CN110198147B - 具有蓄电装置的电动机驱动系统 - Google Patents

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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(1)具有：整流器(11)，其在电源(2)侧的交流电与直流链路(4)中的直流电之间进行电力变换；驱动用逆变器(12)，其在直流链路(4)中的直流电与作为驱动用伺服电动机(3)的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换；驱动用电动机控制部(13)，其控制与驱动用逆变器(12)连接的驱动用伺服电动机(3)；蓄电装置(14)，其从直流链路(4)蓄积直流电或者向直流链路(4)供给直流电；基础保有能量变更部(15)，其根据蓄电装置(14)的保有能量，变更被规定为蓄电装置(14)的保有能量基准值的基础保有能量。

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
在对设置于包括机床或机器人等在内的机械的伺服电动机(以下，称为“驱动用伺服电动机”。)进行驱动的电动机驱动系统中，通过整流器(converter)将从交流的电源供给的交流电变换为直流电并输出给直流链路，并且通过逆变器(inverter)将直流链路的直流电变换为交流电，将该交流电用作对设置于每一个驱动轴的驱动用伺服电动机进行驱动的电力。一般情况下，为了降低电动机驱动系统的成本和占用空间，多数情况下对多个逆变器设置一个整流器。即，将从交流电源供给的交流电变换为直流电的整流器作为针对多个驱动用逆变器(驱动用伺服放大器)的共用的电源部，这些多个驱动用逆变器使用从电源部输出的直流电，生成用于驱动各驱动用伺服电动机的交流电。
在通过电动机驱动系统对驱动用伺服电动机进行加速或者减速控制时，由于相对于交流电源要求输出或者再生较大的交流电所以产生电力峰值。特别是，在多个驱动用逆变器与一个整流器连接的电动机驱动系统中，会成为比产生的电力峰值大的电力。电力峰值越大，电源容量或电动机驱动系统的使用成本越是增大，或在电源侧产生停电或闪烁(flicker)等电力故障，因此希望降低电力峰值。
为了降低电力峰值，与以往相比使用了如下方法：在连接电动机驱动系统的整流器和驱动用逆变器的直流链路中设置能够蓄积直流电的蓄积装置，经由直流链路来适当授受驱动用伺服电动机消耗或再生的能量。根据该方法，由于可以将驱动用伺服电动机减速时从驱动用伺服电动机产生的再生电力蓄积于蓄积装置，或在驱动用伺服电动机加速时再利用所蓄积的电力，因此可以降低电力峰值。也就是说，通过使用针对直流链路进行电力输入输出的蓄电装置，能够应对伴随比电源部最大输出电力大的消耗电力这样的驱动用伺服电动机的动作(加减速)。作为蓄电装置的示例有电容型或飞轮型(flywheel)等。
举例来说，冲压机在进行冲压动作时产生的最大消耗电力非常大，存在电源容量不足这样的问题。因此，在冲压机的电动机驱动系统中在直流链路设置飞轮型的蓄电装置，当冲压机消耗大电力时从蓄电装置供给电力，由此，能够实现较小容量的电源下的冲压机驱动。例如在驱动用伺服电动机的消耗电力小时，使与飞轮结合的缓冲用伺服电动机以固定速度旋转，在因驱动用伺服电动机的加减速等使得消耗电力增大时，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，将用于驱动驱动用伺服电动机的直流电供给到直流链路。由此，即使针对伴随比整流器能够变换电力的最大电量即最大电力变换量大的消耗电力这样的加减速动作，也能够通过使用来自缓冲用伺服电动机的再生电力来进行驱动，该缓冲用伺服电动机与具有转动能量的飞轮结合。
例如，日本特开2013-009524号公报所记载那样，已知有一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：交流直流变换器，其将来自交流电源的交流电变换为直流电；直流交流变换器，其将直流电变换为用于驱动电动机的交流电或者将从电动机再生的交流电变换为直流电；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，进行直流电的转换；能量蓄积部，其具有至少一个电容器蓄积部和至少一个飞轮蓄积部，其与所述DC链路部连接，从所述DC链路部蓄积直流电或者将直流电供给到所述DC链路部；电动机控制部，其根据指令电动机动作的电动机动作指令控制所述直流交流变换器输出所希望的交流电；能量控制部，其控制所述能量蓄积部从所述DC链路部蓄积直流电或者向所述DC链路部供给直流电。
例如，日本特开2016-046833号公报所记载那样，已知有一种伺服电动机控制系统，该控制系统是驱动工业机械或机床的轴的伺服电动机的控制系统，其特征在于，具有：多个第一伺服电动机，其用于驱动轴；多个整流器，其将交流电压转换为直流电压；多个第一逆变器，其从所述整流器接收直流电压而变换为用于驱动所述多个第一伺服电动机的交流电压，或者，将从所述第一伺服电动机再生的交流电变换为直流电；第二伺服电动机，其使惯性(inertia)旋转；多个第二逆变器，其从所述整流器接收直流电压而变换为用于驱动所述第二伺服电动机的交流电压，或者，将从所述第二伺服电动机再生的交流电变换为直流电；伺服电动机控制装置，其控制所述多个第一伺服电动机和所述第二伺服电动机，所述第二伺服电动机的数量比所述多个第二逆变器的数量少，所述第二伺服电动机中的至少一个具有多个独立线圈，所述多个第二逆变器中的至少一部分与设置于一个第二伺服电动机的多个独立线圈连接。
发明内容
在整流器与驱动用逆变器之间连接的直流链路为了降低电力峰值而设置了蓄电装置的电动机驱动系统中，当蓄积于蓄电装置的能量因某种原因而不足时，无法对驱动用伺服电动机供给足够的驱动电力，电动机控制系统和包含电动机控制系统的机床可能无准备地警报停止。例如，若预料外的高负载作用于驱动的驱动用伺服电动机则驱动用伺服电动机消耗比通常更多的电力。这样的情况下，由于蓄电装置所蓄积的能量消耗得比当初预先设定的多，因此，之后因电力不足而无法继续驱动用伺服电动机的驱动的可能性高。此外，若蓄电装置所蓄积的能量比所需要的以上还多，则可能造成蓄电装置的劣化提前。例如，在飞轮型的蓄电装置的情况下，用于使飞轮旋转的缓冲用伺服电动机，旋转能量越大转速越快，结果，由于转速的振动增多，使得缓冲用伺服电动机和与其结合的飞轮的劣化提前。此外，例如在电容型的蓄电装置的情况下，由于蓄积的能量越大电容电压越高，因此作用于电容器的负担增大，使得劣化提前。因此，在具有为了降低电源设备的电力峰值而设置的蓄电装置的电动机驱动系统中，希望可以适当量地确保蓄电装置所蓄积的能量这样的技术。
根据本公开的一个方式，电动机驱动系统具有：整流器，其在电源侧的交流电与直流链路中的直流电之间进行电力变换；驱动用逆变器，其在直流链路中的直流电与作为驱动用伺服电动机的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换；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；蓄电装置，其从直流链路蓄积直流电或者向直流链路供给直流电；基础保有能量变更部，其根据蓄电装置的保有能量，变更被规定为蓄电装置的保有能量基准值的基础保有能量。
附图说明
通过参照以下附图，可以进一步清楚地理解本发明。
图1是一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。
图2是具有飞轮型的蓄电装置的一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。
图3是具有电容型的蓄电装置的一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。
图4是例示从一个实施方式涉及的电动机驱动系统内的蓄电装置供给的直流电和从整流器供给的直流电之间的关系的图。
图5是例示蓄电装置控制部进行的蓄电装置控制的图。
图6是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第一方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。
