特開 2024-137215 制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137215

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/46 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02P5/46 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048655

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】山口 凜太郎

【テーマコード（参考）】

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H572AA14

5H572DD03

5H572EE04

5H572GG02

5H572HB08

5H572HC01

5H572HC04

5H572HC07

5H572JJ03

5H572JJ17

5H572JJ25

5H572LL01

5H572LL13

5H572MM09

5H572MM11

(57)【要約】

【課題】ブライドルロールの駆動制御において、精度よくセンサレスベクトル制御をすることができる制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置が提供される。
【解決手段】実施形態は、速度フィードバック推定値補正演算手段を備える。速度フィードバック推定値補正演算手段は、ドライブ装置の出力電流を用いて演算された速度フィードバック推定値および速度センサによって検出された速度フィードバック実測値にもとづいて、センサレス速度制御のための補正された速度フィードバック推定値を演算して、センサレス速度制御するドライブ装置に出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のブライドルロールと、
前記複数のブライドルロールをそれぞれ駆動する複数の誘導電動機と、
前記複数の誘導電動機のうち、センサ付き速度制御される少なくとも１台の誘導電動機と、
前記複数の誘導電動機のうち、センサレス速度制御される残りの誘導電動機と、
前記少なくとも１台の誘導電動機を制御する少なくとも１台のドライブ装置と、
前記残りの誘導電動機を制御する残りのドライブ装置と、
を含むブライドルロール駆動制御システムの制御装置であって、
前記少なくとも１台のドライブ装置によって検出された少なくとも１つの駆動電流を用いて前記少なくとも１台の誘導電動機のために演算された少なくとも１つの速度フィードバック推定値、前記残りのドライブ装置によって検出された残りの駆動電流を用いて前記残りの誘導電動機のために演算された残りの速度フィードバック推定値、および、前記少なくとも１台の誘導電動機の少なくとも１つの速度フィードバック実測値にもとづいて、前記残りの速度フィードバック推定値の補正値を演算して、補正された残りの速度フィードバック推定値を演算して出力する速度フィードバック推定値補正演算手段を備え、
前記速度フィードバック推定値補正演算手段は、前記少なくとも１つの速度フィードバック実測値と前記少なくとも１つの速度フィードバック推定値との差分を演算し、前記差分の統計演算にもとづいて、前記補正された残りの速度フィードバック推定値を演算する制御装置。

【請求項2】

前記速度フィードバック推定値補正演算手段は、前記差分の算術平均を演算して補正値を演算し、前記残りの速度フィードバック推定値に前記補正値を加算して、前記補正された残りの速度フィードバック推定値を演算する請求項１記載の制御装置。

【請求項3】

複数のブライドルロールをそれぞれ駆動する複数の誘導電動機をそれぞれ制御する複数のドライブ装置を制御する制御装置にセンサレス速度制御のための速度フィードバック推定値を供給するセンサレスベクトル制御補正装置であって、
前記複数の誘導電動機にそれぞれ対応し得る複数の速度フィードバック実測値をそれぞれ入力可能とし、
前記複数のフィードバック実測値にそれぞれ対応するように設定される複数の速度フィードバック推定値をそれぞれ入力可能とし、
前記複数の速度フィードバック実測値のうち少なくとも１つの速度フィードバック実測値を選択する選択手段と、
前記選択手段によって、選択された前記少なくとも１つの速度フィードバック実測値と、前記複数の速度フィードバック推定値のうち前記少なくとも１つの速度フィードバック実測値に対応する少なくとも１つの速度フィードバック推定値との差分を演算し、前記差分の統計演算をする補正値演算手段と、
を備え、
前記差分の統計演算にもとづいて、前記複数の速度フィードバック推定値のうち前記少なくとも１つの速度フィードバック推定値以外の残りの速度フィードバック推定値の補正値を演算して、補正された残りの速度フィードバック推定値を演算して前記センサレス速度制御のための速度フィードバック推定値として出力するセンサレスベクトル制御補正装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ブライドルロールの駆動制御システムのための制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置に関する。

