专利名称：电动机控制装置及电动机控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机控制装置及电动机控制方法。
背景技术：
在永久磁铁型同步3相电动机的控制中，使用动态制动控制，其将电动机的3相线圈置于短路状态,通过电动机的感应电压，以流过3相线圈的电流作为制动电流而对电动机进行制动。在动态制动控制中，存在制动力的特性针对每个旋转速度而变化的问题。在专利文献I中记载了下述技术，即，为了解决该问题，对应于转子的位置，选择性地控制使电动机的线圈成为短路状态的数量。另外，在动态制动控制中，存在在电动机的3相线圈短路开始时，瞬间有很大的制动电流流过线圈的问题。在专利文献2中记载了下述技术，S卩，为了解决该问题，在执行3相短路的通断控制前，对应于转子的磁极位置，执行各开关元件的先行通断控制。专利文献1:日本国特开平7 - 184394号公报专利文献2:日本国特开平10 - 271884号公报
发明内容
通常在进行制动的情况下，可以假设发生多种异常(电动机的速度异常，由电动机驱动的装置达到传感器极限等)的情况。因此，在使电动机进行制动动作的情况下，不仅是能否维持通常的电动机控制功能，还必须考虑不确定情况。因此优选避免下述复杂的处理，即:如专利文献I记载的技术所示，对应于转子的位置，选择控制使电动机的线圈成为短路状态的数量，或者，如专利文献2记载的技术所示，对应于转子的磁极位置，执行各开关元件的先行通断控制。本发明的目的在于，防止瞬间有很大的制动电流流过线圈，并且简单且可靠地确保用于安全且迅速使电动机停止的制动功能。本发明的电动机控制装置的特征在于，包含:3个开关元件，它们在设为接通状态时，使3相电动机所具有的3相线圈短路，在设为断开状态时，取消所述3相线圈的短路；以及控制部，其在将所述3个开关元件设为接通状态时，在所述3相线圈中任意I相线圈中流过的电流超过规定的阈值的情况下，将所述3个开关元件在第I规定时间内设为断开状态，在经过所述第I规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。在本发明中，优选所述控制部，在初始将所述3个开关元件设为接通状态后经过第2规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。本发明中的电动机控制方法的特征在于，包含下述步骤:将用于对3相电动机进行控制的3个开关元件设为接通状态；在所述3相线圈中任意I相线圈中流过的电流超过规定的阈值的情况下，将所述3个开关元件在第I规定时间内设为断开状态；以及在经过所述第I规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。
在本发明中，优选在将所述3个开关元件初始设为接通状态后经过第2规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。发明的效果本发明可以防止瞬间有很大的制动电流流过线圈，并且可以简单且可靠地确保用于安全且迅速使电动机停止的制动功能。
图1是表示本实施方式涉及的电动机控制装置的概略图。图2是表示对比例涉及的电动机控制装置的概略图。图3是表示使电动机的3相短路时的U相电流的例子的图。图4是表示本实施方式涉及的电动机控制装置的制动控制的动作的流程图。图5是表示本实施方式涉及的进行制动控制时的U相电流的例子的图。图6是表示本实施方式涉及的进行制动控制时流过电动机的电流的例子的图。
具体实施例方式參照附图，对用于实施本发明的方式(以下称为实施方式)详细地进行说明。本发明并不限定于以下实施方式所记载的内容。另外，以下记载的结构包含本领域技术人员可以容易地想到的结构及实质上相同的结构。并且，以下公开的结构可以适当地进行组合。此外，下述实施方式中公开的结构可以适当地进行组合。另外，在不脱离本发明主g的范围内，可以进行结构的多种省略、置換或变更。图1是表示本实施方式涉及的电动机控制装置及电动机的概略图。在本实施方式中，电动机107是永久磁铁型同步3相电动机，但只要是3相电动机即可，并不限定于此。在本实施方式中，电动机107例如用于进行电子部件安装装置的驱动、X-Y工作台的驱动或者エ业用缝纫机或家庭用缝纫机等的驱动。电动机107的用途并不限定于这些。电动机控制装置I包含交流电源101、111、主电源电路部105、逆变电桥电路部106、控制电源电路部115、切换电源电路116、逻辑电容器117、控制部118、电流传感器120a、120b。主电源电路部105包含整流器102、冲击电流抑制电路103、平滑电容器104。控制电源电路部115包含整流器112、冲击电流抑制电路113、平滑电容器114。交流电源101是3相或单相的电源。整流器102将交流电源101的交流电压变换为直流电压。冲击电流抑制电路103具有电源接通时对从整流器102输出的冲击电流进行抑制的电阻103a、和电源上升后绕过该电阻的旁路开关103b。平滑电容器104使整流器102的输出电压平滑。逆变电桥电路部106在控制部118的控制下，将整流器102输出的直流电压变换为交流电压，井向电动机107供给电力。如果向电动机107施加交流电压，则电动机107的转子旋转。逆变电桥电路部106包含6个功率元件(开关元件)106a至106f。功率元件106a及功率元件106d在整流器102的高电压侧和低电压侧之间串联连接。同样地，功率元件106b及功率元件106e、功率元件106c及功率元件106f在整流器102的高电压侧和低电压侧之间分别串联连接。功率元件106a和功率元件106d的连接点与电动机107的U相连接。功率元件106b和功率元件106e的连接点与电动机107的V相连接。功率元件106c和功率元件106f的连接点与电动机107的W相连接。功率元件106a、106b、106c构成上桥臂，功率元件106d、106e、106f构成下桥臂。控制部118例如可以通过对功率元件106a至106f的接通/断开进行PWM (Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)控制，从而向电动机107施加交流电压。电流传感器120a对U相的电流iu进行检测，电流传感器120b对W相的电流iw进行检测。此外，V相的电流iv可以由下式计算。另外，也可以在V相上设置电流传感器。iv= — iu — iw交流电源111是3相或单相的电源。整流器112将交流电源111的交流电压变换为直流电压。冲击电流抑制电路113含有对电源接通时从整流器112输出的冲击电流进行抑制的电阻113a、和电源上升后绕过所述电阻的旁路开关113b。平滑电容器114使整流器112的输出电压平滑。切换电源电路116使整流器112的直流输出电压上升或下降，从而输出控制部118所需的电压(例如，5V或3.3V等)。切换电源电路116的输出电压通过逻辑电容器117进行稳定后输入至控制部118。下面，对于对比例进行说明。图2是表示对比例涉及的电动机控制装置的概略图。对比例的电动机控制装置2在电动机107和逆变电桥电路部106之间设置动态制动电路部108。动态制动电路部108含有电阻108a、108b、108c和继电器开关108d、108e。电阻108a、108b、108c的一端共通地连接。电阻108b的另一端与作为电动机107的线圈的V相线圈连接。继电器开关108d使作为电动机107的线圈的U相线圈与功率元件106a和功率元件106d的连接点或电阻108a的另一端连接。继电器开关108e使作为电动机107的线圈的W相线圈与功率元件106c和功率元件106f的连接点或与电阻108c的另一端连接。在通常运转时，继电器开关108d使电动机107的U相线圈与功率元件106a和功率元件106d的连接点连接，继电器开关108e使电动机107的W相线圈与功率元件106c和功率元件106f的连接点连接。由此，逆变电桥电路部106输出的交流电压向电动机107施力口，电动机107的转子旋转。在制动动作时，继电器开关108d使电动机107的U相线圈与电阻108a的另一端连接，继电器开关108e使电动机107的W相线圈与电阻108c的另一端连接。由此，电动机107的3相即U相线圈、V相线圈和W相线圈经由电阻108a、108b、108c而短路。此时，电动机107的感应电压除以电动机107本身的阻抗与电阻108a、108b、108c的电阻之和而得到的制动电流流向U相线圈、V相线圈和W相线圈。由于存在电阻108a、108b、108c，因此不会流过很大的制动电流，但如果电动机107的旋转速度降低，并且感应电压下降，则制动电流也会减小，存在从进行制动到电动机107停止为止所需的时间变长的问题。在希望避免上述对比例的问题，而在制动动作后快速使电动机107停止的情况下，考虑将逆变电桥电路部106所具有的6个功率元件106a至106f中的下桥臂的功率元件106d至106f或上桥臂的功率元件106a至106c中的一方同时设为接通状态，使电动机107的3相短路。这样，可以使电动机107的感应电压除以电动机107本身的阻抗而得到的制动电流流向电动机107的3相，在制动动作后，在短时间内使电动机107停止。电动机107的阻抗Z的大小由式(I)示出。式(I)中的R是电动机107的电阻、L是电动机107的电感、ω=2 3 (f是转子的旋转频率)。式I
权利要求
1.一种电动机控制装置，其特征在于，包含: 3个开关元件，它们在设为接通状态时，使3相电动机所具有的3相线圈短路，在设为断开状态时，取消所述3相线圈的短路；以及 控制部，其在将所述3个开关元件设为接通状态时，在所述3相线圈中任意I相线圈中流过的电流超过规定的阈值的情况下，将所述3个开关元件在第I规定时间内设为断开状态，在经过所述第I规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 所述控制部，在初始将所述3个开关元件设为接通状态后经过第2规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中， 所述第I规定时间是与脉冲宽度调制控制的I个周期或所述I个周期的几倍相当的时间。
4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其中， 所述第2规定时间是流过所述3相线圈的制动电流不向正侧或负侧偏移所需的时间，是与脉冲宽度调制控制的I个周期的整数倍相当的时间。
5.一种电动机控制方法，其特征在于，包含下述步骤: 将用于对3相电动机进行控制的3个开关元件设为接通状态； 在所述3相线圈中任意I相线圈中流过的电流超过规定的阈值的情况下，将所述3个开关元件在第I规定时间内设为断开状态；以及 在经过所述第I规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。
6.根据权利要求5所述的电动机控制方法，其特征在于， 在初始将所述3个开关元件设为接通状态后经过第2规定时间后，将所述3个开关元件设为接通状态。
7.根据权利要求5所述的电动机控制方法，其中， 所述第I规定时间是与脉冲宽度调制控制的I个周期或所述I个周期的几倍相当的时间。
8.根据权利要求6所述的电动机控制方法，其中， 所述第2规定时间是流过所述3相线圈的制动电流不向正侧或负侧偏移所需的时间，是与脉冲宽度调制控制的I个周期的整数倍相当的时间。
全文摘要
一种电动机控制装置及电动机控制方法，其防止瞬间有很大的制动电流流过线圈，并且简单且可靠地确保用于安全且迅速使电动机停止的制动功能。电动机控制装置包含3个功率元件，它们在设为接通状态时，使电动机的3相线圈短路，在设为断开状态时，取消3相线圈的短路；电流传感器，它们对流入3相线圈中的U相及W相线圈的电流进行检测；以及控制部，其控制使得功率元件为接通状态，在通过电流传感器检测出的U相电流及W相电流以及基于电流传感器的检测结果计算出的V相电流中的任一个电流超过规定的阈值的情况下，控制使得功率元件在规定时间内为断开状态，经过规定时间后，控制使得功率元件为接通状态。
文档编号H02P6/24GK103095196SQ20121043639
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月5日 优先权日2011年11月4日
发明者和田启二 申请人:Juki株式会社