CN105429548B - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机驱动装置的特征在于，具有：AC/DC转换部，其通过多个功率元件的开关来将交流电压转换为直流电压；控制电路，其对多个功率元件进行PWM开关控制；电流检测电路，其检测从交流电源向AC/DC转换部输入的输入电流；电磁接触器，其对来自交流电源的电力的供给和切断进行切换；以及DC环节部，其包括直流电压的平滑用电容器，在DC环节部被充电的状态下，在为了切断从交流电源向AC/DC转换部的电力的供给而断开电磁接触器之后通过开关指令对多个功率元件进行了PWM开关控制时检测到输入电流的情况下，控制电路判定为电磁接触器发生了熔接。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电动机驱动装置，特别涉及一种具有如下功能的电动机驱动装置：使用用于将交流的输入电压转换为直流的电压的AC/DC转换部来检测电磁接触器是否发生了熔接，该电磁接触器用于进行与电源的连接以及切断与电源的连接。
背景技术
已知如下一种方法：在对机床、产业机械、机器人等进行驱动的电动机控制装置中，在输入电源线上设置电磁接触器，在紧急停止、发生警报时断开电磁接触器来将电动机控制装置从电源断开，停止从电源供给能量，由此使电动机不动作(例如，日本专利公报专利第3506590号公报(JP3506590B))。
根据该以往的方法，在过大的电流流过电磁接触器的情况下，存在触点发生熔接而无法切断电源与电动机控制装置之间的连接的担忧。因此，一般采取如下方法：在机械停止而不消耗能量的状态下，使电磁接触器断开/接通，监视此时的电磁接触器的辅助触点，由此检查电磁接触器的熔接的有无(例如，日本专利公开公报特开2007-181885号(JP2007-181885A))。
图1表示以往的电动机驱动装置的框图。以往的电动机驱动装置1000具备：AC/DC转换部101，其将从交流电源20经由电抗器108供给的三相(R相、S相、T相)的交流电压转换为直流电压；平滑用电容器105，其对直流电压进行平滑化；以及DC/AC转换部110，其将直流电压转换为用于驱动电动机30的交流电压。在交流电源20与AC/DC转换部101之间设置有电磁接触器104。在紧急停止、发生警报时使电磁接触器104成为断开状态，由此将电动机控制装置1000从交流电源20断开，停止从交流电源20向电动机控制装置1000供给能量。
AC/DC转换部101具备多个功率元件Tr1～Tr6、以及与它们反并联地连接的多个二极管D1～D6。多个功率元件Tr1～Tr6根据来自控制电路102的开关指令而被进行PWM开关控制。在电磁接触器104中设置有辅助触点201，通过检测电路202检测电磁接触器104的熔接的有无。利用检测电路202得到的熔接的有无的检测结果被发送到熔接检测判定电路203，从熔接检测判定电路203输出表示电磁接触器104是否发生了熔接的电磁接触器熔接判定结果。
另外，已知如下一种装置，该装置具备设置在继电器与逆变器之间的升压电路、与逆变器并联连接的电容器以及检测电容器的端子电压的单元，在断开了继电器的状态下使升压电路的输出升压至设定最大电压时，在电容器的端子电压比升压前高的情况下，判断为继电器发生了熔接(例如日本专利公报专利第4121972号公报(JP4121972B))。然而，存在如下问题：需要在升压之前保持DC环节电压的值，并且必须升压至设定上限的电压。
如以上那样，在以往技术的情况下，存在如下问题：需要带辅助触点的电磁接触器，并且在电动机驱动装置的内部或者外部需要用于监视辅助触点的检测电路、熔接检测判定电路等追加电路，导致成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供如下电动机驱动装置：不需要电磁接触器的辅助触点、追加的电路，通过利用电动机驱动装置本来具备的功能即输入电流检测电路、向功率元件输出开关指令的控制电路以及具有能够根据开关指令进行PWM开关动作的功率元件的AC/DC转换电路，能够实现不伴有成本增加的熔接检查。
本发明的一个实施例所涉及的电动机驱动装置的特征在于，具有：AC/DC转换部，其具备多个功率元件，通过该多个功率元件的开关来将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压；控制电路，其通过开关指令对多个功率元件进行PWM开关控制；电流检测电路，其检测从交流电源向AC/DC转换部输入的输入电流；电磁接触器，其对从交流电源向AC/DC转换部的电力的供给和切断进行切换；以及DC环节部，其包括对从AC/DC转换部输出的直流电压进行平滑化的平滑用电容器，其中，在DC环节部被充电的状态下，在为了切断从交流电源向AC/DC转换部的电力的供给而断开上述电磁接触器之后通过来自控制电路的开关指令对多个功率元件进行了PWM开关控制时检测到输入电流的情况下，控制电路判定为电磁接触器发生了熔接。