【背景技術】

【0002】

誘導電動機を可変速運転するためには、ドライブ装置が用いられることがある。誘導電動機の速度制御あるいはトルク制御を高精度に行う場合には、誘導電動機の回転軸に速度センサを取り付けて、速度フィードバックをドライブ装置の入力信号として使用するセンサ付きベクトル制御がよく用いられる。

【0003】

一方で、高精度な制御が要求されない誘導電動機の場合、誘導電動機の回転軸に速度センサを取り付けずに、ドライブ装置の出力電圧および出力電流から実速度を推定し、速度フィードバック推定値としてベクトル制御を行うセンサレスベクトル制御が用いられる。

【0004】

従来、センサ付きベクトル制御によって駆動される誘導電動機において速度センサが故障した場合に、速度センサが不要な制御方法に切り替える方法が提案されている。たとえば特許文献１には、速度センサが故障したときに、誘導電動機の速度フィードバックを、速度センサによる実測値から、ドライブ装置の出力電圧および出力電流から求められる推定値に切り替えて、センサレスベクトル制御を行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１－１６７１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような従来の技術では、速度センサを取り付けた誘導電動機がベクトル制御で駆動されているときに速度センサが故障すると、センサレスベクトル制御に切り替わり、速度フィードバックについては実測値から推定値に切り替わる。しかし、そもそも速度センサが取り付けられないような場合において、この手法は適用することができない。

【0007】

センサレスベクトル制御における速度フィードバックの推定値は、実測値ほど正確ではない。速度フィードバックの推定値は、速度センサで検出した速度フィードバックの実測値と必ずしも一致しない場合があり、零速度などの極低速運転時や、正転と逆転が切り替わるゼロクロスのときには、速度制御精度が低下し、ベクトル制御のずれが生じ、制御系が不安定になる場合がある。

【0008】

ブライドルロールは、切れ目のないストリップが連続して搬送される鉄鋼のプロセスラインに設置される。ブライドルロールは、２台以上のロールによって構成され、ロール表面の摩擦と、ロールへのストリップの巻き付け角度によってストリップを拘束する。そのため、ブライドルロールの速度をストリップの搬送速度とほぼ一致させることができるので、ブライドルロールは、ライン全体の速度マスターとすることができ、高い速度制御精度が要求される。

【0009】

旧式設備の一部あるいは全部を新規設備に更新する更新エンジニアリング業務においては、更新時のブライドルロールやこれらを駆動する誘導電動機の配置等によっては、速度センサの設置が困難な場合がある。また、速度センサの設置数を削減することができれば、更新費用を低減させることも可能になる。そのような場合に対応して、ブライドルロールの速度制御精度を犠牲にすることなくセンサレスベクトル制御を適用したいとの要求は強い。

【0010】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ブライドルロールの駆動制御において、精度よくセンサレスベクトル制御をすることができる制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態は、複数のブライドルロールと、前記複数のブライドルロールをそれぞれ駆動する複数の誘導電動機と、前記複数の誘導電動機のうち、センサ付き速度制御される少なくとも１台の誘導電動機と、前記複数の誘導電動機のうち、センサレス速度制御される残りの誘導電動機と、前記少なくとも１台の誘導電動機を制御する少なくとも１台のドライブ装置と、前記残りの誘導電動機を制御する残りのドライブ装置と、を含むブライドルロール駆動制御システムの制御装置である。前記制御装置は、前記少なくとも１台のドライブ装置によって検出された少なくとも１つの駆動電流を用いて前記少なくとも１台の誘導電動機のために演算された少なくとも１つの速度フィードバック推定値、前記残りのドライブ装置によって検出された残りの駆動電流を用いて前記残りの誘導電動機のために演算された残りの速度フィードバック推定値、および、前記少なくとも１台の誘導電動機の少なくとも１つの速度フィードバック実測値にもとづいて、前記残りの速度フィードバック推定値の補正値を演算して、補正された残りの速度フィードバック推定値を演算して出力する速度フィードバック推定値補正演算手段を備える。前記速度フィードバック推定値補正演算手段は、前記少なくとも１つの速度フィードバック実測値と前記少なくとも１つの速度フィードバック推定値との差分を演算し、前記差分の統計演算にもとづいて、前記補正された残りの速度フィードバック推定値を演算する。

