專利名稱：電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的實施方式涉及具有動態(tài)制動電路的電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)I中公開了如下所述的緩沖電路，該緩沖電路具有二極管三相橋式電路，其與向電機(jī)供電的逆變器部的輸出側(cè)連接；動態(tài)制動電路，其具有與該三相橋式電路并聯(lián)連接的、制動電阻與半導(dǎo)體開關(guān)的串聯(lián)連接體；以及緩沖電容器，其與上述半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)連接。另外，還公開了如下所述的技術(shù)從用于對直流電壓進(jìn)行平滑的平滑電容器的正極側(cè)經(jīng)由充電電阻器，將直流電力提供給上述緩沖電容器，充電到與上述平滑電容器大致相同的電位。專利文獻(xiàn)I日本特開2000-270577號公報
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，需要設(shè)置從平滑電容器連接到緩沖電容器的配線和充電電阻器，因此整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成為導(dǎo)致系統(tǒng)的大型化、高成本化的要因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而完成的，其目的在于，提供一種電機(jī)控制裝置，該電機(jī)控制裝置無需設(shè)置從平滑電容器到緩沖電容器直接進(jìn)行供電連接的特別結(jié)構(gòu)，即可充分地對緩沖電容器進(jìn)行充電。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，應(yīng)用一種電機(jī)控制裝置，該電機(jī)控制裝置具有平滑電容器，其對直流電壓進(jìn)行平滑；逆變器部，其相對于所述平滑電容器并聯(lián)連接了 3組由2個半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)連接而成的組，由此成為三相；動態(tài)制動電路部，其具有與所述逆變器部的輸出側(cè)連接的由二極管三相橋式電路構(gòu)成的整流部、以及與所述整流部并聯(lián)連接的制動電阻與開關(guān)的串聯(lián)連接體；緩沖電路部，其包含與所述開關(guān)并聯(lián)連接的緩沖電容器；以及驅(qū)動控制部，其輸出針對所述逆變器部的各所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的門控信號、以及針對所述動態(tài)制動電路部的所述開關(guān)的點弧控制信號，其中，所述驅(qū)動控制部在使電機(jī)進(jìn)行通常運轉(zhuǎn)之前，進(jìn)行根據(jù)所述點弧控制信號解除正在工作的動態(tài)制動的處理，并進(jìn)行根據(jù)所述門控信號對所述緩沖電容器進(jìn)行充電控制的處理。根據(jù)本發(fā)明，無需設(shè)置從平滑電容器到緩沖電容器直接進(jìn)行供電連接的特別結(jié)構(gòu)，即可充分地對緩沖電容器進(jìn)行充電。


圖I是示意地示出一個實施方式的電機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是說明執(zhí)行緩沖電容器充電控制時的電流流通路徑的變化的圖。圖3是上位控制裝置所具有的CPU按照從使三相交流電機(jī)啟動、運轉(zhuǎn)到制動停止為止的運轉(zhuǎn)順序而執(zhí)行的控制步驟的流程圖。圖4是集中地示出按照圖3所示的運轉(zhuǎn)順序的各控制步驟，電機(jī)控制裝置的各部分及各信號的狀態(tài)大致如何變化的圖。圖5是按照時序示出根據(jù)用于對緩沖電容器進(jìn)行充電的脈沖狀的門控信號，逆變器部的各相的開關(guān)狀態(tài)如何變化的圖。圖6是根據(jù)脈沖狀的門控信號而執(zhí)行的緩沖電容器充電處理的控制步驟的流程圖。符號說明I 電源整流器2 平滑電容器3 逆變器部 4 編碼器5 動態(tài)制動電路部6 緩沖電路部7 驅(qū)動控制部8 上位控制裝置Ila上臂開關(guān)元件(半導(dǎo)體開關(guān)元件)Ilb下臂開關(guān)元件(半導(dǎo)體開關(guān)元件)21 動態(tài)制動電路整流器(整流部)22 制動開關(guān)元件(開關(guān))23 制動電阻器(制動電阻)24 點弧控制電路部31 緩沖電容器32 緩沖電阻器100 電機(jī)控制裝置200 三相交流電機(jī)300 外部交流電源
