JP2009033941A - 誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導電動機の鉄損を削減して、エネルギー効率を改善できる誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法を提供すること。
【解決手段】この誘導電動機制御装置１００は、交流電源２０と誘導電動機１０との間に直列に接続され、誘導電動機１０に印可する負荷電圧Ｖｌｏａｄを調整する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０と、誘導電動機２０の負荷トルクＴｌｏａｄが誘導電動機２０の定格トルクＴ０よりも小さいときに、負荷電圧Ｖｌｏａｄが誘導電動機の定格電圧Ｖａよりも小さくなるように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ１１０を制御するスイッチ制御部１２０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法に関し、特に誘導電動機を省エネルギーで簡便に駆動及び制御するのに好適な技術である。

例えば、交流電動機の１つである誘導電動機は、固定子(一次コイル)に流れる電流が発生する磁束が回転子(二次コイル)に鎖交することにより、回転子に誘導電流を供給し、この回転子の誘導電流と固定子が発生する磁束とにより回転トルクを発生する電動機である。

このような誘導電動機によれば、磁性材料の鉄芯（コア）にコイルを巻き、交流電流によって磁束を発生させるため、この磁束を発生させる際に電気エネルギーが失われる鉄損が発生する。

図８及び図９を参照して、従来の誘導電動機についてより具体的に説明する。図８は、従来の誘導電動機の概要を説明するための説明図であり、図９は、従来の誘導電動機による発生トルクと、負荷トルクとの関係を説明するための説明図である。

図８には、例えば、鋼板を通板するロール（略円柱状に形成され、鋼板を側面に載置して回転することにより、鋼板を搬送させる部材）等のような物を運搬するためのローラ等を回転させるための誘導電動機（以下「モータ」ともいう。）１０の電源供給の概要を示す。この場合、ローラ等の回転数等を微調整する必要がないため、別途の高価な電圧制御装置等は配置されず、モータ１０には交流電源２０からの定格電圧が印可される。

つまり、図８に示すように、モータ１０には、ＯＮ／ＯＦＦ等のためのスイッチ（図示せず）等を介して交流電源２０が直接接続され、モータ１０には、交流電源２０の定格電圧Ｖａが印可される。

定格電圧Ｖａが印可された場合のモータ１０が発生するトルク（以下、「発生トルク」という。）Ｔｇは、モータ１０の回転数Ｎに対して、図９に示す曲線のように変化する。つまり、回転数Ｎが０から増加すると、発生トルクＴｇも増加する。そして、回転数Ｎが更に増加すると、発生トルクＴｇは最大値となった後減少する。そして、Ｎ＝Ｎ０（定格回転数）では発生トルクＴｇは０になる。この際、この発生トルクＴｇの曲線と、モータ１０にかかる負荷が要求するトルク（以下「負荷トルク」という。）Ｔｌｏａｄの曲線との交点が、モータ１０の定格トルクＴ０となる。

また、負荷トルクＴｌｏａｄは、搬送される物の質量が変化した場合等、様々な要因によって変化する。例えば、搬送される物の質量が小さくなった場合、負荷トルクＴｌｏａｄは、図９中のＴ１に変化する。しかし、負荷トルクＴｌｏａｄがＴ１に変化しても、モータ１０には定格電圧Ｖａが印可されるため、負荷トルクＴ１を超えた余剰なトルクΔＴが発生し、このトルクΔＴ分の磁気エネルギーの多くは、モータ１０の鉄損として失われる。

地球温暖化の防止等のためにエネルギー効率を高めることが希有されている昨今の現状を踏まえると、このような鉄損をも減少させることが希有されている。特に、近年の地球温暖化防止等に向けたハイブリッド自動車用電動機や産業用電動機において、少しの損失をも削減することは、緊急かつ重大な課題である。

そこで、このような鉄損を削減してエネルギー効率を高めるために、従来のモータ１０では、電動機の固定子や回転子の材質として電磁鋼板を採用したり、固定子と回転子との間の空隙を小さくすることによって、鉄損の削減を実施していた。

しかし、例えば産業用電動機等に使用される従来のモータ１０は、一定の印可電圧で運転されている場合が多い。よって、モータ１０にかかる負荷トルクＴｌｏａｄが低下した場合でも、モータ１０の発生トルクＴｇは、一定であり、発生トルクＴｇのうち負荷トルクＴｌｏａｄを超えたトルク値によって、更に鉄損が増加する。

一方、モータ１０の固定子の端子電圧が大きくなれば、発生磁束が増加するので鉄損は増加し、小さくなれば、発生磁束が減少すれば鉄損は減少する。従って、モータ１０の固定子の端子電圧を小さくすることにより、鉄損の削減が可能となる。つまり、モータ１０の負荷が必要とするトルクが定格トルクよりも少ない場合に、モータ１０の固定子端子電圧を低下させることで、電動機の鉄損の削減が可能である。

しかし、産業用電動機等に使用される回転速度等の微調整が必要でないモータ１０のために、高価かつ複雑な電圧制御装置等を使用することは、製造時に使用するエネルギーやコストの増加をまねくため現実的ではない。

特開２００４−２６０９９１号公報 特開２００５−５７９８０号公報

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的とするところは、例えば、製造装置などの産業用等の誘導電動機を駆動する際に、負荷が変化するときでも、従来よりも簡便かつ低コストに誘導電動機の鉄損の増加を抑制することにある。そして、本発明の第２の目的とするところは、誘導電動機を、従来よりも簡便かつエネルギー効率を向上させて、所望の回転数で駆動することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、交流電源と誘導電動機との間に直列に接続され、誘導電動機に印可する負荷電圧を調整する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、誘導電動機の負荷トルクが誘導電動機の定格トルクよりも小さいときに、負荷電圧が誘導電動機の定格電圧よりも小さくなるように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御するスイッチ制御部と、を備えることを特徴とする、誘導電動機制御装置が提供される。

