本發(fā)明涉及一種將從交流電源側(cè)供給的交流電力變換為直流電力來向直流環(huán)節(jié)輸出之后再將該直流電力變換為用于驅(qū)動電動機的交流電力來向電動機供給的電動機驅(qū)動裝置，特別涉及一種具有PWM變換器作為將交流電源側(cè)的交流電力變換為直流電力的電力變換器的電動機驅(qū)動裝置。

背景技術：

在對機床、鍛壓機械、注射成型機、產(chǎn)業(yè)機械或者各種機器人內(nèi)的電動機進行驅(qū)動的電動機驅(qū)動裝置中，在將從交流電源側(cè)供給的交流電力暫時變換為直流電力之后再將該直流電力變換為交流電力，將該交流電力用作按每個驅(qū)動軸設置的電動機的驅(qū)動電力。電動機驅(qū)動裝置具備變換器(整流器)和逆變器(逆變換器)，來對與該逆變器的交流側(cè)連接的電動機的速度、轉(zhuǎn)矩、或者轉(zhuǎn)子的位置進行控制，其中，變換器(整流器)對從交流電源側(cè)供給的交流電力進行整流來輸出直流電力，逆變器(逆變換器)與作為整流器的直流側(cè)的直流環(huán)節(jié)相連接，對直流環(huán)節(jié)的直流電力與作為電動機的驅(qū)動電力或再生電力的交流電力相互進行電力變換。在將變換器的直流側(cè)與逆變器的直流側(cè)連接的直流環(huán)節(jié)中設置有電容器。該電容器具有作為用于抑制變換器的直流輸出的脈動成分的平滑電容器的功能、以及作為能夠蓄積直流電力的蓄電器的功能。為了對與多個驅(qū)動軸對應地分別設置的各電動機個別地供給驅(qū)動電力來對電動機進行驅(qū)動控制，設置與電動機的個數(shù)相同個數(shù)的逆變器。另一方面，以降低電動機驅(qū)動裝置成本、占有空間為目的，多數(shù)情況下針對多個逆變換器設置一個變換器。

近年來，根據(jù)節(jié)能的要求，作為電動機驅(qū)動裝置中的變換器，廣泛地使用著能夠?qū)㈦妱訖C減速時產(chǎn)生的再生電力返給交流電源側(cè)的PWM控制方式的變換器(以下簡稱為“PWM變換器”。)。PWM變換器具有以下優(yōu)點：功率因數(shù)大致為1，能夠?qū)⒅绷鳝h(huán)節(jié)中的直流電壓升高至交流電源的輸入電壓峰值以上的期望的電壓。PWM變換器包括半導體開關元件以及與該半導體開關元件反并聯(lián)連接的二極管的橋電路，對內(nèi)部的半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，來在交流電源側(cè)的交流電力與直流環(huán)節(jié)側(cè)的直流電力之間進行電力變換。電動機減速時在電動機中產(chǎn)生的再生電力通過逆變器從交流電力被變換為直流電力，該直流電力經(jīng)由直流環(huán)節(jié)被輸入到PWM變換器，再通過PWM變換器被變換為交流電力來向交流電源側(cè)進行電源再生。此時，設置有電容器的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓根據(jù)電動機中產(chǎn)生的再生電力的量和經(jīng)由逆變器、直流環(huán)節(jié)以及PWM變換器而向交流電源側(cè)再生的交流電力的量發(fā)生變動。

例如，如日本特開2000-236679號公報所記載的那樣，已知以下一種電動機驅(qū)動裝置：在PWM變換器的直流環(huán)節(jié)側(cè)設置有蓄電器，通過PWM控制來對從交流電源取入到PWM變換器的輸入電流(輸入電力)的大小進行限制，將蓄電器中蓄積的能量使用于電動機加速，由此抑制從交流電源供給的電力的峰值，并且抑制電動機減速時向交流電源側(cè)再生的電力的峰值，由此實現(xiàn)PWM變換器的容量的降低。

在該電動機驅(qū)動裝置中，在將電動機加速所需要的驅(qū)動電力設為X[W]、將基于PWM控制的從交流電源取入到PWM變換器的輸入電力(與輸入電流相對應)的限制值設為Y[W]時，用于驅(qū)動電動機的電力欠缺Z[W](＝X[W]-Y[W])，而欠缺的電力Z[W]從蓄電器被供給。當將對電動機進行加速的時間期間設為T[s]時，以式1來表示作為電動機的驅(qū)動電力而從蓄電器被供給的能量E[J]。

E＝Z×T…(1)

當從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力時，直流環(huán)節(jié)的直流電壓(蓄電器電壓)下降。當將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之前的直流環(huán)節(jié)的直流電壓設為V₁[V]、將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的下降后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓設為V₂[V]、將作為蓄電器的電容器的靜電容量設為C[F]時，式2的關系式成立。

$E=\frac{1}{2}\×C\×(V_1^2-V_2^2)\mathrm{...}\left(2\right)$

另外，例如像日本專利第4917680號公報所記載的那樣，存在如下一種電動機驅(qū)動裝置：對于由于將蓄電器中蓄積的能量使用于電動機加速而下降的直流環(huán)節(jié)的直流電壓(蓄電器電壓)，利用來自交流電源的電力或者電動機減速時的再生電力來對蓄電器進行充電，由此將蓄電器中蓄積的能量用作下一次電動機加速的驅(qū)動電力。

僅在作為PWM變換器的直流側(cè)的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓(即蓄電器電壓)高于PWM變換器的交流電源側(cè)的輸入電壓峰值的情況下，能夠在PWM變換器中通過PWM控制來限制從交流電源側(cè)取入的輸入電流。

然而，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓下降而成為輸入電壓峰值以下的情況下，電流流過與半導體開關元件反并聯(lián)連接的二極管，因此等效于二極管整流型的變換器結(jié)構(gòu)。因而，即使對半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，也無法對從交流電源側(cè)取入的輸入電流進行限制。因此，在之后還接著進行電動機加速的情況下，不得不從交流電源側(cè)取入電動機加速所需要的全部電力，從而無法達成抑制從交流電源供給的電力的峰值這樣的目的。另外，由于無法對從交流電源側(cè)取入的輸入電流進行限制，因此存在PWM變換器內(nèi)的二極管、蓄電器由于過電流而損壞的擔憂。

圖10A～圖10D是表示具有為了降低電動機加速時從電源供給的電力的峰值和電動機減速時向電源再生的電力的峰值而設置的PWM變換器和蓄電器的以往的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，圖10A表示電動機輸出，圖10B表示從交流電源取入到PWM變換器的電源電流，圖10C表示蓄電器電流的流動，圖10D表示直流環(huán)節(jié)電壓。

首先考慮以下情況：在時刻t₀，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓已經(jīng)升高至交流電源的輸入電壓峰值。在圖10D中，V₁表示從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之前的直流環(huán)節(jié)的直流電壓。另外，V₂是從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的下降后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓，被設定為比交流電源側(cè)的輸入電壓峰值大的值。

