马达控制系统及卷对卷输送系统的制作方法

本发明关于一种马达控制系统及卷对卷输送系统。

背景技术：

卷对卷输送系统应用于以凹版印刷机、涂布机、层压机为代表的各种印刷系统中。卷对卷输送系统用于输送纸或薄膜等长条状物(卷筒材料)，且其具备一边与卷筒材料接触一边进行旋转的旋转体、及驱动旋转体的马达或逆变器装置。

专利文献1：日本特开2013-132877号公报。

在具备多个辊的输送系统中，若多个辊的圆周速度彼此不一致，则有可能对输送对象带来折皱或断裂等不良影响。

技术实现要素：

本发明是鉴于这种状况而完成的，其一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种进行减速时能够使多个马达维持同步的马达控制系统。

本发明的一种实施方式涉及一种马达控制系统。马达控制系统具备：多个马达；控制器，生成外部速度指令；多个逆变器装置，接收共同的dc链路电压，且其分别根据外部速度指令来驱动多个马达中的对应的一个马达；及网络，连接多个逆变器装置及控制器。马达控制系统构成为，在外部速度指令下降时，若dc链路电压达到基准电压，则使多个逆变器装置中的内部速度指令的减速率实质上相同地下降。

根据该实施方式，进行减速时能够使多个马达维持同步。

对多个逆变器装置可以分别设定基准电压。各个逆变器装置可以构成为，若dc链路电压达到本身的基准电压，则使本身的内部速度指令的减速率下降，并且向其它逆变器装置提供使内部速度指令的减速率下降的触发信号。

对多个逆变器装置可以分别设定基准电压。各个逆变器装置可以构成为，若dc链路电压达到本身的基准电压，则使本身的内部速度指令的减速率下降，并且向控制器提供使外部速度指令的减速率下降的触发信号。

控制器可以监视dc链路电压，若dc链路电压达到基准电压，则可以使外部速度指令的减速率下降。

本发明的另一实施方式涉及一种卷对卷输送系统。卷对卷输送系统可以具备上述任意马达控制系统。

另外，将以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表述在方法、装置、系统等之间相互替换的方式也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明的一种实施方式，进行减速时能够使多个马达维持同步。

附图说明

图1是卷对卷输送系统的框图。

图2是用于说明减速率控制功能及相关问题的时序图。

图3是具备第1实施方式涉及的马达控制系统的输送系统的框图。

图4是表示逆变器装置的结构例的框图。

图5是图3的马达控制系统的动作波形图。

图6是具备第2实施方式涉及的马达控制系统的输送系统的框图。

图7是图6的马达控制系统的动作波形图。

图8是具备第3实施方式涉及的马达控制系统的输送系统的框图。

图9是图8的马达控制系统的动作波形图。

图中：100-马达控制系统，102-马达，106-网络，108-控制器，200、300、400-逆变器装置，202、204-电压比较单元，206-接口，208-减速率调节部，210-驱动部，600-输送系统，602-辊。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，实施方式并不限定本发明而只是示例，并且实施方式中记载的所有特征或其组合并非一定是本发明的本质内容。

图1是卷对卷输送系统600r的框图。输送系统600r具备多个辊602a、602b及马达控制系统100r。马达控制系统100r具备：多个马达102a、102b；网络106；控制器108；多个逆变器装置130a、130b。

辊602a、602b设置于输送对象700的移动路径上。在辊602a、602b上分别安装有控制其旋转的马达102a、102b。控制器108集中控制输送系统600。控制器108经由网络106与逆变器装置130a、130b连接。控制器108同步控制两个逆变器装置130a、130b。

直流电压(dc链路电压)vdc经由共同的dc链路110供给至逆变器装置130a、130b。dc链路电压vdc由未图示的整流器或转换器生成。

在使马达102a、102b减速时，通过能量回收，dc链路电压vdc会上升。若能量回收量超过内置于逆变器装置的未图示的动态制动(db/dynamicbrake)电阻的能量消耗量，则成为过电压状态。

