[发明专利]电动机控制装置、变换器控制装置、机械学习装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置、在该电动机控制装置中使用的变换器的控制装置以及用于该变换器的控制装置的机械学习装置及其方法，上述电动机控制装置在将从交流电源侧提供的交流电力变换为直流电力来输出到直流链路后将该直流电力进一步变换为用于驱动电动机的交流电力来提供给电动机。

背景技术

在对机床、锻压机械、注射成型机、工业机械、或者各种机器人内的电动机进行驱动的电动机控制装置中，在将从交流电源侧提供的交流电力暂时变换为直流电力后进一步变换为交流电力，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。

图7是表示一般的电动机控制装置的结构的图。电动机控制装置100具备：将来自商用交流电源103(以下简称为“交流电源”)的交流电力变换为直流电力的变换器101；将从变换器101输出的直流电力变换为作为电动机104的驱动电力而提供的希望频率的交流电力或者将电动机104再生的交流电力变换为直流电力的逆变器102，控制与该逆变器102的交流侧连接的电动机104的速度、转矩、或者转子的位置。为了使附图简明扼要，在图7中表示了驱动一台电动机104的情况。一般来说，在驱动多个驱动轴时，针对每个驱动轴分别设置电动机，此时，为了单独对各个电动机提供驱动电力，需要设置多个逆变器。

变换器101和逆变器102经由DC链路(直流链路)来连接。在DC链路中设置有DC链路电容器105。DC链路电容器105具有积蓄直流电力的蓄电功能以及抑制变换器101的直流输出的脉动量的平滑功能。

近年来，因为节能的要求，作为电动机控制装置中的变换器，例如多使用日本专利第2567830号公报中记载的那样的，可使电动机减速时生成的再生电力返回到交流电源侧的电源再生方式的变换器。

电源再生方式的变换器具有把从交流电源侧提供的交流电力变换为直流电力来输出到DC链路侧的功能，并且还具有在电动机减速时将从DC链路侧提供的直流电力变换为交流电力来输出到交流电源侧的功能。通过逆变器将电动机减速时电动机产生的再生电力从交流电力变换为直流电力，将该直流电力经由DC链路输入到变换器，并且通过变换器变换为交流电力后在交流电源侧进行电源再生。

作为电源再生方式的变换器，例如有PWM控制方式整流电路或120度通电型整流电路等。

其中，PWM控制方式整流电路例如像在日本特开平8-47279号公报中记载的那样，由半导体开关元件以及与其逆并联连接的二极管的桥电路构成，对内部的半导体开关元件的开关动作进行PWM控制，在交流电源侧的交流电力和直流链路侧的直流电力之间进行电力变换。

在这样的电动机控制装置中，在DC链路中设置的DC链路电容器的两端施加的直流电力压(以下有时简称为“DC链路电压”)与以下的量对应地进行变动：由电动机消耗的驱动电力的量或者由电动机产生的再生电力的量、通过变换器从交流电力向直流电力的电力变换量或其反方向的电力变换量、通过逆变器从直流电力向交流电力的电力变换量或其反方向的电力变换量。例如在电动机减速时，通过逆变器将电动机产生的交流的再生电力变换为直流电力，但是通过调整变换器的从直流电力向交流电力的变换动作(以下称为“通过变换器的电源再生动作”)来进行调整，以使DC链路电压成为不会损坏变换器及逆变器内的各元件以及不会损坏DC链路电容器的电压。

例如，像在日本专利第5319318号公报中记载的那样，提出了若干根据DC链路电压的大小控制变换器的电源再生动作的方法。

如上所述，通过逆变器将电动机减速时电动机产生的交流的再生电力变换为直流电力来返回到DC链路，因此DC链路电压升高。如果由于再生电力使DC链路电压升得过高，则会损坏变换器及逆变器内的各元件以及DC链路电容器，或者由于为了防止损坏而设置的过电压警报，电动机控制装置停止，因此需要使变换器进行电源再生动作从而使DC链路中的能量返回到交流电源侧。另一方面，如果变换器进行电源再生，则由于开关损耗导致变换器内的半导体开关元件发热。特别是如果长时间进行电源再生，变换器内的半导体开关元件的发热变大，由此变换器内的半导体开关元件会发生热损坏，或者由于以变换器内的半导体开关元件的过热保护为目的的过电压警报而使电动机控制装置停止。由此，一边极力避免电源再生，一边为了使DC链路电压不过于升高，进行调整从容高效且恰当地进行变换器的电源再生动作是非常重要的。这样的调整在电动机控制装置的设计阶段由设计者进行，或者在组装了电动机控制装置的机械的调整阶段由作业者手动进行。另外，根据各个机械的运转状况通过手动进行这样的调整是非常复杂的。

发明内容