CN1985432B - 逆变器装置和交流电机的减速方法 - Google Patents
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Abstract
一种逆变器，能够在短时段内减低甚至是易于磁饱和的AC电机的速度，而不产生任何过载电流。使用通过将DC总线电压通过第一滤波器部分而获得的检测值来操作电机驱动频率，并且使用通过第二滤波器部分的检测值来校正电压指令。在减速时段内，使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器部分的时间常数，从而使得电机处于过励磁状态而产生损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过在用于降低交流电机速度的逆变器装置中增加交流电机的损耗而降低交流电机速度的方法，特别是涉及一种降低交流电机速度的方法和装置，当应用到易于磁饱和的交流电机时，用于防止逆变器装置的异常停止，或防止由过载电流等问题而导致的交流电机的烧毁。
背景技术
作为相关技术，提出了一种电压型逆变器装置，用于增加电机端电压，从而增加制动中的损耗。(例如，参照专利文献1)
图10是相关技术的逆变器装置的框图，工业电源通过整流部分101转换为直流电，通过电容器102使已整流的电压平稳的施加到逆变器部分103。在逆变器部分103，如后面所述，由信号依次切换多个半导体元件，从而提供交流电，并且提供该交流电的输出用于驱动交流电机104。这里，逆变器部分103例如设置有6个晶体管201～206和6个二极管207～212作为半导体切换元件。另一方面，附图标记111表示频率设定器，并且其输出信号Sa输入到加速/减速限制电路120。加速/减速限制电路通过根据第一输出信号Sb1和第二输出信号Sb2增加电压控制电路121的增益来增加交流电机104的端电压，其中第一输出信号Sb1施加到电压控制电路121和电压/频率转换电路114，而第二输出信号Sb2仅施加到电压控制电路121，并且表现为减速操作。此外，电压/频率转换电路114是模/数转换电路，输出脉冲Sd，脉冲Sd具有与输入信号Sb1的电压成比例的频率。此外，电压控制电路121的输出信号Sc和电压/频率转换电路114的输出脉冲Sd施加到调制电路115。调制电路115通过经由基极驱动电路116施加控制脉冲到逆变器103相应的晶体管201～206，执行脉宽调制控制。另一方面，根据控制脉冲的脉冲宽度控制的相应晶体管201～206的开/关时段，来确定逆变器103的输出电压，并且控制脉冲的脉冲宽度由电压控制电路121的输出电压Vc确定。因此，对于施加有来自调制电路115的控制脉冲的基极驱动电路116，对应于控制脉冲，根据晶体管201～206的特性，通过输出基极电压和基极电流，来控制基极驱动电路116进行切换。此外，能够通过逆变器103的输出由变频电源来操作交流电机。
设定器118用于设定电容器102的端电压的预定上限值，设定器118的输出信号施加到具有滞后特性的比较器119，从而监控电容器102的端电压。此外，当电容器2的端电压在制动中超过所述预定上限值时，由比较器119产生输出信号VCOM。加速/减速限制电路120跟随频率设定器111的设定电压，所述设定电压具有预定斜率的变化率。此外，在减速操作期间，电压控制电路121的放大因数增大。因此，加宽了从调制电路115中输出的控制脉冲的脉冲宽度，从而增大了施加到交流电机104的电压。提出了通过增加端电压来增大铁损耗和铜损耗，从而在短时段内降低交流电机104的速度。
此外，作为另外的相关技术，提出了一种逆变器装置，通过一般对应于在减速之外的操作中由直流检测电路检测的直流电压而构成相同的输出电压的函数，计算切换输出，以及通过在减速操作中交流电源的额定直流电压值的函数，计算切换输出。(例如，参照专利文献2)
图11是示出了相关技术的一种逆变器装置的框图。图中，附图标记301表示构成整流电路的转换器电路，所述转换器电路用于将交流电源307的交流电压转换为直流电压，附图标记302表示平滑电容，所述平滑电容用于平稳转换器电路301的直流电压，附图标记303表示构成反向转换电路的逆变器电路，所述逆变器电路通过使切换元件在预定的时间进行开/关，用于将平滑电容器302的直流电压转换为具有预定频率的交流电压，附图标记314表示微型计算机，用于通过PWM控制来控制逆变器电路303，附图标记305表示普通放大器(baseamplifier)，用于输出驱动逆变器电路303的切换元件的PWM信号，附图标记306表示直流电压检测电路，用于检测平滑电容器302的直流电压，以及附图标记350表示由转换器电路301到直流电压检测电路306构成的逆变器装置。附图标记308表示由逆变器电路303的交流电压驱动的感应电机，附图标记400表示操作指令装置，所述操作指令装置用于指示操作逆变器装置350，操作指令装置包括微型计算机421、键盘板422和显示器423，并且能够给逆变器装置350设定正常转动、反向转动、停止的操作指令和输出频率的操作指令。附图标记314表示用于通过PWM控制来控制逆变器电路303的微型计算机，并且所述微型计算机由包括切换输出计算电路315和RAM 316而构成，切换输出计算电路315用于在减速之外的操作指令中和在减速过程中的操作指令中计算切换输出信号，RAM 316用于存储由操作指令装置400设定的正常转动、反向转动、停止和输出频率的操作指令。接下来，将参照图12的操作流程图解释操作感应电机的一个实施例的操作。首先，例如，由操作指令装置400输入正常转动的操作指令，随后，输入输出频率的操作，并且启动操作(S11)。接着，微型计算机421通过查看停止标记是否出现在操作指令装置400的微型计算机421处来确定是否停止(步骤S12)。当确定不停止时，微型计算机314读取设定为预定频率的输出频率的操作指令(步骤S13)，当确定停止时，微型计算机314读取0Hz的输出频率指令(步骤S14)。其后，微型计算机314通过查看减速标记是否出现在操作指令装置400的微型计算机421处来确定是否减速(步骤S15)。此外，当确定不减速时，微型计算机314读取由直流电压检测电路306检测的直流电压(步骤S16)，由通常使用对应于直流电压的输出电压设定构成一个值的函数，即，通常构成对应于直流电压的相同的输出电压的函数，计算切换输出(步骤S18)，将切换输出输出到普通放大器305，由PWM信号驱动逆变器电路303的切换元件，并且输出由逆变器电路303设定的一种输出频率的交流电压(步骤S19)。这里，构成对应于所检测的直流电压的相同的输出电压的函数，表示一个执行操作的函数，所述操作是由在直流电压中的变化而校正输出电压，从而不由直流电压中的偏差而改变输出电压。此外，当确定减速时，由额定交流电源电压中的直流电压构成平滑电容器302的直流电压值，例如，当额定交流电源是200V时，由200×21/2＝283V作为直流电压值构成平滑电容器302的直流电压值(步骤S17)，由该函数计算切换输出(步骤S18)，将切换输出输出到普通放大器305，由PWM信号驱动逆变器电路303的切换元件，并且从逆变器电路303输出交流电压(步骤S19)。因此，虽然当由额定值构成直流电压时，逆变器电路303的输出电压在减速过程中与设定值相同，但是当由感应电机8的再生功率而使直流电压增加时，设定值也成比例增加。即，尽管不在减速操作中，而是在例如加速和等速操作中，即使当交流电源307的电源电压改变时，逆变器电路303的输出电压也成为预定的输出电压，在减速操作中，即使当由于再生功率而使直流电压增加时，也由如小于实际值的额定值283V的直流电压值的函数计算切换输出信号。结果，当交流电源307为额定值而不管直流电压的变化时，由直流电压值驱动逆变器电路303的切换元件，并且因此，输出电压的增加与直流电压的增加成比例。这里，当交流电源307为额定值时，直流电压值的函数表示这样一个函数，其中即使当改变直流电压并防止进行校正输出电压的操作时，也执行在交流电源307的额定输入电压中的切换。这样，通过在减速过程中增加逆变器电路303的输出电压，增加对感应电机308的励磁电流，增加在感应电机308的线路上的损耗。这意味着毕竟通过增加对感应电机308的励磁电流由感应电机308消耗逆变器电路303的再生功率，与相关技术相比减少了到逆变器电路303的再生功率，也减少了在直流电压上的增加。因此，能够提升减速功能，而不妨碍减速操作，也不伴有由电阻等构成的消耗再生功率的电路。此外，还提出了通过增加励磁电流来增加减速转矩。
