电动机驱动装置以及制冷设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供采用小容量的平滑电容器且能够抑制直流电压纹波引起的电动机电流的畸变的电动机驱动装置以及制冷设备。为此，电动机驱动装置具备整流电路、由薄膜电容器或200微法拉以下的电容器构成的平滑电容器、电压检测单元、逆变器电路、电流检测单元以及基于直流电压信号和直流电流信号来控制逆变器电路的控制器，控制器具有生成用于控制电动机的电压指令值的电压控制器、运算直流电压信号中包含的纹波频率的纹波频率运算器、以及通过在纹波频率附近具有增益的S控制器对基于直流电流信号的信号进行处理来输出修正量的高次谐波抑制器，控制器基于通过修正量对电压指令值进行修正后的信号来控制逆变器电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机驱动装置以及制冷设备
本专利技术涉及电动机驱动装置以及具备该电动机驱动装置的制冷装置，尤其涉及将交流电源变换为直流电压，并且使用将直流电压变换为交流电压的逆变器来驱动电动机的电动机驱动装置以及具备该电动机驱动装置的制冷装置，该电动机驱动装置抑制由于直流电压的电压纹波的影响而产生的电动机电流的畸变，减低电动机的转矩纹波以及振动、噪音。
技术介绍
以往，具备将来自交流电源的交流电压变换为直流电压的整流电路以及将来自该整流电路的直流电压变换为交流电压的逆变器的电动机驱动装置广泛用于空调等制冷设备、工业装置。在该电动机驱动装置中，在将单向或者3相的交流电压通过二极管整流电路变换为直流电压的情况下，在直流电压中产生相对于输入到整流电路的交流电源频率fs具有2倍或6倍的频率分量的电压纹波。如果增大与整流电路的输出侧连接的平滑电容器容量则能够使该电压纹波减小，但是如果增大平滑电容器容量，则存在电动机驱动装置的成本和体积增加的课题。当在直流电压中存在电压纹波的情况下，由于直流电压的检测延迟和逆变控制器的运算延迟等影响，在逆变器的输出电压中包含直流电压纹波频率ωrip分量，因此产生电动机电流畸变。尤其是如果逆变器的输出频率与直流电压纹波频率接近，则在通过逆变器驱动的电动机的绕线的电阻值r、电感L小的情况下，由于两个频率的“差的频率分量”，产生电动机电流畸变和大的脉动电流，产生电动机的输出转矩进行脉动的差拍现象。关于该差拍现象的抑制方式，例如在专利文献1中公开了下述方法，检测旋转坐标系的γ-δ轴电流的高频分量，运算3相的相电流差拍(畸变)分量，将该运算值放大，从而修正3相的电压指令值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4120868号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1中记载的方法中，为了提取旋转坐标系的γ-δ轴电流的高频分量，需要高通滤波器。因此，在存在电源频率(50Hz、60Hz)等的差异或者频率误差等的情况下，为了提高抑制效果，需要微调对高通滤波器设定的增益等。另外，在通过微型计算机或者DSP(数字信号处理器)等离散控制器来实现高通滤波器的情况下，无法忽视离散控制的控制(运算)周期引起的时间延迟等的影响。于是，本专利技术提供一种电动机驱动装置以及制冷设备，该电动机驱动装置根据直流电压的检测信号推定直流电压的纹波频率，在对于特定频率具有增益的正弦波传递函数控制器(以下称作“S控制器”)中设定推定出的纹波频率，不需要高通滤波器或专用检测电路等追加结构，同时能够抑制电动机的输出转矩的差拍现象。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的电动机驱动装置在输入侧连接交流电源，在输出侧连接电动机，其具备：将来自所述交流电源的交流电压变换为直流电压的整流电路；使该整流电路输出的直流电压平滑的由薄膜电容器或者200微法拉以下的电容器构成的平滑电容器；检测该平滑电容器的两端电压并输出直流电压信号的电压检测单元；将所述平滑电容器输出的直流电压变换为交流电压的逆变器电路；检测该逆变器电路的直流电流或交流电流并输出电流信号的电流检测单元；以及基于所述直流电压信号和所述电流信号来控制所述逆变器电路的控制器，所述控制器具有：生成用于控制所述电动机的电压指令值的电压控制器；运算所述直流电压信号中包含的纹波频率的纹波频率运算器；以及通过在所述纹波频率附近具有增益的S控制器对基于所述电流信号的信号进行处理，输出修正量的高次谐波抑制器，所述控制器基于通过所述修正量对所述电压指令值进行修正而得到的信号，控制所述逆变器电路。专利技术的效果根据本专利技术，不采用大容量的平滑电容器，另外不需要专用检测电路等追加结构，就能提供抑制了直流电压纹波引起的电动机电流的畸变，且抑制了电动机的输出转矩的差拍现象的电动机驱动装置以及制冷设备。附图说明图1是实施例1的电动机驱动装置的结构图。图2是实施例1的控制器的功能框图。图3是实施例1的电动机驱动装置的控制轴、电动机旋转轴。图4是实施例1的电动机驱动装置的速度与相位推定器的结构图。图5是实施例1的电动机驱动装置的直流电压检测电路以及A/D变换器的结构图。图6是实施例1的电动机驱动装置的直流电压信号波形和电动机的qc轴电流波形。图7是实施例1的电动机驱动装置的高次谐波抑制器的结构图。