【発明の効果】

【0012】

実施形態によれば、ブライドルロールの駆動制御において、精度よくセンサレスベクトル制御をすることができる制御装置およびセンサレスベクトル制御補正装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る制御装置が適用されたブライドルロール駆動制御システムを例示する模式的なブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係る制御装置の一部であるセンサスベクトル制御補正装置を例示する模式的なブロック線図である。

【図3】第２の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置を例示する模式的なブロック線図である。

【図4】第２の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置の使用方法を説明するためのブライドルロール駆動制御システムを例示する模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0015】

（第１の実施形態）
まず、ブライドルロール駆動制御システムの構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置が適用されたブライドルロール駆動制御システムを例示する模式的なブロック図である。
図１に示すように、ブライドルロール駆動制御システムは、ブライドルロール２ａ～２ｄと、誘導電動機４ａ～４ｄと、速度センサ６ａ、６ｂ、ドライブ装置１０ａ～１０ｄと、制御装置１００と、を含む。ブライドルロール２ａ～２ｄ、誘導電動機４ａ～４ｄおよび速度センサ６ａ、６ｂは、機械系の装置および機器であり、たとえば圧延ラインに設けられている。ドライブ装置１０ａ～１０ｄおよび制御装置１００は、電気制御系の装置および機器であり、たとえば圧延プラントの電気室内等に設けられている。

【0016】

ブライドルロール２ａ～２ｄには、ストリップ１がロールから滑らないように巻き付けられている。ブライドルロール２ａ～２ｄは、誘導電動機４ａ～４ｄによって駆動される。誘導電動機４ａ～４ｄは、ドライブ装置１０ａ～１０ｄによってそれぞれ速度制御され、両端のブライドルロールの間でストリップ１を搬送する。

【0017】

ストリップ１は、図１の矢印で示すように、ブライドルロール２ａ～２ｄの順に搬送される。つまり、ブライドルロール２ａ、２ｂは、ストリップ１の搬送路の入側に設けられており、ブライドルロール２ｃ、２ｄは、ストリップ１の搬送路の出側に設けられている。たとえば、ブライドルロール２ａ～２ｄの速度は、ほぼ同一になるように設定される。たとえば、ブライドルロール２ａ～２ｄの速度が一定に維持されることによって、ブライドルロール間のストリップ１の張力は所望の値に制御される。

【0018】

誘導電動機４ａ、４ｂには、速度センサ６ａ、６ｂがそれぞれ設けられている。速度センサ６ａは、実測した誘導電動機４ａの速度フィードバック実測値をドライブ装置１０ａに出力し、速度センサ６ｂは、計測した誘導電動機４ｂの速度フィードバック値をドライブ装置１０ｂに出力する。速度センサ６ａ、６ｂは、誘導電動機４ａ、４ｂのそれぞれの速度を実測し、実測した速度フィードバック実測値を制御装置１００に出力する。

【0019】

制御装置１００は、ドライブ装置１０ａ、１０ｂのそれぞれについて、あらかじめ設定された速度基準を、ドライブ装置１０ａ、１０ｂにそれぞれ出力する。

【0020】

誘導電動機４ｃ、４ｄには、速度センサが設けられていない。つまり、誘導電動機４ｃ、４ｄは、ドライブ装置１０ｃ、１０ｄにより、センサレス速度制御される。一方、速度センサ６ａ、６ｂが設けられた誘導電動機４ａ、４ｂは、ドライブ装置１０ａ、１０ｂにより、センサ付き速度制御される。

【0021】

ドライブ装置１０ａ～１０ｄの出力には、電流センサが設けられている。電流センサは、ドライブ装置１０ａ～１０ｄが出力する電流値を検出して、検出した電流値を用いて速度フィードバック推定値をそれぞれ演算し、制御装置１００に出力する。

