具有能量存储部的电动机控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种具有能量存储部的电动机控制装置。电动机控制装置（1）具有：把交流电力变换为直流电力的变换器电路（11）；在该变换器电路（11）的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机（2）的交流电力或者把从电动机（2）再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路（12）；在变换器电路（11）以及逆变器电路（12）的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部（13）；和根据指示电动机（2）的动作的电动机动作指令，控制能量存储部（13）应该存储或者输出的直流电力量的控制部（14）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及把来自交流电源的交流电力变换为直流电力后再变换为交流电力，将其作为驱动电力的控制电动机的电动机控制装置，特别涉及具有能够存储从交流电源供给的电力以及从电动机再生的电力，并向电动机供给存储的电力的能量存储部的电动机控制装置。
技术介绍
在机床系统中，针对机床的每一个驱动轴具有伺服电动机(以下简称“电动机”)，通过电动机控制装置驱动控制这些电动机。电动机控制装置对于驱动机床的驱动轴的控制轴数量的电动机指示并控制电动机旋转的位置、速度或者转矩。电动机控制装置具有作为把三相的工频交流电力变换为直流电力的交流一直流变换器的变换器电路、和在该变换器电路的直流侧连接的、作为把从变换器电路输出的直流电力变换为作为电动机部的驱动电力供给的希望的频率的交流电力的直流一交流变换器的逆变器电路，控制在该逆变器电路的交流侧连接的电动机部的电动机旋转的位置、速度或者转矩。为了向与机床中的多个驱动轴对应地分别设置的各电动机个别地供给驱动电力，多数情况下设置与电动机的个数相同个数的逆变器电路。另一方面，为减小电动机控制装置的成本和占有空间，多数情况下对于多个逆变器电路设置一个变换器电路。也就是说，在电动机控制装置中，通过用单一的变换器电路向多个逆变器电路供给直流电力，与设置多个变换器电路的情况相比，能够减少成本和占有空间。在如上述那样构成的电动机控制装置中，为了能够稳定而且可靠地驱动多个电动机部，需要对于这些多个电动机部的各个电动机部可靠地供给足够的驱动电力，所以需要选定把三相工频交流电力变换为直流电力的变换器电路的最大输出比这些多个电动机的最大输出的合计值大的变换器电路。根据情况，有时增大交流电源的容量。因此，为减小交流电源的容量以及变换器电路的容量，在变换器电路的直流侧和逆变器电路的直流侧，有时设置能够存储从交流电源供给的电力以及从电动机再生的电力，并把存储的电力再次供给电动机的能量存储部。此外，在这种情况下，因为需要把从电动机再生的交流电力变换为能够通过能量存储部存储的直流电力，所以逆变器电路构成为不仅可以把直流电力变换为交流电力，而且也可以把交流电力变换为直流电力的、即能够进行交直流双向变换的半导体电力变换器。通过设置这样的能量存储部，降低交流电源的最大输出或者变换器电路的最大变换输出(以下简称“峰值”)，由此，减小交流电源的容量以及变换器电路的容量。作为能量存储部，例如有电容器。另外，有时作为日本特开2008 - 023599号公报中记载的那样的能量存储部，也使用飞轮。在日本特开2008 - 023599号公报中记载的专利技术，是综合控制在交流电源上连接的变换器电路的直流侧的电压、向多个电动机流过电流的多个逆变器电路的直流侧的电压、和在变换器电路的直流侧以及逆变器电路的直流侧连接的飞轮存储装置的电压的技术。在具有这样的能量存储部的电动机控制装置中，检测从变换器电路向逆变器电路 流入的直流电流，使用该直流电流的检测值计算电动机消耗或者从电动机再生的功率，根 据该功率进行在能量存储部中存储电力或者从能量存储部输出电力的控制。为在能量存储 部的控制中使用该直流电流的检测值，在电动机控制装置中设置用于从直流电流的检测值 中除去噪声成分的滤波器。但是，通过该滤波器，电流检测值变得在时间上有延迟。另外，由 于控制系统以及能量存储部本来具有的特性，从检测出直流电流起到能量存储部开始蓄电 动作或者供给动作为止，在时间上必定产生延迟。能量存储部使用上述那样具有延迟的电 流检测值来动作，所以对于指令值的应答延迟必然变大。由于这样的延迟，不太能降低交流 电源或者变换器电路的峰值，因此，不太能够减小交流电源的容量以及变换器电路的容量。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的是提供一种电动机控制装置，其具有把来自交 流电源的交流电力变换为直流电力的变换器电路、把直流电力变换为用于驱动电动机的交 流电力或者把从电动机再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路、和存储或者输出直 流电力的能量存储部，其能够减小交流电源的容量以及变换器电路的容量，小型而且成本 低。