加减速控制装置制造方法
【专利摘要】本发明得到一种加减速控制装置，其可以使电动机以短时间且顺利地停止在目标停止位置处。加减速控制装置使电动机进行加减速，其具有：驱动部，其驱动所述电动机；以及控制部，其以在使所述电动机停止时进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制，所述控制部具有：分割部，其将直流制动时间分割为N个期间，其中，N设为大于或等于2的整数；设定部，其针对所述分割的N个期间中的各个期间，将直流制动电压设定为最终期间的振幅最小；以及制动控制部，其以按照所述设定的N个期间的直流制动电压进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制。
【专利说明】加减速控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及加减速控制装置。
【背景技术】
[0002]在利用半导体功率转换器驱动电动机的装置中，通过控制转换器的输出频率，进而控制输出电压实现对电动机的加速/减速控制。其中，作为减速控制方式，是将转换器的输出频率从当前频率逐渐减小至零频率的方式。
[0003]此时，对于转换器的输出频率变成零频率的情况，有时如果包含电动机和其负载在内的惯性较大而减速时间较短，则电动机的实际速度不追随于转换器的输出频率，在转换器的输出切断后电动机也无法完全停止而以自由运行状态旋转。
[0004]作为对策存在一种直流制动方式，即，可以通过向电动机施加直流电压，对停止定时或制动和扭矩进行调节。
[0005]在专利文献I中记载了下述技术，即，在电动机驱动装置中，在电动机的直流制动时将初始施加电压设置得较小而逐渐增加施加电压。由此，根据专利文献1，在刚刚输入了停止指令后，加速扭矩消失，立即作用有制动扭矩，从而可以缩短制动时间。
[0006]专利文献1:日本特开平8 - 191582号公报
【发明内容】
[0007]在专利文献I记载的技术中，在电动机停止时，电动机的施加电压被控制为从非常大的值一下子变为零，存在电动机发生振荡等的可能性，因此容易变得难以使电动机(motor)停止在目标停止位置处，并容易变得难以使电动机顺利地停止。
[0008]另外，假设为了使电动机顺利地停止，如果直到电动机停止为止将电动机的施加电压维持为较小值，则为了获得使电动机停止所需的作功量，必须使得直流制动时间变得非常长，因此很难使电动机在短时间内停止。
[0009]本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种加减速控制装置，其可以使电动机以短时间且顺利地停止在目标停止位置。
[0010]为了解决上述课题并实现目的，本发明的I个技术方案所涉及的加减速控制装置，其使电动机进行加减速，其特征在于，具有:驱动部，其驱动所述电动机；以及控制部，其以在使所述电动机停止时进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制，所述控制部具有:分割部，其将直流制动时间分割为N个期间，其中，N设为大于或等于2的整数；设定部，其针对所述分割得到的N个期间中的各个期间，将直流制动电压设定为最终期间的振幅最小；以及制动控制部，其以按照所述设定的N个期间的直流制动电压进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，在直流制动时间的前半段可以增大直流制动电压，可以获得作功量，所以可以缩短直流制动时间。另外，在直流制动时间的后半段可以减小直流制动电压，可以减小电动机停止定时中的电动机的施加电压的变化量，可以使电动机顺利地停止在目标停止位置。即，可以使电动机以短时间且顺利地停止在目标停止位置处。
【专利附图】
【附图说明】[0013]图[0014]图[0015]图[0016]图[0017]图[0018]图[0019]图[0020]图[0021]图[0022]图[0023]图1是表示实施方式I所涉及的加减速控制装置的结构的图。
2是表示实施方式I所涉及的加减速控制装置的动作的图。
3是表示实施方式I的变形例所涉及的加减速控制装置的动作的图。
4是表示实施方式I的其它变形例所涉及的加减速控制装置的动作的图。5是表示实施方式2所涉及的加减速控制装置的结构的图。
6是表示实施方式2所涉及的加减速控制装置的动作的图。
7是表示实施方式2的变形例所涉及的加减速控制装置的动作的图。
8是表示实施方式2的其它变形例所涉及的加减速控制装置的动作的图。9是表示基本方式所涉及的加减速 控制装置的结构的图。
10是表示基本方式所涉及的加减速控制装置的动作的图。
11是表示基本方式所涉及的加减速控制装置的动作的图。
【具体实施方式】
[0024]下面，基于附图，对本发明所涉及的加减速控制装置的实施方式详细地进行说明。此外，本发明并不仅限定于本实施方式。
[0025]实施方式I
[0026]在对实施方式I所涉及的可变速控制装置100进行说明之前，使用图9，对基本方式所涉及的可变速控制装置I进行说明。
[0027]可变速控制装置I利用半导体功率转换器3驱动电动机M。即，可变速控制装置I基于由控制部14实现的控制，利用半导体功率转换器3将直流电力转换成交流电力，并将转换后的交流电力向电动机M供给，由此驱动电动机M。
[0028]具体来说，可变速控制装置I具有平滑部13、半导体功率转换器(驱动部)3、电流检测部10以及控制部14。
[0029]平滑部13从直流电源PS接受直流电力。平滑部13例如具有平滑电容器13a，使用平滑电容器13a对直流电力进行平滑化，将进行了平滑的直流电力向半导体功率转换器3供给。
[0030]半导体功率转换器3从平滑部13接受进行了平滑的直流电力。半导体功率转换器3将直流电力转换成交流电力。半导体功率转换器3具有多个开关元件Ia至If和多个续流二极管2a至2f，通过分别使多个开关元件Ia至If以规定的定时进行通断动作，将直流电力转换成交流电力。多个续流二极管2a至2f保护多个开关元件Ia至If。半导体功率转换器3将转换后的交流电力向电动机M供给。
[0031]电流检测部10检测流过电动机M的相电流。电流检测部10例如具有多个电流检测器16至18，使用多个电流检测器16至18检测各相(U相、V相、W相)的电流iu、iv、iw。电流检测部10将检测出的电流iu至iw向控制部14供给。
[0032]此外，电流检测部10也可以检测2相的电流。在此情况下，另I相的电流可以考虑到3相电流处于平衡状态这一点，通过控制部14运算出。
[0033]控制部14从电流检测部10接受检测出的电流iu至iw。控制部14对应于各相的电流iu至iw，对半导体功率转换器3进行控制。例如，控制部14通过向半导体功率转换器3中的多个开关元件Ia至If的控制端子供给控制信号，从而在半导体功率转换器3中进行功率转换动作。即，例如，控制部14经由半导体功率转换器3进行使电动机M的转子的旋转速度提高的加速控制、或进行使电动机M的转子的旋转速度维持恒定速度的定速控制、或进行使电动机M的转子的旋转速度减小的减速控制。
[0034]电动机M的加速/减速控制通过控制半导体功率转换器3的输出频率，进而控制输出电压而实现。其中，作为减速控制的方式可以考虑将半导体功率转换器3的输出频率从当前频率逐渐减小至零频率的方式。
[0035]在考虑使电动机M的转子停止的情况下，在该方式中，即使半导体功率转换器3的输出频率变成了零频率的情况下，也存在下述可能性，即，如果包含电动机M和其负载在内的惯性较大而减速时间较短，则电动机M的实际速度不追随于半导体功率转换器3的输出频率，在半导体功率转换器3的输出切断后电动机M也无法完全停止而以自由运行的状态旋转。
[0036]作为其对策，可以想到将减速控制的方式设为，通过向电动机施加直流电压，从而可以调节停止定时或制动和扭矩的直流制动方式。直流制动是指下述功能，即，在停止时电动机M的负载较大的情况下或在通常的减速中没有完全停止而以惯性旋转的情况下，不使用外部制动器，而是如图10所示，在直流制动开始定时tl之后，通过从半导体功率转换器3向电动机M施加直流电压，使电动机M的转子停止。此外，如图10所示，各相的直流制动电压设定为彼此不同的电平，以在相间得到平衡，但下面，为了说明及图示的简化，针对I相(例如图10所示的W相)进行例示说明。
[0037]在直流制动方式中，如图11 (a)、(b)所示，可以设定直流制动动作频率fb和直流制动时间Λ Tb以及直流制动电压Vb这3者。在直流制动中，例如通过调节直流制动时间Δ Tb和直流制动电压Vb，可以调节从直流制动开始定时tl开始的停止时间。在将使电动机M停止所需的作功量设为Wb的情况下，为了在直流制动时间Λ Tb内停止，在控制部14中预先将直流制动电压Vb设定为使下面的公式I成立的值。
[0038]Wb=Vb X Δ Tb…公式 I
[0039]S卩，控制部14具有存储部14a、制动控制部14b、频率控制部14f以及运转控制部Hg。存储部14a对直流制动所需的多个控制参数进行存储。多个控制参数例如包含直流制动动作频率fb、直流制动时间Λ Tb以及直流制动电压Vb。制动控制部14b以下述方式对半导体功率转换器3进行控制，即，如果识别到已成为直流制动开始定时tl，则取得存储在存储部14a中的多个控制参数，使用多个控制参数进行直流制动。频率控制部14f在直流制动开始定时tl之前的通常运转中，生成频率指令并向运转控制部14g供给。运转控制部Hg在直流制动开始定时tl之前的通常运转中，从频率控制部14f接受频率指令，对应于频率指令生成电压指令，通过对电压指令和PWM载波进行比较，生成控制信号，并向半导体功率转换器3中的多个开关元件Ia至If的控制端子供给控制信号。
[0040]例如，如图11 (a)所示，频率控制部14f作为用于进行直流制动的准备，从定时t0开始，使频率指令逐渐降低。运转控制部Hg参照存储部14a取得直流制动动作频率fb，对频率指令和直流制动动作频率fb进行比较。运转控制部14g如果识别到频率指令达到直流制动动作频率fb，则将控制交给制动控制部14b，并停止自身的控制(通常运转时的控制)。制动控制部14b参照存储部14a，使用多个控制参数(例如，直流制动时间Λ Tb及直流制动电压Vb)进行直流制动。即，如图11 (b)所示，制动控制部14b以直流制动时间Λ Tb向电动机M施加直流制动电压Vb而产生制动扭矩。由此，可以认为能够使得电动机M在短时间内停止而不进行自由运行。
[0041]但是，在电动机M的负载惯性较大的情况下，且在反复进行急减速停止和急加速的用途(循环运转)中，存在即使使用直流制动也很难以短时间且顺利地使电动机M停止在目标停止位置处的情况，在基本方式的直流制动方式中，很难应对所有的负载状态和减速时间。
[0042]在此，考虑假设为了使电动机M在短时间内停止而将向电动机M施加的直流制动电压Vb维持为非常大的值的情况。在此情况下，在电动机M停止的定时t2 (参照图11(b))，将电动机M的施加电压控制为从非常大的值(直流制动电压Vb)—下子降至零，存在电动机发生振荡等的可能性，因此容易变得难以使电动机M停止在目标停止位置处，并容易变得难以使电动机M顺利地停止。
[0043]或者，考虑假设为了使电动机M顺利地停止而将向电动机M施加的直流制动电压Vb维持为非常小的值的情况。在此情况下，为了获得使电动机M停止所需的作功量Wb (参照图11(b))，必须将直流制动时间Λ Tb设为非常长，因此容易变得难以使电动机M在短时间内停止。
[0044]因此，在本实施方式中，在可变速控制装置100中，不是将直流制动电压Vb维持为恒定值，而是通过对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时算起的经过时间以阶梯状减小直流制动电压，从而在直流制动时间Λ T`b的前半段增大直流制动电压而获得作功量，在直流制动时间Λ Tb的后半段减小直流制动电压，实现停止位置的控制精度的提高。即，在可变速控制装置100中，将直流制动时间Λ Tb分割成N个期间，针对分割得到的N个期间中的各个期间，对应于从直流制动时间的开始定时算起的经过时间而逐渐减小直流制动电压的振幅。N是大于或等于3的整数。下面，围绕与基本方式不同的部分进行说明。
[0045]具体来说，如图1所示，在可变速控制装置100中，替代控制部14 (参照图9)而具有控制部114。控制部114在存储部14a、制动控制部14b、频率控制部Hf、运转控制部14g的基础上，还具有分割部114c及设定部114d。
[0046]分割部114c将直流制动时间Λ Tb分割成N个期间Λ Tl至Λ TN0 N是大于或等于3的整数。S卩，下面的公式2成立。
[0047]Λ Tb= Λ Tl+Λ Τ2+…+ Λ TN…公式 2
[0048]此时，分割部114c例如也可以将直流制动时间Λ Tb均等地分割成N个期间Λ Tl至Δ ΤΝ。即，分割部114c也可以按照下面公式3成立的方式，对直流制动时间Λ Tb进行分割。
[0049]Δ?^ιΔΤΖΝ …ΝΔΙ?.公式 3
[0050]分割部114c将分割出的N个期间Λ Tl至Λ TN的信息向设定部114d供给。
[0051]设定部114d从分割部114c接受N个期间Λ Tl至Λ TN的信息。设定部114d针对N个期间Λ T I至Δ TN中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til(参照图2 (b))算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至VN。S卩，如下面的公式4所示，设定部114d将N个期间Λ Tl至A TN中的最后的期间Λ TN的直流制动电压VN设定为预先由实验确定的值，以使电动机M的停止位置的控制精度限定在容许范围内。
[0052]Vl > V2 > — > VN…公式 4
[0053]另外，可变速控制装置100在将使电动机M停止所需的作功量设为Wb的情况下，为了使电动机M在直流制动时间Λ Tb内停止，以下面的公式5成立的方式，计算各期间Δ Tl至Δ TN的直流制动电压Vl至VN。设定部114d设定以上述方式计算出的各期间Λ Tl至Λ TN的直流制动电压Vl至VN。
[0054]Wb=Vl X Δ T1+V2X Δ Τ2+…+VNX Δ TN…公式 5
[0055]此时，设定部114d例如也可以针对分割得到的N个期间Λ Tl至Λ TN中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，使相对于前一个期间的减小幅度逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至VN。即，也可以是如果将从第k个期间Λ Tk的直流制动电压Vk至第k+Ι个期间Λ Tk+1的直流制动电压Vk+Ι的减小幅度设为A Vk, k+Ι，则可变速控制装置100按照以下的公式6成立的方式，计算直流制动电压Vl至VN，设定部114d设定以上述方式计算出的各期间Λ Tl至Δ TN的直流制动电压Vl至VN。
[0056]Λ VI，2 >Δ V2, 3 >?>AV(N— I)，N…公式 6
[0057]设定部114d将设定的N个直流制动电压Vl至VN以与N个期间Λ Tl至Λ TN相关联的形式向存储部14a供给。存储部14a将设定的N个直流制动电压Vl至VN以与N个期间Λ Tl至Δ TN相关联的形式存储。
[0058]制动控制部14b参照存储部14a，以按照设定的N个期间Λ Tl至Δ TN的直流制动电压Vl至VN进行直流制动的方 式，对半导体功率转换器(驱动部)3进行控制。S卩，制动控制部14b以期间Λ Tl向电动机M施加直流制动电压VI，接着，以期间Λ Τ2向电动机M施加直流制动电压V2，…接着，以期间Λ TN向电动机M施加直流制动电压VN，产生制动扭矩。
[0059]例如，在Ν=3的情况下，如图2 (b)所示，分割部114c将直流制动时间Λ Tb分割成3个期间Λ Tl至Δ Τ3。此时，分割部114c也可以按照公式3成立的方式，对直流制动时间Λ Tb进行分割。分割部114c将分割出的3个期间Λ Tl至Λ Τ3的信息向设定部114d供给。设定部114d从分割部114c接受3个期间Λ Tl至Δ Τ3的信息。设定部114d针对3个期间Λ Tl至Δ Τ3中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至V3。此时，设定部114d例如也可以针对分割得到的3个期间Λ Tl至Δ Τ3的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，使相对于前一个期间的减小幅度逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至V3。设定部114d将设定的3个直流制动电压Vl至V3以与3个期间Δ Tl至Δ T3相关联的形式向存储部14a供给。存储部14a将设定的3个直流制动电压Vl至V3以与3个期间Λ Tl至Δ Τ3相关联的形式存储。
[0060]而且，控制部114如果判断为应进行直流制动，则如图2 (a)所示，频率控制部14f作为用于进行直流制动的准备，从定时t0开始，逐渐减小频率指令。运转控制部14g参照存储部14a取得直流制动动作频率fb，对频率指令和直流制动动作频率fb进行比较。运转控制部14g如果识别到频率指令达到直流制动动作频率fb，则将控制交给制动控制部14b，并停止自身的控制(通常运转时的控制)。制动控制部14b参照存储部14a，使用多个控制参数(例如，3个期间Λ Tl至Δ Τ3以及与其相关联的3个直流制动电压Vl至V3)进行直流制动。S卩，如图2 (b)所示，制动控制部14b以期间Λ Tl向电动机M施加直流制动电压V 1，接着，以期间Λ Τ2向电动机M施加直流制动电压V2，接着，以期间Λ Τ3向电动机M施加直流制动电压V3，产生制动扭矩。此时，设定为与从期间Λ Tl至期间ΛΤ2的直流制动电压的减小幅度Λ VI，2相比，从期间Λ Τ2至期间Λ Τ3的直流制动电压的减小幅度Λ V2, 3更小。由此，可以在短时间的直流制动时间Λ Tb内使电动机M顺利地停止在目标停止位置处，而不会使电动机M进行自由运行。
[0061]如上所述，在实施方式I中，在加减速控制装置100中，分割部114c将直流制动时间Λ Tb分割成N个期间Λ Tl至Δ TN0设定部114d针对分割得到的N个期间Λ Tl至Δ TN中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至VN。制动控制部14b以按照设定的N个期间Λ Tl至Δ TN的直流制动电压Vl至VN进行直流制动的方式，对半导体功率转换器3进行控制。由此，在直流制动时间Λ Tb的前半段可以增加直流制动电压，可以获得作功量，因此可以缩短直流制动时间Λ Tb。另外，在直流制动时间Λ Tb的后半段可以减小直流制动电压，可以减小电动机M停止的定时tl2 (参照图2 (b))中的电动机M的施加电压的变化量(例如至VN)，可以使电动机M顺利地停止在目标停止位置处。即，在包含高负载/急减速用途的各种用途中，可以使电动机M以短时间且顺利地停止在目标停止位置处。换言之，可以缩短直流制动时间Λ Tb，并且提高电动机M的停止位置的控制精度。
[0062]另外，在实施方式I中，设定部114d例如针对分割得到的N个期间Λ Tl至Λ TN中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，使相对于前一个期间的减小幅度逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至VN。由此，可以随着接近电动机M停止的定时tl2而逐渐减小向电动机M施加的施加电压的变化量,因此容易使电动机M顺利地停止在目标停止位置处。
[0063]另外，在实施方式I中，分割部114c例如将直流制动时间Λ Tb均等地分割成N个期间Λ Tl至ΛΤΝ。由此，可以简化设定部114d的设定内容，可以缩短设定部114d的设定时间。
[0064]此外，构成图1所示的半导体功率转换器3的开关元件及二极管元件通常由硅(silicon:Si)类半导体形成，但与Si类半导体相比较，优选由具有较大的能带宽度的宽带隙(WBG)半导体形成。作为该WBG半导体，例如有碳化硅(SiC)及氮化镓(GaN)类材料、或金刚石等。
[0065]例如，由上述的WBG半导体形成的开关元件或二极管元件的耐电压性高、容许电流密度也高，因此可以使开关元件或二极管元件小型化，通过使用这些小型化的开关元件或二极管元件，可以使安装有这些元件的电动机小型化。
[0066]另外，由于耐热性也高，因此可以使散热器小型化，可以使电动机更加小型化。
[0067]并且，由于电力损耗低，所以可以实现开关元件或二极管元件的高效化，进而可以实现电动机的高效化。
