具有蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置，其具備：對交流電進行整流而輸出直流電的整流器(11)；連接至整流器(11)的直流側(cè)的直流鏈(13)，并使直流鏈(13)中的直流電與電動機(2)的驅(qū)動電力或者再生電力即交流電之間進行相互電力變換的逆變器(12)；檢測整流器(11)的交流側(cè)的停電的停電檢測單元(14)；連接至直流鏈(13)，并能夠蓄積直流電的蓄電裝置(15)；具有通過直流鏈(13)中的直流電而對蓄電裝置(15)進行充電的升壓功能的充電單元(16)；將蓄電裝置(15)中蓄積的直流電放電至直流鏈(13)的放電單元(17)；以及停電檢測單元(14)未檢測出停電時或者在開始電動機的驅(qū)動之前，使充電單元(16)動作，在停電檢測單元(14)檢測出停電時，使放電單元(17)動作，并使逆變器(12)動作的控制單元(18)。
【專利說明】具有蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將從交流側(cè)供給的交流電變換至直流電而輸出之后，進一步變換至用于電動機的驅(qū)動的交流電而供給至電動機的電動機驅(qū)動裝置，特別地，涉及具有用于停電時的保護動作的蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在對機床、鍛壓機械、注塑成型機、工業(yè)用機械、或者各種機器人中的電動機進行驅(qū)動的電動機驅(qū)動裝置中，一旦將從交流側(cè)輸入的交流電變換至直流電之后，進一步變換至交流電，并使用該交流電作為對在每個驅(qū)動軸設(shè)置的電動機的驅(qū)動電力。
[0003]圖6是表示驅(qū)動多個電動機的一般的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。電動機驅(qū)動裝置100具備將來自工業(yè)用三相交流電源3的交流電進行整流而輸出直流電的整流器11 ;連接至整流器11的直流側(cè)即直流鏈13，將從整流器11輸出的直流電變換至作為電動機2的驅(qū)動電力而供給的所期望的電壓和所期望的頻率的交流電，或者將從電動機2再生的交流電變換至直流電的逆變器12，該電動機驅(qū)動裝置100對連接至該逆變器12的交流側(cè)的電動機2的速度、轉(zhuǎn)矩、或者轉(zhuǎn)子的位置進行控制。為了分別向?qū)?yīng)于多個驅(qū)動軸而分別設(shè)置的各電動機2供給驅(qū)動電力而對電動機2進行驅(qū)動控制，設(shè)置與電動機2的個數(shù)相同的逆變器12。另一方面，為了降低電動機驅(qū)動裝置100的成本、占有空間，大多數(shù)情況下對于多個逆變器12設(shè)置有一個整流器11。
[0004]上位控制裝置51對各逆變器12發(fā)送電動機驅(qū)動指令，控制該逆變器12的從直流電到交流電的變換動作(更具體來說，該逆變器12中的開關(guān)元件的開關(guān)動作)，由此，控制該逆變器12變換直流鏈13中的直流電而輸出所期望的交流電。電動機2以從逆變器12輸出的交流電作為驅(qū)動電力而進行動作，因此，如果對從逆變器12輸出的交流電進行控制，則能夠控制連接至逆變器12的交流側(cè)的電動機2的速度、轉(zhuǎn)矩、或者轉(zhuǎn)子的位置。通過電動機驅(qū)動裝置100對電動機進行減速控制時，從電動機2產(chǎn)生了再生電力。該再生電力經(jīng)由逆變器12而返回至直流鏈13。