在逆变器装置130a、130b中安装有过电压保护。具体而言，若dc链路电压vdc超过分别在各个逆变器装置130a、130b中设定的阈值vth，则成为过电压故障，逆变器装置130a、130b会停止工作。如此一来，马达会空转(freerun)，有可能会对输送对象700带来不良影响。

本发明人为了解决该问题，尝试了在逆变器装置130a、130b上安装使减速率下降的功能(称作减速率控制功能)。具体而言，在各个逆变器装置130中设定了低于过电压故障的阈值vth的基准电压vref，并且，若dc链路电压vdc超过了基准电压vref，则校正来自控制器的速度指令，从而生成逆变器装置130的内部速度指令以使减速率变小。

本发明人对减速率控制功能进行研究的结果，意识到了以下课题。图2是用于说明减速率控制功能及相关问题的时序图。

在多个逆变器装置130a、130b中，难以使基准电压vref完全一致。在图2的例子中，逆变器装置130a的基准电压vrefa低于逆变器装置130b的基准电压vrefb。

在时刻t0之前，来自控制器108的速度指令恒定，两个马达102a、102b等速旋转。由于dc链路电压vdc低于基准电压vrefa、vrefb，因此，逆变器装置130a、130b本身的内部速度指令vinta、vintb与来自控制器的速度指令vext一致。

在时刻t0以后，来自控制器108的速度指令vext以一定倾斜度(减速率)下降。逆变器装置130a、130b的内部速度指令vinta、vintb随之以相同的减速率下降。通过逆变器装置130a、130b中的再生能量，dc链路电压vdc开始上升。

若在时刻t1dc链路电压vdc达到逆变器装置130a侧的基准电压vrefa，则在逆变器装置130a中，内部速度指令vinta的减速率变得低于来自控制器108的速度指令vext的减速率。另一方面，在逆变器装置130b中，内部速度指令vintb的减速率保持与来自控制器108的速度指令vext的减速率相同。如此一来，辊602a与辊602b的圆周速度变得不同，有可能会给输送对象700带来折皱或断裂等不良影响。

另外，不应将这种问题视为本技术领域人员的常识。并且，这种问题并不限于只在卷对卷输送系统中产生，在控制圆周速度应彼此一致的多个旋转体的马达控制系统(motor-controlledsystem)或控制应同步旋转的多个马达的马达控制系统中也有可能产生。

图3是具备第1实施方式涉及的马达控制系统100a的输送系统600a的框图。马达控制系统100a的基本结构与图1相同，其具备多个马达102、网络106、控制器108、dc链路110及多个逆变器装置200。在实施方式中，为了便于理解，仅示出了与马达102a及马达102b对应的两个系统，但是，在本发明中，马达的个数(系统的规模)并不限定于此，即，能够增加到三个以上的任一数量。在本说明书中，尾标a、b……表示系统的编号，并且通用时则标注为#或者*。

网络106连接第1逆变器装置200a及第2逆变器装置200b。在网络106连接有集中控制马达控制系统100的控制器108。逆变器装置200a、200b与共同的dc链路110连接，从而接收共同的dc链路电压vdc。逆变器装置200a、200b根据来自控制器108的外部速度指令vext来驱动马达102a、102b。

马达控制系统100a构成为，在外部速度指令vext下降时，若dc链路电压vdc达到基准电压vref，则使各个逆变器装置200a、200b中的内部速度指令vinta、vintb的减速率实质上相同地下降(倾斜度变小)。

更具体而言，对多个逆变器装置200a、200b分别设定基准电压vrefa、vrefb。在此，多个基准电压vrefa、vrefb的设计值设计成相等，但是，实际上由于存在误差因而并不一定相等。

