JPH11235068A - サーボ駆動装置 - Google Patents

サーボ駆動装置

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JPH11235068A
JPH11235068A JP10027332A JP2733298A JPH11235068A JP H11235068 A JPH11235068 A JP H11235068A JP 10027332 A JP10027332 A JP 10027332A JP 2733298 A JP2733298 A JP 2733298A JP H11235068 A JPH11235068 A JP H11235068A
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Takashi Sato
隆 佐藤
Shinichi Murayama
伸一 村山
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NEC Robotics Engineering Ltd
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NEC Robotics Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】平滑コンデンサの直流電圧値を超えるような三
相交流電源電圧が入力してきた場合に、三相交流電源の
電圧と電流にひずみが生じないようにする。 【解決手段】三相ブリッジ整流回路3のダイオードD1
〜D6は入力交流電圧を整流して平滑コンデンサ4へ供
給し、トランジスタQ1〜Q6はトランジスタ制御回路
13によりオンオフ制御されて直流電圧を三相交流電源
に回生する。差分検出回路9は直流電圧検出器により検
出された直流電圧値Vdと予め指定される電圧値Vsと
の差分を検出し、差分検出回路10は交流電圧検出器8
により検出された三相交流電源の波高値Vpと直流電圧
値Vdとの差分Vpdを検出する。スイッチ12は、比
較回路11の比較結果がVs≦Vpであるならば、差分
検出回路10の出力を選択する。トランジスタ制御回路
13は、差分Vpdに応じて直流電圧Vdが三相交流電
源電圧の波高値Vpに追従するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は交流電動機を可変駆
動制御するサーボ駆動装置に関し、特に交流電動機から
の回生エネルギーを電源へ戻す電源回生機能を有するサ
ーボ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、このようなサーボ駆動装置は、
例えば図3に示すように、三相交流電源1からリアクト
ル2を介して供給される三相交流を整流する三相ブリッ
ジ整流回路3と、整流出力を平滑して直流電圧を生成す
る平滑コンデンサ4と、直流電圧を交流電圧に変換して
交流電動機6(誘導電動機あるいは同期電動機)の回転
速度やトルクを駆動制御するインバータ回路5とを有し
ている。
【0003】三相ブリッジ整流回路3は、ダイオードD
1〜D6とトランジスタQ1〜Q6との逆並列接続によ
り構成されている。そして、ダイオードD1〜D6は交
流電圧を直流電圧に変換する整流素子として機能し、ト
ランジスタQ1〜Q6は直流電圧を三相交流電源に回生
するためのスイッチ素子として機能する。
【0004】インバータ回路5は、三相ブリッジ整流回
路3と同様にダイオードD7〜D12とトランジスタQ
7〜Q12との逆並列接続により構成されており、トラ
ンジスタQ7〜Q12は、図示しない制御回路により制
御されて、直流電圧を交流電圧に逆変換して交流電動機
6に供給するスイッチ素子として機能する。また、ダイ
オードD7〜D12は、交流電動機6が減速する際に誘
起する電圧を直流電圧に変換し、回生エネルギーとして
平滑コンデンサ4に供給する整流素子として機能する。
【0005】ところで、交流電動機の回生エネルギーが
平滑コンデンサ4に供給されることによって、平滑コン
デンサ4の直流電圧Vdは上昇する。平滑コンデンサ4
に供給された交流電動機の回生エネルギーを三相交流電
源へ戻すために、平滑コンデンサ4の両端の直流電圧V
dを検出する直流電圧検出器7と、予め指定される指定
電圧値Vsと直流電圧Vdとの差分を検出する差分検出
回路9と、検出された差分に基づき三相ブリッジ整流回
路3のトランジスタQ1〜Q6をオンオフして回生制御
するトランジスタ制御回路13とを設けている。
【0006】トランジスタ制御回路13は、差分検出回
路9から出力される差分に応じてトランジスタQ1〜Q
6をオンオフ制御する。すなわち、直流電圧Vdが指定
電圧値Vsよりも高くなったときは、直流電圧Vdが低
下するように回生制御し、直流電圧Vdが指定電圧値V
sよりも低くなったときは、直流電圧Vdが増大するよ
うに、差分が最小になるように回生制御する。
【0007】このように回生制御することにより、図4
に示すように、三相交流電源電圧(実線)の変動に対し
て直流電圧Vd(破線)を指定の電圧値Vsに保持する
ことができ、この直流電圧Vdをインバータ回路によっ
て交流電圧に逆変換することにより、交流電動機を一定
の制御性で駆動制御することができる。なお、指定電圧
値Vsは、入力する三相交流電源電圧の通常の波高値よ
り高く設定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
入力する三相交流電源電圧の波高値が平滑コンデンサの
直流電圧値よりも低い通常状態のときは、平滑コンデン
サの直流電圧Vdを指定の電圧値に保持するように正常
な回生制御動作を行うことができる。しかし、入力する
三相交流電源電圧が異常に上昇し、三相交流電源電圧の
波高値が平滑コンデンサの直流電圧値を超える状態にな
ったときは、三相ブリッジ整流回路3のダイオードD1
〜D6がそれぞれ間欠的に短絡状態となり、平滑コンデ
ンサ4を充電する電流が流れて三相交流電源の電圧と電
流にひずみが生じ、高調波が発生すると共に力率も悪化
する。更に、高調波に起因して他の回路にノイズ妨害を
与えるという問題点を有している。
【0009】本発明の目的は、平滑コンデンサの直流電
圧値を超える波高値の三相交流電源電圧が入力してきた
場合に、簡単な回路構成により三相交流電源の電圧と電
流にひずみが生じないようにすることができ、高調波の
発生および力率の悪化を回避でき、高調波の発生による
他の回路へのノイズ妨害を防止できるサーボ駆動装置を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のサーボ駆動装置
は、三相交流電源電圧の波高値が三相交流電源電圧の通
常の波高値より高い予め指定された指定電圧値以上に上
昇してきたとき、平滑コンデンサの直流電圧を三相交流
電源電圧の波高値に追従させ、平滑コンデンサの直流電
圧が三相交流電源電圧の波高値を下回らないように制御
する。
【0011】具体的には、三相交流電源電圧を整流して
平滑コンデンサへ出力する整流素子およびオンオフ制御
されて平滑コンデンサの直流電圧を三相交流電源へ回生
するスイッチ素子により構成される三相ブリッジ整流回
路と、平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して
交流電動機へ供給するスイッチ素子および交流電動機が
減速時に誘起する電圧を整流して平滑コンデンサへ出力
する整流素子により構成されるインバータ回路と、三相
交流電源電圧の波高値を検出する交流電圧検出器と、平
滑コンデンサの直流電圧値を検出する直流電圧検出器
と、平滑コンデンサの直流電圧値と指定電圧値との差分
を検出する第1の差分検出回路と、平滑コンデンサの直
流電圧値と三相交流電源電圧の波高値との差分を検出す
る第2の差分検出回路と、三相交流電源電圧の波高値と
指定電圧値とを比較する比較回路と、この比較回路の比
較結果によって前記第1および第2の差分検出回路の差
分出力のいずれか一方を選択するスイッチと、このスイ
ッチの出力に応じて三相ブリッジ整流回路のスイッチ素
子をオンオフ制御する制御回路とを有している。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本発明の一実施形態を示すブロック
図である。ここで、1は三相交流電源、2はリアクト
ル、3は三相ブリッジ整流回路、4は平滑コンデンサ、
5はインバータ回路、6は交流電動機、7は直流電圧V
dを検出する直流電圧検出器、9は指定電圧値Vsと直
流電圧Vdとの差分を検出する差分検出回路、13は三
相ブリッジ整流回路のトランジスタをオンオフして回生
制御するトランジスタ制御回路であり、これらは、図3
に示した従来例の同一符号の構成要素と実質的に同一の
ものである。
【0014】すなわち、三相ブリッジ整流回路3は、ダ
イオードD1〜D6とトランジスタQ1〜Q6との逆並
列接続により構成され、三相交流電源1からリアクトル
2を介して供給される三相交流を整流して直流電圧を平
滑コンデンサ4へ出力すると共に、トランジスタ制御回
路13により制御されて直流電圧を逆変換して三相交流
電源に回生する。
【0015】インバータ回路5は、ダイオードD7〜D
12とトランジスタQ7〜Q12との逆並列接続により
構成され、図示しない制御回路により制御されて、直流
電圧を交流電圧に逆変換して交流電動機6に供給すると
共に、交流電動機6が減速する際に誘起する電圧を直流
電圧に変換し平滑コンデンサ4に供給する。
【0016】さて、図3に示した従来例との相違点は、
入力三相交流電源電圧の波高値Vpを検出する交流電圧
検出器8と、交流電源電圧の波高値Vpと直流電圧値V
dとの差分を検出する差分検出回路10と、指定電圧値
Vsと波高値Vpとを比較する比較回路11と、比較回
路11の比較結果によって差分検出回路9および差分検
出回路10の差分出力のいずれか一方を選択してトラン
ジスタ制御回路13へ出力するスイッチ12とを設けて
回生制御を行っていることにある。
【0017】次に回生制御の動作を説明する。
【0018】スイッチ12は、指定電圧値Vsと波高値
Vpとの比較結果が、Vs>Vpであるならば、差分検
出回路9の差分出力Vsd、すなわち、指定電圧値Vs
と直流電圧Vdとの差分を選択してトランジスタ制御回
路13へ出力する。また、Vs≦Vpであるならば、差
分検出回路10の差分出力Vpd、すなわち、交流電源
電圧の波高値Vpと直流電圧値Vdとの差分を選択して
トランジスタ制御回路13へ出力する。トランジスタ制
御回路13は、スイッチ12から出力される差分に応じ
て、差分が最小になるようにトランジスタQ1〜Q6を
オンオフ制御する。
【0019】例えば、図2に示すように、入力三相交流
電源電圧の波高値Vpが実線で示すように経時変化する
ものとすれば、まず、期間Taにおいては、入力三相交
流電源電圧の波高値Vpが指定電圧値Vsを下回ってお
り、Vs>Vpであるので、比較回路11はプラスの値
をスイッチ12へ出力し、スイッチ12は差分検出回路
9の差分出力Vsdを選択してトランジスタ制御回路1
3へ出力する。トランジスタ制御回路13は、差分出力
Vsdに基づきトランジスタQ1〜Q6をオンオフし、
直流電圧Vd(破線で示す)を指定電圧値Vsに保持す
るように回生制御を行う。
【0020】期間Tbにおいては、入力三相交流電源電
圧が上昇して波高値Vpが指定電圧値Vs以上(Vs≦
Vp)となり、比較回路11はマイナスの値をスイッチ
12へ出力するので、スイッチ12は差分検出回路10
の差分出力Vpdを選択してトランジスタ制御回路13
へ出力する。トランジスタ制御回路13は、差分出力V
pdに基づきトランジスタQ1〜Q6をオンオフする。
【0021】この場合、直流電圧Vdが入力三相交流電
源電圧の波高値Vpに追従するように制御されるので、
三相交流電源電圧の波高値が平滑コンデンサの直流電圧
値を超える状態にはならず、三相ブリッジ整流回路3の
ダイオードD1〜D6が短絡状態にならない。従って、
三相交流電源の電圧と電流にひずみが生じるはなく、高
調波の発生および力率の悪化を回避でき、高調波の発生
による他の回路へのノイズ妨害を防止できる。
【0022】その後、入力三相交流電源電圧が降下した
期間Tcにおいては、Vs>Vpとなるので、比較回路
11はプラスの値をスイッチ12へ出力し、スイッチ1
2は差分検出回路9の差分出力Vsdを選択する。トラ
ンジスタ制御回路13は、差分出力Vsdに基づき、直
流電圧Vdを指定の電圧値に維持するようにトランジス
タQ1〜Q6をオンオフ制御する。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力する三相交流電源電圧の波高値が平滑コンデンサの直
流電圧より高くならないように制御することにより、三
相ブリッジ整流回路のダイオードが短絡状態になるのを
防止でき、三相交流電源の電圧と電流にひずみが生じる
こともなく、簡単な回路構成で高調波の発生および力率
の悪化を回避でき、高調波の発生による他の回路へのノ
イズ妨害を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1に示したサーボ駆動装置の回生制御動作を
示す図である。
【図3】従来のサーボ駆動装置のブロック図である。
【図4】図3に示した従来例の回生制御動作を示す図で
ある。
【符号の説明】
3 三相ブリッジ整流回路 4 平滑コンデンサ 5 インバータ回路 6 交流電動機 7 直流電圧検出器 8 交流電圧検出器 9,10 差分検出回路 11 比較回路 12 スイッチ 13 トランジスタ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 伸一 神奈川県横浜市神奈川区新浦島町 1丁目 1番地25 日本電気ロボットエンジニアリ ング株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相交流電源電圧を整流して平滑コンデ
    ンサへ出力する整流素子およびオンオフ制御されて前記
    平滑コンデンサの直流電圧を三相交流電源へ回生するス
    イッチ素子により構成される三相ブリッジ整流回路と、
    前記平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して交
    流電動機へ供給するスイッチ素子および前記交流電動機
    が減速時に誘起する電圧を整流して前記平滑コンデンサ
    へ出力する整流素子により構成されるインバータ回路
    と、前記三相ブリッジ整流回路のスイッチ素子をオンオ
    フ制御する回生制御手段とを備えるサーボ駆動装置にお
    いて、前記回生制御手段は、前記三相交流電源電圧の波
    高値が前記平滑コンデンサの直流電圧以上に上昇してき
    たとき、前記平滑コンデンサの直流電圧が前記三相交流
    電源電圧の波高値に追従するように制御することを特徴
    とするサーボ駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記回生制御手段は、前記三相交流電源
    電圧の波高値が前記三相交流電源電圧の通常の波高値よ
    り高い予め指定された指定電圧値以上に上昇してきたと
    き、前記平滑コンデンサの直流電圧が前記三相交流電源
    電圧の波高値を下回らないように制御することを特徴と
    する請求項1記載のサーボ駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記回生制御手段は、前記三相交流電源
    電圧の波高値が前記指定電圧値より低いとき、前記平滑
    コンデンサの直流電圧が前記指定電圧値となるように制
    御することを特徴とする請求項2記載のサーボ駆動装
    置。
  4. 【請求項4】 前記回生制御手段は、前記三相交流電源
    電圧の波高値を検出する交流電圧検出器と、前記平滑コ
    ンデンサの直流電圧値を検出する直流電圧検出器と、前
    記直流電圧値と前記指定電圧値との差分を検出する第1
    の差分検出回路と、前記直流電圧値と前記波高値との差
    分を検出する第2の差分検出回路と、前記波高値と前記
    指定電圧値とを比較する比較回路と、この比較回路の比
    較結果によって前記第1および第2の差分検出回路の差
    分出力のいずれか一方を選択するスイッチと、このスイ
    ッチの出力に応じて前記三相ブリッジ整流回路のスイッ
    チ素子をオンオフ制御する制御回路とを有していること
    を特徴とする請求項3記載のサーボ駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記スイッチは、前記指定電圧値が前記
    波高値よりも高ければ前記第1の差分検出回路の出力を
    選択し、前記指定電圧値が前記波高値以下であれば前記
    第2の差分検出回路の出力を選択することを特徴とする
    請求項4記載のサーボ駆動装置。
  6. 【請求項6】 三相交流電源電圧を整流して平滑コンデ
    ンサへ出力する整流素子およびオンオフ制御されて前記
    平滑コンデンサの直流電圧を三相交流電源へ回生するス
    イッチ素子により構成される三相ブリッジ整流回路と、
    前記平滑コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換して交
    流電動機へ供給するスイッチ素子および前記交流電動機
    が減速時に誘起する電圧を整流して前記平滑コンデンサ
    へ出力する整流素子により構成されるインバータ回路
    と、前記三相交流電源電圧の波高値を検出する交流電圧
    検出器と、前記平滑コンデンサの直流電圧値を検出する
    直流電圧検出器と、前記直流電圧値と前記三相交流電源
    電圧の通常の波高値より高い予め指定された指定電圧値
    との差分を検出する第1の差分検出回路と、前記直流電
    圧値と前記波高値との差分を検出する第2の差分検出回
    路と、前記波高値と前記指定電圧値とを比較する比較回
    路と、この比較回路の比較結果によって前記第1および
    第2の差分検出回路の差分出力のいずれか一方を選択す
    るスイッチと、このスイッチの出力に応じて前記三相ブ
    リッジ整流回路のスイッチ素子をオンオフ制御する制御
    回路とを有していることを特徴とするサーボ駆動装置。
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