[0005]在這樣的電動機驅(qū)動裝置100中，如果在整流器11的交流側(cè)發(fā)生停電，且輸入電源電壓下降，則不能繼續(xù)電動機2的正常運轉(zhuǎn)。因此，有時會產(chǎn)生電動機2、對該電動機2進行驅(qū)動的電動機驅(qū)動裝置100、連接至該電動機驅(qū)動裝置100所驅(qū)動的電動機2的刀具、該刀具所加工的加工對象、和具有該電動機驅(qū)動裝置100的生產(chǎn)線等破損或變形等的一些故障。因此，需要在整流器11的交流輸入側(cè)設(shè)置有停電檢測單元52來監(jiān)視整流器11的交流側(cè)有無發(fā)生停電，在停電檢測單元52檢測到發(fā)生停電的情況下，避免上述故障或?qū)⑵湟种茷樽钚∠蕖?br> [0006]例如，如在日本特開平11-178245號公報中記載的那樣，提供了一種方法，其中，為了進行停電時的保護動作，經(jīng)由充電單元和放電單元而將蓄電裝置設(shè)置為與整流器與逆變器之間的直流鏈并聯(lián)連接，在正常時(即非停電時)經(jīng)由充電單元將直流鏈中的直流輸出蓄積至蓄電裝置，在停電時將蓄積的直流電經(jīng)由放電單元向直流鏈放電，由此，經(jīng)由逆變器向電動機供給用于保護動作的能量。圖7是示意性地表示日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明中的充電單元的電路圖，圖8是示意性地表示日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明中的放電單元的電路圖。在日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明中，充電單元60由包含開關(guān)61、限流電阻62和二極管63的串聯(lián)電路構(gòu)成。二極管63用于防止在由于工業(yè)用三相交流電源(未圖示)的電壓變動、逆變器(未圖示)的動作內(nèi)容導(dǎo)致直流鏈的電位低于蓄電裝置的電位的情況下，能量從蓄電裝置向直流鏈發(fā)生逆流。在對蓄電裝置(未圖示)進行充電時，比較直流鏈(即整流器的直流側(cè)輸出)的電位與蓄積裝置的電位，在蓄積裝置的電位低于直流鏈的電位的情況下，開關(guān)61閉合(ON)，并將直流鏈中的直流電取入至蓄電裝置而對蓄電裝置進行充電。放電單元70由晶閘管71和電感器72構(gòu)成。停電時，接通晶閘管而使直流鏈與蓄電裝置之間發(fā)生短路，并向直流鏈供給蓄電裝置中蓄積的直流電。
[0007]此外，例如如日本特開昭61-267675號公報中記載的那樣，在整流電路與電壓式逆變器之間設(shè)置有蓄電池，停電時，將蓄電池的電力供給至電動機而使電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)電梯的安全著地。
[0008]此外，例如如日本特開2009-261161號公報中記載的那樣，提供了一種方法，其中，在變換器部(整流器)與逆變換器部(逆變器)之間設(shè)置有電容器(蓄電裝置)，在檢測到由于整流器的交流側(cè)的交流電壓下降而產(chǎn)生的整流器的直流側(cè)的電壓下降時，使用電容器中蓄積的能量來繼續(xù)電動機的運轉(zhuǎn)。
[0009]此外，例如如日本特開平8-54914號公報中記載的那樣，提供了一種方法，其中，在交流輸入側(cè)停電時，使電動機減速，并使用電動機減速時所得的再生電力作為用于保護動作的能量。
[0010]如上述，在電動機驅(qū)動裝置中，當(dāng)在整流器交流側(cè)發(fā)生停電，且輸入電源電壓下降時，無法繼續(xù)電動機的正常運轉(zhuǎn)。因此，產(chǎn)生電動機、驅(qū)動該電動機的電動機驅(qū)動裝置、連接至該電動機驅(qū)動裝置所驅(qū)動的電動 機的刀具、該刀具所加工的加工對象、和具有該電動機驅(qū)動裝置的生產(chǎn)線等破損或變形等一些故障。因此，需要在整流器的交流輸入側(cè)設(shè)置有停電檢測單元來監(jiān)視整流器交流側(cè)有無發(fā)生停電，在停電檢測單元檢測出發(fā)生停電的情況下，進行避免上述故障或?qū)⑵湟种茷樽钚∠薜谋Ｗo動作。
[0011]根據(jù)上述日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明，如果不是在直流鏈的電位高于蓄積裝置的電位的情況下則不能進行向蓄電裝置的充電。因此，在設(shè)計上，蓄電裝置的電壓不能升至整流器的直流輸出電壓(即工業(yè)用三相交流電源電壓的波峰值)以上。在蓄電裝置例如由電容器構(gòu)成的情況下，在將電容器的電容設(shè)為C，電容器電壓(即蓄電裝置的電壓)設(shè)為V時，電容器中能夠蓄積的能量E由下式I表示。
