加減速控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明得到一種加減速控制裝置，其可以使電動機以短時間且順利地停止在目標停止位置處。加減速控制裝置使電動機進行加減速，其具有：驅(qū)動部，其驅(qū)動所述電動機；以及控制部，其以在使所述電動機停止時進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制，所述控制部具有：分割部，其將直流制動時間分割為N個期間，其中，N設(shè)為大于或等于2的整數(shù)；設(shè)定部，其針對所述分割的N個期間中的各個期間，將直流制動電壓設(shè)定為最終期間的振幅最?。灰约爸苿涌刂撇?，其以按照所述設(shè)定的N個期間的直流制動電壓進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制。
【專利說明】加減速控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及加減速控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用半導體功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電動機的裝置中，通過控制轉(zhuǎn)換器的輸出頻率，進而控制輸出電壓實現(xiàn)對電動機的加速/減速控制。其中，作為減速控制方式，是將轉(zhuǎn)換器的輸出頻率從當前頻率逐漸減小至零頻率的方式。
[0003]此時，對于轉(zhuǎn)換器的輸出頻率變成零頻率的情況，有時如果包含電動機和其負載在內(nèi)的慣性較大而減速時間較短，則電動機的實際速度不追隨于轉(zhuǎn)換器的輸出頻率，在轉(zhuǎn)換器的輸出切斷后電動機也無法完全停止而以自由運行狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
[0004]作為對策存在一種直流制動方式，即，可以通過向電動機施加直流電壓，對停止定時或制動和扭矩進行調(diào)節(jié)。
[0005]在專利文獻I中記載了下述技術(shù)，即，在電動機驅(qū)動裝置中，在電動機的直流制動時將初始施加電壓設(shè)置得較小而逐漸增加施加電壓。由此，根據(jù)專利文獻1，在剛剛輸入了停止指令后，加速扭矩消失，立即作用有制動扭矩，從而可以縮短制動時間。
[0006]專利文獻1:日本特開平8 - 191582號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在專利文獻I記載的技術(shù)中，在電動機停止時，電動機的施加電壓被控制為從非常大的值一下子變?yōu)榱?，存在電動機發(fā)生振蕩等的可能性，因此容易變得難以使電動機(motor)停止在目標停止位置處，并容易變得難以使電動機順利地停止。
[0008]另外，假設(shè)為了使電動機順利地停止，如果直到電動機停止為止將電動機的施加電壓維持為較小值，則為了獲得使電動機停止所需的作功量，必須使得直流制動時間變得非常長，因此很難使電動機在短時間內(nèi)停止。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種加減速控制裝置，其可以使電動機以短時間且順利地停止在目標停止位置。
[0010]為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本發(fā)明的I個技術(shù)方案所涉及的加減速控制裝置，其使電動機進行加減速，其特征在于，具有:驅(qū)動部，其驅(qū)動所述電動機；以及控制部，其以在使所述電動機停止時進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制，所述控制部具有:分割部，其將直流制動時間分割為N個期間，其中，N設(shè)為大于或等于2的整數(shù)；設(shè)定部，其針對所述分割得到的N個期間中的各個期間，將直流制動電壓設(shè)定為最終期間的振幅最??；以及制動控制部，其以按照所述設(shè)定的N個期間的直流制動電壓進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，在直流制動時間的前半段可以增大直流制動電壓，可以獲得作功量，所以可以縮短直流制動時間。另外，在直流制動時間的后半段可以減小直流制動電壓，可以減小電動機停止定時中的電動機的施加電壓的變化量，可以使電動機順利地停止在目標停止位置。即，可以使電動機以短時間且順利地停止在目標停止位置處。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖[0014]圖[0015]圖[0016]圖[0017]圖[0018]圖[0019]圖[0020]圖[0021]圖[0022]圖[0023]圖1是表示實施方式I所涉及的加減速控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
2是表示實施方式I所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
3是表示實施方式I的變形例所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
4是表示實施方式I的其它變形例所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。5是表示實施方式2所涉及的加減速控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
6是表示實施方式2所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
7是表示實施方式2的變形例所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
