电动机控制器制造技术

一种电动机控制器，包含对ＡＣ电源整流的电源电路，其用于输出预期的ＤＣ电压，以及同时改善ＡＣ电源的功率因数；以及用于驱动电动机的电动机驱动电路。该控制器包含：用于将ＡＣ电源变换为ＤＣ电源的整流器电路和滤波器电路；由斩波器电路构成的变换器电路，用于利用开关控制操作和电感器的储能作用控制ＤＣ电压；电动机驱动装置，由连接到变换器电路输出端和电动机上的逆变器电路构成；变换器控制电路，用于控制斩波器电路的开关操作；逆变器控制电路，用于控制逆变器电路的开关操作，以此驱动电动机；速度检测器电路，用于检测电动机的转子位置和计算电动机的速度；速度控制电路，接收计算的速度值和速度指令值，用于通过逆变器电路控制电动机速度；ＤＣ电压控制电路，接收速度控制电路的输出信号用于根据该输出信号通过变换器控制电路控制ＤＣ电压。当速度控制电路的输出达到预定值时，ＤＣ电压控制电路向变换器控制电路输出信号，以使ＤＣ电压增加或降低。速度控制电路的输出是占空比信号或计算的速度值与速度指令值的速度偏差信号。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机控制器本专利技术涉及一种电动机控制器，其由对AC电源整流用以输出预期DC电压同时改进AC电源的功率因数的电源电路以及用于驱动电动机的电动机驱动电路构成。在日本公告的专利Hei6-105563中公开了一个电动机控制器，其为对AC电源整流用以变成DC电源的整流电路，并且通过综合利用一抑制在电源电流中产生的谐波的电源电路和电动机驱动电路对电动机进行速度控制。该电动机控制器由一改进功率因数的变换器电路和用于驱动电动机的逆变器电路构成，前一变换器电路采用升压斩波器电路，同时进行对电源电流中的谐波抑制和对DC电压的控制，在低负载时，该电动机控制器控制DC电压使之取为能改善功率因数的最低电压值并利用该逆变器电路通过PWM控制来对电动机进行转速控制，以及在高负载时，中止由逆变器进行的PWM控制，而是通过利用变换器的DC电压控制即PAM控制对电动机进行速度控制。在上述现有技术中，电动机速度控制电路在低负载时的结构与在高负载时的结构是不同的，需要根据负载状态进行不同的速度控制操作。即，在低负载时，由速度偏差计算用于逆变器的PWM信号的占空比，而在高负载时，由速度偏差计算对于变换器的DC电压指令。此外，根据对于逆变器的PWM信号的占空比对应的DC电压值指令速度值和当时的速度在低负载时控制电路和在高负载时的控制电路之间进行转换。然而，在上述现有技术中，需要用于低负载运行和高负载运行的两种速度控制电路，因此控制电路变得复杂。此外，由于利用很多不同的信号来确定用于低负载运行和高负载运行的两种控制电路的转换，需要很多检测器电路。-->本专利技术的目的是解决现有技术存在的上述问题，并提供一种电动机控制器，其能利用一个简单的速度控制器电路进行电动机速度控制，而不管是低负载还是高负载。本专利技术的电动机控制器包含：用于将AC电源变换为DC电源的整流器电路和滤波电路；由斩波器电路构成的变换器电路，用于通过利用开关操作和电抗器的储能作用控制DC电压；电动机驱动装置，由连接到变换器电路输出端和电动机上的逆变器电路构成；用于控制斩波器电路的开关操作的变换器控制电路；用于控制驱动电动机的逆变器电路的开关操作的逆变器控制电路；速度检测器电路，用于检测电动机转子位置和计算电动机速度；速度控制电路，接收计算的速度值和速度指令值，用于通过逆变器控制电路对电动机进行速度控制；DC电压控制电路，接收速度控制回路的输出信号用于根据该输出信号通过变换器控制电路控制DC电压。作为一优选实施例，DC电压控制电路适于向变换器控制电路输出信号，当速度控制电路的输出达到预定值时，使DC电压增加或者降低。作为一优选实施例，DC电压控制电路适于通过变换器控制电路控制DC电压，以使速度控制电路的输出取为预定值。按照一优选实施例，提供占空比信号或计算的速度值与速度指令值的速度偏差信号作为速度控制电路的输出。按照一优选实施例，电动机控制器还包含一DC电压波动校正电路，检测DC电压的波动分量，用于根据该波动分量改变到逆变器控制电路的输入信号。在上述结构中，逆变器控制电路根据来自速度检测器电路的位置信号和来自速度控制电路的占空比信号驱动逆变器中的开关器件以便驱动电动机。速度检测器电路检测由电动机感应的电压并由该感应的电压计算转子的位置，以脉冲形式输出检测的位置信号，同时由计算的位置信号计算速度并向速度控制电路提供与检测的速度值相同的速度值。速度控制电路由外部速度指令值和检测速度值计算用于逆变器的PWM脉冲的占空比信号，以使速度偏差变为零。逆变器电路、电动机速度检测电路、逆变器控制电路和速度控制电路构成一电动机速度控制电路，根据-->外部速度指令值对电动机进行速度控制。变换器控制电路根据来自DC电压控制电路的信号控制斩波器电路的开关器件。DC电压控制电路检测DC电压和速度控制电路的输出信号例如占空比信号，以及这样控制DC电压，即当占空比信号达到预定值时例如达到占空比信号范围的上限值时将DC电压提供一预定值，以及当占空比信号达到下限值时将DC电压降低一预定值。变换器电路、变换器控制电路和DC电压控制电路构成变换器的DC电压控制电路、并借此控制DC电压。通过综合电动机速度控制电路和变换器DC电压控制电路以及使两个电路相应工作，通过利用简单的结构就能实现对电动机的速度进行控制而与电动机的负载状态无关。图1是根据本专利技术的第一实施例的电动机控制器的方块图，图2是表示作为电动控制器的一个构成部分的DC电压控制电路结构的示意图。图3和4是用于解释根据本专利技术第一实施例的电动机控制器的工作特性的示意图。图5、6、7、8是表示作为根据本专利技术的第一实施例的电动机控制器的一个构成部分的DC电压控制电路的其它结构的示意图；图9和图10是用于解释根据本专利技术的第一实施例的电动机控制器的工作特性的示意图，其中控制器采用如图7和8所示的DC电压控制电路。图11是表示作为根据本专利技术的第一实施例的电动机控制器的一个构成部分的DC电压控制电路的另一种结构的示意图。图12是根据本专利技术的另一实施例的电动机控制器的方块图，图13是表示作为电动机控制电路的一个构成部分的DC电压控制电路结构的示意图。图14是根据本专利技术的再一个实施例的电动机控制器的方块图，图15是解释在电动机控制器中进行的对DC电压脉动校正操作的示意图。图16是采用本专利技术的电动机控制器的空调器的方块图。图17是表示作为本专利技术的电动机控制器结构的一部分的模块化的变换器模块结构的示意图。-->下面参照附图对本专利技术进行详细介绍。图1和图2是用于解释本专利技术的电动机控制器的第一实施例的示意图。图1是由电动机控制器的总体结构图，其包含：采用整流器电路和升压斩波器电路的变换器电路以及由逆变器电路构成的电动机驱动电路以及电动机。AC电源1连接到变换器电路2并通过变换器电路2输出DC电压，该变换器电路2由整流器电路和一由电抗器、二极管和晶体管构成的升压斩波器电路组成。在变换器电路2中的升压斩波器电路连接到在变换器电路2中的整流器电路的输出侧，并且利用晶体管的开关作用控制输入电流的流动，以及利用电抗器的储能作用来升高电压。被升压的DC电压提供到滤波电容器，由其输出稳定的直流电压。与同步电动机4相连的逆变器3连接到在变换器电路2内的滤波电容器，并将由滤波电容器提供的DC电压变换为AC电压以便驱动同步电动机4。速度检测器电路5根据由同步电动机4产生的电压计算磁极的位置，并将位置信号输出到逆变器控制电路6。其还根据计算的位置信号进行速度计算，并将检测的速度值输出到速度控制电路7。速度控制电路7根据来自速度检测器电路5的检测速度值和外部速度指令向逆变器控制电路6输出占空比信号，以使速度偏差变为零。逆变器控制电路6根据来自速度检测器电路5的检测位置信号和来自速度控制电路7的占空比信号产生驱动信号，驱动在逆变器3中的晶体管，以此对于同步电动机4的速度控制。变换器控制电路8根据来自DC电压控制电路9的电流指令值驱动在变换器电路2内的晶体管，并控制输入到变换器2的电流，使之具有正弦波形，以此改善电源的功率因数，同时控制DC电压。