專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及作為與電動(dòng)機(jī)控制部聯(lián)合的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部
而具有應(yīng)用p麗控制的變換器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床、工業(yè)機(jī)械、機(jī)器人等的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，通過(guò)使用用于把交流 輸入電力變換為直流電力的變換器，并且在該變換器的動(dòng)作中應(yīng)用基于功率開關(guān)元件的 P麗控制，使輸入電流更接近于正弦波這樣的方法(所謂的P麗變換器)，近年來(lái)正被廣泛 采用。 在這樣的方法中具有以下特征，即在得到使向變換器的輸入電流接近正弦波來(lái)減 少其高次諧波成分的效果的同時(shí)，即使在該變換器的輸入側(cè)交流電壓恒定，也能夠使作為 變換器的輸出的直流電壓(輸出直流電壓)可變。 作為與后面要詳細(xì)敘述的本發(fā)明關(guān)聯(lián)的公知技術(shù)，有下述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn) 2。 專利文獻(xiàn)1 :特開平7-245957號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :特開平9-271101號(hào)公報(bào) 在上述專利文獻(xiàn)1中，應(yīng)用能夠使變換器的上述輸出直流電壓可變這樣的上述技 術(shù)。在該專利文獻(xiàn)l中，特征在于，通過(guò)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷電流變更變換器的輸出直流電 壓，預(yù)先防止由于該電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷而使輸入電流異常增大。因此，與后述的本發(fā)明的特征 根本不同。 另外，在上述專利文獻(xiàn)2中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度變更變換器的輸出直流電壓， 但其特征是流過(guò)電動(dòng)機(jī)的高次諧波電流的減少，和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲的降低。因此，與后述 的本發(fā)明的特征根本不同。 結(jié)果，在上述公知技術(shù)中，雖然變更變換器的輸出直流電壓，但完全不是著眼于電 動(dòng)機(jī)的有效運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供具有通過(guò)變更變換器的輸出直流電壓能夠?qū)崿F(xiàn)電
動(dòng)機(jī)的有效運(yùn)用的功能(單元)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。 另外，提供實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的有效運(yùn)用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。 本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，引入判定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的狀況判定單元。該狀況 判定單元，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，把可變的"直流電壓指令"提供給變換器，使施加在逆變 器上的、來(lái)自變換器的輸出直流電壓可變。 S卩，是一種具有如下功能(單元)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述功能(單元)在用于把 交流輸入電力變換為直流電力的變換器動(dòng)作中，應(yīng)用基于功率開關(guān)元件的P麗控制，使變 換后的輸出直流電壓可以動(dòng)態(tài)改變。
其著眼點(diǎn)在于，為使變換器的輸出直流電壓變化所需要的時(shí)間，一般比電動(dòng)機(jī)的 速度、負(fù)荷、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況變化的時(shí)間充分短。從該著眼點(diǎn)出發(fā)，可以根據(jù)其運(yùn) 轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行控制，以使變換器的輸出直流電壓成為最佳電壓。 例如，在驅(qū)動(dòng)機(jī)床的伺服控制裝置或者主軸控制裝置的情況下，在上述輸出直流 電壓(DC鏈路(link)電壓)低時(shí)，有"因?yàn)殡妷褐噶畹膶?shí)際分辨能力升高，所以能夠更精密 地控制"這樣的好處，另外也有"因?yàn)槟軌驕p小功率開關(guān)元件中伴隨開關(guān)動(dòng)作的損失所以節(jié) 能"這樣的好處。 另一方面，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，施加在該電動(dòng)機(jī)上的電壓升高，所以當(dāng)使上 述的直流輸出電壓(DC鏈路電壓)升高時(shí)，有"能夠增大電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最大輸出"這 樣的好處，另外也有"能夠減小用于降低電動(dòng)機(jī)端子電壓的弱勵(lì)磁電流所以節(jié)能"這樣的好 處。 因此，本發(fā)明具有通過(guò)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的高/低速度、負(fù)荷的大小、切削進(jìn)給、快速進(jìn) 給等運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，使變換器的輸出直流電壓可變，生成對(duì)于各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)都能夠使電動(dòng)機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)效率成為最佳的狀態(tài)的輸出直流電壓的功能(單元)。 是應(yīng)該升高還是應(yīng)該降低該輸出直流電壓，通過(guò)根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況要求的特性所決
定，所以組合一個(gè)或者多個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件來(lái)決定，適宜變更該輸出直流電壓。 當(dāng)變換器的輸出直流電壓恒定時(shí)，在輸出直流電壓高的情況下得到的好處和在輸
出直流電壓低的情況下得到的好處哪個(gè)也不能享受。因此，為提高包含電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)
動(dòng)裝置的伺服系統(tǒng)的特性，積極地變更輸出直流電壓。當(dāng)該輸出直流電壓可變時(shí)，既能夠享
受在上述輸出直流電壓高的情況下得到的好處、又能夠享受在上述輸出直流電壓低的情況
下得到的好處。


圖1是本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示圖1的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示基于本發(fā)明的基本實(shí)施例的圖。圖4是表示基于本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖。圖5是表示基于本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖。圖6是表示基于本發(fā)明的第三實(shí)施例的圖。圖7是表示基于本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖。圖8是表示基于本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖。圖9是表示基于本發(fā)明的第六實(shí)施例的圖。圖10是表示基于本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的步驟的流程圖。符號(hào)說(shuō)明3電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置4指令運(yùn)算部5電動(dòng)機(jī)控制部6電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部7P麗變換器
8逆變器9電動(dòng)機(jī)10狀況判定單元11電壓指令輸出部12位置控制部13速度控制部14電流控制部21高/低*精度用電壓切換部31切削/快速進(jìn)給用電壓切換部41高速/低速用電壓切換部51高加速度/低加速度用電壓切換部52加速度運(yùn)算部61電動(dòng)機(jī) 高電壓/低電壓用電壓切換部71高轉(zhuǎn)矩/低轉(zhuǎn)矩用電壓切換部72電流判定部
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。 在圖1中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1大體由數(shù)值控制裝置2和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置3構(gòu)成。該 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置3包含接受來(lái)自指令運(yùn)算部4的控制指令的電動(dòng)機(jī)控制部5、和通過(guò)該電動(dòng) 機(jī)控制部5被驅(qū)動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6。 上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6具有P麗變換器7和逆變器8而構(gòu)成，經(jīng)過(guò)從電源S接受電 力供給的P麗變換器7、和通過(guò)DC鏈路與其連接的逆變器8，最終驅(qū)動(dòng)控制作為該驅(qū)動(dòng)部6 的驅(qū)動(dòng)對(duì)象的電動(dòng)機(jī)9。 這里應(yīng)該注意的部分是在電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)圖示的狀況判定單元IO。該狀況判定 單元10對(duì)P麗變換器7提供"直流電壓指令"Cdc。對(duì)逆變器8提供通常的"電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指 令"Cmd。狀況判定單元10的配置不限定于圖示的位置。 更具體說(shuō)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1由運(yùn)算對(duì)于工件的加工指令的數(shù)值控制裝置2、遵照 來(lái)自狀況判定單元10的直流電壓指令Cdc把交流電力變換為直流電力的P麗變換器7、和 遵照來(lái)自電動(dòng)機(jī)控制部5的電動(dòng)機(jī)外加電壓指令把直流電力變換為交流電力來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)9的逆變器8構(gòu)成。 此夕卜，由上述的P麗變換器7和逆變器8組成的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6自身是公知的結(jié) 構(gòu)，在圖2中對(duì)其進(jìn)行表示。圖2是表示圖1的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6的結(jié)構(gòu)例的圖。