8是表示實施方式2的其它變形例所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。9是表示基本方式所涉及的加減速 控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
10是表示基本方式所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
11是表示基本方式所涉及的加減速控制裝置的動作的圖。
【具體實施方式】
[0024]下面，基于附圖，對本發(fā)明所涉及的加減速控制裝置的實施方式詳細地進行說明。此外，本發(fā)明并不僅限定于本實施方式。
[0025]實施方式I
[0026]在對實施方式I所涉及的可變速控制裝置100進行說明之前，使用圖9，對基本方式所涉及的可變速控制裝置I進行說明。
[0027]可變速控制裝置I利用半導體功率轉(zhuǎn)換器3驅(qū)動電動機M。即，可變速控制裝置I基于由控制部14實現(xiàn)的控制，利用半導體功率轉(zhuǎn)換器3將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力，并將轉(zhuǎn)換后的交流電力向電動機M供給，由此驅(qū)動電動機M。
[0028]具體來說，可變速控制裝置I具有平滑部13、半導體功率轉(zhuǎn)換器(驅(qū)動部)3、電流檢測部10以及控制部14。
[0029]平滑部13從直流電源PS接受直流電力。平滑部13例如具有平滑電容器13a，使用平滑電容器13a對直流電力進行平滑化，將進行了平滑的直流電力向半導體功率轉(zhuǎn)換器3供給。
[0030]半導體功率轉(zhuǎn)換器3從平滑部13接受進行了平滑的直流電力。半導體功率轉(zhuǎn)換器3將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。半導體功率轉(zhuǎn)換器3具有多個開關(guān)元件Ia至If和多個續(xù)流二極管2a至2f，通過分別使多個開關(guān)元件Ia至If以規(guī)定的定時進行通斷動作，將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。多個續(xù)流二極管2a至2f保護多個開關(guān)元件Ia至If。半導體功率轉(zhuǎn)換器3將轉(zhuǎn)換后的交流電力向電動機M供給。
[0031]電流檢測部10檢測流過電動機M的相電流。電流檢測部10例如具有多個電流檢測器16至18，使用多個電流檢測器16至18檢測各相(U相、V相、W相)的電流iu、iv、iw。電流檢測部10將檢測出的電流iu至iw向控制部14供給。
[0032]此外，電流檢測部10也可以檢測2相的電流。在此情況下，另I相的電流可以考慮到3相電流處于平衡狀態(tài)這一點，通過控制部14運算出。
[0033]控制部14從電流檢測部10接受檢測出的電流iu至iw?？刂撇?4對應(yīng)于各相的電流iu至iw，對半導體功率轉(zhuǎn)換器3進行控制。例如，控制部14通過向半導體功率轉(zhuǎn)換器3中的多個開關(guān)元件Ia至If的控制端子供給控制信號，從而在半導體功率轉(zhuǎn)換器3中進行功率轉(zhuǎn)換動作。即，例如，控制部14經(jīng)由半導體功率轉(zhuǎn)換器3進行使電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度提高的加速控制、或進行使電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度維持恒定速度的定速控制、或進行使電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度減小的減速控制。
[0034]電動機M的加速/減速控制通過控制半導體功率轉(zhuǎn)換器3的輸出頻率，進而控制輸出電壓而實現(xiàn)。其中，作為減速控制的方式可以考慮將半導體功率轉(zhuǎn)換器3的輸出頻率從當前頻率逐漸減小至零頻率的方式。
[0035]在考慮使電動機M的轉(zhuǎn)子停止的情況下，在該方式中，即使半導體功率轉(zhuǎn)換器3的輸出頻率變成了零頻率的情況下，也存在下述可能性，即，如果包含電動機M和其負載在內(nèi)的慣性較大而減速時間較短，則電動機M的實際速度不追隨于半導體功率轉(zhuǎn)換器3的輸出頻率，在半導體功率轉(zhuǎn)換器3的輸出切斷后電動機M也無法完全停止而以自由運行的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
[0036]作為其對策，可以想到將減速控制的方式設(shè)為，通過向電動機施加直流電壓，從而可以調(diào)節(jié)停止定時或制動和扭矩的直流制動方式。直流制動是指下述功能，即，在停止時電動機M的負載較大的情況下或在通常的減速中沒有完全停止而以慣性旋轉(zhuǎn)的情況下，不使用外部制動器，而是如圖10所示，在直流制動開始定時tl之后，通過從半導體功率轉(zhuǎn)換器3向電動機M施加直流電壓，使電動機M的轉(zhuǎn)子停止。此外，如圖10所示，各相的直流制動電壓設(shè)定為彼此不同的電平，以在相間得到平衡，但下面，為了說明及圖示的簡化，針對I相(例如圖10所示的W相)進行例示說明。
[0037]在直流制動方式中，如圖11 (a)、(b)所示，可以設(shè)定直流制動動作頻率fb和直流制動時間Λ Tb以及直流制動電壓Vb這3者。在直流制動中，例如通過調(diào)節(jié)直流制動時間Δ Tb和直流制動電壓Vb，可以調(diào)節(jié)從直流制動開始定時tl開始的停止時間。在將使電動機M停止所需的作功量設(shè)為Wb的情況下，為了在直流制動時間Λ Tb內(nèi)停止，在控制部14中預先將直流制動電壓Vb設(shè)定為使下面的公式I成立的值。
[0038]Wb=Vb X Δ Tb…公式 I
