专利名称：具有能量存储部的电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及把来自交流电源的交流电力变换为直流电力后再变换为交流电力，将其作为驱动电力的控制电动机的电动机控制装置，特别涉及具有能够存储从交流电源供给的电力以及从电动机再生的电力，并向电动机供给存储的电力的能量存储部的电动机控制装置。
背景技术：
在机床系统中，针对机床的每一个驱动轴具有伺服电动机(以下简称“电动机”)，通过电动机控制装置驱动控制这些电动机。电动机控制装置对于驱动机床的驱动轴的控制轴数量的电动机指示并控制电动机旋转的位置、速度或者转矩。电动机控制装置具有作为把三相的工频交流电力变换为直流电力的交流一直流变换器的变换器电路、和在该变换器电路的直流侧连接的、作为把从变换器电路输出的直流电力变换为作为电动机部的驱动电力供给的希望的频率的交流电力的直流一交流变换器的逆变器电路，控制在该逆变器电路的交流侧连接的电动机部的电动机旋转的位置、速度或者转矩。为了向与机床中的多个驱动轴对应地分别设置的各电动机个别地供给驱动电力，多数情况下设置与电动机的个数相同个数的逆变器电路。另一方面，为减小电动机控制装置的成本和占有空间，多数情况下对于多个逆变器电路设置一个变换器电路。也就是说，在电动机控制装置中，通过用单一的变换器电路向多个逆变器电路供给直流电力，与设置多个变换器电路的情况相比，能够减少成本和占有空间。在如上述那样构成的电动机控制装置中，为了能够稳定而且可靠地驱动多个电动机部，需要对于这些多个电动机部的各个电动机部可靠地供给足够的驱动电力，所以需要选定把三相工频交流电力变换为直流电力的变换器电路的最大输出比这些多个电动机的最大输出的合计值大的变换器电路。根据情况，有时增大交流电源的容量。因此，为减小交流电源的容量以及变换器电路的容量，在变换器电路的直流侧和逆变器电路的直流侧，有时设置能够存储从交流电源供给的电力以及从电动机再生的电力，并把存储的电力再次供给电动机的能量存储部。此外，在这种情况下，因为需要把从电动机再生的交流电力变换为能够通过能量存储部存储的直流电力，所以逆变器电路构成为不仅可以把直流电力变换为交流电力，而且也可以把交流电力变换为直流电力的、即能够进行交直流双向变换的半导体电力变换器。通过设置这样的能量存储部，降低交流电源的最大输出或者变换器电路的最大变换输出(以下简称“峰值”)，由此，减小交流电源的容量以及变换器电路的容量。作为能量存储部，例如有电容器。另外，有时作为日本特开2008 - 023599号公报中记载的那样的能量存储部，也使用飞轮。在日本特开2008 - 023599号公报中记载的发明，是综合控制在交流电源上连接的变换器电路的直流侧的电压、向多个电动机流过电流的多个逆变器电路的直流侧的电压、和在变换器电路的直流侧以及逆变器电路的直流侧连接的飞轮存储装置的电压的技术。[0009]在具有这样的能量存储部的电动机控制装置中，检测从变换器电路向逆变器电路 流入的直流电流，使用该直流电流的检测值计算电动机消耗或者从电动机再生的功率，根 据该功率进行在能量存储部中存储电力或者从能量存储部输出电力的控制。为在能量存储 部的控制中使用该直流电流的检测值，在电动机控制装置中设置用于从直流电流的检测值 中除去噪声成分的滤波器。但是，通过该滤波器，电流检测值变得在时间上有延迟。另外，由 于控制系统以及能量存储部本来具有的特性，从检测出直流电流起到能量存储部开始蓄电 动作或者供给动作为止，在时间上必定产生延迟。能量存储部使用上述那样具有延迟的电 流检测值来动作，所以对于指令值的应答延迟必然变大。由于这样的延迟，不太能降低交流 电源或者变换器电路的峰值，因此，不太能够减小交流电源的容量以及变换器电路的容量。实用新型内容[0010]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种电动机控制装置，其具有把来自交 流电源的交流电力变换为直流电力的变换器电路、把直流电力变换为用于驱动电动机的交 流电力或者把从电动机再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路、和存储或者输出直 流电力的能量存储部，其能够减小交流电源的容量以及变换器电路的容量，小型而且成本 低。