直流电源装置及伺服DC供电系统的制作方法

直流电源装置及伺服dc供电系统
技术领域
1.本发明涉及直流电源装置及伺服dc供电系统。


背景技术：

2.在工厂等中，使用多个电动机由配置在分离的场所的多个伺服驱动器进行pwm驱动的系统(由机器人及其控制装置构成的系统等)。在这样的系统中，存在如下问题：为了降低来自电动机、伺服驱动器间的长电缆的辐射噪声，无法加快开关速度，在电动机、伺服驱动器间的连接中需要大量电缆。
3.若采用在各电动机的附近配置从伺服驱动器去除了转换器的装置(以下，表述为马达控制装置)，从1个直流电源装置通过dc总线向各马达控制装置供给电力的结构，则能够避免产生上述问题。但是，在采用了该结构的系统中，存在dc总线侧的lc电路与马达控制装置侧干扰而dc总线的电压振荡的情况(例如，参照非专利文献1)。
4.现有技术文献
5.非专利文献
6.非专利文献1：横尾真志，近藤苔一郎，“直流电铁道车辆中的被矢量控制的感应电动机驱动系统的阻尼控制系统设计法”，电气学会论文杂志d，vol.135no.6pp.622-631(2015)


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制向1个以上的马达控制装置供给电力的电力供给路径的电压的振荡的技术。
9.用于解决课题的手段
10.本发明的一个观点的直流电源装置具备：电源部，其输出直流电；以及滤波电路，其检测从所述电源部输出的直流电的电压变动或电流变动，基于检测结果以抑制所述直流电的电压变动或电流变动的方式调整本电路的阻抗。
11.向1个以上的马达控制装置供给电力的电力供给路径的电压的振荡是在马达侧(由逆变器电路和伺服马达构成的部分)的阻抗比电源侧(电力供给路径侧)的阻抗小的情况下产生的。直流电源装置具备以抑制输出的直流电的电压变动的方式调整本电路(本滤波电路)的阻抗的滤波电路。因此，如果使用该直流电源装置，则能够抑制用于向1个以上的马达控制装置供给电力的电力供给路径的电压的振荡。
12.直流电源装置内的滤波电路的具体的电路结构没有特别限定。滤波电路也可以具备：电容器与可变电阻的串联连接体，其配置在来自所述电源部(例如，将交流电转换为直流电的电路)的正极侧的电力线与负极侧的电力线之间；以及控制部，其基于所述正极侧的电力线或所述负极侧的电力线的电压变动的检测结果，以抑制所述直流电的电压变动的方式控制所述可变电阻的电阻值。也可以是，滤波电路具备：可变电阻，其被插入到来自所述
电源部的正极侧的电力线或负极侧的电力线中；以及控制部，其基于所述正极侧的电力线或所述负极侧的电力线的电压变动的检测结果，以抑制所述直流电的电压变动的方式控制所述可变电阻的电阻值。另外，具有该结构的各滤波电路的可变电阻也可以是被所述控制部控制为在有源区进行工作的晶体管。
13.发明效果
14.根据本发明，能够抑制向1个以上的马达控制装置供给电力的电力供给路径的电压振荡。
附图说明
15.[图1]图1是本发明的一个实施方式的伺服dc供电系统的概略结构的说明图。
[0016]
[图2]图2是伺服dc供电系统内的马达控制装置的概略结构的说明图。
[0017]
[图3]图3是伺服dc供电系统中使用的直流电源装置的概略结构的说明图。
[0018]
[图4]图4是伺服dc供电系统的等效电路的说明图。
[0019]
[图5]图5是用于说明图4所示的等效电路的变得不稳定的区域的图。
[0020]
[图6]图6是用于说明滤波电路的功能的图。
[0021]
[图7]图7是滤波电路的另一结构例的说明图。
具体实施方式
[0022]
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0023]
图1表示本发明的一个实施方式的伺服dc供电系统的概略结构，图2表示伺服dc供电系统所包含的马达控制装置10的概略结构。
[0024]
如图1所示，本实施方式的伺服dc供电系统是通过电力供给路径35将直流电源装置30与多个马达控制装置10之间连接而成的系统。
[0025]
直流电源装置30是输出规定的直流电压的电源。关于该直流电源装置30的详细内容在后面叙述。
[0026]
马达控制装置10是按照来自plc(programmable logic controller：可编程逻辑控制器)等上级装置的指令(位置指令、速度指令等)来控制伺服马达40(以下，也简称为马达40)的装置。如图2所示，马达控制装置10具备逆变器电路11和控制部12。
[0027]
逆变器电路11是用于将经由电力供给路径35输入的来自直流电源装置30的直流电压转换为三相交流的电路。逆变器电路11具有在正极侧的电力线与负极侧的电力线之间并联连接有u相用的桥臂、v相用的桥臂以及w相用的桥臂的结构，在马达控制装置10中设置有用于测定逆变器电路11的各桥臂的输出电流的电流传感器28。
[0028]
控制部12是按照来自上级装置(plc等)的指令对逆变器电路11进行pwm(pulse width modulation：脉宽调制)控制的单元。控制部12由处理器(微控制器、cpu等)及其周边电路构成，控制部12被输入来自各电流传感器28的信号、来自安装于马达40的编码器41(绝对式编码器、增量式编码器)的信号等。
[0029]
电力供给路径35(图1)是以能够将来自直流电源装置30的电力(电流)分配供给到伺服dc供电系统内的各马达控制装置10的方式组合了多个电力电缆的供电路径。如图1所示，在电力供给路径35的与各马达控制装置10的连接部分(各马达控制装置10的电源端子
