電動機控制裝置及電動機控制方法
2023-12-03 16:01:16 1
專利名稱：電動機控制裝置及電動機控制方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機控制裝置及電動機控制方法。
背景技術：
在永久磁鐵型同步3相電動機的控制中，使用動態制動控制，其將電動機的3相線圈置於短路狀態,通過電動機的感應電壓，以流過3相線圈的電流作為制動電流而對電動機進行制動。在動態制動控制中，存在制動力的特性針對每個旋轉速度而變化的問題。在專利文獻I中記載了下述技術，即，為了解決該問題，對應於轉子的位置，選擇性地控制使電動機的線圈成為短路狀態的數量。另外，在動態制動控制中，存在在電動機的3相線圈短路開始時，瞬間有很大的制動電流流過線圈的問題。在專利文獻2中記載了下述技術，S卩，為了解決該問題，在執行3相短路的通斷控制前，對應於轉子的磁極位置，執行各開關元件的先行通斷控制。專利文獻1:日本國特開平7 - 184394號公報專利文獻2:日本國特開平10 - 271884號公報
發明內容
通常在進行制動的情況下，可以假設發生多種異常(電動機的速度異常，由電動機驅動的裝置達到傳感器極限等)的情況。因此，在使電動機進行制動動作的情況下，不僅是能否維持通常的電動機控制功能，還必須考慮不確定情況。因此優選避免下述複雜的處理，即:如專利文獻I記載的技術所示，對應於轉子的位置，選擇控制使電動機的線圈成為短路狀態的數量，或者，如專利文獻2記載的技術所示，對應於轉子的磁極位置，執行各開關元件的先行通斷控制。本發明的目的在於，防止瞬間有很大的制動電流流過線圈，並且簡單且可靠地確保用於安全且迅速使電動機停止的制動功能。本發明的電動機控制裝置的特徵在於，包含:3個開關元件，它們在設為接通狀態時，使3相電動機所具有的3相線圈短路，在設為斷開狀態時，取消所述3相線圈的短路；以及控制部，其在將所述3個開關元件設為接通狀態時，在所述3相線圈中任意I相線圈中流過的電流超過規定的閾值的情況下，將所述3個開關元件在第I規定時間內設為斷開狀態，在經過所述第I規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。在本發明中，優選所述控制部，在初始將所述3個開關元件設為接通狀態後經過第2規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。本發明中的電動機控制方法的特徵在於，包含下述步驟:將用於對3相電動機進行控制的3個開關元件設為接通狀態；在所述3相線圈中任意I相線圈中流過的電流超過規定的閾值的情況下，將所述3個開關元件在第I規定時間內設為斷開狀態；以及在經過所述第I規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。
在本發明中，優選在將所述3個開關元件初始設為接通狀態後經過第2規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。發明的效果本發明可以防止瞬間有很大的制動電流流過線圈，並且可以簡單且可靠地確保用於安全且迅速使電動機停止的制動功能。
圖1是表示本實施方式涉及的電動機控制裝置的概略圖。圖2是表示對比例涉及的電動機控制裝置的概略圖。圖3是表示使電動機的3相短路時的U相電流的例子的圖。圖4是表示本實施方式涉及的電動機控制裝置的制動控制的動作的流程圖。圖5是表示本實施方式涉及的進行制動控制時的U相電流的例子的圖。圖6是表示本實施方式涉及的進行制動控制時流過電動機的電流的例子的圖。