具體實施例方式以下，參照附圖對一個實施方式進(jìn)行說明。在圖I中，電機(jī)控制裝置100對具有位置檢測部(編碼器4)的三相交流電機(jī)200進(jìn)行驅(qū)動，該電機(jī)控制裝置100具有電源整流器I、平滑電容器2、逆變器部3、動態(tài)制動電路部5、緩沖電路部6、驅(qū)動控制部7、以及上位控制裝置8。另外，三相交流電機(jī)200是以永磁同步電機(jī)為前提。在該例子中，電源整流器I由ニ極管三相橋式電路構(gòu)成，對從外部的交流電源300輸入的三相交流電カ進(jìn)行整流而輸出直流電力。另外，在交流電源300為單相的情況下，電源整流器I只要對單相交流電カ進(jìn)行整流而輸出直流電カ即可。平滑電容器2并聯(lián)連接在上述電源整流器I的輸出端子之間，對其直流電壓進(jìn)行平滑。逆變器部3是對例如由IGBT等半導(dǎo)體構(gòu)成的6個臂開關(guān)元件11進(jìn)行橋接而成的器件。詳細(xì)地說，逆變器部3是相對于上述平滑電容器2并聯(lián)連接了 3組由2個臂開關(guān)元件11串聯(lián)連接而成的組的結(jié)構(gòu)，通過對各個臂開關(guān)元件11分別輸入后述的門控信號，從而將來自各組的中間連接位置的輸出作為各相的輸出進(jìn)行切換。另外，在各相(各組)中，將與上述平滑電容器2的正極側(cè)連接的臂開關(guān)元件稱為上臂開關(guān)元件11a，將與上述平滑電容器2的負(fù)極側(cè)連接的臂開關(guān)元件稱為下臂開關(guān)元件lib。該逆變器部3的各相輸出分別與對應(yīng)的三相交流電機(jī)200的輸入相連接。編碼器4是檢測三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器，具體地講，由旋轉(zhuǎn)編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)構(gòu)成。另外，在三相交流電機(jī)200為線性電機(jī)的情況下，編碼器4可以是檢測其活動件的移動位置的傳感器，具體地講由線性標(biāo)尺或線性旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)成。動態(tài)制動電路部5具有動態(tài)制動電路整流器21、制動開關(guān)元件22、制動電阻器23、點弧控制電路部24。動態(tài)制動電路整流器21由與上述的電源整流器I相同的二極管三相橋式電路構(gòu)成，與上述逆變器部3的三相輸出(或者上述三相交流電機(jī)200的三相輸入)連接，對輸入 的三相交流電力進(jìn)行整流而輸出直流電力。在該例子中，制動開關(guān)元件22由可控硅(thyristor)構(gòu)成，該制動開關(guān)元件22相對于上述動態(tài)制動電路整流器21并聯(lián)連接，且與上述制動電阻器23串聯(lián)連接。通過在由該可控硅構(gòu)成的制動開關(guān)元件22的門控電極中流過點弧電流，由此使得陽極電極與陰極電極通電，能夠用制動電阻器23將上述動態(tài)制動電路整流器21的輸出端子之間短接。另夕卜，制動開關(guān)元件22只要是能夠使制動電阻器23將上述動態(tài)制動電路整流器21的輸出端子之間短接的元件即可，因此也可以是三端雙向可控硅開關(guān)(triac)、晶體管等半導(dǎo)體開關(guān)元件、機(jī)械開關(guān)(例如，繼電器)。在該例子中，點弧控制電路部24是使用了脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)(這里省略詳細(xì)的說明)，其二次側(cè)的輸出端子與上述制動開關(guān)元件22的門控電極和陰極電極連接。關(guān)于該點弧控制電路部24，在維持一次側(cè)與二次側(cè)之間的絕緣的同時，從后述的驅(qū)動控制部7向一次側(cè)輸入使制動開關(guān)元件22通電的高電平的點弧控制信號，由此從二次側(cè)向制動開關(guān)元件22的門控電極輸入點弧電流。另外，在上述制動開關(guān)元件22為上述半導(dǎo)體開關(guān)元件或機(jī)械開關(guān)的情況下，點弧控制電路部24只要是能夠?qū)@些開關(guān)進(jìn)行接通/斷開(通電/關(guān)斷)的結(jié)構(gòu)即可，例如可以是在光耦合器、脈沖變壓器、繼電器線圈中流過電流的結(jié)構(gòu)。緩沖電路部6由與上述制動開關(guān)元件22并聯(lián)連接的、緩沖電容器31和緩沖電阻器32的串聯(lián)連接體構(gòu)成。緩沖電容器31吸收與該制動開關(guān)元件22的點弧相伴的浪涌電流來抑制浪涌的產(chǎn)生。驅(qū)動控制部7控制對逆變器部3的各個臂開關(guān)元件11分別輸出的門控信號，并且控制對動態(tài)制動電路部5的點弧控制電路部24輸出的點弧控制信號。這里說明該驅(qū)動控制部7對各信號的具體控制模式。作為三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制時的控制模式(通常運轉(zhuǎn))，首先，該驅(qū)動控制部7以關(guān)斷動態(tài)制動電路部5的制動開關(guān)元件22的方式輸出點弧控制信號，解除動態(tài)制動。之后，該驅(qū)動控制部7根據(jù)來自上位控制裝置8的控制指令信號、以及由上述編碼器4檢測的三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，執(zhí)行包含基于dq軸電流矢量控制的PWM控制的控制運算，切換各門控信號，以對逆變器部3的各個臂開關(guān)元件11中期望的臂開關(guān)元件11進(jìn)行選擇通電的方式輸出門控信號。由此，逆變器部3以將來自平滑電容器2的直流電カ轉(zhuǎn)換為三相交流電カ的方式，使各個臂開關(guān)元件11進(jìn)行開關(guān)動作而向三相交流電機(jī)200進(jìn)行供電。此處，電機(jī)控制中通常采用的上述dq軸電流矢量控制是如下這樣的技術(shù)將三相電機(jī)電流分解為勵磁電流成分(d軸)和轉(zhuǎn)矩貢獻(xiàn)電流成分(q軸)這正交的2軸，獨立地控制勵磁和轉(zhuǎn)矩，對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。另外，上述PWM控制是調(diào)制方法中的ー種，是以使脈沖波的占空比變化而實施調(diào)制的方式進(jìn)行控制、即進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制的技木。電機(jī)控制中通常采用的上述PWM控制決定分別對逆變器部3的各個臂開關(guān)元件11輸出的門控信號的定時。例如，對被稱為載波的三角波與被稱為基本波的正弦波進(jìn)行振幅比較，根據(jù)其振幅的大小關(guān)系來決定使上述臂開關(guān)元件11接通/斷開(通電/關(guān)斷)的門控信號的定時。另外，作為三相交流電機(jī)200的制動控制時的控制模式，首先，該驅(qū)動控制部7針對逆變器部3的各個相，以都是僅使下臂開關(guān)元件Ilb通電(關(guān)斷所有上臂開關(guān)元件Ila)的方式輸出各個門控信號，由此停止對三相交流電機(jī)200的供電。之后，以使動態(tài)制動電路部5的制動開關(guān)元件22通電的方式輸出點弧控制信號，基于動態(tài)制動對三相交流電機(jī)200進(jìn)行制動。此時，因作為永磁同步電機(jī)的三相交流電機(jī)200的慣性旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的三相交流電カ被動態(tài)制動電路整流器21進(jìn)行整流，用高電阻值的制動電阻器23進(jìn)行了短接。這樣，對于再生電カ被制動電阻器23作為熱能消耗的三相交流電機(jī)200而言，該電カ消耗成為負(fù)載，從而制動轉(zhuǎn)矩發(fā)揮作用，對慣性旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動。另外，驅(qū)動控制部7還進(jìn)行僅解除動態(tài)制動的控制模式。這是指該驅(qū)動控制部7 以關(guān)斷動態(tài)制動電路部5的制動開關(guān)元件22的方式輸出點弧控制信號來解除動態(tài)制動，并且針對逆變器部3的各相，以關(guān)斷所有的臂開關(guān)元件11的方式輸出各門控信號，停止對三相交流電機(jī)200的供電。另外，驅(qū)動控制部7無論在怎樣的控制模式中，都不會使同相的上臂開關(guān)元件Ila和下臂開關(guān)元件Ilb同時通電。另外，上位控制裝置8例如由控制器構(gòu)成，對三相交流電機(jī)200輸出用于進(jìn)行期望的驅(qū)動的例如位置指令、速度指令、轉(zhuǎn)矩指令等，并且對上述驅(qū)動控制部7輸出控制指令信號，該控制指令信號指示根據(jù)哪個控制模式進(jìn)行各門控信號和點弧控制信號的輸出控制、或者以哪種方式単獨進(jìn)行控制。另外，逆變器部3的各個臂開關(guān)元件11相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的半導(dǎo)體開關(guān)元件，動態(tài)制動電路整流器21相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的整流部，制動電阻器23相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的制動電阻，制動開關(guān)元件22相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的開關(guān)。并且，在本實施方式的電機(jī)控制裝置100中，作為上位控制裝置8對驅(qū)動控制部7進(jìn)行指示的控制模式，除了上述的驅(qū)動控制模式、制動控制模式及動態(tài)制動解除控制模式以外，還指示緩沖電容器充電控制的控制模式，在該緩沖電容器充電控制的控制模式中，對門控信號和點弧控制信號進(jìn)行控制，以將緩沖電容器31充電至與平滑電容器2大致相同的電位。接著，使用圖2對執(zhí)行緩沖電容器充電控制時的電流流通路徑的變化進(jìn)行說明。另外，在該圖2中，僅示出了上述圖I中的特定I相中與緩沖電容器充電控制有關(guān)的結(jié)構(gòu)部，適當(dāng)省略了其他部分。這里，圖2的括號內(nèi)的內(nèi)容對應(yīng)于未圖示的其他相。
首先，在進(jìn)行緩沖電容器充電控制之前，需要事先通過上述動態(tài)制動解除控制模式解除動態(tài)制動，并且停止對三相交流電機(jī)200的供電。具體地講，驅(qū)動控制部7以針對逆變器部3的各相關(guān)斷所有的臂開關(guān)元件11，并且關(guān)斷制動開關(guān)元件22的方式，輸出門控信號和點弧控制信號。由此，在逆變器部3、動態(tài)制動電路部5及緩沖電路部6中都沒有來自平滑電容器2的直流電流流過(在圖2中省略了該狀態(tài)的圖示)。另外，關(guān)于制動開關(guān)元件22，由于在之后的緩沖電容器充電控制中維持關(guān)斷狀態(tài)，因此在該圖2中，省略了圖示。當(dāng)從該動態(tài)制動解除控制模式的狀態(tài)，驅(qū)動控制裝置針對規(guī)定的I相(圖2中所示的相)以使上臂開關(guān)元件Ila通電的方式切換了門控信號時，從平滑電容器2的正極側(cè)經(jīng)過圖中的路徑I流過直流電流。也就是說，從平滑電容器2的正極側(cè)起，按照上臂開關(guān)元件11a、逆變器部3的輸出線、動態(tài)制動電路整流器21的正極側(cè)的二極管Dp、制動電阻器23、緩沖電阻器32、緩沖電容器31的正極側(cè)的順序流過直流電流。另外，同時，在圖2中未示出的其他相中，使下臂開關(guān)元件Ilb的I個或2個通電，在平滑電容器2與緩沖電容器31之間維持負(fù)極側(cè)的連接狀態(tài)。由此，在未圖示的其他相中，從緩沖電容器31的負(fù)極側(cè)經(jīng)過圖中的路徑III流過直流電流。也就是說，從緩沖電容器31的負(fù)極側(cè)起，按照動態(tài)制動電路整流器21的負(fù)極側(cè)的二極管Dm、逆變器部3的輸出線、下臂開關(guān)元件lib、平滑電容器2 的負(fù)極側(cè)的順序流過直流電流。如上所述，通過在平滑電容器2與緩沖電容器31之間形成閉合電路，能夠?qū)彌_電容器31進(jìn)行充電。另外，在本實施方式的例子中，如上所述，作為使上臂開關(guān)元件Ila通電而流過來自平滑電容器2的充電電流的方法，是通過僅產(chǎn)生不對三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)矩的、所謂d軸方向的直流電流(q軸方向電流為零)而進(jìn)行的。由此，能夠在不對三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)子提供驅(qū)動力(不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩)的情況下僅進(jìn)行緩沖電容器31的充電。另外，通電的上臂開關(guān)元件的相為I個或2個，此時，通電的下臂開關(guān)元件的相只要是與上述上臂開關(guān)元件的相不同的相即可。另外，在從緩沖電容器充電控制開始起經(jīng)過預(yù)定的時間之后，或者，在利用另外設(shè)置的電壓檢測部逐次檢測緩沖電容器3 I的充電電位、并根據(jù)是否充電到與平滑電容器2同等的電位而進(jìn)行了判定之后，在完成對緩沖電容器31的充電而要停止充電控制的情況下，與上述動態(tài)制動解除控制模式同樣，驅(qū)動控制部7只要輸出門控信號來關(guān)斷逆變器部3的所有相的臂開關(guān)元件11即可。或者，也可以轉(zhuǎn)移到三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制時的控制模式(通常運轉(zhuǎn))。另外，上述預(yù)定的時間是由根據(jù)緩沖電容器31的電容、以及制動電阻器23與緩沖電阻器32的合計電阻值(Rydb+Rdb)求出的充電時間常數(shù)決定的。通過以上的緩沖電容器充電控制模式，將緩沖電容器31充電至與平滑電容器2大致相同的電位。該充電狀態(tài)的緩沖電容器31既能夠維持吸收與制動開關(guān)元件22的點弧相伴的浪涌電流這一原本的功能，又能夠緩和三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制時施加給制動開關(guān)元件22的逆變器輸出電力的急劇變化，防止該制動開關(guān)元件22的誤動作。接著，使用圖3來說明上位控制裝置8所具備的CPU (省略圖示)按照從使三相交流電機(jī)200啟動、運轉(zhuǎn)到制動停止為止的運轉(zhuǎn)順序而執(zhí)行的控制步驟。另外，在開始該流程的處理時，需要使平滑電容器2經(jīng)由電源整流器I連接至外部交流電源300而成為滿充電狀態(tài)。首先，在步驟S5中，對驅(qū)動控制部7指示上述動態(tài)制動解除控制模式。由此，驅(qū)動控制部7針對逆變器部3的所有相，以關(guān)斷臂開關(guān)元件11的方式輸出門控信號，以關(guān)斷動態(tài)制動電路部5的制動開關(guān)元件22的方式輸出點弧控制信號。其結(jié)果，停止對三相交流電機(jī)200的供電，解除動態(tài)制動。另外，此時的緩沖電容器31的充電電位不定。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S10，對驅(qū)動控制部7指示上述制動控制模式。由此，驅(qū)動控制部7針對逆變器部3的所有相，以僅使下臂開關(guān)元件Ilb通電的方式輸出各門控信號，以使動態(tài)制動電路部5的制動開關(guān)元件22通電的方式輸出點弧控制信號。其結(jié)果，停止對三相交流電機(jī)200的供電，使動態(tài)制動工作。另外，此時，在從上述步驟S5轉(zhuǎn)移而啟動電機(jī)控制裝置100的情況下，只需使緩沖電容器31完全放電而復(fù)位充電電位即可。另外，在從后述的步驟S25轉(zhuǎn)移而需要停止三相交流電機(jī)200的制動的情況下，通過動態(tài)制動的功能來進(jìn)行三相交流電機(jī)200的制動，緩沖電容器31也被完全放電。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S15，與上述步驟S5同樣地對驅(qū)動控制部7指示上述動態(tài)制動解除控制模式。由此，驅(qū)動控制部7通過停止對三相交流電機(jī)200的供電并解除動態(tài)制動，由此在從動態(tài)制動工作狀態(tài)過渡到三相交流電機(jī)200的通常運轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程中，成為對緩沖電容器31充電之前的穩(wěn)定狀態(tài)。此時，緩沖電容器31已完全放電的狀態(tài)是確定的。 然后，轉(zhuǎn)移到步驟S100，對驅(qū)動控制部7指示上述緩沖電容器充電控制模式。由此，驅(qū)動控制部7執(zhí)行對緩沖電容器31進(jìn)行充電的緩沖電容器充電處理。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S20，對驅(qū)動控制部7指示上述驅(qū)動控制模式。由此，驅(qū)動控制部7根據(jù)來自上位控制裝置8的控制指令信號、以及由上述編碼器4檢測到的三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置，執(zhí)行包含基于dq軸電流矢量控制的PWM控制的控制運算，切換各門控信號，以對逆變器部3的各個臂開關(guān)元件11中期望的臂開關(guān)元件11進(jìn)行選擇通電的方式輸出門控信號。由此，逆變器部3以將來自平滑電容器2的直流電カ轉(zhuǎn)換為三相交流電カ的方式，使各個臂開關(guān)元件11進(jìn)行開關(guān)動作而對三相交流電機(jī)200進(jìn)行供電。另外，在上述步驟SlOO中緩沖電容器31成為充電狀態(tài)，能夠緩和施加給制動開關(guān)元件22的逆變器輸出電カ的急劇變化，防止該制動開關(guān)元件22的誤動作。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S25，判定是否是應(yīng)使動態(tài)制動工作而對三相交流電機(jī)200進(jìn)行制動控制的狀況。在是應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制的狀況的情況下，不滿足判定，回到上述步驟S20繼續(xù)進(jìn)行三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制。另ー方面，在成為應(yīng)停止三相交流電機(jī)200的狀況的情況下，滿足判定，回到上述步驟SlO進(jìn)行三相交流電機(jī)200的制動控制。另外，應(yīng)進(jìn)行制動控制的狀況例如相當(dāng)于電機(jī)控制裝置100自身檢測出的異常狀態(tài)中的報警產(chǎn)生狀況。在以上說明中，上述圖3的流程中的步驟S15的步驟中控制制動開關(guān)元件22的通電和關(guān)斷的點弧控制信號的輸出操作相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的根據(jù)點弧控制信號解除正在工作的動態(tài)制動的處理，步驟SlOO的步驟相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的根據(jù)門控信號對緩沖電容器進(jìn)行充電控制的處理，步驟S20的步驟相當(dāng)于各權(quán)利要求中記載的電機(jī)的通