[0012]E = -CV1.....{I)
2
[0013]這里，為了確保用于進行停電時的保護動作的能量，考慮使蓄電裝置中蓄積的能量E盡可能大，在這種情況下，存在如上述的電容器電壓不能上升至整流器的直流輸出電壓(即工業(yè)用三相交流電源電壓的波峰值)以上的制約，因此，不得不必然地增大電容器的容量C。因此，根據(jù)日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明，蓄電裝置(電容器)的容積和成本增大，且包含蓄電裝置(電容器)的電動機驅(qū)動裝置的容積和成本也增大。上述日本特開昭61-267675號公報中記載的發(fā)明中，在直流鏈的電位高于蓄電池的電位時向蓄電池充電，因此，也產(chǎn)生蓄電池和電動機驅(qū)動裝置的容積和成本增大的同樣問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⒃诮涣麟娫磦?cè)發(fā)生停電時進行保護動作所需要的能量供給至電動機的、小型的且低成本的電動機驅(qū)動裝置。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，電動機驅(qū)動裝置具備:對從交流側(cè)供給的交流電進行整流而輸出直流電的整流器；連接至整流器的直流側(cè)即直流鏈，并使直流鏈中的直流電與電動機的驅(qū)動電力或者再生電力即交流電之間進行相互電力變換的逆變器；檢測整流器的交流側(cè)的停電的停電檢測單元；連接至直流鏈并能夠蓄積直流電的蓄電裝置；具有對蓄電裝置進行充電至高于直流鏈中的直流電壓的電壓的升壓功能的充電單元；使蓄電裝置與直流鏈之間短路而將蓄電裝置中蓄積的直流電放電至直流鏈的放電單元；停電檢測單元未檢測出整流器的交流側(cè)的停電時或者在開始電動機的驅(qū)動之前，輸出用于使充電單元動作的充電指令，在停電檢測單元檢測出整流器的交流側(cè)的停電時，輸出用于使放電單元動作的放電指令，并輸出用于使逆變器動作的預(yù)定的電動機驅(qū)動指令的控制單元。
[0016]上述預(yù)定的電動機驅(qū)動指令，是針對逆變器的、將直流鏈中的直流電變換為電動機進行作為交流側(cè)停電時進行的動作而預(yù)先確定的動作所需的交流電的指令。
[0017]此外，電動機驅(qū)動裝置具備:具有電阻、使該電阻與直流鏈之間形成閉路或者形成開路的開關(guān)，在接收到電阻消耗開始指令時開關(guān)閉合，在接收到電阻消耗停止指令時開關(guān)斷開的再生電力消耗單元；檢測直流鏈中的直流電壓的電壓檢測單元。這里，優(yōu)選地，控制單元在停電檢測單元檢測出整流器的交流側(cè)的停電時，在通過電壓檢測單元檢測出的直流電壓高于第一閾值時，對再生電力消耗單元發(fā)送電阻消耗開始指令，在通過電壓檢測單元檢測出的直流電壓低于比第一閾值低的第二閾值時，對再生電力消耗單元發(fā)送電阻消耗停止指令。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過參照以下附圖得以更明確地理解本發(fā)明。
[0019]圖1表示第I實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。
[0020]圖2表示電動機驅(qū)動裝置中充電單元的第I具體例的電路圖。
[0021]圖3表示電動機驅(qū)動裝置中充電單元的第2具體例的電路圖。
[0022]圖4表示第2實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。
[0023]圖5表示第2實施例的電動機驅(qū)動裝置的再生電力消耗單元的電路圖。
[0024]圖6表示驅(qū)動多個電動機的一般的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖7是示意性地表示日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明中的充電單元的電路圖。
[0026]圖8是示意性地表示日本特開平11-178245號公報中記載的發(fā)明中的放電單元的電路圖。
【具體實施方式】[0027]以下，參照附圖來說明具有蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置。但是，不應(yīng)理解為本發(fā)明受限于附圖或以下說明的實施方式。此外，在以下說明的實施例中，說明了對多個電動機進行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置，但是進行驅(qū)動控制的電動機的個數(shù)并不特別地對本發(fā)明構(gòu)成限制。
[0028]圖1表示第I實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。下文中，在不同的附圖中具有相同參考標號的要素意味著是具有相同功能的構(gòu)成要素。
[0029]第I實施例中，用于驅(qū)動電動機2的電動機驅(qū)動裝置I具備整流器11、逆變器12、停電檢測單元14、蓄電裝置15、充電單元16、放電單元17以及控制單元18。此外，電動機驅(qū)動裝置I還具備對蓄電裝置15的充電電壓進行檢測的蓄電裝置電壓檢測單元19、對整流器11與逆變器12之間的直流鏈13中的直流電壓進行檢測的直流電壓檢測單元20。
[0030]整流器11對從工業(yè)用三相交流電源3供給的交流電進行整流而輸出直流電。在本發(fā)明中，所用的整流器11的實施方式不受特別的限制，例如，有三相全波整流電路、120度通電型整流電路、或PWM控制方式的整流電路等。
[0031]整流器11與逆變器12通過直流鏈13而連接。逆變器12被構(gòu)成為例如PWM逆變器等那樣的在內(nèi)部具有開關(guān)元件的變換電路。這里，列舉了在電動機驅(qū)動裝置I中對多個電動機2進行驅(qū)動控制的例子，在各電動機2中設(shè)置有逆變器12。逆變器12根據(jù)從控制單元18接收的電動機驅(qū)動指令，使內(nèi)部的開關(guān)元件進行開關(guān)動作，將從直流鏈13側(cè)供給的直流電變換為用于驅(qū)動電動機2的所期望的電壓和所期望的頻率的三相交流電。電動機2根據(jù)供給的電壓可變且頻率可變的三相交流電而動作。此外，在電動機2的制動期間產(chǎn)生了再生電力，但是，根據(jù)從控制單元18接收的電動機驅(qū)動指令，將在電動機2中產(chǎn)生的再生電力即交流電變換為直流電而返回至直流鏈13。這樣，逆變器12根據(jù)接收到的電動機驅(qū)動指令，對直流鏈13中的直流電、電動機2的驅(qū)動電力或者再生電力即交流電進行相互電力變換。
[0032]停電檢測單元14設(shè)置在對整流器11提供交流電的工業(yè)用三相交流電源3這一偵牝來檢測整流器11的交流側(cè)是否停電。停電檢測單元14的檢測結(jié)果被送至控制單元18。
[0033]直流電壓檢測單元20檢測整流器11與逆變器12之間的直流鏈13中的直流電壓。直流電壓檢測單元20的檢測結(jié)果被送至控制單元18。
[0034]蓄電裝置15連接至直流鏈13，并可以蓄積直流電，例如由電容器等構(gòu)成。在蓄電裝置15中，設(shè)置有用于檢測充電電壓的蓄電裝置電壓檢測單元19，與蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓有關(guān)的信息被發(fā)送至控制單元18。
[0035]充電單元16從控制單元18接收充電指令時，將直流鏈13中的直流電取入至蓄電裝置15而對蓄電裝置15進行充電。在對蓄電裝置15進行充電時，控制單元18將通過蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓與通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流鏈13中的直流電壓進行比較，生成對充電單元16的充電動作進行指示的充電指令，并將其發(fā)送至充電單元16。充電單元16是具有對蓄電裝置15進行充電而達到比直流鏈13中的直流電壓高的電壓的升壓功能的單元，例如由升降壓斬波器電路構(gòu)成。這里，針對由升降壓斬波器電路構(gòu)成的充電單元16，示出了 2個具體例。
[0036]圖2是表示電動機驅(qū)動裝置中的充電單元的第I具體例的電路圖。如圖2所示，第I具體例的充電單元16通過由開關(guān)SI和S2、二極管Dl和D2以及電感器LI組成的升降壓斬波器電路構(gòu)成。在對蓄電裝置15進行充電時，控制單元18根據(jù)通過蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓與通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流鏈13中的直流電壓的比較，生成對開關(guān)SI和S2進行通斷控制的充電指令。在通過蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓小于通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流鏈13中的直流電壓的情況下，通過控制單元18的控制，始終斷開開關(guān)S2，并對開關(guān)SI以預(yù)定的占空比進行通斷控制來對蓄電裝置15進行充電。之后，在通過蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓變得大于通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流鏈13中的直流電壓的情況下，通過控制單元18的控制，始終切斷開關(guān)SI，并對開關(guān)S2以預(yù)定的占空比進行通斷控制來對蓄電裝置15進行充電。通過這樣的充電單元16，能夠?qū)π铍娧b置15進行充電，直至達到比直流鏈13中的直流電壓高的電壓。
[0037]上述升降壓斬波器電路是一個具體例，但是也可以由除此以外的升降壓斬波器電路構(gòu)成充電單元。圖3是表示電動機驅(qū)動裝置中充電單元的第2具體例的電路圖。如圖3中所示作為第2具體例，充電單元16通過由開關(guān)S3、二極管D3、以及電感器L2組成的升降壓斬波器電路構(gòu)成。
[0038]返回至圖1中進行說明，放電單元17從控制單元18接收到放電指令時，使蓄電裝置15與直流鏈13短路，而使蓄電裝置15中蓄積的直流電放電至直流鏈13中。放電單元17例如有參照圖8而說明的電路等。
[0039]控制單元18按照以下來生成電動機驅(qū)動指令、充電指令和放電指令。
[0040]控制單元18在整流器11的交流側(cè)為非停電時(即正常時)驅(qū)動電動機2的情況下，對逆變器12發(fā)送出將直流電變換為用于驅(qū)動電動機2的所期望的電壓和所期望的頻率的三相交流電的電動機驅(qū)動指令。由此，逆變器12根據(jù)接收到的電動機驅(qū)動指令而將直流電變換為交流電，且電動機2根據(jù)該交流電而動作。
[0041]此外，控制單元18對充電單元16發(fā)送充電指令。優(yōu)選在開始電動機2的驅(qū)動控制之前，由控制單元18對充電單元16發(fā)送充電指令，由此，可將蓄電裝置15充電至預(yù)先規(guī)定的充電電壓以上。如上述，蓄電裝置15能夠通過充電單元16的升壓功能而進行充電至比直流鏈13中的直流電壓高的電壓，由此，能夠設(shè)定比直流鏈13中的直流電壓高的電壓作為上述預(yù)先規(guī)定的充電電壓。此外，在電動機2的驅(qū)動控制開始后，在蓄電裝置15中，由于其內(nèi)部電阻導(dǎo)致的損耗等，蓄積的能量會逐漸被消耗。因此，在電動機2的非停電時(即正常時)的驅(qū)動控制期間，在通過蓄電裝置電壓檢測單元19檢測出的蓄電裝置15的充電電壓低于上述預(yù)先規(guī)定的充電電壓時，通過控制單元18對充電單元16發(fā)送充電指令，由此對蓄電裝置15進行適當(dāng)充電。
[0042]此外，控制單元18從停電檢測單元14接收到表示整流器11的交流側(cè)發(fā)生停電的信號時，對放電單元17發(fā)送放電指令，同時對逆變器12發(fā)送預(yù)定的電動機驅(qū)動指令。該停電時發(fā)送的上述預(yù)定的電動機驅(qū)動指令，是逆變器12將直流鏈13中的直流電變換為“電動機2進行作為交流側(cè)停電時所進行的預(yù)先確定的保護動作所需要的交流電”的指令。S卩，停電時發(fā)送的上述預(yù)定的電動機驅(qū)動指令不同于在非停電時(即正常時)中為了驅(qū)動電動機2而發(fā)送的電動機驅(qū)動指令。
