CN110086379B - 具有蓄电装置的电动机驱动系统 - Google Patents

具有蓄电装置的电动机驱动系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110086379B
CN110086379B CN201811334346.XA CN201811334346A CN110086379B CN 110086379 B CN110086379 B CN 110086379B CN 201811334346 A CN201811334346 A CN 201811334346A CN 110086379 B CN110086379 B CN 110086379B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
energy
storage device
drive
determination
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
CN201811334346.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110086379A (zh
Inventor
筱田翔吾
猪饲聪史
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
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN110086379A publication Critical patent/CN110086379A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110086379B publication Critical patent/CN110086379B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • 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
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H02J1/16—Balancing the load in a network using dynamo-electric machines coupled to flywheels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • 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
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/2805—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0096—Means for increasing hold-up time, i.e. the duration of time that a converter's output will remain within regulated limits following a loss of input power
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • 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
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/03—AC-DC converter stage controlled to provide a defined DC link voltage
    • 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

Abstract

本发明提供一种具有蓄电装置的电动机驱动系统。电动机驱动系统具备：变换器，其在电源侧的交流电力与直流链路的直流电力之间进行电力变换；驱动用逆变器，其在直流链路的直流电力与驱动用伺服电动机侧的交流电力之间进行电力变换；驱动用电动机控制部，其对驱动用伺服电动机进行控制；蓄电装置，其从直流链路积蓄直流电力，并向直流链路供给直流电力；以及判定部，其判定蓄电装置的保有能量是否低于能量不足判定用阈值，在保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，驱动用电动机控制部在预定的动作模式设置不使驱动用伺服电动机进行动作的追加待机期间来控制驱动用伺服电动机。

Description

具有蓄电装置的电动机驱动系统
技术领域
本发明涉及一种具有蓄电装置的电动机驱动系统。
背景技术
在用于驱动包含机床、机器人等的机械中设置的伺服电动机(以下，称为驱动用伺服电动机)的电动机驱动系统中，将从交流电源供给的交流电力通过变换器(整流器)变换为直流电力后输出至直流链路，并且通过逆变器将直流链路的直流电力变换为交流电力，将该交流电力作为用于驱动对每个驱动轴设置的驱动用伺服电动机的电力而使用。一般，以降低电动机驱动系统的成本、占用空间为目的，很多时候针对多个逆变器设置一个变换器。即，将从交流电源供给的交流电力变换为直流电力的变换器作为针对多个驱动用逆变器(驱动用伺服放大器)的共用电源部，这些多个驱动用逆变器使用从电源部输出的直流电力来生成用于驱动各驱动用伺服电动机的交流电力。
在电动机驱动系统中，在对驱动用伺服电动机进行加速或减速控制时，对交流电源请求输出或者再生大的交流电力，因此产生功率峰值。尤其是在对1个变换器连接有多个驱动用逆变器的电动机驱动系统中，产生的功率峰值也可能成为更大的功率峰值。功率峰值越大，电源容量、电动机驱动系统的使用成本也越大，或者在电源侧产生停电、闪变等电力故障，因此期望降低功率峰值。
为了降低功率峰值，以往使用了以下的方法：在将电动机驱动系统的变换器与驱动用逆变器连接起来的直流链路中设置可积蓄直流电力的蓄电装置，经由直流链路适当地供给或积蓄由驱动用伺服电动机消耗或再生的能量。根据该方法，在驱动用伺服电动机的减速时，能够将从驱动用伺服电动机产生的再生电力积蓄到蓄电装置，在驱动用伺服电动机的加速时能够再利用所积蓄的电力，因此能够降低功率峰值。即，通过使用对于直流链路进行电力的积蓄/供给的蓄电装置，能够应对伴随有比电源部的最大输出功率大的消耗功率的驱动用伺服电动机的动作(加减速)。
举一个例子，压力机在进行压力动作时产生的最大消耗功率非常大，有时存在电源容量不足的问题。因此，在压力机的电动机驱动系统中，在直流链路中设置蓄电装置，在压力机消耗功率大时，从蓄电装置供给电力，由此，能够在小容量的电源的情况下驱动压力机。作为蓄电装置的例子，具有使用飞轮的蓄电装置。例如，在驱动用伺服电动机的消耗功率小时，使连结了飞轮的缓冲用伺服电动机以固定速度旋转，在由于驱动用伺服电动机的加减速等使得消耗功率变大时，降低缓冲用伺服电动机的转速，经由缓冲用逆变器进行电力再生，向直流链路供给用于驱动驱动用伺服电动机的直流电力。由此，针对伴随有比变换器能够电力变换的最大电能即最大电力变换量更大的消耗功率的加减速动作，也可通过使用来自缓冲用伺服电动机的再生电力进行驱动，其中，该缓冲用伺服电动机连结了具有旋转能量的飞轮。
例如，如在日本特开2013-009524号公报中记载的那样，已知一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：交流直流变换器，其将来自交流电源的交流电力变换为直流电力；直流交流变换器，其将直流电力变换为用于驱动电动机的交流电力，或者将从电动机再生的交流电力变换为直流电力；DC链路部，其将所述交流直流变换器的直流侧与所述直流交流变换器的直流侧连接，进行直流电力的传递；能量积蓄部，其与上述DC链路部连接，具备从上述DC链路部积蓄直流电力或者向上述DC链路部供给直流电力的至少一个电容器积蓄部和至少一个飞轮积蓄部；电动机控制部，其根据用于指令电动机的动作的电动机动作指令进行控制，使得上述直流交流变换器输出希望的交流电力；能量控制部，其进行控制使得上述能量积蓄部从上述DC链路部积蓄直流电力或者向上述DC链路部供给直流电力。
例如，如日本特开2016-046833号公报所记载的那样，已知一种伺服电动机控制系统，该伺服电动机驱动工业机械或机床的轴，该伺服电动机的控制系统具备：多个第一伺服电动机，其用于驱动轴；多个变换器，其将交流电压变换为直流电压；多个第一逆变器，其从上述变换器接受直流电压来变换为用于驱动上述多个第一伺服电动机的交流电压，或者将从上述第一伺服电动机再生的交流电力变换为直流电力；第二伺服电动机，其使惯性元件旋转；多个第二逆变器，其从上述变换器接受直流电压来变换为用于驱动上述第二伺服电动机的交流电压，或者将从上述第二伺服电动机再生的交流电力变换为直流电力；以及伺服电动机控制装置，其控制上述多个第一伺服电动机和上述第二伺服电动机，其中，上述第二伺服电动机的数量比上述多个第二逆变器的数量少，上述第二伺服电动机中的至少一个具备多个独立的绕组，上述多个第二逆变器中的至少一部分与在一个第二伺服电动机中设置的多个独立的绕组相连接。
在为了降低功率峰值，对来自交流电源的电源供给进行限制的电动机驱动系统中，当在蓄电装置中积蓄的直流电力因某些原因而不足时，有可能无法生成用于驱动驱动用伺服电动机所需的交流电力，电动机控制系统以及包含该电动机控制系统的机床不经意地发出警告而停止。例如，当向正在驱动的驱动用伺服电动机施加了预想以外的高负荷时，驱动用伺服电动机消耗比平常多的电力。在这样的情况下，在蓄电装置中积蓄的直流电力比当初预定的更多地被消耗，因此之后因电力不足而无法继续驱动驱动用伺服电动机的可能性高。因此，希望一种在具有为了降低交流电源的功率峰值而设置的蓄电装置的电动机驱动系统中，能够抑制因蓄电装置中积蓄的直流电力不足而引起的电动机驱动系统的警报停止，并提高机械运行率的技术。
