電動(dòng)機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，尤其涉及一種具有LCL濾波器的保護(hù)功能的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在對(duì)機(jī)床、鍛壓機(jī)床、注射成型機(jī)、工業(yè)機(jī)械、機(jī)器人等的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，使用將三相交流電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的整流器以及將整流器所輸出的直流電力轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的交流電力的逆轉(zhuǎn)換器。
[0003]近年來(lái)，由于要求電源高次諧波和降低無(wú)效電力，使用脈寬調(diào)制(PffM)的整流器(PWM整流器)得到廣泛應(yīng)用。
[0004]如上述那樣的PffM整流器進(jìn)行基于PffM的開關(guān)控制，因此向與三相交流電源之間的路徑輸出包含幾kHz以上的高頻的矩形波的交流電壓。為了只使矩形波中的電源頻率成分通過，通常在PWM整流器與三相交流電源之間設(shè)置低通濾波器。
[0005]圖1中示出以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置1000具備將來(lái)自三相交流電源20的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的PffM整流器110以及將直流電力轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)30的交流電力的逆轉(zhuǎn)換器180。并且，在三相交流電源20與PffM整流器110之間設(shè)置有LCL濾波器120作為低通濾波器，該LCL濾波器120將阻尼電阻123與和電容器124串聯(lián)連接，在阻尼電阻123的一端處具備電感A部121和電感B部122。另夕卜，該LCL濾波器120大多還具備用于冷卻LCL濾波器120的各元件的冷卻風(fēng)扇130。
[0006]為了抑制從PffM整流器110側(cè)流入的高頻電流的波動(dòng)并且降低LCL濾波器120的體積、成本，該LCL濾波器120通常采用PffM整流器110側(cè)的電感B部122的電感大、三相交流電源側(cè)的電感A部121的電感小的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0007]圖2A?圖2D中示出LCL濾波器120的三相交流電源20側(cè)和PffM整流器110側(cè)的電壓及電流的波形。圖2A是表示三相交流電源側(cè)的電壓的經(jīng)時(shí)變化的曲線圖，圖2B是表示三相交流電源側(cè)的電流的經(jīng)時(shí)變化的曲線圖，圖2C是表示PffM整流器側(cè)的電壓的經(jīng)時(shí)變化的曲線圖，圖2D是表示PffM整流器側(cè)的電流的經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
[0008]在將非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的LCL濾波器120的動(dòng)力線以與圖1相反的方式進(jìn)行了連接的情況下、即在PWM整流器110側(cè)連接有電感小的電感A部121、在三相交流電源20側(cè)連接有電感大的電感B部122的情況下，無(wú)法充分抑制從PffM整流器110側(cè)流入的高頻電流的波動(dòng)，因此導(dǎo)致LCL濾波器120的發(fā)熱變大。
[0009]圖3A中示出在如上所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置中正常地連接了 LCL濾波器120的動(dòng)力線的情況下的電流波形，圖3B中示出將LCL濾波器120的動(dòng)力線反向地連接的情況下的電流波形。如圖3B所示，可知在將LCL濾波器的動(dòng)力線反向地連接了的情況下，流通波動(dòng)未得到抑制的電流。在這樣的電流持續(xù)流通的情況下，假定流通原本不包含波動(dòng)的電流而設(shè)計(jì)的電感A部121的芯部可能會(huì)發(fā)生異常噪音、異常發(fā)熱。與此同時(shí)，波動(dòng)所流入的阻尼電阻123、電容器124也可能會(huì)受到損傷、發(fā)生異常發(fā)熱。