具體實施例方式參照附圖，對用於實施本發明的方式(以下稱為實施方式)詳細地進行說明。本發明並不限定於以下實施方式所記載的內容。另外，以下記載的結構包含本領域技術人員可以容易地想到的結構及實質上相同的結構。並且，以下公開的結構可以適當地進行組合。此外，下述實施方式中公開的結構可以適當地進行組合。另外，在不脫離本發明主g的範圍內，可以進行結構的多種省略、置換或變更。圖1是表示本實施方式涉及的電動機控制裝置及電動機的概略圖。在本實施方式中，電動機107是永久磁鐵型同步3相電動機，但只要是3相電動機即可，並不限定於此。在本實施方式中，電動機107例如用於進行電子部件安裝裝置的驅動、X-Y工作檯的驅動或者エ業用縫紉機或家庭用縫紉機等的驅動。電動機107的用途並不限定於這些。電動機控制裝置I包含交流電源101、111、主電源電路部105、逆變電橋電路部106、控制電源電路部115、切換電源電路116、邏輯電容器117、控制部118、電流傳感器120a、120b。主電源電路部105包含整流器102、衝擊電流抑制電路103、平滑電容器104。控制電源電路部115包含整流器112、衝擊電流抑制電路113、平滑電容器114。交流電源101是3相或單相的電源。整流器102將交流電源101的交流電壓變換為直流電壓。衝擊電流抑制電路103具有電源接通時對從整流器102輸出的衝擊電流進行抑制的電阻103a、和電源上升後繞過該電阻的旁路開關103b。平滑電容器104使整流器102的輸出電壓平滑。逆變電橋電路部106在控制部118的控制下，將整流器102輸出的直流電壓變換為交流電壓，井向電動機107供給電力。如果向電動機107施加交流電壓，則電動機107的轉子旋轉。逆變電橋電路部106包含6個功率元件(開關元件)106a至106f。功率元件106a及功率元件106d在整流器102的高電壓側和低電壓側之間串聯連接。同樣地，功率元件106b及功率元件106e、功率元件106c及功率元件106f在整流器102的高電壓側和低電壓側之間分別串聯連接。功率元件106a和功率元件106d的連接點與電動機107的U相連接。功率元件106b和功率元件106e的連接點與電動機107的V相連接。功率元件106c和功率元件106f的連接點與電動機107的W相連接。功率元件106a、106b、106c構成上橋臂，功率元件106d、106e、106f構成下橋臂。控制部118例如可以通過對功率元件106a至106f的接通/斷開進行PWM (Pulse Width Modulation:脈衝寬度調製)控制，從而向電動機107施加交流電壓。電流傳感器120a對U相的電流iu進行檢測，電流傳感器120b對W相的電流iw進行檢測。此外，V相的電流iv可以由下式計算。另外，也可以在V相上設置電流傳感器。iv= — iu — iw交流電源111是3相或單相的電源。整流器112將交流電源111的交流電壓變換為直流電壓。衝擊電流抑制電路113含有對電源接通時從整流器112輸出的衝擊電流進行抑制的電阻113a、和電源上升後繞過所述電阻的旁路開關113b。平滑電容器114使整流器112的輸出電壓平滑。切換電源電路116使整流器112的直流輸出電壓上升或下降，從而輸出控制部118所需的電壓(例如，5V或3.3V等)。切換電源電路116的輸出電壓通過邏輯電容器117進行穩定後輸入至控制部118。下面，對於對比例進行說明。圖2是表示對比例涉及的電動機控制裝置的概略圖。對比例的電動機控制裝置2在電動機107和逆變電橋電路部106之間設置動態制動電路部108。動態制動電路部108含有電阻108a、108b、108c和繼電器開關108d、108e。電阻108a、108b、108c的一端共通地連接。電阻108b的另一端與作為電動機107的線圈的V相線圈連接。繼電器開關108d使作為電動機107的線圈的U相線圈與功率元件106a和功率元件106d的連接點或電阻108a的另一端連接。繼電器開關108e使作為電動機107的線圈的W相線圈與功率元件106c和功率元件106f的連接點或與電阻108c的另一端連接。在通常運轉時，繼電器開關108d使電動機107的U相線圈與功率元件106a和功率元件106d的連接點連接，繼電器開關108e使電動機107的W相線圈與功率元件106c和功率元件106f的連接點連接。由此，逆變電橋電路部106輸出的交流電壓向電動機107施力口，電動機107的轉子旋轉。在制動動作時，繼電器開關108d使電動機107的U相線圈與電阻108a的另一端連接，繼電器開關108e使電動機107的W相線圈與電阻108c的另一端連接。由此，電動機107的3相即U相線圈、V相線圈和W相線圈經由電阻108a、108b、108c而短路。此時，電動機107的感應電壓除以電動機107本身的阻抗與電阻108a、108b、108c的電阻之和而得到的制動電流流向U相線圈、V相線圈和W相線圈。由於存在電阻108a、108b、108c，因此不會流過很大的制動電流，但如果電動機107的旋轉速度降低，並且感應電壓下降，則制動電流也會減小，存在從進行制動到電動機107停止為止所需的時間變長的問題。在希望避免上述對比例的問題，而在制動動作後快速使電動機107停止的情況下，考慮將逆變電橋電路部106所具有的6個功率元件106a至106f中的下橋臂的功率元件106d至106f或上橋臂的功率元件106a至106c中的一方同時設為接通狀態，使電動機107的3相短路。這樣，可以使電動機107的感應電壓除以電動機107本身的阻抗而得到的制動電流流向電動機107的3相，在制動動作後，在短時間內使電動機107停止。電動機107的阻抗Z的大小由式(I)示出。式(I)中的R是電動機107的電阻、L是電動機107的電感、ω=2 3 (f是轉子的旋轉頻率)。式I
權利要求
1.一種電動機控制裝置，其特徵在於，包含: 3個開關元件，它們在設為接通狀態時，使3相電動機所具有的3相線圈短路，在設為斷開狀態時，取消所述3相線圈的短路；以及 控制部，其在將所述3個開關元件設為接通狀態時，在所述3相線圈中任意I相線圈中流過的電流超過規定的閾值的情況下，將所述3個開關元件在第I規定時間內設為斷開狀態，在經過所述第I規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。
2.根據權利要求1所述的電動機控制裝置，其特徵在於， 所述控制部，在初始將所述3個開關元件設為接通狀態後經過第2規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。
3.根據權利要求1所述的電動機控制裝置，其中， 所述第I規定時間是與脈衝寬度調製控制的I個周期或所述I個周期的幾倍相當的時間。
4.根據權利要求2所述的電動機控制裝置，其中， 所述第2規定時間是流過所述3相線圈的制動電流不向正側或負側偏移所需的時間，是與脈衝寬度調製控制的I個周期的整數倍相當的時間。
5.一種電動機控制方法，其特徵在於，包含下述步驟: 將用於對3相電動機進行控制的3個開關元件設為接通狀態； 在所述3相線圈中任意I相線圈中流過的電流超過規定的閾值的情況下，將所述3個開關元件在第I規定時間內設為斷開狀態；以及 在經過所述第I規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。
6.根據權利要求5所述的電動機控制方法，其特徵在於， 在初始將所述3個開關元件設為接通狀態後經過第2規定時間後，將所述3個開關元件設為接通狀態。
7.根據權利要求5所述的電動機控制方法，其中， 所述第I規定時間是與脈衝寬度調製控制的I個周期或所述I個周期的幾倍相當的時間。
8.根據權利要求6所述的電動機控制方法，其中， 所述第2規定時間是流過所述3相線圈的制動電流不向正側或負側偏移所需的時間，是與脈衝寬度調製控制的I個周期的整數倍相當的時間。
全文摘要
一種電動機控制裝置及電動機控制方法，其防止瞬間有很大的制動電流流過線圈，並且簡單且可靠地確保用於安全且迅速使電動機停止的制動功能。電動機控制裝置包含3個功率元件，它們在設為接通狀態時，使電動機的3相線圈短路，在設為斷開狀態時，取消3相線圈的短路；電流傳感器，它們對流入3相線圈中的U相及W相線圈的電流進行檢測；以及控制部，其控制使得功率元件為接通狀態，在通過電流傳感器檢測出的U相電流及W相電流以及基於電流傳感器的檢測結果計算出的V相電流中的任一個電流超過規定的閾值的情況下，控制使得功率元件在規定時間內為斷開狀態，經過規定時間後，控制使得功率元件為接通狀態。
文檔編號H02P6/24GK103095196SQ20121043639
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月5日 優先權日2011年11月4日
發明者和田啟二 申請人:Juki株式會社