではない。

【0029】

本実施形態によるモータ制御装置１は、停電検出部１１と、ＤＣリンク電圧検出部１２と、ＤＣリンク電圧と所定の閾値とを比較する比較部１３と、トルク指令生成部１４と、トルク制限値設定部１５と、トルク指令制限部１６と、速度検出部１７とを備える。

【0030】

停電検出部１１は、モータ３を駆動するための電力を供給する交流電源２の停電を検出する。停電検出の方法自体は、本発明を特に限定するものではないが、例えば、整流器４の交流電源２側の三相交流入力電圧をそれと等価な二相座標上の電圧ベクトルに座標変換し、そのベクトルの振幅を計算することによって、電源電圧の振幅値を算出し、その振幅値が所定の基準電圧値を下回る状態が所定の基準時間継続したことをもって停電を検出する方法などがある。停電検出部１１が交流電源２の停電を検出すると、停電を検出したことを示す停電検出信号がトルク指令制限部１６へ送られる。

【0031】

ＤＣリンク電圧検出部１２は、モータ３を駆動するアンプ５に印加されるＤＣリンク電圧の値を検出する。ＤＣリンク電圧検出部１２が検出したＤＣリンク電圧の値は、比較部１３へ送られる。

【0032】

比較部１３は、ＤＣリンク電圧検出部１２が検出したＤＣリンク電圧の値と所定の閾値とを比較する。閾値の詳細については後述する。

【0033】

トルク指令生成部１４は、モータ３を駆動するためのトルク指令を生成する。アンプ（逆変換器）５は、モータ３がトルク指令に応じたトルクで回転動作を行うことができるよう、交流電力をモータ３に対して出力するか（電力供給動作）もしくは交流電力がモータ３から入力される（電力回生動作）。例えばアンプ５がＰＷＭ制御方式のインバータである場合、トルク指令生成部１４で生成されたトルク指令は、アンプ５内の各半導体スイッチング素子のスイッチング動作をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御信号に変換され、アンプ５内の各半導体スイッチング素子に送られる。

【0034】

トルク制限値設定部１５は、比較部１３の比較結果に応じて、トルク制限値を設定する。トルク制限値の詳細については後述する。トルク制限値設定部１５で設定されたトルク制限値は、トルク指令制限部１６に送られる。

【0035】

トルク指令制限部１６は、停電検出部１１による停電検出時に、トルク指令生成部１４が生成するトルク指令をトルク制限値に制限する。すなわち、停電検出時は、トルク指令生成部１４からトルク指令としてのトルク制限値が出力され、当該トルク制限値は、アンプ５内の各半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御するためのスイッチング指令に変換され、アンプ５内の各半導体スイッチング素子に送られ、アンプ５はこれに基づいて電力変換動作を行うことになる。

【0036】

速度検出部１７は、駆動されるモータ３の角速度を検出する。速度検出部１７で検出された角速度は、トルク制限値設定部１５に送られる。

【0037】

次に、本実施形態によるモータ制御装置１の動作原理について説明する。

【0038】

図５および図６を参照して説明したように、モータ３に減速トルクを発生させて減速する際（「制御による減速」）、減速トルクの大きさに応じてモータ３が電力を回生するか消費するかが切り換わる。図６から分かるように、モータ３の巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ未満のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の回生が行われ、モータ３の巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ以上のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の消費が行われる。また、トルク定数Ｋ_T［Ｎ／Ａｒｍｓ］としたとき、モータ３の巻線電流ｉとトルクＴの間で式４に示す関係式が成り立つ。