[0039]S卩，控制部14具有存儲部14a、制動控制部14b、頻率控制部14f以及運轉(zhuǎn)控制部Hg。存儲部14a對直流制動所需的多個控制參數(shù)進行存儲。多個控制參數(shù)例如包含直流制動動作頻率fb、直流制動時間Λ Tb以及直流制動電壓Vb。制動控制部14b以下述方式對半導體功率轉(zhuǎn)換器3進行控制，即，如果識別到已成為直流制動開始定時tl，則取得存儲在存儲部14a中的多個控制參數(shù)，使用多個控制參數(shù)進行直流制動。頻率控制部14f在直流制動開始定時tl之前的通常運轉(zhuǎn)中，生成頻率指令并向運轉(zhuǎn)控制部14g供給。運轉(zhuǎn)控制部Hg在直流制動開始定時tl之前的通常運轉(zhuǎn)中，從頻率控制部14f接受頻率指令，對應(yīng)于頻率指令生成電壓指令，通過對電壓指令和PWM載波進行比較，生成控制信號，并向半導體功率轉(zhuǎn)換器3中的多個開關(guān)元件Ia至If的控制端子供給控制信號。
[0040]例如，如圖11 (a)所示，頻率控制部14f作為用于進行直流制動的準備，從定時t0開始，使頻率指令逐漸降低。運轉(zhuǎn)控制部Hg參照存儲部14a取得直流制動動作頻率fb，對頻率指令和直流制動動作頻率fb進行比較。運轉(zhuǎn)控制部14g如果識別到頻率指令達到直流制動動作頻率fb，則將控制交給制動控制部14b，并停止自身的控制(通常運轉(zhuǎn)時的控制)。制動控制部14b參照存儲部14a，使用多個控制參數(shù)(例如，直流制動時間Λ Tb及直流制動電壓Vb)進行直流制動。即，如圖11 (b)所示，制動控制部14b以直流制動時間Λ Tb向電動機M施加直流制動電壓Vb而產(chǎn)生制動扭矩。由此，可以認為能夠使得電動機M在短時間內(nèi)停止而不進行自由運行。
[0041]但是，在電動機M的負載慣性較大的情況下，且在反復進行急減速停止和急加速的用途(循環(huán)運轉(zhuǎn))中，存在即使使用直流制動也很難以短時間且順利地使電動機M停止在目標停止位置處的情況，在基本方式的直流制動方式中，很難應(yīng)對所有的負載狀態(tài)和減速時間。
[0042]在此，考慮假設(shè)為了使電動機M在短時間內(nèi)停止而將向電動機M施加的直流制動電壓Vb維持為非常大的值的情況。在此情況下，在電動機M停止的定時t2 (參照圖11(b))，將電動機M的施加電壓控制為從非常大的值(直流制動電壓Vb)—下子降至零，存在電動機發(fā)生振蕩等的可能性，因此容易變得難以使電動機M停止在目標停止位置處，并容易變得難以使電動機M順利地停止。
[0043]或者，考慮假設(shè)為了使電動機M順利地停止而將向電動機M施加的直流制動電壓Vb維持為非常小的值的情況。在此情況下，為了獲得使電動機M停止所需的作功量Wb (參照圖11(b))，必須將直流制動時間Λ Tb設(shè)為非常長，因此容易變得難以使電動機M在短時間內(nèi)停止。
[0044]因此，在本實施方式中，在可變速控制裝置100中，不是將直流制動電壓Vb維持為恒定值，而是通過對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時算起的經(jīng)過時間以階梯狀減小直流制動電壓，從而在直流制動時間Λ T`b的前半段增大直流制動電壓而獲得作功量，在直流制動時間Λ Tb的后半段減小直流制動電壓，實現(xiàn)停止位置的控制精度的提高。即，在可變速控制裝置100中，將直流制動時間Λ Tb分割成N個期間，針對分割得到的N個期間中的各個期間，對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間而逐漸減小直流制動電壓的振幅。N是大于或等于3的整數(shù)。下面，圍繞與基本方式不同的部分進行說明。
[0045]具體來說，如圖1所示，在可變速控制裝置100中，替代控制部14 (參照圖9)而具有控制部114?？刂撇?14在存儲部14a、制動控制部14b、頻率控制部Hf、運轉(zhuǎn)控制部14g的基礎(chǔ)上，還具有分割部114c及設(shè)定部114d。
[0046]分割部114c將直流制動時間Λ Tb分割成N個期間Λ Tl至Λ TN0 N是大于或等于3的整數(shù)。S卩，下面的公式2成立。
[0047]Λ Tb= Λ Tl+Λ Τ2+…+ Λ TN…公式 2
[0048]此時，分割部114c例如也可以將直流制動時間Λ Tb均等地分割成N個期間Λ Tl至Δ ΤΝ。即，分割部114c也可以按照下面公式3成立的方式，對直流制動時間Λ Tb進行分割。
[0049]Δ?^ιΔΤΖΝ …ΝΔΙ?.公式 3
[0050]分割部114c將分割出的N個期間Λ Tl至Λ TN的信息向設(shè)定部114d供給。
[0051]設(shè)定部114d從分割部114c接受N個期間Λ Tl至Λ TN的信息。設(shè)定部114d針對N個期間Λ T I至Δ TN中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til(參照圖2 (b))算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至VN。S卩，如下面的公式4所示，設(shè)定部114d將N個期間Λ Tl至A TN中的最后的期間Λ TN的直流制動電壓VN設(shè)定為預先由實驗確定的值，以使電動機M的停止位置的控制精度限定在容許范圍內(nèi)。
[0052]Vl > V2 > — > VN…公式 4
[0053]另外，可變速控制裝置100在將使電動機M停止所需的作功量設(shè)為Wb的情況下，為了使電動機M在直流制動時間Λ Tb內(nèi)停止，以下面的公式5成立的方式，計算各期間Δ Tl至Δ TN的直流制動電壓Vl至VN。設(shè)定部114d設(shè)定以上述方式計算出的各期間Λ Tl至Λ TN的直流制動電壓Vl至VN。
[0054]Wb=Vl X Δ T1+V2X Δ Τ2+…+VNX Δ TN…公式 5
[0055]此時，設(shè)定部114d例如也可以針對分割得到的N個期間Λ Tl至Λ TN中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，使相對于前一個期間的減小幅度逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至VN。即，也可以是如果將從第k個期間Λ Tk的直流制動電壓Vk至第k+Ι個期間Λ Tk+1的直流制動電壓Vk+Ι的減小幅度設(shè)為A Vk, k+Ι，則可變速控制裝置100按照以下的公式6成立的方式，計算直流制動電壓Vl至VN，設(shè)定部114d設(shè)定以上述方式計算出的各期間Λ Tl至Δ TN的直流制動電壓Vl至VN。