[0068]因此，通过使用由WBG半导体形成的开关元件或二极管元件，构成电动机内部的电源电路或逆变器电路，可以实现搭载电动机的设备更加小型化、高效化。[0069]此外，优选开关元件及二极管元件双方由宽带隙半导体形成，但也可以是任一方的元件由宽带隙半导体形成。
[0070]另外，在上述实施方式I中，对分割部114c的分割数量N是大于或等于3的整数的情况进行了例示说明，但N也可以是大于或等于2的整数。
[0071]例如在N=2的情况下，如图3 (b)所示，分割部114c将直流制动时间Λ Tb分割成2个期间Λ Tlc、A T2c。此时，分割部114c也可以按照公式3成立的方式对直流制动时间Δ Tb进行分割。分割部114c将分割得到的2个期间Λ Tlc、A T2c的信息向设定部114d供给。设定部114d从分割部114c接受2个期间Λ Tlc、A T2c的信息。设定部114d针对2个期间Λ Tlc、A T2c中的各个期间，按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vic、V2c。在此情况下，在直流制动时间Λ Tb的前半段即期间Λ Tlc增大直流制动电压而获得作功量，在直流制动时间Λ Tb的后半段即Λ T2c减小直流制动电压，从而可以简化为了实现停止位置的控制精度的提高的设定内容，可以提高设定部114d的便利性。
[0072]或者，在上述的实施方式I中，设定部114d按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时til算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压Vl至VN，但设定部114d也可以按照下述方式设定直流制动电压，即，最终期间的振幅变得最小，并在中途期间振幅暂时变大。
[0073]例如在N=3的情况下，如图4 (b)所示，分割部114c将直流制动时间Λ Tb分割成3个期间Λ Tl至Λ Τ3。此时，分割部114c也可以按照公式3成立的方式对直流制动时间Δ Tb进行分割。分割部114c将分割得到的3个期间Λ Tl至Δ Τ3的信息向设定部114d供给。设定部114d从分割部114c接受3个期间Λ Tl至Λ T3的信息。设定部114d针对3个期间Λ Tl至Λ T3中的各个期间，以下述方式设定直流制动电压Vld至V3d，即，最终期间的振幅变得最小，并在中途期间振幅暂时变大。例如是如图4 (b)所示的情况，Vld < V2d，V2d > V3d。在此情况下，由于在中途期间振幅暂时变大，因此在直流制动时间Λ Tb的前半段可以有效地获得作功量，可以容易地减小最终期间的直流制动电压V3d(例如，可以使V3d
<V3)，因此可以使电动机M更顺利地停止在目标停止位置处。
[0074]实施方式2
[0075]接着，使用图5，对实施方式2所涉及的加减速控制装置200进行说明。图5是表示加减速控制装置200的结构的图。下面，围绕与基本方式不同的部分进行说明。
[0076]在实施方式I中，对应于从直流制动时间的开始定时算起的经过时间，例如以阶梯状减小直流制动电压，但在实施方式2中，对应于从直流制动时间的开始定时算起的经过时间，使直流制动电压以函数方式减小。
[0077]具体来说，如图5所示，在加减速控制装置200中，替代控制部14 (参照图9)而具有控制部214。控制部214在存储部14a、制动控制部14b、频率控制部14f及运转控制部14g的基础上，还具有设定部(第I设定部)214e及设定部(第2设定部)214d。
[0078]设定部214e设定直流制动电压的结束目标值Ve。结束目标值Ve设定为预先由实验确定的值，以使电动机M的停止位置的控制精度限定在容许范围内。设定部214e将所设定的直流制动电压的结束目标值Ve向设定部214d供给。
[0079]设定部214d从设定部214e接受直流制动电压的结束目标值Ve。设定部214d以下述方式设定直流制动电压的变化模式CP，即，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t22 (参照图6 (b))使直流制动电压成为结束目标值Ve，并且对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21 (参照图6 (b))算起的经过时间，振幅逐渐变小。例如，加减速控制装置200使用规定的减小函数f (t)，以满足公式7、8的方式，确定减小函数f (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP。设定部214d设定以上述方式计算出的直流制动电压的变化模式CP。公式8的积分表示从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21至结束定时t22为止的时间积分。另外，公式8的Wb表示使电动机M停止所需的作功量。
[0080]Ve=f (t22)…公式 7
[0081]Wb= / f (t)dt…公式 8
[0082]此外，直流制动电压的开始目标值Vs按照下面的公式9所示的方式计算。