图8是表示实施例1的电动机驱动装置的S控制器的增益特性和相位特性的图。图9是实施例1的电动机驱动装置的纹波频率运算器的结构图。图10是实施例1的电动机驱动装置的电动机的qc轴电流波形和直流电压纹波频率的波形。图11是实施例2的制冷设备的结构图。具体实施方式以下，使用附图说明本专利技术的实施例。实施例1使用图1至图10说明本专利技术的实施例1的电动机驱动装置。图1是表示本实施例的电动机驱动装置100的整体结构的图。如此处所示，电动机驱动装置100连接了交流电源1和电动机6，主要具备整流电路2、平滑电容器3、逆变器电路4、控制器5、电流检测电路7以及直流电压检测电路8。整流电路2与交流电源1连接，将来自交流电源1的交流电压变换为直流电压。平滑电容器3与整流电路2的直流输出端子连接，使整流电路2的输出即直流电压平滑。逆变器电路4按照从控制器5输入的PWM信号使IGBT、功率MOS等半导体开关元件进行接通/断开动作，将平滑电容器3的输出即直流电压变换为交流电压来输出，从而控制电动机6的转速或转矩。此处，本实施例的平滑电容器3使用数十至200μF(微法拉)程度的薄膜电容器等长寿命小型电容器来取代通常的大容量的电解电容器。通过减小电容器容量，虽然直流电压中纹波分量增大，但是能够谋求电动机驱动装置100的小型化、低成本化以及长寿命化。电流检测电路7通过设置在平滑电容器3与逆变器电路4之间的分流电阻来检测逆变器电路4的直流电流(母线电流)，并输出母线电流信号Ish。直流电压检测电路8检测平滑电容器3两端的直流电压，输出直流电压信号Edc。另外，控制器5基于从上位系统输入的速度指令值ω*以及电流检测电路7和直流电压检测电路8的输出，生成用于控制逆变器电路4的PWM信号。而且，控制器5使用微型计算机或DSP等半导体运算元件。图2是运算对电动机6施加的电压指令信号，生成用于控制逆变器电路4的PWM控制信号的控制器5的功能框图，各功能通过CPU(计算机)以及运算程序来实现。如此出所示，控制器5通过dq矢量控制来运算施加给电动机6的电压指令信号(Vu*、Vv*、Vw*)，生成作为逆变器电路4的控制信号的PWM信号，如图2所示，控制器5具备速度控制器10、d轴电流指令生成器11、电压控制器12、2轴/3相变换器13、速度与相位推定器14、3相/2轴变换器15、电流再现运算器16、高次谐波抑制器17、纹波频率运算器18以及PWM控制器19。它们中，电流再现运算器16使用电流检测电路7输出的母线电流信号Ish和2轴/3相变换器13输出的3相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*来再现逆变器电路4的输出电流Iu、Iv、Iw。而且，图2中，为了降低成本，采用由母线电流信号Ish再现3相的输出电流Iu、Iv、Iw的方式，但是还可以使用电流传感器等电流检测单元来检测作为逆变器电路4的输出的交流电流，该情况下，将该电流检测单元检测到的3相电流输入到3相/2轴变换器15即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机驱动装置，其在输入侧连接交流电源，在输出侧连接电动机，其特征在于，所述电动机驱动装置具备：整流电路，其将来自所述交流电源的交流电压变换为直流电压；平滑电容器，其由薄膜电容器或200微法拉以下的电容器构成，用于使该整流电路输出的直流电压平滑；电压检测单元，其检测该平滑电容器的两端电压并输出直流电压信号；逆变器电路，其将所述平滑电容器输出的直流电压变换为交流电压；电流检测单元，其检测该逆变器电路的直流电流或交流电流并输出电流信号；以及控制器，其基于所述直流电压信号和所述电流信号来控制所述逆变器电路，所述控制器具有：电压控制器，其生成用于控制所述电动机的电压指令值；纹波频率运算器，其运算所述直流电压信号中包含的纹波频率；以及高次谐波抑制器，其通过在所述纹波频率附近具有增益的S控制器对基于所述电流信号的信号进行处理，输出修正量，所述控制器基于通过所述修正量对所述电压指令值进行修正而得到的信号，控制所述逆变器电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 JP 2017-0025261.一种电动机驱动装置，其在输入侧连接交流电源，在输出侧连接电动机，其特征在于，所述电动机驱动装置具备：整流电路，其将来自所述交流电源的交流电压变换为直流电压；平滑电容器，其由薄膜电容器或200微法拉以下的电容器构成，用于使该整流电路输出的直流电压平滑；电压检测单元，其检测该平滑电容器的两端电压并输出直流电压信号；逆变器电路，其将所述平滑电容器输出的直流电压变换为交流电压；电流检测单元，其检测该逆变器电路的直流电流或交流电流并输出电流信号；以及控制器，其基于所述直流电压信号和所述电流信号来控制所述逆变器电路，所述控制器具有：电压控制器，其生成用于控制所述电动机的电压指令值；纹波频率运算器，其运算所述直流电压信号中包含的纹波频率；以及高次谐波抑制器，其通过在所述纹波频率附近具有增益的S控制器对基于所述电流信号的信号进行处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，木下健，
申请(专利权)人：日立江森自控空调有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP