[發明專利]伺服電動機控制裝置以及伺服電動機控制系統

有效

• 申請號: 201810205463.X
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108574446B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 豬飼聰史;相澤智之
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;曹鑫

本發明提供一種伺服電動機控制裝置以及伺服電動機控制系統。控制伺服電動機(5)的伺服電動機控制裝置(1)具備：存儲部(11)，其存儲針對伺服電動機(5)預先規定的轉矩常數；轉矩常數校正部(12)，其在發生伺服電動機(5)的繞組的磁飽和時，校正存儲在存儲部(11)中的轉矩常數；以及輸出計算部(13)，其根據存儲在存儲部(11)中的轉矩常數或者通過轉矩常數校正部(12)計算出的校正后的轉矩常數、與伺服電動機(5)的電流有關的值以及與伺服電動機(5)的速度有關的值來計算伺服電動機(5)的輸出。

技術領域

本發明涉及控制伺服電動機的伺服電動機控制裝置以及具備其的伺服電動機控制系統。

背景技術

在驅動控制諸如鍛造機、注射成形機或者機器人等的機床以及工業機械內的伺服電動機的伺服電動機控制裝置中，臨時將交流電源的交流電力轉換為直流電力后再轉換為交流電力，并將該交流電力用作針對每一個驅動軸設置的伺服電動機的驅動電力。伺服電動機控制裝置具備：整流器，其將從交流電源提供的交流電力轉換為直流電力來輸出；以及逆變器，其連接到作為整流器的直流側的直流鏈路，并在直流鏈路的直流電力與作為電動機的驅動電力或者再生電力的交流電力之間進行電力轉換，并控制連接到該逆變器的交流輸出側的伺服電動機的速度、轉矩或者轉子的位置。

在加速電動機時，電動機的功耗變大，因此針對交流電源側的電源設備要求較大的交流電力的輸出。因此，交流電源側的電源設備必須能夠應對需要輸出的交流電力的峰值。因此，需要降低動作條件來運行電動機以便抑制電動機的功耗，或者需要將電源設備設計為相對于功率峰值具有余量，使交流電源側的電源設備相對于功率峰值不會容量不足。然而，降低動作條件來運行電動機的效率不高，并且具有電源設備的余量的設計會導致成本增加以及設置空間增大等，因此不是優選的。

因此，例如日本特開2017-017931號公報所記載的那樣，使用在連接整流器和逆變器的DC鏈路中設置蓄電裝置，降低交流電源側的電源設備的功率峰值的技術。該技術根據伺服電動機的電力消耗以及電力再生，經由DC鏈路在蓄電裝置中進行電力的存取，并降低對于交流電源側的電源設備的功率峰值。

例如，由伺服電動機驅動的壓床與以液壓作為驅動源的壓床相比，平均功耗小，但是在進行沖壓動作時產生的最大功耗非常大，有時存在交流電源側的電源設備的容量不足的問題。在這樣的壓床中的伺服電動機控制裝置中，設置進行電力的存取的蓄電裝置，計算壓床進行動作時的電力，當計算的結果為壓床消耗電力時，從蓄電裝置提供電力，當計算的結果為壓床再生電力時，通過使蓄電裝置消耗電力，可以降低對于交流電源側的電源設備的功率峰值。

流過構成伺服電動機的繞組的電流越大，在繞組內部形成的磁通越會增加。根據繞組的芯的材質、繞組形狀、匝數來確定形成的磁通的密度的最大值(最大磁通密度)，但是如果超過該最大值則成為磁飽和狀態。流過伺服電動機的繞組的電流與產生的轉矩之間的關系，在沒有磁飽和的狀態中具有線性，如果增加流過伺服電動機的繞組的電流，則轉矩會線性增加。但是，如果進一步增大電流使磁飽和發生，則相對于電流增加，產生的轉矩不會線性增加，作為轉矩增加率的轉矩常數會逐漸減小。根據轉矩常數和流過繞組的電流來確定轉矩，根據伺服電動機的旋轉速度和轉矩來確定伺服電動機的輸出。當繞組處于磁飽和狀態時，相對于電流增加，轉矩沒有線性增加而轉矩常數減小，因此，實際的伺服電動機的輸出與忽略轉矩常數的減小(即不考慮磁飽和)來計算出輸出時相比較小。也就是說，忽略了由磁飽和導致的轉矩常數的減小的伺服電動機的輸出的計算準確性不足。

例如，在對驅動工業機械、機床的軸的驅動軸用伺服電動機進行控制的伺服電動機控制裝置中，有時通過飛輪以及用于驅動該飛輪的飛輪用伺服電動機來構成用于降低對于交流電源側的電源設備的功率峰值的蓄電裝置。蓄電裝置根據驅動軸用伺服電動機的電力狀態來提供或者消耗(積蓄)的電力是根據蓄電裝置內的飛輪用伺服電動機的輸出來確定的。因此，在飛輪用伺服電動機的輸出控制中，不能缺少飛輪用伺服電動機的輸出的準確的計算。

如此，在使用伺服電動機的領域中，理想的是精確地計算伺服電動機的輸出。