專(zhuān)利名稱(chēng)：具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置以及方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明將通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、并以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置作為對(duì)象。下面，將這樣的裝置稱(chēng)為“同一負(fù)載模式裝置”。再有，假設(shè)同一負(fù)載模式裝置主要為伺服壓力機(jī)、壓力機(jī)用模具緩沖裝置(die cushion)、搬送裝置、物流裝置等的產(chǎn)業(yè)用裝置，但并不限定于這些。在上述的同一負(fù)載模式裝置中的損失量根據(jù)功率變換電路的參數(shù)，例如載波頻率、開(kāi)關(guān)波形(switching waveform)的電壓變化率dv/dt等而進(jìn)行變化。在此“損失量”意味著逆變器的接收功率和電動(dòng)機(jī)輸出的差，即，在從逆變器到電動(dòng)機(jī)的電路(包含逆變器和電動(dòng)機(jī))以及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁路中通過(guò)發(fā)熱、電磁輻射的形式損失的功。作為減少該損失量的方案例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1已經(jīng)提出。此外，與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的技術(shù)在專(zhuān)利文獻(xiàn)2和非專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中公開(kāi)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化時(shí)，使功率變換的參數(shù)(DC/DC變換器的載波頻率)變化，使損失量變小。在非專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了通過(guò)與低速區(qū)域/中速區(qū)域/高速區(qū)域?qū)?yīng)地在運(yùn)轉(zhuǎn)中切換開(kāi)關(guān)頻率從而減少損失的方案?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2003-116280號(hào)公報(bào)，“駆動(dòng)裝置bj t/動(dòng)力出力裝置(驅(qū)動(dòng)裝置和動(dòng)力輸出裝置)”；
專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平5-184182號(hào)公報(bào)，“4 > ^一夕制御裝置(逆變器控制裝置)”。非專(zhuān)利文獻(xiàn)
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1 電気學(xué)會(huì)半導(dǎo)體電力変換〉^ r A調(diào)查専門(mén)委員會(huì)編(電氣學(xué)會(huì)/半導(dǎo)體功率變換系統(tǒng)調(diào)查專(zhuān)門(mén)委員會(huì)編)“^7— - >夕卜口二夕7回路(電力電子電路)” 才一 ^4±(0hmsha)出版 2000 年；
非專(zhuān)利文獻(xiàn)2 大久保光一等、“EV —夕用低損失^ > K一夕O開(kāi)発(EV電動(dòng)機(jī)用低損失逆變器的開(kāi)發(fā))”、三菱重工技報(bào)(三菱重工技報(bào))VOL.45 NO. 3:2008。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了通過(guò)(A)使用能量積蓄單元、開(kāi)關(guān)元件、電動(dòng)機(jī)各相線(xiàn)圈的損失特性、或通過(guò)(B)預(yù)先實(shí)驗(yàn)等來(lái)求取使損失量變小的載波(稱(chēng)為carrier (載波))頻率的方案。
可是，當(dāng)欲將專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方案特別應(yīng)用于伺服壓力機(jī)、壓力機(jī)用模具緩沖裝置、 搬送裝置、物流裝置等的產(chǎn)業(yè)用裝置時(shí)，存在以下的問(wèn)題。對(duì)于(A)，存在“未考慮其他構(gòu)成要素的損失特性”的問(wèn)題。例如，未考慮在逆變器和電動(dòng)機(jī)間的布線(xiàn)、電磁噪聲除去用元件(鐵氧體磁心、濾波器)、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中的損失(在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)的電流造成的損失等)。此外，由于在產(chǎn)業(yè)用裝置中逆變器和電動(dòng)機(jī)間的布線(xiàn)長(zhǎng)、或電磁噪聲除去用元件、 電動(dòng)機(jī)是大型的，所以也不能忽視來(lái)自這些構(gòu)成要素的損失量的情況較多。對(duì)于(B)，存在“難以預(yù)先求取用于決定載波頻率的數(shù)據(jù)(綜合的損失特性)”的問(wèn)題。這是根據(jù)例如如下的理由。( a)由于布線(xiàn)作業(yè)是裝配件配作加工，所以無(wú)法事先預(yù)測(cè)布線(xiàn)的電特性。(b)有時(shí)在裝置設(shè)置后追加電磁噪聲除去用元件。( c )有時(shí)電動(dòng)機(jī)故障而被更換，但每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的特性不同。(d)電動(dòng)機(jī)的溫度在裝置剛起動(dòng)后低，當(dāng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置時(shí)上升，但電動(dòng)機(jī)的損失特性根據(jù)溫度而變化。進(jìn)而，在現(xiàn)有的方法中，在負(fù)載模式的1個(gè)周期中包含運(yùn)轉(zhuǎn)條件(典型地，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)矩)較大地不同的多個(gè)工作的情況下，存在不能充分地得到損失量的減少效果的可能性。例如，在伺服壓力機(jī)、壓力機(jī)用模具緩沖裝置中，在一個(gè)周期中存在金屬模與加工對(duì)象物接觸進(jìn)行擠壓成型的區(qū)間、和為了加工對(duì)象物的取送而使金屬模從加工對(duì)象物分離并移動(dòng)的區(qū)間。在進(jìn)行擠壓成型的區(qū)間是低速的，但需要大轉(zhuǎn)矩，在移動(dòng)金屬模的區(qū)間是低轉(zhuǎn)矩的，但需要高速。在這樣的情況下，存在通過(guò)在各個(gè)區(qū)間改變逆變器的參數(shù)，從而能夠選擇與現(xiàn)有的方法相比進(jìn)一步使損失量變小的參數(shù)的可能性。本發(fā)明是為了解決上述的問(wèn)題點(diǎn)而創(chuàng)造的。即，本發(fā)明的目的在于提供一種不用預(yù)先對(duì)布線(xiàn)的電特性、電磁噪聲除去用元件的有無(wú)、每個(gè)電動(dòng)機(jī)的損失特性以及溫度變化等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)，而是能夠考慮全部的構(gòu)成要素的損失特性來(lái)使損失量最小化的具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置以及方法。用于解決問(wèn)題的方案
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，具備功率量運(yùn)算器，計(jì)算在所述同一負(fù)載模式中的逆變器的接收功率量；以及參數(shù)選擇/指令器， 使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，具備指令值生成器，輸出所述負(fù)載模式的周期開(kāi)始信號(hào)和周期結(jié)束信號(hào)。所述逆變器的參數(shù)為載波頻率、以及開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率的至少一方。此外根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值；計(jì)算所述各參數(shù)下的根據(jù)所述同一負(fù)載模式的逆變器的接收功率量；比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，具備功率量運(yùn)算器，計(jì)算在所述同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中的逆變器的接收功率量；以及參數(shù)選擇/指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，具備指令值生成器，輸出所述負(fù)載模式的周期開(kāi)始信號(hào)和周期結(jié)束信號(hào)、以及表示負(fù)載模式內(nèi)的所述各區(qū)間的區(qū)間號(hào)碼。所述逆變器的參數(shù)為載波頻率、以及開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率的至少一方。此外根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值；計(jì)算所述各參數(shù)下的在所述同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中的逆變器的接收功率量；比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述多個(gè)區(qū)間以在負(fù)載模式中的電動(dòng)機(jī)的速度、加速度、或轉(zhuǎn)矩不同的方式進(jìn)行設(shè)定。發(fā)明效果
根據(jù)上述本發(fā)明的裝置以及方法，具備功率量運(yùn)算器和參數(shù)選擇/指令器，使逆變器的參數(shù)變化成多個(gè)值，計(jì)算并比較各參數(shù)下的根據(jù)同一負(fù)載模式的逆變器的接收功率量， 或計(jì)算并比較各參數(shù)下的同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令，因此不用預(yù)先對(duì)布線(xiàn)的電特性、電磁噪聲除去用元件的有無(wú)、每個(gè)電動(dòng)機(jī)的損失特性以及溫度變化等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)， 而是能夠考慮全部的構(gòu)成要素的損失特性來(lái)使損失量最小化。


圖1是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式作為對(duì)象的同一負(fù)載模式裝置的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖3是第一實(shí)施方式的參數(shù)選擇/指令器83的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖4是表示在每100個(gè)周期中重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的例子的圖。圖5是表示在具有多個(gè)工作模式的裝置中，重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的例子的圖。圖6是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的圖。圖7是第二實(shí)施方式的搜索/決定多個(gè)參數(shù)的方法的說(shuō)明圖。圖8是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式的圖。圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式作為對(duì)象的同一負(fù)載模式裝置的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖IOA以表格方式表示時(shí)刻和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值/區(qū)間號(hào)碼的關(guān)系。圖IOB以圖表表示時(shí)刻和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值的關(guān)系。圖IOC以圖表表示時(shí)刻和區(qū)間號(hào)碼的關(guān)系。
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圖IlA是第三實(shí)施方式的功率量運(yùn)算器81的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IlB以圖表表示時(shí)間、和區(qū)間號(hào)碼、信號(hào)Al (t)、A2 (t)、A3 (t)的關(guān)系。圖12是第三實(shí)施方式的參數(shù)選擇/指令器83的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖13是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第四實(shí)施方式的圖。圖14是第四實(shí)施方式的搜索/決定多個(gè)參數(shù)的方法的說(shuō)明圖。圖15是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第五實(shí)施方式的圖。圖16是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第六實(shí)施方式的圖。圖17是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第七實(shí)施方式的圖。圖18是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第八實(shí)施方式的圖。圖19是電壓測(cè)定器和電流測(cè)定器的另一結(jié)構(gòu)圖。圖20表示區(qū)間的分割例。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。再有，在各圖中，對(duì)共同的部分附加同一附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說(shuō)明。[第一實(shí)施方式]
圖1是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式的圖。在該圖中，11是外部電源，是從電力公司供給的電源、或自家發(fā)電裝置。假定外部電源11在該實(shí)施方式中供給3相交流電，但是為單相交流電等其他方式的電源也可。13是變換器(converter)，將從外部電源11供給的電力變換成直流電向直流總線(xiàn) 15供給。假定變換器13在該實(shí)施方式中是二極管電橋，但是為通過(guò)相位控制而電壓可變的晶閘管電橋、或使用功率MOSFET或IGBT等功率控制元件的可再生電橋也可。15是直流總線(xiàn)，對(duì)變換器13和逆變器19進(jìn)行電連接。在圖中，在上方示出的是直流總線(xiàn)15的正側(cè)(+ )，在下方示出的是直流總線(xiàn)15的負(fù)側(cè)(_)。17是電容(capacitor)，使直流總線(xiàn)15的電壓平滑化。在電容17中，使用鋁電解電容器(condenser )的情況較多，但使用其他種類(lèi)的電容器或雙電層電容也可。19是逆變器(inverter)，對(duì)從直流總線(xiàn)15流向電動(dòng)機(jī)21的電流/電壓進(jìn)行控制， 電動(dòng)機(jī)21產(chǎn)生期望的轉(zhuǎn)矩。假定逆變器19在該實(shí)施方式中為電壓型逆變器，但是為電流型逆變器也可。在為電流型逆變器的情況下，代替電容17而使用電抗器。此外，假定逆變器19在該實(shí)施方式中是能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)21的正反旋轉(zhuǎn)、動(dòng)力運(yùn)行/ 再生的4象限驅(qū)動(dòng)的逆變器，但是為根據(jù)機(jī)械負(fù)載23 (同一負(fù)載模式裝置)的特性以及工作，使旋轉(zhuǎn)方向僅為一個(gè)方向、或僅能動(dòng)力運(yùn)行的逆變器也可。21是電動(dòng)機(jī)，通過(guò)逆變器19和電動(dòng)機(jī)21的組合，按照從控制器27輸入的轉(zhuǎn)矩指令值，電動(dòng)機(jī)21產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。假定電動(dòng)機(jī)21在該實(shí)施方式中是3相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或3相永磁同步電動(dòng)機(jī)，但如果通過(guò)和逆變器的組合而轉(zhuǎn)矩/旋轉(zhuǎn)速度可變的話(huà)，則為其他形式的電動(dòng)機(jī)也可。23是機(jī)械負(fù)載，即同一負(fù)載模式裝置，被電動(dòng)機(jī)21驅(qū)動(dòng)。25是電動(dòng)機(jī)編碼器，測(cè)定電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)位置(角度)。作為電動(dòng)機(jī)編碼器25，使用光學(xué)式或磁式的旋轉(zhuǎn)編碼器(rotary encoder)或旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)。再有，在控制器27進(jìn)行速度控制的情況下，只要測(cè)定電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)速度(角速度)即可。在該情況下， 對(duì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)定的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行時(shí)間微分也可，如轉(zhuǎn)速計(jì)那樣直接測(cè)定旋轉(zhuǎn)速度也可。27是控制器，由逆變器19、電動(dòng)機(jī)21、電動(dòng)機(jī)編碼器25、控制器27構(gòu)成反饋環(huán)，以電動(dòng)機(jī)21按照來(lái)自指令值生成器四的指令值的方式進(jìn)行控制。假定控制器27在該實(shí)施方式中進(jìn)行位置控制，但進(jìn)行速度控制也可。作為控制器內(nèi)部的運(yùn)算方法，較多地使用PID (Proportional Integral Derivative 比例積分微分) 控制或I-PD (Integral Proportional Derivative 積分比例微分)控制等，但使用其他控制方法也可。對(duì)用于改善控制性的前饋運(yùn)算進(jìn)行組合也可?？刂破?7能通過(guò)使用DSP (Digital Signal Processor 數(shù)字信號(hào)處理器)、微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置或模擬電路或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。29是指令值生成器，在各個(gè)時(shí)刻，向控制器27輸出電動(dòng)機(jī)21應(yīng)當(dāng)按照的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值A(chǔ)c。在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值A(chǔ)c的傳輸中，使用通過(guò)偏離了 90度相位的2 相脈沖串的傳輸、或通過(guò)各種通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸。由于電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)角和機(jī)械負(fù)載23機(jī)械性地連動(dòng)，所以指示電動(dòng)機(jī)21的旋轉(zhuǎn)角度和指示機(jī)械負(fù)載23的位置是相同的意思。圖2是第一實(shí)施方式作為對(duì)象的同一負(fù)載模式裝置的動(dòng)作說(shuō)明圖。本發(fā)明將以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置(同一負(fù)載模式裝置)作為對(duì)象，因此，在該實(shí)施方式中，如圖2所示那樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值A(chǔ)c具有周期(重復(fù)的同一模式)，在周期的開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，指令值生成器四分別輸出周期開(kāi)始信號(hào)Cs和周期結(jié)束信號(hào)Ce。在圖2中，C1、C2、C3分別表示周期。在周期和周期之間，也可以輸出任意的指令值，例如使機(jī)械負(fù)載23停止的那樣的指令值、或用于使機(jī)械負(fù)載23根據(jù)手動(dòng)操作而工作的指令值，但由于與本發(fā)明的工作沒(méi)有關(guān)系，所以在以下的說(shuō)明中為了簡(jiǎn)單化，在周期和周期之間輸出使機(jī)械負(fù)載23停止的那樣的指令值。再有，在圖2中周期開(kāi)始信號(hào)Cs、周期結(jié)束信號(hào)Ce設(shè)為脈沖信號(hào)，但以信號(hào)的上升沿表示周期開(kāi)始、以信號(hào)的下降沿表示周期結(jié)束等其他的波形信號(hào)也可。再有，在控制器27進(jìn)行速度控制的情況下，只要指令值生成器四輸出電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度指令值即可。指令值生成器四能通過(guò)使用具有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器那樣的存儲(chǔ)裝置的DSP或微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。逆變器19由以下的要素構(gòu)成，使用根據(jù)參數(shù)選擇/指令器83輸出的載波頻率指令值F的頻率的載波Cw，進(jìn)行PWM調(diào)制(Pulse Width Modulation 脈沖寬度調(diào)制)。逆變器的結(jié)構(gòu)/工作例子的細(xì)節(jié)例如在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出。此外，通過(guò)可變的載波頻率進(jìn)行PWM調(diào)制的方法的例子在專(zhuān)利文獻(xiàn)2示出。再有，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，載波被稱(chēng)為 carrier (載波)。41是功率控制部，利用通過(guò)柵極信號(hào)使導(dǎo)通狀態(tài)變化的功率控制元件，對(duì)從直流總線(xiàn)15向電動(dòng)機(jī)21的電壓/電流進(jìn)行控制。假定功率控制部41在該實(shí)施方式中使用功率 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或IGBT (Insulated Gate Bipolar ^Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)等的通過(guò)使柵極信號(hào)截止從而可斷路的功率控制元件，但將GTO (Gate Turn Off 柵極關(guān)斷)等其他種類(lèi)的功率控制元件與對(duì)應(yīng)于功率控制元件的適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行組合使用也可。
43是電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定器，對(duì)從功率控制部41向電動(dòng)機(jī)21的UVW各相的電流進(jìn)行測(cè)定。電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定器43是對(duì)伴隨著電流而在電線(xiàn)的周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定的非接觸方式的裝置、或在電路中插入電阻對(duì)伴隨著電流而在電阻的兩端產(chǎn)生的電位差進(jìn)行測(cè)定的裝置等。電流測(cè)定器63的實(shí)現(xiàn)方法也是同樣的。 45是指令運(yùn)算器，以電動(dòng)機(jī)21按照來(lái)自控制器27的轉(zhuǎn)矩指令值Tc而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方式，向PWM調(diào)制器47輸出對(duì)UVW各相的調(diào)制波Mw。作為指令運(yùn)算器45，可以是將由矢量運(yùn)算計(jì)算出的對(duì)各相的電流指令與電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定器43的測(cè)定值進(jìn)行比較來(lái)求取各相的調(diào)制波的裝置，但為其他的裝置也可。指令運(yùn)算器45能通過(guò)使用DSP、微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置或電子電路或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。再有，也可以是使用狀態(tài)推定等方法，減少需要的電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定器43的個(gè)數(shù)的結(jié)構(gòu)。47是PWM調(diào)制器，以載波Cw對(duì)調(diào)制波Mw進(jìn)行調(diào)制，輸出決定功率控制元件的導(dǎo)通/非導(dǎo)通的陷波Nw。假設(shè)PWM調(diào)制器47在該實(shí)施方式中是使用三角載波，通過(guò)調(diào)制波 Mw和載波Cw的大小比較來(lái)決定陷波漸的導(dǎo)通截止的單元。PWM調(diào)制器47能通過(guò)模擬電子電路(比較器)或DSP、微型電子計(jì)算機(jī)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。49是載波振蕩器，振蕩出用于PWM調(diào)制的載波Cw。載波振蕩器49構(gòu)成為根據(jù)載波頻率指令值F使振蕩頻率可變。載波振蕩器49可以是如下結(jié)構(gòu)，即，以電子電路或DSP或微型電子計(jì)算機(jī)的程序來(lái)構(gòu)成在2個(gè)值Ml、M2之間重復(fù)進(jìn)行計(jì)數(shù)遞增/遞減的遞增遞減計(jì)數(shù)器，振蕩出三角載波并根據(jù)載波頻率指令值F恰當(dāng)?shù)馗淖僊l、M2的值，由此改變振蕩頻率，但是，使用模擬電子電路的振蕩電路等其他方法構(gòu)成也可。51是柵極驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)陷波Nw進(jìn)行絕緣、電平變換或放大，輸出對(duì)功率控制元件的柵極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的柵極信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)電路51能通過(guò)使用絕緣型電源/光電耦合器等的電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。61是電壓測(cè)定器，63是電流測(cè)定器。為了計(jì)算從直流總線(xiàn)15 (包含電容17)向逆變器19流入的功率量W，電壓測(cè)定器61和電流測(cè)定器63分別測(cè)定電壓和電流，向功率量運(yùn)算器81輸出電壓測(cè)定值V (t)和電流測(cè)定值I (t)。在電壓測(cè)定值V (t)、電流測(cè)定值 I (t)的傳輸中，有作為電壓振幅、電流振幅而進(jìn)行模擬傳輸?shù)膯卧?、或能使用各種通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字傳輸。將以電壓測(cè)定器61測(cè)定的在時(shí)刻t的直流總線(xiàn)15的正側(cè)相對(duì)于負(fù)側(cè)的電壓記為 V (t)。此外，將以電流測(cè)定器63測(cè)定的在時(shí)刻t的直流總線(xiàn)的正側(cè)在圖中從左向右流過(guò)的電流記為I (t)。在電流測(cè)定值為負(fù)值的情況下，表示電流在圖中從右向左流過(guò)。81是功率量運(yùn)算器，運(yùn)算1個(gè)周期的功率量W。即，對(duì)將電壓測(cè)定值V (t)和電流測(cè)定值I (t)進(jìn)行乘法運(yùn)算的值從輸入周期開(kāi)始信號(hào)Cs的時(shí)間點(diǎn)到輸入周期結(jié)束信號(hào)Ce 的時(shí)間進(jìn)行時(shí)間積分并輸出。在1個(gè)周期的功率量W的傳輸中，有作為電壓振幅、電流振幅而進(jìn)行模擬傳輸?shù)膯卧?、或能使用各種通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字傳輸。功率量運(yùn)算器81能通過(guò)使用DSP、微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置或模擬電子電路或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率量運(yùn)算器81進(jìn)行以下這樣的運(yùn)算。在時(shí)刻t的功率P (t)是電壓和電流之積，以式(1)進(jìn)行表示。在此，如果P (t)是正值的話(huà)，則表示功率在圖中從左向右流過(guò)，如果P (t)是負(fù)值的話(huà)，表示功率在圖中從右向左流過(guò)。P (t) =V (t) XI ⑴(1)
1個(gè)周期的功率量W是功率的時(shí)間積分，因此如果將相對(duì)于該周期的周期開(kāi)始信號(hào)的時(shí)刻寫(xiě)為T(mén)l、將周期結(jié)束信號(hào)的時(shí)刻寫(xiě)為T(mén)2的話(huà)，則以數(shù)式1的式(2)進(jìn)行表示。[數(shù)式1]
如果設(shè)在功率量運(yùn)算器81中的運(yùn)算是以時(shí)間ΔΤ周期進(jìn)行的話(huà)，則對(duì)式(2)進(jìn)行差分化，如果從時(shí)刻Tl到時(shí)刻T2對(duì)V (t) XI (t) X ΔΤ進(jìn)行累計(jì)的話(huà)，則為1個(gè)周期的功率量W。即，在周期結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，能輸出相對(duì)于該周期的1個(gè)周期的功率量。如以上的說(shuō)明那樣，通過(guò)在電流測(cè)定值和功率中也容許負(fù)值，從而在1個(gè)周期中動(dòng)力運(yùn)行和再生混合的情況下也能應(yīng)用本發(fā)明。即，功率的正、負(fù)分別相當(dāng)于動(dòng)力運(yùn)行、再生。83是參數(shù)選擇/指令器，指示影響損失量的參數(shù)的值，并且基于在各周期中的1個(gè)周期的功率量，選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)的值。在該實(shí)施方式中，參數(shù)為載波Cw的頻率，參數(shù)選擇/ 指令器83向載波振蕩器49輸出載波頻率指令值F。參數(shù)選擇/指令器83能通過(guò)具有DSP、 微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3是參數(shù)選擇/指令器83的動(dòng)作說(shuō)明圖。用于通過(guò)參數(shù)選擇/指令器83來(lái)搜索/決定使損失變小的參數(shù)的順序如下。參數(shù)選擇/指令器83按每1個(gè)周期輸出不同的載波頻率指令值F。由于在周期結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，從功率量運(yùn)算器81輸出相對(duì)于各周期的1個(gè)周期的功率量W，所以其存儲(chǔ)在參數(shù)選擇/指令器83的內(nèi)部。參數(shù)選擇/指令器83對(duì)存儲(chǔ)的1個(gè)周期的功率量W進(jìn)行比較， 將功率量變得最小的載波頻率指令值F作為以后的載波頻率指令值F進(jìn)行輸出。作為例子，如圖3所示，對(duì)5個(gè)周期(圖中，C1、C2、C3、C4、C5)的每一個(gè)使載波頻率指令值F變化為F1、F2、F3、F4、F5，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期的功率量設(shè)為Wl、W2、W3、W4、 W5。存儲(chǔ)W1、W2、W3、W4、W5，在周期5 (圖中，C5 )結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)W4最小時(shí)， 可知與W4對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F4為使損失變得最小的載波頻率指令值。因此，參數(shù)選擇/指令器83以后作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F4。再有，在圖3示出的例子中，使載波頻率指令值F變化成Fl F5這5種，在參數(shù) (載波頻率指令值)的搜索/決定中需要Cl C5這5個(gè)周期，但使載波頻率指令值F變化的數(shù)量并不僅限于5，是2以上的數(shù)Q就行。在該情況下，在參數(shù)(載波頻率指令值)的搜索 /決定中需要Q個(gè)周期。在圖4、圖5中示出的例子也是同樣的。作為進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)，例如考慮以下的(1) (3)。(1)在剛進(jìn)行對(duì)從逆變器到電動(dòng)機(jī)的布線(xiàn)的噪聲濾波器的追加、電動(dòng)機(jī)的更換、機(jī)械負(fù)載的改造等、對(duì)損失造成影響的硬件性的變更之后，進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，在參數(shù)選擇/指令器83連接按壓按鈕(未圖示)，如果進(jìn)行硬件性的變更的話(huà)，則人們按下按壓按鈕。在按壓按鈕被按下之后，參數(shù)選擇/指令器在最初進(jìn)行的周期(在本例中最初的5個(gè)周期)中進(jìn)行參數(shù)(在本例中載波頻率指令值)的搜索/決定，以后，持續(xù)輸出決定了的載波頻率指令值。(2)如果使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)并經(jīng)過(guò)了一定的周期數(shù)或一定時(shí)間的話(huà)，則重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，將對(duì)周期開(kāi)始信號(hào)或周期結(jié)束信號(hào)的產(chǎn)生次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器或?qū)?jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)的定時(shí)器設(shè)置在參數(shù)選擇/指令器內(nèi)，如果計(jì)數(shù)器的值或定時(shí)器的值到達(dá)一定值的話(huà)，則重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器或定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，再次開(kāi)始周期數(shù)的計(jì)數(shù)或經(jīng)過(guò)時(shí)間的計(jì)測(cè)。圖4是表示按每100個(gè)周期重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的例子的圖。在該例子中，如圖4所示那樣使載波頻率指令值變化。對(duì)最初的5個(gè)周期(圖中， Cl、C2、C3、C4、C5)的每一個(gè)使載波頻率指令值F變化為Fl、F2、F3、F4、F5，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期的功率量設(shè)為W1、W2、W3、W4、W5。存儲(chǔ)Wl、W2、W3、W4、W5，在周期5 (圖中，C5) 結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)W4最小時(shí)，可知與W4對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F4為在該時(shí)間點(diǎn)使損失變得最小的載波頻率指令值，因此，參數(shù)選擇/指令器83以后到經(jīng)過(guò)100個(gè)周期之前(即，對(duì)周期C6 C100)作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F4。100個(gè)周期經(jīng)過(guò)后，再次對(duì)5個(gè)周期(圖中，C101、C102、C103、C104、C105)的每一個(gè)使載波頻率指令值F變化為Fl、F2、F3、F4、F5，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期的功率量設(shè)為 W1，、W2，、W3，、W4，、W5，。存儲(chǔ) Wl，、W2，、W3，、W4，、W5，，在周期 105 (圖中，C105)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)W3’最小時(shí)，可知與W3’對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F3為在該時(shí)間點(diǎn)使損失變得最小的載波頻率指令值，因此，參數(shù)選擇/指令器83以后到經(jīng)過(guò)100個(gè)周期之前(即， 對(duì)周期C106 C200)作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F3。以后，按每100個(gè)周期重復(fù)進(jìn)行以上的工作。再有，該圖4示出了最初的201個(gè)周期(圖中，Cl C201)。當(dāng)繼續(xù)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電氣部件(電動(dòng)機(jī)、逆變器、布線(xiàn)、濾波器等)、機(jī)械部件(軸承等)的溫度上升，存在參數(shù)和損失的關(guān)系變化的可能性，但在這樣的情況下總是能以使損失最小的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5是表示在具有多個(gè)工作模式的裝置中重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的例子的圖。對(duì)在模式1下運(yùn)轉(zhuǎn)的最初的5個(gè)周期(圖中，Cl、C2、C3、C4、C5)的每一個(gè)使載波頻率指令值F變化為F1、F2、F3、F4、F5，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期的功率量設(shè)為W1、W2、W3、 W4、W5。存儲(chǔ)機(jī)、12、13、料、15，在周期5 (圖中，C5)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)Wl最小時(shí)，可知與Wl對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值Fl是對(duì)于模式(patterrOl使損失變得最小的載波頻率指令值，因此，參數(shù)選擇/指令器83以后在模式1下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的期間，作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出Fl。如果工作模式切換成模式2的話(huà)，則對(duì)在模式2下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的最初的5個(gè)周期(圖中，Cl、C2、C3、C4、C5)的每一個(gè)使載波頻率指令值F變化為Fl、F2、F3、F4、F5，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期的功率量設(shè)為W1，、W2，、W3，、W4，、W5，。存儲(chǔ)Wl，、W2，、W3，、W4，、W5，，在周期 5 (圖中，C5)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)W5’最小時(shí)，可知與W5’對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值 F5是對(duì)于模式2使損失變得最小的載波頻率指令值，因此，參數(shù)選擇/指令器83以后在模式2下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的期間，作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F5。
(3)在具有多個(gè)工作模式的裝置(例如，在安裝有多個(gè)金屬模的伺服壓力機(jī)中，各個(gè)金屬模的每一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)不同的情況下)中應(yīng)用本發(fā)明的情況下，在工作模式剛切換之后，進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，以從指示工作模式的切換的控制器(未圖示)向參數(shù)選擇/指令器通知工作模式的切換的方式構(gòu)成，如果通知了工作模式的切換的話(huà)，則進(jìn)行參數(shù)的搜
索/決定。再有，通過(guò)以上定時(shí)的組合來(lái)決定進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)也可。此外，以上是例子，參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)并不限定于這些。[第二實(shí)施方式]
圖6是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式的圖。該第二實(shí)施方式是作為參數(shù)，除了載波頻率以外還使用開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率 dv/dt的例子。下面，僅示出與第一實(shí)施方式的不同。51a是柵極驅(qū)動(dòng)電路，除了第一實(shí)施方式的柵極驅(qū)動(dòng)電路51以外，還具有軟柵驅(qū)動(dòng)功能，該軟柵驅(qū)動(dòng)功能根據(jù)電壓變化率的指令值G控制柵極電壓和柵極電流，將開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率dv/dt抑制為電壓變化率的指令值G。軟柵驅(qū)動(dòng)方式的例子在非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1中示出。83a是參數(shù)選擇/指令器，除了第一實(shí)施方式的參數(shù)選擇/指令器83以外，還具有向柵極驅(qū)動(dòng)電路51a輸出電壓變化率的指令值G的功能。和第一實(shí)施方式同樣地，使參數(shù)選擇/指令器83a輸出的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G變化，對(duì)1個(gè)周期的功率量W進(jìn)行存儲(chǔ)/比較，將功率量W變得最小的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G作為以后的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G輸出。在該實(shí)施方式中，通過(guò)使電壓變化率的指令值G也變化，從而能比第一實(shí)施方式
進(jìn)一步使損失變小。圖7是對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行搜索/決定的方法的說(shuō)明圖。作為搜索/決定使損失變小的多個(gè)參數(shù)(載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G)的方法例如有以下的方法。對(duì)于載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G的全部組合，存儲(chǔ)/比較1個(gè)周期的功率量。例如，在載波頻率指令值F為F1、F2、F3、F4、F5這5種、電壓變化率的指令值 G為Gl、G2、G3這3種的情況下，如圖7所示那樣，對(duì)5X3=15個(gè)周期(圖中，Cl C15)，存儲(chǔ)/比較1個(gè)周期的功率量(圖中，Wl W15)，選擇載波頻率指令值F/電壓變化率的指令值G。在圖7中示出了在Wl W15中，W3最小的情況下的例子，可知與W3對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值Fl和電壓變化率的指令值G3的組合是使損失變得最小的載波頻率指令值和電壓變化率的指令值的組合，因此，參數(shù)選擇/指令器83a是在周期15結(jié)束以后(即，圖中的周期 C16以后)，作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F1，作為電壓變化率的指令值而持續(xù)輸出G3。再有，在圖7示出的例子中，使載波頻率指令值F變化成Fl F5這5種，使電壓變化率的指令值G變化成Gl G3這3種，在參數(shù)(載波頻率指令值和電壓變化率的指令值)的搜索/決定中需要5X3=15個(gè)周期(圖中，Cl C15)，但使載波頻率指令值F變化的數(shù)量、使電壓變化率的指令值G變化的數(shù)量并不分別僅限于5、3，是2以上的數(shù)Q、R就行。在該情況下，在參數(shù)(載波頻率指令值和電壓變化率的指令值)的搜索/決定中需要Q χ R個(gè)周期。在以上的方法中，在參數(shù)值的組合數(shù)(在以上的例子中是15種)變得過(guò)多、在參數(shù)的搜索/決定中需要的周期數(shù)量變得過(guò)于許多的情況下，僅使用從參數(shù)的組合中通過(guò)隨機(jī)數(shù)、遺傳的算法選擇出的組合也可。使用基于實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法的其他方法也可。[第一、第二實(shí)施方式的效果]
根據(jù)上述的本發(fā)明的第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的裝置以及方法，具備功率量運(yùn)算器81和參數(shù)選擇/指令器83，使逆變器19的參數(shù)變化為多個(gè)值，計(jì)算并比較各參數(shù)下的根據(jù)同一負(fù)載模式的逆變器的接收功率量W，選擇使該接收功率量W最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令，因此不用預(yù)先對(duì)布線(xiàn)的電特性、電磁噪聲除去用元件的有無(wú)、每個(gè)電動(dòng)機(jī)的損失特性以及溫度變化等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)，而是能夠考慮全部的構(gòu)成要素的損失特性來(lái)使損失量最小化。在伺服壓力機(jī)、壓力機(jī)用模具緩沖裝置、搬送裝置、物流裝置等的產(chǎn)業(yè)用裝置以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在各個(gè)周期中電動(dòng)機(jī)的輸出是相同的。因此，在逆變器的參數(shù)例如是載波頻率的情況下，在某個(gè)周期以載波頻率fl進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在其他周期以載波頻率f2進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)將在各個(gè)周期中的逆變器的接收功率量的測(cè)定值設(shè)為El以及E2時(shí)，損失量是逆變器的接收功率量和電動(dòng)機(jī)輸出的累計(jì)值的差，因此如果E1<E2的話(huà)，則載波頻率Π的一方損失量小，如果Ε1>Ε2的話(huà)，則載波頻率f2的一方損失量小。因此，改變逆變器的參數(shù)(例如載波頻率)，測(cè)定并比較在周期中的逆變器的接收功率量，由此能找出使損失量變得最小的參數(shù)，因此通過(guò)以該參數(shù)來(lái)使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能使損失量最小化。因此，根據(jù)上述本發(fā)明的第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的裝置以及方法，會(huì)得到以下的效果。(1)無(wú)需預(yù)先實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)的工夫/時(shí)間，能找出損失變小的載波頻率，能實(shí)現(xiàn)損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中電動(dòng)機(jī)不僅進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行還進(jìn)行再生的情況下，進(jìn)而在僅進(jìn)行再生的情況下也能應(yīng)用。(3)也可以是如下結(jié)構(gòu)，S卩，對(duì)于布線(xiàn)的變更、電動(dòng)機(jī)的更換、溫度變化等的外部狀況的變化，在保持使裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)的狀態(tài)下，自動(dòng)地找出損失變小的載波頻率，進(jìn)行損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)也能自動(dòng)調(diào)整影響損失的載波頻率以外的參數(shù)、例如開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率 dv/dt，進(jìn)行損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。[第三實(shí)施方式]
圖8是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第三實(shí)施方式的圖。在第三實(shí)施方式中，除了以下敘述的點(diǎn)以外，和第一實(shí)施方式是相同的。在第三實(shí)施方式中，逆變器19具有如下功能，即，即使在1個(gè)周期中途，也能切換參數(shù)(載波頻率、開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率dv/dt)。圖9是第三實(shí)施方式作為對(duì)象的同一負(fù)載模式裝置的動(dòng)作說(shuō)明圖。
本發(fā)明將以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置(同一負(fù)載模式裝置)作為對(duì)象，因此，在第三實(shí)施方式中，如圖9所示那樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值A(chǔ)c具有周期(重復(fù)的同一模式)，在周期的開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，指令值生成器四分別輸出周期開(kāi)始信號(hào)Cs和周期結(jié)束信號(hào)Ce。在圖9中，C表示一個(gè)周期。此外，在第三實(shí)施方式中，指令值生成器四生成表示在某個(gè)時(shí)刻處于1個(gè)周期中的哪個(gè)區(qū)間的區(qū)間號(hào)碼K，并向功率量運(yùn)算器81、參數(shù)選擇/指令器83輸出。在該例子中， 區(qū)間號(hào)碼1、2、3分別對(duì)應(yīng)于低速區(qū)域、中速區(qū)域、高速區(qū)域，但本申請(qǐng)并不限定于該例子， 多個(gè)區(qū)間以運(yùn)轉(zhuǎn)條件、即在負(fù)載模式中的電動(dòng)機(jī)的速度、加速度、或轉(zhuǎn)矩較大地不同的方式進(jìn)行設(shè)定即可。在周期和周期之間的指令值生成器四的輸出與本發(fā)明的工作沒(méi)有關(guān)系，但考慮在周期和周期之間使裝置停止或通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況較多，為了簡(jiǎn)單化，在以下的說(shuō)明中，在周期和周期之間作為區(qū)間號(hào)碼而輸出與最低的速度對(duì)應(yīng)的區(qū)間號(hào)碼(在實(shí)施例中是區(qū)間1)。再有，在圖9中周期開(kāi)始信號(hào)Cs、周期結(jié)束信號(hào)Ce設(shè)為脈沖信號(hào)，但以信號(hào)的上升沿表示周期開(kāi)始、以信號(hào)的下降沿表示周期結(jié)束等其他的信號(hào)波形也可。圖IOA 圖IOC是表示通過(guò)指令值生成器生成電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值和區(qū)間號(hào)碼的方法的例子的圖。能構(gòu)成為作為通過(guò)指令值生成器四生成電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值和區(qū)間號(hào)碼的一個(gè)方法，如圖IOA所示那樣，以表格方式存儲(chǔ)時(shí)刻和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值/區(qū)間號(hào)碼的關(guān)系，作為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值，如圖IOB所示那樣，在以表格指定的點(diǎn)之間進(jìn)行直線(xiàn)插值，作為區(qū)間號(hào)碼，如圖IOC所示那樣，在以表格指定的時(shí)刻之間輸出以表格指定的區(qū)間號(hào)碼。功率量運(yùn)算器81運(yùn)算出1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量。S卩，在多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中，分別對(duì)將電壓測(cè)定值V (t)和電流測(cè)定值I (t)進(jìn)行乘法運(yùn)算的值從輸入周期開(kāi)始信號(hào)Cs的時(shí)間點(diǎn)到輸入周期結(jié)束信號(hào)Ce的時(shí)間個(gè)別地進(jìn)行時(shí)間積分并輸出。S卩，在本實(shí)施例中功率運(yùn)算器運(yùn)算出在各個(gè)周期中的1個(gè)周期中的對(duì)于區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的功率量Wl、W2、W3。再有在該實(shí)施例中，區(qū)間數(shù)是3，但在區(qū)間數(shù)是N的情況下，運(yùn)算出對(duì)于區(qū)間1、…、區(qū)間N的功率量W1、…、WN。在1個(gè)周期中的對(duì)于區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的功率量W1、W2、W3的傳輸中，有作為電壓振幅、電流振幅而進(jìn)行模擬傳輸?shù)膯卧?、或能使用各種通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字傳輸。功率量運(yùn)算器81進(jìn)行以下這樣的運(yùn)算。在時(shí)刻t的功率P (t)是電壓和電流之積，以式(3)進(jìn)行表示。在此，如果P (t) 是正值的話(huà)，則表示功率在圖中從左向右流過(guò)，如果P (t)是負(fù)值的話(huà)，則表示功率在圖中從右向左流過(guò)。P (t) =V (t) XI ⑴(3)
功率量是功率的時(shí)間積分，因此1個(gè)周期中的對(duì)于區(qū)間1的功率量W1、1個(gè)周期中的對(duì)于區(qū)間2的功率量W2、l個(gè)周期中的對(duì)于區(qū)間3的功率量W3分別以數(shù)式2的式(4)、式(5)、 式(6)進(jìn)行表示。其中，T1、T2分別是對(duì)于該周期的周期開(kāi)始信號(hào)的時(shí)刻、以及周期結(jié)束信號(hào)的時(shí)刻。此外，Al (t)、A2 (t)、A3 (t)分別是以下這樣的信號(hào)。
13圖IlA是功率量運(yùn)算器81的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。在該圖中，8 表示區(qū)間判別，82b表示乘法運(yùn)算，82c表示積分。82c當(dāng)輸入周期開(kāi)始信號(hào)Cs時(shí)開(kāi)始積分，當(dāng)輸入周期結(jié)束信號(hào)Ce時(shí)結(jié)束積分。通過(guò)例如如圖IlA所示那樣構(gòu)成功率量運(yùn)算器81的內(nèi)部，能夠運(yùn)算出W1、W2、W3。如果設(shè)在功率量運(yùn)算器81中的運(yùn)算是以時(shí)間Δ T周期進(jìn)行的話(huà)，則對(duì)式(4) (6) 進(jìn)行差分化，如果從時(shí)刻Tl到時(shí)刻Τ2在多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中獨(dú)立地對(duì)V(t)XI(t)X Δ T 累計(jì)的話(huà)，則為1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量W1、W2、W3。S卩，在周期結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，能輸出在該周期內(nèi)的對(duì)于多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量。如以上的說(shuō)明那樣，通過(guò)在電流測(cè)定值和功率中也容許負(fù)值，從而在1個(gè)周期中動(dòng)力運(yùn)行和再生混合的情況下也能應(yīng)用本發(fā)明。即，功率的正、負(fù)分別相當(dāng)于動(dòng)力運(yùn)行、再生。參數(shù)選擇/指令器83指示影響損失量的參數(shù)的值，并且基于在各個(gè)周期中的1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量，選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)的值。在第三實(shí)施方式中，參數(shù)是載波Cw的頻率，參數(shù)選擇/指令器83向載波振蕩器49輸出載波頻率指令值F。圖12是第三實(shí)施方式的參數(shù)選擇/指令器83的動(dòng)作說(shuō)明圖。用于通過(guò)參數(shù)選擇/指令器83來(lái)搜索/決定使損失變小的參數(shù)的順序如下。參數(shù)選擇/指令器83按每1個(gè)周期輸出不同的載波頻率指令值F。由于在周期結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，從功率量運(yùn)算器81輸出各周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量，所以存儲(chǔ)在參數(shù)選擇/指令器83的內(nèi)部。參數(shù)選擇/指令器83針對(duì)存儲(chǔ)的在1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量，比較對(duì)于相同的區(qū)間的不同的周期彼此的功率量，將功率量變得最小的載波頻率指令值F作為對(duì)于該區(qū)間的以后的載波頻率指令值F輸出。作為例子，如圖12所示那樣，對(duì)于4個(gè)周期(圖中，C1、C2、C3、C4)的每一個(gè)，使載
14Al (t)在區(qū)間1是1，除此以外是0 A2 (t)在區(qū)間2是1，除此以外是0
A3 (t)在區(qū)間3是1，除此以外是0