在圖2中，P麗變換器7從電源S通過(guò)三相電抗器R，在IGBT等的功率開關(guān)元件TR 以及整流用二極管D的組接收三相交流電力，變換為輸出直流電壓V，進(jìn)而通過(guò)濾波電容器 C濾波。上述組(TR、D)有6組，通過(guò)它們構(gòu)成三相橋電路。 這里歸納本發(fā)明的要點(diǎn)，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置3，首先是具有(i)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 部6和(ii)電動(dòng)機(jī)控制部5的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6，具有把交流輸入電壓 變換為直流電壓后輸出的變換器7、和把輸出的直流電壓V變換為交流電壓后向作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)(M) 9輸出的逆變器8，所述電動(dòng)機(jī)控制部5，接受來(lái)自指示對(duì)于電動(dòng)機(jī)9的預(yù)定動(dòng) 作的指令運(yùn)算部4的指令，對(duì)于變換器7提供預(yù)定的直流電壓指令Cdc，另一方面，對(duì)于逆變 器8提供預(yù)定的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令Cmd，并且，在此設(shè)置逐次判定電動(dòng)機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的狀況 判定單元10。該狀況判定單元IO，根據(jù)判定出的上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，自適應(yīng)地設(shè)定直流電壓指 令Cdc。進(jìn)而遵照該直流電壓指令Cdc，使來(lái)自變換器7的直流電壓V可變。
該狀況判定單元10，作為應(yīng)該判定的電動(dòng)機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，具體說(shuō)，把電動(dòng)機(jī)動(dòng) 作、電動(dòng)機(jī)速度、電動(dòng)機(jī)加速度、電動(dòng)機(jī)外加電壓以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中至少一個(gè)作為判定對(duì) 象。 因此，狀況判定單元10根據(jù) 來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令 電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制狀態(tài)信息 輸入逆變器8的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令 的某一個(gè)判定電動(dòng)機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。以下進(jìn)一步具體說(shuō)明。 圖3是表示基于本發(fā)明的基本實(shí)施例的圖。在全部附圖中，對(duì)同樣的構(gòu)成元素賦 予相同的參照符號(hào)或者記號(hào)來(lái)表示。 在本圖中，具體表示電動(dòng)機(jī)控制部5的內(nèi)部，另外，也表示出表示電動(dòng)機(jī)9的旋轉(zhuǎn) 角的編碼器15。在本圖的電動(dòng)機(jī)控制部5中，將圖1的狀況判定單元IO表示為電壓指令輸 出部11。 來(lái)自圖1的指令計(jì)算部4的、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)"位置指令"，與來(lái)自編碼器15的"位置 反饋"信號(hào)一同被輸入位置控制部12，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)9的旋轉(zhuǎn)位置控制。針對(duì)電動(dòng)機(jī)9的"速 度指令"，與來(lái)自編碼器15的"速度反饋"信號(hào)一同被輸入速度控制部13，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)9的 旋轉(zhuǎn)速度控制。另外，針對(duì)電動(dòng)機(jī)9的"轉(zhuǎn)矩指令"，與來(lái)自逆變器8的"電流反饋"信號(hào)一 同被輸入電流控制部14，進(jìn)行對(duì)于電動(dòng)機(jī)9的轉(zhuǎn)矩控制。此外，上述的功能部11(10)、12、 13以及14可以用硬件構(gòu)成，也可以用軟件構(gòu)成(以下同樣)。下面進(jìn)一步具體說(shuō)明。
電動(dòng)機(jī)控制部5如上述那樣構(gòu)成，執(zhí)行位置控制、速度控制以及電流控制的全部 或者一部分。例如，在從指令運(yùn)算部4接受速度指令來(lái)動(dòng)作的情況下，執(zhí)行速度控制和電流 控制，在接受轉(zhuǎn)矩指令來(lái)動(dòng)作的情況下，執(zhí)行電流控制。 另夕卜，向P麗變換器7輸出與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況即電動(dòng)機(jī)動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)速度、電動(dòng) 機(jī)加速度、電動(dòng)機(jī)外加電壓以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的"直流電壓指令"Cdc。
作為運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的判定方法的例子，具有僅判定電動(dòng)機(jī)動(dòng)作是快速進(jìn)給還是切削 進(jìn)給的方法；或者組合電動(dòng)機(jī)動(dòng)作和電動(dòng)機(jī)外加電壓，判定電動(dòng)機(jī)動(dòng)作是快速進(jìn)給、切削 進(jìn)給下基于電動(dòng)機(jī)外加電壓指令Cmd的電壓高、還是切削進(jìn)給下基于電動(dòng)機(jī)外加電壓指令 Cmd的電壓低的方法等。 通過(guò)根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況使直流電壓指令Cdc可變，能夠得到以下那樣的好處。
在從P麗變換器7向逆變器8供給的直流電壓V低的情況下，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
(電動(dòng)機(jī)外加電壓)指令Cmd的實(shí)際分辨能力升高，所以能夠進(jìn)行更精密的控制。
另外，因?yàn)楣β书_關(guān)元件TR的開關(guān)損失降低，所以產(chǎn)生節(jié)能效果。 另一方面，在供給逆變器 的直流電壓V高的情況下，具有在電動(dòng)機(jī)外加電壓升高
的高速區(qū)域內(nèi)使電動(dòng)機(jī)9的最大轉(zhuǎn)矩 最大輸出增大的效果。另外，因?yàn)槟軌驕p小用于降低電動(dòng)機(jī)端子電壓的弱勵(lì)磁電流，所以也能夠得到節(jié)能效果。
下面說(shuō)明基于圖3的基本實(shí)施例的第一 第六實(shí)施例。 圖4是表示第一實(shí)施例的圖。在該第一實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元10， 采用高/低，精度用電壓切換部21，預(yù)先設(shè)定電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作軌跡中不需要精度的情況下的 直流"電壓指令l"、和需要精度的情況下的直流"電壓指令2"。根據(jù)是否是要求精度的加 工，通過(guò)來(lái)自指令運(yùn)算部4的切換信號(hào)Csw，分別把直流電壓指令Cdc切換到高電壓側(cè)或者 低電壓側(cè)，向P麗變換器7輸出。 概括來(lái)說(shuō)，第一實(shí)施例中的狀況判定單元10(21)分別以如下方式設(shè)定直流電壓 指令Cdc :當(dāng)來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令Csw是在作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中不需要精度 的指令時(shí)，使開關(guān)SW到上側(cè)來(lái)升高直流電壓V ;另一方面，當(dāng)來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令Csw 是在作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中需要精度的指令時(shí)，使開關(guān)SW到下側(cè)來(lái)降低直流電壓 V。 圖5表示第二實(shí)施例。在該第二實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元IO，采用切削 /快速進(jìn)給用電壓切換部31 (10)，預(yù)先設(shè)定好進(jìn)給軸電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作軌跡中不需要精度的快 速進(jìn)給動(dòng)作時(shí)的直流電壓指令Cdc(比切削時(shí)高的電壓)、和需要精度的切削動(dòng)作時(shí)的直流 電壓指令Cdc(比快速進(jìn)給時(shí)低的電壓)。判定來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令Cm是快速進(jìn)給還 是切削，使用開關(guān)SW切換到與該指令對(duì)應(yīng)的直流電壓指令Cdc，向P麗變換器7輸出。
概括來(lái)說(shuō)，第二實(shí)施例中的狀況判定單元10(31)，把作為上述的電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng) 作軌跡中不需要精度的指令，作為通過(guò)電動(dòng)機(jī)9驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給軸的快速進(jìn)給指令，另一方面， 把作為上述的電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中需要精度的指令，作為基于該進(jìn)給軸的工件的切削 指令。 圖6表示第三實(shí)施例。在該第三實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元IO，采用高 速/低速用電壓切換部41 (10)，判定指令速度或者反饋速度，通過(guò)在電動(dòng)機(jī)9高速旋轉(zhuǎn)時(shí) 升高直流電壓指令Cdc的電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，最大輸出的增大，另外，在其低 速旋轉(zhuǎn)時(shí)降低直流電壓指令Cdc的電壓。此外，在直流電壓指令Cdc切換時(shí)，為防止抖振 (chattering)，優(yōu)選具有磁滯特性，或者根據(jù)速度的高低慢慢使速度變化。
概括來(lái)說(shuō)，第三實(shí)施例中的狀況判定單元10 (41)，作為電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制 狀態(tài)信息而監(jiān)視電動(dòng)機(jī)速度，在判定出基于來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令的電動(dòng)機(jī)速度或者在 電動(dòng)機(jī)9的輸出側(cè)檢測(cè)到的反饋速度比預(yù)定的速度基準(zhǔn)值Sref大時(shí)，把直流電壓指令Cdc 設(shè)定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定出比預(yù)定的速度基準(zhǔn)值Sref小時(shí)，把直流電壓指令Cdc 設(shè)定在低電壓側(cè)。 圖7表示第四實(shí)施例。在該實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元IO，采用高加速 度/低加速度用電壓切換部51 (10)，判定指令加速度或者反饋加速度，在以高加速度動(dòng)作 的情況下，通過(guò)升高直流電壓指令Cdc的電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)9的最大轉(zhuǎn)矩的增大，另外，在以 低加速度動(dòng)作的情況下，降低直流電壓指令Cdc的電壓。該指令加速度，在加速度運(yùn)算部52 中能夠根據(jù)速度指令的差來(lái)計(jì)算出，另外，反饋加速度可以根據(jù)反饋速度的差來(lái)計(jì)算出。此 外，在直流電壓指令Cdc切換時(shí)，為防止抖振，優(yōu)選具有磁滯特性，或者根據(jù)加速度的高低 慢慢使加速度變化。 概括來(lái)說(shuō)，狀況判定單元10 (51)，作為電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視電動(dòng)機(jī)加速度，在判定出通過(guò)來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令引起的電動(dòng)機(jī)加速度或者在電動(dòng)機(jī) 9的輸出側(cè)檢測(cè)到的反饋加速度比預(yù)定的加速度基準(zhǔn)值A(chǔ)ref大時(shí)，把直流電壓指令Cdc設(shè) 定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定出比預(yù)定的加速度基準(zhǔn)值A(chǔ)ref小時(shí)，把直流電壓指令Cdc 設(shè)定在低電壓側(cè)。 圖8表示第五實(shí)施例。在該實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元IO，采用電動(dòng) 機(jī)*高電壓/低電壓用電壓切換部61(10)，判定電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(電動(dòng)機(jī)外加電壓)指令Cmd， 在對(duì)電動(dòng)機(jī)9施加高電壓時(shí)，升高直流電壓指令Cdc的電壓，施加指令所指示的電動(dòng)機(jī)電 壓，另外，在施加低電壓時(shí)降低直流電壓指令Cdc的電壓。此外，在直流電壓指令Cdc切換 時(shí)，為防止抖振，優(yōu)選具有磁滯特性，或者根據(jù)對(duì)電動(dòng)機(jī)9的外加電壓的高低慢慢使外加電 壓變化。 概括來(lái)說(shuō)，狀況判定單元10 (61)，作為電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視 電動(dòng)機(jī)外加電壓，在判定出通過(guò)來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令引起的電動(dòng)機(jī)外加電壓比預(yù)定的 外加電壓基準(zhǔn)值Vref大時(shí)，把直流電壓指令Cdc設(shè)定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定出比預(yù) 定的外加電壓基準(zhǔn)值Vref小時(shí)，把直流電壓指令Cdc設(shè)定在低電壓側(cè)。
圖9表示第六實(shí)施例。在該第六實(shí)施例中，作為上述的狀況判定單元10，采用高轉(zhuǎn) 矩/低轉(zhuǎn)矩用電壓切換部71 (10)，判定轉(zhuǎn)矩指令，另外使用電流判定部72判定反饋電流的 轉(zhuǎn)矩發(fā)生成分電流，在電動(dòng)機(jī)9的轉(zhuǎn)矩大的情況下，升高直流電壓指令Cdc的電壓，另外在 該轉(zhuǎn)矩小的情況下，降低直流電壓指令Cdc的電壓。此外，在直流電壓指令Cdc切換時(shí)，為 防止抖振，優(yōu)選具有磁滯特性，或者根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小慢慢使轉(zhuǎn)矩變化。
概括來(lái)說(shuō)，狀況判定單元10(71,72)，作為電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān) 視電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，在判定出通過(guò)來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或者來(lái)自逆變器 8的反饋電流的轉(zhuǎn)矩發(fā)生成分電流分別比預(yù)定的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值Tref或轉(zhuǎn)矩成分電流基準(zhǔn)值 Iref大時(shí)，把直流電壓指令Cdc設(shè)定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定出小時(shí)，把直流電壓指 令Cdc設(shè)定在低電壓側(cè)。 在這種情況下，上述的反饋電流的轉(zhuǎn)矩發(fā)生成分電流，是該反饋電流的有效電流 成分。 最后，敘述本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。該方法是在具有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6和電動(dòng)機(jī) 控制部5的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置3中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部6具有把交流輸入 電壓變換為直流電壓V后輸出的變換器7、和把輸出的直流電壓V變換為交流電壓向作為負(fù) 載的電動(dòng)機(jī)9輸出的逆變器8，所述電動(dòng)機(jī)控制部5從指示對(duì)于電動(dòng)機(jī)9的預(yù)定動(dòng)作的指令 運(yùn)算部4接收指令，把預(yù)定的直流電壓指令Cdc提供給變換器7，另一方面把預(yù)定的電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)指令Cmd提供給逆變器8。圖10是表示該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的步驟的流程圖。
在本圖中， 步驟Sll :是逐次取得電動(dòng)機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的步驟。
步驟S12 :是判定逐次取得的電動(dòng)機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性的步驟。 步驟S13/S14 :是根據(jù)判定出的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性，把直流電壓指令Cdc設(shè)定在高電
壓側(cè)(S13)或者低電壓側(cè)(S14)的步驟。 步驟S15 :是把被設(shè)定在高/低某側(cè)的直流電壓指令Cdc提供給變換器7的步驟。
此外，所謂在上述的屬性判定步驟S12中應(yīng)該判定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性，是電動(dòng)機(jī)動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)速度、電動(dòng)機(jī)加速度、電動(dòng)機(jī)外加電壓以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)。 另外，在上述的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況取得步驟Sll中，取得來(lái)自指令運(yùn)算部4的指令