间)通常设置有平滑电容器18。
[0030]
图3表示本实施方式的伺服dc供电系统中使用的直流电源装置30的概略结构。如图所示，直流电源装置30具备电源部31和滤波电路32。
[0031]
电源部31是输出规定的直流电压的单元。在图3中，作为电源部31，示出了将来自三相交流电源50的三相交流转换为直流电压的单元，但电源部31也可以是将单相交流转换为直流电压的单元。另外，电源部31可以是组合了二极管的整流电路(例如全波整流电路)，也可以是使用了开关元件的ac-dc转换器(例如电源再生转换器)。而且，电源部31也可以是二次电池。
[0032]
滤波电路32是将输入到本滤波电路32的直流稳定化并输出的电路。如图所示，滤波电路32具备配置在来自电源部31的正极侧的电力线33p和负极侧的电力线33m之间的电容器23和晶体管24的串联连接体、振动电压检测电路21和驱动电路22。
[0033]
驱动电路22是将与来自振动电压检测电路21的控制信号对应的、使晶体管24在有源区(线性区)进行工作的电压施加到晶体管24的栅极的电路。
[0034]
振动电压检测电路21是如下电路：检测电力线33p的电压变动(规定时间内的电压变化量)，在检测到预先决定的阈值以上的电压变动时，向晶体管24的电阻上升的方向变更对驱动电路22的控制信号的水平。另外，振动电压检测电路21还具有如下功能：按照来自上级装置的指示，变更对驱动电路22的控制信号的水平的功能；以及在视为电力线33p没有电压变动的状态持续了规定时间的情况下，向晶体管24的电阻下降的方向变更对驱动电路22的控制信号的水平的功能。
[0035]
本实施方式的伺服dc供电系统具有以上说明的结构。因此，根据伺服dc供电系统，能够抑制电力供给路径35的电压的振荡。
[0036]
具体而言，在图1所示那样的结构的伺服dc供电系统中，若将马达侧(由多个马达控制装置10和多个马达40构成的部分)的阻抗标记为zm，则能够用图4所示的等效电路表示。
[0037]
此外，在该图4中，l1是电力供给路径35的电感，r
l
是l1的串联电阻。另外，c1是电力供给路径35的电容与平滑电容器18的电容的合成电容，rc是c1的串联电阻。
[0038]
该等效电路(图4)中的电源侧的输出阻抗的峰值z
o-peak
由下式表示。
[0039][0040]
而且，如图5示意性地表示的那样，在“z
o-peak
＞zm”成立的情况下，电力供给路径35的电压变得不稳定。因此，如果使z
o-peak
值减少，则能够抑制电力供给路径35的电压变得不稳定(振荡)的情况。
[0041]
如上所述，在伺服dc供电系统的直流电源装置30(图3)的电源部31的后级设置有滤波电路32。
[0042]
而且，滤波电路32具有晶体管24的电阻被振动电压检测电路21控制为电力供给路径35的电压不会变得不稳定的电阻的结构。因此，在本实施方式的伺服dc供电系统中，如图6示意性所示，与使用未设置滤波电路32的直流电源装置的系统相比，能够降低z
o-peak
值。而且，作为其结果，能够抑制电力供给路径35的电压变得不稳定(振荡)的情况。
[0043]
《变形方式》
[0044]
上述的伺服dc供电系统、直流电源装置30能够进行各种变形。例如，伺服dc供电系统的电力供给路径35只要能够将来自直流电源装置30的电力(电流)供给到伺服dc供电系统内的全部马达控制装置10，则也可以是与图1所示的结构不同的结构。另外，直流电源装置30内的滤波电路32只要是能够以抑制电力供给路径35的电压变动的方式调整本滤波电路32的阻抗的电路即可。因此，也可以代替滤波电路32(图3)的晶体管24而设置多个电阻器和将这些电阻器中的任意方插入到电容器23的一端与负侧的电力线33m之间的选择器。另外，也可以代替滤波电路32的电容器23以及晶体管24而使用能够对电容进行电控制的可变电容器。
[0045]
作为滤波电路32，也可以采用图7所示的结构的电路，即由插入到正极侧的电力线33p的晶体管24、以及控制该晶体管24的电阻的振动电压检测电路21和驱动电路22构成的电路。也可以将图7所示的结构的滤波电路32变形为在负极侧的电力线33m中插入有晶体管24的结构。也可以将电路振动电压检测电路21设为检测电力线33p的电压变动的电路。
[0046]
另外，在电力供给路径35的电压变动时，在电力供给路径35中流动的电流也变动。而且，如果抑制电流变动，则电压变动被抑制，因此滤波电路32也可以是检测电力供给路径35的电流变动并以抑制该电流变动的方式调整本电路的阻抗的电路。也可以在将滤波电路32设为能够从外部设定阈值的电路的基础上，将伺服dc供电系统变形为一边调整对滤波电路设定的阈值一边运用的系统。
[0047]
《附记1》
[0048]
一种直流电源装置(10)，其具备：
[0049]
输出直流电的电源部(31)；以及
[0050]
滤波电路(32)，其检测从所述电源部输出的直流电的电压变动或电流变动，基于检测结果以抑制所述直流电的电压变动或电流变动的方式调整本电路的阻抗。
[0051]
标号说明
[0052]
10：马达控制装置；11：逆变器电路；12：控制部；18：平滑电容器；21：振荡电压检测电路；22：驱动电路；23：电容器；24：晶体管；25：电感；28：电流传感器；30：直流电源装置；31：电源部；32：滤波电路；33p：正极侧的电力线；33m：负极侧的电力线；35：电力供给路径；40：伺服马达；41：编码器；50：三相交流电源。