CN117121367A

CN117121367A - 具有充电控制部的马达驱动装置

Info

Publication number: CN117121367A
Application number: CN202180096863.1A
Authority: CN
Inventors: 齐藤总; 鹿川力
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2023-11-24
Also published as: JPWO2022219823A1; WO2022219823A1; DE112021006811T5

Abstract

马达驱动装置(1)具有：转换器(11)，其将从交流电源(100)供给的交流电力转换为直流电力并向DC链路输出；电容器(13)，其设置于DC链路；逆变器(12)，其将DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达的交流电力并输出；充电电路(14)，其具有充电电阻(21)，该充电电阻(21)用于防止针对电容器(13)的预备充电的期间中的冲击电流；充电控制部(15)，其控制基于充电电路(14)的针对电容器(13)的预备充电；以及异常判定部(16)，其在针对电容器(13)的预备充电的期间中，根据电容器(13)的电压的测定值和流过DC链路的电流的测定值中的至少一个来判定有无产生异常。

Description

具有充电控制部的马达驱动装置

技术领域

本发明涉及具有充电控制部的马达驱动装置。

背景技术

在控制机床、锻压机械、注射成型机、工业机械、或者各种机器人内的马达的驱动的马达驱动装置中，通过转换器(整流器)将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力并输出到DC链路，并且通过逆变器将DC链路中的直流电力转换为交流电力，将该交流电力作为马达驱动电力供给到马达。“DC链路”是指将转换器的直流输出侧与逆变器的直流输入侧电连接的电路部分，有时也另外称为“DC链路部”、“直流链路”、“直流链路部”、“直流母线”、“直流布线”或者“直流中间电路”等。

在DC链路设置电容器，该电容器具有蓄积能量的功能以及抑制转换器的直流侧的输出的脉动量的功能。设置于DC链路的电容器也称为平滑电容器、DC链路电容器，以下简称为“电容器”。

设置于DC链路的电容器需要在从马达驱动装置的电源接通后到马达的驱动开始前(即基于逆变器的电力转换动作开始前)预先充电为规定大小的电压。该充电一般称为预备充电或初始充电。在从电容器中未蓄积能量的状态起开始预备充电之后，从转换器向DC链路输出大的冲击电流。电容器的静电电容越大，产生越大的冲击电流。因此，一般在作为转换器的直流输出侧的DC链路或转换器的交流输入侧设置用于防止冲击电流的预备充电电路(初始充电电路)。以下，将预备充电电路(初始充电电路)简称为“充电电路”。

例如，已知一种电动车中的电容器的劣化判定装置，所述电动车辆具有：电池(3)；逆变器(6)，其将电池(3)输出的直流电力转换为交流电力；行驶用马达(1)，其由逆变器(6)输出的交流电力驱动；以及电容器(27)，其与逆变器(6)并联连接，所述电动车辆中的电容器的劣化判定装置的特征在于，具有：充电单元(41)，其对电容器(27)进行充电；电压检测单元(S2)，其检测电容器(27)的电压；以及劣化判定单元(10)，其在充电单元(41)工作时，根据由电压检测单元(S2)检测出的电容器(27)的电压的变化状态来判定该电容器(27)的劣化(例如，参照专利文献1)。

例如，已知一种逆变器装置，其特征在于，具有：转换器部，其将交流转换为直流；直流电容器，其使该转换器部的输出平滑；逆变器部，其将该直流电容器的两端的直流电压转换为交流电压来驱动交流电动机；控制部，其向构成该逆变器部的开关元件供给接通/断开脉冲；以及短路棒，其设置在所述直流电容器与所述逆变器部之间的直流布线内，所述短路棒在以离线的方式对装置进行故障诊断时将其拆下，取而代之插入电阻(例如，参照专利文献2)。

例如，已知一种马达驱动装置，其特征在于，具有：正转换器，其对从交流电源侧供给的交流电力进行转换而输出直流电力；DC链路电容器，其设置于作为所述正转换器的直流输出侧的DC链路；逆转换器，其对所述DC链路中的直流电力进行转换而输出用于驱动马达的交流电力；初始充电电路，其设置于所述DC链路，通过所述正转换器输出的直流电力对所述DC链路电容器进行充电；电位差产生判定部，其判定在所述初始充电电路的两端是否产生了电位差；直流电流检测部，其检测从所述正转换器向所述初始充电电路供给的直流电流；交流电流检测部，其检测从所述逆转换器向马达供给的交流电流；以及异常判定部，其在所述电位差产生判定部判定为在所述初始充电电路的两端产生了电位差的情况下，在所述直流电流检测部检测出直流电流的产生且所述交流电流检测部检测出交流电流的产生时，判定为在所述初始充电电路产生了异常发热(例如，参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平09-019003号公报

专利文献2：日本特开2010-252536号公报

专利文献3：日本特开2017-017805号公报

发明内容

发明要解决的课题

在转换器与逆变器之间的DC链路设置有电容器的马达驱动装置中，在电源接通后开始预备充电，在规定时间内(例如1秒以内)电容器达到规定的充电电压(例如直流250V)后完成预备充电。以往，在从开始预备充电起的规定时间内电容器未达到规定的充电电压的情况下，可能在马达驱动装置内产生了异常，因此，马达驱动装置输出警报。在多个马达驱动装置共用同一电源(配电盘)的情况下，当供给到一个马达驱动装置的电力减少时，在规定时间内预备充电未完成而输出警报。只要马达驱动装置没有异常，如果花费时间则能够安全地完成预备充电，因此，根据在规定时间内预备充电未完成而一律发出警报是不经济的。另一方面，必须避免在马达驱动装置存在异常的状态下继续进行预备充电。因此，期望如下的技术：在具有设置于转换器与逆变器之间的DC链路的电容器及其充电电路的马达驱动装置中，能够高效且安全地完成电容器的预备充电。