[0010]在該情況下，溫度急劇上升，因此需要使PffM整流器的動(dòng)作盡快停止。因此，以往，設(shè)置對(duì)LCL濾波器內(nèi)的元件的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度檢測(cè)部來(lái)檢測(cè)LCL濾波器的異常(例如日本專利公開公報(bào)特開2013-246683號(hào)(JP2013-246683A))。圖4是作為以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置的其它例的電動(dòng)機(jī)控制裝置2000的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，LCL濾波器120將阻尼電阻123與電容器124串聯(lián)連接，在阻尼電阻123的一端處具備電感A部121和電感B部122。溫度傳感器125例如設(shè)置于阻尼電阻123的附近，向溫度檢測(cè)部140輸出與檢測(cè)出的溫度有關(guān)的信息。由溫度檢測(cè)部140檢測(cè)出的溫度檢測(cè)結(jié)果被發(fā)送到判定部150，判定部150基于溫度檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制PffM整流器110。例如，在由溫度檢測(cè)部140檢測(cè)出的溫度超過規(guī)定值(或者預(yù)先存儲(chǔ)的正常時(shí)的溫度)的情況下，使PWM整流器110的動(dòng)作停止，進(jìn)行LCL濾波器120的保護(hù)。
[0011]以往，像這樣獲取LCL濾波器的溫度信息，在溫度為規(guī)定值以上的情況下檢測(cè)為異常，使PWM整流器的動(dòng)作停止。
[0012]另外，如圖4所示，LCL濾波器120中大多具備冷卻用風(fēng)扇130。不僅在LCL濾波器的動(dòng)力線的反向連接時(shí)LCL濾波器120的溫度上升，還由于冷卻用風(fēng)扇130停止而使LCL濾波器120的溫度上升，可能會(huì)導(dǎo)致成為異常的溫度。
[0013]冷卻風(fēng)扇130性能越高，則因冷卻風(fēng)扇130停止導(dǎo)致的溫度上升越大。另外，電感A部121與電感B部122的電感的大小之比越大，則因LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接導(dǎo)致的溫度上升越大。
[0014]在考慮到LCL濾波器120的體積、降低成本的情況下，大多將冷卻風(fēng)扇130設(shè)計(jì)為具備所需最小限度的性能。對(duì)此，大多將電感A部121與電感B部122的電感的大小之比設(shè)計(jì)得盡可能大。其結(jié)果是，LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接時(shí)的損失比冷卻風(fēng)扇130停止時(shí)的損失大。其結(jié)果是，因LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接導(dǎo)致的溫度上升比因冷卻風(fēng)扇130停止導(dǎo)致的溫度上升大。
[0015]因此，關(guān)于從檢測(cè)到由溫度檢測(cè)部140檢測(cè)出的LCL濾波器120內(nèi)的元件的溫度超過規(guī)定值的狀態(tài)(警報(bào)狀態(tài))起直到達(dá)到導(dǎo)致LCL濾波器120內(nèi)的元件破損的溫度為止的時(shí)間，LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接時(shí)的該時(shí)間比冷卻風(fēng)扇130停止時(shí)的該時(shí)間短。若在LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接時(shí)繼續(xù)PffM整流器110的動(dòng)作，則LCL濾波器120內(nèi)的元件破損的可能性高。
[0016]如上所述，在LCL濾波器120的動(dòng)力線的反向連接時(shí)，需要使PffM整流器110立即停止，與此相對(duì)，在冷卻風(fēng)扇130停止時(shí)，無(wú)需使PffM整流器110立即停止。S卩，即使因冷卻風(fēng)扇130停止導(dǎo)致LCL濾波器120內(nèi)的元件成為異常的溫度，在該情況下，溫度也不會(huì)急劇上升。因此，如果是進(jìn)行電動(dòng)機(jī)30的控制停止的程度的短時(shí)間，則無(wú)需使PffM整流器110的動(dòng)作立即停止。另外，當(dāng)使PWM整流器110立即停止時(shí)，在使用電動(dòng)機(jī)控制裝置的加工中發(fā)生一些故障(工件、工具的破損等)的可能性高，因此，期望的是極力避免PWM整流器的立即停止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]然而，在以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，無(wú)論使LCL濾波器成為異常的溫度的原因是什么樣的原因都使PWM整流器立即停止，因此存在如下問題:在使用電動(dòng)機(jī)控制裝置的加工中發(fā)生一些故障的可能性提尚。