[0083]Vs=f (t21)…公式 9
[0084]此时，设定部214d也可以按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21 (参照图6 (b))算起的经过时间，使减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CP。即，加减速控制装置200也可以使用减小率随时间逐渐变小的减小函数f (t)，以满足公式
7、8的方式,确定减小函数f (t)的系数。
[0085]设定部214d将设定的直流制动电压的变化模式CP向存储部14a供给。存储部14a对设定的直流制动电压的变化模式CP进行存储。
[0086]制动控制部14b参照存储部14a，以按照设定的直流制动电压的变化模式CP进行直流制动的方式，控制半导体功率转换器(驱动部)3。S卩，制动控制部14b在直流制动时间Δ Tb的开始定时t21向电动机M施加直流制动电压Vs，按照直流制动电压的变化模式CP(即，确定了系数的减小函数f (t))使直流制动电压逐渐变小，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t22向电动机M施加直流制动电压Ve，产生制动器扭矩。
[0087]例如，在规定的减小函数f (t)是I阶滞后特性fl (t)的情况下，如图6 (b)所示，设定部214e设定直流制动电压的结束目标值Vel。设定部214e将设定的直流制动电压的结束目标值Vel向设定部214d供给。设定部214d从设定部214e接受直流制动电压的结束目标值Vel。设定部214d以下述方式设定直流制动电压的变化模式CP 1，S卩，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t22 (参照图6 (b))使直流制动电压成为结束目标值Vel，并且对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21 (参照图6 (b))算起的经过时间，使振幅逐渐变小。例如，加减速控制装置200使用I阶滞后特性Π (t)，以满足公式10、11的方式，确定I阶滞后特性fl (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP I。设定部214d设定以上述方式计算出的直流制动电压的变化模式CP2。
[0088]Ve=fl (t22)…公式 10
[0089]Wb= / fI (t)dt…公式 11
[0090]此外，直流制动电压的开始目标值Vs I按照下面的公式12所示的方式计算。
[0091]Vsl=fl (t21)…公式 12
[0092]此时，设定部214d按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21 (参照图6(b))算起的经过时间，减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CPI。S卩，设定部214d使用减小率随时间逐渐变小的I阶滞后特性fl (t)，以满足公式10、11的方式，确定I阶滞后特性Π (t)的系数。[0093]而且，控制部214如果判断为应进行直流制动，则如图6 (a)所示，频率控制部14f作为用于进行直流制动的准备，从定时t0开始使频率指令逐渐减小。运转控制部14g参照存储部14a取得直流制动动作频率fb，对频率指令和直流制动动作频率fb进行比较。运转控制部14g如果识别到频率指令达到直流制动动作频率fb，则将控制交给制动控制部14b，并停止自身的控制(通常运转时的控制)。制动控制部14b参照存储部14a，使用控制参数(例如，直流制动电压的变化模式CPl)进行直流制动。S卩，如图6 (b)所示，制动控制部14b在直流制动时间Λ Tb的开始定时t21向电动机M施加直流制动电压VsI，按照直流制动电压的变化模式CPl (即、确定了系数的I阶滞后特性fl (t))使直流制动电压逐渐减小，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t22向电动机M施加直流制动电压Vel，产生制动扭矩。此时，在直流制动电压的变化模式CPl中，对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t21算起的经过时间，减小率逐渐变小。由此，可以使电动机M在短时间的直流制动时间Λ Tb内顺利地停止在目标停止位置处，而不会使电动机M进行自由运行。
[0094]如上所述，在实施方式2中，在加减速控制装置200中，设定部214e设定直流制动电压的结束目标值Ve。设定部214d以下述方式设定直流制动电压的变化模式CP，S卩，在直流制动时间的结束定时t22使直流制动电压成为结束目标值Ve，并且对应于从直流制动时间的开始定时t21算起的经过时间，使振幅逐渐变小。制动控制部14b以按照设定的直流制动电压的变化模式CP进行直流制动的方式，对半导体功率转换器3进行控制。由此，在直流制动时间Λ Tb的前半段可以增加直流制动电压，从而可以获得作功量，因此可以缩短直流制动时间Λ Tb。另外，在直流制动时间Λ Tb的后半段可以减小直流制动电压，从而可以减小电动机M停止的定时tl2 (参照图6 (b))中的电动机M的施加电压的变化量(例如至Ve)，可以使电动机M顺利地停止在目标停止位置处。即，在包含高负载/急减速用途的各种用途中，可以使电动机M以短时间且顺利地停止在目标停止位置处。换言之，可以缩短直流制动时间Λ Tb，并且提高电动机M的停止位置的控制精度。