常運轉(zhuǎn)。接著，使用圖4，說明按照上述圖3所示的運轉(zhuǎn)順序的各控制步驟，該電機(jī)控制裝置100的各部分及各信號的狀態(tài)大致如何變化。如上所述，上位控制裝置8在最初的步驟S5中指不動態(tài)制動解除控制ネ旲式，在之后的步驟SlO中指不制動控制ネ旲式，在之后的步驟S15中再次指示動態(tài)制動解除控制模式，在之后的步驟SlOO中指示緩沖電容器充電控制模式，在之后的步驟S20中指示驅(qū)動控制模式，反復(fù)執(zhí)行上述步驟SlO 步驟S20的指令。并且，驅(qū)動控制部7對應(yīng)于各控制模式的指令而輸出門控信號和制動信號。其結(jié)果，逆變器部3根據(jù)步驟SlOO和步驟S20中分別輸入的門控信號進(jìn)行臂開關(guān)元件11的開關(guān)動作，動態(tài)制動電路部5僅在步驟SlO中工作。另外，緩沖電容器31在電機(jī)控制裝置100的啟動時的步驟S5中電位不定，而在其他步驟中能夠任意地控制放電狀態(tài)和充電狀態(tài)。另外，關(guān)于三相交流電機(jī)200，在步驟S5和步驟S15的動態(tài)制動解除控制時、或步驟100的充電控制時轉(zhuǎn)子成為旋轉(zhuǎn)自由的狀態(tài)，而在步驟SlO的制動控制時，轉(zhuǎn)子因動態(tài)制動的工作而成為停止?fàn)顟B(tài)，在步驟S20的驅(qū)動控制吋，以規(guī)定的轉(zhuǎn)速得到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式的電機(jī)控制裝置100，與通常的三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制和制動控制不同，由上位控制裝置8和驅(qū)動控制部7執(zhí)行的上述步驟SlOO的緩沖電容器充電處理是針對與控制動態(tài)制動電路部5的工作的制動開關(guān)元件22并聯(lián)連接的緩沖電容器31，控制各門控信號以充電至與平滑電容器2大致相同的電位。也就是說， 在緩沖電容器充電處理中，對逆變器部3的開關(guān)動作進(jìn)行控制，以將蓄積在平滑電容器2中的直流電カ供于緩沖電容器31的充電，而不是供于三相交流電機(jī)200的驅(qū)動。并且，通過對緩沖電容器31進(jìn)行充電，由此在通常的三相交流電機(jī)200的驅(qū)動控制時，也能夠緩和施加給制動開關(guān)元件22的逆變器輸出的供電電カ的急劇變化，防止包含該制動開關(guān)元件22的動態(tài)制動電路部5的誤動作。如上所述，根據(jù)本實施方式，只需執(zhí)行一般具備的上位控制裝置8、驅(qū)動控制部7及逆變器部3的控制就能夠?qū)彌_電容器31進(jìn)行充分的充電，因此，無需設(shè)置用于從平滑電容器2到緩沖電容器3 I進(jìn)行供電連接的特別結(jié)構(gòu)，就能夠充分地對緩沖電容器31進(jìn)行充電。另外，根據(jù)本實施方式，在上述步驟S20中對三相交流電機(jī)200進(jìn)行通常的驅(qū)動控制之前，通過一次步驟S15的動態(tài)制動解除控制來關(guān)斷制動開關(guān)元件22,成為能夠?qū)彌_電容器31進(jìn)行充電的狀態(tài)。之后，通過進(jìn)行步驟SlOO的緩沖電容器充電處理，能夠可靠地對緩沖電容器31進(jìn)行滿充電，之后進(jìn)行步驟S20的通常運轉(zhuǎn)。由此，能夠避免在緩沖電容器31處于放電狀態(tài)下進(jìn)行通常運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的、因流過逆變器部3的負(fù)載即三相交流電機(jī)200的瞬態(tài)電流(起因于對緩沖電容器31的充電電流)引起的轉(zhuǎn)矩變動。另外，在該實施方式中，特別是在緩沖電容器充電處理中，為了僅產(chǎn)生d軸方向的直流電流(q軸方向電流為零)，在與該d軸方向?qū)?yīng)的I相或2相中，僅使與平滑電容器2的正極側(cè)連接的上臂開關(guān)元件Ila通電，將其他的臂開關(guān)元件11關(guān)斷。由此，能夠在不對三相交流電機(jī)200施加驅(qū)動カ的情況下(不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況下)，僅進(jìn)行緩沖電容器31的充電。這樣，通過根據(jù)dq軸電流矢量控制進(jìn)行臂開關(guān)元件11的選擇通電，能夠控制緩沖電容器充電處理中的三相交流電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。另外，不限定于上述實施方式，可在不脫離其要g及技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。以下，按照順序說明這樣的變形例。(I)利用脈沖狀的門控信號來進(jìn)行緩沖電容器的充電的情況在上述實施方式中，說明了僅接通d軸方向的直流電流(q軸方向電流為零)來進(jìn)行緩沖電容器充電處理的例子，但不限于此。例如，也可以利用脈沖狀的門控信號，在某I相中以規(guī)定時間寬度進(jìn)行通電，并反復(fù)地對該通電的相進(jìn)行切換，由此對緩沖電容器31進(jìn)行充電。在圖5中，在逆變器部3的各相(圖中的U相、V相及W相)中，分別被切換至使上臂開關(guān)元件Ila通電的狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)中的任意一個狀態(tài)。在某相的上臂開關(guān)元件Ila通電的情況下，同相的下臂開關(guān)元件Ilb被切換到關(guān)斷狀態(tài)，不同相的下臂開關(guān)元件Ilb被切換到通電狀態(tài)。在該例子中，反復(fù)進(jìn)行如下的充電模式僅使I相的上臂開關(guān)元件Ila通電規(guī)定期間Tl中的規(guī)定時間寬度T2，在相同的規(guī)定期間Tl中，其他相中僅維持下臂開關(guān)元件Ilb的通電。在圖示的例子中，使上臂開關(guān)元件Ila通電的相按照U相、V相、W相的順序反復(fù)進(jìn)行切換。這樣，進(jìn)行如下控制對于僅針對I相按照規(guī)定時間寬度T2的脈沖狀僅使上臂開關(guān)元件Ila通電的模式，反復(fù)地對該I相進(jìn)行切換。對于基于脈沖狀的門控信號的充電控制而言，每I次使上臂開關(guān)元件Ila通電的時間寬度T2及其時間間隔、即充電脈沖寬度和脈沖間隔、以及依次進(jìn)行相的切換的次數(shù)，是根據(jù)三相交流電機(jī)200的電感和繞組電阻值、緩沖電阻器32與制動電阻器23的合計電 阻值來計算的。此時，針對緩沖電容器31的充電電流與通常運轉(zhuǎn)時同樣，只要控制為流過q軸方向的電流即可。即，即使充電電流是使三相交流電機(jī)200產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的q軸方向的電流，上述這樣的脈沖狀的電力也只不過以規(guī)定時間寬度依次供給到各個相，實際上能夠在不使三相交流電機(jī)200產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況下進(jìn)行針對緩沖電容器31的充電控制。接著，使用圖6對本變形例中執(zhí)行的緩沖電容器充電處理的控制步驟進(jìn)行說明。首先在步驟S105A中，根據(jù)三相交流電機(jī)200的電感和繞組電阻值、緩沖電阻器32與制動電阻器23的合計電阻值，計算上述的充電脈沖寬度及脈沖間隔、以及依次進(jìn)行相的切換的次數(shù)。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S110A，以在上述步驟S105A中計算出的充電脈沖寬度的期間中，在逆變器部3的U相中僅使上臂開關(guān)元件I Ia通電而在其他相中僅使下臂開關(guān)元件I Ib通電的方式，輸出各門控信號，對緩沖電容器31進(jìn)行充電。之后，以在上述步驟S105A中計算出的脈沖間隔的期間中，關(guān)斷所有相的臂開關(guān)元件11的方式，輸出各門控信號，并轉(zhuǎn)移到之后的步驟S115A。在步驟SI 15A中，以在相同充電脈沖寬度的期間中，在逆變器部3的V相中僅使上臂開關(guān)元件Ila通電而在其他相中僅使下臂開關(guān)元件Ilb通電的方式，輸出各門控信號，對緩沖電容器31進(jìn)行充電。之后，以在相同脈沖間隔的期間中，關(guān)斷所有相的臂開關(guān)元件11的方式，輸出各門控信號，并轉(zhuǎn)移到之后的步驟S120A。在步驟S120A中，以在相同充電脈沖寬度的期間中，在逆變器部3的W相中僅使上臂開關(guān)元件Ila通電而在其他相中僅使下臂開關(guān)元件Ilb通電的方式，輸出各門控信號，對緩沖電容器31進(jìn)行充電。之后，以在相同脈沖間隔的期間中，關(guān)斷所有相的臂開關(guān)元件11的方式，輸出各門控信號，并轉(zhuǎn)移到之后的步驟S125A。在步驟S125A中，判定是否完成了緩沖電容器31的充電。在緩沖電容器31的充電尚未完成的情況下，不滿足判定，回到上述步驟SllOA繼續(xù)進(jìn)行緩沖電容器31的充電控制。另一方面，在完成了緩沖電容器31的充電的情況下，滿足判定，轉(zhuǎn)移到之后的步驟S130A。另外，上述判定是基于充電時間和上述充電脈沖寬度時間而進(jìn)行的，該充電時間是由根據(jù)緩沖電容器31的電容、制動電阻器23與緩沖電阻器32的合計電阻值(Rydb+Rdb)求出的充電時間常數(shù)決定的。在步驟S130A中，輸出各門控信號以關(guān)斷逆變器部3的所有相的臂開關(guān)元件11，結(jié)束對緩沖電容器31的充電。然后，結(jié)束該流程。如以上說明的那樣，根據(jù)本變形例的電機(jī)控制裝置100，上位控制裝置8及驅(qū)動控制部7執(zhí)行步驟S100A的緩沖電容器充電處理，由此，按照規(guī)定的時間間隔依次切換以規(guī)定時間寬度進(jìn)行選擇通電的臂開關(guān)元件11的相。也就是說，能夠利用不是對三相交流電機(jī)200進(jìn)行驅(qū)動控制的、脈沖狀門控信號對逆變器部3進(jìn)行切換，因此，即使充電電流為q軸電流，也能夠在不對三相交流電機(jī)200施加驅(qū)動カ的情況下，僅進(jìn)行緩沖電容器31的充電。另外，在上述變形例中，是按照順序反復(fù)地切換基于充電脈沖而通電的相，但不限于此，例如，也可以固定于I相而反復(fù)輸出間歇地進(jìn)行通電的充電脈沖。此時，也能夠得到與上述變形例相同的效果。另外，除了已經(jīng)說明的例子以外，還可以適當(dāng)組合上述實施方式和各變形例的手 法來加以利用。 此外，雖然未一一進(jìn)行例示，但可以在不脫離其要g的范圍內(nèi)，施加各種變更來實施。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)控制裝置，該電機(jī)控制裝置具有 平滑電容器，其對直流電壓進(jìn)行平滑； 逆變器部，其相對于所述平滑電容器并聯(lián)連接了 3組由2個半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)連接而成的組，由此成為三相； 動態(tài)制動電路部，其具有與所述逆變器部的輸出側(cè)連接的由二極管三相橋式電路構(gòu)成的整流部、以及與所述整流部并聯(lián)連接的制動電阻與開關(guān)的串聯(lián)連接體； 緩沖電路部，其包含與所述開關(guān)并聯(lián)連接的緩沖電容器；以及 驅(qū)動控制部，其輸出針對所述逆變器部的各所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的門控信號、以及針對所述動態(tài)制動電路部的所述開關(guān)的點弧控制信號， 該電機(jī)控制裝置的特征在于， 所述驅(qū)動控制部在使電機(jī)進(jìn)行通常運轉(zhuǎn)之前，進(jìn)行根據(jù)所述點弧控制信號解除正在工作的動態(tài)制動的處理，并進(jìn)行根據(jù)所述門控信號對所述緩沖電容器進(jìn)行充電控制的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動控制部根據(jù)dq軸電流矢量控制生成所述門控信號，以對所述半導(dǎo)體開關(guān)元件中期望的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行選擇通電的方式，輸出所述門控信號，對所述緩沖電容器進(jìn)行充電控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動控制部以對所述逆變器部中的任意I相或2相的與所述平滑電容器的正極側(cè)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行選擇通電、且對與該選擇通電的半導(dǎo)體開關(guān)元件不同的相的與所述平滑電容器的負(fù)極側(cè)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行選擇通電的方式，輸出所述門控信號，由此在緩沖電路部中僅流過d軸電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動控制部以按照規(guī)定時間寬度對所述逆變器部中的任意I相的與所述平滑電容器的正極側(cè)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行選擇通電、且對與該選擇通電的半導(dǎo)體開關(guān)元件不同的2相的與所述平滑電容器的負(fù)極側(cè)連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行選擇通電的方式，輸出所述門控信號，由此在緩沖電路部中僅流過q軸電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動控制部按照規(guī)定時間間隔依次切換以所述規(guī)定時間寬度進(jìn)行選擇通電的半導(dǎo)體開關(guān)元件的相。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動控制部針對固定相的半導(dǎo)體開關(guān)元件，以所述規(guī)定時間寬度反復(fù)進(jìn)行選擇通電。
全文摘要
電機(jī)控制裝置，無需設(shè)置從平滑電容器到緩沖電容器直接進(jìn)行供電連接的特別結(jié)構(gòu)，即可充分地對緩沖電容器進(jìn)行充電。電機(jī)控制裝置具有平滑電容器(2)；逆變器部(3)，其將3組由2個臂開關(guān)元件(11)串聯(lián)連接而成的組并聯(lián)連接而成為三相；動態(tài)制動電路部(5)，其具有與逆變器部(3)的輸出側(cè)連接的動態(tài)制動電路整流器(21)、以及與動態(tài)制動電路整流器(21)并聯(lián)連接的制動電阻器(23)和制動開關(guān)元件(22)；緩沖電路部(6)，其包含與制動開關(guān)元件(22)并聯(lián)連接的緩沖電容器(31)；驅(qū)動控制部(7)，其輸出針對各臂開關(guān)元件(11)的門控信號及針對制動開關(guān)元件(22)的點弧控制信號，驅(qū)動控制部(7)在通常運轉(zhuǎn)前，進(jìn)行解除動態(tài)制動的處理，進(jìn)行對緩沖電容器(31)實施充電控制的處理。
文檔編號H02P3/22GK102820837SQ20121018923
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者沢村光次郎, 小野彰久 申請人:株式會社安川電機(jī)