【0039】

【数4】

【0040】

したがって、モータ３のトルクＴがＫ_VＫ_tω／Ｒ未満のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の回生が行われ、モータ３のトルクＴがＫ_VＫ_tω／Ｒ以上のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の消費が行われる。整流器４の交流電源２側で停電が発生すると、整流器４からは直流電力は出力されなくなるので、この間にモータ３に減速トルクを発生させて減速する「制御による減速」は、ＤＣリンクに蓄積された電力を用いて行う必要がある。減速トルクが大きいほど、モータ３の停止距離（制動距離）が短くなる利点があるが、トルクＴがＫ_VＫ_tω／Ｒ以上になると、モータ３の減速にもかかわらずモータ３で電力が消費されることになるので、ＤＣリンク電圧が低下してアンプ５において低電圧アラームが発生する恐れがある。一方で、減速トルクが小さいほど、モータ３の停止距離（制動距離）が長くなる欠点があるが、トルクＴがＫ_VＫ_tω／Ｒ未満であれば、モータ３の減速によりモータ３から電力が回生されるので、ＤＣリンク電圧は低下せず、低電圧アラームは発生しない。そこで、本発明では、交流電源２が停電したとき、低電圧アラームの発生を回避しながらモータ３をできるだけ短時間で停止させるために、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値未満の場合は第１のトルク制限値Ｔ_lim1を設定し、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上の場合は第１のトルク制限値Ｔ_lim1よりも大きい第２のトルク制限値Ｔ_lim2を設定する。すなわち、「第１のトルク制限値Ｔ_lim1＜第２のトルク制限値Ｔ_lim2」の関係が成り立つ。交流電源２が停電したときは、ＤＣリンク電圧の値に応じて第１のトルク制限値Ｔ_lim1または第２のトルク制限値Ｔ_lim2のいずれかのトルク制限値を設定し、トルク指令を当該トルク制限値にて制限することで、低電圧アラームの発生を回避しながら、モータ３の停止距離（制動距離）ができるだけ短くなるように（すなわちモータ３ができるだけ短時間で停止できるように）する。第１のトルク制限値Ｔ_lim1にするか第２のトルク制限値Ｔ_lim2にするかの設定は、トルク制限値設定部１５において行われる。また、トルク指令生成部１４で生成されるトルク指令をトルク制限値に制限する処理は、トルク指令制限部１６によって行われる。

【0041】

ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値未満の場合の第１のトルク制限値Ｔ_lim1として、速度検出部１７により検出された角速度に基づいて求められるＤＣリンク電圧の減少が抑制されるトルク制限値を設定する。上述のようにトルクＴがＫ_VＫ_tω／Ｒ未満であればモータ３の減速によりモータ３から電力が回生されることから、Ｋ_VＫ_tω／Ｒ（＝Ｔ_upper）以下の値となるように第１のトルク制限値Ｔ_lim1を設定しておけば、トルク指令を第１のトルク制限値Ｔ_lim1に制限してもＤＣリンク電圧は減少することはない。換言すれば、第１のトルク制限値Ｔ_lim1の上限値Ｔ_upperはＫ_VＫ_tω／Ｒとなる。

【0042】

一方、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上の場合の第２のトルク制限値Ｔ_lim2は、上述の第１のトルク制限値Ｔ_lim1より大きい値に設定すればよいが、その上限値はモータ３に許容される最大トルクである。ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上の場合である場合は、ＤＣリンクに蓄積された電力は比較的余裕がある状態にあるといえるので、モータ３に減速トルクを発生させて減速する「制御による減速」を、モータ３に許容される最大トルクを超えない範囲で実行すればよい。

【0043】

このように、本発明では、交流電源２が停電したとき、低電圧アラームの発生を回避しながらモータ３をできるだけ短時間で停止させるために、ＤＣリンク電圧の値に応じてトルク制限値の値を切り換える。

【0044】

ここで、上記所定の閾値を、予め設定された固定値として設定してもよい。

【0045】

またあるいは、上記所定の閾値を、比較部１３の比較に用いられるＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されたＤＣリンク電圧の値を設定してもよい。図２は、本発明の他の実施形態によるモータ制御装置のブロック図である。ＤＣリンク電圧検出部１２は所定の周期でＤＣリンク電圧の値を検出するが、ＤＣリンク電圧検出部１２が検出したＤＣリンク電圧の値を一旦保持する保持部１８を設けることで、比較部１３において、ＤＣリンク電圧検出部１２が検出したＤＣリンク電圧の値と、当該ＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されたＤＣリンク電圧の値（すなわちこれを閾値とする）とを比較することができるようになる。保持部１８を設けることで、比較部１３においてＤＣリンク電圧が上昇傾向にあるのか下降傾向にあるかを判定することができるので、より確実に、低電圧アラームの発生を回避しながらモータ３をできるだけ短時間で停止させることができるようになる。例えば、ＤＣリンク電圧の値が、当該ＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されたＤＣリンク電圧の値（すなわち保持部１８に閾値として保持されていた値）未満の場合は、ＤＣリンク電圧が下降傾向にあるので、第１のトルク制限値Ｔ_lim1を設定し、ＤＣリンク電圧の値が、当該ＤＣリンク電圧が検出された時の周期よりも前の周期に検出されたＤＣリンク電圧の値（すなわち保持部１８に閾値として保持されていた値）以上の場合は、ＤＣリンク電圧が上昇傾向にあるので、第１のトルク制限値Ｔ_lim1よりも大きい第２のトルク制限値Ｔ_lim2を設定する。

【0046】

図３は、本発明の実施形態によるモータ制御装置の動作フローを示すフローチャートである。

【0047】

モータ制御装置１によりモータ３を制御している場合において、まずステップＳ１０１において、停電検出部１１は、交流電源２の停電の発生の有無を検出する。停電検出部１１が交流電源２の停電を検出すると、停電を検出したことを示す停電検出信号がトルク指令制限部１６へ送られ、ステップＳ１０２へ進む。