從時刻t₀到時刻t₁的期間，一邊對PWM變換器進行PWM控制使得從交流電源取入的電源電流(交流電流)不超過預先設定的輸入電流限制值(圖10B)，一邊由該PWM變換器將交流電源側(cè)的交流電力變換為直流電力。蓄電器通過從PWM變換器輸出的直流電力而被充電(圖10C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓(即蓄電器電壓)逐漸上升(圖10D)。

在時刻t₁直流環(huán)節(jié)的直流電壓達到規(guī)定電壓V₁之后直到電動機的加速開始之前，不流通電源電流(圖10B)和蓄電器電流(圖10C)。

當在時刻t₂電動機的加速開始時(圖10A)，PWM變換器從交流電源取入的電源電流(輸入電流)增加(圖10B)。在電源電流達到輸入電流限制值之前，不流通蓄電器電流(圖10C)。

當在時刻t₃盡管電源電流已達到輸入電流限制值(圖10B)、但電動機的動力運行仍繼續(xù)而電動機輸出繼續(xù)增加時(圖10A)，僅利用從交流電源側(cè)供給的被限制的輸入電力來作為驅(qū)動電力是不足的，因此利用從蓄電器放出的電力來填補該不足的部分。因此，流通蓄電器電流(圖10C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓(即蓄電器電壓)逐漸下降(圖10D)。

在時刻t₄即使直流環(huán)節(jié)電壓低于V₂但電動機輸出依然繼續(xù)上升的情況下，如果直流環(huán)節(jié)電壓大于交流電源的輸入電壓峰值，則也能夠通過PWM控制來對從交流電源側(cè)取入到PWM變換器的輸入電流的大小進行限制(圖10B)。

在時刻t₅直流環(huán)節(jié)電壓低于輸入電壓峰值但電動機輸出依然繼續(xù)上升的情況下，電流經(jīng)過PWM變換器內(nèi)的二極管地流動，因此無法對從交流電源側(cè)取入的輸入電流的大小進行限制。因此，PWM變換器內(nèi)的二極管、蓄電器由于過電流而損壞，另外，為了避免該問題而電動機驅(qū)動裝置自身進行警報停止。

在上述的具有PWM變換器和蓄電器的電動機驅(qū)動裝置中，進行控制使得從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的下降后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓(式2中的V₂[V])不低于交流電源側(cè)的輸入電壓峰值是重要的。

例如，以往以來，進行以下應對：通過基于式1和式2如以下那樣設計作為蓄電器的電容器的靜電容量C[F]，來使下降后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓(式2中的V₂[V])不會成為交流電源側(cè)的輸入電壓峰值以下。即，將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之前的直流環(huán)節(jié)的直流電壓V₁[V]設定為PWM變換器內(nèi)的二極管和蓄電器的耐壓以下，將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的下降后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓V₂[V]設定為比交流電源側(cè)的輸入電壓峰值大的值且對電動機進行驅(qū)動所需要的最低限度的電壓以上。電動機加速所需要的驅(qū)動電力X[W]和對電動機進行加速的時間期間T[s]是根據(jù)電動機的運轉(zhuǎn)條件來決定的，另外，基于PWM控制的從交流電源取入到PWM變換器的輸入電力(與輸入電流相對應)的限制值Y[W]受到交流電源能夠供給的電力的限制。

根據(jù)式2可知，從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力的前后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓的差“V₁[V]-V₂[V]”越大，則越能夠削減作為蓄電器的電容器的靜電容量C[F]。然而，從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之前的直流環(huán)節(jié)的直流電壓V₁[V]需要設定為比PWM變換器內(nèi)的二極管和蓄電器的耐壓小的值，因此存在上限。另外，從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓V₂[V]需要設定為比交流電源側(cè)的輸入電壓峰值大的值，因此取決于與電動機驅(qū)動裝置連接的交流電源。例如，在交流電源為高電壓的情況下，無法將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力之后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓V₂[V]設定得低，因此無法將從蓄電器供給電動機的驅(qū)動電力的前后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓的差“V₁[V]-V₂[V]”設定得大。因此，存在以下問題：為了充分地確保作為電動機的驅(qū)動電力而從蓄電器被供給的能量E[J]，不得不加大作為蓄電器的電容器的靜電容量C[F]，從而蓄電器的成本和設置面積增大。

另外，通過PWM控制對從交流電源取入到PWM變換器的輸入電流(輸入電力)的大小進行限制，對于電動機驅(qū)動所欠缺的電力，使用蓄電器中蓄積的能量，由此能夠?qū)WM變換器的容量設定得小，因此能夠選定具有比電動機輸出小的容量的PWM變換器。然而，認為也會發(fā)生以下事態(tài)：在由于某種原因而電動機輸出比設想的輸出大、或者作為蓄電器的電容器的靜電容量由于經(jīng)年變化而下降的情況下，由于將蓄電器中蓄積的能量使用于電動機加速而直流電容器中的直流電壓(蓄電器電壓)變?yōu)榻涣麟娫吹妮斎腚妷悍逯狄韵拢妱訖C負載直接施加于PWM變換器。在該情況下，在選定了容量小于電動機輸出的PWM變換器的情況下，存在如下問題：無法對從交流電源取入到PWM變換器的輸入電流(輸入電力)進行限制，因此PWM變換器內(nèi)的二極管、蓄電器由于過電流而損壞，或者為了避免該情況而電動機驅(qū)動裝置自身進行警報停止。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電動機驅(qū)動裝置，其通過PWM變換器將從交流電源側(cè)供給的交流電力變換為直流電力來向設置有蓄電單元的直流環(huán)節(jié)輸出之后再將該直流電力變換為用于對電動機進行驅(qū)動的交流電力來向電動機供給，在該電動機驅(qū)動裝置中，能夠削減PWM變換器的容量和蓄電單元的容量，并能夠可靠地保護構(gòu)成PWM變換器和蓄電單元的各元件免受過電流的損害。

為了實現(xiàn)上述目的，電動機驅(qū)動裝置具備：PWM變換器，其基于PWM控制來在交流電源側(cè)的交流電力與直流環(huán)節(jié)中的直流電力之間進行電力變換；逆變器，其在動力運行動作時將直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為用于電動機驅(qū)動的交流電力來向電動機供給，在再生動作時將電動機中再生的交流電力變換為直流電力并將該直流電力返給直流環(huán)節(jié)；蓄電單元，其設置于直流環(huán)節(jié)，能夠蓄積直流電力；開關，其根據(jù)接收到的指令來將交流電源與PWM變換器之間連接或切斷；以及指令單元，在一邊使從交流電源取入的交流電流不超過預先設定的輸入電流限制值一邊將由PWM變換器從交流電力變換而來的直流電力蓄積到蓄電單元、由此將直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高到成為規(guī)定電壓的期間內(nèi)，該指令單元持續(xù)向開關輸出連接指令，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓達到了規(guī)定電壓之后，在逆變器開始動力運行動作之前的期間內(nèi)，該指令單元開始向開關輸出切斷指令。

