BR112013017904B1

BR112013017904B1 - método para controlar um aparelho de conversão de energia

Info

Publication number: BR112013017904B1
Application number: BR112013017904-0A
Authority: BR
Inventors: Takurou Ogawa; Morimitsu Sekimoto
Original assignee: Daikin Industries, Ltd
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2020-12-29
Also published as: JP2012165631A; KR101528691B1; CN103299539A; EP2667501A4; CN103299539B; WO2012098628A1; RU2543503C1; JP5126409B2; BR112013017904A2; RU2013138458A; EP2667501B1; KR20130103808A; ES2816386T3; EP2667501A1

Abstract

APARELHO DE CONVERSÃO DE ENERGIA. Uma seção conversora (20) é provida, que é configurada para converter, através da comutação de uma pluralidade de dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), energia de uma fonte de alimentação CA (6) em energia CA tendo uma frequência predeterminada para gerar a energia CA para um motor (5) Um controlador (40) é provido, que é configurado para realizar um controle de torque de forma que o torque de saída do motor (5) contenha um componente pulsante da fonte de alimentação que é um componente pulsante com um número de vezes de uma frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA ( 6) e que o torque de saída do motor (5) varie em associação com a variação no torque de carga do motor (5), e configurado para obter um valor da corrente de pico quando o momento de um pico do componente pulsante da fonte de energia e momento de um pico de um componente pulsante de torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si e para reduzir a faixa de variação do torque de saída de forma que o valor da corrente de pico não exceda um limite superior predeterminado.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente revelação se refere a um método para controlar um aparelho de conversão de energia configurado para controlar um motor.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Convencionalmente, os aparelhos de conversão de energia configurados para controlar, por exemplo, motores de compressores são amplamente conhecidos.

[003] Por exemplo, o Documento de Patente 1 revela um aparelho de conversão de energia configurado para variar o torque de saída de um motor dependendo da pulsação do torque de carga de um compressor por rotação deste. Isto é, em referência, por exemplo, a FIG. 18, em um único compressor de cilindro, o torque de compressão varia dependendo do ângulo de rotação de um pistão por rotação deste, e, portanto, o torque de carga do motor pulsa em associação com a variação no torque de compressão. Assim, no aparelho de conversão de energia revelado no Documento de Patente 1, o torque de saída do motor varia na sincronização com a pulsação do torque de carga. Isto reduz a vibração durante a operação do compressor.

[004] O Documento de Patente 2 revela um aparelho de conversão de energia no qual a potência de um capacitor configurado para tensão de saída suave é extremamente baixa. Especificamente, o aparelho de conversão de energia inclui um circuito conversor, um link CC conectado em paralelo ao circuito conversor, e um circuito inversor incluindo uma pluralidade de dispositivos de comutação. No circuito conversor, a retificação de onda completa da tensão de uma fonte de alimentação CA é realizada para gerar a tensão retificada para o link CC. Um capacitor tendo potência eletrostática extremamente baixa é conectado ao link CC. Especificamente, tal capacitor tem somente cerca de um centésimo da potência de um capacitor de suavização típico. Desta forma, o link CC gera a tensão retificada conforme a tensão CC que pulsa sem ser suavizada. O circuito inversor converte tal tensão CC em energia CA, e fornece tal energia para um motor para conduzir o motor. No aparelho de conversão de energia revelado no Documento de Patente 2, o capacitor tendo baixa potência conforme descrito acima reduz o tamanho do aparelho de conversão de energia e um custo para o aparelho de conversão de energia.

[005] Além disso, o Documento de Patente 3 revela que o controle de torque mencionado é realizado para um aparelho de conversão de energia com um capacitor tendo baixa potência conforme revelado no Documento de Patente 2. Isto é, se um capacitor conectado a um link CC tiver baixa potência eletrostática, a tensão de saída para o circuito inversor contém um componente pulsante. Assim, no Documento de Patente 3, o torque de saída varia, dependendo do torque de carga de um motor, de forma a conter um componente pulsante do torque de carga do motor e um componente pulsante da tensão de saída de uma fonte de alimentação. Desta maneira, a vibração de um compressor é reduzida.

[006] Ainda, o Documento de Patente 4 descreve um controlador de motor, um compressor, um ar-condicionado, e refrigerador. O controlador de motor compreende um circuito inversor que aciona um motor sem escova e uma unidade de controle que controla a fase da corrente do motor sem escova através do circuito do inversor e, assim, controla a velocidade de rotação do motor sem escova.

[007] Além disso, o Documento de Patente 5 descreve uma unidade de acionamento de motor e um método de acionamento de motor. Em um acionamento do motor, um valor previsto da tensão terminal do motor e uma tensão CC intermediária são comparadas, quando Va>Vcc, um valor minimamente aumentado do valor ajustado de uma corrente do eixo d no ciclo de energia anterior selecionado e usado no valor definido do eixo d, em que, quando Va <Vcc, o valor definido da corrente do eixo d é proporcional ao quadrado da tensão CC intermediária, Vdc é selecionada e usada no valor ajustado da corrente do eixo d.

[008] Assim, um padrão de corrente no eixo q ou um padrão de torque se torna proporcional ao quadrado da tensão CC intermediária, de modo que o freio não opere mesmo quando a capacidade do capacitor de suavização é pequena e a tensão cai substancialmente. LISTA DE CITAÇÃO DOCUMENTO DE PATENTE DOCUMENTO DE PATENTE 1: Publicação de patente japonesa n° 2005-046000 DOCUMENTO DE PATENTE 2: Publicação de patente japonesa n° 2002-051589 DOCUMENTO DE PATENTE 3: Patente japone sa n° 4192979 DOCUMENTO DE PATENTE 4: Publicação de Patente japonesa n° 2004-343993 DOCUMENTO DE PATENTE 5: Publicação de Patente japonesa 2003-164179

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[009] No controle de torque revelado no Documento de Patente 3, um valor de corrente para o motor aumenta com o aumento do torque de saída no momento em que o pico do componente pulsante do torque de carga do motor e o pico de um componente pulsante da tensão do link CC sincronizada com a tensão da fonte de alimentação são coincidentes entre si. Como um resultado, a pane de um dispositivo de comutação e desmagnetização do ímã do motor ocorrem em associação com o aumento no valor da corrente para o motor. Por exemplo, o Documento de Patente 3 revela, como contramedidas contra os maus funcionamentos mencionados, o controle através do qual o valor da corrente para o motor é detectado e o torque de saída é reduzido quando tal valor da corrente excede um limite superior predeterminado.

[010] No entanto, considerando o componente pulsante da tensão do link CC e o componente pulsante do torque de carga pulsam com diferentes frequências, os momentos dos picos de ambos os componentes não são sempre coincidentes entre si. Por tal motivo, mesmo se a corrente do motor é detectada no momento no qual os picos são estabelecidos entre si, um valor de corrente relativamente baixo é obtido, e, portanto o pico desejado da corrente não pode ser detectado. Como um resultado, a faixa de variação do torque de saída do motor não pode ser precisamente limitada, e, portanto, os maus funcionamentos anteriores podem ocorrer.

[011] A presente revelação foi feita em vista do mencionado acima, e é um objetivo da presente revelação propor um aparelho de conversão de energia capaz de detecção segura de um aumento na corrente do motor durante um controle de torque.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[012] Um primeiro aspecto da invenção é destinado a um aparelho de conversão de energia incluindo uma seção conversora (20) incluindo uma pluralidade de dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) e configurado para converter, através da comutação dos dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), energia de uma fonte de alimentação CA (6) em energia CA tendo uma frequência predeterminada para gerar a energia CA para um motor (5); e um controlador (40) configurado para controlar a comutação para permitir um controle de torque de forma que o torque de saída do motor (5) contenha um component pulsante da fonte de alimentação que é um componente pulsante com um número de vezes de uma frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e permita que o torque de saída do motor (5) varie em associação com a variação no torque de carga do motor (5), e configurado para obter um valor de corrente de pico de uma corrente de fase do motor quando o momento de um pico do componente pulsante da fonte de alimentação e momento de um pico de um componente pulsante do torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si e para reduzir uma faixa de variação do torque de saída de forma que o valor de corrente de pico não exceda um limite superior predeterminado.

