TW200822524A - Inverter control device and its operation method - Google Patents

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200822524 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於可變速交流電動機的反相控制裝置，尤 其是，關於在瞬時停電中可繼續運轉的反相控制裝置及交 流電動機的減速時及可進行在再生負荷狀態的運轉中的再 生能量的處理的反相控制裝置及其運轉方法者。 【先前技術】 在第一傳統的反相控制裝置中，瞬時停電中的運轉方 法，是若平流電容器的端子電壓（中間電壓）下降到位準 1以下，則減速交流電動機，而若藉隨著減速的再生電力 而令中間電壓上昇至位準2以上，則增速交流電動機，以 後如上述地藉由依照中間電壓的增減而重複加減速控制， 以減低中間電壓的下降率（例如參照專利文獻1 )。 在第二傳統的反相控制裝置中，藉由停電檢測訊號， 反相裝置是開始減速，減速中是直流中間電壓成爲一定般 地，藉由直流中間電壓的目標値與檢測値來運算減速率1 ，並藉由直流中間電壓變化率來運算減速率2，而藉由比 例•積分控制相乘上述兩個減速率的數値來控制減速時間 ，若成爲停電檢測前的電壓或在減速中令直流中間電壓上 昇，則停止減速者（例如參照專利文獻2 )。 在第三傳統的反相控制裝置中，若降低輸出頻率而減 速電動機，則主電路電壓値（相當於平流電容器的端子電 壓値）是上昇，惟因應於所檢測的主電路電壓値，電壓檢 -5- 200822524 測値比第一電壓値還高時延長減速時間，或在比第一電壓 値更高的第二電壓値，則停止減速俾控制上述電動機的減 速時間（例如參照專利文獻3 )。 在第四傳統的反相控制裝置中，在電動機運轉中施加 有再生負荷，當所檢測的直流電壓（相當於平流電容器的 端子電壓）超過基準値時，在檢測所上昇的輸出頻率的直 流電壓値與基準値的相差施加一定比例增益而求出，來控 制成上昇輸出頻率（例如參照專利文獻4 )。 第8圖是表示驅動第四傳統的交流電動機的反相控制 裝置’例如在壓機的下死點令再生能量變大的負荷條件所 使用時的動作的圖式。在圖中，f是輸出頻率、Vdc是直流 母線電壓、VdcO是直流母線電壓失速位準、Vdc2是過電 壓位準。 當藉由減速指令，降低輸出頻率f(pl)，來減速電 動機，則藉由來自電動機的再生能量，使得直流母線電壓 Vdc上昇。當直流母線電壓Vdc成爲直流母線電壓失速位 準VdcO以上（P2、P4)，則爲了防止過電壓跳脫，而上昇 輸出頻率f。藉由上昇輸出頻率f，減低再生能量，並降低 直流母線電壓Vdc，而在成爲直流母線電壓失速位準VdcO 以下時（p3、P5)，再實行減速指示。 如此地，傳統的反相控制裝置的瞬時停電時的運轉方 法，是藉由平流電容器的端子電壓（中間電壓）的位準， 或是停電檢測電路的動作來調整速度指令，或決定減速率 而令電動機實行再生動作。 -6- 200822524 又，藉由傳統的反相控制裝置的交流電動機的減速時 及在再生負荷狀態的運轉中的再生能量，直流母線電壓上 昇到事先決定的電壓以上時的運轉方法，是因應於直流母 線電壓的位準而延長減速時間，或是停止減速，又，藉由 重複進行上昇輸出頻率，抑制直流母線電壓的上昇的順序 ，來防止過電壓跳脫。 專利文獻1:日本特開平6-165579號公報 專利文獻2:日本專利第3201460號公報 專利文獻3 :日本專利第3 0 9 5 0 8 3號公報 專利文獻4:日本專利第3536695號公報 在傳統的反相控制裝置的運轉方法中，檢測平流電容 器的端子電壓位準，而回應於該電壓位準來操作減速時間 或輸出頻率之故，因而在對於施加於所驅動的交流電動機 的負荷有變化的系統上的適用，很難決定輸出頻率的操作 量的方法，若輸出頻率的變化慢，則在低壓或過電壓會跳 脫，或是重複減速與加速而在電動機生產上給予振動的問 題。