切换使用pwm频率的电动机控制装置制造方法
切换使用pwm频率的电动机控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种切换使用PWM频率的电动机控制装置（101），其特征在于，具有：逆变器（3）；功率元件温度取得部（6）；电动机温度取得部（7）；功率元件温度判定水平存储部（22）；电动机温度判定水平存储部（23）；存储了包含高PWM频率以及低PWM频率的至少两种PWM频率的PWM频率存储部（21）；判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上的功率元件温度判断部（8）；判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上的电动机温度判断部（9）；根据功率元件温度判断部（8）以及电动机温度判断部（9）的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器（3）指示的PWM频率的PWM频率选择部（4）。
【专利说明】切换使用PWM频率的电动机控制装置
[0001]本申请通过引用申请日为2012年10月4的日本专利申请JP2012-222316的内容，要求JP2012-222316的优先权。
【技术领域】
[0002]本发明涉及电动机控制装置，尤其涉及切换使用PWM频率的电动机控制装置。
【背景技术】
[0003]在电动机控制装置中，在高精度化、高输出化以及小型化取得进展的同时，产生与此相伴的功率元件或电动机的发热的问题，为了解决该问题而开发了硬件方面的新的冷却技术。
[0004]但是，根据动作环境或动作条件，有时通过硬件方面的冷却技术无法完全抑制发热。在大部分的电动机控制装置中，为了防止发热导致的损坏，对功率元件以及电动机设置过热水平，应用了当功率元件以及电动机的温度超过过热水平时使电动机控制装置停止的控制(例如专利文献I)。
[0005]但是，例如在机床的情况下，电动机控制装置的停止引起生产线的停止，因此，为了能够以不超过过热水平的温度长时间动作，需要从控制方面也抑制发热的技术。
[0006]因此，提出了根据逆变器的开关元件的温度状态选择PWM频率的交流电动机的驱动装置(例如专利文献2)。在此，所谓“PWM频率”，是指PWM控制方式的脉冲信号的频率。现有的控制装置，作为通过包含功率用半导体开关元件的逆变器来控制施加电压的交流电动机的控制装置，具有温度检测部、PWM调制部、PWM模式选择部、载波控制部。温度检测部检测功率用半导体开关元件的元件温度。PWM调制部根据相电压指令和载波控制从逆变器施加到交流电动机的脉冲宽度调制电压。PWM模式选择部在元件温度在预定温度以下的情况下选择非同步PWM，当元件温度比预定温度高时选择同步PWM。
[0007]接着，使用图1的流程图说明现有的控制装置的动作。在步骤S2000中取得逆变器的元件温度Tsw。然后，在步骤S2100中比较元件温度Tsw和预定温度TO。在元件温度Tsw比预定温度TO高的情况下，在步骤S2500中控制装置选择同步PWM。另一方面，在元件温度Tsw在预定温度TO以下的情况下，在步骤S2600中控制装置选择非同步PWM。这样，通过根据元件温度Tsw选择同步PWM控制和非同步PWM，在要使元件温度降低的情况下进行同步PWM控制来抑制元件温度的上升，并且在不需要抑制元件温度的上升的情况下进行非同步PWM控制来抑制由于同步PWM而产生的电磁噪音的发生。
[0008]在现有的控制装置中，着眼于在逆变器(inverter)中使用的功率用开关元件(功率元件)的温度来控制PWM频率。但是，电动机的温度未成为控制的对象。电动机的温度具有当使PWM频率降低时反而上升的特性。因此，根据现有的控制装置，虽然可以通过使PWM频率降低来抑制功率元件的温度的上升，但是产生电动机的温度反而上升的问题。
[0009]专利文献I JP-A-2004-82757
[0010]专利文献2 JP-A-2010-246207
【发明内容】
[0011]本发明的实施例的电动机控制装置，具有:逆变器，其通过使用功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压并施加到电动机；功率元件温度取得部，其取得逆变器的功率元件的温度；电动机温度取得部，其取得电动机的温度；功率元件温度判定水平存储部，其存储了功率元件温度判定水平；电动机温度判定水平存储部，其存储了电动机温度判定水平；PWM频率存储部，其存储了包含频率比规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率；功率元件温度判断部，其判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上；电动机温度判断部，其判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上；以及PWM频率选择部，其根据功率元件温度判断部以及电动机温度判断部的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器指示的PWM频率。
[0012]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部选择规定的PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0013]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部选择高PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0014]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部选择低PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0015]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部选择规定的PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率，并且生成用于发生警告的信号。
[0016]本发明的其它实施例的电动机控制装置，还具有:功率元件温度过热判定水平存储部，其存储了功率元件温度过热判定水平；电动机温度过热判定水平存储部，其存储了电动机温度过热判定水平；功率元件温度过热判断部，其判断功率元件的温度是否在功率元件温度过热判定水平以上；以及电动机温度过热判断部，其判断电动机的温度是否在电动机温度过热判定水平以上，PWM频率选择部根据功率元件温度过热判断部以及电动机温度过热判断部的判断结果，在功率元件温度在功率元件温度过热水平以上的情况下，或者电动机温度在电动机温度过热水平以上的情况下，停止向逆变器的用于PWM频率设定的指令。
[0017]本发明的又一实施例的电动机控制装置，还具有:第一差分计算部，其计算功率元件温度与功率元件温度判定水平的差分，即功率元件温度差；以及第二差分计算部，其计算电动机温度与电动机温度判定水平的差分，即电动机温度差，PWM频率选择部，在功率元件温度差在电动机温度差以上的情况下选择低PWM频率，在功率元件温度差不到电动机温度差的情况下选择高PWM频率。
[0018]根据本发明，基于功率元件的温度以及电动机的温度来控制PWM频率，由此可以抑制电动机控制装置整体的发热，因此能够避免过热同时最大限度地利用电动机控制装置具有的能力，并且进行长时间的运转。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过以下参照附图的详细说明，本发明的上述以及其它特征、优点将会更加明了。