用于解决课题的手段

根据本公开的一方式，马达驱动装置具有：转换器，其将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力并向DC链路输出；电容器，其设置于DC链路；逆变器，其将DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达的交流电力并输出；充电电路，其具有充电电阻，该充电电阻用于防止针对电容器的预备充电的期间中的冲击电流；充电控制部，其控制基于充电电路的针对电容器的预备充电；以及异常判定部，其在针对电容器的预备充电的期间中，根据电容器的电压的测定值和流过DC链路的电流的测定值中的至少一个来判定有无产生异常。

另外，根据本公开的一方式，马达驱动装置具有：转换器，其将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力并向DC链路输出；电容器，其设置于DC链路；逆变器，其将DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达的交流电力并输出；充电电路，其具有充电电阻，该充电电阻用于防止针对电容器的预备充电的期间中的冲击电流；充电控制部，其控制基于充电电路的针对电容器的预备充电；电力消耗状况取得部，其取得与从交流电源接受交流电力的供给的电气机械系统的电力消耗状况相关的参数；以及异常判定部，其在针对电容器的预备充电的期间中，根据电容器的电压的测定值、流过DC链路的电流的测定值以及上述参数来判定有无产生异常。

另外，根据本公开的一方式，马达驱动装置具有：转换器，其将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力并向DC链路输出；电容器，其设置于DC链路；逆变器，其将DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达的交流电力并输出；充电电路，其具有充电电阻，该充电电阻用于防止针对电容器的预备充电的期间中的冲击电流；充电控制部，其控制基于充电电路的针对电容器的预备充电；电力消耗状况取得部，其取得与从交流电源接受交流电力的供给的电气机械系统的电力消耗状况相关的参数；以及异常判定部，其在针对电容器的预备充电的期间中，根据上述参数来判定有无产生异常。

发明效果

根据本公开的一方式，在具有设置于转换器与逆变器之间的DC链路的电容器及其充电电路的马达驱动装置中，能够高效且安全地完成电容器的预备充电。

附图说明

图1是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的图。

图2是表示在本公开的一实施方式的马达驱动装置中充电电路设置在转换器的交流输入侧与交流电源之间的情况的图。

图3是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置中的预备充电动作的流程图。

图4是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的第一变形例的图。

图5是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的第一变形例中的预备充电动作的流程图。

图6是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的第二变形例的图。

图7是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的第二变形例中的预备充电动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对具有充电控制部的马达驱动装置进行说明。为了容易理解，这些附图适当变更了比例尺。附图所示的方式是用于实施的一例，并不限定于图示的实施方式。

图1是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的图。

作为一例，表示通过与交流电源100连接的马达驱动装置1来控制马达200的情况。在本实施方式中，马达200的种类没有特别限定，例如可以是感应马达，也可以是同步马达，另外，马达200的台数也没有特别限定。另外，交流电源100和马达200的相数不特别限定于本实施方式，例如可以是三相，也可以是单相。图1所示的例子将交流电源100以及马达200分别设为三相。若列举交流电源100的一例，则有三相交流400V电源、三相交流200V电源、三相交流600V电源、单相交流100V电源等。设置有马达200的机械例如包含机床、机器人、锻压机械、注射成型机以及工业机械等。

另外，除了马达驱动装置1以外，交流电源100还与至少一个电气机械系统连接。在图1所示的例子中，作为一例，作为电气机械系统，n台(其中，n为正整数)马达驱动装置2-1～2-n与交流电源100连接，但与交流电源100连接的电气机械系统不限于马达驱动装置2-1～2-n，只要是从交流电源100接受交流电力的供给的机械即可。马达驱动装置1和马达驱动装置2-1～2-n从同一交流电源100接受交流电力的供给。马达驱动装置2-1～2-n例如分别驱动马达200-1～200-n，但马达驱动装置2-1～2-n的每一个也可以驱动多个马达200。

本公开的一实施方式的马达驱动装置1具有：转换器11、逆变器12、电容器13、充电电路14、充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17、电压测定部18以及电流测定部19。

转换器11将从交流电源100供给的交流电力转换为直流电力并向作为直流输出侧的DC链路输出。转换器11在从交流电源100供给三相交流电力的情况下由三相桥电路构成，在从交流电源100供给单相交流电力的情况下由单相桥电路构成。在图示的例子中，将交流电源100设为三相交流电源，因此，转换器11由三相桥电路构成。作为转换器11的例子，有二极管整流器、120度通电方式整流器以及PWM开关控制方式整流器等。例如，在转换器11是120度通电方式整流器或者PWM开关控制方式整流器的情况下，由开关元件以及与该开关元件反向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而在交流直流双向进行电力转换。该情况下，作为开关元件的例子，有FET、IGBT、晶闸管、GTO、晶体管等，但也可以是其他半导体元件。

逆变器12经由DC链路与转换器11连接。逆变器12将DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达200的交流电力并输出。更详细而言，逆变器12根据由马达控制部10生成的开关指令对内部的开关元件的接通断开动作进行PWM控制，由此，将DC链路中的直流电力转换为交流电力，供给到交流侧的马达200，并且将通过马达200的减速而再生的交流电力转换为直流电力，返回到DC链路。逆变器12由开关元件以及与该开关元件反向并联连接的二极管的全桥电路构成。作为开关元件的例子，有IGBT、FET、晶闸管、GTO、晶体管等，但也可以是其他半导体元件。在图1所示的例子中，将马达200设为三相交流马达，因此，逆变器12由三相全桥电路构成。在马达200为单相交流马达的情况下，逆变器12由单相桥电路构成。此外，在由一个马达驱动装置1驱动多个马达200的情况下，有时在该马达驱动装置1内设置与马达200的台数相同的台数的逆变器12。

马达控制部10通过控制在DC链路中的直流电力与作为马达200的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力转换的逆变器12，来控制马达200的驱动。即，马达驱动装置1内的马达控制部10根据马达200的(转子的)转速(速度反馈)、流过马达200的绕组的电流(电流反馈)、规定的转矩指令以及马达200的动作程序等，生成用于控制马达200的速度、转矩或转子的位置的开关指令。根据由马达控制部10生成的开关指令，控制基于逆变器12的电力转换动作。马达200根据从逆变器12供给的交流电力来控制速度、转矩或转子的位置。

