多軸馬達驅動系統和馬達驅動設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種多軸馬達驅動系統和馬達驅動設備。多軸馬達驅動系統包括多個馬達驅動設備，其分別連接到馬達并且均設置有用于消耗從對應的馬達生成的再生電力的再生電力消耗部。多個馬達驅動設備連接到公共DC總線。多個馬達驅動設備均包括用于基于公共DC總線的電壓控制再生電力消耗部的工作的開始和停止的再生控制部。
【專利說明】多軸馬達驅動系統和馬達驅動設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多軸馬達驅動系統和馬達驅動設備。
【背景技術】
[0002]日本專利N0.3547594公開了下述構造，其中，系統控制器或主馬達控制裝置被提供用于共享公共DC電源的PN電壓的多個馬達控制裝置以避免任何馬達控制裝置的再生電阻器上的再生電力的集中。根據日本專利N0.3547594中公開的技術，系統控制器或主馬達控制裝置被構造為對馬達控制裝置的再生操作電壓電平進行調整使得各再生電路可以均一地操作以最小化馬達控制裝置之間的再生負載消耗量的間隙。
[0003]在現有技術中，系統控制器或主馬達控制裝置需要執行專用于再生處理(例如，接收由各馬達控制裝置計算的再生負載數據并且比較再生負載數據以調整馬達控制裝置的操作電壓電平)的控制。系統控制器需要設置為獨立于多個馬達控制裝置的內置裝置。主馬達控制裝置被構造為具有特別高的處理能力以便于使得多個馬達控制裝置中的一個管理其它馬達控制裝置。如果提供了這樣的獨立系統控制器或這樣的特殊的主馬達控制裝置，則整體馬達控制系統因此變得復雜。
[0004]鑒于上述問題做出了下面示出的實施方式，并且其目的在于提供一種多軸馬達驅動系統和馬達驅動設備，其被構造為利用簡單的構造來避免每個再生電阻器上的再生過載而無需額外地提供用于集中地控制多個馬達驅動設備的再生操作的系統控制器或主馬達驅動設備。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，根據實施方式的多軸馬達驅動系統包括分別連接到多個馬達的多個驅動器，所述多個驅動器連接到公共DC總線，所述多個驅動器均包括:再生電力消耗部，其用于消耗從多個馬達中的對應的馬達生成的再生電力；以及再生控制部，其基于公共DC總線的電壓控制再生電力消耗部的工作的開始和停止。
[0006]為了解決上述問題，根據一個實施方式的馬達驅動設備包括:輸出線，其連接到馬達；輸入線，其連接到由另一馬達驅動設備共享的公共DC總線；再生電力消耗部，其用于消耗從馬達生成的再生電力；以及再生控制部，其用于基于公共DC總線控制再生電力消耗部的工作的開始和停止。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]在附圖中:
[0008]圖1是示意性地示出根據一個實施方式的多軸馬達驅動系統的整個系統構造的圖；
[0009]圖2是示意性地示出轉換器和一個馬達驅動設備的組合的電路構造的圖；
[0010]圖3是示意性地示出根據實施方式的多軸馬達驅動系統的簡化電路構造和示出再生控制部的控制的內容的軟件塊的圖；
[0011]圖4是示出由馬達驅動設備的CPU執行的用于實現根據實施方式的再生控制處理的控制的內容的示例性流程圖；
[0012]圖5是示出根據第一修改示例的多軸馬達驅動系統的簡化電路構造和示出再生控制部的控制的內容的軟件塊的圖；
[0013]圖6是示出由馬達驅動設備的CPU執行的用于實現根據第一修改示例的再生控制處理的控制的內容的示例性流程圖；
[0014]圖7是示出根據第二修改示例的按照再生電阻器的電阻值的降序開始再生電力消耗部的工作的方法的圖；以及
[0015]圖8是示出由馬達驅動設備的CPU執行的用于實現根據第二修改示例的再生控制處理的控制的內容的示例性流程圖；
【具體實施方式】
[0016]現在參考附圖描述一個實施方式。
[0017]首先，參考圖1，描述根據本實施方式的多軸馬達驅動系統的示意性構造。如圖1中所示，多軸馬達驅動系統S包括連接到三相AC電源I的一個轉換器2、多個馬達驅動設備3和分別連接到馬達驅動設備3的馬達4。轉換器2對從三相AC電源I提供的AC電力進行整流和平滑以將AC電力轉換為DC電力，并且將DC電力輸出到包括一對兩條線(即，位于正側的P線和位于負側的N線)的DC總線5。多個馬達驅動設備3連接到將被提供有DC電力的公共DC總線5，并且基于從未示出的主機控制裝置輸入的控制命令分別控制與其連接的馬達4的驅動。
[0018]在示出的示例中，每個馬達4是旋轉三相AC馬達，并且每個馬達驅動設備3將從轉換器2通過DC總線5提供的DC電力轉換為其幅值和頻率被任意地調制的三相AC電力，并且控制與其連接的每個馬達4的扭矩、轉速和旋轉位置。然后，馬達4由主機控制裝置以集中的方式驅動，從而整體地控制多軸機器的驅動(其示例例如是所謂的工廠自動化(未示出))。馬達4包括位置檢測部，例如用于檢測其自己的旋轉位置的未示出的編碼器。在下面，借助于包括四對馬達驅動設備3和馬達4的四軸構造來描述多軸馬達驅動系統S，并且馬達驅動設備3被構造為經由網絡6相互發送和接收信息。注意的是，馬達驅動設備3對應于上述驅動器。
