电动机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种将从三相交流电源供给的交流电力变换为直流电力来输出到直 流环节（DClink)之后再变换为用于驱动电动机的交流电力来供给至电动机的电动机控制 装置，特别涉及一种具有用于对设置于直流环节的平滑电容器充电的充电电阻的保护单元 的电动机控制装置。
【背景技术】
[0002] 在对机床、锻压设备、注射成型机、产业设备或各种机器人内的电动机进行驱动的 电动机控制装置中，将从交流电源侧输入的交流电力暂且变换为直流电力，之后再变换为 交流电力，将该交流电力用作针对每个驱动轴设置的电动机的驱动电力。
[0003] 图7是表示一般的电动机控制装置的结构的图。电动机控制装置100具备整流器 11和逆变换器12,对连接于该逆变换器12的交流侧的电动机2的速度、转矩或转子的位置 进行控制，其中，该整流器11对来自三相交流输入电源3的交流电力进行整流来输出直流 电力，该逆变换器12与作为整流器11的直流侧的直流环节连接，将从整流器11输出的直 流电力变换为要作为电动机2的驱动电力而供给的具有期望电压和期望频率的交流电力， 或者将从电动机2再生的交流电力变换为直流电力。此外，图中以L表示整流器11的三相 交流输入侧的交流电抗器。
[0004] 为了对与多个驱动轴对应地分别设置的各电动机2单独地供给驱动电力来对电 动机2进行驱动控制，并联连接与电动机2的个数相同个数的逆变换器12。在各逆变换器 12的直流输入侧分别设置有平滑电容器32。此外，在图7中为了简明化而将电动机2的个 数设为一个，因而，逆变换器12为一个。另一方面，以降低电动机控制装置100的成本、占 有空间为目的来针对多个逆变换器12设置一个整流器11的情况多。
[0005] 平滑电容器32需要从电动机控制装置100刚启动之后起直到开始驱动电动机2 为止（即逆变换器12的电力变换动作开始前）充电。下面，将开始驱动电动机2之前的平 滑电容器32的充电称为"初始充电"。在初始充电开始时平滑电容器32中未蓄积能量的状 态下，大的涌流流过整流器11。特别是，平滑电容器32的容量越大则产生越大的涌流。作 为针对该涌流的对策，一般是在电动机控制装置100中在整流器11与平滑电容器32之间 或者在整流器11的三相交流输入侧设置初始充电单元13。在图7所示的例子中，示出了 在整流器11与平滑电容器32之间设置初始充电单元13的情况。在此虽未图示，但是例如 在并联连接有多个逆变换器12的情况下，与此相应地平滑电容器32也具有彼此并联连接 的关系，而在初始充电单元13设置于整流器11与平滑电容器32之间的情况下，在整流器 11与这些平滑电容器32之间设置一个初始充电单元13。另外，例如，在此虽未图示，但是 在初始充电单元13设置于整流器11的三相交流输入侧的情况下，与逆变换器12的连接个 数无关地，对整流器11的三相交流输入侧的三相中的至少二相分别设置初始充电单元13。
[0006] 初始充电单元13具有开关部33以及与开关部33并联连接的充电电阻31。开关部 33仅在电动机控制装置100刚启动之后的平滑电容器32的初始充电期间内开路（断开）， 在电动机控制装置100驱动电动机2的通常动作期间内维持闭路（接通）的状态。更具体 地说，通过在从电动机控制装置100刚启动之后到开始驱动电动机2之前的初始充电期间 内使开关部33开路（断开），从整流器11输出的直流电力通过充电电阻31后流入到平滑 电容器32,平滑电容器32被充电。当平滑电容器32被充电到规定的电压时，使开关部33 闭路（接通）来完成初始充电动作。之后，逆变换器12开始电力变换动作来对电动机2供 给驱动电力，电动机2基于该驱动电力进行驱动。
[0007] 这样，在平滑电容器32的初始充电期间内使开关部33开路（断开），因此从整流 器11输出的直流电力流过充电电阻31而在充电电阻31中作为热在某种程度上被消耗，因 此初始充电期间内的过大的涌流的产生得以抑制。然而，若因电流流过充电电阻31而产生 的热过大，则导致充电电阻31熔断。一般来说，充电电阻31具有被定义为耐得住熔断的热 量的瞬时负荷耐受量（下面，有时单纯称为"耐受量"。）。当产生瞬时负荷耐受量以上的热 量的直流电流持续流过充电电阻31时，充电电阻31会熔断。
[0008] 在初始充电期间内流过充电电阻31的直流电流依赖于平滑电容器32的容量，而 且充电电阻31中产生的热量依赖于流过充电电阻31的直流电流，因此，能够设置于电动机 控制装置100的平滑电容器32的最大容量是根据充电电阻31所具有的耐受量来决定的。 在设计电动机控制装置100时，设计者通常会考虑充电电阻31所具有的耐受量与在该耐受 量下能够设置的平滑电容器的最大容量的关系性，在不超过该最大容量的范围内选定平滑 电容器32。
[0009] 当设计者错误地选定了不满足上述设计必要条件的容量的平滑电容器32(即容 量超过了根据充电电阻31所具有的耐受量而决定的平滑电容器32的最大容量的平滑电容 器32)时，会有耐受量以上的直流电流流过充电电阻31，从而产生充电电阻31熔断之类的 初始充电单元的异常。例如，在设计者以驱动多个电动机2为目的来设计设置有多个逆变 换器12的电动机控制装置100的情况下，或者在之后的维护等中将平滑电容器32更换为 容量大的平滑电容器或追加了新的平滑电容器32这样的情况下，有时将多个平滑电容器 32的容量合成所得的容量超过根据充电电阻31所具有的耐受量而决定的平滑电容器32的 最大容量（下面，有时将这种状态简单称为"平滑电容器32的容量过大"。）。
[0010] 或者，即使在设计出满足上述的设计必要条件的电动机控制装置100的情况下， 例如当由于整流器11、逆变换器12的开关元件等的故障而直流环节发生短路时，在初始充 电期间内也会有耐受量以上的直流电流流过充电电阻31，从而产生充电电阻31熔断之类 的初始充电单元的异常。
[0011] 如以上所说明的那样，作为耐受量以上的直流电流流过充电电阻31的主要原因， 有平滑电容器32的容量过大以及因整流器11、逆变换器12的开关元件等的故障而引起的 直流环节的短路。此外，在此说明了初始充电单元13设置在整流器11与平滑电容器32之 间的情况，但是在初始充电单元13设置于整流器11的三相交流输入侧的情况下，也同样地 产生充电电阻31的熔断的问题。
[0012] 如日本特开2000-152643号公报所记载的那样，以往以来，作为检测初始充电单 元的异常的技术，存在如下技术：将对初始充电单元的输出电流进行时间积分所得的值与 使在逆变器的直流侧的两端连接的电容器的容量乘以电压所得的值进行比较，在比较的结 果为这两个值存在规定的设定值以上的差的情况下，判定为初始充电单元存在异常，切断 用于充电动作的电路。
[0013] 另外，或者，如日本特开2013-205257号公报所记载的那样，存在如下技术：根据 被预充电的电容器的电压上升特性来检测时间常数，基于检测出的时间常数来判定预充电 电路或电容器的故障，其中，该时间常数是根据在负荷的输入侧并联连接的电容器的容量 和预充电电路的电阻值来确定的。
[0014] 根据上述的以往技术，存在以下问题：虽然能够检测以因整流器11、逆变换器12 的开关元件等的故障而引起的直流环节的短路为主要原因的初始充电单元的异常，但是无 法检测以平滑电容器32的容量过大为主要原因的初始充电单元的异常。如上所述，在设计 者以驱动多个电动机2为目的来设计设置有多个逆变换器12的电动机控制装置100的情 况下，或者在之后的维护等中将平滑电容器32变更为容量大的平滑电容器或追加新的平 滑电容器32的情况下，将多个平滑电容器32的容量合成所得的容量有可能会超过根据充 电电阻31所具有的耐受量而决定的平滑电容器32的最大容量。即使将平滑电容器32并 联连接或者更换为容量不同的平滑电容器，平滑电容器32的两端的直流电压值也不变，因 此在上述的以往技术中无法检测以"平滑电容器32的容量过大"为主要原因的初始充电单 元的异常。如果无法检测初始充电单元的异常，则无法适当地保护初始充电单元（特别是 充电电阻）。
【发明内容】
[0015] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够可靠地保护用于设置于直流环节 的平滑电容器的初始充电的初始充电单元的电动机控制装置。
[0016] 为了实现上述目的，电动机控制装置具备：整流器，其对从三相交流输入侧供给的 交流电力进行整流来输出直流电力；平滑电容器，其设置于作为整流器的直流输出侧的直 流环节；逆变换器，其将直流环节中的直流电力与作为电动机的驱动电力或再生电力的交 流电力的相互之间进行电力变换；初始充电单元，其具有开关部以及与开关部并联连接的 充电电阻，在开始驱动电动机之前，该初始充电单元使开关部开路来经由充电电阻用从整 流器输出的直流电流对平滑电容器充电；电流检测单元，其检测整流器的三相交流输入侧 的交流电流值并输出交流电流检测值；电流变换单元，其输出将交流电流检测值变换为与 直流环节中的直流电流相当的值而得到的变换值；电流累计单元，其输出对在利用初始充 电单元对平滑电容器充电的充电期间内从电流变换单元输出的变换值进行累计而得到的 累计值；警告输出单元，其在累计值为第一阈值以上的情况下输出警告；切断单元，其能够 根据接收到的指令来切断向整流器的交流电力的供给；以及保护单元，在警告输出单元输 出了警告时，该保护单元指示切断单元切断交流电力的供给。