图7是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第二方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。
图8是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第三方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。
图9是表示一个实施方式涉及的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
图10是表示一个实施方式涉及的电动机驱动系统的动作流程的流程图。
具体实施方式
参照以下附图，对具有蓄电装置的电动机驱动系统进行说明。在各附图中，对相同部件标注相同参考符号。此外，为了容易理解，这些附图可以适当变更比例尺。附图所示的方式是用于实施本发明的一个示例，本发明并不限定于图示的方式。此外，在“驱动用伺服电动机的输出”中包含“驱动用伺服电动机的消耗电量”和“驱动用伺服电动机的再生电量”，在“缓冲用伺服电动机的输出”中包含“缓冲用伺服电动机的消耗电量”和“缓冲用伺服电动机的再生电量”。此外，关于驱动用伺服电动机和缓冲用伺服电动机的旋转角速度简单称为“转速”。
本公开的实施方式涉及的电动机驱动系统用于如下那样的系统：在包含机床或机器人等在内的机械中设置用于驱动驱动轴的驱动用伺服电动机，与之对应地设置供给对驱动用伺服电动机进行驱动的交流电的驱动用逆变器和整流器。
图1是一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。这里，作为一例对通过与交流的电源2连接的电动机驱动系统1来控制2个驱动用伺服电动机3的情况进行说明。其中，驱动用伺服电动机3的个数并不特别限定于本实施方式，可以是1个或3个以上。此外，电源2和驱动用伺服电动机3的相数并不特别限定于本实施方式，例如可以是三相交流也可以是单相交流。此外，关于驱动用伺服电动机3的种类也并不特别限定于本实施方式，例如可以是感应电动机也可以是同步电动机。这里，设置有驱动用伺服电动机3的机械包括机床、机器人、锻造机械、注射成形机、工业机械、各种电器产品、电车、汽车、飞机等。
首先，对电动机驱动系统1的各电路结构要素进行说明。
如图1所示，一个实施方式涉及的电动机驱动系统1具有：整流器11、驱动用逆变器12、驱动用电动机控制部13、蓄电装置14、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16、以及蓄电装置控制部17。
整流器11是在电源2侧的交流电与直流链路4中的直流电之间进行电力变换的顺变换器。整流器11在从电源2供给三相交流时由三相桥接电路构成，在从电源2供给单相交流时由单相桥接电路构成。整流器11例如实现为120度通电型整流电路和PWM开关控制方式的整流电路等那样的、将从电源2侧输入的交流电变换成直流电输出到直流侧，当电力再生时将直流链路4的直流电变换成交流电输出到电源2侧的、能够在交流直流双方向变换的电力变换器。例如，在整流器11是PWM开关控制方式的整流电路时，由开关元件和与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成，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开闭控制而在交流直流双方向进行电力变换。作为开关元件的示例有FET等单极晶体管、双极晶体管、IGBT、晶闸管、GTO等，开关元件的种类本身并不限制于本实施方式，可以是其他开关元件。
此外，对整流器11规定了“最大电力变换量”，该最大电力变换量作为从交流电向直流电能够电力变换的最大电量和从直流电向交流电的能够电力变换的最大电量。最大电力变换量一般情况下规定为整流器11的变换容量相关的各种原始数据，例如记载于整流器11的规格表或使用说明书中。
整流器11经由直流链路4与驱动用逆变器12连接。另外，在直流链路4设置直流链路电容器(也称为平滑电容器)，这里省略图示。直流链路电容器具有在直流链路4中蓄积直流电的功能、以及抑制整流器11的直流输出的脉动量的功能。
驱动用逆变器12为了对驱动用伺服电动机3进行驱动，而构成将直流链路4中的直流电变换为交流电，作为驱动电力而供给到驱动用伺服电动机3的伺服放大器。驱动用逆变器12在直流链路4中的直流电和作为驱动用伺服电动机3的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换。一般情况下，在驱动用伺服电动机3设置一个线圈以上的线圈，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内的每一个线圈都需要一个驱动用逆变器12。在图1中，作为一例将驱动用伺服电动机3设为单线圈型，因此，一个驱动用逆变器12与各驱动用伺服电动机3连接。
驱动用逆变器12由开关元件和与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成，例如根据三角波比较方式的PWM开关控制来开闭控制各开关元件。驱动用逆变器12在驱动用伺服电动机3是三相电动机时由三相桥接电路构成，在驱动用伺服电动机3是单相电动机时由单相桥接电路构成。作为开关元件的示例有FET等单极晶体管、双极晶体管、IGBT、晶闸管、GTO等，但是开关元件的种类本身并不限定于本实施方式，可以是其他开关元件。
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开闭控制，由此在直流链路4中的直流电和作为驱动用伺服电动机3的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换。更详细来说，驱动用逆变器12根据从驱动用电动机控制部13接收到的驱动指令而使内部的开关元件进行开关动作，将经由直流链路4从整流器11供给的直流电变换为具有用于驱动驱动用伺服电动机3的所希望的电压和所希望的频率的交流电(逆变换动作)。由此，驱动用伺服电动机3例如根据可变电压和可变频率的交流电来进行动作。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，将由驱动用伺服电动机3产生的交流的再生电力变换为直流电返回给直流链路4(顺变换动作)。
驱动用电动机控制部13控制与驱动用逆变器12连接的驱动用伺服电动机3以规定的动作模式(pattern)进行动作(即旋转)。根据设置有驱动用伺服电动机3的机械的动作内容，通过适当组合加速、减速、固定速度和停止来构成驱动用伺服电动机3的动作模式。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周期”，通过重复执行该1周期来实现上述“动作模式”。驱动用伺服电动机3的动作模式由针对驱动用伺服电动机3的动作程序规定。例如，当驱动用伺服电动机3设置于机床时，作为机床用的加工程序中的一个，规定针对驱动用伺服电动机3的动作程序。
另外，由于驱动用伺服电动机3根据从驱动用逆变器12供给的例如可变电压和可变频率的交流电，来控制速度、转矩或转子的位置，结果，驱动用电动机控制部13进行的驱动用伺服电动机3的控制通过控制驱动用逆变器12的电力变换动作来实现。也就是说，驱动用电动机控制部13通过控制驱动用逆变器12的电力变换，控制驱动用伺服电动机3按照规定的动作模式进行动作。更具体来说如下。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的(转子的)速度(速度反馈)、在驱动用伺服电动机3的线圈流过的电流(电流反馈)、规定的转矩指令、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、或者转子的位置的驱动指令。根据由驱动用电动机控制部13制作出的驱动指令来控制驱动用逆变器12进行的电力变换动作。另外，这里定义的驱动用电动机控制部13的结构终归是一个例子，例如可以包含位置指令制作部、转矩指令制作部、以及开关指令制作部等术语来规定驱动用电动机控制部13的结构。
为了以超出整流器11的最大电力变换量的输出来驱动驱动用伺服电动机3，而在电动机驱动系统1中设置蓄电装置14。
