[發明專利]具有蓄電裝置的電動機驅動系統

有效

• 申請號: 201811183487.6
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109672370B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 筱田翔吾;豬飼聰史
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74;H02P27/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;范勝杰

本發明提供一種具有蓄電裝置的電動機驅動系統，電動機驅動系統具有：整流器，其在電源側的交流電與直流鏈路的直流電之間進行電力變換；驅動用逆變器，其在直流鏈路的直流電與作為驅動用伺服電動機的驅動或者再生電力的交流電之間進行電力變換；蓄電裝置，其從直流鏈路蓄積直流電或者向直流鏈路供給直流電；轉矩限制值計算部，其根據蓄電裝置內的緩沖用伺服電動機的轉速和蓄電裝置蓄積或者供給的直流電量，計算緩沖用伺服電動機的轉矩限制值；緩沖用電動機控制部，其一邊用轉矩限制值變更轉矩指令的上限值和下限值一邊對緩沖用伺服電動機進行轉矩控制，由此，對蓄電裝置蓄積或者供給的直流電量進行調整。

技術領域

本發明涉及一種具有蓄電裝置的電動機驅動系統。

背景技術

在對設置于包括機床或機器人等在內的機械的伺服電動機(以下，稱為“驅動用伺服電動機”。)進行驅動的電動機驅動系統中，通過整流器(converter)將從電源供給的交流電變換為直流電并輸出給直流鏈路，并且通過逆變器(inverter)將直流鏈路的直流電變換為交流電，將該交流電用作驅動用伺服電動機的驅動電力。一般情況下，為了降低電動機驅動系統的成本和占用空間，多數情況下對多個逆變器設置一個整流器。即，將從交流電源供給的交流電變換為直流電的整流器作為針對多個驅動用逆變器(驅動用伺服放大器)的共用的電源部，這些多個驅動用逆變器使用從該電源部輸出的直流電，生成用于驅動各驅動用伺服電動機的交流電。

在通過電動機驅動系統對驅動用伺服電動機進行加速或者減速控制時，由于相對于交流電源要求輸出或者再生較大的交流電所以產生電力峰值。特別是，在多個驅動用逆變器與一個整流器連接的電動機驅動系統中，會成為比產生的電力峰值大的電力。電力峰值越大，電源容量或電動機驅動系統的使用成本越是增大，或在電源側產生停電或閃爍(flicker)等電力故障，因此希望降低電力峰值。

為了降低電力峰值，與以往相比使用了如下方法：在連接電動機驅動系統的整流器和驅動用逆變器的直流鏈路中設置能夠蓄積直流電的蓄積裝置，經由直流鏈路來適當授受驅動用伺服電動機消耗或再生的能量。根據該方法，由于可以將驅動用伺服電動機減速時從驅動用伺服電動機產生的再生電力蓄積于蓄積裝置，或在驅動用伺服電動機加速時再利用所蓄積的電力，因此可以降低電力峰值。也就是說，通過使用針對直流鏈路進行電力輸入輸出的蓄電裝置，能夠應對伴隨比電源部最大輸出電力大的消耗電力這樣的驅動用伺服電動機的動作(加減速)。

舉例來說，沖壓機在進行沖壓動作時產生的最大消耗電力非常大，存在電源容量不足這樣的問題。因此，在沖壓機的電動機驅動系統中在直流鏈路設置蓄電裝置，當沖壓機消耗大電力時從蓄電裝置供給電力，由此，能夠實現較小容量的電源下的沖壓機驅動。作為蓄電裝置的示例有使用了飛輪(flywheel)的裝置。例如在驅動用伺服電動機的消耗電力小時，使與飛輪結合的緩沖用伺服電動機以固定速度旋轉，在因驅動用伺服電動機的加減速等使得消耗電力增大時，降低緩沖用伺服電動機的轉速經由緩沖用逆變器進行電力再生，將用于驅動驅動用伺服電動機的直流電供給到直流鏈路。由此，即使針對伴隨比整流器能夠變換電力的最大電量即最大電力變換量大的消耗電力這樣的加減速動作，也能夠通過使用來自緩沖用伺服電動機的再生電力來進行驅動，該緩沖用伺服電動機與具有轉動能量的飛輪結合。

例如，日本特開2013-009524號公報所記載那樣，已知有一種電動機驅動裝置，其特征在于，具有：交流直流變換器，其將來自交流電源的交流電變換為直流電；直流交流變換器，其將直流電變換為用于驅動電動機的交流電或者將從電動機再生的交流電變換為直流電；DC鏈路部，其將所述交流直流變換器的直流側與所述直流交流變換器的直流側連接，進行直流電的轉換；能量蓄積部，其具有至少一個電容器蓄積部和至少一個飛輪蓄積部，其與所述DC鏈路部連接，從所述DC鏈路部蓄積直流電或者將直流電供給到所述DC鏈路部；電動機控制部，其根據指令電動機動作的電動機動作指令控制所述直流交流變換器輸出所希望的交流電；能量控制部，其控制所述能量蓄積部從所述DC鏈路部蓄積直流電或者向所述DC鏈路供給直流電。