CN1277349C - 马达驱动设备 - Google Patents

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Abstract

一种马达驱动设备，其能够利用来自马达控制单元的一单个马达驱动命令，驱动控制多个逆变器单元，从而控制一大容量马达等等。马达控制单元发出一单个马达驱动命令(扭矩命令)S。一中间单元通过将马达驱动命令S和预先设置的系数A1至A4相乘，获得逆变器单元的马达驱动命令S×A1至S×A4。逆变器单元被分别地提供了马达驱动命令S×A1至S×A4，且驱动一单个马达。因为马达被逆变器单元提供的总电流所驱动，该马达可以产生一大的扭矩。马达控制单元仅需要产生一单个马达驱动命令S，因此仅需要操作一单个处理部件。因此，马达控制单元可以产生和发出其他马达的马达驱动命令来驱动它们。

Description

马达驱动设备
技术领域
本发明涉及一种用于产生大马达输出扭矩的马达驱动设备。
背景技术
为了使用一逆变器单元来驱动地控制一大容量马达，需要该逆变器单元也是大容量的逆变器单元。然而，因为逆变器单元的元件的限制，很难作出一单个大容量的逆变器单元。使用一方法：通过获得来自多个并行连接的小容量逆变器单元的大输出，来代替使用一单个大容量逆变器单元，等效地驱动控制一大容量马达。
图8为显示控制一个使用多个逆变器单元的大容量的马达的一种现有控制方法的框图。
一马达控制单元1产生多个马达驱动命令，且将它们分别送至并行排布的多个(图8中为四个)逆变器单元IV1至IV4，从而在逆变器单元IV1至IV4执行PWM控制或类似的控制，因而，逆变器单元IV1至IV4将同时驱动一大容量马达2。因此，放置在一起的逆变器单元IV1至IV4可以驱动控制该大容量马达2，虽然它们每个的容量都很小。
此外，作为使用两个马达来驱动一大体积的可移动部件的方法，一个串联控制方法已被公众所知，其中，对于该大体积的可移动部件，由单个马达进行加速/减速控制是很困难的。在该串联控制方法中，两个马达被一马达控制单元产生的单个扭矩命令(电流命令)所驱动(参见JP8-16246A)。
为了将驱动命令分别送至各个逆变器单元，马达控制单元需要产生与逆变器单元数目相同的马达驱动命令。在这样的处理过程中，多个马达驱动命令产生部件都用于驱动一单个马达。这产生了一个问题：当其它马达要被该马达控制单元所驱动控制时，可以被驱动控制的马达的数目被限制了。
发明内容
本发明提供一种马达驱动设备，其可以利用来自马达控制单元的一单个马达驱动命令，驱动控制多个逆变器单元，从而控制一大容量马达等等。
本发明的马达驱动设备包括一马达控制单元，用于依照输入的运动命令，产生一马达驱动命令；多个逆变器单元，用于提供驱动电压给至少一个马达；一中间单元，位于所述马达控制单元和所述的多个逆变器单元之间，基于所述马达控制单元产生的马达驱动命令，发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
中间单元可以连接至所述的多个逆变器单元，来执行串行数据传输，且基于所述马达控制单元产生的所述的马达驱动命令，串行发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
可选择的，中间单元可以连接至所述的多个逆变器单元，来执行并行数据传输，且基于所述马达控制单元产生的相同的马达驱动命令，并行发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
驱动命令可以作为电信号或光信号从所述的中间单元发送给所述的多个逆变器单元。
马达控制单元可以产生一扭矩命令或PWM命令作为马达驱动命令。
多个逆变器单元可以分别提供驱动电压给一单个马达的多组相绕组。可选择的，多个逆变器单元可以提供驱动电压给一单个马达的单组相绕组。
多个逆变器单元可以提供驱动电压给多个马达，以共同地驱动单个被驱动元件，或者提供驱动电压给多个线性马达，以同步驱动。
中间单元的壳体可以独立于马达控制单元的壳体和多个逆变器单元的壳体而被提供。可选择的，中间单元的壳体可以位于马达控制单元的壳体中，或者位于多个逆变器单元的壳体中。
因为中间单元基于马达控制单元产生的相同的马达驱动命令，将驱动命令送至多个逆变器单元，不需要马达控制单元产生多个逆变器单元的马达驱动命令，从而减少了马达控制单元的处理负载。这使得可以应用马达控制单元产生多个马达驱动命令的功能来驱动其它独立的马达。从而，消除了被多个逆变器单元并行驱动的马达驱动命令的数目限制。
附图说明
图1为显示本发明第一实施例的框图；
图2为显示本发明第二实施例的框图；
图3为显示本发明第三实施例的框图；
图4为显示本发明第四实施例的框图；
图5为显示本发明第五实施例的框图；
图6为显示在本发明的实施例中使用的用于并行连接的中间单元的相关元件的框图；
