同步電動機(jī)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種為進(jìn)行電源再生以及停電時的同步電動機(jī)的停止而控制同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制裝置。同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時，通過q軸電流指令值設(shè)定部設(shè)定的q軸電流指令值以及同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時通過d軸電流指令值設(shè)定部設(shè)定的d軸電流指令值，以使同步電動機(jī)每單位時間的功率的絕對值等于同步電動機(jī)每單位時間的損失的方式被設(shè)定。
【專利說明】同步電動機(jī)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及為進(jìn)行向交流電源側(cè)再生當(dāng)同步電動機(jī)減速時產(chǎn)生的再生能量的電源再生并且在交流電源停電時進(jìn)行同步電動機(jī)的停止而控制同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]歷來，為處理電動機(jī)減速時產(chǎn)生的再生能量，使用了為進(jìn)行向交流電源側(cè)再生再生能量的電源再生而控制電動機(jī)的電動機(jī)控制裝置。在進(jìn)行這樣的電源再生的情況下，因為在交流電源停電時能夠向交流電源側(cè)再生伴隨電動機(jī)的減速而產(chǎn)生的再生能量，所以在向電動機(jī)供給交流電力的逆變器上并聯(lián)連接的DC鏈路部的電壓成為過電壓(異常電壓)。為避免DC鏈路部的電壓成為過電壓，例如在日本特開平10 - 243675號公報(JPlO —243675A)以及日本特開2002 — 369564號公報(JP2002 — 369564A)中提出了設(shè)置有消耗在交流電源停電時伴隨電動機(jī)的減速而產(chǎn)生的再生能量的再生電阻或者動態(tài)制動器的電動機(jī)控制裝置。
[0003]但是，在電動機(jī)控制裝置內(nèi)設(shè)置再生電阻或者動態(tài)制動器的情況下，需要隨著電動機(jī)的輸出變大使再生電阻或者動態(tài)制動器的容量增大，隨著再生電阻或者動態(tài)制動器的容量變大，有電動機(jī)控制裝置的成本增大這樣的不合適的情況。
[0004]另一方面，例如在日本特開平5 — 51182號公報(JP5 — 51182A)中提出了為了能夠不設(shè)置再生電阻或者動態(tài)制動器地處理在交流電源停電時伴隨電動機(jī)的減速而產(chǎn)生的再生能量而控制感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)控制裝置。在這樣的感應(yīng)電動機(jī)控制裝置中，在伴隨交流電源的停電的感應(yīng)電動機(jī)減速時，在同一轉(zhuǎn)矩條件下通過抑制感應(yīng)電動機(jī)的d軸電流的值而使感應(yīng)電動機(jī)的q軸電流的值增大，使感應(yīng)電動機(jī)的運轉(zhuǎn)效率比感應(yīng)電動機(jī)減速時以外的驅(qū)動時降低，由此使得不發(fā)生在交流電源側(cè)再生的再生能量。另外，在上述的感應(yīng)電動機(jī)控制裝置中，在伴隨交流電源的停電的感應(yīng)電動機(jī)減速時以外的驅(qū)動時，為使感應(yīng)電動機(jī)的運轉(zhuǎn)效率比感應(yīng)電動機(jī)減速時提高，把d軸電流的值設(shè)定為比減速時大的值。
[0005]但是，在為了進(jìn)行電源再生而控制同步電動機(jī)的情況下，因為q軸電流有助于轉(zhuǎn)矩的生成，所以在伴隨交流電源的停電的同步電動機(jī)減速時，在抑制同步電動機(jī)的d軸電流的值的同時使同步電動機(jī)的q軸電流的值增大的情況下，再生能量增大，與向同步電動機(jī)供給交流電力的逆變器并聯(lián)連接的DC鏈路部的電壓成為過電壓，由此有可能發(fā)生過電壓警報。另外，在伴隨交流電源的停電的同步電動機(jī)減速時以外的驅(qū)動時，在把d軸電流的值設(shè)定為超過零的值的情況下，同步電動機(jī)的消耗功率增大，同步電動機(jī)的運轉(zhuǎn)效率顯著降低。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的一種方式，提供一種同步電動機(jī)控制裝置，其能夠不對成本以及同步電動機(jī)的運轉(zhuǎn)效率產(chǎn)生惡劣影響地避免在向同步電動機(jī)供給交流電力的逆變器上并聯(lián)連接的DC鏈路部的電壓成為過電壓的事態(tài)，在交流電源停電時不發(fā)生過電壓警報，迅速而且安全地使同步電動機(jī)停止。