专利文献1：JP-A-58-165695
专利文献2：JP-A-5-219771
发明内容
本发明所要解决的技术问题
根据相关技术的逆变器装置，提出通过在减速操作中增加电压控制电路121的放大因数来增加交流电机104的端电压，并且通过增加铁损耗和铜损耗而在短时段内降低速度。此外，提出在减速操作中，即使当通过再生功率使直流电压增加时，由如小于实际值的额定值283V的直流电压值的函数计算切换输出信号，通过增加输出电压，增加到感应电机308的励磁电流，增加感应电机308的线路上的损耗，并且因此，提升减速功能，并且通过增加励磁电流还增加了减速转矩。这些方案是通过在减速过程中增加交流电机的磁通量级来增加交流电机的损耗进而缩短减速时段的方法。然而，近年来，易于磁饱和的交流电机增加了，当所提出的方法用于这些电机时，不能达到预定的磁通量级，流入交流电机中的电流迅速增加，并且流入的电流可能达到逆变器装置的过载电流水平，或可能烧毁交流电机。
考虑到这个问题而进行本发明，其目的是提供一种方法和装置，能够通过在驱动交流电机的过程中监测交流电机中的电流，降低交流电机的速度并且缩短减速时段，而不产生故障，通过在减速过程中达到过励磁状态，并且当流入交流电机中的电流达到预定值时，通过从过励磁状态返回到正常磁通状态而防止流入交流电机中的电流进一步增加。
解决技术问题的方法
根据本发明第1方面，提供一种逆变器装置，包括：转换器部分、电容器、逆变器部分、电流转换部分和PWM计算部分、直流电压检测部分、第一滤波器部分和第二滤波器部分、减速率设定部分、减速率计算部分以及电压指令校正部分，转换器部分用于将交流电压转换为直流电压，电容器用于平稳所述直流电压，逆变器部分用于通过将直流电压转换为交流而驱动交流电机，电流转换部分用于产生流入电机的电流的检测值，直流电压检测部分用于检测直流电压，第一滤波器部分和第二滤波器部分构成两个低通滤波器，用于对直流电压检测部分的输出进行滤波，减速率设定部分用于设定电机的减速时段，减速率计算部分用于根据第一滤波器部分的输出和减速率设定部分的输出来计算驱动电机的频率，电压指令校正部分用于根据第二滤波器部分的输出和给定的电压指令来校正电压指令，PWM计算部分用于根据电压指令校正值和电压相位来产生驱动功率元件的控制极的信号，其中在减速过程中，第二滤波器部分的时间常数由10到10000倍的第一滤波器部分的时间常数构成。
根据本发明第2方面，提供根据第1方面的逆变器装置，其中当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第3方面，提供根据第1方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第4方面，提供根据第1方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第5方面，提供根据第1方面的逆变器装置，其中调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中第一滤波器部分的输出变为预先设定值。
根据本发明第6方面，提供一种逆变器装置降低电机速度的方法，所述逆变器装置包括：用于将交流电压转换为直流电压的转换器部分、用于平稳所述直流电压的电容器、用于通过将直流电压转换为交流而驱动交流电机的逆变器部分、用于产生电流检测值的电流转换部分、和用于根据电压指令校正值和电压相位来产生驱动逆变器部分的功率元件的控制极的信号的PWM计算部分，该方法包括：检测直流电压的步骤，计算电流检测值的步骤，由第一滤波器部分对直流电压进行滤波的步骤，由第二滤波器部分利用时间常数对直流电压进行滤波的步骤，在正常操作中所述时间常数与第一滤波器部分的时间常数相等，而在减速过程中经由10到10000的倍增系数使所述时间常数大于第一滤波器部分的时间常数，根据减速率设定部分设定的减速率和第一滤波器部分的输出来计算驱动电机的频率的步骤，所述减速率设定部分用于设定电机的减速时段，以及根据第二滤波器部分的输出和给定的电压指令来校正电压指令的步骤。
根据本发明第7方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，其中当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第8方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，其中当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第9方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，其中当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
根据本发明第10方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，其中调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
根据本发明第11方面，提供根据第1方面的逆变器装置，进一步包括：倍增部分，用于在正常操作过程中将任意电压指令与1相乘，而在减速过程中将减速率设定部分的输出与预先设定的增益相乘。
根据本发明第12方面，提供根据第11方面的逆变器装置，其中当电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第13方面，提供根据第11方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当d轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第14方面，提供根据第11方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当q轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第15方面，提供根据第11方面的逆变器装置，其中调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
根据本发明第16方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括：由倍增部分将电压指令在正常操作过程中与1相乘以及在减速过程中与预先设定的增益相乘的步骤；以及根据倍增部分的输出和第二滤波器部分的输出来校正电压指令的步骤。
