CN203416211U - 同步电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种为进行电源再生以及停电时的同步电动机的停止而控制同步电动机的同步电动机控制装置。同步电动机驱动时交流电源停电时，通过q轴电流指令值设定部设定的q轴电流指令值以及同步电动机驱动时交流电源停电时通过d轴电流指令值设定部设定的d轴电流指令值，以使同步电动机每单位时间的功率的绝对值等于同步电动机每单位时间的损失的方式被设定。

Description

同步电动机控制装置

技术领域

本实用新型涉及为进行向交流电源侧再生当同步电动机减速时产生的再生能量的电源再生并且在交流电源停电时进行同步电动机的停止而控制同步电动机的同步电动机控制装置。

背景技术

历来，为处理电动机减速时产生的再生能量，使用了为进行向交流电源侧再生再生能量的电源再生而控制电动机的电动机控制装置。在进行这样的电源再生的情况下，因为在交流电源停电时能够向交流电源侧再生伴随电动机的减速而产生的再生能量，所以在向电动机供给交流电力的逆变器上并联连接的DC链路部的电压成为过电压（异常电压）。为避免DC链路部的电压成为过电压，例如在日本特开平10－243675号公报（JP10－243675A）以及日本特开2002－369564号公报（JP2002－369564A）中提出了设置有消耗在交流电源停电时伴随电动机的减速而产生的再生能量的再生电阻或者动态制动器的电动机控制装置。

但是，在电动机控制装置内设置再生电阻或者动态制动器的情况下，需要随着电动机的输出变大使再生电阻或者动态制动器的容量增大，随着再生电阻或者动态制动器的容量变大，有电动机控制装置的成本增大这样的不合适的情况。

另一方面，例如在日本特开平5－51182号公报（JP5－51182A）中提出了为了能够不设置再生电阻或者动态制动器地处理在交流电源停电时伴随电动机的减速而产生的再生能量而控制感应电动机的感应电动机控制装置。在这样的感应电动机控制装置中，在伴随交流电源的停电的感应电动机减速时，在同一转矩条件下通过抑制感应电动机的d轴电流的值而使感应电动机的q轴电流的值增大，使感应电动机的运转效率比感应电动机减速时以外的驱动时降低，由此使得不发生在交流电源侧再生的再生能量。另外，在上述的感应电动机控制装置中，在伴随交流电源的停电的感应电动机减速时以外的驱动时，为使感应电动机的运转效率比感应电动机减速时提高，把d轴电流的值设定为比减速时大的值。

但是，在为了进行电源再生而控制同步电动机的情况下，因为q轴电流有助于转矩的生成，所以在伴随交流电源的停电的同步电动机减速时，在抑制同步电动机的d轴电流的值的同时使同步电动机的q轴电流的值增大的情况下，再生能量增大，与向同步电动机供给交流电力的逆变器并联连接的DC链路部的电压成为过电压，由此有可能发生过电压警报。另外，在伴随交流电源的停电的同步电动机减速时以外的驱动时，在把d轴电流的值设定为超过零的值的情况下，同步电动机的消耗功率增大，同步电动机的运转效率显著降低。

实用新型内容

本实用新型的一种方式，提供一种同步电动机控制装置，其能够不对成本以及同步电动机的运转效率产生恶劣影响地避免在向同步电动机供给交流电力的逆变器上并联连接的DC链路部的电压成为过电压的事态，在交流电源停电时不发生过电压警报，迅速而且安全地使同步电动机停止。

根据本实用新型的一种方式，同步电动机控制装置，是为进行向交流电源侧再生同步电动机减速时产生的再生能量的电源再生同时在交流电源停电时进行同步电动机的停止而控制同步电动机的同步电动机控制装置，具有：q轴电流以及d轴电流检测部，用于根据在同步电动机中流动的第一相的电流、第二相的电流以及第三相的电流中的至少两个以及同步电动机的位置检测与同步电动机的转矩电流相当的q轴电流以及与同步电动机的励磁电流相当的d轴电流；q轴电流指令值设定部，用于在同步电动机驱动时交流电源不停电时，根据同步电动机的速度和针对同步电动机的速度指令值的差设定同步电动机的第一q轴电流指令值，在同步电动机驱动时交流电源停电时，设定同步电动机的第二q轴电流指令值；d轴电流指令值设定部，用于在同步电动机驱动时交流电源不停电时，把同步电动机的第一d轴电流指令值设定为零的值，在同步电动机驱动时交流电源停电时，把同步电动机的第二d轴电流指令值设定为比零大的值；和驱动部，用于根据q轴电流、d轴电流、第一q轴电流指令值或者第二q轴电流指令值、以及第一d轴电流指令值或者第二d轴电流指令值驱动同步电动机，以使同步电动机每单位时间的功率的绝对值等于同步电动机每单位时间的损失的方式，设定第二q轴电流指令值以及第二d轴电流指令值。