[0056]Λ VI，2 >Δ V2, 3 >?>AV(N— I)，N…公式 6
[0057]設(shè)定部114d將設(shè)定的N個直流制動電壓Vl至VN以與N個期間Λ Tl至Λ TN相關(guān)聯(lián)的形式向存儲部14a供給。存儲部14a將設(shè)定的N個直流制動電壓Vl至VN以與N個期間Λ Tl至Δ TN相關(guān)聯(lián)的形式存儲。
[0058]制動控制部14b參照存儲部14a，以按照設(shè)定的N個期間Λ Tl至Δ TN的直流制動電壓Vl至VN進行直流制動的方 式，對半導體功率轉(zhuǎn)換器(驅(qū)動部)3進行控制。S卩，制動控制部14b以期間Λ Tl向電動機M施加直流制動電壓VI，接著，以期間Λ Τ2向電動機M施加直流制動電壓V2，…接著，以期間Λ TN向電動機M施加直流制動電壓VN，產(chǎn)生制動扭矩。
[0059]例如，在Ν=3的情況下，如圖2 (b)所示，分割部114c將直流制動時間Λ Tb分割成3個期間Λ Tl至Δ Τ3。此時，分割部114c也可以按照公式3成立的方式，對直流制動時間Λ Tb進行分割。分割部114c將分割出的3個期間Λ Tl至Λ Τ3的信息向設(shè)定部114d供給。設(shè)定部114d從分割部114c接受3個期間Λ Tl至Δ Τ3的信息。設(shè)定部114d針對3個期間Λ Tl至Δ Τ3中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至V3。此時，設(shè)定部114d例如也可以針對分割得到的3個期間Λ Tl至Δ Τ3的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，使相對于前一個期間的減小幅度逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至V3。設(shè)定部114d將設(shè)定的3個直流制動電壓Vl至V3以與3個期間Δ Tl至Δ T3相關(guān)聯(lián)的形式向存儲部14a供給。存儲部14a將設(shè)定的3個直流制動電壓Vl至V3以與3個期間Λ Tl至Δ Τ3相關(guān)聯(lián)的形式存儲。
[0060]而且，控制部114如果判斷為應(yīng)進行直流制動，則如圖2 (a)所示，頻率控制部14f作為用于進行直流制動的準備，從定時t0開始，逐漸減小頻率指令。運轉(zhuǎn)控制部14g參照存儲部14a取得直流制動動作頻率fb，對頻率指令和直流制動動作頻率fb進行比較。運轉(zhuǎn)控制部14g如果識別到頻率指令達到直流制動動作頻率fb，則將控制交給制動控制部14b，并停止自身的控制(通常運轉(zhuǎn)時的控制)。制動控制部14b參照存儲部14a，使用多個控制參數(shù)(例如，3個期間Λ Tl至Δ Τ3以及與其相關(guān)聯(lián)的3個直流制動電壓Vl至V3)進行直流制動。S卩，如圖2 (b)所示，制動控制部14b以期間Λ Tl向電動機M施加直流制動電壓V 1，接著，以期間Λ Τ2向電動機M施加直流制動電壓V2，接著，以期間Λ Τ3向電動機M施加直流制動電壓V3，產(chǎn)生制動扭矩。此時，設(shè)定為與從期間Λ Tl至期間ΛΤ2的直流制動電壓的減小幅度Λ VI，2相比，從期間Λ Τ2至期間Λ Τ3的直流制動電壓的減小幅度Λ V2, 3更小。由此，可以在短時間的直流制動時間Λ Tb內(nèi)使電動機M順利地停止在目標停止位置處，而不會使電動機M進行自由運行。
[0061]如上所述，在實施方式I中，在加減速控制裝置100中，分割部114c將直流制動時間Λ Tb分割成N個期間Λ Tl至Δ TN0設(shè)定部114d針對分割得到的N個期間Λ Tl至Δ TN中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至VN。制動控制部14b以按照設(shè)定的N個期間Λ Tl至Δ TN的直流制動電壓Vl至VN進行直流制動的方式，對半導體功率轉(zhuǎn)換器3進行控制。由此，在直流制動時間Λ Tb的前半段可以增加直流制動電壓，可以獲得作功量，因此可以縮短直流制動時間Λ Tb。另外，在直流制動時間Λ Tb的后半段可以減小直流制動電壓，可以減小電動機M停止的定時tl2 (參照圖2 (b))中的電動機M的施加電壓的變化量(例如至VN)，可以使電動機M順利地停止在目標停止位置處。即，在包含高負載/急減速用途的各種用途中，可以使電動機M以短時間且順利地停止在目標停止位置處。換言之，可以縮短直流制動時間Λ Tb，并且提高電動機M的停止位置的控制精度。
[0062]另外，在實施方式I中，設(shè)定部114d例如針對分割得到的N個期間Λ Tl至Λ TN中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，使相對于前一個期間的減小幅度逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至VN。由此，可以隨著接近電動機M停止的定時tl2而逐漸減小向電動機M施加的施加電壓的變化量,因此容易使電動機M順利地停止在目標停止位置處。
[0063]另外，在實施方式I中，分割部114c例如將直流制動時間Λ Tb均等地分割成N個期間Λ Tl至ΛΤΝ。由此，可以簡化設(shè)定部114d的設(shè)定內(nèi)容，可以縮短設(shè)定部114d的設(shè)定時間。
[0064]此外，構(gòu)成圖1所示的半導體功率轉(zhuǎn)換器3的開關(guān)元件及二極管元件通常由硅(silicon:Si)類半導體形成，但與Si類半導體相比較，優(yōu)選由具有較大的能帶寬度的寬帶隙(WBG)半導體形成。作為該WBG半導體，例如有碳化硅(SiC)及氮化鎵(GaN)類材料、或金剛石等。