图7为显示在本发明的实施例中使用的用于串行连接的中间单元的相关元件的框图；和
图8为显示控制一个使用多个逆变器单元的马达的一种现有控制方法的框图。
具体实施方式
图1为显示本发明第一实施例的框图。
在第一实施例中，诸如数字控制单元的马达控制单元1依照程序等，以运动命令反馈为基础产生作为马达驱动命令S的扭矩命令(电流命令)，且将该命令送至中间单元3。基于来自马达控制单元1的马达驱动命令S，中间单元3输出用于多个(图1显示的例子中为4个)并行排布的逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令(扭矩命令)，从而逆变器单元IV1至IV4驱动控制一大容量马达2。
在第一实施例中，马达控制单元1发出并行数据形式的马达驱动命令S，且中间单元3将马达驱动命令s以并行数据的形式发送至逆变器单元IV1至IV4。
图6为显示用于这种并行连接的中间单元3的相关元件的框图。中间单元3包括一接收电路31，一设置电路32，一操作电路33和与逆变器单元IV1至IV4的数目相应的驱动电路D1至Dn。以并行数据的形式从马达控制单元1发出的马达驱动命令(扭矩命令)S被接受电路31接收。在操作电路33中，马达驱动命令S分别乘以各个相应于逆变器单元IV1至IV4(在图1的例子中n＝4)的系数Ak(k＝1至n)，来产生逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令S×Ak，且该获得的马达驱动命令S×Ak同时以并行数据的形式通过驱动电路D1至Dn送至逆变器单元IV1至IV4。
特别的，在图1所示的例子中，通过将马达驱动命令S与为逆变器单元IV1设置的系数A1相乘而获得的“S×A1”，作为马达驱动命令(扭矩命令)，通过驱动器D1送至逆变器单元IV1。同样，通过将马达驱动命令S与为逆变器单元IVk设置的系数Ak(k＝1至n)相乘而获得的“S×Ak”，作为马达驱动命令(扭矩命令)，通过驱动器Dk送至逆变器单元IVk。
系数A1-An由设置电路32预先设置。如果所有的系数A1-An都设为“1”，这意味着：马达2被一马达驱动命令(扭矩命令)驱动，该马达驱动命令是来自马达控制命令的马达驱动命令S的值的n倍。从而，马达2被一大电流驱动。在图1的例子中马达2被4倍马达驱动命令S的值所驱动。
当逆变器单元IV1至IV4具有相同的规格和容量时，系数A1-An可以设为相同的值，例如“1”。当逆变器单元IV1至IV4具有不同的规格和/或容量时，用于逆变器单元IV1至IV4的系数A1-An，相应于逆变器单元IV1至IV4中的不同而设置，然后调节，从而逆变器单元IV1至IV4的总输出将是在大容量马达2的容量范围内的最佳值。从而，仅通过改变系数A1-An，可以获得适合马达2的容量的马达驱动设备。
图2为显示第二实施例的框图。在第二实施例中，多个(图2中为4个)逆变器单元IV1至IV4串联至马达控制单元1，且大容量马达4为具有四对相绕组的马达。
马达控制单元1发出串行数据形式的马达驱动命令(扭矩命令)S。中间单元5接收串行数据形式的马达驱动命令，获取逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令，且以预定的间隔将它们以串行数据的形式发送。逆变器单元IV1至IV4以雏菊花环的模式连接。逆变器单元IV1至IV4中的每一个操作接收它们自己的马达驱动命令且控制它们相应绕组对的驱动电压。在图4所示的例子中，马达4具有四对相绕组，提供四个逆变器单元来使得每一个提供和控制四对相绕组中一对的驱动电压。
图7为显示用于这种串联连接的中间单元5的相关元件的框图。
中间单元5包括一接收电路51，一设置电路52，一串行-并行转换电路53，一操作电路54，一并行-串行转换电路55和一驱动电路56。马达控制电路1发出串行数据形式的马达驱动命令(扭矩命令)S，其被接收电路51所接收。串行-并行转换电路53将该串行数据转换为并行数据。在操作电路54中，转换为并行数据的马达驱动命令S分别乘以各个为逆变器单元IV1至IVn(在图2的例子中n＝4)设置的系数A1至An，来获得逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×An。获得的用于逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×An，由一并行-串行转换电路55转换为串行数据且通过驱动电路56以预定的间隔发送。逆变器单元IV1至IVn中的每一个读取它们自己的马达驱动命令(扭矩命令)，且基于该读取的命令执行变换控制，从而将驱动电压提供给马达4的它们相应的绕组对，来驱动控制马达4。
同样在用于这种串行连接的中间单元5中，用于逆变器单元IV1至IVn的系数A1至An在设置电路52中自由地设置。在这方面，中间单元5与用于图6中的并行连接的中间单元3相似。
