电动机驱动装置的制作方法

本发明涉及一种具有输入电源电压调整功能的电动机驱动装置。

背景技术：

在对机床、锻压机械、注射成型机、产业机械或者各种机器人内的电动机进行驱动的电动机驱动装置中，将从交流电源供给的交流电力通过转换器(整流器)变换为直流电力后输出到直流环节，再通过逆变器将直流环节中的直流电力变换为交流电力，将该交流电力作为驱动电力来供给到针对每个驱动轴设置的电动机。

在电动机驱动装置中向电动机供给驱动电力的逆变器包括功率元件(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。基于从电动机控制部接收到的开关指令对逆变器内部的功率元件进行接通断开驱动，由此，逆变器将被输入的直流电压(即直流环节中的直流电压)变换为用于驱动电动机的交流电压。另外，作为在电动机驱动装置中将输入电源电压变换(整流)为直流电压后输出到直流环节的转换器，广泛使用二极管整流器，但是近年也使用了能够使在电动机减速时产生的再生电力返回到交流电源侧的pwm控制方式的转换器。pwm控制方式的转换器包括功率元件以及与其反向并联连接的二极管的桥电路。

在通过电动机驱动装置对电动机进行驱动时，由于流过转换器、逆变器以及电动机的电流，转换器、逆变器以及电动机发热。另外，在逆变器和pwm控制方式的转换器中，也产生因功率元件的开关动作引起的发热。转换器、逆变器以及电动机的发热会招致电动机驱动装置的功率因数的下降、误动作，从而导致电动机驱动装置和各种周边设备的损坏、寿命缩短。因此，在运用电动机驱动装置时采取各种针对发热的对策。

例如，如日本特开2015-167436号公报所记载的那样，已知一种数值控制装置，该数值控制装置具备冷却功能，是对至少1个电动机进行驱动的电动机驱动装置所具备的数值控制装置，所述数值控制装置的特征在于，具备：温度获取部，其从设置于所述电动机驱动装置的温度检测器获取位于所述电动机驱动装置的电动机部处的结构要素的温度；周围温度获取部，其从设置于所述电动机驱动装置的温度检测器获取所述电动机驱动装置的电动机部的周围温度；输入能量获取部，其获取向所述结构要素输入的输入能量；输出能量获取部，其获取从所述结构要素输出的输出能量；散热特性估计部，其根据所述结构要素的温度、所述周围温度、所述输入能量以及所述输出能量来估计所述结构要素的散热特性；以及散热特性输出部，其将估计出的所述结构要素的散热特性作为所述冷却功能的正常/异常判定信号来输出。

例如，如日本特开2009-261078号公报所记载的那样，已知一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备：转换器，其将交流电压变换为直流电压；逆变器，其将所述直流电压变换为交流电压从而驱动电动机；速度控制部，其基于速度指令和电动机速度来生成转矩指令；转矩控制部，其基于所述转矩指令和电动机电流来生成pwm信号从而驱动逆变器；电流检测部，其检测所述电动机电流；逆变器温度检测部，其检测所述逆变器的温度，生成逆变器温度信号；以及过负荷保护部，其基于电动机温度信号、所述逆变器温度信号、所述电动机电流以及所述电动机速度来生成转矩限制信号，所述电动机控制装置的特征在于，所述过负荷保护部具备：功率元件损耗估计部，其根据所述电动机电流来生成所述逆变器的功率元件估计损耗；结温估计部，其基于所述功率元件估计损耗和所述逆变器温度来估计结温；电动机损耗估计部，其根据所述电动机电流和所述电动机速度来估计电动机损耗；线圈温度估计部，其根据所述电动机估计损耗和所述电动机温度信号来估计线圈温度；以及过负荷处理部，其基于所述估计结温和所述估计线圈温度来生成转矩限制信号或警报信号。

例如，如日本特开平02-138084号公报所记载的那样，已知一种适用于改善紧急救援运行时的乘坐感受的、停电时的电梯紧急运行方式。

技术实现要素：

电动机驱动装置中的转换器、逆变器以及电动机的发热会招致电动机驱动装置的功率因数的下降、误动作，从而导致电动机驱动装置和各种周边设备的损坏、寿命缩短。例如，电动机驱动装置中的转换器与逆变器之间的直流环节处的电压(下面仅称为“直流环节电压”。)越大，则能够使电动机的输出越大，但是逆变器的开关损耗增加，因此逆变器的发热变大。另外例如，在维持某固定的电动机输出来驱动电动机的情况下，电动机驱动装置中的直流环节电压越高，则流过转换器和电动机的电流越少，因此能够抑制发热，但是逆变器的发热变大，针对逆变器的电压指令的实际分辨率下降，因此电动机控制的精度恶化。另一方面，在维持某固定的电动机输出来驱动电动机的情况下，在电动机驱动装置中直流环节电压越低，则逆变器的发热越小，另外，针对逆变器的电压指令的实际分辨率提高，因此能够高精度地控制电动机，但是转换器和电动机的发热会变大。因而，在电动机驱动装置中，期望一种能够在抑制各部的发热的同时高效地控制电动机的技术。