蓄电装置14从直流链路4蓄积直流电(蓄电)，向直流链路4供给直流电(供电)。蓄电装置14的蓄电动作和供电动作通过蓄电装置控制部17而被控制。作为蓄电装置14应该保有的能量的基准值(目标值)，规定基础保有能量。通过蓄电装置控制部17的控制，蓄电装置14进行蓄电使其保有能量成为该目标值即基础保有能量。例如，在驱动用伺服电动机3不进行动作，而不特别需要基于蓄电装置14的电力的输入输出的期间，蓄电装置14的保有能量维持为基础保有能量。在进行蓄电装置14的供电动作时，蓄电装置14的保有能量降低而成为比基础保有能量小的值，但是在进行蓄电装置14的蓄电动作时，蓄电装置14的保有能量使基础保有能量上升、恢复至目标值。另外，根据电动机驱动系统1的驱动用伺服电动机3的驱动状况的不同，有时在蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量之前，进行蓄电装置14的供电动作。
蓄电装置14中例如存在图2所示那样的飞轮型和图3所示那样的电容型。
图2是具有飞轮型的蓄电装置的一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。飞轮型的蓄电装置14具有：飞轮41、缓冲用伺服电动机42、缓冲用逆变器43。
飞轮41能够蓄积转动能量，也称为惯量。
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，可以将旋转能量蓄积于飞轮41。缓冲用伺服电动机42的相数并不特别限定于本实施方式，例如可以是三相也可以是单相。在缓冲用伺服电动机42中设置有速度检测器52，由速度检测器52检测出的缓冲用伺服电动机42的(转子的)速度用于蓄电装置控制部17进行的蓄电装置14的控制。
缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部17接收到的蓄电指令和供电指令对各开关元件进行开闭控制，由此，在直流链路4中的直流电与作为缓冲用伺服电动机42的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换。缓冲用逆变器43由开关元件和与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成。缓冲用逆变器43在缓冲用伺服电动机42是三相电动机时由三相桥接电路构成，在缓冲用伺服电动机42是单相电动机时由单相桥接电路构成。作为开关元件的示例有FET等单极晶体管、双极晶体管、IGBT、晶闸管、GTO等，开关元件的种类本身并不限定于本实施方式，可以是其他开关元件。例如，根据将接收到的驱动指令与三角波传输波(载波)进行比较而获得的PWM开关信号，对缓冲用逆变器43内的各开关元件进行开闭控制。
通过利用蓄电装置控制部17来控制缓冲用逆变器43的电力变换，与飞轮41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以固定速度旋转，结果对蓄电装置14应蓄积或者应供给的直流电量(蓄电装置14对直流链路4输入输出的直流电量)进行调整。详细情况如下。
在蓄电装置14进行蓄电时，缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部17接收到的蓄电指令，进行将直流链路4中的直流电变换为交流电的逆变换动作。由此，向缓冲用伺服电动机42侧取入来自直流链路4的电能，通过该电能使得与飞轮41连接的缓冲用伺服电动机42旋转。这样，在飞轮型的蓄电装置14中，从直流链路4流入的电能变换为飞轮41的转动能量而被蓄积。
此外，在蓄电装置14进行供电时，缓冲用逆变器43根据从蓄电装置控制部17接收到的供电指令，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，进行将该交流电变换为直流电的顺变换动作。由此，蓄积于飞轮41的转动能量变换为电能，被供给到直流链路4。
在图2所示的飞轮型的蓄电装置14的情况下，蓄电装置14的保有能量例如与缓冲用伺服电动机42的输出对应。在将由速度检测器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的惯性力矩设为J时，例如根据下述数学式1，可以计算缓冲用伺服电动机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，从数学式1可以明确，由于蓄电装置14的保有能量与缓冲用伺服电动机42的转速的二次方成正比，因此可以将缓冲用伺服电动机42的转速(或其二次方)用作表示蓄电装置14的保有能量的参数。
图3是具有电容型的蓄电装置的一个实施方式涉及的电动机驱动系统的框图。电容型的蓄电装置14具有：电容器44、在直流链路4中的直流电与蓄积于电容器44的直流电之间进行电路变换的DCDC转换器45。
DCDC转换器45例如有升压降压直流斩波电路等。通过利用蓄电装置控制部17来控制DCDC转换器45的升压动作和降压动作，对蓄电装置14应该蓄积或应该供给的直流电量(蓄电装置14针对直流链路4输出输入的直流电量)进行调整。详细情况如下。
DCDC转换器45在进行蓄电装置14的蓄电时，根据从蓄电装置控制部17接收到的蓄电指令，通过蓄电装置控制部17来控制直流链路4侧的直流电压使电容器44侧的直流电压降低。由此，来自直流链路4的电能流入到电容器44，进行蓄电装置14的蓄电。
此外，DCDC转换器45在进行蓄电装置14的供电时，根据从蓄电装置控制部17接收到的供电指令，通过蓄电装置控制部17来控制直流链路4侧的直流电压使电容器44侧的直流电压升高。由此，来自电容器44的电能流入到直流链路4，进行蓄电装置14的供电。
在图3所示的电容型的蓄电装置14的情况下，蓄电装置14的保有能量例如与蓄积于电容器44的直流电量对应。在将电容器44的容量设为C，将电容器44的电压设为V时，例如根据下述数学式2，可以计算蓄电装置14的保有能量。
蓄电装置14的保有能量＝(1/2)×C×V2···(2)
另外，从数学式2可以明确，由于蓄电装置14的保有能量与电容器44的电压的二次方成正比，因此可以将电容器44的电压(或其二次方)用作表示蓄电装置14的保有能量的参数。
在电动机驱动系统1中，通过具有进行上述动作的蓄电装置14，在驱动用伺服电动机3加速时，除了从整流器11供给的能量之外，蓄积于蓄电装置14的能量也供给到驱动用伺服电动机3，用作驱动用伺服电动机3加速用的动力。图4是例示从一个实施方式涉及的电动机驱动系统内的蓄电装置供给的直流电和从整流器供给的直流电之间的关系的图。从整流器11向直流链路4供给的电力作为驱动用伺服电动机3的驱动电力(即与驱动用伺服电动机3的输出对应)而被消耗之外，还作为驱动用伺服电动机3的线圈损耗、整流器11的损耗、驱动用逆变器12的损耗而被消耗。这里，将驱动用伺服电动机3、驱动用逆变器12和整流器11所消耗的电力的总和称为“总消耗电力”，在图4中通过实线来表示这些。单点划线表示整流器11的顺变换动作中的最大电力变换量。如图4所示，总消耗电力中超过整流器11的最大供给电力的量(图中斜线所示的区域)，通过从蓄电装置14供给到直流链路4中的直流电来弥补。
在电动机驱动系统1中，在驱动用伺服电动机3减速时，从驱动用伺服电动机3再生的能量蓄积于蓄电装置14。蓄积于蓄电装置14的能量与整流器11供给的电力一起用于驱动用伺服电动机3的驱动，因此，可以通过超出整流器11的最大电力变换量的输出来驱动驱动用伺服电动机3，可以降低电力峰值。通过降低电力峰值，可以抑制电源容量或电动机驱动系统1的使用成本，此外，还可以避免电源2侧的停电或闪烁。
将说明返回到图1时，消耗电量计算部16计算驱动用伺服电动机3的输出、驱动用伺服电动机3的线圈损耗、整流器11的损耗、驱动用逆变器12的损耗之和，得到总消耗电量。这里，通过将速度检测器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的转矩相乘，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，将该电力消耗时驱动用伺服电动机3的输出设为“正”。因此，在因驱动用伺服电动机3减速而再生电力时，将驱动用伺服电动机3的输出设为“负”。通常情况下，驱动用伺服电动机3的线圈损耗、整流器11的损耗、驱动用逆变器12的损耗比驱动用伺服电动机3的输出的绝对值小，因此，总消耗电量主要受驱动用伺服电动机3的输出影响。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量的正负。