[0020]图1是用于说明现有的交流电动机的控制装置的动作的流程图。
[0021]图2是本发明的实施例1的电动机控制装置的结构图。
[0022]图3是表示本发明的实施例1的电动机控制装置中的功率元件温度以及电动机温度和PWM频率的关系的图。
[0023]图4是用于说明本发明的实施例1的电动机控制装置中的动作的流程图。
[0024]图5是本发明的实施例2的电动机控制装置的结构图。
[0025]图6是用于说明本发明的实施例2的电动机控制装置中的动作的流程图。
[0026]图7是本发明的实施例3的电动机控制装置的结构图。
[0027]图8是用于说明本发明的实施例3的电动机控制装置中的动作的流程图。【具体实施方式】
[0028]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的电动机控制装置。但是，请注意本发明的技术范围不限定于这些实施方式，而涉及请求专利保护的范围中记载的发明及其等价物。
[0029](实施例1)
[0030]首先，说明本发明的实施例1的电动机控制装置。图2表示本发明的实施例1的电动机控制装置的结构图。本发明的实施例1的电动机控制装置101具有控制部I和存储部2。控制部I具有逆变器3、PWM频率选择部4、PWM频率生成部5、功率元件温度取得部
6、电动机温度取得部7、功率元件温度判断部8、电动机温度判断部9和警告通知部13。
[0031]存储部2具有PWM频率存储部21、功率元件温度判定水平存储部22、电动机温度判定水平存储部23。
[0032]逆变器3通过使用了功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压，施加在电动机30上。
[0033]功率元件温度取得部6取得逆变器3的功率元件的温度。具体来说，功率元件温度取得部6直接检测或者根据流过功率元件的电流来推定功率元件的温度，由此取得功率元件的温度。例如可以使用热敏电阻取得放大器的散热器和功率元件的结合部附近的温度，或者在根据与电流值和开关次数成比例的损耗导致的发热和放大器的散热器部的热时间常数推定出的值上，加上根据与电流值和开关次数成比例的损耗导致的发热和功率元件部的时时间常数推定出的上升量来求出放大器的散热器和功率元件的结合部附近的温度。
[0034]电动机温度取得部7取得电动机的温度。具体来说，电动机温度取得部7直接检测或者根据流过电动机30的电流推定电动机30的温度，由此取得电动机30的温度。例如存在使用设置在线圈附近的热敏电阻来取得电动机的温度的方法、根据电动机的电流值(反馈数据)进行推定的方法。在根据电流值进行推定的情况下，可以根据电动机的铜损(与电流值的平方成比例的损耗)导致的发热以及热时间常数来推定。为了更准确地推定，有时也考虑铁损导致的发热。
[0035]功率元件温度判定水平存储部22存储功率元件温度判定水平，电动机温度判定水平存储部23存储电动机温度判定水平。[0036]PWM频率存储部21存储包含频率比规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率。
[0037]功率元件温度判断部8判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上。另一方面，电动机温度判断部9判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上。
[0038]PWM频率选择部4根据功率元件温度判断部8以及电动机温度判断部9的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器3指示的PWM频率。PWM频率选择部4通过选择适当的PWM频率来控制功率元件温度以及电动机温度。功率元件温度以及电动机温度和PWM频率之间存在以下关系。首先，功率元件的损耗与电流值和开关次数成比例。当提高PWM频率时，单位时间的开关次数增加，因此，相同电流值下的损耗增大。所以，当降低PWM频率时损耗减小，可以使功率元件的温度降低。另一方面，电动机为了输出某输出所需要的电流不依存于PWM频率而恒定。在PWM控制中控制成平均地流过某电流，但是，在实际电流中包含开关引起的高次谐波成分(波动(ripple)量)，PWM频率越低该波动量变得越大。在电动机的损耗中有铜损、铁损以及机械损耗，但是，当波动量大时，铜损以及铁损增大。因此，当提高PWM频率时可以降低电动机温度。
[0039]根据功率元件温度判断部8以及电动机温度判断部9的判断结果，PWM频率选择部4以下这样选择向逆变器3指示的PWM频率。
[0040]第一，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp不到PWM频率切换功率元件温度判定水平(以下简称为“功率元件温度判定水平”)Tp (tp〈Tp)，电动机温度tm不到PWM频率切换电动机温度判定水平( 以下简称为“电动机温度判定水平”)(tm<Tm)的情况下，选择取得功率元件温度以及电动机温度之前的值即规定的频率Coca作为PWM频率。在这种情况下，功率元件温度tp以及电动机温度t m分别保持比功率元件温度判定水平Tp以及电动机温度判定水平Tm低的温度，因此，认为即使不变更用于驱动电动机的PWM频率也不产生功率元件或电动机的过热的问题, 因此,可以将PWM频率维持原样。
[0041]第二，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部4选择高PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp(tp〈Tp),电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≤Tm)的情况下,选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值高的PWM频率即高PWM频率(0。3作为PWM频率。在这种情况下，由于功率元件温度tp比功率元件温度判定水平Tp低，因此，也可以将PWM频率维持原样，但是，由于电动机温度tm为电动机温度判定水平Tm以上，因此，将PWM频率设定得比测定电动机温度前的PWM频 率高。通过像这样以高频率驱动电动机，电动机的损耗降低，来自电动机的发热量减少，可以降低电动机的温度。
[0042]第三，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部4选择低PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≤Tp),电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm (tm<Tm)的情况下,选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值低的PWM频率即低PWM频率ω c0作为PWM频率。在这种情况下，由于电动机温度tm比电动机温度判定水平Tm低，因此也可以维持PWM频率，但是由于功率元件温度tp为功率元件温度判定水平Tp以上，因此将PWM频率设定得比测定电动机温度前的PWM频率低。通过如此以低频率驱动功率元件，来自功率元件的发热量减少，可以降低功率元件的温度。