尤其是，在對於低機械剛性的系統，或平流電容器容 量被減少的反相控制裝置，因爲直流母線電壓V p n的下降 及上昇的變化較陡峻，所以有上述問題顯著地表示的問題 本發明是鑑於此些問題點而創作者，其目的是在於提 供即使在對於低機械剛性的系統，或平流電容器容量被減 少的反相控制裝置的適用，也不需要很難的調整，而在瞬 200822524 時停電中或交流電動機的減速時及再生負荷狀態的運轉中 ，不會在過電壓或低電壓跳脫，而可繼續運轉的反相控制 裝置及其運轉方法。 【發明內容】 爲了解決上述問題，本發明是作成如下。 申請專利範圍第i項所述的發明，是一種反相控制裝 置，屬於具備：將交流電動機作爲負荷，並將來自交流電 源的交流電力轉換成直流電力的整流電路，及將來自上述 整流電路的直流電壓予以平流的平流電容器，及將經由上 述平流電容器所送的直流電力轉換成任意頻率的反相電路 ，及檢測反相器輸出電流的電流檢測電路，及檢測上述平 流電容器的端子電壓的電壓檢測電路的反相控制裝置’其 特徵爲：具備：運算上述反相控制裝置的功率輸出値的功 率運算電路，及依據上述端子電壓與上述功率輸出値來運 昇功率輸出目標値’並依據上述功率輸出目標値與上述功 率輸出値來運算瞬時停電時所使用的速度指令，或是因應 於上述電壓檢測電路的輸出値的速度指令的速度指令運算 電路。 申請專利範圍第2項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項所述的反相控制裝置，其中，上述速度指令運算電 路，是依據上述功率輸出値的符號來加算或減算上述反相 控制裝置的功率損失部分來修正運算上述功率輸出目標値 -8- 200822524 申請專利範圍第3項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項所述的反相控制裝置，其中，在上述速度指令運算 電路，依據上述功率輸出目標値的符號來加算或減算包含 上述交流電動機的機械的功率損失部分來修正運算功率輸 出目標値。 申請專利範圍第4項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項所述的反相控制裝置，其中，在上述速度指令運算 電路，使用上述功率輸出目標値與上述功率輸出値的偏差 及上一次輸出的速度指令來運算轉矩目標値，並修正運算 上述轉矩目標値。 申請專利範圍第5項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項所述的反相控制裝置，其中，上述速度指令運算電 路，是於上述功率輸出目標値與依據交流電動機的速度資 訊所得到的轉矩目標値進行極限處理。 申請專利範圍第6項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項所述的反相控制裝置，其中，上述交流電動機爲感 應起電機時，上述速度指令運算電路是使用上述功率輸出 目標値與依據交流電動機的速度資訊所得到的轉矩目標値 來運算轉差速度指令，並進行轉差補償。 申S靑專利範圍％ 7項所述的發明，是如申請專利範圍 第1項至第6項中任一項所述的反相控制裝置，其中，代替 上述速度指令運算電路，又具備運算交流電動機的頻率指 令的頻率指令運算電路。 又’爲了解決上述問題，本發明是作成如下。 -9 - 200822524 申請專利範圍第8項所述的發明’是一種反相控制裝 置的運轉方法’屬於具備：將交流電動機作爲負荷’並將 來自交流電源的交流電力轉換成直流電力的整流電路’及 將來自上述整流電路的直流電壓予以平流的平流電容器’ 及將經由上述平流電容器所送的直流電力轉換成任意頻率 的反相電路，及檢測反相器輸出電流的電流檢測電路’及 檢測上述平流電容器的端子電壓的電壓檢測電路的反相控 制裝置的應付交流電源的變動或瞬時停電的運轉方法’其 特徵爲：運算上述反相控制裝置的功率輸出値’依據上述 端子電壓與上述功率輸出値來運算功率輸出目標値’並依 據上述功率輸出目標値與上述功率輸出値來運算瞬時停電 時所使用的速度指令’或是因應於上述電壓檢測電路的輸 出値的速度指令的順序。 