本發(fā)明涉及一種抑制dc鏈路電容器的電壓變動的電動機(jī)驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

以前，控制伺服電動機(jī)等電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置在變換器和逆變器之間具備dc鏈路電容器。在這樣的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，已知抑制dc鏈路電容器的電壓變動的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1以及2)。

例如，專利文獻(xiàn)1所記載的電動機(jī)驅(qū)動裝置為了抑制dc鏈路電容器的電壓變動，如圖7所示在電動機(jī)驅(qū)動裝置100的變換器的輸入部分具備接地電容器c100。另外，已知通過如圖7所示在dc鏈路電容器的兩端連接dc/dc電源和電阻110等來抑制dc鏈路電容器的電壓變動的技術(shù)。

另外，專利文獻(xiàn)2所記載的電動機(jī)驅(qū)動裝置在dc鏈路電容器的電壓已上升時，由于在電動機(jī)中流過無效電流使得電動機(jī)的消耗能量增加，抑制了dc鏈路電容器的電壓變動。

但是，如專利文獻(xiàn)1等那樣在電動機(jī)驅(qū)動裝置中追加了接地電容器、dc/dc電源、電阻等部件時，制造成本增大，并且電動機(jī)驅(qū)動裝置難以小型化。

另外，如專利文獻(xiàn)2那樣在增加了電動機(jī)的消耗能量時，電動機(jī)的熱損失變大，所以隨著電動機(jī)熱損失的增加需要設(shè)置冷卻電動機(jī)的裝置。因此，即使專利文獻(xiàn)2那樣的電動機(jī)驅(qū)動裝置，制造成本也會增大，并且電動機(jī)驅(qū)動裝置難以小型化。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007﹣325377號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2013﹣093957號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在提供一種可抑制dc鏈路電容器的電壓變動，并且低成本以及小型化的電動機(jī)驅(qū)動裝置。

本發(fā)明的電動機(jī)驅(qū)動裝置(例如，后述的電動機(jī)驅(qū)動裝置1)具備：變換器(例如，后述的變換器11)，其將來自電源的交流電力變換為直流電力；dc鏈路電容器(例如，后述的dc鏈路電容器c1)，其與所述變換器相連接；電壓檢測部(例如，后述的電壓檢測部13)，其檢測所述dc鏈路電容器的直流電壓值；逆變器(例如，后述的逆變器12)，其與所述dc鏈路電容器相連接，將所述直流電力變換為電動機(jī)的驅(qū)動電力，并且在通過所述電壓檢測部檢測的所述直流電壓值達(dá)到了開始所述電動機(jī)的再生的閾值時，將所述直流電力變換為三相交流電力；以及電動機(jī)控制部(例如，后述的電動機(jī)控制部14)，其在所述直流電壓值的每單位時間的增加量小于一定量時，將所述閾值設(shè)定為第一閾值，在所述直流電壓值的每單位時間的增加量為一定量以上時，將所述閾值設(shè)定為大于第一閾值的第二閾值。

所述電動機(jī)控制部也可以在所述直流電壓值的每單位時間的增加量小于所述電動機(jī)減速時的直流電壓值的每單位時間的增加量時，判斷為所述直流電壓值的每單位時間的增加量小于一定量，并將所述閾值設(shè)定為第一閾值。

所述電動機(jī)控制部也可以在將所述閾值設(shè)定為所述第一閾值的狀態(tài)下，在所述直流電壓值的每單位時間的增加量超過所述電動機(jī)驅(qū)動裝置的最大允許值時，判斷為所述直流電壓值的每電位時間的增加量為一定量以上，并將所述閾值設(shè)定為所述第二閾值。

所述第一閾值、所述第二閾值以及所述電動機(jī)驅(qū)動裝置的最大允許值可通過外部設(shè)備改寫。

通過本發(fā)明，能夠提供一種可抑制dc鏈路電容器的電壓變動，并且低成本以及小型化的電動機(jī)驅(qū)動裝置。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置的電路結(jié)構(gòu)。