[0011]为实现上述目的，在本实用新型中，电动机控制装置具有:把交流电力变换为直流 电力的变换器电路；在变换器电路的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机的 交流电力或者把从电动机再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路；在变换器电路以 及逆变器电路的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部；和根据对电动机指 示角度、角速度或者角加速度的电动机动作指令，控制能量存储部应该存储或者输出的直 流电力量的控制部。[0012]控制部具有根据电动机动作指令计算在电动机中消耗的或者从电动机再生的功 率的预测值的功率计算部、和控制能量存储部使直流电力量跟踪上述预测值的能量控制 部。另外，控制部具有电流指令值制作部，它使用电动机动作指令和与电动机的旋转相关的 检测值，制作对于逆变器电路的电流指令值，该电流指令值是使逆变器电路输出为使电动 机遵照电动机动作指令动作所需要的交流电流的指令值。[0013]功率计算部也可以将对于上述逆变器电路的电流指令值、作为关于电动机的旋转 的检测值而针对电动机检测出的角速度、和电动机的转矩常数相乘来计算预测值。或者，功 率计算部也可以将作为电动机动作指令的角速度指令值、对该角速度指令值进行微分所得 到的角加速度指令值、和电动机的驱动轴具有的惯量相乘来计算预测值。[0014]另外，在变换器电路相互变换来自交流电源的交流电力和直流电力时，能量控制 部也可以在不超过变换器电路能够相互变换交流电力和直流电力的、变换器电路具有的最 大变换允许功率的范围内，控制能量存储部应该存储或者输出的直流电力量。或者，在变换 器电路相互变换来自交流电源的交流电力和直流电力时，能量控制部也可以在不超过在变 换器电路上连接的交流电源能够向变换器电路供给的最大供给功率的范围内，控制能量存 储部应该存储或者输出的直流电力量。[0015]能量存储部也可以由在变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接的电容器组成。在这种情况下，能量存储部根据功率计算部算出的预测值，控制电容器应该存储或者输出的直流电力量。也就是说，在这种情况下，能量存储部具有:在变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接的电容器；和根据基于功率计算部算出的预测值的来自能量控制部的指令进行控制，使电容器存储或者输出直流电力的电容器控制部。或者，能量存储部也可以由具有惯量的电动机；直流侧与变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接、交流侧与具有惯量的电动机的输入端连接的具有惯量的电动机用的逆变器电路；检测具有惯量的电动机的速度的电动机速度检测部；和具有惯量的电动机用的控制部组成，后者使用该预测值和从电动机速度检测部接收的具有惯量的电动机的速度的检测值，制作用于使直流电力量跟踪该预测值的对于具有惯量的电动机用的逆变器电路的电流指令值。
通过参照以下的附图，能够更加明确地理解本实用新型。图1是表示在本实用新型的实施例中驱动控制一个电动机的电动机控制装置的框图。图2是表示在本实用新型的实施例中驱动控制多个电动机的电动机控制装置的框图。图3是表示本实用新型的实施例的电动机控制装置的动作流程的流程图。图4是说明本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第一方法的框图。图5是说明本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第二方法的框图。图6是说明本实用新型的实施例中的能量存储部的第一具体例的框图。图7是说明本实用新型的实施例中的能量存储部的第二具体例的框图。图8是说明在应用本实用新型的实施例的电动机控制装置的情况下抑制从交流电源供给的交流电力的峰值的图，是关于没有能量存储部的情况、有能量存储部的现有技术、以及本实用新型的各种情况的波形图。
具体实施方式