[0095]另外，在实施方式2中，设定部214d按照对应于从直流制动时间的开始定时t21算起的经过时间，减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CP。由此，可以随着接近电动机M停止的定时t22而逐渐减小向电动机M施加的施加电压的变化量，因此容易使电动机M顺利地停止在目标停止位置处。
[0096]另外，在实施方式2中，设定部214d例如以按照I阶滞后特性fl(t)，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CP1。由此，可以按照对应于从直流制动时间的开始定时t21算起的经过时间，减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CP。
[0097]此外，规定的减小函数f (t)例如也可以是如图7 (b)所示的抛物线特性f2 (t)。在此情况下，如图7 (b)所示，设定部214e设定直流制动电压的结束目标值Ve2。设定部214e将设定的直流制动电压的结束目标值Ve2向设定部214d供给。设定部214d从设定部214e接受直流制动电压的结束目标值Ve2。设定部214d以下述方式设定直流制动电压的变化模式CP2，即，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t32 (参照图7 (b))使直流制动电压成为结束目标值Ve2，并且对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t31 (参照图7 (b))算起的经过时间，使振幅逐渐变小。例如，加减速控制装置200使用抛物线特性f2 (t)，以满足公式13、14的方式，确定抛物线特性f2 (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP2。设定部214d设定以上述方式计算出的直流制动电压的变化模式CP2。[0098]Ve=f2 (t32)…公式 13
[0099]Wb= / f2 (t)dt…公式 14
[0100]此外，直流制动电压的开始目标值Vs2按照下面的公式15所示的方式计算。
[0101]Vs2=f2 (t31)…公式 15
[0102]此时，设定部214d按照对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t31 (参照图7(b))算起的经过时间，减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式CP2。S卩，加减速控制装置200使用减小率随时间逐渐变小的抛物线特性f2 (t)，以满足公式13、14的方式，确定抛物线特性f2 (t)的系数。
[0103]而且，控制部214如果判断为应进行直流制动，则如图7 (a)所示，频率控制部14f作为用于进行直流制动的准备，从定时t0开始使频率指令逐渐减小。运转控制部14g参照存储部14a取得直流制动动作频率fb，对频率指令和直流制动动作频率fb进行比较。运转控制部14g如果识别到频率指令达到直流制动动作频率fb，则将控制交给制动控制部14b，并停止自身的控制(通常运转时的控制)。制动控制部14b参照存储部14a，使用控制参数(例如，直流制动电压的变化模式CP2)进行直流制动。S卩，如图7 (b)所示，制动控制部14b在直流制动时间Λ Tb的开始定时t31向电动机M施加直流制动电压Vs2，按照直流制动电压的变化模式CP2 (即、确定了系数的抛物线特性f2 (t))使直流制动电压逐渐减小，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t32向电动机M施 加直流制动电压Ve2，产生制动扭矩。此时，在直流制动电压的变化模式CP2中，对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t31算起的经过时间，减小率逐渐变小。由此，可以使电动机M在短时间的直流制动时间Λ Tb内顺利地停止在目标停止位置处，而不会使电动机M进行自由运行。
[0104]或者，在上述的实施方式2中，加减速控制装置200使用规定的减小函数f(t)，以满足公式7、8的方式，确定减小函数f (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP，但也可以使用下述规定的函数F (t)，以满足下面的公式16、17的方式，确定规定的函数F (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP，该规定的函数F (t)是最终减小的函数，但在中途期间振幅暂时变大。