在各个逆变器装置200#中，若dc链路电压vdc达到本身的基准电压vref#，则使本身的内部速度指令vint#的减速率下降，并且经由网络106向其它逆变器装置200*(*≠#)提供使内部速度指令vint*的减速率下降的触发(触发信号)trig。在从其它逆变器装置200#接收到该触发信号trig的逆变器装置200*中，即使dc链路电压vdc未达到本身的基准电压vref*，也使内部速度指令vint*的减速率下降。触发信号trig也可以经由控制器108而在逆变器装置200a与逆变器装置200b之间传递。

下面，对逆变器装置200的结构例进行说明。图4是表示逆变器装置200的结构例的框图。逆变器装置200具备：电压比较单元202、204；接口206；减速率调节部208；驱动部210。

接口206从网络106接收外部速度指令vext。外部速度指令vext是指示马达102的转速的信号。减速率调节部208根据外部速度指令vext来生成内部速度指令vint。驱动部210根据内部速度指令vint来驱动马达102。

电压比较单元202将dc链路电压vdc与基准电压vref进行比较，并在外部速度指令vext指示减速的期间，若vdc达到vref，则激活(例如，高电平)控制信号s1。减速率调节部208响应于控制信号s1的激活而使内部速度指令vint的减速率变得低于外部速度指令vext的减速率。

接口206响应于电压比较单元202的输出(即，控制信号s1的激活)而将触发信号trig_out发送给其它逆变器装置200。

并且，若接口206经由网络106从其它逆变器装置200接收到触发信号trig_in，则激活(例如，高电平)控制信号s2。减速率调节部208响应于控制信号s2的激活而使内部速度指令vint的减速率变得低于外部速度指令vext的减速率。

电压比较单元204将dc链路电压vdc与阈值电压vth进行比较，若vdc达到vth，则激活(例如，高电平)停止信号s3。驱动部210响应于停止信号s3的激活而使马达102停止驱动。

电压比较单元202、204可以由电压比较器构成，也可以由a/d转换器与数字信号处理部构成。

以上是逆变器装置200的结构例。接着，对图3的马达控制系统100a的动作进行说明。图5是图3的马达控制系统100a的动作波形图。在这个例子中，逆变器装置200a的基准电压vrefa低于逆变器装置200b的基准电压vrefb。

在时刻t0之前，来自控制器108的外部速度指令vext恒定，两个马达102a、102b等速旋转。由于dc链路电压vdc低于基准电压vrefa、vrefb，因此，逆变器装置200a、200b本身的内部速度指令vinta、vintb根据来自控制器的外部速度指令vext而变化。

在时刻t0之后，来自控制器108的速度指令vext以一定倾斜度(减速率)下降。逆变器装置200a、200b的内部速度指令vinta、vintb追随外部速度指令vext以相同的减速率下降。

通过逆变器装置200a、200b中的再生能量，dc链路电压vdc开始上升。

若在时刻t1dc链路电压vdc达到逆变器装置200a侧的基准电压vrefa，则在逆变器装置200a中，内部速度指令vinta的减速率变得低于来自控制器108的速度指令vext的减速率。此时，触发信号trig_a从逆变器装置200a发送到逆变器装置200b。逆变器装置200b响应于触发信号trig_a而使内部速度指令vintb的减速率下降。

由此，能够使辊602a及辊602b的圆周速度保持一致的同时使马达102a与102b减速，从而能够防止对输送对象700带来不良影响。

(第2实施方式)

图6是具备第2实施方式涉及的马达控制系统100b的输送系统600b的框图。马达控制系统100b的基本结构与图3相同，其具备多个马达102、网络106、控制器108、dc链路110及多个逆变器装置300a、300b。

与马达控制系统100a相同，马达控制系统100b构成为，在外部速度指令vext下降时，若dc链路电压vdc达到基准电压vref，则使各个逆变器装置300a、300b中的内部速度指令vinta、vintb的减速率实质上相同地下降(倾斜度变小)。

下面，省略对与第1实施方式相同之处的说明，仅对不同之处进行说明。

在各个逆变器装置300#中，若dc链路电压vdc达到本身的基准电压vref#，则使本身的内部速度指令vint#的减速率下降，并且向控制器108输出触发信号trig。

接收到触发器信号trig的控制器108使外部速度指令vext的减速率下降。逆变器装置300b中的内部速度指令vintb根据外部速度指令vext而下降。

图7是图6的马达控制系统100b的动作波形图。在时刻t0之前，来自控制器108的外部速度指令vext恒定，两个马达102a、102b等速旋转。由于dc链路电压vdc低于基准电压vrefa、vrefb，因此，逆变器装置300a、300b本身的内部速度指令vinta、vintb根据来自控制器的外部速度指令vext而变化。

在时刻t0之后，来自控制器108的外部速度指令vext以一定倾斜度(减速率)下降。逆变器装置300a、300b的内部速度指令vinta、vintb追随外部速度指令vext以相同的减速率下降。

通过逆变器装置300a、300b中的再生能量，dc链路电压vdc开始上升。若在时刻t1dc链路电压vdc达到逆变器装置300a侧的基准电压vrefa，则在逆变器装置300a中，内部速度指令vinta的减速率变得低于来自控制器108的速度指令vext的减速率。此时，触发信号trig_a从逆变器装置200a发送到控制器108。控制器108响应于触发器信号trig_a而使外部速度指令vext的减速率下降，从而使逆变器装置300a及逆变器装置300b的减速率一致。

根据第2实施方式，也能够使辊602a及辊602b的圆周速度保持一致的同时使马达102a与马达102b减速，从而能够防止对输送对象700带来不良影响。

(第3实施方式)

图8是具备第3实施方式涉及的马达控制系统100c的输送系统600c的框图。马达控制系统100c的基本结构与图3相同，其具备多个马达102、网络106、控制器108、dc链路110及多个逆变器装置400a、400b。

与马达控制系统100a相同，马达控制系统100c构成为，在外部速度指令vext下降时，若dc链路电压vdc达到基准电压vref，则使各个逆变器装置400a、400b中的内部速度指令vinta、vintb的减速率实质上相同地下降(倾斜度变小)。两个电压vdc、vref由外置于或内置于控制器108的电压比较单元120来进行比较。

下面，省略对与第1实施方式相同之处的说明，仅对不同之处进行说明。

在第3实施方式中，在控制器108侧设置有对dc链路电压vdc与基准电压vref进行比较的比较功能。控制器108在使外部速度指令vext下降的途中，若dc链路电压vdc达到基准电压vref，则使外部速度指令vext的减速率下降。

图9是图8的马达控制系统100c的动作波形图。在时刻t0之前，来自控制器108的外部速度指令vext恒定，两个马达102a、102b等速旋转。由于dc链路电压vdc低于基准电压vref，因此，逆变器装置400a、400b本身的内部速度指令vinta、vintb根据来自控制器的外部速度指令vext而变化。

在时刻t0之后，来自控制器108的外部速度指令vext以一定倾斜度(减速率)下降。逆变器装置400a、400b的内部速度指令vinta、vintb追随外部速度指令vext以相同的减速率下降。

通过逆变器装置400a、400b中的再生能量，dc链路电压vdc开始上升。若在时刻t1dc链路电压vdc达到控制器108的基准电压vref，则外部速度指令vext的减速率下降。

根据第3实施方式，也能够使辊602a及辊602b的圆周速度保持一致的同时使马达102a与马达102b减速，从而能够防止对输送对象700带来不良影响。

以上，根据实施方式并使用具体的词句对本发明进行了说明，但是实施方式仅示出了本发明的原理及应用的一侧面，在不脱离技术方案中规定的本发明的宗旨的范围内，实施方式允许存在多个变形例或配置的改变。

马达控制系统100的用途并不限定于输送系统600，其能够广泛应用于具备应同步旋转的多个马达的系统中。