下面，参照附图说明具有能量存储部的电动机控制装置。但是，希望理解，本实用新型不限于附图或者以下要说明的实施方式。例如在机床系统中针对机床的每一个驱动轴设置电动机(伺服电动机)，但是在这种情况下，作为电动机控制装置，为了向各电动机个别地供给驱动电力，设置与电动机的个数相同数目的逆变器电路，为了减小电动机控制装置的成本和占有空间，对于多个逆变器电路设置一个变换器电路。在以下要说明的本实用新型的实施例中，说明驱动控制一个电动机(伺服电动机)的电动机控制装置，但是如后所述，本实用新型也可以应用于驱动控制多个电动机的情况。也就是说，驱动控制的电动机的个数不限于本实用新型，也可以是多个。下面假定在不同的附图中被附以相同的参照符号以及给相同的参照符号附以子编号的部分表示是具有相同功能的结构要素。图1是表示在本实用新型的实施例中驱动控制一个电动机的电动机控制装置的框图。在图1表示的例子中，设机床的控制轴数是一个，所以设置一个电动机2，电动机控制装置I驱动控制该电动机2。[0029]如图1所示，本实用新型的实施例的电动机控制装置I具有:把来自交流电源3的 交流电力变换为直流电力的变换器电路11;在变换器电路11的直流侧连接的、把直流电力 变换为用于驱动电动机2的交流电力或者把从电动机2再生的交流电力变换为直流电力的 逆变器电路12 ;在变换器电路11以及逆变器电路12的直流侧连接的、存储或者输出直流 电力的能量存储部13 ;和根据指示电动机2的动作的电动机动作指令来控制能量存储部13 应该存储或者输出的直流电力量的控制部14。控制部14由能够进行处理判断的处理器构 成。关于电动机动作指令，在后面说明。[0030]指令制作部24制作指示电动机2的动作的电动机动作指令，向控制部14内的电 流指令值制作部21输入该电动机动作指令。[0031]在电动机2内设置用于检测旋转的电动机2的速度的速度检测部31。这里，速度 检测部31虽然设定为检测旋转的电动机2的速度，但是也可以检测在电动机2的旋转轴上 连接的机床的控制轴的旋转速度。另外，这里使用检测电动机2或者控制轴的旋转速度的 速度检测部31，但是也可以使用检测电动机2的旋转位置或者在电动机2上连接的控制轴 的位置的位置检测部。速度检测部也好，位置检测部也好，在电动机的旋转轴或者连接了电 动机的机床的控制轴上例如连接分度标尺(scale)或者旋转编码器来检测位置或者速度。 如果对位置检测值进行微分，则得到速度检测值，如果对速度检测值进行积分，则得到位置 检测值，有这样的关系。[0032]控制部14具有电流指令值制作部21、功率计算部22和能量控制部23。电流指令 值制作部21使用通过指令制作部24制作的电动机动作指令和通过速度检测部31检测出 的关于电动机2的旋转的检测值，制作对于逆变器电路12的电流指令值，该电流指令值是 使逆变器电路12输出为使电动机2遵照电动机动作指令进行动作所需要的交流电流的指 令值。功率计算部22根据电动机动作指令，计算在电动机2中消耗或者从电动机2再生的 功率的预测值。能量控制部23控制能量存储部13，以使能量存储部13应该存储或者输出 的直流电力量跟踪通过功率计算部22算出的预测值。[0033]图2是表示在本实用新型的实施例中驱动控制多个电动机的电动机控制装置的 框图。在图2表示的例子中，因为设机床的控制轴数是两个，所以设置两个电动机2 — I以 及2 — 2，电动机控制装置I驱动控制这些电动机2 — I以及2 — 2。[0034]如图2所示，本实用新型的实施例的电动机控制装置I具有:把来自交流电源3的 交流电力变换为直流电力的变换器电路11;在变换器电路11的直流侧连接的、分别把直流 电力变换为用于驱动电动机2 — I以及2 — 2的交流电力或者把从电动机2 — I以及2 — 2再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路12 — I以及12 — 2 ;分别在变换器电路11 以及逆变器电路12 — I以及12 — 2的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储 部13 — I以及13 — 2 ;和分别根据指不电动机2 — I以及2 — 2的动作的电动机动作指 令，控制能量存储部13 — I以及13 — 2应该存储或者输出的直流电力量的控制部14 -1 以及14 — 2。[0035]指令制作部24 — I以及24 — 2分别制作指示电动机2 — I以及2 — 2的动作的 电动机动作指令，向控制部14 一 I以及14 一 2内的电流指令值制作部21 — I以及21 — 2输入该电动机动作指令。在电动机2 — I以及2 — 2内分别设置用于检测旋转的电动机2-1以及2-2的速度的速度检测部31-1以及31-2。控制部14 -1具有电流指令值制作部21 - 1、功率计算部22 — 1、和能量控制部23 -1。