[0065]例如，由上述的WBG半導體形成的開關(guān)元件或二極管元件的耐電壓性高、容許電流密度也高，因此可以使開關(guān)元件或二極管元件小型化，通過使用這些小型化的開關(guān)元件或二極管元件，可以使安裝有這些元件的電動機小型化。
[0066]另外，由于耐熱性也高，因此可以使散熱器小型化，可以使電動機更加小型化。
[0067]并且，由于電力損耗低，所以可以實現(xiàn)開關(guān)元件或二極管元件的高效化，進而可以實現(xiàn)電動機的高效化。
[0068]因此，通過使用由WBG半導體形成的開關(guān)元件或二極管元件，構(gòu)成電動機內(nèi)部的電源電路或逆變器電路，可以實現(xiàn)搭載電動機的設(shè)備更加小型化、高效化。[0069]此外，優(yōu)選開關(guān)元件及二極管元件雙方由寬帶隙半導體形成，但也可以是任一方的元件由寬帶隙半導體形成。
[0070]另外，在上述實施方式I中，對分割部114c的分割數(shù)量N是大于或等于3的整數(shù)的情況進行了例示說明，但N也可以是大于或等于2的整數(shù)。
[0071]例如在N=2的情況下，如圖3 (b)所示，分割部114c將直流制動時間Λ Tb分割成2個期間Λ Tlc、A T2c。此時，分割部114c也可以按照公式3成立的方式對直流制動時間Δ Tb進行分割。分割部114c將分割得到的2個期間Λ Tlc、A T2c的信息向設(shè)定部114d供給。設(shè)定部114d從分割部114c接受2個期間Λ Tlc、A T2c的信息。設(shè)定部114d針對2個期間Λ Tlc、A T2c中的各個期間，按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vic、V2c。在此情況下，在直流制動時間Λ Tb的前半段即期間Λ Tlc增大直流制動電壓而獲得作功量，在直流制動時間Λ Tb的后半段即Λ T2c減小直流制動電壓，從而可以簡化為了實現(xiàn)停止位置的控制精度的提高的設(shè)定內(nèi)容，可以提高設(shè)定部114d的便利性。
[0072]或者，在上述的實施方式I中，設(shè)定部114d按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時til算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓Vl至VN，但設(shè)定部114d也可以按照下述方式設(shè)定直流制動電壓，即，最終期間的振幅變得最小，并在中途期間振幅暫時變大。
[0073]例如在N=3的情況下，如圖4 (b)所示，分割部114c將直流制動時間Λ Tb分割成3個期間Λ Tl至Λ Τ3。此時，分割部114c也可以按照公式3成立的方式對直流制動時間Δ Tb進行分割。分割部114c將分割得到的3個期間Λ Tl至Δ Τ3的信息向設(shè)定部114d供給。設(shè)定部114d從分割部114c接受3個期間Λ Tl至Λ T3的信息。設(shè)定部114d針對3個期間Λ Tl至Λ T3中的各個期間，以下述方式設(shè)定直流制動電壓Vld至V3d，即，最終期間的振幅變得最小，并在中途期間振幅暫時變大。例如是如圖4 (b)所示的情況，Vld < V2d，V2d > V3d。在此情況下，由于在中途期間振幅暫時變大，因此在直流制動時間Λ Tb的前半段可以有效地獲得作功量，可以容易地減小最終期間的直流制動電壓V3d(例如，可以使V3d
<V3)，因此可以使電動機M更順利地停止在目標停止位置處。
[0074]實施方式2
[0075]接著，使用圖5，對實施方式2所涉及的加減速控制裝置200進行說明。圖5是表示加減速控制裝置200的結(jié)構(gòu)的圖。下面，圍繞與基本方式不同的部分進行說明。
[0076]在實施方式I中，對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，例如以階梯狀減小直流制動電壓，但在實施方式2中，對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，使直流制動電壓以函數(shù)方式減小。
[0077]具體來說，如圖5所示，在加減速控制裝置200中，替代控制部14 (參照圖9)而具有控制部214。控制部214在存儲部14a、制動控制部14b、頻率控制部14f及運轉(zhuǎn)控制部14g的基礎(chǔ)上，還具有設(shè)定部(第I設(shè)定部)214e及設(shè)定部(第2設(shè)定部)214d。
[0078]設(shè)定部214e設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve。結(jié)束目標值Ve設(shè)定為預先由實驗確定的值，以使電動機M的停止位置的控制精度限定在容許范圍內(nèi)。設(shè)定部214e將所設(shè)定的直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve向設(shè)定部214d供給。
[0079]設(shè)定部214d從設(shè)定部214e接受直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve。設(shè)定部214d以下述方式設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP，即，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t22 (參照圖6 (b))使直流制動電壓成為結(jié)束目標值Ve，并且對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21 (參照圖6 (b))算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小。例如，加減速控制裝置200使用規(guī)定的減小函數(shù)f (t)，以滿足公式7、8的方式，確定減小函數(shù)f (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP。設(shè)定部214d設(shè)定以上述方式計算出的直流制動電壓的變化模式CP。公式8的積分表示從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21至結(jié)束定時t22為止的時間積分。另外，公式8的Wb表示使電動機M停止所需的作功量。