例如，在區(qū)間號(hào)碼如圖IlB最上方的圖表所示那樣變化的情況下，Al (t)、A2 (t)、A3 (t)分別是如圖IlB從上方起第二個(gè)、第三個(gè)、第四個(gè)圖表所示那樣變化的信號(hào)。再有，在實(shí)施例中區(qū)間數(shù)是3，但在區(qū)間數(shù)是N的情況下，對(duì)于各個(gè)區(qū)間的功率量設(shè)為W1、…、WN，信號(hào)設(shè)為Al (t)、…、AN (t)。

[數(shù)式2]波頻率指令值F變化為Fl、F2、F3、F4，在各個(gè)周期中的1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量設(shè)為 W1-1、2、3、W2-1、2、3、W3-1、2、3、W4-1、2、3。存儲(chǔ) W1-1、2、3、W2-1、2、3、W3_1、2、 3、W4-1、2、3，在周期4 (圖中，C4)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)，如圖12所示那樣，在不同的周期間各自獨(dú)立地比較區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的功率量。(1)比較在周期1 (Cl)中的區(qū)間1、在周期2 (C2)中的區(qū)間1、在周期3 (C3)中的區(qū)間1、…的功率量。(2)比較在周期1 (Cl)中的區(qū)間2、在周期2 (C2)中的區(qū)間2、在周期3 (C3)中的區(qū)間2、…的功率量。(3)比較在周期1 (Cl)中的區(qū)間3、在周期2 (C2)中的區(qū)間3、在周期3 (C3)中的區(qū)間3、…的功率量。即，如以下這樣比較功率量，選擇參數(shù)。(1)對(duì)于區(qū)間1，比較11-1、12-1、13-1、料-1。當(dāng)設(shè)W1-1最小時(shí)，可知對(duì)于區(qū)間1 與Wl-I對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值Fl是使損失變得最小的載波頻率指令值。因此，參數(shù)選擇 /指令器83以后在區(qū)間1中作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F1。(2)對(duì)于區(qū)間2，比較Wl-2、W2-2、W3-2、W4-2。當(dāng)設(shè)W3-2最小時(shí)，可知對(duì)于區(qū)間2 與W3-2對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F3是使損失最小的載波頻率指令值。因此，參數(shù)選擇/指令器83以后在區(qū)間2中作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F3。(3)對(duì)于區(qū)間3，比較Wl-3、W2-3、W3-3、W4-3。當(dāng)設(shè)W4-3最小時(shí)，可知對(duì)于區(qū)間3 與W4-3對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F4是使損失最小的載波頻率指令值。因此，參數(shù)選擇/指令器83以后在區(qū)間3中作為載波頻率指令值而持續(xù)輸出F4。再有，在圖12示出的例子，使載波頻率指令值F變化成Fl F4這4種，在參數(shù)(載波頻率指令值)的搜索/決定中需要Cl C4這4個(gè)周期，但使載波頻率指令值F變化的數(shù)量并不僅限于4，是2以上的數(shù)Q就行。在該情況下，在參數(shù)(載波頻率指令值)的搜索/決定中需要Q個(gè)周期。作為進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)，例如可以考慮以下的(1) (3)。(1)在剛進(jìn)行對(duì)從逆變器到電動(dòng)機(jī)的布線(xiàn)的噪聲濾波器的追加、電動(dòng)機(jī)的更換、機(jī)械負(fù)載的改造等、對(duì)損失造成影響的硬件性的變更之后，進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，在參數(shù)選擇/指令器83連接按壓按鈕(未圖示)，如果進(jìn)行硬件性的變更的話(huà)，則人們按下按壓按鈕。在按壓按鈕被按下之后，參數(shù)選擇/指令器在最初進(jìn)行的周期(在本例中是最初的 4個(gè)周期)中進(jìn)行參數(shù)(在本例中是載波頻率指令值)的搜索/決定，以后，持續(xù)輸出對(duì)各個(gè)區(qū)間決定的載波頻率指令值。(2)如果使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)并經(jīng)過(guò)了一定的周期數(shù)或一定時(shí)間的話(huà)，則重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，將對(duì)周期開(kāi)始信號(hào)或周期結(jié)束信號(hào)的產(chǎn)生次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器或?qū)?jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)的定時(shí)器設(shè)置在參數(shù)選擇/指令器內(nèi)，如果計(jì)數(shù)器的值或定時(shí)器的值到達(dá)一定值的話(huà)，則重新進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器或定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，再次開(kāi)始周期數(shù)的計(jì)數(shù)或經(jīng)過(guò)時(shí)間的計(jì)測(cè)。當(dāng)繼續(xù)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電氣部件(電動(dòng)機(jī)、逆變器、布線(xiàn)、濾波器等)、機(jī)械部件(軸承等)的溫度上升，存在參數(shù)和損失的關(guān)系變化的可能性，但在這樣的情況下總是能以使損失最小的參數(shù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3)在具有多個(gè)工作模式的裝置(例如，在安裝有多個(gè)金屬模的伺服壓力機(jī)中，按各個(gè)金屬模的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)不同的情況下)中應(yīng)用本發(fā)明的情況下，在工作模式剛切換之后， 進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定。例如，以從指示工作模式的切換的控制器(未圖示)向參數(shù)選擇/ 指令器通知工作模式的切換的方式構(gòu)成，如果通知了工作模式的切換的話(huà)，則進(jìn)行參數(shù)的
搜索/決定。再有，通過(guò)以上的定時(shí)組合來(lái)決定進(jìn)行參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)也可。此外以上是例子，參數(shù)的搜索/決定的定時(shí)并不限定于這些。[第四實(shí)施方式]
圖13是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第四實(shí)施方式的圖。在第四實(shí)施方式中，除了以下敘述的點(diǎn)以外，和上述的第三實(shí)施方式是相同的。該第四實(shí)施方式是作為參數(shù)，除了載波頻率以外還使用開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率 dv/dt的例子。下面，僅示出與第三實(shí)施方式的不同。51a是柵極驅(qū)動(dòng)電路，除了第三實(shí)施方式的柵極驅(qū)動(dòng)電路51以外，還具有軟柵驅(qū)動(dòng)功能，該軟柵驅(qū)動(dòng)功能根據(jù)電壓變化率的指令值G控制柵極電壓和柵極電流，將開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率dv/dt抑制為電壓變化率的指令值G。軟柵驅(qū)動(dòng)方式的例子在非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1中示出。83a是參數(shù)選擇/指令器，除了第三實(shí)施方式的參數(shù)選擇/指令器83以外，還具有向柵極驅(qū)動(dòng)電路51a輸出電壓變化率的指令值G的功能。 和第三實(shí)施方式同樣地，使參數(shù)選擇/指令器83a輸出的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G變化，存儲(chǔ)1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量，在不同的周期間比較對(duì)于相同的區(qū)間的功率量，將功率量變得最小的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G作為對(duì)該區(qū)間的以后的載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G輸出。在該第四實(shí)施方式中，通過(guò)使電壓變化率的指令值G也變化，從而能比第三實(shí)施方式進(jìn)一步使損失變小。圖14是通過(guò)第四實(shí)施方式來(lái)搜索/決定多個(gè)參數(shù)的方法的說(shuō)明圖。作為搜索/決定使損失變小的多個(gè)參數(shù)(載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G)的方法例如有以下的方法。對(duì)于載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G的全部組合，存儲(chǔ)/比較1個(gè)周期內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)的功率量。例如，在載波頻率指令值F是F1、F2、F3、F4這4種、電壓變化率的指令值G是Gl、G2、G3這3種的情況下，如圖14所示那樣，對(duì)4X 3=12個(gè)周期(圖中，Cl C12)，存儲(chǔ) 1 個(gè)周期的功率量(圖中，W1-1、W1-2、W1_3、…W12-1、W12-2、W12-3)， 在不同的周期間各自獨(dú)立地比較區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的功率量，選擇載波頻率指令值F/ 電壓變化率的指令值G。在圖14的例子中，
(1)對(duì)于區(qū)間1 比較Wl-I W12-1，選擇與值最小的W4-1對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F2、 電壓變化率Gl。(2)對(duì)于區(qū)間2 比較W1-2 W12-2，選擇與值最小的W8-2對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F3、電壓變化率G2。
(3)對(duì)于區(qū)間3 比較W1-3 W12-3，選擇與值最小的W11-3對(duì)應(yīng)的載波頻率指令值F4、電壓變化率G2。以后，參數(shù)選擇/指令器83a在周期12結(jié)束以后(S卩，圖中的周期C13以后)，對(duì)于區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的每一個(gè)持續(xù)輸出選擇的載波頻率指令值、和選擇的電壓變化率。即， 在區(qū)間1中作為載波頻率指令值而輸出F2，作為電壓變化率而輸出G1。在區(qū)間2中作為載波頻率指令值而輸出F3，作為電壓變化率而輸出G2。在區(qū)間3中作為載波頻率指令值而輸出F4，作為電壓變化率而輸出G2。再有，在圖14示出的例子中，使載波頻率指令值F變化成Fl F4這4種，使電壓變化率的指令值G變化成Gl G3這3種，在參數(shù)(載波頻率指令值和電壓變化率的指令值)的搜索/決定中需要4X3=12個(gè)周期(圖中，Cl C12)，但使載波頻率指令值F變化的數(shù)量、使電壓變化率的指令值G變化的數(shù)量分別不僅限于4、3，是2以上的數(shù)Q、R就行。在該情況下，在參數(shù)(載波頻率指令值和電壓變化率的指令值)的搜索/決定中需要Q X R個(gè)周期。在以上的方法中，在參數(shù)值的組合數(shù)(在以上的例子中是12種)變得過(guò)多、在參數(shù)的搜索/決定中需要的周期數(shù)變得過(guò)于許多的情況下，僅使用從參數(shù)的組合中通過(guò)隨機(jī)數(shù)、遺傳的算法選擇出的組合也可。使用基于實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法的其他方法也可。[第三、第四實(shí)施方式的效果]