根据本发明第17方面，提供根据第16方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据电流的量值，在减速过程中逐渐将第二滤波器部分的时间常数由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第18方面，提供根据第16方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据d轴电流的量值，在减速过程中逐渐将第二滤波器部分的时间常数由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当d轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第19方面，提供根据第16方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据q轴电流的量值，在减速过程中逐渐将第二滤波器部分的时间常数由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当q轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小增益以返回到1。
根据本发明第20方面，提供根据第16方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中第一滤波器部分的电压检测值变为预先设定值。
根据本发明第21方面，提供根据第1方面的逆变器装置，其中在减速过程中，第二滤波器部分的时间常数设置为等于或大于第一滤波器部分的时间常数，在保持电压指令的同时，将频率减小到预定值，此后，由预先设定的频率与电压的比率来减小电机的速度。
根据本发明第22方面，提供根据第21方面的逆变器装置，其中当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到该预定值之前，降低电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第23方面，提供根据第21方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当d轴电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该d轴电流的量值，甚至在将频率减小到该预定值之前，降低电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第24方面，提供根据第21方面的逆变器装置，其中当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当q轴电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该q轴电流的量值，甚至在将频率减小到该预定值之前，使电压指令等于或小于正常控制状态中的电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第25方面，提供根据第21方面的逆变器装置，其中调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器输出的电压检测值变为预先设定值。
根据本发明第26方面，提供根据第6方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：在仅保持电压指令的同时，仅降低频率，以及当频率降低到预定频率时通过由频率与电压设定的比率来减小电机的速度。
根据本发明第27方面，提供根据第26方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，在减速过程中将第二滤波器部分的时间常数逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到该预定值之前，还使电压指令等于或小于正常操作状态中的电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第28方面，提供根据第26方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，在减速过程中将第二滤波器部分的时间常数逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当d轴电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该d轴电流的量值，甚至在将频率减小到该预定值之前，使电压指令等于或小于正常操作状态中的电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第29方面，提供根据第16方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，在减速过程中将第二滤波器部分的时间常数逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及当q轴电流检测值变为等于或大于该预定值时，根据该q轴电流的量值，甚至在将频率减小到该预定值之前，使电压指令等于或小于正常控制状态中的电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常控制状态中的比率。
根据本发明第30方面，提供根据第26方面的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
本发明的效果
根据本发明，通过使用由直流总线电压通过第一滤波器部分而构成的检测值来计算驱动电机的频率，通过使用通过第二滤波器部分的检测值来校正电压指令，此外，在减速过程中将第二滤波器部分的时间常数设置为大于第一滤波器部分的时间常数，因此，电机进入到过励磁状态，电机中产生损耗，并且能够通过防止过载电流以短时段降低速度。
根据本发明第1方面，通过在减速过程中使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数而在过励磁状态中进行减速，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第2方面，当流入交流电机的电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第3方面，当d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第4方面，当q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第5方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中，能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第6方面，在减速过程中，通过使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数而在过励磁状态中进行减速，并且因此，能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第7方面，当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第8方面，当d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速以停止电机，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第9方面，当q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速以停止电机，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第10方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第11方面，在减速过程中，通过使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数，并且与此同时由设定的增益放大给定的电压指令，而在过励磁状态中进行减速，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第12方面，根据电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第13方面，根据d轴电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第14方面，根据q轴电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第15方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第16方面，在减速过程中，通过使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数，并且由设定的增益放大给定的电压指令，而在过励磁状态中进行减速，并且因此，能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第17方面，根据电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第18方面，根据d轴电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第19方面，根据q轴电流检测值的量值，调整第二滤波器部分的时间常数，或者调整增益，或者两者都调整，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第20方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第21方面，在减速过程中，通过使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数，并且在当输入减速指令的同时输出的频率与电压指令中仅减小频率而保持电压指令，从而将频率减小到预定频率，通过以由频率与电压设定的比率减速而在过励磁状态中进行减速，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第22方面，当根据电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器部分的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第23方面，当根据d轴电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器部分的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第24方面，当根据q轴电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器部分的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够提供一种逆变器装置，其能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第25方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第26方面，通过使第二滤波器部分的时间常数大于第一滤波器的时间常数，并且在当输入减速指令的同时输出的频率与电压指令中仅减小频率而保持电压指令，从而将速度减小到预定频率，通过以由频率与电压设定的比率减速而在过励磁状态中进行减速，并且因此，能够提供一种逆变器装置，其能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
根据本发明第27方面，当根据电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器部分的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第28方面，当根据d轴电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第29方面，当根据q轴电流检测值的量值，使第二滤波器部分的时间常数变短，还改变第一滤波器部分的时间常数或者电流检测值变为等于或大于预定值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到预定值之前，还降低电压指令，频率与电压的比率返回到正常控制状态中的比率，或者两者都执行，并且因此，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够减速，而不由过载电流使逆变器装置停止或烧毁交流电机。
根据本发明第30方面，在降低交流电机速度的过程中，调整预先设定的减速时段，使得由第一滤波器输出的电压检测值变为预先设定值，并且因此，在减速过程中能够一直保持过励磁状态，并且因此，能够以短于在正常磁通量级中的时段进行减速。
附图说明
图1是应用本发明的方法的逆变器装置的第一实施例的框图。
图2示出了时间常数调整部分的例子。
图3示出了减速率计算部分的例子。
图4是应用本发明的方法的逆变器装置的第二实施例的框图。
图5示出了增益调整部分的例子。
图6是应用本发明的方法的逆变器装置的第三实施例的框图。
图7示出了电压指令调整部分的框图。
图8示出了电压指令保持部分的例子。
图9示出了电压指令减少量计算部分的例子。
图10是相关技术的逆变器装置的第一实施例的框图。
图11是相关技术的逆变器装置的第二实施例的框图。
图12是相关技术的逆变器装置的第二实施例的操作流程图。
附图标记和标号的说明
1 交流电源
2 转换器部分
3、102 电容器
4、103 逆变器部分
5 交流电机
6 直流总线电压检测部分
7 电流检测器
8 电流转换部分
9 第一滤波器部分
10 第二滤波器部分
11 电压指令校正部分
12 减速率设定部分
13 减速率计算部分
14 SFS
15 频率/相位转换部分
16 PWM计算部分
17 时间常数调整部分
18 PI控制部分
19 倍增部分
20 增益调整部分
21 电压指令调整部分
22 电压指令保持部分
23 电压指令减少量计算部分
24 限制部分
SW1、SW2、
SW3 开关
101 整流部分
104 交流电机
111 频率设定器
114 电压/频率转换电路
115 调制电路
116 基极驱动电路
118 设定器
119 比较器
120 加速/减速限制电路
121 电压控制电路
201～206 晶体管
301 转换器电路
302 平滑电容器
303 逆变器电路
304、314、421 微型计算机
305 普通放大器
306 直流电压检测电路
308 感应电机
315 切换输出计算电路
316 RAM
350 逆变器装置
400 操作指令装置
422 键盘板
423 显示器
具体实施方式
参考如下附图解释本发明的方法的特定实施例。
实施例1