かかる構成によれば、スイッチ制御部により、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することができる。そして、制御された磁気エネルギー回生双方向電流スイッチにより、誘導電動機の負荷トルクが定格トルクよりも小さいときに、誘導電動機の定格電圧よりも小さい負荷電圧を、誘導電動機に印可することができる。よって、誘導電動機が発生する発生トルクを定格トルクよりも小さい負荷トルクに応じたトルク値にすることができる。

また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に接続されたコンデンサと、を含み、スイッチ制御部は、交流電源電圧の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフして、コンデンサに充電及び放電させ、かつ、スイッチ切替タイミングを変更することにより、コンデンサの充電量及び放電量を変化させて、負荷電圧を定格電圧よりも小さくするとしてもよい。

かかる構成によれば、スイッチ制御装置により、交流電源電圧の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフする。このようなスイッチングにより、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチのコンデンサは、充電及び放電される。そして、この放電が十分にされない場合、コンデンサは、回路に対して抵抗として働く。よって、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、供給された定格電圧よりも低い低電圧を誘導電動機に印可することができる。

また、誘導電動機の負荷トルクを算出する負荷トルク算出部と、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチのスイッチ切替タイミングと交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を、負荷トルク算出部が算出した負荷トルクに基づいて決定するゲート位相角決定部を更に備え、スイッチ制御部は、ゲート位相角決定部が決定したゲート位相角に基づくスイッチ切替タイミングで、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御してもよい。
かかる構成によれば、負荷トルク算出部により、誘導電動機の負荷トルクを算出し、ゲート位相角決定部により、負荷トルクに基づいたゲート位相角を決定することができる。そして、スイッチ制御部により、この決定したゲート位相角に基づくスイッチ切替タイミングで、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することができる。従って、このように制御された磁気エネルギー回生双方向電流スイッチから、負荷トルクに応じた誘導電動機の定格電圧よりも小さい負荷電圧を、誘導電動機に出力することができる。

また、ゲート位相角決定部は、誘導電動機が発生する発生トルクと、負荷トルク算出部が算出した負荷トルクとの差が減少するように、ゲート位相角を決定してもよい。
かかる構成によれば、スイッチ制御部により、ゲート位相角決定部が決定したゲート位相角に基づいて磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御するので、誘導電動機が発生する発生トルクと、負荷トルクとの差を減少させることができる。

また、ゲート位相角決定部は、負荷トルクが定格トルクよりも小さいときに、ゲート位相角を９０°より大きく２７０°よりも小さい角度に決定してもよい。
かかる構成によれば、スイッチ制御部により、このゲート位相角決定部が決定したゲート位相角に基づいて磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御するので、誘導電動機に印可する負荷電圧を交流電源の定格電圧以下にすることができる。

また、誘導電動機によって回転されるローラによって運搬される物の質量を算出可能な質量情報を取得する運搬物情報取得部を更に備え、負荷トルク算出部は、運搬物情報取得部が取得した質量情報に基づいて、誘導電動機の負荷トルクを算出してもよい。
かかる構成によれば、運搬物情報取得部により、運搬される物の質量情報を取得することができ、負荷トルク算出部により、この質量情報に基づいて誘導電動機の負荷トルクを算出することができる。

また、誘導電動機の単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出部を更に備え、負荷トルク算出部は、回転数検出部が検出した回転数に基づいて、誘導電動機の負荷トルクを算出してもよい。
かかる構成によれば、回転数検出部により、誘導電動機の回転数を検出することができ、負荷トルク算出部により、この回転数に基づいて誘導電動機の負荷トルクを算出することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、誘導電動機に印可する負荷電圧を調整する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを用いて誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、誘導電動機の負荷トルクが誘導電動機の定格トルクよりも小さいときに、誘導電動機に印可する負荷電圧が誘導電動機の定格電圧よりも小さくなるように、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することを特徴とする、誘導電動機制御方法が提供される。
かかる構成によれば、誘導電動機が発生する発生トルクを定格トルクよりも小さい負荷トルクに応じたトルク値にすることができる。

また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとの間の第１経路と、第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとの間の第２経路との間に接続されたコンデンサと、を含み、交流電源電圧の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、第１逆導通型半導体スイッチ及び第３逆導通型半導体スイッチと、第２逆導通型半導体スイッチ及び第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフして、コンデンサに充電及び放電させ、かつ、スイッチ切替タイミングを変更することにより、コンデンサの充電量及び放電量を変化させて、負荷電圧を定格電圧よりも小さくしてもよい。

また、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチのスイッチ切替タイミングと交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を、誘導電動機の負荷トルクに基づいて決定し、ゲート位相角に基づくスイッチ切替タイミングで、磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御してもよい。

また、誘導電動機が発生する発生トルクと、前記誘導電動機の負荷トルクとの差が減少するように、ゲート位相角を決定してもよい。

また、負荷トルクが定格トルクよりも小さいときに、ゲート位相角を９０°より大きく２７０°よりも小さい角度に決定してもよい。

また、誘導電動機によって回転されるローラによって運搬される物の質量を算出可能な質量情報に基づいて、誘導電動機の負荷トルクを算出してもよい。

また、誘導電動機の単位時間あたりの回転数に基づいて、誘導電動機の負荷トルクを算出してもよい。

以上説明したように本発明によれば、負荷トルクが低下した場合に誘導電動機を駆動する電圧である負荷電圧を簡便に低下させることができるので、負荷が変動するときでも、従来よりも簡便かつ低コストに誘導電動機の鉄損の増加を抑制することが可能である。また、例えば、鋼板等を搬送するラインにおいて誘導電動機を連続的に運転する場合など、搬送する鋼板等の有無、又は質量に応じて、適宜負荷電圧を調節することができるので、誘導電動機を、従来よりも簡便かつエネルギー効率を向上させて、所望の回転数で駆動することも可能である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明の発明者は、上記のモータの問題点や地球温暖化の防止等のためのエネルギー効率の改善等について熟考し、モータの制御について鋭意研究を行った結果、本発明に想到した。以下、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置について説明する。

