CN106925705B - 变频器及其适用的锻压机系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器，应用于具有锻压机的锻压机系统，锻压机包含多个电动机及脉冲产生器，多个电动机用以带动滑块移动，脉冲产生器输出关于滑块位置的移动信息，变频器包含：逆变器，用以输出电能驱动多个电动机运作；位置解码器，用以解码移动信息，以输出关于滑块的位置与速度的解码信息；运算单元，预设参数设定，且利用参数设定对解码信息进行运算，以输出关于多个电动机的转速及位置的运算信息；电动机控制器，用以控制多个电动机的运作，且根据运算信息及配合多个电动机的等效阻抗值而控制多个电动机的转矩及转速。

Description

变频器及其适用的锻压机系统及控制方法

技术领域

本发明为一种变频器，尤指一种架构于以磁场导向控制的方式来驱动多个电动机，且使电动机在转速的控制及转矩的控制上更为准确的变频器及其适用的锻压机系统及控制方法。

背景技术

锻压机系统是现代加工业中一种重要的加工设备，其功能主要是对加工物进行锻压加工，从而改变加工物的塑性，使加工物的外观符合需求。

一般而言，锻压机系统包含锻压机、变频器及滑块控制器。锻压机用以藉由内部的一滑块对一加工物进行锻压加工。滑块控制器根据锻压机内的相关参数来输出对应的控制指令或信号等给变频器，进而对锻压机内的滑块进行速度及位置控制。变频器根据滑块控制器所输出的控制指令或信号来对应驱动锻压机内的电动机运作，进而使电动机带动锻压机内的传动机构运作，当传动机构运作时，便可带动滑块进行往复运动，藉此当滑块在撞击到加工物后便将动能转换为加工物的形变能量，使加工物产生特定的形变。另外，滑块在移动过程中，滑块的位置变化更通过一脉冲产生器传送给滑块控制器，使滑块控制器依据滑块的位置变化而得到滑块的速度及位置，进而规划电动机的转子的转速及转矩之间的切换时序，并对应调整控制指令或信号，使滑块可进行相应的运作。

变频器驱动电动机的方式有多种不同的态样，其中的一方式即为磁场导向控制(Field Oriented Control：FOC)。而为了使锻压机系统内进行磁场导向控制的变频器可较为精准控制电动机运作，锻压机系统实际上须再设置一电动机编码器，使电动机编码器将电动机的转速及位置回传到变频器，以进行解码，藉此将电动机中的转子的转速和位置提供给变频器，以进行坐标变换计算之用，藉此达成对电动机的磁场导向控制。

然而由上可知，为了进行磁场导向控制，锻压机系统需额外设置一电动机编码器，如此一来，将导致变频器的内部运作较为复杂，此外，锻压机系统的成本亦因设置电动机编码器而相对提高。更甚者，一般而言，使用磁场导向控制的变频器仅能适用于由单一电动机所驱动的锻压机，却无法应用于包含多个电动机而由多个电动机所驱动的锻压机，因此当锻压机系统的锻压机具有多个电动机时，锻压机系统需增加变频器的个数来因应多个电动机，导致锻压机系统的成本提高。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的变频器及其适用的锻压机系统及控制方法，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种变频器及其适用的锻压机系统及控制方法，解决传统锻压机系统为了使进行磁场导向控制的变频器可较为精准控制电动机运作，需额外设置电动机编码器，导致变频器的内部运作较为复杂，且使传统锻压机系统的成本亦因相对提高等缺失；并解决传统锻压机系统需因应锻压机的电动机的个数来增加架构于磁场导向控制的变频器的个数，导致传统锻压机系统的成本提高等缺失。

为达上述目的，本发明提供一种变频器，应用于锻压机系统，其中锻压机系统具有锻压机，锻压机包含多个电动机、传动机构以及脉冲产生器，多个电动机由变频器驱动，且用以带动传动机构运作，使传动机构的齿轮组转动而带动传动机构的滑块进行往复运作，以对加工物进行锻压，脉冲产生器用以检测滑块的位置变化，以对应输出移动信息，变频器包含：逆变器，与多个电动机耦接，用以输出电能来驱动多个电动机运作；位置解码器，与脉冲产生器耦接，用以解码移动信息而得到关于滑块的位置与速度，并对应输出解码信息；运算单元，与位置解码器耦接，且预设关于齿轮组与滑块间的传动关系的参数设定，用以利用参数设定对解码信息进行运算，以得到关于多个电动机的转速及位置，并对应输出运算信息；以及电动机控制器，与运算单元及逆变器耦接，用以控制多个电动机的运作，且电动机控制器接收运算信息，并根据运算信息所提供的多个电动机的转速及位置及配合多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，使多个电动机的转矩及转速被控制在滑块控制器给定的指令上。

