伺服电动机控制装置以及伺服电动机控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种伺服电动机控制装置以及伺服电动机控制系统。控制伺服电动机(5)的伺服电动机控制装置(1)具备：存储部(11)，其存储针对伺服电动机(5)预先规定的转矩常数；转矩常数校正部(12)，其在发生伺服电动机(5)的绕组的磁饱和时，校正存储在存储部(11)中的转矩常数；以及输出计算部(13)，其根据存储在存储部(11)中的转矩常数或者通过转矩常数校正部(12)计算出的校正后的转矩常数、与伺服电动机(5)的电流有关的值以及与伺服电动机(5)的速度有关的值来计算伺服电动机(5)的输出。

【技术实现步骤摘要】
伺服电动机控制装置以及伺服电动机控制系统
本专利技术涉及控制伺服电动机的伺服电动机控制装置以及具备其的伺服电动机控制系统。
技术介绍
在驱动控制诸如锻造机、注射成形机或者机器人等的机床以及工业机械内的伺服电动机的伺服电动机控制装置中，临时将交流电源的交流电力转换为直流电力后再转换为交流电力，并将该交流电力用作针对每一个驱动轴设置的伺服电动机的驱动电力。伺服电动机控制装置具备：整流器，其将从交流电源提供的交流电力转换为直流电力来输出；以及逆变器，其连接到作为整流器的直流侧的直流链路，并在直流链路的直流电力与作为电动机的驱动电力或者再生电力的交流电力之间进行电力转换，并控制连接到该逆变器的交流输出侧的伺服电动机的速度、转矩或者转子的位置。在加速电动机时，电动机的功耗变大，因此针对交流电源侧的电源设备要求较大的交流电力的输出。因此，交流电源侧的电源设备必须能够应对需要输出的交流电力的峰值。因此，需要降低动作条件来运行电动机以便抑制电动机的功耗，或者需要将电源设备设计为相对于功率峰值具有余量，使交流电源侧的电源设备相对于功率峰值不会容量不足。然而，降低动作条件来运行电动机的效率不高，并且具有电源设备的余量的设计会导致成本增加以及设置空间增大等，因此不是优选的。因此，例如日本特开2017-017931号公报所记载的那样，使用在连接整流器和逆变器的DC链路中设置蓄电装置，降低交流电源侧的电源设备的功率峰值的技术。该技术根据伺服电动机的电力消耗以及电力再生，经由DC链路在蓄电装置中进行电力的存取，并降低对于交流电源侧的电源设备的功率峰值。例如，由伺服电动机驱动的压床与以液压作为驱动源的压床相比，平均功耗小，但是在进行冲压动作时产生的最大功耗非常大，有时存在交流电源侧的电源设备的容量不足的问题。在这样的压床中的伺服电动机控制装置中，设置进行电力的存取的蓄电装置，计算压床进行动作时的电力，当计算的结果为压床消耗电力时，从蓄电装置提供电力，当计算的结果为压床再生电力时，通过使蓄电装置消耗电力，可以降低对于交流电源侧的电源设备的功率峰值。流过构成伺服电动机的绕组的电流越大，在绕组内部形成的磁通越会增加。根据绕组的芯的材质、绕组形状、匝数来确定形成的磁通的密度的最大值(最大磁通密度)，但是如果超过该最大值则成为磁饱和状态。流过伺服电动机的绕组的电流与产生的转矩之间的关系，在没有磁饱和的状态中具有线性，如果增加流过伺服电动机的绕组的电流，则转矩会线性增加。但是，如果进一步增大电流使磁饱和发生，则相对于电流增加，产生的转矩不会线性增加，作为转矩增加率的转矩常数会逐渐减小。根据转矩常数和流过绕组的电流来确定转矩，根据伺服电动机的旋转速度和转矩来确定伺服电动机的输出。当绕组处于磁饱和状态时，相对于电流增加，转矩没有线性增加而转矩常数减小，因此，实际的伺服电动机的输出与忽略转矩常数的减小(即不考虑磁饱和)来计算出输出时相比较小。也就是说，忽略了由磁饱和导致的转矩常数的减小的伺服电动机的输出的计算准确性不足。例如，在对驱动工业机械、机床的轴的驱动轴用伺服电动机进行控制的伺服电动机控制装置中，有时通过飞轮以及用于驱动该飞轮的飞轮用伺服电动机来构成用于降低对于交流电源侧的电源设备的功率峰值的蓄电装置。蓄电装置根据驱动轴用伺服电动机的电力状态来提供或者消耗(积蓄)的电力是根据蓄电装置内的飞轮用伺服电动机的输出来确定的。因此，在飞轮用伺服电动机的输出控制中，不能缺少飞轮用伺服电动机的输出的准确的计算。如此，在使用伺服电动机的领域中，理想的是精确地计算伺服电动机的输出。