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，具有:PWM整流器，其將從三相交流電源供給的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；LCL濾波器，其設(shè)置于三相交流電源與PWM整流器之間；冷卻風(fēng)扇，其用于冷卻LCL濾波器；溫度檢測(cè)部，其檢測(cè)LCL濾波器的溫度；警報(bào)檢測(cè)部，其在上述溫度檢測(cè)部的溫度檢測(cè)值為規(guī)定值以上的情況下檢測(cè)為警報(bào)狀態(tài)；時(shí)間測(cè)量部，其測(cè)量從PWM整流器的通常動(dòng)作開始起的經(jīng)過時(shí)間；以及保護(hù)部，其在從上述警報(bào)檢測(cè)部通知了警報(bào)狀態(tài)的情況下，根據(jù)由時(shí)間測(cè)量部測(cè)量出的經(jīng)過時(shí)間來(lái)判別警報(bào)發(fā)生原因、即警報(bào)狀態(tài)是由于LCL濾波器的動(dòng)力線的反向連接而產(chǎn)生的還是由于冷卻風(fēng)扇的停止而產(chǎn)生的，并進(jìn)行與該警報(bào)發(fā)生原因相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過以下的與附圖相關(guān)聯(lián)的實(shí)施方式的說明變得更加明確。在該附圖中，
[0020]圖1是以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，
[0021]圖2A是表示LCL濾波器的三相交流電源側(cè)的電壓的波形的圖，
[0022]圖2B是表示LCL濾波器的三相交流電源側(cè)的電流的波形的圖，
[0023]圖2C是表示LCL濾波器的PffM整流器側(cè)的電壓的波形的圖，
[0024]圖2D是表示LCL濾波器的PffM整流器側(cè)的電流的波形的圖，
[0025]圖3A是表示將LCL濾波器的動(dòng)力線正常地連接的情況下的電流波形的圖，
[0026]圖3B是表示將LCL濾波器的動(dòng)力線反向地連接的情況下的電流波形的圖，
[0027]圖4是以往的電動(dòng)機(jī)控制裝置的其它例所涉及的結(jié)構(gòu)圖，
[0028]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)圖，
[0029]圖6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的異常原因判定過程的流程圖，
[0030]圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的保護(hù)動(dòng)作過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，參照附圖來(lái)說明本發(fā)明所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置。但是，需要注意的是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于這些實(shí)施方式，還包括權(quán)利要求書中記載的技術(shù)方案及其等同物。
[0032]首先，使用附圖來(lái)說明本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置101具有:PWM整流器I，其將從三相交流電源20供給的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力；LCL濾波器2，其設(shè)置于三相交流電源20與PffM整流器I之間；冷卻風(fēng)扇3，其用于冷卻LCL濾波器2 ;溫度檢測(cè)部4，其檢測(cè)LCL濾波器2的溫度；警報(bào)檢測(cè)部5，其在溫度檢測(cè)部4的溫度檢測(cè)值為規(guī)定值以上的情況下檢測(cè)為警報(bào)狀態(tài)；時(shí)間測(cè)量部6，其測(cè)量從PffM整流器I的通常動(dòng)作開始起的經(jīng)過時(shí)間；以及保護(hù)部7，其在從上述警報(bào)檢測(cè)部5通知了警報(bào)狀態(tài)的情況下，根據(jù)由時(shí)間測(cè)量部6測(cè)量出的經(jīng)過時(shí)間來(lái)判別警報(bào)發(fā)生原因、即警報(bào)狀態(tài)是由于LCL濾波器2的動(dòng)力線的反向連接而產(chǎn)生的還是由于冷卻風(fēng)扇3的停止而產(chǎn)生的，并進(jìn)行與該警報(bào)發(fā)生原因相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
[0033]本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置101還具備:逆轉(zhuǎn)換器8，其與作為PffM整流器I的直流側(cè)的直流環(huán)節(jié)相連接，對(duì)直流環(huán)節(jié)的直流電力與作為電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電力或者再生電力的交流電力相互進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換；以及動(dòng)力切斷部9，其設(shè)置于三相交流電源20與LCL濾波器2之間，其中，保護(hù)部7在從警報(bào)檢測(cè)