在此，也可以是，在指令單元開始了向開關輸出切斷指令之后，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓下降而逆變器的輸出從峰值下降的情況下，指令單元結(jié)束向開關輸出切斷指令而開始向開關輸出連接指令。

另外，蓄電單元也可以是電容器。

另外，蓄電單元也可以具有：飛輪，其能夠蓄積旋轉(zhuǎn)能量；飛輪用電動機，其具有飛輪所結(jié)合的旋轉(zhuǎn)軸；飛輪用逆變器，其在直流環(huán)節(jié)中的直流電力與飛輪用電動機側(cè)的交流電力之間進行電力變換；以及飛輪控制單元，其對飛輪用逆變器的電力變換動作進行控制。

另外，也可以是，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓被升高而達到了規(guī)定電壓之后，飛輪控制單元進行控制，使飛輪用逆變器輸出用于對飛輪用電動機進行驅(qū)動以使飛輪以規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的交流電力，在指令單元開始了向開關輸出切斷指令之后，在飛輪的旋轉(zhuǎn)能量消失為止的期間內(nèi)，飛輪控制單元對飛輪用逆變器的電力變換動作進行控制，以使直流環(huán)節(jié)中的直流電壓成為使逆變器能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓以上且規(guī)定電壓以下。

另外，也可以是，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓被升高而達到了規(guī)定電壓之后，飛輪控制單元進行控制，以使飛輪用逆變器輸出用于對飛輪用電動機進行驅(qū)動以使飛輪以規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的交流電力，在指令單元開始向開關輸出切斷指令之后，在飛輪的旋轉(zhuǎn)能量消失為止的期間內(nèi)，飛輪控制單元進行控制，以使飛輪用逆變器將與電動機的驅(qū)動所需要的交流電力相等的交流電力變換為直流電力。

附圖說明

通過參照以下的附圖，來更加明確地理解本發(fā)明。

圖1是基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的原理框圖。

圖2A是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示電動機輸出。

圖2B是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示從交流電源取入到PWM變換器的電源電流。

圖2C是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示蓄電器(蓄電單元)電流的流動。

圖2D是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示直流環(huán)節(jié)電壓。

圖2E是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示交流電源與PWM變換器的連接關系。

圖3是表示基于第一實施例和第二實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。

圖4是表示基于第一實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

圖5是表示基于第二實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

圖6是表示基于第三實施例和第四實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。

圖7是表示基于第三實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

圖8是表示基于第四實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

圖9是表示基于第一實施例和第二實施例的變形例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。

圖10A是表示具有為了降低電動機加速時從電源供給的電力的峰值以及電動機減速時向電源再生的電力的峰值而設置的PWM變換器和蓄電器的以往的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示電動機輸出。

圖10B是表示具有為了降低電動機加速時從電源供給的電力的峰值以及電動機減速時向電源再生的電力的峰值而設置的PWM變換器和蓄電器的以往的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示從交流電源取入到PWM變換器的電源電流。

圖10C是表示具有為了降低電動機加速時從電源供給的電力的峰值以及電動機減速時向電源再生的電力的峰值而設置的PWM變換器和蓄電器的以往的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示蓄電器電流的流動。

圖10D是表示具有為了降低電動機加速時從電源供給的電力的峰值以及電動機減速時向電源再生的電力的峰值而設置的PWM變換器和蓄電器的以往的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，表示直流環(huán)節(jié)電壓。

具體實施方式

下面，參照附圖來說明具有PWM變換器的電動機驅(qū)動裝置。然而，希望理解的是，本發(fā)明并不限定于附圖或以下所說明的實施方式。

圖1是基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的原理框圖。下面，在不同的附圖中被標注了相同的參照標記的結(jié)構(gòu)要素意味著是具有相同的功能的結(jié)構(gòu)要素。此外，在此說明對一個電動機2進行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置1，但是關于由電動機驅(qū)動裝置1進行驅(qū)動控制的電動機2的個數(shù)，并不對本發(fā)明特別進行限定，也可以是多個。另外，關于由電動機驅(qū)動裝置1驅(qū)動的電動機2的種類，也不對本發(fā)明特別進行限定，例如既可以是感應電動機也可以是同步電動機。另外，關于相數(shù)，也不對本發(fā)明特別進行限定，除了三相以外，例如也可以是單相、其它多相。

電動機驅(qū)動裝置1具備PWM變換器11、逆變器12、蓄電單元13、開關14以及指令單元15。在電動機驅(qū)動裝置1的三相交流輸入側(cè)連接有交流電源3，在電動機驅(qū)動裝置1的交流電動機側(cè)連接有三相的電動機2。此外，在圖1中，為了簡化說明，省略了用于對電動機2進行驅(qū)動的控制系統(tǒng)以及在將直流環(huán)節(jié)電壓從0[V]升高至輸入電壓峰值時使用的充電單元的圖示。另外，電動機驅(qū)動裝置1具備直流電壓電流檢測單元21，該直流電壓電流檢測單元21用于檢測作為PWM變換器11的直流側(cè)的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓和直流電流，但是該直流電壓電流檢測單元21是為了檢測對電動機2進行驅(qū)動控制所需要的電流和電壓而一般都會設置的。

PWM變換器11包括半導體開關元件以及與該半導體開關元件反并聯(lián)連接的二極管的橋電路，基于從上級控制器(在圖1中未圖示)接收到的電動機驅(qū)動指令對半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，由此一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過預先設定的輸入電流限制值，一邊在交流電源3側(cè)的交流電力與直流環(huán)節(jié)中的直流電力之間進行電力變換。作為半導體開關元件的例子，存在IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)、晶閘管、GTO(Gate Turn-OFF thyristor：門極可關斷晶閘管)、晶體管等，但是關于半導體開關元件的種類本身，并不對本發(fā)明進行限定，也可以是其它半導體開關元件。另外，在圖1中省略了圖示的充電單元是將電阻與將該電阻短路的短路元件組合而成的，一般來說設置在PWM變換器11內(nèi)。可以取代電阻而使用熱敏電阻，或者對短路元件使用開關、半導體開關元件。

逆變器12經(jīng)由直流環(huán)節(jié)而與PWM變換器11連接。逆變器12在動力運行動作時將直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為用于電動機驅(qū)動的交流電力來向電動機2供給，在再生動作時將電動機2中再生的交流電力變換為直流電力并將該直流電力返給直流環(huán)節(jié)。逆變器12例如像PWM逆變器等那樣，包括半導體開關元件和與該半導體開關元件反并聯(lián)連接的二極管的橋電路。作為半導體開關元件的例子，存在IGBT、晶閘管、GTO(Gate Turn-OFF thyristor：門極可關斷晶閘管)、晶體管等，但是關于半導體開關元件的種類本身，并不對本發(fā)明進行限定，也可以是其它半導體開關元件。逆變器12基于從上級控制器(在圖1中未圖示)接收到的電動機驅(qū)動指令使內(nèi)部的開關元件進行開關動作，來將從直流環(huán)節(jié)側(cè)供給的直流電力變換為用于對電動機2進行驅(qū)動的具有期望的電壓和期望的頻率的三相交流電力。電動機2基于所供給的電壓可變及頻率可變的三相交流電力來進行動作。另外，在電動機2減速時產(chǎn)生再生電力，逆變器12基于從上級控制裝置接收到的電動機驅(qū)動指令，將電動機2中產(chǎn)生的交流的再生電力變換為直流電力并將該直流電力返給直流環(huán)節(jié)。