另外，由于缓冲用逆变器43和DCDC转换器45也存在损耗，因此消耗电量计算部16将驱动用伺服电动机3的输出、驱动用伺服电动机3的线圈损耗、整流器11的损耗、驱动用逆变器12的损耗之和与缓冲用逆变器43或DCDC转换器45的损耗相加，将相加而得的值计算为总消耗电量。
蓄电装置控制部17在图2所示的飞轮型的蓄电装置14的情况下，通过控制蓄电装置14内的缓冲用逆变器43的电力变换动作，控制蓄电装置14的蓄电动作和供电动作。此外，蓄电装置控制部17在图3所示的电容型的蓄电装置14的情况下，通过控制蓄电装置14内的DCDC转换器45的升压降压动作，控制蓄电装置14的蓄电动作和供电动作。
蓄电装置控制部17将总消耗电量和供给用阈值进行比较，其比较结果是判定为总消耗电量超过供给用阈值时控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电。此外，蓄电装置控制部17将总消耗电量与蓄电用阈值进行比较，其比较结果是判定为总消耗电量低于蓄电用阈值时控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电使得蓄电装置14的保有能量为基础保有能量。
根据整流器11的顺变换动作有关的最大电力变换量来设定供给用阈值即可。例如，在整流器11的顺变换动作的最大变量变换量与消耗电量计算部16计算出的总消耗电量之差为负时，总消耗电力超过整流器11的顺变换时的最大供给电力，即整流器11从电源2侧取入到直流链路4的能量无法涵盖总消耗电量的全部，因此，该不足的电力由从蓄电装置14供给到直流链路4的直流电来弥补。供给用阈值设定为如下基准值：用于判定是否因总消耗电力超过整流器11的顺变换时的最大供给电力而处于应该从蓄电装置14向直流链路4供给直流电的状况的基准值。
此外，根据整流器11的逆变换动作的最大电力变换量来设定蓄电用阈值即可。例如，在整流器11的逆变换动作的最大变量变换量的绝对值与消耗电量计算部16计算出的总消耗电量的绝对值之差为负时，由于总消耗电力超过整流器11的逆变换时的最大供给电力，因此该超出的电力应该蓄积于蓄电装置14。蓄电用阈值设定为如下基准值：用于判定是否因总消耗电力超过整流器11的逆变换时的最大供给电力而处于应该向蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电的状况。
以如下方式更详细地说明蓄电装置控制部17的动作。
蓄电装置控制部17将由消耗电量计算部16计算出的总消耗电量与供给用阈值进行比较，在判定为总消耗电量超过供给用阈值时，例如将总消耗电量与供给用阈值之差计算为蓄电装置14应该向直流链路4供给的直流电量即“供给电量”。蓄电装置控制部17针对蓄电装置14输出用于控制的供电指令，使得向直流链路4供给对应于供给电量的直流电。
蓄电装置控制部17将由消耗电量计算部16计算出的总消耗电量与蓄电用阈值进行比较，在判定为总消耗电量低于蓄电用阈值时，例如将蓄电用阈值与总消耗电力之差计算为蓄电装置14应该从直流链路4蓄积的直流电量即“蓄积电量”。蓄电装置控制部17对蓄电装置14输出蓄电指令，该蓄电指令用于控制成从直流链路4蓄积对应于蓄积电量的直流电使蓄电装置14的保有能量为基础保有能量。另外，根据电动机驱动系统1的驱动用伺服电动机3的驱动状况的不同，有时在蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量之前，从蓄电装置控制部17向蓄电装置14输出上述供电指令。
蓄电装置14在从蓄电装置控制部17接收到上述供电指令时进行供电动作，在从蓄电装置控制部17接收到上述蓄电指令时进行蓄电动作。
图5是例示蓄电装置控制部进行的蓄电装置的控制的图。这里，作为一例，示出了作为由电动机驱动系统1驱动的驱动用伺服电动机3的1周期的动作模式，将时刻t1至时刻t3设为加速，将时刻t3至时刻t5设为减速，将时刻t5至时刻t7设为加速，将时刻t7至时刻t9设为减速这样的示例。时刻t1至时刻t3期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t2若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电。时刻t3至时刻t5期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，总消耗电力为负。时刻t3至时刻t4期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。时刻t5至时刻t7期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t6若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电。时刻t7至时刻t9期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，总消耗电力为负。时刻t7至时刻t8期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。
这里，关于蓄电装置14的选定，列举一例进行说明。在图5中，例如整流器11的顺变换动作的最大电力变换量(最大输出)是1000[kW]，整流器11的逆变换动作的最大电力变换量(最大再生)是1000[kW]，在将供给用阈值设为600[kW]，将蓄电用阈值设为-600[kW]时，例如以如下方式来设定蓄电装置14的基础保有能量。另外，在图5中，将处于总消耗电力超过供给用阈值的状态的时刻t2至时刻t3例如设为300[ms]，将处于总消耗电力低于蓄电用阈值的状态的时刻t3至时刻t4例如设为100[ms]。
在时刻t2至时刻t3期间，以下述数学式3的方式来表示蓄电装置14应该供给的能量的量。
供给能量的量＝(1000-600)[kW]×0.3[s]÷2＝60[kJ]···(3)
在时刻t3至时刻t4期间，以下述数学式4的方式来表示蓄电装置14应该蓄积的能量的量。
蓄积能量的量＝(1000-600)[kW]×0.1[s]÷2＝20[kJ]···(4)
从数学式3可知蓄电装置14供给最大60[kJ]的能量即可，但是为了安全例如有10[kJ]的富余而将蓄电装置14的基础保有能量设定为70[kJ](＝60[kJ]+10[kJ])。基础保有能量是70[kJ]的蓄电装置14如数学式4所示需要蓄积最大20[kJ]的能量。因此，为了安全例如有10[kJ]的富余，选定蓄电装置14的最大蓄积容量是100[kJ](70[kJ]+20[kJ]+10[kJ])即可。
例如，在飞轮型的蓄电装置14的情况下，在将缓冲用伺服电动机42的惯量例如设为1[kg·m2]时，用于获得70[kH]的基础保有能量的缓冲用伺服电动机42的转速以下述数学式5的方式来表示。
√(70[kJ]÷1[kg·m2]÷2)＝187.1[rad/s]＝1786.7[min-1]···(5)
为了构成最大蓄电容量是100[kJ]的飞轮型的蓄电装置14，缓冲用伺服电动机42所需的转速以下述数学式6的方式进行表示。
√(100[kJ]÷1[kg·m2]÷2)＝223.6[rad/s]＝2135.2[min-1]···(6)
通过数学式5和数学式6，例如，基础保有能量是70[kJ]最大蓄电容量是100[kJ]的飞轮型的蓄电装置14选定基础转速(对应于基础保有能量)是2000[min-1]最大转速是3000[min-1]的缓冲用伺服电动机42即可。
另外，上述蓄电装置14的选定相关的说明所列举的各数值终归是一例，根据应用电动机驱动系统1的用途等而适当设定。
说明返回到图1，基础保有能量变更部15根据蓄电装置14的保有能量，变更被规定为蓄电装置14的保有能量基准值的基础保有能量。
这里，蓄电装置14的保有能量例如在图2所示的飞轮型的蓄电装置14的情况下，可以按照数学式1进行计算，在图3所示的电容型的蓄电装置14的情况下，可以按照数学式2进行计算。该情况下，蓄电装置14的保有能量的计算处理可以通过基础保有能量变更部15来执行，也可以通过蓄电装置控制部17来执行，或者还可以通过另外设置的计算处理部(未图示)来执行。此外，例如蓄电装置控制部17计算蓄电装置14应该从直流链路4蓄积的直流电量即“蓄积电量”或蓄电装置14应该向直流链路4供给的直流电量即“供给电量”，因此，可以根据分别累积这些“蓄积电量”或“供给电量”而得的能量的量，来计算蓄电装置14的保有能量。即该情况下，蓄电装置14的保有能量的计算处理通过蓄电装置控制部17来执行，该计算结果输送给基础保有能量变更部15。
