CN111466076A - 电动机驱动系统及逆变器装置 - Google Patents
电动机驱动系统及逆变器装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111466076A CN111466076A CN201780097595.9A CN201780097595A CN111466076A CN 111466076 A CN111466076 A CN 111466076A CN 201780097595 A CN201780097595 A CN 201780097595A CN 111466076 A CN111466076 A CN 111466076A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- state
- circuit
- regeneration control
- threshold
- signal
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M7/493—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 the static converters being arranged for operation in parallel
-
- 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
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
- H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
-
- 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
- H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
电动机驱动系统(5)具有与直流母线(2)相互并联连接的多个逆变器装置(3a)~(3n)。各个逆变器装置(3)具有:电力转换电路(31),其将直流电力转换为交流电力;电压检测电路(32),其对直流电压(Vdc)进行检测;平滑电容器(33),其与电力转换电路(31)并联连接;再生电路(34),其具有电阻器(341)以及半导体开关元件(342);状态判别电路(35),其判别电力转换电路(31)是否处于再生状态;以及再生控制电路(36),其基于状态判别电路(35)的判别结果以及直流电压与判定阈值的比较结果,将半导体开关元件(342)控制为导通状态或者切断状态。
Description
技术领域
本发明涉及将直流电力转换为交流电力来驱动电动机的逆变器装置以及具有多个该逆变器装置的电动机驱动系统。
背景技术
在电动机减速或者停止的情况下,电动机作为发电机进行动作。电动机发电产生的电力被称为再生电力。在具有多个与共通的直流母线并联连接的逆变器装置的电动机驱动系统中,各个逆变器装置具有用于检测直流电压的电压检测器和消耗再生电力的再生电路。再生电路基于电压检测器的检测值进行动作,再生电力被再生电路消耗。此外,已知电压检测器的检测值在各个逆变器装置间产生波动。
关于这种电动机驱动系统,在下述专利文献1中公开了如下技术,即,经由通信接口,在多个构成设备间相互传输而共享再生负载率数据、再生晶体管状态数据以及母线电压数据这样的与再生相关的信息。在专利文献1中,再生负载率数据最小的构成设备所包含的逆变器装置的再生电路被控制为导通。根据专利文献1,虽然能够避免再生电力的消耗集中于一个逆变器装置,但需要在各个逆变器装置间进行信息共享。
在下述专利文献2中公开了如下技术,即,各个逆变器装置对再生负载率进行运算,基于运算出的再生负载率对导通电压电平进行变更,基于变更后的导通电压电平,再生电路消耗再生电力。在专利文献2的技术中,与专利文献1不同,不使用通信单元就能够消耗再生电力。由此,在专利文献2的电动机驱动系统中,不需要在多个逆变器装置间共享信息,能够实现系统结构的简化。
专利文献1:国际公开第2001/002918号
专利文献2:日本特开2010-110139号公报
发明内容
但是,在专利文献2的电动机驱动系统中,对产生再生电力的电动机进行驱动的逆变器装置不保证一定会消耗该再生电力。这是因为,由于电压检测器的检测值的波动,具有输出最大的检测值的电压检测器的逆变器装置最先消耗再生电力,但最先消耗再生电力的逆变器装置的电动机不一定进行再生动作。在专利文献2中,输出最大的检测值的电压检测器与导通电压电平的变更无关地始终输出最大的检测值。因此,最先消耗再生电力的逆变器装置集中于特定的逆变器装置。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的在于得到一种电动机驱动系统,该电动机驱动系统无需在各个逆变器装置间共享信息,就能够避免消耗再生电力的逆变器装置集中于特定的逆变器装置。
为了解决上述课题,达成目的,本发明是一种电动机驱动系统,其具有多个逆变器装置,该逆变器装置将经由具有高电位侧导体以及低电位侧导体的直流母线供给的直流电力转换为交流电力而对电动机进行驱动,多个逆变器装置与直流母线相互并联连接。各个逆变器装置具有:电力转换电路,其将直流电力转换为交流电力;电压检测电路,其检测在电力转换电路施加的直流电压;平滑电容器,其与电力转换电路并联连接;再生电路,其具有串联连接的电阻器以及半导体开关元件,电阻器和半导体开关元件连接于高电位侧导体与低电位侧导体之间;状态判别电路,其判别电力转换电路是否处于再生状态;以及再生控制电路,其基于状态判别电路的判别结果以及直流电压与判定阈值的比较结果,将再生电路的半导体开关元件控制为导通状态或者切断状态。
发明的效果
根据本发明,具有如下效果,即,无需在各个逆变器装置间共享信息,就能够避免消耗再生电力的逆变器装置集中于特定的逆变器装置。
附图说明
图1是包含电动机驱动系统的结构图,该电动机驱动系统具有实施方式1所涉及的多个逆变器装置。
图2是表示实施方式1中的逆变器装置的详细结构的框图。
图3是表示实施方式1中的电力转换电路的详细结构的框图。
图4是表示图3所示的开关电路的结构例的电路图。
图5是表示实施方式1中的再生控制电路的详细结构的框图。
图6是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统的动作的第1图。
图7是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统的动作的第2图。
图8是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统的动作的第3图。
图9是表示实施方式1中的再生控制电路的变形例的结构的框图。
图10是表示实施方式2中的再生控制电路的详细结构的框图。
图11是表示实施方式2中的再生控制信号屏蔽部的详细结构的框图。
图12是用于说明实施方式2中的再生控制电路的动作的图。
图13是表示实施方式2中的再生控制信号屏蔽部的变形例的结构的框图。
图14是表示实施方式3中的再生控制电路的详细结构的框图。
图15是表示实施方式3中的再生控制信号屏蔽部的详细结构的框图。
图16是用于说明实施方式3中的再生控制电路的动作的图。
图17是表示实施方式3中的再生控制信号屏蔽部的变形例的结构的框图。
图18是表示实施方式4中的再生控制电路的详细结构的框图。
图19是表示实施方式4中的再生控制信号屏蔽部的详细结构的框图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式所涉及的电动机驱动系统以及逆变器装置进行详细说明。此外,本发明不受下面的实施方式限定。在附图中,标注了相同名称的框、电路或者信号具有相同的功能。另外,在下面的说明中,作为电动机,例示出三相电动机,但也可以使用除了三相电动机以外的电动机。另外,附图所记载的半导体元件是一个例子,也可以使用其他记号的半导体开关元件。另外,在下面的说明中,不区别物理连接和电连接,仅称为“连接”。
实施方式1.
图1是包含电动机驱动系统5的结构图,该电动机驱动系统5具有实施方式1所涉及的多个逆变器装置3a~3n。电动机驱动系统5具有逆变器装置3a~3n。在图1中,电源部1是向电动机驱动系统5供给电力的电力供给源。电动机4a~4n是电动机驱动系统5的驱动对象。逆变器装置3a~3n是多个逆变器装置的例示。逆变器装置3a~3n各自的结构相同。因此,在以无标号的方式表示逆变器装置3a~3n的情况下称为“逆变器装置3”。另外,电动机4a~4n是多个电动机的例示。电动机4a~4n各自的结构相同。因此,在以无标号的方式表示电动机4a~4n的情况下称为“电动机4”。
直流母线2具有高电位侧导体2a和低电位侧导体2b。逆变器装置3a与直流母线2连接。逆变器装置3a和与直流母线2连接的其他逆变器装置3b~3n一起构成电动机驱动系统5。电源部1经由直流母线2将直流电力向逆变器装置3a~3n供给。
逆变器装置3将直流电力转换为任意大小以及频率的交流电力。从逆变器装置3向电动机4供给交流电力。电动机4由逆变器装置3生成的交流电力进行驱动。逆变器装置3a~3n与直流母线2相互并联连接。一个逆变器装置3驱动的电动机4是唯一确定的。如果是图1的例子,则逆变器装置3a对电动机4a进行驱动,逆变器装置3b对电动机4b进行驱动,逆变器装置3n对电动机4n进行驱动。
电动机4所具有的未图示的旋转位置检测电路对电动机4的旋转位置进行检测,作为位置信息θ向逆变器装置3输出。位置信息θ是位置信息θa~θn的总称。位置信息θa从电动机4a向逆变器装置3a输出。位置信息θb从电动机4b向逆变器装置3b输出。位置信息θn从电动机4n向逆变器装置3n输出。作为旋转位置检测电路,例示出分解器或者编码器。
图2是表示实施方式1中的逆变器装置3的详细结构的框图。如图2所示,实施方式1中的逆变器装置3具有电力转换电路31、电压检测电路32、平滑电容器33、再生电路34、状态判别电路35、再生控制电路36。
电力转换电路31、电压检测电路32、平滑电容器33以及再生电路34与直流母线2相互并联连接。
电力转换电路31将从直流母线2供给的直流电力转换为交流电力。电动机4由电力转换电路31转换后的交流电力进行驱动。电力转换电路31的详情在后面叙述。
电压检测电路32检测在电力转换电路31施加的直流电压Vdc。由电压检测电路32检测出的直流电压Vdc向电力转换电路31以及再生控制电路36输出。作为电压检测电路32的一个例子,例示了在高电位侧导体2a与低电位侧导体2b之间串联连接了高电阻值的第1电阻器和低电阻值的第2电阻器的电路。在该电路结构的情况下,测定第2电阻器的两端电压,将该测定值用作直流电压Vdc。此外,从电压检测电路32输出的直流电压Vdc可以在电压检测电路32内转换为数字值,也可以在作为传输目标的电力转换电路31以及再生控制电路36中转换为数字值。
平滑电容器33使从直流母线2供给的直流电力的电压均衡化。另外,平滑电容器33暂时蓄积从电动机4传输的再生电力。
再生电路34具有将电阻器341与半导体开关元件342串联连接而成的串联电路34a。在图2中,示出了电阻器341连接于高电位侧、半导体开关元件342连接于低电位侧的结构,但不限定于该结构。也可以是半导体开关元件342连接于高电位侧、电阻器341连接于低电位侧的结构。
状态判别电路35基于从电力转换电路31输出的电流信息Io和从电动机4输出的位置信息θ,生成状态判别信号St。状态判别信号St是表示电力转换电路31是否处于再生状态的信号。电流信息Io是在电动机4中流过的电动机电流中的至少一相的电流信息。
这里,在本说明书中,为了简化说明,将从电动机4向逆变器装置3传输电力的状态称为“逆变器装置3处于‘再生状态’”。另外,将逆变器装置3不处于再生状态的情况全部称为“逆变器装置3处于‘动力运行状态’”。此外,在逆变器装置3与电动机4之间没有电力的交换的情况包含于“动力运行状态”。另外,将从动力运行状态下的逆变器装置3向电动机4传输的电力称为“动力运行电力”。
状态判别电路35生成的状态判别信号St被输出至再生控制电路36。
状态判别信号St是基于根据位置信息θ以及电流信息Io求出的电动机4的扭矩与根据电流信息Io求出的电动机4的旋转角速度的积而求出的。此外,当然也可以使用其他方法。
在下面的说明中,将电力转换电路31是再生状态的情况下的状态判别信号St的状态称为“H电平”。另外,将电力转换电路31不是再生状态的情况下的状态判别信号St的状态称为“L电平”。
再生控制电路36基于直流电压Vdc和状态判别信号St生成控制信号SW。控制信号SW向再生电路34输出。控制信号SW将再生电路34内的半导体开关元件342控制为导通状态或者切断状态。这里,将使半导体开关元件342成为导通状态的控制信号SW的状态称为“导通电平”。另外,将使半导体开关元件342成为切断状态的控制信号SW的状态称为“截止电平”。
在控制信号SW是导通电平的情况下,在电阻器341中流过电流。另一方面,在控制信号SW是截止电平的情况下,在电阻器341中不流过电流。再生控制电路36的详情在后面叙述。
图3是表示实施方式1中的电力转换电路31的详细结构的框图。图4是表示图3所示的开关电路311的结构例的电路图。
如图3所示,实施方式1中的电力转换电路31具有开关电路311、开关电路控制电路312以及电流检测电路313。
如图4所示,从直流母线2向开关电路311供给直流电力。开关电路311在高电位侧导体2a与低电位侧导体2b之间具有3组串联连接的2个半导体开关元件311a、311a的组。上侧的半导体开关元件311a也被称为上桥臂,下侧的半导体开关元件311a也被称为下桥臂。另外,2个半导体开关元件311a串联连接而成的组也被称为上下桥臂。即,开关电路311是将串联连接了2个半导体开关元件311a的上下桥臂并联连接3组的结构。
上桥臂的半导体开关元件311a与下桥臂的半导体开关元件311a的连接点311c成为供给对电动机4进行驱动的交流电力的输出端。上下桥臂的连接点311c也被称为中点。二极管311d与构成3组上下桥臂的各半导体开关元件311a反向并联连接。
上下桥臂内的各半导体开关元件311a基于来自开关电路控制电路312的驱动信号Gt,切换直流电力流过的路径而生成三相的交流电力。驱动信号Gt是对各半导体开关元件311a的导通状态进行控制的信号。此外,在图3中,将6个驱动信号Gt统一标记为“Gt”。
在电动机4减速或者停止的情况下,经由开关电路311的二极管311d,将来自电动机4的再生电力供给至平滑电容器33。
开关电路控制电路312基于指令值Cs、直流电压Vdc、位置信息θ生成驱动信号Gt。驱动信号Gt是使用公知的PWM(Pulse Width Modulation)控制而生成的。指令值Cs根据用途而使用各种指令值。作为指令值Cs,例示包含电动机4的时刻变化信息在内的期望的转速、期望的扭矩、或者期望的移动距离。此外,根据用途,使用将它们中的若干个组合而成的多个指令值。
电流检测电路313设置于将上下桥臂的连接点311c与电动机4之间连接的导体。电流检测电路313对开关电路311的输出的至少一相的电流信息Io进行检测、输出。电流信息Io的检测方法有各种方法。作为检测方法的一个例子,有对在将上下桥臂的中点与电动机4之间连接的导体产生的磁场进行测定的方法。作为检测方法的另一例,有在上下桥臂的连接点311c与将该连接点311c和电动机4之间连接的导体之间插入具有极小的电阻值的电阻器,测定该电阻器的两端电压的方法。
图5是表示实施方式1中的再生控制电路36的详细结构的框图。如图5所示,实施方式1中的再生控制电路36具有第1储存部361、第2储存部362、第3储存部363、切换部364、第1比较部365、第2比较部366、再生控制信号生成部367以及再生控制信号放大部368。
第1储存部361储存预先确定的第1阈值Vth1。第1阈值Vth1是在电力转换电路31处于再生状态的情况下,再生电路34开始导通状态的直流电压Vdc的判定阈值。第1阈值Vth1被向切换部364输出。
第2储存部362储存预先确定的第2阈值Vth2。第2阈值Vth2是在电力转换电路31不处于再生状态的情况下即处于动力运行状态的情况下,再生电路34开始导通状态的直流电压Vdc的判定阈值。第2阈值Vth2被向切换部364输出。
第3储存部363储存预先确定的第3阈值Vth3。第3阈值Vth3是再生电路34停止导通状态的直流电压Vdc的判定阈值。第3阈值Vth3被向第2比较部366输出。
此外,第3阈值Vth3是小于第1阈值Vth1的值。另外,第1阈值Vth1是小于第2阈值Vth2的值。
在状态判别信号St是H电平的情况下,切换部364将第1阈值Vth1作为再生开始阈值Vto向第1比较部365输出。另一方面,在状态判别信号St是L电平的情况下,切换部364将第2阈值Vth2作为再生开始阈值Vto向第1比较部365输出。再生开始阈值Vto被向第1比较部365输出。
第1比较部365对直流电压Vdc与再生开始阈值Vto进行比较。在直流电压Vdc大于或等于再生开始阈值Vto的情况下,第1比较部365向再生控制信号生成部367输出表示有效的信号Von。信号Von是表示直流电压Vdc与再生开始阈值Vto的比较结果的信号。
这里,将信号Von为有效的情况称为“1电平”。另外,将信号Von不是有效的情况称为“0电平”。即,信号Von为“1电平”的状态是Vdc≥Vto的状态,信号Von为“0电平”的状态是Vdc<Vto的状态。此外,这里,将Vdc=Vto的状态包含于“1电平”,但也可以将Vdc=Vto的状态包含于“0电平”。
第2比较部366对直流电压Vdc与第3阈值Vth3进行比较。在直流电压Vdc小于或等于第3阈值Vth3的情况下,第2比较部366向再生控制信号生成部367输出表示有效的信号Voff。信号Voff是表示直流电压Vdc与第3阈值Vth3的比较结果的信号。
这里,将信号Voff为有效的情况称为“1电平”,将信号Voff不是有效的情况称为“0电平”。即,信号Voff为“1电平”的状态是Vdc≤Vth3的状态,信号Voff为“0电平”的状态是Vdc>Vth3的状态。此外,这里,将Vdc=Vth3的状态包含于“1电平”,但也可以将Vdc=Vth3的状态包含于“0电平”。
再生控制信号生成部367基于信号Von和信号Voff生成信号So。信号So被向再生控制信号放大部368输出。再生控制信号生成部367在信号Von从“0电平”向“1电平”变化的定时(timing),将信号So设为“导通电平”。在信号Von即将从“0电平”向“1电平”变化之前,从第2比较部366输出表示有效的信号Voff,因此信号So是“截止电平”。因此,在信号Von从“0电平”向“1电平”变化的定时,信号So成为“导通电平”。
另外,再生控制信号生成部367在信号Voff从“0电平”向“1电平”变化的定时,将信号So设为“截止电平”。在信号Voff即将从“0电平”向“1电平”变化之前,从第1比较部365输出表示有效的信号Von,因此信号So是“导通电平”。因此,在信号Voff从“0电平”向“1电平”变化的定时,信号So成为“截止电平”。
此外,信号So的导通电平的意义与上述控制信号SW的导通电平的意义相同。另外,信号So的截止电平的意义与上述控制信号SW的截止电平的意义相同。即,将使半导体开关元件342成为导通状态的信号电平称为“导通电平”,将使半导体开关元件342成为切断状态的信号电平称为“截止电平”。
再生控制信号放大部368将信号So放大至半导体开关元件342能够得到驱动的电压振幅或者电流量。放大后的信号被作为上述控制信号SW输出至再生电路34。
接着,适当参照图1至图8的附图,对实施方式1所涉及的电动机驱动系统的动作进行说明。图6是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统5的动作的第1图。图7是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统5的动作的第2图。图8是用于说明实施方式1所涉及的电动机驱动系统5的动作的第3图。
在处于再生状态的逆变器装置3的再生电力的总和等于或小于处于动力运行状态的逆变器装置3的动力运行电力的总和的情况下,再生电力作为动力运行电力被消耗,直流电压Vdc不上升。与此相反,在处于再生状态的逆变器装置3的再生电力的总和大于处于动力运行状态的逆变器装置3的动力运行电力的总和的情况下,直流电压Vdc上升。
直流电压Vdc的上升在处于再生状态的逆变器装置3a是1个的情况下也会产生。作为具体例子,考虑逆变器装置3a为再生状态,其他所有的逆变器装置3即逆变器装置3b~3n为动力运行状态,并且逆变器装置3a的再生电力大于逆变器装置3b~3n的动力运行电力的总和的情况。在该情况下,从再生电力减去动力运行电力的总和后的剩余再生电力是正值。因此,剩余再生电力被蓄积于在电动机驱动系统5中存在的所有平滑电容器33。其结果,直流电压Vdc上升。此时,逆变器装置3a中的状态判别信号St成为H电平。另一方面,逆变器装置3b~3n中的状态判别信号St成为L电平。
如果直流电压Vdc上升,直流电压Vdc变得大于或等于第1阈值Vth1,则再生状态的逆变器装置3a中的控制信号SW成为导通电平。其结果,逆变器装置3a中的再生电路34的半导体开关元件342成为导通状态。
如果再生电路34的半导体开关元件342导通,则在平滑电容器33中蓄积的电荷放电,因此直流电压Vdc降低。如果直流电压Vdc降低,变得小于或等于第3阈值Vth3,则逆变器装置3a中的控制信号SW变化为截止电平。
另外,如果直流电压Vdc变得大于或等于第2阈值Vth2,则逆变器装置3b~3n中的各个控制信号SW变为导通电平,如果直流电压Vdc变得小于或等于第3阈值Vth3,则逆变器装置3b~3n中的各个控制信号SW变化为截止电平。
接着,参照图6说明更详细的动作例。图6中示出了电动机驱动系统5中的1个逆变器装置3a为再生状态、剩余的逆变器装置3b~3n为动力运行状态、并且逆变器装置3a的再生电力大于逆变器装置3b~3n的动力运行电力的总和的情况下的动作波形。
在图6的上层部,示意性地示出了在从时刻ts至时刻te为止的期间产生了再生电力的情况下的直流电压Vdc的变化。在图6的中层部,示出了处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW的变化。在图6的下层部,示出了处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n的控制信号SW的变化。
在时刻ton1,直流电压Vdc达到第1阈值Vth1。此时,逆变器装置3a的控制信号SW从L电平变化为H电平。但是,实际上半导体开关元件342成为导通状态是从直流电压Vdc成为比第1阈值Vth1稍高的电压的点P0开始的。这是因为,相对于控制信号SW的输出时刻即时刻ton1,半导体开关元件342成为导通状态会产生时间延迟。
如果半导体开关元件342导通,则在平滑电容器33中蓄积的电力被电阻器341消耗。其结果,直流电压Vdc从点P0开始下降。
在直流电压Vdc变得小于或等于第3阈值Vth3的时刻toff1,逆变器装置3a的控制信号SW从H电平变化为L电平。但是,实际上半导体开关元件342成为切断状态是从直流电压Vdc成为比第3阈值Vth3稍低的电压的点P1开始的。这是因为,相对于控制信号SW的输出时刻即时刻toff1,半导体开关元件342成为切断状态会产生时间延迟。
如果半导体开关元件342切断,则再生电力被蓄积至平滑电容器33。其结果,直流电压Vdc再次上升。
在时刻toff1之后,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW在时刻ton2、时刻toff2、时刻ton3以及时刻toff3如图示那样逐渐变化。与这些变化相匹配,直流电压Vdc也如图6所示那样,逐渐变化为点P2、点P3、点P4以及点P5。
消耗剩余再生电力的控制在时刻te结束。在时刻te及其后,直流电压Vdc由于在平滑电容器33中设置的未图示的放电电阻器、或者在电压检测电路32内存在的未图示的电阻器而逐渐下降。另外,在时刻te及其后,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW继续为L电平。另一方面,处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n的控制信号SW则是,直流电压Vdc一次也没有大于或等于第2阈值Vth2。因此,在从时刻ts至时刻te为止的期间,逆变器装置3b~3n的控制信号SW维持L电平。
接着,参照图7以及图8说明与图6不同的动作例。在图7以及图8中,示出了电动机驱动系统5中的2个逆变器装置3a、3b为再生状态,剩余的逆变器装置3c~3n为动力运行状态,并且逆变器装置3a、3b的再生电力的总和大于逆变器装置3c~3n的动力运行电力的总和的情况下的动作波形。此外,在图1中,逆变器装置3c未图示。
在图7以及图8各自的上层部,示意性地示出了在从时刻ts至时刻te为止的期间产生了再生电力的情况下的直流电压Vdc的变化。在图7以及图8各自的中上层部,示出了处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW的变化。在图7以及图8各自的中下层部,示出了处于再生状态的逆变器装置3b的控制信号SW的变化。在图7以及图8各自的下层部,示出了处于动力运行状态的逆变器装置3c~3n的控制信号SW的变化。
逆变器装置3a的第1阈值Vth1与逆变器装置3b的第1阈值Vth1储存有相同的值。但是,由于逆变器装置3a的电压检测电路32与逆变器装置3b的电压检测电路32之间的电子部件的波动等原因,逆变器装置3a的第1比较部365变为“1电平”的直流电压Vdc的真值与逆变器装置3b的第1比较部365变为“1电平”的直流电压Vdc的真值通常不同。因此,在图7以及图8的例子中,将逆变器装置3a的第1比较部365变为“1电平”的第1阈值Vth1的表观上的阈值设为“Vth1_a”,将逆变器装置3b的第1比较部365变为“1电平”的第1阈值Vth1的表观上的阈值设为“Vth1_b”。在图7以及图8的例子中,使Vth1_a与Vth1_b之间存在Vth1_a<Vth1_b的关系。因此,包含Vth3以及Vth2的关系是Vth3<Vth1_a<Vth1_b<Vth2。
图7和图8的不同点在于,处于再生状态的逆变器装置3b的控制信号SW的信号电平是否变化。换言之,处于再生状态的逆变器装置3b的再生电路34是否进行再生电力的消耗。图7是逆变器装置3b的再生电路34不进行再生电力的消耗的情况下的例子,图8是逆变器装置3b的再生电路34进行再生电力的消耗的情况下的例子。产生这种差异的是直流电压Vdc到达顶点的动作点即点P0、点P2以及点P4的位置。如图7所示,如果点P0、点P2以及点P4处于Vth1_a与Vth1_b之间,则逆变器装置3b的控制信号SW不会变为H电平。因此,图7的例子成为与图6相同的动作。另一方面,如图8所示,如果点P0、点P2以及点P4与Vth1_b相比处于上方,则有时逆变器装置3b的控制信号SW也变为H电平,成为与图6不同的动作。
在图8的情况下,逆变器装置3b的控制信号SW从L电平变化为H电平的时刻ton1b、时刻ton2b以及时刻ton3b分别迟于逆变器装置3a的控制信号SW从L电平变化为H电平的时刻ton1a、时刻ton2a以及时刻ton3a。由此,逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻迟于逆变器装置3a的半导体开关元件342成为导通状态的时刻。其结果,电动机驱动系统5中的所有平滑电容器33所蓄积的电力在下面的期间仅被逆变器装置3a的电阻器341消耗再生电力。
·从逆变器装置3a的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton1a起至逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton1b为止的期间
·从逆变器装置3a的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton2a起至逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton2b为止的期间
·从逆变器装置3a的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton3a起至逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton3b为止的期间
另一方面,在下面的期间,电动机驱动系统5中的所有平滑电容器33所蓄积的电力被逆变器装置3a的电阻器341和逆变器装置3b的电阻器341双方消耗再生电力。
·从逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton1b起至逆变器装置3a的半导体开关元件342以及逆变器装置3b的半导体开关元件342都成为切断状态的时刻toff1为止的期间
·从逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton2b起至逆变器装置3a的半导体开关元件342以及逆变器装置3b的半导体开关元件342都成为切断状态的时刻toff2为止的期间
·从逆变器装置3b的半导体开关元件342成为导通状态的时刻ton3b起至逆变器装置3a的半导体开关元件342以及逆变器装置3b的半导体开关元件342都成为切断状态的时刻toff3为止的期间
然后,在从逆变器装置3a的半导体开关元件342以及逆变器装置3b的半导体开关元件342都成为切断状态的时刻toff1以及时刻toff2各自起至逆变器装置3a的半导体开关元件342再次成为导通状态的时刻ton2a以及时刻ton3a各自为止的期间,逆变器装置3a的半导体开关元件342以及逆变器装置3b的半导体开关元件342都变为切断状态。在该情况下,剩余再生电力被蓄积于在电动机驱动系统5中存在的所有平滑电容器33。
另外,处于动力运行状态的逆变器装置3c~3n的控制信号SW是,直流电压Vdc一次也没有大于或等于第2阈值Vth2。因此,从时刻ts至时刻te,维持L电平。
另外,由于逆变器装置3a的电压检测电路32和逆变器装置3b的电压检测电路32的波动,有时电压检测电路32的检测结果与第3阈值Vth3的比较结果在逆变器装置3a和逆变器装置3b之间也不同。由于该差异,逆变器装置3a的控制信号SW从H电平向L电平变化的时刻与逆变器装置3b的控制信号SW从H电平向L电平变化的时刻不同。其结果,逆变器装置3a的半导体开关元件342成为切断状态的时刻与逆变器装置3b的半导体开关元件342成为切断状态的时刻不同。此外,逆变器装置3a的半导体开关元件342的切断时刻与逆变器装置3b的半导体开关元件342的切断时刻不同的情况下的动作能够根据导通状态的情况下的动作容易地类推。因此,这里省略说明。另外,当然也有可能产生与第2阈值Vth2相关的波动,但由于与本实施方式的主旨没有直接关系,因此这里省略说明。
此外,在实施方式1的结构中,作为电源部1,例示了基于二极管的全波整流器、1脉冲再生转换器、或者高功率因数转换器。
另外,开关电路控制电路312以及状态判别电路35能够通过微型计算机中的软件处理、或者在可编程门阵列内形成的电路来实现。
再生控制电路36内的切换部364、第1比较部365、第2比较部366以及再生控制信号生成部367能够通过微型计算机中的软件处理、在可编程门阵列内形成的电路、或者分立半导体元件的组合来实现。
再生控制电路36内的第1储存部361、第2储存部362以及第3储存部363能够通过微型计算机的存储部、可编程门阵列内的RAM(Random Access Memory)区域或者ROM(ReadOnly Memory)区域、或者半导体存储器来实现。
再生控制电路36内的再生控制信号放大部368能够通过基于运算放大器或者半导体元件的硬件来实现电压或者电流的放大。
实施方式1所涉及的电动机驱动系统5如上所述地构成,如上所述地进行动作,因此,具有下面所示的效果。
再生控制电路36基于状态判别电路35的判别结果,将是否使再生电路34的半导体开关元件342成为导通状态的判定阈值在第1阈值Vth1与比第1阈值Vth1大的值的第2阈值Vth2之间进行切换。由此,即使电压检测器的检测值存在波动,产生的再生电力也必然被再生状态的逆变器装置3消耗。在电动机驱动系统5的动作中,不会出现所有逆变器装置3同时成为再生状态或者同时成为动力运行状态的情况。其结果,是再生状态还是动力运行状态在逆变器装置3之间不同。因此,能够避免再生处理集中于特定的逆变器装置3。由此,实现逆变器装置3的长寿命化,还能够得到降低设备更新费用的效果。
另外,作为逆变器装置3,设置与所驱动的电动机4的能力相应的容量的逆变器装置。因此,能够防止由处于动力运行状态的小电力容量的逆变器装置3消耗再生电力这一状况的发生。由此,实现逆变器装置3的长寿命化,期待产品制造成本的降低,还能够得到降低更新费用的效果。
另外,如上所述,逆变器装置3单独执行再生电力的消耗动作。因此,不需要在各个逆变器装置3间交换而共享与再生相关的信息,因此能够省略相互的通信功能。由此,能够得到降低逆变器装置3单体的成本的效果,并且能够得到降低电动机驱动系统整体的设备引入费用的效果。
另外,如上所述,在多个逆变器装置3间,能够省略相互的通信功能。由此,减少了故障部位,因此提高了系统的运转率,能够得到降低维持费用的效果。
接着,参照图9说明实施方式1中的再生控制电路36的变形例。图9是表示将图5所示的再生控制电路36的结构变形后的再生控制电路36A的详细结构的框图。如图9所示,再生控制电路36A具有第1储存部361、第2储存部362、第3储存部363、切换部364a、第1比较部365a、第2比较部366、第3比较部365b、再生控制信号生成部367以及再生控制信号放大部368。
第1储存部361、第2储存部362以及第3储存部363的功能与图5所示的相同或者等同,省略重复的说明。在第1储存部361中保存的第1阈值Vth1被向第1比较部365a输出。在第2储存部362中保存的第2阈值Vth2被向第3比较部365b输出。在第3储存部363中保存的第3阈值Vth3被向第2比较部366输出。
第1比较部365a对直流电压Vdc和第1阈值Vth1进行比较。在直流电压Vdc大于或等于第1阈值Vth1的情况下,第1比较部365a向切换部364a输出表示有效的信号Von1。此外,与图5的说明的情况相同地,将信号Von1为有效的情况称为“1电平”,将信号Von1不是有效的情况称为“0电平”。关于信号Von2以及信号Voff,也是同样的。
信号Von1为“1电平”的状态是Vdc≥Vth1的状态,信号Von1为“0电平”的状态是Vdc<Vth1的状态。此外,这里,将Vdc=Vth1的状态包含于“1电平”,但也可以将Vdc=Vth1的状态包含于“0电平”。
第3比较部365b对直流电压Vdc和第2阈值Vth2进行比较。在直流电压Vdc大于或等于第2阈值Vth2的情况下,第3比较部365b向切换部364a输出表示有效的信号Von2。信号Von2为“1电平”的状态是Vdc≥Vth2的状态,信号Von2为“0电平”的状态是Vdc<Vth2的状态。此外,这里,将Vdc=Vth2的状态包含于“1电平”,但也可以将Vdc=Vth2的状态包含于“0电平”。
第2比较部366对直流电压Vdc和第3阈值Vth3进行比较。在直流电压Vdc小于或等于第3阈值Vth3的情况下,第2比较部366向再生控制信号生成部367输出表示有效的信号Voff。信号Voff为“1电平”的状态是Vdc≤Vth3的状态,信号Voff为“0电平”的状态是Vdc>Vth3的状态。此外,这里,将Vdc=Vth3的状态包含于“1电平”,但也可以将Vdc=Vth3的状态包含于“0电平”。
此外,在信号Von1、信号Von2与信号Voff之间,在以无标号的方式区分这些信号的情况下,将信号Von1称为“第1信号”,将信号Voff称为“第2信号”,将信号Von2称为“第3信号”。
在状态判别信号St是H电平的情况下,切换部364a输出信号Von1作为再生开始定时信号Vto1。另一方面,在状态判别信号St是L电平的情况下,切换部364a输出信号Von2作为再生开始定时信号Vto1。再生开始定时信号Vto1被向再生控制信号生成部367输出。
再生控制信号生成部367基于再生开始定时信号Vto1和信号Voff生成信号So。信号So被向再生控制信号放大部368输出。再生控制信号生成部367在再生开始定时信号Vto1从“0电平”向“1电平”变化的定时,将信号So设为“导通电平”。另外,再生控制信号生成部367在信号Voff从“0电平”向“1电平”变化的定时,将信号So设为“截止电平”。
此外,信号So的导通电平的意义与上述控制信号SW的导通电平的意义相同。另外,信号So的截止电平的意义与上述控制信号SW的截止电平的意义相同。
再生控制信号放大部368将信号So放大至半导体开关元件342能够得到驱动的电压振幅或者电流量。放大后的信号被作为上述控制信号SW输出至再生电路34。
实施方式1中的再生控制电路36的变形例即再生控制电路36A如上述那样构成,输出与作为基本结构的再生控制电路36相同或者等同的控制信号SW。因此,作为变形例的再生控制电路36A具有与作为基本结构的再生控制电路36相同或者等同的效果。
实施方式2.
在实施方式1中,对处于再生状态的逆变器装置3消耗再生电力的方式进行了说明。但是,在发生重物下降的控制、或者从高速旋转状态起的急停这样的动作的状况中,存在仅通过处于再生状态的逆变器装置3不能完全处理的情况。所谓仅通过处于再生状态的逆变器装置3不能完全处理的情况,是再生电力大、超过处于再生状态的逆变器装置3内的电阻器341的稳定电力容许值的情况。因此,在实施方式2及其后,说明适于通过多个逆变器装置3处理由1个电动机4产生的再生电力的方式。
图10是表示实施方式2中的再生控制电路36B的详细结构的框图。在再生控制电路36B中,在图5所示的实施方式1的再生控制电路36的结构的基础上,在再生控制信号生成部367与再生控制信号放大部368之间插入有再生控制信号屏蔽部369。此外,关于其他结构,与图5的结构相同或者等同,针对相同或者等同的结构部标注相同的标号,省略重复的说明。
图11是表示实施方式2中的再生控制信号屏蔽部369的详细结构的框图。如图11所示,实施方式2中的再生控制信号屏蔽部369具有计数部3691、第4储存部3692、第5储存部3693、第4比较部3694、第5比较部3695、状态保持部3696以及第2切换部3697。
计数部3691对再生控制信号生成部367输出的信号So的导通电平的累积时间Ton和截止电平的累积时间Toff进行计数。接着,计数部3691基于累积时间Ton、累积时间Toff以及后述的状态保持部3696输出的屏蔽信号G,计算再生负载率Rr。再生负载率Rr是半导体开关元件处于导通状态时的时间比率。屏蔽信号G是在有效状态的时间中输出逻辑运算上的“1”,在并非有效的状态的时间中输出逻辑运算上的“0”的信号。
具体而言,计数部3691实施下面的(1)式所示的运算,生成再生负载率Rr。
Rr=(Ton&!G)/(Ton+Toff)……(1)
在上述(1)式中,“&”是表示逻辑与的二元运算符。另外,“!G”表示屏蔽信号G的反转信号。屏蔽信号G的反转信号是在屏蔽信号G为有效状态的时间中表示逻辑运算上的“0”、在并非有效的状态的时间中表示逻辑运算上的“1”的信号。
第4储存部3692储存第4阈值Rsp。第4阈值Rsp被输出至第4比较部3694。第4阈值Rsp被选择为满足下面的(2)式的值。
Rsp≤(Wmax·R)/(Vth1·Vth1)……(2)
在上述(2)式中,“Wmax”是电阻器341的稳定电力容许值,“R”是电阻器341的电阻值。
第5储存部3693储存第5阈值Rst。第5阈值Rst被输出至第5比较部3695。作为第5阈值Rst,能够选择满足下面的(3)式的值。但是,实际上大多采用小于或等于Rsp/2且接近0的值。
0<Rst<Rsp……(3)
第4比较部3694对再生负载率Rr和第4阈值Rsp进行比较。在再生负载率Rr大于或等于第4阈值Rsp的情况下,第4比较部3694将表示有效的信号SP向状态保持部3696输出。
这里,将信号SP为有效的情况称为“1电平”。另外,将信号SP不是有效的情况称为“0电平”。即,信号SP为“1电平”的状态是Rr≥Rsp的状态,信号SP为“0电平”的状态是Rr<Rsp的状态。此外,这里,将Rr=Rsp的状态包含于“1电平”,但也可以将Rr=Rsp的状态包含于“0电平”。
第5比较部3695对再生负载率Rr和第5阈值Rst进行比较。在再生负载率Rr小于或等于第5阈值Rst的情况下,第5比较部3695将表示有效的信号RS向状态保持部3696输出。
这里,将信号RS为有效的情况称为“1电平”。另外,将信号RS不是有效的情况称为“0电平”。即,信号RS为“1电平”的状态是Rr≤Rst的状态,信号RS为“0电平”的状态是Rr>Rst的状态。此外,这里,将Rr=Rst的状态包含于“1电平”,但也可以将Rr=Rst的状态包含于“0电平”。
状态保持部3696基于信号SP和信号RS,生成屏蔽信号G。屏蔽信号G是禁止再生电路34的半导体开关元件342成为导通状态的信号。换言之,屏蔽信号G是以使得再生电路34的半导体开关元件342强制地成为切断状态的方式进行控制的信号。屏蔽信号G被输出至计数部3691和第2切换部3697。状态保持部3696在信号SP从“0电平”向“1电平”变化的定时,将屏蔽信号G设定为逻辑1。另外,状态保持部3696在信号RS从“0电平”向“1电平”变化的定时,将屏蔽信号G设定为逻辑0。此外,在上述以外的定时,维持此时的信号电平。
第2切换部3697基于屏蔽信号G和再生控制信号生成部367输出的信号So生成信号Sm。信号Sm被向再生控制信号放大部368输出。第2切换部3697在屏蔽信号G为逻辑1的期间将信号Sm固定为截止电平,并且在屏蔽信号G为逻辑0的期间将信号So的导通电平以及截止电平直接向信号Sm传递。即,第2切换部3697在屏蔽信号G为逻辑0的期间使信号So直接通向信号Sm,在屏蔽信号G为逻辑1的期间继续输出截止电平。
接着,适当参照图10至图12的附图,对实施方式2中的再生控制电路36B的动作进行说明。图12是用于说明实施方式2中的再生控制电路36B的动作的图。
在实施方式2的动作说明中,考虑电动机驱动系统5中的1个逆变器装置3a处于再生状态,其他逆变器装置3b~3n处于动力运行状态,并且逆变器装置3a的再生电力大于逆变器装置3b~3n的动力运行电力的总和的情况。
在图12中,在同一时刻轴上,从最上层向最下层示出下面的波形。
(1)直流电压Vdc
(2)逆变器装置3a的信号So
(3)逆变器装置3a的再生负载率Rr
(4)逆变器装置3a的屏蔽信号G
(5)逆变器装置3a的控制信号SW
(6)其他逆变器装置3b~3n的信号So
(7)其他逆变器装置3b~3n的再生负载率Rr
(8)其他逆变器装置3b~3n的屏蔽信号G
(9)其他逆变器装置3b~3n的控制信号SW
图12(1)示意性地示出了在从时刻ts至时刻te为止的期间产生了再生电力的情况下的直流电压Vdc的变化。如图12(1)所示,如果产生再生电力,则直流电压Vdc上升。
在处于再生状态的逆变器装置3a中,如果直流电压Vdc变得大于第1阈值Vth1,则如图12(2)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的信号So向H电平变化。此时,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流过电流。
通过处于再生状态的逆变器装置3a的计数部3691运算的再生负载率Rr如图12(3)所示那样增加。但是,再生负载率Rr还未达到第4阈值Rsp。因此,如图12(4)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G保持为0。因此,如图12(5)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW输出与信号So相同的波形。由此,处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34继续进行再生处理。通过由处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34进行的再生处理,如图12(1)所示,直流电压Vdc向第3阈值Vth3下降。
如果直流电压Vdc变得小于第3阈值Vth3,则如图12(2)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的信号So向L电平变化,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流过的电流停止。通过处于再生状态的逆变器装置3a的计数部3691运算的再生负载率Rr如图12(3)所示减少。
上述动作重复3次。然后,在第4次动作的中途,如图12(3)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的再生负载率Rr达到第4阈值Rsp。
如果达到处于再生状态的逆变器装置3a的再生负载率Rr变为第4阈值Rsp的时刻tg1,则处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G变为逻辑1。在时刻tg1及其后,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW变化为L电平。之后,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流过的电流停止。另一方面,直流电压Vdc继续上升,在处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n中,直流电压Vdc达到第2阈值Vth2。
随后,处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n一边使直流电压Vdc在第2阈值Vth2与第3阈值Vth3之间变化,一边使处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n内的再生电路34的电阻器341继续消耗再生电力。在处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n的电阻器341消耗再生电力的期间,处于再生状态的逆变器装置3a的再生负载率Rr如图12(3)所示继续减少。
之后,处于再生状态的逆变器装置3a的再生负载率Rr达到第5阈值Rst。如果处于再生状态的逆变器装置3a的再生负载率Rr达到第5阈值Rst,则处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G成为逻辑0。如果处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G成为逻辑0,则处于再生状态的逆变器装置3a能够再次消耗再生电力。
此外,实施方式2的计数部3691、第4比较部3694、第5比较部3695、状态保持部3696以及第2切换部3697能够通过微型计算机中的软件处理、在可编程门阵列内形成的电路或者分立半导体元件的组合来实现。
另外,第4储存部3692以及第5储存部3693能够通过微型计算机的存储部、可编程门阵列内的RAM区域或者ROM区域、或者半导体存储器来实现。
以上,在实施方式2中,对处于再生状态的逆变器装置3是1个的情况进行了说明。此外,可知在处于再生状态的逆变器装置3是多个的情况下,执行在实施方式1中说明的动作。
另外,在处于动力运行状态的逆变器装置3中,如实施方式1所说明的那样,电压检测电路32具有波动是不言而喻的。容易想到直流电压Vdc达到第2阈值Vth2的情况下的动作存在与实施方式1中的直流电压Vdc达到第1阈值Vth1的情况同样的情况区分。
另外,在实施方式2中的再生控制电路36B的再生控制信号生成部367输出的信号So中,导通电平的累积时间Ton以及截止电平的累积时间Toff各自的初始化间隔由电阻器341的瞬时容许电力和稳定容许电力的关系决定,但由于不是决定本发明的结构的事项,因此这里省略说明。这里,累积时间Ton以及累积时间Toff各自的初始化间隔表示累积时间Ton以及累积时间Toff各自的计数的期间。此外,作为初始化动作,列举出一系列的动作时间表的每个阶段的初始化、或者单纯地时间间隔为1秒的初始化这样的例子。
实施方式2所涉及的电动机驱动系统5如上所述地构成,如上所述地进行动作,因此除了实施方式1的效果之外,还具有下面所示的效果。
首先,在产生了比逆变器装置3设想的再生电力大的再生电力的情况下,能够从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34分配再生电力的消耗。由此,能够省略用于消耗大的再生电力的蓄电装置的设备增强,能够得到降低电动机驱动系统整体的设备引入费用的效果。
另外,能够从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34连续地实施再生电力的消耗。由此,不会发生作业中断或者产品制造的中断,因此能够得到降低制造成本的效果。
另外,不需要逆变器装置3相互的通信功能就能够实施从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34的再生电力消耗转移。由此,能够省略逆变器装置3相互的通信功能。由此,通过减少故障部位,使系统的运转率提高,能够得到降低维持费用的效果。
接着,参照图13说明实施方式2中的再生控制信号屏蔽部369的变形例。图13是表示将图11所示的再生控制信号屏蔽部369的结构变形后的再生控制信号屏蔽部369A的详细结构的框图。如图13所示,再生控制信号屏蔽部369A具有计数部3691a、第4储存部3692、第5储存部3693、第4比较部3694、第5比较部3695、状态保持部3696以及第2切换部3697。
第4储存部3692、第5储存部3693、第4比较部3694、第5比较部3695、状态保持部3696以及第2切换部3697的功能与图11所示的相同或者等同,省略重复的说明。
就计数部3691a而言,在图13中,相对于图11的结构来说变更了以下方面。
·计数部3691a的输入信号从由再生控制信号生成部367输出的信号So变更为由第2切换部3697输出的信号Sm。
·在计数部3691a中没有作为选择信号的屏蔽信号G的输入。
计数部3691a实施下面的(4)式所示的运算,生成再生负载率Rr。
Rr=Ton/(Ton+Toff)……(4)
上述(4)式的Ton是在第2切换部3697中对再生控制信号生成部367输出的信号So进行屏蔽后的导通电平的累积时间。另外,上述(4)式的Toff是在第2切换部3697中对再生控制信号生成部367输出的信号So进行屏蔽后的截止电平的累积时间。
实施方式2中的再生控制信号屏蔽部369的变形例即再生控制信号屏蔽部369A如上述那样构成,输出与作为基本结构的再生控制信号屏蔽部369相同或者等同的信号Sm。因此,作为变形例的再生控制信号屏蔽部369A具有与作为基本结构的再生控制信号屏蔽部369相同或者等同的效果。
实施方式3.
在实施方式2中,对再生电力大、超过处于再生状态的逆变器装置3内的电阻器341的稳定电力容许值Wmax的情况下的方案进行了说明。但是,电阻器341的限制中也存在发热的容许值即稳定容许温度。因此,在实施方式3中,对适于再生电力大、超过处于再生状态的逆变器装置3内的电阻器341的稳定容许温度的情况的方案进行说明。
图14是表示实施方式3中的再生控制电路36C的详细结构的框图。在再生控制电路36C中,在图5所示的实施方式1的再生控制电路36的结构的基础上,在再生控制信号生成部367与再生控制信号放大部368之间插入有再生控制信号屏蔽部370。此外,其他结构与图5的结构相同或者等同,针对相同或者等同的结构部标注相同的标号,省略重复的说明。
图15是表示实施方式3中的再生控制信号屏蔽部370的详细结构的框图。如图15所示,实施方式3中的再生控制信号屏蔽部370具有蓄热推定部3701、第6储存部3702、第7储存部3703、第6比较部3704、第7比较部3705、第2状态保持部3706以及第3切换部3707。
蓄热推定部3701对再生控制信号生成部367输出的信号So的导通电平的累积时间Ton和截止电平的累积时间Toff进行计数。接着,蓄热推定部3701基于累积时间Ton、累积时间Toff、第2状态保持部3706输出的屏蔽信号G,计算电阻器341的推定温度Kr。
具体而言,蓄热推定部3701实施下面的(5)式所示的运算,对推定温度Kr进行推定。
Kr=A·(Ton&!G)-B·{(Ton&G)+Toff}……(5)
在上述式(5)中,“&”是表示逻辑与的二元运算符。另外,“!G”是屏蔽信号G的反转信号。此外,屏蔽信号G的反转信号的意义与实施方式1相同。
上述(5)式中的“A”是逆变器装置3中的电阻器341的发热以及蓄热特性系数。发热以及蓄热特性系数是表示电阻器341每单位时间消耗了(Vth1·Vth1)/R的电力的情况下的上升温度的常数。“R”是电阻器341的电阻值。另外,上述(5)式中的“B”是逆变器装置3中的电阻器341的散热特性系数。散热特性系数是表示电阻器341在单位时间没有电流流过的情况下的下降温度的常数。A以及B的单位时间通常都以秒为单位。A以及B能够在逆变器装置3的设计时或者制造后的测定中决定。
在上述(5)式中,第1项是对逆变器装置3中的电阻器341的温度上升量进行推定的项。另外,第2项是对逆变器装置3中的电阻器341的温度下降量进行推定的项。
蓄热推定部3701计算出的推定温度Kr被输出至第6比较部3704和第7比较部3705。
第6储存部3702储存第6阈值Ku。第6阈值Ku被输出至第6比较部3704。第6阈值Ku被选择为电阻器341的稳定容许温度Kmax或者比稳定容许温度Kmax稍低的值。稳定容许温度Kmax是电阻器341的电力发热容许值。
第7储存部3703储存第7阈值Kd。第7阈值Kd被输出至第7比较部3705。作为第7阈值Kd,能够选择满足下面的(6)式的值。但是,实际上大多采用与逆变器装置3的使用温度的上限值接近的值、或者逆变器装置3即将消耗再生电力之前的环境温度。
0<Kd<Ku……(6)
第6比较部3704对推定温度Kr和第6阈值Ku进行比较。在推定温度Kr大于或等于第6阈值Ku的情况下,第6比较部3704将表示有效的信号KP向第2状态保持部3706输出。
这里,将信号KP为有效的情况称为“1电平”。另外,将信号KP不是有效的情况称为“0电平”。即,信号KP为“1电平”的状态是Kr≥Ku的状态,信号KP为“0电平”的状态是Kr<Ku的状态。此外,这里,将Kr=Ku的状态包含于“1电平”,但也可以将Kr=Ku的状态包含于“0电平”。
第7比较部3705对推定温度Kr和第7阈值Kd进行比较。在推定温度Kr小于或等于第7阈值Kd的情况下,第7比较部3705将表示有效的信号KS向第2状态保持部3706输出。将信号KS为有效的情况称为“1电平”。另外,将信号KS不是有效的情况称为“0电平”。即,信号KS为“1电平”的状态是Kr≤Kd的状态,信号KS为“0电平”的状态是Kr>Kd的状态。此外,这里,将Kr=Kd的状态包含于“1电平”,但也可以将Kr=Kd的状态包含于“0电平”。
第2状态保持部3706基于信号KP和信号KS生成屏蔽信号G。屏蔽信号G被输出至蓄热推定部3701和第3切换部3707。第2状态保持部3706在信号KP从“0电平”向“1电平”变化的定时将屏蔽信号G设定为逻辑1。另外,第2状态保持部3706在信号KS从“0电平”向“1电平”变化的定时将屏蔽信号G设定为逻辑0。
第3切换部3707基于屏蔽信号G和再生控制信号生成部367输出的信号So,生成信号Sm。信号Sm被向再生控制信号放大部368输出。第3切换部3707在屏蔽信号G为逻辑1的期间将信号Sm固定为截止电平,并且在屏蔽信号G为逻辑0的期间将信号So的导通电平以及截止电平直接向信号Sm传递。即,第3切换部3707在屏蔽信号G为逻辑0的期间使信号So直接通向信号Sm,在屏蔽信号G为逻辑1的期间继续输出截止电平。
接着,适当参照图14至图16的附图说明实施方式3中的再生控制电路36C的动作。图16是用于说明实施方式3中的再生控制电路36C的动作的图。
在实施方式3的动作说明中,考虑电动机驱动系统5中的1个逆变器装置3a处于再生状态,其他逆变器装置3b~3n处于动力运行状态,并且逆变器装置3a的再生电力大于逆变器装置3b~3n的动力运行电力的总和的情况。
在图16中,在同一时刻轴上,从最上层向最下层示出下面的波形。
(1)直流电压Vdc
(2)逆变器装置3a的信号So
(3)逆变器装置3a的推定温度Kr
(4)逆变器装置3a的屏蔽信号G
(5)逆变器装置3a的控制信号SW
(6)其他逆变器装置3b~3n的信号So
(7)其他逆变器装置3b~3n的推定温度Kr
(8)其他逆变器装置3b~3n的屏蔽信号G
(9)其他逆变器装置3b~3n的控制信号SW
图16(1)示意性地示出了在从时刻ts至时刻te为止的期间产生了再生电力的情况下的直流电压Vdc的变化。如图16(1)所示,如果产生再生电力,则直流电压Vdc上升。
如果直流电压Vdc达到处于再生状态的逆变器装置3a的第1阈值Vth1,则如图16(2)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的信号So向H电平变化。此时,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流过电流。
通过处于再生状态的逆变器装置3a的蓄热推定部3701运算的推定温度Kr如图16(3)所示那样增加。但是,推定温度Kr还未达到第6阈值Ku。因此,如图16(4)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G保持为0。因此,如图16(5)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW输出与信号So相同的波形。由此,处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34继续进行再生处理。通过由处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34进行的再生处理,如图16(1)所示,直流电压Vdc向第3阈值Vth3下降。
如果直流电压Vdc变得小于第3阈值Vth3,则如图16(2)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的信号So向L电平变化,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流过的电流停止。通过处于再生状态的逆变器装置3a的蓄热推定部3701运算的推定温度Kr如图16(3)所示那样减少。
上述动作重复3次。然后,在第4次动作的中途,如图16(3)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr达到第6阈值Ku。
如果到达处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr成为第6阈值Ku的时刻tg2,则如图16(4)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G成为逻辑1。在时刻tg2及其后,如图16(5)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的控制信号SW变化为L电平。之后,在处于再生状态的逆变器装置3a的再生电路34内的电阻器341中流动的电流停止。另一方面,直流电压Vdc继续上升,处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n达到第2阈值Vth2。
随后,处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n一边使直流电压Vdc在第2阈值Vth2与第3阈值Vth3之间变化,一边使处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n内的再生电路34的电阻器341继续消耗再生电力。在处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n的电阻器341消耗再生电力的期间,处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr如图16(3)所示继续减少。
之后,处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr达到第7阈值Kd。如果处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr达到第7阈值Kd,则如图16(4)所示,处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G成为逻辑0。如果处于再生状态的逆变器装置3a的屏蔽信号G成为逻辑0,则处于再生状态的逆变器装置3a能够再次消耗再生电力。
随后,处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n一边使直流电压Vdc在第2阈值Vth2与第3阈值Vth3之间变化,一边使处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n内的再生电路34的电阻器341继续消耗再生电力。在处于动力运行状态的逆变器装置3b~3n的电阻器341消耗再生电力的期间,处于再生状态的逆变器装置3a的推定温度Kr如图16(3)所示继续减少。
此外,实施方式3的蓄热推定部3701、第6比较部3704、第7比较部3705、第2状态保持部3706以及第3切换部3707能够通过微型计算机中的软件处理、在可编程门阵列内形成的电路、或者分立半导体元件的组合来实现。
另外,第6储存部3702以及第7储存部3703能够通过微型计算机的存储部、可编程门阵列内的RAM区域或者ROM区域、或者半导体存储器来实现。
以上,在实施方式3中,对处于再生状态的逆变器装置3是1个的情况进行了说明。此外,可知在处于再生状态的逆变器装置3是多个的情况下,执行在实施方式1中说明的情况下的动作。
另外,在处于动力运行状态的逆变器装置3中,如实施方式1所说明的那样,电压检测电路32具有波动是不言而喻的。容易想到直流电压Vdc达到第2阈值Vth2的情况下的动作存在与实施方式1中的直流电压Vdc达到第1阈值Vth1的情况同样的情况区分。
另外,在实施方式3中的再生控制电路36C的再生控制信号生成部367输出的信号So中,导通电平的累积时间Ton以及截止电平的累积时间Toff各自的初始化间隔由电阻器341的瞬时容许温度和稳定容许温度的关系决定,但由于不是决定本发明的结构的事项,因此这里省略说明。这里,累积时间Ton以及累积时间Toff各自的初始化间隔表示累积时间Ton以及累积时间Toff各自的计数的期间。此外,作为初始化动作,列举出一系列的动作时间表的每个阶段的初始化、或者单纯地时间间隔为1秒的初始化这样的例子。
实施方式3所涉及的电动机驱动系统5如上所述地构成,如上所述地进行动作,因此除了实施方式1的效果之外,还具有下面所示的效果。
首先,在产生了比逆变器装置3设想的发热大的发热的情况下,能够从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34分配再生电力的消耗。由此,能够省略用于消耗大的再生电力的散热装置的增强,能够得到降低电动机驱动系统整体的设备引入费用的效果。
另外,能够从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34连续地实施再生电力的消耗。由此,不会发生作业中断或者产品制造的中断,因此能够得到降低制造成本的效果。
不需要逆变器装置3相互的通信功能就能够实施从处于再生状态的逆变器装置3的再生电路34向处于动力运行状态的逆变器装置3的再生电路34的再生电力消耗转移。由此,能够省略逆变器装置3相互的通信功能。因此,通过减少故障部位,系统的运转率提高,能够得到降低维持费用的效果。
接着,参照图17说明实施方式3中的再生控制信号屏蔽部370的变形例。图17是表示将图15所示的再生控制信号屏蔽部370的结构变形后的再生控制信号屏蔽部370A的详细结构的框图。如图17所示,再生控制信号屏蔽部370A具有蓄热推定部3701a、第6储存部3702、第7储存部3703、第6比较部3704、第7比较部3705、第2状态保持部3706以及第3切换部3707。
第6储存部3702、第7储存部3703、第6比较部3704、第7比较部3705、第2状态保持部3706以及第3切换部3707的功能与图15所示的相同或者等同,省略重复的说明。
就蓄热推定部3701a而言,在图17中,相对于图15的结构来说变更了以下方面。
·蓄热推定部3701a的输入信号从由再生控制信号生成部367输出的信号So变更为由第3切换部3707输出的信号Sm。
·在蓄热推定部3701a中没有作为选择信号的屏蔽信号G的输入。
蓄热推定部3701a实施下面的(7)式所示的运算,对推定温度Kr进行推定。
Kr=A·Ton-B·Toff……(7)
上述(7)式的Ton是在第3切换部3707中对再生控制信号生成部367输出的信号So进行屏蔽后的导通电平的累积时间。另外,上述(7)式的Toff是在第3切换部3707中对再生控制信号生成部367输出的信号So进行屏蔽后的截止电平的累积时间。
实施方式3中的再生控制信号屏蔽部370的变形例即再生控制信号屏蔽部370A如上述那样构成,输出与作为基本结构的再生控制信号屏蔽部370相同或者等同的信号Sm。因此,变形例即再生控制信号屏蔽部370A具有与作为基本结构的再生控制信号屏蔽部370相同或者等同的效果。
实施方式4.
在实施方式2中,说明了如下技术,即,在产生了使处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341大于或等于稳定电力容许值Wmax的再生电力的情况下,处于动力运行状态的逆变器装置3分担再生电力的消耗。另外,在实施方式3中,说明了如下技术,即,在产生了使处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341大于或等于稳定容许温度的再生电力的情况下,处于动力运行状态的逆变器装置3分担再生电力的消耗。
另一方面,就由于再生电力,使处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341变得大于或等于稳定电力容许值Wmax,以及使处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341变得大于或等于稳定容许温度这两种状况而言,与逆变器装置3的环境温度也有关系,是独立产生的事件。
因此,在实施方式4中说明了如下电动机驱动系统,该电动机驱动系统能够应对处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341大于或等于稳定电力容许值Wmax的情况和处于再生状态的逆变器装置3的电阻器341大于或等于稳定容许温度的情况这两种事件。
图18是表示实施方式4中的再生控制电路36D的详细结构的框图。在再生控制电路36D中,将图10所示的实施方式2的再生控制电路36B中的再生控制信号屏蔽部369置换成再生控制信号屏蔽部369B。此外,其他结构与图10的结构相同或者等同,针对相同或者等同的结构部标注相同的标号,省略重复的说明。
图19是表示实施方式4中的再生控制信号屏蔽部369B的详细结构的框图。如图19所示,实施方式4中的再生控制信号屏蔽部369B具有计数部3691、第4储存部3692、第5储存部3693、第4比较部3694、第5比较部3695、状态保持部3696、第2切换部3697、蓄热推定部3701、第6储存部3702、第7储存部3703、第6比较部3704、第7比较部3705、第2状态保持部3706以及第3切换部3707。此外,在图19中,针对与实施方式1至3所示的结构部相同或者等同的结构部标注相同的标号。
计数部3691基于再生控制信号生成部367输出的信号So和状态保持部3696的输出即第1屏蔽信号G1,计算在实施方式2中说明的再生负载率Rr。计算出的再生负载率Rr被输出至第4比较部3694和第5比较部3695。
第4储存部3692、第5储存部3693、第4比较部3694以及第5比较部3695具有与实施方式2相同的功能,动作也相同。
状态保持部3696仅是将输出信号的名称变更为第1屏蔽信号G1,功能以及动作也与实施方式2相同。
第2切换部3697基于第1屏蔽信号G1和再生控制信号生成部367的输出即信号So进行与实施方式2相同的动作。此外,在图19中,第2切换部3697的输出标记被变更为“So1”。
向蓄热推定部3701输入由第2切换部3697输出的信号So1。蓄热推定部3701基于信号So1和第2状态保持部3706输出的第2屏蔽信号G2,计算在实施方式3中说明的推定温度Kr。计算出的推定温度Kr被输出至第6比较部3704和第7比较部3705。
第6储存部3702、第7储存部3703、第6比较部3704以及第7比较部3705具有与实施方式3相同的功能,动作也相同。
第2状态保持部3706仅是将输出信号的名称变更为第2屏蔽信号G2,功能以及动作也与实施方式3相同。
第3切换部3707基于第2屏蔽信号G2和第2切换部3697的输出即信号So1,生成信号Sm。信号Sm被向再生控制信号放大部368输出。第3切换部3707在第2屏蔽信号G2为逻辑1的期间将信号Sm固定为截止电平,并且在第2屏蔽信号G2为逻辑0的期间将信号So1的导通电平以及截止电平直接向信号Sm传递。即,第3切换部3707在第2屏蔽信号G2为逻辑0的期间使信号So1直接通向信号Sm,在第2屏蔽信号G2为逻辑1的期间继续输出截止电平。
如以上的说明那样,实施方式4中的再生控制信号屏蔽部369B是将实施方式2的再生控制信号屏蔽部369和实施方式3的再生控制信号屏蔽部370串联连接而成的。此外,该连接顺序也可以相反,显然具有相同的效果。
实施方式4所涉及的电动机驱动系统如上述那样构成,如上述那样进行动作,因此除了实施方式1的效果以外,还具有将实施方式2的效果和实施方式3的效果合并的效果。
此外,以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子,也能够与其他公知的技术组合,还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1电源部,2直流母线,2a高电位侧导体,2b低电位侧导体,3、3a、3b~3n逆变器装置,4、4a、4b~4n电动机,5电动机驱动系统,31电力转换电路,32电压检测电路,33平滑电容器,34再生电路,34a串联电路,35状态判别电路,36、36A、36B、36C、36D再生控制电路,311开关电路,311a、342半导体开关元件,311c连接点,311d二极管,312开关电路控制电路,313电流检测电路,341电阻器,361第1储存部,362第2储存部,363第3储存部,364、364a切换部,365、365a第1比较部,366第2比较部,365b第3比较部,367再生控制信号生成部,368再生控制信号放大部,369、369A、369B、370、370A再生控制信号屏蔽部,3691、3691a计数部,3692第4储存部,3693第5储存部,3694第4比较部,3695第5比较部,3696状态保持部,3697第2切换部,3701、3701a蓄热推定部,3702第6储存部,3703第7储存部,3704第6比较部,3705第7比较部,3706第2状态保持部,3707第3切换部。
Claims (15)
1.一种电动机驱动系统,其具有多个逆变器装置,该逆变器装置将经由具有高电位侧导体以及低电位侧导体的直流母线供给的直流电力转换为交流电力而对电动机进行驱动,多个所述逆变器装置与所述直流母线相互并联连接,
该电动机驱动系统的特征在于,
各个所述逆变器装置具有:
电力转换电路,其将所述直流电力转换为所述交流电力;
电压检测电路,其检测在所述电力转换电路施加的直流电压;
平滑电容器,其与所述电力转换电路并联连接;
再生电路,其具有串联连接的电阻器以及半导体开关元件,所述电阻器和所述半导体开关元件连接于所述高电位侧导体与所述低电位侧导体之间;
状态判别电路,其判别所述电力转换电路是否处于再生状态;以及
再生控制电路,其基于所述状态判别电路的判别结果以及所述直流电压与判定阈值的比较结果,将所述再生电路的所述半导体开关元件控制为导通状态或者切断状态。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路保存第1阈值以及比所述第1阈值大的第2阈值,基于所述状态判别电路的判别结果,将是否使所述再生电路的半导体开关元件成为导通状态的判定阈值在所述第1阈值与所述第2阈值之间进行切换。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路在所述状态判别电路的判别结果是再生状态的情况下,将所述第1阈值用作判定阈值,在所述状态判别电路的判别结果不是再生状态的情况下,将所述第2阈值用作判定阈值。
4.根据权利要求2或3所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路保存是否使所述再生电路的半导体开关元件成为切断状态的判定阈值即第3阈值,
所述第3阈值是小于所述第1阈值的值。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路具有:
第1储存部,其储存所述第1阈值;
第2储存部,其储存所述第2阈值;
第3储存部,其储存所述第3阈值;
切换部,其在所述状态判别电路的判别结果是再生状态的情况下输出所述第1阈值,在所述状态判别电路的判别结果不是再生状态的情况下输出所述第2阈值;
第1比较部,其在所述电压检测电路的输出大于所述切换部的输出值的情况下输出表示有效的信号;
第2比较部,其在所述电压检测电路的输出小于所述第3阈值的情况下输出表示有效的信号;以及
再生控制信号生成部,其生成再生控制信号,该再生控制信号在所述第1比较部的输出变为有效的定时使所述半导体开关元件成为导通状态,并且在所述第2比较部的输出变为有效的定时使所述半导体开关元件成为切断状态。
6.根据权利要求4所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路具有:
第1储存部,其储存所述第1阈值;
第2储存部,其储存所述第2阈值;
第3储存部,其储存所述第3阈值;
第1比较部,其输出表示所述电压检测电路的输出大于所述第1阈值的第1信号;
第2比较部,其输出表示所述电压检测电路的输出小于所述第3阈值的第2信号;
第3比较部,其输出表示所述电压检测电路的输出大于所述第2阈值的第3信号;
切换部,其基于所述第1信号和所述第3信号,在所述状态判别电路的判别结果是再生状态的情况下输出所述第1信号,在所述状态判别电路的判别结果不是再生状态的情况下输出所述第3信号;以及
再生控制信号生成部,其生成再生控制信号,该再生控制信号在所述切换部的输出变为有效的定时使所述半导体开关元件成为导通状态,并且在所述第2比较部的输出变为有效的定时使所述半导体开关元件成为切断状态。
7.根据权利要求5或6所述的电动机驱动系统,其特征在于,
具有再生控制信号放大部,该再生控制信号放大部将所述再生控制信号放大至所述半导体开关元件能够得到驱动的电压振幅或者电流量而输出至所述半导体开关元件。
8.根据权利要求7所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制电路在所述再生控制信号生成部与所述再生控制信号放大部之间具有再生控制信号屏蔽部,
所述再生控制信号屏蔽部基于所述再生控制信号生成部的输出,向所述再生控制信号放大部输出禁止所述半导体开关元件成为导通状态而是继续维持切断状态的再生控制信号。
9.根据权利要求8所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制信号屏蔽部基于所述再生控制信号生成部的输出,运算所述半导体开关元件处于导通状态时的时间比率,在从运算出的所述时间比率变得大于第4阈值的定时起至所述时间比率变得小于第5阈值的定时为止的期间,将所述半导体开关元件维持为切断状态,其中,所述第5阈值小于所述第4阈值。
10.根据权利要求9所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制信号屏蔽部具有:
计数部,其将所述时间比率作为再生负载率进行输出;
第4比较部,其输出表示所述再生负载率大于所述第4阈值的信号;
第5比较部,其输出表示所述再生负载率小于所述第5阈值的信号;
状态保持部,其在从所述第4比较部的输出信号变为有效的定时起至所述第5比较部的输出信号变为有效的定时为止的期间,输出将所述半导体开关元件维持为切断状态的信号;以及
第2切换部,其在所述状态保持部的输出为有效的期间,以强制地使所述半导体开关元件成为切断状态的方式输出所述再生控制信号生成部的输出,在所述状态保持部的输出不是有效的期间,直接输出所述再生控制信号生成部的输出。
11.根据权利要求8所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制信号屏蔽部基于所述半导体开关元件处于导通状态的时间和所述电阻器的蓄热特性,推定所述电阻器的温度上升量,并且基于所述半导体开关元件处于切断状态的时间和所述电阻器的散热特性,推定温度下降量,计算所述电阻器的推定温度,在从计算出的所述推定温度变得大于第6阈值的定时起至所述推定温度变得小于第7阈值的定时为止的期间,将所述半导体开关元件维持为切断状态,其中,所述第7阈值小于所述第6阈值。
12.根据权利要求11所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制信号屏蔽部具有:
第6比较部,其输出表示所述推定温度大于所述第6阈值的信号;
第7比较部,其输出表示所述推定温度小于所述第7阈值的信号;
状态保持部,其在从所述第6比较部的输出变为有效的定时起至所述第7比较部的输出变为有效的定时为止的期间,输出使所述半导体开关元件维持为切断状态的信号;以及
第3切换部,其在所述状态保持部的输出为有效的期间,以强制地使所述半导体开关元件成为切断状态的方式输出所述再生控制信号生成部的输出,在所述状态保持部的输出不是有效的期间,直接输出所述再生控制信号生成部的输出。
13.根据权利要求8所述的电动机驱动系统,其特征在于,
所述再生控制信号屏蔽部一并具有:
权利要求9所述的再生控制信号屏蔽部的功能;以及
权利要求11所述的再生控制信号屏蔽部的功能。
14.一种逆变器装置,其与具有高电位侧导体以及低电位侧导体的直流母线连接,与连接于所述直流母线的1个或者多个其他逆变器装置一起构成电动机驱动系统,该逆变器装置将经由所述直流母线供给的直流电力转换成交流电力而对电动机进行驱动,
该逆变器装置的特征在于,
所述逆变器装置具有:
电力转换电路,其将所述直流电力转换为所述交流电力;
电压检测电路,其检测在所述电力转换电路施加的直流电压;
平滑电容器,其与所述电力转换电路并联连接;
再生电路,其具有串联连接的电阻器以及半导体开关元件,所述电阻器和所述半导体开关元件连接于所述高电位侧导体与所述低电位侧导体之间;
状态判别电路,其判别所述电力转换电路是否处于再生状态;以及
再生控制电路,其基于所述状态判别电路的判别结果以及所述直流电压与判定阈值的比较结果,将所述再生电路的所述半导体开关元件控制为导通状态或者切断状态。
15.根据权利要求14所述的逆变器装置,其特征在于,
所述再生控制电路保存第1阈值以及比所述第1阈值大的第2阈值,基于所述状态判别电路的判别结果,将是否使所述再生电路的半导体开关元件成为导通状态的判定阈值在所述第1阈值与所述第2阈值之间进行切换。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/045161 WO2019116551A1 (ja) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | モータ駆動システム及びインバータ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111466076A true CN111466076A (zh) | 2020-07-28 |
CN111466076B CN111466076B (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=66530843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780097595.9A Active CN111466076B (zh) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 电动机驱动系统及逆变器装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6513293B1 (zh) |
KR (1) | KR102141663B1 (zh) |
CN (1) | CN111466076B (zh) |
WO (1) | WO2019116551A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7224228B2 (ja) * | 2019-04-09 | 2023-02-17 | オムロン株式会社 | モータ駆動装置及びサーボdc給電システム |
JP7162569B2 (ja) * | 2019-06-13 | 2022-10-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
JP7565152B2 (ja) * | 2019-08-06 | 2024-10-10 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | エンコーダシステム、モータシステム及びロボット |
WO2024142533A1 (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 回生電力活用システム、制御方法、及びプログラム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0795775A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Toshiba Corp | インバータ保護装置 |
JPH10178779A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Fanuc Ltd | 降圧形コンバータにおける過電圧保護回路 |
CN103904959A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 株式会社安川电机 | 多轴马达驱动系统和马达驱动设备 |
WO2015063865A1 (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置、モータ制御システム及びモータ制御装置の制御方法 |
CN105229918A (zh) * | 2013-05-16 | 2016-01-06 | 三菱电机株式会社 | 电动机控制装置 |
CN105684298A (zh) * | 2013-10-02 | 2016-06-15 | 三菱电机株式会社 | 交流电动机驱动系统 |
CN106464187A (zh) * | 2014-06-19 | 2017-02-22 | 三菱电机株式会社 | 交流电动机驱动系统 |
CN107148738A (zh) * | 2015-01-29 | 2017-09-08 | 三菱电机株式会社 | 电力变换装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6792330B1 (en) | 1999-07-06 | 2004-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Drive control system |
JP2005253213A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Yaskawa Electric Corp | 多軸モータ制御方法および装置 |
JP2010110139A (ja) | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | インバータ装置の回生電力処理方法 |
JP2012175871A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置およびシステム |
JP6303965B2 (ja) * | 2014-10-07 | 2018-04-04 | フジテック株式会社 | エレベータ制御装置 |
-
2017
- 2017-12-15 CN CN201780097595.9A patent/CN111466076B/zh active Active
- 2017-12-15 KR KR1020207016472A patent/KR102141663B1/ko active IP Right Grant
- 2017-12-15 WO PCT/JP2017/045161 patent/WO2019116551A1/ja active Application Filing
- 2017-12-15 JP JP2018524499A patent/JP6513293B1/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0795775A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Toshiba Corp | インバータ保護装置 |
JPH10178779A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Fanuc Ltd | 降圧形コンバータにおける過電圧保護回路 |
CN103904959A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 株式会社安川电机 | 多轴马达驱动系统和马达驱动设备 |
CN105229918A (zh) * | 2013-05-16 | 2016-01-06 | 三菱电机株式会社 | 电动机控制装置 |
CN105684298A (zh) * | 2013-10-02 | 2016-06-15 | 三菱电机株式会社 | 交流电动机驱动系统 |
WO2015063865A1 (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置、モータ制御システム及びモータ制御装置の制御方法 |
CN106464187A (zh) * | 2014-06-19 | 2017-02-22 | 三菱电机株式会社 | 交流电动机驱动系统 |
CN107148738A (zh) * | 2015-01-29 | 2017-09-08 | 三菱电机株式会社 | 电力变换装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6513293B1 (ja) | 2019-05-15 |
KR102141663B1 (ko) | 2020-08-05 |
CN111466076B (zh) | 2021-10-29 |
KR20200076747A (ko) | 2020-06-29 |
WO2019116551A1 (ja) | 2019-06-20 |
JPWO2019116551A1 (ja) | 2019-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111466076B (zh) | 电动机驱动系统及逆变器装置 | |
US8143836B2 (en) | Motor controller | |
JP6193344B2 (ja) | 電気回路およびその駆動方法 | |
JP5955470B2 (ja) | 直流/直流変換装置および負荷駆動制御システム | |
JP5519398B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US8649196B2 (en) | Power converting apparatus with an output voltage that is the sum of voltages generated by individual inverters | |
US20100026267A1 (en) | Single inductor multiple output switching devices | |
JP5591188B2 (ja) | 電力変換装置 | |
KR101120757B1 (ko) | 회생 제동 장치 | |
US20020140294A1 (en) | Voltage fluctuation compensating apparatus | |
CN108631631A (zh) | 多电平逆变器 | |
CN107294384B (zh) | Dc-dc电压转换装置 | |
JP4329692B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US8917066B2 (en) | Method and apparatus of shunt control for multiple power converters on a shared DC bus | |
JP5104083B2 (ja) | 電力変換装置および電力変換方法 | |
KR20120068003A (ko) | 커뮤테이션 회로를 갖는 인버터 | |
JP4498891B2 (ja) | 半導体電力変換装置 | |
US20170250551A1 (en) | Energy storage device and modular circuit | |
CN110771023B (zh) | 同步整流型dc-dc变换器以及开关电源装置 | |
JP5158491B2 (ja) | 無停電電源装置の制御方法 | |
JP4875428B2 (ja) | 半導体電力変換装置 | |
JP5264287B2 (ja) | 瞬時電圧低下補償装置 | |
JP4448294B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6895067B2 (ja) | 3レベルチョッパ及びその制御回路 | |
JP3887007B2 (ja) | 電力出力装置 |
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 |