发明内容
根据本发明的一方式，电动机驱动系统具备：变换器，其在电源侧的交流电力与直流链路中的直流电力之间进行电力变换；驱动用逆变器，其在直流链路中的直流电力与作为驱动用伺服电动机的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换；驱动用电动机控制部，其控制与驱动用逆变器连接的驱动用伺服电动机，使得该驱动用伺服电动机以预定的动作模式进行动作；蓄电装置，其从所述直流链路积蓄直流电力，或者向直流链路供给直流电力；以及判定部，其判定蓄电装置的保有能量是否低于预先规定的能量不足判定用阈值，在由判定部判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，驱动用电动机控制部在预定的动作模式中的某一个时间点设置使驱动用伺服电动机不进行动作的追加待机期间，来控制驱动用伺服电动机。
附图说明
通过参照以下的附图更加明确地理解本发明。
图1是一实施方式的电动机驱动系统的框图。
图2是具有飞轮型蓄电装置的一实施方式的电动机驱动系统的框图。
图3是具有电容器型蓄电装置的一实施方式的电动机驱动系统的框图。
图4例示了从一实施方式的电动机驱动系统内的蓄电装置供给的直流电力与从变换器供给的直流电力之间的关系。
图5是表示一实施方式的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
图6例示了在一实施方式的电动机驱动系统中，设置了第一方式的追加待机期间，并且实施了第一方式的判定部16的判定处理的执行定时的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
图7例示在以往的电动机驱动系统中，1个循环后蓄电装置的保有能量不足的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
图8例示了在一实施方式的电动机驱动系统中，设置了第二方式的追加待机期间，并且实施了第二方式的判定部16的判定处理的执行定时的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
图9例示了在以往的电动机驱动系统中，1个循环内蓄电装置的保有能量不足的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
图10是表示另一实施方式的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
图11例示了在另一实施方式的电动机驱动系统中，设置了用于释放蓄电装置的过剩的保有能量的追加待机期间的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
图12例示了在以往的电动机驱动系统中，在1个循环内蓄电装置中积蓄了过剩的保有能量的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量之间的关系。
具体实施方式
以下，参照附图对具有蓄电装置的电动机驱动系统进行说明。在各附图中，对于同样的部件赋予同样的参照符号。此外，在不同的附图中被赋予了相同的参照符号的构成要素表示为具有相同功能的构成要素。此外，为了容易理解，将这些附图适当变更了比例尺。附图所示的方式是用于实施本发明的一例，本发明并不限于图示的方式。此外，“驱动用伺服电动机的输出”包括“驱动用伺服电动机的消耗电能”以及“驱动用伺服电动机的再生电能”，“缓冲用伺服电动机的输出”包括“缓冲用伺服电动机的消耗电能”以及“缓冲用伺服电动机的再生电能”。此外，对于驱动用伺服电动机以及缓冲用伺服电动机的旋转角速度，简单地称为“速度”或“转速”。
将本公开实施方式的电动机驱动系统用于以下的系统，该系统在包含机床、机器人等的机械中设置了用于对驱动轴进行驱动的驱动用伺服电动机，与此对应地设置了用于供给对驱动用伺服电动机进行驱动的交流电力的驱动用逆变器以及变换器。以下，记述了本公开的实施方式。
图1是一实施方式的电动机驱动系统的框图。在此，作为一例，说明通过与电源2连接的电动机驱动系统1控制2个驱动用伺服电动机3的情况。然而，关于驱动用伺服电动机3的个数，并没有对本实施方式进行特定的限定，也可以是1个或3个以上。此外，关于电源2以及驱动用伺服电动机3的相数，并没有对本实施方式进行特定的限定，例如可以是三相或单相。此外，关于驱动用伺服电动机3的种类，并没有对本实施方式进行特定的限定，例如可以是感应电动机也可以是同步电动机。在此，在设置了驱动用伺服电动机3的机械中包括机床、机器人、锻压机、注射成型机、工业机械、各种电器产品、电车、汽车、飞行器等。
首先，对电动机驱动系统1的各电路构成要素进行说明。
如图1所示，一实施方式的电动机驱动系统1具备变换器11、驱动用逆变器12、驱动用电动机控制部13、蓄电装置14、保有能量计算部15以及判定部16。此外，电动机驱动系统1具备消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23。
变换器11是在电源2侧的交流电力与直流链路4中的直流电力之间进行电力变换的正变换器。关于变换器11，在从电源2供给三相交流的情况下由三相桥电路构成，在从电源2供给单相交流的情况下由单相桥电路构成。将变换器11例如实现为120度导通型的整流电路以及PWM开关控制方式的整流电路等那样的能够进行正交双向变换的电力变换器，即为将从电源2侧输入的交流电力变换为直流电力后向直流侧输出，在电力再生时将直流链路4的直流电力变换为交流电力后向电源2侧进行输出。例如，在变换器11为PWM开关控制方式的整流电路的情况下，由开关元件以及与开关元件逆并联连接的二极管的桥电路构成，根据从上位控制装置(未图示)接收到的驱动指令对各开关元件进行接通断开控制，来进行正交双向的电力变换。作为开关元件的例子，具有FET等单极晶体管、双极晶体管，IGBT，晶闸管，GTO等，关于开关元件的种类自身，未对本实施方式进行限定，也可以是其他的开关元件。
此外，对于变换器11，作为能够从交流电力向直流电力进行电力变换的最大电能以及能够从直流电力向交流电力进行电力变换的最大电能，规定了“最大电力变换量”。一般，最大电力变换量被规定为与变换器11的变换容量相关的各种数据，例如记载在变换器11的规格表、使用说明书等中。
将驱动用逆变器12经由直流链路4与变换器11连接。另外，在直流链路4设有直流链路电容器(也被称为平滑电容器)，但在此省略了图示。直流链路电容器具有在直流链路4中积蓄直流电力的功能以及抑制变换器11的直流输出的脉动量的功能。
驱动用逆变器12构成为了对驱动用伺服电动机3进行驱动，将直流链路4中的直流电力变换为交流电力，并将该交流电力作为驱动电力提供给驱动用伺服电动机3的伺服放大器。驱动用逆变器12在直流链路4中的直流电力与作为驱动用伺服电动机3的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。一般，在驱动用伺服电动机3中设有1个线圈以上的线圈，为了对驱动用伺服电动机3进行驱动，该驱动用伺服电动机3内的每1个线圈需要1个驱动用逆变器12。在图1中，作为一例，将驱动用伺服电动机3设为1个线圈类型的伺服电动机，因此对各驱动用伺服电动机3连接1个驱动用逆变器12。
驱动用逆变器12由开关元件以及与开关元件逆并联连接的二极管的桥电路构成，例如根据三角波比较方式的PWM开关控制来控制各开关元件的接通断开。在驱动用伺服电动机3为三相电动机的情况下，驱动用逆变器12由三相桥电路构成，在驱动用伺服电动机3为单相电动机的情况下，驱动用逆变器12由单相桥电路构成。作为开关元件的例子，具有FET等单极晶体管、双极晶体管，IGBT，晶闸管，GTO等，但是关于开关元件的种类，并未对本实施方式进行限定，也可以是其他的开关元件。
驱动用逆变器12根据从后述的驱动用电动机控制部13接收到的驱动指令对各开关元件进行接通断开控制，由此在直流链路4的直流电力与作为驱动用伺服电动机3的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。更详细地说，驱动用逆变器12根据从驱动用电动机控制部13接收到的驱动指令使内部的开关元件进行开关动作，将从变换器11经由直流链路4供给的直流电力变换为用于对驱动用伺服电动机3进行驱动的具有希望的电压以及希望的频率的交流电力(逆变换动作)。由此，驱动用伺服电动机3例如根据电压可变以及频率可变的交流电力进行动作。此外，有时在驱动用伺服电动机3减速时产生再生电力，根据从驱动用电动机控制部13接收到的驱动指令使内部的开关元件进行开关动作，将在驱动用伺服电动机3中产生的交流的再生电力变换为直流电力并返回到直流链路4(正变换动作)。
驱动用电动机控制部13进行控制，使得与驱动用逆变器12连接的驱动用伺服电动机3以预定的动作模式进行动作(即旋转)。根据设置了驱动用伺服电动机3的机械的动作内容，通过适当地组合加速、减速、匀速以及停止来构成驱动用伺服电动机3的动作模式。在本实施方式中，将驱动用伺服电动机3的同一内容的动作的汇总规定为“1个循环”，通过反复执行该1个循环，上述“动作模式”成立。通过针对驱动用伺服电动机3的动作程序规定了驱动用伺服电动机3的动作模式。例如，在机床中设有驱动用伺服电动机3的情况下，作为用于机床的加工程序之一，规定了针对驱动用伺服电动机3的动作程序。
另外，驱动用伺服电动机3根据从驱动用逆变器供给的例如电压可变以及频率可变的交流电力，控制速度、转矩或转子的位置，因此最终通过控制驱动用逆变器12的电力变换动作来实现驱动用电动机控制部13对于驱动用伺服电动机3的控制。也就是说，驱动用电动机控制部13进行控制，使得通过控制驱动用逆变器12的电力变换，使驱动用伺服电动机3按照预定的动作模式进行动作。更具体为如下所示。即，驱动用电动机控制部13根据由速度检测器51检测出的驱动用伺服电动机3(转子)的速度(速度反馈)、驱动用伺服电动机3的线圈中流过的电流(电流反馈)、预定的转矩指令以及驱动用伺服电动机3的动作程序等，生成用于控制驱动用伺服电动机3的速度、转矩，或转子的位置的驱动指令。根据由驱动用电动机控制部13生成的驱动指令，控制驱动用逆变器12的电力变换动作。另外，这里定义的驱动用电动机控制部13的结构仅为一例，例如，也可以包含位置指令生成部、转矩指令生成部以及开关指令生成部等用语来规定驱动用电动机控制部13的结构。