根据本公开的一个方式，电动机驱动装置具备：交流稳定化电源装置，其将商用交流电源的交流电压变换为与接收到的电压指令值相应的输入电源电压后输出；转换器，其将输入电源电压变换为直流电压后输出到直流环节；逆变器，其将直流环节中的直流电压变换为用于电动机驱动的交流电压后输出；温度获取部，其获取转换器和逆变器中的至少一方的温度；以及输入电源电压控制部，其根据温度获取部获取到的温度来对交流稳定化电源装置输出的输入电源电压进行控制。

附图说明

通过参照下面的附图，会更明确地理解本发明。

图1是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置的图。

图2是说明转换器的输入电源电压、转换器的温度、逆变器的温度以及电动机的温度之间的关系的图。

图3是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第一方式的流程图。

图4是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第二方式的流程图。

图5是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第三方式的流程图。

图6是示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置的图。

图7是示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明具有输入电源电压调整功能的电动机驱动装置。这些附图适当变更了比例尺以易于理解。附图所示的方式是用于实施的一个例子，并不限定于图示的实施方式。

图1是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置的图。

作为一例，说明以下情况：通过与商用交流电源2连接的电动机驱动装置1来控制1个交流电动机(下面仅称为“电动机”。)3。电动机3的个数不对本实施方式特别地产生限定，也可以是除此以外的个数。此外，商用交流电源2和电动机3的相数不对本实施方式特别地产生限定，例如既可以是三相也可以是单相。若列举商用交流电源2的一例，则有三相交流400v电源、三相交流200v电源、三相交流600v电源、单相交流100v电源等。另外，电动机3的种类也不对本实施方式特别地产生限定，例如既可以是感应电动机也可以是同步电动机。在此，设置有电动机3的机械例如包括机床、机器人、锻压机械、注射成型机、产业机械、各种电器产品、电车、汽车、飞机等。

如图1所示，本实施方式的电动机驱动装置1具备交流稳定化电源装置11、转换器12、逆变器13、温度获取部14、输入电源电压控制部15以及电动机控制部20。在图示的例子中，输入电源电压控制部15和电动机控制部20设置在控制装置100内。控制装置100例如也可以是机床的数值控制装置。

另外，电动机驱动装置1内的电动机控制部20与一般的电动机驱动装置同样地对逆变器13进行控制，该逆变器13在直流环节中的直流电力与作为电动机3的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。即，电动机控制部20基于电动机3的速度(速度反馈)、流过电动机3的绕组的电流(电流反馈)、规定的转矩指令以及电动机3的动作程序等，来生成用于控制电动机3的速度、转矩或者转子的位置的开关指令。基于由电动机控制部20制作出的开关指令来对逆变器13的电力变换动作进行控制。另外，电动机控制部20对电磁接触器25的开闭动作进行控制。

交流稳定化电源装置11将商用交流电源2的交流电压变换为与接收到的电压指令值相应的输入电源电压后输出。一般来说，从商用交流电源2得到的交流电压的值、波形受到连接于供电线的各种负载、供电线自身的阻抗等的影响。与此相对，即使所输入的交流电压的值、波形存在变动，交流稳定化电源装置11也能够排除该变动的影响来输出遵循电压指令值的稳定的交流电压。在本实施方式中，将交流稳定化电源装置11设置在商用交流电源2与转换器12之间，将从交流稳定化电源装置11输出的交流电压用作对转换器12输入的输入电源电压。从交流稳定化电源装置11输出的交流电压(即对转换器12输入的输入电源电压)由后述的输入电源电压控制部15来进行控制。即，交流稳定化电源装置11基于从输入电源电压控制部15接收到的电压指令值以及由输入电源电压检测部24检测出的输入电源电压，来将从商用交流电源2输入的交流电压变换为与从输入电源电压控制部15接收到的电压指令值相应的交流电压，将其作为对转换器12输入的输入电源电压来输出。因此，转换器12从交流稳定化电源装置11接受与电压指令值相应的稳定的输入电源电压的提供。作为交流稳定化电源装置11的具体例，有ac稳定器(avr)和频率转换器(cvcf)。作为ac稳定器，有具备多抽头变压器和半导体开关的抽头切换方式的ac稳定器、具备滑动式变压器(日语：スライダック)和伺服电动机的滑动式变压器方式的ac稳定器、具备半导体开关和谐振电路的相位控制方式的ac稳定器、以及线性放大器方式的ac稳定器等。作为频率转换器，有逆变器方式的频率转换器和线性放大器方式的频率转换器等。作为交流稳定化电源装置11所能够制作出的交流电压的范围，例如有200v～240v的范围、380v～480v的范围等。

转换器12将从交流稳定化电源装置11提供的输入电源电压变换为直流电压后输出到直流环节。转换器12具有交流直流变换部21、输入电源电压检测部24以及温度获取部14。此外，在图1中，作为一例，将输入电源电压检测部24设置在转换器12内，但是也可以设置在转换器12的外部。

转换器12内的交流直流变换部21只要能够将交流电力变换为直流电力即可，例如有二极管整流电路、120度通电型整流电路、或者在内部具备开关元件的pwm开关控制方式的整流电路等。在输入电源电压为三相电压的情况下，交流直流变换部21构成为三相的桥电路，在输入电源电压为单相电压的情况下，交流直流变换部21由单相桥电路构成。在交流直流变换部21是pwm开关控制方式的整流电路的情况下，包括功率元件以及与其反向并联连接的二极管的桥电路。在该情况下，作为功率元件的例子，有igbt、晶闸管、gto(gateturn-offthyristor：门极可关断晶闸管)、sic(碳化硅)、晶体管等，但是功率元件的种类自身不对本实施方式产生限定，也可以是其它功率元件。

输入电源电压检测部24检测对转换器12输入的输入电源电压(即从交流稳定化电源装置11输出的交流电压)的值。由输入电源电压检测部24检测出的输入电源电压的值被发送到输入电源电压控制部15来使用于交流稳定化电源装置11的控制，并且被发送到电动机控制部20来使用于转换器12内的交流直流变换部21的电力变换控制和逆变器13内的直流交流变换部22的电力变换控制。

在转换器12的交流输入侧连接有电磁接触器25和交流电抗器26。电磁接触器25根据从电动机控制部20接收到的指令来对将交流稳定化电源装置11与转换器12之间连结的电路进行开闭。即，将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电连接的闭动作是通过电磁接触器25的触点闭合来实现的，将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电切断的开动作是通过电磁接触器25的触点分开来实现的。此外，只要能够在从电动机控制部20接收到闭指令的情况下切断交流电力从交流稳定化电源装置11向转换器12的流入，那么例如也可以用继电器、功率半导体开关元件等来代替电磁接触器25。

转换器12的直流输出侧与逆变器13的直流输入侧经由直流环节来并联连接。在直流环节设置有直流环节电容器23。直流环节电容器23具有抑制转换器12所输出的直流电压的脉动成分的功能并且具有在直流环节中蓄积直流电力的功能。作为直流环节电容器23的例子，例如有电解电容器、薄膜电容器等。此外，直流环节电压被使用于电动机控制部20对逆变器13的控制，在图1中省略了用于检测直流环节电压的检测部的图示。

逆变器13将直流环节中的直流电压变换为用于电动机驱动的交流电压后输出。逆变器13具有直流交流变换部22和温度获取部14。

逆变器13内的直流交流变换部22只要能够将直流电力变换为交流电力即可，例如有在内部具备开关元件的pwm逆变器电路等。在电动机3是三相交流电动机的情况下，直流交流变换部22构成为三相的桥电路，在电动机3是单相电动机的情况下，直流交流变换部22由单相桥电路构成。直流交流变换部22接受来自电动机控制部20的指令来将直流环节中的直流电压变换为用于电动机驱动的交流电压后输出到电动机3、并且在电动机再生时将由电动机3再生的交流电压变换为直流电压后使该直流电压返回到直流环节侧。在直流交流变换部22由pwm逆变器电路构成的情况下，包括功率元件以及与其反向并联连接的二极管的桥电路。在该情况下，作为功率元件的例子，有igbt、晶闸管、gto(gateturn-offthyristor：门极可关断晶闸管)、sic(碳化硅)、晶体管等，但是功率元件的种类自身不对本实施方式产生限定，也可以是其它功率元件。

温度获取部14获取转换器12和逆变器13中的至少一方的温度。在图1所示的例子中，在转换器12和逆变器13处均设置有温度获取部14，温度获取部14获取转换器12的温度和逆变器13的温度这两方，但是也可以与后述的输入电源电压的控制例相应地省略任一方的温度获取部14。

温度获取部14例如由温度传感器构成。作为温度获取部14的温度传感器例如设置在转换器12内的交流直流变换部21内的功率元件的附近或散热器附近，检测转换器12的温度。检测出的转换器12的温度被发送到输入电源电压控制部15。同样地，作为温度获取部14的温度传感器例如设置在逆变器13内的直流交流变换部22内的功率元件的附近或散热器附近，检测逆变器13的温度。检测出的转换器12的温度被发送到输入电源电压控制部15。关于作为设置在转换器12内和逆变器13内的温度获取部14的温度传感器，既可以在功率元件的附近或散热器附近设置多个温度传感器，或者也可以仅设置1个温度传感器。例如在转换器12内设置多个温度传感器的情况下，会检测出多个温度，但是只要将检测出的多个温度中的最高的温度设为温度获取部14所获取的转换器12的温度即可。同样地，例如在逆变器13内设置多个温度传感器的情况下，会检测出多个温度，但是只要将检测出的多个温度中的最高的温度设为温度获取部14所获取的逆变器13的温度即可。

或者也可以是，通过利用软件模拟进行的推测来获取转换器12和/或逆变器13的温度，从而代替通过由上述的温度传感器进行的实测来获取转换器12和/或逆变器13的温度。在该情况下，温度获取部14的功能是通过使例如mpu、dsp等运算处理装置执行温度推测程序来实现的。基于温度推测程序的温度获取部14例如设置在控制装置100内的运算处理装置或外部计算机(未图示)内的运算处理装置内。例如，在温度推测程序中预先规定了转换器12和/或逆变器13内的各功率元件的开关动作的内容与温度(或温度上升率)之间的对应关系或者计算式，作为温度获取部14的运算处理装置获取从电动机控制部20实际输出的开关指令，基于温度推测程序来推测转换器12和/或逆变器13的温度。

输入电源电压控制部15根据温度获取部14获取到的温度来对交流稳定化电源装置11输出的“对转换器12输入的输入电源电压”进行控制。因此，输入电源电压控制部15根据温度获取部14获取到的温度来生成用于对交流稳定化电源装置11输出的输入电源电压进行控制的电压指令值并将该电压指令值发送到交流稳定化电源装置11。在图示的例子中，输入电源电压控制部15设置在控制装置100内，但是也可以设置在控制装置100的外部的运算处理装置内。

在此，说明转换器12的输入电源电压、转换器12的温度、逆变器13的温度以及电动机3之间的关系。

图2是说明转换器的输入电源电压、转换器的温度、逆变器的温度以及电动机的温度之间的关系的图。

在通过电动机驱动装置1以固定输出的方式驱动电动机3的情况下，当提高转换器12的输入电源电压时，直流环节电压(在转换器12内的交流直流变换部21是全波整流电路的情况下，为输入输出电压峰值×√2)变高，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流减少。其结果，转换器12的温度和电动机3的温度下降。另一方面，直流环节电压变高导致逆变器13的开关损耗增加，逆变器13的温度上升。另外，尽管以固定输出的方式驱动电动机3，但是当升高转换器12的输入电源电压来驱动电动机3时，逆变器13将高的直流环节电压变换为用于驱动电动机3的交流电压，因此该交流电压变得更高，电动机3的输出变大。

在通过电动机驱动装置1以固定输出的方式驱动电动机3的情况下，当降低转换器12的输入电源电压时，直流环节电压变低，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流增加。其结果，转换器12的温度和电动机3的温度上升。另一方面，直流环节电压变低导致逆变器13的开关损耗减少，逆变器13的温度下降。另外，逆变器13将这种低的直流环节电压变换为用于以将电动机3的输出维持为固定的方式驱动电动机3的交流电压，因此针对逆变器13的电压指令的实际分辨率提高，因此能够高精度地控制电动机3。

这样，与转换器12的输入电源电压的升高降低相应地，转换器12、逆变器13以及电动机3的各温度发生变动，另外，电动机3的输出的大小和电动机3的控制的精度发生变动。因此，在本实施方式中，由能够输出遵循指令的交流电压的交流稳定化电源装置11来提供转换器12的输入电源电压，通过对该输入电源电压进行控制来控制转换器12、逆变器13和/或电动机3的温度。也就是说，本实施方式中的输入电源电压控制部15根据与温度获取部14获取到的转换器12和/或逆变器13的温度来对交流稳定化电源装置11输出的对转换器12输入的输入电源电压进行控制。

关于如何使转换器12的输入电源电压升高降低，只要根据电动机驱动装置1的用途、周边环境等来适当设定即可。例如，根据想如何控制转换器12和逆变器13的各温度、是否要求电动机3进行大输出、是否要求高精度的电动机控制等，来决定转换器12的输入电源电压的控制内容。下面，列举转换器12的输入电源电压的控制例。

首先，说明转换器12的输入电源电压的控制的第一方式。在第一方式中，对转换器12的输入电源电压进行控制，使得逆变器13的温度能够尽可能地提高。根据第一方式，能够在防止逆变器13的过度的发热的同时增大电动机3的输出。图3是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第一方式的流程图。

在本实施方式的电动机驱动装置1中，在使电磁接触器25进行闭动作来将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电连接、通过电动机控制部20控制转换器12和逆变器13的电力变换动作来进行电动机3的驱动的情况下，在步骤s101中，温度获取部14获取逆变器13的温度。获取到的逆变器13的温度被通知给输入电源电压控制部15。

在步骤s102中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的逆变器13的温度是否低于预先设定的逆变器下限温度阈值。在判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值的情况下进入步骤s103，在未判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值的情况下进入步骤s105。逆变器下限温度阈值只要设定为比后述的逆变器上限温度阈值小的值即可。逆变器上限温度阈值与逆变器下限温度阈值之差即为逆变器13的温度的滞后宽度。

在步骤s102中判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值的情况下，在步骤s103中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前的输入电源电压高的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更高的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压高的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压提高，直流环节电压变高，电动机3的输出变大。但是，直流环节电压变高导致逆变器13的开关损耗增加，逆变器13的温度上升(步骤s104)。另一方面，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流减少，转换器12的温度和电动机3的温度下降。在步骤s104之后再次返回到步骤s101。

在步骤s102中未判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值的情况下，进入步骤s105。

在步骤s105中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的逆变器13的温度是否超过预先设定的逆变器上限温度阈值。在判定为逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下进入步骤s106，在未判定为逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下返回到步骤s101。逆变器上限温度阈值例如只要设定为不会因发热而招致逆变器13的损坏、寿命缩短的程度的温度、逆变器13不会进行误动作(热失控)等的程度的温度等即可。

在步骤s105中未判定为逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下，输入电源电压控制部15生成维持交流稳定化电源装置11当前正在输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。之后，返回到步骤s101。

另一方面，在步骤s105中判定为逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下，在步骤s106中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前低的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更低的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压低的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压降低，直流环节电压变低，由于直流环节电压变低而逆变器13的开关损耗减少，逆变器13的温度下降(步骤s107)。由此，逆变器13的温度不再超过逆变器上限温度阈值。因而，能够避免因发热导致逆变器13损坏、寿命缩短。另外，逆变器13也不会进行误动作(热失控)。另一方面，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流增加，转换器12的温度和电动机3的温度上升。在步骤s107之后再次返回到步骤s101。

这样，根据第一方式，能够在防止逆变器13的过度的发热的同时增大电动机3的输出。另外，就转换器12的温度和电动机3的温度而言，也能够防止过度的发热。此外，在第一方式的情况下，转换器12的温度不使用于转换器12的输入电源电压控制，因此也可以省略设置于转换器12的温度获取部14。

接下来，说明转换器12的输入电源电压的控制的第二方式。在第二方式中，对转换器12的输入电源电压进行控制，使得转换器12的温度能够尽可能地提高。根据第二方式，能够在防止转换器12和电动机3的过度的发热的同时更高精度地控制电动机3。图4是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第二方式的流程图。

在本实施方式的电动机驱动装置1中，在使电磁接触器25进行闭动作来将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电连接、通过电动机控制部20控制转换器12和逆变器13的电力变换动作来进行电动机3的驱动的情况下，在步骤s201中，温度获取部14获取转换器12的温度。获取到的转换器12的温度被通知给输入电源电压控制部15。

在步骤s202中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的转换器12的温度是否低于预先设定的转换器下限温度阈值。在判定为转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下进入步骤s203，在未判定为转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下进入步骤s205。转换器下限温度阈值只要设定为比后述的转换器上限温度阈值小的值即可。转换器上限温度阈值与转换器下限温度阈值之差即为转换器12的温度的滞后宽度。

在步骤s202中判定为转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，在步骤s203中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前低的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更低的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压低的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压降低，直流环节电压变低，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流增加。其结果，转换器12的温度和电动机3的温度上升(步骤s204)。另一方面，直流环节电压变低导致逆变器13的开关损耗减少，逆变器13的温度下降。另外，逆变器13将这种低的直流环节电压变换为用于以将电动机3的输出维持为固定的方式驱动电动机3的交流电压，因此针对逆变器13的电压指令的实际分辨率提高，因此能够高精度地控制电动机3。在步骤s204之后再次返回到步骤s201。

在步骤s202中未判定为转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，进入步骤s205。

在步骤s205中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的转换器12的温度是否超过预先设定的转换器上限温度阈值。在判定为转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下进入步骤s206，在未判定为转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下返回到步骤s201。转换器上限温度阈值例如只要设定为不会因发热而招致转换器12的损坏、寿命缩短的程度的温度、转换器12不会进行误动作(热失控)等的程度的温度等即可。

在步骤s205中未判定为转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下，输入电源电压控制部15生成维持交流稳定化电源装置11当前正在输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。之后，返回到步骤s201。

另一方面，在步骤s205中判定为转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下，在步骤s206中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前高的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更高的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压高的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压提高，直流环节电压变高，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流减少。其结果，转换器12的温度和电动机3的温度下降(步骤s207)。另一方面，直流环节电压变高导致逆变器13的开关损耗增加，逆变器13的温度上升。在步骤s207之后再次返回到步骤s201。

这样，根据第二方式，能够在防止转换器12和电动机3的过度的发热的同时更高精度地控制电动机3。另外，就逆变器13的温度而言，也能够防止过度的发热。此外，在第二方式的情况下，逆变器13的温度不使用于转换器12的输入电源电压控制，因此也可以省略设置于逆变器13的温度获取部14。

接下来，说明转换器12的输入电源电压的控制的第三方式。在第三方式中，以使转换器12的发热与逆变器13的发热均衡化的方式控制转换器12的输入电源电压。根据第三方式，转换器12和逆变器13的发热被均衡化，因此例如能够使转换器12和逆变器13的寿命大致相同，能够减少保养、更换作业的负担。图5是示出本公开的第一实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的第三方式的流程图。

在本实施方式的电动机驱动装置1中，在使电磁接触器25进行闭动作来将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电连接、通过电动机控制部20控制转换器12和逆变器13的电力变换动作来进行电动机3的驱动的情况下，在步骤s301中，温度获取部14获取转换器12的温度和逆变器13的温度。获取到的转换器12的温度和逆变器13的温度被通知给输入电源电压控制部15。

在步骤s302中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的逆变器13的温度与转换器12的温度之差是否处于预先设定的温度差范围外。在判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下进入步骤s303，在未判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下(即在判定为处于规定的温度差范围内的情况下)返回到步骤s301。越将上述“温度差范围”设定为接近0的值，越能够使转换器12的发热与逆变器13的发热均衡化。

在步骤s302中未判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下(即判定为处于规定的温度差范围内的情况下)，输入电源电压控制部15生成维持交流稳定化电源装置11当前正在输出的输入电源电压的电压指令值，将电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。之后，返回到步骤s301。

在步骤s302中判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下，在步骤s303中，输入电源电压控制部15判定逆变器13的温度是否比转换器12的温度高。在判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下进入步骤s304，在未判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下(即逆变器13的温度比转换器12的温度低的情况下)进入步骤s306。

在步骤s303中判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下，在步骤s304中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前低的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更低的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压低的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压降低，直流环节电压变低，由于直流环节电压变低而逆变器13的开关损耗减少，逆变器13的温度下降(步骤s305)。另一方面，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流增加，转换器12的温度和电动机3的温度上升(步骤s305)。在步骤s305之后，再次返回到步骤s301。

在步骤s303中未判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下(即逆变器13的温度比转换器12的温度低的情况下)，在步骤s306中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前高的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更高的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压高的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压提高，直流环节电压变高，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流减少，转换器12的温度和电动机3的温度下降(步骤s307)。另一方面，直流环节电压变高导致逆变器13的开关损耗增加，逆变器13的温度上升(步骤s307)。另一方面，在步骤s307之后，再次返回到步骤s301。

这样，根据第三方式，转换器12和逆变器13的发热被均衡化，因此例如能够使转换器12和逆变器13的寿命大致相同，能够减少保养、更换作业的负担。例如，在转换器12和逆变器13各自的内部的电解电容器、冷却用风扇由相同种类的部件构成的情况下，发热所导致的各部件的劣化以大致相同的速度进展，因此能够使转换器12和逆变器13的寿命大致相同，能够进行高效的保养、更换作业。

接下来，说明本公开的第二实施方式的电动机驱动装置。

图6是示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置的图。第二实施方式的电动机驱动装置1是进一步发展第一实施方式中的转换器12的输入电源电压的控制的第三方式而成的。在第一实施方式中的转换器12的输入电源电压的控制的第三方式中，在图5的步骤s302中未判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下(即判定为处于规定的温度差范围内的情况下)，不变更输入电源电压而是维持现状，返回到步骤s301。与此相对，在第二实施方式中，在未判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下，若满足规定的条件，则通过变更逆变器13所承担的负荷来控制转换器12的温度和逆变器13的温度。因此，第二实施方式的电动机驱动装置1相对于图1所示的第一实施方式的电动机驱动装置1而言还具备逆变器负荷控制部16，该逆变器负荷控制部16进行以下控制：在满足规定的条件的情况下对逆变器13所承担的负荷进行变更。也就是说，在第二实施方式的电动机驱动装置1中，转换器12和逆变器13(进一步说，电动机3)的各温度的控制是通过以下控制中的任一个来进行的：输入电源电压控制部15对交流稳定化电源装置11的控制；以及逆变器负荷控制部16对使逆变器13承担的负荷进行变更的控制。逆变器负荷控制部16设置在电动机控制部20内。

逆变器负荷控制部16以如下方式进行控制：在温度获取部14获取到的逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围内且逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值且转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，使逆变器13承担进一步增加了的负荷来代替逆变器13此前承担的负荷。另外，逆变器负荷控制部16以如下方式进行控制：在逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于温度差范围内且逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下、或者在逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围内且转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下，使逆变器13承担进一步减少了的负荷来代替逆变器13此前承担的负荷。

例如，能够通过变更在针对逆变器13内的功率元件进行的pwm开关控制中使用的pwm频率来变更逆变器13所承担的负荷。pwm频率越高，则逆变器13内的功率元件的开关损耗越增加，因此逆变器13所承担的负荷越增加。即，逆变器负荷控制部16通过将在针对功率元件进行的pwm开关控制中使用的pwm频率变更为更高的pwm频率来使逆变器13所承担的负荷增加，通过将在针对功率元件进行的pwm开关控制中使用的pwm频率变更为更低的pwm频率来使逆变器13所承担的负荷减少。通过由逆变器负荷控制部16将在针对功率元件进行的pwm开关控制中使用的pwm频率变更为更高的pwm频率，逆变器13所承担的负荷增加，但是逆变器13的响应性变高。另外，电动机3的发热也下降。

另外，例如变更从逆变器13输出的交流电压来变更电动机3的输出，由此能够变更逆变器13所承担的负荷。即，逆变器负荷控制部16通过以使电动机3的输出变为更大的输出的方式控制从逆变器13输出的交流电压来使逆变器13所承担的负荷增加，通过以使电动机3的输出变为更小的输出的方式控制从逆变器13输出的交流电压来使逆变器13所承担的负荷减少。

图7是示出本公开的第二实施方式的电动机驱动装置中的输入电源电压控制的流程图。

在本实施方式的电动机驱动装置1中，在使电磁接触器25进行闭动作来将交流稳定化电源装置11与转换器12之间电连接、通过电动机控制部20控制转换器12和逆变器13的电力变换动作来进行电动机3的驱动的情况下，在步骤s401中，温度获取部14获取转换器12的温度和逆变器13的温度。获取到的转换器12的温度和逆变器13的温度被通知给输入电源电压控制部15。

在步骤s402中，输入电源电压控制部15判定温度获取部14获取到的逆变器13的温度与转换器12的温度之差是否处于预先设定的温度差范围外。在判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下进入步骤s403，在未判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下(即在判定为处于规定的温度差范围内的情况下)进入步骤s408。特别是，在转换器12和逆变器13的额定温度相同的情况下，越将上述“温度差范围”设定为接近0的值，越能够使转换器12的发热与逆变器13的发热均衡化。

在步骤s402中判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围外的情况下，在步骤s403中，输入电源电压控制部15判定逆变器13的温度是否比转换器12的温度高。在判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下进入步骤s404，在未判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下(即逆变器13的温度比转换器12的温度低的情况下)进入步骤s406。

在步骤s403中判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下，在步骤s404中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前低的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更低的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压低的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压降低，直流环节电压变低，由于直流环节电压变低而逆变器13的开关损耗减少，逆变器13的温度下降(步骤s405)。另一方面，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流增加，转换器12的温度和电动机3的温度上升(步骤s405)。在步骤s405之后，再次返回到步骤s401。

在步骤s403中未判定为逆变器13的温度比转换器12的温度高的情况下(即逆变器13的温度比转换器12的温度低的情况下)，在步骤s406中，输入电源电压控制部15控制交流稳定化电源装置11来使其输出比当前高的输入电源电压。即，输入电源电压控制部15生成使交流稳定化电源装置11输出更高的输入电源电压来代替交流稳定化电源装置11此前输出的输入电源电压的电压指令值，将该电压指令值输出到交流稳定化电源装置11。由此，交流稳定化电源装置11向转换器12提供比此前输出的输入电源电压高的输入电源电压。如参照图2来说明的那样，通过转换器12的输入电源电压提高，直流环节电压变高，流过转换器12的电流和流过电动机3的电流减少，转换器12的温度和电动机3的温度下降(步骤s407)。另一方面，直流环节电压变高导致逆变器13的开关损耗增加，逆变器13的温度上升(步骤s407)。另一方面，在步骤s407之后，再次返回到步骤s401。

在步骤s402中判定为逆变器13的温度与转换器12的温度之差处于规定的温度差范围内的情况下，在步骤s408中，逆变器负荷控制部16判定是否为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值且转换器12的温度低于转换器下限温度阈值。在步骤s408中判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值且转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，进入步骤s409，否则进入步骤s411。逆变器下限温度阈值只要设定为比逆变器上限温度阈值小的值即可。逆变器上限温度阈值与逆变器下限温度阈值之差即为逆变器13的温度的滞后宽度。转换器下限温度阈值只要设定为比转换器上限温度阈值小的值即可。转换器上限温度阈值与转换器下限温度阈值之差即为转换器12的温度的滞后宽度。

在步骤s408中判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值且转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，在步骤s409中，逆变器负荷控制部16以如下方式进行控制：使逆变器13承担进一步增加了的负荷来代替逆变器13此前承担的负荷。由此，逆变器13的温度和转换器12的温度上升(步骤s410)。在步骤s407之后，再次返回到步骤s401。

在步骤s408中未判定为逆变器13的温度低于逆变器下限温度阈值且转换器12的温度低于转换器下限温度阈值的情况下，在步骤s411中，逆变器负荷控制部16判定是否满足以下条件中的任一个：逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值；转换器12的温度超过转换器上限温度阈值。在判定为逆变器13的温度超过逆变器上限温度阈值的情况下进入步骤s412。另外，在判定为转换器12的温度超过转换器上限温度阈值的情况下也进入步骤s412。

在步骤s412中，逆变器负荷控制部16以如下方式进行控制：使逆变器13承担进一步减少了的负荷来代替逆变器13此前承担的负荷。由此，逆变器13的温度和转换器12的温度下降(步骤s413)。在步骤s413之后，再次返回到步骤s401。

在步骤s411中判定为逆变器13的温度不超过逆变器上限温度阈值的情况下，由于在之前的步骤s408中判定为逆变器13的温度不低于逆变器下限温度阈值，因此逆变器13的温度处于逆变器下限温度阈值与逆变器上限温度阈值之间。在该情况下，返回到步骤s401。逆变器负荷控制部16维持现状的逆变器13的负荷，且输入电源电压控制部15生成维持交流稳定化电源装置11正在输出的输入电源电压的电压指令值来输出到交流稳定化电源装置11。

另外，在步骤s411中判定为转换器12的温度不超过转换器上限温度阈值的情况下，由于在之前的步骤s408中判定为转换器12的温度不低于转换器下限温度阈值，因此转换器12的温度处于转换器下限温度阈值与转换器上限温度阈值之间。在该情况下，也返回到步骤s401。逆变器负荷控制部16维持现状的逆变器13的负荷，且输入电源电压控制部15生成维持交流稳定化电源装置11正在输出的输入电源电压的电压指令值来输出到交流稳定化电源装置11。

这样，根据第二实施方式，通过输入电源电压控制部15对交流稳定化电源装置11的控制，转换器12和逆变器13的发热被均衡化，因此例如能够使转换器12和逆变器13的寿命大致相同，能够减少保养、更换作业的负担。另外，根据第二实施方式，通过逆变器负荷控制部16对使逆变器13承担的负荷进行变更的控制，能够在防止逆变器13的过度的发热的同时使电动机3的输出变大、能够对电动机进行精密的控制。

此外，上述的输入电源电压控制部15、逆变器负荷控制部16、电动机控制部20以及输入电源电压检测部24例如既可以构建为软件程序形式，或者也可以构建为各种电子电路与软件程序的组合。例如在将它们构建为软件程序形式的情况下，通过使处于控制装置100内的例如mpu、dsp等运算处理装置按照该软件程序进行动作，能够实现上述的各部的功能。或者，也可以将输入电源电压控制部15、逆变器负荷控制部16以及电动机控制部20实现为写入有实现各部的功能的软件程序的半导体集成电路。另外，在取代通过温度传感器进行的实测而是通过利用软件模拟的推测来获取转换器12和/或逆变器13的温度的情况下，通过使例如mpu、dsp等运算处理装置执行温度推测程序来实现温度获取部14的功能。在该情况下，基于温度推测程序的温度获取部14设置在控制装置100内的运算处理装置或外部计算机(未图示)内的运算处理装置内。

如果将上述的电动机驱动装置1用作例如机床、机器人、锻压机械、注射成型机或者产业机械的驱动源，则能够控制转换器12、逆变器13以及电动机3的发热，因此能够实现通过热位移变小使得加工精度提高、电动机3的轴承的寿命延长。

根据本公开的一个方式，能够实现能够抑制各部的发热且高效地控制电动机的电动机驱动装置。