图3为显示本发明第三实施例的框图。
第三实施例为一个例子，其中，具有单对绕组的大容量马达2被如图2所示的串行连接至马达控制单元1的逆变器单元IV1至IVn所驱动控制。利用从马达控制装置1发出的串行数据形式的马达驱动命令S，用于串行连接的中间单元5产生逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令S×A1至S×A4，且将它们发送。到现在为止的处理与图2所示的第二实施例相同。不同点仅在于逆变器单元IV1至IV4同时驱动控制单对绕组(在这方面，第三实施例与图1所示的第一实施例相似)。
顺便地，显然图1所示的第一实施例可以配置以驱动具有多对绕组的马达，例如如图2所示的具有四对相绕组的马达4。在这种情况下，图1中的逆变器单元IV1至IV4的输出线连接至它们相应的绕组对。注明的是，相绕组对和逆变器单元通常不需要如图2所示那样一对一连接。可以配置成一对绕组被多个逆变器单元所驱动。
图4为显示本发明第四实施例的框图。
在第四实施例中，提供多个(四个)马达61至64来驱动单个被驱动元件7，而不是图1所示的第一实施例的大容量马达2。
马达控制单元1发出并行数据形式的单个马达驱动命令(扭矩命令)S，如图6所示的用于并行连接的中间单元3产生逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×A4，来分别驱动逆变器单元IV1至IV4。到现在为止的处理与第一实施例的处理相同，不再详细描述。第四和第一实施例之间的不同点在于，逆变器单元IV1至IV4中的每一个驱动马达61至64中相应的一个，从而被驱动元件7被这些马达总的输出所驱动。
对于单个马达驱动命令S，每一个皆与马达驱动命令S成比例的马达驱动命令S×A1至S×A4，同时送至逆变器单元IV1至IV4，且逆变器单元IV1至IV4驱动它们相应的马达61至64。从而，马达被同步驱动，且被驱动元件7被多个(四个)马达61至64总的扭矩所驱动。
虽然第四实施例是一个例子，其中逆变器单元IV1至IV4并行连接至马达控制装置1，逆变器单元也可以如图2所示那样串行连接至马达控制装置，以驱动多个马达，来驱动单个被驱动元件7。特别的，在图2所示的情况下，提供四个马达来取代马达4，且逆变器单元IV1至IV4中的每一个连接至四个马达中的一个，从而被驱动元件7被所有的四个马达所驱动。
图5为显示本发明第五实施例的框图。
在第五实施例中，本发明应用于线性马达。第五实施例与图4所示的第四实施例之间的不同仅在于：利用线性马达81至84替换马达6。
马达控制单元1发出串行数据形式的马达驱动命令(扭矩命令)S。图6所示的用于并行连接的中间单元3产生逆变器单元IV1至IV4的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×A4，来分别驱动逆变器单元IV1至IV4。到现在为止的处理与第一和第四实施例中的相同，不再详细描述。每个逆变器单元驱动线性马达81至84中相应的一个。线性马达81至84的滑块连接至一被驱动元件，且该被驱动元件被多个(四个)线性马达81至84总的输出扭矩所驱动。
在第五实施例中，逆变器单元IV1至IV4并行连接，且使用图6所示的用于并行连接的中间单元3。然而，逆变器单元可以串行连接。特别的，逆变器单元IV1至IV4可以使用图7所示的用于串行连接的中间单元5，串行连接至图2所示的马达驱动装置。
对于中间单元，用于并行连接的中间单元3和用于串行连接的中间单元5被描述。然而，中间单元可以配置成：接收来自马达控制单元1的串行数据形式的马达驱动命令S，将并行数据形式的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×A4送至逆变器单元IV1至IV4。特别的，通过从图7所示的配置中移除并行-串行转换电路55和驱动电路56且提供如图6所示的驱动电路D1至Dn，而获得中间单元，该中间单元用于并行发送在操作电路54中获取的、逆变器单元的马达驱动命令S×A1至S×A4。使用这样的中间单元，可以配置为：来自马达控制单元1的串行数据形式的马达驱动命令S并行送至逆变器单元IV1至IV4。
相反的，中间单元可以配置为：接收并行数据形式的马达驱动命令S，将其转换为串行数据，且将串行数据形式的马达驱动命令(扭矩命令)S×A1至S×A4送至逆变器单元IV1至IV4。可以配置为：中间单元将来自马达控制单元1的串行数据形式的马达驱动命令S，转换为逆变器单元IV1至IV4的串行数据形式的马达驱动命令，且将这些马达驱动命令送至图2所示以雏菊花环模式连接的逆变器单元IV1至IV4。
在上面描述的实施例中，马达控制单元1发出一扭矩命令(电流命令)，作为马达驱动命令S。然而，可以配置为：马达控制单元1作出一PWM命令，且将该PWM命令发出作为马达驱动命令S。在这种情况下，不需要在每个逆变器单元中提供PWM信号生成电路。
中间单元可以位于图1所示的马达控制单元1的壳体91内，或者位于壳体92内，该壳体92独立于马达控制单元1的壳体91和逆变器单元的壳体93。可选择的，其可以位于逆变器单元的壳体93内。驱动命令可以作为电信号或光信号从中间单元3或5发送至逆变器单元IV1至IV4。

Claims (22)

1.一种马达驱动设备，包括：
一马达控制单元，用于依照输入的运动命令，产生一马达驱动命令；
多个逆变器单元，用于提供驱动电压给至少一个马达；
一中间单元，位于所述的马达控制单元和所述的多个逆变器单元之间，用于基于所述的马达控制单元产生的马达驱动命令，发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
2.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：
所述的中间单元连接至所述的多个逆变器单元，来执行串行数据传输，且基于所述马达控制单元产生的所述马达驱动命令，串行发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
3.如权利要求2所述的马达驱动设备，其中：驱动命令作为电信号从所述的中间单元发送给所述的多个逆变器单元。
4.如权利要求3所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一扭矩命令作为马达驱动命令。
5.如权利要求3所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一PWM命令作为马达驱动命令。
6.如权利要求2所述的马达驱动设备，其中：驱动命令作为光信号从所述的中间单元发送给所述的多个逆变器单元。
7.如权利要求6所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一扭矩命令作为马达驱动命令。
8.如权利要求6所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一PWM命令作为马达驱动命令。
9.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的中间单元连接至所述的多个逆变器单元，来执行并行数据传输，且基于所述的马达控制单元产生的所述马达驱动命令，并行发出驱动命令给所述的多个逆变器单元。
10.如权利要求9所述的马达驱动设备，其中：驱动命令作为电信号从所述的中间单元发送给所述的多个逆变器单元。
11.如权利要求10所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一扭矩命令作为马达驱动命令。
12.如权利要求10所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一PWM命令作为马达驱动命令。
13.如权利要求9所述的马达驱动设备，其中：驱动命令作为光信号从所述的中间单元发送给所述的多个逆变器单元。
14.如权利要求13所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一扭矩命令作为马达驱动命令。
15.如权利要求13所述的马达驱动设备，其中：所述的马达控制单元产生一PWM命令作为马达驱动命令。
16.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的多个逆变器单元分别提供驱动电压给一单个马达的多组相绕组。
17.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的多个逆变器单元提供驱动电压给一单个马达的单组相绕组。
18.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的多个逆变器单元提供驱动电压给多个马达，以共同地驱动单个被驱动元件。
19.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的多个逆变器单元提供驱动电压给多个被同步驱动的线性马达。
20.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的中间单元的壳体独立于所述马达控制单元的壳体和所述多个逆变器单元的壳体。
21.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的中间单元位于所述马达控制单元的壳体中。
22.如权利要求1所述的马达驱动设备，其中：所述的中间单元位于所述多个逆变器单元的壳体中。
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