[发明专利]具备多绕组缓冲用伺服电动机的电动机驱动系统

说明书

本发明提供一种具备多绕组缓冲用伺服电动机的电动机驱动系统。电动机驱动系统(1)具备：飞轮(11)；缓冲用伺服电动机(12)，其具备多个独立的绕组，并使飞轮旋转；分别与绕组连接的多个缓冲用逆变器(13‑A、13‑B)；分别与直流链路(4‑A、4‑B)连接的多个变换器(14‑A、14‑B)；驱动用逆变器(15‑A1、15‑A2、15‑B)，其在直流链路中的直流电力和作为驱动用伺服电动机(3‑A1、3‑A2、3‑B)的驱动电力或再生电力的交流电力之间进行电力变换；以及缓冲用电动机控制部(16)，其通过控制与每个绕组连接的各个缓冲用逆变器的电力变换，来控制缓冲用伺服电动机的驱动。

技术领域

本发明涉及一种具备多绕组缓冲用伺服电动机的电动机驱动系统。

背景技术

在对于包括机床、机器人等的机械中设置的伺服电动机(以下称为“驱动用伺服电动机”)进行驱动的电动机驱动系统中，通过变换器(整流器)将从电源供给的交流电力变换为直流电力后向直流链路输出，并且通过逆变器将直流链路的直流电力变换为交流电力，将该交流电力作为用于驱动对每个驱动轴设置的驱动用伺服电动机的电力来使用。一般，以降低电动机驱动系统的成本、占用空间为目的，大多对于多个逆变器设置一个变换器。即，将交流电源供给的交流电力变换为直流电力的变换器被用作针对多个驱动用逆变器(伺服放大器)的公共电源部，这些多个驱动用逆变器使用从电源部输出的直流电力，生成用于驱动各驱动用伺服电动机的交流电力。

在通过电动机驱动系统对驱动用伺服电动机进行加速或减速控制时，对于交流电源要求大的交流电力的输出或再生，因此产生功率峰值。特别是在对变换器连接了多个驱动用逆变器的电动机驱动系统中，可能产生更大的功率峰值。功率峰值越大，电源容量、电动机驱动系统的运转成本越是增大，或是在电源侧产生停电、闪变等电力故障，因此希望降低功率峰值。

为了降低功率峰值，以往使用了以下的方法：在将电动机驱动系统的变换器与驱动用逆变器连接起来的直流链路中设置可积蓄直流电力的蓄电装置，经由直流链路适当地供给或积蓄由驱动用伺服电动机消耗或再生的能量。根据该方法，在驱动用伺服电动机的减速时，能够将从驱动用伺服电动机产生的再生电力积蓄到蓄电装置，在驱动用伺服电动机的加速时能够再利用所积蓄的电力，因此能够降低功率峰值。即，通过使用对于直流链路进行电力的积蓄/供给的蓄电装置，能够应对伴随有比电源部的最大输出功率大的消耗功率的驱动用伺服电动机的动作(加减速)。

举一个例子，压力机在进行压力动作时产生的最大消耗功率非常大，有时存在电源容量不足的问题。因此，在压力机的电动机驱动系统中，在直流链路中设置蓄电装置，在压力机消耗功率大时，从蓄电装置供给电力，由此，能够在小容量的电源的情况下驱动压力机。作为蓄电装置的例子，具有使用飞轮的蓄电装置。例如，在驱动用伺服电动机的消耗功率小时，使连结了飞轮的缓冲用伺服电动机以固定速度旋转，在由于驱动用伺服电动机的加减速等使得消耗功率变大时，降低缓冲用伺服电动机的转速，经由缓冲用逆变器进行电力再生，向直流链路供给用于驱动驱动用伺服电动机的直流电力。由此，针对伴随有比变换器能够电力变换的最大电能即最大电力变换量更大的消耗功率的加减速动作，也可通过使用来自缓冲用伺服电动机的再生电力进行驱动，其中，该缓冲用伺服电动机连结了具有旋转能量的飞轮。

例如，如在日本特开2013-009524号公报中记载的那样，已知一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：交流直流变换器，其将来自交流电源的交流电力变换为直流电力；直流交流变换器，其将直流电力变换为用于驱动电动机的交流电力，或者将从电动机再生的交流电力变换为直流电力；DC链路部，其将所述交流直流变换器的直流侧与所述直流交流变换器的直流侧连接，进行直流电力的传递；能量积蓄部，其与上述DC链路部连接，具备从上述DC链路部积蓄直流电力或者向上述DC链路部供给直流电力的至少一个电容器积蓄部和至少一个飞轮积蓄部；电动机控制部，其根据用于指令电动机的动作的电动机动作指令进行控制，使得上述直流交流变换器输出希望的交流电力；能量控制部，其进行控制使得上述能量积蓄部从上述DC链路部积蓄直流电力或者向上述DC链路部供给直流电力。