電動機控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有使電動機進行急減速或緊急制動的單元的、電動機的控制裝置， 特別地，涉及為了實現(xiàn)急減速或緊急制動而使電動機損耗急劇地增加的控制技術(shù)。下面，將 使該損耗增加的控制簡單地記載為急減速控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于使電動機以所希望的輸出及轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)的供電單元而使用逆變器。在 逆變器中，實施下述動作，即，對系統(tǒng)電源的電力進行整流，變換為直流，進而變換為具有適 宜于電動機驅(qū)動的電壓、頻率的交流電力，并進行供給。所述逆變器的直流電路部與電阻器 連接，該電阻器用于對來自直流電壓平滑用電容器和電動機的再生能量進行處理。在進行 電動機的可變速運轉(zhuǎn)的情況下，減速時成為再生動作，但是在與電動機連接的機械負載的 慣性矩較大、或者進行急速的減速的情況下，由于再生能量，使所述平滑用電容器的電壓急 劇上升。特別地，在所述電阻器的容許電力容量不足的情況下，該現(xiàn)象是顯著的。為了防止 由該電動機再生動作時的直流部過電壓導(dǎo)致的裝置的破損，廣泛地使用具有下述過電壓保 護單元的旋轉(zhuǎn)機的控制裝置，該過電壓保護單元對平滑用電容器的端子電壓進行檢測，在 檢測電壓大于規(guī)定值的情況下，自動地停止減速動作。
[0003] 在上述的電動機控制裝置中，作為不陷入逆變器直流電路部的過電壓狀態(tài)而實現(xiàn) 急減速的手段，已知下述方法，即，使電動機損耗增大，對朝向逆變器側(cè)的再生能量值進行 抑制。例如，已知下述方案，即，使減速時施加至電動機的電壓的振幅增大，使電動機的電流 以及與其相伴的電動機磁通增加，由此，使電動機銅損及電動機鐵損增加，使電動機損耗增 大（參照專利文獻1)。
[0004] 然而，在上述專利文獻1所示的技術(shù)中，有時在剛使施加至電動機的電壓振幅增 加后發(fā)生電流過沖，存在示出了其對策的技術(shù)（參照專利文獻2)。該文獻也記述了電動機 急減速控制技術(shù)，但是記載的是下述技術(shù)，即，為了保護電動機及逆變器，在檢測到電流的 過沖即過電流的情況下，暫時停止急減速控制。由此，能夠?qū)﹄妱訖C急減速控制時的電壓振 幅增加進行抑制而實現(xiàn)過電流抑制。
[0005] 然而，通常在生成相當(dāng)于電壓指令的、針對逆變器的占空比指令時，需要對直流電 路部的電壓進行檢測，然后將電壓指令除以所檢測到的直流電路部的電壓。作為對該直流 電路部的電壓進行檢測的方法，已知下述方法，即，在急減速控制時使用于直流電路部的電 壓檢測的濾波器的時間常數(shù)變化，去除與急減速控制相伴的直流電路部電壓的暫態(tài)上升變 化量。如果使用該方法，則能夠?qū)崿F(xiàn)下述的急減速控制，即，能夠維持占空比指令的振幅，向 電動機施加較高的電壓（參照專利文獻3)。
[0006] 專利文獻1 :日本特許第1660499號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開2012-044835號公報
[0008] 專利文獻3 :日本特許第4461877號公報
[0009] 非專利文獻1 :杉本，"AC寸一求系統(tǒng)①理論t設(shè)計①実際"，"総合電子出版"，1997 年，ρ· 106

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在專利文獻1所示的技術(shù)中，在急減速控制時，使施加至電動機的電壓的振幅增 加，但是電動機的從電壓向電流的傳遞特性具有2階特性，隨著電氣時間常數(shù)等電動機參 數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度條件等的不同，有時衰減系數(shù)變小，如果單純地使電壓的振幅增大，則有時發(fā) 生電流過沖，變?yōu)檫^電流。
[0011] 在專利文獻2所示的技術(shù)中，在急減速控制時，在電流大于或等于規(guī)定值、檢測到 過電流的情況下，使電壓振幅的增加暫時停止，但是根據(jù)所述的電動機特性，如果僅單純地 使電壓振幅的增加暫時停止，則有時不能抑制電流的過沖。并且，有時由過電流檢測導(dǎo)致的 急減速控制暫時停止、和由電流狀態(tài)解除導(dǎo)致的急減速控制重新開始反復(fù)進行，發(fā)生震顫， 電流大幅紊亂。如果變?yōu)樵摖顟B(tài)，則不僅不能防止過電流，有時連適當(dāng)?shù)募睖p速控制也不能 實現(xiàn)。
[0012] 另外，在絲毫不考慮電壓振幅的增加比例，逆變器直流電路部的電壓較高而不存 在接受再生能量的余地的情況下，電動機損耗增加變得不足，再生能量在平滑電容器中蓄 積，有時發(fā)生逆變器直流電路部的過電壓。
[0013] 另外，在專利文獻3所示的技術(shù)中，存在下述問題，即，在電動機急減速控制時，不 能準確地掌握逆變器輸出的電壓，且不能進行控制。因此，根據(jù)運轉(zhuǎn)條件的不同，有時會向 電動機施加過大的電壓，在電動機中流過過量的電流，有時導(dǎo)致電動機及逆變器的疲勞或 者破損。逆變器的輸出電壓由直流電路部的電壓和針對逆變器的占空比指令的積決定。在 專利文獻3示出的技術(shù)中，采用的是在急減速控制時，也不使針對逆變器的占空比指令變 化的結(jié)構(gòu)，逆變器的輸出電壓的變化由直流電路部的電壓決定。
[0014] 然而，即使能夠掌握電動機的電路常數(shù)、負載機械的慣性矩值、平滑電容器電容值 等諸量，由于該直流電路部的電壓是由匯總了電動機的電路、電動機和機械負載的扭矩傳 遞系統(tǒng)、逆變器的平滑電容器的充放電之類的現(xiàn)象而得到的非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的，因此不能 準確地掌握電動機急減速控制時的上升變化量。因此，根據(jù)運轉(zhuǎn)條件的不同，直流電路部的 上升變化變得顯著，發(fā)生前述的過大電壓的輸出問題。
[0015] 另外，在電動機急減速控制時的直流電路部的電壓的上升變化中，由于不僅針對 其峰值，針對時間變化量預(yù)先進行掌握也是困難的，因此，存在下述問題，即，直流電路部的 電壓檢測濾波器的時間常數(shù)的調(diào)整是困難的。另外，在專利文獻3所示的技術(shù)中，為了進 行過電流抑制，具有對電流進行檢測、對電壓指令的振幅進行調(diào)整的機構(gòu)，但是由于在上述 的進行調(diào)整的信號的路徑中，存在與不能準確地進行控制的直流電路部的電壓值的乘積運 算，因此存在下述問題，即，所述過電流抑制機構(gòu)的增益調(diào)整等是困難的。
[0016] 本發(fā)明所涉及的電動機控制裝置，
[0017] 具有電動機減速控制單元，該電動機減速控制單元輸入使用逆變器對電動機進行 減速控制的減速處理實施指令、和向所述逆變器指示的電壓指令振幅，對所述電動機進行 減速控制，
[0018] 所述電動機減速控制單元具有：
[0019] 勵磁控制單元，其輸入所述減速處理實施指令、和所述逆變器的直流電路部的電 壓信號，計算在用于進行電動機急減速的控制中使用的第一電壓指令振幅放大率；
[0020] 電流控制單元，其輸入能夠向所述逆變器施加的電流的限制值即逆變器電流振幅 限制值、和電動機電流信號，計算在用于進行電動機的過電流抑制的控制中使用的第二電 壓指令振幅放大率；
[0021] 加法運算單元，其對所述第一電壓指令振幅放大率和所述第二電壓指令振幅放大 率進行加法運算，輸出在電動機急減速控制中使用的第三電壓指令振幅放大率；以及
[0022] 乘法運算單元，其對所述電壓指令振幅和所述第三電壓指令振幅放大率進行乘法 運算并進行輸出，
[0023] 所述電動機減速控制單元按照利用所述乘法運算單元進行乘法運算后得到的電 壓指令振幅，對所述逆變器進行控制。
[0024] 發(fā)明的效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，在減速控制時，在對電壓指令振幅進行放大、使電動機的損耗增加而 進行急減速的情況下，由于基于逆變器直流電路部的電壓，決定電壓指令振幅放大的比例， 因此具有下述效果，即，對向逆變器直流電路部的再生能量適當(dāng)?shù)剡M行抑制，防止過電壓。 另外，由于以電動機電流振幅處于限制值以內(nèi)的方式實施電流控制，且與上述的電壓指令 振幅放大的處理并行地實施，因此具有下述效果，即，能夠?qū)崿F(xiàn)順滑的電流振幅抑制，實現(xiàn) 穩(wěn)定的電動機急減速處理。
[0026] 另外，與專利文獻3的技術(shù)不同，由于直流電路部電壓所引起的非線性性的影響 不介入控制環(huán)路內(nèi)部，因此具有下述效果，即，控制環(huán)路的設(shè)計及調(diào)整變得容易，削減調(diào)整 的工作量。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的實施方式1所涉及的裝置的說明圖。
[0028] 圖2是表示本發(fā)明的實施方式1中的第一電壓指令振幅放大率的計算方法的一個 例子的圖。
[0029] 圖3是表示本發(fā)明的實施方式1中的第二電壓指令振幅放大率的計算方法的一個 例子的圖。
[0030] 圖4是本發(fā)明的實施方式1中的控制系統(tǒng)的設(shè)計的建模圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的電動機控制裝置的優(yōu)選的實施方式進行說明。 此外，在各圖間，相同的標號表示相同或者相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明不限定于下述的實施 方式。
[0032] 實施方式1
[0033] 下面，利用附圖，對本發(fā)明的實施方式1進行說明。為了便于說明，逆變器、電動 機、電流檢測器等也一并標記。在這里，以使電動機為感應(yīng)電動機、將針對電動機的頻率指 令和電壓指令振幅之比設(shè)為恒定的V/f控制為例進行說明，但是即使對于其他種類的電動 機及控制系統(tǒng)等也能夠順利地應(yīng)用。
[0034] 首先，在圖1中，在輸出直流電力的直流電源1中，大多使用不能進行再生電力的 處理的二極管轉(zhuǎn)換器。逆變器3將來自該直流電源1的直流電力變換為適宜于電動機5的 驅(qū)動的振幅及頻率的交流電力，并進行供給。另外，平滑電容器2進行直流電源1和逆變器 3之間的直流電路部中的電壓的平滑化。
[0035] 下面，對在本發(fā)明中使用的電動機控制單元6 (圖中以虛線示出的矩形框中較大 的矩形框）進行說明。從頻率指令產(chǎn)生單元7輸出的頻率指令8向V/f變換單元9輸入， 變換為電壓指令振幅10。在電動機減速控制單元14(圖中以虛線示出的矩形框中較小的矩 形框）針對該電壓指令振幅10而使電動機急減速的情況下，實施使電壓