依照申請專利範圍第1項至第8項所述的發明，則在依 據平流電容器端子的目標電壓與檢測電壓來決定減速指令 的迴路內側，可構成控制反相控制裝置的功率輸出的迴路 ，而可快速地收歛在平流電容器的端子電壓的目標値。 又，依照申請專利範圍第2項所述的發明，則可考慮 反相控制裝置的功率損失份量，而依照申請專利範圍第3 項所述的發明，則可考慮包含交流電動機的機械上的功率 損失份量之故，因而即使在平流電容器端子的目標電壓與 檢測値作成一致的狀態下，也可順利地進行減速運轉，可 避免不必要的減速停止，重複減速的情形。 又，依照申請專利範圍第5項所述的發明，則限制轉 -10- 200822524 矩目標値就可防止產生過度的轉矩之故，因而可保護所適 用的機械。 又，依照申請專利範圍第6項所述的發明，在適用負 荷的交流電動機爲感應起電機時，則可補償轉差頻率之故 ，因而可縮短可得到計畫的再生電力的延遲時間。 【實施方式】 以下，針對於本發明的實施形態，本發明的方法的具 體性實施例，依據圖式加以說明。 實施例1 第1圖是表示本發明的反相控制裝置全體的槪要構成 圖。在第1圖中，1是將來自交流電源的交流電力轉換成直 流電力的整流電路，2是將來自整流電路1的直流電壓施以 平流的平流電容器，3是將經由平流電容器2所送的直流電 力轉換成任意頻率的反相電路’ 4是檢測反相器輸出電流 的電流檢測電路，5是檢測平流電容器2的端子電壓的電壓 檢測電路，6是以是否爲停電狀態來選擇速度指令的速度 指令選擇電路，7是運算停電檢測中的速度指令的速度指 令運算電路，8是依據從速度指令選擇電路6所送出的速度 指令來演算輸出電壓指令的輸出電壓指令運算電路’ 9是 依據從速度指令選擇電路6所送出的輸出訊號來PWM控制 反相電路3的PWM控制電路’ 1〇是依據來自PWM控制電路 9的輸出訊號來驅動反相電路3的基極驅動電路所構成。 -11 - 200822524 又，1 1是交流電源側的電磁接觸器，1 2是設定通常運 轉時的速度指令的速度指令設定器，及1 3是以反相電路3 的輸出被驅動的交流電動機，被連接於反相控制裝置2 0。 本發明與傳統技術不相同之部分，是具備以是否停電 狀態來選擇速度指令的速度指令選擇電路6與運算停電時 速度指令的速度指令運算電路7的部分，速度指令運算電 路7是在依據平流電容器2的目標電壓Vpnc與檢測電壓Vpn 來決定減速指令的迴路內側，設置控制反相控制裝置20的 功率輸出的迴路，又具備限制轉矩目標値的轉矩極限電路 53等。 第2圖是表示以是否停電狀態來選擇速度指令的速度 指令選擇電路6的方塊圖。在第2圖中，速度指令選擇電路 6是具有：開關電路21、平穩起動器22、OR電路23、比較 器24、設定UV位準1的係數乘法器25，將運算自電磁接觸 器1 1的停電檢測用接點訊號及後述的比較器24的輸出訊號 的邏輯和的OR電路23的輸出訊號作爲停電檢測訊號而送 出至速度指令運算電路7，而且將開關電路2 1予以動作， 並將切換來自速度指令運算電路7的停電時速度指令，及 來自經由平穩超動器22的速度指令設定器12的通常時速度 指令經選擇的速度指令送出至速度指令運算電路7與電壓 指令運算電路8。

又’在比較器24中，比較來自電壓檢測電路5的平流 電容器2的端子電壓Vpn與係數乘法器25的輸出，若端子 電壓Vpn低於係數乘法器25的輸出，則比較器24是輸出UV -12- 200822524 (低電壓）訊號~ 1 >。 弟3圖是表不運算停電時速度指令的速度指令運算電 路7的方塊圖。在第3圖中，速度指令運算電路7是具有： 設定平流電容器2端子的目標電壓Vpnc、平流電容器2的電 容容量C的係數乘法器3 1、3 2，在平流電容器2所積蓄的能 量目標値運算電路34，在平流電容器2被積蓄的能量運算 電路3 5、功率運算電路3 6、減法器3 7、加減法器4 0、延遲 電路4 9、除去器5 2、轉矩極限電路5 3、轉差運算電路5 8、 加法器5 9、減法器6 0、係數乘法器6 1、6 2、6 3、加法器6 4 ，在能量目標値運算電路34中，使用係數乘法器31、32的 輸出來運算（CxVpnc2) /2，而在能量運算電路35中，使 用係數乘法器3 1輸出與從電壓檢測電路5所送出的平流電 容器2的端子電壓Vpc來運算（CxVpn2) /2，在功率運算電 路3 6中，依據在電流檢測電路4所得到的反相器輸出電流 檢測値與從電壓指令運算電路8所送出的電壓指令値來演 算功率輸出P。 