[0007]根據(jù)本實用新型的一種方式，同步電動機(jī)控制裝置，是為進(jìn)行向交流電源側(cè)再生同步電動機(jī)減速時產(chǎn)生的再生能量的電源再生同時在交流電源停電時進(jìn)行同步電動機(jī)的停止而控制同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制裝置，具有:q軸電流以及d軸電流檢測部，用于根據(jù)在同步電動機(jī)中流動的第一相的電流、第二相的電流以及第三相的電流中的至少兩個以及同步電動機(jī)的位置檢測與同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流相當(dāng)?shù)膓軸電流以及與同步電動機(jī)的勵磁電流相當(dāng)?shù)膁軸電流；q軸電流指令值設(shè)定部，用于在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源不停電時，根據(jù)同步電動機(jī)的速度和針對同步電動機(jī)的速度指令值的差設(shè)定同步電動機(jī)的第一 q軸電流指令值，在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時，設(shè)定同步電動機(jī)的第二 q軸電流指令值；d軸電流指令值設(shè)定部，用于在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源不停電時，把同步電動機(jī)的第一 d軸電流指令值設(shè)定為零的值，在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時，把同步電動機(jī)的第二 d軸電流指令值設(shè)定為比零大的值；和驅(qū)動部，用于根據(jù)q軸電流、d軸電流、第一 q軸電流指令值或者第二 q軸電流指令值、以及第一 d軸電流指令值或者第二 d軸電流指令值驅(qū)動同步電動機(jī)，以使同步電動機(jī)每單位時間的功率的絕對值等于同步電動機(jī)每單位時間的損失的方式，設(shè)定第二 q軸電流指令值以及第二 d軸電流指令值。
[0008]合適的是，基于同步電動機(jī)的速度和針對同步電動機(jī)的速度指令值的差設(shè)定第二q軸電流指令值，根據(jù)基于同步電動機(jī)的速度和針對同步電動機(jī)的速度指令值的差所設(shè)定的第二 q軸電流指令值設(shè)定第二 d軸電流指令值。
[0009]合適的是，根據(jù)同步電動機(jī)可以允許的最大的消耗功率或者預(yù)先給定的消耗功率設(shè)定第二 q軸電流指令值以及第二 d軸電流指令值。
[0010]合適的是，在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時為了限制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩而設(shè)定的第二 q軸電流指令值的第一限制值，被設(shè)定為比在同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源不停電時為了限制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩而設(shè)定的第二q軸電流指令值的第二限制值低的值。
[0011]根據(jù)本實用新型的一種方式，因為第二 q軸電流指令值以及第二 d軸電流指令值，以使同步電動機(jī)每單位時間的功率的絕對值等于同步電動機(jī)每單位時間的損失的方式被設(shè)定，所以同步電動機(jī)驅(qū)動時交流電源停電時產(chǎn)生的再生功率成為零。因此，能夠不對成本以及同步電動機(jī)的運轉(zhuǎn)效率產(chǎn)生惡劣影響地避免在對同步電動機(jī)供給交流電力的逆變器上并聯(lián)連接的DC鏈路部的電壓成為過電壓的事態(tài)，同時在交流電源停電時能夠不發(fā)生過電壓警報地迅速而且安全地使同步電動機(jī)停止。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過下面關(guān)聯(lián)附圖對于實施方式的說明，能夠更加明了本實用新型的目的、特征以及優(yōu)點。附圖中，
[0013]圖1是具有本實用新型的實施方式的同步電動機(jī)控制裝置的系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖2是圖1的同步電動機(jī)控制裝置的動作的流程圖。
[0015]圖3是用于說明q軸電流指令值以及d軸電流指令值的第一設(shè)定例的圖。
[0016]圖4是用于說明q軸電流指令值以及d軸電流指令值的第二設(shè)定例的圖?！揪唧w實施方式】[0017]參照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的同步電動機(jī)控制裝置的實施方式。
[0018]參照附圖時，圖1是具有本實用新型的實施方式的同步電動機(jī)控制裝置的系統(tǒng)的框圖。圖1表示的系統(tǒng)，具有:作為交流電源的三相交流電源1、變換器2、作為DC鏈路部的濾波電容器3、逆變器4、作為同步電動機(jī)的永磁同步電動機(jī)5、被驅(qū)動體6、位置檢測部7、旋轉(zhuǎn)速度運算部8、存儲器9、同步電動機(jī)控制裝置10、停電檢測部21、上位控制裝置22、和變換器控制部23。
[0019]變換器2，例如通過多個(在三相交流的情況下為6個)整流二極管以及與這些整流二極管的各個反并聯(lián)連接的晶體管構(gòu)成，把從三相交流電源I供給的交流電力變換為直流電力。濾波電容器3，為對通過變換器2的整流二極管整流的電壓進(jìn)行濾波而與變換器2并聯(lián)連接。逆變器4與濾波電容器3并聯(lián)連接，例如通過多個(在三相交流的情況下為6個)整流二極管以及與這些整流二極管的各個反并聯(lián)連接的晶體管構(gòu)成，通過基于后面要說明的PWM信號Vpwm進(jìn)行晶體管的導(dǎo)通關(guān)斷動作，把通過變換器2變換所得的直流電力變換為交流電力。
[0020]永磁同步電動機(jī)5連接工作臺、臂、在它們上裝卸的工件等被驅(qū)動體6，例如也可以用于在機(jī)床中改變保持工件的工作臺的位置或者姿勢，使機(jī)器人的臂旋轉(zhuǎn)操作等。在本實施方式中，假定永磁同步電動機(jī)5是具有轉(zhuǎn)子52、和圍繞轉(zhuǎn)子52配置的定子53的旋轉(zhuǎn)型伺服電動機(jī)，所述轉(zhuǎn)子52具有被安裝了位置檢測部7的旋轉(zhuǎn)軸51。
[0021]轉(zhuǎn)子52具有以90°間隔配置的4個永久磁鐵54a、54b、54c、54d。永久磁鐵54a、54b、54c、54d如下配置:使定子53側(cè)的端部對于轉(zhuǎn)子52的旋轉(zhuǎn)方向互相每次離開90°，同時永久磁鐵54a、54b、54c、54d的外側(cè)的端部交替成為N極、S極、N極以及S極。
[0022]定子53具有以120°間隔配置、分別被供給作為第一相的電流、第二相的電流以及第三相的電流的U相電流1?、V相電流Iv以及W相電流Iw的三個線圈55u、55v、55w。因此，永磁同步電動機(jī)5作為三相同步電動機(jī)作用。
[0023]在本實施方式中，定子53具有線圈(線圈55u、55v、55w)，成為接受電力的一次側(cè)，轉(zhuǎn)子52具有磁鐵(永久磁鐵54a、54b、54c、54d)，成為從一次側(cè)接受電力的二次側(cè)。
[0024]位置檢測部7通過檢測作為可動元件的位置的轉(zhuǎn)子52的旋轉(zhuǎn)角度Θ的旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)速度運算部8被輸入旋轉(zhuǎn)角度Θ，通過用時間微分旋轉(zhuǎn)角度Θ，計算與U相電流IuJ相電流Iv以及W相電流Iw的頻率相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子52的旋轉(zhuǎn)速度ω，向同步電動機(jī)控制裝置10輸出旋轉(zhuǎn)速度ω。
[0025]存儲器9存儲表示從上位控制裝置22向同步電動機(jī)控制裝置10輸入的作為針對轉(zhuǎn)子52的速度指令值的旋轉(zhuǎn)速度指令ω.、和在永磁同步電動機(jī)5驅(qū)動時三相交流電源I停電時的作為第二 q軸電流指令值以及第二 d軸電流指令值設(shè)定的q軸電流值Iqk以及d軸電流值Idk的關(guān)系的查找表。
[0026]在用Pm表示從逆變器4向永磁同步電動機(jī)5供給的每單位時間(例如同步電動機(jī)控制裝置10的控制周期(例如250微秒))的功率，用Pw表示通過使轉(zhuǎn)子52旋轉(zhuǎn)而向永磁同步電動機(jī)5的外部作用的永磁同步電動機(jī)5的每單位時間的功率，用Pl表示銅損、鐵損等永磁同步電動機(jī)5的每單位時間的損失的情況下，下面的關(guān)系成立:
[0027]Pm=Pw+Pl (I)。
[0028]功率Pm,在永磁同步電動機(jī)5加速時比零值大,在永磁同步電動機(jī)5減速時比零值小。損失Pl始終比零值大。功率Pm的極性，依存功率Pw的值以及損失Pl的值而變化，在功率Pm比零值大時，與從逆變器4向永磁同步電動機(jī)5供給交流電力的狀態(tài)(動力運行)對應(yīng)，在功率Pm比零值小時，與從永磁同步電動機(jī)5向逆變器4供給交流電力的狀態(tài)(再生)對應(yīng)。在用Pr表示永磁同步電動機(jī)5減速時從永磁同步電動機(jī)5向逆變器4再生的再生功率的情況下，下面的關(guān)系成立:
【權(quán)利要求】
1.一種同步電動機(jī)控制裝置(10)，為了進(jìn)行向交流電源(I)側(cè)再生同步電動機(jī)(5)減速時產(chǎn)生的再生能量的電源再生，并且在交流電源停電時進(jìn)行同步電動機(jī)的停止而控制同步電動機(jī)， 在所述同步電動機(jī)(5)中流過q軸電流以及d軸電流， 該同步電動機(jī)控制裝置的特征在于，具有:用于檢測所述q軸電流和所述d軸電流的q軸電流以及d軸電流檢測部(11)、用于設(shè)定所述q軸電流指令值的q軸電流指令值設(shè)定部(12 )、用于設(shè)定所述d軸電流指令值的d軸電流指令值設(shè)定部(13 )和用于驅(qū)動所述同步電動機(jī)(5)的驅(qū)動部(14)； 其中， 所述q軸電流以及d軸電流檢測部(11 )、所述q軸電流指令值設(shè)定部(12)和所述d軸電流指令值設(shè)定部(13)分別與所述驅(qū)動部(14)相連。
【文檔編號】H02P21/00GK203416211SQ201320179331
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】巖下平輔, 小川肇 申請人:發(fā)那科株式會社