CN106253698B - 电动机驱动装置 - Google Patents

电动机驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106253698B
CN106253698B CN201610402489.4A CN201610402489A CN106253698B CN 106253698 B CN106253698 B CN 106253698B CN 201610402489 A CN201610402489 A CN 201610402489A CN 106253698 B CN106253698 B CN 106253698B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
rectification circuit
initial charge
charging resistor
smoothing capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610402489.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106253698A (zh
Inventor
松本康之
熊本裕树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016029959A external-priority patent/JP6215982B2/ja
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN106253698A publication Critical patent/CN106253698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106253698B publication Critical patent/CN106253698B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/1216—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for AC-AC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/54—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置。电动机驱动装置具备：整流电路，其对交流电流进行整流来向直流环节输出直流电流；逆变器部，其将来自整流电路的直流电流进行转换来向电动机提供交流电流；初始充电部，其利用使开关开路而经由充电电阻流动的直流电流对设置于直流环节的平滑电容器进行初始充电；存储部，其存储充电电阻的负荷耐受量；电力计算部，其计算由于直流电流流动而在充电电阻中产生的电力量；以及开闭部，在初始充电期间内，在计算出的电力量达到负荷耐受量的情况下，该开闭部切断直流电流向平滑电容器的流入，切断之后，在计算出的电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使直流电流流入到平滑电容器。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种将从交流电源提供的交流电流转换为直流电流并向直流环节输出之后再转换为用于驱动电动机的交流电流并向电动机提供的电动机驱动装置，特别是涉及一种具有对设置于直流环节的平滑电容器进行初始充电的初始充电部的电动机驱动装置。
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，将从交流电源侧输入的交流电力暂且转换为直流电力之后再转换为交流电力，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。这样的电动机驱动装置具备：整流电路，其对从三相交流输入电源所在的交流电源侧供给的交流电力进行整流来输出直流电力；以及逆变器部，其与作为整流电路的直流输出侧的直流环节(DC环节)连接，将直流环节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之间相互进行电力转换，该电动机驱动装置对连接在该逆转换器的交流输出侧的电动机的速度、转矩或转子的位置进行控制。为了向与多个驱动轴分别对应地设置的各电动机单独地供给驱动电力来对电动机进行驱动控制，而设置有与电动机的个数相同个数的逆变器部。另一方面，为了降低电动机驱动装置的成本、占有空间，多数情况下针对多个逆变器部而设置有一个整流电路。
例如日本特开平6-311639号公报所记载的那样，在逆变器部的连接整流电路的直流环节侧设置有平滑电容器(也称为“直流环节电容器”)。平滑电容器具有抑制正转换器的直流输出的脉动成分的功能，并且能够蓄积直流电力。关于平滑电容器，需要在从电动机驱动装置刚启动之后起直到开始驱动电动机之前(即，逆变器部的电力转换动作开始前)为止事先进行初始充电(也称为“预备充电”)，因此一般为此设置有初始充电部。