【0048】

ステップＳ１０２において、比較部１３は、ＤＣリンク電圧検出部１２が検出したＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値以上である場合はステップＳ１０３へ進み、ＤＣリンク電圧の値が所定の閾値未満である場合はステップＳ１０４へ進む。

【0049】

ステップＳ１０３において、トルク制限値設定部１５は、第２のトルク制限値Ｔ_lim2を設定する。

【0050】

ステップＳ１０４において、トルク制限値設定部１５は、第１のトルク制限値Ｔ_lim1を設定する。

【0051】

ステップＳ１０５において、トルク指令制限部１６は、トルク指令生成部１４が生成するトルク指令を、ステップＳ１０３において設定された第２のトルク制限値Ｔ_lim2もしくはステップＳ１０４において設定された第１のトルク制限値Ｔ_lim1へ制限する。

【0052】

アンプ（逆変換器）５は、設定されたトルク制限値に基づいて作成されたスイッチング指令にて、アンプ５内の各半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御し、モータ３に減速トルクが発生するような電力変換動作を行う。これにより、モータ３に減速トルクが発生し、減速する（ステップＳ１０６）。

【0053】

ステップＳ１０７では、モータ３が完全に停止したか否かを判定する。この判定は、例えばトルク指令制限部１６あるいは上位制御装置（図示せず）にて、速度検出部１７が検出する角速度に基づいて行えばよい。モータ３が完全に停止していない場合はステップＳ１０２に戻る。

【0054】

ステップＳ１０１において交流電源２の停電が検出された後は、ステップＳ１０７においてモータ３が完全に停止したと判定されるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の処理が繰り返し実行される。この間、ＤＣリンク電圧の値に応じて、第１のトルク制限値Ｔ_lim1もしくは第２のトルク制限値Ｔ_lim2に切り換えられ、設定されたトルク制限値に制限されたトルク指令に応じた減速トルクがモータ３に発生するようになる。本実施形態によれば、ＤＣリンクに蓄積された電力に比較的余裕がある場合は、大きい第２のトルク制限値Ｔ_lim2にて一気に減速し、ＤＣリンクに蓄積された電力に余裕がない場合は、小さい第１のトルク制限値Ｔ_lim1にてＤＣリンク電圧の減少が抑制される程度の減速を行うといった柔軟な減速が可能となるので、アンプ５における低電圧アラームの発生を回避しながら、モータ３の停止距離（制動距離）を短くすることができる。

【0055】

図４は、モータの角速度とモータの電力回生もしくは電力消費との関係を説明する図である。図４において、横軸はモータ３の巻線電流ｉを示し、縦軸はモータ３の電力Ｐを示す。図５および図６を参照して説明したように、モータ３に減速トルクを発生させて減速する際（「制御による減速」）、減速トルクの大きさに応じてモータ３が電力を回生するか消費するかが切り換わる。モータ３の巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ未満のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の回生が行われ、モータ３の巻線電流ｉがＫ_Vω／Ｒ以上のときはモータ３に減速トルクを発生させると電力の消費が行われる。モータ３の角速度ωが低いほど、電力消費から電力回生へ切り換わるモータ３の巻線電流の値Ｋ_Vω／Ｒは小さくなる。モータ３の諸元によっては、交流電源２の停電が発生してからしばらくの間（モータ３の角速度ωが未だ比較的高い間）は、電力回生しか行われない場合がある。しかしながら、モータ３の減速が続いてモータ３の角速度ωがある程度低くなると、電力消費から電力回生へ切り換わるモータ３の巻線電流の値Ｋ_Vω／Ｒが小さくなるので、「モータ３の減速にもかかわらずモータ３で電力が消費される」といった状態は発生し得る。したがって、本発明によるモータ制御装置１は、モータ３の諸元がどのようなパラメータであっても、電源停電後の低電圧アラームの発生を回避しながら、モータ３の停止距離を短くすることができる。

【0056】

なお、上述した比較部１３、トルク指令生成部１４、トルク制限値設定部１５およびトルク指令制限部１６は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、モータ制御装置１内にある演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、比較部１３、トルク指令生成部１４、トルク制限値設定部１５およびトルク指令制限部１６を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１ モータ制御装置
２ 交流電源
３ モータ
４ 整流器
５ アンプ
６ ＤＣリンクコンデンサ
１１ 停電検出部
１２ ＤＣリンク電圧検出部
１３ 比較部
１４ トルク指令生成部
１５ トルク制限値設定部
１６ トルク指令制限部
１７ 速度検出部
１８ 保持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】