[0043]第四，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率，并且，警告通知部13生成用于发生警告的信号。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp ^ Tp),电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，选择规定的频率ω。2作为PWM频率。在此，频率ωε2可以与频率GJcl相同，也可以不同。例如假定准备了 A [Hz]、B [Hz]两个PWM频率。应用了上述PWM切换的电动机，在规定PWM频率的区域中，在温度以外的条件下如“ ω cl=A或B”、“ ω c2=A或B”那样切换PWM，因此，“ ω el关ω。2”或者“ ω cl= ω。2”。在这种情况下，功率元件温度tp以及电动机温度tm分别在功率元件温度判定水平Tp以及电动机温度判定水平Tm以上，但是，当使PWM频率降低时电动机温度上升，当使PWM频率增加时功率元件温度上升。在这种情况下，功率元件温度和电动机温度的一方也有可能达到对动作造成影响的过热的状态，因此，PWM频率选择部4生成用于使警告通知部13发生警告的信号。 [0044]PWM频率生成部5以成为由PWM频率选择部4选择的频率的方式生成PWM频率，向逆变器3发出指令。
[0045]警告通知部13如上所述那样按照来自PWM频率选择部4的信号通知警告。
[0046]接着，说明本发明的实施例1的电动机控制装置的动作。图4中表示用于说明本发明的实施例1的电动机控制装置中的动作的流程图。首先，电动机控制装置101以规定的PWM频率驱动电动机30，在步骤SlOl中，功率元件温度取得部6取得功率元件温度tp。接着，在步骤S102中，电动机温度取得部7取得电动机温度tm。
[0047]然后，在步骤S103中，功率元件温度判断部8从功率元件温度取得部6取得功率元件温度tp，从功率元件温度判定水平存储部22取得功率元件温度判定水平Tp后，比较它们的大小关系。
[0048]在功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp(tp〈Tp)的情况下，在步骤S104中，电动机温度判断部9从电动机温度取得部7取得电动机温度tm，从电动机温度判定水平存储部23取得电动机温度判定水平Tm后，比较它们的大小关系。
[0049]在电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm(tm〈Tm)的情况下，在步骤S105中，由于功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp (tp〈Tp)，因此，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，作为PWM频率，选择取得功率元件温度以及电动机温度之前的值、即规定的频率ωε1。
[0050]在电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，在步骤S106中，由于功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp (tp〈Tp)，因此，PWM频率选择部4选择高PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值高的PWM频率、即高PWM频率ω。3。
[0051]在步骤S103中，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp)的情况下，在步骤S108中，电动机温度判断部9从电动机温度取得部7取得电动机温度tm，从电动机温度判定水平存储部23取得电动机温度判定水平Tm后，比较它们的大小关系。
[0052]在电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm(tm〈Tm)的情况下,在步骤S109中，由于功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp),因此，PWM频率选择部4选择低PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，选择比取得功率元件以及电动机温度之前的值低的PWM频率，即低PWM频率ω c0O
[0053]在电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，在步骤SllO中，由于功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp),因此，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率，并且，在步骤Slll中，生成用于使警告通知部13发生警告的信号。具体来说，如图3所示，选择规定的频率《。2作为PWM频率。
[0054]此后，在步骤S107中，PWM频率选择部4将所选择的PWM频率通知给PWM频率生成部5，PWM频率生成部5生成用于驱动逆变器3的PWM频率，驱动电动机30。此后，返回步骤SlOl，继续电动机的驱动。
[0055]如上所说明的那样，根据本发明的实施例1的电动机控制装置，根据功率元件温度以及电动机温度来决定用于驱动逆变器以及电动机的PWM频率，因此，可以一边同时调整功率元件的温度以及电动机的温度一边驱动电动机， 可以在控制功率元件中的开关损耗以及电动机中的损耗的同时驱动电动机。
[0056](实施例2)
[0057]接着，说明本发明的实施例2的电动机控制装置。图5表示实施例2的电动机控制装置的结构图。实施例2的电动机控制装置102与实施例1的电动机控制装置101的不同点在于，还具备:存储了功率元件温度过热判定水平的功率元件温度过热判定水平存储部24 ;存储了电动机温度过热判定水平的电动机温度过热判定水平存储部25 ;判断功率元件的温度是否在功率元件温度过热判定水平以上的功率元件温度过热判断部10 ;判断电动机的温度是否在电动机温度过热判定水平以上的电动机温度过热判断部11，PWM频率选择部4根据功率元件温度过热判断部10以及电动机温度过热判断部11的判断结果，在功率元件温度在功率元件温度过热判定水平以上的情况下，或者在电动机温度在电动机温度过热判定水平以上的情况下，停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令。其它结构与实施例I的电动机控制装置101的结构相同，因此省略详细的说明。
[0058]接着，说明实施例2的电动机控制装置102的动作。图6表示用于说明本发明的实施例2的电动机控制装置中的动作的流程图。步骤S201~S211与图4所示的实施例1的电动机控制装置的流程图中的步骤SlOl~Slll相同，因此，省略详细的说明。
[0059]在步骤S212中，功率元件温度过热判断部10比较从功率元件温度取得部6取得的功率元件温度tp和从功率元件温度过热判定水平存储部24取得的功率元件温度过热判定水平Tp.ALM的大小关系。
[0060]在功率元件温度tp在功率元件温度过热判定水平Tp.ALM以上的情况下，在步骤S215中，电动机控制装置102通过停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令，停止电动机30的运转。
[0061]在步骤S212中，在功率元件温度tp不到功率元件温度过热判定水平Tp.ALM的情况下，在步骤S213中，电动机温度过热判断部11比较从电动机温度取得部7取得的电动机温度tm和从电动机温度过热判定水平存储部25取得的电动机温度过热判定水平Tm.ALM的大小关系。
[0062]在电动机温度tm为电动机温度过热判定水平Tm.ALM以上的情况下，在步骤S215中，电动机控制装置102通过停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令，停止电动机30的运转。
[0063]另一方面，在电动机温度tm不到电动机温度过热判定水平Tm.ALM的情况下，在步骤S214中，电动机控制装置102继续电动机的运转。
[0064]如上所述，根据实施例2的电动机控制装置，在判断出功率元件以及电动机的至少任意一方为过热状态的情况下，可以停止电动机的运转，因此，可以恰当地避免过热。
[0065](实施例3)
[0066]接着，说明本发明的实施例3的电动机控制装置。图7表示实施例3的电动机控制装置的结构图。实施例3的电动机控制装置103与实施例1的电动机控制装置101的不同点在于，还具备计算功率元件温度与功率元件温度判定水平的差分即功率元件温度差的第一差分计算部14、计算电动机温度与电动机温度判定水平的差分即电动机温度差的第二差分计算部15，PWM频率选择部4在功率元件温度差在电动机温度差以上的情况下选择低PWM频率，在功率元件温度差不到电动机温度差的情况下选择高PWM频率。其它结构与实施例I的电动机控制装置101的结构相同，因此，省略详细的说明。
[0067]接着，说明实施例3的电动机控制装置103的动作。图8表示用于说明本发明的实施例3的电动机控制装置中的动作的流程图。步骤S301?S309与图4所示的实施例1的电动机控制装置的流程图中的步骤SlOl?S109相同，因此省略详细的说明。
[0068]在步骤S303中，功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上，在步骤S308中，电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上的情况下，在步骤S310中，第一差分计算部14计算从功率元件温度取得部6取得的功率元件温度tp与从功率元件温度判定水平存储部22取得的功率元件温度判定水平Tp的差分、即功率元件温度差Atp=tp-Tp。
[0069]接着，在步骤S311中，第二差分计算部15计算从电动机温度取得部7取得的电动机温度tm与从电动机温度水平存储部23取得的电动机温度判定水平Tm的差分、S卩电动机温度差 Δ tm=tm-Tm。
[0070]接着，在步骤S312中，PWM频率选择部4比较从第一差分计算部14取得的功率元件温度差Λ tp与从第二差分计算部15取得的电动机温度差Λ tm的大小关系，在功率元件温度差Λ tp在电动机温度差Λ tm以上的情况下，在步骤S314中，PWM频率选择部4从存储在PWM频率存储部21中的PWM频率中选择低PWM频率。由此，虽然电动机温度tm上升，但是功率元件温度tp下降。在此，由于功率元件温度差Λ tp在电动机温度差Λ tm以上，因此通过选择低PWM频率ωε(ι，Atp减小，可以获得功率元件温度tp达到过热水平之前的余量。可以避免达到过热状态或者确保达到过热之前的时间。
[0071]另一方面，在步骤S312中，在从第一差分计算部14取得的功率元件温度差Atp不到从第二差分计算部15取得的电动机温度差Atm的情况下，在步骤S313中，PWM频率选择部4选择高PWM频率ω。3。由此，虽然功率元件温度tp上升，但是电动机温度tm下降。在此，电动机温度差Atm变为功率元件温度差Atp以上，因此，通过选择高PWM频率ωε3，Atm减小，可以获得电动机温度tm达到过热水平之前的余量，可以避免达到过热状态或者确保达到过热之前的时间。
[0072]如上所述，根据实施例3的电动机控制装置，可以抑制电动机控制装置整体的发热，因此，能够避免过热的同时最大限度低利用电动机控制装置具有的能力，并且进行长时间的运转。
[0073]在以上实施例中，表示了在PWM频率存储部中存储了比规定的PWM频率高的PWM频率和比规定的PWM频率低的PWM频率这两者，PWM频率选择部从规定的频率和存储在PWM频率存储部中的两个PWM频率中选择一个PWM频率的例子。但是，在PWM频率存储部中存储的PWM频率不限于两个，也可以是3个以上。
【权利要求】
1.一种电动机控制装置，其特征在于， 具有: 逆变器(3 )，其通过使用功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压并施加到电动机； 功率元件温度取得部(6)，其取得所述逆变器(3)的功率元件的温度； 电动机温度取得部(7)，其取得电动机的温度； 功率元件温度判定水平存储部(22)，其存储了功率元件温度判定水平； 电动机温度判定水平存储部(23)，其存储了电动机温度判定水平； PWM频率存储部(21)，其存储了包含频率比所述规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比所述规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率； 功率元件温度判断部(8)，其判断所述功率元件的温度是否在所述功率元件温度判定水平以上； 电动机温度判断部(9)，其判断所述电动机的温度是否在所述电动机温度判定水平以上；以及 PWM频率选择部(4)，其根据所述功率元件温度判断部(8)以及所述电动机温度判断部(9)的判断结果，从所述规定的PWM频率以及所述至少两种PWM频率中选择向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度不到所述功率元件温度判定水平，并且所述电动机的温度不到所述电动机温度判定水平的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述规定的PWM频率作为向所述逆变器(3 )指示的PWM频率。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度不到所述功率元件温度判定水平，并且所述电动机的温度在所述电动机温度判定水平以上的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述高PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度在所述功率元件温度判定水平以上，并且所述电动机的温度不到所述电动机温度判定水平的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述低PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度在所述功率元件温度判定水平以上，并且所述电动机的温度在所述电动机温度判定水平以上的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述规定的PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率，并且生成用于发生警告的信号。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于， 还具有: 功率元件温度过热判定水平存储部(24)，其存储了功率元件温度过热判定水平； 电动机温度过热判定水平存储部(25)，其存储了电动机温度过热判定水平； 功率元件温度过热判断部(10)，其判断所述功率元件的温度是否在所述功率元件温度过热判定水平以上；以及电动机温度过热判断部(11)，其判断所述电动机的温度是否在所述电动机温度过热判定水平以上， 所述PWM频率选择部(4)根据所述功率元件温度过热判断部(10)以及所述电动机温度过热判断部(11)的判断结果，在所述功率元件温度在所述功率元件温度过热水平以上的情况下，或者所述电动机温度在所述电动机温度过热水平以上的情况下，停止向所述逆变器(3)的用于PWM频率设定的指令。
7.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于， 还具有: 第一差分计算部(14)，其计算所述功率元件温度与所述功率元件温度判定水平的差分，即功率元件温度差；以及 第二差分计算部(15)，其计算所述电动机温度与所述电动机温度判定水平的差分，SP电动机温度差， 所述PWM频率选择部(4)，在所述功率元件温度差在所述电动机温度差以上的情况下选择所述低PWM频率，在所述功率元件温度差不到所述电动机温度差的情况下选择所述高PWM频率。
【文档编号】H02H5/04GK103715972SQ201310459995
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】森田有纪, 田岛大辅 申请人:发那科株式会社
【专利摘要】本发明提供一种切换使用PWM频率的电动机控制装置（101），其特征在于，具有：逆变器（3）；功率元件温度取得部（6）；电动机温度取得部（7）；功率元件温度判定水平存储部（22）；电动机温度判定水平存储部（23）；存储了包含高PWM频率以及低PWM频率的至少两种PWM频率的PWM频率存储部（21）；判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上的功率元件温度判断部（8）；判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上的电动机温度判断部（9）；根据功率元件温度判断部（8）以及电动机温度判断部（9）的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器（3）指示的PWM频率的PWM频率选择部（4）。
【专利说明】切换使用PWM频率的电动机控制装置
[0001]本申请通过引用申请日为2012年10月4的日本专利申请JP2012-222316的内容，要求JP2012-222316的优先权。
【技术领域】
[0002]本发明涉及电动机控制装置，尤其涉及切换使用PWM频率的电动机控制装置。
【背景技术】
[0003]在电动机控制装置中，在高精度化、高输出化以及小型化取得进展的同时，产生与此相伴的功率元件或电动机的发热的问题，为了解决该问题而开发了硬件方面的新的冷却技术。
[0004]但是，根据动作环境或动作条件，有时通过硬件方面的冷却技术无法完全抑制发热。在大部分的电动机控制装置中，为了防止发热导致的损坏，对功率元件以及电动机设置过热水平，应用了当功率元件以及电动机的温度超过过热水平时使电动机控制装置停止的控制(例如专利文献I)。
[0005]但是，例如在机床的情况下，电动机控制装置的停止引起生产线的停止，因此，为了能够以不超过过热水平的温度长时间动作，需要从控制方面也抑制发热的技术。
[0006]因此，提出了根据逆变器的开关元件的温度状态选择PWM频率的交流电动机的驱动装置(例如专利文献2)。在此，所谓“PWM频率”，是指PWM控制方式的脉冲信号的频率。现有的控制装置，作为通过包含功率用半导体开关元件的逆变器来控制施加电压的交流电动机的控制装置，具有温度检测部、PWM调制部、PWM模式选择部、载波控制部。温度检测部检测功率用半导体开关元件的元件温度。PWM调制部根据相电压指令和载波控制从逆变器施加到交流电动机的脉冲宽度调制电压。PWM模式选择部在元件温度在预定温度以下的情况下选择非同步PWM，当元件温度比预定温度高时选择同步PWM。
[0007]接着，使用图1的流程图说明现有的控制装置的动作。在步骤S2000中取得逆变器的元件温度Tsw。然后，在步骤S2100中比较元件温度Tsw和预定温度TO。在元件温度Tsw比预定温度TO高的情况下，在步骤S2500中控制装置选择同步PWM。另一方面，在元件温度Tsw在预定温度TO以下的情况下，在步骤S2600中控制装置选择非同步PWM。这样，通过根据元件温度Tsw选择同步PWM控制和非同步PWM，在要使元件温度降低的情况下进行同步PWM控制来抑制元件温度的上升，并且在不需要抑制元件温度的上升的情况下进行非同步PWM控制来抑制由于同步PWM而产生的电磁噪音的发生。
[0008]在现有的控制装置中，着眼于在逆变器(inverter)中使用的功率用开关元件(功率元件)的温度来控制PWM频率。但是，电动机的温度未成为控制的对象。电动机的温度具有当使PWM频率降低时反而上升的特性。因此，根据现有的控制装置，虽然可以通过使PWM频率降低来抑制功率元件的温度的上升，但是产生电动机的温度反而上升的问题。
[0009]专利文献I JP-A-2004-82757
[0010]专利文献2 JP-A-2010-246207
【发明内容】
[0011]本发明的实施例的电动机控制装置，具有:逆变器，其通过使用功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压并施加到电动机；功率元件温度取得部，其取得逆变器的功率元件的温度；电动机温度取得部，其取得电动机的温度；功率元件温度判定水平存储部，其存储了功率元件温度判定水平；电动机温度判定水平存储部，其存储了电动机温度判定水平；PWM频率存储部，其存储了包含频率比规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率；功率元件温度判断部，其判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上；电动机温度判断部，其判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上；以及PWM频率选择部，其根据功率元件温度判断部以及电动机温度判断部的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器指示的PWM频率。
[0012]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部选择规定的PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0013]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部选择高PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0014]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部选择低PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率。
[0015]本发明的实施例的电动机控制装置，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部选择规定的PWM频率作为向逆变器指示的PWM频率，并且生成用于发生警告的信号。
[0016]本发明的其它实施例的电动机控制装置，还具有:功率元件温度过热判定水平存储部，其存储了功率元件温度过热判定水平；电动机温度过热判定水平存储部，其存储了电动机温度过热判定水平；功率元件温度过热判断部，其判断功率元件的温度是否在功率元件温度过热判定水平以上；以及电动机温度过热判断部，其判断电动机的温度是否在电动机温度过热判定水平以上，PWM频率选择部根据功率元件温度过热判断部以及电动机温度过热判断部的判断结果，在功率元件温度在功率元件温度过热水平以上的情况下，或者电动机温度在电动机温度过热水平以上的情况下，停止向逆变器的用于PWM频率设定的指令。
[0017]本发明的又一实施例的电动机控制装置，还具有:第一差分计算部，其计算功率元件温度与功率元件温度判定水平的差分，即功率元件温度差；以及第二差分计算部，其计算电动机温度与电动机温度判定水平的差分，即电动机温度差，PWM频率选择部，在功率元件温度差在电动机温度差以上的情况下选择低PWM频率，在功率元件温度差不到电动机温度差的情况下选择高PWM频率。
[0018]根据本发明，基于功率元件的温度以及电动机的温度来控制PWM频率，由此可以抑制电动机控制装置整体的发热，因此能够避免过热同时最大限度地利用电动机控制装置具有的能力，并且进行长时间的运转。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过以下参照附图的详细说明，本发明的上述以及其它特征、优点将会更加明了。