技术实现思路
本公开的一个方式是控制伺服电动机的伺服电动机控制装置，其具备：存储部，其存储针对伺服电动机预先规定的转矩常数；转矩常数校正部，其在发生伺服电动机的绕组的磁饱和时，校正存储在存储部中的转矩常数；以及输出计算部，其根据存储在存储部中的转矩常数或者通过转矩常数校正部计算出的校正后的转矩常数、与伺服电动机的电流有关的值以及与伺服电动机的速度有关的值来计算伺服电动机的输出。附图说明通过参照以下附图，可以更加明确地理解本专利技术。图1是基于一实施方式的伺服电动机控制装置的框图。图2A是说明由转矩常数校正部进行的转矩常数的校正的图，并示意性地表示流过伺服电动机的绕组的电流与在伺服电动机中产生的转矩之间的关系。图2B是说明由转矩常数校正部进行的转矩常数的校正的图，并示意性地表示流过伺服电动机的绕组的电流与伺服电动机的转矩常数之间的关系。图3是基于第1方式的伺服电动机控制装置的框图。图4是基于第2方式的伺服电动机控制装置的框图。图5是表示基于一实施方式的伺服电动机控制装置的动作流程的流程图。图6是具备基于第1方式的伺服电动机控制装置的伺服电动机控制系统的框图。图7是具备基于第2方式的伺服电动机控制装置的伺服电动机控制系统的框图。图8是表示具备基于一实施方式的伺服电动机控制装置的伺服电动机控制系统的动作流程的流程图。具体实施方式参照以下附图，针对控制伺服电动机的伺服电动机控制装置以及具备其的伺服电动机控制系统进行说明。在各附图中，对同样的部件赋予同样的参照符号。另外，设在不同的附图中带有相同的参照符号的结构要素具有相同的功能。此外，为了便于理解，这些附图适当变更比例尺。图1是基于一实施方式的伺服电动机控制装置的框图。在这里，作为一个例子，针对通过伺服电动机控制装置1来控制伺服电动机5的情况进行说明。另外，在以下所说明的实施方式中，设交流电源4为三相、伺服电动机5为三相，但是相数并不特别限定于本实施方式，例如也可以是单相。另外，针对由伺服电动机控制装置1控制的伺服电动机5的种类也并不特别限定于本实施方式，例如可以是感应电动机，也可以是同步电动机。在说明基于一实施方式的伺服电动机控制装置1之前，如下针对向伺服电动机5提供驱动电力的主电路系统进行说明。由逆变器3提供用于驱动伺服电动机5的交流电力。逆变器3的直流输入侧连接到DC链路，并通过由伺服电动机控制装置1进行的控制，在DC链路的直流电力与作为伺服电动机5的驱动电力或者再生电力的交流电力之间进行电力转换。在连接整流器2的直流输出侧和逆变器3的直流输入侧的DC链路中设置DC链路电容器(也称为滤波电容器)6。DC链路电容器6除了具有在DC链路中积蓄直流电力的功能，还具有抑制整流器2的直流输出的脉动量的功能。整流器2将交流电源4的交流电力转换为直流电力来输出至作为直流输出侧的DC链路。接下来，针对包括基于一实施方式的伺服电动机控制装置1的控制系统进行说明。伺服电动机控制装置1与普通的伺服电动机控制装置相同，具备电动机控制部30、电流检测部21以及速度检测部22，并控制逆变器3，其在DC链路的直流电力与作为伺服电动机5的驱动电力或者再生电力的交流电力之间进行电力转换。电动机控制部30具备电流指令制作部31以及速度指令制作部32。速度指令制作部32根据通过速度检测部22检测出的伺服电动机5的(转子的)速度(速度反馈)以及伺服电动机5的运行程序等，制作针对伺服电动机5的速度指令。电流指令制作部31根据通过电流检测部21检测出的流过伺服电动机5的绕组的电流(电流反馈)以及从速度指令制作部32输入的速度指令等，生成用于控制伺服电动机5的速度、转矩或者转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制伺服电动机的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置具备：存储部，其存储针对伺服电动机预先规定的转矩常数；转矩常数校正部，其在发生伺服电动机的绕组的磁饱和时，校正存储在所述存储部中的转矩常数；以及输出计算部，其根据存储在所述存储部中的转矩常数或者通过所述转矩常数校正部计算出的校正后的转矩常数、与伺服电动机的电流有关的值以及与伺服电动机的速度有关的值来计算伺服电动机的输出。