作为基础保有能量变更部15的基础保有能量变更处理，例如存在如下三个方式。
第一方式涉及的基础保有能量变更处理在蓄电装置14的保有能量不足时，使基础保有能量增加。根据第一方式，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最小值与预先规定的能量不足判定用阈值进行比较，比较结果是判定为蓄电装置14的保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值时，将能量不足判定用阈值与蓄电装置14的保有能量的最小值之差以上的值与变更前的基础保有能量相加，将相加而获得的值设定为变更后的新的基础保有能量。这里，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周期”，将该1周期规定为上述“规定期间”。另外，也可以用2个以上的周期规定为上述“规定期间”。能量不足判定用阈值例如设定为比零大的值即可。列举一例，能量不足判定用阈值设定为蓄电装置14的最大蓄电容量的例如10％左右。另外，这里列举出的能量不足判定用阈值的数值终归是一例，例如可以对应于电动机驱动系统的用途等来任意设定。
图6是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第一方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。在图6中，上段表示由消耗电量计算部16计算出的总消耗电量，下段表示蓄电装置14的保有能量。这里，作为一例考虑如下示例：在如图6的上段所示通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速和减速而使总消耗电力发生变化时，时刻t7至时刻t9期间，陷入蓄电装置14的保有能量获得不足的状态。这里，将驱动用伺服电动机3的“加速、减速、加速、减速”设为1周期。例如在图6中，时刻t1至时刻t10的“加速、减速、加速、减速”为1周期，时刻t12至时刻t20的“加速、减速、加速、减速”为1周期。各周期是相同的动作模式因此通常情况下为大致相同的总消耗电量。此外，在前一周期与下一周期之间设定用于使蓄电装置14的保有能量恢复至基础保有能量的待机处理期间。待机处理期间中，蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电进行蓄电，使得蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在图6的示例中，在时刻t11蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量，因此，结束待机处理期间，在时刻t12，开始下一周期。另外，这里作为一例，将1周期中的驱动用伺服电动机3的动作设为“加速、减速、加速、减速”，但是也可以包括固定速度或停止等来规定1周期。
在时刻t1之前，蓄电装置14的保有能量维持为基础保有能量。时刻t1至时刻t3期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t2若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电，结果，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。
时刻t3至时刻t5期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，总消耗电力为负。时刻t3至时刻t4期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。
在时刻t5，若再次通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。若在时刻t5至时刻t6期间，由于蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电进行蓄电，因此蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在时刻t6，若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电，因此，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。时刻t7，蓄电装置14的保有能量低于能量不足判定用阈值。
在时刻t8，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，时刻t8至时刻t9期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在时刻t10结束1周期。
时刻t1至时刻t10的1周期中，蓄电装置14的保有能量为最小值的时刻是时刻t8。基础保有能量变更部15检测该1周期中的保有能量的最小值，将该保有能量的最小值与能量不足判定用阈值进行比较。在图6的示例中，基础保有能量变更部15判定为时刻t8的蓄电装置14的保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值。因此，基础保有能量变更部15将能量不足判定用阈值与该1周期中的蓄电装置14的保有能量的最小值之差计算为“能量不足量”，将至少能量不足量以上的值与当前的基础保有能量相加而获得的值设定为新的基础保有能量。也就是说，因保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值而进行变更，使基础保有能量增加。另外，新的基础保有能量的设定可以在检测蓄电装置14的保有能量的最小值时(时刻t8)以后的任意时间点进行，但是优选在尽可能早的时间点进行。在图6的示例中，比待机处理期间开始时刻t10早地进行新的基础保有能量的设定。新设定的基础保有能量比之前设定的基础保有能量大至少能量不足量以上。时刻t10以后，处于使蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量的待机处理。待机处理期间中，蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电来进行蓄积，使得蓄电装置14的保有能量缓缓增加。包括该待机处理期间在内在此后，蓄电装置14将新的基础保有能量设为基准值(目标值)来进行蓄电动作。在时刻t11，由于蓄电装置14的保有能量恢复到新的基础保有能量，因此结束待机处理，在时刻t12，开始下一周期。
例如，在时刻t12至时刻t20的周期中，蓄电装置14的保有能量为最小值的时刻是时刻t18。各周期是相同的动作模式因此通常情况下为相同的总消耗电量。即，时刻t12至时刻t20的周期中的总消耗电量与时刻t1至时刻t10的周期中的总消耗电量相同。这里，至少时刻t11的待机处理期间以后，蓄电装置14将新设定的“增加的基础保有能量”设为基准值(目标值)来进行蓄积动作，因此，在时刻t12至时刻t20的周期中，即使消耗与时刻t1至时刻t10的周期相同的总消耗电量，也不会陷入能量不足。即，时刻t12至时刻t20的周期中的蓄电装置14的保有能量的最小值不低于能量不足判定用阈值。在时刻t12至时刻t20的周期中，基础保有能量变更部15也检测该保有能量的最小值，将该保有能量的最小值与能量不足判定用阈值进行比较。关于基础保有能量变更部15，比较结果是判定为保有能量的最小值不低于能量不足判定用阈值，因此，不变更而维持当前的基础保有能量。另外，更进一步，在将来的周期中，因某种原因使得保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值时，基础保有能量变更部15将能量不足判定用阈值与蓄电装置14的保有能量的最小值之差计算为“能量不足量”，将至少能量不足量以上的值与该时间点的基础保有能量相加而得的值设定为新的基础保有能量。