特别是一实施方式的驱动用电动机控制部13在判定为蓄电装置14中积蓄的保有能量低于预先规定的能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3进行动作的追加待机期间，来控制驱动用伺服电动机3。追加待机期间是指，与在通常的动作模式中预先规定的停止不同地使驱动用伺服电动机3追加停止的期间。会在以下详细叙述追加待机期间。
为了能够以超出变换器11的最大电力变换量的输出来对驱动用伺服电动机3进行驱动，在电动机驱动系统1中设有蓄电装置14。蓄电装置14从直流链路4积蓄直流电力(蓄电)，向直流链路4供给直流电力(供电)。通过蓄电装置控制部23控制蓄电装置14的蓄电以及供电。
关于蓄电装置14，例如具有图2所示那样的飞轮型和图3所示那样的电容器型。
图2是具有飞轮型蓄电装置的一实施方式的电动机驱动系统的框图。飞轮型蓄电装置14具备飞轮41、缓冲用伺服电动机42以及缓冲用逆变器43。
飞轮41可积蓄旋转能量，也被称为惯性轮。
缓冲用伺服电动机42用于使飞轮41旋转，飞轮41与缓冲用伺服电动机42的旋转轴连接。通过使缓冲用伺服电动机42旋转，能够将旋转能量积蓄在飞轮41中。关于缓冲用伺服电动机42的相数，并未对本实施方式进行特别的限定，例如可以是三相或单相。缓冲用伺服电动机42中设有速度检测器52，将速度检测器52检测出的缓冲用伺服电动机42(转子)的速度用于蓄电装置控制部23针对蓄电装置14的控制。
缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部23接收到的蓄电指令以及供电指令对各开关元件进行接通断开控制，由此在直流链路4中的直流电力与作为缓冲用伺服电动机42的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。缓冲用逆变器43由开关元件以及与该开关元件逆并联连接的二极管的桥电路构成。在缓冲用伺服电动机42为三相电动机的情况下，缓冲用逆变器43由三相桥电路构成，在缓冲用伺服电动机42为单相电动机的情况下，缓冲用逆变器43由单相桥电路构成。作为开关元件的例子，具有FET等单极晶体管、双极晶体管，IGBT，晶闸管，GTO等，关于开关元件的种类，并未对本实施方式进行限定，也可以是其他的开关元件。例如，根据将接收到的驱动指令与三角波载波进行比较而得的PWM开关信号，对缓冲用逆变器43内的各开关元件进行接通断开控制。
通过蓄电装置控制部23来控制缓冲用逆变器43的电力变换，由此与飞轮41相连接的缓冲用伺服电动机42一边加速或减速一边旋转或者进行匀速旋转，结果，调整蓄电装置14应蓄电或应供给的直流电能(蓄电装置14从直流链路4输入或对直流链路4输出的直流电能)。更详细的内容如下所述。
在进行蓄电装置14的蓄电的情况下，缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部23接收到的蓄电指令，进行将直流链路4中的直流电力变换为交流电力的逆变换动作。由此，将来自直流链路4的电能取入到缓冲用伺服电动机42侧，通过该电能，与飞轮41相连接的缓冲用伺服电动机42进行旋转。如此，在飞轮型蓄电装置14中，将从直流链路4流入的电能变换成飞轮41的旋转能量进行积蓄。
此外，在进行蓄电装置14的供电的情况下，缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部23接收到的供电指令，使与飞轮41相连接的缓冲用伺服电动机42减速从而产生交流的再生电力，并进行将该交流电力变换为直流电力的正变换动作。由此，将积蓄在飞轮41中的旋转能量变换成电能来提供给直流链路4。
图3是具有电容器型蓄电装置的一实施方式的电动机驱动系统的框图。电容器型蓄电装置14具备电容器44、在直流链路4中的直流电力与电容器44中积蓄的直流电力之间进行电力变换的DCDC变换器45。
DCDC变换器45例如具有升降压直流斩波电路等。通过由蓄电装置控制部23控制DCDC变换器45的升压动作以及降压动作，调整蓄电装置14应蓄电或应供电的直流电能(蓄电装置14从直流链路4输入或向直流链路4输出的直流电能)。更详细的内容如下所述。
在进行蓄电装置14的蓄电的情况下，DCDC变换器45根据从蓄电装置控制部23接收到的蓄电指令，在蓄电装置控制部23的控制下使得电容器44侧的直流电压低于直流链路4侧的直流电压。由此，来自直流链路4的电能流入电容器44，进行蓄电装置14的蓄电。
此外，在进行蓄电装置14的供电的情况下，DCDC变换器45根据从蓄电装置控制部23接收到的供电指令，在蓄电装置控制部23的控制下使得电容器44侧的直流电压高于直流链路4侧的直流电压。由此，来自电容器44的电能流入直流链路4，进行蓄电装置14的供电。
在电动机驱动系统1中，具备进行上述动作的蓄电装置14，由此在驱动用伺服电动机3加速时，除了从变换器11供给的能量以外，还将蓄电装置14中积蓄的能量提供给驱动用伺服电动机3，作为用于驱动用伺服电动机3加速的动力来使用。图4例示了一实施方式的从电动机驱动系统内的蓄电装置供给的直流电力与从变换器供给的直流电力的关系。从变换器11向直流链路4供给的电力除了作为驱动用伺服电动机3的驱动电力(即，对应于驱动用伺服电动机3的输出)而被消耗以外，还作为驱动用伺服电动机3的线圈损耗、变换器11的损耗以及驱动用逆变器12的损耗而被消耗。在此，将由驱动用伺服电动机3、驱动用逆变器12以及变换器11消耗的电力的总和称为“总消耗电力”，在图4中用实线表示总消耗功率。用一点划线表示变换器11的正变换动作中的最大电力变换量。如图4所示，对于总消耗电力中的超过变换器11的最大供给电力的部分(图中，用斜线表示的区域)，通过从蓄电装置14向直流链路4供给的直流电力来补充。
在电动机驱动系统1中，在驱动用伺服电动机3减速时，将从驱动用伺服电动机3再生的能量积蓄在蓄电装置14中。将蓄电装置14中积蓄的能量与变换器11供给的电力一起用于驱动用伺服电动机3的驱动，因此能够以超过变换器11的最大电力变换量的输出来对驱动用伺服电动机3进行驱动，能够降低功率峰值。通过降低功率峰值，能够抑制电源容量、电动机驱动系统1的运用成本，此外，能够避免电源2侧的停电、闪变。
蓄电装置控制部23在图2所示的飞轮型蓄电装置14的情况下，控制蓄电装置14内的缓冲用逆变器43的电力变换动作，在图3所示的电容器型蓄电装置14的情况下，控制蓄电装置14内的DCDC变换器45的升降压动作，由此控制蓄电装置14的蓄电以及供电。使用消耗电能计算部21以及蓄电供电电能计算部22的计算结果，来进行蓄电装置控制部23对于蓄电装置14的蓄电以及供电的控制。
消耗电能计算部21计算作为驱动用伺服电动机3的输出、驱动用伺服电动机3中的线圈损耗、变换器11中的损耗、以及驱动用逆变器12中的损耗之和而得到的总消耗电能。在此，通过由速度检测器51检测出的驱动用伺服电动机3的转速与驱动用伺服电动机3的转矩的乘法运算，来得到驱动用伺服电动机3的输出。在驱动用伺服电动机3加速时，驱动用伺服电动机3消耗从驱动用逆变器12供给的交流电力，将该电力消耗时的驱动用伺服电动机3的输出设为“正”。因此，在由于驱动用伺服电动机3进行减速而再生电力时，驱动用伺服电动机3的输出成为“负”。通常，驱动用伺服电动机3中的线圈损耗、变换器11中的损耗以及驱动用逆变器12中的损耗比驱动用伺服电动机3的输出的绝对值小，因此驱动用伺服电动机3的输出的影响对于总消耗电能是支配性的。因此，驱动用伺服电动机3的输出的正负(消耗或再生)大致对应于总消耗电能的正负。
另外，在缓冲用逆变器43以及DCDC变换器45中也存在损耗，因此消耗电能计算部21可以计算对于驱动用伺服电动机3的输出、驱动用伺服电动机3中的线圈损耗、变换器11中的损耗、驱动用逆变器12中的损耗之和再加上缓冲用逆变器43或DCDC变换器45中的损耗而得到的值，来作为总消耗电能。
蓄电供电电能计算部22根据由消耗电能计算部21计算出的总消耗电能和变换器11的最大电力变换量，计算蓄电装置14从直流链路4蓄电或蓄电装置14向直流链路4供给的直流电能。更详细而言，蓄电供电电能计算部22计算变换器11的最大电力变换量与消耗电能计算部21计算出的总消耗电能的差(即，从最大电力变换量减去总消耗电能而得到的值)。变换器11的最大电力变换量与消耗电能计算部21计算出的总消耗电能的差对应于从直流链路4向蓄电装置14的蓄电或蓄电装置14向直流链路4供给的直流电能。例如，在关于变换器11的正变换动作的最大电力变换量与消耗电能计算部21计算出的总消耗电能的差为负时，总消耗电力超过变换器11正变换时的最大供给电力，即变换器11从电源2侧向直流链路4取入的能量不足以完全供给全部的总消耗电能，因此该不足的电力应该通过从蓄电装置14向直流链路4供给的直流电力来补充。蓄电供电电能计算部22将与不足的电力有关的信息作为“供电电能”发送给蓄电装置控制部23。此外，例如，在关于变换器11的逆变换动作的最大电力变换量的绝对值与消耗电能计算部21计算出的总消耗电能的绝对值的差为负时，总消耗电力超过变换器11逆变换时的最大再生电力，因此该超过的电力应积蓄在蓄电装置14中。蓄电供电电能计算部22将与超过的电力有关的信息作为“蓄电电能”发送给蓄电装置控制部23。
蓄电装置控制部23在从蓄电供电电能计算部22接收到供电电能的情况下，对蓄电装置14输出用于进行控制的供电指令，使得蓄电装置14向直流链路4供给与该供电电能对应的直流电力。此外，蓄电装置控制部23在从蓄电供电电能计算部22接收到蓄电电能的情况下，对蓄电装置14输出用于进行控制的蓄电指令，使得蓄电装置14从直流链路4积蓄与该蓄电电能对应的直流电力。蓄电装置14在从蓄电装置控制部23接收到供电指令的情况下进行供电动作，在从蓄电装置控制部23接收到蓄电指令的情况下进行蓄电动作。