【0022】

制御装置１００のセンサレスベクトル制御補正装置（速度フィードバック推定値補正演算手段）２０は、誘導電動機４ａ、４ｂの速度フィードバック実測値（少なくとも１つの速度フィードバック実測値）および誘導電動機４ａ、４ｂの速度フィードバック推定値（少なくとも１つの速度フィードバック推定値）にもとづいて、誘導電動機４ｃ、４ｄのための速度フィードバック推定値（残りの速度フィードバック推定値）の補正値を演算し、補正された速度フィードバック推定値（補正された残りの速度フィードバック推定値）を演算して出力する。ドライブ装置１０ｃ、１０ｄは、補正された速度フィードバック推定値およびあらかじめ設定された速度基準にもとづいて、速度指令値を生成して、速度指令値に応じた出力電圧および出力電流を誘導電動機４ｃ、４ｄにそれぞれ出力する。

【0023】

ドライブ装置１０ａ～１０ｄの構成例について説明する。ドライブ装置１０ａ～１０ｄは、ドライブ部１１ａ～１１ｄ、トルク制御器１２ａ～１２ｄと、速度制御器１４ａ～１４ｄと、センサレス制御器１６ａ～１６ｄと、をそれぞれ有する。

【0024】

速度制御器１４ａ、１４ｂは、速度フィードバック実測値および速度基準出力部３０から出力された速度基準にもとづいて、電流指令値を演算し、トルク制御器１２ａ、１２ｂにそれぞれ出力する。トルク制御器１２ａ、１２ｂは、電流指令値およびドライブ装置１０ａ、１０ｂが出力した電流値にもとづいて、誘導電動機４ａ、４ｂに対する速度指令値を生成して、ドライブ装置１０ａ、１０ｂにそれぞれ出力する。ドライブ装置１０ａ、１０ｂに出力する速度指令値は、速度制御器１４ａ、１４ｂおよびトルク制御器１２ａ、１２ｂによって、演算される。

【0025】

速度制御器１４ｃ、１４ｄは、センサレスベクトル制御補正装置２０から出力された補正された速度フィードバック推定値および速度基準出力部３０から出力された速度基準にもとづいて、電流指令値を演算し、トルク制御器１２ｃ、１２ｄにそれぞれ出力する。トルク制御器１２ｃ、１２ｄは、電流指令値およびドライブ装置１０ｃ、１０ｄが出力した電流値にもとづいて、誘導電動機４ｃ、４ｄに対する速度指令値を生成して、ドライブ部１１ｃ、１１ｄにそれぞれ出力する。

【0026】

トルク制御器１２ａ～１２ｄは、ドライブ部１１ａ～１１ｄに速度指令値を出力する。ドライブ部１１ａ～１１ｄは、速度指令値にもとづいて、誘導電動機４ａ～４ｄを駆動するための電圧および電流を出力する。

【0027】

センサレス制御器１６ａ～１６ｄは、ドライブ装置１０ａ～１０ｄが出力する電流値を検出して、検出した電流値を用いて、誘導電動機４ａ～４ｄのための速度フィードバック推定値を演算して、制御装置１００に出力する。

【0028】

制御装置１００は、センサレスベクトル制御補正装置２０を備える。制御装置１００は、このほか、速度基準出力部３０を有している。
センサレスベクトル制御補正装置２０の構成について説明する。
図２は、第１の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置を例示する模式的なブロック線図である。
以下の説明では、誘導電動機４ａ、４ｂの速度フィードバック実測値を“ＳＰ＿Ｆ１”、“ＳＰ＿Ｆ２”とそれぞれ表記する。また、ドライブ装置１０ａ～１０ｄの出力電流にもとづいて演算された速度フィードバック推定値を“ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ”～“ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬ”とそれぞれ表記する。また、誘導電動機４ｃ、４ｄの速度制御のために演算された、補正された速度フィードバック推定値を“ＳＰ＿Ｆ３＿Ｅ”、“ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅ”とそれぞれ表記する。

【0029】

図２に示すように、センサレスベクトル制御補正装置２０は、補正演算部２２を有する。補正演算部２２は、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ１、ＳＰ＿Ｆ２および速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ～ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬにもとづいて、補正された速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ３＿Ｅ、ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅを演算して、出力する。