附图说明
本发明的目的、特征以及优点通过与附图有关的以下的实施方式的说明会变得更加明确。在该附图中，
图1是以往的电动机驱动装置的框图，
图2是本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置的框图，
图3A是表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在没有发生电磁接触器的熔接的情况下的DC环节部的电压的时间变化的曲线图，
图3B是表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在没有发生电磁接触器的熔接的情况下的从交流电源流向AC/DC转换部的输入电流的时间变化的曲线图，
图4A是表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在存在电磁接触器的熔接的情况下的DC环节部的电压的时间变化的曲线图，
图4B是表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在存在电磁接触器的熔接的情况下的从交流电源流向AC/DC转换部的输入电流的时间变化的曲线图，
图5是用于说明通过本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置来检测电磁接触器的熔接的有无的过程的流程图，
图6是本发明的实施例2所涉及的电动机驱动装置的框图，以及
图7是本发明的实施例3所涉及的电动机驱动装置的框图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的电动机驱动装置。其中，需要留意的是，本发明的技术范围并不限定于这些实施方式，还包括权利要求书中记载的发明及其等同物。
[实施例1]
首先，使用附图来说明本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置。在图2中示出本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置的框图。本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置101的特征在于，具有：AC/DC转换部1，其具备多个功率元件Tr1～Tr6，通过该多个功率元件的开关动作来将从交流电源20供给的交流电压转换为直流电压；控制电路2，其通过开关指令对多个功率元件Tr1～Tr6进行PWM开关控制；电流检测电路3，其检测从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流；电磁接触器4，其对从交流电源20向AC/DC转换部1的电力的供给和切断进行切换；以及DC环节部5，其包括对从AC/DC转换部1输出的直流电压进行平滑化的平滑用电容器51，其中，在DC环节部5被充电的状态下，在为了切断从交流电源20向AC/DC转换部1的电力的供给而断开电磁接触器4之后通过来自控制电路2的开关指令对多个功率元件Tr1～Tr6进行了PWM开关控制时检测到输入电流的情况下，控制电路2判定为电磁接触器4发生了熔接。
电磁接触器4设置在交流电源20与AC/DC转换部1之间，进行用于将AC/DC转换部1与交流电源20进行连接或者切断连接的开关动作。电磁接触器4在通常的状态下，触头通过弹簧的力处于切断状态。另一方面，当对电磁接触器4的线圈供给电力时，通过电磁体产生比弹簧的力强的吸引力，触头成为连接状态。通过切断对电磁接触器4的线圈的电力供给，触头通过弹簧的力成为切断状态。用于该电磁接触器4的连接或者切断的开关动作是基于来自控制电路2的指令(控制信号)来进行的。此外，在电磁接触器4与AC/DC转换部1之间设置有AC电抗器8。
AC/DC转换部1是将交流电压转换为直流电压的转换器。AC/DC转换部1具备例如六个半导体开关元件Tr1～Tr6来作为多个功率元件，还具备与这些多个功率元件的各个功率元件反并联的六个二极管D1～D6。半导体开关元件Tr1～Tr6的开关动作是基于来自控制电路2的开关指令来进行的。
从AC/DC转换部1输出的直流电压通过设置于DC环节部5的平滑用电容器51被平滑化。
通过DC环节部5被平滑化后的直流电压在DC/AC转换部10中被转换为用于驱动电动机30的交流电压。作为DC/AC转换部10能够使用逆变器。
电压检测电路9测定DC环节部5的两个端子间的电压，将测定结果发送到控制电路2。
