电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器制造技术

一种电动机运行控制器，它能通过最小限度地改变使用通用电动机、线路等的电路结构来适应不同的供电电压，它在输入电源和诸电动机之间具有绝缘结构，从而具有动力模式和再生模式下的双向运行能力。电动机运行控制器包括转换器部分和向电动机供电的逆变器部分。在转换器部分中，具有绝缘型双向直流电压转换部分（３２）提供的绝缘型双向直流电压转换功能，该转换部分（３２）具有一绝缘型双向直流电压转换器（３３）、一控制器（３５）和一平滑电路（３４）。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器本专利技术涉及适应于不同电源电压的电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器。供电动机运行控制器用的电源电压大体随电动机的应用以及使用电动机所在的国家和地区而不同。例如，在日本，一般家庭供电电压为100伏交流电，而工业供电电压为200伏交流电。在海外诸国，工业供电电压为200—230伏交流电、380伏交流电、400伏交流电和415伏交流电(欧洲)，以及240伏交流电和460—480伏交流电(美国)。通常，粗略地把工业供电电压分成200伏交流电、240伏交流电、380伏交流电、415伏交流电和480伏交流电等各类。电动机可在加速、正常输出和减速中任何一种运行状态下使用。因此，电动机运行控制器需要有两个功能。一个功能是，把能量从一输入电源馈电给电动机，以下将称之为“动力模式(power mode)”；第二功能是，将电动机作为发电机来操作，从而将电动机和固定于电动机的转子的旋转能量返回输入电源，以下将称之为“再生模式(re-generation mode)”。图28为一方框图，表示常规电动机运行控制器的主要电路部分，其中标号1为输入电源，标号2为电动机运行控制器，而标号3为电动机。将电动机运行控制器2粗略地分为转换器部分4和逆变器部分5，其中，转换器部分4用作双向转换交流电输入部分和直流电部分，而逆变器部分5把直流电转换成交流电。在转换器4中，标号6为由二极管电桥等组成的整流器，标号7为由晶体管电桥等组-->成的电源逆变器，用以输出电源频率，标号8为电源逆变器控制器，用以控制电源逆变器7的运行，而标号9为由电解电容器等组成的平滑电路。在逆变器部分5中，标号10为逆变器，根据电动机3的运行状态而输出电压、电流和频率，标号11为逆变器控制器，用以控制逆变器10的运行，而标号12为接口电路，用以接收外界提供给电动机3的运行指令，诸如加速，减速和转速等。图29举了一个常用的例子，适应于供电电压与电动机运行控制器2和电动机3的电压规格不一致的情况，其中标号1a为与电压规格不一致的输入电源，而标号13为变压器，用以把与电压规格不一致的供电电压转换成与规格一致的电压。图30是一个连接的例子，其中包括多个电动机运行控制器2a、2b、和2c，以及多个电动机3a、3b和3c。例中，通过变压器13进行分批电压转换，为电动机运行控制器2a、2b和2c提供电源。电动机运行控制器2a、2b和2c分别从外界接收电动机运行指令a、b和c。图31是日本特许公开号4—38192中所示的电路图，其中在转换器部分中的整流器6与逆变器部分5之间配备了一个直流电压转换器20，用以适应与电动机3的电压规格不一致的供电电压。图31中，标号21为初级平滑电路，标号22为次级平滑电路，标号23为放电电阻，标号24为放电开关，而标号25为用以控制直流电压转换器20和逆变器部分5的控制器。接下来，将讨论运行情况。首先，描述图28中电动机运行控制器2的运行情况。在动力模式中，电动机运行控制器2通过整流器6把输入的交流电压1转换成直流电压，并且通过平滑电路9使直流电压变平滑。然后，电动机运行控制器再通过逆变器10把平滑的直流电压转换成具有操作电动机3所需的电压、电流和频率的交流电源。当接收到逆变器部分5的输出时，电动机就以预定的转速运行。其次，在再生模式中，逆变器10工作，从而将电动机作为发电机来驱-->动。结果，应用电气制动器，通过平滑电路9经电源逆变器7将电动机3的旋转能量反馈给输入电源1。逆变器控制器11控制逆变器10，以便根据从接口电路12上接收到的外部电动机运行指令来驱动电动机3。电源逆变器7输入电源电压的量值、频率和相位，以及平滑电路9的电压。当平滑电路的电压大于再生模式中的电源电压时，用与输入电源相同的频率和相位驱动电源逆变器7，从而把能量反馈给输入电源1。因此，转换器部分4具有多个组件，但只有一个功能，而逆变器部分5则有许多功能，例如，控制电动机速度和旋转位置，以及与外部控制器接口等，并起着电动机运行控制器2的主要功能和基本操作的作用。接着，将讨论适用于与电动机3的电压规格不一致的供电电压的惯例。以下三种方法可用以适应与电压规格不一致的供电电压：方法1：考虑电动机运行控制器2和电动机3的耐电压、容许   电压和电流，从而根据输入电压来选择组件并设计结   构。方法2：如图29所示，将变压器13安插在输入电源1a和电动   机运行控制器2之间，用于电压转换。方法3：如图31所示，供有内部直流电压转换器20。依照方法1，当考虑耐电压时，200伏交流电的电动机运行控制器和200伏交流电的电动机不可用于400伏交流电，并且当考虑主电路部分的载流量时，由于需要双倍的电流，所以不能用于100伏交流电(尽管电压与200伏交流电相比变成了一半)。因此，必须为各种供电电压提供不同类型的电动机运行控制器2和电动机3。依照方法2，必须为各种电压提供不同类型的变压器。依照方法3，可使用规格与供电电压1a不同的电动机3，但为了绝缘，需要一个如方法2中的变压器。尽管可将单一的内部逆变器部分用于各种供电电压，但需提供不同类型的电动机运行控制器。-->图32是美国第5,027,264号专利中列出的绝缘型双向直流电压转换器的电路图。其中，标号21为初级平滑电路，标号22为次级平滑电路，标号100为绝缘型双向直流电压转换器，标号110为绝缘型双向直流电压转换器100的开关元件控制器，而标号120则为绝缘型双向直流电压转换器100的电压环路控制器。绝缘型双向直流电压转换器100包括初级开关元件101a—101d、内部变压器102和次级开关元件103a—103d。标号i1、iL1、iL2和i2表示图32中沿箭头方向流动的电流，而V1和V2则分别表示初级和次级电压。图33列举了图32中开关元件控制器110的某一内部结构方框图，其中标号111为脉冲发生器，标号112为移相电路，用于输入相位差ph并用相位差ph移动脉冲发生器111输出脉冲的相位，而标号113和114为使脉冲信号倒相的“非”电路。设脉冲发生器111产生的脉冲为pls，则开关元件控制器110将pls输入初级开关元件101a和101d，并将倒相的pls输入初级开关元件101b和101c。此外，它使pls的相位移动相位差ph，然后输入次级开关元件103a和103d，并将相位移动了相位差ph的倒相pls输入次级开关元件103b和103c。图34(a)为图32中电压环路控制器120的某一内部结构实例的方框图，其中标号121为减法器，用以求出绝缘型双向直流电压转换器100中次级电压检测值V2和次级电压目标值V2*之间的差，而标号122为电压环路增益电路，例如，它可由比例元件和积分元件组成。图34(b)为图34(a)中电压环路控制器120运行情况的流程图。步骤S101输入次级电压V2，步骤S102计算电压偏差V2er，步骤S103求出控制变量：相位差ph，以及在步骤S104输出相位差ph。图35和36为初级和次级驱动电路运行状态的时间图和电流波-->形图。图35表示动力模式，而图36表示再生模式。图中，信号101a至101d和103a至103d表示赋于相同参考标号诸开关元件的工作情况；脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机运行控制器，其特征在于，包括一转换器部分和一逆变器部分，所述转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电压的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，所述逆变器部分向电动机供电。

