CN101473527B - 逆变器控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于更严格地判定超出在旋转速度低的区域的运行区域的逆变器的动作，而不妨碍电动机的运行区域，以严密保护逆变器。采用比运行区域(D)的电流上限值(IU)大的两个电流阈值(ITH1、ITH2)。在旋转速度Rot比速度阈值(ITH1)小的情况下，采用速度阈值(ITH1)作为逆变器的输入电流(IINV)是否发生异常的判定基准；在旋转速度Rot比速度阈值(ITH1)大的情况下，采用速度阈值(ITH2)作为逆变器的输入电流(IINV)是否发生异常的判定基准。

Description

逆变器控制方法
技术领域 
本发明涉及逆变器控制方法，特别是涉及检测流入逆变器的电流的异常的技术。 
背景技术
在用逆变器驱动电动机等旋转设备的情况下，可能发生机械故障，例如该旋转设备的负载过大，或由于在旋转设备本身润滑油凝固等，而造成该旋转设备的转速显著下降。作为其显著的状态，已知有电动机锁定的情况。 
作为揭示处理该电动机锁定技术的专利，列举专利文献1、2。在专利文献1记载的技术中，一旦流入电动机的电流超过基准值，就以规定期间停止对电动机的恒定电压供应。在专利文献2记载的技术中，如果在预先设定的时间内持续检测出电动机的相同磁极，就作为锁定状态而检测。 
还有，关于控制旋转速度以使电流指令不超过电流上限值的下垂控制，列举了专利文献3。 
专利文献1：日本专利实开平6-70441号公报 
专利文献2：日本专利特开2005-245075号公报 
专利文献3：日本专利特开2002-138966号公报 
控制电动机的逆变器中使用开关元件例如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)。开关元件由于其小型化、低成本化的趋势，所容许的耐热性越来越差。 
在这样的情况下，使用上述已有技术时，在开关元件化、进而保护逆变器中，存在如下所述问题。 
在判断流入电动机的电流是否超过单纯的基准值的情况下，为了加强对开关元件的保护，要降低该基准值。在旋转速度非常低的情况下，由于电流流入同一开关元件以及同一电动机绕组的时间长，因此有必要降低该基准值。但是在进行高速旋转的情况下，如果超过该基准值，则电动机无法运转，该基准值就 妨碍了电动机的运行区域。 
又，如果在预先设定的时间内持续检测出电动机的相同磁极的情况下判定为锁定状态，则在启动时也是同样的判定，从而称为错误动作的原因。 
本发明是鉴于上述存在问题而作出的，其目的在于，能够更严格地判定超出在旋转速度低的区域的运行区域的逆变器的动作(输入电流过多)，而不妨碍电动机的运行区域，以严密地保护逆变器。 
发明内容
本发明有关的逆变器控制方法的第1形态，是输入直流电压(VDC)，对多相电动机(6)提供多相电流(iM)的逆变器(4)的控制方法。而且该控制方法具备下述步骤：(a)检测所述多相电动机的旋转速度(Rot)以及对所述逆变器输入的输入电流(iINV)的电流值的步骤(S10、S11)；(b)在所述旋转速度不足第1速度阈值(RTH1)的情况下，以所述电流值在第1电流阈值(ITH1)以上，判定所述逆变器的动作异常的步骤(S21、S22)；以及(c)所述旋转速度在所述第1速度阈值以上的情况下，以所述电流值在比所述第1电流阈值大的第2电流阈值(ITH2)以上，判定所述逆变器的动作异常的步骤(S21、S23)。 