图1是应用本发明的方法的逆变器装置的第一实施例的框图，图2示出了时间常数调整部分的例子，图3示出了减速率计算部分的例子。根据该实施例的感应电机的控制装置包括交流电源1、转换器部分2、电容器3、逆变器部分4、交流电机5、直流总线电压检测部分6、电流检测器7、电流转换部分8、第一滤波器部分9、第二滤波器部分10、电压指令校正部分11、减速率设定部分12、减速率计算部分13、SFS 14、频率/相位转换部分15、PWM计算部分16、时间常数调整部分17和开关SW1。逆变器装置的转换器部分2对交流电源1的交流电压整流，由此转换为直流电压。电容器3使得经转换器部分2转换的直流电压平稳。通过由PWM控制来控制功率元件，逆变器部分4将直流电变为具有任意频率和任意电压的交流电，以供给交流电机5。直流总线电压检测部分6检测在电容器3两端施加的直流总线电压Vdc。电流检测器7检测供给交流电机5的电流。电流转换部分8将电流检测器7检测的电流分成流入交流电机的电流il以及转矩电流检测值iq和励磁电流检测值id。第一滤波器部分9输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压检测值Vdcfil1，该检测值已经通过时间常数为Tdc0的一阶滞后滤波器。第二滤波器部分10输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压校正值Vdcfil2，该值已经通过时间常数为Tdc的一阶滞后滤波器。电压指令校正部分11根据直流总线校正值Vdcfil2来计算电压指令校正值，从而使任意电压指令V1*和逆变器部分4的输出电压彼此一致。减速率设定部分12是这样一种装置，其用于使用常数或电压信号等，设定从最大转数到停止交流电机的减速时段。减速率计算部分13是这样一种装置，其用于根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0计算最佳减速率fdec，从而使直流总线电压检测值Vdcfil1保持恒定。SFS 14是这样一种装置，其根据由加速时间设定装置(未示出)利用频率指令f1*预先设定的加速率，或者根据由减速率计算部分13所计算的减速率，来输出输出频率f1。频率/相位转换部分15通过输入从SFS 14输出的输出频率f1来计算电压相位。PWM计算部分16根据来自电压指令校正部分11的电压指令校正值和来自频率/相位转换部分15的电压相位，来计算PWM信号。由PWM计算部分16输出的PWM信号来驱动逆变器部分4的功率元件。时间常数调整部分17依照流入交流电机5的电流的量，来调整在第二滤波器部分10中使用的时间常数Tdc。图2示出时间常数调整部分17的实施例，该图示出横坐标为电流与纵坐标为第二滤波器部分10的滤波器时间常数之间的关系。根据输入到时间常数计算部分17的电流量来计算第二滤波器部分10中使用的时间常数，后面将描述其具体操作。图3示出减速率计算部分13的实施例，减速率计算部分13用于通过由PI控制部分18计算减速率校正值fdeccmp，来计算最佳减速率Tdc，从而使直流总线电压指令值Vdc *和直流总线电压检测值Vdcfil1在预先设定的减速中彼此一致，减速率计算部分13并且用于增加由减速率设定部分12设定的减速率fdec0和减速率校正值fdeccmp。
根据本发明，给出由从正常状态到减速状态的切换实施例的操作的具体说明。首先，在正常操作状态中，SW1在a侧，由预先设定的滤波器常数Tdc0操作第二滤波器部分10，并且因此，逆变器部分4的输出电压与电压指令值V1*一致。当输入减速指令时，SW1切换到b侧。在这种情况下，滤波时间常数变为远长于Tdc0的时间常数Tdc1。因此，在减速过程中，由第二滤波器部分10输出的直流总线电压校正值Vdefil2保持在开始减速时的值。实际上，通过减速增加直流总线电压，并且因此，电压指令校正部分11不能正确操作，并且计算电压直流校正值从而输出大于任意电压指令的输出电压。从而，交流电机5达到过励磁状态，并且因此，增加了交流电机5处的铁损或铜损，并且因此，降低了返回到逆变器装置侧的再生功率，难于使逆变器装置进入到过压状态，并且能够使减速时段短于在正常磁通量级内的时段。当在开始减速后过去了一定时段时，由第二滤波器部分10输出的直流总线电压校正值Vdcfil2逐渐变为接近于实际值，并且因此，使得电压指令校正部分逐渐正确操作。当交流电机5的惯性载荷大时，直流总线电压校正值Vdcfil2在减速至停止前变为实际值，然而，速度越大，提供给交流电机5的转动能越大，并且当速度降低时，降低了能量。因此，通过在开始减速时由Tdc1构造滤波器时间常数，当速度高时能够产生过励磁状态，并且因此，即使当直流总线电压校正值Vdcfil逐渐变为实际值时，能够缩短减速时段的效果是不容忽视的。
另一方面，近些年来，易于磁饱和的交流电机5在增加，即使当趋于发生过励磁状态时，电机是磁饱和的，而电流和磁通不能够进一步增加。当相关技术2的逆变器装置应用于易于磁饱和的交流电机时，在减速过程中由设定的283V控制电机，并且因此，当交流电机5磁饱和时，非常大的电流流入交流电机5，并且该过载电流可能使得逆变器装置异常，或者该电流烧毁交流电机5。因此，根据本发明，如图2所示，根据流入交流电机5的电流il，直到il变为il1，经由大约10到10000的放大系数使第二滤波器部分的滤波器时间常数Tdc设置为Tdc1，Tdc1远大于第一滤波器部分的滤波器时间常数Tdc0，当超过il1时，逐渐缩短滤波器时间常数，当达到il2时，通过将时间常数调整为与第一滤波器部分9的滤波器时间常数Tdc0相同的值，直流总线电压校正值Vdcfil2迅速变为接近于实际值，并且因此，状态从过励磁状态返回到正常磁通状态。通过根据逆变器装置的特性和交流电机的特性预先设定il1和il2，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够缩短减速时段，而不担心由过载电流使逆变器装置异常或烧毁交流电机5。此外，当第二滤波器部分10的滤波器时间常数不根据流入交流电机5的电流il进行调整、而是根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id进行调整时，能够获得相似的效果。
此外，尽管当交流电机5正常减速时，根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0来对电机进行减速，当如上所述交流电机5的惯性载荷大时，速度越高，提供给交流电机5的转动能越大，当速度降低时，能量也降低，并且因此，在开始减速电机时，直流总线电压显著增加，然而，当速度降低时，直流总线电压增加很少，并且当交流电机5的损耗增加时，直流总线电压不增加。失去了通过增加第二滤波器部分10的滤波器时间常数而使电机进入过励磁状态的效果。因此，根据本发明，如图3所示，预先设定减速中的直流总线电压指令值Vdc *，通过调整减速率使得从第一滤波器部分9输出的直流总线电压检测值Vdcfil1与直流总线电压指令值Vdc *一致，直流总线电压一直能够保持为直流总线电压指令值Vdc *，并且因此，能够一直保持过励磁状态，并且因此，交流电机5能够用尽可能短的时段进行减速。
实施例2
图4是应用本发明的方法的逆变器装置的第二实施例的框图，图5示出了增益调整部分的例子。根据该实施例的感应电机的控制装置包括交流电源1、转换器部分2、电容器3、逆变器部分4、交流电机5、直流总线电压检测部分6、电流检测器7、电流转换部分8、第一滤波器部分9、第二滤波器部分10、电压指令校正部分11、减速率设定部分12、减速率计算部分13、SFS 14、频率/相位转换部分15、PWM计算部分16、时间常数调整部分17、倍增部分19、增益调整部分20和开关SW1和SW2。逆变器装置的转换器部分2对交流电源1的交流电压整流，由此转换为直流电压。电容器3使得经转换器2转换的直流电压平稳。通过由PWM控制来控制功率元件，逆变器部分4将直流电变为具有任意频率和任意电压的交流电，以供给交流电机5。直流总线电压检测部分6检测在电容器3两端施加的直流总线电压Vdc。电流检测器7检测供给交流电机5的电流。电流转换部分8将电流检测器7检测的电流分成流入交流电机的电流il以及转矩电流检测值iq和励磁电流检测值id。第一滤波器部分9输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压检测值Vdcfil1，该检测值已经通过时间常数为Tdc0的一阶滞后滤波器。第二滤波器部分10输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压校正值Vdcfil2，该值已经通过时间常数为Tdc的一阶滞后滤波器。增益调整部分20根据流入交流电机5的电流量调整增益G。倍增部分19将任意电压指令V1*与增益G相乘，并且在调整后输出电压指令V1*′。电压指令校正部分11根据直流总线电压校正值Vdcfil2来计算电压指令校正值，从而使调整后的电压指令V1*′与逆变器部分4的输出电压彼此一致。减速率设定部分12是这样一种装置，其用于使用常数或电压信号等，设定从最大转数到停止交流电机的减速时段。减速率计算部分13是这样一种装置，其用于根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0计算最佳减速率fdec，从而使直流总线电压检测值Vdcfil1保持恒定。SFS 14是这样一种装置，其根据由加速时间设定装置(未示出)利用频率指令f1*预先设定的加速率，或者根据由减速率计算部分13所计算的减速率，来输出输出频率f1。频率/相位转换部分15通过输入从SFS 14输出的输出频率f1来计算电压相位。PWM计算部分16根据来自电压指令校正部分11的电压指令校正值和来自频率/相位转换部分15的电压相位，来计算PWM信号。由PWM计算部分16输出的PWM信号来驱动逆变器部分4的功率元件。图5示出增益调整部分20的实施例，表示了横坐标处的电流与纵坐标处的增益G之间的关系。根据输入到增益调整部分20的电流量来计算增益G，后面将描述其具体操作。
根据本发明，给出由从正常状态到减速状态的切换实施例的操作的具体说明。首先，在正常操作状态中，SW2在a侧，增益G为1.0，并且因此，任意电压指令V1*和调整后的电压指令V1*′相互一致，与此同时，SW1在a侧，由与第一滤波器部分的滤波器时间常数相同的滤波器时间常数Tdc0操作第二滤波器部分的滤波器时间常数，并且因此，逆变器部分4的输出电压与电压指令值V1*一致。当输入减速指令时，SW1和SW2切换到b侧。在这种情况下，预先设定增益G，并且将其设定为在1.0到2.0范围内大于1.0的值，并且因此，调整后的电压指令V1*′比任意电压指令V1*大增益G的量。此外，经由大约10到10000的倍增系数，第二滤波器部分的滤波器时间常数变为远长于Tdc0的时间常数Tdc1。因此，在减速过程中，由第二滤波器部分10输出的直流总线电压校正值Vdefil2保持在开始减速时的值。实际上，通过减速增加直流总线电压，并且因此，电压指令校正部分11不能正确操作，并且计算电压直流校正值从而输出大于调整后的电压指令V1*′的输出电压。因此，交流电机5达到过励磁状态，并且因此，增加了在交流电机5处的铁损耗或铜损耗等，并且因此，降低了返回到逆变器装置侧的再生功率，难于使逆变器装置进入到过压状态，并且能够使减速时段短于在正常磁通量级内的时段。当在开始减速后过去了一定时段时，由第二滤波器部分10输出的直流总线电压校正值Vdcfil2逐渐变为接近于实际值，并且因此，使得电压指令校正部分11逐渐正确操作。
另一方面，近些年来，易于磁饱和的交流电机5增加了，即使当趋于发生过励磁状态时，电机是磁饱和的，而电流和磁通不再增加。当相关技术2的逆变器装置应用于易于磁饱和的交流电机时，在减速过程中，由设定的283V控制逆变器装置，并且因此，当交流电机磁饱和时，非常大的电流流入交流电机5，并且该过载电流可能使得逆变器装置异常，或者该电流烧毁交流电机5。因此，根据本发明，如图2所示，根据流入交流电机5的电流il，直到il变为il1，经由大约10到10000的倍增系数使第二滤波器部分的滤波器时间常数Tdc设置为Tdc1，Tdc1远大于第一滤波器部分的滤波器时间常数Tdc0，当超过il1时，逐渐缩短滤波器时间常数，当达到il2时，通过将时间常数调整为与第一滤波器部分9的滤波器时间常数Tdc0相同的值，直流总线电压校正值Vdcfil2迅速变为接近于实际值，并且因此，状态从过励磁状态返回到正常磁通状态。通过根据逆变器装置的特性和交流电机的特性预先设定il1和il2，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够缩短减速时段，而不担心由过载电流使逆变器装置异常或烧毁交流电机5。此外，即使当第二滤波器部分10的滤波器时间常数不根据流入交流电机5的电流il进行调整，而是第二滤波器部分10的滤波器时间常数根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id进行调整时，能够获得相似的效果。或者，如图5所示，根据流入交流电机5的电流il，直到il变为il3，将增益设定为大于预先设定的1.0的值，当达到il4时，增益返回到1.0。因此，该阶段由过励磁状态返回到正常磁通状态。通过根据逆变器装置的特性和交流电机的特性预先设定il3和il4，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够缩短减速时段，而不担心由过载电流使逆变器装置异常或烧毁交流电机5。此外，即使当该增益不是根据流入交流电机5的电流il进行调整、而是该增益根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id进行调整时，能够获得相似的效果。此外，即使通过根据流入交流电机5的电流il调整第二滤波器部分10的滤波器时间常数的同时调整增益，也能获得相似的效果。或者，即使当不是在根据流入交流电机5的电流il调整第二滤波器部分的滤波器时间常数的同时调整增益、而是在根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id调整第二滤波器部分的滤波器时间常数的同时调整增益时，也能获得相似的效果。
此外，尽管当交流电机5正常减速时，根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0来对电机进行减速，当如上所述交流电机5的惯性载荷大时，速度越高，提供给交流电机5的转动能越大，当速度降低时，能量也降低，并且因此，虽然在开始减速时直流总线电压显著增加，但是当速度降低时，直流总线电压增加很少，并且当交流电机5的损耗增加时，直流总线电压不增加。失去了通过增加第二滤波器部分10的滤波器时间常数而进入过励磁状态的效果。因此，根据本发明，如图3所示，预先设定减速中的直流总线电压指令值Vdc *，通过调整减速率使得从第一滤波器部分9输出的直流总线电压检测值Vdcfil1与直流总线电压指令值Vdc *一致，直流总线电压一直能够保持为直流总线电压指令值Vdc *，并且因此，能够一直保持过励磁状态，并且因此，交流电机5能够用尽可能短的时段进行减速。
实施例3
图6是应用本发明的方法的逆变器装置的第三实施例的框图，图7示出了电压指令调整部分的框图，图8示出了电压指令保持部分的例子，图9示出了电压指令减少量计算部分的例子。根据该实施例的感应电机的控制装置包括交流电源1、转换器部分2、电容器3、逆变器部分4、交流电机5、直流总线电压检测部分6、电流检测器7、电流转换部分8、第一滤波器部分9、第二滤波器部分10、电压指令校正部分11、减速率设定部分12、减速率计算部分13、SFS 14、频率/相位转换部分15、PWM计算部分16、时间常数调整部分17、电压指令调整部分21和开关SW1、SW3。逆变器装置的转换器部分2对交流电源1的交流电压整流，转换为直流电压。电容器3使得经转换器2转换得直流电压平稳。通过由PWM控制来控制功率元件，逆变器部分4将直流电变为具有任意频率和任意电压的交流电，以供给交流电机5。直流总线电压检测部分6检测在电容器3两端施加的直流总线电压Vdc。电流检测器7检测供给交流电机5的电流。电流转换部分8将电流检测器7检测的电流分成流入交流电机的电流il以及转矩电流检测值iq和励磁电流检测值id。第一滤波器部分9输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压检测值Vdcfil1，该检测值已经通过时间常数为Tdc0的一阶滞后滤波器。第二滤波器部分10输出由直流总线电压检测部分6检测到的直流总线电压Vdc作为直流总线电压校正值Vdcfil2，该值已经通过时间常数为Tdc的一阶滞后滤波器。电压指令调整部分21根据任意电压指令V1*′和任意输出频率f1以及根据如图7所示流入交流电机5的电流量，来输出电压指令V1*′。电压指令校正部分11从直流总线校正值Vdcfil2来计算电压指令校正值，从而使调整后的电压指令V1*′和逆变器部分4的输出电压彼此一致。减速率设定部分12是这样一种装置，其用于使用常数或电压信号等，设定从最大转数到停止交流电机的减速时段。减速率计算部分13是这样一种装置，其用于根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0计算最佳减速率fdec，从而使直流总线电压检测值Vdcfil1保持恒定。SFS 14是这样一种装置，其根据由加速时间设定装置(未示出)利用频率指令f1*预先设定的加速率，或者根据由减速率计算部分13所计算的减速率，来输出输出频率f1。频率/相位转换部分15输入从SFS 14输出的输出频率f1，并计算电压相位。PWM计算部分16根据来自电压指令校正部分11的电压指令校正值和来自频率/相位转换部分15的电压相位，来计算PWM信号。由PWM计算部分16输出的PWM信号来驱动逆变器部分4的功率元件。图7示出了电压指令调整部分21的实施例，其由电压指令保持部分22、电压指令减少量部分23、限制部分24构成，限制部分24用于限制从电压指令保持部分22的输出中减去电压指令减少量部分23的输出所得到的结果，使得输出电压指令不低于由图8的虚线所示的在输出频率和输出电压指令之间预先设定的关系。图8示出了电压指令保持部分22的实施例，表示了在横坐标处的输出频率与在纵坐标处的输出电压指令之间的关系。根据输入到电压指令保持部分22的频率来计算输出电压，后面将描述其具体操作。图9示出了电压指令减少量计算部分23的实施例，表示了在横坐标处的电流与在纵坐标处的输出电压减少量之间的关系。根据输入到电压指令减少量计算部分23的电流，来计算减少的输出电压量，后面将描述其具体操作。
根据本发明，给出由从正常状态到减速状态的切换实施例的操作的具体说明。首先，在正常操作状态中，SW3在a侧，输入到电压指令校正部分11的电压指令变为任意电压指令V1*，同时，SW1在a侧，由与第一滤波器部分的滤波器时间常数相同的滤波器时间常数Tdc0操作第二滤波器部分10的滤波器时间常数，并且因此，逆变器部分4的输出电压与电压指令值V1*一致。当输入减速指令时，SW1和SW3切换到b侧。在那时，输入到电压指令校正部分11的电压指令变为由电压指令调整部分21输出的调整后的电压指令V1*′。根据电压指令调整部分21的操作，如图8所示，当频率高于电压指令保持部分22处预先设定的f11时，保持减速开始时的电压指令，当速度降低超过f11时，使频率与电压的比率逐渐接近于由标准点划线所示的部分，此外，当速度降低超过f12时，输出构成电压与频率的标准比率的调整后的电压指令V1*′。此外，经由大约10到10000的倍增系数使第二滤波器部分的滤波器时间常数变为远长于Tdc0的时间常数Tdc1。因此，在减速过程中，由第二滤波器部分10输出的直流总线电压校正值Vdefil2保持在开始减速时的值。实际上，通过减速增加直流总线电压，并且因此，电压指令校正部分11不能正确操作，而是计算电压直流校正值，用于输出大于调整后的电压指令V1*′的输出电压。从而，交流电机5达到过励磁状态，并且因此，增加了在交流电机5处的铁损耗或铜损耗等，并且因此，降低了返回到逆变器装置侧的再生功率，逆变器装置难于进入到过压状态，并且能够使减速时段短于在正常磁通量级内的时段。
另一方面，近些年来，易于磁饱和的交流电机5增加了，即使当趋于过励磁时，电机是磁饱和的，而电流和磁通不能够进一步增加。当相关技术2的逆变器装置应用于易于磁饱和的交流电机时，在减速过程中由设定的283V控制电机，并且因此，当交流电机磁饱和时，非常大的电流流入交流电机5，并且该过载电流可能使得逆变器装置异常，或者该电流烧毁交流电机5。因此，根据本发明，如图2所示，根据流入交流电机5的电流il，直到il变为il1，第二滤波器部分的滤波器时间常数Tdc通过大约10到10000的倍增系数由Tdc1构成，Tdc1远大于第一滤波器部分的滤波器时间常数Tdc0，当超过il1时，逐渐缩短滤波器时间常数，当达到il2时，通过将滤波器时间常数调整为与第一滤波器部分9的滤波器时间常数Tdc0相同的值，直流总线电压校正值Vdcfil2迅速变为接近于实际值，并且因此，状态从过励磁状态返回到正常磁通状态。通过根据逆变器装置的特性和交流电机的特性预先设定il1和il2，即使在易于磁饱和的交流电机的情况下，也能够缩短减速时段，而不担心由过载电流使逆变器装置异常或烧毁交流电机5。此外，即使当第二滤波器部分10的滤波器时间常数不根据流入交流电机5的电流il进行调整、而是第二滤波器部分10的滤波器时间常数根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id进行调整时，能够获得相似的效果。或者，通过由电压指令减少量计算部分23根据流入交流电机5的电流il调整电压指令保持部分22的输出，将状态从过励磁状态返回到正常状态，从而获得相似的效果。此外，即使当电压指令与频率的比率不是根据流入交流电机5的电流il进行调整，而是根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id调整电压指令与频率的比率，也能获得相似的效果。此外，即使当根据流入交流电机5的电流il调整电压指令与频率的比率的同时调整第二滤波器部分10的滤波器时间常数时，也能获得相似的效果。此外，即使当根据转矩电流检测值iq或励磁电流检测值id调整电压指令与频率的比率的同时调整第二滤波器部分10的滤波器时间常数时，也能获得相似的效果。
此外，尽管当交流电机5正常减速时，根据由减速率设定部分12设定的减速率fdec0来进行减速，如上所述，当交流电机5的惯性载荷大时，速度越高，提供给交流电机5的转动能越大，当速度降低时，能量也降低，并且因此，虽然在开始减速时，直流总线电压显著增加，但是当速度降低时，直流总线电压增加很少，当交流电机5的损耗增加时，直流总线电压不增加。失去了通过增加第二滤波器部分10的滤波器时间常数而进入过励磁状态的效果。因此，根据本发明，如图3所示，预先设定减速中的直流总线电压指令值Vdc *，通过调整减速率使得从第一滤波器部分9输出的直流总线电压检测值Vdcfil1与直流总线电压指令值Vdc *一致，直流总线电压一直能够保持为直流总线电压指令值Vdc *，并且因此，能够一直保持过励磁状态，并且因此，交流电机5能够用尽可能短的时段进行减速。
工业实用性
虽然根据本发明，对用于通过转换器部分将交流电源转换为直流的逆变器装置的实施例给出了说明，即使在逆变器装置用电池等的直流电源替换交流电源和转换器部分的情况下，使用类似的方法通过在励磁状态中降低交流电机的速度，也能够缩短减速时段。此外，虽然通过相对于电流检测值线性改变时间常数的例子示出了图2的时间常数调整部分17，但是即使当以任意函数限定时，也能获得相似的效果。此外，虽然通过减速率的实施例示出了减速率计算部分13，但是即使当用减速时段替换在输入与其输出之间的关系时，也没有问题产生。此外，虽然使用PI控制部分使得直流总线电压值与直流总线电压指令值一致，但是可以使用P控制装置，或可以使用其它任意函数控制减速率。此外，虽然通过相对于电流检测值线性改变增益的例子示出了图5的增益调整部分19，但是即使当以任意函数限定时，也能获得相似的效果。此外，虽然图8的电压指令保持部分12改变频率，使得频率与电压的原始比率从f11到f12线性的构成，但是即使通过任意函数也能获得相似的效果。此外，虽然电压指令减少量计算部分23通过给电流提供一个死区或与电流成比例来计算电压减少量，但是即使通过任意函数也能获得相似的效果。