在本实施例所涉及的电动机驱动装置中，在DC环节部5通过AC/DC转换部1被充电的状态下，断开电磁接触器4，通过来自控制电路2的开关指令使功率元件Tr1～Tr6进行PWM开关动作，由此尝试DC环节部5的电压上升。在该动作中，如果电磁接触器4没有发生熔接，则不存在为了使DC环节部5的电压升高而流入AC/DC转换部1的输入电流，DC环节部5的电压下降。与此相对，在电磁接触器4发生熔接的情况下，用于通过PWM开关动作使DC环节部5的电压升高的输入电流从交流电源20流入AC/DC转换部1。像这样，通过比较输入电流的大小，能够判断电磁接触器4的熔接的有无。或者，也可以将在电磁接触器发生熔接时流过的输入电流与事先设定的基准值进行比较，在输入电流为基准值以上的情况下判定为电磁接触器4发生了熔接。
接着，在本实施例中，详细地说明判定电磁接触器4的熔接的有无的方法。首先，说明在电磁接触器4没有发生熔接的情况下的DC环节部5的电压和从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流的时间变化。图3A表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在电磁接触器没有发生熔接的情况下的DC环节电压的时间变化。图3B表示同样在电磁接触器没有发生熔接的情况下的从交流电源向AC/DC转换部输入的输入电流的时间变化。
在图3A中设为：在进行了DC环节部5的充电之后，在时刻t1，从控制电路2发送用于使电磁接触器4断开的控制信号，在时刻t2从控制电路2发送开关指令来开始AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作。此时，在电磁接触器4没有发生熔接的情况下，在DC环节部5的平滑用电容器51中进行自然放电。DC环节部5的电压从时刻t1的V1随着时间而下降，在时刻t2下降到V2。另一方面，如图3B所示那样，即使在时刻t2开始AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作，也不流过输入电流。其结果，可知通过电磁接触器4而交流电源20与AC/DC转换部1被切断，从而能够判断为电磁接触器4没有发生熔接。
接着，说明在电磁接触器4存在熔接的情况下的DC环节部5的电压和从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流的时间变化。图4A表示在本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置中在电磁接触器存在熔接的情况下的DC环节电压的时间变化。图4B表示同样在电磁接触器存在熔接的情况下的从交流电源向AC/DC转换部输入的输入电流的时间变化。
在图4A中，在电磁接触器4存在熔接的情况下，即使在断开了电磁接触器4的时刻t1之后，也继续从交流电源20对DC环节部5的平滑用电容器51进行充电，补偿因自然放电而引起的DC环节电压的下降，因此时刻t1的DC环节部5的电压V1即使在开始AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作的时刻t2也几乎没有下降。并且，在时刻t2以后，通过AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作，DC环节部5的电压随着时间而增大。另一方面，如图4B所示那样，当在时刻t2开始AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作时，检测出从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流。
像这样，当在时刻t2开始AC/DC转换部1的功率元件的PWM开关动作时，电流检测电路3(参照图2)检测出从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流，将检测结果发送到控制电路2。控制电路2能够基于电流检测电路3的检测结果判定为电磁接触器4发生了熔接。
此外，在图3B和图4B中示出一个相的输入电流的时间变化，其可以是R相、S相、T相中的任一相的电流。另外，关于输入电流的检测，不限于一个相的电流，既可以检测两个相的电流，也可以检测三个相的电流。
另外，在图2中示出了电流检测电路3检测R相和S相中流动的输入电流的例子，但不限于此。既可以检测R相、S相、T相中的任一相，也可以检测除了R相和S相这个组合以外的两个相，还可以检测三个相的输入电流。
接着，使用图5的流程图来说明本发明的实施例1所涉及的电动机驱动电路的动作过程。首先，在步骤S101中，从控制电路2发送用于使电磁接触器4接通的控制信号来将交流电源20与AC/DC转换部1进行连接，由此对DC环节部5进行充电。具体地说，对设置于DC环节部5的平滑用电容器51进行充电。
接着，在步骤S102中，控制电路2发送用于使电磁接触器4断开的指令，由此进行切断交流电源20与AC/DC转换部1之间的连接的动作。此时，在电磁接触器4正常动作的情况下，即在电磁接触器4没有发生熔接的情况下，电磁接触器4的切断被执行，从交流电源20向AC/DC转换部1的交流电力的供给停止。另一方面，在电磁接触器4发生了熔接的情况下，无法执行电磁接触器4的切断，从交流电源20向AC/DC转换部1的交流电力的供给继续进行。
接着，在步骤S103中，控制电路2发送开关指令，由此使AC/DC转换部1的功率元件进行PWM开关动作，使DC环节部5的电压(DC环节电压)升高。
接着，在步骤S104中，电流检测电路3检测从交流电源20向AC/DC转换部1输入的输入电流，将检测结果发送到控制电路2，由此控制电路2判断是否从交流电源20向AC/DC转换部1流过输入电流。
在步骤S104中控制电路2判断为没有流过输入电流的情况下，在步骤S105中，控制电路2判定为电磁接触器4为正常的状态、即电磁接触器4没有发生熔接的状态。
另一方面，在步骤S104中控制电路2判断为流过输入电流的情况下，在步骤S106中，控制电路2判定为电磁接触器4发生了熔接。
如以上那样，根据本发明的实施例1所涉及的电动机驱动装置，在使电磁接触器接通来对DC环节部充电之后发送用于使电磁接触器断开的指令、并且对AC/DC转换部的功率元件进行了PWM开关控制的情况下，检查是否从交流电源向AC/DC转换部流过输入电流，由此能够判定电磁接触器的熔接的有无。
[实施例2]
接着，使用附图来说明本发明的实施例2所涉及的电动机驱动装置。在图6中示出本发明的实施例2所涉及的电动机驱动装置的框图。本发明的实施例2所涉及的电动机驱动装置102的特征在于，在实施例1所涉及的电动机驱动装置101的基础上，还具有用于显示表示电磁接触器4是否发生了熔接的熔接判定结果的监视器6。实施例2所涉及的电动机驱动装置102的其它结构与实施例1所涉及的电动机驱动装置101的结构相同，因此省略详细的说明。
将由控制电路2判定出的电磁接触器4是否发生熔接的判定结果显示在监视器6上，由此能够迅速地向用户通知电磁接触器4的熔接的有无。作为监视器6，能够使用液晶显示装置、有机EL显示装置等，但并不限于此，也能够使用利用了其它显示方法的显示装置。
[实施例3]
接着，使用附图来说明本发明的实施例3所涉及的电动机驱动装置。在图7中示出本发明的实施例3所涉及的电动机驱动装置的框图。本发明的实施例3所涉及的电动机驱动装置103的特征在于，在实施例1所涉及的电动机驱动装置101的基础上，还具有用于在判定为电磁接触器4发生了熔接的情况下产生警报的警报产生部7，在产生了警报的情况下，控制电路2停止电动机30的动作。实施例3所涉及的电动机驱动装置103的其它结构与实施例1所涉及的电动机驱动装置101的结构相同，因此省略详细的说明。
在控制电路2判定为电磁接触器4发生了熔接的情况下，由警报产生部7产生警报，由此能够针对电磁接触器4的熔接迅速地做出应对处理。作为警报的产生单元，例如能够列举出利用声音来产生警报的单元、利用灯的发光来产生警报的单元，但不限于此，也可以使用其它手段来产生警报。
并且，在产生了警报的情况下，控制电路2使电动机30的动作停止，由此能够缩短从检测出电磁接触器4的熔接到电动机30的停止为止的时间，从而能够使电磁接触器4的熔接对电动机30产生的影响最小化。
根据本发明的一个实施例所涉及的电动机驱动装置，不需要带辅助触点的电磁接触器，并且也不需要追加的检测电路，因此能够不伴有成本增加地进行电磁接触器的熔接检查。

Claims (3)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：
AC/DC转换部，其具备多个功率元件，通过该多个功率元件的开关动作来将从交流电源供给的交流电压转换为直流电压；
控制电路，其通过开关指令对上述多个功率元件进行PWM开关控制；
电流检测电路，其检测从交流电源向上述AC/DC转换部输入的输入电流；
电磁接触器，其对从交流电源向上述AC/DC转换部的电力的供给和切断进行切换；以及
DC环节部，其包括对从上述AC/DC转换部输出的直流电压进行平滑化的平滑用电容器，
其中，在上述DC环节部被充电的状态下，在为了切断从交流电源向上述AC/DC转换部的电力的供给而断开上述电磁接触器之后通过来自上述控制电路的开关指令对上述多个功率元件进行了PWM开关控制时检测到上述输入电流的情况下，上述控制电路判定为上述电磁接触器发生了熔接。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置还具有监视器，该监视器用于显示表示上述电磁接触器是否发生了熔接的熔接判定结果。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置还具有警报产生部，该警报产生部用于在判定为上述电磁接触器发生了熔接的情况下产生警报，
在产生了警报的情况下，上述控制电路停止电动机的动作。
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