電動機控制裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動機控制裝置，尤其涉及一種具有LCL濾波器的保護功能的電動機控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在對機床、鍛壓機床、注射成型機、工業(yè)機械、機器人等的電動機進行驅(qū)動的電動機控制裝置中，使用將三相交流電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的整流器以及將整流器所輸出的直流電力轉(zhuǎn)換為電動機驅(qū)動用的交流電力的逆轉(zhuǎn)換器。
[0003]近年來，由于要求電源高次諧波和降低無效電力，使用脈寬調(diào)制(PffM)的整流器(PWM整流器)得到廣泛應用。
[0004]如上述那樣的PffM整流器進行基于PffM的開關(guān)控制，因此向與三相交流電源之間的路徑輸出包含幾kHz以上的高頻的矩形波的交流電壓。為了只使矩形波中的電源頻率成分通過，通常在PWM整流器與三相交流電源之間設置低通濾波器。
[0005]圖1中示出以往的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。以往的電動機控制裝置1000具備將來自三相交流電源20的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的PffM整流器110以及將直流電力轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動電動機30的交流電力的逆轉(zhuǎn)換器180。并且，在三相交流電源20與PffM整流器110之間設置有LCL濾波器120作為低通濾波器，該LCL濾波器120將阻尼電阻123與和電容器124串聯(lián)連接，在阻尼電阻123的一端處具備電感A部121和電感B部122。另夕卜，該LCL濾波器120大多還具備用于冷卻LCL濾波器120的各元件的冷卻風扇130。
[0006]為了抑制從PffM整流器110側(cè)流入的高頻電流的波動并且降低LCL濾波器120的體積、成本，該LCL濾波器120通常采用PffM整流器110側(cè)的電感B部122的電感大、三相交流電源側(cè)的電感A部121的電感小的非對稱結(jié)構(gòu)。
[0007]圖2A?圖2D中示出LCL濾波器120的三相交流電源20側(cè)和PffM整流器110側(cè)的電壓及電流的波形。圖2A是表示三相交流電源側(cè)的電壓的經(jīng)時變化的曲線圖，圖2B是表示三相交流電源側(cè)的電流的經(jīng)時變化的曲線圖，圖2C是表示PffM整流器側(cè)的電壓的經(jīng)時變化的曲線圖，圖2D是表示PffM整流器側(cè)的電流的經(jīng)時變化的曲線圖。
[0008]在將非對稱結(jié)構(gòu)的LCL濾波器120的動力線以與圖1相反的方式進行了連接的情況下、即在PWM整流器110側(cè)連接有電感小的電感A部121、在三相交流電源20側(cè)連接有電感大的電感B部122的情況下，無法充分抑制從PffM整流器110側(cè)流入的高頻電流的波動，因此導致LCL濾波器120的發(fā)熱變大。
[0009]圖3A中示出在如上所述的電動機控制裝置中正常地連接了 LCL濾波器120的動力線的情況下的電流波形，圖3B中示出將LCL濾波器120的動力線反向地連接的情況下的電流波形。如圖3B所示，可知在將LCL濾波器的動力線反向地連接了的情況下，流通波動未得到抑制的電流。在這樣的電流持續(xù)流通的情況下，假定流通原本不包含波動的電流而設計的電感A部121的芯部可能會發(fā)生異常噪音、異常發(fā)熱。與此同時，波動所流入的阻尼電阻123、電容器124也可能會受到損傷、發(fā)生異常發(fā)熱。
[0010]在該情況下，溫度急劇上升，因此需要使PffM整流器的動作盡快停止。因此，以往，設置對LCL濾波器內(nèi)的元件的溫度進行檢測的溫度檢測部來檢測LCL濾波器的異常(例如日本專利公開公報特開2013-246683號(JP2013-246683A))。圖4是作為以往的電動機控制裝置的其它例的電動機控制裝置2000的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，LCL濾波器120將阻尼電阻123與電容器124串聯(lián)連接，在阻尼電阻123的一端處具備電感A部121和電感B部122。溫度傳感器125例如設置于阻尼電阻123的附近，向溫度檢測部140輸出與檢測出的溫度有關(guān)的信息。由溫度檢測部140檢測出的溫度檢測結(jié)果被發(fā)送到判定部150，判定部150基于溫度檢測結(jié)果來控制PffM整流器110。例如，在由溫度檢測部140檢測出的溫度超過規(guī)定值(或者預先存儲的正常時的溫度)的情況下，使PWM整流器110的動作停止，進行LCL濾波器120的保護。
[0011]以往，像這樣獲取LCL濾波器的溫度信息，在溫度為規(guī)定值以上的情況下檢測為異常，使PWM整流器的動作停止。
[0012]另外，如圖4所示，LCL濾波器120中大多具備冷卻用風扇130。不僅在LCL濾波器的動力線的反向連接時LCL濾波器120的溫度上升，還由于冷卻用風扇130停止而使LCL濾波器120的溫度上升，可能會導致成為異常的溫度。
[0013]冷卻風扇130性能越高，則因冷卻風扇130停止導致的溫度上升越大。另外，電感A部121與電感B部122的電感的大小之比越大，則因LCL濾波器120的動力線的反向連接導致的溫度上升越大。
[0014]在考慮到LCL濾波器120的體積、降低成本的情況下，大多將冷卻風扇130設計為具備所需最小限度的性能。對此，大多將電感A部121與電感B部122的電感的大小之比設計得盡可能大。其結(jié)果是，LCL濾波器120的動力線的反向連接時的損失比冷卻風扇130停止時的損失大。其結(jié)果是，因LCL濾波器120的動力線的反向連接導致的溫度上升比因冷卻風扇130停止導致的溫度上升大。
[0015]因此，關(guān)于從檢測到由溫度檢測部140檢測出的LCL濾波器120內(nèi)的元件的溫度超過規(guī)定值的狀態(tài)(警報狀態(tài))起直到達到導致LCL濾波器120內(nèi)的元件破損的溫度為止的時間，LCL濾波器120的動力線的反向連接時的該時間比冷卻風扇130停止時的該時間短。若在LCL濾波器120的動力線的反向連接時繼續(xù)PffM整流器110的動作，則LCL濾波器120內(nèi)的元件破損的可能性高。
[0016]如上所述，在LCL濾波器120的動力線的反向連接時，需要使PffM整流器110立即停止，與此相對，在冷卻風扇130停止時，無需使PffM整流器110立即停止。S卩，即使因冷卻風扇130停止導致LCL濾波器120內(nèi)的元件成為異常的溫度，在該情況下，溫度也不會急劇上升。因此，如果是進行電動機30的控制停止的程度的短時間，則無需使PffM整流器110的動作立即停止。另外，當使PWM整流器110立即停止時，在使用電動機控制裝置的加工中發(fā)生一些故障(工件、工具的破損等)的可能性高，因此，期望的是極力避免PWM整流器的立即停止。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]然而，在以往的電動機控制裝置中，無論使LCL濾波器成為異常的溫度的原因是什么樣的原因都使PWM整流器立即停止，因此存在如下問題:在使用電動機控制裝置的加工中發(fā)生一些故障的可能性提尚。
[0018]本發(fā)明的一個實施例所涉及的電動機控制裝置的特征在于，具有:PWM整流器，其將從三相交流電源供給的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；LCL濾波器，其設置于三相交流電源與PWM整流器之間；冷卻風扇，其用于冷卻LCL濾波器；溫度檢測部，其檢測LCL濾波器的溫度；警報檢測部，其在上述溫度檢測部的溫度檢測值為規(guī)定值以上的情況下檢測為警報狀態(tài)；時間測量部，其測量從PWM整流器的通常動作開始起的經(jīng)過時間；以及保護部，其在從上述警報檢測部通知了警報狀態(tài)的情況下，根據(jù)由時間測量部測量出的經(jīng)過時間來判別警報發(fā)生原因、即警報狀態(tài)是由于LCL濾波器的動力線的反向連接而產(chǎn)生的還是由于冷卻風扇的停止而產(chǎn)生的，并進行與該警報發(fā)生原因相應的保護動作。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點通過以下的與附圖相關(guān)聯(lián)的實施方式的說明變得更加明確。在該附圖中，
[0020]圖1是以往的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，
[0021]圖2A是表示LCL濾波器的三相交流電源側(cè)的電壓的波形的圖，
[0022]圖2B是表示LCL濾波器的三相交流電源側(cè)的電流的波形的圖，
[0023]圖2C是表示LCL濾波器的PffM整流器側(cè)的電壓的波形的圖，
[0024]圖2D是表示LCL濾波器的PffM整流器側(cè)的電流的波形的圖，
[0025]圖3A是表示將LCL濾波器的動力線正常地連接的情況下的電流波形的圖，
[0026]圖3B是表示將LCL濾波器的動力線反向地連接的情況下的電流波形的圖，
[0027]圖4是以往的電動機控制裝置的其它例所涉及的結(jié)構(gòu)圖，
[0028]圖5是本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，
[0029]圖6是用于說明本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置中的異常原因判定過程的流程圖，
[0030]圖7是用于說明本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置中的保護動作過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面，參照附圖來說明本發(fā)明所涉及的電動機控制裝置。但是，需要注意的是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于這些實施方式，還包括權(quán)利要求書中記載的技術(shù)方案及其等同物。
[0032]首先，使用附圖來說明本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置。圖5是本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置101具有:PWM整流器I，其將從三相交流電源20供給的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；LCL濾波器2，其設置于三相交流電源20與PffM整流器I之間；冷卻風扇3，其用于冷卻LCL濾波器2 ;溫度檢測部4，其檢測LCL濾波器2的溫度；警報檢測部5，其在溫度檢測部4的溫度檢測值為規(guī)定值以上的情況下檢測為警報狀態(tài)；時間測量部6，其測量從PffM整流器I的通常動作開始起的經(jīng)過時間；以及保護部7，其在從上述警報檢測部5通知了警報狀態(tài)的情況下，根據(jù)由時間測量部6測量出的經(jīng)過時間來判別警報發(fā)生原因、即警報狀態(tài)是由于LCL濾波器2的動力線的反向連接而產(chǎn)生的還是由于冷卻風扇3的停止而產(chǎn)生的，并進行與該警報發(fā)生原因相應的保護動作。
[0033]本發(fā)明的實施例所涉及的電動機控制裝置101還具備:逆轉(zhuǎn)換器8，其與作為PffM整流器I的直流側(cè)的直流環(huán)節(jié)相連接，對直流環(huán)節(jié)的直流電力與作為電動機的驅(qū)動電力或者再生電力的交流電力相互進行電力轉(zhuǎn)換；以及動力切斷部9，其設置于三相交流電源20與LCL濾波器2之間，其中，保護部7在從警報檢測