[0043]此外，作為交流側(cè)停電時進行的動作而預(yù)先確定的保護動作，還有日本特開平11-178245號公報中記載的那樣的縮進控制(retract control)、制動控制、以及防止落下控制等。所謂縮進控制，是在對工件與刀具進行同步數(shù)值控制的機床中，在交流側(cè)停電時，在保持工件與刀具同步的狀態(tài)下，進行退避直至相互間不會干擾的位置的控制，由此，防止由于工件與刀具之間的同步偏差而導(dǎo)致發(fā)生破損。所謂制動控制，是在交流側(cè)停電期間進給軸的慣性距離成為問題的機床中，為了不發(fā)生由于進給軸的慣性進給導(dǎo)致的碰撞而進行減速停止的控制。所謂落下防止控制，是在具備重力軸的機械中，為了使在停電期間不會發(fā)生重力軸落下而導(dǎo)致工件、刀具破損，而保持現(xiàn)狀位置的控制。
[0044]針對上述任意一種保護動作，均需要用于驅(qū)動電動機2的交流電。因此，在本發(fā)明中，控制單元18在從停電檢測單元14接收到表示發(fā)生停電的信號時，與對逆變器12發(fā)送用于保護動作的上述預(yù)定的電動機驅(qū)動指令一起，對放電單元17發(fā)送放電指令，由此，逆變器12可以對從蓄電裝置15向直流鏈13所放電的直流電進行變換，而輸出為了進行該保護動作所需要的僅驅(qū)動電動機2的交流電。由此，電動機2能夠進行保護動作，其結(jié)果，能夠避免該電動機驅(qū)動裝置I驅(qū)動的電動機2、連接至該電動機2的刀具、該刀具加工的加工對象、具有該電動機驅(qū)動裝置I的生產(chǎn)線等破損或變形等的故障。
[0045]圖4是表示第2實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。此外，圖5是表示第2實施例的電動機驅(qū)動裝置中的再生電力消耗單元的電路圖。第2實施例是在上述第I實施例中追加了再生電力消耗單元21的實施例。如上述，執(zhí)行保護動作，電動機2減速時，電動機2中產(chǎn)生再生電力。該再生電力通過逆變器12而變換為直流電源，但是，由此，直流鏈13中的直流電壓的電位上升。對由該再生電力導(dǎo)致的直流鏈13中的直流電壓的上升放任不管，則構(gòu)成整流器11、逆變器12等的各元件有可能超出耐壓而損壞。因此，在第2實施例中，設(shè)置有將在進行保護動作電動機2減速時產(chǎn)生的再生電力作為熱能而消耗的再生電力消耗單元21，抑制了電動機2減速時的直流鏈13中的直流電壓的上升。此外，再生電力消耗單元21和控制單元18以外的電路構(gòu)成要素與圖1中所示的電路構(gòu)成要素相同，因此對于同一電路構(gòu)成要素使用了同一符號，并省略了對該電路構(gòu)成要素的詳細說明。
[0046]直流電壓檢測單元20在電動機2被正常地驅(qū)動控制期間以外，即在停電時，也檢測直流鏈13中的直流電壓。
[0047]再生電力消耗單元21具有電子R1、使該電阻Rl與直流鏈13之間形成閉合電路或者形成開路的開關(guān)S4，在從控制單元18接收到電阻消耗開始指令時，開關(guān)S4閉合，在從控制單元18接收到電阻消耗停止指令時，開關(guān)S4斷開。
[0048]在停電檢測單元14檢測出整流器11的交流側(cè)的停電時，在通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流電壓比預(yù)先設(shè)定的第一閾值高時，控制單元18對再生電力消耗單元21發(fā)送電阻消耗開始指令。作為對此進行響應(yīng)，再生電力消耗單元21從控制單元18接收到電阻消耗開始指令時，開關(guān)S4閉合。其結(jié)果，電動機2中產(chǎn)生的再生電力的直流變換后的能量(直流電)在電阻Rl中以熱能的形式被消耗，因此，能夠抑制直流鏈13中直流電壓的上升。隨著電阻Rl中的該能量消耗，直流鏈13中的直流電壓逐漸下降。并且，在通過直流電壓檢測單元20檢測出的直流電壓變得低于比第一閾值還低的預(yù)先設(shè)定的第二閾值時，對再生電力消耗單元21發(fā)送電阻消耗停止指令。由此，再生電力消耗單元21使開關(guān)S4斷開，并能夠防止直流鏈13中的直流電壓過度下降。關(guān)于第一閾值和第二閾值，可以根據(jù)電動機驅(qū)動裝置的應(yīng)用場所進行適當(dāng)設(shè)定。
