CN102694500A - 变频器及其感应电动机的转速搜寻装置 - Google Patents

变频器及其感应电动机的转速搜寻装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种变频器及其感应电动机的转速搜寻装置，该转速搜寻装置包含第一电压/频率控制器、频率搜寻模块、开关、直流总线电压误差判断模块以及电流误差判断模块。第一电压/频率控制器接收频率命令信号并将其转换成第一控制信号；该频率搜寻模块产生扫描频率信号以扫描感应电动机的转子磁场频率，并且处理该扫描频率信号以产生第二控制信号；该开关将该第一控制信号或该第二控制信号传送至该电压调变模块；该直流总线电压误差判断模块比较检测直流总线电压与设定直流总线电压的大小；该电流误差判断模块比较反馈电流与设定电流的大小。借由扫描频率以及判断直流总线电压或输出电流与目标值之间误差大小，以达到搜寻感应电动机转速的目的。

Description

变频器及其感应电动机的转速搜寻装置
技术领域
本发明涉及一种转速搜寻装置，尤其涉及一种感应电动机的转速搜寻装置。
背景技术
感应电动机(induction motor)在工业发展中是相当重要且不可或缺的一项设备。现今感应电动机已经应用于许多工业应用的场合，例如泵(pump)或风机(fan)等。图1显示传统的感应电动机以及其变频器的系统方块图。如图1所示，感应电动机100由一变频器101驱动。一输入交流电压Vin，提供于一整流器104的输入侧，并且由整流器104整流成一直流Vdc。一电容105设置于整流器104的输出端，以稳定直流Vdc且降低链波。直流Vdc经由逆变器106转换成一输出交流电压Vout与一输出交流电流Iout，并且将输出交流电压Vout与输出交流电流Iout提供给感应电动机100。感应电动机100受逆变器106所提供的输出交流电压Vout与输出交流电流Iout所驱动来带动负载102运作。此外，为了控制逆变器106输出所想要的电压与电流，一电压调整模块108连接至逆变器106的开关单元Q1-Q4的控制端，用以接收一电压信号V与一频率信号f，来产生用来控制逆变器106的开关单元Q1-Q4的开关切换运作的脉冲信号PWM1-PWM4。逆变器106的开关单元Q1-Q4根据脉冲信号PWM1-PWM4来进行开关切换。一控制单元110连接至电压调整模块108以接收逆变器106的直流Vdc、输出电流Iout、由用户界面112a所提供的操作者所想要的感应电动机100的旋转频率命令信号f* 1，以及由系统控制电路112b所提供的系统欲设定的旋转频率命令信号f* 2。控制单元110根据旋转频率命令信号f* 1或f* 2、直流总线电压Vdc、输出电流Iout计算出用来驱动该电压调整模块108的电压信号V与频率信号f，借此让电压调整模块108控制逆变器106以输出交流电流Iout与交流电压Vout。
一般而言，感应电动机100的转速控制是利用变频器(variable frequencydrive)101来完成。然而，当准备利用变频器启动感应电动机100时，感应电动机100可能因为先前突然发生电力中断而仍在自由旋转，或是感应电动机100会受到外在环境的影响，例如水流、风速或其他负载的影响而自由旋转。若变频器101在无法得知此时转轴转速的情况下，强行对感应电动机100进行转速控制，有可能会因为感应电动机100的转子磁场频率与定子磁场频率相差过大，而造成感应电动机100的过电流或是能量再生，因而导致变频器101跳脱保护，长久下来，会对感应电动机100造成伤害。
一般解决感应电动机100启动时无法确切得知感应电动机100的转速的问题的方案有以下二种。第一种解决方案为采用直流刹车技术(DC braking)。直流刹车技术主要是让变频器101输出直流电压到感应电动机100的定子侧，并利用电磁铁原理吸住转子转轴，借此固定转子不动。然而，直流刹车技术却有下列缺点。首先，若逆变器106的输出电压太小，使得感应电动机100的定子磁场的磁力太弱，转子不容易被吸附住而难以固定。若逆变器106的输出电压Vout太大，有可能产生过电流。其次，所需要的逆变器106输出时间无法确定，若是逆变器106的输出时间太短，会造成感应电动机100仍未降低其速度至固定转子不动。若是逆变器106的输出时间太长，会造成感应电动机100过热。
第二种解决方案为采用机械结构刹车技术(mechanical braking)。机械结构刹车技术主要利用外加机械拴锁来直接锁住感应电动机100的转子，使得变频器101在输出电压前，让转子转轴保持静止不动。然而，机械结构技术却有下列缺点：首先，为了锁住感应电动机100的转子，需要一个额外的外加机械拴锁，导致感应电动机100的成本增加；另外，由于转子转轴会受到负载102的影响，外加机械拴锁的结构需要能承受负载102的应力，然而，负载102的应力为未知的一个变量，若外加机械拴锁的设计不良，可能会造成系统的损伤。
因此，申请人提出一种感应电动机的转速搜寻装置，用以解决传统感应电动机的转速搜寻装置所遇到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种感应电动机的转速搜寻装置，其借由一直流总线电压误差判断模块搭配一输出电流判断模块，来判断是否有感应电动机的转子磁场频率大于或等于变频器的输出电压频率，亦即是否有感应电动机的转子磁场频率大于或等于感应电动机的定子磁场频率的情形发生，借此让转速搜寻装置能够寻找出感应电动机当时的转速，并由此转速开始控制逆变器的开关单元切换运作，如此可提高搜寻到感应电动机转速的成功率。
根据本发明的最佳实施例的第一实施态样，其提供一种感应电动机的转速搜寻装置，此转速搜寻装置包含：(I)一第一电压/频率控制器，接收所输入的一频率命令信号并将该频率命令信号转换成一第一控制信号；(II)一频率搜寻模块，产生一电压不足以影响感应电动机转速的扫描频率信号以扫描感应电动机的转子磁场频率，并且处理该扫描频率信号以产生一第二控制信号；(III)一开关，一端连接于电压调变模块，另一端作动性连接于该第一电压/频率控制器或该频率搜寻模块，根据其开关作动将该第一控制信号或该第二控制信号传送至电压调变模块；(IV)一直流总线电压误差判断模块，连接至该开关的一控制端，比较一检测直流总线电压与一设定直流总线电压的大小；以及(V)一电流误差判断模块，连接至该开关的该控制端，比较一反馈电流与一设定电流的大小。当该直流总线电压误差判断模块判断该检测直流总线电压大于或等于该设定直流总线电压，或当该电流误差判断模块判断该反馈电流小于或等于该设定电流时，该直流总线电压误差判断模块或该电流误差判断模块发出一开关控制信号至该开关的该控制端，以让该开关传送该第一控制信号至电压调变模块，电压调变模块收到该第一控制信号后控制逆变器驱动感应电动机，反之该频率搜寻模块则传送该第二控制信号至电压调变模块，以使电压调变模块控制逆变器改变感应电动机的定子磁场频率，并再次进行前述该直流总线电压误差判断模块与该电流误差判断模块的判断。
根据本发明的最佳实施例的第二实施态样，其提供一种变频器，其包含：(I)一整流器，将输入的交流电源整流为直流电源；(II)一电容，将由该整流器输入的直流电源进行滤波、储存电荷与保持直流电压；(III)一逆变器，包含有多个开关单元，将由该电容输入的直流电源逆变为交流电源；(IV)一电压调变模块，依一调变控制信号产生一电压调变信号以控制该开关单元动作；(V)一感应电动机的转速搜寻装置。感应电动机的转速搜寻装置包含：(i)一第一电压/频率控制器，接收所输入的一频率命令信号并将该频率命令信号转换成一第一控制信号；(ii)一频率搜寻模块，产生一电压不足以影响感应电动机转速的扫描频率信号，以扫描感应电动机的转子磁场频率，并且处理该扫描频率信号以产生一第二控制信号；(iii)一开关，一端连接于该电压调变模块，另一端作动性连接于该第一电压/频率控制器或该频率搜寻模块，根据其开关作动将该第一控制信号或该第二控制信号作为该调变控制信号传送至该电压调变模块；(iv)一直流总线电压误差判断模块，连接至该开关的一控制端，比较一检测直流总线电压与一设定直流总线电压的大小；(v)一电流误差判断模块，连接至该开关的该控制端，比较一反馈电流与一设定电流的大小，其中前述逆变器的该开关单元依据该电压调变信号来驱动感应电动机。当该直流总线电压误差判断模块判断该检测直流总线电压大于或等于该设定直流总线电压，或当该电流误差判断模块判断该反馈电流小于或等于该设定电流时，该直流总线电压误差判断模块或该电流误差判断模块发出一开关控制信号至该开关的该控制端，以让该开关传送该第一控制信号至该电压调变模块，该电压调变模块收到该第一控制信号后控制该逆变器驱动感应电动机，反之该频率搜寻模块则传送该第二控制信号至该电压调变模块，以使该电压调变模块控制该逆变器改变感应电动机的定子磁场频率，并再次进行前述该直流总线电压误差判断模块与该电流误差判断模块的判断。
本发明的感应电动机的转速搜寻装置可避免直流刹车技术不易固定感应电动机的缺点，也防止直流刹车技术造成感应电动机过热的问题。本发明的感应电动机的转速搜寻装置不需要额外设置机械设备，从而降低成本。最重要的是，因为增加了直流总线电压误差判断模块，搜寻到感应电动机转速的成功率得以提高。
附图说明
图1显示传统的感应电动机以及其变频器的系统方块图；
图2显示本发明的较佳实施例的感应电动机的转速搜寻装置的系统方块图；
图3显示本发明的转速搜寻装置中的直流总线电压误差判断模块的方块图；
图4显示本发明的转速搜寻装置中的输出电流误差判断模块的方块图；
图5显示本发明的转速搜寻装置中的输出磁通电流误差判断模块的方块图；
图6显示本发明的转速搜寻装置中的输出转矩电流误差判断模块的方块图；
图7显示本发明的转速搜寻装置中的频率搜寻模块的方块图；以及
图8显示本发明的较佳实施例的变频器的系统方块图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的多个典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明的较佳实施例的感应电动机的转速搜寻装置的系统方块图显示于图2。如图2所示，一感应电动机200由一逆变器206提供运作所需要的电力。整流器204接收一输入交流电压Vin并将输入交流电压Vin整流成一个直流总线电压Vdc。直流总线电压Vdc产生于一电容Cdc205上。逆变器206将整流器204所提供的直流总线电压Vdc转换成输出交流电压Vout来驱动感应电动机200。此外，逆变器206经由一电压调变模块208来控制其多个开关单元切换运作。电压调变模块208连接至逆变器206的控制端以借由一脉冲信号PSG控制逆变器206内多个开关单元的切换运作，其中逆变器206中的多个开关单元可以为IGBT、MOSFET、SCR或IGCT等任何可控制的电力半导体(Power semiconductor)组件。此外，一转速搜寻装置210连接至电压调变模块208，以搜寻感应电动机200的转速并且提供一第一控制信号CTRL_1或一第二控制信号CTRL_2给电压调变模块208，借此使得电压调变模块208自所搜寻到的转速开始控制感应电动机200的转子磁场频率与转速。
转速搜寻装置210包含一第一电压/频率控制器2102，其接收用户输入的频率命令信号f*并将频率命令信号f*转换成第一控制信号CTRL_1。第一控制信号CTRL_1来自用户所想要的感应电动机200的转子磁场频率。此外，转速搜寻装置210更包含一频率搜寻模块2104，用以搜寻感应电动机200的转速并输出一第二控制信号CTRL_2，其来自用来搜寻感应电动机200转速的扫描转子磁场频率。转速搜寻装置210更包含一开关Q200，连接于电压调变模块208、第一电压/频率控制器2102以及频率搜寻模块2104，以选择性地将第一控制信号CTRL_1或第二控制信号CTRL_2传送至电压调变模块208。再者，转速搜寻装置210更包含一直流总线电压误差判断模块2106、一输出电流误差判断模块2108、一输出磁通电流误差判断模块2110、一输出转矩电流误差判断模块2112，用以判断频率搜寻模块2104是否已经搜寻到感应电动机200的转速，并且在判断出频率搜寻模块2104已经搜寻到感应电动机200的转速时，分别发出一开关控制信号SW_CTRL_1，SW_CTRL_2，SW_CTRL_3，SW_CTRL_4至开关Q200，以控制开关Q200将第一控制信号CTRL_1传送至电压调变模块208，借此使得电压调变模块208自所搜寻到的感应电动机200的转速开始控制感应电动机200的转速至频率命令信号f*中的目标频率。需注意的是当感应电动机的转速搜寻装置210进行感应电动机200的转速搜寻且频率搜寻模块2104尚未搜寻到感应电动机200的转速时，频率搜寻模块2104所输出的第二控制信号CTRL_2经由开关Q200传送至电压调变模块208。
请参见图3，其显示本发明的转速搜寻装置中的直流总线电压误差判断模块的方块图。如图3所示，直流总线电压误差判断模块2106包含一直流总线电压反馈模块302、一第一运算器304、一直流总线电压误差判断器306，以及一直流总线电压误差补偿计算模块308。直流总线电压反馈装置302用以检测直流总线电压以产生一检测直流总线电压Vdc。第一运算器304连接至直流总线电压反馈模块302以将检测直流总线电压Vdc与一设定直流总线电压V* dc进行比较，并且根据比较的结果输出一直流总线电压误差信号ΔVdc。直流总线电压误差判断器306连接至第一运算器304，以根据直流总线电压误差信号ΔVdc判断检测直流总线电压Vdc是否大于或等于设定直流总线电压V* dc。当直流总线电压误差判断器306判断出检测直流总线电压Vdc大于或等于设定直流总线电压V* dc时，其代表频率搜寻模块2104已经搜寻到感应电动机200的转速。此时，直流总线电压误差判断器306输出一第一开关控制信号SW_CTRL_1至图2所示的开关Q200的控制端，以让开关Q200传送第一控制信号CTRL_1。