如下那样，通过保有能量计算部15计算蓄电装置14的保有能量。
在为图2所示的飞轮型蓄电装置14的情况下，蓄电装置14的保有能量例如对应于缓冲用伺服电动机42的输出，因此保有能量计算部15计算缓冲用伺服电动机42的输出来作为蓄电装置14的保有能量。在将速度检测器52检测出的缓冲用伺服电动机42的转速(角速度)设为ω，将缓冲用伺服电动机42的惯性矩设为J时，根据下式1能够计算出缓冲用伺服电动机42的输出，即蓄电装置14的保有能量。
蓄电装置14的保有能量＝(1/2)×J×ω2…(1)
另外，从式1可知，蓄电装置14的保有能量与缓冲用伺服电动机42的转速的平方成正比，因此可以省略保有能量计算部15，而将缓冲用伺服电动机42的转速(或者其平方)用作表示蓄电装置14的保有能量的参数。
在为图3所示的电容器型蓄电装置14的情况下，蓄电装置14的保有能量例如对应于在电容器44中积蓄的直流电能，因此保有能量计算部15计算在电容器44中积蓄的直流电能来作为蓄电装置14的保有能量。在将电容器44的电容设为C，将电容器44的电压设为V时，能够根据下式2计算出蓄电装置14的保有能量。
蓄电装置14的保有能量＝(1/2)×C×V2…(2)
另外，从式2可知，蓄电装置14的保有能量与电容器44的电压的平方成正比，因此可以省略保有能量计算部15，而将电容器44的电压(或者其平方)用作表示蓄电装置14的保有能量的参数。
判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否低于预先规定的能量不足判定用阈值。此外，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否高于预先规定的第1恢复判定用阈值。即，在通过判定部16判定是否设置用于恢复蓄电装置14的保有能量的追加待机期间的处理中使用能量不足判定用阈值。在是否结束由判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值而设置的追加待机期间的判定处理中使用第1恢复判定用阈值。在将蓄电装置14的保有能量的适当量设为“基础保有能量”时，基础保有能量、能量不足判定用阈值以及第1恢复判定用阈值满足下式3的关系式。
基础保有能量＞第1恢复判定用阈值≥能量不足判定用阈值…(3)
如式3所示，将第1恢复判定用阈值设定为能量不足判定用阈值以上的值。
另外，在保有能量计算部15将蓄电装置14的保有能量计算为基于上述式1或上述式2的电能的情况下，能量不足判定用阈值以及第1恢复判定用阈值被设定为具有与电能相同的单位。在省略了保有能量计算部15，通过缓冲用伺服电动机42的转速(或者其平方)表示蓄电装置14的保有能量的情况下，能量不足判定用阈值以及第1恢复判定用阈值被设定为具有与转速(或者其平方)相同的单位。在省略保有能量计算部15，通过电容器44的电压(或者其平方)表示蓄电装置14的保有能量的情况下，能量不足判定用阈值以及第1恢复判定用阈值被设定为具有与电压(或者其平方)相同的单位。
在具有为了降低电源2的功率峰值而设置的蓄电装置14的电动机驱动系统1中，在对驱动用伺服电动机3进行驱动时，对于仅通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的能量而不足的量，从蓄电装置14向直流链路4进行供电，由此能够继续进行驱动用伺服电动机3的驱动。通过变换器11从电源2侧取入的能量、驱动用伺服电动机3的再生能量来适当地补充蓄电装置14的保有能量，只要驱动用伺服电动机3以通常的动作模式进行动作，蓄电装置14的保有能量就不会枯竭。然而，当偏离了通常的动作模式而向驱动用伺服电动机3施加了预想以外的高负荷时，驱动用伺服电动机3消耗比通常多的电力，因此蓄电装置的保有能量消耗得比最初预定的多，由于电力不足而无法继续进行驱动用伺服电动机的驱动。因此，在本实施方式中，在蓄电装置的保有能量比最初预定的低情况下，作为不使驱动用伺服电动机3进行动作的期间设置追加待机期间，在该追加待机期间中，通过变换器11从电源2侧取入的能量来补充蓄电装置14的保有能量。
驱动用电动机控制部13在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3进行动作的追加待机期间，来控制驱动用伺服电动机3。在驱动用伺服电动机3的通常的动作模式中，根据设有驱动用伺服电动机3的机械的动作内容，适当地组合加速、减速、匀速以及停止来预先进行了规定，但是追加待机期间是与通常的动作模式中的停止状态不同地，追加地设置为使驱动用伺服电动机3不进行动作的状态(即，停止的状态)。也就是说，驱动用电动机控制部13在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，控制驱动用伺服电动机，使得从作为预定的动作模式而预先规定的动作的开始定时起经过追加待机期间后开始该动作。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此驱动用伺服电动机3不消耗电力，能够将变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力积蓄在蓄电装置14中，因此在追加待机期间蓄电装置14的保有能量逐渐上升。
在追加待机期间，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否超过了第1恢复判定用阈值。在追加待机期间蓄电装置14的保有能量逐渐上升，判定部16在判定为蓄电装置14的保有能量超过了第1恢复判定用阈值时，结束追加待机期间，驱动用电动机控制部13在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。即，由判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值而设置的追加待机期间的结束点，被设置在在该判定后进一步由判定部16判定为保有能量超过了第1恢复判定用阈值之后。也就是说，在由判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值后，直到进一步判定为保有能量超过了第1恢复判定用阈值为止继续追加待机期间。
另外，关于追加待机期间的开始点，为了使驱动用伺服电动机3的追加停止对于设置了驱动用伺服电动机3的机械造成的不良影响为最小限度，例如，以如下方式进行设定。另外，“1个循环”是指规定驱动用伺服电动机3的同一内容的动作的汇总，通过反复执行该1个循环而使驱动用伺服电动机3的“动作模式”成立，这已经进行了说明。
在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式下，第一方式的追加待机期间的开始点被设置在某一个循环与该一个循环的下一个循环之间。即，根据第一方式，驱动用电动机控制部13在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环完成后且在该一个循环的下一个循环开始前，开始追加待机期间。
在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式下，第二方式的追加待机期间的开始点被设置在某一个循环中的某一个时间点。根据第二方式，在一个循环内设置追加待机期间，但是为了使驱动用伺服电动机3的追加停止对于设有驱动用伺服电动机3的机械造成的不良影响为最小限度，在一个循环内预先规定的已停止时，设置追加待机期间的开始点。即，根据第二方式，驱动用电动机控制部13在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，使一个循环中的停止期间比预先预定的停止期间延长追加待机期间，从而使该停止的下个动作(例如，加速、减速或匀速)的开始定时延迟。
另外，追加待机期间的开始点既可以仅按照第一方式设定，也可以仅按照第二方式设定，还可以按照第一方式和第二方式双方设定。
例如，以如下方式设定由判定部16使用能量不足判定用阈值进行的是否设置追加待机期间的判定处理的执行定时。
在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环与该一个循环的下一个循环之间设有第1方式的判定部16的判定处理的执行定时。该判定部16进行的判定处理的执行定时，既可以每次在一个循环完成后设置，或者也可以每隔数个循环来设置。这样，根据第一方式，在规定了每个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环完成后且该一个循环的下一个循环开始前，由判定部16判定保有能量是否低于能量不足判定用阈值。
在规定了每个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环内的某一个时间点设置第2方式的判定部16进行的判定处理的执行定时。判定部16进行的判定处理的执行定时与追加待机期间的开始点不同，无论设在一个循环中的哪个时间点，都不会对设有驱动用伺服电动机3的机械造成恶劣影响。如此，根据第二方式，在规定了每个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环中的某一个时间点，由判定部16判定保有能量是否低于能量不足判定用阈值。
