[發明專利]同步電動機控制裝置以及控制方法

有效

• 申請號: 201310250815.0
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103516264A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 園田直人;巖下平輔
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06;H02P6/24
• 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

本發明涉及一種同步電動機的控制裝置以及控制方法，特別涉及一種具備了放大器保護功能的同步電動機的控制裝置以及控制方法。

背景技術

在機床等利用同步電動機進行驅動的系統中，當同步電動機發生了異常時，為了安全需要使同步電動機的驅動部緊急停止。當發生緊急停止和停電等異常時，伺服放大器用動態制動（以下稱為“DB”。）電阻使同步電動機的輸入端子短路來進行發電制動。DB由電阻器組成，通過DB電路將從電動機回收的電力轉換為熱能。因此，根據同步電動機的動作條件，擔心同步電動機的旋轉能量超過伺服放大器的DB電阻的允許能量，由于發熱導致DB電阻損壞。

在使用DB電路來使同步電動機緊急停止時，如果假定同步電動機的旋轉能量全部被DB電阻消耗，則為了保護DB電阻，需要滿足以下的式（1）。

Em＜Ea??（1）

在此，Em[J]是同步電動機的旋轉能量，Ea[J]是DB電阻的允許能量。

另外，通過下式賦予Em。

Em=0.5×J×ω²??（2）

這里J[kgm²]是同步電動機的慣量以及被驅動體的慣量，ω[rad/s]是同步電動機的速度。

在機床等使用同步電動機進行驅動的系統中，特別是在包含搭載各種工件的旋轉臺的被驅動體中，被驅動體的慣量根據工件而變化。如數式（1）那樣同步電動機的旋轉能量由被驅動體的慣量來決定，因此需要正確得知被驅動體的慣量。

因此，報告一種推定慣量的方法。例如，根據專利文獻1所記載的方法，可以使用慣量的推定結果來使加減速度的時間常數、速度增益最優化。但是，一般不太容易正確地知道被驅動體的慣量。因此，有時候難以判斷是否滿足上述式（1）。

因此，報告一種不計算慣量，而是進行DB電路的保護的方法。在專利文獻2所記載的現有技術中，根據DB電路的動作開始時的同步電動機的速度以及同步電動機下降到預定速度的經過時間來計算DB電路的消費能量，由此進行DB電路的保護。

另外，已知另一種不計算慣量，而是進行DB電路的保護的方法。在專利文獻3記載的現有技術中，根據同步電動機的速度、DB電阻以及同步電動機的感應電壓常數來計算DB電路的消費能量，從而對DB電路進行保護。

在專利文獻2以及3所記載的方法中，雖然不需要計算被驅動體的慣量，但是從DB電路的動作開始按照每個抽樣周期逐個計算DB電路的消費能量。并且，當DB電路的消費能量超過允許值時，停止DB電路的動作使其成為自由轉動狀態，因此產生直到制動停止的距離變長或者直到制動停止所需的時間變長等問題。

[專利文獻1]日本特開2010-148178號公報

[專利文獻2]日本特開2002-369564號公報

[專利文獻3]日本特開2007-174729號公報

發明內容

本發明的目的在于提供一種具備以下功能的同步電動機的控制裝置，即為了保護包含DB電阻的伺服放大器的DB電路，推定與同步電動機連接的被驅動體的慣量，使用其推定結果來限制同步電動機的速度（最高轉速）。

本發明的一實施例的同步電動機的控制裝置的特征為具有：允許能量值取得部，取得在發生異常時使同步電動機的輸入端子短路的動態制動電阻所能承受的允許能量值；慣量推定部，根據同步電動機驅動被驅動體時從同步電動機反饋的速度值以及從放大器反饋且被輸入到同步電動機的電流值來推定被驅動體的慣量；允許最大速度計算部，根據慣量以及允許能量值來計算同步電動機的允許最大速度值；以及速度控制部，控制放大器以使同步電動機以預定的指令速度進行動作，速度控制部從允許最大速度計算部取得允許最大速度值，將指令速度限制為允許最大速度值以下。

本發明其他實施例的同步電動機的控制裝置中，優選進一步具備警告通知部，取得速度值以及允許最大速度值，當同步電動機的速度超過允許最大速度值時，通知警告。

在本發明的另外一實施例的同步電動機的控制裝置中，最好進一步具備減速停止部，當同步電動機的速度超過允許最大速度值時，根據來自警告通知部的警告，對速度控制部發出使同步電動機減速停止的停止指令。