合适的是，基于同步电动机的速度和针对同步电动机的速度指令值的差设定第二q轴电流指令值，根据基于同步电动机的速度和针对同步电动机的速度指令值的差所设定的第二q轴电流指令值设定第二d轴电流指令值。

合适的是，根据同步电动机可以允许的最大的消耗功率或者预先给定的消耗功率设定第二q轴电流指令值以及第二d轴电流指令值。

合适的是，在同步电动机驱动时交流电源停电时为了限制同步电动机的转矩而设定的第二q轴电流指令值的第一限制值，被设定为比在同步电动机驱动时交流电源不停电时为了限制同步电动机的转矩而设定的第二q轴电流指令值的第二限制值低的值。

根据本实用新型的一种方式，因为第二q轴电流指令值以及第二d轴电流指令值，以使同步电动机每单位时间的功率的绝对值等于同步电动机每单位时间的损失的方式被设定，所以同步电动机驱动时交流电源停电时产生的再生功率成为零。因此，能够不对成本以及同步电动机的运转效率产生恶劣影响地避免在对同步电动机供给交流电力的逆变器上并联连接的DC链路部的电压成为过电压的事态，同时在交流电源停电时能够不发生过电压警报地迅速而且安全地使同步电动机停止。

附图说明

通过下面关联附图对于实施方式的说明，能够更加明了本实用新型的目的、特征以及优点。附图中，

图1是具有本实用新型的实施方式的同步电动机控制装置的系统的框图。

图2是图1的同步电动机控制装置的动作的流程图。

图3是用于说明q轴电流指令值以及d轴电流指令值的第一设定例的图。

图4是用于说明q轴电流指令值以及d轴电流指令值的第二设定例的图。具体实施方式

参照附图说明本实用新型的同步电动机控制装置的实施方式。

参照附图时，图1是具有本实用新型的实施方式的同步电动机控制装置的系统的框图。图1表示的系统，具有：作为交流电源的三相交流电源1、变换器2、作为DC链路部的滤波电容器3、逆变器4、作为同步电动机的永磁同步电动机5、被驱动体6、位置检测部7、旋转速度运算部8、存储器9、同步电动机控制装置10、停电检测部21、上位控制装置22、和变换器控制部23。

变换器2，例如通过多个（在三相交流的情况下为6个）整流二极管以及与这些整流二极管的各个反并联连接的晶体管构成，把从三相交流电源1供给的交流电力变换为直流电力。滤波电容器3，为对通过变换器2的整流二极管整流的电压进行滤波而与变换器2并联连接。逆变器4与滤波电容器3并联连接，例如通过多个（在三相交流的情况下为6个）整流二极管以及与这些整流二极管的各个反并联连接的晶体管构成，通过基于后面要说明的PWM信号V_PWM进行晶体管的导通关断动作，把通过变换器2变换所得的直流电力变换为交流电力。

永磁同步电动机5连接工作台、臂、在它们上装卸的工件等被驱动体6，例如也可以用于在机床中改变保持工件的工作台的位置或者姿势，使机器人的臂旋转操作等。在本实施方式中，假定永磁同步电动机5是具有转子52、和围绕转子52配置的定子53的旋转型伺服电动机，所述转子52具有被安装了位置检测部7的旋转轴51。

转子52具有以90°间隔配置的4个永久磁铁54a、54b、54c、54d。永久磁铁54a、54b、54c、54d如下配置：使定子53侧的端部对于转子52的旋转方向互相每次离开90°，同时永久磁铁54a、54b、54c、54d的外侧的端部交替成为N极、S极、N极以及S极。