[0049]此外，如上述日本特開昭61-267675號公報和上述日本特開2009-261161號公報中記載的發(fā)明等，在以停電時也繼續(xù)電動機的驅(qū)動為目的而在蓄電裝置中蓄積能量時，因為在非停電時的電動機的驅(qū)動控制中也根據(jù)需要進行充電，因此，構(gòu)成充電單元的開關(guān)、二極管以及電感等電路元件的額定值需要與用于變換器、逆變器的元件的額定值相同，難以實現(xiàn)充電單元的小型化。對此，本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置在發(fā)生停電時，能夠從蓄電裝置提供電動機進行保護動作所需要的能量，因此，對蓄電裝置的充電在電動機驅(qū)動控制開始前進行即可，對于充電結(jié)束的時間沒有特別的限制。因此，在充電單元中能夠使用電流額定值小的電路元件，因此可容易地實現(xiàn)充電單元的小型化和低成本化，也可實現(xiàn)電動機驅(qū)動裝置的小型化和低成本化。
[0050]此外，例如，在蓄電裝置是電容器的情況下，如式I所示的那樣，電容器中能夠蓄積的能量E與電容器電壓的2次方成比例。通常，作為蓄電裝置，使用對能夠設(shè)想的整流器輸出(直流鏈)的最大電壓值、即工業(yè)用三相交流電源的波峰值的變動的上限值具有充分的余量的額定電壓的電容器，因此，能夠使用本發(fā)明電動機驅(qū)動裝置中的具有升壓功能的充電單元對電容器進行充電，直至勉強達到額定值，因此，能夠使電容器每單位體積的蓄積能量最大。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電裝置(電容器)的小型化和低成本化，并能夠?qū)崿F(xiàn)包含蓄電裝置(電容器)的電動機驅(qū)動裝置的小型化和低成本化。
[0051]本發(fā)明，能夠應(yīng)用于作為一種對機床、鍛壓機械、注塑成型機、工業(yè)用機械、或者各種機器人中的電動機進行驅(qū)動的電動機驅(qū)動裝置而具有將輸入的交流變換為直流的整流器、將從直流變換部輸出的直流變換為分別作為各電動機的驅(qū)動電力而提供的交流的逆變器的裝置中，在整流器的交流側(cè)發(fā)生停電時，進行用于保護該電動機驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機、連接至該電動機的刀具、該刀具進行加工的加工對象、具有該電動機驅(qū)動裝置的生產(chǎn)線等的各種保護動作。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電動機驅(qū)動裝置，其具備將交流電進行整流而輸出直流電的整流器、使直流鏈的直流電與電動機的驅(qū)動電力或者再生電力即交流電之間進行相互電力變換的逆變器、連接至直流鏈并蓄積直流電的蓄電裝置，在該電動機驅(qū)動裝置中，使用具有對蓄電裝置進行充電以便高于直流鏈中的直流電壓的升壓功能的充電單元對蓄電裝置進行充電，因此，能夠使蓄電裝置每單位體積的蓄積能量最大。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電裝置的小型化和低成本化，也可實現(xiàn)包含該蓄電裝置的電動機驅(qū)動裝置的小型化和低成本化。
[0053]此外，在發(fā)生停電時，從蓄電裝置提供電動機進行保護動作所需要的能量，因此，對蓄電裝置的充電在電動機驅(qū)動控制開始前進行即可，對于充電的時間沒有特別的限制。因此，在充電單元中，能夠使用電流額定值小的電路元件，因此可容易地實現(xiàn)充電單元的小型化和低成本化，也可實現(xiàn)電動機驅(qū)動裝置的小型化和低成本化。