圖2表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生動作時的電流的流動。

圖3表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置的再生動作時的電流的流動。

圖4表示dc鏈路電容器的電壓變動。

圖5表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置的dc鏈路電容器的電壓變動。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置的處理流程的流程圖。

圖7表示現(xiàn)有的電動機(jī)驅(qū)動裝置的電路結(jié)構(gòu)。

符號的說明

1：電動機(jī)驅(qū)動裝置

2：交流電源

3：電動機(jī)

11：變換器

12：逆變器

13：電壓檢測部

14：電動機(jī)控制部

15：外部設(shè)備

c1：dc鏈路電容器

c2：浮動電容

具體實(shí)施方式

以下，對于本發(fā)明的實(shí)施方式的一個例子進(jìn)行說明。

圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1的電路結(jié)構(gòu)。

電動機(jī)驅(qū)動裝置1與商用三相交流電源2以及電動機(jī)3連接，使用來自交流電源2的電力來驅(qū)動以及控制電動機(jī)3。

此外，交流電源2并不限于三相交流，例如，可以是單相交流。

電動機(jī)驅(qū)動裝置1具備：變換器11、逆變器12、dc鏈路電容器c1、電壓檢測部13、電動機(jī)控制部14。

變換器11將從交流電源2輸入的交流電力變換為直流電力。

變換器11例如由具有功率半導(dǎo)體元件以及與功率半導(dǎo)體元件逆并聯(lián)連接的二極管的橋電路的二極管整流變換器或pwm變換器構(gòu)成。變換器11在向電動機(jī)3供給電力時，通過二極管將來自三相交流電源的交流電壓進(jìn)行全波整流來變換為直流電壓。

逆變器12將直流電力變換為用于驅(qū)動電動機(jī)3的交流電力。另外，逆變器12將從電動機(jī)3再生的交流電力變換為直流電力。

逆變器12例如由具有功率半導(dǎo)體元件以及與該功率半導(dǎo)體元件逆并聯(lián)連接的二極管的橋電路構(gòu)成。然后，通過根據(jù)來自電動機(jī)控制部14的指令對這些功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行接通斷開控制(例如，pwm控制)，將直流電壓變換為期望的波形以及頻率的交流電壓。逆變器12將輸出的交流電流提供給電動機(jī)3。

通過電動機(jī)控制部14來控制逆變器12的開關(guān)動作。即，電動機(jī)控制部14生成用于使電動機(jī)3以期望的速度(加速、減速、定速、停止等)、扭矩或轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行動作的指令。

然后，電動機(jī)控制部14根據(jù)該指令向逆變器12的功率半導(dǎo)體元件輸出接通斷開指令，使得逆變器12輸出交流電流，該交流電流具有使電動機(jī)3進(jìn)行動作所需要的波形和頻率。向電動機(jī)3輸入逆變器12輸出的交流電流，由此電動機(jī)3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動作。

dc鏈路電容器c1將變換器11的直流側(cè)與逆變器12的直流側(cè)相連接，進(jìn)行直流電力的轉(zhuǎn)交。dc鏈路電容器c1使通過變換器11或逆變器12變換后的直流電力平滑化。

電壓檢測部13檢測dc鏈路電容器c1的直流電壓值。電壓檢測部13向電動機(jī)控制部14發(fā)送檢測出的直流電壓值。例如，能夠使用已有的電壓檢測電路作為電壓檢測部13。

電動機(jī)控制部14與變換器11、逆變器12以及電壓檢測部13連接，進(jìn)行預(yù)定的控制。電動機(jī)控制部14例如，由dsp(digitalsignalprocessor，數(shù)字信號處理器)、fpga(fieldprogrammablegatearray，現(xiàn)場可編程門陣列)等運(yùn)算處理器構(gòu)成。通過執(zhí)行預(yù)定的軟件(程序)來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)控制部14的動作。

另外，電動機(jī)控制部14例如與具備計算機(jī)等的外部設(shè)備15連接。

接著，對本發(fā)明實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1的dc鏈路電容器c1的電壓變動進(jìn)行說明。

