逆变器控制的方法和设备技术

用于由逆变器电路驱动的马达的逆变器控制设备和方法。该马达的初级电流由一个检测器电路检测并与一个初级电流指令值一起被用来提供逆变器电路的脉冲宽度调制。该逆变器受到一个开关电路的控制，该开关电路能够根据任一或多个因素来改变ＰＷＭ频率，这些因素包括马达速度、马达速度或位置控制模式、等效负载因子和检测温度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
逆变器控制的方法和设备本专利技术涉及一种逆变器控制设备和驱动马达的方法的改进。为了便于理解，下面将结合例子来描述用于驱动感应马达的矢量控制逆变器控制设备(以下称为“逆变器控制设备”)。图25、26、27和28显示了传统的控制型矢量控制逆变器控制设备。图25是主要装置图，图26是矢量控制框图，图27是PWM操作原理图，且图28(a)—28(b—3)是逆变器控制设备的轮廓图。在图25中，标号1表示一个三相交流电源，2表示由二极管等组成的整流电路—它从三相交流电源1获得直流电压，3表示直流电压平滑滤波器，4表示由诸如晶体管的开关器件组成的逆变器电路，5表示一个作为负载的感应电机(以下称为“马达”)，6表示检测马达5的速度的速度检测器，7表示提供马达5的速度依据的速度指令电路，8表示一个矢量控制运算电路—它根据速度指令电路7的指令值ωr*与速度检测器6的检测输出ωr之间的偏离对马达5的初级电流指令值I*进行运算，9表示一个电流检测器—它检测马达5的初级电流检测值I，10表示一个脉冲宽度调制控制电路(以下称为“PWM电路”)—它根据所述初级电流指令值I*与初级电流检测值I之间的偏离来产生使开关装置通—断的信号，且11表示一个散热器，它散掉由装在整流电路2和逆变器电路4中的装置产生的热量。在上述设置中，现在根据图26的矢量控制框图来描述矢量控制-->运算电路8的内部设置。在此图中，81表示一个运算放大器，它放大速度指令电路7的指令值ωr*与速度检测器6的检测值ωr之间的差，并输出用于力矩Iq*的电流指令值；82表示一个次级磁通量图形发生器，它根据速度检测器6的检测值ωr来产生次级磁通量指令值Φ2*；83表示一个算法电路，它根据次级磁通量图形发生器82的输出来产生一个估计的次级磁通量Φ2和激励电流分量指令值Id*；84表示一个初级电流幅度发生器，它根据用于力矩Iq*的电流指令值和激励电流分量指令值Id*来产生一个初级电流幅度值｜I1*｜；85表示一个力矩幅角算法电路，它从力矩Iq*的电流指令值和激励电流分量指令值Id*对力矩幅角θ*进行运算；86表示一个滑差频率指令算法电路，它从用于力矩Iq*的所述电流指令值和估计的次级磁通量Φ2对一个滑差频率指令ωs*进行运算；且87表示一个初级电流指令算法电路，它根据由力矩幅角算法电路85的输出｜I1*｜、力矩幅角算法电路85的输出θ*和滑差频率指令算法电路86的输出ωs*与速度检测器6的输出ωr之和组成的逆变器频率指令ω0来对初级电流指令值I*进行计算。所述电路组成了矢量控制运算电路8。在这种设置中，现在将根据图27的PWM操作原理图，来描述PWM电路10的内部设置。在此图中，1001表示ΔI或初级电流指令值I*与初级电流检测值I之间的偏离，1002表示用于斩波ΔI的三角波，且1003表示开关信号一它作为所述ΔI与三角波之间的比较结果，当ΔI大于该三角波时导通且当ΔI小于该三角波时关断。该三角波的周期一般被称为PWM频率且在下面被称为“fpwm”。这些装置，诸如装在逆变器电路4中的功率晶体管，(以下称为“开关装置”)在这种开关信号1003的控制下被通—断。-->图28(a)—28(b—3)是包含所述设置的逆变器控制设备的轮廓图。在这些附图中，标号11a、11b和11c表示了散热器，12表示一个电路，且13表示一个冷却风扇。当负载或马达受到逆变器控制设备的驱动时，fpwm通常被设定为大约3kHz。然而，由于处于人所能够听见的范围内，大约为3kHz的频率在马达运行时产生了讨厌的噪声。为了降低或基本上消除这种噪声，经常将fpwm设定在人的听力范围以外或大约为10kHz—20kHz。另外，当马达以非常快的速度转动时(大约为50000rpm或更高)，必须将fpwm设定在并正常情况下更高的值(大约5kHz—10kHz)，以保持如下的控制性能，因为马达电流的频率更高。在这些图中，图28(a)显示了逆变器控制设备的轮廓，其中fpwm大约为3kHz；且图28(b—1)、28(b—2)和28(b—3)显示了当fpwm为大约5kHz—20kHz的逆变器控制设备的轮廓。随着fpwm增大，逆变器电路4中的开关装置的开关损耗上升且产生的热量增大。因此，散热器11b、11c必须比图28(b—1)和28(b—2)中的散热器11a大，或者必须在外侧设置冷却风扇13，如图28(b—3)所示，以改善散热能力。在上述驱动马达的传统逆变器控制设备中，当需要以低噪声驱动马达时，要将fpwm设定在比正常情况更高的值。另外，当需要以非常快的转速驱动马达时，需要将fpwm设定在比正常情况更高的值。在传统上，作为对付开关装置由于如上所述地设定在更高值的fpwm而产生的热量增大的措施，将逆变器控制设备的散热器作得更大或者在外侧设置额外的冷却风扇。因此，当以低噪声或快的转速驱动马达时，逆变器控制设备的尺寸或成本因而被增大了。因此，本专利技术的一个目的，是通过提供一种马达驱动逆变器控-->制设备来克服上述问题，当以低噪声或非常快的转速驱动马达时，该逆变器控制设备不需要大的尺寸和外形，因而不会导致成本的增大。为了实现上述目的，本专利技术涉及的马达驱动逆变器控制设备具有以下的一或多个特征：(1)低速—高速PWM切换，由在马达的低速和高速范围之间切换fpwm的装置提供；(2)恒定力矩恒定输出PWM切换，由在马达的恒定力矩特性区和恒定输出区之间切换fpwm并将fpwm与速度函数一起设定在恒定输出区中的装置提供；(3)加速/减速稳定状态PWM切换，由只在马达加速/减速期间将fpwm设定在更高值的装置提供；(4)速度—位置PWM切换，由只在位置环操作将fpwm设定在更高值的装置提供；(5)等效负载因子PWM切换，由对马达负载因子进行运算并能够根据该负载因子来改变fpwm的装置提供；(6)散热器—环境温度差PWM切换，由检测散热器的温度和逆变器控制设备的环境温度并能够根据它们之间的差来改变fpwm的装置提供；(7)由在固定和改变fpwm之间进行选择的装置进行的切换；以及(8)当fpwm受到切换时，将开关装置的栅极关闭一次。