[0080]Ve=f (t22)…公式 7
[0081]Wb= / f (t)dt…公式 8
[0082]此外，直流制動電壓的開始目標值Vs按照下面的公式9所示的方式計算。
[0083]Vs=f (t21)…公式 9
[0084]此時，設(shè)定部214d也可以按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21 (參照圖6 (b))算起的經(jīng)過時間，使減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP。即，加減速控制裝置200也可以使用減小率隨時間逐漸變小的減小函數(shù)f (t)，以滿足公式
7、8的方式,確定減小函數(shù)f (t)的系數(shù)。
[0085]設(shè)定部214d將設(shè)定的直流制動電壓的變化模式CP向存儲部14a供給。存儲部14a對設(shè)定的直流制動電壓的變化模式CP進行存儲。
[0086]制動控制部14b參照存儲部14a，以按照設(shè)定的直流制動電壓的變化模式CP進行直流制動的方式，控制半導體功率轉(zhuǎn)換器(驅(qū)動部)3。S卩，制動控制部14b在直流制動時間Δ Tb的開始定時t21向電動機M施加直流制動電壓Vs，按照直流制動電壓的變化模式CP(即，確定了系數(shù)的減小函數(shù)f (t))使直流制動電壓逐漸變小，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t22向電動機M施加直流制動電壓Ve，產(chǎn)生制動器扭矩。
[0087]例如，在規(guī)定的減小函數(shù)f (t)是I階滯后特性fl (t)的情況下，如圖6 (b)所示，設(shè)定部214e設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值Vel。設(shè)定部214e將設(shè)定的直流制動電壓的結(jié)束目標值Vel向設(shè)定部214d供給。設(shè)定部214d從設(shè)定部214e接受直流制動電壓的結(jié)束目標值Vel。設(shè)定部214d以下述方式設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP 1，S卩，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t22 (參照圖6 (b))使直流制動電壓成為結(jié)束目標值Vel，并且對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21 (參照圖6 (b))算起的經(jīng)過時間，使振幅逐漸變小。例如，加減速控制裝置200使用I階滯后特性Π (t)，以滿足公式10、11的方式，確定I階滯后特性fl (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP I。設(shè)定部214d設(shè)定以上述方式計算出的直流制動電壓的變化模式CP2。
[0088]Ve=fl (t22)…公式 10
[0089]Wb= / fI (t)dt…公式 11
[0090]此外，直流制動電壓的開始目標值Vs I按照下面的公式12所示的方式計算。
[0091]Vsl=fl (t21)…公式 12
[0092]此時，設(shè)定部214d按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21 (參照圖6(b))算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CPI。S卩，設(shè)定部214d使用減小率隨時間逐漸變小的I階滯后特性fl (t)，以滿足公式10、11的方式，確定I階滯后特性Π (t)的系數(shù)。[0093]而且，控制部214如果判斷為應(yīng)進行直流制動，則如圖6 (a)所示，頻率控制部14f作為用于進行直流制動的準備，從定時t0開始使頻率指令逐漸減小。運轉(zhuǎn)控制部14g參照存儲部14a取得直流制動動作頻率fb，對頻率指令和直流制動動作頻率fb進行比較。運轉(zhuǎn)控制部14g如果識別到頻率指令達到直流制動動作頻率fb，則將控制交給制動控制部14b，并停止自身的控制(通常運轉(zhuǎn)時的控制)。制動控制部14b參照存儲部14a，使用控制參數(shù)(例如，直流制動電壓的變化模式CPl)進行直流制動。S卩，如圖6 (b)所示，制動控制部14b在直流制動時間Λ Tb的開始定時t21向電動機M施加直流制動電壓VsI，按照直流制動電壓的變化模式CPl (即、確定了系數(shù)的I階滯后特性fl (t))使直流制動電壓逐漸減小，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t22向電動機M施加直流制動電壓Vel，產(chǎn)生制動扭矩。此時，在直流制動電壓的變化模式CPl中，對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t21算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小。由此，可以使電動機M在短時間的直流制動時間Λ Tb內(nèi)順利地停止在目標停止位置處，而不會使電動機M進行自由運行。
[0094]如上所述，在實施方式2中，在加減速控制裝置200中，設(shè)定部214e設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve。設(shè)定部214d以下述方式設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP，S卩，在直流制動時間的結(jié)束定時t22使直流制動電壓成為結(jié)束目標值Ve，并且對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時t21算起的經(jīng)過時間，使振幅逐漸變小。制動控制部14b以按照設(shè)定的直流制動電壓的變化模式CP進行直流制動的方式，對半導體功率轉(zhuǎn)換器3進行控制。由此，在直流制動時間Λ Tb的前半段可以增加直流制動電壓，從而可以獲得作功量，因此可以縮短直流制動時間Λ Tb。另外，在直流制動時間Λ Tb的后半段可以減小直流制動電壓，從而可以減小電動機M停止的定時tl2 (參照圖6 (b))中的電動機M的施加電壓的變化量(例如至Ve)，可以使電動機M順利地停止在目標停止位置處。即，在包含高負載/急減速用途的各種用途中，可以使電動機M以短時間且順利地停止在目標停止位置處。換言之，可以縮短直流制動時間Λ Tb，并且提高電動機M的停止位置的控制精度。
[0095]另外，在實施方式2中，設(shè)定部214d按照對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時t21算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP。由此，可以隨著接近電動機M停止的定時t22而逐漸減小向電動機M施加的施加電壓的變化量，因此容易使電動機M順利地停止在目標停止位置處。
[0096]另外，在實施方式2中，設(shè)定部214d例如以按照I階滯后特性fl(t)，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP1。由此，可以按照對應(yīng)于從直流制動時間的開始定時t21算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP。
[0097]此外，規(guī)定的減小函數(shù)f (t)例如也可以是如圖7 (b)所示的拋物線特性f2 (t)。在此情況下，如圖7 (b)所示，設(shè)定部214e設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2。設(shè)定部214e將設(shè)定的直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2向設(shè)定部214d供給。設(shè)定部214d從設(shè)定部214e接受直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2。設(shè)定部214d以下述方式設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP2，即，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t32 (參照圖7 (b))使直流制動電壓成為結(jié)束目標值Ve2，并且對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t31 (參照圖7 (b))算起的經(jīng)過時間，使振幅逐漸變小。例如，加減速控制裝置200使用拋物線特性f2 (t)，以滿足公式13、14的方式，確定拋物線特性f2 (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP2。設(shè)定部214d設(shè)定以上述方式計算出的直流制動電壓的變化模式CP2。[0098]Ve=f2 (t32)…公式 13
[0099]Wb= / f2 (t)dt…公式 14
[0100]此外，直流制動電壓的開始目標值Vs2按照下面的公式15所示的方式計算。
[0101]Vs2=f2 (t31)…公式 15
[0102]此時，設(shè)定部214d按照對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t31 (參照圖7(b))算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP2。S卩，加減速控制裝置200使用減小率隨時間逐漸變小的拋物線特性f2 (t)，以滿足公式13、14的方式，確定拋物線特性f2 (t)的系數(shù)。
[0103]而且，控制部214如果判斷為應(yīng)進行直流制動，則如圖7 (a)所示，頻率控制部14f作為用于進行直流制動的準備，從定時t0開始使頻率指令逐漸減小。運轉(zhuǎn)控制部14g參照存儲部14a取得直流制動動作頻率fb，對頻率指令和直流制動動作頻率fb進行比較。運轉(zhuǎn)控制部14g如果識別到頻率指令達到直流制動動作頻率fb，則將控制交給制動控制部14b，并停止自身的控制(通常運轉(zhuǎn)時的控制)。制動控制部14b參照存儲部14a，使用控制參數(shù)(例如，直流制動電壓的變化模式CP2)進行直流制動。S卩，如圖7 (b)所示，制動控制部14b在直流制動時間Λ Tb的開始定時t31向電動機M施加直流制動電壓Vs2，按照直流制動電壓的變化模式CP2 (即、確定了系數(shù)的拋物線特性f2 (t))使直流制動電壓逐漸減小，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t32向電動機M施 加直流制動電壓Ve2，產(chǎn)生制動扭矩。此時，在直流制動電壓的變化模式CP2中，對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t31算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小。由此，可以使電動機M在短時間的直流制動時間Λ Tb內(nèi)順利地停止在目標停止位置處，而不會使電動機M進行自由運行。
