转换装置和具备转换电路的逆变装置制造方法及图纸

在一种具有将交流变换为直流的转换电路和将直流变换为交流的逆变电路的逆变装置中，不增加在转换电路和逆变电路间设置的电容器的容量，使由平滑电压用的电容器向负载的能量供给或从负载的能量回收的作用变得更加有效。在转换电路中，在开始向负载提供能量之前，使得ＤＣ链路的电压上升，在开始从负载回收能量之前，使得ＤＣ链路的电压下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及转换装置和具有转换电路的逆变装置，特别涉及DC链路电压的控制。
技术介绍
逆变装置为将施加的直流(DC)变换为交流的装置，例如，用作感应电动机的驱动。该逆变装置通过进行脉冲宽度控制等，将所施加的DC电压变换为交流电压。在这样的逆变装置中，已知有这样的结构，即，将来自于交流电源的交流电压变换为直流电压的转换电路与逆变电路相连接(DC链路)，将由转换电路得到的DC链路电压作为逆变电路的输入来使用。在这样的转换装置及具有转换电路的逆变装置中，已知有如下结构，即，在转换电路和逆变电路之间的DC链路中连接电容器。已知该电容器除了平滑从交流电压变换为直流电压的电压之外，对于负载的能量供给与吸收有帮助作用。例如，由逆变装置驱动电动机的情况下，在电动机加速时，将与逆变装置内连接到DC链路的用于平滑电压的电容器内所积蓄的能量提供给电动机，由此，有助于在短时间内提供电动机加速所需要的能量，而且，在电动机减速时，通过使逆变装置内与DC链路相连的用于平滑电压的电容器吸收由电动机再生的能量，有助于在短时间内吸收电动机减速时所产生的能量。因此，能够降低从电源的能量供给量，而且，能够降低电源的能量的回收，不用使电源的设备容量很大，就可以应对来自电源的能量的急剧的供给或向电源的能量的急剧的回收。而且，能够降低电源线上的能量损失。在这样的逆变装置内设置用于平滑电压的电容器的作用是公知的
技术实现思路
。在上述结构的转换装置或逆变装置中，为更有效地向负载圆滑地供给能量，以及将由负载再生的能量圆滑地吸收，考虑到，例如增大用于平滑电压的电容器的容量。但是，在增大用于平滑电压的电容器的容量的情况下，存在转换装置或逆变装置的装置规模变大的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，解决上述的现有技术的问题，不增加电容器的容量，通过平滑电压的电容器更有效地实现向负载的能量供给或从负载的能量回收。本专利技术通过动态地控制DC链路的电压，使由积蓄在电容器中的能量进行能量供给或向电容器进行剩余能量的回收的作用更加有效，并且更加有效地降低由电源的能量供给或向电源的能量回收。在进行PWM(Pulse Width Modulation)控制的转换装置中，众所周知的有将DC链路电压保持在规定的值的PWM控制。在本专利技术中，通过动态地变更该DC链路电压的控制目标值，对DC链路电压进行动态控制。例如在NC工作机械中，以与控制电动机的加速/减速的相同方式，响应在NC中所编程的指令控制该链路。本专利技术可以以转换装置的形态和具有转换电路的逆变装置的形态来实现。转换装置，在通过PWM控制来控制DC链路的电压的转换装置中，在向负载开始供给能量之前的时刻，使得DC链路的电压上升，以及/或者在从负载开始回收能量之前的时刻，使得DC链路的电压下降。由此，在将能量提供给负载的情况下，DC链路的电压设置得比通常的DC链路电压高，电容器中积蓄了比通常情况多的能量，能够相对于负载暂时提供较多的能量。由此，减低了由电源供给的电力，而且，可以仍然以小的电源容量向负载提供较多的电力。而且，在从负载进行能量回收的情况下，通过把DC链路电压设置得比通常的DC链路电压低，电容器变为能够回收比通常多的能量的状态，能够从负载回收暂时较多的能量。由此，使得来自电源的再生电流降低，能够降低由电源线的能量损耗。而且，在阻抗再生来自电源的再生电流的情况下，可以降低由阻抗消耗的能量。而且，在逆变装置形式中实现的情况下，在逆变电路与交流电源之间具有上述转换装置的结构。本专利技术的转换装置及逆变装置可以适用于电动机负载。适用于电动机负载的形式可以为以下的构成。