[013] Perceba que a tensão de saída da fonte de alimento CA (6) descrito aqui também significa, por exemplo, a tensão de saída (isto é, tensão de saída contendo um componente pulsante sincronizado a fonte de alimentação CA (6)) de um link CC no caso em que o aparelho de conversão de energia inclui o link CC.

[014] No primeiro aspecto da invenção, o controlador (40) pulsa o torque de saída do motor (5) de forma que o torque de saída do motor (5) contenha o componente pulsante da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6). Além disso, o controlador (40) realiza o controle de torque através do qual o torque de saída do motor (5) varia dependendo da variação no torque de carga do motor (5).

[015] Um segundo aspecto da invenção é destinado para o aparelho de conversão de energia do primeiro aspecto da invenção, no qual o controlador (40) inclui um suporte de pico (55) configurado para manter o valor da corrente de pico em um período de determinação predeterminado, e um regulador da quantidade de controle de torque (54) configurado para reduzir a faixa de variação do torque de saída do motor (5) quando o valor da corrente de pico mantido pelo suporte de pico (55) excede o limite superior predeterminado.

[016] No controle de torque, considerando que o suporte de pico (55) mantém o valor máximo para a corrente do motor (5) como a corrente de pico, pode ser assegurado que a corrente de pico do motor (5) é derivada. Tal ponto será descrito em detalhes.

[017] Conforme descrito acima, a corrente do motor (5) é a mais alta quando o momento do pico do torque de carga do motor (5) e o momento do pico da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) são coincidentes entre si. No entanto, o ciclo de pulsação do torque de carga do motor (5) e o ciclo de pulsação da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) não são sempre os mesmos. Desta forma, mesmo se a corrente do motor (5) é detectada no momento no qual os picos não são coincidentes entre si, tal valor de corrente é relativamente pequeno. Isto é, contanto que a corrente do motor (5) seja detectada no momento no qual os picos são coincidentes entre sim, não pode ser assegurado que a corrente de pico do motor (5) gerada no controle de torque seja derivada.

[018] Pelo motivo mencionado acima, na presente revelação, o suporte de pico (55) mantém o valor máximo para a corrente do motor (5) para cada período de determinação predeterminado. Assim, a corrente de pico pode ser derivada no momento no qual o pico do torque de carga do motor (5) e o pico da tensão de saída da fonte de alimentação são substancialmente coincidentes entre si. Quando a corrente de pico derivada conforme descrito acima excede o limite superior predeterminado, o regulador da quantidade de controle de torque (54) realiza o controle para reduzir a faixa de variação do torque de saída do motor (5).

[019] Um terceiro aspecto da invenção é destinado para o aparelho de conversão de energia do segundo aspecto da invenção, no qual o controlador (40) inclui ainda um regulador de referência da velocidade (72) configurado para ajustar uma frequência de operação (fc) do motor (5) de forma que o momento do pico do componente pulsante do torque de carga e o momento do pico do componente pulsante da fonte de alimentação são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si durante o período de determinação do suporte de pico (55).

[020] No terceiro aspecto da invenção, o regulador da referência de velocidade (72) permite, no período de determinação para o suporte de pico, o momento do pico do torque de carga do motor (5) e o momento do pico da tensão de saída de um link CC (15) sejam coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si. Como um resultado, pode ser assegurado que a corrente do pico do motor (5) é derivada no período de determinação.

[021] Um quarto aspecto da invenção é destinado para o aparelho de conversão de energia do segundo aspecto da invenção, no qual o controlador (40) inclui ainda um derivador de ciclo (71) configurado para derivar, com base na frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA (5) e a frequência de operação do motor (5), um ciclo com o momento no qual um pico do torque de carga do motor (5) e o pico da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si, e o regulador da referência de velocidade (72) ajusta a frequência de operação do motor (5) de forma que o ciclo derivado pelo derivador de ciclo (71) seja igual ou mais curto que o período de determinação do suporte de pico (55).

[022] No quarto aspecto da invenção, o derivador de ciclo (71) deriva, com base na frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e a frequência de operação do motor (5), o ciclo no qual o momento do pico da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e o momento do pico do torque de carga do motor (5) são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si. O regulador de referência da velocidade (72) ajusta a frequência de operação do motor (5) de forma que o ciclo derivado conforme descrito acima seja igual ou menor que o período de determinação do suporte de pico (55). Como um resultado, no período de determinação, a corrente de pico pode ser derivada no estado no qual o momento do pico da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e o momento do pico do torque de carga do motor (5) são coincidentes entre si.

[023] Um quinto aspecto da invenção é destinado para o aparelho de conversão de energia do primeiro aspecto da invenção, no qual o controlado (40) estima o valor da corrente de pico e reduz a faixa de variação do torque de saída do motor (5) de forma que o valor da corrente de pico não exceda o limite superior predeterminado.

[024] De acordo com tal configuração, a estimativa é realizada para obter o valor da corrente de pico.

[025] Um sexto aspecto da invenção é destinado para o aparelho de conversão de energia de qualquer um do primeiro ao quinto aspectos da invenção, que inclui ainda um circuito conversor (11) configurado para retificar a tensão da fonte de alimentação CA (6); um link CC (15) incluindo um capacitor (16) conectado em paralelo a uma saída do circuito conversor (11); e um circuito inversor (20) servindo como a seção de conversão e configurado para converter a saída de tensão do link CC (15) em tensão CA para gerar a tensão CA para o motor (5). Um valor de potência do capacitor (16) é estabelecido em tal valor que a entrada da tensão no circuito inversor (20) tem grande pulsação para ter um valor máximo maior ou igual ao dobro do seu valor mínimo.

[026] No aparelho de conversão de energia do sexto aspecto da invenção, o capacitor (16) tem potência eletrostática extremamente baixa, e entrada de tensão para o circuito inversor (20) tem grande pulsação.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[027] De acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção, quando a corrente do pico do motor (5) excede o valor predeterminado, o torque de saída do motor (5) é reduzido. Assim, o dano aos dispositivos de comunicação etc. devido a um valor de corrente extremamente alto para o motor (5) pode ser evitado antecipadamente.

[028] Particularmente no segundo aspecto da invenção, considerando que o suporte de pico para manter o valor da corrente para o motor (5) no período de determinação predeterminada é realizado, a corrente de pico pode ser derivada no momento no qual o momento do pico do torque de carga e o momento do pico da tensão da fonte de alimentação são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si. Assim, pode ser assegurado que um aumento no valor da corrente para o motor (5) é detectado, e que os dispositivos de comutação etc. são protegidos.

[029] Particularmente no terceiro ou quarto aspecto da invenção, a frequência de operação do motor (5) é ajustada de forma que o momento do pico do torque de carga e o momento do pico da tensão do link CC são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si no período de determinação. A frequência de operação é tipicamente determinada com base na frequência de fornecimento de energia. Desta forma, por exemplo, no caso em que a frequência da fonte de alimentação CA (6) varia com referência a frequência desejada (por exemplo, 5O Hz ou 60 Hz), um batimento pode ser gerado com um ciclo desejado. Além disso, por exemplo, no caso em que o relógio do microcomputador varia, um batimento pode ser gerado com um ciclo desejado. Como um resultado, pode ser assegurado que a corrente do pico é, no período de determinação, derivada no momento no qual o pico do torque de carga e o pico da tensão do link CC são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si.

[030] No quinto aspecto da invenção, a corrente de pico pode ser facilmente obtida.