为达上述目的，本发明另提供一种锻压机系统，包含：锻压机，包含多个电动机、传动机构以及脉冲产生器，多个电动机由变频器驱动，且用以带动传动机构运作，使传动机构的齿轮组转动而带动传动机构的滑块进行往复运作，以对加工物进行锻压，脉冲产生器用以检测滑块的位置变化，以对应输出移动信息；其中用以驱动多个电动机运作的变频器更包含：逆变器，与多个电动机耦接，用以输出电能来驱动多个电动机运作；位置解码器，与脉冲产生器耦接，用以解码移动信息而得到关于滑块的位置与速度，并对应输出解码信息；运算单元，与位置解码器耦接，且预设关于齿轮组与滑块间的传动关系的参数设定，运算单元利用参数设定对解码信息进行运算，以得到关于多个电动机的转速及位置，并对应输出运算信息；以及电动机控制器，与运算单元及逆变器耦接，用以控制多个电动机的运作，且电动机控制器接收运算信息，并根据运算信息所提供的多个电动机的转速及位置及配合多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，使多个电动机的转矩及转速被控制在滑块控制器给定的指令上。

为达上述目的，本发明又提供一种控制方法，应用于锻压机系统，其中锻压机系统具有锻压机及滑块控制器，且该锻压机具有多个电动机以及脉冲产生器，多个电动机由变频器驱动，且用以驱动锻压机的滑块进行往复运作，以对加工物进行锻压，脉冲产生器用以检测滑块的位置变化，以对应输出移动信息，滑块控制器及变频器经由移动信息得知滑块的位置和速度，且变频器更经由移动信息推算多个电动机的转速及位置，控制方法包含：执行点动程序，使滑块由准备区域的起始点移动至接触加工物而进行合模归零，并再次回到起始点，藉此使滑块控制器经移动信息推得该加工物的位置；执行自动锻压程序，而滑块控制器控制变频器驱动多个电动机的转子，使多个电动机的转子的转速控制于所规划的设定转速，且当滑块运行到接近加工物的表面时，滑块控制器控制变频器驱动多个电动机的输出转矩为零，使滑块从起始点下降到加工表面时以规划的设定转速进行锻压加工；当移动信息反应该滑块移动到加工物的位置而对加工物锻压加工后，滑块控制器驱动变频器控制多个电动机的转子的转矩为最大转矩，以在滑块对加工物锻压加工后拉起滑块；当滑块拉起时，滑块控制器驱动变频器控制多个电动机的转子的转矩固定于设定转矩，以持续拉升滑块，且滑块控制器驱动变频器控制该多个电动机的转子的转速提升为第一转速，使滑块上移速度逐渐增快；当移动信息反应滑块上移至准备区域内且离起始点设定距离外时，滑块控制器驱动变频器控制多个电动机的转子的转速降低为第二转速，使滑块上移速度减慢；以及当移动信息反应滑块已移动至准备区域内且离起始点在设定距离内时，滑块控制器驱动变频器控制多个电动机的转子的转速降低为第三转速，使滑块上移速度再次减慢而移动至起始点；其中设定转速、第一转速、第二转速、第三转速、设定转矩以及最大转矩的值由变频器依据多个电动机的转速及位置所对应设定。

本发明相对于现有技术其功效在于，其中变频器可利用位置解码器及运算单元而对脉冲产生器所输出的移动信息进行解码与运算，以藉由滑块的位置与速度推得多个电动机的转速及位置，进而对应的调整逆变器的输出电能，故变频器不但以磁场导向控制方式控制多个电动机的转速及转矩，且可提高变频器控制多个电动机的精确性与强健性。此外，由于本发明的变频器无须额外再利用电动机编码器即可知道电动机的转速与位置，因此本发明的变频器的运作较为简单，亦使得锻压机系统的成本降低。更甚者，本发明的变频器实际上以多个电动机的转速及位置并配合多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，故本发明的锻压机系统可利用单一变频器来控制锻压机的多个电动机，进而减省生产成本。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的锻压机系统的结构示意图。