在係數乘法器6 1，設定有將從能量目標値運算電路3 4 、能量運算電路3 5所送出的積蓄能量的目標値與現狀値成 爲一致的比例增益，而係數乘法器6 1的輸出是成爲功率輸 出目標値Pref。在係數乘法器62設定有包含反相控制裝置 2 〇與交流電動機13的機械的功率損失的合計量，而在係數 乘法器63 ’設定有相當於從以包含交流電動機丨3的負荷全 體的慣性力矩J的倒數作爲目標的轉矩對於加速度的轉換 係數的增益。 -13- 200822524 以下，針對於在速度指令運算電路7的停電時速度指 令的運算動作。 以減法器37求出上述積蓄能量的目標値（CxVpn2) /2 與現狀値（CxVpn2) /2的相差，將此相差乘以增益而求出 功率輸出目標値Pref。該功率輸出目標値Pref，是使用加 減法器4 0以包含反相控制裝置2 0、交流電動機1 3的機械的 功率損失量被修正，求出與在功率運算電路3 6所運算的功 率輸出P的相差。將此相差使用除法器52除以交流電動機 13的速度資訊ω厂而求出轉矩目標値Tref。該轉矩目標 値Tref是使用轉矩極限電路53被限制，又，使用係數乘法 器63的設定增益被轉換成加速度指令，使用加法器54與現 狀的速度指令ω Γ相加而求出停電時速度指令。 在上述中，將包含反相控制裝置2 0或交流電動機1 3的 機械的功率損失份量作爲係數乘法器6 2的設定値加以實施 ，嚴密地作成反相器輸出電流等的函數加內裝也可以。 又，若適用電動機爲感應起動機，則使用轉矩極限電 路53的輸出値，而在轉差運算電路58來運算轉差頻率，使 用加法器59、減法器60在速度指令進行轉差補償，將速度 指令運算電路7的輸出入的速度指令作爲感應起動機的一 次頻率指令，作成縮短得到計畫的再生電力爲止的延遲時 間也可以。 又，作成使用上一次的速度指令可得到交流電動機1 3 的速度資訊ω Γ ’惟內裝可檢測或推定速度的電路時， 作成使用其速度檢測値或推定値也可以。 -14- 200822524 作成包含針對於反相控制裝置20的功率損失’包含交 流電動機1 3的機械的功率損失，及適用電動機爲感應起動 機時的轉差頻率補償的所有考慮的構成，惟此些考慮所用 的追加爲僅有一個，或任意組合複數個都可以。又’在該 情形下各個效果也不會有變化。 如此地，在依據平流電容器2的目標電壓Vpnc與檢測 電壓Vpn來決定減速指令的迴路內側，構成可控制反相控 制裝置20的功率輸出的迴路來控制平流電容器2的端子電 壓，而且運算考慮到包含反相控制裝置20或交流電動機1 3 的機械的功率損失份量的功率輸出目標値，而轉矩目標値 是成爲藉轉矩極限電路53所限制的動作。 爲此動作之故，因而快速地收歛在平流電容器2的端 子電壓的目標値，即使在平流電容器2的目標電壓與檢測 値一致的狀態下，也可順利地進行減速運轉，可避免重複 不必要的減速停止，減速的情形。又，可防止產生過度的 轉矩之故，因而可保護適用機械。 以下，使用第1、2、3與第4圖的停電發生時的時序圖 來說明本實施例的反相控制裝置20的停電檢測中的運轉繼 續動作。 第4 ( a )圖是表示交流電源的入切狀態，第4 ( b )圖 是表示停電檢測用接點的開閉狀態，第4 ( c )圖是表示運 轉指令的狀態，第4 ( d )圖是表示平流電容器2的端子電 壓Vpn的變化及第4 ( f)圖是表示反相控制裝置20的速度 指令。 -15- 200822524 現在，當發生交流電源的瞬時停電，電壓檢測電路5 所檢測的平流電容器2的端子電壓Vpn成爲低電壓檢位準 (UV位準1 )以下，或是電磁接觸器1 1成爲開始狀態。藉 由速度指令選擇電路6內的OR電路23的輸出訊號，那一邊 以快速的時機檢測停電。速度指令選擇電路6是藉由開關 電路2 1俾將速度指令從通常時速度指令切換至停電時速度 指令。 藉由停電，平流電容器2的端子電壓Vpn是成爲小於 目標値Vpnc的係數乘法器31的設定値之故。因而在速度指 令運算電路7所運算的停電時速度指令是朝減速方向被指 令，而交流電動機1 3是開始減速，因應於其減速率與負荷 的慣性力矩J的再生能量，經由反相電路3而充電平流電容 器2，俾上昇其端子電壓Vpn。這時候，嚴密地說，在反 相控制裝置2 0的功率損失，包含交流電動機1 3的機械的功 率損失會減少相當份量。 一方面，當OR電路23的輸出訊號的停電檢測訊號成 爲~ 1 /，則速度指令選擇電路6是將停電中訊號送出至速 度指令運算電路7。在速度指令運算電路7中，藉由上述的 運算動作來運算停電時速度指令，而將速度指令送出至電 壓指令運算電路8，並減速運轉交流電動機1 3。 又，減速率緩慢而平流電容器2的端子電壓Vpn比其 目標値V p n c還降低，或相反地端子電壓V ρ η上昇時，則在 功率輸出目標値Pref與功率輸出Ρ上產生偏差，而藉由該 偏差快速地操作速度指令，被控制成端子電壓v P n與其目 -16- 200822524 標値V p n c會一致。 當減速交流電動機1 3在停止之前，而恢復交流電源的 瞬時停電，則平流電容器2的端子電壓Vpn爲低電壓檢測 位準（UV位準1)以上且電磁接觸器11成爲關閉，第2圖 的停電檢訊號成爲、0 /，切換成通常運轉的速度指令， 成爲在通常運轉的加減速時間上一直到速度指令設定値爲 止作成加速或減速。 以上的構成之故，因而當交流電源瞬時停電，則停電 時的速度被選擇會減速運轉，藉由此所產生的再生能量來 充電平流電容器2而把端子電壓Vpn上昇之故，因而交流 電動機1 3會減速一直到停止爲止，不會成爲低電壓而仍可 繼續運轉，當恢復交流電源的瞬時停電，則切換成通常運 轉的速度指令，成爲在通常運轉的加減速時間內一直到速 度指令設定値作成給予加速或減速的速度指令的運轉順序 之故，因而即使在瞬時停電時也穩定地可繼續運轉。 以下，針對於本發明的第2實施例的形態參照圖式加 以說明。 實施例2 第5圖是表示本發明的第2實施例的反相控制裝置20’ 全體的槪要構成圖。在第5圖中，1是整流電路，2是平流 電容器，3是反相電路，4電流檢測電路，5是電壓檢測電 路’ 8是電壓指令運算電路，9是PWM控制電路，10是基極 驅動電路，進行與第1圖的反相控制裝置20的各電路同樣 -17- 200822524 的動作，8 1是運算反相器的功率輸出的功率運算電路，7 1 是依據電壓檢測電路5與功率運算電路8 1的輸出來運算頻 率指令2 ( fref2)的頻率指令運算電路’ 70是檢測電壓檢 測電路5的輸出超過基準値而把頻率指令運算電路7 1的輸 出（fref2 )設定作爲頻率指令（fref )的順序電路。 又，72是輸出通常運轉時的頻率指令的頻率指令1 ( frefl )的頻率指令設定器，13是負荷的交流電動機（以下 ，說明作爲感應電動器）。又’在頻率指令設定器72內裝 可將頻率指令以具加減速率進行指令般地予以轉換的平穩 起動器功能。 本發明與傳統技術不相同之部分’是具備順序電路7〇 與頻率指令運算電路71的部分，頻率指令運算電路71是在 依據平流電容器2的目標電壓Vpnc與檢測電壓Vpn來決定 減速指令的迴路內側，設置控制反相控制裝置2 〇 ’的功率 輸出的迴路，又具備限制轉矩目標値的轉矩極限電路87等 〇 第6圖是表示順序電路7〇的方塊圖。在第6圖中，73是 開關電路，74是比較器，75是係數乘法器。 在此，在係數乘法器75，以平流電容器的端子電壓基 準來設定進行通常運轉，或是進行過電壓防止運轉的閾値 。該設定値是作成大於通常運轉時可得到的平流電容器端 子電壓値的數値。 第7圖是表示頻率指令運算電路71的方塊圖。在第7圖 中，76、77是係數乘法器、78是能量目標値運算電路、79 -18- 200822524 是能量運算電路’ 80是減法器、81是功率運算電路、82是 係數乘法器、83是極限電路、84是加減法器、85是係數乘 法器、8 6是除法器、8 7是轉矩極限電路、8 8是係數乘法器 、89、90是加法器、91是減法器、92是轉差運算器、93是 延遲電路。 在此’在係數乘法器7 6將平流電容器2的端子電壓的 目標値Vpnc，在係數乘法器77將平流電容器2的電容容量 C ’而在係數乘法器8 2將減法器8 0的輸出値控制成爲零所 用的控制增益，在係數乘法器8 5設定在反相控制裝置2 〇， 的損失量與包含開關電路1 3的機械的損失量的合計値，在 係數乘法器8 8設定1 /J ( J是包含交流電動機1 3的負荷全體 的慣性力矩値）。 又，係數乘法器7 6的設定値的Vpnc，是設定與係數乘 法器75的設定値的平流電容器端子電壓基準値相同値或大 於該値。 使用第5圖至第7圖來說明該發明的反相控制裝置20， 的動作。 藉由減速指令降低輸出頻率，或施加再生負荷，則藉 由來自交流電動機13的再生能量，會上昇平流電容器2的 端子電壓。

順序裝置70是比較在電壓檢測電路5所檢測的平流電 容器電壓檢測値Vpn與係數乘法器75的設定値，當成爲 Vpn > (係數乘法器75的設定値），則開關電路73是由A 側切換至B側，而從頻率指令設定器72的輸出的頻率指令1 -19- 200822524 (frefl )切換至頻率指令運算電路71的輸出的頻率指令2 (fref2 )，而作爲頻率指令（fref )輸出頻率指令2 ( fref2 )。 在電壓指令運算電路8中，依據從順序電路70所送出 的頻率指令（fref )來運算輸出電壓指令，而在PWM控制 電路9中，依據從電壓指令運算電路8所送出的輸出訊號朝 基極驅動電路10輸出訊號，在基極驅動電路10中，依據來 自PWM控制電路9的輸出訊號來驅動反相電路3。 以下，針對於運算方法來說明Vpn> (係數乘法器75 的設定値）時所選擇的頻率指令2 ( fref2 )。 在能量目標値運算電路78中，使用係數乘法器76、77 的設定値來運算在平流電容器2所積蓄的能量目標値（Cx Vpnc2 ) /2，而在能量運算電路79中，使用係數乘法器77 的輸出値與從電壓檢測電路5所送出的平流電容器2的端子 電壓檢測値Vpn，實際地運算在平流電容器2所積蓄的能 量値(CxVpn2) /2。 在減法器80中，從能量運算電路79的輸出値來減去能 量目標値運算電路7 8的輸出値後輸出能量偏差，在極限電 路83中’以下限値零來限制減法器80的輸出値，極限電路 8 3的輸出値是與係數乘法器8 2的設定値相乘而成爲功率輸 出目標値Pref。又，在極限電路83擬以下限値零來限制上 述能量偏差，乃爲了防止以平流電容器的端子電壓的變動 等朝減速方向動作。 在功率運算電路8 1中，使用在電流檢測電路4所得到 -20· 200822524 的反相器輸出電流檢測値’及從輸出電壓指令運算電路8 所送出的輸出電壓指令値來運算反相控制裝置的功率輸出 値P。在加減法器84中’減去上述功率輸出目標値pref與 上述功率輸出値P，又，減去係數乘法器8 5的設定値後， 輸出功率偏差△ P。 在除法器8 6中，以後述的交流電動機丨3的速度f除以 上述功率偏差△ P，來運算轉矩目標値。在轉矩極限電路 8 7中，以考慮機械保護的數値來限制該轉矩目標値。轉矩 極限電路8 7的輸出値是與係數乘法器8 8的設定値相乘，而 成爲加速度目標値。 另外，在轉差運算電路92中，使用轉矩極限電路87的 輸出値來運算轉差頻率。在減法器91中，從藉由延遲器93 所輸出的上一次頻率指令（fref)來減去轉差頻率之後， 輸出交流電動機1 3的速度。在加法器8 9中，相加交流電動 機1 3的速度f與從係數乘法器8 8所輸出的加速度目標値， 又相加從轉差運算電路92所輸出的轉差頻率之後來運算頻 率指令2 ( fref2 )。 