[0019]接下來，圖2示出了轉換器2和一個馬達驅動設備3的組合的電路構造。任何馬達驅動設備3基本上具有相同的電路構造，但是可以改變其能力、參數等等。
[0020]轉換器2包括整流器11和平滑電容器12。整流器11是包括六個二極管13的二極管橋。整流器11對于從三相AC電源I提供的AC電力進行全波整流并且將獲得的DC電力輸出到DC總線5。平滑電容器12連接在DC總線5兩側以平滑由整流器11的全波整流獲得的DC電力。
[0021]馬達驅動設備3包括逆變器部21、逆變器驅動控制部22、再生電力消耗部23和再生控制部24。
[0022]逆變器部21是其中六個由諸如IGBT的半導體制成的臂切換元件25和六個二極管26橋接的裝置。具體地，兩個電路(在每個電路中臂切換元件25和作為續流二極管(FWD)的二極管26)被串行地連接成對，并且三對串聯電路并行地連接到平滑電容器12。在從逆變器驅動控制部22接收到門信號時，每個臂切換元件25執行切換使得平滑電容器12側的DC電力可以對應于三相AC馬達4的各相從每對的中間連接位置輸出。例如，當馬達4突然減速或突然停止時，馬達4用作發電機，其生成從馬達4反饋到DC總線5的再生電力。換言之，當馬達4用作發電機時，旋轉(動)能被轉換為再生電力(再生能量)，并且再生電力從馬達4經由逆變器部21的二極管26通過DC總線5流入轉換器2中的DC電路。該在逆變器部21中生成再生電力的操作在下面稱為“再生操作”。
[0023]逆變器驅動控制部22由軟件構成，該軟件由未示出的CPU執行。逆變器驅動控制部22通過將基于PWM控制的門信號輸出到逆變器部21的臂切換元件25中的每一個來控制逆變器部21，使得可以基于來自主機控制裝置(未示出)的馬達控制命令將想要的電力提供給馬達4。
[0024]再生電力消耗部23例如為再生電阻器27和工作開關28的串聯電路。再生電力消耗部23連接在馬達驅動設備3中的DC總線5的兩側。當工作開關28被連接(接通)時，允許由上述再生操作反饋到DC總線5的再生電力流過再生電阻器27以被消耗。注意的是，工作開關28可以由諸如繼電器的機械開關或者諸如高擊穿電壓晶體管的電氣開關構成。
[0025]再生控制部24由軟件構成，該軟件由未示出的CPU執行。再生控制部24適當地控制再生電力消耗部23的工作的開始和停止(工作開關28的接通和斷開)，使得平滑電容器12不會被過充或者DC總線電壓不會由于反饋再生電力的增大而過度升壓。
[0026]如圖1中所示，由于多個馬達驅動設備3并行地連接到公共DC總線5，各再生電力消耗部23也彼此并行地連接，并且其工作由對應的再生控制部24分別地控制。馬達驅動設備3的再生控制部24均檢測DC總線5的DC電壓Vdc，并且還經由網絡6相互發送和接收與再生控制相關的其它信息。
[0027]基本上，每個再生控制部24在從DC總線5檢測到的DC電壓Vdc超過預定閾值時(在平滑電容器12過充之前)開始再生電力消耗部23的工作，以便于抑制由于過充導致的平滑電容器12的損壞。然而，由于諸如組件等級的平衡方面的差異的硬件精度限制使得多個馬達驅動設備3之間的從公共DC總線5檢測到的電壓值Vdc不可避免地包括誤差(波動)。因此，即使當上述預定閾值以軟件方式在馬達驅動設備3之間設置為相同值時，常常出現下述情況，多個馬達驅動設備3的再生電力消耗部23沒有始終同時開始工作。
[0028]在該情況下，由首先開始工作的一個(或少數)再生電力消耗部23以集中的方式消耗再生電力。然后，轉換器2中的平滑電容器12的充電停止，并且DC總線5的電壓Vdc的增大停止。因此，在其它馬達驅動設備3中，檢測到的DC總線電壓Vdc沒有超過閾值并且再生電力消耗部23沒有開始工作。結果，再生負載(再生電力)僅集中在已經開始工作的再生電力消耗部23上。如果從大量馬達驅動設備3生成的再生電力如上所述以集中的方式提供給一個(或少量)再生電力消耗部23，則該再生電力消耗部23的再生電阻器27可以變為再生過充狀態并且被損壞。
[0029]另一方面，在根據該實施方式的多軸馬達驅動系統S中，每個馬達驅動設備3的再生控制部24基于公共DC總線5的電壓Vdc控制工作的開始和停止使得過度的再生負載沒有集中在每個再生電力消耗部23上。作為用于抑制再生負載的集中的具體方法，所有再生電力消耗部23通過經由網絡6的馬達驅動設備3之間的相互監視基本上同時地開始工作，并且再生電力分散到馬達驅動設備3的再生控制部24并且被消耗。
[0030]參考示出多軸馬達驅動系統S的簡化電路構造的圖3，現在描述根據該實施方式的示例的再生控制部24的控制的內容。再生控制部24的內部由對應于控制過程的軟件塊示出。在該實施方式的示例中，再生控制部24檢測到同一 DC總線電壓VdcO，并且經由網絡6相互發送和接收檢測電壓VdC0、Vdcl、Vdc2和Vdc3以彼此監視。然后，再生控制部24基于檢測電壓VdcO至Vdc3的比較來校正其自身的檢測電壓VdcO (或者調整檢測增益以校正檢測電壓VdcO)，從而能夠使得再生控制部24之間的檢測電壓VdcO’至Vdc3’的誤差最小。注意的是，經由網絡6發送和接收校正后的檢測電壓VdcO’至Vdc3’。以該方式，基于再生控制部24之間的具有小檢測誤差的檢測電壓VdcO’與再生控制部24之間公共設置的閾值Vref之間的比較，馬達驅動設備3的再生電力消耗部23能夠基本上同時開始工作。注意的是，上述閾值Vref對應于預定閾值。
[0031]參考圖4，現在將順序地描述在再生控制部24中由CPU執行的用于實現上述功能的再生控制處理的內容。
[0032]圖4的流程中示出的處理被以預定循環調用并且重復地執行。注意的是，當每個馬達驅動設備3通電時，再生電力消耗部23中的任一個的工作開關28需要被關斷。
[0033]首先，在步驟S105中，再生控制部24檢測DC總線電壓VdcO。以硬件方式，檢測馬達驅動設備3中連接到DC總線的DC電源線的電壓。
[0034]接下來，流程轉向步驟S110。再生控制部24經由網絡6獲取由其它馬達驅動設備3的再生控制部24檢測(并且校正)并且發送的DC總線電壓Vdcl’、Vdc2’和Vdc3’。
[0035]接下來，流程轉向步驟S115。再生控制部24比較在步驟S105中檢測到的其自己的DC總線電壓VdcO (下面稱為檢測電壓)與在步驟SI 10中獲取的其它DC總線電壓Vdcl’至Vdc3’(下面稱為獲取電壓)。
[0036]接下來，流程轉向步驟S120。再生控制部24確定檢測電壓VdcO是否與其它獲取電壓Vdcl’至Vdc3’存在很大差異。換言之，再生控制部24確定其所屬于的馬達驅動設備3是否對于同一 DC總線電壓單獨地檢測到差異較大的電壓值。當檢測電壓VdcO的差異較大時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S125。
[0037]在步驟S125，基于檢測電壓VdcO與獲取電壓Vdcl’至Vdc3’之間的差，再生控制部24對檢測電壓VdcO本身進行校正或者適當地調整針對DC總線電壓的再生控制部24的檢測增益。
[0038]接下來，流程轉向步驟S130。再生控制部24將校正后的檢測電壓VdcO’經由網絡6發送給其它馬達驅動設備3。然后，流程轉向下一步驟S140。
[0039]另一方面，當在步驟S120中確定檢測電壓VdcO與其它獲取電壓Vdcl’至Vdc3’沒有存在很大不同時，不滿足確定標準，并且流程轉向步驟S135。
[0040]在步驟S135，再生控制部24將檢測電壓VdcO原樣經由網絡6發送給其它馬達驅動設備3。然后,流程轉向下一步驟S140。
[0041]在步驟S140中，再生控制部24確定檢測電壓VdcO或校正后的檢測電壓VdcO’是否高于預定閾值Vref。閾值Vref被設置為例如略低于轉換器2的平滑電容器12過充的電壓值。當檢測電壓VdcO (VdcO’)等于或低于閾值Vref時，不滿足確定標準，并且結束流程而沒有任何進一步的處理。[0042]另一方面，當檢測電壓VdcO (VdcO’)超過閾值Vref時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S145。
[0043]在步驟S145，再生控制部24接通該馬達驅動設備3的再生電力消耗部23的工作開關28。然后，該流程結束。
[0044]在上面，步驟S105的過程用作電壓檢測部，步驟S140和步驟S145的過程用作第一正常開始部，并且步驟S125的過程用作檢測校正部。
[0045]如上所述，根據該實施方式中的多軸馬達驅動系統S和馬達驅動設備3，每個馬達驅動設備3包括再生控制部24，其用于基于DC總線5的電壓Vdc控制再生電力消耗部23的工作的開始和停止使得過度再生負載不會集中在每個再生電力消耗部23上。因此，能夠在無需額外地提供用于集中地管理各再生電力消耗部23的工作的主伺服器(特殊驅動裝置)或主機裝置的情況下利用簡單的構造抑制由于再生過載導致的各再生電力消耗部23的損壞。
[0046]根據該實施方式，各馬達驅動設備3中包括的再生控制部24基本上同時地開始所有再生電力消耗部23的工作。以該方式，再生負載沒有集中在一個或少量再生電力消耗部23上，并且再生電力能夠分散到所有再生電力消耗部23并且被消耗。因此，能夠抑制由于再生過載導致的再生電力消耗部23的損壞。
[0047]根據該實施方式，馬達驅動設備3的再生控制部24通過步驟S105的過程各自地檢測同一 DC總線電壓VdcO，并且通過步驟S140和S145的過程基于檢測電壓VdcO與在馬達驅動設備3之間公共地設置的預定閾值Vref之間的比較開始馬達驅動設備3的對應的再生電力消耗部23的工作。另一方面，馬達驅動設備3的再生控制部24相互地監視檢測電壓VdcO至Vdc3以通過步驟S125的過程校正其自己的檢測電壓VdcO (或調整檢測增益等等)，從而能夠使得馬達驅動設備3之間的檢測電壓VdcO至Vdc3的誤差最小。以該方式，所有再生電力消耗部23能夠基本上同時地工作，使得再生電力可以分散到再生電力消耗部23并且被消耗。因此，能夠抑制由于再生過載導致的再生電力消耗部23的損壞。
[0048]注意的是，在上述構造中，馬達驅動設備3的再生控制部24相互地監視校正后的檢測電壓VdcO ’至Vdc3 ’，并且基于校正后的檢測電壓VdcO ’至Vdc3 ’的比較校正其自己的檢測電壓VdcO，從而使得在再生控制部24之間檢測電壓VdcO至Vdc3相對于公共DC總線5的電壓Vdc的誤差最小。然后，基于與由各再生控制部24以軟件方式設置為相同值的閾值Vref的比較，馬達驅動設備3的再生電力消耗部23基本上同時地開始工作。
[0049]然而，該實施方式不限于此。替代校正各檢測電壓VdcO，再生控制部24可以適當地校正各閾值Vref使得馬達驅動設備3的再生電力消耗部23可以基本上同時地開始工作。在該情況下，例如，再生控制部24經由網絡6相互地發送和接收沒有任何校正的檢測電壓VdcO至Vdc3。由于從同一 DC總線電壓Vdc獲得檢測電壓VdcO至Vdc3，因此各再生控制部24僅需要基于檢測電壓VdcO至Vdc3 (假設檢測電壓VdcO至Vdc3是從同一 DC總線電壓Vdc獲得的)的比較適當地校正分別設置的閾值VrefO，使得再生電力消耗部23可以基本上同時地開始工作。或者，再生控制部24也可以相互地發送和接收分別設置的閾值VrefO至Vref3，并且可以基于檢測電壓VdcO至Vdc3與閾值VrefO至Vref3之間的關系來校正閾值VrefO至Vref3。
[0050]在上述構造中，多個馬達驅動設備3共享單個轉換器2作為其電力供應部，但是本實施方式不限于此。在該實施方式中，多個馬達驅動設備3僅需要經由公共DC總線彼此連接，并且例如，每個馬達驅動設備3可以分別包括諸如轉換器的電力供應部或者可以額外地連接到諸如電池的外部電源。
[0051]注意的是，本實施方式不限于上述構造，并且在不偏離其精神和技術概念的范圍內可以進行各種修改。下面順序地描述修改示例。
[0052](I)估計其它馬達驅動設備中的再生電力消耗部的工作的開始。
[0053]在上述構造中，多個馬達驅動設備3的再生控制部24被構造為相互監視從公共DC總線5檢測到的電壓值VdcO’至Vdc3’并且校正其自己的檢測電壓VdcO以使得電壓值VdcO’至Vdc3’之間的誤差最小。以該方式，所有再生電力消耗部23基本上同時開始工作。然而，本實施方式不限于此。例如，每個馬達驅動設備3可以被構造為確定其它馬達驅動設備3中的再生電力消耗部23的工作的開始并且當確定至少一個再生電力消耗部已經開始工作時開始其自己的再生電力消耗部23的工作。
[0054]參考對應于圖3的圖5，描述根據該修改示例的再生控制部24A的控制的內容。在該修改示例中，每個再生控制部24A并行地執行兩個開始確定。在第一開始確定中，再生控制部24A簡單地將從DC總線5獲得的檢測電壓VdcO與公共閾值Vref進行彼此比較，并且當檢測電壓VdcO超過閾值Vref時開始再生電力消耗部23的工作。
[0055]在第二開始確定中，再生控制部24A基于經由網絡6獲取的其它馬達驅動設備3A的馬達速度FB1、FB2和FB3以及上述檢測電壓VdcO來確定其它馬達驅動設備3A中包括的再生電力消耗部23的工作的開始。當再生控制部24A確定至少一個再生電力消耗部23的工作開始時，再生控制部24A也開始其自己的再生電力消耗部23的工作。為了實現該構造，根據該修改示例的多軸馬達驅動系統SA包括用于檢測連接到馬達驅動設備3A的馬達的速度FBO的速度檢測部7，并且將檢測到的速度FBO原樣地經由網絡6發送給其它馬達驅動設備3A。替代檢測到的速度FB0，可以使用通過馬達4中包括的位置檢測部的旋轉位置檢測信號的差運算在馬達驅動設備3A內獲得的馬達速度。或者，可以使用從未示出的主機裝置提供的速度命令或者每個馬達驅動設備3A內生成的速度命令。
[0056]當再生控制部24A基于其它馬達驅動設備3A中的任一個的檢測速度FBl的隨時間變化確定連接到該馬達驅動設備3A的馬達4正在減速或者突然停止，則確定這時的馬達4處于其中馬達4生成再生電力的再生操作狀態中。此外，當檢測電壓VdcO低于正常電壓(例如，在所有馬達驅動設備3A都工作而沒有再生操作的情況下能夠在DC總線5處保持的最小電壓)時，確定上述馬達驅動設備3A的再生電力消耗部23已經在這時開始工作以減少DC總線5的電壓。以該方式，在每個馬達驅動設備3A的第二開始確定中，當再生控制部24A確定至少一個其它馬達驅動設備3A中的再生電力消耗部23的工作已經開始時，再生控制部24A也開始其所屬于的馬達驅動設備3A的再生電力消耗部23的工作。
