專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為減低電源設(shè)備容量而使用了電容器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在對(duì)機(jī)床或產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的、將輸入交流電力變換為直流電力的變換器中，廣泛采用通過(guò)功率半導(dǎo)體元件的PWM開(kāi)關(guān)動(dòng)作，能夠使功率因數(shù)大體為1，把DC鏈電壓升壓控制到輸入電壓峰值以上的希望的電壓的PWM變換器。在日本特開(kāi)2000-236679號(hào)中，記載了一種方法，在PWM變換器的輸出部連接電容器，使PWM變換器進(jìn)行動(dòng)作來(lái)限制輸入電流，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電力源中把電容器作為緩沖器使用，由此抑制電動(dòng)機(jī)加速時(shí)從電源供給的電力峰值，以及在電動(dòng)機(jī)減速時(shí)返回電源的再生電力峰值的方法。根據(jù)該方法，通過(guò)電容器的緩沖功能抑制電力的高峰。但是因?yàn)榭刂齐娙萜鞯碾妷菏蛊涫冀K恒定，所以電動(dòng)機(jī)減速時(shí)產(chǎn)生的再生電力結(jié)果向電源側(cè)返回或者在無(wú)法返回時(shí)由電阻消費(fèi)，無(wú)法積蓄在電容器中而再次利用。因此，通過(guò)該方法，在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)以及恒速運(yùn)行時(shí)應(yīng)該從電源側(cè)供給的電力的總量與不使用電容器時(shí)相比沒(méi)有減少。因此，存在無(wú)法很大地緩和針對(duì)電源容量的要求的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在使用電容器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，不僅減低電力的峰值，而且還減低從電源供給的電力的總量，進(jìn)一步緩和針對(duì)電源容量的要求。根據(jù)本發(fā)明，具有PWM變換器，其通過(guò)PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制，進(jìn)行電源的交流電力和直流電力之間的相互電力變換；PWM逆變器，其進(jìn)行PWM變換器輸出的直流電力和頻率可變的交流電力之間的相互電力變換，通過(guò)該頻率可變的交流電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；電容器，其設(shè)置在PWM變換器和PWM逆變器之間，能夠積蓄能夠驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8的量的電力；以及 PWM變換器用控制電路，其對(duì)于PWM變換器進(jìn)行PWM控制，PWM變換器用控制電路對(duì)PWM變換器進(jìn)行PWM控制，以便在電動(dòng)機(jī)的加速控制期間從PWM變換器供給不滿足電動(dòng)機(jī)需要的電力，從電容器供給電動(dòng)機(jī)需要的電力的不足量，由此減低電動(dòng)機(jī)的減速控制期間開(kāi)始時(shí)的電容器的電壓，使電容器回收在電動(dòng)機(jī)的減速控制期間中在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的再生電力的至少一部分。


通過(guò)參照以下的附圖，能夠更明確地理解本發(fā)明。圖1是表示采用本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的概要波形圖。圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的控制的概要的概要波形圖。圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的控制的概要的概要波形圖。
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圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的概要波形圖。圖6是表示追加電阻放電單元的框圖。圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的概要波形圖。圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的概要波形圖。圖9是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式中的控制的狀態(tài)遷移圖，※表示通過(guò)電流限制值向電容器供給電流。圖10是表示圖9中使用的電壓值的大小關(guān)系的圖。圖11是用于說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施方式的概要波形圖。