上述第一方式以及第二方式的追加待机期间的开始点、第一方式以及第二方式的由判定部16使用能量不足判定用阈值进行的是否设置追加待机期间的判定处理的执行定时，可以适当组合来实施。例如，能够将第一方式的追加待机期间的开始点与第一方式的判定部16进行的判定处理的执行定时进行组合来实施，或者，能够将第二方式的追加待机期间的开始点与第二方式的判定部16进行的判定处理的执行定时进行组合来实施。在该情况下，在判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值后立即设置追加待机期间的开始点，因此能够更确切地防止在蓄电装置14中积蓄的直流电力的不足。此外，例如能够将第一方式的追加待机期间的开始点与第一方式以及第二方式的判定部16进行的判定处理的执行定时进行组合来实施，或者，将第二方式的追加待机期间的开始点与第一方式以及第二方式的判定部16进行的判定处理的执行定时进行组合来实施。在该情况下，判定部16的判定处理的执行频率高，因此能够更确切地防止在蓄电装置14中积蓄的直流电力的不足。此外，例如，如果将第一方式以及第二方式的追加待机期间的开始点与第一方式以及第二方式的判定部16进行的判定处理的执行定时进行组合来实施，则判定部16的判定处理的执行频率以及追加待机期间的设定次数增加，因此必须恢复至追加待机期间的蓄电装置14的保有能量变小，因此能够将各个追加待机期间的长度设定得更短。
另外，在追加待机期间中始终执行由判定部16使用第1恢复判定用阈值进行的是否结束追加待机期间的判定处理。
如以上说明的那样，根据一实施方式的电动机驱动系统1，驱动用电动机控制部13在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置使驱动用伺服电动机3不进行动作的追加待机期间，来控制驱动用伺服电动机3。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此驱动用伺服电动机3不消耗电力，能够将变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力积蓄在蓄电装置14中，因此蓄电装置14的保有能量逐渐上升。在蓄电装置14的保有能量逐渐上升而恢复至超过第1恢复判定用阈值时，驱动用电动机控制部13结束追加待机期间，在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。如此，在通过判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置使驱动用伺服电动机3不进行动作的追加待机期间来控制驱动用伺服电动机3，因此能够防止由于在蓄电装置14中积蓄的直流电力不足而引起的电动机驱动系统的警报停止，提高机械的运行率。
另外，当在动作模式中设置追加待机期间时，与不设置追加待机期间情况相比，整体的处理时间变长。因此，还可以设置通知部(未图示)，在保有能量低于能量不足判定用阈值而设置了追加待机期间的情况下，该通知部通知设置了追加待机期间。通知部可以作为个人计算机，便携终端，触摸板的显示器来实现。此外，例如在电动机驱动系统1控制在机床内设置的驱动用伺服电动机3的驱动的情况下，可以将附属于机床的数值控制装置的显示器作为通知部。此外，例如也可以通过声音、扬声器、蜂鸣器、铃等这样的发出声音的声音设备来实现通知部。此外，例如关于通知部，也可以采取使用打印机打印到纸面等来进行显示的方式。此外，或者也可以适当组合这些来实现通知部。此外，还可以将与设置了追加待机期间的时刻、次数等有关的数据存储在存储装置，将该数据用于其他用途。
接着，对电动机驱动系统1的动作流程进行说明。图5是表示一实施方式的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
驱动用电动机控制部13将驱动用伺服电动机3控制成以预定的动作模式进行动作(S101)。在该期间，蓄电装置控制部23使用消耗电能计算部21以及蓄电供电电能计算部22的计算结果，进行蓄电装置14的蓄电以及供电控制。
在步骤S102中，保有能量计算部15计算蓄电装置14的保有能量。
在步骤S103中，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否低于预先规定的能量不足判定用阈值。在判定为保有能量未低于能量不足判定用阈值的情况下，返回到步骤S101。在判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，向步骤S104前进。
在步骤S104中，驱动用电动机控制部13在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3进行动作的追加待机期间(待机处理)。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此在驱动用伺服电动机3中不消耗电力，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，因此蓄电装置14的保有能量逐渐上升。
在步骤S105中，判定部16判定保有能量是否超过了第1恢复判定用阈值。步骤S105的判定处理是判定蓄电装置14的保有能量是否恢复至超过第1恢复判定用阈值的处理。在判定为保有能量未超过第1恢复判定用阈值的情况下，返回到步骤S104。在判定为保有能量超过了第1恢复判定用阈值的情况下，向步骤S106前进。
在步骤S106中，驱动用电动机控制部13结束追加待机期间，并且返回到步骤S101，在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。
图6例示了在一实施方式的电动机驱动系统中，设置了第一方式的追加待机期间并且实施了第一方式的判定部16的判定处理的执行定时的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量的关系。此外，图7例示了在以往的电动机驱动系统中，在1个循环后蓄电装置的保有能量不足的情况下的总消耗电能、变换器的电力变化量以及蓄电装置的保有能量的关系。在图6和图7中，上段表示由消耗电能计算部21计算出的总消耗电能，中段表示变换器11的电力变换量(输出)，下段表示蓄电装置14的保有能量。在此，作为一例，如图6和图7的上段所示，考虑了在总消耗电力进行了变化的情况下，将从时刻t1至时刻t6设为驱动用伺服电动机3的动作的一个循环，在时刻t6陷入蓄电装置14的保有能量可能不足的状态的例子。
在图6和图7中，在时刻t1总消耗电力开始增加，当在时刻t2超过变换器11的最大变换量(电力供给)时，时刻t2以后从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，电源2的功率峰值截止。结果，从时刻t2起蓄电装置14的保有能量开始减少。
在图6和图7中，在时刻t3驱动用伺服电动机3减速从而进行电力再生，之后当总消耗电力再次开始增加时，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。
在图6和图7中，在时刻t4当超过变换器11的最大变换量(电力供给)时，时刻t4以后从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，电源2的功率峰值截止。结果，从时刻t4起蓄电装置14的保有能量再次开始减少。
在图6和图7中，在时刻t5驱动用伺服电动机3减速从而进行电力再生，之后当总消耗电力再次开始增加时，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。之后，在时刻t6驱动用伺服电动机3的动作的一个循环完成。
如图6所示，在一实施方式的电动机驱动系统1中，例如在时刻t6进行判定部16的判定处理。在图6中，作为一例，设为在时刻t6陷入了蓄电装置的保有能量可能不足的状态，因此在该时刻t6的时间点，判定部16判定为蓄电装置14的保有能量低于能量不足判定用阈值。根据该判定结果，驱动用电动机控制部13在一个循环完成后(时刻t6)和该一个循环的下一个循环开始前，设置追加待机期间的开始点。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此驱动用伺服电动机3不消耗电力，能够将变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力积蓄在蓄电装置14中，因此如图6所示，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。蓄电装置14的保有能量逐渐上升，作为一例，在时刻t7恢复至超过第1恢复判定用阈值时，在该时刻t7的时间点结束追加待机期间，在时刻t7以后，驱动用电动机控制部13在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。
另一方面，如图7所示，在以往的电动机驱动系统中，在时刻t6保持蓄电装置的保有能量不足的状态，开始进行驱动用伺服电动机的下一个循环的动作，由于电力不足而无法继续进行驱动用伺服电动机的驱动。
图8例示了在一实施方式的电动机驱动系统中，在设置了第二方式的追加待机期间并且实施了第二方式的判定部16的判定处理的执行定时的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量的关系。此外，图9例示了在以往的电动机驱动系统中，在1个循环中蓄电装置的保有能量不足的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量以及蓄电装置的保有能量的关系。在图8和图9中，上段表示由消耗电能计算部21计算出的总消耗电能，中段表示变换器11的电力变换量(输出)，下段表示蓄电装置14的保有能量。在此，作为一例，如图8和图9的上段所示，考虑了在总消耗电力进行了变化的情况下，在一个循环中的时刻t6陷入蓄电装置的保有能量可能不足的状态的例子。在图8中，将时刻t1至时刻t11设为驱动用伺服电动机3的动作的一个循环，在图9中，将时刻t1至时刻t9设为驱动用伺服电动机3的动作的一个循环。
在图8和图9中，在时刻t1总消耗电力开始增加，在时刻t2当超过变换器11的最大变换量(电力供给)时，时刻t2以后从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，电源2的功率峰值截止。结果，从时刻t2起蓄电装置14的保有能量开始减少。