[0105]Ve=F (t32)…公式 16
[0106]Wb= / F (t)dt…公式 17
[0107]此外，直流制动电压的开始目标值Vs按照下面的公式18所示的方式计算。
[0108]Vs=F (t31)…公式 18
[0109]规定的函数F (t)例如可以是如图8 (b)所示的向上凸出的抛物线特性F3 (t)。在此情况下，如图8 (b)所示，设定部214e设定直流制动电压的结束目标值Ve2c。设定部214e将设定的直流制动电压的结束目标值Ve2c向设定部214d供给。设定部214d从设定部214e接受直流制动电压的结束目标值Ve2c。设定部214d以下述方式设定直流制动电压的变化模式CP3，即，在直流制动时间Λ Tb的结束定时t32 (参照图8 (b))使直流制动电压成为结束目标值Ve2c，并且对应于从直流制动时间Λ Tb的开始定时t31 (参照图8 (b))算起的经过时间，振幅逐渐变大后再逐渐变小。例如，加减速控制装置200使用抛物线特性F3 (t)，以满足公式19、20的方式，确定抛物线特性F3 (t)的系数，计算直流制动电压的变化模式CP3。设定部214d设定以上述方式计算出的直流制动电压的变化模式CP3。
[0110]Ve=F3 (t32)…公式 19[0111]Wb= / F3 (t)dt…公式 20
[0112]此外，直流制动电压的开始目标值Vs2c按照下面的公式21所示的方式计算。
[0113]Vs2c=F3 (t31)…公式 21
[0114]在此情况下，由于振幅在中途期间暂时变大，因此在直流制动时间Λ Tb的前半段可以有效地获得作功量，可以容易地减小最终期间的直流制动电压V3d (例如，可以使Ve2c
<Ve2),因此可以使电动机M更加顺利地停止在目标停止位置处。
[0115]工业实用性
[0116]如上所述 ，本发明所涉及的加减速控制装置适用于电动机的减速控制。
【权利要求】
1.一种加减速控制装置，其使电动机进行加减速，其特征在于，具有:驱动部，其驱动所述电动机；以及控制部，其以在使所述电动机停止时进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制，所述控制部具有:分割部，其将直流制动时间分割为N个期间，其中，N设为大于或等于2的整数；设定部，其针对所述分割得到的N个期间中的各个期间，将直流制动电压设定为最终期间的振幅最小；以及制动控制部，其以按照所述设定的N个期间的直流制动电压进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制。
2.根据权利要求1所述的加减速控制装置，其特征在于，所述设定部针对所 述分割得到的N个期间中的各个期间，以对应于从所述直流制动时间的开始定时算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压。
3.根据权利要求2所述的加减速控制装置，其特征在于，所述设定部针对所述分割得到的N个期间中的各个期间，以对应于从所述直流制动时间的开始定时算起的经过时间，相对于前一个期间的减小幅度逐渐变小的方式，设定直流制动电压。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加减速控制装置，其特征在于，所述分割部将所述直流制动时间均等地分割为N个期间。
5.一种加减速控制装置，其使电动机进行加减速，其特征在于，具有:驱动部，其驱动所述电动机；以及控制部，其以在使所述电动机停止时进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制，所述控制部具有:第I设定部，其设定直流制动电压的结束目标值；第2设定部，其以在所述直流制动时间的结束定时所述直流制动电压成为所述结束目标值的方式，设定直流制动电压的变化模式；以及制动控制部，其以按照所述设定的直流制动电压的变化模式进行直流制动的方式，对所述驱动部进行控制。
6.根据权利要求5所述的加减速控制装置，其特征在于，所述第2设定部以对应于从所述直流制动时间的开始定时算起的经过时间，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式。
7.根据权利要求6所述的加减速控制装置，其特征在于，所述第2设定部以对应于从所述直流制动时间的开始定时算起的经过时间，减小率逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式。
8.根据权利要求6或7所述的加减速控制装置，其特征在于，所述第2设定部以按照I阶滞后特性，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式。
9.根据权利要求6或7所述的加减速控制装置，其特征在于，所述第2设定部以 按照抛物线特性，振幅逐渐变小的方式，设定直流制动电压的变化模式。
【文档编号】H02P3/24GK103427726SQ201210451287
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年5月15日
【发明者】道祖尾龙太, 寺岛觉 申请人:三菱电机株式会社