图2为图1所示的锻压机系统的多个电动机的内部线路的阻抗的示意图。

图3为图2所示的多个电动机的内部线路的阻抗并联等效后的示意图。

图4为图1所示的锻压机系统于自动锻压程序时的控制时序图。

图5为图1所示的锻压机系统的控制方法的步骤流程图。

图6为图1所示的锻压机系统的另一变化例的结构示意图。

其中，附图标记

1：锻压机系统

10：锻压机

100：电动机

101：传动机构

102：脉冲产生器

103：第一齿轮

104：第二齿轮

105：螺杆

106：滑块

11：变频器

110：位置解码器

111：运算单元

112：逆变器

113：电动机控制器

2：加工物

12、40：滑块控制器

Zu1、Zv1、Zw1、Zu2、Zv2及Zw2：阻抗

ti、tr、t0、t1、t2、t3：时间

Fx：设定转速

F1：第一转速

F2：第二转速

F3：第三转速

Tmax：最大转矩

Tq：设定转矩

S1～S6：锻压机系统的控制方法的流程步骤

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1，其为本发明较佳实施例的锻压机系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的锻压机系统1包含一锻压机10及一变频器11。锻压机10用以对一加工物2进行锻压加工，且包含多个电动机100、一传动机构101以及一脉冲产生器102。多个电动机100，例如图1所示的两个电动机100，分别与传动机构101连接，且分别用以将所接收的电能转换为动能，进而牵引传动机构101运作。传动机构101于运作时可对加工物2进行锻压加工，且于本实施例中，传动机构101包含一齿轮组、一螺杆105及一滑块106。齿轮组由多个第一齿轮103及第二齿轮104所构成，其中每一第一齿轮103与对应的电动机100连接，并受对应的电动机100牵引而转动，第二齿轮104与多个第一齿轮103相连接，当多个第一齿轮103转动时，带动第二齿轮104同步转动。螺杆105的一端设置于第二齿轮104的一外侧面的中心区域，且螺杆105供滑块106设置，当第二齿轮104转动时，便带动螺杆105同步转动，使得滑块106可在螺杆105上进行上下位移的往复运作，而当滑块106撞击加工物2时，便对加工物2进行锻压加工。

脉冲产生器102与滑块106相邻设，用以检测滑块106移动时位置的变化，并以脉冲信号的方式输出可反映滑块106的速度以及位置的一移动信息。于一些实施例中，脉冲产生器102可为但不限于由光学尺或是位置编码器所构成。

变频器11与多个电动机100耦接，用以产生输出电能来驱动多个电动机100运作，并以磁场导向控制方式控制多个电动机100的转速及转矩，且变频器11包含一位置解码器110、一运算单元111、一逆变器112以及一电动机控制器113。逆变器112与多个电动机100耦接，用以将所接收的输入电能，例如由变频器11外部所提供的直流电源，进行转换，以产生输出电能而驱动多个电动机100运作。

位置解码器110与脉冲产生器102耦接，用以解码脉冲产生器102所输出的移动信息，以得到滑块106的位置与速度，并依据滑块106的位置与速度而对应输出一解码信息。运算单元111与位置解码器110耦接而接收位置解码器110所输出的解码信息，且预先储存一参数设定，其中参数设定可为但不限于为关于齿轮组与滑块106间的传动关系，例如齿轮组与滑块106间的一减速比，运算单元111更利用参数设定而对解码信息进行运算，以得到多个电动机100的转速及位置，并依据多个电动机100的转速及位置对应输出一运算信息。电动机控制器113则与运算单元111及逆变器112耦接，其用以控制逆变器112的运作，此外，电动机控制器113更接收运算单元111所输出的运算信息，以得知多个电动机100的转速及位置，并配合多个电动机100的等效阻抗值而进行磁场导向控制，藉此控制逆变器112调整输出电能，使锻压机10在运作时，多个电动机100的转矩及转速可控制在一滑块控制器(如后续所述的滑块控制器12或滑块控制器40)给定的指令上。如此一来，变频器11便可以磁场导向控制方式控制多个电动机100的转速及转矩依据滑块控制器给定的指令，且进而提高变频器11控制多个电动机100的精确性与强健性。此外，由于本发明的变频器11实际上直接利用运算单元111而从脉冲产生器102所输出的移动信息中推得电动机100的转速与位置，因此锻压机系统1无须额外再利用一电动机编码器来检测电动机100的转速与位置，如此一来，本发明的变频器11的运作较为简单，亦使得锻压机系统1的成本降低。