定子53具有以120°间隔配置、分别被供给作为第一相的电流、第二相的电流以及第三相的电流的U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W的三个线圈55u、55v、55w。因此，永磁同步电动机5作为三相同步电动机作用。

在本实施方式中，定子53具有线圈（线圈55u、55v、55w），成为接受电力的一次侧，转子52具有磁铁（永久磁铁54a、54b、54c、54d），成为从一次侧接受电力的二次侧。

位置检测部7通过检测作为可动元件的位置的转子52的旋转角度θ的旋转编码器构成。旋转速度运算部8被输入旋转角度θ，通过用时间微分旋转角度θ，计算与U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W的频率相当的转子52的旋转速度ω，向同步电动机控制装置10输出旋转速度ω。

存储器9存储表示从上位控制装置22向同步电动机控制装置10输入的作为针对转子52的速度指令值的旋转速度指令ω_com、和在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时的作为第二q轴电流指令值以及第二d轴电流指令值设定的q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的关系的查找表。

在用Pm表示从逆变器4向永磁同步电动机5供给的每单位时间（例如同步电动机控制装置10的控制周期（例如250微秒））的功率，用Pw表示通过使转子52旋转而向永磁同步电动机5的外部作用的永磁同步电动机5的每单位时间的功率，用Pl表示铜损、铁损等永磁同步电动机5的每单位时间的损失的情况下，下面的关系成立：

Pm=Pw+Pl   (1)。

功率Pm，在永磁同步电动机5加速时比零值大，在永磁同步电动机5减速时比零值小。损失Pl始终比零值大。功率Pm的极性，依存功率Pw的值以及损失Pl的值而变化，在功率Pm比零值大时，与从逆变器4向永磁同步电动机5供给交流电力的状态（动力运行）对应，在功率Pm比零值小时，与从永磁同步电动机5向逆变器4供给交流电力的状态（再生）对应。在用Pr表示永磁同步电动机5减速时从永磁同步电动机5向逆变器4再生的再生功率的情况下，下面的关系成立：

Pr=-Pm=-(Pw+Pl)=|Pw|-Pl   (2)。

在永磁同步电动机5加速时，在转子52中积蓄转子52的旋转能量Erev=ΣPw，在永磁同步电动机5减速时，因为永磁同步电动机5作为发电机作用，所以在转子52中积蓄的转子52的旋转能量Erev作为电能被供给滤波电容器3。

根据本实施方式，设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，以使永磁同步电动机5的每单位时间的功率Pw的绝对值|Pw|等于永磁同步电动机5的每单位时间的损失Pl。在永磁同步电动机5的每单位时间的功率Pw的绝对值|Pw|等于永磁同步电动机5的每单位时间的损失Pl的情况下，再生功率Pr，如从式（2）所知成为零。

这里，关于q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的设定，更详细地进行说明。

在式（2）中，在使再生功率Pr成为零的情况下，

|Pw|-Pl=0   (3)

的关系成立。因此，在功率Pw和损失Pl之间，

|Pw|=Pl   (4)

的关系成立。

功率Pw可以用转矩常数Kt、q轴电流值I_qk以及旋转速度ω的积表示。即，

Kt×I_qk×ω=Pw   (5)

的关系成立。

另外，在用J表示转子52的惯量的情况下，

$E_{\mathrm{rev}}=\frac{1}{2}J{\mathrm{\ω}}^2---\left(6\right)$

的关系成立。当用时间t对式（6）进行一阶微分时，

$\frac{{\mathrm{dE}}_{\mathrm{rev}}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{J\ω}\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}---\left(7\right).$

功率Pw等于用时间t对旋转能量Erev进行一阶微分的结果。即，

$\mathrm{Pw}=\frac{{\mathrm{dE}}_{\mathrm{rev}}}{\mathrm{dt}}---\left(8\right)$

的关系成立。从式（7）以及式（8）可知

$\mathrm{Pw}=\mathrm{J\ω}\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}---\left(9\right)$

的关系成立。

另一方面，通过在线圈55u、55v、55w中的一个的电阻值R上乘以在q轴电流值I_qk的平方值上相加d轴电流值I_dk的平方值所得的值，也可以表示损失Pl。即，

3(I_qk ²+I_dk ²)R=Pl   (10)

的关系成立。因此，如式（4）所示，通过使功率Pw的绝对值|Pw|等于损失Pl那样设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，能够在永磁同步电动机5内即用线圈55u、55v、55w全部消耗与在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时的永磁同步电动机5的再生能量相当的再生功率Pr。

当关于q轴电流值I_qk解式（5）时，成为

$I_{\mathrm{qk}}=\frac{\mathrm{Pw}}{\mathrm{Kt}\×\mathrm{\ω}}---\left(11\right).$

另外，当把用式（11）求得的q轴电流值I_qk代入式（10），根据式（4），把功率Pw的绝对值|Pw|代入损失Pl，关于d轴电流值I_dk求解时，成为

$I_{\mathrm{dk}}=\sqrt{\frac{\left|\mathrm{Pw}\right|}{3R}-{\left(\frac{\mathrm{Pw}}{\mathrm{Kt}\×\mathrm{\ω}}\right)}^2}---\left(12\right).$

为使功率Pw的绝对值|Pw|等于损失Pl那样设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，可以根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定q轴电流值I_qk，根据基于旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定的q轴电流值I_qk设定d轴电流值I_dk。在这种情况下，通过把根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定的q轴电流值I_qk代入式（5）来计算功率Pw，通过把计算出的功率Pw代入式（12）来计算d轴电流值I_dk。如后所述，根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差，设定作为在永磁同步电动机5驱动时停电检测部21未检测到三相交流电源1停电时的第一q轴电流指令值的q轴电流指令值I_qcom。因此，在根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定q轴电流值I_qk的情况下，因为与三相交流电源1有无停电无关地，根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定q轴电流指令值I_qcom，即不需要根据三相交流电源1有无停电来变更q轴电流指令值I_qcom的设定，所以与根据三相交流电源1有无停电来变更q轴电流指令值I_qcom的设定的情况相比，能够简单地进行同步电动机控制装置10的控制。

为使功率Pw的绝对值|Pw|等于损失Pl那样设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，也可以根据永磁同步电动机5可以允许的最大的消耗功率或者预先给定的最大的消耗功率Pmax设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk。这里，消耗功率Pmax作为永磁同步电动机5可以允许的预先设定的最大电流值Imax以及最大电压值Vmax的积被算出，或者通过操作者预先设定的最大的消耗功率被给出。在这种情况下，

Pw=Pmax   (13)

的关系成立，所以能够通过把用式（13）表示的功率Pw代入式（11）计算q轴电流值I_qk，通过把用式（13）表示的功率Pw代入式（12）计算d轴电流值I_dk。这样，通过根据永磁同步电动机5可以允许的最大的消耗功率或者预先给定的最大的消耗功率Pmax设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，能够设定永磁同步电动机5可以允许的最大的q轴电流值或者满足预先给定的最大的消耗功率Pmax的最大的q轴电流值I_qk，能够使永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时的永磁同步电动机5的停止距离即停止时间最短。

如上所述，因为在存储器9中存储的查找表中唯一地决定了旋转速度指令ω_com和q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的关系，所以当旋转速度指令ω_com被决定时就唯一地决定了q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk。因此，同步电动机控制装置10，在伴随三相交流电源1的停电的永磁同步电动机5减速时，读出与速度指令ω_com对应的q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，把读出的q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk分别作为q轴电流指令值I_qcom以及d轴电流指令值I_dcom使用。

另外，在本实施方式中，在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时为限制永磁同步电动机5的转矩而设置的q轴电流指令值I_qcom即q轴电流值I_qk的第一限制值，被设定为比在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1不停电时为限制永磁同步电动机5的转矩而设置的q轴电流指令值I_qcom的第二限制值低的值。由此，因为能够使伴随三相交流电源1的停电的永磁同步电动机5减速时永磁同步电动机5生成的转矩，比在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1不停电时小，所以能够把在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时的永磁同步电动机5生成的再生功率Pr抑制得低。

另外，在通过设置第一限制值降低了再生功率Pr的情况下，如从式（5）以及式（12）所知那样，能够降低d轴电流值I_dk。为提高永磁同步电动机5的运转效率，希望尽量减小无助于转矩生成的后述的d轴电流I_d的值。因此，通过设置第一限制值来降低d轴电流值I_dk，能够提高永磁同步电动机5的运转效率。

同步电动机控制装置10，为控制永磁同步电动机5使进行向三相交流电源1侧再生永磁同步电动机5减速时产生的再生能量的电源再生并且在三相交流电源1停电时进行永磁同步电动机5的停止，进行独立地控制与转矩电流相当的永磁同步电动机5的q轴电流以及无助于转矩电流（与励磁电流相当）的永磁同步电动机5的d轴电流的矢量控制。因此，同步电动机控制装置10具有q轴电流以及d轴电流检测部11、q轴电流指令值设定部12、d轴电流指令值设定部13、和驱动部14。

在本实施方式中，旋转速度运算部8、存储器9、q轴电流以及d轴电流检测部11、q轴电流指令值设定部12、d轴电流指令值设定部13、驱动部14、以及停电检测部21，通过具有输入输出端口、串行通信电路、A/D变换器、比较器等的处理器实现，遵照在未图示的存储器中存储的处理程序执行后面要说明的处理。

q轴电流以及d轴电流检测部11，根据流过永磁同步电动机5的三相的U相电流I_U、V相电流I_V、W相电流I_W以及旋转角度θ检测q轴电流I_q以及d轴电流I_d。因此，q轴电流以及d轴电流检测部11通过进行旋转坐标变换以及三相－二相变换的坐标变换器构成。因此，q轴电流以及d轴电流检测部11把静止坐标系（UVW坐标系）的三相的U相电流I_U、V相电流I_V、W相电流I_W，变换为用对于静止坐标系（αβ坐标系）以旋转角度θ进行旋转的旋转坐标系表示的二相的q轴电流I_q以及d轴电流I_d，向驱动部14输出q轴电流I_q以及d轴电流I_d。

在这种情况下，三相的U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W，通过在逆变器4的输出线上设置的电流检测器4U、4V、4W被检测，电流检测器4U、4V、4W输出的电流检测信号，输入未图示的A/D变换器，变换为数字数据。此外，电流检测器4U、4V、4W例如通过霍尔元件构成。

q轴电流指令值设定部12，被输入旋转速度指令值ω_com以及旋转速度ω。q轴电流指令值设定部12，在包含永磁同步电动机5的减速时的驱动时停电检测部21未检出三相交流电源1停电时，根据旋转速度指令值ω_com以及旋转速度ω制作q轴电流指令值I_qcom。因此，q轴电流指令值设定部12，通过进行作为旋转速度指令值ω_com和旋转速度ω的相减结果的旋转速度偏差Δω的比例积分运算，制作作为第一q轴电流指令值的q轴电流指令值I_qcom，向驱动部14输出q轴电流指令值I_qcom。

另一方面，q轴电流指令值设定部12，在包含永磁同步电动机5的减速时的驱动时停电检测部21检出三相交流电源1停电时，把q轴电流指令值I_qcom设定为根据旋转速度指令值ω_com从存储器9中读出的q轴电流值I_qk。为使永磁同步电动机5停止，在相同的旋转速度指令值ω_com以及旋转速度ω的条件下，使与作为第二q轴电流指令值的q轴电流指令值I_qcom相当的q轴电流值I_qk，成为未检出三相交流电源1停电的情况下的q轴电流指令值I_qcom以下。

d轴电流指令值设定部13，被输入旋转速度指令值ω_com以及旋转速度ω。d轴电流指令值设定部13，在永磁同步电动机5驱动时停电检测部21未检出三相交流电源1停电时，作为第一d轴电流指令值，制作零值的d轴电流指令值I_dcom。

另一方面，d轴电流指令值设定部13，在永磁同步电动机5驱动时停电检测部21检出三相交流电源1停电时，作为第二d轴电流指令值,把d轴电流指令值I_dcom设定为根据旋转速度指令值ω_com从存储器9中读出的d轴电流值I_dk。为了在永磁同步电动机5内消耗在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时产生的再生功率Pr，这里设定的d轴电流值I_dk成为比零大的值。

驱动部14，根据q轴电流I_q、d轴电流I_d、q轴电流指令值I_qcom以及d轴电流指令值I_dcom驱动永磁同步电动机5。因此，驱动部14具有减法器14a、14b、PI控制部14c、14d、指令电压制作部14e、和PWM信号生成部14f。

减法器14a具有输入d轴电流指令值I_dcom的同相输入部、输入d轴电流I_d的反相输入部、输出作为d轴电流指令值I_dcom和d轴电流I_d的值的相减结果的电流偏差ΔI_d的输出部。减法器14b具有输入q轴电流指令值I_qcom的同相输入部、输入q轴电流I_q的反相输入部、输出作为q轴电流指令值I_qcom和q轴电流I_q的值的相减结果的电流偏差ΔI_q的输出部.

PI控制部14c，输入电流偏差ΔI_d，通过进行电流偏差ΔI_d的比例积分运算制作d轴电压指令值V_d，向指令电压制作部14e输出d轴电压指令值V_d。PI控制部14d，输入电流偏差ΔI_q，通过进行电流偏差ΔI_q的比例积分运算制作q轴电压指令值V_q，向指令电压制作部14e输出q轴电压指令值V_q。

指令电压制作部14e，根据q轴电压指令值V_q以及d轴电压指令值V_d制作U相电压指令值V_U、V相电压指令值V_V以及W相电压指令值V_W。为此，指令电压制作部14e通过进行旋转坐标变换以及二相－三相变换的坐标变换器构成。因此，指令电压制作部14e，把用对于静止坐标系（αβ坐标系）旋转旋转角度θ的旋转坐标系表示的二相的d轴电压指令值V_d以及q轴电压指令值V_q，变换为三相的U相电压指令值V_U、V相电压指令值V_V以及W相电压指令值V_W，向PWM信号生成部14f输出U相电压指令值V_U、V相电压指令值V_V以及W相电压指令值V_W。

PWM信号生成部14f根据U相电压指令值V_U、V相电压指令值V_V以及W相电压指令值V_W生成PWM信号V_PWM（在这种情况下，与逆变器4的各晶体管对应的V_PWM1、V_PWM2、V_PWM3、V_PWM4、V_PWM5以及V_PWM6），为驱动永磁同步电动机5向逆变器4输出PWM信号V_PWM。

停电检测部21检测三相交流电源1的停电。为此，停电检测部21具有整流电路（未图示）和比较器（未图示），前者具有整流通过在三相交流电源1的输出线上设置的电流检测器1U、1V、1W检出的三相的U相电流i_U、V相电流i_V以及W相电流i_w的多个（在三相交流的情况下为6个）整流二极管，后者比较从来自整流电路的输出信号的电平和基准电平，在该输出信号的电平比基准电平低的情况下向上位控制装置22输出停电检测信号S_s。

上位控制装置22通过CNC（数值控制装置）等构成，向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输入旋转速度指令值ω_com。另外，上位控制装置22，在永磁同步电动机5减速时向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输出减速指令C_r。上位控制装置22，例如能够通过判断当前的旋转速度指令值是否比上次的旋转速度指令值减少预定值以上来进行永磁同步电动机5是否是减速时的判定。

在本实施方式中，上位控制装置22，在与来自停电检测部21的停电检测信号S_s对应的永磁同步电动机5的减速时向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输出减速指令C_r的情况下，向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输出带有停电标志的减速指令C_r。q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13，通过识别在减速指令C_r上是否附有停电标志，能够判断永磁同步电动机5的减速是否是伴随三相交流电源1的停电的减速。

另外，上位控制装置22，为进行向三相交流电源1侧再生在永磁同步电动机5减速时产生的再生能量的电源再生，向变换器控制部23输出电源再生指令信号S_c。在这种情况下，为使驱动部14向逆变器4输出PWM信号V_PWM，对逆变器4的晶体管进行导通关断控制，上位控制装置22向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输出与PWM信号V_PWM对应的旋转速度指令值ω_com。