控制部14 - 2具有电流指令值制作部21 - 2、功率计算部22 — 2、和能量控制部23 - 2。电流指令值制作部21 — I以及21 — 2使用通过指令制作部24 — I以及24 — 2制作的电动机动作指令和通过速度检测部31 -1以及31 — 2检测出的关于电动机2 -1以及2 — 2的旋转的检测值，制作对于逆变器电路12 — I以及12 — 2的电流指令值，该电流指令值是使逆变器电路12 — I以及12 — 2输出为使电动机2 — I以及2 — 2遵照电动机动作指令进行动作所需要的交流电流的指令值。功率计算部22 — I以及22 — 2根据电动机动作指令计算在电动机2 — I以及2 — 2中消耗或者从电动机2 — I以及2 — 2再生的功率的预测值。能量控制部23 — I以及23 — 2控制能量存储部13 — I以及13 — 2，以使能量存储部13 — I以及13 — 2应该存储或者输出的直流电力量跟踪通过功率计算部22 — I以及22 — 2算出的预测值。下面更加详细地说明图1表示的驱动控制一个电动机2的电动机控制装置I的各部。此外，如上所述，在不同的附图中被附以相同参照符号的部分以及对相同参照符号附以子编号的部分表示是具有相同功能的结构要素，所以以下关于电动机控制装置的各部的说明也适用于作为一例所表不的图2那样的控制多个电动机的情况。图3是表示本实用新型的实施例的电动机控制装置的动作流程的流程图。在步骤S101，控制部14接收通过指令制作部24制作的指示电动机2的动作的电动机动作指令。在电动机动作指令中有指示电动机(伺服电动机)的旋转位置的指令和指示电动机(伺服电动机)的旋转速度的指令。此外，这里假定速度检测部31检测旋转的电动机2的速度，但是在检测连接了电动机2的旋转轴的机床的控制轴的旋转速度的情况下，电动机动作指令成为指示机床的控制轴的旋转位置的指令、或者指示机床的控制轴的旋转速度的指令。在步骤S102，速度检测部31检测旋转的电动机2的速度。此外，步骤SlOl以及步骤S102的处理的顺序不限于本实用新型，这些处理的顺序反过来也可以，或者同时进行也可以。在步骤S103，控制部14内的功率计算部22根据电动机动作指令计算电动机2中消耗的或者从电动机2再生的功率的预测值。关于预测值的具体的计算式，在后面说明。控制部14内的能量控制部23在步骤S104根据预测值制作功率指令值，在步骤S105向能量存储部13发送功率指令值。即，能量控制部23控制能量存储部13，以使能量存储部13应该存储或者输出的直流电力量跟踪通过功率计算部22算出的预测值。另一方面，能量存储部13在步骤S201接收从控制部14内的能量控制部23发送的功率指令值。接收到功率指令值的能量存储部13从电动机2或者交流电源3侧取入与功率指令值对应的直流电力并存储，或者为了在电动机2中消耗或者向交流电源3侧再生而输出(供给)与功率指令值对应的直流电力。在步骤S106，控制部14内的电流指令值制作部21，使用通过指令制作部24制作的电动机动作指令和通过速度检测部31检测出的关于电动机2的旋转的检测值，制作对于逆变器电路12的电流指令值。该电流指令值是使逆变器电路12输出为使电动机2遵照电动机动作指令进行动作所需要的交流电流的指令值。如上所述，在电动机动作指令中有指示电动机(伺服电动机)的旋转位置的指令、和指示电动机(伺服电动机)的旋转速度的指令。例如在指令制作部24指示电动机2的速度的情况下，电流指令值制作部21根据指令制作部24制作的速度指令值、和速度检测部31检测出的速度检测值制作电流指令值。另夕卜，例如在指令制作部24指示电动机2的位置的情况下，电流指令值制作部21根据指令制作部24制作的位置指令值、和关于用电动机2驱动的轴的位置检测值求速度指令值，根据该速度指令值和速度检测部31检测出的速度检测值制作电流指令值。此外，步骤S106的处理也可以在从步骤S103到S105的处理之前执行。[0045]接着说明功率计算部22中的、电动机2中消耗的或者从电动机2再生的功率的预测值的计算。[0046]图4是说明本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第一方法的框图。根据本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第一方法，控制部14内的功率计算部22将用电流指令值制作部21制作的对于逆变器电路12的电流指令值、作为关于电动机2的旋转的检测值通过速度检测部31针对电动机2检测出的角速度、和电动机2的转矩常数相乘来求预测值。式I表示第一方法的功率的预测值的计算式。[0047]功率预测值[W]=电流指令值[Ap] X转矩常数[Nm/Ap] X角速度[rad/s]......(I)[0048]作为驱动电流从逆变器电路12向电动机2流入的交流电流有遵照电动机的动作指令大幅度变化的可能性。在现有技术中，使用从变换器电路11向逆变器电路12流入的直流电流的检测值，计算在电动机中消耗或者从电动机再生的功率，根据该功率来控制能量存储部13应该存储或者输出的电力量。虽然如上所述设置了用于从直流电流的检测值中除去噪声成分的滤波器，但是通过该滤波器，电流检测值变得在时间上具有延迟。与此相对，根据本实用新型的实 施例中的功率预测值的计算的第一方法，不使用有大幅度变化的可能性的直流电流的检测值，因此因为不使用直流电流的检测值的经过滤波器后的值，而以“预测值”的形式计算电动机2中消耗或者从电动机2再生的功率，所以不受噪声滤波器的时间延迟的影响。另一方面，关于变化小的角速度，使用通过速度检测部31检测出的检测值。因为实际速度与实际电流相比变化慢，所以通过使用反映了电动机2的旋转的实际速度的角速度的检测值，能够提高关于电动机2中消耗的或者从电动机2再生的功率的“预测值”的计算精度。[0049]图5是说明本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第二方法的框图。根据本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第二方法，控制部14内的功率计算部22将用指令制作部24制作的作为电动机动作指令的角速度指令值、对该角速度指令值进行微分所得到的角加速度指令值、和电动机2的驱动轴具有的惯量相乘来计算预测值。式2表示第二方法的功率预测值的计算式。[0050]功率预测值[W]=惯量[kgm2] X角加速度指令值[rad/s2] X角速度指令值[rad/ s]……(2)[0051]一般，预先作为程序而规定指示电动机2的动作的电动机动作指令。例如，在机床的情况下，关于控制轴的动作预先编程。因此，能够掌握比当前时刻的指令值更往后的时刻、即“未来的时刻”的指令值。根据本实用新型的实施例中的功率预测值的计算的第二方法，使用控制系统以及能量存储部具有的、来自指令值的“应答延迟”量以后的上述“未来的时刻”的指令值，计算电动机2中消耗或者从电动机2再生的功率的“预测值”。由此，能够不受控制系统以及能量存储部具有的来自指令值的“应答延迟”的影响，进行位于功率计算部22的下一级的能量控制部23中的功率指令值的制作。在控制系统以及能量存储部具有的来自指令值的“应答延迟”例如是数十毫秒的情况下，功率计算部22从指令制作部24内的电动机动作指令程序读取比当前时刻往后数十毫秒的指令值，计算电动机2中消耗或者从电动机2再生的功率的预测值即可。[0052]位于功率计算部22的下一级的能量控制部23，如上述那样根据功率计算部22如上所述算出的功率预测值制作功率指令值，向能量存储部13发送该功率指令值。因为功率计算部22算出的功率预测值是电动机2中消耗或者从电动机2再生的功率的“预测值”，所以能量控制部23，在该预测值是在电动机2中消耗的功率的预测值的情况下，对于能量存储部13制作使其向电动机2输出(供给)与该预测值相当的量的直流电力量的功率指令值， 在该预测值是从电动机2再生的功率的预测值的情况下，对于能量存储部13制作使其从电动机2存储与该预测值相当的量的直流电力量的功率指令值。[0053]如上所述，能量控制部23控制能量存储部13，使能量存储部13应该存储或者输出的直流电力量跟踪通过功率计算部22算出的预测值。这里，在变换器电路11不仅能够把来自交流电源3的交流电力变换为直流电力，而且也能够把直流电力变换为交流电力时， 也就是说在变换器电路11相互变换交流电力和直流电力时，能量控制部23可以在不超过变换器电路11能够相互变换交流电力和直流电力的变换器电路11具有的最大变换允许功率的范围(例如最大供给功率的约7(Γ80%)内，控制能量存储部13应该存储或者输出的直流电力量。或者，能量控制部23可以在不超过在变换器电路11上连接的交流电流3能够向变换器电路11供给的最大供给功率的范围(例如最大供给功率的约7(Γ80%)内，控制能量存储部13应该存储或者输出的直流电力量。通过这样做，例如在能量存储部13中存储的电力枯竭时(要枯竭时)，不仅从交流电源3侧向电动机2供给电力，而且也从交流电源3 侧向能量存储部供给用于充电的电力，但是即使在这样的情况下，也不超过变换器电路11 具有的最大变换允许功率或者交流电源3能够向变换器电路11供给的最大供给功率。这样，根据本实用新型的实施例，能够减小交流电源的容量以及变换器电路的容量，所以能够实现比以往小型而且成本低的电动机控制装置。[0054]下面说明能量存储部13。[0055]图6是说明本实用新型的实施例中的能量存储部的第一具体例的框图。在该图中，省略在逆变器电路12上连接的电动机、以及在变换器电路11上连接的交流电源。[0056]第一具体例的能量存储部13具有在变换器电路11以及逆变器电路12的直流侧连接的电容器41和电容器控制部42，后者根据基于功率计算部22算出的预测值由能量控制部23制作的功率指令值进行控制，使电容器41存储或者输出直流电力。在这种情况下， 控制部14内的能量控制部23，根据功率计 算部22算出的预测值，控制电容器41应该存储或者输出的直流电力量。电容器控制部42由能够进行处理判断的处理器组成。[0057]图7是说明本实用新型的实施例中的能量存储部的第二具体例的框图。在该图中，省略在逆变器电路12上连接的电动机、以及在变换器电路11上连接的交流电源。[0058]第二具体例的能量存储部13具有:带惯量的电动机51 ;直流侧在变换器电路以及逆变器电路的直流侧连接、交流侧在带惯量的电动机的输入端上连接的带惯量的电动机用的逆变器电路52 ;检测带惯量的电动机的速度的电动机速度检测部53 ;和带惯量的电动机 用的控制部54。带惯量的电动机用的控制部54使用能量控制部23根据功率计算部22算 出的预测值制作的功率指令值和从电动机速度检测部53接收的带惯量的电动机51的速度 的检测值，制作用于使直流电力量跟踪该预测值的、对于带惯量的电动机用的逆变器电路 52的电流指令值。[0059]图8是说明在应用本实用新型的实施例的电动机控制装置的情况下的、关于抑制 从交流电源供给的交流电力的峰值的图，是关于没有能量存储部的情况、有能量存储部的 现有技术、以及本实用新型的各种情况的波形图。假定在图8中表示用不具有能量存储部 的电动机控制装置驱动控制电动机的情况下的电动机速度、电动机的转矩、在电动机中消 耗或者从电动机再生的功率、从交流电源供给、向交流电源再生的功率的各波形。根据本实 用新型，如图8所示，因为相对于在电动机中消耗或者从电动机再生的功率的波形，从能量 存储部供给或者存储的功率的波形没有延迟，所以能够抑制从交流电源供给、向交流电源 再生的功率的各波形的峰值。与此相对，根据有能量存储部的现有技术，如图8所示，因为 由于上述的理由，相对于在电动机中消耗或者从电动机再生的功率的波形，从能量存储部 供给或者存储的功率的波形有延迟，所以不能像本实用新型那样抑制从交流电源供给、向 交流电源再生的功率的各波形的峰值。[0060]这样，根据本实用新型，控制部使用根据向电动机指示角度、角速度或者角加速度 的电动机动作指令计算出的在电动机中消耗或者再生的功率的预测值进行控制，使能量存 储部应该存储或者输出的直流电力量跟踪该预测值，所以能够除去滤波器的时间延迟或者 能量存储部的动作延迟的影响，能够抑制在电动机控制装置上连接的交流电源或者电动机 控制装置内的变换器电路的电流的峰值。因此，根据本实用新型，能够减小交流电源的容量 以及变换器电路的容量，所以能够实现比现有技术小型而且成本低的电动机控制装置。[0061]本实用新型能够适用于针对机床的每一个驱动轴具有电动机部的机床系统中用 电动机控制装置驱动这些电动机(伺服电动机)的情况，所述电动机控制装置具有把输入的 交流变换为直流的变换器电路、和把从变换器电路输出的直流变换为分别供给的交流作为 各电动机的驱动电力的逆变器电路。
权利要求1.一种电动机控制装置(I)，其特征在于，具有:把交流电力变换为直流电力的变换器电路(11);在上述变换器电路(11)的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机(2)的交流电力或者把从电动机(2)再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路(12)；在上述变换器电路(11)以及上述逆变器电路(12)的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部(13);和根据对电动机(2)指示角度、角速度或者角加速度的电动机动作指令，控制上述能量存储部(13)应该存储或者输出的直流电力量的控制部(14)。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置(I)，其中，上述电动机动作指令是当前时刻或者是与当前时刻相比未来的时刻的指令。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置(I)，其中，上述控制部(14)具有:根据上述电动机动作指令，计算在电动机(2)中消耗的或者从电动机(2)再生的功率的预测值的功率计算部(22);和控制上述能量存储部(13)以使上述直流电力量跟踪上述预测值的能量控制部(23)。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置(I)，其中，上述控制部(14)具有电流指令值制作部(21)，该电流指令值制作部(21)使用上述电动机动作指令和与电动机(2)的旋转相关的检测值，制作对于上述逆变器电路(12)的电流指令值，该电流指令值是使上述逆变器电路(12)输出为使电动机(2)遵照上述电动机动作指令来动作所需要的交流电流的指令值。
5.根据权利要求4所述的电动机控制装置(I)，其中，上述功率计算部(22)将上述电流指令值、作为上述检测值针对电动机(2)检测出的角速度、和电动机(2)的转矩常数相乘，计算上述预测值。
6.根据权利要求3所述的电动机控制装置(I)，其中，上述功率计算部(22)将作为上述电动机动作指令的角速度指令值、对该角速度指令值进行微分所得到的角加速度指令值、和电动机(2)的驱动轴具有的惯量相乘，计算上述预测值。
7.根据权利要求1所述的电动机控制装置(I)，其中，上述变换器电路(11)相互变换来 自交流电源(3 )的交流电力和直流电力，上述能量控制部(23 )，在不超过上述变换器电路(11)能够相互变换交流电力和直流电力的、上述变换器电路(11)具有的最大变换允许功率的范围内，控制上述能量存储部(13)应该存储或者输出的直流电力量。
8.根据权利要求1所述的电动机控制装置(I)，其中，上述变换器电路(11)相互变换来自交流电源(3 )的交流电力和直流电力，上述能量控制部(23 )，在不超过在上述变换器电路(11)上连接的交流电源(3 )能够向上述变换器电路(11)供给的最大供给功率的范围内，控制上述能量存储部(13)应该存储或者输出的直流电力量。
9.根据权利要求3所述的电动机控制装置(I)，其中，上述能量存储部(13)具有:在上述变换器电路(11)以及上述逆变器电路(12)的直流侧连接的电容器(41);和根据基于上述功率计算部(22 )算出的上述预测值的来自上述能量控制部(23 )的指令进行控制，以使上述电容器(41)存储或者输出直流电力的电容器控制部(42)。
10.根据权利要求3所述的电动机控制装置(I )，其中， 上述能量存储部(13)具有: 具有惯量的电动机(51)； 直流侧与上述变换器电路(11)以及上述逆变器电路(12)的直流侧连接、交流侧与具有惯量的电动机(51)的输入端连接的具有惯量的电动机用的逆变器电路(52)； 检测上述具有惯量的电动机(51)的速度的电动机速度检测部(53);和具有惯量的电动机用的控制部(54)，其使用上述预测值和从上述电动机速度检测部(53)接收的上述具有惯量的电动机(51)的速度的检测值，制作用于使上述直流电力量跟踪上述预测值的对于上述具有惯量的 电动机用的逆变器电路(52)的电流指令值。
专利摘要本实用新型提供一种具有能量存储部的电动机控制装置。电动机控制装置(1)具有把交流电力变换为直流电力的变换器电路(11)；在该变换器电路(11)的直流侧连接的、把直流电力变换为用于驱动电动机(2)的交流电力或者把从电动机(2)再生的交流电力变换为直流电力的逆变器电路(12)；在变换器电路(11)以及逆变器电路(12)的直流侧连接的、存储或者输出直流电力的能量存储部(13)；和根据指示电动机(2)的动作的电动机动作指令，控制能量存储部(13)应该存储或者输出的直流电力量的控制部(14)。
文档编号H02P27/06GK202978813SQ20122032048
公开日2013年6月5日 申请日期2012年7月3日 优先权日2011年7月4日
发明者岩下平辅, 河村宏之, 猪饲聪史 申请人:发那科株式会社