于上述实施例中，运算单元111可为但不限于由一电子齿轮所构成，且运算单元111所储存的参数设定实际上记录齿轮组与滑块106间的减速比，因此当运算单元111由解码信息获得滑块106的位置与速度后，便可将滑块106的位置与速度除以减速比而推得多个电动机100的转速及位置，使得变频器11可进行磁场导向控制，亦即电动机控制器113依据运算单元111所输出的运算信息并配合多个电动机100的等效阻抗值而控制逆变器112对应地调整所输出的电能，以实时地调整多个电动机100的转子的转速。

请参阅图2及图3并配合图1，其中图2为图1所示的锻压机系统的多个电动机的内部线路的阻抗的示意图，图3为图2所示的多个电动机的内部线路的阻抗并联等效后的示意图。如图2及图3所示，每一电动机100可为但不限于三相电动机，故每一电动机100可包含三个单相绕组，且每一单相绕组各自具有一阻抗，例如图2所示，其中的一电动机100的三个单相绕组的阻抗分别为Zu1、Zv1及Zw1，而另一电动机100的三个单相绕组的阻抗分别为Zu2、Zv2及Zw2。而由于本发明的锻压机系统1的锻压机10包含多个电动机100，且变频器11以磁场导向控制方式对多个电动机100进行控制，因此变频器11需修正以磁场导向控制的电动机的模型，使多个电动机100的阻抗相当于由多个电动机的阻抗所并联而成的一组等效电动机，亦即如图3所示，变频器11实际上将多个电动机100视为一组等效电动机，该等效电动机的三个单相绕组的阻抗分别为Zu1//Zu2、Zv1//Zv2以及Zw1//Zw2，而为了达成上述的特性，于本实施例中，变频器11的电动机控制器113在接收了运算单元111所输出的运算信息后，便会配合多个电动机100的等效阻抗值进行磁场导向控制，使逆变器113输出对应的输出电流，其中多个电动机100的等效阻抗值即等于多个电动机100的阻抗并联等效后的阻抗值。

请再参阅图1，于本实施例中，为了控制锻压机10的滑块106的运作，锻压机系统1更包含滑块控制器12，滑块控制器12与变频器11为两个独立的元件，且滑块控制器12与变频器11及锻压机10的脉冲产生器102耦接，并可为但不限由一可程序逻辑控制器(programmable logic controller；PLC)所构成，其用以解码脉冲产生器102所输出的移动信息，以得到滑块106的位置与速度，并依据滑块106的位置与速度而输出一模式控制信号给变频器11，使变频器11依据模式控制信号而对应控制多个电动机100运行于一转速模式或一转矩模式，其中当电动机100运行转速模式时，电动机100的转子的转速可被变频器11控制而进行动态调整，此时电动机100的转子的转矩则固定于一设定转矩。当电动机100运行转矩模式时，电动机100的转子的转矩可被变频器11控制而进行动态调整，此时电动机100的转子的转速则被控制于所规划的一设定转速。此外，滑块控制器12更依据滑块106的位置与速度而输出一转速指令及一转矩指令至变频器11，使变频器11更依据转速指令及/或转矩指令调整输出电能的大小，藉此分别改变电动机100的转子的转速及/或转矩，使多个电动机100的转子的转速控制在转速指令，多个电动机100的转子的转矩则控制在转矩指令。而藉由锻压机系统1具有滑块控制器12，便可利用滑块控制器12来依据滑块106的位置与速度而对应控制锻压机10的滑块106进行相关的往返运作。又于一些实施例中，滑块控制器12内可具有相似于位置解码器110的另一个位置解码器(未图标)，以利用该位置解码器解码脉冲产生器102所输出的移动信息，进而得到滑块106的位置与速度。