具體實(shí)施例方式圖1是表示采用本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的一例的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具有進(jìn)行經(jīng)由AC電抗器13從電源14供給的三相交流電力和直流電力之間的相互電力變換的PWM變換器2 ；進(jìn)行直流電力和頻率可變的三相交流電力之間的相互電力變換的、通過(guò)該頻率可變的三相交流電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8的PWM逆變器3 ；在PWM變換器 2和PWM逆變器3之間設(shè)置的、能夠積蓄能夠驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8的量的電力的電容器4。作為電容器4，例如可以使用電解電容器、電氣雙重電容器、大容量蓄電設(shè)備等。PWM變換器2具有與AC電抗器13協(xié)作進(jìn)行三相交流的升壓開(kāi)關(guān)，變換為直流的功率元件組20 ；使變換后的直流平滑的平滑電容器9 ；和進(jìn)行功率元件組20的開(kāi)關(guān)的控制的PWM變換器用控制電路5。另外，PWM變換器用控制電路5如后所述，調(diào)整PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值。追隨通過(guò)PWM變換器用控制電路5調(diào)整的PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值，PWM變換器2的實(shí)際的輸出電壓變動(dòng)，因此DC鏈電壓(電容器4的電壓) 變動(dòng)。PWM變換器用控制電路5，根據(jù)經(jīng)由線路10供給的DC鏈電壓(電容器4的電壓)的檢測(cè)值即PWM變換器2的輸出電壓的檢測(cè)值與其控制目標(biāo)值的偏差、經(jīng)由線路11供給的輸入電壓的檢測(cè)值、以及經(jīng)由線路12供給的輸入電流的檢測(cè)值，生成PWM信號(hào)，使功率元件組 20進(jìn)行開(kāi)關(guān)。由此，在動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，把來(lái)自電源14的三相交流變換為比其電壓峰值高的希望的電壓的直流，在再生時(shí)把在電動(dòng)機(jī)8中生成的，在逆變器3中變換為直流、并通過(guò)平滑電容器19平滑后的再生電力變換為三相交流，向電源14再生。PWM逆變器3也具有進(jìn)行其內(nèi)部的功率元件組的開(kāi)關(guān)控制的PWM逆變器用控制電路6?？刂破?綜合控制PWM變換器用控制電路5和PWM逆變器用控制電路6。在接通電源等時(shí)，為了將電容器4充電到電源電壓峰值，可以使用PWM變換器2內(nèi)部的初始充電電路，也可以使用外部充電電路。其后，電容器4在開(kāi)始運(yùn)行之前，通過(guò)PWM 變換器用控制電路5的控制，充電到PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值。圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的PWM變換器的控制概要的圖。在圖2 中，(a)欄的電動(dòng)機(jī)輸出相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)8需要的電力或者從電動(dòng)機(jī)再生的電力。電動(dòng)機(jī)輸出的值可以從下述信息中得到根據(jù)經(jīng)由線路15供給的對(duì)于PWM逆變器3的輸入的檢測(cè)值計(jì)算的電動(dòng)機(jī)輸出信息、在PWM逆變器3內(nèi)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)輸出信息、或者在上位控制器7內(nèi)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)輸出信息。在通過(guò)控制器7進(jìn)行的加速控制時(shí)，為了從電容器4供給電動(dòng)機(jī)輸出表示的電動(dòng)機(jī)8需要的電力中的某值以上的電力，PWM變換器用控制電路5，如果檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)輸出成為某值以上，則根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出，如(b)欄所示，使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢降低。通過(guò)如此使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢降低，與此相隨電容器 4的電壓慢慢降低。由此，在加速控制時(shí)從電源14供給的電壓被限制為比電動(dòng)機(jī)8需要的電力低的值，從電容器4供給電動(dòng)機(jī)8需要的電力的不足量。