[0020]图1是用于说明现有的交流电动机的控制装置的动作的流程图。
[0021]图2是本发明的实施例1的电动机控制装置的结构图。
[0022]图3是表示本发明的实施例1的电动机控制装置中的功率元件温度以及电动机温度和PWM频率的关系的图。
[0023]图4是用于说明本发明的实施例1的电动机控制装置中的动作的流程图。
[0024]图5是本发明的实施例2的电动机控制装置的结构图。
[0025]图6是用于说明本发明的实施例2的电动机控制装置中的动作的流程图。
[0026]图7是本发明的实施例3的电动机控制装置的结构图。
[0027]图8是用于说明本发明的实施例3的电动机控制装置中的动作的流程图。【具体实施方式】
[0028]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的电动机控制装置。但是，请注意本发明的技术范围不限定于这些实施方式，而涉及请求专利保护的范围中记载的发明及其等价物。
[0029](实施例1)
[0030]首先，说明本发明的实施例1的电动机控制装置。图2表示本发明的实施例1的电动机控制装置的结构图。本发明的实施例1的电动机控制装置101具有控制部I和存储部2。控制部I具有逆变器3、PWM频率选择部4、PWM频率生成部5、功率元件温度取得部
6、电动机温度取得部7、功率元件温度判断部8、电动机温度判断部9和警告通知部13。
[0031]存储部2具有PWM频率存储部21、功率元件温度判定水平存储部22、电动机温度判定水平存储部23。
[0032]逆变器3通过使用了功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压，施加在电动机30上。
[0033]功率元件温度取得部6取得逆变器3的功率元件的温度。具体来说，功率元件温度取得部6直接检测或者根据流过功率元件的电流来推定功率元件的温度，由此取得功率元件的温度。例如可以使用热敏电阻取得放大器的散热器和功率元件的结合部附近的温度，或者在根据与电流值和开关次数成比例的损耗导致的发热和放大器的散热器部的热时间常数推定出的值上，加上根据与电流值和开关次数成比例的损耗导致的发热和功率元件部的时时间常数推定出的上升量来求出放大器的散热器和功率元件的结合部附近的温度。
[0034]电动机温度取得部7取得电动机的温度。具体来说，电动机温度取得部7直接检测或者根据流过电动机30的电流推定电动机30的温度，由此取得电动机30的温度。例如存在使用设置在线圈附近的热敏电阻来取得电动机的温度的方法、根据电动机的电流值(反馈数据)进行推定的方法。在根据电流值进行推定的情况下，可以根据电动机的铜损(与电流值的平方成比例的损耗)导致的发热以及热时间常数来推定。为了更准确地推定，有时也考虑铁损导致的发热。
[0035]功率元件温度判定水平存储部22存储功率元件温度判定水平，电动机温度判定水平存储部23存储电动机温度判定水平。[0036]PWM频率存储部21存储包含频率比规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率。
[0037]功率元件温度判断部8判断功率元件的温度是否在功率元件温度判定水平以上。另一方面，电动机温度判断部9判断电动机的温度是否在电动机温度判定水平以上。
[0038]PWM频率选择部4根据功率元件温度判断部8以及电动机温度判断部9的判断结果，从规定的PWM频率以及至少两种PWM频率中选择向逆变器3指示的PWM频率。PWM频率选择部4通过选择适当的PWM频率来控制功率元件温度以及电动机温度。功率元件温度以及电动机温度和PWM频率之间存在以下关系。首先，功率元件的损耗与电流值和开关次数成比例。当提高PWM频率时，单位时间的开关次数增加，因此，相同电流值下的损耗增大。所以，当降低PWM频率时损耗减小，可以使功率元件的温度降低。另一方面，电动机为了输出某输出所需要的电流不依存于PWM频率而恒定。在PWM控制中控制成平均地流过某电流，但是，在实际电流中包含开关引起的高次谐波成分(波动(ripple)量)，PWM频率越低该波动量变得越大。在电动机的损耗中有铜损、铁损以及机械损耗，但是，当波动量大时，铜损以及铁损增大。因此，当提高PWM频率时可以降低电动机温度。
[0039]根据功率元件温度判断部8以及电动机温度判断部9的判断结果，PWM频率选择部4以下这样选择向逆变器3指示的PWM频率。
[0040]第一，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp不到PWM频率切换功率元件温度判定水平(以下简称为“功率元件温度判定水平”)Tp (tp〈Tp)，电动机温度tm不到PWM频率切换电动机温度判定水平( 以下简称为“电动机温度判定水平”)(tm<Tm)的情况下，选择取得功率元件温度以及电动机温度之前的值即规定的频率Coca作为PWM频率。在这种情况下，功率元件温度tp以及电动机温度t m分别保持比功率元件温度判定水平Tp以及电动机温度判定水平Tm低的温度，因此，认为即使不变更用于驱动电动机的PWM频率也不产生功率元件或电动机的过热的问题, 因此,可以将PWM频率维持原样。
[0041]第二，在功率元件的温度不到功率元件温度判定水平，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部4选择高PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp(tp〈Tp),电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≤Tm)的情况下,选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值高的PWM频率即高PWM频率(0。3作为PWM频率。在这种情况下，由于功率元件温度tp比功率元件温度判定水平Tp低，因此，也可以将PWM频率维持原样，但是，由于电动机温度tm为电动机温度判定水平Tm以上，因此，将PWM频率设定得比测定电动机温度前的PWM频 率高。通过像这样以高频率驱动电动机，电动机的损耗降低，来自电动机的发热量减少，可以降低电动机的温度。
[0042]第三，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度不到电动机温度判定水平的情况下，PWM频率选择部4选择低PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≤Tp),电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm (tm<Tm)的情况下,选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值低的PWM频率即低PWM频率ω c0作为PWM频率。在这种情况下，由于电动机温度tm比电动机温度判定水平Tm低，因此也可以维持PWM频率，但是由于功率元件温度tp为功率元件温度判定水平Tp以上，因此将PWM频率设定得比测定电动机温度前的PWM频率低。通过如此以低频率驱动功率元件，来自功率元件的发热量减少，可以降低功率元件的温度。