作成如上，使用平流電容器2的端子電壓的目標値 Vpnc，其檢測値Vpn來運算功率輸出目標値Pref，將包含 反相控制裝置20’或交流電動機1 3的機械的功率損失份量 修正於功率輸出目標値Pref，而功率輸出目標値Pref與功 率輸出値P的偏差ΔΡ成爲0的頻率指令2 ( fref2 )是被運 算。 當成爲Vpn < (係數乘法器75的設定値）’則開關電 -21 - 200822524 路73是從B側被切換在A側，亦即，頻率指令（fref)是從 頻率指令運算電路71的輸出的頻率指令2 ( fref2 )切換成 頻率指令設定器72的輸出的頻率指令1 ( frefl )而恢復成 通常運轉。 如以上所述地，構成控制功率輸出的小迴線，還以所 定値來限制轉矩目標値，作成進行補償轉差頻率的構成之 故，因而將平流電容器的端子電壓快速又確實地收歛於目 標値，不必重複不需要的加減速或減速停止，可順利地運 轉，藉由防止產生過度的轉矩，可保護適用機構，而可縮 短成爲計畫的功率輸出爲止的延遲時間。 又，藉由功率輸出値P與從係數乘法器82所輸出的能 量偏差的符號，交流電動機1 3是不但得到再生動作，還可 得到電動動作。加減法器8 4是在功率輸出値p被運算作爲 電動的情形，若相加係數乘法器8 5輸出地進行動作，則更 有效果地可實施本發明。 又，在此，將包含反相控制裝置2 0 ’或交流電動機1 3 的機械的損失份量，作爲係數乘法器8 5的設定値成爲一定 ，惟當然作成嚴密地內裝於反相器輸出電流等的函數也可 以。 又，作成使用上一次的頻率指令（fr e f )可得到交流 電動機1 3的速度f，惟內裝檢測或推定速度的電路時，使 用其速度檢測値或推定値也可以。 又，在上述中’將交流電動機說明作爲感應電動機加 以說明，惟使用同步電動機等的交流電動機來代替感應電 -22- 200822524 動機，本發明是同樣地也可實施。這時候，將轉差運算電 路92的輸出作成零就可以。 又，說明作爲考慮在反相控制裝置的損失或包含交流 電動機的機械的損失’機械保護’及包含針對於適用感應 電動機時的轉差頻率補償的考慮的構成加以說明，惟此些 考慮是任一種考慮，而以複數個的任意組合加以實施也可 以。又，在此情形下，在各個效果上並沒有變化。 又，在實施例1中，使用依據功率輸出目標値與功率 輸出値，因應於瞬時停電時或電壓檢測電路的輸出値來運 算速度指令的速度指令運算電路，而在實施例2中，使用 運算頻率指令的頻率指令運算電路代替速度指令運算電路 加以說明，惟在實施例1使用運算頻率指令的運算電路， 而在實施例2使用運算速度指令的運算電路，也同樣地可 實施本發明。 本發明是可適用在瞬時停電或可作成再生動作的所有 電動機驅動用的反相控制裝置及其運轉方法。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的第1實施例的反相控制裝置全體 的槪要構成圖。 第2圖是表示選擇本發明的第1實施例的停電檢測中的 速度指令的速度指令選擇電路6的方塊圖。 第3圖是表不本發明的第1實施例的速度指令運算電路 7的方塊圖。 -23- 200822524 第4圖是表示發生停電時的時序圖。 第5圖是表示本發明的第2實施例的反相控制裝置全體 的槪要構成圖。 第6圖是表示本發明的第2實施例的順序電路70的方塊 圖。 第7圖是表示本發明的第2實施例的頻率指令運算電路 7 1的方塊圖。 第8圖是表示傳統技術的動作說明所用的時序圖。 【主要元件符號說明】 1 :整流電路 2 :平流電容器 3 :反相電路 4 :電流檢測電路 5 :電壓檢測電路 6:速度指令選擇電路 7 :速度指令運算電路 8 :電壓指令運算電路 9 : PWM控制電路 1 0 :基極驅動電路 1 1 :電磁接觸器 1 2 :速度指令設定器 1 3 :交流電動機 20，20’ ：反相控制裝置 -24- 200822524 2 1 :開關電路 22 :平穩起動器 2 3 : Ο R電路 24 :比較器 25， 31， 32， 61， 62， 63:係數乘法器 34 :能量目標値運算電路 3 5 :能量運算電路 36:功率運算電路 37，60 :減法器 4 0 :加減法器 4 9 :延遲電路 