DC电压控制电路9检测作为速度控制电路7的输出的占空比信号，并根据占空比信号的数值控制DC电压。图2表示DC电压控制电路9的内部结构。DC电压控制电路9包含：选择器电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制器，包含： 整流器电路，用于将ＡＣ电源变为ＤＣ电源；以及滤波电路； 由斩波器电路构成的变换器电路，用于通过利用开关控制操作和电感的储能作用控制ＤＣ电压； 电动机驱动装置，由连接到所述变换器电路的输出端和电动机上的逆变器电路构成； 变换器控制电路，用于控制所述斩波器电路的开关操作； 逆变器控制电路，用于控制驱动所述电动机的所述逆变器电路的开关操作； 速度检测器电路，检测所述电动机转子的位置，用于计算所述电动机的速度； 速度控制电路，接收所述计算的速度值和速度指令值，用于通过所述逆变器控制电路对所述电动机进行速度控制；以及 ＤＣ电压控制电路，接收所述速度控制电路的输出信号，用于根据该输出信号通过所述变换器控制电路控制所述ＤＣ电压。

【技术特征摘要】
1.一种电动机控制器，包含：整流器电路，用于将AC电源变为DC电源；以及滤波电路；由斩波器电路构成的变换器电路，用于通过利用开关控制操作和电感的储能作用控制DC电压；电动机驱动装置，由连接到所述变换器电路的输出端和电动机上的逆变器电路构成；变换器控制电路，用于控制所述斩波器电路的开关操作；逆变器控制电路，用于控制驱动所述电动机的所述逆变器电路的开关操作；速度检测器电路，检测所述电动机转子的位置，用于计算所述电动机的速度；速度控制电路，接收所述计算的速度值和速度指令值，用于通过所述逆变器控制电路对所述电动机进行速度控制；以及DC电压控制电路，接收所述速度控制电路的输出信号，用于根据该输出信号通过所述变换器控制电路控制所述DC电压。2.根据权利要求1所述的电动机控制器，其中当所述速度控制电路的输出达到预定值时，所述DC电压控制电路向所述变换器控制电路输出信号，以使所述DC电压增加。3.根据权利要求1所述的电动机控制器，其中所述DC电压控制电路通过所述变换器控制电路控制所述DC电压，以使所述速度控制电路的输出取预定值。4.根据权利要求1所述的电动机控制器，其中所述速度控制电路的输出是占空比信号或所述计算的速度值与所述速度指令值的速度偏差信号。5.根据权利要求1所述的电动机控制器，还包含DC电压波动校正电路，检测所述DC电压的波动部分，用于根据该波动部分改变提供到所述逆变器控制电路的输入信号。6.一种电动机控制器，包含：整流器电路，用于将AC电源变换为DC电源；以及滤波电路；变换器电路，由斩波器电路构成，用于通过利用开关操作和电感的储能作用控制DC电压；电动机驱动装置，由连接到所述变换器电路输出端和电动机上的逆变器电路构成；变换器控制电路，用于控制所述斩波器电路的开关操作；逆变器控制电路，用于控制驱动所述电动机的所述逆变器电路的开关操作；速度检测器电路，用于检测所述电动机的转子位置，计算所述电动机的速度；速度控制电路，接收所述计算的速度值和速度指令值，用于向所述逆变器控制电路提供占空比信号，以使速度偏差接近于零；以及DC电压控制电路，接收所述占空比信号，其包含：DC电压指令值发生电路，用于产生DC电压指令值；DC电压检测器电路，用于检测测与所述变换器电路的输出相对应的DC电压，选择DC电压指令值或DC电压检测值，使所述占空比信号取一在预定范围之内的数值，产生一电流指令值，以使DC电压检测值与DC电压指令值的偏差接近于零，以及将电流指令值输出到所述变换器电路。7.根据权利要求6所述的电动机控制器，其中所述的速度控制电路还输出所述偏差并将其输入到所述DC电压控制电路。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：能登原保夫，川端幸雄，田原和雄，石井诚，高仓雄八，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]