于一些实施例中，锻压机10在运作时，实际上存在一点动程序和一自动锻压程序，其中点动程序先于自动锻压程序执行，且由人工操作启动，用以使滑块控制器12得知加工物2的所在位置，在点动程序中，锻压机10的滑块106由一准备区域中的一起始点逐步点动下移，而当滑块106移动到一合模点，即滑块106初步接触到加工物2而进行合模归零时，此时由于滑块106的速度由负值转正值(假定滑块106往下移的方向代表速度为负值，滑块106往上移的方向代表速度为正值)，故脉冲产生器102所输出的移动信息便可反映出滑块106的速度由负值转正值，此时滑块控制器12便可判断出加工物2的所在位置，的后滑块控制器12更驱动变频器11控制电动机100拉起滑块106，使滑块106上移而再次回到准备区域的起始点，以待进入自动锻压程序。而在自动锻压程序中，由于滑块控制器12以得知加工物2的所在位置，便依据所欲的加工动能对应驱动变频器11控制电动机100，使滑块106进行往复的加工运作

请参阅图4并配合图1，其中图4为图1所示的锻压机系统于自动锻压程序时的控制时序图。如图1及图4所示，当锻压机10于时间ti开始进行自动锻压程序时，此时滑块控制器12输出的模式控制信号使变频器11对应控制多个电动机100运行于转矩模式，且滑块控制器12更藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速于所规划的设定转速Fx，且藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为零，例如在滑块106运行到接近加工物2的表面时，藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为零，故滑块106便以类似自由落体方式从准备区域的起始点逐渐加速下降，而滑块106从起始点下降到加工物2的表面时实际上对应于多个电动机100的转子所规划的设定转速Fx而进行移动，以对加工物2锻压加工。

当滑块106于时间tr移动到合模点而对加工物2锻压加工后，由于滑块控制器12已事先在点动程序中得到加工物2的所在位置，故在时间tr至时间t0之间，滑块控制器12便藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为一最大转矩Tmax，以在滑块106对加工物2锻压加工后拉起滑块106，而在时间tr至时间t0之间，滑块控制器12输出的模式控制信号仍使变频器11对应控制多个电动机100维持运行于转矩模式。

当时间t0至时间t1之间，由于滑块106需以较快速度进行上移，藉此能快速地朝准备区域的起始点移动，此时滑块控制器12输出的模式控制信号使变频器11对应控制多个电动机100运行于转速模式，且滑块控制器12藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为固定于设定转矩Tq，以持续拉升滑块106，而滑块控制器12亦藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由设定转速Fx提升为第一转速F1，使滑块106上移速度逐渐增快，其中第一转速F1大于固定转速Fx。

当滑块106已移动至准备区域但尚未到达起始点时，此时脉冲产生器102所输出的移动信息反应滑块106已移动至准备区域中，亦即于时间t1时，此时由于滑块106已进入准备区域而朝起始点接近，故滑块106速度需减慢，因此滑块控制器12更藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由第一转速F1降低为第二转速F2，使滑块106上移速度逐渐变慢，其中第二转速F2小于固定转速Fx及第一转速F1。

当由时间t1经过至时间t2而脉冲产生器102所输出的移动信息反应滑块106已移动至准备区域且距离起始点一接近距离时，此时由于滑块106已准备回到起始点，故滑块106速度更需减慢，使滑块106可精准的移动至起始点，因此滑块控制器12在时间t2时便藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由第二转速F2降低为第三转速F3，使滑块106上移速度更逐渐变慢，其中第三转速F3小于固定转速Fx、第一转速F1及第二转速F2。而在时间t3时，滑块106便已移动至起始点，并继续下一次的锻压作动。