【0030】

補正演算部２２は、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ１と速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬとの差分ΔＳＰ＿Ｆ１を入力する。また、補正演算部２２は、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ２と速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ２＿ＳＬとの差分ΔＳＰ＿Ｆ２を入力する。補正演算部２２は、差分ΔＳＰ＿Ｆ１および差分ΔＳＰ＿Ｆ２の算術平均を演算し、速度フィードバック推定値のための補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥとして出力する。

【0031】

センサレスベクトル制御補正装置２０は、誘導電動機４ｃの速度制御のための速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ３＿ＳＬに補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを加算して、補正された速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ３＿Ｅを演算し出力する。センサレスベクトル制御補正装置２０は、誘導電動機４ｄの速度制御のための速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬに補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを加算して、補正された速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅを演算し出力する。

【0032】

ブライドルロール２ａ～２ｄは、ストリップ１で機械的に結合されており、ストリップの張力が制御された状態では、ブライドルロール２ａ～２ｄの速度は、ほぼ同じである。つまり、差分ΔＳＰ＿Ｆ１、ΔＳＰ＿Ｆ２は、センサ付き速度制御をされた誘導電動機４ａ、４ｂについて、速度フィードバック実測値と速度フィードバック推定値のずれを表している。センサレス速度制御されている誘導電動機４ｃ、４ｄの速度は実測されないが、それぞれの速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ３＿ＳＬ、ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬに補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを加算することによって、速度フィードバック実測値により近い推定値となる。

【0033】

このようにして、センサレスベクトル制御補正装置２０は、センサ付き速度制御される誘導電動機の速度フィードバック実測値と速度フィードバック推定値との差分にもとづいて、センサレス速度制御される誘導電動機の速度フィードバック推定値を補正する。そのため、補正された速度フィードバック推定値は、その誘導電動機の速度フィードバック実測値に近い値となり、高精度なセンサレス速度制御を実現することができる。

【0034】

上述の具体例では、４台の誘導電動機４ａ～４ｄのうち、搬送路の入側の誘導電動機４ａ、４ｂをセンサ付き速度制御で制御するものとしたが、センサ付き速度制御する誘導電動機の位置は、これに限らない。たとえば、搬送路の出側の誘導電動機４ｃ、４ｄをセンサ付き速度制御としてもよいし、他の組み合わせとしてもよい。

【0035】

また、上述の具体例では、４台の誘導電動機４ａ～４ｄのうち、２台の誘導電動機をセンサ付き速度制御としたが、センサ付き速度制御する誘導電動機の台数はこれに限らない。たとえば、任意の位置の３台の誘導電動機をセンサ付き速度制御とし、残りの誘導電動機をセンサレス速度制御としてもよい。本実施形態では、少なくとも１台の誘導電動機をセンサ付き速度制御とすることができればよい。

【0036】

具体的には、センサレスベクトル制御補正装置２０の補正演算部２２は、以下の式（１）を用いて、速度フィードバック推定値のための補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを演算することができる。

【0037】

ΔＳＰ＿ＡＶＥ＝（１／ｎ）Σ［ΔＳＰ＿Ｆｉ］ （１）
ここで、ΔＳＰ＿Ｆｉ＝ＳＰ＿Ｆｉ－ＳＰ＿Ｆｉ＿ＳＬ
“ｎ”は、センサ付き速度制御する誘導電動機の台数である。ｉ＝１～ｎであり、“ｉ”は、センサ付き速度制御する誘導電動機を識別する識別番号である。上述の具体例では、ｉ＝１は誘導電動機４ａを表しており、ｉ＝２は誘導電動機４ｂを表している。

【0038】

式（１）より、センサレスベクトル制御補正装置２０は、センサレス速度制御のための補正値を演算することができ、補正された速度フィードバック推定値を出力することが可能である。

【0039】

上述の例では、速度フィードバック推定値の補正値をΔＳＰ＿Ｆｉの算術平均としたが、ブライドルロールの数や構成によっては、他の適切な統計演算を用いてもよい。たとえば、ΔＳＰ＿Ｆｉの中央値としたり、ΔＳＰ＿Ｆｉが所定の範囲外の場合には、外れ値を平均値演算の対象からはずしたりしてもよい。