为实现上述目的，在本技术中，电动机控制装置具有:把交流电力变换为直流 电力的变换器电路；在变换器电路的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机的 交流电力或者把从电动机再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路；在变换器电路以 及逆变器电路的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部；和根据对电动机指 示角度、角速度或者角加速度的电动机动作指令，控制能量存储部应该存储或者输出的直 流电力量的控制部。控制部具有根据电动机动作指令计算在电动机中消耗的或者从电动机再生的功 率的预测值的功率计算部、和控制能量存储部使直流电力量跟踪上述预测值的能量控制 部。另外，控制部具有电流指令值制作部，它使用电动机动作指令和与电动机的旋转相关的 检测值，制作对于逆变器电路的电流指令值，该电流指令值是使逆变器电路输出为使电动 机遵照电动机动作指令动作所需要的交流电流的指令值。功率计算部也可以将对于上述逆变器电路的电流指令值、作为关于电动机的旋转 的检测值而针对电动机检测出的角速度、和电动机的转矩常数相乘来计算预测值。或者，功 率计算部也可以将作为电动机动作指令的角速度指令值、对该角速度指令值进行微分所得 到的角加速度指令值、和电动机的驱动轴具有的惯量相乘来计算预测值。另外，在变换器电路相互变换来自交流电源的交流电力和直流电力时，能量控制 部也可以在不超过变换器电路能够相互变换交流电力和直流电力的、变换器电路具有的最 大变换允许功率的范围内，控制能量存储部应该存储或者输出的直流电力量。或者，在变换 器电路相互变换来自交流电源的交流电力和直流电力时，能量控制部也可以在不超过在变 换器电路上连接的交流电源能够向变换器电路供给的最大供给功率的范围内，控制能量存 储部应该存储或者输出的直流电力量。能量存储部也可以由在变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接的电容器组成。在这种情况下，能量存储部根据功率计算部算出的预测值，控制电容器应该存储或者输出的直流电力量。也就是说，在这种情况下，能量存储部具有:在变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接的电容器；和根据基于功率计算部算出的预测值的来自能量控制部的指令进行控制，使电容器存储或者输出直流电力的电容器控制部。或者，能量存储部也可以由具有惯量的电动机；直流侧与变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接、交流侧与具有惯量的电动机的输入端连接的具有惯量的电动机用的逆变器电路；检测具有惯量的电动机的速度的电动机速度检测部；和具有惯量的电动机用的控制部组成，后者使用该预测值和从电动机速度检测部接收的具有惯量的电动机的速度的检测值，制作用于使直流电力量跟踪该预测值的对于具有惯量的电动机用的逆变器电路的电流指令值。附图说明通过参照以下的附图，能够更加明确地理解本技术。图1是表示在本技术的实施例中驱动控制一个电动机的电动机控制装置的框图。图2是表示在本技术的实施例中驱动控制多个电动机的电动机控制装置的框图。图3是表示本技术的实施例的电动机控制装置的动作流程的流程图。图4是说明本技术的实施例中的功率预测值的计算的第一方法的框图。图5是说明本技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置（1），其特征在于，具有：?把交流电力变换为直流电力的变换器电路（11）；?在上述变换器电路（11）的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机（2）的交流电力或者把从电动机（2）再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路（12）；?在上述变换器电路（11）以及上述逆变器电路（12）的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部（13）；和?根据对电动机（2）指示角度、角速度或者角加速度的电动机动作指令，控制上述能量存储部（13）应该存储或者输出的直流电力量的控制部（14）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岩下平辅，河村宏之，猪饲聪史，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：实用新型
国别省市：