请参阅图5并配合图4，其中图5为图1所示的锻压机系统的控制方法的步骤流程图。如图5所示，由上可知，本发明锻压机系统1的控制方法即为先执行步骤S1，执行点动程序，使滑块106由准备区域的起始点移动至接触加工物2而进行合模归零，并再次回到起点，藉此滑块控制器12便可利用脉冲产生器102所输出的移动信息推得加工物2的位置。接着。执行步骤S2，执行自动锻压程序，且滑块控制器12输出的模式控制信号使变频器11对应控制多个电动机100运行于转矩模式，且滑块控制器12更藉由所输出的转速指令而控制变频器11，使变频器11对应驱动控制电动机100的转子，藉此使多个电动机100的转子的转速被控制于所规划的设定转速Fx，且当滑块106运行到接近加工物2的表面时，滑块控制器12便藉由所输出的转矩指令而控制变频器11驱动多个电动机100的输出转矩为零，使滑块106从起始点下降到加工物2的表面时的速度对应于多个电动机100的转子所规划的设定转速Fx而进行锻压加工。然后，执行步骤S3，当移动信息反应滑块106移动到加工物2的位置而对加工物2锻压加工后，滑块控制器12藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为最大转矩Tmax，以在滑块106对加工物2锻压加工后拉起滑块106。接着，执行步骤S4，当滑块106拉起时，滑块控制器12输出的模式控制信号使变频器11对应控制多个电动机100运行于转速模式，且滑块控制器12藉由所输出的转矩指令而让变频器11控制电动机100的转子的转矩为固定于设定转矩Tq，以持续拉升滑块106，且滑块控制器12更藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由设定转速提升为第一转速F1，使滑块106上移速度逐渐增快。然后，执行步骤S5，当移动信息反应滑块106上移至准备区域内且离起始点一设定距离外时，此时滑块控制器12更藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由第一转速F1降低为第二转速F2，使滑块106上移速度减慢。最后，执行步骤S6，当移动信息反应滑块106已移动至准备区域内且距离起始点在设定距离内时，滑块控制器12便藉由所输出的转速指令而让变频器11控制电动机100的转子的转速由第二转速F2降低为第三转速F3，使滑块106上移速度再次减慢而移动至起始点。

其中，上述的设定转速Fx、第一转速F1、第二转速F2、第三转速F3、设定转矩Tq以及最大转矩Tmax的值由变频器11内的位置解码器110及运算单元111推得多个电动机100的转速及位置后，变频器11再依据多个电动机100的转速及位置而对应进行调整及设定。

请参阅图6，其为图1所示的锻压机系统的另一变化例的结构示意图。如图6所示，于一些实施例中，变频器11可具有一滑块控制器40，以取代图1所示的滑块控制器12，滑块控制器40与电动机控制器113及位置解码器110耦接，并可为但不限由可程序逻辑控制器所构成，其接收位置解码器110所输出的解码信息，以得到滑块106的位置与速度，并依据滑块106的位置与速度而输出模式控制信号给电动机控制器113，使电动机控制器113依据模式控制信号而对应控制逆变器112运作，藉此控制多个电动机100运行于转速模式或转矩模式。此外，滑块控制器12更依据滑块106的位置与速度而输出转速指令及转矩指令至变频器11的电动机控制器113，当电动机控制器113依据模式控制信号控制逆变器112运作，使多个电动机100运行于转速模式时，电动机控制器113便更依据转速指令控制逆变器112调整输出电能的大小，使多个电动机100的转子的转速控制在转速指令，而当变频器11依据模式控制信号控制多个电动机100运行于转矩模式时，电动机控制器113便更依据转速指令控制逆变器112调整输出电能的大小，使多个电动机100的转子的转矩控制在转矩指令。而于本实施例中，由于滑块控制器40设置于变频器11内，故滑块控制器40与变频器11之间以内部沟通方式进行信号和指令等的传递，如此一来，相较于图1的滑块控制器12设置于变频器11的外部，使得滑块控制器12与变频器11以外部沟通方式进行信号和指令等的传递，图6所示的滑块控制器40与变频器11之间可减少外部传输干扰所造成的命令或信号误差，且由于无须使用外部线路来连接滑块控制器40与变频器11，使得锻压机系统1的成本可降低。

综上所述，本发明提供一种变频器及其适用的锻压机系统及控制方法，其中变频器可利用位置解码器及运算单元而对脉冲产生器所输出的移动信息进行解码与运算，以藉由滑块的位置与速度推得多个电动机的转速及位置，进而对应的调整逆变器的输出电能，故变频器不但以磁场导向控制方式控制多个电动机的转速及转矩，且可提高变频器控制多个电动机的精确性与强健性。此外，由于本发明的变频器无须额外再利用电动机编码器即可知道电动机的转速与位置，因此本发明的变频器的运作较为简单，亦使得锻压机系统的成本降低。更甚者，本发明的变频器实际上以多个电动机的转速及位置并配合多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，故本发明的锻压机系统可利用单一变频器来控制锻压机的多个电动机，进而减省生产成本。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频器，其特征在于，应用于一锻压机系统，其中该锻压机系统具有一锻压机，该锻压机包含多个电动机、一传动机构以及一脉冲产生器，该多个电动机由该变频器驱动，且用以带动该传动机构运作，使该传动机构的一齿轮组转动而带动该传动机构的一滑块进行往复运作，以对一加工物进行锻压，该脉冲产生器用以检测该滑块的位置变化，以对应输出一移动信息，该变频器包含：