[0043]第四，在功率元件的温度在功率元件温度判定水平以上，并且电动机的温度在电动机温度判定水平以上的情况下，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率，并且，警告通知部13生成用于发生警告的信号。具体来说，如图3所示，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp ^ Tp),电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，选择规定的频率ω。2作为PWM频率。在此，频率ωε2可以与频率GJcl相同，也可以不同。例如假定准备了 A [Hz]、B [Hz]两个PWM频率。应用了上述PWM切换的电动机，在规定PWM频率的区域中，在温度以外的条件下如“ ω cl=A或B”、“ ω c2=A或B”那样切换PWM，因此，“ ω el关ω。2”或者“ ω cl= ω。2”。在这种情况下，功率元件温度tp以及电动机温度tm分别在功率元件温度判定水平Tp以及电动机温度判定水平Tm以上，但是，当使PWM频率降低时电动机温度上升，当使PWM频率增加时功率元件温度上升。在这种情况下，功率元件温度和电动机温度的一方也有可能达到对动作造成影响的过热的状态，因此，PWM频率选择部4生成用于使警告通知部13发生警告的信号。 [0044]PWM频率生成部5以成为由PWM频率选择部4选择的频率的方式生成PWM频率，向逆变器3发出指令。
[0045]警告通知部13如上所述那样按照来自PWM频率选择部4的信号通知警告。
[0046]接着，说明本发明的实施例1的电动机控制装置的动作。图4中表示用于说明本发明的实施例1的电动机控制装置中的动作的流程图。首先，电动机控制装置101以规定的PWM频率驱动电动机30，在步骤SlOl中，功率元件温度取得部6取得功率元件温度tp。接着，在步骤S102中，电动机温度取得部7取得电动机温度tm。
[0047]然后，在步骤S103中，功率元件温度判断部8从功率元件温度取得部6取得功率元件温度tp，从功率元件温度判定水平存储部22取得功率元件温度判定水平Tp后，比较它们的大小关系。
[0048]在功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp(tp〈Tp)的情况下，在步骤S104中，电动机温度判断部9从电动机温度取得部7取得电动机温度tm，从电动机温度判定水平存储部23取得电动机温度判定水平Tm后，比较它们的大小关系。
[0049]在电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm(tm〈Tm)的情况下，在步骤S105中，由于功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp (tp〈Tp)，因此，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，作为PWM频率，选择取得功率元件温度以及电动机温度之前的值、即规定的频率ωε1。
[0050]在电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，在步骤S106中，由于功率元件温度tp不到功率元件温度判定水平Tp (tp〈Tp)，因此，PWM频率选择部4选择高PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，选择比取得功率元件温度以及电动机温度之前的值高的PWM频率、即高PWM频率ω。3。
[0051]在步骤S103中，在功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp)的情况下，在步骤S108中，电动机温度判断部9从电动机温度取得部7取得电动机温度tm，从电动机温度判定水平存储部23取得电动机温度判定水平Tm后，比较它们的大小关系。
[0052]在电动机温度tm不到电动机温度判定水平Tm(tm〈Tm)的情况下,在步骤S109中，由于功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp),因此，PWM频率选择部4选择低PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率。具体来说，如图3所示，选择比取得功率元件以及电动机温度之前的值低的PWM频率，即低PWM频率ω c0O
[0053]在电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上(tm≥Tm)的情况下，在步骤SllO中，由于功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上(tp≥Tp),因此，PWM频率选择部4选择规定的PWM频率作为向逆变器3指示的PWM频率，并且，在步骤Slll中，生成用于使警告通知部13发生警告的信号。具体来说，如图3所示，选择规定的频率《。2作为PWM频率。
[0054]此后，在步骤S107中，PWM频率选择部4将所选择的PWM频率通知给PWM频率生成部5，PWM频率生成部5生成用于驱动逆变器3的PWM频率，驱动电动机30。此后，返回步骤SlOl，继续电动机的驱动。
[0055]如上所说明的那样，根据本发明的实施例1的电动机控制装置，根据功率元件温度以及电动机温度来决定用于驱动逆变器以及电动机的PWM频率，因此，可以一边同时调整功率元件的温度以及电动机的温度一边驱动电动机， 可以在控制功率元件中的开关损耗以及电动机中的损耗的同时驱动电动机。
[0056](实施例2)
[0057]接着，说明本发明的实施例2的电动机控制装置。图5表示实施例2的电动机控制装置的结构图。实施例2的电动机控制装置102与实施例1的电动机控制装置101的不同点在于，还具备:存储了功率元件温度过热判定水平的功率元件温度过热判定水平存储部24 ;存储了电动机温度过热判定水平的电动机温度过热判定水平存储部25 ;判断功率元件的温度是否在功率元件温度过热判定水平以上的功率元件温度过热判断部10 ;判断电动机的温度是否在电动机温度过热判定水平以上的电动机温度过热判断部11，PWM频率选择部4根据功率元件温度过热判断部10以及电动机温度过热判断部11的判断结果，在功率元件温度在功率元件温度过热判定水平以上的情况下，或者在电动机温度在电动机温度过热判定水平以上的情况下，停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令。其它结构与实施例I的电动机控制装置101的结构相同，因此省略详细的说明。
[0058]接着，说明实施例2的电动机控制装置102的动作。图6表示用于说明本发明的实施例2的电动机控制装置中的动作的流程图。步骤S201~S211与图4所示的实施例1的电动机控制装置的流程图中的步骤SlOl~Slll相同，因此，省略详细的说明。
[0059]在步骤S212中，功率元件温度过热判断部10比较从功率元件温度取得部6取得的功率元件温度tp和从功率元件温度过热判定水平存储部24取得的功率元件温度过热判定水平Tp.ALM的大小关系。
[0060]在功率元件温度tp在功率元件温度过热判定水平Tp.ALM以上的情况下，在步骤S215中，电动机控制装置102通过停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令，停止电动机30的运转。
[0061]在步骤S212中，在功率元件温度tp不到功率元件温度过热判定水平Tp.ALM的情况下，在步骤S213中，电动机温度过热判断部11比较从电动机温度取得部7取得的电动机温度tm和从电动机温度过热判定水平存储部25取得的电动机温度过热判定水平Tm.ALM的大小关系。
[0062]在电动机温度tm为电动机温度过热判定水平Tm.ALM以上的情况下，在步骤S215中，电动机控制装置102通过停止向逆变器3的用于PWM频率设定的指令，停止电动机30的运转。
[0063]另一方面，在电动机温度tm不到电动机温度过热判定水平Tm.ALM的情况下，在步骤S214中，电动机控制装置102继续电动机的运转。
[0064]如上所述，根据实施例2的电动机控制装置，在判断出功率元件以及电动机的至少任意一方为过热状态的情况下，可以停止电动机的运转，因此，可以恰当地避免过热。
[0065](实施例3)