[031] No sexto aspecto da invenção, em um então chamado aparelho de conversão de energia "sem capacitor" no qual um capacitor tem potência eletrostática extremamente baixa, pode ser assegurado que um aumento no valor da corrente para o motor (5) é detectado e que os dispositivos de comutação etc. são protegidos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[032] [FIG. 1] A FIG. 1 é um diagrama esquemático do circuito de um aparelho de conversão de energia de uma realização.

[033] [FIG. 2] A FIG. 2 é um diagrama em bloco ilustrando um controlador do aparelho de conversão de energia em detalhes.

[034] [FIG. 3] A FIG. 3 é um diagrama em bloco ilustrando um controlador do torque do aparelho de conversão de energia em detalhes.

[035] [FIG. 4] A FIG. 4 é um gráfico ilustrando, em um controle de torque (quantidade do controle de torque = 100%), uma forma de onda do torque de carga de um motor, uma forma de onda de uma tensão do link CC, e uma forma de onda do torque de saída do motor.

[036] [FIG. 5] A FIG. 5 é um gráfico ilustrando, no controle de torque (quantidade de controle de torque = 150%), uma forma de onda do torque de carga do motor, uma forma de onda da tensão do link CC, e uma forma de onda do torque de saída do motor no estado no qual o torque negativo não é limitado por um limitador.

[037] [FIG. 6] A FIG. 6 é um gráfico ilustrando, no controle de torque (quantidade de controle de torque = 150%), uma forma de onda do torque de carga do motor, uma forma de onda da tensão do link CC, e uma forma de onda do torque de saída do motor no estado no qual o torque negativo é limitado por um limitador.

[038] [FIG. 7] A FIG. 7 é um gráfico ilustrando em um controle de torque, uma forma de onda do torque de carga do motor, uma forma de onda da tensão do link CC, e uma forma de onda do torque de saída do motor no estado no qual o pico do torque de carga e o pico da tensão do link CC são coincidentes entre si.

[039] [FIG. 8] A FIG. 8 é um gráfico ilustrando uma operação de retenção do pico no controle de torque.

[040] [FIG. 9] A FIG. 9 é um gráfico ilustrando o estado no qual o pico do torque de carga do motor e o pico da tensão do link CC são gradualmente estabelecidos entre si.

[041] [FIG. 10] A FIG. 1O é um diagrama em bloco de um controlador de referência de velocidade.

[042] [FIG. 11] A FIG. 11 é um gráfico ilustrando um ciclo da ocorrência de batimento e um período de determinação para a operação de retenção do pico no estado no qual um batimento não é gerado em cada período de determinação.

[043] [FIG. 12] A FIG. 12 é um fluxograma ilustrando um controle realizado através do controlador de referência de velocidade.

[044] [FIG. 13] A FIG. 13 é um gráfico ilustrando um ciclo da ocorrência de batimento e o período de determinação para a operação de retenção do pico no estado no qual um batimento é gerado em cada período de determinação.

[045] [FIG. 14] A FIG. 14 é um gráfico ilustrando, como um exemplo, um aumento na tensão do link CC em associação com a ressonância entre um reator e um capacitor.

[046] [FIG. 15] A FIG. 15 é um diagram esquemático do circuito de um aparelho de conversão de energia de uma primeira variação.

[047] [FIG. 16] A FIG. 16 é um diagrama do circuito de um aparelho de conversão de energia de uma segunda variação.

[048] [FIG. 17] A FIG. 17 é um diagrama do circuito de um aparelho de conversão de energia de uma terceira variação.

[049] [FIG. 18] A FIG. 18 é um gráfico ilustrando um exemplo de variação no torque de compressão.

[050] [FIG. 19] A FIG. 19 é um diagrama em bloco ilustrando uma configuração de um controlador de uma segunda realização da presente revelação.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES

[051] As realizações da presente revelação serão descritas em detalhes abaixo com referência aos desenhos. Perceba que as realizações descritas abaixo serão estabelecidas meramente para o propósito dos exemplos preferidos na natureza, e não destinadas a limitar o escopo, aplicações e uso da invenção.

PRIMEIRA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[052] Um aparelho de conversão de energia (10) da presente revelação é conectado, por exemplo, a um motor CA trifásico (5) de um compressor conectado a um circuito de refrigeração de um aparelho de ar condicionado. O compressor é, por exemplo, um compressor giratório incluindo um único cilindro. Isto é, em tal compressor, o torque de compressão (isto é, o torque de carga do motor (5)) pulsa durante uma rotação de um eixo de transmissão. O motor (5) é, por exemplo, um motor sem escova CC do tipo de rolamento concentrado de 4- polos 6-fendas. Conforme será descrito posteriormente, o aparelho de conversão de energia (10) é configurado de forma a realizar um controle de torque para controlar o torque gerado no motor (5) para reduzir a vibração do motor (5).

<Configuração Completa do Aparelho de Conversão de Energia>

[053] Em referência a FIG. 1, o aparelho de conversão de energia (10) inclui um circuito conversor (11), um link CC, um circuito inversor (20), e um controlador (40). O aparelho de conversão de energia (10) converte energia CA fornecida a partir de uma fonte de alimentação CA de fase única (6) em energia tendo uma frequência predeterminada, e então fornece tal energia para o motor (5).

[054] O circuito conversor (11) é conectado a fonte de alimentação CA (6). O circuito conversor (11) é um então chamado "circuito de ponte de diodo" no qual uma pluralidade de diodos (D1-D4)(quatro diodos na presente realização) é conectada junta em uma configuração de ponte. O circuito conversor (11) é um circuito de retificação de onda completa configurado para realizar a retificação de onda completa de saída CA da fonte de alimentação CA (6) em CC.

[055] O link CC (15) é conectado em paralelo com um lado de saída do circuito conversor (11). Um reator (12) é conectado entre o circuito conversor (11) e o link CC (15). O link CC (15) inclui um capacitor (16). A tensão CC (tensão do link CC Vdc) gerada em ambas as extremidades do capacitor é aplicada aos nós de entrada do circuito inversor (20).

[056] O capacitor (16) é, por exemplo, um capacitor de filme. O capacitor (16) é configurado de forma a ter potência eletrostática relativamente baixa (por exemplo, dezenas de jiF). Especificamente, o capacitor (16) tem tal potência eletrostática que, quando os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) do circuito inversor (20) são operados, a tensão ripple (variação de tensão) gerada em associação com a operação dos dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) podem ser suavizadas. Além disso, o capacitor (16) tem tal potência eletrostática que a tensão (variação de tensão devido à tensão da fonte de alimentação) retificada pelo circuito conversor (11) não pode ser suavizada. Assim, o link CC (15) recebe a saída do circuito conversor (11), e a tensão do link CC Vdc pulsando com uma frequência duas vezes mais alta que a tensão da fonte de alimentação Vin da fonte de alimentação CA (6) é gerada através de ambas as extremidades do capacitor (16). A saída Vdc da tensão do link CC do link CC (15) tem tal grande pulsação que o valor máximo para ela é igual ou maior que o dobro do valor mínimo para esta.

[057] O circuito inversor (20) serve como uma seção de conversão. O nó de entrada do circuito inversor (20) é conectado em paralelo com o capacitor (16) do link CC (15). O circuito inversor (20) converte a saída do link CC (15) em CA trifásica através da comutação, e fornece tal CA para o motor (5) conectado a ele, O circuito inversor (20) da presente realização é formado de tal maneira que a pluralidade de dispositivos de comutação é conectada junta em uma configuração de ponte. Considerando que o circuito inversor (20) gera CA trifásica para o motor (5), o circuito inversor (20) inclui os seis dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). Especificamente, o circuito inversor (20) inclui três pernas de comutação em cada um dos dois dispositivos de comutação são conectadas juntas em série. Cada uma das pernas de comutação é conectada a uma bobina de fase (não mostrada na figura) do motor (5) em um ponto médio entre o dispositivo de comutação do braço superior (Su, Sv, Sw) e o dispositivo de comutação do braço inferior (Sx, Sy, Sz). Cada um dos diodos de rotação livre (Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz) são conectados em paralelo inverso com um correspondente dos dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). O circuito inversor (20) comuta os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) entre LIGADO e DESLIGADO para converter a entrada da tensão do link CC (Vdc) do link CC (15) na tensão CA trifásica, e então fornece tal tensão para o motor (5).

[058] O aparelho de conversão de energia (10) inclui diversos detectores. Especificamente, o aparelho de conversão de energia (10) inclui um detector de tensão da fonte de alimentação (25) configurado para detectar a tensão da fonte de alimentação (Vin) da fonte de alimentação CA (6), um detector de fase da fonte de alimentação (26) configurado para detectar uma fase da fonte de alimentação (0in) da tensão da fonte de alimentação (6), e um detector da frequência da fonte de alimentação (27) configurado para detectar uma frequência (fin) da tensão da fonte de alimentação CA (6). Além disso, o aparelho de conversão de energia (10) inclui ainda um detector da corrente de entrada (28) configurado para detectar a corrente de entrada (Iin) do circuito conversor (11), e um detector da tensão do link CC (28) configurado para detectar a tensão do link CC (Vdc) do link CC (15). Além disso, o aparelho de conversão de energia (10) inclui ainda um detector da corrente de motor (30) configurado para detectar a corrente (Idq) fluindo através do motor (5) (especificamente, a corrente fluindo através de cada fase do motor (5)), um detector da fase do motor (31) configurado para detectar a fase (0m) do motor (5), e um detector da velocidade rotacional do motor (32) configurado para detector a velocidade rotacional real (com) do motor (5).

[059] O controlador (40) gera um sinal de portal (G) para controlar a comutação (ON/OFF) do circuito inversor (20) para o circuito inversor (20). O controlador (40) da presente realização é configurado de forma a realizar o controle de torque através do qual um componente pulsante da tensão da fonte de alimentação é sintetizado com o torque de saída do motor (5) e o torque de saída do motor (5) varia dependendo da variação no torque de carga do motor (5).

<Configuração Detalhada do Controlador>

[060] Em referência a FIG. 2, o controlador (40) inclui um controlador de velocidade (41), um controlador de torque (50), um sobreposicionador do controle de torque (42), um modulador de referência de torque (43), um adicionador de componente de dupla frequência (44), um gerador de referência da corrente de entrada (45), um amplificador (46), um limitador (60), um controlador de corrente (47), e um operador de PWM (48).

[061] Em um subtrator (34), um desvio é obtido através da subtração de uma velocidade rotacional real (um) do motor (5) de uma referência de velocidade (u*) da velocidade rotacional do motor. Então, tal desvio é inserido no controlador de velocidade (41). O controlador de velocidade (41) realiza o cálculo proporcional-integral (cálculo IP) do desvio entre a velocidade rotacional real (com) e a referência de velocidade (u*), desta forma calculando uma média (torque médio) do torque de carga do motor (5). O torque médio é uma média do torque de carga pulsando com um ciclo predeterminado. O controlador de velocidade (41) gera, como um valor de referência (o valor de referência do torque médio (Tave*)), o torque médio para o sobreposicionador do controle de torque (42).

[062] No sobreposicionador de controle de torque (42), o valor de referência do torque médio (Tave*) é multiplicado por uma saída do valor de referência do controlador de torque (50) que será descrito em detalhes posteriormente. De tal maneira, no sobreposicionador de controle de torque (42), um valor de referência do torque (T*) sintetizado com um componente pulsante do torque de carga do motor (5) é gerado. O valor de referência gerado no sobreposicionador do controle de torque (42) é inserido no modulador de referência de torque (43). .

[063] O modulador de referência de torque (43) gera um valor de seno sinθin do ângulo de fase (fase da fonte de alimentação (θin)) da entrada da fonte de alimentação CA (6) deste. Então, o modulador de referência do torque (43) multiplica o valor de referência do torque (T*) através de um coeficiente de modulação r correspondente ao valor seno sinθin, e então gera o valor obtido ao adicionador do componente de frequência dupla (44). O adicionador de componente de dupla frequência (44) adiciona um componente de frequência duas vezes mais alta que a frequência da fonte de alimentação para o valor de saída do modulador de referência do torque (43) de forma que a energia de saída do motor (5) forma um padrão senoidal. O coeficiente de modulação r é, por exemplo, |sin(θin)| ou sin2(θin). Perceba que o coeficiente de modulação r pode variar dependendo da frequência da fonte de alimentação (5O Hz ou 6O Hz) a fim de aproximar a energia de saída do motor (5) à onda senoidal. Alternativamente, o coeficiente de modulação r pode ser determinado dependendo de um valor de seno sin(θin + A) obtido através do deslocamento da fase (θin) através de uma quantidade predeterminada A de forma que a energia de saída do motor (5) forma o padrão senoidal. Isto torna reais as vantagens substancialmente similares a aquelas no caso em que o componente de frequência duas vezes mais alta que a frequência da fonte de alimentação é adicionada.

[064] Entretanto, o gerador de referência da corrente de entrada (45) realiza uma transformação Fourier da corrente de entrada (Iin) para extrair um componente de frequência fundamental, e multiplica o componente de frequência fundamental através de sin(θin) para gerar um valor de referência (Iin*) para a corrente de entrada. Após um valor absoluto (|Iin|) para a corrente de entrada é subtraída a partir do valor de referência (Iin*) em um subtrator (35), o valor obtido é gerado para o amplificador (46). No amplificador (46), o valor de saída obtido através da subtração é multiplicado por um ganho predeterminado.

[065] O valor de saída do adicionador de componente de dupla frequência (44) e o valor de saída do amplificador (46) são adicionados juntos em um adicionador (36). Após o valor de referência obtido através da adição ser processado no limitador (60) que será descrito em detalhes posteriormente, o valor obtido é inserido em um subtrator (37). No subtrator (37), uma corrente de motor real (Idq) é subtraído do valor de referência gerado a partir do limitador (60), e o valor obtido é gerado para o controlador de corrente (47). O controlador de corrente (47) gera um valor de referência de tensão (Vdq*) com base no valor de referência da corrente, e gera o valor de referência de tensão (Vdq*) para o operador PWM (48).

[066] O operador PWM (48) gera, com base no valor de referência de tensão (Vdq*), um sinal de portal (G) para controlar o ON/OFF dos dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). Isto permite a LIGAÇÃO/DESLIGAMENTO dos dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) em uma proporção de função predeterminada.

CONFIGURAÇÃO BÁSICA DO CONTROLADOR DE TORQUE

[067] O controlador de torque (50) é configurado para determinar/gerar, com base, por exemplo, no torque de carga do motor (5), uma quantidade de controle para a referência de torque acima. Em referência a FIG. 3, o controlador de torque (50) inclui um extrator do componente primário (52), um amplificador (53), um regulador da quantidade de controle do torque (54), e um suporte de pico (55).

[068] O extrator do componente primário (52) realiza a transformação Fourier para extrair, a partir do componente pulsante do torque de carga do motor (5), um componente primário (componente de frequência fundamental) em que a vibração do motor (5) é mais suscetível. O amplificador (53) multiplica o componente primário extraído pelo extrator do componente primário (52) através de um ganho predeterminado, e gera o valor obtido ao regulador da quantidade de controle de torque (54).

[069] O regulador de quantidade de controle do torque (54) gera, como uma quantidade de controle de torque final, o valor de referência a ser multiplicado pelo valor de referência do torque médio (Tave*) para o sobreposicionador de controle do torque (42). Desta forma, o sobreposicionador de controle de torque (42) gera o valor de referência de torque (T*) tendo uma faixa de variação maior que aquela do valor de referência do torque médio (Tave*). No caso em que a faixa de variação do valor de referência de torque (T*) obtido através da multiplicação é igual a aquele do valor de referência do torque médio (Tave*), a faixa de variação do torque de saída do motor (5) corresponde ao valor médio (torque médio) do torque de carga. Em tal caso, a proporção da faixa de variação do torque de saída para a faixa de variação do torque médio, isto é, a quantidade de controle do torque é 100%. Na presente realização, o componente primário que é um componente principal de vibração do motor (5) é maior que o torque médio. Desta forma, se o controle de torque é realizado de forma que reduza suficientemente a vibração, a quantidade do controle de torque é geralmente igual ou maior que 100%. Isto é, de acordo com a presente realização, no controle de torque, o torque de saída do motor (5) é ajustado de forma a ter uma forma de onda com uma faixa de variação maior que o valor médio do torque de carga do motor (5).

[070] O suporte de pico (55) ilustrado na FIG. 3 serve como um derivador da corrente de pico configurado para manter, por um período de determinação predeterminado, o valor máximo para a corrente (Idq) fluindo através do moto (5) e deriva a corrente de pico. Quando a corrente de pico excede um limite superior predeterminado, o regulador da quantidade de controle de torque (54) ajusta o valor de referência de saída de forma que a quantidade de controle de torque é reduzida. Além disso, o regulador da quantidade de controle de torque (54) controla o valor de referência de saída para a quantidade de controle de torque com base na tensão do link C (Vdc) detectada pelo detector de tensão do link CC (29).

OPERAÇÃO BÁSICA DO CONTROLE DE TORQUE

[071] O controle de torque será mais especificamente descrito. O valor de referência de entrada do controlador de corrente (47) é sintetizado com um valor de referência de torque para gerar o torque de saída reduzindo o torque de carga do motor (5). Desta forma, no controle de torque, o torque de saída do motor (5) é controlado conforme ilustrado, por exemplo, na FIG. 4. Perceba que a FIG. 4 ilustra uma mudança cronológica no torque de carga do motor (5), a saída da tensão do link CC (Vdc) a partir do link CC (15), e o torque de saída do motor (5) sob condições em que o estabilizador de frequência da fonte de alimentação CA (6) = 5O Hz, a velocidade rotacional do motor (5) = 3O rps, e a quantidade do controle de torque = 100%.

[072] No aparelho de conversão de energia (10) da presente realização, a tensão do link CC (Vdc) pulsa com um ciclo (Tdc), e o torque de carga do motor (5) também pulsa com um ciclo (Tc). Desta forma, o torque de saída é controlado de forma que a pulsação da tensão da fonte de alimentação da fonte de alimentação CA (6) e a pulsação do torque de carga são sintetizadas entre si. Como um resultado, o torque de saída é relativamente grande, por exemplo, momento no qual o pico da tensão do link CC (Vdc) e o pico do torque de carga são relativamente próximos entre si. Considerando que o torque de saída do motor (5) é controlado de forma a ser sincronizado com o torque de carga, a variação na velocidade do motor (5) é reduzida, e, portanto a vibração do motor (5) é reduzida. Particularmente na presente realização, considerando que o torque de saída do motor (5) é controlado de forma que o componente de frequência fundamental do torque de carga que é um fator principal para vibração seja reduzido, a vibração do motor (5) pode ser eficazmente reduzida.

LIMITADOR

[073] No controle do torque mencionado acima, a quantidade de controle do torque é igual ou maior a 100% a fim de reduzir o componente primário para vibração do motor (5). Por tal motivo, no controle de torque, é provável que a faixa de variação (amplitude) do torque de saída do motor (5) aumenta. Desta forma, quando a amplitude do torque de saída aumenta conforme descrito acima e o torque de saída alcança um valor negativo, existe uma possibilidade que a regeneração do motor (5) ocorre.

[074] Especificamente, por exemplo, o exemplo mostrado na FIG. 5 ilustra uma mudança cronológica no torque de carga do motor (5), a saída da tensão do link CC (Vdc) a partir do link CC (15), e o torque de saída do motor (5) sob condições em que o estabilizador de frequência da fonte de alimentação CA (6) = 5O Hz, a velocidade rotacional do motor (5) = 3O rps, e a quantidade do controle de torque = 150%. Em tal exemplo, a faixa de variação do torque de saída aumenta devido a um aumento na quantidade de controle do torque. Em associação com tal aumento, o torque de saída cai abaixo de zero, e varia para um valor negativo. Como um resultado, a regeneração do motor (5) ocorre nas faixas cada uma cercada por uma linha pontilhada na FIG. 5.

[075] Por outro lado, no aparelho de conversão de energia (10) da presente realização, a potência eletrostática do capacitor (16) do link CC (15) é estabelecida em um valor extremamente pequeno. Desta forma, quando a regeneração do motor (5) ocorre conforme descrito acima, existe uma possibilidade que sobretensão do link CC (15) ocorra devido à absorção insuficiente da energia de regeneração pelo capacitor (16) e, portanto, por exemplo, os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) são danificados. Por tal motivo, na presente realização, o limitador (60) é, em referência a FIG. 2, provido no controlador (40) para limitar o torque de saída de alcançar um valor negativo. Isto é, o limitador (60) gera, para uma entrada de valor de referência nele, um valor de referência para limitar o torque de saída de forma que o torque de saída do motor (5) não alcance um valor negativo. Desta forma, o torque de saída (torque de saída indicado por uma linha pontilhada de cadeia dupla na FIG. 6) variando para um valor negativo na técnica anterior é, em referência, por exemplo, a FIG. 6, mantido em um valor mais alto que o valor negativo (por exemplo, o torque de saída = 0). Como um resultado, é assegurado que a regeneração do motor (5) é reduzida ou prevenida, e, por exemplo, os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) são protegidos. No controle realizado pelo limitador (60), nenhuma limitação é colocada no torque de saída positivo. Desta forma, no controle de torque, o torque de saída suficiente do motor (5) pode ser obtido, e a vibração do motor (5) pode ser eficazmente reduzida.

[076] Na presente realização, considerando que o limitador (60) é provido logo antes de um lado de entrada do controlador de corrente (47), é assegurado que o torque de saída seja prevenido de alcançar um valor negativo. No entanto, o limitador (60) pode ser provido em outra parte do lado de entrada do controlador de corrente (47). Especificamente, o limitador (60) pode ser provido em um lado de saída do regulador da quantidade de controle do torque do controlador de torque (50).

REDUÇÃO NA CORRENTE DO MOTOR ACERCA DO CONTROLE DE TORQUE

[077] No controle de torque mencionado acima, a corrente (Idq) do motor (5) aumenta devido a um aumento no torque de saída do motor (5). Especificamente, em referência, por exemplo, a FIG. 7, quando o momento do pico (pico (p1) indicado por uma linha pontilhada de cadeia dupla na FIG. 7) do torque de carga do motor (5) e momento do pico (pico (Pdc) indicado por um círculo branco na FIG. 7) da tensão do link CC (Vdc) são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si, o torque de saída do motor (5) é extremamente alto. Desta forma, quando os momentos dos picos (P1, Pdc) são coincidentes entre si, a corrente do motor (5) aumenta acentuadamente. Quando a corrente do motor (5) aumenta acentuadamente conforme descrito acima, um valor de corrente para o dispositivo de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) excede o valor de corrente avaliado permissível máximo, resultando no dano do dispositivo de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) ou desmagnetização de um ímã do motor (5). Além disso, se uma capacidade da corrente do dispositivo é aumentada como contramedidas contra o mau funcionamento mencionado acima, um custo para o aparelho de conversão de energia (10) é aumentado.

[078] É considerado como as contramedidas contra o mau funcionamento acima que um valor de corrente para o motor (5) é arbitrariamente detectado e a quantidade do controle de torque do regulador de quantidade do controle de torque (54) é controlado de forma que o valor de corrente não exceda um limite superior predeterminado. No entanto, na presente realização, considerando que a tensão do link CC (Vdc) pulsa com a frequência predeterminada conforme descrito acima, o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o momento do pico (P1) do torque de carga não são sempre coincidentes entre si (vide, por exemplo, a FIG. 4). Desta forma, mesmo se a corrente do motor (5) é detectada no momento no qual o pico (Pdc, P1) são estabelecidos entre si, um valor para tal corrente do motor (5) é relativamente baixo, e a corrente do pico desejado não pode ser detectada.

[079] Pelo motivo citado acima, no controlador (40) da presente realização, o suporte de pico (55) é provido de forma que a detecção da corrente do pico do motor (5) pode ser assegurada.

[080] O suporte de pico (55) é configurado para reter, para cada período de determinação predeterminado (Td) estabelecido antecipadamente, o valor máximo para a corrente do motor detectada pelo detector da corrente do motor (30) (em um sentido estrito, um valor de pico para a corrente de fase do motor (5) em cada ciclo de controle). Tal ponto será descrito em detalhes com referência a FIG. 8.

[081] A corrente do motor é arbitrariamente inserida no suporte de pico (55). O suporte de pico (55) deriva do valor máximo para a corrente do motor (isto é, corrente de pico (Ip)) cada período de determinação predeterminado (Td). Na presente realização, a corrente de pico (Ip) derivada em um certo período de determinação também é mantido no período de determinação subsequente (Td). Considerando que a corrente de pico (Ip) é mantida no período de determinação predeterminado (Td), é mais fácil detectar a corrente do motor (5) no momento em que o momento de pico (P1) do torque de carga e o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) são coincidentes entre si. Perceba que o período de determinação (Td) é estabelecido em tal tempo (por exemplo, 1 segundo) que o momento no qual os picos (P1, Pdc) são coincidentes entre si podem ser detectados com sucesso.

[082] Em referência a FIG. 8, se a corrente do motor detectada é mais alta que a corrente do pico (Ip) de um período de determinação anterior (Td) em um certo período de determinação (Td), a corrente do pico (Ip) é renovada. Isto é, em um certo período de determinação (Td), a corrente de pico (Ip) é renovada de forma que o valor máximo para a corrente do motor seja arbitrariamente traçado. Assim, mesmo no caso em que o torque médio aumenta acentuadamente no período de determinação (Td), o pico de corrente pode ser prontamente detectado.

[083] A corrente do pico (Ip) detectada pelo suporte de pico (55) é gerada para o regulador da quantidade de controle de torque (54). O regulador da quantidade de controle de torque (54) controla, quando a corrente de pico (Ip) excede um limite superior predeterminado, a quantidade de controle de torque para reduzir o torque de saída do motor (5). Como um resultado, a corrente do motor é prevenida de ser excessiva no controle do torque, e, portanto, o mau funcionamento mencionado pode ser evitado antecipadamente. Perceba que o limite superior para a corrente de pico (Ip) é estabelecida em um valor predeterminado inferior a, por exemplo, o valor de corrente avaliado permissível máximo para o dispositivo de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz).

AJUSTE DA REFERÊNCIA DE VELOCIDADE NO CONTROLE DE TORQUE

[084] Conforme descrito acima, mesmo se o suporte de pico reter, para cada período de determinação (Td), a corrente de pico (Ip) para a corrente do motor, e o período de determinação (Td) é extremamente longo, a controlabilidade da quantidade de controle de torque pode ser degradada. Especificamente, supondo que a corrente do pico (Ip) seja mantida dentro do período de determinação (Td), e então o torque médio diminui durante um período de determinação (Td). Apesar de a quantidade do controle de torque pode ser levemente aumentada na realidade, à quantidade do controle de torque é limitada conforme descrito acima. Assim, um desempenho do controle de torque é baixado.

[085] Tal ponto será descrito em detalhes com referência a FIG. 9. A FIG. 9 ilustra um exemplo de uma forma de onda da tensão do link CC (Vdc) e uma forma de onda do torque de carga do motor (5). Neste exemplo, o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o momento do pico (P1) do torque de carga do motor (5) são coincidentes entre si no ponto t1. Além disso, neste exemplo, a frequência (fdc) da tensão do link de CC e n-vezes, em que n representa um número, da frequência (isto é, a frequência de operação fc do motor (5)) do torque de carga são levemente estabelecidas entre si. Assim, na FIG. 9, após os pico (P1, Pdc) serem coincidentes entre si, o pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o pico (P1) do torque de carga são gradualmente deslocados entre si, e o estabelecimento (AT ilustrado na FIG. 9) entre os picos aumenta gradualmente. Sob tais condições, é menos provável que tais momentos dos picos sejam coincidentes entre si, e, portanto, a corrente do pico (Ip) não pode ser precisamente detectado por um longo período de tempo. Da mesma maneira, se um longo período de determinação (Td) é estabelecido a fim de assegurar a detecção da corrente de pico (Ip) sob as condições mencionadas, o desempenho do controle de torque é baixado conforme descrito acima.

[086] Pelos motivos mencionados acima, no controlador (40) da presente realização, um controlador de referência de velocidade (70) configurado para assegurar a detecção da corrente de pico (Ip) sob as condições mencionadas é provido (vide FIG. 10). O controlador de referência da velocidade (70) inclui uma calculadora do ciclo de batimento (71) e um regulador da referência de velocidade (72). A calculadora do ciclo de batimento (71) serve como um derivador de ciclo configurado para derivar, no controle de torque, o ciclo (aqui referido como um ciclo de batimento (Tb)) do momento no qual o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o momento do pico (P1) do torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si. O regulador da referência de velocidade (72) é configurado para ajustar a referência de velocidade (w) do motor (5) com base no ciclo de batimento (Tb) derivado pela calculadora de ciclo do batimento (71) para ajustar a frequência de operação (fc) do motor (5).

[087] Especificamente, por exemplo, no controle de torque, supondo que o pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o pico (P1) do torque de carga não são coincidentes entre si em um certo período de determinação (Td) conforme esquematicamente ilustrado na FIG. 11, e o ciclo de batimento (Tb) é muito mais longo que o período de determinação (Td) do suporte de pico (55). Sob tais condições, mesmo se a retenção do pico mencionado é realizada, a detecção da corrente de pico (Ip) não pode ser assegurada.

[088] Desta forma, o controlador da referência de velocidade (70) realiza um controle ilustrado na FIG. 12. Na etapa S1, a calculadora do ciclo de batimento (71) deriva a frequência (fdc) da pulsação da tensão do link CC (Vdc). A frequência (fdc) da pulsação da tensão do link C (Vdc) é calculada, por exemplo, de tal maneira que a frequência (fin) da pulsação da tensão da fonte de alimentação CA (6) detectada pelo detector da frequência da fonte de alimentação (27) é duplicado (fdc - fin x 2).

[089] Então, na etapa S2, a calculadora do ciclo de batimento (71) calcula um número n ao qual a frequência (fdc) da pulsação da tensão do link CC (Vdc) e o número-vezes (n- vezes) da frequência de operação (fc) do motor (5) mais próximo. Supondo que a frequência (fin) da tensão da fonte de energia CA (6) é 50,1 Hz, a frequência (fdc) da pulsação da tensão do link CC (Vdc) é 100,2 Hz, e a frequência de operação (fc) é 25 Hz. O número n é 4.

[090] Subsequentemente, na etapa S3, a calculadora do ciclo de batimento (71) calcula, de acordo com a equação a seguir (1), a frequência (frequência de batimento (fb)) com a qual um batimento é gerado; fb = fdc - (fc x n) Equação (1)

[091] Então, na etapa S4, a calculadora do ciclo de batimento (71) obtém uma inversão da frequência de batimento calculada (fb) para calcular o ciclo de batimento (Tb). Supondo que a frequência calculada (fdc) da tensão do link CC é 100,2 Hz, a frequência de operação (fc) do motor (5) é 25Hz, e o número n é 4. De acordo com a equação (1), a frequência de batimento (fb) é 100,2 Hz - 25 Hz x 4 - 0,2 Hz. Desta forma, o ciclo de batimento (Tb) é 5 segundos.

[092] Na etapa S5, o regulador da referência de velocidade (72) compara entre o ciclo de batimento calculado (Tb) e o período de determinação (Td) estabelecido no suporte de pico (55). Supondo que o ciclo de batimento (Tb) é 5 segundos, o período de determinação (Td) é 1 segundo, e o ciclo de batimento (Tb) é mais longo que o período de determinação (Td). Não pode ser assegurado que a corrente do motor no ponto que o pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o pico (P1) do torque de carga são coincidentes entre si outro não pode ser detectado para cada período de determinação (Td) como a corrente do pico (Ip). Desta forma, na etapa S5, se Tb > Td, o processo segue para a etapa S6, e a referência de velocidade (w*) é ajustada de forma que a frequência de operação (fc) do motor (5) é ajustada.

[093] Especificamente, na etapa S6, o regulador da referência de velocidade (72) calcula, de acordo com a equação a seguir (2), uma frequência de operação (fc*) para equalizar o ciclo de batimento (Tb) para o período de determinação (Td): fc* = (fdc - (1/Td))/n Equação (2)

[094] Supondo que a frequência (fdc) da pulsação da tensão do link CC (Vdc) é 100,2 Hz, o período de determinação (Td) é 1 segundo, e o número n é 4. De acordo com a equação (2), a frequência de operação (fc*) para equalizar o ciclo de batimento (Tb) para o período de determinação (Td) é (100,2 Hz - 1,0 Hz)/4 - 24,8 Hz. O regulador da referência de velocidade (72) ajusta a referência da velocidade de entrada (go*) de forma que a frequência de operação da corrente (por exemplo, uma frequência de operação fc de 25 Hz) é ajustada para a frequência de operação calculada (por exemplo, uma frequência de operação fc* de 24,8 Hz). Esta equaliza entre o ciclo de batimento (Tb) e o período de determinação (Td) na operação subsequente. Desta forma, em referência, por exemplo, a FIG. 13, a corrente do pico (Ip) pode ser, durante cada período de determinação (Td), derivada no estado no qual o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o momento do pico (P1) do torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si pelo menos uma vez.

[095] Se o ciclo de batimento (Tb) é mais longo que o período de determinação (Td), o regulador da referência de velocidade (72) da presente realização ajusta a frequência de operação (fc) do motor (5) de forma que o ciclo de batimento (Tb) e o período de determinação (Td) sejam iguais entre si. No entanto, se o ciclo de batimento (Tb) é mais longo que o período de determinação (Td), o regulador da referência de velocidade (72) pode ajustar a frequência de operação (fc) de forma que o ciclo de batimento (Tb) seja mais curto que o período de determinação (Td). Isto é, durante cada período de determinação (Td), o momento do pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o momento do pico (P1) do torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si pelo menos uma vez.

AJUSTE DA QUANTIDADE DO CONTROLE DE TORQUE COM BASE NA TENSÃO DO LINK CC>

[096] Se o torque de saída se torna, no controle de torque, excessivo sob condições em que a tensão da fonte de alimentação (Vin) da fonte de alimentação CA (6) é relativamente alta ou relativamente baixa, existe uma possibilidade que um mau funcionamento ocorra. Especificamente, no caso em que a quantidade do controle de torque é relativamente grande sob condições em que a tensão da doente de alimentação (Vin) é relativamente alta e portanto a tensão do link CC (Vdc) também é relativamente alta, a ressonância entre o reator (12) e o capacitor (16) pode aumentar, resultando na tensão do link CC extremamente alta (Vddc) (vide, por exemplo, FIG. 14). Além disso, no caso em que a quantidade do controle de torque é relativamente grande sob condições em que a tensão da fonte de alimentação (Vin) é relativamente baixa e portanto, a tensão do link CC (Vdc) também é relativamente baixa, a proporção da função de um sinal de pulso do operador PWM (48) aumenta a fim de obter o torque de saída predeterminado. Como um resultado, existe uma possibilidade que a controlabilidade do torque seja degradada devido à resposta atrasada em um controle de corrente.

[097] Pelos motivos mencionados, na presente realização, o regulador da quantidade de controle de torque (54) ajusta a quantidade de controle de torque com base no pico da tensão do link CC (Vdc) em um meio ciclo da fonte de alimentação. Especificamente, por exemplo, se o pico da tensão do link CC (Vdc) na metade do ciclo da fonte de alimentação excede um limite superior predeterminado, o regulador da quantidade de controle do torque (54) reduz a quantidade de controle do torque de forma que a sobretensão não ocorra no link CC (15). Desta forma, no regulador da quantidade do controle de torque (54), o valor de referência para a quantidade do controle de torque é limitado em um valor predeterminado (em tal valor que a tensão do link CC Vdc não é sobretensão). Como um resultado, a ressonância mencionada entre o reator (12) e o capacitor (16) é reduzida, e um aumento na tensão do link CC (Vdc) conforme ilustrado na FIG. 14 é reduzido.

[098] Por outro lado, por exemplo, se o pico da tensão do link CC (Vdc) na metade do ciclo da fonte de alimentação cai abaixo de um limite superior predeterminado, o regulador da quantidade de controle do torque (54) reduz a quantidade de controle do torque. Desta forma, no regulador da quantidade do controle de torque (54), o valor de referência para a quantidade do controle de torque é limitado em um valor predeterminado. Como um resultado, um aumento substancial na proporção da função do sinal de pulso do operador PWM (48) pode ser reduzido, e portanto, a degradação da controlabilidade de torque pode ser evitada.

[099] O regulador da quantidade de controle de torque (54) da presente realização limita a quantidade de controle de torque na tensão do link CC (Vdc) detectada pelo detector de tensão do link CC (29). No entanto, a quantidade do controle de torque pode ser limitada de uma maneira similar da maneira mencionada acima com base, por exemplo, na tensão da fonte de alimentação (Vin) da fonte de alimentação CA (6).

VANTAGENS DA REALIZAÇÃO

[0100] De acordo com a realização mencionada, no controle de torque, o limitador (60) limita o torque de saída de forma que o torque de saída do motor (5) não alcance um valor negativo (vide FIG. 6). Assim, pode ser assegurado que a regeneração do motor (5) seja reduzida ou prevenida, e que os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) etc. sejam protegidos.

[0101] De acordo com a realização anterior, no torque de controle, o valor máximo para a corrente do motor (5) é mantido pelo suporte de pico (55) de forma que a corrente de pico (Ip) possa ser derivada (vide FIG. 8). Assim, um valor de corrente do motor quando o pico do torque de saída e o pico da tensão do link CC (Vdc) são coincidentes entre si é facilmente derivado como a corrente do pico (Ip). Quando a corrente do pico (Ip) excede o valor predeterminado, a faixa de variação do torque de saída é diminuída, e, portanto, pode ser assegurado que os dispositivos de comutação (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) etc. sejam protegidos.

[0102] Além disso, sob condições em que é menos provável que o pico (Pdc) da tensão do link CC (Vdc) e o pico (P1) do torque de carga são coincidentes entre si no período de determinação (Td) do suporte de pico (55), a frequência de operação do motor (5) é ajustado de forma que o ciclo de batimento (Tb) e o período de determinação (Td) são iguais entre si. Desta forma, em referência, por exemplo, a FIG. 13, pode ser assegurado que os picos (Pdc, P1) são coincidentes entre si cada período de determinação (Td) derivar a corrente do pico (Ip).

[0103] De acordo com a realização mencionada, se o pico da tensão do link CC (Vdc) na metade do ciclo da fonte de alimentação excede o limite superior predeterminado, a quantidade de controle do torque de saída é limitada no valor predeterminado. Isto reduz ou previne, antecipadamente, um aumento na tensão do link CC (Vdc) devido à ressonância entre o reator (12) e o capacitor (16). Além disso, se o pico da tensão do link CC (Vdc) na metade do ciclo da fonte de alimentação cai abaixo do limite inferior predeterminado, a quantidade de controle do torque de saída também é limitada no valor predeterminado. Isto reduz ou previne a degradação da controlabilidade do torque devido a um aumento na proporção da função no operador PWM (48).

SEGUNDA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[0104] A FIG. 19 é um diagrama em bloco ilustrando uma configuração de um controlador de torque (50) de uma segunda realização da presente revelação. O controlador de torque (50) da presente realização inclui um estimador do valor da corrente de pico (80), ao invés de inclui o suporte de pico (55) do controlador de torque (50) da primeira realização. Um valor de referência do torque médio (Tave*) é inserido no estimador do valor da corrente do pico (80). O controlador de torque (50) reduz a faixa de variação do torque de saída de um motor (5) de forma que um valor da corrente de pico estimado pelo estimador do valor da corrente de pico (80) não excede um limite superior predeterminado.

[0105] Supondo que um valor de saída do adicionador do componente de dupla frequência (44) da primeira realização é representado pelo "Idq1*". Um relacionamento entre o valor de referência do torque médio (Tave*), um valor de referência do torque (T*), e o valor de saída (Idq1*) é mostrado pelas equações a seguir: T* = CT x Tave* Idq1* = CV x T* = CV x CT x Tave* em que "CT" representa um componente de variação devido à variação no torque de carga, e "CV" representa um componente de variação devido à pulsação de tensão. A magnitude do valor de saída (Idq1*) muda dependendo dos componentes de variação mencionados. O valor de saída (Idq1*) representa a magnitude da corrente do motor. Desta forma, se um valor de pico para o valor de saída (Idq1*) é obtido, o valor da corrente de pico em um circuito inversor (20) acerca de um controle de torque pode ser estimado.

[0106] Supondo que as equações a seguir sejam satisfeitas: CT = 1 + kT x sin(θm) em que "kT" representa uma quantidade do controle de torque, e "9m" representa uma fase do motor (radiano mecânico); e CV = kV x |sin(θin)| em que "kV" representa uma quantidade de variação do componente pulsante de tensão, e "θin" representa a fase da tensão da fonte de alimentação. O valor de saída (Idq1*) se torna máximo quando cada fase (θm) e a fase da fonte de alimentação (θin) é 90° ou 270°. Tal valor máximo é representado pela equação a seguir: Idq1* = kV x (1 + kT) x Tave

[0107] Assim, se kV, kT e Tave são obtidos, um valor de pico para a corrente de motor variante em um padrão de batimento pode ser estimado.

[0108] O estimador do valor da corrente de pico (80) obtém o valor da corrente de pico de acordo com as equações da relação mencionada. Conforme descrito acima, se o valor da corrente de pico é obtido, a faixa de variação do torque de saída do motor (5) é reduzida de forma que o valor da corrente de pico não exceda um limite superior predeterminado, e portanto, as vantagens similares a aquelas da primeira realização podem ser percebidas.

OUTRA REALIZAÇÃO

[0109] Nas realizações mencionadas, a fonte de alimentação CA de fase única (6) é usada como uma fonte de alimentação, mas a presente revelação não é limitada ao mencionado acima. Uma fonte de alimentação CA trifásica pode ser usada como no exemplo (primeira variação) ilustrado na FIG. 15. Um circuito conversor (11) ilustrado na FIG. 15 é um circuito de ponte de diodo no qual seis diodos (D1-D6) são conectados juntos em uma configuração de ponte.

[0110] Além disso, nas realizações mencionadas, a presente revelação é destinada ao aparelho de conversão de energia incluindo o circuito conversor (11) e o circuito inversor (20), mas não limitada a tal aparelho. A presente revelação pode ser destinada a um conversor matriz (20) como, por exemplo, no exemplo (segunda variação) ilustrado na FIG. 16 ou o exemplo (terceira variação) ilustrado na FIG. 17. O conversor matriz (20) serve como uma seção conversora configurada para converter energia da fonte de energia CA (6) em energia CA tendo uma frequência predeterminada. Os transistores etc. podem ser usados como dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) do conversor matriz (20).

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0111] Conforme descrito acima, a presente revelação é útil para o aparelho de conversão de energia configurado para controlar o torque do motor. DESCRIÇÃO DOS CARACTERES DE REFERÊNCIA 5 Motor 6 Fonte de Alimentação CA 10 Aparelho de Conversão de Energia 11 Circuito Conversor 15 Link CC 16 Capacitor 20 Circuito Inversor 21 Capacitor 40 Controlador 54 Regulador da Quantidade de Controle de Torque 55 Suporte de Pico 60 Limitador 71 Calculadora do Ciclo de Batimento (Derivador de Ciclo) 72 Regulador da Referência de Velocidade

Claims

1. MÉTODO PARA CONTROLAR UM APARELHO DE CONVERSÃO DE ENERGIA, que inclui: uma seção conversora (20) incluindo uma pluralidade de dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) e configurado para converter, através da comutação dos dispositivos de comutação (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz), energia a partir de uma fonte de alimentação CA (6) em energia CA tendo uma frequência predeterminada para gerar a energia CA para um motor (5); o método sendo caracterizado por compreender uma etapa de controle que controla a comutação para permitir o torque de saída do motor (5) para conter um componente pulsante da fonte de alimentação que é um componente pulsante com um número de vezes de uma frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e permitir o torque de saída do motor (5) variar em associação com a variação no torque de carga do motor (5), e configurado para obter um valor da corrente de pico de uma corrente de fase do motor (5) quando o momento de um pico do componente pulsante da fonte de energia e momento de um pico de um componente pulsante de torque de carga são coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si e para reduzir a faixa de variação do torque de saída de forma que o valor da corrente de pico não exceda um limite superior predeterminado.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de controle incluir: uma etapa de suporte de pico que mantém o valor da corrente de pico em um período de determinação predeterminado, e uma etapa de ajuste da quantidade de controle de torque reduzindo a faixa de variação do torque de saída do motor (5) quando o valor da corrente de pico mantido na etapa de suporte de pico excede o limite superior predeterminado.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela etapa de controle incluir adicionalmente uma etapa de regulação de referência da velocidade de ajuste de uma frequência de operação (fc) do motor (5) de forma que o momento do pico do componente pulsante do torque de carga e o momento do pico do componente pulsante da fonte de alimentação sejam coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si durante o período de determinação da etapa de suporte de pico.

4. . MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela etapa de controle incluir adicionalmente uma etapa de derivação de ciclo que deriva, com base na frequência da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) e a frequência de operação do motor (5), um ciclo com o momento no qual o pico do torque de carga do motor (5) e o pico da tensão de saída da fonte de alimentação CA (6) sejam coincidentes ou substancialmente coincidentes entre si, e a etapa de regulação de referência de velocidade (inclui ajustar a frequência de operação do motor (5) de forma que o ciclo derivado na etapa de derivação de ciclo seja igual ou mais curto que o período de determinação da etapa de suporte de pico (55).

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de controle incluir a eliminação do valor da corrente de pico e redução da faixa de variação do torque de saída do motor (5) de forma que o valor da corrente de pico estimado não exceda o limite superior predeterminado.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo aparelho de conversão de energia incluir: um circuito conversor (11) configurado para retificar a tensão da fonte de alimentação CA (6); um link CC (15) incluindo um capacitor (16) conectado em paralelo com uma saída do circuito conversor (11); e um circuito inversor (20) servindo como a seção conversora e configurado para converter a saída de tensão do link CC (15) em tensão CA para gerar a tensão CA para o motor (5), e um valor de potência do capacitor (16) que é estabelecido em tal valor que a entrada da tensão no circuito inversor (20) tenha grande pulsação para ter um valor máximo maior ou igual ao dobro do seu valor mínimo.