因此，直流总线电压误差判断模块2106可经由直流总线电压反馈模块302检测直流总线电压，并且经由第一运算器304计算检测直流总线电压Vdc与设定直流总线电压V* dc的差距，最后经由直流总线电压误差判断器306判断检测直流总线电压Vdc是否大于或等于设定直流总线电压V* dc来判断感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率是否已经搜寻到。若感应电动机200的转子磁场频率高于感应电动机200的定子磁场频率，感应电动机200会进入发电机模式且产生与转子旋转方向相反的负向转矩，使得能量回送而造成直流总线电压Vdc的上升。因此可采用计算检测直流总线电压Vdc与设定直流总线电压V* dc的差距，且判断检测直流总线电压Vdc是否大于或等于设定直流总线电压V* dc的方法，来判断感应电动机200的转子磁场频率是否大于或等于感应电动机200的定子磁场频率。若检测直流总线电压Vdc大于或等于设定直流总线电压V* dc，则感应电动机200的转子磁场频率大于或等于感应电动机200的定子磁场频率。此代表感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率已经搜寻出来，且此时频率搜寻模块2104的频率扫描模块702(显示于图7)所输出的扫描频率信号FREQ_SCAN代表感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率。因此，直流总线电压误差判断器306所输出的第一开关控制信号SW_CTRL_1会让开关Q200连接至第一电压/频率控制器2102以传送第一控制信号CTRL_1至电压调变模块208，借此让电压调变模块208发出脉冲信号PSG至逆变器206以控制逆变器206的运作。如此一来，便可以由感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率开始，并根据频率命令信号f*控制感应电动机200的转子磁场频率与对应的转速。此外，直流总线电压误差补偿计算模块308连接至第一运算器304，以根据直流总线电压误差信号ΔVdc计算出用来补偿检测直流总线电压Vdc的误差的一补偿信号VDC_COMP。
请参见图4，其显示本发明的转速搜寻装置中的输出电流误差判断模块的方块图。输出电流误差判断模块2108包含一第一输出电流反馈模块402、一第二运算器404、一输出电流误差判断器406，以及一输出电流误差补偿计算模块408。第一输出电流反馈模块402连接至逆变器206的输出端，以检测逆变器206的输出电流以产生一第一检测输出电流Iout，1。第二运算器404连接至第一输出电流反馈模块402以将第一检测输出电流Iout，1与一设定输出电流I* out进行比较，并且根据比较的结果输出一输出电流误差信号ΔIout。输出电流误差判断器406连接至第二运算器404以根据输出电流误差信号ΔIout判断第一检测输出电流Iout，1是否小于或等于设定输出电流I* out，并且在判断出第一检测输出电流Iout，1小于或等于设定输出电流I* out时，输出一第二开关控制信号SW_CTRL_2以让开关Q200传送第一控制信号CTRL_1。因此，输出电流误差判断模块2108可经由第一输出电流反馈模块402检测逆变器206的输出电流以产生第一检测输出电流Iout，1，并且经由第二运算器404计算第一检测输出电流Iout，1与设定输出电流I* out的差距，最后经由输出电流误差判断器406判断第一检测输出电流Iout，1是否小于或等于设定输出电流I* out来判断感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率是否已经被搜寻到。若感应电动机200的转子磁场频率大于或等于感应电动机200的定子磁场频率，亦即逆变器206的输出电压频率，感应电动机200会产生一最小输出电流。若第一检测输出电流Iout，1小于或等于设定输出电流I* out，代表感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率已经被搜寻到。因此，输出电流误差判断器406所输出的第二开关控制信号SW_CTRL_2会让开关Q200连接至第一电压/频率控制器2102以传送第一控制信号CTRL_1至电压调变模块208，借此让电压调变模块208发出脉冲信号PSG至逆变器206以控制逆变器206的运作。如此一来，便可以由感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率开始，并根据频率命令信号f*控制感应电动机200的转子磁场频率与对应的转速。此外，输出电流误差补偿计算模块408连接至第二运算器404，以根据输出电流误差信号ΔIout计算出用来补偿该检测输出电流Iout，1的误差的补偿信号IOUT_COMP。
