DE102012011914B4

DE102012011914B4 - Motoransteuervorrichtung, die mit einer Energiespeichereinheit ausgestattet ist

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Publication number: DE102012011914B4
Application number: DE102012011914.3A
Authority: DE
Inventors: Koujirou SAKAI; Yasusuke Iwashita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2032-06-16
Also published as: CN102843095A; US20120326641A1; CN102843095B; CN202737808U; US8901866B2; DE102012011914A1; JP2013009524A; JP5291763B2

Abstract

Motoransteuervorrichtung (1), umfassend:einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln;einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln;eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinde und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen;eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen;eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; undeine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, undwobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit (14) der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, lediglich von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) zugeführt wird, wenn die Zufuhr des Gleichstroms von der Energiespeichereinheit (14) begonnen wird, und wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) gespeichert ist, auf einen vorbestimmten Betrag an Energie in Form von Strom oder darunter fiel, der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit (14B) zugeführt wird, undwobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoransteuervorrichtung zum Steuern eines Motors, in dem Strom zum Ansteuern des Motors bereitgestellt wird zuerst durch Umwandeln von Wechselstrom, der von einer Wechselstromquelle zugeführt wird, in Gleichstrom, und dann durch Umwandeln des Gleichstroms zurück in Wechselstrom, und insbesondere eine Motoransteuervorrichtung, die mit einer Energiespeichereinheit ausgestattet ist, die den von der Wechselstromquelle zugeführten Strom sowie den durch den Motor regenerierten Strom speichern kann und den gespeicherten Strom dem Motor zuführen kann.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
In einem Maschinenwerkzeugsystem ist jeweils ein Motor für jede Antriebswelle eines Maschinenwerkzeugs vorgesehen, und die Motoren werden durch eine Motoransteuervorrichtung angesteuert und gesteuert. Die Motoransteuervorrichtung befiehlt und steuert die Motorgeschwindigkeit, das Drehmoment oder die Rotorposition von jedem der Motoren, die die jeweiligen Antriebswellen des Maschinenwerkzeugs antreiben.
Die Motoransteuervorrichtung umfasst einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der dreiphasigen Wechselnetzstrom in Gleichstrom umwandelt, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der Gleichstrom in Wechselstrom einer gewünschten Frequenz zum Ansteuern eines Motors umwandelt oder durch den Motor regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umwandelt, und eine Gleichstromanbindungseinheit, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers mit der Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführt, und die Motoransteuervorrichtung steuert die Motorgeschwindigkeit, das Drehmoment oder die Rotorposition des Motors, der mit der Wechselstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers verbunden ist.
In vielen Fällen werden so viele Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler vorgesehen wie Motoren vorhanden sind, so dass die Motoren, die mit den jeweiligen Antriebswellen des Maschinenwerkzeugs verbunden sind, unabhängig voneinander angesteuert und gesteuert werden können, aber in einigen Fällen wird mehr als einer für jeden Motor vorgesehen. Demgegenüber wird hinsichtlich des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers üblicherweise lediglich ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler für die Vielzahl von Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlern vorgesehen, um bei der Motoransteuervorrichtung Kosten und Installationsraum einzusparen.
Wird eine Motorbeschleunigung oder -abbremsung unter Verwendung einer solchen Motoransteuervorrichtung gesteuert, dann tritt eine Stromspitze auf, da eine große Wechselstromabgabe oder -regeneration der Wechselstromquelle erforderlich ist. Damit solche Stromspitzen unterdrückt werden, kann eine Energiespeichereinheit, die regenerativen Strom aus dem Motor während des Abbremsens speichern kann und den gespeicherten Strom während einer Motorbeschleunigung wiederverwenden kann, auf der Gleichstromanbindung vorgesehen werden. In diesem Fall, da der durch den Motor regenerierte Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden muss, der in der Energiespeichereinrichtung gespeichert werden kann, ist der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler aus einem Halbleiterstromwandler aufgebaut, der eine Umwandlung in beiden Richtungen durchführen kann, das heißt nicht lediglich von Gleichstrom zu Wechselstrom, sondern ebenso von Wechselstrom zu Gleichstrom.
Die Druckschrift US 6 184 593 B1 kann ausgelegt werden als Offenbarung einer elektronischen Schaltung, die eine Schnittstelle zwischen einer Wechselstromquelle und zumindest einer sekundären Stromquelle mit einer Last bildet. Die sekundäre Stromquelle umfasst einen oder mehrere Hilfsgeneratoren, einen Schwungradmotorgenerator oder eine Mikroturbine mit einem Hochgeschwindigkeitsmotorgenerator und/oder eine Vielzahl von Speichervorrichtungen. Die elektronische Schaltung umfasst einen Gleichstrombus, einen ersten ungesteuerten Gleichrichter kombiniert mit einem ersten Filter zum Koppeln der Wechselstromquelle an den Gleichstrombus, einen oder mehrere ungesteuerte Gleichrichter und Filter zum Koppeln der Hilfsgeneratoren an den Gleichstrombus, und einen Gleichstrom-zu-Wechselstrominverter (zwischen dem Gleichstrombus und der Last) zum Vorsehen eines Ausgabewechselstroms zu der Last.
Die Druckschrift US 2011/0 041 723 A1 kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Systems und Verfahrens zum Umrüsten einer Antriebsschaltung eines existierenden straßenunabhängigen Fahrzeugs, das der Antriebsschaltung ermöglicht, als eine Antriebsschaltung eines straßenunabhängigen Hybridenergiefahrzeugs zu arbeiten. Die Hybridantriebsschaltung enthält eine primäre Energiequelle und einen Traktionsmotor zum Antreiben eines straßenunabhängigen Fahrzeugs in Abhängigkeit von der primären elektrischen Leistung. Der Traktionsmotor weist einen Motorbetriebsmodus und einen Leistungsabgabebetriebsmodus auf. Der Traktionsmotor erzeugt eine dynamische elektrische Bremsleistung in dem Leistungsabgabebetriebsmodus. Ein elektrisches Energiespeichersystem enthält eine Zerhackerschaltung, die mit einer Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist. Die Speichervorrichtung spricht auf die Zerhackerschaltung an, um wahlweise elektrische Energie zu speichern, die in dem Leistungsabgabemodus erzeugt wird. Das Speichersystem liefert wahlweise sekundäre elektrische Leistung von der Speichervorrichtung zu dem Traktionsmotor, um einen Antrieb des straßenunabhängigen Fahrzeugs während des Motorbetriebsmodus zu unterstützen.
Die Druckschrift JP 2005-295 711 A kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Hybridfahrzeugs, dessen Effizienz verbessert wird, indem Energiespeichervorrichtungen großer Kapazität von drei Systemen und eine Brennkraftmaschine kombiniert werden, die eine Fahrt in einem Zustand der höchsten Effizienz durchführt.
Die Druckschrift DE 10 2004 028 353 A1 kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Energiemanagementsystems für eine Transporteinrichtung, insbesondere für ein kraftstoffelektrisches Fahrzeug, welche eine Energiequelle, einen Energiezwischenspeicher und einen elektrischen Energieverbraucher, insbesondere einen elektrischen Antrieb aufweist. Mittels des Energiemanagementsystems ist eine von einer Information über einen zukünftigen Energiebedarf, zumindest eines Teils der Transporteinrichtung, abhängige Steuerung und/oder Regelung der Energiebereitstellung durch den Energiezwischenspeicher und/oder des Energieverbrauchs durchführba r.
Die Druckschrift US 2008/0 270 023 A1 kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Energieverwaltungssystems zur Verwendung mit einem aus einer Vielzahl von Hybridfahrzeugen. Das Energieverwaltungssystem umfasst eine Positionsidentifikationsvorrichtung, um Positionsinformationen eines der Vielzahl von Fahrzeugen bei inkrementellen Positionen entlang einer Vielzahl von Routen bereitzustellen. Das System umfasst eine Datenbank zur Speicherung von Historiendaten einer Traktion und/oder eines Hilfsenergiebedarfs für jedes Fahrzeug bei inkrementellen Positionen entlang jeder Route, und einen Energieverwaltungsprozessor, der mit der Positionsidentifikationsvorrichtung und der Datenbank verbunden ist. Das System holt Historiendaten von jedem Fahrzeug bei inkrementellen Positionen entlang jeder Route, um eine vorhergesagte Traktion und/oder Hilfsenergiebedarf des einen Fahrzeugs bei jeder inkrementellen Position entlang jeder Route zu schätzen.
Als ein Beispiel ist eine Energiespeichereinrichtung, die ein Schwungrad verwendet, in der JP 2008-023 599 A offenbart. 6 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel einer Motoransteuervorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, die ein Schwungrad verwendet. Es ist ersichtlich, dass durch alle verschiedenen Zeichnungen hindurch, die hier dargereicht sind, die gleichen Bezugszeichen Komponentenelemente mit den gleichen Funktionen bezeichnen. Die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem Stand der Technik, die ein Schwungrad verwendet, umfasst einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, der von einer Wechselstromquelle 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, der Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors 2 umwandelt, eine Gleichstromanbindungseinheit 13, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 11 mit der Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 12 verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführt, eine Schwungradspeichereinheit 51, die mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbunden ist und die den Gleichstrom speichert oder abgibt, und eine Steuereinheit 52, die die Geschwindigkeit, das Drehmoment oder die Rotorposition des Motors 2 gemäß einem Motorbetriebsbefehl zum Befehlen des Betriebs des Motors 2 steuert, und die ebenso den Betrag an Energie in Form von Gleichstrom steuert, der durch die Schwungradspeichereinheit 51 zu speichern oder abzugeben ist. Tatsächlich liegen so viele Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 vor, wie Motoren 2 vorliegen. Zum Beispiel sind die Antriebswellen eines Maschinenwerkzeugs eins-zu-eins mit den Motoren 2 verbunden. Jeder Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, dessen Schaltbetrieb durch den Motorbetriebsbefehl aus der Steuereinheit 12 gesteuert wird, gibt einen Wechselstrom mit einer Frequenz und einem Signalverlauf zum Erreichen eines gewünschten Motorbetriebs aus. Der Motor 2 wird mit dem von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegebenen Wechselstrom versorgt, und der Motor 2 wird somit zur Drehung angesteuert. Die Schwungradspeichereinheit 51 umfasst einen Trägheitsdrehmotor 51-1, eine Trägheit 51-2 und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 51-3. Die Steuereinheit 52 versorgt den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 51-3 mit einem Befehl zum Steuern des Betrags an Energie in Form von Gleichstrom, der durch die Schwungradspeichereinheit 51 zu speichern oder abzugeben ist. Ist der empfangene Befehl ein solcher, der die Schwungradspeichereinheit 51 anweist, den Gleichstrom abzugeben, dann führt der Gleich-strom-Wechselstrom-Wandler 51-3 eine Vorwärtswandlung von Wechselstrom nach Gleichstrom durch, so dass die in der Trägheit 51-2 gespeicherte Energie in die Gleichstromanbindungseinheit 13 fließt; ist demgegenüber der empfangene Befehl ein solcher, der die Schwungradspeichereinheit 51 anweist, den Gleichstrom zu speichern, dann führt der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 51-3 eine Rückwärtsumwandlung von Gleichstrom nach Wechselstrom durch, so dass die Energie von der Gleichstromanbindungseinheit 13 in den Trägheitsdrehmotor 51-1 fließt, was den Trägheitsdrehmotor 51-1, an dem die Trägheit 51-2 angebracht ist, zur Drehung veranlasst. Auf diese Art und Weise wird die zugeführte Stromenergie als die Rotationsenergie der Trägheit 51-2 gespeichert. Anhand dieser Anordnung wird während der Beschleunigung des Motors 2 nicht lediglich die Energie aus der Wechselstromquelle 3, sondern ebenso die in der Trägheitsspeichereinheit 51 gespeicherte Energie dem Motor 2 zugeführt und als der Strom zum Beschleunigen des Motors 2 verwendet, und während einer Abbremsung des Motors 2 fließt die regenerative Energie aus dem Motor 2 in die Schwungradspeichereinheit 51, um darin gespeichert zu werden. Die in der Schwungradspeichereinheit 51 gespeicherte Energie wird bei einem Beschleunigen des Motors 2 wiederverwendet.
Als ein weiteres Beispiel ist eine Energiespeichereinrichtung, die einen Kondensator verwendet, in der JP 4 339 916 B2 offenbart. 7 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel einer Energiespeichereinrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, die einen Kondensator verwendet. Die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem Stand der Technik, die einen Kondensator verwendet, umfasst einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, der von einer Wechselstromquelle 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, der den Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors 2 umwandelt, eine Gleichstromanbindungseinheit 13, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 11 mit der Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 12 verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführt, eine Kondensatorspeichereinheit 61, die mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbunden ist und die den Gleichstrom speichert oder abgibt, eine Energiesteuereinheit 62, die den Betrag an Energie in Form von Gleichstrom steuert, der durch die Kondensatorspeichereinheit 61 zu speichern oder abzugeben ist, und eine Motorsteuereinheit 63, die die Geschwindigkeit, das Drehmoment oder die Rotorposition des Motors 2 gemäß einem Motorbetriebsbefehl zum Befehlen des Betriebs des Motors 2 steuert. Tatsächlich liegen so viele Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 vor, wie Motoren 2 vorliegen. Die Antriebswellen eines Maschinenwerkzeugs sind zum Beispiel eins-zu-eins mit den Motoren 2 verbunden. Jeder Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, dessen Schaltbetrieb durch den Motorbetriebsbefehl aus der Motorsteuereinheit 63 gesteuert wird, gibt einen Wechselstrom mit einer Frequenz und einem Signalverlauf zum Erreichen eines gewünschten Motorbetriebs aus. Der Motor 2 wird mit dem von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegebenen Wechselstrom versorgt, und der Motor 2 wird somit zur Drehung angesteuert. Die Kondensatorspeichereinheit 51 umfasst einen Kondensator 61-1 einer großen Kapazität und einen Gleichrichter 61-2. Die Energiesteuereinheit 62 versorgt den Gleichrichter 61-2 mit einem Befehl zum Steuern des Betrags an Energie in Form von Gleichstrom, der durch die Kondensatorspeichereinheit 61 zu speichern oder abzugeben ist. Ist der empfangene Befehl ein solcher, der die Kondensatorspeichereinheit 61 anweist, den Gleichstrom abzugeben, dann wird der Gleichrichter 61-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Kondensator 61-1 verbundenen Seite höher als die Gleichspannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die in dem Kondensator 61-1 gespeicherte Energie zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 fließt. Ist demgegenüber der empfangene Befehl ein solcher, der die Kondensatorspeichereinheit 61 anweist, den Gleichstrom zu speichern, dann wird der Gleichrichter 61-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Kondensator 61-1 verbundenen Seite niedriger als die Gleichspannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die Energie aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 in den Kondensator 61-1 fließt und die Energie somit in dem Kondensator 61-1 gespeichert wird. Anhand dieser Anordnung wird während der Beschleunigung des Motors 2 nicht lediglich die Energie aus der Wechselstromquelle 3, sondern ebenso die in der Kondensatorspeichereinheit 61 gespeicherte Energie dem Motor 2 zugeführt und als der Strom zum Beschleunigen des Motors 2 verwendet, und während des Abbremsens des Motors 2 fließt die regenerative Energie aus dem Motor 2 in die Kondensatorspeichereinheit 61, um darin gespeichert zu werden. Die in der Kondensatorspeichereinheit 61 gespeicherte Energie wird bei einem Beschleunigen des Motors 2 wiederverwendet.
Die Schwungradspeichereinheit gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik weist den Vorteil dahingehend auf, dass der Betrag an Energie groß ist, der pro Einheitsvolumen der Trägheit gespeichert werden kann. Sie ist jedoch bei der Energieausnutzung ineffizient, da ein Teil der gespeicherten Energie aufgrund von Verlusten verloren geht, die in dem Trägheitsdrehmotor auftreten, wenn die Energie in der Trägheit gespeichert wird oder die in der Trägheit gespeicherte Energie zugeführt wird. Die Verluste, die in dem Motor bei Speichern oder Zuführen der Energie auftreten, belaufen sich zum Beispiel auf 10 bis 20 % der Gesamtenergie.
Demgegenüber weist der Kondensator der Speichereinheit gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik den Vorteil dahingehend auf, dass die Verluste, die in dem Kondensator der großen Kapazität auftreten, wenn Energie gespeichert oder zugeführt wird, sich auf lediglich einige wenige Prozent oder weniger (in dem Fall eines Elektrolytkondensators) belaufen, d. h. die Effizienz der Energieausnutzung ist hoch. Da des Weiteren der Kondensator der großen Kapazität schnell geladen und entladen werden kann, weist die Kondensatorspeichereinheit den weiteren Vorteil auf, die Situation zu bewältigen, in der es erforderlich ist, dem Motor schnell Ansteuerstrom zuzuführen. Da jedoch der Betrag an Energie, der pro Einheitsvolumen gespeichert werden kann, in dem Fall der Kondensatorspeichereinheit kleiner ist als in dem Fall der Schwungradspeichereinheit, kann womöglich kein ausreichender Betrag an Energie gespeichert werden aufgrund des begrenzten Anbringungsraums des Kondensators der großen Kapazität, und Stromspitzen, die in der Wechselstromquelle auftreten, können womöglich nicht wie gewünscht unterdrückt werden.
Kurzfassung der Erfindung
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung in einem Bereitstellen einer Motoransteuervorrichtung, die umfasst: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler, der Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors umwandelt oder durch den Motor regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umwandelt, und eine Energiespeichereinheit, die den Gleichstrom speichert oder abgibt, wobei Vorkehrungen getroffen werden, um Stromspitzen der Wechselstromquelle effizient zu unterdrücken, während zur gleichen Zeit die Effizienz der Energieausnutzung in der Energiespeichereinheit gesteigert wird.
Gemäß der Erfindung werden Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Blockdarstellung, die eine Motoransteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2a und 2b Diagramme, die ein erstes spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
3a und 3b Diagramme, die ein zweites spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
4a und 4b Diagramme, die ein drittes spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
5 eine Blockdarstellung, die eine Motoransteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
6 eine Darstellung, die ein Beispiel einer Motoransteuervorrichtung unter Verwendung eines Schwungrads gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
7 eine Darstellung, die ein Beispiel einer Motoransteuervorrichtung unter Verwendung eines Kondensators gemäß dem Stand der Technik zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Das erste und zweite Ausführungsbeispiel einer Motoransteuervorrichtung gemäß der Erfindung werden nachstehend beschrieben werden, in denen Motoren von der gleichen Anzahl wie die Anzahl von Antriebswellen zum Antreiben der Vorschub- und Hauptachsen eines Maschinenwerkzeugs mit der Motoransteuervorrichtung verbunden sind. In jedem Ausführungsbeispiel sind zwei Motoren vorgesehen, wobei angenommen wird, dass die Anzahl der Antriebswellen des Maschinenwerkzeugs zwei beträgt. Es ist jedoch ersichtlich, dass die hier dargereichte Anzahl lediglich beschreibend ist und nicht einschränkend auf die Erfindung wirkt.
1 zeigt eine Blockdarstellung, die die Motoransteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem gezeigten Beispiel sind zwei Motoren 2 vorgesehen, wobei angenommen wird, dass die Anzahl von Antriebswellen des Maschinenwerkzeugs zwei beträgt. Die Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, der von einer Wechselstromquelle 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, die Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern der jeweiligen Motoren 2 umwandeln oder die durch jeweilige Motoren 2 regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umwandeln, eine Gleichstromanbindungseinheit 13, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 11 mit der Gleichstromseite von jedem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführet, eine Energiespeichereinheit 14, die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit 14A und zumindest eine Schwungradspeichereinheit 14B umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbunden ist und den von der Gleichstromanbindungseinheit 13 zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, eine Energiesteuereinheit 15, die eine Steuerung durchführt, so dass die Energiespeichereinheit 14 den von der Gleichstromanbindungseinheit 13 zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, und eine Motorsteuereinheit 16, die auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs eines jeden Motors 2 den Wechselstrom steuert, der von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegeben wird.
Der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 ist zum Beispiel aus einem PWM-Wandler oder einem Diodengleichrichter aufgebaut, der in Form einer Brückenschaltung unter Verwendung von Stromhalbleitereinrichtungen und Dioden aufgebaut ist, die umgekehrt parallel zu den jeweiligen Stromhalbleitereinrichtungen geschaltet sind. Bei Zufuhr von Strom zu dem Motor 2, das heißt während des Stromgabebetriebs des Motors 2, wandelt der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 die Wechselspannung, die von der dreiphasigen Wechselstromnetzstromquelle zugeführt ist, in Gleichspannung durch Vollgleichrichtung unter Verwendung von sechs Dioden um, und während einer Stromregeneration steuert der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 das Schalten der sechs Stromhalbleitereinrichtungen durch PWM-Steuerung, so dass der regenerierte Wechselstrom zurück in die Wechselstromquelle fließt.
Die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 sind jeweils zum Beispiel aus einer Brückenschaltung unter Verwendung von Stromhalbleitereinrichtungen und Dioden aufgebaut, die umgekehrt parallel zu den jeweiligen Stromhalbleitereinrichtungen geschaltet sind. Dann wird die Gleichspannung in eine Wechselspannung eines gewünschten Signalverlaufs und einer gewünschten Frequenz durch eine Ein-/Aussteuerung (zum Beispiel PWM-Steuerung) der Stromhalbleitereinrichtungen gemäß einem Befehl aus der Motorsteuereinheit 16 umgewandelt. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 führt den abgegeben Wechselstrom dem Motor 2 zu. Der Schaltbetrieb des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 12 wird durch die Motorsteuereinheit 16 gesteuert. Das heißt, die Motorsteuereinheit 16 erstellt einen Befehl zum Veranlassen des Motors 2, mit der gewünschten Geschwindigkeit (Beschleunigung, Abbremsung, Konstantgeschwindigkeit, Anhalten, usw.), Drehmoment oder Rotorposition betrieben zu werden, und erteilt Ein-/Ausbefehle zu den jeweiligen Stromhalbleitereinrichtungen in dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 den Wechselstrom abgibt, der den Signalverlauf und die Frequenz aufweist, die für den Motor 2 erforderlich sind, um gemäß dem Betriebsbefehl betrieben zu werden. Der von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegebene Wechselstrom wird dem Motor 2 zugeführt, der somit zur Drehung angesteuert wird.
Die Gleichstromanbindungseinheit 13, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 11 mit der Gleichstromseite von jedem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführt, umfasst einen (nicht gezeigten) Glättungskondensator zum Glätten der Gleichspannung, die von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 oder dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegeben wird.
Die Energiespeichereinheit 14 umfasst zumindest eine Kondensatorspeichereinheit 14A und zumindest eine Schwungradspeichereinheit 14B. Als ein Beispiel ist in 1 die Energiespeichereinheit 14 als eine Kondensatorspeichereinheit 14A und eine Schwungradspeichereinheit 14B umfassend gezeigt.
Die Kondensatorspeichereinheit 14A umfasst einen Kondensator 14A-1 großer Kapazität und einen Gleichrichter 14A-2. Der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der durch die Kondensatorspeichereinheit 14A zu speichern oder abzugeben ist, wird durch die Energiesteuereinheit 15 gesteuert. Im Einzelnen führt die Energiesteuereinheit 15 dem Gleichrichter 14A-2 einen Befehl zum Steuern des Betrags von Energie in Form von Gleichstrom zu, der in der oder von der Kondensatorspeichereinheit 14A zu speichern (zu laden) oder abzugeben (zu entladen) ist. Ist der von der Energiesteuereinheit 15 empfangene Befehl ein solcher, der die Kondensatorspeichereinheit 14A anweist, den Gleichstrom abzugeben (zu entladen), dann wird der Gleichrichter 14A-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Kondensator 14A-1 verbundenen Seite höher als die Gleichspannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die in dem Kondensator 14A-1 gespeicherte Energie zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 fließt; ist der von der Energiesteuereinheit 15 empfangene Befehl demgegenüber ein solcher, der die Kondensatorspeichereinheit 14A anweist, den Gleichstrom zu speichern (zu laden), dann wird der Gleichrichter 14A-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Kondensator 14A-1 verbundenen Seite niedriger als die Gleich-spannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die Energie aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 zu dem Kondensator 14A-1 fließt und die Energie somit in dem Kondensator 14A-1 gespeichert wird. Anhand dieser Anordnung wird während der Beschleunigung des Motors 2 nicht lediglich die Energie aus der Wechselstromquelle 3, sondern ebenso die in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeicherte Energie dem Motor 2 zugeführt und als der Strom zum Beschleunigen des Motors 2 verwendet, und während des Abbremsens des Motors 2 fließt die regenerative Energie aus dem Motor 2 in die Kondensatorspeichereinheit 14A, um darin gespeichert zu werden. Die in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeicherte Energie wird bei Beschleunigen des Motors 2 wiederverwendet.
Die Schwungradspeichereinheit 14B umfasst einen Trägheitsdrehmotor 14B-1, eine Trägheit 14B-2 und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3. Der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der durch die Schwungradspeichereinheit 14B zu speichern oder abzugeben ist, wird durch die Energiesteuereinheit 15 gesteuert. Im Einzelnen führt die Energiesteuereinheit 15 dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 einen Befehl zum Steuern des Betrags an Energie in Form von Gleichstrom zu, der durch die Schwungradspeichereinheit 14B zu speichern oder abzugeben ist. Ist der von der Energiesteuereinheit 15 empfangene Befehl ein solcher, der die Schwungradspeichereinheit 14B anweist, den Gleichstrom zu speichern, dann führt der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 eine Rückwärtsumwandlung von Gleichstrom nach Wechselstrom durch, so dass die Energie aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 in den Trägheitsdrehmotor 14B-1 fließt, wodurch der Trägheitsdrehmotor 14B-1, an dem die Trägheit 14B-2 angebracht ist, zu einer Drehung veranlasst wird. Auf diese Art und Weise wird die zugeführte Stromenergie als die Drehenergie der Trägheit 14B-2 gespeichert. Ist demgegenüber der von der Energiesteuereinheit 15 empfangene Befehl ein solcher, der die Schwungradspeichereinheit 14B anweist, den Gleichstrom abzugeben, dann führt der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 eine Vorwärts-Umwandlung von Wechselstrom nach Gleichstrom durch, so dass die in der Trägheit 14B-2 gespeicherte Energie durch den Trägheitsdrehmotor 14B-1 und durch den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in elektrische Energie umgewandelt wird. Anhand dieser Anordnung wird während der Beschleunigung des Motors 2 nicht lediglich die Energie aus der Wechselstromquelle 3, sondern ebenso die in der Trägheitsspeichereinheit 14B gespeicherte Energie dem Motor 2 zugeführt und als der Strom zum Beschleunigen des Motors 2 verwendet, und während des Abbremsens des Motors 2 fließt die regenerative Energie aus dem Motor 2 in die Schwungradspeichereinheit 14B, um darin gespeichert zu werden. Die in der Schwungradspeichereinheit 14B gespeicherte Energie wird bei Beschleunigung des Motors 2 wiederverwendet.
Wie vorstehend beschrieben, gemäß der Motoransteuervorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfasst die Speichereinheit 14 die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B. Die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B werden beide durch die Energiesteuereinheit 15 gesteuert.
Die Energiesteuereinheit 15 und die Motorsteuereinheit 16 umfassen jeweils zum Beispiel einen Prozessor, der zu arithmetischen, logischen und entscheidungstreffenden Operationen in der Lage ist. Bei Steuerung des Betriebs des Motors 2 muss die Motorsteuereinheit 2 solche Größen erfassen, wie den Wechselstrom, der in den und aus dem Motor 2 fließt, die Drehgeschwindigkeit des Motors 2, die Eingangs-/Ausgangsspannungen des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 12 und die Ausgangswechselspannung, und diese erfassten Größen zur Verarbeitung verwenden, aber die für solche Zwecke verwendeten Erfassungseinrichtungen und Sensoren sind in 1 nicht gezeigt. Demgegenüber erfasst die Energiesteuereinheit 15 Größen, wie die Gleichspannung des Kondensators 14A-1 aus der Kondensatorspeichereinheit 14A und die Drehgeschwindigkeit des Trägheitsdrehmotors 14B-1 aus der Schwungradspeichereinheit 14B und verwendet diese erfassten Größen zur Verarbeitung.
Als nächstes wird der Betrieb der Energiesteuereinheit 15 beschrieben werden.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B in Kombination verwendet, um die Energiespeichereinheit 14 zum Speichern und Zuführen des Gleichstroms zu implementieren. Die Kondensatorspeichereinheit 14A weist zum Beispiel einen Vorteil hinsichtlich der Effizienz der Energieausnutzung oder der Zuführgeschwindigkeit auf. Die Schwungradspeichereinheit 14B ist jedoch vorteilhaft, wenn der Betrag an Energie betrachtet wird, der gespeichert werden kann. Deshalb wird in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anbetracht dieser Eigenschaften der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B eine der Kondensatorspeichereinheit 14A oder der Schwungradspeichereinheit 14B oder beide verwendet, um den Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom zuzuführen gemäß der Betriebsbedingung oder Betriebssituation des Motors. Das heißt, die Energiesteuereinheit 15 führt eine Steuerung durch, so dass lediglich die Kondensatorspeichereinheit 14A oder lediglich die Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl die Kondensatorspeichereinheit 14A als auch die Schwungradspeichereinheit 14B verwendet werden, um der Gleichstromanbindungseinheit 13 Gleichstrom zuzuführen (zu entladen) oder um den Gleichstrom aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 zu speichern (zu laden) gemäß dem Motorbetriebsbefehl, der von der Motorsteuereinheit 16 empfangen ist, oder in Anbetracht der Eigenschaften, wie dem speicherbaren Betrag an Energie oder der Lade-/Entladegeschwindigkeit der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B.
Die Energiesteuereinheit 15 setzt ein Stromzuführverhältnis zwischen der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B für den Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit 14 der Gleichstromanbindungseinheit 13 während der Beschleunigungssteuerung des Motors 2 zuführt, die durch die Motorsteuereinheit 16 durchgeführt wird, und setzt ebenso ein Stromspeicherverhältnis zwischen der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B für den Gleich-strom, den die Energiespeichereinheit 14 aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 während der Abbremssteuerung des Motors 2 speichert, die durch die Motorsteuereinheit 16 durchgeführt wird. Wird zum Beispiel eine der Kondensatorspeichereinheit 14A oder der Schwungradspeichereinheit 14B als inoperativ gesetzt (deaktiviert), dann wird das Stromzufuhrverhältnis oder das Stromspeicherverhältnis auf Null (0) für die Speichereinheit gesetzt, die als inoperativ (deaktiviert) gesetzt gewählt wurde. Sowohl das Stromzufuhrverhältnis als auch das Stromspeicherverhältnis sind variabel, wobei beide jeweils als eine Funktion der Zeit gemäß der Art der durchzuführenden Steuerung variiert werden und für die Erzeugung von PWM-Steuersignalen zum Steuern der Schaltbetriebe des Gleichrichters 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B verwendet werden.
Bei der Auslegung der Motoransteuervorrichtung 1 werden zuerst der speicherbare Betrag an Energie und die maximale Abgabe der Energiespeichereinheit 14 auf der Grundlage solcher Faktoren bestimmt, wie der Ansteuerbedingung des Motors 2 als Last, der Stromspitze, die für die Wechselstromquelle 3 zulässig ist, mit der die Motoransteuervorrichtung 1 verbunden ist oder der Stromspitze, die als eine Spezifikation der Motoransteuervorrichtung 1 zu setzen gewünscht ist. Sind der speicherbare Betrag an Energie und die maximale Abgabe der Energiespeichereinheit 14 bestimmt, dann wird das Energiespeicherverhältnis zwischen der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B unter Berücksichtigung des Anbringungsraums und der Kosten der Energiespeichereinheit 14 nach Bedarf bestimmt. Ist das Energiespeicherverhältnis zwischen der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B bestimmt, werden dann die Kapazitätsgröße der Kondensatorspeichereinheit 14A und die Motorträgheit der Schwungradspeichereinheit 14B gemäß den nachstehenden Gleichungen bestimmt.
Bezeichnet man die Energie, die die Kondensatorspeichereinheit 14A speichert oder zuführt, als J_A [J], die Kapazität des Kondensators 14A-1 als C [F], die obere Grenze der Ladespannung des Kondensator 14A-1 als V₁ [V], und die untere Grenze der Ladespannung des Kondensators 14A-1 als V₂ [V], dann gilt die Beziehung der Gleichung 1, aus der die Kapazität C [F] des Kondensators 14A-1 bestimmt werden kann. $J_{A} = ½ C (V_{1}^{2} - V_{2}^{2})$
Bezeichnet man des Weiteren die Spannung des Kondensators 14A-1 als V [V] und den Strom, der in den und aus dem Kondensator 14A-1 fließt, als I [A], dann kann die Abgabe W_A [W] der Kondensatorspeichereinheit 14A aus der nachstehenden Gleichung (2) bestimmt werden. $W_{A} = VI$
Bezeichnet man demgegenüber die Energie, die die Schwungradspeichereinheit 14B speichert oder zuführt, als J_B [J], den Wert der Trägheit 14B-2 als I [kgm²], die obere Grenze der Winkelgeschwindigkeit des Motors 2 als ω₁ [rad/s] und die untere Grenze der Winkelgeschwindigkeit des Motors 2 als ω₂ [rad/s], dann gilt die Beziehung von Gleichung 3, aus der der Wert I [kgm²] der Trägheit 14B-2 bestimmt werden kann. $J_{B} = ½ I (ω_{1}^{2} - ω_{2}^{2})$
Der Wert der Trägheit 14B-2 umfasst hier ebenso die Trägheit, die dem Trägheitsdrehmotor 14B-1 zu eigen ist. In dem Beispiel gemäß 1 ist die Trägheit 14B-2 gezeigt, mit der Drehachse des Trägheitsdrehmotors 14B-1 verbunden zu sein. Die Trägheit 14B-2 kann jedoch die Trägheit sein, die der Drehachse des Trägheitsdrehmotors 14B-1 selbst zu eigen ist, anstelle der Bereitstellung der Trägheit 14B-2 als ein getrenntes Element von dem Trägheitsdrehmotor 14B-1.
Bezeichnet man das Drehmoment des Motors 2 als T [Nm], und die Winkelgeschwindigkeit des Motors 2 als ω [rad/s], dann kann die Abgabe W_B [W] der Schwungradspeichereinheit 14B aus der nachstehenden Gleichung (4) bestimmt werden. $W_{B} = T ω$
Als nächstes wird der Betrieb der Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels spezifischer Beispiele beschrieben werden. 2a und 2b zeigen Diagramme, die ein erstes spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen. In dem ersten spezifischen Beispiel sind das Stromzufuhrverhältnis und das Stromspeicherverhältnis zwischen der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B beide auf 1:4 gesetzt, und auf der Grundlage des so gesetzten Stromzufuhrverhältnisses und Stromspeicherverhältnisses steuert die Energiesteuereinheit 15 die Energiespeichereinheit 14. Das Stromzufuhrverhältnis und das Stromspeicherverhältnis, die hier verwendet sind, werden gemäß den Gleichungen von (1) bis (4) bestimmt, die vorstehend beschrieben sind.
Wie in 2a gezeigt, wird der Fall betrachtet, in dem unter der Steuerung der Motorsteuereinheit 16 der Motor 2 zuerst beschleunigt und dann abgebremst wird, nachdem er für eine vorbestimmte Zeitspanne mit einer konstanten Geschwindigkeit angesteuert wurde. Wie aus 2a ersichtlich, wird ein positives Drehmoment erzeugt, wenn der Motor 2 beschleunigt wird, und wird ein negatives Drehmoment erzeugt, wenn der Motor 2 abgebremst wird.
Überschreitet der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle 3 zu dem Motor 2 über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert, dann führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass die Energiespeichereinheit 14 den Gleichstrom abgibt, der zum Bereitstellen eines Wechselstroms erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors 2 erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist, und insbesondere so dass die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B den Gleichstrom gemäß dem vorbestimmten Stromzufuhrverhältnis von 1:4 abgeben. Wie in 2b gezeigt, erhöht sich die Motorabgabe während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2 weiterhin. Die Energiesteuereinheit 15 aktiviert die Energiespeichereinheit 14 jedoch nicht, bis die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert erreicht; das heißt, während dieser Spanne wird Strom lediglich von der Wechselstromquelle 3 zugeführt.
Erreicht die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2, dann steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in den Schwungradspeichereinheit 14B, so dass Strom von der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B in dem Verhältnis von 1:4 zusätzlich zu dem Strom von der Wechselstromquelle 3 zugeführt wird.
Während der Steuerspanne konstanter Geschwindigkeit des Motors 2 wird die Energiespeichereinheit 14 unter der Steuerung der Energiesteuereinheit 15 deaktiviert, da der Motor 2 während jener Spanne mit viel weniger Strom angesteuert werden kann, als während der Beschleunigungs- oder Abbremssteuerspanne erforderlich ist.
Tritt der Motor 2 danach in die Abbremssteuerspanne ein, dann wird durch den Motor 2 regenerativer Strom erzeugt. Überschreitet der Wechselstrom, der durch den Motor 2 regeneriert wird und zu der Wechselstromquelle 3 über den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 rückgeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert, dann führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass die Energiespeichereinheit 14 den Gleichstrom speichert, der durch Umwandeln des Wechselstroms erhalten wird, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der durch den Motor 2 regeneriert ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist, und insbesondere so dass die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B den Gleichstrom gemäß dem vorbestimmten Stromspeicherverhältnis von 1:4 speichern. Das heißt, der Strom, der den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, wird zu der Wechselstromquelle 3 rückgeführt, aber für den Strom, der den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass die Kondensatorspeichereinheit 14A und die Schwungradspeichereinheit 14B den regenerierten Strom gemäß dem vorbestimmten Stromspeicherverhältnis von 1:4 speichern. Nachdem der regenerierte Strom gespeichert wurde, bis er den vorbestimmten Grenzwert erreicht, wird die Energiespeichereinheit 14 unter der Steuerung der Energiesteuereinheit 15 deaktiviert. Danach wird der gesamte regenerierte Strom zu der Wechselstromquelle 3 rückgeführt.
3a und 3b zeigen Diagramme, die ein zweites spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen. In dem zweiten spezifischen Beispiel wird lediglich die Kondensatorspeichereinheit 14A in Betriebsbereitschaft versetzt, wenn die Zufuhr des Gleichstroms begonnen wird, sowie wenn die Speicherung des Gleichstroms begonnen wird. Dies dient dazu, Vorteile aus der Eigenschaft, dass der Kondensator großer Kapazität schnell geladen und entladen werden kann, der Eigenschaft, dass die Effizienz der Energieausnutzung der Kondensatorspeichereinheit höher ist, da der Verlustbetrag, der in der Kondensatorspeichereinheit bei Speicherung oder Zufuhr der Energie auftritt, kleiner ist als der Verlustbetrag, der in der Schwungradspeichereinheit auftritt, und der Eigenschaft zu ziehen, dass die Schwungradspeichereinheit einen größeren Energiebetrag als die Kondensatorspeichereinheit speichern kann.
Wie in 3a gezeigt, wird der Fall betrachtet, in dem unter der Steuerung der Motorsteuereinheit 16 der Motor 2 zuerst beschleunigt und dann abgebremst wird, nachdem er für eine vorbestimmte Zeitspanne bei konstanter Geschwindigkeit angesteuert wurde. Wie aus 3a ersichtlich, wird ein positives Drehmoment erzeugt, wenn der Motor 2 beschleunigt wird, und wird ein negatives Drehmoment erzeugt, wenn der Motor 2 abgebremst wird.
Überschreitet der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle 3 zu dem Motor 2 über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert, dann führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass die Energiespeichereinheit 14 den Gleichstrom abgibt, der zum Bereitstellen eines Wechselstroms erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors 2 erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist. Wie in 3b gezeigt, wächst die Motorabgabe während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2 weiter an. Die Energiesteuereinheit 15 aktiviert die Energiespeichereinheit 14 jedoch nicht, bis die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert erreicht; das heißt, während dieser Spanne wird lediglich Strom von der Wechselstromquelle 3 zugeführt.
Erreicht die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2, dann steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass Strom von der Kondensatorspeichereinheit 14A zusätzlich zu dem Strom aus der Wechselstromquelle 3 zugeführt wird.
Während der Steuerspanne konstanter Geschwindigkeit des Motors 2 steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass die Energiespeichereinheit 14 während jener Spanne deaktiviert wird, da der Motor 2 während jener Spanne mit viel weniger Strom angesteuert werden kann, als während der Beschleunigungs- oder Abbremssteuerung erforderlich ist. Erreicht die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2, dann steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A, so dass Strom von der Kondensatorspeichereinheit 14A zusätzlich zu dem Strom aus der Wechselstromquelle 3 zugeführt wird. In dem Maße, in dem die Zufuhr von Strom aus der Kondensatorspeichereinheit 14A fortwährt, nähert sich der in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeicherte Strom der Erschöpfung; bei Erfassung, dass die Ladespannung des Kondensators 14A-1 ihren unteren Grenzwert V₂ erreicht hat, beginnt deshalb die Energiesteuereinheit 15 eine Zufuhr von Strom aus der Schwungradspeichereinheit 14B durch Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B. In dem gezeigten Beispiel wird die Zuführquelle des Gleichstroms zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 graduierlich von der Kondensatorspeichereinheit 14A zu der Schwungradspeichereinheit 14B geschaltet durch Ändern des Stromzuführverhältnisses, wenn die Zufuhr von Strom aus der Schwungradspeichereinheit 14B begonnen wird, um den Betrag an Energie in Form von Gleichstrom graduierlich zu verringern, der aus der Kondensatorspeichereinheit 14A zuzuführen ist, wie in 3b gezeigt ist. Alternativ kann die Zufuhr des Gleichstroms aus der Kondensatorspeichereinheit 14A angehalten werden, wenn die Zufuhr von Strom aus der Schwungradspeichereinheit 14B begonnen wird.
Während der Steuerspanne konstanter Geschwindigkeit des Motors 2 steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass die Energiesteuereinheit 15 während jener Spanne deaktiviert wird, da der Motor 2 während jener Spanne mit viel weniger Strom angesteuert werden kann, als während der Beschleunigungs- oder Abbremssteuerspanne erforderlich ist.
Tritt der Motor 2 danach in die Abbremssteuerspanne ein, wird durch den Motor 2 regenerativer Strom erzeugt. Überschreitet der Wechselstrom, der durch den Motor 2 regeneriert und zu der Wechselstromquelle 3 über den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11 rückgeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert, dann führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass die Kondensatorspeichereinheit 14A den Gleichstrom speichert, der durch Umwandeln des Gleichstroms erhalten wird, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der durch den Motor 2 regeneriert ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist. Das heißt, der Strom, der den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, wird zu der Wechselstromquelle 3 rückgeführt. Für den Strom jedoch, der den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A, so dass die Kondensatorspeichereinheit 14A den regenerierten Strom speichert. In dem Maße, in dem der Gleichstrom in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeichert wird, nähert sich der Betrag an in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeicherter Energie in Form von Gleichstrom der oberen Grenze des speicherbaren Betrags; bei Erfassen, dass die Ladespannung des Kondensators 14A-1 ihren oberen Grenzwert V₁ erreicht, beginnt deshalb die Energiesteuereinheit 15 ein Speichern von Strom in der Schwungradspeichereinheit 14B durch Steuern des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B. In dem gezeigten Beispiel wird die Speichereinheit zum Speichern des Gleichstroms aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 graduierlich von der Kondensatorspeichereinheit 14A zu der Schwungradspeichereinheit 14B umgeschaltet durch Ändern des Stromspeicherverhältnisses, wenn ein Speichern des Stroms in der Schwungradspeichereinheit 14B begonnen wird, um den Betrag an in der Kondensatorspeichereinheit 14A zu speichernder Energie in Form von Gleichstrom graduierlich zu verringern, wie in 3b gezeigt ist. Alternativ kann die Speicherung des Gleichstroms durch die Kondensatorspeichereinheit 14A angehalten werden, wenn die Speicherung von Gleichstrom durch die Schwungradspeichereinheit 14B begonnen wird. Nachdem der regenerierte Strom gespeichert wurde, bis er den vorbestimmten Grenzwert erreicht, deaktiviert die Energiesteuereinheit 15 die Energiespeichereinheit 14 durch Steuern des Gleichrichters 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B. Danach wird der gesamte regenerierte Strom zu der Wechselstromquelle 3 rückgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, werden in dem zweiten spezifischen Beispiel Vorkehrungen getroffen, um die Schwungradspeichereinheit 14B zu verwenden, wenn die Energiezufuhr aus der Kondensatorspeichereinheit 14A der Erschöpfung nahe kommt oder wenn die Kondensatorspeichereinheit 14A nicht länger in der Lage ist, den durch den Motor 2 regenerierten Strom zu speichern. Im Einzelnen führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass der Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit 14 der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, lediglich von der Kondensatorspeichereinheit 14A zugeführt wird, wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom nicht größer als ein vorbestimmter Betrag an Energie in Form von Strom ist, aber wenn der Betrag an Gleichstrom größer als der vorbestimmte Betrag an Strom ist, dann der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl von der Kondensatorspeichereinheit 14A als auch der Schwungradspeichereinheit 14B zugeführt wird. Des Weiteren führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass der Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit 14 aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichert, lediglich in der Kondensatorspeichereinheit 14A gespeichert wird, wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom nicht größer als ein vorbestimmter Betrag an Energie in Form von Strom ist, falls aber der Betrag an Gleichstrom größer als der vorbestimmte Betrag an Energie in Form von Strom ist, dann der Gleichstrom lediglich in der Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl in der Kondensatorspeichereinheit 14A als auch der Schwungradspeichereinheit 14B gespeichert wird.
4a und 4b zeigen Diagramme, die ein drittes spezifisches Beispiel des Betriebs der Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen. In dem dritten spezifischen Beispiel, wenn der Motor 2 als Last schnelle Lastvariationen aufweist, und so ein Bedarf an einem schnellen Zuführen oder Speichern von Strom besteht, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wird vorzugsweise die Kondensatorspeichereinheit verwendet. Der Wechselstrom zum Ansteuern des Motors 2 erreicht einen Spitzenwert, wenn der Motor 2 beschleunigt oder abgebremst wird; tritt eine Verzögerung in der Zufuhr von Strom aus der Energiespeichereinheit 14 oder bei dem Speichern von Strom in der Energiespeichereinheit 14 auf, dann wird die Energiespeichereinheit 14 aufgefordert, mehr Strom zuzuführen oder mehr Strom zu speichern als normalerweise zu erwarten steht. Da die Kondensatorspeichereinheit 14A der Schwungradspeichereinheit 14B hinsichtlich der Geschwindigkeit der Speicherung oder Zufuhr des Ansteuerstroms überlegen ist, wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Kondensatorspeichereinheit 14A in der Energiespeichereinheit 14 verwendet, wenn schnelle Speicherung oder Zufuhr des Ansteuerstroms angefordert werden.
Es wird der Fall betrachtet, in dem unter der Steuerung der Motorsteuereinheit 16 der Motor 2 zuerst beschleunigt, dann bei einer konstanten Geschwindigkeit angesteuert und dann weiter beschleunigt wird, wie in 4a gezeigt ist. Wie aus 4a ersichtlich, wird ein positives Drehmoment erzeugt, wenn der Motor 2 beschleunigt wird.
Überschreitet der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle 3 zu dem Motor 2 über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert, dann führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass die Energiespeichereinheit 14 den Gleichstrom abgibt, der zum Bereitstellen von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors 2 erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist. Wie in 4b gezeigt, wächst die Motorabgabe während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2 weiter an, aber die Energiesteuereinheit 15 aktiviert die Energiespeichereinheit 14 nicht, bis die Motorabgabe einen vorbestimmten Grenzwert erreicht; das heißt, während dieser Spanne wird Strom lediglich von der Wechselstromquelle 3 zugeführt.
Erreicht die Motorabgabe den vorbestimmten Grenzwert während der Beschleunigungssteuerspanne des Motors 2, dann steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass der gespeicherte Strom lediglich von der Kondensatorspeichereinheit 14A oder von der Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl von der Kondensatorspeichereinheit 14A als auch der Schwungradspeichereinheit 14B zusätzlich zu dem Strom von der Wechselstromquelle 3 zugeführt wird. Im Einzelnen steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass falls die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit 14 der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit 14B zugeführt wird. Ist jedoch die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit 14 der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, größer als der vorbestimmte Wert, dann wird der Gleichstrom lediglich von der Kondensatorspeichereinheit 14A oder sowohl von der Kondensatorspeichereinheit 14A als auch der Schwungradspeichereinheit 14B zugeführt. Während das beschreibende Beispiel den Fall zeigt, in dem der Strom von der Energiespeichereinheit 14 während der Beschleunigungssteuerspanne und der Steuerung konstanter Geschwindigkeit des Motors 2 zugeführt wird, trifft im Wesentlichen die gleiche Beschreibung auf den Fall zu, in dem der durch den Motor 2 regenerierte Strom in der Energiespeichereinheit 14 gespeichert wird. Das heißt, wenn die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit 14 aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichert, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann steuert die die Energiesteuereinheit 15 den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass der Gleichstrom lediglich in der Schwungradspeichereinheit 14B gespeichert wird. Ist jedoch die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit 14 aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichert, größer als der vorbestimmte Wert, dann steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass der Gleichstrom lediglich in der Kondensatorspeichereinheit 14A oder sowohl in der Kondensatorspeichereinheit 14A als auch der Schwungradspeichereinheit 14B gespeichert wird. Nachdem der regenerierte Strom gespeichert wurde, bis er den vorbestimmten Grenzwert erreicht, deaktiviert die Energiesteuereinheit 15 die Energiespeichereinheit 14 durch Steuern des Gleichrichters 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B. Danach wird der gesamte regenerierte Strom zu der Wechselstromquelle 3 zurückgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, führt die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung durch, so dass lediglich die Kondensatorspeichereinheit 14A oder lediglich die Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl die Kondensatorspeichereinheit 14A als auch die Schwungradspeichereinheit 14B den Gleichstrom zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführen (entladen) oder den Gleichstrom aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichern (laden) gemäß dem Motorbetriebsbefehl, der von der Motorsteuereinheit 16 empfangen wurde, oder in Anbetracht der Eigenschaften, wie dem speicherbaren Betrag an Energie oder der Lade- oder Entladegeschwindigkeit der Kondensatorspeichereinheit 14A und der Schwungradspeichereinheit 14B. Das vorstehend beschriebene erste bis dritte spezifische Beispiel unter Bezugnahmen auf 2a und 2b, 3a und 3b und 4a und 4b sind jeweils lediglich beschreibend, und es ist ersichtlich, dass jedwede Betriebssituation, die von den vorstehend beschriebenen verschieden ist, für die Motoransteuervorrichtung 1, die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung in der gleichen Art und Weise gemäß der Situation durchführt, so dass lediglich die Kondensatorspeichereinheit 14A oder lediglich die Schwungradspeichereinheit 14B oder sowohl die Kondensatorspeichereinheit 14A als auch die Schwungradspeichereinheit 14B den Gleichstrom zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführen (entladen) oder den Gleichstrom von der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichern (laden). Zum Beispiel kann das erste bis dritte spezifische Beispiel, das vorstehend beschrieben wurde, in jedweder geeigneten Kombination verwendet werden.
Wird der Strom bei der Motoransteuervorrichtung 1 eingeschaltet, ist die Energiespeichereinheit 14 noch nicht geladen, und die Ansteuerbedingung ist derart, dass der Betrag an durch den Motor 2 erzeugten Strom klein ist, und ist die Energiespeichereinheit 14 womöglich lediglich zum Speichern eines kleinen Betrags an Energie in Form von Strom in der Lage. In solchen Fällen ist der kleine Betrag an in der Energiespeichereinheit 14 gespeicherter Energie in Form von Strom womöglich nicht ausreichend, um den gesamten Ansteuerstrom zuzuführen, der erforderlich werden wird, um den Motor 2 in der Folge zu beschleunigen; im Ergebnis wächst der Betrag an Strom an, der aus der Wechselstromquelle 3 zugeführt ist, was eine große Stromspitze erzeugt. Deshalb müssen Vorkehrungen getroffen werden, so dass die Energiespeichereinheit 14 den erforderlichen Strom zuführen kann, um die Stromspitze der Wechselstromquelle 3 selbst dann zu unterdrücken, wenn die Ansteuerbedingung derart ist, dass die Energiespeichereinheit 14 nicht in der Lage ist, genügend Zufuhrenergie zu speichern. In Anbetracht dessen, wenn der Motor 2 angehalten wird oder wenn der Strom, der zum Ansteuern des Motors erforderlich ist, nicht größer als ein gegebener Wert ist, ist es bevorzugt, Strom in der Energiespeichereinheit 14 zu speichern, während der Strom („current“) begrenzt wird. Das heißt, die Energiesteuereinheit 15 steuert den Gleichrichter 14A-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14A und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 14B-3 in der Schwungradspeichereinheit 14B, so dass die Energiespeichereinheit 14 den Gleichstrom aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 speichert, wenn der Motor 2 angehalten wird oder wenn der zum Ansteuern des Motors 2 erforderliche Wechselstrom nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Als nächstes wird die Motoransteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschriebenen, ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Kondensatorspeichereinheit und Schwungradspeichereinheit, die die Energiespeichereinheit aufbauen, durch eine Vielzahl von Kondensatorspeichereinheiten ersetzt werden, von denen jede aus einer anderen Art von Kondensator aufgebaut ist.
5 zeigt eine Blockdarstellung, die die Motoransteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem gezeigten Beispiel sind zwei Motoren 2 vorgesehen, wobei angenommen wird, dass die Anzahl von Ansteuerwellen des Maschinenwerkzeugs zwei beträgt.
Die Motoransteuervorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 11, der von einer Wechselstromquelle 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12, die Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern des Motors 2 umwandeln oder durch die Motoren 2 regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umwandeln, eine Gleichstromanbindungseinheit 13, die die Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 11 mit der Gleichstromseite von jedem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 verbindet und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuführt, eine Energiespeichereinheit 14, die Kondensatorspeichereinheiten 14C und 14D umfasst, von denen jede aus einer anderen Art von Kondensator aufgebaut ist und mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbunden ist, um den von der Gleichstromanbindungseinheit 13 zugeführten Gleichstrom zu speichern oder um den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuzuführen, eine Energiesteuereinheit 15, die eine Steuerung durchführt, so dass die Energiespeichereinheit 14 den von der Gleichstromanbindungseinheit 13 zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit 13 zuführt, und eine Motorsteuereinheit 16, die auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs eines jeden Motors 2 den Wechselstrom steuert, der von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 12 abgegeben wird.
Das heißt, in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, während die Energiespeichereinheit 14 beschrieben wurde, zumindest eine Kondensatorspeichereinheit 14A und zumindest eine Schwungradspeichereinheit 14B zu umfassen, ist die Energiespeichereinheit 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 5 gezeigt ist, aus zwei verschiedenen Kondensatorspeichereinheiten 14C und 14D aufgebaut, von denen jede eine andere Art von Kondensator umfasst. Da die Nennspannung für jede Art von Kondensator unterschiedlich ist, was verschiedene Kondensatorspeichereinheiten vorsieht, von denen jede einen Gleichrichter umfasst, ist dieses Vorsehen eine effektive Maßnahme in Anbetracht der Tatsache, dass die Energiesteuereinheit 15 eine Steuerung innerhalb eines zulässigen Spannungsbereichs zuführt, der für jede Art von Kondensator verschieden ist. In dem gezeigten Beispiel sind zwei Kondensatorspeichereinheiten vorgesehen. Dies ist jedoch lediglich beschreibend und nicht einschränkend, wobei das einzige Erfordernis darin besteht, dass zwei oder mehr Kondensatorspeichereinheiten vorgesehen werden. Die anderen Gestaltungskomponentenelemente sind die gleichen wie jene in 1 gezeigten; deshalb werden die gleichen Schaltungskomponentenelemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Einzelheiten solcher Schaltungskomponentenelemente werden nachstehend nicht weiter beschrieben werden. Nachstehend werden die Kondensatorspeichereinheiten 14C und 14D beschrieben werden.
Beispiele der Kondensatoren (Stromspeichereinrichtungen), die in den jeweiligen Kondensatorspeichereinheiten 14C und 14D verwendet werden, umfassen einen Elektrolytkondensator, einen elektrischen Doppelschichtkondensator, einen Lithiumionenkondensator, einen Kondensator großer Kapazität der nächsten Generation, usw. In dem in 5 gezeigten, zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kondensator, der in der Kondensatorspeichereinheit verwendet wird, aus einem Elektrolytkondensator 14C-1 aufgebaut, und ist der Kondensator, der in der Kondensatorspeichereinheit 14D verwendet wird, aus einem elektrischen Doppelschichtkondensator 14D-1 aufgebaut.
Ein Gleichrichter 14C-2 ist zwischen die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den Elektrolytkondensator 14C-1 geschaltet, die in der Kondensatorspeichereinheit 14C verwendet wird, und ist ein Gleichrichter 14D-2 zwischen die Gleichstromanbindungseinheit 13 und den elektrischen Doppelschichtkondensator 14D-1 geschaltet, die in der Kondensatorspeichereinheit 14D verwendet wird. Der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der durch jede der Kondensatorspeichereinheiten 14C und 14D zu speichern oder auszugeben ist, wird durch die Energiesteuereinheit 15 gesteuert. Im Einzelnen führt die Energiesteuereinheit 15 dem Gleichrichter 14C-2 einen Befehl zum Steuern des Betrags an Energie in Form von Gleichstrom zu, der in der oder aus der Kondensatorspeichereinheit 14C zu speichern (zu laden) oder auszugeben (zu entladen) ist. Ist der empfangene Befehl ein solcher, der den Elektrolytkondensator 14C-1 anweist, den Gleichstrom abzugeben (zu entladen), dann wird der Gleichrichter 14C-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Elektrolytkondensator 14C-1 verbundenen Seite höher als die Gleichspannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die in dem Elektrolytkondensator 14C-1 gespeicherte Energie zu der Gleichstromanbindungseinheit 13 fließt; ist der empfangene Befehl demgegenüber ein solcher, der die Kondensatorspeichereinheit 14C anweist, den Gleichstrom zu speichern (zu laden), dann wird der Gleichrichter 14C-2 betrieben, um die Gleichspannung auf der mit dem Elektrolytkondensator 14C-1 verbundenen Seite niedriger als die Gleichspannung auf der mit der Gleichstromanbindungseinheit 13 verbundenen Seite zu gestalten, so dass die Energie aus der Gleichstromanbindungseinheit 13 zu dem Elektrolytkondensator 14C-1 fließt und die Energie somit in dem Elektrolytkondensator 14C-1 gespeichert wird. Der Betrieb der Kondensatorspeichereinheit 14D mit dem elektrischen Doppelschichtkondensator 14D-1 und dem Gleichrichter 14D-2 ist im Wesentlichen der gleiche wie jener der Kondensatorspeichereinheit 14C mit dem Elektrolytkondensator 14C-1 und dem Gleichrichter 14C-2, und wird deshalb hier nicht beschrieben werden.
Der Elektrolytkondensator 14C-1 weist die Eigenschaft dahingehend auf, dass sie schnell und kontinuierlich geladen und entladen werden kann, wobei aber ihre Kapazitätsdichte gering ist. Demgegenüber weist der elektrische Doppelschichtkondensator 14D-1 eine hohe Kapazitätsdichte auf, kann aber nicht kontinuierlich geladen und entladen werden, weil sie dann einen beträchtlichen Betrag an Wärme erzeugt. In Anbetracht dessen wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fällen, in denen die Speicherung/Zufuhr von Strom von relativ langsamer Geschwindigkeit ist und Zeit für die Vollendung erfordert, die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14D-2 der Kondensatorspeichereinheit 14D steuern, so dass der elektrische Doppelschichtkondensator 14D-1 verwendet wird, um den Strom zuzuführen oder zu speichern, und in Fällen, in denen die Speicherung/Zufuhr von Strom kontinuierlich auftritt, aber mit einer vergleichsweise kleinen Kapazität bewältigt werden kann, steuert die Energiesteuereinheit 15 den Gleichrichter 14C-2 in der Kondensatorspeichereinheit 14C, so dass der Elektrolytkondensator 14C-1 verwendet wird, um den Strom zuzuführen oder zu speichern.
Gemäß der Erfindung werden in einer Motoransteuervorrichtung, die einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler, der Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors umwandelt oder durch den Motor regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umwandelt, und eine Energiespeichereinheit umfasst, die den Gleichstrom speichert oder abgibt, Vorkehrungen getroffen, um eine Kondensatorspeichereinheit oder eine Schwungradspeichereinheit durch geeignetes Auswählen der einen oder der anderen in der Energiespeichereinheit zu verwenden; dies bietet den Effekt des effizienten Unterdrückens von Stromspitzen der Wechselstromquelle, während zur gleichen Zeit die Effizienz der Energieausnutzung in der Energiespeichereinheit gesteigert wird.
Die Erfindung kann bei einem Maschinenwerkzeugsystem angewendet werden, in dem jeweils ein Motor für jede Antriebswelle eines Maschinenwerkzeugs vorgesehen ist, und in dem die Motoren (Servomotoren) durch eine Motoransteuerschaltung angesteuert werden, die einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler umfasst, der den von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler abgegebenen Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, der als Ansteuerstrom zum Ansteuern eines jeden Motors zuzuführen ist.

Claims

Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinde und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit (14) der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, lediglich von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) zugeführt wird, wenn die Zufuhr des Gleichstroms von der Energiespeichereinheit (14) begonnen wird, und wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) gespeichert ist, auf einen vorbestimmten Betrag an Energie in Form von Strom oder darunter fiel, der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit (14B) zugeführt wird, und wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinden und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom, den die Energiespeichereinheit (14) aus der Gleichstromanbindungseinheit (13) speichert, lediglich in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) gespeichert wird, wenn die Speicherung des Gleichstroms durch die Energiespeichereinheit (14) begonnen wird, und wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom, der in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) gespeichert ist, einen vorbestimmten Betrag an Energie in Form von Strom erreichte oder überschritt, der Gleichstrom lediglich in der Schwungradspeichereinheit (14B) gespeichert wird, wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinden und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass falls die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit (14) der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit (14B) zugeführt wird, und wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Motoransteuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 3, wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass falls die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit (14) der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, größer als der vorbestimmte Wert ist, dann der Gleichstrom lediglich von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) oder sowohl von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) als auch der Schwungradspeichereinheit (14B) zugeführt wird.
Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinden und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass falls die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit (14) aus der Gleichstromanbindungseinheit (13) speichert, nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann der Gleichstrom lediglich in der Schwungradspeichereinheit (14B) gespeichert wird, und wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Motoransteuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass falls die Zunahmerate des Gleichstroms, den die Energiespeichereinheit (14) aus der Gleichstromanbindungseinheit (13) speichert, größer als der vorbestimmter Wert ist, dann der Gleichstrom lediglich in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) oder sowohl in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) als auch der Schwungradspeichereinheit (14B) gespeichert wird.
Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinden und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom, den die Energiesteuereinheit (14) aus der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, lediglich von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) zugeführt wird, wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom nicht größer als ein vorbestimmter Betrag an Energie in Form von Strom ist, aber falls der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom größer als der vorbestimmte Betrag an Energie in Form von Strom ist, dann der Gleichstrom lediglich von der Schwungradspeichereinheit (14B) oder sowohl von der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) als auch der Schwungradspeichereinheit (14B) zugeführt wird, und wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Motoransteuervorrichtung (1), umfassend: einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromquelle zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12), der eingerichtet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zum Ansteuern eines Motors (2) umzuwandeln oder durch den Motor (2) regenerierten Wechselstrom zurück in Gleichstrom umzuwandeln; eine Gleichstromanbindungseinheit (13), die eingerichtet ist, um eine Gleichstromseite des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers (11) mit einer Gleichstromseite des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zu verbinden und den Gleichstrom von dem einen zu dem anderen und umgekehrt zuzuführen; eine Energiespeichereinheit (14), die zumindest eine Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und zumindest eine Schwungradspeichereinheit (14B) umfasst, von denen jede mit der Gleichstromanbindungseinheit (13) verbunden ist und eingerichtet sind, um den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom zu speichern oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuzuführen; eine Motorsteuereinheit (16), die eingerichtet ist, um auf der Grundlage eines Motorbetriebsbefehls zum Befehlen des Betriebs des Motors (2) eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) einen gewünschten Wechselstrom abgibt; und eine Energiesteuereinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den von der Gleichstromanbindungseinheit (13) zugeführten Gleichstrom speichert oder den gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindungseinheit (13) zuführt, um Stromspitzen der Wechselstromquelle zu unterdrücken, wobei die Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) und die Schwungradspeichereinheit (14B) dazu ausgebildet sind, den Installationsraum und die Installationskosten für die Energiespeichereinheit (14) zu berücksichtigen, und wobei die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass der Gleichstrom, den die Energiesteuereinheit (14) aus der Gleichstromanbindungseinheit (13) speichert, lediglich in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) gespeichert wird, wenn der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom nicht größer als ein vorbestimmter Betrag an Energie in Form von Strom ist, falls aber der Betrag an Energie in Form von Gleichstrom größer als der vorbestimmte Betrag an Energie in Form von Strom ist, der Gleichstrom lediglich in der Schwungradspeichereinheit (14B) oder sowohl in der Kondensatorspeichereinheit (14A, 14C, 14D) als auch der Schwungradspeichereinheit (14B) gespeichert wird, und wobei falls der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle zu dem Motor (2) über den Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (11), die Gleichstromanbindungseinheit (13) und den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler (12) zugeführt wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann die Energiesteuereinheit (15) eingerichtet ist, um eine Steuerung durchzuführen, so dass die Energiespeichereinheit (14) den Gleichstrom abgibt, der zur Bereitstellung von Wechselstrom erforderlich ist, dessen Betrag gleich dem Wechselstrom, der zum Ansteuern des Motors (2) erforderlich ist, minus dem vorbestimmten Grenzwert ist.