＜本発明の一実施形態に係るモータ制御装置１００の構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成の概要を説明するための説明図であり、図２は、本実施形態に係るモータ制御装置の回路構成の概要を説明するための説明図である。

尚、本実施形態に係るモータ制御装置の説明をするにあたり、モータ１０は、例えば、鋼板の製造工程の圧延工程等に使用され、鋼板の移動経路に配置されて鋼板を通板するためのロールを回転させるモータであるとして以下では説明する。しかし、これは説明の便宜上の仮定であり、本発明がかかる例に限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１００は、誘導電動機制御装置の一例であって、交流電源２０とモータ１０との間に配置され、交流電源２０から交流の定格電圧Ｖａ（交流電源電圧）が印可されて、モータ１０に負荷電圧Ｖｌｏａｄを印可する。また、モータ制御装置１００は、圧延工程制御装置３０に接続され、圧延工程制御装置３０から、ロールによって搬送される鋼板の質量を算出することができる情報（以下、「質量情報」という。）を取得する。

この「質量情報」とは、例えば、鋼板の単位長さあたりの質量、又は、鋼板の厚みや幅等のサイズ及び密度等の鋼板の質量を算出することができる情報をいう。

このモータ制御装置１００は、ＭＥＲＳ１１０と、スイッチ制御部１２０と、位相検出部１３０と、ゲート位相角決定部１４０と、負荷トルク算出部１５０と、圧延スケジュール取得部１５１と、回転数検出部１５２と、を有する。

圧延スケジュール取得部１５１は、圧延工程制御装置３０から鋼板の質量情報と圧延スケジュールに関する情報を取得して、現在又はその後にロール上を通板される鋼板の質量を算出して、ロールに加わる荷重を算出する。そして、圧延スケジュール取得部１５１は、算出したロールの荷重の情報を負荷トルク算出部１５０に出力する。

この「圧延スケジュール」とは、圧延工程において、搬送される鋼板についての情報（鋼板の質量情報を含む。）を時系列に沿って予め定めた工程予定である。

回転数検出部１５２は、モータ１０からモータ１０の単位時間あたりの回転数を検出する。また、回転数検出部１５２は、圧延工程制御装置３０から鋼板の通板速度等の情報を取得してモータ１０の単位時間あたりの回転数を算出しても良い。そして、回転数検出部１５２は、単位時間あたりの回転数からモータ１０の回転数の変化を算出して、この回転数の変化の情報を負荷トルク算出部１５０に出力する。なお、回転数検出部１５２は、モータ１０の回転数を直接検出せずに、搬送用のロールに取り付けたパルス発生器（ＰＬＧ、図示せず）によりロールの回転数を検出して、このロールの回転数をモータ１０の回転数に換算してもよい。

負荷トルク算出部１５０は、圧延スケジュール取得部１５１から取得したロールの荷重、及び、回転数検出部１５２から取得したモータ１０の回転数の変化から、モータ１０の負荷トルクＴｌｏａｄを算出する。そして、負荷トルク算出部１５０は、算出した負荷トルクＴｌｏａｄの情報をゲート位相角決定部１４０に出力する。なお、圧延スケジュール取得部１５１からの入力データが無いときや、搬送すべき鋼板が一時的に無いときには、負荷トルク算出部１５０は、例えば、回転数検出部１５２からの入力信号のみに基づき、負荷トルクを算出してもよい。又、搬送すべき鋼板が一時的に無いときには、モータ１０の回転数を一時的に低速にするように、予め一定の低い負荷トルクを設定しておき、負荷トルク算出部１５０がこの低い負荷トルクの情報をゲート位相角決定部１４０に出力することにより、さらにエネルギーの損出を低減することも可能である。

ゲート位相角決定部１４０は、負荷トルク算出部１５０から取得した負荷トルクＴｌｏａｄから、モータ１０の発生トルクＴｇと負荷トルクＴｌｏａｄとの差が小さくなるように、ゲート位相角αを決定して、ゲート位相角αをスイッチ制御部１２０に出力する。このゲート位相角αは、電源電圧Ｖａの周期に対して、ＭＥＲＳ１１０のスイッチングをいつ行うかという時間的な基準を表す。

位相検出部１３０は、交流電源２０とＭＥＲＳ１１０との間と、ＭＥＲＳ１１０とモータ１０との間とから電圧をタッピングして、定格電圧Ｖａを有する電源電圧の位相と負荷電圧Ｖｌｏａｄの位相とを検出して、これらの位相情報をスイッチ制御部１２０に供給する。

スイッチ制御部１２０は、位相検出部１３０が検出した電源電圧の位相及び負荷電圧Ｖｌｏａｄの位相と、ゲート位相角決定部１４０が決定したゲート位相角αとに基づいてＭＥＲＳ１１０を制御する。

ＭＥＲＳ１１０は、特許文献１に開示されている磁気エネルギー回生双方向電流スイッチ（ＭＥＲＳ：Magnetic Energy Recovery Switch）の一例であって、交流電源２０とモータ１０との間に配置される。ＭＥＲＳ１１０は、スイッチ制御部１２０によって制御され、交流電源２０から供給される定格電圧Ｖａを有する電源電圧を変圧して、負荷電圧Ｖｌｏａｄをモータ１０に印加するための回路であり、この負荷電圧Ｖｌｏａｄを調整することができる。尚、このような磁気エネルギー回生双方向電流スイッチによる誘導電動機の制御については、特許文献２にも開示されている。

（ＭＥＲＳ１１０の構成）
このＭＥＲＳ１１０の構成について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、ＭＥＲＳ１１０は、ブリッジ回路と、コンデンサＣと、を含む。

ブリッジ回路は、２つの経路に２つづつ配置された４つの逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４によって構成され、コンデンサＣは、ブリッジ回路の２つの経路の間に配置される。