【技术特征摘要】
2017.03.14 JP 2017-0489971.一种控制伺服电动机的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置具备：存储部，其存储针对伺服电动机预先规定的转矩常数；转矩常数校正部，其在发生伺服电动机的绕组的磁饱和时，校正存储在所述存储部中的转矩常数；以及输出计算部，其根据存储在所述存储部中的转矩常数或者通过所述转矩常数校正部计算出的校正后的转矩常数、与伺服电动机的电流有关的值以及与伺服电动机的速度有关的值来计算伺服电动机的输出。2.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置还具备磁饱和判定部，其判定是否在伺服电动机的绕组中发生了磁饱和，当通过所述磁饱和判定部判定出在伺服电动机的绕组中发生了磁饱和时，所述转矩常数校正部校正存储在所述存储部中的转矩常数，所述输出计算部根据通过所述转矩常数校正部计算出的校正后的转矩常数、与所述伺服电动机的电流有关的值以及与所述伺服电动机的速度有关的值来计算伺服电动机的输出。3.根据权利要求2所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，当与所述伺服电动机的电流有关的值超过预定的电流阈值时，所述磁饱和判定部判定在伺服电动机的绕组中发生了磁饱和。4.根据权利要求3所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述电流阈值被设定为相当于伺服电动机的额定电流的值或者相当于该额定电流附近的值的值。5.根据权利要求1～4中任一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，在发生伺服电动机的绕组的磁饱和时，所述转矩常数校正部校正存储在所述存储部中的转矩常数，以使其随着与所述伺服电动机的电流有关的值增加而减少。6.根据权利要求5所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，使用将与所述伺服电动机的电流有关的值作为自变量并随着与该伺服电动机的电流有关的值增加而减少的一次函数来表示通过所述转矩常数校正部计算的校正后的转矩常数。7.根据权利要求1～6中任一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置还具备电流检测部，其检测流过伺服电动机的绕组的电流值，与所述伺服电动机的电流有关的值是所述电流检测部检测出的流过所述伺服电动机的绕组的电流值。8.根据权利要求1～6中任一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置具备电流指令制作部，其制作用于使电流在伺服电动机的绕组中流动的电流指令，与所述伺服电动机的电流有关的值是所述电流指令制作部制作出的所述电流指令。9.根据权利要求1～8中任一项所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，所述伺服电动机控制装置具备速度检测部，其检测伺服电动机的转子的速度，与所述伺服电动机的速度有关的值是所述速度检测部检测出的所述伺服电动机的转子的速度。10.根据权利要求1～8中任一项所述的伺服电动机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：猪饲聪史，相泽智之，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP