[發明專利]多軸驅動裝置

有效

• 申請號: 201380075320.7
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN105075103B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 今孝公
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74;H02M7/797;H02P3/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張天舒

技術領域

本發明涉及在1個轉換器電路的輸出端并聯地配置多個逆變器電路、用于對多個電動機分別進行驅動的多軸驅動裝置，特別是涉及適合于實現再生電力的有效利用的多軸驅動裝置。

背景技術

用于對電動機進行驅動控制的電動機驅動裝置具有：轉換器電路，其將商用交流電源變換為直流電源；母線電壓平滑電容器，其對該轉換器電路的輸出直流電壓進行平滑化，生成穩定的母線電壓；以及逆變器電路，其通過對該母線電壓平滑電容器所生成的母線電壓進行通斷，從而生成向電動機供給的任意的頻率及電壓的驅動用交流電源。

此外，逆變器電路是下述結構，即，將與續流二極管反向并聯連接的IGBT等規定數量的半導體開關元件串并聯地橋接在與母線電壓平滑電容器的兩端連接的正極及負極的母線間。具體地說，就三相電動機用的逆變器電路的例子而言，是將串聯地連接的2個半導體開關元件以3組并聯地配置在正極母線和負極母線之間的結構，由3個上橋臂半導體開關元件和3個下橋臂半導體開關元件之間的各橋臂間連接端構成三相的輸出端。

另外，對于由該電動機驅動裝置驅動控制的電動機，根據電動機的旋轉速度和由從逆變器電路供給的驅動電力的頻率決定的同步速度之間的關系，進行對電力進行消耗的動作(動力運行動作)和進行電力再生的動作(再生動作)。例如在起重機設備中使用的電動機在起重機提升時進行動力運行動作，在起重機下降時進行再生動作。在電動機驅動裝置中，如果在電動機的運轉中電動機所產生的再生電力向逆變器電路的輸出端輸入，則母線電壓上升。如果母線電壓的上升變得過大，則保護電路工作，運轉停止。

因此，例如在專利文獻1中，為了使電動機所產生的再生電力能夠作為電動機的驅動電力而有效地利用(在本說明書中，將其稱為“電力輔助”)，提出了下述結構，即，與母線電壓平滑電容器并聯地設置升降壓斬波電路，設置了利用該升降壓斬波電路進行充放電的控制的電力輔助用蓄電設備。

具體地說，升降壓斬波電路是下述結構，即，由與續流二極管反向并聯連接的IGBT等2個半導體開關元件構成的串聯電路連接在正極及負極的母線間(即，母線電壓平滑電容器的兩端間)，在該2個半導體開關元件間的連接端和電力輔助用蓄電設備的正極端之間配置有電抗器。電力輔助用蓄電設備的負極端與負極母線連接。

在該升降壓斬波電路中，由正極母線側的半導體開關元件和電抗器進行降壓動作，由負極母線側的半導體開關元件和電抗器進行升壓動作。

根據該結構，如果利用在起重機設備中使用電動機的例子進行說明，則在起重機下降時電動機所產生的再生電力向逆變器電路流入的情況下，在升降壓斬波電路中，首先，使正極母線側的半導體開關元件接通，作為降壓斬波電路進行動作，將因再生電力導致的母線電壓的上升部分向電力輔助用蓄電設備供給并進行蓄電。在該狀態下，如果使該正極母線側的半導體開關元件斷開，同時使作為升壓斬波電路元件的負極母線側的半導體開關元件接通，則電力輔助用蓄電設備的放電電流經由電抗器而向該負極母線側的半導體開關元件流動，在電抗器中蓄積使電流的流動方向維持在一個方向的能量。

由此，如果使流過該放電電流的負極母線側的半導體開關元件斷開，則由于蓄積在電抗器中的電流維持能量，電力輔助用蓄電設備的放電電流從與正極母線側的斷開的半導體開關元件反向并聯連接的續流二極管通過，向母線電壓平滑電容器的正極端供給，對母線電壓平滑電容器進行充電。該母線電壓平滑電容器的電壓向逆變器電路供給，用于電動機的動力運行動作時的驅動電力。

如上所述，根據在專利文獻1中提出的技術，由于能夠將電動機所產生的再生電力作為電動機的驅動電力有效地利用，因此能夠得到節能性優良的電動機驅動裝置。

在這里，在電動機驅動裝置中，例如已知下述結構，即，以對組裝在數控工作機械及工業機械等中的多個電動機分別進行驅動的方式，在1個轉換器電路的輸出端并聯地配置多個逆變器電路。在本說明書中，為了便于進行說明，將它稱為“多軸驅動裝置”。

由于如果針對上述多軸驅動裝置應用在專利文獻1中提出的技術，則需要設置電力輔助用蓄電設備及升降壓斬波電路，因此存在下述問題，即，裝置整體大型化，另外，維護部件個數增多。

針對該問題，例如在專利文獻2中公開了下述技術，即，為了實現裝置整體的小型化及維護部件個數的削減，將逆變器電路的半導體開關元件作為升降壓斬波電路的半導體開關元件而進行共用化。