一逆变器，与该多个电动机耦接，用以输出电能来驱动该多个电动机运作；

一位置解码器，与该脉冲产生器耦接，用以解码该移动信息而得到关于该滑块的位置与速度，并对应输出一解码信息；

一运算单元，与该位置解码器耦接，且预设关于该齿轮组与该滑块间的传动关系的一参数设定，用以利用该参数设定对该解码信息进行运算，以得到关于该多个电动机的转速及位置，并对应输出一运算信息；以及

一电动机控制器，与该运算单元及该逆变器耦接，用以控制该多个电动机的运作，且该电动机控制器接收该运算信息，并根据该运算信息所提供的该多个电动机的转速及位置及配合该多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，使该多个电动机的转矩及转速被控制在一滑块控制器给定的指令上。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，该传动机构包含：

该齿轮组，包含多个第一齿轮及一第二齿轮，其中该多个第一齿轮与该多个电动机连接，并受对应的该电动机牵引而转动，该第二齿轮与该多个第一齿轮相连接，且受该多个第一齿轮带动而同步转动；以及

一螺杆，该螺杆的一端设置于该第二齿轮上，且该螺杆供该滑块设置，该螺杆被该第二齿轮带动而同步转动，使该滑块在该螺杆上进行上下位移的往复运作。

3.如权利要求2所述的变频器，其特征在于，该参数设定中关于该齿轮组与该滑块间的传动关系为该齿轮组与该滑块间的一减速比，而该运算单元将该解码信息除以该减速比，以得到关于该多个电动机的转速及位置。

4.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，该变频器更具有该滑块控制器，与该电动机控制器及该位置解码器耦接，用以接收该解码信息，以得到该滑块的位置与速度，并依据该滑块的位置与速度而输出一模式控制信号给该电动机控制器，使该多个电动机运行于一转速模式或一转矩模式，且该滑块控制器更依据该滑块的位置与速度而输出一转速指令及一转矩指令至该电动机控制器，当该多个电动机运行于该转速模式时，该电动机控制器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转速控制在该转速指令，当该多个电动机运行于该转矩模式时，该电动机控制器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转矩控制在该转矩指令。

5.一种锻压机系统，其特征在于，包含：

一锻压机，系包含多个电动机、一传动机构以及一脉冲产生器，该多个电动机由一变频器驱动，且用以带动该传动机构运作，使该传动机构的一齿轮组转动而带动该传动机构的一滑块进行往复运作，以对一加工物进行锻压，该脉冲产生器用以检测该滑块的位置变化，以对应输出一移动信息；

其中用以驱动该多个电动机运作的该变频器更包含：

一逆变器，与该多个电动机耦接，用以输出电能来驱动该多个电动机运作；

一位置解码器，与该脉冲产生器耦接，用以解码该移动信息而得到关于该滑块的位置与速度，并对应输出一解码信息；

一运算单元，与该位置解码器耦接，且预设关于该齿轮组与该滑块间的传动关系的一参数设定，用以利用该参数设定对该解码信息进行运算，以得到关于该多个电动机的转速及位置，并对应输出一运算信息；以及

一电动机控制器，与该运算单元及该逆变器耦接，用以控制该多个电动机的运作，且该电动机控制器接收该运算信息，并根据该运算信息所提供的该多个电动机的转速及位置及配合该多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，使该多个电动机的转矩及转速被控制在一滑块控制器给定的指令上。

6.如权利要求5所述的锻压机系统，其特征在于，该锻压机系统更包含该滑块控制器，与该变频器独立设置于该锻压机系统内，且与该变频器及该脉冲产生器耦接，该滑块控制器用以接收该解码信息，以得到该滑块的位置与速度，并依据该滑块的位置与速度而输出一模式控制信号给该变频器，使该变频器控制该多个电动机运行于一转速模式或一转矩模式，且该滑块控制器更依据该滑块的位置与速度而输出一转速指令及一转矩指令至该变频器，当该多个电动机运行于该转速模式时，该变频器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转速控制在该转速指令，当该多个电动机运行于该转矩模式时，该变频器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转矩控制在该转矩指令。