[0066]接着，说明本发明的实施例3的电动机控制装置。图7表示实施例3的电动机控制装置的结构图。实施例3的电动机控制装置103与实施例1的电动机控制装置101的不同点在于，还具备计算功率元件温度与功率元件温度判定水平的差分即功率元件温度差的第一差分计算部14、计算电动机温度与电动机温度判定水平的差分即电动机温度差的第二差分计算部15，PWM频率选择部4在功率元件温度差在电动机温度差以上的情况下选择低PWM频率，在功率元件温度差不到电动机温度差的情况下选择高PWM频率。其它结构与实施例I的电动机控制装置101的结构相同，因此，省略详细的说明。
[0067]接着，说明实施例3的电动机控制装置103的动作。图8表示用于说明本发明的实施例3的电动机控制装置中的动作的流程图。步骤S301?S309与图4所示的实施例1的电动机控制装置的流程图中的步骤SlOl?S109相同，因此省略详细的说明。
[0068]在步骤S303中，功率元件温度tp在功率元件温度判定水平Tp以上，在步骤S308中，电动机温度tm在电动机温度判定水平Tm以上的情况下，在步骤S310中，第一差分计算部14计算从功率元件温度取得部6取得的功率元件温度tp与从功率元件温度判定水平存储部22取得的功率元件温度判定水平Tp的差分、即功率元件温度差Atp=tp-Tp。
[0069]接着，在步骤S311中，第二差分计算部15计算从电动机温度取得部7取得的电动机温度tm与从电动机温度水平存储部23取得的电动机温度判定水平Tm的差分、S卩电动机温度差 Δ tm=tm-Tm。
[0070]接着，在步骤S312中，PWM频率选择部4比较从第一差分计算部14取得的功率元件温度差Λ tp与从第二差分计算部15取得的电动机温度差Λ tm的大小关系，在功率元件温度差Λ tp在电动机温度差Λ tm以上的情况下，在步骤S314中，PWM频率选择部4从存储在PWM频率存储部21中的PWM频率中选择低PWM频率。由此，虽然电动机温度tm上升，但是功率元件温度tp下降。在此，由于功率元件温度差Λ tp在电动机温度差Λ tm以上，因此通过选择低PWM频率ωε(ι，Atp减小，可以获得功率元件温度tp达到过热水平之前的余量。可以避免达到过热状态或者确保达到过热之前的时间。
[0071]另一方面，在步骤S312中，在从第一差分计算部14取得的功率元件温度差Atp不到从第二差分计算部15取得的电动机温度差Atm的情况下，在步骤S313中，PWM频率选择部4选择高PWM频率ω。3。由此，虽然功率元件温度tp上升，但是电动机温度tm下降。在此，电动机温度差Atm变为功率元件温度差Atp以上，因此，通过选择高PWM频率ωε3，Atm减小，可以获得电动机温度tm达到过热水平之前的余量，可以避免达到过热状态或者确保达到过热之前的时间。
[0072]如上所述，根据实施例3的电动机控制装置，可以抑制电动机控制装置整体的发热，因此，能够避免过热的同时最大限度低利用电动机控制装置具有的能力，并且进行长时间的运转。
[0073]在以上实施例中，表示了在PWM频率存储部中存储了比规定的PWM频率高的PWM频率和比规定的PWM频率低的PWM频率这两者，PWM频率选择部从规定的频率和存储在PWM频率存储部中的两个PWM频率中选择一个PWM频率的例子。但是，在PWM频率存储部中存储的PWM频率不限于两个，也可以是3个以上。
【权利要求】
1.一种电动机控制装置，其特征在于， 具有: 逆变器(3 )，其通过使用功率元件的PWM控制将直流电压变换为规定的PWM频率的交流电压并施加到电动机； 功率元件温度取得部(6)，其取得所述逆变器(3)的功率元件的温度； 电动机温度取得部(7)，其取得电动机的温度； 功率元件温度判定水平存储部(22)，其存储了功率元件温度判定水平； 电动机温度判定水平存储部(23)，其存储了电动机温度判定水平； PWM频率存储部(21)，其存储了包含频率比所述规定的PWM频率高的高PWM频率以及频率比所述规定的PWM频率低的低PWM频率的至少两种PWM频率； 功率元件温度判断部(8)，其判断所述功率元件的温度是否在所述功率元件温度判定水平以上； 电动机温度判断部(9)，其判断所述电动机的温度是否在所述电动机温度判定水平以上；以及 PWM频率选择部(4)，其根据所述功率元件温度判断部(8)以及所述电动机温度判断部(9)的判断结果，从所述规定的PWM频率以及所述至少两种PWM频率中选择向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度不到所述功率元件温度判定水平，并且所述电动机的温度不到所述电动机温度判定水平的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述规定的PWM频率作为向所述逆变器(3 )指示的PWM频率。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度不到所述功率元件温度判定水平，并且所述电动机的温度在所述电动机温度判定水平以上的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述高PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度在所述功率元件温度判定水平以上，并且所述电动机的温度不到所述电动机温度判定水平的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述低PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率。
5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 在所述功率元件的温度在所述功率元件温度判定水平以上，并且所述电动机的温度在所述电动机温度判定水平以上的情况下，所述PWM频率选择部(4)选择所述规定的PWM频率作为向所述逆变器(3)指示的PWM频率，并且生成用于发生警告的信号。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于， 还具有: 功率元件温度过热判定水平存储部(24)，其存储了功率元件温度过热判定水平； 电动机温度过热判定水平存储部(25)，其存储了电动机温度过热判定水平； 功率元件温度过热判断部(10)，其判断所述功率元件的温度是否在所述功率元件温度过热判定水平以上；以及电动机温度过热判断部(11)，其判断所述电动机的温度是否在所述电动机温度过热判定水平以上， 所述PWM频率选择部(4)根据所述功率元件温度过热判断部(10)以及所述电动机温度过热判断部(11)的判断结果，在所述功率元件温度在所述功率元件温度过热水平以上的情况下，或者所述电动机温度在所述电动机温度过热水平以上的情况下，停止向所述逆变器(3)的用于PWM频率设定的指令。
7.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于， 还具有: 第一差分计算部(14)，其计算所述功率元件温度与所述功率元件温度判定水平的差分，即功率元件温度差；以及 第二差分计算部(15)，其计算所述电动机温度与所述电动机温度判定水平的差分，SP电动机温度差， 所述PWM频率选择部(4)，在所述功率元件温度差在所述电动机温度差以上的情况下选择所述低PWM频率，在所述功率元件温度差不到所述电动机温度差的情况下选择所述高PWM频率。
【文档编号】H02H5/04GK103715972SQ201310459995
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】森田有纪, 田岛大辅 申请人:发那科株式会社
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