蓄電單元13設置于直流環(huán)節(jié)，能夠蓄積直流電力。作為蓄電單元的例子，存在電容器、飛輪，在后面敘述其詳細內(nèi)容。

開關14根據(jù)接收到的指令來將交流電源3與PWM變換器11之間連接或切斷。作為開關14的例子，存在繼電器、功率半導體開關元件等。

在一邊使從交流電源3取入的交流電流不超過預先設定的輸入電流限制值一邊將PWM變換器11從交流電力變換而來的直流電力蓄積到蓄電單元13、由此使由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高到成為規(guī)定電壓V₁的期間內(nèi)，指令單元15持續(xù)向開關14輸出連接指令。而且，在由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓達到了上述規(guī)定電壓V₁之后直到逆變器12開始動力運行動作之前為止的期間內(nèi)，指令單元15開始向開關14輸出切斷指令。并且，在指令單元15開始了向開關14輸出切斷指令之后，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓下降而逆變器12的輸出從峰值下降的情況下，指令單元15結(jié)束向開關14輸出切斷指令而開始向開關14輸出連接指令，進行直到輸入電壓峰值為止的充電。更具體地說，在指令單元15開始了向開關14輸出切斷指令之后，在電動機2的輸出下降、直流環(huán)節(jié)中的直流電壓下降而成為低于使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂之前為止的期間內(nèi)，指令單元15結(jié)束向開關14輸出切斷指令而開始向開關14輸出連接指令，進行直到輸入電壓峰值為止的充電?；蛘?，也可以是，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓成為低于使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂之后，結(jié)束向開關14輸出切斷指令而開始向開關14輸出連接指令，進行直到輸入電壓峰值為止的充電。不對PWM變換器11進行PWM控制而是使PWM變換器11作為通常的二極管整流器進行動作，以輸入電流限制值以下的電流來進行直到輸入電壓峰值為止的充電，以避免PWM變換器11、蓄電單元13以及開關14損壞。

圖2A～圖2E是表示基于本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置的動作的圖，圖2A表示電動機輸出，圖2B表示從交流電源取入到PWM變換器的電源電流，圖2C表示蓄電器(蓄電單元)電流的流動，圖2D表示直流環(huán)節(jié)電壓，圖2E表示交流電源與PWM變換器的連接關系。

首先考慮以下情況：在時刻t₀，如圖2D所示，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓已經(jīng)升高至交流電源3的輸入電壓峰值(即蓄電單元13已經(jīng)被充電至交流電源3的輸入電壓峰值)，如圖2E所示，交流電源3與PWM變換器11連接。

在從時刻t₀到直流環(huán)節(jié)的直流電壓在時刻t₁達到預先設定的規(guī)定電壓V₁的時刻t₁的期間內(nèi)，指令單元15持續(xù)向開關14輸出連接指令。由此，維持通過開關14進行的交流電源3與PWM變換器11之間的連接(圖2E)，因此電源電流(交流電流)從交流電源3流入到PWM變換器11(圖2B)。一邊對PWM變換器11進行PWM控制使得從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過預先設定的輸入電流限制值(圖2B)，一邊由該PWM變換器11將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流電力。蓄電單元13通過從PWM變換器11輸出的直流電力而被充電(圖2C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓(即施加于蓄電單元13的直流電壓)逐漸上升(圖2D)。

在時刻t₁直流環(huán)節(jié)的直流電壓達到了規(guī)定電壓V₁之后，在逆變器12開始動力運行動作的時刻t₂之前(即電動機2的加速開始之前)為止的期間內(nèi)，指令單元15開始向開關14輸出切斷指令。由此，在從時刻t₁起到電動機2的加速開始的時刻t₂之前為止的期間內(nèi)，通過開關14進行的交流電源3與PWM變換器11之間的切斷動作完成，在時刻t₁以后維持交流電源3與PWM變換器11之間的切斷狀態(tài)(圖2E)，來自交流電源3的電源電流(交流電流)不再流入到PWM變換器11(圖2B)，不向蓄電單元13流通電流(圖2C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓維持規(guī)定電壓V₁(圖2D)。

在時刻t₂，即使逆變器12開始動力運行動作而電動機2的加速開始(圖2A)，由于交流電源3與PWM變換器11之間處于切斷狀態(tài)，因此來自交流電源3的電源電流(交流電流)也不流入到PWM變換器11(圖2B)。與電動機2的輸出的上升相應地(圖2A)，逆變器12將從蓄電單元13放出的直流電力變換為交流電力來向電動機2供給，電動機2通過蓄電單元13中蓄積的能量而被驅(qū)動。因此，從蓄電單元13放出的直流電流流入到逆變器12(圖2C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降(圖2D)。

并且，在指令單元15開始了向開關14輸出切斷指令之后，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓下降而成為低于使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂的時刻t₄之前為止的期間內(nèi)，指令單元15結(jié)束向開關14輸出切斷指令而開始向開關14輸出連接指令。由此，通過開關14進行交流電源3與PWM變換器11之間的連接(圖2E)，因此電源電流(交流電流)從交流電源3流入到PWM變換器11(圖2B)。在直流環(huán)節(jié)電壓達到輸入電壓峰值之前，不對PWM變換器11進行PWM控制而是使PWM變換器11作為通常的二極管整流器進行動作來對電流進行限制(圖2B)，以使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過預先設定的輸入電流限制值，由此將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流電力。蓄電單元13通過從PWM變換器11輸出的直流電力而被充電(圖2C)，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓(即施加于蓄電單元13的直流電壓)逐漸上升，恢復到與時刻t₀時相同的狀態(tài)(圖2D)。

這樣，在本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置中，即使在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降而在時刻t₃低于輸入電壓峰值(圖2D)的情況下仍使電動機2繼續(xù)加速(圖2A)，由于維持著交流電源3與PWM變換器11之間的切斷狀態(tài)(圖2E)，因此電源電流也不流入到PWM變換器11(圖2B)。也就是說，即使直流環(huán)節(jié)中的直流電壓成為輸入電壓峰值以下也不會如以往那樣在PWM變換器11內(nèi)的二極管中流通電流，因此PWM變換器11內(nèi)的二極管、蓄電單元13不會由于過電流而損壞，另外，電動機驅(qū)動裝置1自身也不會進行警報停止。因而，根據(jù)電動機驅(qū)動裝置1，能夠不受輸入電壓峰值的影響地對電動機2進行驅(qū)動，另外，能夠選擇小容量的PWM變換器11。并且，還能夠利用蓄電單元13中蓄積的能量來對電動機2進行驅(qū)動，直到直流環(huán)節(jié)的直流電壓從輸入電壓峰值進一步下降而成為使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓(即對電動機2進行驅(qū)動所需要的最低限度的電壓)V₂的時刻t₄為止(圖2D)。另外，根據(jù)電動機驅(qū)動裝置1，能夠?qū)﹄妱訖C2進行驅(qū)動所需要的最低限度的電壓V₂設定為比輸入電壓峰值小的值，因此能夠?qū)⑸鲜龅氖?中的從蓄電單元供給電動機的驅(qū)動電力的前后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓的差“V₁-V₂”設定為比以往的該差大，因此例如在將蓄電單元13設為電容器時，與以往相比能夠削減靜電容量C。