如果通過(guò)控制器7的控制，對(duì)于電動(dòng)機(jī) 8轉(zhuǎn)移到低負(fù)荷的恒速控制，則PWM變換器用控制電路5維持此時(shí)的PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值。通過(guò)這樣維持PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值，維持電容器4的電壓。由此，電動(dòng)機(jī)8需要的電力全部從電源14供給。如果通過(guò)控制器7的控制轉(zhuǎn)移到減速控制，則PWM變換器用控制電路5，與(a)欄的電動(dòng)機(jī)輸出表示的從電動(dòng)機(jī)8再生的電力相對(duì)應(yīng)，使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢上升。通過(guò)這樣使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢上升，與此相隨電容器4的電壓慢慢上升。由此，不從電源14 對(duì)電容器4充電，另夕卜，來(lái)自電動(dòng)機(jī)8的全部再生電力不向電源14側(cè)再生，而是回收到電容器4中，能夠在下一次控制循環(huán)中再使用。如上所述，PWM變換器用控制電路5根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出變更PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值，由此在電動(dòng)機(jī)8加速時(shí)減少?gòu)碾娫?4側(cè)應(yīng)該供給的電力，能夠緩和對(duì)于電源容量的要求。圖3表示本實(shí)施方式中的各處的波形的概要的一例。在圖3中，在TO-Tl的期間， 電動(dòng)機(jī)處于停止中，在PWM變換器2中將DC鏈電壓(電容器4的電壓)((e)欄)維持在比輸入電壓峰值高的恒定值。在時(shí)刻Tl時(shí)通過(guò)控制器7的控制，開(kāi)始電動(dòng)機(jī)的加速，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)輸出((a)欄)達(dá)到預(yù)定值的時(shí)刻T2之前，PWM變換器用控制電路5把PWM變換器2 的輸出電壓的控制目標(biāo)值維持為恒定((b)欄)，所以DC鏈電壓(電容器4的電壓)不變化 ((e)欄)，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8的電力全部從電源14供給。從時(shí)刻T2到恒速控制期間開(kāi)始的時(shí)刻T3，因?yàn)镻WM變換器用控制電路5根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢降低((b)欄)，所以電容器4放電，電容器4的電壓也降低((e)欄)。此時(shí)，成為來(lái)自電容器4的電力補(bǔ)充來(lái)自電源14的電力的狀況，把來(lái)自電源14的電流(電源輸出((c)欄))維持恒定。在T3-T4的恒速控制期間中，因?yàn)镻WM變換器用控制電路5使 PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值維持恒定((b)欄)，所以從電源14供給與電動(dòng)機(jī)輸出相符的電力。當(dāng)通過(guò)控制器7的控制在時(shí)刻T4開(kāi)始減速控制時(shí)，PWM變換器用控制電路 5根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值上升((b)欄)，由此在電容器 4中回收在電動(dòng)機(jī)8中產(chǎn)生的再生電力。這樣因?yàn)橥ㄟ^(guò)PWM變換器用控制電路5根據(jù)產(chǎn)生再生電力，使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值上升，所以再生電力向電源14的返回實(shí)質(zhì)上成為零，也不從電源14向電容器4充電。此外，當(dāng)在減速控制中再生電力的量比設(shè)想的量多，PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值變得過(guò)高的情況下，例如，PWM變換器用控制電路5可以在PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值達(dá)到運(yùn)行前的初始值的時(shí)點(diǎn)維持該值來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此使其后產(chǎn)生的再生電力返回電源14側(cè)。相反，當(dāng)再生電力量不足，減速控制結(jié)束時(shí)的PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值達(dá)不到運(yùn)行前的初始值的情況下，PWM變換器用控制電路5例如可以在PWM變換器用控制電路5運(yùn)行停止時(shí)使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢上升來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此返回初始值。在這些情況下考慮使用的電源14的能力，希望PWM變換器用控制電路5調(diào)整PWM 變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值的增減的時(shí)間的比例，即所謂的“斜率”。另外，也可以使用后述的輸入電流的限制功能，限制向電源14側(cè)再生的電流以及從電源14側(cè)供給的電流。圖1的PWM變換器用控制電路5具有以下的功能在根據(jù)經(jīng)由線路10檢測(cè)的PWM 變換器2的輸出電壓與其控制目標(biāo)值的偏差決定的針對(duì)PWM變換器2的輸入電流的指令值超過(guò)了輸入電流的限制值時(shí)，把該限制值作為輸入電流的指令值生成在功率元件組20的開(kāi)關(guān)動(dòng)作中使用的PWM信號(hào)，不論DC鏈電壓(電容器4的電壓)與PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值的偏差怎樣，把輸入電流限制在一定的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，如圖4所示，通過(guò)PWM變換器用控制電路5在電動(dòng)機(jī)8的加速控制時(shí)、恒速控制時(shí)以及減速控制時(shí)分別設(shè)定適當(dāng)?shù)妮斎腚娏飨拗浦?，能夠得到與第一實(shí)施方式同樣的結(jié)果。在圖 4中，PWM變換器用控制電路5，決定電動(dòng)機(jī)8加速時(shí)需要的電力中的、從電源14供給的電力的上限值，把與其對(duì)應(yīng)的電流值作為停止時(shí)以及加速時(shí)的輸入電流的上限值。PWM變換器用控制電路5在電動(dòng)機(jī)8的恒速時(shí)，把與其時(shí)的電動(dòng)機(jī)輸出對(duì)應(yīng)的電流值作為上限值。PWM 變換器用控制電路5在電動(dòng)機(jī)8減速時(shí)把輸入電流的上限值以及下限值都設(shè)為零。圖5表示本實(shí)施方式中的各處的波形的概要的一例。在圖5中，在TO-Tl期間，電動(dòng)機(jī)處于停止，PWM變換器用控制電路5進(jìn)行PWM控制，使PWM變換器2的輸出電壓追隨比輸入電壓峰值高的控制目標(biāo)值。通過(guò)控制器7的控制在時(shí)刻Tl開(kāi)始電動(dòng)機(jī)的加速，在時(shí)刻 T2之前因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)輸出低，電源電流在輸入電流限制值以下，所以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8的電力全部從電源14供給。在T2-T3期間，因?yàn)閷⑤斎腚娏飨拗茷槠渖舷拗?，所以電?dòng)機(jī)8需要的電力的不足部分的電力從電容器4供給，DC鏈電壓(電容器4的電壓)慢慢降低。在 T3-T4的恒速控制期間，因?yàn)镻WM變換器用控制電路5把輸入電力限制值設(shè)定為與電動(dòng)機(jī)輸出對(duì)應(yīng)的值，所以對(duì)于電動(dòng)機(jī)8僅從電源14供給電力，電容器4既不充電也不放電，DC鏈電壓(電容器4的電壓)保持恒定。當(dāng)在時(shí)刻T4開(kāi)始減速控制期間時(shí)，因?yàn)镻WM變換器用控制電路5把輸入電流限制值的上限和下限都設(shè)定為零，所以再生電力全部回收到電容器 4中，DC鏈電壓(電容器4的電壓)上升。在第二實(shí)施方式中，也存在再生電力的量比設(shè)想的量多，DC鏈電壓(電容器4的電壓)過(guò)高的情況。在該情況下，例如在電動(dòng)機(jī)8的減速控制期間中，PWM變換器用控制電路5也可以在DC鏈電壓(電容器4的電壓)達(dá)到PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值的時(shí)點(diǎn)，把輸入電流限制值變更為停止時(shí)的值來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此再生到電源14側(cè)。關(guān)于電動(dòng)機(jī)8的加速控制時(shí)的輸入電流限制值，例如可以根據(jù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的場(chǎng)所的電源設(shè)備容量、電動(dòng)機(jī)的輸出模式、以及電容器的容量來(lái)決定，通過(guò)PWM變換器用控制電路5的設(shè)定開(kāi)關(guān)，或者通過(guò)位于PWM變換器用控制電路5的上位的控制器7的參數(shù)等設(shè)定。例如，把電源設(shè)備能夠允許的電力換算為電流值后的值設(shè)定為輸入電流限制值，或者把對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的最大輸出將其一半的瓦特?cái)?shù)換算為電流值后的值設(shè)定為輸入電流限制值等。另外，為了使DC鏈電壓(電容器4的電壓)不降低到輸入電壓峰值，還考慮電容器4的容量，決定輸入電流限制值。還可以限制輸入電壓，來(lái)取代限制輸入電流。 根據(jù)經(jīng)由線路11供給的針對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的輸入電壓的檢測(cè)值以及經(jīng)由線路12供給的針對(duì)PWM變換器2的輸入電流的檢測(cè)值，來(lái)計(jì)算輸入電力。
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如圖6所示，可以與電容器4并聯(lián)設(shè)置電阻16和開(kāi)關(guān)17的串聯(lián)連接，PWM變換器用控制電路5，在DC鏈電壓(電容器4的電壓)超過(guò)第一閾值時(shí)，控制開(kāi)關(guān)17使其接通，通過(guò)電阻16消費(fèi)再生電力，PWM變換器用控制電路5，在DC鏈電壓(電容器4的電壓)成為比第一閾值低的第二閾值以下時(shí)，控制開(kāi)關(guān)17使其斷開(kāi)，其后如果又超過(guò)第一閾值，則可以重復(fù)使開(kāi)關(guān)17再次接通的控制。圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的PWM變換器的控制的概要波形圖。在第三實(shí)施方式中，不管電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)如何，僅在電容器電壓低于充電等級(jí)的情況下，從電源限制電流，使電容器充電。以下詳細(xì)敘述。在PWM變換器用控制電路5中，當(dāng)把電源電流(電源輸出)的上限設(shè)定為零，通過(guò)控制器7在時(shí)刻Tl開(kāi)始加速控制時(shí)，僅從電容器4向電動(dòng)機(jī)8供給電力。如果在時(shí)刻T2， DC鏈電壓(電容器4的電壓)降低到充電等級(jí)時(shí)，PWM變換器用控制電路5把該充電等級(jí)設(shè)定為PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值，把輸入電流的上限值設(shè)定為非零的預(yù)定值。 該上限值超過(guò)恒速控制需要的電流值，但是在該時(shí)點(diǎn)的加速控制需要的電流值以下。因此， 關(guān)于加速控制的后半段電流的不足部分，從電容器4向電動(dòng)機(jī)8供給電力，DC鏈電壓(電容器4的電壓)進(jìn)一步降低。從轉(zhuǎn)移到恒速控制的時(shí)刻T3開(kāi)始，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)輸出變得比電流限制值小，所以通過(guò)該差開(kāi)始電容器4的充電，在轉(zhuǎn)移到減速控制的時(shí)刻T4之前，DC鏈電壓(電容器4的電壓)恢復(fù)到充電等級(jí)。PWM變換器用控制電路5在檢測(cè)到DC鏈電壓(電容器4的電壓)恢復(fù)到充電等級(jí)時(shí)，把輸入電流的上限值設(shè)定為零。在控制器7進(jìn)行的從時(shí)刻T4開(kāi)始的減速控制時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)PWM變換器用控制電路 5把輸入電流的上限值以及下限值設(shè)定為零，所以不進(jìn)行從電源14的充電以及向電源的再生，把電動(dòng)機(jī)8中產(chǎn)生的再生電力全部積蓄在電容器4中。PWM變換器用控制電路5在檢測(cè)到DC鏈電壓(電容器4的電壓)達(dá)到比充電等級(jí)高的再生等級(jí)時(shí)，可以變更輸入電流的下限值，向電源再生。圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明第四實(shí)施方式的PWM變換器的控制的概要波形圖。在圖8 中，在TO-Tl電動(dòng)機(jī)處于停止時(shí)，PWM變換器用控制電路5進(jìn)行控制，使PWM變換器2的輸出電壓成為比輸入電壓峰值高的第二電壓。通過(guò)控制器7的控制在時(shí)刻Tl開(kāi)始電動(dòng)機(jī)8的加速，電動(dòng)機(jī)輸出上升，在電源電流(電源輸出)達(dá)到正側(cè)的限制值的時(shí)刻T2之前，電動(dòng)機(jī) 8需要的電力全部從電源14供給。當(dāng)在時(shí)刻T2電源電流(電源輸出)達(dá)到限制值時(shí)，從電容器4供給其以上的電力，與此相伴DC鏈電壓(電容器4的電壓)降低。此時(shí)，PWM變換器用控制電路5在檢測(cè)到DC鏈電壓(電容器4的電壓)減低到比第二電壓低的第一電壓以下時(shí)，把PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值變更為第一值。當(dāng)通過(guò)控制器7在時(shí)刻T3轉(zhuǎn)移到恒速控制時(shí)，PWM變換器用控制電路5把PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值從第二電壓變更為比其低的第一電壓。因?yàn)榇藭r(shí)需要的電流在限制值以下，所以為了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8以及把電容器4維持在第一電壓，使用來(lái)自電源14的電流。