より詳細には、ブリッジ回路は、交流電源２０と接続される交流端子ａ（以下、端子ａという）から、端子ｂを介して、モータ１０と接続される交流端子ｄ（以下、端子ｄという）までの経路である第１経路と、端子ａから端子ｃを介して端子ｄまでの経路である第２経路とを含み、第１経路には、端子ｄと端子ｂとの間に逆導通型半導体スイッチ１１１が配置され、端子ｂと端子ａとの間に逆導通型半導体スイッチ１１４が配置される。そして、第２経路には、端子ｄと端子ｃとの間に逆導通型半導体スイッチ１１２が配置され、端子ｃと端子ａとの間に逆導通型半導体スイッチ１１３が配置される。そして、コンデンサＣは、端子ｂと端子ｃとの間に配置される。

各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、スイッチＯＦＦで一方向（以下「順方向」という。）に導通し、スイッチＯＮで他方向（以下「逆方向」という。）にも導通するスイッチであり、例えば、半導体スイッチとダイオードとの並列接続によって構成される。より詳細には、逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のそれぞれは、１つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、当該ダイオードＤ１〜Ｄ４に並列に接続された１つの半導体スイッチＳ１〜Ｓ４とを含む。

しかし、逆導通型半導体スイッチは、かかる例に限定されず、上記の導通制御が可能であれば如何なるスイッチであってもよく、例えば、パワーＭＯＳ ＦＥＴ、逆導通型ＧＴＯサイリスタ等であってもよく、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチとダイオードとの並列接続であってもよい。

また、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、順方向が以下のようになるように配置される。つまり、逆導通型半導体スイッチ１１１及び逆導通型半導体スイッチ１１３を第１ペアとし、逆導通型半導体スイッチ１１２及び逆導通型半導体スイッチ１１４を第２ペアとすると、第１ペアの逆導通型半導体スイッチ１１１及び逆導通型半導体スイッチ１１３は、順方向が同じ方向になるように配置され、第２ペアの逆導通型半導体スイッチ１１２及び逆導通型半導体スイッチ１１４は、順方向が同じ方向になるように配置され、第１ペアと第２ペアとは、順方向が相互に逆向きになるように配置される。

すなわち、並列に配置される逆導通型半導体スイッチ同士は、各順方向が逆向きになり、かつ、直列に配置される逆導通型半導体スイッチ同士も、各順方向が逆向きになるように配置される。還元すれば、対角線上に配置された逆導通型半導体スイッチは、各順方向が同方向になるように配置される。

各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のスイッチＯＮ／ＯＦＦ、つまり、半導体スイッチＳ１〜Ｓ４のＯＮ／ＯＦＦは、それぞれのゲートＧ１〜Ｇ４へのＯＮ信号の入力によって行われる。より詳細には、各ゲートＧ１〜Ｇ４は、スイッチ制御部１２０に接続されており、スイッチ制御部１２０のＯＮ信号が入力される。つまり、スイッチ制御部１２０のＯＮ信号が入力された場合に、各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４は、順方向だけでなく逆方向にも導通する。

（ＭＥＲＳ１１０の特性）
ここで、図３及び図４を参照して、ＭＥＲＳ１１０の動作を説明することにより、ＭＥＲＳ１１０の特性について説明する。図３は、ゲート位相角とＭＥＲＳの出力電圧との関係を説明するための説明図である。図４は、ゲート位相角に対するＭＥＲＳの出力電圧の変化の一例を示すグラフである。

ＭＥＲＳ１１０は、ペア内の逆導通型半導体スイッチは、同時にＯＮ／ＯＦＦされ、一方のペアがＯＮの時、他方のペアはＯＦＦにされる。ここでは、この一方のペアがＯＮされ他方のペアがＯＦＦされた状態から、一方のペアがＯＦＦされ他方のペアがＯＮされた状態への切り替えを、「スイッチング」といい、このスイッチングが行われる時点を、「スイッチ切替タイミング」という。

このスイッチングは、交流電源２０の電源電圧の周期の１／２の周期で行われる。そして、電源電圧が０となる時点を「ゼロクロスポイント」というが、このゼロクロスポイントとスイッチ切替タイミングとの時間差が、上述の「ゲート位相角α」である。換言すれば、ゼロクロスポイントからゲート位相角αだけ位相がずれた周期でスイッチングが行われる。

更に、ゲート位相角αは、全ての逆導通型半導体スイッチが電源電圧の印可方向に対して導通する際に０°に決定される。つまり、α＝０°では、図２に示す方向にＶａが印可された場合、逆導通型半導体スイッチ１１１，１１３がＯＮされ、導通経路として端子ａ→端子ｂ→端子ｄと、端子ａ→端子ｃ→端子ｄとが確保される。また、図２に示す方向と逆方向にＶａが印可された場合、逆導通型半導体スイッチ１１２，１１４がＯＮされ、導通経路として端子ｄ→端子ｂ→端子ａと、端子ｄ→端子ｃ→端子ａとが確保される。

このゲート位相角αを０°からずらすと、逆導通型半導体スイッチのペアの一方が電源電圧の印可方向に対して導通しない時間が発生する。つまり、α≠０°の場合、例えば、図２に示す方向にＶａが印可される際に、αの大きさに応じた時間間隔だけ、逆導通型半導体スイッチ１１２，１１４だけがＯＮされ、コンデンサＣに電圧が印可される状態（導通経路が端子ａ→端子ｂ→端子ｃ→端子ｄとなった状態）が発生する。電圧が逆に印可された場合にも同様に、αの大きさに応じた時間間隔だけ、逆導通型半導体スイッチ１１１，１１３だけがＯＮされ、コンデンサＣに電圧が印可された状態（導通経路が端子ｄ→端子ｂ→端子ｃ→端子ａとなった状態）が発生する。このコンデンサＣに印可される電圧は、電源電圧の方向によらず一方向に印可される（図２では、端子ｂ→端子ｃ）。

従って、ゲート位相角αを０°からずらすと、電源電圧の周期に対して、コンデンサＣに充電が行われる期間と、全ての逆導通型半導体スイッチが電源電圧の印可方向に対して導通してコンデンサＣの放電が行われる期間とが生じる。この結果として、ゲート位相角αを制御することにより、コンデンサＣの充電及び放電を調整することができ、ＭＥＲＳ１１０から出力される電圧（図２では、負荷電圧Ｖｌｏａｄ）を制御することが可能となる。ここで、この出力電圧の大きさは、Ｖｌｏａｄ＝Ｖａ×ｓｉｎα／ｃｏｓΦで表される。尚、Φは、モータ１０の力率角である。

このゲート位相角αに対する出力電圧Ｖｌｏａｄの変化について図３を参照して説明する。

図３に示すように、電源電圧としてＶａが印可された場合、ＭＥＲＳ１１０のスイッチングによってコンデンサＣへの充放電が行われ、放電する際にコンデンサＣは、ベクトルＶｍｅｒｓの電圧を出力する。ただし、このベクトルＶｍｅｒｓは、ベクトルＶａに対してゲート位相角αだけ遅延又は先行する。従って、ベクトルＶａとベクトルＶｍｅｒｓとの和の電圧がＶｌｏａｄとしてＭＥＲＳ１１０から出力される。そして、Ｖｌｏａｄが印可された負荷には、リアクタンス成分等により進み位相又は遅れ位相Φの電流Ｉが流れる。

また、ベクトルＶｌｏａｄはベクトルＶａとベクトルＶｍｅｒｓとの和であるため、｜Ｖｍｅｒｓ｜にもよるが、０°＜α＜９０°では、｜Ｖｌｏａｄ｜＞｜Ｖａ｜となる。従って、ＭＥＲＳ１１０は、ゲート位相角αによってＶａよりも高電圧を出力することができる。一方、α＞９０°では、｜Ｖｌｏａｄ｜＜｜Ｖａ｜となりうる。この両者の境界である｜Ｖｌｏａｄ｜＝｜Ｖａ｜となるゲート位相角αの値は、｜Ｖｍｅｒｓ｜の変化によって異なるが、９０°以下になることはない。尚、｜Ｖｍｅｒｓ｜は、コンデンサＣの容量や負荷の特性、ゲート位相角αの大きさ等により変化する。

このようにゲート位相角αに対して変化する出力電圧｜Ｖｌｏａｄ｜の測定例を図４に示す。

図４に示すように、α＝０°では、ほぼ入力電圧Ｖａに等しい電圧が出力される。しかし、αを大きくすると、Ｖａよりも大きいＶｌｏａｄが出力され、α＝１３０°で｜Ｖｌｏａｄ｜＝｜Ｖａ｜となる。更にαを大きくすると、｜Ｖｌｏａｄ｜は｜Ｖａ｜よりも小さくなり、α＝１８０°で｜Ｖｌｏａｄ｜＝０となる。尚、α＞１８０°において、Ｖｌｏａｄは、α＝１８０°で反転させたような変化を示す。

従って、この測定例では、１３０°＜α＜２３０°とすることにより、｜Ｖｌｏａｄ｜を｜Ｖａ｜よりも小さくすることができる。また、この｜Ｖｌｏａｄ｜＝｜Ｖａ｜となるゲート位相角αは、コンデンサＣの容量、負荷のリアクタンス成分等の特性によって異なるが、これらを適切に選択することにより、９０°＜α＜２３０°の範囲内で｜Ｖｌｏａｄ｜を｜Ｖａ｜よりも小さくすることができる。

＜本発明の一実施形態に係るモータ制御装置１００の動作＞
以上、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置１００の構成について説明した。
次に、図５〜図７を参照して、上記構成を有するモータ制御装置１００の動作について説明する。図５は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の一動作を説明するためのフローチャートである。図６は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の動作を説明するためのグラフである。図７は、実施形態に係るモータ制御装置の他の動作を説明するためのフローチャートである。

（モータ制御装置１００の一動作）
まず、図５を参照して、予め製品の圧延スケジュールが定められており、このスケジュールに従って圧延が実施される場合の、モータ制御装置１００の動作について説明する。

この場合、モータ１０の負荷トルクＴｌｏａｄは、圧延スケジュールに従い圧延される鋼板の質量によって決定される。従って、モータ制御装置１００は、鋼板の厚みや幅、材質等の鋼板の質量情報が予め定められた圧延スケジュールからスケジュール毎に必要な負荷トルクＴｌｏａｄを前もって算出しておき、これをデータテーブルとして記録しておき、通板される鋼板の質量に応じて、モータ１０に印可する電圧Ｖｌｏａｄを調整する。

以下、このモータ制御装置１００の一動作について具体的に説明する。

（圧延スケジュール取得ステップＳ１０１）
図５に示すように、まず、圧延スケジュール取得部１５１により、圧延工程制御装置３０から鋼板の質量情報を含む圧延スケジュールに関する情報を取得して、ロールに加わる荷重を算出する。そして、算出した荷重の情報は、負荷トルク算出部１５０に出力される。

（負荷トルク算出ステップＳ１０３）
そして、負荷トルク算出部１５０により、ロールに加わった加重の情報からロールに加わる負荷トルクＴｌｏａｄを算出する。そして、算出した負荷トルクＴｌｏａｄの情報は、ゲート位相角決定部１４０に出力される。