变换器控制部23根据电源再生指令信号S_c生成PWM信号V_PWM’（在这种情况下是与逆变器4的各晶体管对应的V_PWM1’、V_PWM2’、V_PWM3’、V_PWM4’、V_PWM5’以及V_PWM6’），为进行电源再生而向变换器2输出PWM信号V_PWM’。另外，变换器控制部23具有比较器（未图示），用于检测滤波电容器3的电压（DC链路电压）V_c，在包含伴随三相交流电源1的停电的永磁同步电动机5的减速时的永磁同步电动机5的驱动时电压V_c的电平超过破坏电平的情况下，向上位控制装置22输出警报信号S_a。

在本实施方式中，变换器控制部23通过具有输入输出端口、串行通信电路、A/D变换器、比较器等的处理器实现，遵照在未图示的存储器中存储的处理程序执行用于进行电源再生的变换器2的控制。另外，在本实施方式中，为进行电源再生，在三相交流电源1和电流检测器1U、1V、1W之间配置电抗器1a。

图2是图1的电动机控制装置的动作的流程图。该流程图，在永磁同步电动机5的驱动中每一控制周期（例如250微秒）执行，通过在同步电动机控制装置10中执行的处理程序来控制。

首先，q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13分别判断是否输入了减速指令C_r（步骤S1）。在输入了减速指令C_r的情况下，q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13分别判断在减速指令C_r上是否带有停电标志（步骤S2）。在减速指令C_r上带有停电标志的情况下，q轴电流指令值设定部12从存储器9中读出与速度指令ω_com对应的q轴电流值I_qk，把读出的q轴电流值I_qk作为q轴电流指令值I_qcom向减法器14b输出，d轴电流指令值设定部13从存储器9中读出与速度指令ω_com对应的d轴电流值I_dk，把读出的d轴电流值I_dk作为d轴电流指令值I_dcom向减法器14a输出（步骤S3），结束处理流程。

在步骤S3结束后，在逆变器4的输出侧生成由q轴电流值I_qk的平方值和d轴电流值I_dk的平方值的和的平方根组成的实电流（视在电流）I_rk。

另一方面，在步骤S1中判断为未输入减速指令C_r或者在步骤S2中判断为减速指令C_r不带有停电标志的情况下，q轴电流指令值设定部12根据速度指令ω_com和旋转速度ω的差设定q轴电流值I_qω，把设定的q轴电流值I_qω作为q轴电流指令值I_qcom向减法器14b输出，d轴电流指令值设定部13设定零值的d轴电流值I_dω，把设定的零值的d轴电流值I_dω作为d轴电流指令值I_dcom向减法器14a输出（步骤S3），结束处理流程。

在步骤S4结束后，在逆变器4的输出侧生成由q轴电流值I_qω的平方值和d轴电流值I_dω的平方值的和的平方根、即q轴电流值I_qω组成的实电流（视在电流）I_rk’。

图3是用于说明q轴电流指令值以及d轴电流指令值的第一设定例的图。图3表示的设定例表示根据旋转速度ω和旋转速度指令ω_com的差设定q轴电流值I_qk、根据基于旋转速度ω和旋转速度指令ω_com的差设定的q轴电流值I_qk设定d轴电流值I_dk的情况。在这种情况下，因为q轴电流值I_qω以及q轴电流值I_qk都根据旋转速度ω和旋转速度指令ω_com的差设定，所以q轴电流值I_qk等于q轴电流值I_qω。

图4是用于说明q轴电流指令值以及d轴电流指令值的第二设定例的图。图4表示的设定例，表示根据永磁同步电动机5可以允许的最大的消耗功率或者预先给定的最大的消耗功率Pmax设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的情况。在这种情况下，q轴电流值I_qk，为使永磁同步电动机5停止，在相同的旋转速度指令值ω_com以及旋转速度ω的条件下，设定为在未检出三相交流电源1停电的情况下的q轴电流值I_qω以下。

根据本实施方式，通过使功率Pw的绝对值|Pw|和损失Pl相等那样设定q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk，在永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时产生的再生功率Pr成为零。因此，能够不对成本以及永磁同步电动机5的运转效率产生恶劣影响地避免滤波电容器3的电压成为过电压的事态，并且在三相交流电源1停电时能够不发生过电压警报、迅速而且安全地使永磁同步电动机5停止。

另外，在根据旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定q轴电流值I_qk、根据基于旋转速度ω和旋转速度指令值ω_com的差设定的q轴电流值I_qk设定d轴电流值I_dk的情况下，因为不需要根据三相交流电源1有无停电来变更q轴电流指令值I_qcom的设定，所以与根据三相交流电源1有无停电来变更q轴电流指令值I_qcom的设定的情况相比，能够简单地进行同步电动机控制装置10的控制。

另外，在根据永磁同步电动机5可以允许的最大的消耗功率Pmax（W）设定了q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的情况下，能够设定永磁同步电动机5可以允许的最大的q轴电流值I_qk，能够使永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1停电时的永磁同步电动机5的停止距离即停止时间最短。

进而，因为把q轴电流指令值I_qcom的第一限制值设定为比q轴电流指令值I_qcom的第二限制值低的值，所以能够使永磁同步电动机5生成的再生功率比永磁同步电动机5驱动时三相交流电源1不停电时的小，而且能够提高永磁同步电动机5的运转效率。

本实用新型不限于上述实施方式，能够进行若干变更以及变形。例如，作为交流电源使用三相交流电源1，但是也可以把三相以外的多相交流电源作为电源使用。

另外，在上述实施方式中，对于作为同步电动机的永磁同步电动机5，说明了使用在转子52上设置有永久磁铁54a、54b、54c、54d的旋转型伺服电动机的情况，但是可以把在定子上设置有永久磁铁的旋转型伺服电动机、在定子和滑块中的某一方上设置有永久磁铁的线性伺服电动机、在定子和振子中的某一方上设置有永久磁铁的振动型伺服电动机等作为永磁同步电动机5使用。另外，也可以使用永磁同步电动机以外的同步电动机。

另外，可以通过旋转编码器以外的部件（例如霍尔元件或者旋转变压器）构成旋转位置检测部7。另外，也可以省略旋转位置检测部7，根据向永磁同步电动机5供给的交流电流以及交流电压计算旋转角度θ以及旋转速度ω。

另外，在上述实施方式中，把存储器9作为处理器的一部分进行了说明，但是也可以把存储器9作为处理器外的部件构成。另外，也可以在q轴电流指令值设定部12或者d轴电流指令值设定部13内设置存储器9。

另外，在上述实施方式中，说明了为检测q轴电流I_q以及d轴电流I_d而使用三相的U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_w的情况，但是也可以使用三相的U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W中的任何两相（例如V相电流I_V以及W相电流I_W）检测q轴电流I_q以及d轴电流I_d。

另外，在上述实施方式中，说明了通过使用查找表取得伴随三相交流电源1的停电的永磁同步电动机5减速时的作为q轴电流指令值I_qcom以及d轴电流指令值I_dcom的q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk的情况，但是也可以通过使用上述式（11）以及上述式（12）取得q轴电流值I_qk以及d轴电流值I_dk。

进而，在上述实施方式中，说明了停电检测部21向上位控制装置22输出停电检测信号S_s的情况，但是也可以由停电检测部21向q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13输出停电检测信号S_s，由q轴电流指令值设定部12以及d轴电流指令值设定部13判断有无检出三相交流电源1的停电。

到此，关联本实用新型的优选的实施方式说明了本实用新型，但是本领域技术人员理解，在不脱离请求专利保护的范围的情况下，能够进行各种修正以及变更。

Claims (1)

1.一种同步电动机控制装置（10），为了进行向交流电源（1）侧再生同步电动机（5）减速时产生的再生能量的电源再生，并且在交流电源停电时进行同步电动机的停止而控制同步电动机， 

在所述同步电动机（5）中流过q轴电流以及d轴电流， 

该同步电动机控制装置的特征在于，具有：用于检测所述q轴电流和所述d轴电流的q轴电流以及d轴电流检测部（11）、用于设定所述q轴电流指令值的q轴电流指令值设定部（12）、用于设定所述d轴电流指令值的d轴电流指令值设定部（13）和用于驱动所述同步电动机（5）的驱动部（14）； 

其中， 

所述q轴电流以及d轴电流检测部（11）、所述q轴电流指令值设定部（12）和所述d轴电流指令值设定部（13）分别与所述驱动部（14）相连。 

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