图1是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的一个实施例的主设置图；-->图2是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的一个实施例的操作时序图；图3是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的一个实施例的操作流程图；图4是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第二实施例的主设置图；图5是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第二实施例的操作时序图；图6是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第二实施例的操作流程图。图7是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第三实施例的主设置图。图8是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第三实施例的操作时序图。图9是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第三实施例的操作流程图。图10是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第四实施例的主设置图。图11是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第四实施例的操作时序图。图12是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第四实施例的操作流程图。图13是根据本专利技术的用于驱动马达的逆变器控制设备的第五实施例的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器控制设备，包括用于检测由逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器、用于检测所述马达的速度的速度检测器、和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括低速－高速ＰＷＭ切换装置，该低速－高速ＰＷＭ切换装置用于判定由所述速度检测器检测的马达速度是处于低速范围还是处于高速范围，以切换所述脉冲宽度调制电路的ＰＷＭ频率。

【技术特征摘要】
JP 1994-1-28 8872/941.一种逆变器控制设备，包括用于检测由逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器、用于检测所述马达的速度的速度检测器、和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括低速—高速PWM切换装置，该低速—高速PWM切换装置用于判定由所述速度检测器检测的马达速度是处于低速范围还是处于高速范围，以切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率。2.一种逆变器控制设备，包括用于检测由逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器、用于检测所述马达的速度的速度检测器、和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括恒定力矩—恒定输出PWM切换装置，该恒定力矩—恒定输出PWM切换装置用于判定由所述速度检测器检测的马达速度是处于一个恒定力矩区还是处于一个恒定输出区，以切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率并借助在所述恒定输出区中的马达速度函数来设定PWM频率。3.一种逆变器控制设备，包括用于检测由一个逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括加速/减速—稳定状态PWM切换装置，该加速/减速—稳定状态PWM切换装置用于判定马达是处于加速/减速运行还是处于稳定状态运行，以切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率。4.一种逆变器控制设备，包括用于检测由一个逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括速度—位置PWM切换装置，该速度—位置PWM切换装置用于判定马达是处于速度控制模式还是处于位置控制模式，以切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率。5.一种逆变器控制设备，包括用于检测由一个逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括等效负载因子PWM切换装置，该等效负载因子PWM切换装置用于对马达的等效负载因子进行运算，以根据所述负载因子切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率。6.一种逆变器控制设备，包括用于检测由一个逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述逆变器电路进行脉冲宽度调制的脉冲宽度调制电路，所述逆变器控制设备包括散热器—环境温度差PWM切换装置，该散热器—环境温度差PWM切换装置用于检测所述逆变器设备的散热器温度和环境温度，以根据一个温度差来切换所述脉冲宽度调制电路的PWM频率。7.一种逆变器控制设备，包括用于检测由一个逆变器电路驱动的马达的初级电流的电流检测器和用于根据所述电流检测器的初级电流检测值和一个初级电流指令值对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林田隆洋，
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]