【0040】

本実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。
本実施形態に係る制御装置１００は、センサレスベクトル制御補正装置２０を備える。センサレスベクトル制御補正装置２０は、補正演算部２２を有しており、センサ付き速度制御する少なくとも１台の誘導電動機の速度フィードバック実測値とその誘導電動機の速度フィードバック推定値との差分の算術平均を演算し、速度フィードバック推定値の補正値として出力する。この補正値を算出するための速度フィードバック推定値は、センサ付き速度制御された誘導電動機を駆動する電流値にもとづいて演算される。そのため、補正値により補正された速度フィードバック推定値は、センサレス速度制御される誘導電動機の実速度に近い値となる。そのため、センサレス速度制御される誘導電動機が極低速運転時やゼロクロス等の場合であっても、精度よくセンサレス速度制御を行うことが可能になる。

【0041】

（第２の実施形態）
ブライドルロール駆動制御システムが設置されたプラントにおいて、更新エンジニアリング業務が行われることがある。更新エンジニアリング業務とは、電気設備や機械設備等の既存のものの一部または全部を新規に置き換える技術的な作業をいう。このような更新エンジニアリング業務をブライドルロール駆動制御システムについて行う場合において、ブライドルロールを駆動するすべての誘導電動機に速度センサを取り付け等できないことがある。

【0042】

図３は、第２の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置を例示する模式的なブロック線図である。
図４は、第２の実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置の使用方法を説明するためのブライドルロール駆動制御システムを例示する模式的なブロック図である。

【0043】

ブライドルロール駆動制御システムについての更新エンジニアリング業務では、図３に示すセンサレスベクトル制御補正装置２２０が用意される。
図３に示すように、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、速度制御する誘導電動機の台数に対応した数の補正された速度フィードバック推定値を出力できるように構成されている。図３の具体例では、４台の誘導電動機のうちのどの誘導電動機がセンサ付き速度制御でどれがセンサレス速度制御であるかにかかわらず適用することができるように、４つの速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿Ｅ～ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅを出力できるように構成されている。

【0044】

具体的には、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、４台の誘導電動機の速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ１～ＳＰ＿Ｆ４および速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ～ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬのそれぞれの差分ΔＳＰ＿Ｆ１～ΔＳＰ＿Ｆ４を演算するように構成されている。より具体的には、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、補正演算部２２を有しており、補正演算部２２は、上述した式（１）を用いて、速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ～ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬのそれぞれのための補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを演算することができる。センサレスベクトル制御補正装置２２０は、速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ～ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬに補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを加算して、補正された速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿Ｅ～ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅを演算して出力することができる。

【0045】

本実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置２２０は、好ましくは、選択部２２４を備えている。選択部２２４は、更新エンジニアリング時に、更新する速度制御システムの速度センサの設置可否の状況に応じて、補正された速度フィードバック推定値を出力する必要がある系統を選択する。たとえば、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、プログラムモジュールによって構成されており、選択部２２４による系統の選択は、対応するプログラムモジュールを選択するモジュールである。たとえば、選択される系統は、エンジニアリングツールとして機能するコンピュータ端末上で選択部２２４を介して、選択され、設定される。選択部２２４のよる系統の選択は、各入力信号の有無によりハードウェア的に自動判定されるようにしてもよい。たとえば、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ２、ＳＰ＿Ｆ３の入力がされない場合には、選択部２２４は、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、誘導電動機４ａ、４ｄがセンサ付き速度制御であり、誘導電動機４ｂ、４ｃがセンサレス速度制御であると自動的に判定し、スイッチ等により切り替える。

【0046】

図４には、既設のブライドルロールの速度制御システムを更新する例が示されている。図４に示すように、この例では、１番目の誘導電動機４ａおよび４番目の誘導電動機４ｄに速度センサの取り付けが困難であり、誘導電動機４ａ、４ｄについて、センサレス速度制御を適用するものとする。なお、更新時に誘導電動機４ａ、４ｄに配置できない速度センサ６ａ、６ｄには、「×」を付している。