另外，假设在没有应用本实施方式的以往的情况下，由于在蓄电装置的保有能量没有恢复(上升)到基础保有能量的时间点进入驱动用伺服电动机的下一动作周期，因此随着重复驱动用伺服电动机的动作周期，蓄电装置的保有能量的最小值逐渐变小。最终蓄电装置的保有能量的最小值为零，导致蓄电装置的保有能量不足，无法向驱动用伺服电动机供给足够的驱动电力，造成电动机控制系统和包含电动机驱动系统的机床无准备地警报停止。与之相对地，根据本实施方式，在保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值时，通过将至少上述能量不足量以上与当前的基础保有能量相加而使基础保有能量增加。蓄电装置控制部17将该增加的基础保有能量设为目标值来控制蓄电装置14的蓄积动作，蓄电装置14将新的基础保有能量设为基准值(目标值)来进行蓄积动作，因此，可以适当量地保持蓄电装置14的保有能量，可以避免能量不足。
第二方式涉及的基础保有能量变更处理在蓄电装置14的保有能量过剩时，减少基础保有能量。根据第二方式，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最大值与预先规定的能量过剩判定用阈值进行比较，比较结果是判定为蓄电装置14的保有能量的最大值超过能量过剩判定用阈值时，从变更前的基础保有能量中减去蓄电装置14的保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值之差以上的值，将相减而获得的值设定为变更后的新的基础保有能量。这里，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周期”，将该1周期规定为上述“规定期间”。另外，也可以用2个以上的周期规定为上述“规定期间”。能量过剩判定用阈值例如设定为比蓄电装置14的蓄积容量小的值即可。列举一例，能量过剩判定用阈值设定为蓄电装置14的最大蓄积容量的例如90％左右。另外，这里列举出的能量过剩判定用阈值的数值终归是一例，例如可以对应于驱动电动机系统的用途等来任意设定。
图7是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第二方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。在图7中，上段表示由消耗电量计算部16计算出的总消耗电量，下段表示蓄电装置14的保有能量。这里，作为一例考虑如下示例：如图7的上段所示在通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速和减速而使得总消耗电力发生变化时，时刻t8至时刻t10期间，蓄电装置14的保有能量过剩。这里，将驱动用伺服电动机3的“加速、减速、加速、减速”设为1周期。例如在图7中，时刻t1至时刻t10的“加速、减速、加速、减速”为1周期，时刻t12至时刻t20的“加速、减速、加速、减速”为1周期。各周期是相同的动作模式，因此，通常情况下为大致相同的总消耗电量。此外，在前一周期与下一周期之间设定用于使蓄电装置14的保有能量恢复至基础保有能量的待机处理期间。待机处理期间中，整流器11将从蓄电装置14向直流链路4供给(放电)的直流电变换为交流电返回给电源2侧，使得蓄电装置14的保有能量缓缓降低。在图7的示例中，在时刻t11，蓄电装置14的保有能量恢复(降低)到基础保有能量，因此，结束待机处理期间，在时刻t12，开始下一周期。另外，这里作为一例，将1周期中的驱动用伺服电动机3的动作设为“加速、减速、加速、减速”，但是也可以包括固定速度或停止等来规定1周期。
在时刻t1之前，蓄电装置14的保有能量维持为基础保有能量。时刻t1至时刻t3期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t2若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。
时刻t3至时刻t5期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，总消耗电力为负。时刻t3至时刻t4期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。
在时刻t5，若再次通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t6，若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电，因此，蓄电装置14的保有能量以当前的基础保有能量为目标值进一步降低。
在时刻t7，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生。时刻t7至时刻t9期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量进一步增加。在时刻t8，使蓄电装置14的保有能量超过能量过剩判定用阈值。
在时刻t10，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3停止，而结束1周期，则总消耗电力为零。由于没有进行驱动用伺服电动机3的再生，因此蓄电装置14的保有能量减少。在时刻t10结束1周期。
时刻t1至时刻t10的1周期中，蓄电装置14的保有能量为最大值的时刻是时刻t9。基础保有能量变更部15检测该1周期中的保有能量的最大值，将该保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值进行比较。在图7的示例中，基础保有能量变更部15判定为时刻t9的蓄电装置14的保有能量的最大值超过能量过剩判定用阈值。因此，基础保有能量变更部15将该1周期中的蓄电装置14的保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值之差计算为“能量过剩量”，将从当前的基础保有能量中减去至少能量过剩量以上的值而获得的值设定为新的基础保有能量。也就是说，因保有能量的最大值低于能量过剩判定用阈值而进行变更，使基础保有能量减少。另外，新的基础保有能量的设定可以在检测蓄电装置14的保有能量的最大值时(时刻t9)以后的任意时间点进行，但是优选在尽可能早的时间点进行。在图7的示例中，比待机处理期间开始的时刻t10晚地进行新的基础保有能量的设定。新设定的基础保有能量比之前设定的基础保有能量小至少能量过剩量以上。时刻t10以后，处于使蓄电装置14的保有能量恢复(降低)到基础保有能量的待机处理。待机处理期间中，整流器11将从蓄电装置14向直流链路4供给(放电)的直流电变换为交流电返回给电源2侧，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。包括待机处理期间在内在此后，蓄电装置14将新的基础保有能量设为基准值(目标值)来进行蓄电动作。在时刻t11，由于蓄电装置14的保有能量恢复(降低)到新的基础保有能量，因此结束待机处理，在时刻t12，开始下一周期。
例如，在时刻t12至时刻t20的周期中，蓄电装置14的保有能量为最大值的时刻是时刻t20。各周期是相同的动作模式，因此通常情况下为相同的总消耗电量。即，时刻t12至时刻t20的周期中的总消耗电量与时刻t1至时刻t10的周期中的总消耗电量相同。至少时刻t11的待机处理期间以后，蓄电装置14将新设定的“减少的基础保有能量”设为基准值(目标值)来进行蓄积动作，因此，在时刻t12至时刻t20的周期中，即使消耗与时刻t1至时刻t10的周期相同的总消耗电量，也不会能量过剩。即，时刻t12至时刻t20的周期中的蓄电装置14的保有能量的最大值不超过能量过剩判定用阈值。即使在时刻t12至时刻t20的周期中，基础保有能量变更部15也检测该保有能量的最大值，将该保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值进行比较。关于基础保有能量变更部15，比较结果是判定为保有能量的最大值不超过能量过剩判定用阈值，因此，不变更而维持当前的基础保有能量。另外，更进一步，在将来的周期中，因某种原因使得保有能量的最大值超过能量过剩判定用阈值时，基础保有能量变更部15将蓄电装置14的保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值之差计算为“能量过剩量”，将从当前的基础保有能量中减去至少能量过剩量以上的值而得的值设定为新的基础保有能量。