根據(jù)上述的本發(fā)明的第三實(shí)施方式或第四實(shí)施方式的裝置以及方法，具備功率量運(yùn)算器和參數(shù)選擇/指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，計(jì)算并比較各參數(shù)下的同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中的逆變器的接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令，因此不用預(yù)先對(duì)布線(xiàn)的電特性、電磁噪聲除去用元件的有無(wú)、每個(gè)電動(dòng)機(jī)的損失特性以及溫度變化等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)，而是能夠考慮全部的構(gòu)成要素的損失特性來(lái)使損失量最小化。在伺服壓力機(jī)、壓力機(jī)用模具緩沖裝置、搬送裝置、物流裝置等的產(chǎn)業(yè)用裝置以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在各個(gè)周期中電動(dòng)機(jī)的輸出是相同的。因此，在逆變器的參數(shù)例如是載波頻率的情況下，在某個(gè)周期以載波頻率fl進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在其他周期以載波頻率f2進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)將在各個(gè)周期中的逆變器的接收功率量的測(cè)定值設(shè)為El以及E2時(shí)，損失量是逆變器的接收功率量和電動(dòng)機(jī)輸出的累計(jì)值的差，因此如果E1<E2的話(huà)，則載波頻率Π的一方損失量小，如果Ε1>Ε2的話(huà)，則載波頻率f2的一方損失量小。因此，改變逆變器的參數(shù)(例如載波頻率)，測(cè)定并比較在周期中的逆變器的接收功率量，由此能找出使損失量變得最小的參數(shù)，因此通過(guò)以該參數(shù)來(lái)使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能使損失量最小化。此外，逆變器具有即使在1個(gè)周期中途，也能切換參數(shù)(載波頻率、開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率dv/dt)的功能。在本發(fā)明中，在1個(gè)周期中分割成多個(gè)區(qū)間，在功率量運(yùn)算器中，按各個(gè)區(qū)間的每一個(gè)分開(kāi)運(yùn)算功率量，對(duì)于各個(gè)區(qū)間，在參數(shù)不同的多個(gè)周期間比較功率量，選擇功率量變得最小的參數(shù)，因此能使損失量進(jìn)一步削減。因此，根據(jù)上述本發(fā)明的第三實(shí)施方式或第四實(shí)施方式的裝置以及方法，會(huì)得到
17以下的效果。(1)無(wú)需預(yù)先實(shí)驗(yàn)來(lái)取得損失特性的數(shù)據(jù)的工夫/時(shí)間，能找出損失變小的載波頻率，能實(shí)現(xiàn)損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中電動(dòng)機(jī)不僅進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行還進(jìn)行再生的情況下，進(jìn)而在僅進(jìn)行再生的情況下也能應(yīng)用。(3)也可以是如下結(jié)構(gòu)，S卩，對(duì)于布線(xiàn)的變更、電動(dòng)機(jī)的更換、溫度變化等的外部狀況的變化，在保持使裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)的狀態(tài)下，自動(dòng)地找出損失變小的載波頻率，進(jìn)行損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)也能自動(dòng)調(diào)整影響損失的載波頻率以外的參數(shù)、例如開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率 dv/dt，進(jìn)行損失小的運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)在1個(gè)周期中按多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)選擇功率量最小的參數(shù)，因此能使損失量進(jìn)一步削減。[第五實(shí)施方式以及第六實(shí)施方式]
圖15是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第五實(shí)施方式的圖。圖16是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第六實(shí)施方式的圖。這些例子是多臺(tái)逆變器和電動(dòng)機(jī)各自進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)的情況。例如是在搬送裝置中具有χ軸、y軸、ζ軸，各自以獨(dú)立的軌跡開(kāi)動(dòng)向3維空間內(nèi)的任意的位置移動(dòng)那樣的情況。圖15以及圖16分別表示在第二實(shí)施方式以及第四實(shí)施方式中將逆變器和電動(dòng)機(jī)設(shè)為多臺(tái)的情況的例子，但如果省略電壓變化率的指令值G的話(huà)，則分別相當(dāng)于在第一實(shí)施方式以及第三實(shí)施方式中將逆變器和電動(dòng)機(jī)設(shè)為多臺(tái)的情況。圖15以及圖16表示逆變器和電動(dòng)機(jī)是3臺(tái)的情況，但2臺(tái)或4臺(tái)以上的情況也是同樣的。由于在圖15以及圖16中，逆變器19A、19B、19C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式是相同的，所以逆變器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)省略圖示。在各逆變器和電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)中具有以下的構(gòu)成要素，因此在末尾附上A、B、C進(jìn)行識(shí)別。各要素的結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式是相同的。19A、19B、19C 逆變器； 21A、21B、21C 電動(dòng)機(jī)； 23A、23B、23C 機(jī)械負(fù)載； 25A、25B、25C 電動(dòng)機(jī)編碼器； 27A、27B、27C 控制器； 29A.29B.29C 指令值生成器； 61A、61B、61C 電壓測(cè)定器； 63A、63B、63C 電流測(cè)定器； 81A、81B、81C 功率量運(yùn)算器； 83aA、83aB、83aC 參數(shù)選擇/指令器。由于在末尾附上了 A、B、C的3組完全獨(dú)立地進(jìn)行工作，所以各個(gè)組進(jìn)行和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式相同的工作，由此搜索/決定對(duì)于各個(gè)組的參數(shù)(載波頻率指令值F 和電壓變化率的指令值G)，能使各個(gè)組的損失變小。[第七實(shí)施方式以及第八實(shí)施方式]圖17是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第七實(shí)施方式的圖。圖18是表示本發(fā)明的省電驅(qū)動(dòng)裝置的第八實(shí)施方式的圖。這些例子是多臺(tái)逆變器和電動(dòng)機(jī)全部進(jìn)行相同的運(yùn)動(dòng)的情況。例如是由于電動(dòng)機(jī)的尺寸被限制，所以通過(guò)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分擔(dān)并驅(qū)動(dòng)一體的機(jī)械負(fù)載這樣的情況。圖17以及圖18分別表示在第二實(shí)施方式以及第四實(shí)施方式中將逆變器和電動(dòng)機(jī)設(shè)為多臺(tái)的情況的例子，但如果省略電壓變化率的指令值G的話(huà)，則分別相當(dāng)于在第一實(shí)施方式以及第三實(shí)施方式中將逆變器和電動(dòng)機(jī)設(shè)為多臺(tái)的情況。圖17以及圖18表示逆變器和電動(dòng)機(jī)為3臺(tái)的情況，但2臺(tái)或4臺(tái)以上的情況也是同樣的。由于在圖17以及圖18 中，逆變器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式是相同的，所以逆變器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)省略圖示。在各逆變器和電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)中具有以下的構(gòu)成要素，因此在末尾附上A、B、C進(jìn)行識(shí)別。各要素的結(jié)構(gòu)和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式是相同的。19A、19B、19C 逆變器； 21A、21B、21C 電動(dòng)機(jī)； 23A、23B、23C 機(jī)械負(fù)載； 25A、25B、25C 電動(dòng)機(jī)編碼器； 27A、27B、27C 控制器。在末尾附上了 A、B、C的3組進(jìn)行完全相同的工作，因此參數(shù)選擇/指令器僅為1 臺(tái)，對(duì)于各個(gè)組的參數(shù)(載波頻率指令值F和電壓變化率的指令值G)總是相同的。以計(jì)測(cè)3 組總計(jì)的功率量的方式連接有電壓/電流測(cè)定器，因此通過(guò)進(jìn)行和第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式相同的功率量運(yùn)算、參數(shù)搜索/決定工作，從而以使3組總計(jì)的損失變小的方式搜索 /決定參數(shù)(載波頻率指令值、電壓變化率的指令值G)。再有，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，顯然，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能進(jìn)行種種的變更。例如，能按以下這樣進(jìn)行變更。上述的本發(fā)明的周期是裝置進(jìn)行相同的運(yùn)動(dòng)的區(qū)間即可，不需要與應(yīng)用本發(fā)明的裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期嚴(yán)密地一致。例如，僅將裝置的運(yùn)動(dòng)劇烈、在電動(dòng)機(jī)中流過(guò)較大的電流的區(qū)間作為在本發(fā)明中的周期進(jìn)行處理也可。調(diào)換電壓測(cè)定器61和電流測(cè)定器63，在圖1、圖2等中，將電流測(cè)定器設(shè)在左側(cè)也可。在上述的各實(shí)施方式中示出的結(jié)構(gòu)按功能進(jìn)行分割，物理的結(jié)構(gòu)不同也可。例如， 通過(guò)位于逆變器內(nèi)部的使用DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)、微型電子計(jì)算機(jī)的可編程裝置，不僅實(shí)現(xiàn)指令運(yùn)算器，還實(shí)現(xiàn)功率量運(yùn)算器、參數(shù)選擇/指令器也可。此外，電壓測(cè)定器、電流測(cè)定器(但是，僅第一、二、三、四、五、六實(shí)施方式)的一方或雙方在逆變器內(nèi)部構(gòu)成也可。圖19是電壓測(cè)定器和電流測(cè)定器的另一結(jié)構(gòu)圖。在上述的第一、二、三、四、七、八實(shí)施方式中，代替通過(guò)電壓測(cè)定器和電流測(cè)定器來(lái)測(cè)定直流總線(xiàn)的電壓和電流，而是如圖19所示那樣，在外部電源11和變換器13之間測(cè)定3相交流的各相的電壓(對(duì)中性點(diǎn))和電流，并作為向功率量運(yùn)算器的輸入，將這3相各相的電壓和電流之積進(jìn)行加法運(yùn)算，求取功率，進(jìn)行時(shí)間積分，作為1個(gè)周期的功率量也可。 即，如果將對(duì)于各相的電壓測(cè)定值設(shè)為Vl (t)、V2 (t)、V3 (t)，將電流測(cè)定值設(shè)為Il (t)、