當(dāng)通過(guò)控制器7在時(shí)刻T4開(kāi)始減速控制時(shí)，因?yàn)樵赑WM變換器用控制電路5中把輸入電流的上限值以及下限值設(shè)定為零，所以不進(jìn)行從電源14的充電以及向電源14的再生，電動(dòng)機(jī)8產(chǎn)生的再生電力全部積蓄在電容器4中。PWM變換器用控制電路5在檢測(cè)到DC鏈電壓(電容器4的電壓) 恢復(fù)到第二值時(shí)，使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值以及輸入電流的限制值返回初始值，如果其后存在產(chǎn)生的再生電力，其向電源14再生。圖9是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式中的PWM變換器的控制的狀態(tài)遷移圖。圖10 表示在圖9中使用的電壓VL1、VL2、VH1、VH2以及輸入電壓峰值的大小關(guān)系。另外，圖11是用于說(shuō)明該控制的概要波形圖。從圖9的狀態(tài)1開(kāi)始控制，在TO-Tl電動(dòng)機(jī)處于停止時(shí)PWM變換器用控制電路5把 DC鏈電壓(電容器4的電壓)控制為VH2。通過(guò)控制器7在時(shí)刻Tl開(kāi)始電動(dòng)機(jī)8的加速控制，此時(shí)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)輸出低，電源電流(電源輸出)在限制值以下，所以電動(dòng)機(jī)8需要的電力全部從電源14供給。此時(shí)把DC鏈電壓(電容器4的電壓)控制為VH2。當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出上升，來(lái)自電源14的供給電力成為限制值以上時(shí)，因?yàn)橄拗戚斎腚娏?，所以電?dòng)機(jī)8需要的電力的不足部分從電容器4供給，DC鏈電壓(電容器4的電壓)降低。當(dāng)DC鏈電壓(電容器4的電壓)成為VHl以下時(shí)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)2。在狀態(tài)2因?yàn)橄拗戚斎腚娏?，所以DC鏈電壓(電容器4的電壓)的控制成為開(kāi)環(huán)，DC鏈電壓(電容器4的電壓)降低。當(dāng)DC鏈電壓(電容器4的電壓)成為VLl以下時(shí)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)3，進(jìn)行控制以便維持VL1，從電源14供給需要的電力。在此前后電動(dòng)機(jī)8的控制轉(zhuǎn)移到恒速控制，負(fù)荷變小。電動(dòng)機(jī)8開(kāi)始減速， DC鏈電壓(電容器4的電壓)上升，當(dāng)成為VL2以上時(shí)，轉(zhuǎn)移到狀態(tài)4，PWM變換器用控制電路5進(jìn)行的PWM控制關(guān)斷。由此，從電源14供給的電力以及向電源再生的電力成為零， 減速控制中產(chǎn)生的再生電力全部在電容器4回收。當(dāng)DC鏈電壓(電容器4的電壓)成為 VH2以上時(shí)返回狀態(tài)1，重新開(kāi)始PWM變換器用控制電路5進(jìn)行的使PWM變換器2的輸出電壓的控制目標(biāo)值成為VH2的PWM控制。作為本發(fā)明的效果，在減速控制期間使電容器回收在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的再生電力， 在下一控制循環(huán)中再利用，由此能夠減少?gòu)碾娫垂┙o的電力的總量，能夠緩和對(duì)于電源容量的要求。
權(quán)利要求
1.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(1)，其特征在于，具有PWM變換器O)，其通過(guò)PWM控制，進(jìn)行電源(14)的交流電力和直流電力之間的相互電力變換；PWM逆變器(3)，其進(jìn)行上述PWM變換器( 輸出的直流電力和頻率可變的交流電力之間的相互電力變換，通過(guò)該頻率可變的交流電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(8)；電容器0)，其設(shè)置在上述PWM變換器( 和上述PWM逆變器3之間，能夠積蓄能夠驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(8)的量的電力；以及PWM變換器用控制電路(5)，其對(duì)于上述PWM變換器(2)進(jìn)行PWM控制，上述PWM變換器用控制電路(5)對(duì)上述PWM變換器(2)進(jìn)行PWM控制，以便在電動(dòng)機(jī) (8)的加速控制期間從上述PWM變換器( 供給不滿足電動(dòng)機(jī)(8)需要的電力，從上述電容器⑷供給電動(dòng)機(jī)⑶需要的電力的不足量，由此減低電動(dòng)機(jī)⑶的減速控制期間開(kāi)始時(shí)的上述電容器的電壓，使上述電容器回收在電動(dòng)機(jī)(8)的減速控制期間中在電動(dòng)機(jī)(8)中產(chǎn)生的再生電力的至少一部分。