Claims (22)
1.一种逆变器装置，包括：
转换器部分，用于将交流电压转换为直流电压，
电容器，用于平稳所述直流电压，
逆变器部分，用于通过将直流电压转换为交流而驱动交流电机，
电流转换部分，用于产生流入交流电机的电流的检测值，和
直流电压检测部分，用于检测直流电压；
第一滤波器部分和第二滤波器部分，构成两个低通滤波器，分别用于对直流电压检测部分的输出进行滤波；
减速率设定部分，用于设定交流电机的减速时段，
减速率计算部分，用于根据第一滤波器部分的输出和减速率设定部分的输出来计算驱动交流电机的频率；和
电压指令校正部分，用于根据第二滤波器部分的输出和给定的电压指令来计算电压指令校正值，
PWM计算部分，用于根据电压指令校正值和电压相位来产生驱动逆变器部分的功率元件的控制极的信号，其中
在减速过程中，第二滤波器部分的时间常数由第一滤波器部分的时间常数的10到10000倍构成。
2.根据权利要求1的逆变器装置，其中
当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
3.根据权利要求1的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
4.根据权利要求1的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
5.根据权利要求1的逆变器装置，其中
调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中第一滤波器部分的输出变为预先设定值。
6.根据权利要求1的逆变器装置，进一步包括：
倍增部分，用于在正常操作过程中将任意电压指令与1相乘，而在减速过程中将任意电压指令与预先设定的增益相乘，并且输出相乘后的给定的电压指令。
7.根据权利要求6的逆变器装置，其中
当电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小所述增益以返回到1，
其中，所述第二预定电流值大于所述第一预定电流值。
8.根据权利要求6的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当d轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小所述增益以返回到1，
其中，所述第二预定电流值大于所述第一预定电流值。
9.根据权利要求6的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于第一预定电流值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当q轴电流检测值变为等于或大于第二预定电流值时，根据电流的量值，逐渐减小所述增益以返回到1，
其中，所述第二预定电流值大于所述第一预定电流值。
10.根据权利要求6的逆变器装置，其中
调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
11.根据权利要求1的逆变器装置，其中
在保持电压指令的同时，将频率减小到预定频率，此后，
由预先设定的、频率与电压的比率来减小电机的速度。
12.根据权利要求11的逆变器装置，其中
当电流检测值变为等于或大于预定电流值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当电流检测值变为等于或大于所述预定电流值时，根据该电流的量值，甚至在频率减小到所述预定频率之前，降低电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常操作过程中的比率。
13.根据权利要求11的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定电流值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当d轴电流检测值变为等于或大于所述预定电流值时，根据该d轴电流的量值，甚至在将频率减小到所述预定频率之前，降低电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常操作过程中的比率。
14.根据权利要求11的逆变器装置，其中
当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定电流值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数，以及
当q轴电流检测值变为等于或大于所述预定电流值时，根据该q轴电流的量值，甚至在将频率减小到所述预定频率之前，使电压指令等于或小于正常操作过程中的电压指令，并且频率与电压的比率逐渐返回到正常操作过程中的比率。
15.根据权利要求11的逆变器装置，其中
调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器输出的电压检测值变为预先设定值。
16.一种逆变器装置降低电机速度的方法，所述逆变器装置包括：用于将交流电压转换为直流电压的转换器部分、用于平稳所述直流电压的电容器、用于通过将直流电压转换为交流而驱动交流电机的逆变器部分、用于产生流入交流电机的电流的电流检测值的电流转换部分、和用于根据电压指令校正值和电压相位来产生驱动逆变器部分的功率元件的控制极的信号的PWM计算部分；
该方法包括：
检测直流电压的步骤；
计算电流检测值的步骤；
由第一滤波器部分对直流电压进行滤波的步骤；
由第二滤波器部分利用时间常数对直流电压进行滤波的步骤，在正常操作过程中所述时间常数与第一滤波器部分的时间常数相等，而在减速过程中的时间常数是所述第一滤波器部分的时间常数的10到10000倍；
根据减速率设定部分设定的减速率和第一滤波器部分的输出来计算驱动电机的频率的步骤，其中所述减速率设定部分用于设定交流电机的减速时段；以及
根据第二滤波器部分的输出和给定的电压指令来计算电压指令校正值的步骤。
17.根据权利要求16的逆变器装置降低电机速度的方法，其中
当电流检测值变为等于或大于预定值时，根据电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
18.根据权利要求16的逆变器装置降低电机速度的方法，其中
当根据电流检测值计算的d轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据d轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
19.根据权利要求16的逆变器装置降低电机速度的方法，其中
当根据电流检测值计算的q轴电流检测值变为等于或大于预定值时，根据q轴电流的量值，第二滤波器部分的时间常数在减速过程中逐渐由初始值减小到第一滤波器部分的时间常数。
20.根据权利要求16的逆变器装置降低电机速度的方法，其中
调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
21.根据权利要求16的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：
在仅保持电压指令的同时，仅降低频率，以及当频率降低到预定频率时通过由频率与电压设定的比率来减小电机的速度。
22.根据权利要求21的逆变器装置降低电机速度的方法，进一步包括步骤：
调整预先设定的减速时段，使得在降低交流电机的速度的过程中由第一滤波器部分输出的电压检测值变为预先设定值。
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