本发明有关的逆变器控制方法的第2形态是其第1形态，所述多相电动机的运行区域(D)用相对于所述旋转速度的所述电流值的上限值(IU)表示，所述上限值在所述旋转速度(Rot)不足第2速度阈值(RTH2)的情况下，采用定值(IU0)，在所述旋转速度在所述第2速度阈值以上的情况下，随着所述旋转速度的增大而增大，所述第1速度阈值(RTH1)不足所述第2速度阈值，所述第1电流阈值(ITH1)大于所述定值。 
在多相电动机的运行区域，旋转速度越是减小，流入多相电动机以及逆变器的电流所允许的上限值越是减小。因此如果采用本发明有关的逆变器控制方法的第1形态，则能够更严格地判定超出在旋转速度低的区域的运行区域的逆变器的动作(输入电流过多)，而不妨碍运行区域，以严密保护逆变器。 
由于在旋转速度低的情况下不需要大的输入电流，因此可以将运行区域中的电流值的上限值设定为较小的定值。因此可以像本发明有关的逆变器控制方法的第2形态那样，在运行区域中在电流值的上限值开始逐渐增加的比第2速度阈值小的第1速度阈值中将第1电流阈值设定得小，以此能够在电动机锁定等旋转速度不足时严密地保护逆变器。 
本发明的目的、特征、形态、以及优点能够从下述详细说明和附图中更清楚地了解到。 
附图说明
图1是例示能够使用本发明有关的逆变器控制方法的电路的电路图。 
图2是说明本实施形态的逆变器控制方法的曲线图。 
图3是例示本发明的实施形态有关的逆变器控制方法的流程图。 
具体实施方式
图1是例示能够使用本发明有关的逆变器控制方法的电路的电路图。电源线L1、L2、L3上施加有三相交流电压。该三相交流电压利用二极管电桥整流，通过扼流圈2对电容器3充电。电容器3保持直流电压VDC。 
逆变器4输入直流电压VDC，并将三相电流iM提供给三相电动机6。三相电动机6的旋转位置θ利用例如位置传感器(未图示)进行检测，作为电信号输入到微计算机8。 
输入到逆变器4的电流iINV从连接逆变器4与电容器3的一对母线之一上连接的电阻5的电压降求出。具体地说，电阻5连接于将电容器3与逆变器4加以连接的负侧的母线上，利用放大器7将该电阻两端产生的电压作为电压Vi输出，输入到微计算机8。 
微计算机8从旋转位置θ的时间变化求出电动机6的旋转速度Rot，又从电压Vi求出逆变器的输入电流iINV。然后根据旋转速度Rot、输入电流iINV、旋转指令Ω，生成开关信号CSW。逆变器4的开关元件的开关根据开关信号CSW工作。 
图2是说明本实施形态的逆变器控制方法的曲线图，横轴表示电动机6的旋转速度Rot，纵轴表示逆变器4的输入电流iINV。 
运行区域D用相对于旋转速度Rot的输入电流iINV的上限值IU表示。即电动机6以旋转速度Rot旋转的情况下，通常输入电流iINV在上限值IU以下。在该运行区域D内，能够进行专利文献3例示的下垂控制。 
通常，电动机6旋转速度Rot越是上升，其运行所需要的输入电流iINV越是以非线性增大。因此上限值IU与这种现象近似，在旋转速度Rot不足速度阈值RTH2的情况下，采用定值IU0，在速度阈值RTH2以上的情况下随着旋转速度Rot 的上升而上升。 
而且，为了根据输入电流iINV过大而对异常进行判定，设定电流阈值ITH。如果旋转速度Rot不足速度阈值RTH1，电流阈值ITH就采用电流阈值ITH1，如果旋转速度Rot在速度阈值RTH1以上，电流阈值ITH就采用电流阈值ITH2。电流阈值ITH设定为比上限值IU大，使得不妨碍运行区域D。 
图3是例示本发明的实施形态有关的逆变器控制方法的流程图，对逆变器8的输入电流iINV的异常进行判定。该流程图通过微计算机8执行。 
在步骤S10，将电动机6的旋转位置θ以及放大器7输出的电压Vi输入到微计算机8。然后，在步骤S11，根据这些数据计算出电动机6的旋转速度Rot以及逆变器的输入电流iINV。由于步骤S10、S11在通常的电动机6的运行控制中也执行，因此不需要为了判定电流异常的程序而特地另外设置。 
在步骤S21，判断旋转速度Rot是否不足速度阈值RTH1。然后，在判断为肯定的情况下，进入步骤S22的处理，在判断为否定的情况下，进入步骤S23的处理。在步骤S22，判断输入电流iINV是否在阈值ITH1以上。然后，在判断为肯定的情况下，进入步骤S3的处理，在判断为否定的情况下，返回未图示的主程序进行处理。 
进入步骤S3进行处理，表示逆变器4的输入电流iINV过大，其动作发生异常，在步骤S3执行电流异常处理程序。作为电流异常处理程序，例如有用开关信号CSW使逆变器4的动作停止的例子。 
在步骤S23，判断输入电流iINV是否在阈值ITH2以上。然后在判断为肯定的情况下，进入步骤S3的处理，在判断为否定的情况下，返回未图示的主程序进行处理。 
在电动机6的运行区域D中，旋转速度Rot越是减少，流入电动机6的电流允许的上限值IU越是减少。因此，作为电流阈值ITH，在旋转速度Rot小的情况下设定小电流阈值ITH1，在旋转速度Rot大的情况下设定大电流阈值ITH2，这样就能够更严格的判定超出在旋转速度Rot低的区域的运行区域的逆变器4的动作(输入电流iINV过多)，而不妨碍运行区域D，以此能够严密保护逆变器4。严格判定输入电流iINV过多也是避免电动机过热所要求的。 
还有，最好是决定电流阈值的速度阈值RTH1不足规定运行区域D的速度阈值RTH2，电流阈值ITH1大于定值IU0。 
例如速度阈值RTH1、RTH2分别为100rpm、200rpm，例如电流阈值ITH1、ITH2、 定值IU0分别为2A、5A、1A。 
在旋转速度Rot低的情况下，输入电流iINV不必很大，运行区域D中的输入电流iINV的上限值IU可以设定为较小的定值IU0。因此在比规定运行区域D的上限值IU随旋转速度Rot的增加一起开始逐渐增加的速度阈值RTH2小的速度阈值RTH1中可以将电流阈值ITH1设定得小。借助于此，可以在电动机锁定等旋转速度不足时严密保护逆变器4。 
在上述说明中，例示了电流阈值ITH1、ITH2采用定值的情况，但是本发明不限于这种情况。例如也可以保持电流阈值ITH2比电流阈值ITH1大的关系，同时两者相对于旋转速度Rot不是固定的。例如电流阈值ITH1、ITH2也可以相对于旋转速度的增大以线性、或高次曲线地增加。 
上面对本发明进行了详细说明，但是上述说明的所有形态只是例示，本发明不限于此。未例示的无数变形例也应该理解为并非本发明的范围之外的技术。 

Claims (1)

1.一种逆变器控制方法，是输入直流电压(VDC)，对多相电动机(6)提供多相电流(iM)的逆变器(4)的控制方法，其特征在于，包括：
(a)检测所述多相电动机的旋转速度(Rot)和所述逆变器的输入电流(iINV)的电流值的步骤(S10、S11)、
(b)在所述旋转速度小于第1速度阈值(RTH1)的情况下，以所述电流值在第1电流阈值(ITH1)以上，判定所述逆变器的动作异常的步骤(S21、S22)、以及
(c)所述旋转速度在所述第1速度阈值以上的情况下，以所述电流值在比第1电流阈值更大的第2电流阈值(ITH2)以上，判定所述逆变器的动作异常的步骤(S21、S23)，
所述多相电动机的运行区域(D)用相对于所述旋转速度的所述电流值的上限值(IU)来表示，
所述上限值，
在所述旋转速度(Rot)小于第2速度阈值(RTH2)的情况下，采用定值(IU0)，
在所述旋转速度为所述第2速度阈值以上的情况下，随着所述旋转速度的上升而上升，
所述第1速度阈值(RTH1)小于所述第2速度阈值，所述第1电流阈值(ITH1)大于所述定值。
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