另外，假设在没有应用本实施方式的以往的情况下，由于在蓄电装置的保有能量没有恢复(降低)到基础保有能量的时间点进入驱动用伺服电动机的下一动作周期，因此随着重复驱动用伺服电动机的动作周期，蓄电装置的保有能量的最大值逐渐变大。结果，蓄电装置的负担增加，最终导致蓄电装置损坏。与之相对地，根据本实施方式，在保有能量的最大值超过能量过剩判定用阈值时，通过从当前的基础保有能量中减去至少能量过剩量以上的值来减少基础保有能量。蓄电装置控制部17将该减少后的基础保有能量设为目标值来控制下一周期以后的蓄电装置14的蓄积动作，蓄电装置14进行蓄积而成为新的基础保有能量，因此，可以适当量地保持蓄电装置14的保有能量，可以避免能量过剩。
第三方式涉及的基础保有能量变更处理在蓄电装置14的保有能量有富余时，减少基础保有能量。根据第三方式，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最小值与预先规定的能量富余判定用阈值进行比较，比较结果是判定为蓄电装置14的保有能量的最小值比能量富余判定用阈值大时，从变更前的基础保有能量中减去蓄电装置14的保有能量的最小值与能量富余判定用阈值之差以下的值，将相减而获得的值设定为变更后的新的基础保有能量。这里，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周期”，将该1周期规定为上述“规定期间”。另外，也可以用2个以上的周期规定为上述“规定期间”。能量富余判定用阈值例如设定为比零大的值即可，但是需要设定为比能量不足判定用阈值大的值。列举一例，能量富余判定用阈值设定为蓄电装置14的最大蓄积容量的例如20％左右。另外，这里列举出的能量富余判定用阈值的数值终归是一例，例如可以对应于驱动电动机系统的用途等来任意设定，但是需要设定为比对能量不足判定用阈值设定的数值(例如10％)大的值。
图8是例示在一个实施方式涉及的电动机驱动系统中，执行了第三方式涉及的基础保有能量变更处理时的、总消耗电量与蓄电装置的保有能量之间的关系的图。在图8中，上段表示由消耗电量计算部16计算出的总消耗电量，下段表示蓄电装置14的保有能量。这里，作为一例考虑如下示例：如图8的上段所示在通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速和减速而使得总消耗电力发生变化时，在时刻t7的时间点，蓄电装置14的保有能量为最小值。这里，将驱动用伺服电动机3的“加速、减速、加速、减速”设为1周期。例如在图8中，时刻t1至时刻t9的“加速、减速、加速、减速”为1周期，时刻t11至时刻t19的“加速、减速、加速、减速”为1周期。各周期是相同的动作模式，因此，通常情况下为大致相同的总消耗电量。此外，在前一周期与下一周期之间设定用于使蓄电装置14的保有能量恢复至基础保有能量的待机处理期间。待机处理期间中，蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电进行蓄积，使得蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在图8的示例中，在时刻t10蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量，因此，结束待机处理期间，在时刻t11，开始下一周期。另外，这里作为一例，将1周期中的驱动用伺服电动机3的动作设为“加速、减速、加速、减速”，但是也可以包括固定速度或停止等来规定1周期。
在时刻t1之前，蓄电装置14的保有能量维持为基础保有能量。时刻t1至时刻t3期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t2若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。
时刻t3至时刻t5期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3减速，则驱动用伺服电动机3进行再生，总消耗电力为负。时刻t3至时刻t4期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。
在时刻t5至时刻t7期间，若通过电动机驱动系统1使驱动用伺服电动机3加速，则总消耗电力缓缓上升。在时刻t4至时刻t6期间，蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电进行蓄积，因此，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在时刻t6，若总消耗电量超过供给用阈值，则蓄电装置控制部17控制蓄电装置14向直流链路4供给直流电，结果，蓄电装置14的保有能量缓缓降低。
在时刻t7，若通过电动机驱动系统1开始驱动用伺服电动机3的减速，则驱动用伺服电动机3进行再生。时刻t7至时刻t8期间，由于总消耗电量低于蓄电用阈值，因此蓄电装置控制部17控制蓄电装置14蓄积来自直流链路4的直流电。结果，蓄电装置14的保有能量缓缓增加。在时刻t9，结束1周期。
时刻t1至时刻t9的1周期中，蓄电装置14的保有能量为最小值的时刻是时刻t7。基础保有能量变更部15检测该1周期中的保有能量的最小值，将该保有能量的最小值与能量富余判定用阈值进行比较。基础保有能量变更部15判定为保有能量的最小值比能量富余判定用阈值大。因此，基础保有能量变更部15将该1周期中的蓄电装置14的保有能量的最小值与能量富余判定用阈值之差计算为“能量富余量”，将从当前的基础保有能量中减去至少能量富余量以上的值而获得的值设定为新的基础保有能量。也就是说，通过使保有能量的最小值不低于能量富余判定用阈值，变更成减少基础保有能量。另外，新的基础保有能量的设定可以在检测蓄电装置14的保有能量的最小值时(时刻t7)以后的任意时间点进行，但是优选在尽可能早的时间点进行。在图8的示例中，比待机处理期间开始时刻t9早地进行新的基础保有能量的设定。新设定的基础保有能量比之前设定的基础保有能量小至少能量富余量以上。时刻t9以后，处于使蓄电装置14的保有能量恢复到基础保有能量的待机处理。待机处理期间中，蓄电装置14通过整流器11变换了来自电源2的交流电而得的直流电进行蓄积，使得蓄电装置14的保有能量缓缓增加。包括待机处理期间在内在此后，蓄电装置14将新的基础保有能量设为基准值(目标值)来进行蓄电动作。在时刻t10，由于蓄电装置14的保有能量恢复到新的基础保有能量，因此结束待机处理，在时刻t11，开始下一周期。
例如，在时刻t11至时刻t19的周期中，蓄电装置14的保有能量为最小值的时刻是时刻t17。各周期是相同的动作模式，因此，通常情况下为相同的总消耗电量。即，时刻t11至时刻t19的周期中的总消耗电量与时刻t1至时刻t9的周期中的总消耗电量相同。至少时刻t9的待机处理期间以后，蓄电装置14将新设定的“减少的基础保有能量”设为基准值(目标值)来进行蓄积动作，因此，蓄电装置14进行蓄积而成为该新的基础保有能量，因此，蓄电装置14的负担减轻，可以适当量地保持蓄电装置14的保有能量。另外，通过执行第三方式涉及的基础保有能量变更处理，将用于第三方式涉及的基础保有能量变更处理的能量富余判定用阈值需要设定为比用于第一方式涉及的基础保有能量变更处理的能量不足判定用阈值大的值，使得不会产生下一周期以后的能量不足。
上述的第一方式、第二方式和第三方式涉及的基础保有能量变更处理可以作为本实施方式涉及的电动机驱动系统1中的基础保有能量变更处理而单独执行，也可以多个组合来执行。
接着，对电动机驱动系统1的动作流程进行说明。图9是表示一个实施方式涉及的电动机驱动系统的动作流程的流程图。这里，对执行第一方式和第二方式涉及的基础保有能量变更处理的示例进行说明。
驱动用电动机控制部13控制驱动用伺服电动机3以规定的动作模式进行动作(S101)。该期间，蓄电装置控制部17使用消耗电量计算部16的计算结果来进行蓄电装置14的蓄电动作和供电动作的控制。
在步骤S102中，基础保有能量变更部15计算蓄电装置14的保有能量。另外，蓄电装置14的保有能量的计算处理可以如上所述通过蓄电装置控制部17或另外设置的计算处理部来执行。
在步骤S103中，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最小值与预先规定的能量不足判定用阈值进行比较，判定蓄电装置14的保有能量的最小值是否低于能量不足判定用阈值。比较结果是判定为保有能量的最小值低于能量不足判定用阈值时，向步骤S104前进。在判定为保有能量的最小值不低于能量不足判定用阈值时，向步骤S105前进。