在驱动能够通过PWM控制来控制DC链路的电压的电动机的转换装置中，在电动机加速之前提高DC链路电压，和/或在电动机减速之前，降低DC链路的电压。在转换装置的形式中实现的情况下，为以下结构在驱动能够通过PWM控制来控制DC链路的电压的电动机的转换装置中，在电动机加速之前提高DC链路电压，在电动机减速之前，降低DC链路的电压。在使DC链路的电压上升的情况下，DC链路的电压上升是基于记载在电动机的控制程序(例如NC程序)中的DC链路电压上升指令来进行的。该DC链路电压上升指令被编程使得在电动机的加速指令的规定时间之前输出。DC链路电压上升时的输入电流的大小能够通过NC程序的指令进行任意的设定，例如，基于在电源或在转换装置中容许的电流值，确定DC链路的上升电压幅度或上升所需时间幅度，将这些电压幅度或时间幅度设定在NC程序中。在使DC链路电压下降的情况下，DC链路电压的下降是基于记载在电动机控制程序(例如NC程序)中的DC链路电压下降指令来进行的。该DC链路电压下降指令被编程使得在电动机的减速指令的规定时间之前输出。DC链路电压下降时的输入电流的大小能够通过NC程序的指令进行任意的设定，例如，基于在电源中或在转换装置中容许的电流值，确定DC链路的下降电压幅度或下降所需时间幅度，将这些电压幅度和时间幅度设定在NC程序中。利用本专利技术的转换装置和具有转换装置的逆变装置，不需增大电容器的容量，能够有效地实现由平滑电压的电容器向负载的能量的供给或从负载的能量回收作用。以下，对于本专利技术的逆变装置，使用附图进行说明。附图说明图1为用来说明本专利技术的逆变装置的概要的概略图；图2为显示本专利技术的转换电路的构成示例图；图3图示说明本专利技术的电动机加速时的DC链路电压的控制；图4图示说明本专利技术的电动机减速时的DC链路电压的控制；图5图示出本专利技术的DC链路电压与电动机速度的关系；和图6A和图6B图示说明本专利技术的电压变动幅度和时间幅度的关系。具体实施例方式图1为用来说明本专利技术的逆变装置的概要的概略图。图1所示的逆变装置10具有将交流电源的交流电压变换为直流电压的转换电路12；平滑电压的电容器13；和将直流电压变换为规定频率的交流电压提供给负载(电动机M)的逆变电路14。本专利技术的逆变装置10中，DC链路电压的控制在转换电路12中进行。图2为转换电路的结构示例。转换电路12的控制能够通过由控制电路15进行开关控制IGBT等的晶体管的PWM控制进行。PWM控制中保持DC链路电压在规定值的技术是公知的。通过将该DC链路电压的控制目标值进行动态地变更，能够动态地控制DC链路电压。例如在NC工作机械中，以与控制电动机的加速/减速的相同方式，响应在NC中所编程的指令控制该链路。其次，对于本专利技术的转换电路的控制，以电动机负载为例进行说明。转换电路的DC链路中设置有平滑电压用的电容器13。该电容器具有进行能量的蓄积和放出的效果。该电容器蓄积或放出的能量依赖于DC链路电压的变化，可以用下式表示。电容器中的能量＝(V22-V12)/2C …(1)在此处，V1DC链路初始电压；V2DC链路的控制后电压。从上式(1)可知，在电容器中，为了较多地贮存或放出能量，最好是增大DC链路的控制后的电压V2和初始电压V1的电压差的绝对值|V2-V1|。本专利技术是利用在该电容器中存储或放出的能量依赖于DC链路控制后的电压V2和初始电压V1的电压差的绝对值，通过动态地控制DC链路电压V，使在电容器中蓄积的能量或从电容器中放出的能量与不进行电压控制的情况相比较增大，当从电源向负载提供能量时，从电源提供的能量以及蓄积在电容器中的能量被提供给负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转换装置，其特征在于，具有：将交流变换为直流的转换电路；和进行该转换电路的控制的控制电路，其根据从外部提供的直流电压上升指令进行将直流电压向上升方向的控制，以及根据从外部提供的直流电压下降指令进行将直流电压向下降方向的控制中的至少一种控制。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：八重岛守，羽生茂树，加加美秀树，山田裕一，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]