7.如权利要求5所述的锻压机系统，其特征在于，该变频器更具有该滑块控制器，与该电动机控制器及该位置解码器耦接，用以接收该解码信息，以得到该滑块的位置与速度，并依据该滑块的位置与速度而输出一模式控制信号给该电动机控制器，使该多个电动机运行于一转速模式或一转矩模式，且该滑块控制器更依据该滑块的位置与速度而输出一转速指令及一转矩指令至该电动机控制器，当该多个电动机运行于该转速模式时，该电动机控制器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转速控制在该转速指令，当该多个电动机运行于该转矩模式时，该电动机控制器依据该转速指令控制该逆变器调整输出电能的大小，使该多个电动机的转子的转矩控制在该转矩指令。

8.一种控制方法，其特征在于，应用于一锻压机系统，该锻压机系统具有一锻压机及一滑块控制器，且该锻压机具有多个电动机以及一脉冲产生器，该多个电动机由一变频器驱动，且用以驱动该锻压机的一滑块进行往复运作，以对一加工物进行锻压，该脉冲产生器用以检测该滑块的位置变化，以对应输出一移动信息，该滑块控制器及该变频器经由该移动信息得知该滑块的位置和速度，且该变频器更经由该移动信息推算该多个电动机的转速及位置，该控制方法包含：

执行一点动程序，使该滑块由一准备区域的一起始点移动至接触该加工物而进行合模归零，并再次回到该起始点，藉此使该滑块控制器经该移动信息推得该加工物的位置；

执行一自动锻压程序，而该滑块控制器控制该变频器驱动该多个电动机的转子，使该多个电动机的转子的转速控制于所规划的一设定转速，且当该滑块运行到接近该加工物的表面时，该滑块控制器控制该变频器驱动该多个电动机的输出转矩为零，使该滑块从该起始点下降到该加工物的表面时的速度对应于该多个电动机的转子所规划的该设定转速而进行锻压加工；

当该移动信息反应该滑块移动到该加工物的位置而对该加工物锻压加工后，该滑块控制器驱动该变频器控制该多个电动机的转子的转矩为一最大转矩，以在该滑块对该加工物锻压加工后拉起该滑块；

当该滑块拉起时，该滑块控制器驱动该变频器控制该多个电动机的转子的转矩固定于一设定转矩，以持续拉升该滑块，且该滑块控制器驱动该变频器控制该多个电动机的转子的转速提升为一第一转速，使该滑块上移速度逐渐增快；

当该移动信息反应该滑块上移至该准备区域内且离该起始点一设定距离外时，该滑块控制器驱动该变频器控制该多个电动机的转子的转速降低为一第二转速，使该滑块上移速度减慢；以及

当该移动信息反应该滑块已移动至该准备区域内且离该起始点在该设定距离内时，该滑块控制器驱动该变频器控制该多个电动机的转子的转速降低为一第三转速，使该滑块上移速度再次减慢而移动至该起始点；

其中该设定转速、该第一转速、该第二转速、该第三转速、该设定转矩以及该最大转矩的值由该变频器依据该多个电动机的转速及位置所对应设定。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，该锻压机更包含一传动机构，该传动机构包含一齿轮组以及该滑块，该齿轮组受该多个电动机牵引而转动，以带动该滑块进行往复运作。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，该变频器包含：

一逆变器，与该多个电动机耦接，用以输出电能来驱动该多个电动机运作；

一位置解码器，与该脉冲产生器耦接，用以解码该移动信息而得到关于该滑块的位置与速度，并对应输出一解码信息；

一运算单元，与该位置解码器耦接，且预设关于该齿轮组与该滑块间的传动关系的一参数设定，用以利用该参数设定对该解码信息进行运算，以得到关于该多个电动机的转速及位置，并对应输出一运算信息；以及

一电动机控制器，与该运算单元及该逆变器耦接，用以控制该多个电动机的运作，且该电动机控制器接收该运算信息，并根据该运算信息所提供的该多个电动机的转速及位置及配合该多个电动机的等效阻抗值进行磁场导向控制，使该多个电动机的转矩及转速被控制在该滑块控制器给定的指令上。