專(zhuān)利名稱(chēng)：頻率變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于可電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、再生制動(dòng)、輸入電源功率因數(shù)良好地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的頻率變換裝置。
以往，涉及可再生運(yùn)轉(zhuǎn)、能提高電源功率因數(shù)的頻率變換裝置及其控制方法，有在特開(kāi)昭55-94583號(hào)公報(bào)等所揭示的方案。
圖2是以往的頻率變換裝置的構(gòu)成圖。圖中，2是采用開(kāi)關(guān)元件(GTO)的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，5是采用開(kāi)關(guān)元件(GTO)的電壓型PWM方式變換器，8是對(duì)逆變器2發(fā)輸出頻率及電壓指令的頻率指令電路，9是產(chǎn)生頻率可變的3相正弦波信號(hào)的振蕩器，其輸出頻率與來(lái)自指令電路8的頻率指令信號(hào)成比例。
10是把指令電路8和振蕩器9各自的輸出信號(hào)相乘的乘法器，11是產(chǎn)生三角波載波信號(hào)的振蕩器，12是把乘法器10的輸出信號(hào)與載波信號(hào)比較、輸出后述的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)的比較器，13是輸出控制逆變器2的開(kāi)關(guān)元件通斷的選通信號(hào)的選通電路。又，乘法器10和比較器12，與電動(dòng)機(jī)3的相數(shù)一致，同樣需要3組，其中2組省略記述。
14是輸出變換器5的直流輸出電壓指令信號(hào)的電壓指令電路，15是連接至變換器5的直流輸出端的電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是檢出電容器15電壓的電壓檢測(cè)器，17是對(duì)比電壓指令信號(hào)和檢測(cè)器16的輸出電壓，并將其差值加以放大的電壓偏差放大器，18是與連接至變換器5的交流電源電壓絕緣，且用于檢出輸入電源相位的變換器，19是檢測(cè)變換器5的交流輸入電流(瞬時(shí)值)的電流檢測(cè)器，20是根據(jù)變換器18、檢測(cè)器19及放大器17的輸出信號(hào)，輸出變換器5的交流輸入電壓基本成分(瞬時(shí)值)的指令信號(hào)的運(yùn)算電路。21是產(chǎn)生三角波的載波信號(hào)的振蕩器，22是比較載波信號(hào)與運(yùn)算電路20的輸出信號(hào)，并輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的比較器，23是輸出控制變換器5的開(kāi)關(guān)通斷的選通信號(hào)的選通信號(hào)放大器。
30b是相應(yīng)于變換器18及電壓檢測(cè)器16的輸出，確定PWM逆變器2、變換器5停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并確定后述繼電器的狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路。31是抑制在本裝置接入電源時(shí)的電容器15的初始充電電流峰值，以防止本裝置及外圍電路損壞的電阻器，32是連接至電阻31兩端，并根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路30b的信號(hào)確定通斷的繼電器。電阻31和繼電器32形成電流抑制電路。
在上述已有技術(shù)的頻率變換裝置中，當(dāng)瞬時(shí)停電、瞬時(shí)電壓降低等電源異常發(fā)生時(shí)，電于變換器5繼續(xù)進(jìn)行調(diào)制，因而存在恢復(fù)供電時(shí)，輸入、輸出側(cè)均流過(guò)過(guò)大電流，有損壞裝置及周?chē)鷻C(jī)器危險(xiǎn)這樣的問(wèn)題。
本發(fā)明是為解決上述課題而研究成功的，其第1目的在于得到一種在產(chǎn)生瞬時(shí)停電時(shí)，根據(jù)電容器的電壓確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
本發(fā)明的第2目的在于得到一種瞬時(shí)停電發(fā)生然后再恢復(fù)供電后，根據(jù)恢復(fù)供電前的電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
進(jìn)而，本發(fā)明的第3目的在于得到一種電壓瞬時(shí)降低時(shí)，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
再者，本發(fā)明的第4目的在于，得到一種從因瞬時(shí)降低電壓而變換器輸出停止的狀態(tài)再恢復(fù)供電后，在電流抑制電路短路、第1變換器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，確定第2變換器輸出的頻率變換裝置。
在涉及本發(fā)明的頻率變換裝置中，備有把交流電壓變換成直流的脈寬調(diào)制方式的第1變換器；向電動(dòng)機(jī)提供可變電壓、可變頻率的交流電的脈寬調(diào)制方式的第2變換器；連接在第1變換器輸出側(cè)和第2變換器的輸入側(cè)之間的電容器；連接在第1變換器的輸入側(cè)，并由電阻和短路手段組成的電流抑制電路；檢測(cè)有元輸入至第1變換器的電源的檢測(cè)電路；測(cè)定電容器電壓的測(cè)定電路；在輸入電源產(chǎn)生停電時(shí)，停止第1變換器變換，若電容器兩端電壓大于一定值，則使電流抑制電路的短路手段及第2變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)，并繼續(xù)進(jìn)行輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路。
又，當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路停止第1變換器的變換，進(jìn)而，若電容器的電壓小于一定值，則使電流抑制電路中的短路手段及第2變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為接入電源前的狀態(tài)。
再者，當(dāng)發(fā)生電容器的電壓大于一定值的瞬時(shí)停電后再恢復(fù)供電時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使第1變換器的變換開(kāi)始。
此外，進(jìn)一步備有通過(guò)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的殘留電壓檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測(cè)電路；電容器兩端電壓變成小于一定值的瞬時(shí)停電發(fā)生后再恢復(fù)供電時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路在電容器的電壓大于一定值后，使電流抑制電路中的短路手段短路，開(kāi)始第1變換器的變換，并對(duì)照電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定第2變換狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行變換。
又，瞬時(shí)電壓降低發(fā)生時(shí)，若所述電容器的電壓大于一定值，則運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使電流抑制電路的短路手段的狀態(tài)，第1變換器及第2變換器的變換狀態(tài)延續(xù)。
在出現(xiàn)瞬時(shí)電壓下降時(shí)，一旦所述電容器的電壓小于一定值，運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路就使所述電流抑制電路的短路手段開(kāi)路，停止第1變換器和第2變換器的變換。
再者，進(jìn)一步備有通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的殘留電壓，檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測(cè)電路；從瞬時(shí)電壓下降再恢復(fù)供電后，若電容器的電壓大于一定值，則運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使電流抑制電路中的短路手段短路，開(kāi)始第1變換器的變換，并對(duì)照電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定第2變換器的變換狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行變換。


圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的頻率變換裝置的構(gòu)成。
圖2表示已有技術(shù)的頻率變換裝置的構(gòu)成。
圖中2是采用開(kāi)關(guān)(GTO)元件的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，5是采用開(kāi)關(guān)(GTO)元件的電壓型PWM方式變換器，15是電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是電壓檢測(cè)器，8是與連至變換器5的交流電源的電壓絕緣，并用于輸出輸入電源相位的變換器，30a是運(yùn)轉(zhuǎn)控制手段，31是電阻器，32是繼電器，40是電壓檢測(cè)器。
下文結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的頻率變換裝置的構(gòu)成。圖中，2是作為第2變換器的，采用開(kāi)關(guān)(GTO)元件的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，5是作為第1變換器的，采用開(kāi)關(guān)(GTO)元件的電壓型PWM方式變換器，8是對(duì)逆變器2發(fā)輸出頻率及電壓指令的頻率指令電路，9是產(chǎn)生可變頻率的3相正弦波信號(hào)的振蕩器，其輸出頻率與來(lái)自指令電路8的頻率指令信號(hào)成比例。10是把指令電路8和振蕩器9各自的輸出信號(hào)相乘的乘法器，11是產(chǎn)生三角波載波信號(hào)的振蕩器，12是把乘法器10的輸出信號(hào)與載波信號(hào)比較，并輸出后述的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)的比較器，13是輸出控制逆變器2的開(kāi)關(guān)元件通斷的選通信號(hào)的選通電路。又，對(duì)于乘法器10和比較器12，雖然與電動(dòng)機(jī)3的相數(shù)一致，同樣有3組，但另2組省略記述。
14是輸出變換器5的直流輸出電壓指令信號(hào)的電壓指令電路，15是連接至變換器5的直流輸出端的電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是檢測(cè)其電壓的電壓檢測(cè)器，17是對(duì)比電壓指令信號(hào)和檢測(cè)器16的輸出電壓，并將其差值加以放大的電壓偏差放大器，18是與連接至變換器6的交流電源的電壓絕緣，且用于檢測(cè)輸入電源相位的變換器，19是檢測(cè)變換器5的交流輸入電流(瞬時(shí)值)的電流檢測(cè)器，20是根據(jù)變換器18、檢測(cè)器19及放大器17的輸出信號(hào)，輸出變換器5的交流輸入電壓的基本成分(瞬時(shí)值)的指令信號(hào)的運(yùn)算電路。21是產(chǎn)生三角波的載波信號(hào)的振蕩器，22是比較載波信號(hào)與運(yùn)算電路20的輸出信號(hào)，并輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的比較器，23是輸出控制變換器5的開(kāi)關(guān)通斷的選通信號(hào)的選通放大器。
30a是根據(jù)變換器18的輸出及電壓檢測(cè)器16的輸出，確定PWM逆變器2、換變器5停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并確定后述繼電器的狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路。31是抑制電源接入本裝置時(shí)，電容器15的初始充電電流的峰值，以防止本裝置及外圍電路損壞的電阻器，32是連接至電阻31兩端，并根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路30a的信號(hào)，確定通斷的繼電器。40是檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測(cè)電路。
下文，說(shuō)明上述構(gòu)成的動(dòng)作。首先，一旦電源接入本裝置，即出現(xiàn)經(jīng)電阻31，對(duì)電容器15進(jìn)行充電的電流，而且若電容器15的電壓達(dá)到一定值，則DC-DC變換器15a開(kāi)始輸出控制電源，運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路30a通過(guò)繼電器32短路電阻31。此后，變換器5通過(guò)比較器22確定變換器5各元件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使輸入電流與輸入電壓同相位，而且變換器根據(jù)該信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，PWM逆變器2也在繼電器32短路后，根據(jù)頻率指令電路8的指令狀態(tài)，控制PWM逆變器2的開(kāi)關(guān)元件，從而控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在該狀態(tài)中，出現(xiàn)瞬時(shí)停電時(shí)，通過(guò)檢測(cè)輸入電流的檢測(cè)器19，檢出輸入電源停電，從而停止變換器5的變換動(dòng)作。若電容器15的電壓大于一定值，則PWM逆變器2繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，且繼電器32也維持短路狀態(tài)。一旦電容器15電壓降低，且低于一定值，則繼電器32釋放，PWM逆變器2的輸出也就停止。
從瞬時(shí)停電再恢復(fù)供電后，在PWM逆變器2繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，通過(guò)使變換器5開(kāi)始變換操作進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，而在PWM逆變器2停止運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，則檢出電容器15的電壓大于一定值后，使繼電器32為短路狀態(tài)，再開(kāi)始PWM逆變器2的輸出。
這時(shí)，在停電時(shí)PWM逆變器2停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，往往感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，因而PWM逆變器2開(kāi)始輸出前，通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測(cè)電路40，檢出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)數(shù)，確定PWM逆變器2的輸出，才開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
另一方面，出現(xiàn)瞬時(shí)電壓下降時(shí)，通過(guò)變換器18判定輸入電源正常并通過(guò)電容器15電壓降低，可判定上述情況發(fā)生。
這時(shí)，若輸入電壓大于一定值，變換器2、5繼續(xù)變換動(dòng)作。輸入電壓若不足一定值，則使繼電器32為開(kāi)放狀態(tài)，停止變換器5、PWM逆變器2的變換動(dòng)作。
此后恢復(fù)供電，一旦電容器15的電壓為一定值，就使繼電器32為短路狀態(tài)，變換器5的變換動(dòng)作開(kāi)始，PWM逆變器2開(kāi)始輸出。然而，如上文所述，在停電時(shí)PWM逆變器2停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，往往感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3由于慣性，仍在旋轉(zhuǎn)，因而PWM逆變器2輸出開(kāi)始前，通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測(cè)電路40，檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并根據(jù)該轉(zhuǎn)數(shù)，確定PWM逆變器2的輸出，才開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明，具有如上所述構(gòu)成，取得如下效果。
能得到在發(fā)生瞬時(shí)停電時(shí)，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而檢出電源異常，保護(hù)本裝置，同時(shí)，能盡可能使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
從發(fā)生瞬時(shí)停電再恢復(fù)供電后，根據(jù)恢復(fù)供電前的電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而能得到可平穩(wěn)進(jìn)行恢復(fù)供電時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
出現(xiàn)瞬時(shí)電壓下降時(shí)，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而能得到檢出電源異常、保護(hù)裝置，同時(shí)能盡可能使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
從瞬時(shí)電壓下降引起變換器輸出停止的狀態(tài)再恢復(fù)供電后，在電流抑制電路短路，且第1變換器運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，確定第2變換器的輸出，因而能得到可平穩(wěn)進(jìn)行恢復(fù)供電時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的、高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
權(quán)利要求
1．一種頻率變換裝置，其特征在于包括把交流電壓變換成直流的脈寬調(diào)制方式的第1變換器；向電動(dòng)機(jī)提供可變電壓、可變頻率的交流電的脈寬調(diào)制方式的第2變換器；連接在所述第1變換器輸出側(cè)和所述第2變換器的輸入側(cè)之間的電容器；連接在所述第1變換器的輸入側(cè)，并由電阻和短路手段組成的電流抑制電路；檢測(cè)有元輸入至所述第1變換器的電源的檢測(cè)電路；測(cè)定所述電容器電壓的測(cè)定電路；在出現(xiàn)輸入電源停電時(shí)，停止所述第1變換器的變換，若電容器兩端電壓大于一定值，則使所述電流抑制電路的短路手段及第2變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)延續(xù)，并繼續(xù)進(jìn)行輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路。
2．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，當(dāng)出現(xiàn)停電時(shí)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路停止第1變換器的變換，進(jìn)而，若電容器的電壓小于一定值，則使所述電流抑制電路中的短路手段及第2變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為接入電源前的狀態(tài)。
3．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，當(dāng)發(fā)生電容器的電壓大于一定值的瞬時(shí)停電后再恢復(fù)供電時(shí)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使第1變換器的變換開(kāi)始。
4．如權(quán)利要求2所述的的頻率變換裝置，其特征在于，進(jìn)一步備有通過(guò)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的殘留電壓檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測(cè)電路；電容器兩端電壓變成小于一定值的瞬時(shí)停電發(fā)生后再恢復(fù)供電時(shí)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路在電容器的電壓大于一定值后，使所述電流抑制電路中的短路手段短路，開(kāi)始所述第1變換器的變換，并對(duì)照電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定所述第2變換狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行變換。
5．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，出現(xiàn)瞬時(shí)電壓降低時(shí)，若所述電容器的電壓大于一定值，則所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使所述電流抑制電路的短路手段的狀態(tài)、所述第1變換器及第2變換器的變換狀態(tài)延續(xù)。
6．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，出現(xiàn)瞬時(shí)電壓下降時(shí)，一且所述電容器的電壓小于一定值，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路就使所述電流抑制電路的短路手段開(kāi)路，停止所述第1變換器和第2變換器的變換。
7．如權(quán)利要求6所述的頻率變換裝置，其特征在于，進(jìn)一步備有通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的殘留電壓，檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測(cè)電路；從瞬時(shí)電壓下降再恢復(fù)供電后，若所述電容器的電壓大于一定值，則所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路使所述電流抑制電路中的短路手段短路，開(kāi)始第1變換器的變換，并對(duì)照電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定所述第2變換器的變換狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行變換。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種檢出瞬時(shí)停電、瞬時(shí)電壓下降等電源異常,保護(hù)裝置、盡可能使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn),同時(shí)能平穩(wěn)進(jìn)行復(fù)電時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。該裝置包括:脈寬調(diào)制方式的第1變換器(5)和第2變換器(2);連接在此二變換器之間的電容器(15);連接在第1變換器輸入側(cè)的電流抑制電路;檢測(cè)第1變換器有無(wú)輸入電源的檢測(cè)電路(19);測(cè)定電容器(15)電壓的電路(16);出現(xiàn)輸入電源停電時(shí),停止第1變換器的變換,若電容器(15)的電壓大于一定值,使電流抑制電路及第2變換器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)延續(xù),并繼續(xù)輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路(30a)。
文檔編號(hào)H02M7/162GK1215245SQ98118810
公開(kāi)日1999年4月28日 申請(qǐng)日期1998年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月28日
發(fā)明者栗山茂三 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社