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，上述PWM變換器用控制電路( 在電動(dòng)機(jī)(8)的加速控制期間中，使上述電容器(4) 的電壓降低；在電動(dòng)機(jī)⑶的恒速控制期間中，維持上述電壓降低的電容器⑷的電壓；在電動(dòng)機(jī)⑶的減速控制期間中，進(jìn)行控制不從電源(14)對(duì)上述電壓降低的電容器⑷進(jìn)行充電，使上述電壓降低的電容器回收該再生電力的至少一部分。
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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)(8)的加速控制期間中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出使上述PWM變換器O)的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢降低來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此使上述電容器的電壓降低。
4.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)(8)的加速控制期間中，把上述PWM變換器 (2)的輸入電流或輸入電力限制為預(yù)定等級(jí)來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此使上述電容器(4)的電壓降低。
5.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)⑶的恒速控制期間中，把上述PWM變換器 ⑵的輸出電壓的控制目標(biāo)值設(shè)定為應(yīng)該維持的電容器⑷的電壓來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此維持上述電容器的電壓。
6.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)⑶的恒速控制期間中，把上述PWM變換器 (2)的輸入電流或者輸入電力限制為與恒速控制期間中的電動(dòng)機(jī)輸出對(duì)應(yīng)的等級(jí)來(lái)進(jìn)行 PWM控制，由此維持上述電容器的電壓。
7.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)(8)的減速期間中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出使上述 PWM變換器O)的輸出電壓的控制目標(biāo)值慢慢上升來(lái)進(jìn)行PWM控制，不從電源(14)向上述電壓降低的電容器⑷充電，使上述電壓降低的電容器⑷回收該再生電力的至少一部分。
8.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)⑶的減速期間中，把上述PWM變換器(2)的輸入電流或者輸入電力的上限值以及下限值設(shè)定為零來(lái)進(jìn)行PWM控制，由此不從電源(14) 向上述電壓降低的電容器⑷充電，使上述電壓降低的電容器⑷回收該再生電力的至少一部分。
9.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，上述PWM變換器用控制電路(5)，在電動(dòng)機(jī)(8)的減速期間中，停止針對(duì)于上述PWM變換器⑵的PWM控制，不從電源(14)向上述電壓降低的電容器⑷充電，使上述電壓降低的電容器回收該再生電力的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 還具有電阻放電單元(16、17)，其在電動(dòng)機(jī)⑶的減速期間在上述PWM變換器(2)的輸出電壓超過(guò)了規(guī)定值時(shí)，對(duì)在上述電容器中積蓄的電力的一部分進(jìn)行電阻放電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出成為規(guī)定值以上時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出使作為DC鏈電壓的電容器的電壓的控制目標(biāo)值慢慢降低。當(dāng)轉(zhuǎn)移到恒速控制時(shí)，維持此時(shí)的DC鏈控制目標(biāo)值。當(dāng)轉(zhuǎn)移到減速控制時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出使DC鏈控制目標(biāo)值慢慢上升，使電容器回收再生電力，在下一個(gè)控制循環(huán)中再利用。
文檔編號(hào)H02P27/08GK102403958SQ20111027393
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者丹羽正一, 原田隆, 堀越真一, 巖下平輔, 酒井幸次郎 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社