[发明专利]PWM整流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用PWM信号对开关元件进行控制来将三相交流电力变换为直流电力的电动机驱动用的PWM整流器，特别涉及一种经由能够蓄积直流电力的蓄电装置连接于逆变换器的直流侧的PWM整流器，该逆变换器在直流电力与作为电动机的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换。

背景技术

在对机床、产业设备、锻压设备、注射成型机或各种机器人内的电动机进行驱动的电动机驱动装置中，将从交流电源侧输入的交流电力暂且变换为直流电力，之后再变换为交流电力，将该交流电力用作针对每个驱动轴设置的电动机的驱动电力。电动机驱动装置具备整流器和逆变换器，对连接于该逆变换器的交流侧的电动机的速度、转矩或转子的位置进行控制，其中，该整流器对从具有商用三相交流电源的交流电源侧供给的交流电力进行整流来输出直流电力，该逆变换器与作为整流器的直流侧的直流环节连接，对直流环节的直流电力与作为电动机的驱动电力或再生电力的交流电力进行相互电力变换。

在利用电动机驱动装置对电动机进行加速或减速控制时，对交流电源要求大的交流电力的输出或再生，因此产生电力峰值。因此，一般是考虑该电动机加减速时产生的电力峰值来设计对电动机驱动装置供给电力的交流电源侧的电源设备容量。然而，与单纯考虑电动机驱动装置的平均电力来进行设计的情况相比，若是考虑电动机加减速时产生的电力峰值来进行设计，则不得不使电源设备容量大。特别是在使电动机急加速、急减速的机会多的电动机驱动装置中，电源设备容量变得更大。电源设备容量越大则设置成本和运用成本越增大，因此期望降低电源设备容量。

为了降低电源设备容量，有时在电动机驱动装置中设置PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)整流器和蓄电装置，该PWM整流器能够进行将交流电力变换为直流电力的动力运行动作(顺变换动作)以及将直流电力变换为交流电力的再生动作(逆变换动作)，该蓄电装置与PWM整流器的直流侧并联连接，能够蓄积直流电力。据此，通过在PWM整流器的将交流电力变换为直流电力的动力运行动作(顺变换动作)以及将直流电力变换为交流电力的再生动作(逆变换动作)中适当控制各电力变换量，能够在电动机减速时使蓄电装置蓄积从电动机产生的再生电力，在电动机加速时重新利用所蓄积的电力，因此能够降低电源设备容量。

图10是表示具有PWM整流器的一般电动机驱动装置的结构的图。以后，设在不同的附图中标注有相同参照标记的结构要素是指具有相同功能的结构要素。电动机驱动装置100具备PWM整流器10和逆变换器2，对连接于该逆变换器2的交流侧的电动机3的速度、转矩或转子的位置进行控制，该PWM整流器10将来自商用三相交流电源(下面有时简单称为“交流电源”。)4的交流电力变换为直流电力，该逆变换器2将从PWM整流器10输出的直流电力变换为要作为电动机3的驱动电力而供给的具有期望频率的交流电力，或者将从电动机3再生的交流电力变换为直流电力。在PWM整流器10的三相交流输入侧连接有交流电抗器5。

为了对与多个驱动轴对应地分别设置的各电动机3单独地供给驱动电力来对电动机3进行驱动控制，设置有与电动机3的个数相同个数的逆变换器2。此外，在图示的例子中，使电动机3的个数为一个，因而，在该情况下，逆变换器2的个数也是一个。另一方面，以降低电动机驱动装置100的成本、占有空间为目的而多数情况下针对多个逆变换器2设置一个PWM整流器10。

PWM整流器10包括主电路部11和PWM整流器控制部12，该主电路部11包括开关元件以及与该开关元件逆并联地连接的二极管的桥电路，该PWM整流器控制部12生成对主电路部11内的开关元件的开关动作进行控制的PWM控制信号。在通过电动机驱动装置100的控制使电动机3减速时，在电动机3中产生再生电力，该再生电力能够经由逆变换器2返回到PWM整流器10。PWM整流器10被PWM控制信号控制其内部的开关元件的开关动作来进行将直流电力变换为交流电力的再生动作(逆变换动作)，能够使从逆变换器2返回来的再生能量返回到交流电源4侧。