图8是表示一般的电动机驱动装置的结构的图。电动机驱动装置1000具备：整流电路111，其对来自商用三相的交流电源3的交流电力进行整流来输出直流电力；以及逆变器部112，其与作为整流电路111的直流侧的直流环节连接，将从整流电路111输出的直流电力转换为要作为电动机2的驱动电力来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再生的交流电力转换为直流电力，该电动机驱动装置1000对连接在该逆变器部112的交流侧的电动机2的速度、转矩或转子的位置进行控制。
为了向与多个驱动轴分别对应地设置的各电动机2单独地供给驱动电力来对电动机2进行驱动控制，而将与电动机2的个数相同个数的逆变器部112并联连接。在各逆变器部112的直流输入侧分别设置有平滑电容器221。也就是说，平滑电容器221位于逆变器部112的连接整流电路111的直流环节侧。此外，在图8中，作为一例，将电动机2的个数设为三个，因而逆变器部112为三个。另一方面，为了降低电动机驱动装置1000的成本、占有空间，多数情况下针对多个逆变器部112设置有一个整流电路111。
关于平滑电容器221，需要在从电动机驱动装置1000刚启动之后(即，刚使开闭部116闭路(接通)之后)起直到开始驱动电动机2之前(即，逆变器部112的电力转换动作开始前)为止进行初始充电。在从平滑电容器221中未蓄积能量的状态起开始初始充电之后，立即有大的浪涌电流流过整流电路111。特别是，平滑电容器221的静电容量越大，则产生越大的浪涌电流。作为针对该浪涌电流的对策，一般是在电动机驱动装置1000中且整流电路111与逆变器部112内的平滑电容器221之间设置初始充电部113。例如图8所示，在多个逆变器部112并联连接的情况下，与其相应地，平滑电容器221也具有彼此并联连接的关系，但在整流电路111与这些平滑电容器221之间设置有一个初始充电部113。
初始充电部113具有开关222以及与该开关222并联连接的充电电阻223。开关222仅在电动机驱动装置1000刚启动之后的平滑电容器221的初始充电期间内开路(断开)，在电动机驱动装置1000对电动机2进行驱动的通常动作期间内维持闭路(接通)的状态。作为开关222的例子，例如有晶闸管。更具体地说，在从电动机驱动装置1000刚启动之后起直到开始驱动电动机2之前为止的初始充电期间内，通过使开关222开路(断开)来使从整流电路111输出的直流电流通过充电电阻223后流入到平滑电容器221，平滑电容器221被充电。而且，当平滑电容器221被充电到规定的电压时，使开关222闭路(接通)来使充电电阻223的两端短路，从而使初始充电动作完成。之后，逆变器部112开始电力转换动作来向电动机2供给驱动电力，电动机2基于该驱动电力而被驱动。
如上述那样，在平滑电容器221的初始充电期间内，通过使开关222开路(断开)来使从整流电路111输出的直流电力流过充电电阻223并在充电电阻223中作为热被消耗，因此抑制了在初始充电期间内产生过大的浪涌电流。但是，充电电阻223具有被定义为能够耐受熔断的热量的瞬时负荷耐受量(下面，简称为“负荷耐受量”)，当由于电流流过充电电阻223而产生的热量超过负荷耐受量时，充电电阻223会熔断。
在初始充电期间内流过充电电阻223的直流电流依赖于平滑电容器221的静电容量，充电电阻223中产生的热量依赖于流过充电电阻223的直流电流，因此能够设置于电动机驱动装置1000的充电电阻223的负荷耐受量是根据平滑电容器221的最大静电容量来决定的。例如，在平滑电容器221的静电容量大的***的情况下，需要使用额定电力大的充电电阻223。在如图8所示那样多个逆变器部112并联连接的情况下，与其相应地，多个平滑电容器221也具有彼此并联连接的关系，但是在该情况下，充电电阻223的耐受量是根据所有平滑电容器221的静电容量的合成容量来决定的负荷。因而，通常情况下，设计者在设计电动机驱动装置时，考虑充电电阻的负荷耐受量与在该负荷耐受量下能够设置的平滑电容器的最大静电容量之间的关系性，根据平滑电容器的最大静电容量来选定能够设置于电动机驱动装置的充电电阻。
即使在根据平滑电容器的静电容量选定了能够设置于电动机驱动装置的充电电阻的情况下，当因一些原因而对平滑电容器进行初始充电所需要的时间变长时，由于电流流过充电电阻而产生的热量有可能超过负荷耐受量而导致充电电阻熔断。特别是，在多个逆变器部并联连接的情况下，多个平滑电容器也并联连接，但是在这样的情况下，存在对平滑电容器进行初始充电所需要的时间变长的倾向，从而充电电阻熔断的可能性高。
另外，如上述那样，设计者在设计电动机驱动装置时，根据平滑电容器的最大静电容量来选定能够设置于电动机驱动装置的充电电阻。因而，例如在多个逆变器部并联连接且多个平滑电容器也并联连接等情况下、平滑电容器的最大静电容量变大的情况下，由于需要选定负荷耐受量大的充电电阻，因此存在电动机驱动装置的成本增加且大型化的问题。
另外，例如，在由于之后的维护、设计变更等理由而更换为具有静电容量更大的平滑电容器的逆变器部或者进一步追加了逆变器部的情况下，多个平滑电容器的静电容量的合成容量有时会超过根据已经使用的充电电阻的负荷耐受量所决定的平滑电容器的最大容量。在该情况下也同样地，对平滑电容器进行初始充电所需要的时间变长，由于电流流过充电电阻而产生的热量有可能超过负荷耐受量而导致充电电阻熔断。
发明内容
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对设置于直流环节的平滑电容器进行初始充电的初始充电部的、小型且低成本的电动机驱动装置。
为了实现上述目的，电动机驱动装置具备：整流电路，其对从交流电源侧提供的交流电流进行整流，向作为直流侧的直流环节输出直流电流；逆变器部，其在连接有整流电路的直流环节侧具有平滑电容器，将来自整流电路的直流电流进行转换来输出用于驱动电动机的交流电流；初始充电部，其设置于直流环节，具有开关以及与开关并联连接的充电电阻，在开始驱动电动机前的初始充电期间内，该初始充电部利用通过使开关开路而经由充电电阻流动的来自整流电路的直流电流，对平滑电容器进行初始充电直到平滑电容器成为规定的电压为止；存储部，其存储充电电阻的电阻值以及作为使充电电阻熔断的电力量而预先规定的负荷耐受量；电力计算部，其计算由于来自整流电路的直流电流流动而在充电电阻产生的在某个时间区间的平均电力量；以及开闭部，其在初始充电期间内，在由电力计算部计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，该开闭部切断来自整流电路的直流电流向平滑电容器的流入，所述切断之后，在由电力计算部计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使来自整流电路的直流电流流入到所述平滑电容器。
另外，也可以设为，电动机驱动装置还具备检测直流环节的直流电压值的直流电压检测部，电力计算部根据由直流电压检测部检测出的直流电压值和充电电阻的电阻值，来计算在充电电阻中产生的平均电力量。
另外，也可以设为，电动机驱动装置还具备检测直流环节的直流电流值的直流电流检测部，电力计算部根据由直流电流检测部检测出的电流值和充电电阻的电阻值，来计算在充电电阻中产生的平均电力量。
另外，也可以设为，电动机驱动装置还具备检测整流电路的交流电源侧的交流电压值的交流电压检测部，电力计算部根据由交流电压检测部检测出的交流电压值、充电电阻的电阻值以及平滑电容器的静电容量，来计算在充电电阻中产生的平均电力量。
在此，也可以设为，开闭部设置于整流电路的交流电源侧的输入端，在初始充电期间内，在由电力计算部计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，该开闭部使交流电源与整流电路之间的电流路径开路来切断从交流电源侧向整流电路提供的交流电流，由此切断来自整流电路的直流电流向平滑电容器的流入，所述切断之后，在由电力计算部计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使交流电源与整流电路之间的电流路径闭路来从交流电源侧向整流电路提供交流电流，由此使来自整流电路的直流电流流入到平滑电容器。
或者，还可以设为，开闭部设置在整流电路与初始充电部之间的电流路径上，在初始充电期间内，在由电力计算部计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，该开闭部使整流电路与初始充电部之间的电流路径开路，由此切断来自整流电路的直流电流向平滑电容器的流入，所述切断之后，在由电力计算部计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使整流电路与初始充电部之间的电流路径闭路，由此使来自整流电路的直流电流流入到平滑电容器。
或者，还可以设为，开闭部设置在初始充电部与逆变器部之间的电流路径上，在初始充电期间内，在由电力计算部计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，该开闭部使初始充电部与逆变器部之间的电流路径开路，由此切断来自整流电路的直流电流向平滑电容器的流入，所述切断之后，在由电力计算部计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使初始充电部与逆变器部之间的电流路径闭路，由此使来自整流电路的直流电流流入到平滑电容器。
在此，也可以设为，开闭部具有电磁接触器、继电器以及半导体开关元件中的任一个来使电流路径闭路或开路。
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是基于第一实施例的电动机驱动装置的原理框图。
图2A是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示开关的接通断开状态。
图2B是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示由电力计算部计算出的平均电力量。
图2C是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示由直流电压检测部检测出的直流环节的直流电压值。
图3是表示第一实施例中的直流电压检测部的一例的图。
图4是表示基于第二实施例的电动机驱动装置的原理框图。
图5是表示基于第三实施例的电动机驱动装置的原理框图。
图6是基于第一实施例的电动机驱动装置的变形例(其一)的原理框图。
图7是基于第一实施例的电动机驱动装置的变形例(其二)的原理框图。
图8是表示一般的电动机驱动装置的结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明具有初始充电部的电动机驱动装置。然而，希望理解的是，本发明并不限定于附图或者下面所说明的实施方式。
图1是表示基于第一实施例的电动机驱动装置的结构的图。在电动机驱动装置1的商用三相的交流输入侧连接有交流电源3，在电动机驱动装置1的交流电动机侧连接有三相交流的电动机2。在此，说明对三个电动机2进行驱动控制的电动机驱动装置1，但是关于电动机驱动装置1驱动控制的电动机2的个数并不对本发明特别地进行限定，既可以是一个也可以是多个。另外，在下面说明的实施例中，将与电动机驱动装置1连接的交流电源3及交流电动机2的相数均设为三相，但是关于相数并不对本发明特别地进行限定，例如也可以是单相。另外，关于由电动机驱动装置1驱动的电动机2的种类也不对本发明特别地进行限定，例如既可以是感应电动机也可以是同步电动机。
如图1所示，基于第一实施例的电动机驱动装置1具备整流电路11、具有平滑电容器21的逆变器部12、具有开关22和充电电阻23的初始充电部13、存储部14、电力计算部15、开闭部16以及直流电压检测部17。
整流电路11对从交流电源3侧提供的交流电流进行整流，向作为直流侧的直流环节输出直流电流。在本发明中，使用的整流电路11的实施方式没有特别限定，例如有二极管整流电路、或者在内部具备半导体开关元件的PWM控制方式的整流电路等。在整流电路11为PWM控制方式的整流电路的情况下，包括半导体开关元件以及与该半导体开关元件反并联地连接的二极管的桥电路。在该情况下，作为半导体开关元件的例子，有IGBT、晶闸管、GTO(Gate Turn-OFF Thyristor：门极可关断晶闸管)、晶体管等，但是关于半导体开关元件的种类本身并不对本发明进行限定，也可以是其它半导体开关元件。
逆变器部12对来自整流电路11的直流电流进行转换来输出用于驱动电动机的交流电流。逆变器部12包括例如PWM逆变器等那样的、开关元件以及与该开关元件反并联地连接的二极管的桥电路。作为开关元件的例子，有IGBT、晶闸管、GTO(Gate Turn-OFFThyristor：门极可关断晶闸管)、晶体管等，但是关于半导体开关元件的种类本身并不对本发明进行限定，也可以是其它半导体开关元件。逆变器部12根据从上级控制装置(未图示)接收到的电动机驱动指令来使内部的开关元件进行开关动作，从而将从直流环节侧供给的直流电力转换为用于驱动电动机2的具有期望电压和期望频率的三相交流电力。电动机2根据所供给的电压可变且频率可变的三相交流电力进行动作。另外，在电动机2减速时产生再生电力，逆变器部12根据从上级控制装置接收到的电动机驱动指令将电动机2中产生的交流的再生电力转换为直流电力后返给直流环节。逆变器部12在连接有整流电路11的直流环节侧具有平滑电容器21。
初始充电部13设置于将整流电路11的直流输出侧与逆变器部12的直流输入侧连接的直流环节，具有开关22以及与该开关22并联连接的充电电阻23。在开始驱动电动机前的初始充电期间内，初始充电部13利用通过使开关22开路而经由充电电阻23流动的来自整流电路11的直流电流，对平滑电容器21进行初始充电直到平滑电容器21成为规定的电压为止。更具体地说，开关22仅在电动机驱动装置1启动之后的平滑电容器21的初始充电期间内开路(断开)，在电动机驱动装置1对电动机2进行驱动的通常动作期间内维持闭路(接通)的状态。作为开关22的例子，例如有晶闸管。更具体地说，在从电动机驱动装置1启动起直到开始驱动电动机2之前为止的初始充电期间内，通过使开关22开路(断开)来使从整流电路11输出的直流电流流过充电电阻23后流入到平滑电容器21，从而平滑电容器21被充电。而且，当平滑电容器21被充电到规定的电压时，使开关22闭路(接通)来使充电电阻23的两端短路，从而完成初始充电动作。之后，逆变器部12开始电力转换动作来向电动机2供给驱动电力，并根据该驱动电力来驱动电动机2。
存储部14存储作为使充电电阻23熔断的热量(电力量)而预先规定的负荷耐受量。负荷耐受量被定义为充电电阻23能够耐受熔断的热量(电力量)，当由于电流流过充电电阻23而产生的热量超过负荷耐受量时，充电电阻23熔断。另外，存储部14存储充电电阻23的电阻值。
电力计算部15计算由于来自整流电路11的直流电流流动而在充电电阻23中产生的在某个时间区间的平均电力量。关于平均电力量，例如通过简单移动平均(SimpleMoving Average：SMA)来计算。在后面记述电力计算部15所进行的平均电力量的计算处理的具体例。
在初始充电期间内，在由电力计算部15计算出的平均电力量达到存储部14中存储的负荷耐受量的情况下，开闭部16切断来自整流电路11的直流电流向平滑电容器21的流入，该切断之后，在由电力计算部15计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，开闭部16使来自整流电路11的直流电流流入到平滑电容器21。在第一实施例中，如图1所示，开闭部16设置于整流电路11的交流电源3侧的输入端，例如以将三相的电流路径中的两相切断的方式构成开关。
由电力计算部15计算出的平均电力量是否达到存储部14中存储的负荷耐受量的判别以及该负荷耐受量是否为规定的阈值以下的判别由开闭部16内的开关控制部24来进行。开关控制部24根据判别的结果来使电流路径闭路或开路。开闭部16具有电磁接触器、继电器以及半导体开关元件中的任一个来使电流路径闭路或开路。
在初始充电期间内，在由电力计算部15计算出的平均电力量达到存储部14中存储的负荷耐受量的情况下，开闭部16使交流电源3与整流电路11之间的电流路径开路来切断从交流电源3侧向整流电路11提供的交流电流。由此，交流电流不再流入整流电路11，无法再进行整流动作，因此，作为结果，没有直流电流从整流电路11流入到平滑电容器21。另外，在该切断之后，在由电力计算部15计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，开闭部16使交流电源3与整流电路11之间的电流路径闭路来从交流电源3侧向整流电路11提供交流电流。由此，通过整流电路11的整流动作来输出直流电流，直流电流从整流电路11流入到平滑电容器21，从而平滑电容器21被充电。
图2A是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示开关的接通断开状态。图2B是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示由电力计算部计算出的平均电力量。图2C是说明基于第一实施例的电动机驱动装置中的开闭部的动作的一例的图，表示由直流电压检测部检测出的直流环节的直流电压值。例如图2A所示，在时刻为0(零)的初始充电开始时间点，使开闭部16的开关接通来使交流电源3与整流电路11之间的电流路径闭路，通过整流电路11的整流动作来输出直流电流，直流电流从整流电路11流入到平滑电容器21，从而平滑电容器21被充电。其结果，直流环节的直流电压值上升。当在时刻t1由电力计算部15计算出的平均电力量超过存储部14中存储的负荷耐受量时，通过开关控制部24的控制来使开闭部16的开关断开，从而使交流电源3与整流电路11之间的电流路径开路。其结果，交流电流不再流入整流电路11，因而不再进行整流动作，因此不再有直流电流流向充电电阻23。在切断后，当在时刻t2由电力计算部15计算出的平均电力量低于规定的阈值时，通过开关控制部24的控制来使开闭部16的开关接通，从而使交流电源3与整流电路11之间的电流路径闭路。其结果，交流电流流入到整流电路11，通过整流电路11的整流动作来输出直流电流，直流电流从整流电路11流入到平滑电容器21，从而平滑电容器21被充电。
此外，在第一实施例中，将开闭部16设置于整流电路11的交流电源3侧的输入端，但是作为其变形例，也可以将开闭部16设置在整流电路11与初始充电部13之间的电流路径上，或者也可以设置在初始充电部13与逆变器部12之间的电流路径上。在后面记述这些内容。
直流电压检测部17检测直流环节的直流电压值(即，施加在平滑电容器21的两端的电压值)。图3是表示第一实施例中的直流电压检测部的一例的图。作为直流电压检测部，例如使用绝缘放大器17-1。即，通过电阻对直流环节的电压进行分压，向绝缘放大器17-1输入分压后的电压。然后，基于绝缘放大器17-1的输出信号来检测直流环节的直流电压值。
在此，关于第一实施例中的电力计算部15所进行的平均电力量的计算处理进行说明。在第一实施例中，根据由直流电压检测部17检测出的直流电压值和存储部14中存储的充电电阻23的电阻值，来计算在充电电阻23中产生的在某个时间区间的平均电力量。
在将平滑电容器21的静电容量设为C、将平滑电容器21中蓄积的电荷量设为Q、将在时刻t由直流电压检测部17检测出的直流电压值设为Vdc(t)、将在时刻t流过平滑电容器21的电流设为i(t)时，用式1表示将从时刻T1至时刻T2的时间区间设为微小时间的情况下在该微小时间内流过平滑电容器21的电流i(t)。
由于平滑电容器21与充电电阻23被串联连接，因此流过充电电阻23的电流与由式1表示的流过平滑电容器21的电流i(t)相等。因此，用式2表示在从时刻T1至时刻T2的时间区间在充电电阻23中产生的平均电力量P。
电力计算部15根据由直流电压检测部17检测出的直流电压值Vdc和充电电阻23的电阻值R，使用式2来计算在充电电阻23中产生的平均电力量P。
接着，说明第二实施例。在第二实施例中，根据由直流电流检测部检测出的直流环节的直流电流值和充电电阻的电阻值，来计算在充电电阻中产生的平均电力量。
图4是表示基于第二实施例的电动机驱动装置的结构的图。在第二实施例中，电动机驱动装置1还具备检测直流环节的直流电流值的直流电流检测部18。电力计算部15根据由直流电流检测部18检测出的直流电流值和存储部14中存储的充电电阻23的电阻值，来计算在充电电阻23中产生的在某个时间区间的平均电力量。
在将在时刻t由直流电流检测部18检测出的直流电流值设为i(t)、将存储部14中存储的充电电阻23的电阻值设为R时，用式3表示在从时刻T1至时刻T2的时间区间在充电电阻23中产生的平均电力量P。
电力计算部15根据由直流电流检测部18检测出的直流电流值I和充电电阻23的电阻值R，按照式3来计算在充电电阻23中产生的平均电力量P。
例如，也可以通过霍尔元件来构成直流电流检测部18。通过霍尔元件能够检测设置有霍尔元件的部分的直流电流。或者，还可以将直流电流检测部18构成为：利用直流电压检测部(未图示)来检测充电电阻23的两端的直流电压值，通过对检测出的直流电压值除以所存储的充电电阻23的电阻值来计算直流电流值。此外，在第二实施例中，除上述以外的电路结构要素与图1所示的电路结构要素相同，因此对相同的电路结构要素标注相同的附图标记并省略关于该电路结构要素的详细说明。
接着，说明第三实施例。在第三实施例中，根据整流电路的交流电源侧的交流电压值、充电电阻的电阻值以及平滑电容器的静电容量来计算在充电电阻中产生的在某个时间区间的平均电力量。
图5是表示基于第三实施例的电动机驱动装置的结构的图。在第三实施例中，电动机驱动装置1还具备检测整流电路11的交流电源3侧的交流电压值的交流电压检测部19。电力计算部15根据由交流电压检测部19检测出的交流电压值、存储部14中存储的充电电阻23的电阻值以及平滑电容器21的静电容量，来计算在充电电阻23中产生的平均电力量。
在时刻t，在将线间电压有效值设为V、将存储部14中存储的充电电阻23的电阻值设为R、将平滑电容器21的静电容量设为C时，用式4表示在时刻t施加于充电电阻23的电压v(t)。
因此，用式5表示在从时刻T1至时刻T2的时间区间在充电电阻23中产生的平均电力量P。
电力计算部15根据由交流电压检测部19检测出的交流电压值v、充电电阻23的电阻值R以及平滑电容器21的静电容量C，按照式5来计算在充电电阻23中产生的平均电力量P。此外，在第三实施例中，除上述以外的电路结构要素与图1所示的电路结构要素相同，因此对相同的电路结构要素标注相同的附图标记并省略关于该电路结构要素的详细说明。
在上述的第一实施例～第三实施例中，如图1、图4以及图5所示，将开闭部16设置在整流电路11的交流电源3侧的输入端，但是作为其变形例，也可以将开闭部16设置在整流电路11与初始充电部13之间的电流路径上，或者也可以设置在初始充电部13与逆变器部12之间的电流路径上。采用第一实施例为例对此进行说明。
图6是基于第一实施例的电动机驱动装置的变形例(其一)的原理框图。如图6所示，在将开闭部16设置在整流电路11与初始充电部13之间的电流路径上的情况下，在初始充电期间内，在由电力计算部15计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，开闭部16通过使整流电路11与初始充电部13之间的电流路径开路来切断来自整流电路11的直流电流向平滑电容器21的流入。在该切断后，在由电力计算部15计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，开闭部16通过使整流电路11与初始充电部13之间的电流路径闭路来使来自整流电路11的直流电流流入到平滑电容器21。
图7是基于第一实施例的电动机驱动装置的变形例(其二)的原理框图。如图7所示，在将开闭部16设置在初始充电部13与逆变器部12之间的电流路径上的情况下，在初始充电期间内，在由电力计算部15计算出的平均电力量达到负荷耐受量的情况下，开闭部16通过使初始充电部13与逆变器部12之间的电流路径开路来切断来自整流电路11的直流电流向平滑电容器21的流入。在该切断后，在由电力计算部15计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，开闭部16通过使初始充电部13与逆变器部12之间的电流路径闭路来使来自整流电路11的直流电流流入到平滑电容器21。
此外，作为与开闭部16的设置位置有关的变形例，采用第一实施例为例并参照图6和图7进行了说明，但是第二实施例和第三实施例也能够同样地应用。
根据本发明，能够实现一种能够可靠地保护用于对设置于直流环节的平滑电容器进行初始充电的初始充电部的、小型且低成本的电动机驱动装置。

Claims (8)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：
整流电路，其对从交流电源侧提供的交流电流进行整流，向作为直流侧的直流环节输出直流电流；
逆变器部，其在连接有所述整流电路的所述直流环节侧具有平滑电容器，将来自所述整流电路的直流电流进行转换来输出用于驱动电动机的交流电流；
初始充电部，其设置于所述直流环节，具有开关以及与所述开关并联连接的充电电阻，在开始驱动电动机前的初始充电期间内，该初始充电部利用如下的直流电流对所述平滑电容器进行初始充电直到所述平滑电容器成为规定的电压为止，所述直流电流是通过使所述开关开路而经由所述充电电阻流动的来自所述整流电路的直流电流；
存储部，其存储所述充电电阻的电阻值以及作为使所述充电电阻熔断的电力量而预先规定的负荷耐受量；
电力计算部，其计算如下的平均电力量，该平均电力量是由于来自所述整流电路的直流电流流动而在所述充电电阻中产生的在某个时间区间的平均电力量；以及
开闭部，在所述初始充电期间内，在由所述电力计算部计算出的平均电力量达到所述负荷耐受量的情况下，该开闭部切断来自所述整流电路的直流电流向所述平滑电容器的流入，所述切断之后，在由所述电力计算部计算出的平均电力量为规定的阈值以下的情况下，该开闭部使来自所述整流电路的直流电流流入到所述平滑电容器。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
还具备检测所述直流环节的直流电压值的直流电压检测部，
所述电力计算部根据由所述直流电压检测部检测出的直流电压值和所述充电电阻的电阻值，来计算在所述充电电阻中产生的平均电力量。
3.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
还具备检测所述直流环节的直流电流值的直流电流检测部，
所述电力计算部根据由所述直流电流检测部检测出的直流电流值和所述充电电阻的电阻值，来计算在所述充电电阻中产生的平均电力量。
4.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
还具备检测所述整流电路的交流电源侧的交流电压值的交流电压检测部，
所述电力计算部根据由所述交流电压检测部检测出的交流电压值、所述充电电阻的电阻值以及所述平滑电容器的静电容量，来计算在所述充电电阻中产生的平均电力量。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述开闭部设置于所述整流电路的交流电源侧的输入端，
在所述初始充电期间内，在由所述电力计算部计算出的平均电力量达到所述负荷耐受量的情况下，所述开闭部使交流电源与整流电路之间的电流路径开路来切断从交流电源侧向所述整流电路提供的交流电流，由此切断来自所述整流电路的直流电流向所述平滑电容器的流入，所述切断之后，在由所述电力计算部计算出的平均电力量为所述规定的阈值以下的情况下，所述开闭部使交流电源与整流电路之间的电流路径闭路来从交流电源侧向所述整流电路提供交流电流，由此使来自所述整流电路的直流电流流入到所述平滑电容器。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述开闭部设置在所述整流电路与所述初始充电部之间的电流路径上，
在所述初始充电期间内，在由所述电力计算部计算出的平均电力量达到所述负荷耐受量的情况下，所述开闭部使所述整流电路与所述初始充电部之间的电流路径开路，由此切断来自所述整流电路的直流电流向所述平滑电容器的流入，所述切断之后，在由所述电力计算部计算出的平均电力量为所述规定的阈值以下的情况下，所述开闭部使所述整流电路与所述初始充电部之间的电流路径闭路，由此使来自所述整流电路的直流电流流入到所述平滑电容器。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述开闭部设置在所述初始充电部与所述逆变器部之间的电流路径上，
在所述初始充电期间内，在由所述电力计算部计算出的平均电力量达到所述负荷耐受量的情况下，所述开闭部使所述初始充电部与所述逆变器部之间的电流路径开路，由此切断来自所述整流电路的直流电流向所述平滑电容器的流入，所述切断之后，在由所述电力计算部计算出的平均电力量为所述规定的阈值以下的情况下，所述开闭部使所述初始充电部与所述逆变器部之间的电流路径闭路，由此使来自所述整流电路的直流电流流入到所述平滑电容器。
8.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述开闭部具有电磁接触器、继电器以及半导体开关元件中的任一个来使电流路径闭路或开路。
CN201610402489.4A 2015-06-12 2016-06-07 电动机驱动装置 Active CN106253698B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015119690 2015-06-12
JP2015-119690 2015-06-12
JP2016-029959 2016-02-19
JP2016029959A JP6215982B2 (ja) 2015-06-12 2016-02-19 初期充電部を有するモータ駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106253698A CN106253698A (zh) 2016-12-21
CN106253698B true CN106253698B (zh) 2018-09-14

Family

ID=57395169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610402489.4A Active CN106253698B (zh) 2015-06-12 2016-06-07 电动机驱动装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9837949B2 (zh)
CN (1) CN106253698B (zh)
DE (1) DE102016110375B4 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200044A1 (de) * 2017-01-04 2018-07-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung und Verfahren zum Aufladen von Zwischenkreiskondensatoren
JP6474455B2 (ja) * 2017-05-01 2019-02-27 ファナック株式会社 Ｄｃリンクコンデンサの初期充電時間を最適化するコンバータ装置
WO2019021479A1 (ja) * 2017-07-28 2019-01-31 三菱電機株式会社 インバータ装置およびインバータ装置の異常検出方法
CN116780478A (zh) * 2023-07-25 2023-09-19 深圳市正浩创新科技股份有限公司 逆变电路的过载保护方法和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09140051A (ja) * 1995-11-14 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 電源装置
JPH10191639A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Yaskawa Electric Corp 突入電流防止用抵抗器の保護方法
EP2573928A1 (de) * 2011-09-26 2013-03-27 Brusa Elektronik AG Überstrombegrenzung und Rückstromsperre in einem Zwischenkreisumrichter zur Ansteuerung einer Wechselstrommaschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3289743B2 (ja) 1993-04-19 2002-06-10 富士電機株式会社 充電抵抗保護回路
JP4284478B2 (ja) 1998-12-28 2009-06-24 株式会社安川電機 インバータ装置
JP2011151918A (ja) * 2010-01-20 2011-08-04 Fanuc Ltd 電源回生機能を有するモータ駆動装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09140051A (ja) * 1995-11-14 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 電源装置
JPH10191639A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Yaskawa Electric Corp 突入電流防止用抵抗器の保護方法
EP2573928A1 (de) * 2011-09-26 2013-03-27 Brusa Elektronik AG Überstrombegrenzung und Rückstromsperre in einem Zwischenkreisumrichter zur Ansteuerung einer Wechselstrommaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016110375B4 (de) 2024-02-15
US20160365820A1 (en) 2016-12-15
DE102016110375A1 (de) 2016-12-15
CN106253698A (zh) 2016-12-21
US9837949B2 (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106330056B (zh) 电动机驱动装置
CN107040184B (zh) 电动机驱动装置
CN106301144B (zh) 电动机驱动装置
CN106253698B (zh) 电动机驱动装置
CN105281643B (zh) 电动机控制装置
CN105406737B (zh) 具有静电电容计算部的pwm整流器
CN107458231B (zh) 驱动用于永磁同步马达的逆变电路的控制器和方法
CN104718695B (zh) 电力转换装置及其控制方法
JP6215982B2 (ja) 初期充電部を有するモータ駆動装置
CN103684190A (zh) 具有至少两个电阻放电单元的电动机控制装置
EP3501876B1 (en) Control unit, inverter, assembly, vehicle and method for controlling an inverter
CN110034717B (zh) 电动机驱动装置和电动机驱动***
CN111478642B (zh) 驱动控制电路、驱动控制方法、线路板及空调器
CN108736796A (zh) 电动机驱动装置
CN105103427A (zh) 绝缘栅型半导体装置
JP2019146348A (ja) Ｄｃリンク部のコンデンサの短絡判定部を有するモータ駆動装置
CN105580233A (zh) 冲击电流限制电路及功率转换装置
CN107181414A (zh) 一种电能质量综合高频整流逆变控制***
JP2020058184A (ja) 電力供給モード切替え機能を有するモータ駆動装置
JP2012115143A (ja) 電力変換装置
CN204992560U (zh) 能量旁路电路
CN103997279A (zh) 用于控制无刷电机的方法和控制电路
CN111418140B (zh) 具有互相特定耦合的中间电路转换器的中间电路转换器的组
CN104247243A (zh) 整流装置及整流***
CN105099335A (zh) 控制设备以及包括该控制设备的传送***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant