[发明专利]多轴驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及在1个转换器电路的输出端并联地配置多个逆变器电路、用于对多个电动机分别进行驱动的多轴驱动装置，特别是涉及适合于实现再生电力的有效利用的多轴驱动装置。

背景技术

用于对电动机进行驱动控制的电动机驱动装置具有：转换器电路，其将商用交流电源变换为直流电源；母线电压平滑电容器，其对该转换器电路的输出直流电压进行平滑化，生成稳定的母线电压；以及逆变器电路，其通过对该母线电压平滑电容器所生成的母线电压进行通断，从而生成向电动机供给的任意的频率及电压的驱动用交流电源。

此外，逆变器电路是下述结构，即，将与续流二极管反向并联连接的IGBT等规定数量的半导体开关元件串并联地桥接在与母线电压平滑电容器的两端连接的正极及负极的母线间。具体地说，就三相电动机用的逆变器电路的例子而言，是将串联地连接的2个半导体开关元件以3组并联地配置在正极母线和负极母线之间的结构，由3个上桥臂半导体开关元件和3个下桥臂半导体开关元件之间的各桥臂间连接端构成三相的输出端。

另外，对于由该电动机驱动装置驱动控制的电动机，根据电动机的旋转速度和由从逆变器电路供给的驱动电力的频率决定的同步速度之间的关系，进行对电力进行消耗的动作(动力运行动作)和进行电力再生的动作(再生动作)。例如在起重机设备中使用的电动机在起重机提升时进行动力运行动作，在起重机下降时进行再生动作。在电动机驱动装置中，如果在电动机的运转中电动机所产生的再生电力向逆变器电路的输出端输入，则母线电压上升。如果母线电压的上升变得过大，则保护电路工作，运转停止。

因此，例如在专利文献1中，为了使电动机所产生的再生电力能够作为电动机的驱动电力而有效地利用(在本说明书中，将其称为“电力辅助”)，提出了下述结构，即，与母线电压平滑电容器并联地设置升降压斩波电路，设置了利用该升降压斩波电路进行充放电的控制的电力辅助用蓄电设备。

具体地说，升降压斩波电路是下述结构，即，由与续流二极管反向并联连接的IGBT等2个半导体开关元件构成的串联电路连接在正极及负极的母线间(即，母线电压平滑电容器的两端间)，在该2个半导体开关元件间的连接端和电力辅助用蓄电设备的正极端之间配置有电抗器。电力辅助用蓄电设备的负极端与负极母线连接。

在该升降压斩波电路中，由正极母线侧的半导体开关元件和电抗器进行降压动作，由负极母线侧的半导体开关元件和电抗器进行升压动作。

根据该结构，如果利用在起重机设备中使用电动机的例子进行说明，则在起重机下降时电动机所产生的再生电力向逆变器电路流入的情况下，在升降压斩波电路中，首先，使正极母线侧的半导体开关元件接通，作为降压斩波电路进行动作，将因再生电力导致的母线电压的上升部分向电力辅助用蓄电设备供给并进行蓄电。在该状态下，如果使该正极母线侧的半导体开关元件断开，同时使作为升压斩波电路元件的负极母线侧的半导体开关元件接通，则电力辅助用蓄电设备的放电电流经由电抗器而向该负极母线侧的半导体开关元件流动，在电抗器中蓄积使电流的流动方向维持在一个方向的能量。

由此，如果使流过该放电电流的负极母线侧的半导体开关元件断开，则由于蓄积在电抗器中的电流维持能量，电力辅助用蓄电设备的放电电流从与正极母线侧的断开的半导体开关元件反向并联连接的续流二极管通过，向母线电压平滑电容器的正极端供给，对母线电压平滑电容器进行充电。该母线电压平滑电容器的电压向逆变器电路供给，用于电动机的动力运行动作时的驱动电力。

如上所述，根据在专利文献1中提出的技术，由于能够将电动机所产生的再生电力作为电动机的驱动电力有效地利用，因此能够得到节能性优良的电动机驱动装置。

在这里，在电动机驱动装置中，例如已知下述结构，即，以对组装在数控工作机械及工业机械等中的多个电动机分别进行驱动的方式，在1个转换器电路的输出端并联地配置多个逆变器电路。在本说明书中，为了便于进行说明，将它称为“多轴驱动装置”。

由于如果针对上述多轴驱动装置应用在专利文献1中提出的技术，则需要设置电力辅助用蓄电设备及升降压斩波电路，因此存在下述问题，即，装置整体大型化，另外，维护部件个数增多。

针对该问题，例如在专利文献2中公开了下述技术，即，为了实现装置整体的小型化及维护部件个数的削减，将逆变器电路的半导体开关元件作为升降压斩波电路的半导体开关元件而进行共用化。