如以上所說明的那樣，在電動機驅(qū)動裝置1中，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高而成為規(guī)定電壓為止的期間內(nèi)，將交流電源3與PWM變換器11之間連接，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓達到了規(guī)定電壓V₁之后，在逆變器12開始動力運行動作之前(即電動機2的加速開始之前)為止的期間內(nèi)，完成交流電源3與PWM變換器11之間的切斷動作，并且，在開始了向開關14輸出切斷指令之后，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓低于使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂之前為止的期間內(nèi)，完成交流電源3與PWM變換器11之間的連接動作。此外，在可以存在逆變器12無法進行從直流電力向交流電力的電力變換的時間的情況下，也可以在直流電壓低于電壓V₂之后完成交流電源3與PWM變換器11之間的連接動作。

接著，關于參照圖1進行了說明的電動機驅(qū)動裝置1的更具體的結(jié)構(gòu)，以將蓄電單元13設為電容器的情況為第一實施例和第二實施例來進行說明。

圖3是表示基于第一實施例和第二實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。此外，在此說明對一個電動機2進行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置1，但是關于由電動機驅(qū)動裝置1進行驅(qū)動控制的電動機2的個數(shù)，并不對本發(fā)明特別進行限定，也可以是多個。另外，關于由電動機驅(qū)動裝置1進行驅(qū)動的電動機2的種類，也不對本發(fā)明特別進行限定，例如既可以是感應電動機也可以是同步電動機。另外，關于相數(shù)，也不對本發(fā)明特別進行限定，除了三相以外，例如也可以是單相、其它多相。

在第一實施例和第二實施例中，電動機驅(qū)動裝置1具備PWM變換器11、逆變器12、作為蓄電單元的電容器13-1、開關14以及指令單元15。關于PWM變換器11、逆變器12、開關14以及指令單元15，如參照圖1和圖2A～圖2E進行了說明的那樣。此外，在第一實施例和第二實施例中，將蓄電單元設為電容器13-1，以參照標記31和32來表示分別設置在PWM變換器11的直流輸出側(cè)和逆變器12的直流輸入側(cè)的平滑電容器。

電動機驅(qū)動裝置1具備上級控制器41、變換器控制電路42以及逆變器控制電路43來作為電動機驅(qū)動裝置1的控制系統(tǒng)。另外，電動機驅(qū)動裝置1具備直流電壓電流檢測單元21、交流電流檢測單元22以及交流電壓檢測單元23來作為電動機驅(qū)動裝置1的檢測系統(tǒng)。

變換器控制電路42基于來自上級控制器41的指令、由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)的直流電壓、由交流電流檢測單元22檢測出的流入到PWM變換器11的交流電流以及由交流電壓檢測單元23檢測出的交流電源3的交流電壓，來對PWM變換器11內(nèi)的半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，使得PWM變換器11一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過輸入電流限制值，一邊在交流電源3側(cè)的交流電力與直流環(huán)節(jié)中的直流電力之間進行電力變換。

逆變器控制電路43基于來自上級控制器41的指令，對逆變器12內(nèi)的半導體開關元件的開關動作進行PWM控制。

上級控制器41對變換器控制電路42和逆變器控制電路43進行整體控制。此外，在此雖未圖示，但是上級控制器41使用規(guī)定的電動機2的動作程序、逆變器12的交流輸出側(cè)的交流電流或交流電壓以及/或者電動機2的轉(zhuǎn)速等，來向逆變器控制電路43輸出用于對電動機2的速度、轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)子的位置進行控制的驅(qū)動指令。

在第一實施例和第二實施例中，參照圖1和圖2A～圖2E進行了說明的指令單元15設置在變換器控制電路42內(nèi)。

圖4是表示基于第一實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

在電動機驅(qū)動裝置1啟動時，首先在步驟S101中，指令單元15向開關14輸出連接指令。通過從上級控制器41接收到電動機驅(qū)動裝置1的啟動的通知，來執(zhí)行電動機驅(qū)動裝置1啟動時的由指令單元15進行的連接指令的輸出。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此外，在該時間點，未對PWM變換器11進行PWM控制，因此PWM變換器11單純作為二極管整流器來進行動作，對從交流電源3流入的交流電流進行二極管整流來向直流環(huán)節(jié)輸出直流電流。由此，電容器13-1開始被充電。

當直流環(huán)節(jié)的直流電壓(即施加于電容器13-1的直流電壓)逐漸上升而被充電到輸入電壓峰值時(步驟S102)，在步驟S103中，變換器控制電路42開始PWM變換器11的PWM控制，以對直流環(huán)節(jié)的直流電壓進行升壓控制。通過該PWM控制，PWM變換器11一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過輸入電流限制值，一邊將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流環(huán)節(jié)中的直流電力，從而直流環(huán)節(jié)的直流電壓進一步上升而升高為輸入電壓峰值以上的電壓。

在步驟S104中，變換器控制電路42判別由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)的直流電壓是否已達到預先規(guī)定的規(guī)定電壓V₁。在直流環(huán)節(jié)的直流電壓已達到規(guī)定電壓V₁的情況下，進入到步驟S105。

在步驟S105中，指令單元15判別變換器控制電路42是否從上級控制器41接收到了電動機輸出上升指令。在接收到了電動機輸出上升指令的情況下，進入到步驟S106。此外，上級控制器41雖然向變換器控制電路42和逆變器控制電路43輸出電動機輸出上升指令，但是該輸出不是同時進行的，而是使向變換器控制電路42的輸出先行于向逆變器控制電路43的輸出。

在步驟S106中，指令單元15向開關14輸出切斷指令。開關14當從指令單元15接收到切斷指令時，將交流電源3與PWM變換器11之間切斷。由此，來自交流電源3的電源電流(交流電流)不再流入到PWM變換器11。

之后，在步驟S107中，逆變器控制電路43使基于PWM控制的逆變器12的動力運行動作開始，與電動機2的輸出的上升相應地，將從電容器13-1放出的直流電力變換為交流電力來向電動機2供給，電動機2通過電容器13-1中蓄積的能量而被驅(qū)動。此時，如上所述，交流電源3與PWM變換器11之間處于切斷狀態(tài)，因此來自交流電源3的電源電流(交流電流)不流入到PWM變換器11，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降。

接著，在步驟S108中，指令單元15基于來自上級控制器41的信號來判定電動機輸出是否為零。在電動機輸出為零的情況下，返回到步驟S101，指令單元15向開關14輸出連接指令。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此后，再次執(zhí)行上述的各處理。此外，在步驟S108中判定為電動機輸出為零的情況下，在步驟S101中，指令單元15向開關14輸出連接指令來將交流電源3與PWM變換器11之間再次連接，但是作為其變形例，如果開關14能夠耐得住再次連接時流過的浪涌電流，則也可以在電動機輸出為零的情況以外的情況下進行該再次連接。

圖5是表示基于第二實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。

在電動機驅(qū)動裝置1啟動時，首先在步驟S201中，指令單元15向開關14輸出連接指令。與第一實施例的情況同樣，通過從上級控制器41接收到電動機驅(qū)動裝置1的啟動的通知，來執(zhí)行電動機驅(qū)動裝置1啟動時的由指令單元15進行的連接指令的輸出。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此外，在該時間點，未對PWM變換器11進行PWM控制，因此該PWM變換器11單純作為二極管整流器來進行動作，對從交流電源3流入的交流電流進行二極管整流來向直流環(huán)節(jié)輸出直流電流。由此，電容器13-1開始被充電。

當直流環(huán)節(jié)的直流電壓(即施加于電容器13-1的直流電壓)逐漸上升而被充電到輸入電壓峰值時(步驟S202)，在步驟S203中，變換器控制電路42開始PWM變換器11的PWM控制，以對直流環(huán)節(jié)的直流電壓進行升壓控制。通過該PWM控制，PWM變換器11一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過輸入電流限制值，一邊將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流環(huán)節(jié)中的直流電力，從而直流環(huán)節(jié)的直流電壓進一步上升而升高為輸入電壓峰值以上的電壓。

在步驟S204中，變換器控制電路42判別由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)的直流電壓是否已達到預先規(guī)定的規(guī)定電壓V₁。在直流環(huán)節(jié)的直流電壓已達到規(guī)定電壓V₁的情況下，進入到步驟S205。

在步驟S205中，指令單元15向開關14輸出切斷指令。開關14當從指令單元15接收到切斷指令時，將交流電源3與PWM變換器11之間切斷。由此，來自交流電源3的電源電流(交流電流)不再流入到PWM變換器11。

接著，在步驟S206中，指令單元15向上級控制器41通知開關14處于切斷狀態(tài)。

上級控制器41接收到開關14處于切斷狀態(tài)的通知，向逆變器控制電路43輸出電動機輸出上升指令。由此，逆變器控制電路43使基于PWM控制的逆變器12的動力運行動作開始，將從蓄電單元13放出的直流電力變換為交流電力來向電動機2供給，電動機2通過電容器13-1中蓄積的能量而被驅(qū)動，從而電動機2的輸出上升(步驟S207)。此時，如上所述，交流電源3與PWM變換器11之間處于切斷狀態(tài)，因此來自交流電源3的電源電流(交流電流)不流入到PWM變換器11，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降。

接著，在步驟S208中，指令單元15基于來自上級控制器41的信號來判定電動機輸出是否為零。在電動機輸出為零的情況下，返回到步驟S201，指令單元15向開關14輸出連接指令。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此后，再次執(zhí)行上述的各處理。此外，在步驟S208中判定為電動機輸出為零的情況下，在步驟S201中指令單元15向開關14輸出連接指令來將交流電源3與PWM變換器11之間再次連接，但是作為其變形例，如果開關14能夠耐得住再次連接時流過的浪涌電流，則也可以在電動機輸出為零的情況以外的情況下進行該再次連接。

接著，關于參照圖1進行了說明的電動機驅(qū)動裝置1的更具體的結(jié)構(gòu)，以將蓄電單元13設為飛輪電力儲存裝置的情況為第三實施例和第四實施例進行說明。

圖6是表示基于第三實施例和第四實施例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。此外，在此說明對一個電動機2進行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置1，但是關于由電動機驅(qū)動裝置1進行驅(qū)動控制的電動機2的個數(shù)，并不對本發(fā)明特別進行限定，也可以是多個。另外，關于由電動機驅(qū)動裝置1驅(qū)動的電動機2的種類，也不對本發(fā)明特別進行限定，例如既可以是感應電動機也可以是同步電動機。另外，關于相數(shù)，也不對本發(fā)明特別進行限定，除了三相以外，例如也可以是單相、其它多相。

在第三實施例和第四實施例中，電動機驅(qū)動裝置1具備PWM變換器11、逆變器12、作為蓄電單元的飛輪電力儲存裝置13-2、開關14以及指令單元15。關于PWM變換器11、逆變器12、開關14以及指令單元15，如參照圖1和圖2A～圖2E進行了說明的那樣。此外，在第三實施例和第四實施例中，將蓄電單元設為飛輪電力儲存裝置13-2。在PWM變換器11的直流輸出側(cè)和逆變器12的直流輸入側(cè)分別設置有平滑電容器31和32。

電動機驅(qū)動裝置1具備上級控制器41、變換器控制電路42、逆變器控制電路43以及飛輪控制電路44來作為電動機驅(qū)動裝置1的控制系統(tǒng)。另外，電動機驅(qū)動裝置1具備直流電壓電流檢測單元21、交流電流檢測單元22以及交流電壓檢測單元23來作為電動機驅(qū)動裝置1的檢測系統(tǒng)。關于變換器控制電路42、逆變器控制電路43、直流電壓電流檢測單元21、交流電流檢測單元22以及交流電壓檢測單元23，如參照圖1～圖5進行了說明的那樣。此外，關于直流電壓電流檢測單元21，既可以設置在逆變器控制電路43內(nèi)并將其檢測結(jié)果通知給上級控制器41、變換器控制電路42以及飛輪控制電路44，或者也可以設置在飛輪控制電路44內(nèi)并將其檢測結(jié)果通知給上級控制器41、變換器控制電路42以及逆變器控制電路43。

上級控制器41對變換器控制電路42、逆變器控制電路43以及飛輪控制電路44進行整體控制。此外，在此雖未圖示，但是上級控制器41使用規(guī)定的電動機2的動作程序、逆變器12的交流輸出側(cè)的交流電流或交流電壓以及/或者電動機2的轉(zhuǎn)速等，來向逆變器控制電路43輸出用于對電動機2的速度、轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)子的位置進行控制的驅(qū)動指令。

在第三實施例和第四實施例中，也與第一實施例和第二實施例的情況同樣，參照圖1和圖2A～圖2E進行了說明的指令單元15設置在于變換器控制電路42內(nèi)。

作為蓄電單元的飛輪電力儲存裝置13-2具備：飛輪51，其能夠蓄積旋轉(zhuǎn)能量；飛輪用電動機52，其具有飛輪51所結(jié)合的旋轉(zhuǎn)軸；飛輪用逆變器53，其在直流環(huán)節(jié)中的直流電力與飛輪用電動機52側(cè)的交流電力之間進行電力變換；以及作為飛輪控制單元的飛輪控制電路44，其對飛輪用逆變器53的電力變換動作進行控制。

