[發明專利]電動機驅動裝置

有效

• 申請號: 201110073222.2
• 申請日: 2011-03-22
• 公開（公告）號: CN102237846A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 吉田友和;原田隆;堀越真一;巖下平輔
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M7/219
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明涉及從交流電源輸入電力來驅動電動機的電動機驅動裝置，更詳細來說，涉及具有在電動機處于牽引運轉狀態時動態切換AC/DC變換器的變換動作模式的功能的電動機驅動裝置。

背景技術

在與驅動機床、工業機械、機器人等的電動機對應的電動機驅動裝置中，在將輸入交流電力變換成直流電力的AC/DC變換動作的方式中包含PWM變換器方式和二極管整流方式。

PWM變換器方式是應用基于功率開關元件的PWM(Pulse?WidthModulation：脈沖寬度調制)控制，使輸入電流更接近正弦波的方法。雖然該PWM變換器方式具有能夠減小輸入電流的高次諧波成分、能夠改變輸出直流電壓等優點，但也存在伴隨功率開關元件的切換的發熱比二極管整流方式大的缺點。

另一方面，二極管整流方式是以往廣泛采用的方式，是使來自電源的交流輸入通過二極管橋電路來實現整流的方式。在該方式中，與PWM變換器方式相反地，具有在輸入中所包含的高次諧波成分大，由輸入交流電壓的峰值來決定輸出直流電壓等限制，但由于不進行切換，所以與PWM變換器方式相比功率開關元件的發熱變小。

在使電動機的減速能量返回到電源側的再生運轉狀態中，在PWM變換器方式的情況下，其控制與牽引運轉狀態下的控制相比沒有特別的不同，以電流的相位與電壓的相位相反的方式控制開關元件即可。另一方面，在二極管整流方式的情況下，并不是通過二極管來進行電源的再生，而是通過與二極管反并聯連接的IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?mode?Transistor：絕緣柵雙極型晶體管)等元件來進行電源的再生。

現在，作為再生方式，采用為了在三相電源中的電壓最高的相和電壓最低的相之間流入再生電流，只接通六個開關中的兩個開關的方式。另外，一般該再生方式被稱為120°通電方式電源再生。結果，存在一下子流過脈沖狀的大電流、噪聲成分大、輸出直流電壓急速變化，從而對電動機的控制帶來副作用等問題。

在下述的專利文獻1中公開了在使電動機牽引運轉時設定二極管整流方式和PWM變換器方式兩個動作模式中的某一個模式的技術。但是，在該技術中牽引運轉時的動作模式已被固定，只能通過PWM變換器方式或者二極管整流方式中的某一種方式進行動作。

如上所述，在PWM變換器方式中存在功率開關元件的發熱增加的問題，另一方面，在二極管整流方式中存在輸入電流的高次諧波成分大、具有由再生開始時流過的大電流引起的副作用等問題。另外，存在為了抑制向電源的高次諧波電流而應用PWM變換器方式的情形。但是，在PWM變換器動作的過程中負荷變大時，需要為了進行過熱保護而停止系統。

【專利文獻1】日本特開平8-228490號公報

發明內容

鑒于上述問題而提出本發明，其目的在于提供一種電動機驅動裝置，其以如下方式進行AC/DC變換：在通常運轉時抑制輸入高次諧波成分，另一方面，在超負荷運轉時避免系統的停止而能夠持續運轉。

為了達成上述目的，根據本發明，提供一種電動機驅動裝置，其從交流電源輸入電力來驅動電動機，其具有：AC/DC變換器，其具有PWM變換器動作模式和二極管整流動作模式來作為變換動作模式，所述PWM變換器動作模式通過對串并聯連接的多個功率開關元件進行PWM控制來將輸入交流電壓變換成直流電壓，所述二極管整流動作模式通過與該多個功率開關元件中的各個功率開關元件分別反并聯連接的多個二極管將輸入交流電壓變換成直流電壓；以及變換器控制部，其在電動機處于牽引運轉狀態時，根據負荷來動態切換該AC/DC變換器的該變換動作模式。

在一個優選的方式中，還具有檢測該負荷的負荷檢測部，該變換器控制部，在通過該負荷檢測部檢測出的負荷在預定的水平以下時，使該AC/DC變換器以該PWM變換器動作模式來動作，在該負荷超過預定的水平時，使該AC/DC變換器以該二極管整流動作模式來動作。

并且，該負荷檢測部檢測該功率開關元件的溫度或安裝有該功率開關元件的散熱器的溫度來作為該負荷。或者，該負荷檢測部檢測在該功率開關元件中流動的電流，并將累計該電流所得的值作為該負荷。

在本發明的電動機驅動裝置中，在電動機處于牽引運轉狀態時，根據負荷，AC/DC變換器的變換動作模式可從PWM變換器動作模式動態切換到二極管整流動作模式。因此，在通常運轉時抑制了輸入高次諧波成分，另一方面，在超負荷運轉時抑制了功率開關元件的發熱，由此能夠避免系統的停止，可繼續運轉。

附圖說明