[发明专利]同步电动机控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步电动机的控制装置以及控制方法，特别涉及一种具备了放大器保护功能的同步电动机的控制装置以及控制方法。

背景技术

在机床等利用同步电动机进行驱动的系统中，当同步电动机发生了异常时，为了安全需要使同步电动机的驱动部紧急停止。当发生紧急停止和停电等异常时，伺服放大器用动态制动（以下称为“DB”。）电阻使同步电动机的输入端子短路来进行发电制动。DB由电阻器组成，通过DB电路将从电动机回收的电力转换为热能。因此，根据同步电动机的动作条件，担心同步电动机的旋转能量超过伺服放大器的DB电阻的允许能量，由于发热导致DB电阻损坏。

在使用DB电路来使同步电动机紧急停止时，如果假定同步电动机的旋转能量全部被DB电阻消耗，则为了保护DB电阻，需要满足以下的式（1）。

Em＜Ea  （1）

在此，Em[J]是同步电动机的旋转能量，Ea[J]是DB电阻的允许能量。

另外，通过下式赋予Em。

Em=0.5×J×ω²  （2）

这里J[kgm²]是同步电动机的惯量以及被驱动体的惯量，ω[rad/s]是同步电动机的速度。

在机床等使用同步电动机进行驱动的系统中，特别是在包含搭载各种工件的旋转台的被驱动体中，被驱动体的惯量根据工件而变化。如数式（1）那样同步电动机的旋转能量由被驱动体的惯量来决定，因此需要正确得知被驱动体的惯量。

因此，报告一种推定惯量的方法。例如，根据专利文献1所记载的方法，可以使用惯量的推定结果来使加减速度的时间常数、速度增益最优化。但是，一般不太容易正确地知道被驱动体的惯量。因此，有时候难以判断是否满足上述式（1）。

因此，报告一种不计算惯量，而是进行DB电路的保护的方法。在专利文献2所记载的现有技术中，根据DB电路的动作开始时的同步电动机的速度以及同步电动机下降到预定速度的经过时间来计算DB电路的消费能量，由此进行DB电路的保护。

另外，已知另一种不计算惯量，而是进行DB电路的保护的方法。在专利文献3记载的现有技术中，根据同步电动机的速度、DB电阻以及同步电动机的感应电压常数来计算DB电路的消费能量，从而对DB电路进行保护。

在专利文献2以及3所记载的方法中，虽然不需要计算被驱动体的惯量，但是从DB电路的动作开始按照每个抽样周期逐个计算DB电路的消费能量。并且，当DB电路的消费能量超过允许值时，停止DB电路的动作使其成为自由转动状态，因此产生直到制动停止的距离变长或者直到制动停止所需的时间变长等问题。

[专利文献1]日本特开2010-148178号公报

[专利文献2]日本特开2002-369564号公报

[专利文献3]日本特开2007-174729号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备以下功能的同步电动机的控制装置，即为了保护包含DB电阻的伺服放大器的DB电路，推定与同步电动机连接的被驱动体的惯量，使用其推定结果来限制同步电动机的速度（最高转速）。

本发明的一实施例的同步电动机的控制装置的特征为具有：允许能量值取得部，取得在发生异常时使同步电动机的输入端子短路的动态制动电阻所能承受的允许能量值；惯量推定部，根据同步电动机驱动被驱动体时从同步电动机反馈的速度值以及从放大器反馈且被输入到同步电动机的电流值来推定被驱动体的惯量；允许最大速度计算部，根据惯量以及允许能量值来计算同步电动机的允许最大速度值；以及速度控制部，控制放大器以使同步电动机以预定的指令速度进行动作，速度控制部从允许最大速度计算部取得允许最大速度值，将指令速度限制为允许最大速度值以下。

本发明其他实施例的同步电动机的控制装置中，优选进一步具备警告通知部，取得速度值以及允许最大速度值，当同步电动机的速度超过允许最大速度值时，通知警告。

在本发明的另外一实施例的同步电动机的控制装置中，最好进一步具备减速停止部，当同步电动机的速度超过允许最大速度值时，根据来自警告通知部的警告，对速度控制部发出使同步电动机减速停止的停止指令。