[0057]以該方式，每個馬達驅動設備3A的再生控制部24A并行地執行第一和第二開始確定,并且因此所有再生電力消耗部23能夠基本上同時地開始工作。
[0058]參考圖6，現在將順序地描述由CPU在再生控制部24A中執行的用于實現上述功能的再生控制處理的內容。
[0059]與圖4的流程的情況類似地，圖6的流程中所示的處理也以預定循環調用并且被重復地執行。當每個馬達驅動設備3A通電時，任何再生電力消耗部23的工作開關28需要被關斷。
[0060]首先，在步驟S205，再生控制部24A檢測馬達速度FB0。以硬件方式，從連接到馬達驅動設備3A的馬達4中設置的諸如測速發電機的速度檢測部7檢測馬達速度FB0。
[0061]接下來，流程轉向步驟S210。再生控制部24A將在步驟S205中檢測到的馬達速度FBO經由網絡6發送給其它馬達驅動設備3A。
[0062]接下來，流程轉向步驟S215。再生控制部24A檢測DC總線電壓VdcO (與上述構造中的步驟S105類似)。
[0063]接下來，流程轉向步驟S220。再生控制部24A確定在步驟S215中檢測到的檢測電壓VdcO是否與預定閾值Vref (閾值Vref等于在上述構造中的步驟S140中的閾值)。當檢測電壓VdcO大于閾值Vref時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S225。
[0064]在步驟S225，再生控制部24A接通該馬達驅動設備3A的再生電力消耗部23的工作開關28。然后，該流程結束。
[0065]另一方面，當在步驟S220中確定檢測電壓VdcO等于或小于閾值Vref時，不滿足確定標準，并且流程轉向步驟S230。
[0066]在步驟S230，再生控制部24A獲取由其它馬達驅動設備3A的再生控制部24A檢測并且經由網絡6發送的馬達速度FB1、FB2和FB3。
[0067]接下來，流程轉向步驟S235。基于在步驟S230中獲取的其它馬達速度FBl至FB3的隨時間的變化，再生控制部24A確定馬達4中的至少一個是否正在減速或者突然停止。換言之，再生控制部24A確定多個馬達驅動設備3A中的至少一個是否處于再生操作狀態中。當確定馬達速度FBl至FB3都沒有指示減速狀態或者突然停止狀態，則不滿足確定標準，并且該流程結束而沒有任何進一步的處理。
[0068]另一方面，當馬達速度FBl至FB3中的至少一個指示減速狀態或突然停止狀態時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S240。
[0069]在步驟S240，再生控制部24A確定在步驟S215中檢測到的DC總線電壓VdcO是否低于預定閾值Vlow。閾值Vlow被設置為例如足夠低(除非再生電力消耗部23中的任一個開始工作以消耗再生電力否則不能夠獲得該電壓值)的DC總線電壓值。當檢測電壓VdcO等于或高于閾值Vlow時，不滿足確定標準，并且流程結束而沒有任何進一步的處理。在該情況下，確定再生電力被充電到平滑電容器12。
[0070]另一方面，當檢測電壓VdcO低于閾值Vlow時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S225。在該情況下，確定其它馬達驅動設備3A中的任一個的再生電力消耗部23已經開始工作。然后，再生控制部24A接通該馬達驅動設備3A的再生電力消耗部23的工作開關28，并且該流程結束。
[0071]在上面，步驟S215的過程用作電壓檢測部，步驟S220和步驟S225的過程用作第一正常開始部，步驟S205的過程用作速度檢測器，并且步驟S235、步驟S240和步驟S225的過程用作第一確定開始部。
[0072]如上所述，在根據該修改示例的多軸馬達驅動系統SA和馬達驅動設備3A中，同樣地，所有再生電力消耗部23能夠基本上同時地開始工作，與上述構造類似。因此，再生電力能夠分布到所有再生電力消耗部23并且被消耗，并且因此，能夠抑制由于再生過載導致的每個再生電力消耗部23的損壞。[0073](2)按照再生能力的降序開始再生電力消耗部的工作
[0074]在首先描述的構造和第一修改示例中，所有再生電力消耗部23基本上同時地開始工作，從而抑制了由于再生過載導致的每個再生電力消耗部23的損壞。然而，該實施方式不限于此。例如，再生電力消耗部23可以按照其再生能力的降序開始工作。注意的是，再生電阻器27的電阻值的大小在下面用作再生能力的具體示例，但是替代地，可以使用消耗特定再生電力的能力作為再生能力。
[0075]當再生電力消耗部23的再生能力充分大時，即使再生負載的大小變得接近其再生能力的額定值，除非轉換器2的平滑電容器12逐漸再次充電以將DC總線電壓Vdc增大到特定程度，否則再生電阻器27不會損壞。換言之，具有較大的再生能力的再生電力消耗部23具有更高的針對再生負載的突然變化的耐久性。