【0047】

本実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置２２０は、センサ付き速度制御する誘導電動機４ｂ、４ｃとセンサレス速度制御する誘導電動機４ａ、４ｄが用いられる更新後のブライドルロール速度制御システムに適用される。

【0048】

更新後のブライドルロール速度制御システムでは、図１に示したセンサレス制御器１６ａ～１６ｄがドライブ装置１０ａ～１０ｄにそれぞれ追加される。センサレス制御器１６ａ～１６ｄは、図１の場合と同様に、ドライブ装置１０ａ～１０ｄが出力する電流を入力し、速度フィードバック推定値を演算して、制御装置２２０に出力するように構成される。

【0049】

センサレスベクトル制御補正装置２０には、追加されたセンサレス制御器１６ａ～１６ｄが出力する速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿ＳＬ～ＳＰ＿Ｆ４＿ＳＬが入力される。また、センサレスベクトル制御補正装置２０には、誘導電動機４ｂの速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ２および誘導電動機４ｃの速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ３が入力される。

【0050】

センサレスベクトル制御補正装置２２０は、誘導電動機４ｂについて、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ２と速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ２＿ＳＬとの差分ΔＳＰ＿Ｆ２を演算する。また、センサレスベクトル制御補正装置２２０は、誘導電動機４ｃについて、速度フィードバック実測値ＳＰ＿Ｆ３と速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ３＿ＳＬとの差分ΔＳＰ＿Ｆ３を演算する。

【0051】

センサレスベクトル制御補正装置２２０は、図１、２に関連して説明した式（１）を用いて、速度フィードバック推定値の補正値ΔＳＰ＿ＡＶＥを演算する。

【0052】

センサレスベクトル制御補正装置２２０は、誘導電動機４ａ、４ｄをセンサレス速度制御するように、補正された速度フィードバック推定値ＳＰ＿Ｆ１＿Ｅ、ＳＰ＿Ｆ４＿Ｅを演算し、速度制御器１４ａ、１４ｄに出力する。

【0053】

このようにして、既設のブライドルロール速度制御システムを更新する場合において、速度センサの取り付けができない状況であっても、精度のよいセンサレス速度制御を行うことができる。

【0054】

本実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置２２０の効果について説明する。
本実施形態に係るセンサレスベクトル制御補正装置２２０は、ブライドルロール２ａ～２ｄを駆動するすべての誘導電動機４ａ～４ｄに対応するように、センサ付き速度制御のための系統を有している。そのため、ブライドルロール速度制御システムの更新時等に速度センサの取り付けができない場合であっても、精度のよいセンサレス速度制御を行うことができる。

【0055】

更新エンジニアリングにおいては、複数のブライドルロールを用いた搬送システムや張力制御システム等が用いられることがある。これらのシステムの更新作業では、作業が進んだ段階でないと、速度センサの取り付け可否の判断が困難な場合が多い。本実施形態では、速度制御システムごとにセンサレスベクトル制御補正装置２２０を用意することによって、速度制御システムの構成に応じて、センサレス速度制御を行う系統を選択することができる。そのため、更新エンジニアリング業務の進んだ段階においても、センサレスベクトル制御補正装置２２０を適用して、高精度なセンサレス速度制御を実現することが容易であり、更新エンジニアリング業務に要する作業時間の短縮も可能になる。

【0056】

このようにして、ブライドルロールの駆動制御において、精度のよくセンサレスベクトル制御をすることができるセンサレスベクトル制御補正装置を実現することができる。

【0057】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0058】

２ａ～２ｄ…ブライドルロール、４ａ～４ｄ…誘導電動機、６ａ～６ｄ…速度センサ、１０ａ～１０ｄ…ドライブ装置、１１ａ～１１ｄ…ドライブ部、１２ａ～１２ｄ…トルク制御器、１４ａ～１４ｄ…速度制御器、１６ａ～１６ｄ…センサレス制御器、２０、２２０…センサレスベクトル制御補正装置、２２…補正値演算部、１００、２００…制御装置、２２４…選択部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】