[0054]此外，通過還具備再生電力消耗單元，能夠抑制在電動機進行保護動作而減速時產(chǎn)生的再生電力而導(dǎo)致的直流鏈中直流電壓的上升，并能夠防止電動機驅(qū)動裝置內(nèi)的設(shè)備的損傷。
[0055]此外，上述日本特開昭61-267675號公報和上述日本特開2009-261161號公報中記載的發(fā)明的目的在于在交流側(cè)停電時使電動機的運轉(zhuǎn)繼續(xù)，在該情況下，由于在非停電時電動機的驅(qū)動控制中也根據(jù)需要進行充電，因此，需要使構(gòu)成充電單元的開關(guān)、二極管和電感器等電路元件的額定值與用于順變換器、逆變器的元件的額定值相同，難以實現(xiàn)充電單元的小型化。對此，本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置在發(fā)生停電時能夠從蓄電裝置提供電動機進行保護動作所需要的能量，因此，對蓄電裝置的充電在電動機驅(qū)動控制開始前進行即可，對于充電結(jié)束的時間沒有特別的限制。因此，在充電單元中能夠使用電流額定值小的電路元件，因此可容易地實現(xiàn)充電單元的小型化和低成本化，也可實現(xiàn)電動機驅(qū)動裝置的小型化和低成本化。
【權(quán)利要求】
1.一種電動機驅(qū)動裝置(I)，其特征在于， 具備: 對從交流側(cè)供給的交流電進行整流而輸出直流電的整流器(11); 連接至所述整流器(11)的直流側(cè)即直流鏈(13)，并使所述直流鏈(13)中的直流電與電動機⑵的驅(qū)動電力或者再生電力即交流電之間進行相互電力變換的逆變器(12)； 檢測所述整流器(11)的交流側(cè)的停電的停電檢測單元(14)； 連接至所述直流鏈(13)，并能夠蓄積直流電的蓄電裝置(15)； 具有對所述蓄電裝置(15)進行充電至高于所述直流鏈(13)中的直流電壓的電壓的升壓功能的充電單元(16)； 使所述蓄電裝置(15)與所述直流鏈(13)之間短路而將所述蓄電裝置(15)中蓄積的直流電放電至所述直流鏈(13)的放電單元(17);以及 當(dāng)所述停電檢測單元(14)未檢測出所述整流器(11)的交流側(cè)的停電時或者在開始電動機(2)的驅(qū)動之前，輸出用于使所述充電單元(16)動作的充電指令，在所述停電檢測單元(14)檢測出所述整流器(11)的交流側(cè)的停電時，輸出用于使所述放電單元(17)動作的放電指令，并輸出用于使所述逆變器(12)動作的預(yù)定的電動機驅(qū)動指令的控制單元(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置(I)，其特征在于， 所述預(yù)定的電動機驅(qū)動指令，是針對所述逆變器(12)的、將所述直流鏈(13)中的直流電變換為電動機(2)進行作為交流側(cè)停電時進行的動作而預(yù)先確定的動作所需的交流電的指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機驅(qū)動裝置(I)，其特征在于， 具有: 再生電力消耗單元(21)，其具有電阻(Rl)、使所述電阻(Rl)與所述直流鏈(13)之間形成閉路或者形成開路的開關(guān)(S4)，在接收到電阻消耗開始指令時所述開關(guān)(S4)閉合，在接收到電阻消耗停止指令時所述開關(guān)(S4)斷開；以及 直流電壓檢測單元(20)，其檢測所述直流鏈(13)中的直流電壓， 其中，所述控制單元(18)，在所述停電檢測單元(14)檢測出所述整流器(11)的交流側(cè)的停電時，在通過所述直流電壓檢測單元(20)檢測出的直流電壓高于第一閾值時，對所述再生電力消耗單元(21)發(fā)送所述電阻消耗開始指令，在通過所述直流電壓檢測單元(20)檢測出的直流電壓低于比第一閾值低的第二閾值時，對所述再生電力消耗單元(21)發(fā)送所述電阻消耗停止指令。
【文檔編號】H02M5/42GK103546073SQ201310298003
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】丹波正一, 酒井幸次郎 申請人:發(fā)那科株式會社