Cm、電動(dòng)機(jī)控制部5內(nèi)的控制狀態(tài)信息、和向逆變器8輸入的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令Cmd中的某一 個(gè)。 此外，實(shí)施上述步驟的位置控制部12、速度控制部13、電流控制部14、狀況判定單 元10(11，21，31，41，51，61，71/72)中的各處理，作為各個(gè)中斷處理被執(zhí)行，每當(dāng)發(fā)生相應(yīng) 中斷信號(hào)時(shí)被執(zhí)行。 根據(jù)上述的本發(fā)明，能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)9的速度、負(fù)荷、電動(dòng)機(jī)動(dòng)作(快速進(jìn)給/切 削進(jìn)給)等運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，對(duì)電動(dòng)機(jī)9提供運(yùn)轉(zhuǎn)效率最佳的電力。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，具有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部，其具有把交流輸入電壓變換為直流電壓后輸出的變換器、和把所述輸出的直流電壓變換為交流電壓后向作為負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)輸出的逆變器；和電動(dòng)機(jī)控制部，其接受來(lái)自指令運(yùn)算部的指令，對(duì)所述變換器提供預(yù)定的直流電壓指令，另一方面，對(duì)所述逆變器提供預(yù)定的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令，所述指令運(yùn)算部指示針對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的預(yù)定動(dòng)作，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于，設(shè)置逐次判定所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的狀況判定單元，該狀況判定單元根據(jù)判定的所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，適應(yīng)性地設(shè)定所述直流電壓指令，遵照該直流電壓指令使來(lái)自所述變換器的所述直流電壓可變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，作為應(yīng)該判定的所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，把電動(dòng)機(jī)動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)速 度、電動(dòng)機(jī)加速度、電動(dòng)機(jī)外加電壓以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)作為判定對(duì)象。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，根據(jù)(i)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令、(ii)所述電動(dòng)機(jī)控制部?jī)?nèi) 的控制狀態(tài)信息以及(iii)向所述逆變器輸入的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令中的某一個(gè)，判定所述電 動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元以如下方式設(shè)定所述直流電壓指令當(dāng)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令 是作為所述電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中不需要精度的指令時(shí)，升高所述直流電壓；另一方面， 當(dāng)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令是作為所述電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中需要精度的指令時(shí)，降 低所述直流電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，作為所述電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中不需要精度的指令，是通過(guò)所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給 軸的快速進(jìn)給指令，另一方面，作為所述電動(dòng)機(jī)動(dòng)作在動(dòng)作軌跡中需要精度的指令，是基于 所述進(jìn)給軸的工件的切削指令。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，作為所述電動(dòng)機(jī)控制部?jī)?nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視所述電動(dòng)機(jī)速 度，在判定為通過(guò)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令引起的電動(dòng)機(jī)速度或者在所述電動(dòng)機(jī)的輸出 側(cè)檢測(cè)到的反饋速度比預(yù)定的速度基準(zhǔn)值大時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在高電壓側(cè)，另 一方面，在判定為比所述預(yù)定的速度基準(zhǔn)值小時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在低電壓側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，作為所述電動(dòng)機(jī)控制部?jī)?nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視所述電動(dòng)機(jī)加速 度，在判定為通過(guò)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令引起的電動(dòng)機(jī)加速度或者在所述電動(dòng)機(jī)的輸 出側(cè)檢測(cè)到的反饋加速度比預(yù)定的加速度基準(zhǔn)值大時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在高電壓 側(cè)，另一方面，在判定為比所述預(yù)定的加速度基準(zhǔn)值小時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在低電
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，作為所述電動(dòng)機(jī)控制部?jī)?nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視所述電動(dòng)機(jī)外加 電壓，在判定為通過(guò)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令引起的電動(dòng)機(jī)外加電壓比預(yù)定的外加電壓基準(zhǔn)值大時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定為比所述預(yù)定的外加 電壓基準(zhǔn)值小時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在低電壓側(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述狀況判定單元，作為所述電動(dòng)機(jī)控制部?jī)?nèi)的控制狀態(tài)信息而監(jiān)視所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩，在判定為通過(guò)來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或者來(lái)自所述逆變器的反 饋電流的轉(zhuǎn)矩發(fā)生成分電流分別比預(yù)定的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值或者轉(zhuǎn)矩成分電流基準(zhǔn)值大時(shí)，把所 述直流電壓指令設(shè)定在高電壓側(cè)，另一方面，在判定為比所述預(yù)定的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值或者轉(zhuǎn)矩 成分電流基準(zhǔn)值小時(shí)，把所述直流電壓指令設(shè)定在低電壓側(cè)。
10. —種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具有 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部，其具有把交流輸入電壓變換為直流電壓后輸出的變換器、和把所述輸出的直流電壓變換為交流電壓后向作為負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)輸出的逆變器；禾口電動(dòng)機(jī)控制部，其接受來(lái)自指令運(yùn)算部的指令，對(duì)所述變換器提供預(yù)定的直流電壓指令，另一方面，對(duì)所述逆變器提供預(yù)定的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令，所述指令運(yùn)算部指示針對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的預(yù)定動(dòng)作，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的特征在于， 具有逐次取得所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的工序； 判定逐次取得的所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性的工序；根據(jù)判定的所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性，把所述直流電壓指令設(shè)定在高電壓側(cè)或者低電壓側(cè) 的工序；和把所設(shè)定的直流電壓指令提供給所述變換器的工序。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在所述屬性判定工序中應(yīng)該判定的所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的屬性，是電動(dòng)機(jī)動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)速度、 電動(dòng)機(jī)加速度、電動(dòng)機(jī)外加電壓以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中的至少一個(gè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況取得工序中，取得來(lái)自所述指令運(yùn)算部的指令、所述電動(dòng)機(jī)控 制部?jī)?nèi)的控制狀態(tài)信息、向所述逆變器輸入的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令中的某一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，在通過(guò)PWM控制的變換器把交流輸入電力變換為直流后進(jìn)而通過(guò)逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率進(jìn)一步提高。通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制部(5)的狀況判定單元(10)把直流電壓指令Cdc提供給變換器(7)。狀況判定單元(10)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的速度或者負(fù)荷等運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，生成運(yùn)轉(zhuǎn)效率最佳的可變的直流電壓指令Cdc。
文檔編號(hào)H02P27/08GK101729019SQ20091020764
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者丹羽正一, 巖下平輔, 河村宏之, 秋山隆洋, 置田肇 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社