圖2以及圖3表示本發(fā)明實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1再生動作時的電流的流動。圖4表示dc鏈路電容器c1的電壓變動。

在電動機(jī)3停止僅勵磁的狀態(tài)時，如果接通逆變器12的功率半導(dǎo)體元件s1，則如圖2所示，從交流電源2針對浮動電容c2在路線x的路徑中流動充電電流，在浮動電容c2中積蓄電荷。

接著，如果斷開功率半導(dǎo)體元件s1，則如圖3所示，在浮動電容c2中積蓄的電荷通過路線y的路徑流入dc鏈路電容器c1，dc鏈路電容器c1的電壓增加。

通過功率半導(dǎo)體元件s1的接通/斷開，dc鏈路電容器c1的電壓增加。然后，如圖4所示，在dc鏈路電容器c1的電壓達(dá)到開始再生的電壓(閾值)時，開始再生。但是，由于dc鏈路電容器c1的電壓增加不是由于在電動機(jī)3減速時產(chǎn)生的再生電力導(dǎo)致的電壓增加，因此立即消除dc鏈路電容器c1的電壓增加，再生也結(jié)束。

如此，通過浮動電容c2的電荷的充放電以及再生的開始/結(jié)束的重復(fù)，重復(fù)dc鏈路電容器c1的電壓增加和電壓增加的消除，所以dc鏈路電容器c1的電壓變動變大。

因此，為了抑制dc鏈路電容器c1的電壓變動，本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行以下那樣的控制。

圖5表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1的dc鏈路電容器c1的電壓變動。

如圖5所示，電動機(jī)控制部14在通過電壓檢測部13檢測的直流電壓值的每單位時間的增加量小于一定量時，將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第一閾值a。

另外，電動機(jī)控制部14在通過電壓檢測部13檢測的直流電壓值的每單位時間的增加量為一定量以上時，將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為大于第一閾值a的第二閾值b。

如此，電動機(jī)控制部14即使在dc鏈路電容器c1的電壓的每單位時間的增加量小時(第一閾值a)也可通過進(jìn)行再生來抑制dc鏈路電容器c1的電壓的大幅上升。由此，電動機(jī)驅(qū)動裝置1能夠抑制由于浮動電容c2的電荷的充放電以及再生的開始/結(jié)束的重復(fù)而產(chǎn)生的dc鏈路電容器c1的電壓變動。

更具體地說，電動機(jī)控制部14在直流電壓值的每單位時間的增加量小于電動機(jī)3減速時的直流電壓值的每單位時間的增加量時，判斷為直流電壓值的每單位時間的增加量小于一定量，將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第一閾值a。

另外，電動機(jī)控制部14也可以根據(jù)dc鏈路電容器c1的電壓變化的斜率來求出，由此判斷直流電壓值的每單位時間的增加量是否小于一定值。

電動機(jī)控制部14在將閾值設(shè)定為第一閾值a的狀態(tài)下，在直流電壓值的每單位時間的增加量超過電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值時，判斷為直流電壓值的每單位時間的增加量為一定量以上，將閾值設(shè)定為第二閾值b。

第一閾值a、第二閾值b以及電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值優(yōu)選能夠通過與控制部14連接的外部設(shè)備15來改寫。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電動機(jī)驅(qū)動裝置1的處理流程的流程圖。

此外，電動機(jī)控制部14在將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第一閾值a或第二閾值b的狀態(tài)下開始處理。

在步驟s1中，電動機(jī)控制部14通過判斷直流電壓值的每單位時間的增加量是否小于電動機(jī)3減速時的直流電壓值的每單位時間的增加量，來判斷通過電壓檢測部13檢測的直流電壓值的每單位時間的增加量是否小于一定量。在直流電壓值的每單位時間的增加量不足一定量時(是)，前進(jìn)到步驟s2。在直流電壓值的每單位時間的增加量為一定量以上時(否)，前進(jìn)到步驟s5。