在作为转换器11的直流输出侧的DC链路设置有电容器13。电容器13具有抑制来自转换器11的直流输出的脉动量的功能和蓄积直流电力的功能。作为电容器13的例子，例如有电解电容器、薄膜电容器等。

设置于DC链路的电容器13需要从马达驱动装置1的电源接通后到马达200的驱动开始前(即基于逆变器12的电力转换动作开始前)预先预备充电为规定大小的电压。在预备充电刚开始之后，从转换器11向DC链路流过大的冲击电流。充电电路14具有防止针对电容器13的预备充电的期间中的冲击电流的功能。在图1所示的例子中，充电电路14设置在转换器11的直流输出侧与电容器13之间。

充电电路14具有：充电电阻21、充电开关22以及主电路开关23。充电控制部15通过控制充电开关22以及主电路开关23的开闭状态，来控制基于充电电路14的针对电容器13的预备充电。充电开关22与充电电阻21串联连接，通过充电控制部15的控制来开闭电路。主电路开关23与由串联连接的充电电阻21和充电开关22构成的组并联连接。主电路开关23通过充电控制部15的控制来开闭转换器11与电容器13之间的电路。

当对马达驱动装置1接通电源时，开始从交流电源100向马达驱动装置1供给电力，开始针对电容器13的预备充电。在从马达驱动装置1的电源接通后到马达200的驱动开始前的预备充电期间中，通过充电控制部15将充电开关22控制为闭合状态且将主电路开关23控制为断开状态。在预备充电期间中，充电开关22维持闭合状态，主电路开关23维持断开状态，因此，从转换器11输出的电流经由充电电阻21作为充电电流流入到电容器13，对电容器13进行充电(预备充电)。这样，在预备充电期间中，从转换器11输出的电流在充电电阻21中流动，因此，能够防止冲击电流的产生。在预备充电开始后，当电容器13被充电至规定的充电电压时，通过充电控制部15将充电开关22控制为断开状态且将主电路开关23控制为闭合状态，完成针对电容器13的预备充电。在预备充电完成后，开始基于马达驱动装置1的马达200的驱动，从转换器11输出的电流通过闭合状态的主电路开关23朝向电容器13和逆变器12流动。此外，虽然详细情况在后面进行叙述，但在为了判定DC链路中的异常产生的有无而将充电电阻21的一端从电路分开时，充电控制部15将充电开关22和主电路开关23控制为断开状态。

电压测定部18测定施加于电容器13的正负两极端子间的电压(以下，简称为“电容器13的电压”。)。电容器13的电压是DC链路的端子间电压即DC链路电压，即，电压测定部18检测在转换器11的直流输出侧的正侧端子出现的正电位与在转换器11的直流输出侧的负侧端子出现的负电位之间的电位差的值来作为DC链路电压。由电压测定部18取得的电容器13的电压的测定值用于异常判定部16的异常判定处理、充电控制部15的预备充电处理以及DC链路电压控制。

电流测定部19测定流过DC链路的电流。在图1所示的例子中，电流测定部10测定在电容器13与逆变器12的连接点和充电电路14之间流动的电流。由电流测定部19取得的流过DC链路的电流的测定值用于异常判定部16的异常判定处理。

电力消耗状况取得部17与从交流电源100接受交流电力的供给的电气机械系统即马达驱动装置2-1～2-n内的各马达控制部之间经由通信线路能够通信地连接。通信线路可以是各种电信线缆、光纤线缆等有线通信线路，或者也可以是WiFi、红外线等无线通信线路。电力消耗状况取得部17经由通信线路取得与马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗状况相关的参数(以下，称为“电力消耗参数”)。

作为由电力消耗状况取得部17取得的电力消耗参数的例子，有马达驱动装置2-1～2-n消耗的电力的大小的合计(瓦特数)、由马达驱动装置2-1～2-n加速中的马达200-1～200-n的台数、设置在马达驱动装置2-1～2-n内的DC链路的预备充电中的电容器的台数、以及在马达驱动装置2-1～2-n中加速中的马达的台数和预备充电中的电容器的台数的合计等。

在将马达驱动装置2-1～2-n消耗的电力的大小的合计作为电力消耗参数的情况下，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，马达控制部、其上位控制装置(未图示)构成为计算该马达驱动装置中的消耗电力的大小。电力消耗状况取得部17经由通信线路取得与针对马达驱动装置2-1～2-n的消耗电力的大小相关的数据，并且，计算取得的马达驱动装置2-1～2-n的消耗电力的大小的合计，将其作为电力消耗参数。

在将通过马达驱动装置2-1～2-n加速中的马达200-1～200-n的台数作为电力消耗参数的情况下，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，以在马达驱动部对马达进行加速的期间设置表示加速中的数据即“加速中标志”的方式构成该马达控制部。即，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，在马达驱动部对马达进行加速的期间，加速中标志成立，在马达驱动部未对马达进行加速的期间(即减速中或停止中)，加速中标志不成立。电力消耗状况取得部17根据经由通信线路取得的加速中标志的数量，计算通过马达驱动装置2-1～2-n加速中的马达200-1～200-n的台数，将其作为电力消耗参数。

在将设置于马达驱动装置2-1～2-n内的DC链路的预备充电中的电容器的台数设为电力消耗参数的情况下，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，以在对电容器进行预备充电的期间设置表示充电中的数据即“充电中标志”的方式构成上位控制装置(未图示)。即，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，在对电容器进行预备充电的期间，充电中标志成立，在未对电容器进行预备充电的期间，充电中标志不成立。电力消耗状况取得部17根据经由通信线路取得的充电中标志的数量，计算设置在马达驱动装置2-1～2-n内的DC链路的预备充电中的电容器的台数，将其作为电力消耗参数。

在将在马达驱动装置2-1～2-n中加速中的马达的台数和预备充电中的电容器的台数的合计作为电力消耗参数的情况下，在各个马达驱动装置2-1～2-n中，以在马达驱动部对马达进行加速的期间设置表示加速中的数据即“加速中标志”的方式构成该马达控制部，以在对电容器进行预备充电的期间设置表示充电中的数据即“充电中标志”的方式构成上位控制装置(未图示)。电力消耗状况取得部17根据经由通信线路取得的加速中标志以及充电中标志的数量，计算在马达驱动装置2-1～2-n中加速中的马达的台数以及预备充电中的电容器的台数的合计，将其作为电力消耗参数。此外，在计算电力消耗参数时，也可以在马达驱动装置2-1～2-n中在加速中的马达的台数与预备充电中的电容器的台数之间进行加权。

在针对电容器13的预备充电的期间中，异常判定部16根据电容器13的电压的测定值、流过电容器13的电流的测定值以及电力消耗参数来判定有无产生异常。异常判定部16的判定结果输送到充电控制部15。此外，对于异常判定部16的异常判定处理的详细情况在后面进行叙述。

在由异常判定部16判定为有异常产生的情况下，停止针对电容器13的预备充电。针对电容器13的预备充电的停止通过切断从转换器11向电容器13的电流的流入来实现。例如，充电控制部15将充电开关22和主电路开关23双方控制为断开状态，或者将设置在转换器11与交流电源100之间的电磁接触器等开闭装置(未图示)控制为断开状态，由此，能够切断从转换器11向电容器13的电流的流入。

在马达驱动装置1内设置运算处理装置(处理器)。运算处理装置例如有IC、LSI、CPU、MPU、DSP等。该运算处理装置具有：充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17、电压测定部18以及电流测定部19。运算处理装置具有的这些各部例如是通过在处理器上执行的计算机程序而实现的功能模块。例如，在以计算机程序形式构建充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17、电压测定部18以及电流测定部19的情况下，通过使运算处理装置按照该计算机程序进行动作，能够实现各部的功能。用于执行充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17、电压测定部18以及电流测定部19的各处理的计算机程序也可以以记录于半导体存储器、磁记录介质或光记录介质这样的计算机可读取的记录介质的形式提供。另外，或者，也可以将充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17、电压测定部18以及电流测定部19作为写入了实现各部的功能的计算机程序的半导体集成电路来实现。

此外，在图1所示的例子中，将充电电路14设置在转换器11的直流输出侧与电容器13之间，但也可以设置在转换器11的交流输入侧与交流电源100之间。图2是表示在本公开的一实施方式的马达驱动装置中充电电路设置在转换器的交流输入侧与交流电源之间的情况的图。如图2所示，在交流电源100为三相交流电源的情况下，在将转换器11的交流输入侧与三相的交流电源100之间连结的三相的电力线中的至少两相的电力线上设置主电路开关23。在图2所示的例子中，作为一例，在将转换器11的交流输入侧与三相的交流电源100之间连结的三相全部的电力线上设置有主电路开关23。由串联连接的充电电阻21和充电开关22构成的组与主电路开关23并联连接。此外，在交流电源100为单相交流电源的情况下，在将转换器11的交流输入侧与单相的交流电源100之间连结的两根电力线中的至少一根电力线上设置主电路开关23，由串联连接的充电电阻21和充电开关22构成的组与主电路开关23并联连接。电流测定部19测定在电容器13与逆变器12的连接点和转换器11之间流动的电流作为流过DC链路的电流。

接着，对异常判定部16的异常判定处理进行说明。

在本公开的一实施方式的马达驱动装置1中，异常判定部16在针对电容器13的预备充电的期间中，根据电容器13的电压的测定值、流过电容器13的电流的测定值以及电力消耗参数来判定有无产生异常。

在针对电容器13的预备充电的期间中，在马达驱动装置1内没有任何异常且马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗不会对马达驱动装置1的预备充电造成影响的情况下，电容器13的电压的测定值以具有某种程度的大小的上升率上升。另一方面，在马达驱动装置1内有异常或者马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗对马达驱动装置1的预备充电造成影响的情况下，在针对电容器13的预备充电的期间中，电容器13的电压的测定值的上升率变小。预先设定用于区分这样的上升率的大小的第一阈值Th_A。异常判定部16在电容器13的电压的测定值的上升率为第一阈值Th_A以上的情况下判定为没有异常产生。

另外，在针对电容器13的预备充电的期间中，尽管电容器13的电压的测定值小于第一阈值Th_A(即电容器13的电压的测定值的上升率小)但在DC链路中流过大的电流的情况下，可能在马达驱动装置1内的DC链路中产生异物引起的电阻短路等异常。如果在充电电路14中将充电电阻21的一端设为从电路分开的状态来观察DC链路电压的下降倾向，则能够判定在DC链路中是否产生了电阻短路等异常。预先设定用于区分流过DC链路的电流的大小的第二阈值Th_B、以及用于判定在DC链路中是否产生了电阻短路等异常的第三阈值Th_C。在电容器13的电压的测定值的上升率小于第一阈值Th_A且流过DC链路的电流的测定值为第二阈值Th_B以上的情况下，在充电电路14中将充电电阻21的一端从电路分开。该状态下，异常判定部16在电容器13的电压的测定值的减少率为第三阈值Th_C以上的情况下，判定为有DC链路中的异常产生，在电容器13的电压的测定值的减少率小于第三阈值Th_C的情况下，判定为没有DC链路中的异常产生。

另外，在针对电容器13的预备充电的期间中，在电容器13的电压的测定值小于第一阈值Th_A(即电容器13的电压的测定值的上升率小)且流过DC链路的电流的测定值小于第二阈值Th_B(即流过DC链路的电流小)的情况下，马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗可能影响到马达驱动装置1的预备充电，或者充电电路14可能产生异常。作为充电电路14的异常的例子，有充电开关22的故障、主电路开关23的故障、充电电路14内的异物引起的电阻短路等。如果观察表示马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗状况的电力消耗参数，则能够判定马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗是否影响到马达驱动装置1的预备充电。预先设定用于区分马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗影响到马达驱动装置1的预备充电的可能性和充电电路14产生异常的可能性的第五阈值Th_E。在电力消耗参数为第五阈值Th_E以上的情况下，异常判定部16判定为马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗影响到马达驱动装置1的预备充电。如果充电电路14未产生异常，仅是马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗对马达驱动装置1的预备充电造成影响，则即使继续预备充电动作也不会特别产生问题。另一方面，在电力消耗参数小于第五阈值Th_E的情况下，马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗不会对马达驱动装置1的预备充电造成影响，因此，异常判定部16判定为充电电路14产生了异常。

只要未由异常判定部16判定为有异常，就继续针对电容器13的预备充电，在由异常判定部16判定为有异常的情况下，停止针对电容器13的预备充电。由此，能够高效且安全地完成针对电容器13的预备充电。

此外，在马达驱动装置1的通常的运用之前预先选定第一阈值Th_A、第二阈值Th_B、第三阈值Th_C、第四阈值Th_B以及第五阈值Th_E。例如，通过实机或计算机模拟来构建由确认了没有异常的马达驱动装置1和与该马达驱动装置1共用交流电源100的马达驱动装置2-1～2-n构成的系统、以及由模拟性地再现了DC链路、充电电路14的异常的马达驱动装置1和与该马达驱动装置1共用交流电源100的马达驱动装置2-1～2-n构成的系统。并且，通过使实机的系统动作或者通过使基于计算机模拟的系统动作来再现预备充电动作，取得电容器13的电压的测定值和在DC链路中流动的电流的测定值。适当考虑取得的各测定值以及马达驱动装置1的运用环境等，来选定能够区分异常产生的有无以及基于马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗的对马达驱动装置1的预备充电的影响的有无的第一阈值Th_A、第二阈值Th_B、第三阈值Th_C、第四阈值Th_B以及第五阈值Th_E。此外，在将马达驱动装置2-1～2-n消耗的电力的大小的合计(瓦特数)作为电力消耗参数的情况下，第五阈值Th_E被设定电力的大小。在将通过马达驱动装置2-1～2-n加速中的马达200-1～200-n的台数作为电力消耗参数的情况下，第五阈值Th_E被设定马达的台数。在将设置于马达驱动装置2-1～2-n内的DC链路的预备充电中的电容器的台数作为电力消耗参数的情况下，第五阈值Th_E被设定电容器的台数。在将针对马达驱动装置2-1～2-n的加速中的马达的台数和预备充电中的电容器的台数的合计作为电力消耗参数的情况下，第五阈值Th_E被设定电容器和马达的台数。

所选定的第一阈值Th_A、第二阈值Th_B、第三阈值Th_C、第四阈值Th_B以及第五阈值Th_E存储于异常判定部16内的存储部(未图示)或者与异常判定部16连接的存储部(未图示)。存储部也可以由例如EEPROM(注册商标)等那样的能够电擦除/记录的非易失性存储器、或者例如DRAM、SRAM等那样的能够高速读写的随机存取存储器等构成。另外，如果通过能够改写的存储装置实现存储部，则即使是暂时设定了第一阈值Th_A、第二阈值Th_B、第三阈值Th_C、第四阈值Th_B和/或第五阈值Th_E之后，也能够根据需要变更为适当的值。例如，也可以根据电容器13的劣化引起的静电电容的变化，改写存储于存储部的第一阈值Th_A、第二阈值Th_B、第三阈值Th_C和/或第四阈值Th_B。另外，例如，与马达驱动装置1共用交流电源100的电气机械系统(例如马达驱动装置2-1～2-n)有时变更其台数、或者变更运转程序、或者变更机械的结构内容。也可以配合这样的电气机械系统的变更，改写存储于存储部的第五阈值Th_E。

在步骤S101中，充电控制部15在将充电开关22控制为闭合状态且将主电路开关23控制为断开状态的状态下，当对马达驱动装置1接通交流电源100时，开始从交流电源100向马达驱动装置1供给电力，开始针对电容器13的预备充电。

在步骤S102中待机恒定时间后，在步骤S103中，电压测定部18测定电容器13的电压，电流测定部19测定在DC链路中流动的电流。电压的测定值输送到异常判定部16和充电控制部15，电流的测定值输送到异常判定部16。

在步骤S104中，异常判定部16判定电容器13的电压的测定值的上升率是否为第一阈值Th_A以上。

在步骤S104中判定为电容器13的电压的测定值的上升率为第一阈值Th_A以上的情况下，进入到步骤S105。在步骤S104中判定为电容器13的电压的测定值的上升率没有到第一阈值Th_A以上的情况下，进入到步骤S108。

在步骤S105中，异常判定部16判定为没有异常产生。

在接着步骤S105的步骤S106中，充电控制部15根据从电压测定部18输送来的电压的测定值是否达到规定的充电电压，来判定针对电容器13的预备充电是否完成。在从电压测定部18输送来的电压的测定值未达到规定的充电电压的情况下，在步骤S106中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电未完成，之后，处理返回到步骤S102。另一方面，在从电压测定部18输送来的电压的测定值达到规定的充电电压的情况下，在步骤S106中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电完成，进入到步骤S107。

在步骤S107中，充电控制部15将充电开关22控制为断开状态且将主电路开关23控制为闭合状态，由此，结束针对电容器的预备充电。在预备充电结束后，马达驱动装置1通过使转换器11和逆变器12进行通常的电力转换动作来驱动马达200。

在步骤S104中判定为电容器13的电压的测定值的上升率没有到第一阈值Th_A以上的情况下，在步骤S108中，异常判定部16判定流过DC链路的电流的测定值是否为第二阈值Th_B以上。在步骤S108中判定为流过DC链路的电流的测定值为第二阈值Th_B以上的情况下，进入到步骤S109，在判定为流过DC链路的电流的测定值小于第二阈值Th_B的情况下，进入到步骤S115。

在步骤S108中判定为流过DC链路的电流的测定值为第二阈值Th_B以上的情况下，在步骤S109中，充电控制部15进行使用了充电开关22的分开动作。即，充电控制部15通过进行将充电开关22从闭合状态切换为断开状态的控制，在充电电路14中将充电电阻21的一端从电路分开。

在步骤S110中，异常判定部16判定电容器13的电压的测定值的减少率是否为第三阈值Th_C以上。

在步骤S110中判定为电容器13的电压的测定值的减少率为第三阈值Th_C以上的情况下，进入到步骤S112，异常判定部16判定为有DC链路中的异常产生，之后，进入到步骤S113。

在步骤S110中判定为电容器13的电压的测定值的减少率小于第三阈值Th_C的情况下，进入到步骤S111。在步骤S111中，充电控制部15进行使用了充电开关22的再接通动作。即，充电控制部15通过进行将充电开关22从断开状态切换为闭合状态的控制，在充电电路14中将充电电阻21再次接通到电路上。之后，进入到步骤S105。

在步骤S108中判定为流过DC链路的电流的测定值小于第二阈值Th_B的情况下，在步骤S115中，异常判定部16判定流过DC链路的电流的测定值是否小于第四阈值Th_D。在步骤S115中判定为流过DC链路的电流的测定值小于第四阈值Th_D的情况下，进入到步骤S116，在判定为流过DC链路的电流的测定值为第四阈值Th_D以上的情况下，进入到步骤S105。

在步骤S116中，电力消耗状况取得部17经由通信线路取得表示马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗状况的电力消耗参数。

在步骤S117中，异常判定部16判定电力消耗参数是否小于第五阈值Th_E。在步骤S117中判定为电力消耗参数小于第五阈值Th_E的情况下，进入到步骤S105，在判定为电力消耗参数为第五阈值Th_E以上的情况下，进入到步骤S118。

在步骤S117中判定为电力消耗参数为第五阈值Th_E以上的情况下，在步骤S118中，异常判定部16判定为有充电电路14中的异常产生，之后，进入到步骤S113。

在步骤S112中由异常判定部16判定为有DC链路中的异常产生的情况下或者在步骤S117中由异常判定部16判定为有充电电路14中的异常产生的情况下，在步骤S113中停止针对电容器13的预备充电。针对电容器13的预备充电的停止通过切断从转换器11向电容器13的电流的流入来实现。在针对电容器13的预备充电停止后，以“异常结束”这样的形式结束处理(步骤S114)。此外，在步骤S114的异常结束的情况下，也可以使用显示部(未图示)向作业者通知“有DC链路中的异常产生”或者“有充电电路中的异常产生”。作为显示部的例子，有单体的显示装置、附属于马达驱动装置1的显示装置、附属于上位控制装置(未图示)的显示装置、以及附属于个人计算机和便携终端的显示装置等。另外，例如也可以使用LED、灯等发光设备(未图示)向作业者通知“有DC链路中的异常产生”或者“有充电电路中的异常产生”。另外，例如也可以使用音响设备(未图示)向作业者通知“有DC链路中的异常产生”或者“有充电电路中的异常产生”。由此，作业者能够容易地掌握针对电容器13的预备充电异常结束的原因是DC链路中的异常还是充电电路14中的异常，也能够容易地采取更换异常的部件或去除异常原因这样的应对。

接着，列举几个本公开的一实施方式的马达驱动装置1的变形例。在以下说明的变形例中，在转换器11的直流输出侧与电容器13之间设置充电电路14，但也可以在转换器11的交流输入侧与交流电源100之间设置充电电路14。

本公开的一实施方式的马达驱动装置1的第一变形例应用于在图1或图2的马达驱动装置1中除了该马达驱动装置1以外不存在与交流电源100连接的电气机械系统的情况。

在本公开的一实施方式的马达驱动装置的第一变形例中，除了马达驱动装置1以外不存在从交流电源100接受电力的供给的电气机械系统，因此，不需要参照图1和图2说明的那样的电力消耗状况取得部。即，第一变形例的马达驱动装置1具有：转换器11、逆变器12、电容器13、充电电路14、充电控制部15、异常判定部16、电压测定部18以及电流测定部19。

异常判定部16在针对电容器13的预备充电的期间中，根据电容器13的电压的测定值和流过DC链路的电流的测定值来判定有无产生异常。此外，对于转换器11、逆变器12、电容器13、充电电路14、充电控制部15、电压测定部18以及电流测定部19，如参照图1以及图2说明的那样。

在步骤S201中，充电控制部15在将充电开关22控制为闭合状态且将主电路开关23控制为断开状态的状态下，当对马达驱动装置1接通交流电源100时，开始从交流电源100向马达驱动装置1供给电力，开始针对电容器13的预备充电。

在步骤S202中待机恒定时间后，在步骤S203中，电压测定部18测定电容器13的电压，电流测定部19测定在DC链路中流动的电流。电压的测定值输送到异常判定部16和充电控制部15，电流的测定值输送到异常判定部16。

在步骤S204中，异常判定部16判定电容器13的电压的测定值的上升率是否为第一阈值Th_A以上。

在步骤S204中判定为电容器13的电压的测定值的上升率为第一阈值Th_A以上的情况下，进入到步骤S205。在步骤S204中判定为电容器13的电压的测定值的上升率没有到第一阈值Th_A以上的情况下，进入到步骤S208。

在步骤S205中，异常判定部16判定为没有异常产生。

在接着步骤S205的步骤S206中，充电控制部15根据从电压测定部18输送来的电压的测定值是否达到规定的充电电压，来判定针对电容器13的预备充电是否完成。在从电压测定部18输送来的电压的测定值未达到规定的充电电压的情况下，在步骤S206中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电未完成，之后，处理返回到步骤S202。另一方面，在从电压测定部18输送来的电压的测定值达到规定的充电电压的情况下，在步骤S106中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电完成，进入到步骤S207。

在步骤S207中，充电控制部15将充电开关22控制为断开状态且将主电路开关23控制为闭合状态，由此，结束针对电容器的预备充电。在预备充电结束后，马达驱动装置1通过使转换器11和逆变器12进行通常的电力转换动作来驱动马达200。

在步骤S204中判定为电容器13的电压的测定值的上升率没有到第一阈值Th_A以上的情况下，在步骤S208中，异常判定部16判定流过DC链路的电流的测定值是否为第二阈值Th_B以上。在步骤S208中判定为流过DC链路的电流的测定值为第二阈值Th_B以上的情况下，进入到步骤S209，在判定为流过DC链路的电流的测定值小于第二阈值Th_B的情况下，进入到步骤S205。

在步骤S208中判定为流过DC链路的电流的测定值为第二阈值Th_B以上的情况下，在步骤S209中，充电控制部15进行使用了充电开关22的分开动作。即，充电控制部15进行将充电开关22从闭合状态切换为断开状态的控制，由此，在充电电路14中将充电电阻21的一端从电路分开。

在步骤S210中，异常判定部16判定电容器13的电压的测定值的减少率是否为第三阈值Th_C以上。

在步骤S210中判定为电容器13的电压的测定值的减少率小于第三阈值Th_C的情况下，进入到步骤S211。在步骤S211中，充电控制部15进行使用了充电开关22的再接通动作。即，充电控制部15进行将充电开关22从断开状态切换为闭合状态的控制，由此，在充电电路14中将充电电阻21再次接通到电路上。之后，进入到步骤S205。

在步骤S210中判定为电容器13的电压的测定值的减少率为第三阈值Th_C以上的情况下，进入到步骤S212，异常判定部16判定为有马达驱动装置1中的异常产生，之后，进入到步骤S213。

在步骤S213中，停止针对电容器13的预备充电。针对电容器13的预备充电的停止通过切断从转换器11向电容器13的电流的流入来实现。在针对电容器13的预备充电停止后，以“异常结束”这样的形式结束处理(步骤S214)。此外，在步骤S214的异常结束的情况下，也可以使用显示部(未图示)、LED、灯等发光设备(未图示)或者音响设备(未图示)向作业者通知“有异常产生”。由此，作业者能够容易地掌握马达驱动装置1内的异常产生，也能够容易地采取更换异常的部件或去除异常原因这样的应对。

这样，在第一变形例中，在针对电容器13的预备充电的期间中，异常判定部16根据电容器13的电压的测定值和流过DC链路的电流的测定值来判定有无产生异常，但也可以仅根据电容器13的电压的测定值和流过DC链路的电流的测定值中的一方来判定有无产生异常。例如，在由异常判定部16仅根据电容器13的电压的测定值来判定有无产生异常的结构中，省略图5的步骤S208，在步骤S204中判定为电容器13的电压的测定值的上升率没有到第一阈值Th_A以上的情况下，进入到步骤S209。另外，例如，在由异常判定部16仅根据流过DC链路的电流的测定值来判定有无产生异常的结构中，省略图5的步骤S204，在步骤S203中电流测定部19测定出流过DC链路的电流之后，执行步骤S208的处理。

关于本公开的一实施方式的马达驱动装置1的第二变形例，在图1或图2的马达驱动装置1中，仅考虑与该马达驱动装置1共用交流电源100的电气机械系统的电力消耗状况来判定是否继续预备充电。

图6是表示本公开的一实施方式的马达驱动装置的第二变形例的图。在图6所示的例子中，作为一例，作为电气机械系统，n台(其中，n为正整数)马达驱动装置2-1～2-n与交流电源100连接，但与交流电源100连接的电气机械系统不限于马达驱动装置2-1～2-n，只要是从交流电源100接受交流电力的供给的机械即可。

在本公开的一实施方式的马达驱动装置的第二变形例中，不进行根据流过DC链路的电流的测定值的异常判定处理，因此，不需要参照图1和图2说明的那样的电流检测部。此外，在第二变形例中，也不进行根据电容器13的电压的测定值的异常判定处理，但电容器13的电压的测定值用于电容器13是否达到规定的充电电压的判定，因此，需要电压测定部18。由此，第二变形例的马达驱动装置1具有：转换器11、逆变器12、电容器13、充电电路14、充电控制部15、异常判定部16、电力消耗状况取得部17以及电压测定部18。

在针对电容器13的预备充电的期间中，异常判定部16根据表示与该马达驱动装置1共用交流电源100的电气机械系统即马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗状况的电力消耗参数，来判定有无产生异常。此外，对于转换器11、逆变器12、电容器13、充电电路14、充电控制部15、电力消耗状况取得部17以及电压测定部18，如参照图1以及图2说明的那样。

在步骤S301中，充电控制部15在将充电开关22控制为闭合状态且将主电路开关23控制为断开状态的状态下，当对马达驱动装置1接通交流电源100时，开始从交流电源100向马达驱动装置1供给电力，开始针对电容器13的预备充电。

在步骤S302中待机恒定时间后，在步骤S303中，电压测定部18测定电容器13的电压。电压的测定值输送到异常判定部16和充电控制部15。

在步骤S304中，电力消耗状况取得部17经由通信线路取得表示马达驱动装置2-1～2-n的电力消耗状况的电力消耗参数。

在步骤S305中，异常判定部16判定电力消耗参数是否小于第五阈值Th_E。在步骤S305中判定为电力消耗参数小于第五阈值Th_E的情况下，进入到步骤S306，在判定为电力消耗参数为第五阈值Th_E以上的情况下，进入到步骤S309。

在步骤S306中，异常判定部16判定为没有异常产生。

在接着步骤S306的步骤S307中，充电控制部15根据从电压测定部18输送来的电压的测定值是否达到规定的充电电压，来判定针对电容器13的预备充电是否完成。在从电压测定部18输送来的电压的测定值未达到规定的充电电压的情况下，在步骤S307中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电未完成，之后，处理返回到步骤S302。另一方面，在从电压测定部18输送来的电压的测定值达到规定的充电电压的情况下，在步骤S307中，充电控制部15判定为针对电容器13的预备充电完成，进入到步骤S308。

在步骤S308中，充电控制部15将充电开关22控制为断开状态且将主电路开关23控制为闭合状态，由此，结束针对电容器的预备充电。在预备充电结束后，马达驱动装置1通过使转换器11和逆变器12进行通常的电力转换动作来驱动马达200。

在步骤S305中判定为电力消耗参数为第五阈值Th_E以上的情况下，在步骤S309中，异常判定部16判定为有马达驱动装置1中的异常产生，之后，进入到步骤S310。

在步骤S310中，停止针对电容器13的预备充电。针对电容器13的预备充电的停止通过切断从转换器11向电容器13的电流的流入来实现。在针对电容器13的预备充电停止后，以“异常结束”的形式结束处理(步骤S311)。此外，在步骤S311的异常结束的情况下，也可以使用显示部(未图示)、LED、灯等发光设备(未图示)或者音响设备(未图示)向作业者通知“有异常产生”。由此，作业者能够容易地掌握马达驱动装置1内的异常产生，也能够容易地采取更换异常的部件或去除异常原因这样的应对。

第一变形例和第二变形例与参照图1和图2说明的实施方式相比，具有结构简单且低成本的优点。

如以上说明的那样，根据本公开的一实施方式、第一变形例以及第二变形例，只要马达驱动装置没有异常，就能够继续预备充电并使其安全地完成，因此，是高效的，并且能够削减与预备充电相关的警报停止的产生次数。

符号说明

1 马达驱动装置

10 马达控制部

11 转换器

12 逆变器

13 电容器

14 充电电路

15 充电控制部

16 异常判定部

17 电力消耗状况取得部

18 电压测定部

19 电流测定部

21 充电电阻

22 充电开关

23 主电路开关

100 交流电源

200 马达。

Claims

1.一种马达驱动装置，其特征在于，

所述马达驱动装置具备：

转换器，其将从交流电源供给的交流电力转换为直流电力并向DC链路输出；

电容器，其设置于所述DC链路；

逆变器，其将所述DC链路中的直流电力转换为用于驱动马达的交流电力并输出；

充电电路，其具有充电电阻，该充电电阻用于防止针对所述电容器的预备充电的期间中的冲击电流；

充电控制部，其控制基于所述充电电路的针对所述电容器的预备充电；以及

异常判定部，其在针对所述电容器的预备充电的期间中，根据所述电容器的电压的测定值和流过所述DC链路的电流的测定值中的至少一个来判定有无异常产生。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

在所述电容器的电压的测定值的上升率为第一阈值以上的情况下，所述异常判定部判定为没有产生异常。

3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，

在所述电容器的电压的测定值的上升率小于所述第一阈值且流过所述DC链路的电流的测定值为第二阈值以上的情况下，所述充电控制部执行将所述充电电阻的一端从电路分开的控制，

在所述充电控制部执行将所述充电电阻的一端从电路分开的控制的状态下，在所述电容器的电压的测定值的减少率为第三阈值以上的情况下，所述异常判定部判定为有异常产生，在所述电容器的电压的测定值的减少率小于所述第三阈值的情况下，所述异常判定部判定为没有异常产生。

4.根据权利要求3所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述马达驱动装置还具有：电力消耗状况取得部，其取得与从所述交流电源接受交流电力的供给的电气机械系统的电力消耗状况相关的参数，

所述异常判定部根据所述参数来判定有无产生异常。

5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，

在所述电容器的电压的测定值的上升率小于所述第一阈值且流过所述DC链路的电流的测定值小于比所述第二阈值小的第四阈值的状态下，在所述参数小于第五阈值的情况下，所述异常判定部判定为有异常产生，在所述参数为所述第五阈值以上的情况下，所述异常判定部判定为没有异常产生。

6.一种马达驱动装置，其特征在于，

所述马达驱动装置具有：

电容器，其设置于所述DC链路；

充电控制部，其控制基于所述充电电路的针对所述电容器的预备充电；

电力消耗状况取得部，其取得与从所述交流电源接受交流电力的供给的电气机械系统的电力消耗状况相关的参数；以及

异常判定部，其在针对所述电容器的预备充电的期间中，根据所述电容器的电压的测定值、流过所述DC链路的电流的测定值以及所述参数，来判定有无产生异常。

7.一种马达驱动装置，其特征在于，

所述马达驱动装置具有：

电容器，其设置于所述DC链路；

异常判定部，其在针对所述电容器的预备充电的期间中，根据所述参数来判定有无产生异常。

8.根据权利要求7所述的马达驱动装置，其特征在于，

在所述参数小于第五阈值的情况下，所述异常判定部判定为有异常产生，在所述参数为所述第五阈值以上的情况下，所述异常判定部判定为没有产生异常。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述参数是所述电气机械系统的消耗电力的大小。

10.根据权利要求4至8中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述电气机械系统是至少一个另外的马达驱动装置，

所述参数是通过所述另外的马达驱动装置加速中的马达的台数、设置于所述另外的马达驱动装置内的DC链路的预备充电中的电容器的台数、以及所述加速中的马达的台数和所述预备充电中的电容器的台数的合计中的任一个。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

在由所述异常判定部判定为有异常产生的情况下，所述充电控制部执行停止针对所述电容器的预备充电的控制。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述充电电路具有：

所述充电电阻；

充电开关，其与所述充电电阻串联连接，通过所述充电控制部的控制来开闭电路；以及

主电路开关，其与由串联连接的所述充电电阻和所述充电开关构成的组并联连接，通过所述充电控制部的控制来开闭所述转换器与所述电容器之间的电路或者所述转换器与所述交流电源之间的电路，

通过所述充电控制部将所述充电开关控制为闭合状态且将所述主电路开关控制为断开状态，由此，执行针对所述电容器的预备充电，

在针对所述电容器的预备充电开始后，在所述电容器充电到规定的充电电压时，通过所述充电控制部将所述充电开关控制为断开状态且将所述主电路开关控制为闭合状态，由此，完成针对所述电容器的预备充电。

13.根据权利要求12所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述充电控制部在针对所述电容器的预备充电的期间中将所述充电开关控制为断开状态，由此，执行将所述充电电阻的一端从电路分开的控制。