[0104]或者，在上述的實施方式2中，加減速控制裝置200使用規(guī)定的減小函數(shù)f(t)，以滿足公式7、8的方式，確定減小函數(shù)f (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP，但也可以使用下述規(guī)定的函數(shù)F (t)，以滿足下面的公式16、17的方式，確定規(guī)定的函數(shù)F (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP，該規(guī)定的函數(shù)F (t)是最終減小的函數(shù)，但在中途期間振幅暫時變大。
[0105]Ve=F (t32)…公式 16
[0106]Wb= / F (t)dt…公式 17
[0107]此外，直流制動電壓的開始目標值Vs按照下面的公式18所示的方式計算。
[0108]Vs=F (t31)…公式 18
[0109]規(guī)定的函數(shù)F (t)例如可以是如圖8 (b)所示的向上凸出的拋物線特性F3 (t)。在此情況下，如圖8 (b)所示，設(shè)定部214e設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2c。設(shè)定部214e將設(shè)定的直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2c向設(shè)定部214d供給。設(shè)定部214d從設(shè)定部214e接受直流制動電壓的結(jié)束目標值Ve2c。設(shè)定部214d以下述方式設(shè)定直流制動電壓的變化模式CP3，即，在直流制動時間Λ Tb的結(jié)束定時t32 (參照圖8 (b))使直流制動電壓成為結(jié)束目標值Ve2c，并且對應(yīng)于從直流制動時間Λ Tb的開始定時t31 (參照圖8 (b))算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變大后再逐漸變小。例如，加減速控制裝置200使用拋物線特性F3 (t)，以滿足公式19、20的方式，確定拋物線特性F3 (t)的系數(shù)，計算直流制動電壓的變化模式CP3。設(shè)定部214d設(shè)定以上述方式計算出的直流制動電壓的變化模式CP3。
[0110]Ve=F3 (t32)…公式 19[0111]Wb= / F3 (t)dt…公式 20
[0112]此外，直流制動電壓的開始目標值Vs2c按照下面的公式21所示的方式計算。
[0113]Vs2c=F3 (t31)…公式 21
[0114]在此情況下，由于振幅在中途期間暫時變大，因此在直流制動時間Λ Tb的前半段可以有效地獲得作功量，可以容易地減小最終期間的直流制動電壓V3d (例如，可以使Ve2c
<Ve2),因此可以使電動機M更加順利地停止在目標停止位置處。
[0115]工業(yè)實用性
[0116]如上所述 ，本發(fā)明所涉及的加減速控制裝置適用于電動機的減速控制。
【權(quán)利要求】
1.一種加減速控制裝置，其使電動機進行加減速，其特征在于，具有:驅(qū)動部，其驅(qū)動所述電動機；以及控制部，其以在使所述電動機停止時進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制，所述控制部具有:分割部，其將直流制動時間分割為N個期間，其中，N設(shè)為大于或等于2的整數(shù)；設(shè)定部，其針對所述分割得到的N個期間中的各個期間，將直流制動電壓設(shè)定為最終期間的振幅最??；以及制動控制部，其以按照所述設(shè)定的N個期間的直流制動電壓進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定部針對所 述分割得到的N個期間中的各個期間，以對應(yīng)于從所述直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定部針對所述分割得到的N個期間中的各個期間，以對應(yīng)于從所述直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，相對于前一個期間的減小幅度逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述分割部將所述直流制動時間均等地分割為N個期間。
5.一種加減速控制裝置，其使電動機進行加減速，其特征在于，具有:驅(qū)動部，其驅(qū)動所述電動機；以及控制部，其以在使所述電動機停止時進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制，所述控制部具有:第I設(shè)定部，其設(shè)定直流制動電壓的結(jié)束目標值；第2設(shè)定部，其以在所述直流制動時間的結(jié)束定時所述直流制動電壓成為所述結(jié)束目標值的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式；以及制動控制部，其以按照所述設(shè)定的直流制動電壓的變化模式進行直流制動的方式，對所述驅(qū)動部進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述第2設(shè)定部以對應(yīng)于從所述直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述第2設(shè)定部以對應(yīng)于從所述直流制動時間的開始定時算起的經(jīng)過時間，減小率逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述第2設(shè)定部以按照I階滯后特性，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的加減速控制裝置，其特征在于，所述第2設(shè)定部以 按照拋物線特性，振幅逐漸變小的方式，設(shè)定直流制動電壓的變化模式。
【文檔編號】H02P3/24GK103427726SQ201210451287
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月15日
【發(fā)明者】道祖尾龍?zhí)? 寺島覺 申請人:三菱電機株式會社