在步驟s2中，電動機(jī)控制部14判斷直流電壓值的每單位時間的增加量是否小于電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值。在直流電壓值的每單位時間的增加量小于電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值時(是)，前進(jìn)到步驟s3。在直流電壓值的每單位時間的增加量超過電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值時(否)，前進(jìn)到步驟s6。

在步驟s3中，電動機(jī)控制部14將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第一閾值a。

在步驟s4中，電動機(jī)控制部14通過第一閾值a開始再生，此后，處理返回到步驟s1。

在步驟s5中，電動機(jī)控制部14判斷dc鏈路電容器c1的電壓值，即通過電壓檢測部13檢測的直流電壓值是否達(dá)到了第二閾值b。在直流電壓值達(dá)到了第二閾值b時(是)，前進(jìn)到步驟s6。在直流電壓值沒有達(dá)到第二閾值b時(否)，返回到步驟s1。

在步驟s6中，電動機(jī)控制部14將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第二閾值b。

在步驟s7中，電動機(jī)控制部14通過第二閾值b開始再生，此后，處理返回到步驟s1。

通過本實(shí)施方式，電動機(jī)驅(qū)動裝置1根據(jù)由電壓檢測部13檢測的直流電壓值的每單位時間的增加量，將開始再生的電壓的閾值設(shè)定為第一閾值a或第二閾值b。即使在dc鏈路電容器c1的電壓的每單位時間的增加量小時(第一閾值a)也能夠通過進(jìn)行再生來抑制dc鏈路電容器c1的電壓的大幅上升。由此，電動機(jī)驅(qū)動裝置1能夠抑制通過浮動電容c2的電荷的充放電以及再生的開始/結(jié)束的重復(fù)而生成的dc鏈路電容器c1的電壓變動。

另外，電動機(jī)驅(qū)動裝置1通過設(shè)定閾值來抑制dc鏈路電容器c1的電壓變動，因此例如，不需要隨著電動機(jī)熱損失的增加而設(shè)置冷卻電動機(jī)的裝置等。由此，電動機(jī)驅(qū)動裝置1能夠抑制dc鏈路電容器c1的電壓變動，并且降低制造成本以及實(shí)現(xiàn)小型化。

另外，電動機(jī)驅(qū)動裝置1在直流電壓值的每單位時間的增加量小于電動機(jī)3減速時的直流電壓值的每單位時間的增加量時，將閾值設(shè)定為第一閾值a。如此，電動機(jī)驅(qū)動裝置1通過電動機(jī)3減速時的直流電壓值的每單位時間的增加量來判斷直流電壓值的每單位時間的增加量，由此能夠根據(jù)電動機(jī)3的狀態(tài)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值。

另外，電動機(jī)驅(qū)動裝置1在直流電壓值的每單位時間的增加量超過電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值時，將閾值設(shè)定為大于第一閾值a的第二閾值b。由此，電動機(jī)控制裝置1能夠根據(jù)dc鏈路電容器c1的狀態(tài)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑偕?/p>

另外，在電動機(jī)驅(qū)動裝置1中，第一閾值a、第二閾值b以及電動機(jī)驅(qū)動裝置1的最大允許值能夠通過與電動機(jī)控制部14連接的外部設(shè)備15來改寫，因此即使在暫時設(shè)定了值后，電動機(jī)驅(qū)動裝置1也能夠?qū)⒌谝婚撝礱、第二閾值b以及最大允許值變更為適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式所記載的效果只是舉例說明了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的最佳效果，本發(fā)明的效果并不限于本實(shí)施方式所記載的效果。

例如，在上述的實(shí)施方式中，電動機(jī)3只為一個，但是也可以設(shè)置多個電動機(jī)3。在電動機(jī)3存在多個時，電動機(jī)控制部14例如可以將全部的電動機(jī)3已停止的狀態(tài)判斷為電動機(jī)3已停止。電動機(jī)控制部14可以根據(jù)向電動機(jī)3的旋轉(zhuǎn)指令或速度指令來判斷為電動機(jī)3已停止的狀態(tài)，或者也可以根據(jù)電動機(jī)3的電流為0來判斷為電動機(jī)3已停止的狀態(tài)。