5 2 :除法器 53 :轉矩極限電路 5 8 :轉差運算電路 5 9，6 4 :加法器 70 :順序電路 7 1 :頻率指令運算電路 72 :頻率指令設定器 7 3 :開關電路 74 :比較器 75 ， 76 ， 77 ， 82 ， 85 ， 88 :係數乘法器 78 :能量目標値運算電路 79 :能量運算電路 8 〇，91 :減法器 -25- 200822524 8 1 :能量運算電路 83 :極限電路 8 4 :加減法器 8 6 :除法器 8 7 :轉矩極限電路 89，90 :加法器 92 :轉差運算電路 9 3 :延遲電路 a :停電檢測用接點訊號 b :停電時速度指令 c :速度指令 d :輸出電壓指令 e :輸出電流檢測 f :停電檢測訊號 g :通常時速度指令 -26-

Claims (1)

1. 200822524 十、申請專利範圍 1· 一種反相控制裝置，屬於具備：將交流電動機作 爲負荷，並將來自交流電源的交流電力轉換成直流電力的 整流電路，及將來自上述整流電路的直流電壓予以平流的 平流電容器，及將經由上述平流電容器所送的直流電力轉 換成任意頻率的反相電路，及檢測反相器輸出電流的電流 檢測電路，及檢測上述平流電容器的端子電壓的電壓檢測 電路的反相控制裝置，其特徵爲： 具備： 運算上述反相控制裝置的功率輸出値的功率運算電路 ，及 依據上述端子電壓與上述功率輸出値來運算功率輸出 目標値，並依據上述功率輸出目標値與上述功率輸出値來 運算瞬時停電時所使用的速度指令，或是因應於上述電壓 檢測電路的輸出値的速度指令的速度指令運算電路。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的反相控制裝置，其 中，上述速度指令運算電路，是依據上述功率輸出値的符 號來加算或減算上述反相控制裝置的功率損失部分來修正 運算上述功率輸出目標値。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的反相控制裝置，其 中，在上述速度指令運算電路，依據上述功率輸出目標値 的符號來加算或減算包含上述交流電動機的機械的功率損 失部分來修正運算功率輸出目標値。 4.如申請專利範圍第1項所述的反相控制裝置，其 -27- 200822524 中’在上述速度指令運算電路，使用上述功率輸出目標値 與上述功率輸出値的偏差及上一次輸出的速度指令來運算 轉矩目標値，並修正運算上述轉矩目標値。 5 ·如申請專利範圍第1項所述的反相控制裝置，其 中，上述速度指令運算電路，是於上述功率輸出目標値與 依據交流電動機的速度資訊所得到的轉矩目標値進行極限 處理。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的反相控制裝置，其 中，上述交流電動機爲感應起電機時，上述速度指令運算 電路是使用上述功率輸出目標値與依據交流電動機的速度 資訊所得到的轉矩目標値來運算轉差速度指令，並進行轉 差補償。 7·如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的 反相控制裝置，其中，代替上述速度指令運算電路，又具 備運算交流電動機的頻率指令的頻率指令運算電路。 8. —種反相控制裝置的運轉方法，屬於具備：將交 流電動機作爲負荷，並將來自交流電源的交流電力轉換成 直流電力的整流電路，及將來自上述整流電路的直流電壓 予以平流的平流電容器，及將經由上述平流電容器所送的 直流電力轉換成任意頻率的反相電路，及檢測反相器輸出 電流的電流檢測電路，及檢測上述平流電容器的端子電壓 的電壓檢測電路的反相控制裝置的應付交流電源的變動或 瞬時停電的運轉方法，其特徵爲： 運算上述反相控制裝置的功率輸出値，依據上述端子 -28- 200822524 電壓與上述功率輸出値來運算功率輸出目標値，並依據上 述功率輸出目標値與上述功率輸出値來運算瞬時停電時所 使用的速度指令，或是因應於上述電壓檢測電路的輸出値 的速度指令。 -29-