（負荷電圧算出ステップＳ１０５）
次に、ゲート位相角決定部１４０により、まず、負荷トルクＴｌｏａｄからモータ１０に印可すべき負荷電圧Ｖｌｏａｄを算出する。この算出は、例えば、予めゲート位相角決定部１４０が記憶している負荷電圧Ｖｌｏａｄと負荷トルクＴｌｏａｄとの関係を表した情報に基づいて行われるが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、予め導き出してゲート位相角決定部１４０に記憶していた負荷電圧Ｖｌｏａｄと負荷トルクＴｌｏａｄとの関係式により算出しても良い。尚、負荷トルクＴｌｏａｄは、モータ１０の回転子に流れる電流（固定子電圧に比例）と、モータ１０の回転子に鎖交する磁束（固定子電圧に比例）との積で決定されるので、負荷トルクＴｌｏａｄは、負荷電圧Ｖｌｏａｄのほぼ２乗に比例する。

この負荷電圧Ｖｌｏａｄの算出について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の動作を説明するためのグラフである。

図６に示すように、負荷トルクＴｌｏａｄが変化した場合、ゲート位相角決定部１４０は、モータ１０が発生する発生トルクＴｇが負荷トルクＴｌｏａｄとほぼ等しくなる負荷電圧Ｖｌｏａｄを算出する。この算出には、モータ１０へ印可される負荷電圧Ｖｌｏａｄが減少すると、モータ１０の発生トルクＴｇも全体的に減少することを利用する。つまり、Ｖｌｏａｄ＝Ｖａから、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ１へと変化させた場合、Ｔｇの曲線は、図６に示すように全体的に減少する。この結果、Ｔｇと負荷トルクＴｌｏａｄの曲線との交点は、減少し、この交点のトルク値は、Ｔ１となる。

より具体的には、例えば、ＴｌｏａｄがＴ０からＴ１へと減少した場合、ゲート位相角決定部１４０は、発生トルクＴｇの曲線と、負荷トルクＴｌｏａｄの曲線との交点がＴ１となるように、ＶｌｏａｄをＶ１に決定する。更に、ＴｌｏａｄがＴ１からＴ２へと減少した場合、ゲート位相角決定部１４０は、発生トルクＴｇの曲線と、負荷トルクＴｌｏａｄの曲線との交点がＴ２となるように、ＶｌｏａｄをＶ２に決定する。

（ゲート位相角決定ステップＳ１０７）
更に、ゲート位相角決定部１４０により、負荷電圧算出ステップ（Ｓ１０５）で算出した負荷電圧Ｖｌｏａｄに基づいて、ゲート位相角αを決定する。そして、この算出したゲート位相角αは、スイッチ制御部１２０に出力される。このゲート位相角αの決定も、予めゲート位相角決定部１４０が記憶している負荷電圧Ｖｌｏａｄとゲート位相角αとの関係を表した情報に基づいて行われるが、本発明はかかる例に限定されず、例えば、予め導き出してゲート位相角決定部１４０に記憶していた負荷電圧Ｖｌｏａｄとゲート位相角αとの関係式により算出しても良い。

このゲート位相角αの決定について、再度図４を参照して説明する。
図４に示して、上記で説明したように、ゲート位相角αを調整することにより、ＭＥＲＳ１１０が出力する出力電圧（負荷電圧）Ｖｌｏａｄを変化させることができる。

より具体的には、例えば、上記の負荷電圧算出ステップ（Ｓ１０５）において、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ１と算出した場合、ゲート位相角決定部１４０は、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ１となるように、ゲート位相角αをα１に決定する。また、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ２と算出した場合、ゲート位相角決定部１４０は、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ２となるように、ゲート位相角αをα２に決定する。

つまり、ゲート位相角決定部１４０は、例えば、負荷トルクＴｌｏａｄ＝Ｔ１であった場合、Ｔ１から負荷電圧Ｖｌｏａｄ＝Ｖ１を算出し、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ１となるように、ゲート位相角αをα１に決定する。また、ゲート位相角決定部１４０は、例えば、負荷トルクＴｌｏａｄ＝Ｔ２であった場合、Ｔ２から負荷電圧Ｖｌｏａｄ＝Ｖ２を算出し、Ｖｌｏａｄ＝Ｖ２となるように、ゲート位相角αをα２に決定する。

尚、上記の説明では、負荷トルク算出ステップ（Ｓ１０３）において、負荷トルクＴ１，Ｔ２が算出された場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されず、いかなる負荷トルク値に対しても同様にゲート位相角αを決定しうることは言うまでもない。

（スイッチ制御ステップＳ１０９）
そして、上記ゲート位相角決定ステップ（Ｓ１０７）で決定されたゲート位相角αに基づいて、スイッチ制御部１２０は、ＭＥＲＳ１１０の各逆導通型半導体スイッチ１１１〜１１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

より具体的には、スイッチ制御部１２０は、位相検出部１３０により検出した電源電圧の位相及び負荷電圧Ｖｌｏａｄの位相から電源電圧のゼロクロスポイントを検出する。そして、スイッチ制御部１２０は、このゼロクロスポイントから、ゲート位相角決定ステップ（Ｓ１０７）で決定したゲート位相角αだけ位相がずれた時点がスイッチ切替タイミングとなるように、ＭＥＲＳ１１０のスイッチングを行う。

このように制御されたＭＥＲＳ１１０は、モータ１０に要求される負荷トルクＴｌｏａｄと等しい発生トルクＴｇをモータ１０が発生することができる電圧Ｖｌｏａｄを、モータ１０に印可することができる。従って、このモータ制御装置１００によれば、モータ１０の発生トルクＴｇを調節することにより、モータ１０が発生する発生トルクＴｇと負荷トルクＴｌｏａｄとの差を低減することができる。

（モータ制御装置１００の他の動作）
次に、図７を参照して、上記の圧延スケジュールを使用しない場合のモータ制御装置１００の動作について説明する。

モータ１０の負荷トルクＴｌｏａｄが変化して、定格トルクＴ０よりも小さくなった場合、モータ１０の発生トルクＴｇは、負荷トルクＴｌｏａｄを超えたトルク値を出力することになる。よって、モータ１０は、余剰な発生トルクＴｇによって加速されるため、モータ１０の回転数は、増加する。本動作においては、このモータ１０の回転数の変化を検出することにより負荷トルクＴｌｏａｄを算出して、モータ１０に印可する電圧Ｖｌｏａｄを調節する。

以下、このモータ制御装置１００の他の動作について具体的に説明する

（回転数検出Ｓ２０１）
図７に示すように、まず、回転数検出部１５２により、モータ１０の単位時間あたりの回転数を検出する。この際、回転数検出部１５２は、圧延工程制御装置３０から鋼板の通板速度等の情報を取得してモータ１０の単位時間あたりの回転数を算出しても良い。そして、回転数検出部１５２は、単位時間あたりの回転数からモータ１０の回転数の変化を算出して、この回転数の変化の情報を負荷トルク算出部１５０に出力する。

（負荷トルク算出ステップＳ２０３）
そして、負荷トルク算出部１５０により、モータ１０の回転数の変化の情報からロールに加わる負荷トルクＴｌｏａｄを算出する。そして、算出した負荷トルクＴｌｏａｄの情報は、ゲート位相角決定部１４０に出力される。

このモータ制御装置１００の他の動作において、負荷トルク算出ステップ（Ｓ２０３）以降の、負荷電圧算出ステップ（Ｓ１０５）、ゲート位相角決定ステップ（Ｓ１０７）、及びスイッチ制御ステップ（Ｓ１０８）で行われる動作は、上述のモータ制御装置１００の一動作と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

そして、この他の動作においても、ＭＥＲＳ１１０は、モータ１０に要求される負荷トルクＴｌｏａｄと等しい発生トルクＴｇをモータ１０が発生することができる電圧Ｖｌｏａｄを、モータ１０に印可することができる。従って、このモータ制御装置１００によれば、モータ１０の発生トルクＴｇを調節することにより、モータ１０が発生する発生トルクＴｇと負荷トルクＴｌｏａｄとの差を低減することができる。

＜本実施形態に係るモータ制御装置１００による効果＞
以上、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置１００の構成及び動作について説明した。このモータ制御装置１００によれば、モータ１０の負荷が軽くなり負荷トルクＴｌｏａｄが減少した場合には、モータ１０の固定子に印可する負荷電圧Ｖｌｏａｄを定格電圧Ｖａよりも小さくすることが可能となり、モータ１０の鉄損を低減することができ、かつ、エネルギー効率を高めることができる。よって、ハイブリッド自動車用電動機や産業用電動機の鉄損の削減が可能となり、地球温暖化の防止に寄与することができる。

また、別途の高価かつ複雑な電圧制御装置等を使用することなく、安価な回路によって構成されるモータ制御装置１００によって、負荷電圧Ｖｌｏａｄを調製することができるため、製造コストを削減することができる。そして、鉄損を低減することにより、モータ１０の消費電力を抑えることができるため、モータ１０の運転コストも低減することができる。

更に、モータ制御装置１００は、単純な装置のみで構成されるため、別途の電圧制御装置等を使用する場合に比べて、製造時に発生する二酸化炭素の排出量を削減することができ、かつ、消費電力を抑えることにより運転時に発生する二酸化炭素をも間接的に削減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、モータ１０は、圧延工程等において鋼板の通板等に使用されるロールを回転させるためのモータであるとして説明した。しかし、本発明はかかる例に限定されず、例えば、飛行場等において荷物を搬送するベルトを駆動させるためのローラ等の様々な用途に使用されるモータであってもよい。

また、上記実施形態では、モータ制御装置１００が圧延工程制御装置３０から鋼板の質量情報を取得する場合について説明した。しかし、本発明はかかる例に限定されず、モータ制御装置１００は、例えば、荷物の運搬を制御する上位の制御装置から、荷物の質量情報を取得してもよく、モータ１０にかかる負荷トルクを算出しうるあらゆる情報を取得して動作することが可能である。

また、上記実施形態では、負荷トルク算出部１５０が、圧延スケジュール取得部１５１によって算出したロールの荷重の情報、又は回転数検出部１５２によって算出したモータ１０の回転数の変化の情報に基づいて、負荷トルクＴｌｏａｄを算出する場合について説明した。しかし、本発明はかかる例に限定されない。例えば、負荷トルク算出部１５０は、圧延スケジュール取得部１５１からのロールの荷重の情報と、回転数検出部１５２からのモータ１０の回転数の変化の情報との両方の情報に基づいて、負荷トルクＴｌｏａｄを算出してもよい。このように負荷トルクＴｌｏａｄを算出することにより、負荷トルク算出部１５０は、更に正確な負荷トルクＴｌｏａｄを算出することができる。又、モータ１０が一時的に空転するときなど、一次的に稼動状態で無くなるときには、負荷トルク算出部１５０は予め設定した低い負荷トルクの値を出力するようにしても良い。このように低い負荷トルクを出力することにより、さらにエネルギーの損出を低減することが可能である。

また、上記実施形態では、モータ制御装置１００は、圧延スケジュール取得部１５１及び回転数検出部１５２を有するとしたが、本発明はかかる例に限定されず、どちらか一方のみを有してもよい。更に、他の手段によって負荷トルクＴｌｏａｄを算出又は取得することができる場合は、負荷トルク算出部１５０，圧延スケジュール取得部１５１，回転数検出部１５２の少なくとも１つを備えなくてもよく、ゲート位相角決定部１４０が当該算出又は取得した負荷トルクＴｌｏａｄを取得することが可能な如何なる構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成の概要を説明するための説明図である。 同実施形態に係るモータ制御装置の回路構成の概要を説明するための説明図である。 ゲート位相角とＭＥＲＳの出力電圧との関係を説明するための説明図である。 ゲート位相角に対するＭＥＲＳの出力電圧の変化の一例を示すグラフである。 同実施形態に係るモータ制御装置の一動作を説明するためのフローチャートである。 同実施形態に係るモータ制御装置の動作を説明するためのグラフである。 同実施形態に係るモータ制御装置の他の動作を説明するためのフローチャートである。 従来のモータの概要を説明するための説明図である。 従来のモータによる発生トルクと、負荷トルクとの関係を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ モータ
２０ 交流電源
３０ 圧延工程制御装置
１００ モータ制御装置
１１０ ＭＥＲＳ
１２０ スイッチ制御部
１３０ 位相検出部
１４０ ゲート位相角決定部
１５０ 負荷トルク算出部
１５１ 圧延スケジュール取得部
１５２ 回転数検出部
１１１，１１２，１１３，１１４ 逆導通型半導体スイッチ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ダイオード
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 半導体スイッチ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４ ゲート
Ｃ コンデンサ
Ｌ リアクタンス成分
Ｒ 抵抗成分

