减小电力峰值的伺服电动机控制装置的制作方法

本发明涉及控制把交流电源侧的交流电力变换为直流电力后再转换为交流电力，并将其作为驱动电力的伺服电动机的伺服电动机控制装置。

背景技术：

在驱动控制机床、工业机械、锻压机械、注射成形机、或者各种机器人内的伺服电动机的伺服电动机控制装置中，先把交流电源侧的交流电力变换为直流电力，然后再转换为交流电力，把该交流电力作为按照每个驱动轴所设置的伺服电动机(以下称为“驱动轴用伺服电动机”。)的驱动电力来使用。例如机床中的各驱动轴连接到驱动轴用伺服电动机。伺服电动机控制装置具有：把从具有商用三相交流电源的交流电源侧提供的交流电力变换为直流电力并输出的变换器电路；与变换器电路的直流侧、即直流链路相连接并在直流链路的直流电力与电动机的驱动电力或再生电力、即交流电力之间进行电力变换的逆变器电路，该伺服电动机控制装置控制连接到该逆变器电路的交流侧的伺服电动机的速度、转矩或者转子的位置。

使用伺服电动机控制装置对电动机进行加速或者减速控制时，对于交流电源要求较大的交流电力的输出或者再生，因此产生电力峰值。因此，对伺服电动机控制装置提供电力的交流电源侧的电源设备容量一般是考虑该电动机的加减速时产生的电力峰值而被设计的。然而，与单纯地考虑伺服电动机控制装置的平均电力而设计的情况相比，一旦考虑了伺服电动机的加减速时产生的电力峰值来设计，电力峰值必然会较大。特别是在使伺服电动机急加速、急减速的机会较多的伺服电动机控制装置中，电力峰值会变得更大。电力峰值越大，设置成本以及运用成本也会增大，因此期望的是减小电力峰值。

为了减小电力峰值，以往使用在连接伺服电动机控制装置的变换器电路和逆变器电路的dc链路中设置能够存储直流电力的能量存储装置，经由dc链路把在各伺服电动机中消耗、再生的能量适当地进行交换的方法。根据该方法，通过在把逆变器电路的交流电力变换为直流电力的动力运行动作(正变换动作)以及把直流电力变换为交流电力的再生动作(逆变换动作)中适当地控制各电力变换量，能够把在伺服电动机减速时从伺服电动机产生的再生电力存储到能量存储装置中，或者在伺服电动机加速时对所存储的电力进行再利用，因此能够减小电力峰值。

图7是表示为了减小电力峰值而具有作为能量存储装置的一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机的现有的伺服电动机控制装置的例子的框图。作为一个例子，对于驱动2个驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的伺服电动机控制装置1000进行说明。

一般地伺服电动机设置有一个以上的绕组，为了驱动伺服电动机，该伺服电动机内的每一个绕组需要一台逆变器电路。在图7中，作为一个例子，把各伺服电动机2a-1、2a-2、2b-1以及2b-2作为一绕组类型。为了对驱动轴用伺服电动机2a-1提供驱动电力来驱动控制驱动轴用伺服电动机2a-1，设置有逆变器电路112-1，为了对驱动轴用伺服电动机2a-2提供驱动电力来驱动控制驱动轴用伺服电动机2a-2，设置有逆变器电路112-2。

另一方面，在图示的例子中，虽然对应于逆变器电路112-1以及112-2设置了变换器电路(参照符号111-1以及111-2)，但是为了减少电动机控制装置1000的成本、占用空间，也存在对于多个逆变器电路仅有一个变换器电路的情况。变换器电路111-1对从交流电源3提供的交流电力进行转换并输出直流电力，逆变器电路112-1把从变换器电路111-1输出的直流电力变换为作为驱动轴用伺服电动机2a-1的驱动电力而被提供的交流电力，并且将驱动轴用伺服电动机2a-1再生的交流电力变换为直流电力。变换器电路111-2对从交流电源3提供的交流电力进行转换并输出直流电力，逆变器电路112-2把从变换器电路111-2输出的直流电力变换为作为驱动轴用伺服电动机2a-2的驱动电力而被提供的交流电力，并且将驱动轴用伺服电动机2a-2再生的交流电力变换为直流电力。

为了减小电力峰值，在连接变换器电路111-1和逆变器电路112-1的dc链路以及连接变换器电路111-2和逆变器电路112-2的dc链路中，设置有能够存储或者供給直流电力的能量存储装置120。在图7中，作为一个例子，示出了能量存储装置120是由伺服电动机(以下，为了与驱动轴用伺服电动机进行区别，称为“缓冲轴用伺服电动机”)2b-1以及2b-2和对应于各缓冲轴用伺服电动机而设置的逆变器电路112-3以及112-4组成的。也就是说，在连接变换器电路111-1和逆变器电路112-1的dc链路中，设置有用于将dc链路中的电能和缓冲轴用伺服电动机2b-1的旋转能进行相互转换的逆变器电路112-3，在连接变换器电路111-2和逆变器电路112-2的dc链路中，设置有用于将dc链路中的电能和缓冲轴用伺服电动机2b-2的旋转能进行相互转换的逆变器电路112-4。

例如，驱动轴用伺服电动机2a-1减速并产生再生电力，变换器电路111-1与逆变器电路112-1之间的dc链路电压上升时，由逆变器电路112-3把dc链路的直流电力变换为交流电力，把该交流电力作为动力而使缓冲轴用伺服电动机2b-1加速。由此，能够把dc链路中的电能作为缓冲轴用伺服电动机2b-1的旋转能来进行存储。另外，例如驱动轴用伺服电动机2a-1加速，变换器电路111-1与逆变器电路112-1之间的dc链路电压下降时，通过使缓冲轴用伺服电动机2b-1减速来产生交流的再生电力，并将其通过逆变器电路112-3转换为直流电力。由于驱动轴用伺服电动机2a-2的加减速，变换器电路111-2与逆变器电路112-2之间的dc链路电压上升或者下降时，通过使逆变器电路112-4同样地动作，能够把能量存储到缓冲轴用伺服电动机2b-2中，或者能够从缓冲轴用伺服电动机2b-2向dc链路提供能量。通过把由缓冲轴用伺服电动机2b-1以及2b-2的旋转能转换而得的各电能分别在驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的加速时进行再利用，能够减小伺服电动机控制装置1000整体的电力峰值。

图8是表示以往用于多轴驱动的伺服电动机控制装置的例子的框图，该伺服电动机控制装置为了减小电力峰值，作为能量存储装置而具备多绕组类型的缓冲轴用伺服电动机。图8所示的例子假设在伺服电动机控制装置1001中设置有4个驱动轴用伺服电动机2a-1、2a-2、2a-3以及2a-4，使用驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2驱动第1驱动轴(未图示)，使用驱动轴用伺服电动机2a-3以及2a-4与第1驱动轴独立地驱动第2驱动轴(未图示)的情况。对各驱动轴用伺服电动机2a-1、2a-2、2a-3以及2a-4，分别设置有变换器电路111-1以及逆变器电路112-1的组合、变换器电路111-2以及逆变器电路112-2的组合、变换器电路111-3以及逆变器电路112-5的组合和变换器电路111-4以及逆变器电路112-6的组合。由于第1驱动轴与第2驱动轴被独立地驱动，因此对应各驱动轴设置有能量存储装置(使用参照符号121以及122表示。)。当各能量存储装置121以及122的缓冲轴用伺服电动机由一个来构成时，如图8所示，缓冲轴用伺服电动机使用的是2绕组类型(使用参照符号2b-3以及2b-4表示。)。另外，对应2绕组类型的缓冲轴用伺服电动机2b-3以及2b-4，设置有逆变器电路112-3、112-4、112-7以及112-8。通过把由缓冲轴用伺服电动机2b-3的旋转能转换而得的电能在驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的加速时进行再利用，把由缓冲轴用伺服电动机2b-4的旋转能转换而得的电能在驱动轴用伺服电动机2a-3以及2a-4的加速时进行再利用，能够减小伺服电动机控制装置1001整体的电力峰值。

例如，如日本特开2008-23599号公报所记载的那样，有一种伺服冲压机，其通过根据所需电力从飞轮存储装置提供电力来避免过度的电力供给峰值条件。

另外，例如日本特开2013-9524号公报所记载的那样，有一种电动机驱动装置，其作为能量存储装置而具有电容存储部以及飞轮存储部的双方，并根据需要通过电容存储部、飞轮存储部或者这双方进行能量的存储、供给。

另外，例如日本特开2009-285666号公报所记载的那样，有一种伺服冲压机，其具有能够在主电动机放大器与搬送装置用电动机放大器之间相互提供再生电力的电力供给电路。

另外，例如日本特开2010-221221号公报所记载的那样，有一种冲压机设备，其把伺服冲压机电力变换装置与机械冲压机电力变换装置连接到交流链路，当伺服冲压机需要较大电力时，使机械冲压机产生再生电力并提供给伺服冲压机。

例如日本特开2009-136058号公报所记载的那样，已知一种作为能量存储装置使用2次电池、大容量电力电容器或者双电层电容器等的电动机驱动装置。

根据把由上述各伺服电动机消耗、再生的能量经由设置在dc链路中的缓冲轴用伺服电动机进行适当交换来减小电力峰值的以往的方法，对应于用于驱动轴用伺服电动机的变换器电路以及逆变器电路的组合，需要设置缓冲轴用伺服电动机以及用于此的逆变器电路。因此，当存在多个驱动轴用伺服电动机时，需要对应于驱动轴用伺服电动机的数量，设置多个一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机以及用于其的逆变器电路的组合，或者设置具有与驱动轴用伺服电动的数量对应的绕组的多绕组类型的缓冲轴用伺服电动机以及用于其的逆变器电路的组合。

例如，如图7所示，当设置一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机时，需要对于由用于驱动轴用伺服电动机2a-1的变换器电路111-1以及逆变器电路112-1所组成的组合设置缓冲轴用伺服电动机2b-1以及逆变器电路112-3，对于由用于驱动轴用伺服电动机2a-2的变换器电路111-2以及逆变器电路112-2所组成的组合设置缓冲轴用伺服电动机2b-2以及逆变器电路112-4。因此，具有无法避免一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机以及用于其的逆变器电路的组合增加，并且成本增大、装置的大型化的问题。

另外例如，如图8所示，在驱动第1驱动轴与第2驱动轴时，为了减小电力峰值，作为能量存储装置对应于各驱动轴设置有能量存储装置121以及122。由于各能量存储装置121以及122的缓冲轴用伺服电动机2b-3以及2b-4根据第1驱动轴以及第2驱动轴的驱动状态分别进行加减速，因此能够减小作为伺服电动机控制装置1001整体的电力峰值。然而，需要按照各驱动轴设置能量存储装置，因此存在无法避免能量存储装置的数量增加，成本增大、装置的大型化的问题。

像这样，根据以往的方法，即使以减小电力峰值为目的，也存在无法避免成本增大、装置的大型化的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是，鉴于上述问题提供一种伺服电动机控制装置，其控制把交流电源侧的交流电力变换为直流电力后再转换为交流电力，并将其作为驱动电力的伺服电动机，是能够减小电力峰值的小型且低成本的伺服电动机控制装置。

为了实现上述目的，伺服电动机控制装置具有：在交流电源侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换的至少一个第1变换器电路；在第1变换器电路的直流侧的直流电力与提供给第1伺服电动机的交流电力或者由第1伺服电动机再生的交流电力之间进行电力变换的至少一个第1逆变器电路；在交流电源侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换的至少一个第2变换器电路；在第2变换器电路的直流侧的直流电力与提供给第2伺服电动机的交流电力或者由第2伺服电动机再生的交流电力之间进行电力变换的至少一个第2逆变器电路；以及计算由第1伺服电动机消耗或者再生的电能的电力计算部，根据由电力计算部所计算出的电能，控制第2变换器电路以及第2逆变器电路所进行的电力变换，以使由第1伺服电动机再生的电力经由交流电源提供给第2伺服电动机或者由第2伺服电动机再生的电力经由交流电源提供给第1伺服电动机。

在这里，伺服电动机控制装置还可以具有控制部，该控制部控制由第1变换器电路、第1逆变器电路、第2变换器电路以及第2逆变器电路所进行的电力变换，并且具有电力计算部。

另外，伺服电动机控制装置也可以具有：控制第1变换器电路以及第1逆变器电路的电力变换，并且具有电力计算部的第1控制部；与第1控制部独立设置，控制第2变换器电路以及第2逆变器电路的电力变换的第2控制部；以及把由电力计算部所计算出的电能发送给第2控制部的通信部，第2控制部根据经由通信部所接收的由电力计算部所计算出的电能来控制由第2变换器电路以及第2逆变器电路所进行的电力变换。

另外，也可以根据分别对于多个第1伺服电动机由电力计算部所计算出的电能的总和，控制由第2变换器电路以及第2逆变器电路所进行的电力变换。

另外，电力计算部也可以根据第1伺服电动机的实际速度和为了驱动该第1伺服电动机而用于第1逆变器电路的电力变换的转矩指令，来计算由该第1伺服电动机消耗或者再生的电能。

另外，也可以根据由电力计算部所计算出的电能与预定的阈值之间的差值来控制由第2变换器电路以及第2逆变器电路所进行的电力变换。

另外，伺服电动机控制装置也可以具有：在根据由电力计算部所计算出的电能判定第1伺服电动机是处于电力再生状态还是处于电力消耗状态的同时，判定电力计算部所计算出的电能的绝对值是否在预定的阈值内的判定部；在由判定部判定为处于电力再生状态且判定为由电力计算部所计算出的电能的绝对值超过预定的阈值中的第1阈值时，把为了驱动第2伺服电动机而用于第2逆变器电路的电力变换的速度指令设定为比正常状态时更高的值，在由判定部判定为处于电力消耗状态并且判定为电力计算部所计算出的电能的绝对值超过预定的阈值中的第2阈值时，把为了驱动第2伺服电动机而用于第2逆变器电路的电力变换的速度指令设定为比正常状态时更低的值的速度指令部；以及根据由电力计算部所计算出的电能与预定的阈值之间的差值和第1伺服电动机的实际速度，计算针对为了驱动第2伺服电动机而用于第2逆变器电路的电力变换的转矩指令的转矩限制值的转矩限制值计算部，根据由转矩限制值计算部所计算出的转矩限制值和由速度指令部所设定的速度指令，来控制由第2逆变器电路所进行的电力变换。

附图说明

通过参照以下附图，能够更加明确地理解本发明。

图1是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的框图。

图2是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第2控制部的框图。

图3是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第1控制部所涉及的动作流程的流程图。

图4是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第2控制部所涉及的动作流程的流程图。

图5是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的变形例的框图。

图6是对在多轴驱动中使用实施方式所涉及的伺服电动机控制装置时的效果进行说明的框图。

图7是对为了减小电力峰值作为能量存储装置具有一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机的以往的伺服电动机控制装置进行举例表示的框图。

图8是对为了减小电力峰值作为能量存储装置具有多绕组类型的缓冲轴用伺服电动机的以往的用于多轴驱动的伺服电动机控制装置进行举例表示的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对减小电力峰值的伺服电动机控制装置进行说明。然而，请理解本发明不限定于附图或以下所说明的实施方式。

图1是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的框图。下面，假定在不同附图中赋予相同参照符号的部分意味着是具有相同功能的组成要素。一般地，伺服电动机有一个以上的绕组，为了驱动伺服电动机，一个绕组需要一个逆变器电路。另外，对于一个变换器电路能够连接多个逆变器电路。在本发明中，虽然驱动轴用伺服电动机以及缓冲轴用伺服电动机分别至少有一个即可，但是在以下进行说明的实施方式中，作为一个例子，假设伺服电动机是一绕组类型，有2个第1伺服电动机即驱动轴用伺服电动机(用参照符号2a-1以及2a-2表示。)，有1个第2伺服电动机即缓冲轴用伺服电动机(用参照符号2b表示。)。针对每个驱动轴用伺服电动机2a，设置有后面进行描述的第1变换器电路11以及第1逆变器电路12，针对每个缓冲轴用伺服电动机2b设置有后面进行描述的第2变换器电路13以及第2逆变器电路14。

根据驱动轴用伺服电动机2a(更详细地是参照符号2a-1以及2a-2)的电能，来控制用于缓冲轴用伺服电动机2b的第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换，以使驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2所再生的电力经由交流电源3提供给缓冲轴用伺服电动机2b，或者缓冲轴用伺服电动机2b所再生的电力经由交流电源3提供给驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2。因此，实施方式所涉及的伺服电动机控制装置1具有：在交流电源3侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换的第1变换器电路11(更详细地是参照符号11-1以及11-2)；在第1变换器电路11-1以及11-2的直流侧的直流电力与分别提供给驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的交流电力或者分别从驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2再生的交流电力之间进行电力变换的第1逆变器电路12(更详细地是参照符号12-1以及12-2)；在交流电源3侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换的第2变换器电路13；在第2变换器电路13的直流侧的直流电力与提供给缓冲轴用伺服电动机2b的交流电力或者由缓冲轴用伺服电动机2b所再生的交流电力之间进行电力变换的第2逆变器电路14；对由驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2消耗或者再生的电能进行计算的电力计算部15。

各变换器电路以及各逆变器电路对dc链路中的直流电力与伺服电动机的驱动电力或者再生电力即交流电力进行相互电力变换即可，例如存在由半导体开关元件以及与其反向并联连接的二极管的桥电路所组成的pwm控制方式的电力变换电路。作为半导体开关元件的例子，有igbt、晶闸管、gto(gateturn-offthyristor：门极可关断晶闸管)、晶体管等，但是半导体开关元件的种类本身不限定本发明，也可以是其他的半导体开关元件。

如上所述，电力计算部15对由驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2消耗或者再生的电能进行计算。更详细地，电力计算部15根据驱动轴用伺服电动机2a的实际速度和为了驱动该驱动轴用伺服电动机2a而用于第1逆变器电路12的电力变换的转矩指令，来计算由该驱动轴用伺服电动机2a消耗或者再生的电能。驱动轴用伺服电动机2a的实际速度通过设置在该驱动轴用伺服电动机2a中的速度检测部(未图示)进行检测。若设驱动轴用伺服电动机2a的实际速度为v2a，为了驱动该驱动轴用伺服电动机2a而用于第1逆变器电路12的电力变换的转矩指令为tcom，则该驱动轴用伺服电动机2a的电能p被表示为式1。

如式1所示，使用转矩指令而不是实际转矩的反馈而计算出的驱动轴用伺服电动机2a的电能p可以说不是过去的、而是指不久的将来所预期的电能。根据式1计算驱动轴用伺服电动机2a的电能p，并将其用于控制缓冲轴用伺服电动机的电力供给动作以及电力存储动作，由此提高缓冲轴用伺服电动机的响应性。

当驱动轴用伺服电动机2a的数量为1个时，根据由电力计算部15所计算出的该1个的驱动轴用伺服电动机2a的电能，由第2控制部17来控制后面进行描述的第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换。驱动轴用伺服电动机2a的数量为多个时，驱动轴用伺服电动机2a在相同时间轴分别进行不同的动作，因此，首先由电力计算部15计算各驱动轴用伺服电动机2a的各自的电能，然后，根据得到的电能的总和，由第2控制部17来控制后面进行描述的第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换。该电能的总和，例如在第2控制部17中经由通信部19接收由电力计算部15计算出的各驱动轴用伺服电动机2a各自的电能，并对该接收到的电能求和而被求出。或者也可以另行设置一个总和计算部(未图示)，其计算由分别设置在第1控制部16-1以及16-2中的电力计算部15所各自计算出的各驱动轴用伺服电动机2a的电能的总和，将与该总和计算部计算出的电能的总和相关的信息经由通信部19发送给第2控制部17。在图示例中，驱动轴用伺服电动机的数量为2个，因此，电力计算部15把驱动轴用伺服电动机2a的电能作为分别对于各驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2所计算出的电能的总和，第2控制部17根据分别对于各驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2所计算出的电能的总和，来控制第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换。

另外，伺服电动机控制装置1具有：用于驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的第1控制部16-1以及16-2；用于缓冲轴用伺服电动机2b的第2控制部17；以及通信部19。

第1控制部16-1控制第1变换器电路11-1以及第1逆变器电路12-1的电力变换动作，另外，第1控制部16-2控制第1变换器电路11-2以及第1逆变器电路12-2的电力变换动作。这些第1控制部16-1以及16-2分别具有电力计算部15。在图示例中，驱动轴用伺服电动机的数量为2个，因此，电力计算部15把驱动轴用伺服电动机2a的电能作为分别对于各驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2所计算的电能的总和来进行计算。

通信部19把由电力计算部15所计算出的电能发送到第2控制部17。此外，通信部19可以通过已知的有线通信方式或者无线通信方式来实现。

在本实施方式中，用于缓冲轴用伺服电动机2b的第2控制部17独立于用于驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的第1控制部16-1以及16-2而被设置。第2控制部17根据由上述电力计算部15所计算出的电能(也就是驱动轴用伺服电动机2a-1的电能与驱动轴用伺服电动机2a-2的电能之和)，来控制第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换，以使在驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2中再生的电力经由交流电源3提供给缓冲轴用伺服电动机2b，或者在缓冲轴用伺服电动机2b中再生的电力经由交流电源3提供给驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2。

根据由电力计算部15所计算出的电能与预定的阈值之间的差值来控制第2变换器电路13以及第2逆变器电路14所进行的电力变换。以下，参照图2对此进行详细地说明。

图2是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第2控制部的框图。第2控制部17具有判定部21、速度指令部22以及转矩限制值计算部23。

判定部21在根据由电力计算部15所计算出的电能判定驱动轴用伺服电动机2a是处于电力再生状态中还是处于电力消耗状态中的同时，判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值是否在预定的阈值内。当驱动轴用伺服电动机2a为1个时，判定部21根据该1个驱动轴用伺服电动机2a的电能判定驱动轴用伺服电动机2a是处于电力再生状态还是处于电力消耗状态的同时，判定该1个驱动轴用伺服电动机2a的电能的绝对值是否在预定的阈值内。当驱动轴用伺服电动机2a为多个时，判定部21根据分别对于多个驱动轴用伺服电动机2a所计算出的电能的总和，作为驱动轴用伺服电动机2a整体判定是处于电力再生状态还是处于电力消耗状态的同时，判定分别对于多个驱动轴用伺服电动机2a所计算出的电能的总和的绝对值是否在预定的阈值内。如上所述，驱动轴用伺服电动机2a的电能p如式1所示，判定部21在电能p为正时判定驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态，在电能p为负时判定驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态。

速度指令部22当根据判定部21判定为处于电力再生状态且由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过预定的阈值中的第1阈值时，把为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的速度指令设定为比正常时的速度指令更高的值。另外，速度指令部22当根据判定部21判定为处于电力消耗状态且由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过预定的阈值中的第2阈值时，把为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的速度指令设定为比正常时的速度指令更低的值。处于电力再生状态时所设定的比正常时更高的速度指令以及处于电力消耗状态时所设定的比正常时更低的速度指令都设定为固定值。此外，在这里所谓的“正常时”是指在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值在不超过第1阈值的范围内时，以及在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值在不超过第2阈值的范围内时。假设列举所设定的速度指令的一个例子，在把正常时的缓冲轴用伺服电动机2b的速度指令设定为2000rpm时，当驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，把电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时的缓冲轴用伺服电动机2b的速度指令设定为该缓冲轴用伺服电动机2b的最大容许速度指令(例如3000rpm)，当驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，把电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时的缓冲轴用伺服电动机2b的速度指令设定为500rpm。此外，电力再生状态用的第1阈值和电力消耗状态用的第2阈值例如可以设定为相同的值，或者也可以设定为不同的值。另外，这些速度指令、第1阈值以及第2阈值根据运用伺服电动机控制装置1的条件、环境等预先进行设定即可。

转矩限制值计算部23，在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时，或者在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时，根据由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)与上述预定的阈值(第1阈值或者第2阈值)之间的差值和缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度，计算针对为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的转矩指令的转矩限制值。缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度由设置在该缓冲轴用伺服电动机2b中的速度检测部(未图示)进行检测。在把缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度设为v2b，把由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)与上述预定的阈值之间的差值设为δp时，如式2所示，为了驱动该缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的转矩限制值表示为tlim。

在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时，以及在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时，在为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b的第2逆变器电路14的电力变换动作中使用转矩限制值tlim代替通常的转矩指令。另一方面，在正常时、也就是说在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值不超过第1阈值的范围时，以及在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值不超过第2阈值的范围时，使用通常的转矩指令来执行用于驱动缓冲轴用伺服电动机2b的第2逆变器电路14的电力变换。

在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时，或者在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时，第2逆变器电路14所进行的电力变换动作，根据由上述转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值和由速度指令部22所设定的速度指令而被控制。具体内容如下。

也就是说，在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算,15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时，根据设定为比正常时的速度指令更高的值的速度指令和由转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，来控制第2逆变器电路14的电力变换动作。从正常时的速度指令向更高的速度指令的变更是阶梯状进行的，其结果，从第2逆变器电路14提供给缓冲轴用伺服电动机2b更大的交流电力，缓冲轴用伺服电动机2b进行加速。在驱动轴用伺服电动机2a处于电力再生状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第1阈值时，像这样使得在驱动轴用伺服电动机2a再生的电力经由交流电源3提供给缓冲轴用伺服电动机2b。

另一方面，在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时，根据设定为比正常时的速度指令更低的值的速度指令和转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，来控制第2逆变器电路14的电力变换动作，缓冲轴用伺服电动机2b进行减速。从正常时的速度指令向更低的速度指令的变更是阶梯状进行的。在驱动轴用伺服电动机2a处于电力消耗状态时，由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值超过第2阈值时，像这样使得在缓冲轴用伺服电动机2b再生的电力经由交流电源3提供给驱动轴用伺服电动机2a。

接着，参照图3以及图4，对于实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的动作进行说明。图3是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第1控制部所涉及的动作流程的流程图。图4是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的第2控制部所涉及的动作流程的流程图。

如图3所示，在步骤s101中，第1控制部16-1根据保存在其内部的控制软件，使用预定的速度指令、用于驱动轴用伺服电动机2a-1的动作程序、从第1逆变器电路12-1输出的交流电流以及/或交流电压、驱动轴用伺服电动机2a-1的转子旋转速度以及/或转子位置等信息等，生成用于控制驱动轴用伺服电动机2a-1的速度、转矩或者转子位置的动作指令(对于第1逆变器电路12-1内的半导体开关元件的开关指令)。同样地，第1控制部16-2根据保存在其内部的控制软件，使用预定的速度指令、用于驱动轴用伺服电动机2a-2的动作程序、从第1逆变器电路12-2输出的交流电流以及/或交流电压、驱动轴用伺服电动机2a-2的转子旋转速度以及/或转子位置等信息等，生成用于控制驱动轴用伺服电动机2a-2的速度、转矩或者转子位置的动作指令(对于第1逆变器电路12-2内的半导体开关元件的开关指令)。由于第1控制部16-1与第1控制部16-2根据不同的控制软件来进行驱动轴用伺服电动机2a-1和驱动轴用伺服电动机2a-2的驱动控制，因此驱动轴用伺服电动机2a-1和驱动轴用伺服电动机2a-2在相同的时间轴分别进行不同的动作。第1控制部16-1以及16-2所进行的动作指令的生成方法不特别限定本发明，也可以是公开的生成方法，例如有三角波比较pwm方式等。

在步骤s102中，驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的实际速度由设置在各驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2中的速度检测部(未图示)进行检测。

接下来在步骤s103中，电力计算部15对于驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的各自的电能进行计算。

接下来在步骤s104中，通信部19把由电力计算部15所计算出的电能发送给第2控制部17。

在第1控制部16-1以及16-2中反复执行上述s101～s104的处理。

另一方面，第2控制部17根据保存在其内部的控制软件，使用预定的速度指令、用于缓冲轴用伺服电动机2b的动作程序、从第2逆变器电路14输出的交流电流以及/或交流电压、缓冲轴用伺服电动机2b的转子旋转速度以及/或转子位置等信息等，生成用于控制缓冲轴用伺服电动机2b的速度、转矩或者转子位置的动作指令(对于第2逆变器电路14内的半导体开关元件的开关指令)。在图4的步骤s201中，缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度由设置在缓冲轴用伺服电动机2b中的速度检测部(未图示)进行检测。

在步骤s202中，第2控制部17经由通信部19接收由电力计算部15所计算出的电能。在图示例中，由于存在多个驱动轴用伺服电动机2a(参照号码2a-1以及2a-2)，因此，第2控制部17计算驱动轴用伺服电动机2a-1的电能和驱动轴用伺服电动机2a-2的电能的总和。作为其代替例，当另行设置对分别设置在第1控制部16-1以及16-2中的电力计算部15分别计算出的每个驱动轴用伺服电动机2a的电能的总和进行计算的总和计算部(未图示)时，第2控制部17也可以经由通信部19接收与由该总和计算部所计算出的电能的总和相关的信息。

在步骤s203中，判定部21判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值是否在阈值的范围内。更详细地是，判定部21判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值是否在不超过第1阈值的范围内，并判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值是否在不超过第2阈值的范围内。

当在步骤s203中判定为在阈值(第1阈值以及第2阈值)的范围内时，在步骤s209中，速度指令部22设定为正常时的速度指令。之后，返回步骤s201。

当在步骤s203中判定为在阈值(第1阈值以及第2阈值)范围外时，前进至步骤s204。

在步骤s204中，判定部21根据由电力计算部15所计算出的电能，判定作为驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2的整体是处于电力再生状态还是处于电力消耗状态。

当在步骤s204中判定为处于电力再生状态时，在步骤s205中，转矩限制值计算部23根据由电力计算部15所计算出的电能与第1阈值之间的差值和缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度，计算针对为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的转矩指令的转矩限制值tlim。

接着在步骤s206中，速度指令部22把为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的速度指令，设定为比正常时的速度指令更高的值(固定值)。

此外，可以交换步骤s205和步骤s206的处理的执行顺序。

当由电力计算部15所计算出的电能(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)的绝对值在阈值的范围外且处于电力再生状态时，通过经过上述步骤s203～s206的处理，根据设定为比正常时的速度指令更高的值的速度指令和转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，来控制第2逆变器电路14的电力变换动作。由此，从第2逆变器电路14提供给缓冲轴用伺服电动机2b更大的交流电力，缓冲轴用伺服电动机2b进行加速。其结果，在驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2再生的电力经由交流电源3提供给缓冲轴用伺服电动机2b。在步骤s206的处理之后，返回步骤s201。

另一方面，当在步骤s204中判定为处于电力消耗状态时，在步骤s207中，转矩限制值计算部23根据由电力计算部15所计算出的电能与第2阈值之间的差值和缓冲轴用伺服电动机2b的实际速度，计算针对为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的转矩指令的转矩限制值tlim。

接着在步骤s208中，速度指令部22把为了驱动缓冲轴用伺服电动机2b而用于第2逆变器电路14的电力变换的速度指令，设定为比正常时的速度指令更低的值(固定值)。

此外，可以交换步骤s207和步骤s208的处理的执行顺序。

当由电力计算部15所计算出的电能的绝对值(当驱动轴用伺服电动机2a为多个时是电能的总和)在阈值的范围外且处于电力消耗状态时，通过经过上述步骤s203、s204、s207以及s208的处理，根据设定为比正常时的速度指令更低的值的速度指令和转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，来控制第2逆变器电路14的电力变换动作。由此，缓冲轴用伺服电动机2b进行减速。其结果，在缓冲轴用伺服电动机2b再生的电力经由交流电源3提供给驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2。在步骤s208的处理之后，返回步骤s201。

在步骤s206、s208以及s209中的任意处理被执行后返回步骤s201，再次执行上述s202～s209的处理。例如，当由电力计算部15所计算出的电能的绝对值在阈值的范围外且处于电力再生状态时，根据设定为比正常时的速度指令更高的值的速度指令和转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，控制第2逆变器电路14的电力变换动作，缓冲轴用伺服电动机2b进行加速，但是之后，一旦在步骤s203判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值在阈值的范围内，则在步骤s209中通过速度指令部22返回到正常时的速度指令。另外，例如当由电力计算部15所计算出的电能的绝对值在阈值的范围内时，使用正常时的速度指令控制第2逆变器电路14的电力变换动作，并驱动缓冲轴用伺服电动机2b，但是之后，一旦在步骤s203判定由电力计算部15所计算出的电能的绝对值在阈值的范围外，则根据设定为比正常时的速度指令更高或更低的值的速度指令和转矩限制值计算部23所计算出的转矩限制值tlim，控制第2逆变器电路14的电力变换动作，缓冲轴用伺服电动机2b进行加速或者减速。

在上述实施方式中，独立地设置控制第1变换器电路11-1以及11-2和第1逆变器电路12-1以及12-2的电力变换的第1控制部16-1以及16-2与控制第2变换器电路13以及第2逆变器电路14的电力变换的第2控制部17，但是作为其变形例，这些第1控制部16-1以及16-2和第2控制部17的功能可以由同一个控制部来执行。图5是表示实施方式所涉及的伺服电动机控制装置的变形例的框图。控制部18具有电力计算部15，并控制第1变换器电路11-1以及11-2、第1逆变器电路12-1以及12-2、第2变换器电路13和第2逆变器电路14所进行的电力变换。此外，对于控制部18以外的电路构成要素，由于与图1以及2所示的电路构成要素相同，因此对于同样的电路构成要素付与同样的符号并省略对于该电路构成要素的详细的说明。根据图5所示的变形例，伺服电动机控制装置1的动作流程与参照图3以及图4进行说明的内容基本相同，但是不同点是没有将与电能相关的信息从第1控制部向第2控制部进行发送接收的处理(图3的步骤s104以及图4的步骤s202)。

如以上说明说述，在本发明的伺服电动机控制装置中，由于不是经由dc链路而是经由交流电源进行电力交换，因此能够减少缓冲轴用伺服电动机、缓冲轴用的变换器电路以及逆变器电路的数量，并能够实现能够减小电力峰值的小型且低成本的伺服电动机控制装置。

例如，假设比较图1所示的实施方式所涉及的伺服电动机控制装置与图7所示的以往的伺服电动机控制装置，虽然驱动轴用伺服电动机的数量都为2个(参照符号2a-1以及2a-2)，一绕组类型的缓冲轴用伺服电动机的数量都为1个(参照符号2b)，但是根据本发明，由于不经由dc链路而是经由交流电源3进行电力交换，因此即使驱动轴用伺服电动机的数量为多个，也不需要设置多个缓冲轴用伺服电动机以及用于其的逆变器电路的组合，所以能够实现小型且低成本的伺服电动机控制装置。

另外，例如在用于多轴驱动的伺服电动机控制装置中，根据本发明，也能够实现能够减小电力峰值的小型且低成本的伺服电动机控制装置。图6是对在多轴驱动中使用实施方式所涉及的伺服电动机控制装置时的效果进行说明的框图。图6中与表示以往的多轴驱动的伺服电动机控制装置的图8的情况相同，预想使用驱动轴用伺服电动机2a-1以及2a-2驱动第1驱动轴(未图示)，并使用驱动轴用伺服电动机2a-3以及2a-4独立于第1驱动轴来驱动第2驱动轴(未图示)的情况。此外，图6省略了有关控制部的图示。如图6所示，对于各驱动轴用伺服电动机2a-1、2a-2、2a-3以及2a-4分别设置有变换器电路11-1以及逆变器电路12-1的组合、变换器电路11-2以及逆变器电路12-2的组合、变换器电路11-3以及逆变器电路12-3的组合和变换器电路11-4以及逆变器电路12-4的组合。根据本发明，由于不经由dc链路而经由交流电源3进行电力交换，因此即使在为了多轴驱动而设置了多个驱动轴用伺服电动机的情况下，仅1个缓冲轴用伺服电动机2b和1个用于其的变换器电路13以及逆变器电路14的组合即可，与图8所示的以往例相比，能够减少缓冲轴用伺服电动机、缓冲轴用变换器电路以及逆变器电路的数量。另外，对于缓冲轴用伺服电动机2b，使用一绕组类型来实现即可，为低成本。因此，根据本发明，能够实现小型且低成本的伺服电动机控制装置。

作为本发明所涉及的伺服电动机所适用的工业机械，例如存在具有多个冲压机的滑动机构或者由冲压机的模具缓冲机构所组成的多台机构，并且这些各机构具有1台以上的伺服电动机等的工业机械。

根据本发明，在控制把交流电源侧的交流电力变换为直流电力后再转换为交流电力，并把其作为驱动电力的伺服电动机的伺服电动机控制装置中，能够实现能够减小电力峰值的小型且低成本的伺服电动机控制装置。

根据本发明，由于不经由dc链路而经由交流电源进行电力交换，因此能够减少缓冲轴用伺服电动机、缓冲轴用的变换器电路以及逆变器电路的数量，能够避免成本增大、装置的大型化而实现电力峰值的减小。