1912 (t)、I3 (t)的話(huà)，則P (t)以式(7)代替式(1)或式(3)來(lái)表現(xiàn)。P (t) =Vl (t) XIl (t) +V2 (t) XI2 (t) +V3 (t) XI3 ⑴(7) 在第一、二、七實(shí)施方式中，通過(guò)功率量運(yùn)算器計(jì)算將該式(7)代入到式(2)的式子即可。此外，在第三、四、八實(shí)施方式中，通過(guò)功率量運(yùn)算器計(jì)算將該式(7)代入到式 (4)、(5)、(6)的式子即可。為了減少測(cè)定誤差，在參數(shù)的搜索/決定中，不是按每1個(gè)周期改變參數(shù)的值，而是按每N個(gè)周期(N為2以上)改變參數(shù)的值，將對(duì)N個(gè)周期的每一個(gè)測(cè)定的1個(gè)周期的功率量、或1個(gè)區(qū)間的功率量在N個(gè)周期上進(jìn)行平均化也可。在該情況下，按各參數(shù)的每一個(gè)求取像這樣平均化的功率量，特別指定在這些功率量中哪個(gè)最小，以對(duì)應(yīng)于特別指定的功率量的參數(shù)來(lái)使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。(區(qū)間的劃分方法)
圖20是表示區(qū)間的分割例的圖。在本申請(qǐng)中，作為在1個(gè)周期內(nèi)劃分成運(yùn)轉(zhuǎn)條件較大地不同的多個(gè)區(qū)間的方案例如有以下的方案。A.在負(fù)載模式(電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度指令值)被賦予的情況下，人們判斷并在1個(gè)周期內(nèi)分割成區(qū)間，決定各個(gè)區(qū)間的區(qū)間號(hào)碼。特別地，在人們也決定負(fù)載模式自身的情況下，決定負(fù)載模式的同時(shí)也決定區(qū)間分割是合理的。B.在負(fù)載模式(電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度指令值)被賦予的情況下，基于速度、加速度的值自動(dòng)地劃分成區(qū)間。例如，在如圖20的(A)所示那樣的負(fù)載模式(在該例子中是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度指令值)被賦予時(shí)，通過(guò)計(jì)算負(fù)載模式的時(shí)間微分，從而如圖20的(B)那樣求取速度。將速度分級(jí)為預(yù)先確定的低速度區(qū)域、中速度區(qū)域、高速度區(qū)域，如圖20的(C)所示那樣，將低速度區(qū)域設(shè)為區(qū)間1，將中速度區(qū)域設(shè)為區(qū)間2，將高速度區(qū)域設(shè)為區(qū)間3，由此在1個(gè)周期內(nèi)分割成區(qū)間，決定各個(gè)區(qū)間的區(qū)間號(hào)碼。作為預(yù)先確定低速度區(qū)域、中速度區(qū)域、高速度區(qū)域的方法，例如能決定成如下方式，即，將電動(dòng)機(jī)的額定最大速度設(shè)為Vmax，將不足Vmax的 30%設(shè)為低速度區(qū)域，將Vmax的30%以上且不足60%設(shè)為中速度區(qū)域，將這以上設(shè)為高速度區(qū)域。在上述的實(shí)施方式中使用電壓型逆變器，但如果是通過(guò)功率控制元件的開(kāi)關(guān)來(lái)控制向電動(dòng)機(jī)供給的電壓或電流的方式的話(huà)，則能應(yīng)用本發(fā)明。例如，能在電流型逆變器、電壓型或電流型的多電平逆變器、將變換器和逆變器進(jìn)行一體化的矩陣變換器、多電平矩陣變換器等中應(yīng)用。在使用矩陣變換器的情況下，沒(méi)有直流總線(xiàn)，因此電壓/電流測(cè)定如圖1 等所示那樣對(duì)緊鄰?fù)獠侩娫?1之后的3相交流進(jìn)行即可。電動(dòng)機(jī)21代替旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)而是線(xiàn)性電動(dòng)機(jī)也可。代替電動(dòng)機(jī)編碼器，而使用對(duì)機(jī)械負(fù)載的位置/速度進(jìn)行直接感測(cè)的旋轉(zhuǎn)編碼器、線(xiàn)性編碼器也可。代替外部電源和變換器的組合，從直流電源(直流發(fā)電機(jī)、燃料電池、蓄電池等)直接向直流總線(xiàn)進(jìn)行電力供給也可。雖然示出了以三相感應(yīng)或同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)傳感器矢量控制的例子，但是為在三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中使用旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)傳感器的矢量控制或者在三相同步電動(dòng)機(jī)中使用旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)傳感器的矢量控制也可。外部電源也可以是非接觸供電裝置。非接觸供電裝置包含變換器也可。在上述的實(shí)施方式中，假定了在PWM調(diào)制器中通過(guò)調(diào)制波和載波的大小比較來(lái)決定陷波的導(dǎo)通截止的方法，但是在采用非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中例示的使用瞬時(shí)空間矢量的概念的調(diào)制法的情況下，例如以如下方式構(gòu)成即可，即，將載波設(shè)為方形波，在載波的上升沿的定時(shí)中對(duì)構(gòu)成PWM調(diào)制器的DSP、微型電子計(jì)算機(jī)施加中斷，由此在載波的每1個(gè)周期進(jìn)行1 次矢量運(yùn)算。附圖標(biāo)記的說(shuō)明
11 外部電源、13 變換器、15 直流總線(xiàn)、
17 電容、19、19A、19B、19C 逆變器、
21、21A、21B、21C 電動(dòng)機(jī)、
23、23A、23B、23C 機(jī)械負(fù)載(同一負(fù)載模式裝置)、
25、25A、25B、25C 電動(dòng)機(jī)編碼器、
27、27A、27B、27C 控制器、
29,29A,29B,29C 指令值生成器、
41 功率控制部、43 電動(dòng)機(jī)電流測(cè)定器、
45 指令運(yùn)算器、47 PWM調(diào)制器、49 載波振蕩器、
51、51a 柵極驅(qū)動(dòng)電路、
61、61A、61B、61C 電壓測(cè)定器、
63、63A、63B、63C 電流測(cè)定器、
81、81A、81B、81C 功率量運(yùn)算器、
83、83a、83aA、83aB、83aC 參數(shù)選擇 / 指令器。
權(quán)利要求
1.一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，具備功率量運(yùn)算器，計(jì)算在所述同一負(fù)載模式中的逆變器的接收功率量；以及參數(shù)選擇/指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，比較各參數(shù)下的所述接收功率量， 選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具備指令值生成器，輸出所述負(fù)載模式的周期開(kāi)始信號(hào)和周期結(jié)束信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述逆變器的參數(shù)為載波頻率、以及開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率的至少一方。
4.一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，計(jì)算所述各參數(shù)下的根據(jù)所述同一負(fù)載模式的逆變器的接收功率量， 比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。
5.一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，具備功率量運(yùn)算器，計(jì)算在所述同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中的逆變器的接收功率量；以及參數(shù)選擇/指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，比較各參數(shù)下的所述接收功率量， 選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具備指令值生成器，輸出所述負(fù)載模式的周期開(kāi)始信號(hào)和周期結(jié)束信號(hào)、以及表示負(fù)載模式內(nèi)的所述各區(qū)間的區(qū)間號(hào)碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的省電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述逆變器的參數(shù)為載波頻率、以及開(kāi)關(guān)波形的電壓變化率的至少一方。
8.一種具有同一負(fù)載模式的裝置的省電驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述具有同一負(fù)載模式的裝置通過(guò)從逆變器進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其特征在于，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，計(jì)算所述各參數(shù)下的、在所述同一負(fù)載模式內(nèi)的多個(gè)區(qū)間的每一個(gè)中的逆變器的接收功率量，比較各參數(shù)下的所述接收功率量，選擇使該接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的省電驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述多個(gè)區(qū)間以在負(fù)載模式中的電動(dòng)機(jī)的速度、加速度、或轉(zhuǎn)矩不同的方式進(jìn)行設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過(guò)從逆變器(19)進(jìn)行電力供給的電動(dòng)機(jī)(21)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、并以同一負(fù)載模式重復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的同一負(fù)載模式裝置(23)的省電驅(qū)動(dòng)裝置。其具備功率量運(yùn)算器(81)，計(jì)算在同一負(fù)載模式中的逆變器的接收功率量(W)；以及參數(shù)選擇/指令器(83)，使逆變器的參數(shù)變化為多個(gè)值，比較各參數(shù)下的接收功率量，選擇使接收功率量為最小的參數(shù)，對(duì)逆變器做出指令。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102362427SQ20108001336
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者新妻素直 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 Ihi