其中，飛輪用逆變器53例如像PWM逆變器等那樣，包括半導體開關元件和與該半導體開關元件反并聯(lián)連接的二極管的橋電路。作為半導體開關元件的例子，存在IGBT、晶閘管、GTO(Gate Turn-OFF thyristor：門極可關斷晶閘管)、晶體管等，但是關于半導體開關元件的種類本身，并不對本發(fā)明進行限定，也可以是其它半導體開關元件。飛輪用逆變器53通過由飛輪控制電路44進行的PWM控制來使內(nèi)部的開關元件進行開關動作，在直流環(huán)節(jié)中的直流電力與飛輪電動機52側(cè)的交流電力之間進行電力變換。

圖7是表示基于第三實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。在第三實施例中，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高而達到了規(guī)定電壓V₁之后，飛輪控制電路44進行以下控制：使飛輪用逆變器53輸出用于對飛輪用電動機52進行驅(qū)動以使飛輪51以規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的交流電力。在此，規(guī)定轉(zhuǎn)速例如設定為電動機2的最高轉(zhuǎn)速的一半。而且，在指令單元15開始了向開關14輸出切斷指令之后直到飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量耗盡為止的期間內(nèi)，飛輪控制電路44對飛輪用逆變器53的電力變換動作進行控制，使得直流環(huán)節(jié)中的直流電壓成為使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂以上且規(guī)定電壓V₁以下。

在電動機驅(qū)動裝置1啟動時，首先在步驟S301中，指令單元15向開關14輸出連接指令。通過從上級控制器41接收到電動機驅(qū)動裝置1的啟動的通知，來執(zhí)行電動機驅(qū)動裝置1啟動時的由指令單元15進行的連接指令的輸出。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此外，在該時間點，未對PWM變換器11進行PWM控制，因此該PWM變換器11單純作為二極管整流器進行動作，對從交流電源3流入的交流電流進行二極管整流來向直流環(huán)節(jié)輸出直流電流。

當直流環(huán)節(jié)的直流電壓(即施加于蓄電單元的直流電壓)逐漸上升而被充電到輸入電壓峰值時(步驟S302)，在步驟S303中，變換器控制電路42開始PWM變換器11的PWM控制，以對直流環(huán)節(jié)的直流電壓進行升壓控制。通過該PWM控制，PWM變換器11一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過輸入電流限制值，一邊將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流環(huán)節(jié)中的直流電力，從而直流環(huán)節(jié)的直流電壓進一步上升而升高為輸入電壓峰值以上的電壓。

在步驟S304中，變換器控制電路42判別由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)的直流電壓是否已達到預先規(guī)定的規(guī)定電壓V₁。在直流環(huán)節(jié)的直流電壓已達到規(guī)定電壓V₁的情況下，進入到步驟S305。

在步驟S305中，飛輪用控制電路44對飛輪用逆變器53內(nèi)的半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，以使飛輪用逆變器53將直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為用于對飛輪用電動機52進行驅(qū)動的交流電力。由此，飛輪用電動機52通過從飛輪用逆變器53輸出的交流電力而被驅(qū)動，與飛輪用電動機52的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合的飛輪51進行旋轉(zhuǎn)。即，在飛輪電力儲存裝置13-2中，直流環(huán)節(jié)中的直流電力被變換為飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量來儲存。

接著，在步驟S306中，飛輪控制電路44判別飛輪51的轉(zhuǎn)速是否已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速。利用旋轉(zhuǎn)傳感器(未圖示)來檢測飛輪51的轉(zhuǎn)速，飛輪控制電路44使用該檢測出的轉(zhuǎn)速來判別是否已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速。在飛輪51的轉(zhuǎn)速已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速的情況下，進入到步驟S307。

在步驟S307中，指令單元15向開關14輸出切斷指令。開關14當從指令單元15接收到切斷指令時，將交流電源3與PWM變換器11之間切斷。由此，來自交流電源3的電源電流(交流電流)不再流入到PWM變換器11。

接著，在步驟S308中，指令單元15向上級控制器41通知開關14處于切斷狀態(tài)。

上級控制器41接收到開關14處于切斷狀態(tài)的通知，向逆變器控制電路43輸出電動機輸出上升指令。由此，逆變器控制電路43通過PWM控制來使逆變器12的輸出上升。另外，此時，為了將飛輪51中蓄積的旋轉(zhuǎn)能量變換為電力能量，飛輪控制電路44對飛輪用逆變器53的電力變換動作進行控制，以使與飛輪51結(jié)合的飛輪用電動機52減速來產(chǎn)生再生電力并將該再生電力變換為直流電力來返給直流環(huán)節(jié)。由此，逆變器12將從飛輪電力儲存裝置13-2中的旋轉(zhuǎn)能量變換而來的直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為交流電力來向電動機2供給，電動機2通過該交流電力而被驅(qū)動，從而電動機2的輸出上升(步驟S309)。此時，如上所述，交流電源3與PWM變換器11之間處于切斷狀態(tài)，因此來自交流電源3的電源電流(交流電流)不流入到PWM變換器11，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降。

在步驟S310中，飛輪控制電路44對飛輪用逆變器53的電力變換動作進行控制，以使由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)中的直流電壓成為使逆變器12能夠進行從直流電力向交流電力的電力變換所需要的電壓V₂以上且規(guī)定電壓V₁以下。在直到飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量耗盡為止的期間內(nèi)，執(zhí)行步驟S310中的由飛輪控制電路44對飛輪用逆變器53進行的控制。

接著，在步驟S311中，指令單元15基于來自上級控制器41的信號來判定電動機輸出是否為零。在電動機輸出為零的情況下，返回到步驟S301，指令單元15向開關14輸出連接指令。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此后，再次執(zhí)行上述的各處理。此外，在步驟S311中判定為電動機輸出為零的情況下，在步驟S301中，指令單元15向開關14輸出連接指令來將交流電源3與PWM變換器11之間再次連接，但是作為其變形例，如果開關14能夠耐得住再次連接時流過的浪涌電流，則也可以在電動機輸出為零的情況以外的情況下進行該再次連接。

圖8是表示基于第四實施例的電動機驅(qū)動裝置的動作流程的流程圖。在第四實施例中，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高而達到了規(guī)定電壓V₁之后，飛輪控制電路44進行以下控制：使飛輪用逆變器53輸出用于對飛輪用電動機52進行驅(qū)動以使飛輪51以規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的交流電力。而且，在指令單元15開始了向開關14輸出切斷指令之后直到飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量耗盡為止的期間內(nèi)，飛輪控制電路44進行控制以使飛輪用逆變器53將與對電動機2進行驅(qū)動所需要的交流電力相等的交流電力變換為直流電力。

在電動機驅(qū)動裝置1啟動時，首先在步驟S401中，指令單元15向開關14輸出連接指令。通過從上級控制器41接收到電動機驅(qū)動裝置1的啟動的通知，來執(zhí)行電動機驅(qū)動裝置1啟動時的由指令單元15進行的連接指令的輸出。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此外，在該時間點，未對PWM變換器11進行PWM控制，因此該PWM變換器11單純作為二極管整流器進行動作，對從交流電源3流入的交流電流進行二極管整流來向直流環(huán)節(jié)輸出直流電流。

當直流環(huán)節(jié)的直流電壓(即施加于蓄電單元的直流電壓)逐漸上升而被充電到輸入電壓峰值時(步驟S402)，在步驟S403中，變換器控制電路42開始PWM變換器11的PWM控制，以對直流環(huán)節(jié)的直流電壓進行升壓控制。通過該PWM控制，PWM變換器11一邊使從交流電源3取入的電源電流(交流電流)不超過輸入電流限制值，一邊將交流電源3側(cè)的交流電力變換為直流環(huán)節(jié)中的直流電力，從而直流環(huán)節(jié)的直流電壓進一步上升而升高為輸入電壓峰值以上的電壓。

在步驟S404中，變換器控制電路42判別由直流電壓電流檢測單元21檢測出的直流環(huán)節(jié)的直流電壓是否已達到預先規(guī)定的規(guī)定電壓V₁。在直流環(huán)節(jié)的直流電壓已達到規(guī)定電壓V₁的情況下，進入到步驟S405。

在步驟S405中，飛輪用控制電路44對飛輪用逆變器53內(nèi)的半導體開關元件的開關動作進行PWM控制，以使飛輪用逆變器53將直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為用于對飛輪用電動機52進行驅(qū)動的交流電力。由此，輪用電動機52通過從飛輪用逆變器53輸出的交流電力而被驅(qū)動，與飛輪用電動機52的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合的飛輪51進行旋轉(zhuǎn)。即，在飛輪電力儲存裝置13-2中，直流環(huán)節(jié)中的直流電力被變換為飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量來儲存。

接著，在步驟S406中，飛輪控制電路44判別飛輪51的轉(zhuǎn)速是否已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速。利用旋轉(zhuǎn)傳感器(未圖示)來檢測飛輪51的轉(zhuǎn)速，飛輪控制電路44使用該檢測出的轉(zhuǎn)速來判別是否已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速。在飛輪51的轉(zhuǎn)速已達到規(guī)定轉(zhuǎn)速的情況下，進入到步驟S407。

在步驟S407中，指令單元15向開關14輸出切斷指令。開關14當從指令單元15接收到切斷指令時，將交流電源3與PWM變換器11之間切斷。由此，來自交流電源3的電源電流(交流電流)不再流入到PWM變換器11。

接著，在步驟S408中，指令單元15向上級控制器41通知開關14處于切斷狀態(tài)。

上級控制器41接收到開關14處于切斷狀態(tài)的通知，向逆變器控制電路43輸出電動機輸出上升指令。由此，逆變器控制電路43通過PWM控制來使逆變器12的輸出上升。另外，此時，為了將飛輪51中蓄積的旋轉(zhuǎn)能量變換為電力能量，飛輪控制電路44對飛輪用逆變器53的電力變換動作進行控制，以使與飛輪51結(jié)合的飛輪用電動機52減速來產(chǎn)生再生電力并將該再生電力變換為直流電力來返給直流環(huán)節(jié)。由此，逆變器12將從飛輪電力儲存裝置13-2中的旋轉(zhuǎn)能量變換而來的直流環(huán)節(jié)中的直流電力變換為交流電力來向電動機2供給，電動機2通過該交流電力而被驅(qū)動，從而電動機2的輸出上升(步驟S409)。此時，如上所述，由于交流電源3與PWM變換器11之間處于切斷狀態(tài)，因此來自交流電源3的電源電流(交流電流)不流入PWM變換器11，直流環(huán)節(jié)中的直流電壓逐漸下降。

在步驟S410中，在直到飛輪51的旋轉(zhuǎn)能量耗盡為止的期間內(nèi)，飛輪控制電路44進行控制以使飛輪用逆變器53將與對電動機2進行驅(qū)動所需要的交流電力相等的交流電力變換為直流電力。

接著，在步驟S411中，指令單元15基于來自上級控制器41的信號來判定電動機輸出是否為零。在電動機輸出為零的情況下，返回到步驟S401，指令單元15向開關14輸出連接指令。開關14當從指令單元15接收到連接指令時，建立交流電源3與PWM變換器11之間的連接。此后，再次執(zhí)行上述的各處理。此外，在步驟S411中判定為電動機輸出為零的情況下，在步驟S401中，指令單元15向開關14輸出連接指令來將交流電源3與PWM變換器11之間再次連接，但是作為其變形例，如果開關14能夠耐得住再次連接時流過的浪涌電流，則也可以在電動機輸出為零的情況以外的情況下進行該再次連接。

在上述的第一實施例～第四實施例中，將指令單元15設置在變換器控制電路42內(nèi)，但是作為其變形例，也可以將指令單元15與變換器控制電路42相獨立地設置。作為一例，說明在第一實施例和第二實施例中將指令單元15與變換器控制電路42相獨立地設置的情況，但是在第三實施例和第四實施例中也能夠同樣地應用。

圖9是表示基于第一實施例及第二實施例的變形例的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。如圖9所示，指令單元15設置于上級控制器41與開關14之間。例如只要由可編程邏輯控制器(PLC)來構(gòu)成指令單元15即可，只要在可編程邏輯控制器內(nèi)的可編程存儲器中將上述的指令單元15的功能編程來使指令單元15動作即可。

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種電動機驅(qū)動裝置，該電動機驅(qū)動裝置在通過PWM變換器將從交流電源側(cè)供給的交流電力變換為直流電力來輸出到設置有蓄電單元的直流環(huán)節(jié)之后將該直流電力變換為用于驅(qū)動電動機的交流電力來向電動機供給，在該電動機驅(qū)動裝置中，能夠削減PWM變換器的容量和蓄電單元的容量，能夠可靠地保護構(gòu)成PWM變換器和蓄電單元的各元件免受過電流的損害。

根據(jù)本發(fā)明，在直流環(huán)節(jié)中的直流電壓升高而達到了規(guī)定電壓之后，將交流電源與PWM變換器之間切斷，因此即使此時使電動機進行加速，電源電流也不會流入到PWM變換器。也就是說，即使直流環(huán)節(jié)中的直流電壓變?yōu)檩斎腚妷悍逯狄韵?，也不會像以往那樣在PWM變換器內(nèi)在二極管中流通電流，因此PWM變換器內(nèi)的二極管、蓄電單元不會由于過電流而損壞，另外，電動機驅(qū)動裝置自身也不會進行警報停止。因而，根據(jù)本發(fā)明，能夠不受輸入電壓峰值的影響地對電動機進行驅(qū)動，另外，能夠選定小容量的PWM變換器。另外，根據(jù)本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置，能夠?qū)﹄妱訖C進行驅(qū)動所需要的最低限度的電壓設定為小于輸入電壓峰值的值，因此能夠?qū)男铍妴卧┙o電動機的驅(qū)動電力的前后的直流環(huán)節(jié)的直流電壓的差設定得比以往的該差大，因此，例如在將蓄電單元設為電容器時，與以往相比能夠削減電容器的靜電容量。