[0076]一般來說,隨著馬達驅動設備3B自身的驅動能力變大(被驅動的馬達4的能力變大)，在馬達驅動設備3B中對應地使用具有較大的再生能力的再生電力消耗部23。在多軸馬達驅動系統SB中混用具有不同的驅動能力的馬達驅動設備3B和具有不同的再生能力的再生電力消耗部23的情況下，如果具有較小的再生能力的再生電力消耗部23首先開始工作，則集中在該再生電力消耗部23上的再生負載立即超過其再生能力，從而導致該再生電力消耗部23的損壞。
[0077]相反地，如圖7中所示，通過優化各工作開始時間使得再生電力消耗部23可以按照再生能力的降序(按照再生電阻器27的電阻值的降序)來開始工作，將工作的再生電力消耗部23的再生能力能夠根據再生負載的增大而整體適當地增大。利用該方法，能夠抑制由于再生過載導致的特定再生電力消耗部23的損壞。
[0078]參考圖7，描述根據該修改示例的再生控制部24B的控制的內容。由于空間的限制而沒有示出再生控制部24B本身。在該修改示例中，再生控制部24B分別地檢測同一 DC總線電壓，并且每個再生控制部24B基于檢測電壓VdcO與分別設置的閾值VvalO之間的比較來開始馬達驅動設備3B的再生電力消耗部23的工作。如這里使用的，分別設置的閾值VvalO是由各再生控制部24B以可改變的方式分別存儲的閾值，并且基本上在出廠時被默認設置為相同值。另一方面，如果馬達驅動設備3B的再生電力消耗部23的再生負載在再生電力消耗部23的工作期間變得接近再生電力消耗部23的再生能力，則再生控制部24B經由網絡6輸出警告信號，并且馬達驅動設備3B相互監視警告信號。
[0079]在具有較小的再生能力的再生電力消耗部23首先開始工作的情況下，集中的再生負載立即升高以接近其再生能力，并且該馬達驅動設備3B的再生控制部24B輸出警告信號。每個馬達驅動設備3B的再生控制部24B在檢測到至少一個其它馬達驅動設備3B輸出了警告信號時，開始其自己的再生電力消耗部23的工作。以該方式，所有再生電力消耗部23能夠開始工作。然后，已經輸出警告信號的馬達驅動設備3B停止再生電力消耗部23的工作，并且將預定的校正值Aval (> O)添加到獨自設置的閾值VvalO以校正閾值VvalO。換言之，能夠對于具有較小的再生能力的再生電力消耗部23將工作開始時間延遲得更多。通過重復這樣的整體再生電力消耗操作，各工作開始時間能夠被優化使得再生電力消耗部23可以按照其再生能力的降序開始工作。
[0080]例如，在具有較小的再生能力的再生電力消耗部23首先開始工作的情況下，如上所述，集中的再生負載立即超過其再生能力，從而導致再生電力消耗部23的損壞。另一方面，在具有較大的再生能力的再生電力消耗部23首先開始工作的情況下，再生負載需要相對較長的時間來變得接近其再生能力。此外，即使再生負載變得接近再生能力，如上所述，DC總線電壓Vdc能夠同時再次增大到某一程度，并且下一再生電力消耗部23能夠開始工作。以該方式，通過按照其再生能力的降序開始再生電力消耗部23的工作，將工作的再生電力消耗部23的再生能力能夠根據再生負載的增大整體適當地增大。因此，能夠抑制由于再生過載導致的再生電力消耗部23的損壞。
[0081]參考圖8，現在將順序地描述由CPU在再生控制部24B中執行的用于實現上述功能的再生控制處理的內容。
[0082]與圖4和圖6的流程的情況類似地，圖8的流程中所示的處理也以預定循環調用并且被重復地執行。如上所述，所有再生控制部24B的各自設置的閾值VvalO需要在馬達驅動設備3B的出廠時默認地設置為相同的值。
[0083]首先，在步驟S305，再生控制部24B確定再生電力消耗部23的工作開關28是否已經處于接通狀態。當工作開關28在這時處于接通狀態時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟 S335。
[0084]另一方面，當工作開關28在這時處于關斷狀態時，不滿足確定標準，并且流程轉向步驟S310。
[0085]在步驟S310，再生控制部24B檢測DC總線電壓VdcO (分別與首先描述的構造和第一修改示例中的步驟S105和步驟S215類似)。
[0086]接下來，流程轉向步驟S315。再生控制部24B確定在步驟S310中檢測到的檢測電壓VdcO高于各自設置的閾值VvalO。當檢測電壓VdcO等于或低于各自設置的閾值VvalO時，不滿足確定標準，并且流程轉向步驟S320。
[0087]在步驟S320，再生控制部24B確認經由網絡6是否從另一馬達驅動設備3B發送警
告信號。
[0088]接下來，流程轉向步驟S325。再生控制部24B確定在步驟S320中是否確認已經從至少一個馬達驅動設備3B發送了警告信號。當確認沒有發送任何警告信號時，不滿足確定標準，并且該流程結束而沒有任何進一步的處理。
[0089]另一方面，當確認已經從至少一個馬達驅動設備3B發送了警告信號時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S330。
[0090]另一方面，當在步驟S315中確定檢測電壓VdcO高于各自設置的閾值VvalO時，滿足確定標準，并且流程轉向步驟S330。
[0091]在步驟S330，再生控制部24B接通該馬達驅動設備3B的再生電力消耗部23的工作開關28。
[0092]接下來，流程轉向步驟S335。再生控制部24B測量在步驟S310中檢測到的檢測電壓VdcO高于分別設置的閾值VvalO的時間，將該狀態視為再生負載，并且確定再生負載是否充分小于再生電力消耗部23的再生能力。換言之，再生控制部24B確定再生負載是否接近再生能力。當檢測電壓VdcO充分小于再生電力消耗部23的再生能力時，滿足確定標準，并且該流程結束而沒有任何進一步的處理。
[0093]另一方面，當檢測電壓VdcO接近再生電力消耗部23的再生能力時，不滿足確定標準，并且流程轉向步驟S340。[0094]在步驟S340，再生控制部24B關斷該馬達驅動設備3B的再生電力消耗部23的工作開關28。
[0095]接下來，流程轉向步驟S345。再生控制部24B經由網絡6將警告信號發送給其它馬達驅動設備3B。
[0096]接下來，流程轉向步驟S350。再生控制部24B將預定的校正值AVval O O)添加到獨自設置的閾值VvalO，從而將閾值VvalO校正為更大。然后,該流程結束。
[0097]在上面，步驟S305的過程用作電壓檢測部，步驟S315和步驟S330的過程用作第二正常開始部，步驟S345的過程用作警告輸出部，步驟S340和步驟S350的過程用作警告后處理部，并且步驟S320、步驟S325和步驟S330的過程用作警告開始部。
[0098]如上所述，根據該修改示例的多軸馬達驅動系統SB和馬達驅動設備3B能夠優化各工作開始時間使得再生電力消耗部23可以按照其再生能力的降序開始工作。以該方式，將被工作的再生電力消耗部23的再生能力能夠根據再生負載的增大整體適當地增大。因此，能夠抑制由于再生過載導致的特定再生電力消耗部23的損壞。
[0099]注意的是，在該修改示例中，在馬達驅動設備3B之間發送和接收的信號僅是能夠由簡單的開啟/關閉信號構成的警告信號，并且因此，馬達驅動設備3B僅需要利用信號線相互連接以檢測已經從其它多個馬達驅動設備3B中的至少一個發送了警告信號。因此，馬達驅動設備3B可以經由簡單的信號線連接而不使用其中具有特定格式的數值數據在節點之間相互發送和接收的先進網絡(例如，兼容諸如以太網(商標)或高速現場網絡(MECHATROLINK)(商標)的標準的網絡)。在該情況下，存在另外的效果，即，簡化了多軸馬達驅動系統SB的整體構造。
[0100]注意的是，除了作為馬達4的示例示出的旋轉馬達之外，上述構造和各修改的示例也可應用于直接驅動線性馬達。
[0101]雖然上述轉換器2被提供有來自三相AC電源I的AC電力，但是其可以被提供有來自單相AC電源的AC電力。
[0102]除了上面已經描述的構造之外的構造可以通過適當地組合在首先描述的構造與各修改示例中描述的方法來使用。此外，雖然沒有詳細地示出，但是首先描述的構造和各修改示例可以利用不偏離其精神的范圍內的各種變化來實施。
[0103]本領域技術人員將理解的是，可以根據設計要求和其它因素進行各種修改、組合、子組合和替換，只要其處于所附權利要求及其等價物的范圍內。
【權利要求】
1.一種多軸馬達驅動系統，所述多軸馬達驅動系統包括分別連接到多個馬達的多個驅動器，所述多個驅動器連接到公共DC總線， 所述多個驅動器均包括: 再生電力消耗部，所述再生電力消耗部用于消耗從所述多個馬達中的對應的馬達生成的再生電力；以及 再生控制部，所述再生控制部用于基于所述公共DC總線的電壓控制所述再生電力消耗部的工作的開始和停止。
2.根據權利要求1所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部同時開始所述再生電力消耗部的工作和另一再生電力消耗部的工作。
3.根據權利要求2所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第一正常開始部， 所述第一正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過在所述多個驅動器之間公共設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作；以及 檢測校正部，所述檢測校正部用于基于所述電壓檢測部的檢測電壓與另一再生控制部的電壓檢測部的檢測電壓之間的比較來校正所述電壓檢測部的檢測電壓。
4.根據權利要求2所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第二正常開始部，所述第二正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過各自設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作；以及 閾值校正部，所述閾值校正部用于基于所述電壓檢測部的檢測電壓與另一再生控制部的電壓檢測部的檢測電壓之間的比較來校正各自設置的閾值。