【技术特征摘要】
JP 1994-10-3 239070/941.一种电动机运行控制器，其特征在于，包括一转换器部分和一逆变器部分，所述转换器部分具有一能将交流供电电压转换成直流电压的整流器、一能将直流电压转换成交流供电电压的电源逆变器电路和一个绝缘型双向直流电压转换器，所述逆变器部分向电动机供电。2.一种电动机运行控制器，其特征在于，包括：一转换器部分，其具有一个能将交流供电电压转换成直流电压的整流器，一电源逆变器电路，用于将直流电压转换成交流供电电压，以及一双向直流电压转换器部分和一向电动机供电的逆变器部分，其中所述电动机运行控制器包括装在第一机箱中的所述转换器部分和装在分立的第二机箱中的所述逆变器部分。3.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括：一初级转换器，其具有能将初级直流电压转换成交流电压并在输出端提供所述交流电压的开关元件，一变压器，其具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的一个交流电电压输出端相连，和一次级转换器，其具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，所述次级转换器还包括通过对所有电力传输开关元件和某些电力接收开关元件进行驱动相位差控制来控制传输功率的装置。4.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括一初级转换器、一变压器、一次级转换器和一电压控制环路，其中，初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，而电压控制环路能保持所述初级电压和所述次级电压间的比值不变。5.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括一初级转换器、一变压器、一次级转换器和一电压控制环路，其中，初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，而电压控制环路能保持所述初级电压换算成的所述次级电压与所述次级电压之间的差不变。6.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括一初级转换器、一变压器、一次级转换器和一电压控制环路，其中，初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，而电压控制环路能按某种运行状态的特征，至少基于下列控制中的一种来进行控制：(i)次级电压不变的控制，(ii)初级电压换算成的次级电压与所述次级电压之差不变的控制，或(iii)初级-次级电压比不变的控制。7.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，用来确定所述绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态特征为传输功率，若传输功率较小，则控制次级电压不变，而若传输功率较大，则控制初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变或控制初级-次级电压比不变。8.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，用来确定所述绝缘型双向直流电压转换器控制模式的运行状态特征为初级电压值，若初级电压高于某一设定值，则进行次级电压不变的控制，而若初级电压低于设定值，则进行初级电压换算成的次级电压与次级电压之差不变的控制或进行初级-次级电压比不变的控制。9.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括能根据控制方法改变控制系统增益的装置。10.如权利要求6所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，限定指令变化率的最大值，从而当改变控制方法时，所述次级电压的指令值不会迅速变化。11.如权利要求4所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括一个能衰减整流后的初级电压纹波的滤波器。12.如权利要求5所述的绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，还包括一个能衰减整流后初级电压纹波的滤波器。13.一种绝缘型双向直流电压转换器，其特征在于，包括一初级转换器、一变压器、一次级转换器和一电压控制环路，其中，初级转换器具有将初级直流电压转换成交流电压的开关元件，变压器具有两端跨接有初级电压的初级绕组和两端跨接有次级电压的次级绕组，所述初级绕组与所述初级转换器的交流电压输出端相连，次级转换器具有能将交流电压转换成次级直流电压的开关元件，该交流电压与所述变压器的所述次级绕组相连，而电压控制环路用于控制所述初级电压和次级电压，在此能根据所述初级电压和所述次级电压换算成的所述初级电压之差来改变脉冲宽度。14.一种电...

【专利技术属性】
技术研发人员：喜多博文，贝谷敏之，木全政弘，大西良孝，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]