在图8和图9中，在时刻t3驱动用伺服电动机3减速从而进行电力再生，之后当总消耗电力再次开始增加时，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。
在图8和图9中，在时刻t4当超过变换器11的最大变换量(电力供给)时，时刻t4以后从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，电源2的功率峰值截止。结果，从时刻t4起蓄电装置14的保有能量再次开始减少。
在图8和图9中，在时刻t5驱动用伺服电动机3减速从而进行电力再生，之后当总消耗电力再次开始增加时，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。在时刻t6驱动用伺服电动机3按照预先规定的动作模式已停止时，如图8所示，在一实施方式的电动机驱动系统1中，在时刻t6进行判定部16的判定处理。在图8中，作为一例，设为在时刻t6陷入蓄电装置的保有能量可能不足的状态，因此判定部16判定为蓄电装置14的保有能量低于能量不足判定用阈值。根据该判定结果，驱动用电动机控制部13在一个循环中的时刻t6设置追加待机期间的开始点。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此驱动用伺服电动机3不消耗电力，能够将变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力积蓄在蓄电装置14中，因此如图8所示，蓄电装置14的保有能量逐渐上升。蓄电装置14的保有能量逐渐上升，作为一例，在时刻t7恢复至超过第1恢复判定用阈值时，结束追加待机期间，在时刻t7以后，驱动用电动机控制部13在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。
另一方面，如图9所示，在以往的电动机驱动系统中，在时刻t6保持蓄电装置的保有能量不足的状态，开始进行驱动用伺服电动机的下一个循环的动作，因此由于电力不足无法继续进行驱动用伺服电动机的驱动。
接着，说明防止蓄电装置14积蓄过剩的保有能量的另一实施方式。
在参照图1～9说明的实施方式中，在判定为蓄电装置14的保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3进行动作的追加待机期间，在该追加待机期间使蓄电装置14的保有能量至少恢复至第1恢复判定用阈值以上，防止由于在蓄电装置14中积蓄的直流电力的不足而引起的电动机驱动系统1的警报停止。在此说明的另一实施方式中，尤其是在蓄电装置14为飞轮型的情况下，除了蓄电装置14的保有能量的不足对策外，还防止积蓄过剩的保有能量。
另一实施方式的电动机驱动系统1的结构如参照图2说明的那样，蓄电装置14具备飞轮41、缓冲用伺服电动机42、缓冲用逆变器43。
在本实施方式中，判定部16在判定为蓄电装置14中积蓄的保有能量低于预先规定的能量不足判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3进行动作的追加待机期间，来控制驱动用伺服电动机3。在由判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值而设置的追加待机期间中，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否超过了第1恢复判定用阈值。
在本实施方式中，判定部16还判定在蓄电装置14中积蓄的保有能量是否超过了预先规定的能量过剩判定用阈值。为了判定是否设置用于向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量的追加待机期间而设置能量过剩判定用阈值。此外，判定部16还判定蓄电装置14的保有能量是否低于预先规定的第2恢复判定用阈值。即，在判定是否设置向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量的追加待机期间的判定处理中使用能量过剩判定用阈值。在是否结束由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设置的追加待机期间的判定处理中使用第2恢复判定用阈值。在将蓄电装置14的保有能量的适当量设为“基础保有能量”时，基础保有能量、能量过剩判定用阈值以及第2恢复判定用阈值满足下式4的关系式。
能量过剩判定用阈值≥第2恢复判定用阈值＞基础保有能量…(4)
如式4所示，将第2恢复判定用阈值设定为能量不足判定用阈值以下的值。
另外，在保有能量计算部15将蓄电装置14的保有能量计算为基于上述式1或上述式2的电能的情况下，能量过剩判定用阈值以及第2恢复判定用阈值被设定为具有与电能相同的单位。在省略保有能量计算部15，通过缓冲用伺服电动机42的转速(或者其平方)表示蓄电装置14的保有能量的情况下，能量过剩判定用阈值以及第2恢复判定用阈值被设定为与转速(或者其平方)相同的单位。
驱动用电动机控制部13在由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值的情况下，在预定的动作模式中的某一个时间点设置追加待机期间来控制驱动用伺服电动机3。在追加待机期间中，向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量。以防止在蓄电装置14中积蓄过剩的保有能量为目的，将能量过剩判定用阈值例如设定为蓄电装置14内的缓冲用伺服电动机42的转速不超过上限速度的值，此外例如设定为蓄电装置14内的缓冲用逆变器43的电力变换量不超过最大变换量的值。因此，能量过剩判定用阈值是比能量不足判定用阈值大的值。
此外，在由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设置的追加待机期间中，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否低于第2恢复判定用阈值。在由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设定的追加待机期间中，蓄电装置14的保有能量逐渐被释放，判定部16在判定为蓄电装置14的保有能量低于第2恢复判定用阈值时，结束追加待机期间，驱动用电动机控制部13在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。即，由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设置的追加待机期间的结束点被设置于在该判定后进一步由判定部16判定为保有能量低于第2恢复判定用阈值之后。也就是说，用于向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量的追加待机期间持续到在由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值后进一步判定为保有能量低于第2恢复判定用阈值为止。
另外，为了使驱动用伺服电动机3的追加停止对于设置了驱动用伺服电动机3的机械造成的不良影响为最小限度，在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式中，在某一个循环与该一个循环的下一个循环之间设置由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设置的追加待机期间的开始点，或者设置在某一个循环中的某一个时间点。此外，关于判定部16使用能量过剩判定用阈值进行的判定处理的执行定时，也与能量不足判定用阈值的情况同样地，在规定了每一个循环的动作的预定的动作模式中，设置在某一个循环与该一个循环的下一个循环之间，或者设置在某一个循环中的某一个时间点。另外，在追加待机期间，始终执行判定部16使用第2恢复判定用阈值进行的是否结束追加待机期间的判定处理。
图10是表示另一实施方式的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
驱动用电动机控制部13将驱动用伺服电动机3控制为在预定的动作模式下进行动作(S201)。在该期间，蓄电装置控制部23使用消耗电能计算部21以及蓄电供电电能计算部22的计算结果进行蓄电装置14的蓄电以及供电控制。
在步骤S202中，保有能量计算部15计算蓄电装置14的保有能量。
在步骤S203中，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否低于预先规定的能量不足判定用阈值，并判定蓄电装置14的保有能量是否超过了预先规定的能量过剩判定用阈值。在判定为保有能量不低于能量不足判定用阈值且不超过能量过剩判定用阈值的情况下，返回到步骤S201。在判定为保有能量低于能量不足判定用阈值，或判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值的情况下，返回到步骤S204。
在步骤S204中，驱动用电动机控制部13在预定的动作模式中的某一个时间点设置不使驱动用伺服电动机3动作的追加待机期间(待机处理)。
在步骤S203中由判定部16判定为保有能量低于能量不足判定用阈值而设置的追加待机期间中，驱动用伺服电动机3不进行动作而维持待机状态，因此驱动用伺服电动机3不消耗电力，通过变换器11从电源2侧向直流链路4取入的直流电力对蓄电装置14进行蓄电，因此蓄电装置14的保有能量逐渐上升。
另一方面，在步骤S203中由判定部16判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值而设置的追加待机期间中，驱动用伺服电动机3不进行动作，为了向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量，蓄电装置控制部23对缓冲用逆变器43输出供电指令来控制蓄电装置14内的缓冲用逆变器43的电力变换动作。缓冲用逆变器43根据来自蓄电装置控制部23的供电指令，使与飞轮41连接的缓冲用伺服电动机42减速而产生交流的再生电力，进行将该交流电力变换为直流电力的正变换动作。由此，将飞轮41中积蓄的旋转能量变换为电能后向直流链路4释放。在该期间，将释放的电能积蓄在直流链路电容器(未图示)中，直流链路电容器逐渐上升，但是为了防止直流链路电容器成为过电压，进行控制使得变换器11在不超过最大电力变换量的范围内将直流链路4中的直流电力变换为交流电力后向电源2侧输出。
在步骤S205中，判定部16判定蓄电装置14的保有能量是否恢复到基础保有能量。更具体地说，判定部16当在步骤S203中判定为保有能量低于能量不足判定用阈值的情况下，在步骤S205中判定保有能量是否超过了第1恢复判定用阈值，当在步骤S203中判定为保有能量超过了能量过剩判定用阈值的情况下，在步骤S205中判定保有能量是否低于第2恢复判定阈值。在判定为保有能量未恢复时，返回到步骤S204。在判定为保有能量已恢复的情况下，向步骤S206前进。
在步骤S206中，驱动用电动机控制部13结束追加待机期间，并返回到步骤S201，在通常的动作模式下进行驱动用伺服电动机3的控制。
图11例示了在另一实施方式的电动机驱动系统中，设置了用于释放蓄电装置的过剩的保有能量的追加待机期间的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量、蓄电装置的保有能量的关系。此外，在图12中例示了在以往的电动机驱动系统中，在一个循环中在蓄电装置中积蓄了过剩的保有能量的情况下的总消耗电能、变换器的电力变换量、蓄电装置的保有能量的关系。在图11和图12中，上段表示由消耗电能计算部21计算出的总消耗电能，中段表示变换器11的电力变换量(输出)，下段表示飞轮型蓄电装置14的保有能量。在此，作为一例，例如考虑在时刻t1至时刻t8的一个循环中，驱动用伺服电动机3按照预先规定的动作模式进行加速、减速、加速、减速、加速、减速、停止从而总消耗电力进行了变化的情况下，在一个循环中的时刻t8的时间点陷入过剩地积蓄了蓄电装置14的保有能量的状态的例子。在图11和图12中，作为一例，表示了在驱动用伺服电动机3加速时消耗电力小，在减速时再生电力大的动作例子。例如，这相当于在驱动用伺服电动机3的加速时，时间常数大以较低的转矩进行加速，而在减速时缩短时间常数以较大的转矩急剧减速的动作。在驱动用伺服电动机3加速时消耗电力小，而在减速时再生电力大时，如图11和图12所示，飞轮型蓄电装置14的保有能量的峰值在一个循环中逐渐增加。
在图11和图12中，当在时刻t1使驱动用伺服电动机3加速时总消耗电力开始增加。当在时刻t2使驱动用伺服电动机3减速时进行电力再生，当超过变换器11的最大变换量(电力再生)时，在蓄电装置14中积蓄来自直流链路4的直流电力，电源2的功率峰值被截止。结果，从时刻t2起蓄电装置14的保有能量开始上升。当在时刻t3驱动用伺服电动机3加速从而总消耗电力开始增加时，从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，蓄电装置14的保有能量逐渐降低。当在时刻t4使驱动用伺服电动机3减速时进行电力再生，当超过变换器11的最大变换量(电力再生)时，在蓄电装置14中积蓄来自直流链路4的直流电力，电源2的功率峰值被截止。结果，从时刻t4起蓄电装置14的保有能量开始上升。当在时刻t5驱动用伺服电动机3加速从而总消耗电力开始增加时，从蓄电装置14向直流链路4供给直流电力，蓄电装置14的保有能量逐渐降低。当在时刻t6使驱动用伺服电动机3减速时进行电力再生，当超过变换器11最大变换量(电力再生)时，在蓄电装置14中积蓄来自直流链路4的直流电力，电源2的功率峰值被截止。在从时刻t7至时刻t8的期间，驱动用伺服电动机3停止。
在时刻t8驱动用伺服电动机3按照预先规定的动作模式已停止时，如图11所示，在一实施方式的电动机驱动系统1中，在时刻t8进行判定部16的判定处理。在图11中，作为一例，设为在时刻t8陷入了过剩地积蓄了蓄电装置的保有能量的状态，因此判定部16判定为蓄电装置14的保有能量超过了能量过剩判定用阈值。根据该判定结果，驱动用电动机控制部13在一个循环完成后的时刻t8设置追加待机期间的开始点。在追加待机期间，驱动用伺服电动机3不进行动作，为了向直流链路4释放在飞轮型蓄电装置14中过剩地积蓄的保有能量，蓄电装置控制部23对缓冲用逆变器43输出供电指令，控制蓄电装置14内的缓冲用逆变器43的电力变换动作。缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部23接收到的供电指令，使连接有飞轮41的缓冲用伺服电动机42减速来产生交流的再生电力，进行将该交流电力变换为直流电力的正变换动作。由此，将积蓄在飞轮41中的旋转能量变换为电能后向直流链路4释放。在该期间，将释放的电能积蓄在直流链路电容器(未图示)中，直流链路电容器逐渐上升，但是为了防止直流链路电容器成为过电压，进行控制使得变换器11在不超过最大电力变换量的范围内，将直流链路4中的直流电力变换为交流电力后向电源2侧输出。由此，如图11所示，蓄电装置14的保有能量逐渐下降。蓄电装置14的保有能量逐渐下降，作为一例，在时刻t9恢复至低于第2恢复判定用阈值时结束追加待机期间，在时刻t9以后驱动用电动机控制部13在通常的动作模式下进行针对下一个循环的驱动用伺服电动机3的控制。在图11中表示了飞轮型蓄电装置14的保有能量的峰值(时刻t3、t5以及t7)在一个循环中逐渐增加的动作例，但在另一实施方式的电动机驱动系统中，在下一个循环中蓄电装置14的保有能量不会超过蓄电装置14所允许的最大能量裕度量，因此在该下一个循环中不存在无法继续进行驱动用伺服电动机的驱动的情况。
另一方面，如图11所示，在以往的电动机驱动系统中，在保持过剩地积蓄了蓄电装置的保有能量的状态下，开始驱动用伺服电动机的下一个循环的动作，因此无法继续进行驱动用伺服电动机的驱动。
上述的驱动用电动机控制部13、保有能量计算部15、判定部16、消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23例如既可以通过软件程序的形式构筑，也可以通过各种电路与软件程序的组合来构筑。在该情况下，能够使计算机等运算处理装置执行该软件程序来实现各部的功能。此外，或者也可以实现为写入了用于实现驱动用电动机控制部13、保有能量计算部15、判定部16、消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23的功能的软件程序的半导体集成电路。
此外，驱动用电动机控制部13、保有能量计算部15、判定部16、消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23例如被设置在电动机驱动系统1的主控制装置(未图示)内。例如，在由电动机驱动系统1控制在机床内设置的驱动用伺服电动机3的驱动的情况下，可以将这些驱动用电动机控制部13、保有能量计算部15、判定部16、消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23设置在机床的数值控制装置内。在通过软件程序的形式构筑驱动用电动机控制部13、保有能量计算部15、判定部16、消耗电能计算部21、蓄电供电电能计算部22以及蓄电装置控制部23的情况下，能够使数值控制装置内的运算处理装置运行该软件程序来实现各部的功能。
根据本公开的一方式，在具有为了降低交流电源的功率峰值而设置的蓄电装置的电动机驱动系统中，能够抑制由于在蓄电装置中积蓄的直流电力的不足而引起的电动机驱动系统的警报停止，能够提高机械运转率。

Claims (14)

1.一种电动机驱动系统，其特征在于，具备：
变换器，其在电源侧的交流电力与直流链路中的直流电力之间进行电力变换；
驱动用逆变器，其在所述直流链路中的直流电力与作为驱动用伺服电动机的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换；
驱动用电动机控制部，其控制与所述驱动用逆变器连接的驱动用伺服电动机，使得该驱动用伺服电动机以包括多个循环的预定的动作模式进行动作，其中，在所述多个循环中由所述驱动用电动机控制部控制所述驱动用伺服电动机进行动作；
蓄电装置，其从所述直流链路积蓄直流电力或者向所述直流链路供给直流电力；以及
判定部，其判定所述蓄电装置的保有能量是否低于预先规定的能量不足判定用阈值，
在由所述判定部判定为所述保有能量低于所述能量不足判定用阈值的情况下，所述驱动用电动机控制部在所述多个循环中的两个连续的循环之间设置追加待机期间，在该追加待机期间所述驱动用电动机控制部控制所述驱动用伺服电动机停止从而不进行动作，
所述判定部判定所述蓄电装置的保有能量是否高于预先规定的第1恢复判定用阈值，
由所述判定部判定为所述保有能量低于所述能量不足判定用阈值而设置的所述追加待机期间的结束点被设置于在该判定后进一步由所述判定部判定为所述保有能量超过了所述第1恢复判定用阈值后。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述电动机驱动系统还具备保有能量计算部，该保有能量计算部计算所述蓄电装置的保有能量。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环与该一个循环的下一个循环之间设置所述追加待机期间的开始点。
4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环中的某一个时间点设置所述追加待机期间的开始点。
5.根据权利要求1所述的电动机驱动系统，其特征在于，
将所述第1恢复判定用阈值设定为所述能量不足判定用阈值以上的值。
6.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环与该一个循环的下一个循环之间，判定所述保有能量是否低于所述能量不足判定用阈值。
7.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环中的某一个时间点，判定所述保有能量是否低于所述能量不足判定用阈值。
8.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部判定所述保有能量是否超过了比所述能量不足判定用阈值大的预先规定的能量过剩判定用阈值，
在由所述判定部判定为所述保有能量超过了所述能量过剩判定用阈值的情况下，所述驱动用电动机控制部在所述预定的动作模式中的某一个时间点设置所述追加待机期间，来控制所述驱动用伺服电动机。
9.根据权利要求8所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部判定所述蓄电装置的保有能量是否超过了预先规定的第2恢复判定用阈值，
由所述判定部判定为所述保有能量超过了所述能量过剩判定用阈值而设置的所述追加待机期间的结束点被设置于在该判定后进一步由所述判定部判定为所述保有能量低于所述第2恢复判定用阈值后。
10.根据权利要求9所述的电动机驱动系统，其特征在于，
将所述第2恢复判定用阈值设定为所述能量过剩判定用阈值以下的值。
11.根据权利要求8所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环与该一个循环的下一个循环之间，判定所述保有能量是否超过了所述能量过剩判定用阈值。
12.根据权利要求8所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述判定部在规定了每一个循环的动作的所述预定的动作模式中，在某一个所述循环中的某一个时间点，判定所述保有能量是否超过了所述能量过剩判定用阈值。
13.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述蓄电装置具有：
飞轮，其能够积蓄旋转能量；
缓冲用伺服电动机，其具有与所述飞轮相结合的旋转轴；以及
缓冲用逆变器，其在所述直流链路中的直流电力与作为所述缓冲用伺服电动机的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。
14.根据权利要求1或2所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述蓄电装置具有：
电容器；以及
DCDC变换器，其在所述直流链路中的直流电力与所述电容器中积蓄的直流电力之间进行电力变换。
CN201811334346.XA 2017-11-10 2018-11-09 具有蓄电装置的电动机驱动系统 Active CN110086379B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017217523A JP6599960B2 (ja) 2017-11-10 2017-11-10 蓄電装置を有するモータ駆動システム
JP2017-217523 2017-11-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110086379A CN110086379A (zh) 2019-08-02
CN110086379B true CN110086379B (zh) 2021-04-27

Family

ID=66335723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811334346.XA Active CN110086379B (zh) 2017-11-10 2018-11-09 具有蓄电装置的电动机驱动系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10924041B2 (zh)
JP (1) JP6599960B2 (zh)
CN (1) CN110086379B (zh)
DE (1) DE102018127589A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6649418B2 (ja) * 2018-02-26 2020-02-19 ファナック株式会社 蓄電装置を有するモータ駆動システム
JP7469002B2 (ja) * 2019-07-19 2024-04-16 ファナック株式会社 サーボ制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011199996A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Yaskawa Electric Corp モータ駆動装置
CN102843095A (zh) * 2011-06-24 2012-12-26 发那科株式会社 具有能量积蓄部的电动机驱动装置
CN102868358A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 发那科株式会社 具有能量存储部的电动机控制装置
CN103973193A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 发那科株式会社 具有蓄电装置以及电阻放电装置的电动机控制装置
CN106982012A (zh) * 2016-01-18 2017-07-25 发那科株式会社 减小电力峰值的伺服电动机控制装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5097687B2 (ja) 2008-12-05 2012-12-12 株式会社日立製作所 鉄道車両及び鉄道車両用駆動装置
JP5319318B2 (ja) * 2009-02-02 2013-10-16 アイダエンジニアリング株式会社 モータ駆動制御装置
US8854004B2 (en) * 2011-01-12 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage system and controlling method thereof
WO2012127595A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 富士通株式会社 電力平準化制御装置、電力平準化蓄電装置、電力平準化制御方法、及び平準化プログラム
JP5890491B1 (ja) 2014-08-19 2016-03-22 ファナック株式会社 巻線を複数備えたバッファ用サーボモータを有するサーボモータ制御システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011199996A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Yaskawa Electric Corp モータ駆動装置
CN102843095A (zh) * 2011-06-24 2012-12-26 发那科株式会社 具有能量积蓄部的电动机驱动装置
CN102868358A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 发那科株式会社 具有能量存储部的电动机控制装置
CN103973193A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 发那科株式会社 具有蓄电装置以及电阻放电装置的电动机控制装置
CN106982012A (zh) * 2016-01-18 2017-07-25 发那科株式会社 减小电力峰值的伺服电动机控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019092239A (ja) 2019-06-13
US20190149073A1 (en) 2019-05-16
US10924041B2 (en) 2021-02-16
CN110086379A (zh) 2019-08-02
DE102018127589A1 (de) 2019-05-16
JP6599960B2 (ja) 2019-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5291763B2 (ja) エネルギー蓄積部を有するモータ駆動装置
JP6640812B2 (ja) 蓄電装置を有するモータ駆動システム
CN110198147B (zh) 具有蓄电装置的电动机驱动系统
JP5954313B2 (ja) モータ制御システム、制御装置及び制御方法
JP6599942B2 (ja) 電源電圧の電圧低下量に応じてモータを制御するモータ制御装置及び工作機械システム
CN109428533B (zh) 控制pwm转换器的升压率的电动机驱动装置
CN109672371B (zh) 具备多绕组缓冲用伺服电动机的电动机驱动系统
CN108574446B (zh) 伺服电动机控制装置以及伺服电动机控制系统
CN110086379B (zh) 具有蓄电装置的电动机驱动系统
JP5887389B1 (ja) 蓄電装置に接続されるモータ駆動用のｐｗｍ整流器
CN109039165B (zh) 具有蓄电装置的异常检测部的电动机驱动系统
JP7189309B2 (ja) 蓄電装置を有するモータ駆動装置
JP7111557B2 (ja) 蓄電装置を有するモータ駆動システム
JP7007421B2 (ja) 蓄電装置を有するモータ駆動装置
JP2020028194A (ja) 蓄電装置を有するモータ駆動システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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