[发明专利]具有2种直流电压模式的电力转换装置及电动机驱动装置

说明书

本发明提供具有2种直流电压模式的电力转换装置及电动机驱动装置。电力转换装置(1)，具备：逆变器部(11)，其将输入的直流电压转换为交流电压后进行输出；第1电容器组(12)，其正极与逆变器部(11)的直流输入侧的正极连接；第2电容器组(13)，其负极与逆变器部(11)的直流输入侧的负极连接；第1端子部(14)，其与第1电容器组(12)的正极连接；第2端子部(15)，其与第1电容器组(12)的负极连接；第3端子部(16)，其与第2电容器组(13)的正极连接；以及第4端子部(17)，其与第2电容器组(13)的负极连接，第1端子部(14)与第3端子部(16)之间的距离和第2端子部(15)与第4端子部(17)之间的距离大致相同。

技术领域

本发明涉及具有2种直流电压模式的电力转换装置以及电动机驱动装置。

背景技术

在控制对机床、锻造机、注射成形机、工业机械或者各种机器人内的电动机的驱动的电动机驱动装置中，使用整流器(转换器)将从交流电源输入的交流电压转换为直流电压并向DC链路输出，进而使用逆变器将DC链路中的直流电压转换为交流电压，并将该交流电压作为驱动电压供给到设置在每个驱动轴上的电动机。“DC链路”是指将整流器的直流输出侧和逆变器的直流输入侧电连接的电路部分，有时候“DC链路”也被另称为“DC链路部”、“直流链路”、“直流链路部”、“直流母线”或者“直流中间电路”等。

在DC链路中设置有电容器，该电容器具有抑制整流器的直流输出的脉动分量的功能以及蓄积直流电力的功能。这样的电容器也被称为平滑电容器或者DC链路电容器。DC链路能蓄积的直流电力越多，逆变器能够对电动机供给越多的驱动电力，电动机控制的自由度上升。因此，作为设置在DC链路中的电容器，使用单一的大容量电容器，或者使用并联连接多个电容器得到的电容器。

就作为DC链路中的电容器而使用较多的电解电容器而言，其具有能以较小的体积确保较大的容量的优点，但也具有耐压较低的缺点。因此，为了能耐受DC链路中的较高的直流电压，存在将多个电容器串联连接或者将并联连接多个电容器而成的电容器组串联连接的情况。

例如，在美国、欧洲等交流电源电压较高的地域使用的电动机驱动装置中，通过整流器整流后的直流电压即施加于DC链路中的电容器的直流电压也升高(例如400[V])。在这种情况下，很多时候通过串联连接多个电容器从而使得施加于各个电容器的电压不超过耐压。另一方面，由于在交流电源电压较低的地域使用的电动机驱动装置中，施加于DC链路中的电容器的直流电压也降低(例如200[V])，因此存在不超过电容器的耐压的情况。在这种情况下，无需串联连接多个DC链路电容器。

如此，由于在低交流电源电压地域和高交流电源电压地域中，所要求的电动机驱动装置内的逆变器的直流输入侧(即DC链路)的构成不同，因此必须分别制作多种逆变器。因此，存在部件数较多的问题。因此，在制造电动机驱动装置时，通过配置2个由并联连接的多个电容器构成的电容器组，并使用切换用部件选择性地切换这2个电容器组的连接关系，从而能够低成本且高效率地制造与要发货的地域对应的电动机驱动装置。例如，当制造要发货到高交流电源电压地域的电动机驱动装置时，使用切换用部件串联连接2个电容器组，而当制造要发货到低交流电源电压地域的电动机驱动装置时，使用切换用部件并联连接2个电容器组。

如在日本特开2004-358543号公报所记载的那样，已知一种电弧应用设备电源装置，由直流生成单元、以及与2种受电电压系统对应地切换逆变器各自的输入侧的直流电压的切换单元形成，该直流生成单元由如下部件形成：用于对施加于其输入端的交流进行整流的输入整流器、连接在输入整流器的输出侧的第1逆变器和第2逆变器、连接在该逆变器各自的输出侧的高频变压器、以及连接在该高频变压器的输出侧的输出整流器，该电弧应用设备电源装置具备电压均衡控制单元，其通过将该输入整流器的输出端与逆变器输入端连接的部分而自如地进行串联/并联切换以将预定的直流电压供给到逆变器输入端，在串联连接时用于抑制第1逆变器输入端电压和第2逆变器输入端电压之间的电压分担的不均衡。