5.根據權利要求2所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第一正常開始部，所述第一正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過在所述多個驅動器之間公共設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作； 速度檢測部，所述速度檢測部用于檢測所述多個馬達中的對應的馬達的速度；以及第一確定開始部，所述第一確定開始部用于在基于所述電壓檢測部的檢測電壓和另一再生控制部的速度檢測部的檢測速度確定所述多個驅動器中的至少一個中的所述再生電力消耗部開始工作時開始所述再生電力消耗部的工作。
6.根據權利要求2所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第一正常開始部，所述第一正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過在所述多個驅動器之間公共設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作； 速度命令獲取部，所述速度命令獲取部用于獲取在所述多個馬達中的對應的馬達上執行的速度命令；以及 第二確定開始部，所述第二確定開始部用于在基于所述電壓檢測部的檢測電壓和另一再生控制部的速度命令獲取部獲取的速度命令確定所述多個驅動器中的至少一個中的所述再生電力消耗部開始工作時開始所述再生電力消耗部的工作。
7.根據權利要求1所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部被構造為調整工作開始時間，使得所述再生電力消耗部按照再生能力的降序開始工作。
8.根據權利要求7所述的多軸馬達驅動系統，其中，所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第二正常開始部，所述 第二正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過各自設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作； 警告輸出部，所述警告輸出部用于在所述再生電力消耗部的再生負載接近該再生電力消耗部的再生能力時輸出警告信號； 警告后處理部，所述警告后處理部用于在所述警告輸出部輸出所述警告信號之后停止所述再生電力消耗部的工作并且對各自設置的閾值加上預定的校正值；以及 警告開始部，所述警告開始部用于在檢測到其它再生控制部中的至少一個已經輸出了所述警告信號時開始所述再生電力消耗部的工作。
9.一種馬達驅動設備，所述馬達驅動設備包括: 輸出線，所述輸出線連接到馬達； 輸入線，所述輸入線連接到作為用于另一馬達驅動設備的DC總線的公共DC總線； 再生電力消耗部，所述再生電力消耗部用于消耗從所述馬達生成的再生電力；以及再生控制部，所述再生控制部用于基于所述公共DC總線的電壓控制所述再生電力消耗部的工作的開始和停止， 所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第一正常開始部，所述第一正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過預定閾值時開始所述再生電力消耗部的工作；以及 檢測校正部，所述檢測校正部用于基于所述電壓檢測部的檢測電壓與另一馬達驅動設備中包括的再生控制部的電壓檢測部的檢測電壓之間的比較來校正所述電壓檢測部的檢測電壓。
10.一種馬達驅動設備，所述馬達驅動設備包括: 輸出線，所述輸出線連接到馬達； 輸入線，所述輸入線連接到作為用于另一馬達驅動設備的DC總線的公共DC總線； 再生電力消耗部，所述再生電力消耗部用于消耗從所述馬達生成的再生電力；以及再生控制部，所述再生控制部用于基于所述公共DC總線的電壓控制所述再生電力消耗部的工作的開始和停止， 所述再生控制部包括: 電壓檢測部，所述電壓檢測部用于檢測所述公共DC總線的電壓； 第二正常開始部，所述第二正常開始部用于在所述電壓檢測部的檢測電壓超過各自設置的閾值時開始所述再生電力消耗部的工作；以及 閾值校正部，所述閾值校正部用于基于所述電壓檢測部的檢測電壓與另一馬達驅動設備中包括的再生控制部的電壓檢測部的檢測電壓之間的比較來校正所述各自設置的閾值。
【文檔編號】H02P5/68GK103904959SQ201310740899
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2012年12月27日
【發明者】岡裕介, 大久保整, 竹內彰 申請人:株式會社安川電機