Claims (14)

1. 交流電源と誘導電動機との間に直列に接続され、前記誘導電動機に印可する負荷電圧を調整する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチと、
   前記誘導電動機の負荷トルクが前記誘導電動機の定格トルクよりも小さいときに、前記負荷電圧が前記誘導電動機の定格電圧よりも小さくなるように、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御するスイッチ制御部と、
   を備えることを特徴とする、誘導電動機制御装置。
2. 前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
   第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
   前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に接続されたコンデンサと、
   を含み、
   前記スイッチ制御部は、
   前記交流電源電圧の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフして、前記コンデンサに充電及び放電させ、かつ、
   前記スイッチ切替タイミングを変更することにより、前記コンデンサの充電量及び放電量を変化させて、前記負荷電圧を前記定格電圧よりも小さくすることを特徴とする、請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
3. 前記誘導電動機の負荷トルクを算出する負荷トルク算出部と、
   前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの前記スイッチ切替タイミングと、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を、前記負荷トルク算出部が算出した前記負荷トルクに基づいて決定するゲート位相角決定部を更に備え、
   前記スイッチ制御部は、前記ゲート位相角決定部が決定した前記ゲート位相角に基づく前記スイッチ切替タイミングで、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することを特徴とする、請求項２に記載の誘導電動機制御装置。
4. 前記ゲート位相角決定部は、前記誘導電動機が発生する発生トルクと前記負荷トルク算出部が算出した前記負荷トルクとの差が減少するように、前記ゲート位相角を決定することを特徴とする、請求項３に記載の誘導電動機制御装置。
5. 前記ゲート位相角決定部は、前記負荷トルクが前記定格トルクよりも小さいときに、前記ゲート位相角を９０°より大きく２７０°よりも小さい角度に決定することを特徴とする、請求項３又は４に記載の誘導電動機制御装置。
6. 前記誘導電動機によって回転されるローラによって運搬される物の質量を算出可能な質量情報を取得する運搬物情報取得部を更に備え、
   前記負荷トルク算出部は、前記運搬物情報取得部が取得した前記質量情報に基づいて、前記誘導電動機の負荷トルクを算出することを特徴とする、請求項３〜５に記載の誘導電動機制御装置。
7. 前記誘導電動機の単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出部を更に備え、
   前記負荷トルク算出部は、前記回転数検出部が検出した前記回転数に基づいて、前記誘導電動機の負荷トルクを算出することを特徴とする、請求項３〜６に記載の誘導電動機制御装置。
8. 誘導電動機に印可する負荷電圧を調整する磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを用いて前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、
   前記誘導電動機の負荷トルクが前記誘導電動機の定格トルクよりも小さいときに、前記誘導電動機に印可する負荷電圧が前記誘導電動機の定格電圧よりも小さくなるように、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することを特徴とする、誘導電動機制御方法。
9. 前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチは、
   第１経路に第１逆導通型半導体スイッチと第４逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置され、第２経路に第２逆導通型半導体スイッチと第３逆導通型半導体スイッチとがスイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして直列に配置されたブリッジ回路と、
   前記第１逆導通型半導体スイッチと前記第４逆導通型半導体スイッチとの間の前記第１経路と、前記第２逆導通型半導体スイッチと前記第３逆導通型半導体スイッチとの間の前記第２経路との間に接続されたコンデンサと、
   を含み、
   交流電源電圧の半周期毎のスイッチ切替タイミングで、前記第１逆導通型半導体スイッチ及び前記第３逆導通型半導体スイッチと、前記第２逆導通型半導体スイッチ及び前記第４逆導通型半導体スイッチと、を交互にオン／オフして、前記コンデンサに充電及び放電させ、かつ、
   前記スイッチ切替タイミングを変更することにより、前記コンデンサの充電量及び放電量を変化させて、前記負荷電圧を前記定格電圧よりも小さくすることを特徴とする、請求項８に記載の誘導電動機制御方法。
10. 前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチの前記スイッチ切替タイミングと前記交流電源電圧のゼロクロスポイントとの時間差を表すゲート位相角を、前記誘導電動機の負荷トルクに基づいて決定し、
    前記ゲート位相角に基づく前記スイッチ切替タイミングで、前記磁気エネルギー回生双方向電流スイッチを制御することを特徴とする、請求項９に記載の誘導電動機制御方法。
11. 前記誘導電動機が発生する発生トルクと、前記誘導電動機の負荷トルクとの差が減少するように、前記ゲート位相角を決定することを特徴とする、請求項１０に記載の誘導電動機制御方法。
12. 前記負荷トルクが前記定格トルクよりも小さいときに、前記ゲート位相角を９０°より大きく２７０°よりも小さい角度に決定することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の誘導電動機制御方法。
13. 前記誘導電動機によって回転されるローラによって運搬される物の質量を算出可能な質量情報に基づいて、前記誘導電動機の負荷トルクを算出することを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の誘導電動機制御方法。
14. 前記誘導電動機の単位時間あたりの回転数に基づいて、前記誘導電動機の負荷トルクを算出することを特徴とする、請求項１０〜１３に記載の誘導電動機制御方法。

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