在步骤S104中，基础保有能量变更部15将能量不足判定用阈值与蓄电装置14的保有能量的最小值之差以上的值与基础保有能量相加，将相加而得的值设定为新的基础保有能量。然后，返回到步骤S101。
在步骤S105中，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最大值和预先规定的能量过剩判定用阈值进行比较，判定蓄电装置14的保有能量的最大值是否超过能量过剩判定用阈值。比较结果是判定为保有能量的最大值超过能量过剩判定用阈值时向步骤S106前进，在判定为保有能量的最大值没有超过能量过剩判定用阈值时返回到步骤S101。
在步骤S106中，基础保有能量变更部15将从基础保有能量中减去蓄电装置14的保有能量的最大值与能量过剩判定用阈值之差以上的值而获得的值设定为新的基础保有能量。之后，返回到步骤S101。
另外，这里虽省略了图示，但是在执行步骤S103之前，基础保有能量变更部15判定是否经过了规定时间，在经过了规定时间时，向步骤S103前进。此外，步骤S103和步骤S104构成的第一方式涉及的基础保有能量变更处理与步骤S105和步骤S106构成的第二方式涉及的基础保有能量变更处理可以切换顺序来执行，该情况下，在执行步骤S105之前，基础保有能量变更部15判定是否经过了规定时间，在经过了规定时间时向步骤S105前进。此外，也可以先于步骤S104和步骤S106两者来执行步骤S103和步骤S105。
图10是表示一个实施方式涉及的电动机驱动系统的其他动作流程的流程图。图10是在执行参照图9所说明的第一方式和第二方式涉及的基础保有能量变更处理的示例中，进一步执行第三方式涉及的基础保有能量变更处理。在图10中，步骤S101～S106的处理与参照图9所说明的一样。
在步骤S107中，基础保有能量变更部15判定是否经过了规定时间。在经过了规定时间时向步骤S108前进。
在步骤S108中，基础保有能量变更部15将规定期间的蓄电装置14的保有能量的最小值与预先规定的能量富余判定用阈值进行比较，判定蓄电装置14的保有能量的最小值是否比能量富余判定用阈值大。比较结果是判定为保有能量的最小值比能量富余判定用阈值大时向步骤S109前进，在没有判定为保有能量的最小值比能量富余判定用阈值大时返回到步骤S101。
在步骤S108中，基础保有能量变更部15将从基础保有能量中减去蓄电装置14的保有能量的最小值与能量富余判定用阈值之差以下的值而获得的值设定为新的基础保有能量。
另外，在步骤S103和步骤S104构成的第一方式涉及的基础保有能量变更处理与步骤S105和步骤S106构成的第二方式涉及的基础保有能量变更处理与步骤S107～S108构成的第三方式涉及的基础保有能量变更处理可以切换顺序来执行。
另外，在图9中对第一方式和第二方式涉及的基础保有能量变更处理进行说明，在图10中对第一方式、第二方式和第三方式涉及的基础保有能量变更处理进行了说明，但是如上所述，第一方式、第二方式和第三方式涉及的基础保有能量变更处理可以作为本实施方式涉及的电动机驱动系统1中的基础保有能量变更处理而单独执行。此外，也可以通过第一方式和第三方式涉及的基础保有能量变更处理的组合来执行，还可以通过第二方式和第三方式涉及的基础保有能量变更处理的组合来执行。
上述的驱动用电动机控制部13、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16和蓄电装置控制部17例如可以以软件程序形式构筑，或者也可以以各种电子电路与软件程序的组合来构筑。该情况下，例如可以在CPU或MPUDSP等运算处理装置内使该软件程序动作来实现各部的功能。或者，还可以实现为写入了实现驱动用电动机控制部13、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16和蓄电装置控制部17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、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16和蓄电装置控制部17例如设置于电动机驱动系统1的主控制装置(未图示)内。例如在电动机驱动系统1控制设置于机床内的驱动用伺服电动机3的驱动时，这些驱动用电动机控制部13、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16和蓄电装置控制部17可以设置于机床的数值控制装置内。在驱动用电动机控制部13、基础保有能量变更部15、消耗电量计算部16和蓄电装置控制部17以软件程序形式构筑时，可以在数值控制装置内的运算处理装置内使该软件程序动作来实现各部的功能。
根据本公开的一方式，在具有为了降低电源设备的电力峰值而设置的蓄电装置的电动机驱动系统中，可以适当量地保持蓄积于蓄电装置的能量。

Claims (6)

1.一种电动机驱动系统，其特征在于，具有：
整流器，其在电源侧的交流电与直流链路中的直流电之间进行电力变换；
驱动用逆变器，其在所述直流链路中的直流电与作为驱动用伺服电动机的驱动电力或者再生电力的交流电之间进行电力变换；
驱动用电动机控制部，其控制与所述驱动用逆变器连接的所述驱动用伺服电动机；
蓄电装置，其从所述直流链路蓄积直流电或者向所述直流链路供给直流电；
消耗电量计算部，其计算总消耗电量，该总消耗电量是所述驱动用伺服电动机的输出、所述驱动用伺服电动中的线圈损耗、所述整流器中的损耗、所述驱动用逆变器中的损耗之和；以及
蓄电装置控制部，其将所述总消耗电量与预先规定的供给用阈值和蓄电用阈值进行比较，比较结果是判定为所述总消耗电量超过所述供给用阈值时，控制所述蓄电装置向所述直流链路供给直流电，比较结果是判定为所述总消耗电量低于所述蓄电用阈值时，控制所述蓄电装置蓄积来自所述直流链路的直流电，使得所述蓄电装置的保有能量为基础保有能量，其中，根据整流器的顺变换动作的最大电力变换量来设定供给用阈值，根据整流器的逆变换动作的最大电力变换量来设定蓄电用阈值；以及
基础保有能量变更部，其根据所述蓄电装置的保有能量，变更被规定为所述蓄电装置的保有能量基准值的基础保有能量。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动系统，其特征在于，
所述基础保有能量变更部将规定期间的所述蓄电装置的保有能量的最小值与预先规定的能量不足判定用阈值进行比较，比较结果是判定为所述蓄电装置的保有能量的最小值低于所述能量不足判定用阈值时，将所述能量不足判定用阈值与该蓄电装置的保有能量的最小值之差以上的值和所述基础保有能量相加，将相加获得的值设定为新的基础保有能量。
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，
所述基础保有能量变更部将规定期间的所述蓄电装置的保有能量的最大值与预先规定的能量过剩判定用阈值进行比较，比较结果是判定为所述蓄电装置的保有能量的最大值超过所述能量过剩判定用阈值时，从所述基础保有能量中减去该蓄电装置的保有能量的最大值与所述能量过剩判定用阈值之差以上的值，将相减获得的值设定为新的基础保有能量。
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，
所述基础保有能量变更部将规定期间的所述蓄电装置的保有能量的最小值与预先规定的能量富余判定用阈值进行比较，比较结果是判定为所述蓄电装置的保有能量的最小值比所述能量富余判定用阈值大时，从所述基础保有能量中减去所述蓄电装置的保有能量的最小值与所述能量富余判定用阈值之差以下的值，将相减获得的值设定为新的基础保有能量。
5.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，其蓄积旋转能量；
缓冲用伺服电动机，其具有与所述飞轮结合的旋转轴；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之间进行电力变换。
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，
所述蓄电装置具有：
电容器；以及
DCDC转换器，其在所述直流链路中的直流电与蓄积于所述电容器的直流电之间进行电力变换。
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