[发明专利]电动机电力转换装置和使用该电动机电力转换装置的电动机电力转换系统

说明书

电动机电力转换装置包括平均效率/损耗运算电路，其具有：同步切换电路，在电动机中流动的电流的流向是从电源向负载侧的动力运行模式时，使电动机的输入电力检测值为上游侧电力，使电动机的输出电力检测值为下游侧电力，在电流的流向是从负载向电源侧的再生模式时，使输出电力检测值为上游侧电力，使输入电力检测值为下游侧电力；绝对值电路，对上游侧电力和下游侧电力进行绝对值处理；积分电路，分别对绝对值处理后的上游侧电力和下游侧电力进行积分，将各自的积分值作为上游侧电力量和下游侧电力量输出；除法电路，通过下游侧电力量除以上游侧电力量，求出电动机平均效率；减法电路，通过上游侧电力量减去下游侧电力量，求出电动机损耗电力量。

技术领域

本发明涉及电动机电力转换装置，涉及具有电动机的效率测量功能的电动机电力转换装置。

背景技术

近年来的防止全球变暖、臭氧层的保护等守护地球环境成为一大课题。据说，日本的产业部门的能源使用量占全国的50％以上，其中，平均工厂使用的电力量的70％都是通过电动机来使用的。在用工频电源来驱动的感应电动机中，有针对感应电动机效率值的标准制定等，加快了高效率电动机的导入。

关于AC伺服电动机或矢量控制变频驱动电动机，也进行高效率化，从感应式电动机向使用永磁铁作为转子的PM电动机的转变成为主流。

在半导体、电子部件制造组装机械、锻造机械等行业，在速度、转矩、位置控制用途中，因要进行利用伺服性能的急加减速、定位控制等而使用永磁铁式AC伺服电动机、DC无刷电动机、矢量控制变频驱动专用电动机。作为这些用途之一例，在锻造机械领域，在进行薄板的高速连续冲孔加工的冲孔机中，能够实现命中率(hit rate)约500次/min的动作，另外，在印刷电路板上装载电子部件的表面安装机中，进行装载芯片元件的产距时间(timetact)为0.18秒/芯片的高速化安装，大大地有助于提高一般产业机械的生产设备的生产率。这些负载并不是施加一定的连续负载，而是伴随可变速度而来的加速、减速、推压保持、或者频繁反复进行伺服锁定或悬停的反复负载使用、或连续反复进行该动作的反复负载连续使用。

这些电动机与通常的通过工频电源来驱动的感应电动机(称为通用电动机)不同。在通用电动机中，在出厂前，电动机的效率评价的方法是，在电动机输出轴上连结模拟负载装置，对该模拟负载装置施加负载，在调节模拟负载装置侧的负载以使要评价的通用电动机的转矩成为额定转矩以后，进行温度上升试验，在通用电动机的绕组的温度上升值饱和以后，用电力计读取电动机的输入电力(W)，输出电力(W)是通过(额定转矩×输出轴的转速)乘以比例系数，并利用效率＝(输出电力/输入电力)×100(％)而计算出的。

但是，反复负载连续使用中所使用的AC伺服电动机因为要反复进行高速正反转运转，所以即使从制造商那里获取了一定的额定转矩时的效率数据，也不能应用其效率值，这是很显然的。因此，存在如何考虑效率，还有怎样才能降低电动机的动力(输出电力)、消耗电力(输入电力)达到节能目的的课题。或者，虽然在使命中率或产距时间的速度降下一半来运转时，能够降低动力或消耗电力，但作为电力量，能否实现节能化是个疑问，相反，因为速度的降低，所以不能在规定的时间内结束加工或安装，招致生产率变差，不能得到预定的生产量，结果是，需要增加人手来应对等，反而存在成本上升的问题。因此，对于用户来说，不能判断反复负载连续使用的节能效果。