请参见图5，其显示本发明的转速搜寻装置中的输出磁通电流误差判断，模块的方块图。输出磁通电流误差判断模块2110包含一第二输出电流反馈模块502、一磁通电流计算模块504、一第三运算器506、一磁通电流误差判断器508，以及一磁通电流误差补偿计算模块510。第二输出电流反馈模块502连接至逆变器206的输出端，以检测逆变器206的输出电流以产生一第二检测输出电流Iout，2。磁通电流计算模块504连接至第二输出电流反馈模块502的输出端，以计算出第二检测输出电流Iout，2中的磁通电流成份，借此产生一检测磁通电流Iflux。第三运算器506连接至磁通电流计算模块504以将检测磁通电流Iflux与一设定磁通电流I* flux进行比较，并且根据比较的结果输出一磁通电流误差信号ΔIflux。磁通电流误差判断器508连接至第三运算器506以根据磁通电流误差信号ΔIflux判断检测磁通电流Iflux是否小于或等于设定磁通电流I* flux，并且在判断出磁通电流Iflux小于或等于设定磁通电流I* flux时，输出一第三开关控制信号SW_CTRL_3以让开关Q200传送第一控制信号CTRL_1。因此，可经由磁通电流计算模块504计算逆变器206的输出电流中的磁通电流，并且经由第三运算器506计算检测磁通电流Iflux与设定磁通电流I* flux的差距，最后经由磁通电流误差判断器508判断检测磁通电流Iflux是否小于或等于设定转矩电流I* flux来判断感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率是否已经被搜寻到。因此可采用计算检测磁通电流Iflux与设定磁通电流I* flux的差距，且判断检测磁通电流Iflux是否小于或等于设定磁通电流I* flux的方法，来判断感应电动机200的转子磁场频率是否大于或等于感应电动机200的定子磁场频率。若检测磁通电流Iflux小于或等于设定磁通电流I* flux，代表感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率已经被搜寻到。因此，磁通电流误差判断器508所输出的第三开关控制信号SW_CTRL_3会让开关Q200连接至第一电压/频率控制器2102以传送第一控制信号CTRL_1至电压调变模块208，借此让电压调变模块208发出脉冲信号PSG至逆变器206以控制逆变器206的运作。如此一来，便可以由感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率开始，并根据频率命令信号f*控制感应电动机200的转子磁场频率与对应的转速。此外，磁通电流误差补偿计算模块510连接至第三运算器506，以根据磁通电流误差信号ΔIflux计算出用来补偿该检测磁通电流Iflux的误差的补偿信号IFLUX_COMP。
请参见图6，其显示本发明的转速搜寻装置中的输出转矩电流误差判断模块的方块图。输出转矩电流误差判断模块2112包含一第三输出电流反馈模块602、一转矩电流计算模块604、一第四运算器606、一转矩电流误差判断器608，以及一转矩电流误差补偿计算模块610。第三输出电流反馈模块602连接至逆变器206的输出端，以检测逆变器206的输出电流以产生一第三检测输出电流Iout，3。转矩电流计算模块604连接至第三输出电流反馈模块602的输出端，以计算出第三检测输出电流Iout，3中的转矩电流成份，借此产生一检测转矩电流Itorque。第四运算器606连接至转矩电流计算模块604以将检测转矩电流Itorque与一设定转矩电流I* torque进行比较，并且根据比较的结果输出一转矩电流误差信号ΔItorque。转矩电流误差判断器608连接至第四运算器606以根据转矩电流误差信号ΔItorque判断检测转矩电流Itorque是否小于或等于设定转矩电流I* torque，并且在判断出检测转矩电流Itorque小于或等于设定转矩电流I* torque时，输出一第四开关控制信号SW_CTRL_4以让开关Q200传送第一控制信号CTRL_1。因此，可经由转矩电流计算模块604计算逆变器206所输出的输出电流中的转矩电流，并且经由第四运算器606计算检测转矩电流Itorque与设定转矩电流I* torque的差距，最后经由转矩电流误差判断器608判断检测转矩电流Itorque是否小于或等于设定转矩电流Itorque来判断感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率是否已经被搜寻到。因此可采用计算检测转矩电流Itorque与设定转矩电流I* torque的差距，且判断检测转矩电流Itorque是否小于或等于与设定转矩电流I* torque的方法，来判断感应电动机200的转子磁场频率是否大于或等于感应电动机200的定子磁场频率。若转矩电流Itorque小于或等于设定转矩电流I* torque，代表感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率已经被搜寻到。因此，转矩电流误差判断器608所输出的第四开关控制信号SW_CTRL_4会让开关Q200连接至第一电压/频率控制器2102以传送第一控制信号CTRL_2至电压调变模块208，借此让电压调变模块208发出脉冲信号PSG至逆变器206以控制逆变器206的运作。如此一来，便可以由感应电动机200的转速所对应的转子磁场频率开始，并根据频率命令信号f*控制感应电动机200的转子磁场频率与对应的转速。此外，转矩电流误差补偿计算模块610连接至第四运算器606，以根据转矩电流误差信号ΔItorque计算出用来补偿检测转矩电流Itorque的误差的补偿信号ITORQUE_COMP。
请参见图7，其显示本发明的转速搜寻装置中的频率搜寻模块的方块图。频率搜寻模块2104包含一频率扫描模块702、一第二电压/频率控制器704、一比例运算单元706，以及一加法器708，其中比例运算单元706可为单回路运算器或多回路运算器。频率扫描模块702设定为从高频率往低频率输出一扫描频率信号FREQ_SCAN以搜寻感应电动机200的转子磁场频率，。第二电压/频率控制器704连接至频率扫描装置702且用以将扫描频率信号FREQ_SCAN转换成一第一内部控制信号INT_CTRL_1。比例运算单元706连接至第二电压/频率控制器704以将第一内部控制信号INT_CTRL_1比例运算而产生一第二内部控制信号INT_CTRL_2。加法器708连接至比例运算单元706，用以将第二内部控制信号INT_CTRL_2与直流总线电压误差补偿信号VDC_COMP相加后，再与输出电流误差补偿信号IOUT_COMP、磁通电流误差补偿信号IFLUX_COMP、转矩电流误差补偿信号ITORQUE_COMP三者至少其中之一相加，以产生第二控制信号CTRL_2。
因此，当检测直流总线Vdc电压大于或等于设定直流总线电压V* dc，或输出电流误差判断模块2108、输出磁通电流误差判断模块2110、输出转矩电流误差判断模块2112三者至少其中之一判断反馈电流(Iout，1，Iflux，或Itorque)小于或等于设定电流(I* out，I* flux，或I* torque)时，即Iout，1≤I* out、Iflux≤I* flux或Itorque≤I* torque，其代表频率搜寻模块2104已经搜寻到感应电动机200的转速。此时，直流总线电压误差判断模块2106或输出电流误差判断模块2108、输出磁通电流误差判断模块2110、输出转矩电流误差判断模块2112三者至少其中之一发出一开关控制信号(SW_CTRL_1，SW_CTRL_2，SW_CTRL_3或SW_CTRL_4)至开关Q200的控制端，以让开关Q200传送第一控制信号CTRL_1至电压调变模块208，借此让电压调变模块208与逆变器206自搜寻到的转速开始，并根据频率命令信号f*控制感应电动机200的转子磁场频率，如图2至图6所示。
请参见图8，其显示本发明的较佳实施例的变频器的系统方块图。如图所示，本发明的变频器800由整流器204、电容Cdc205、逆变器206、电压调变模块208，以及转速搜寻装置210所组成，其中转速搜寻装置210选择性地输出控制信号CTRL_1或CTRL_2至电压调变模块208作为用来控制电压调变模块208的调变运作的调变控制信号MOD_CTRL。电压调变模块208根据调变控制信号MOD_CTRL产生用来控制逆变器206的开关切换的电压调变信号VOLT_CTRL。关于变频器800的组成组件的结构与操作，已经说明如上，在此不予以赘述。
综合来说，本发明的感应电动机的转速搜寻装置具有下述优点。首先，本发明的感应电动机的转速搜寻装置可避免直流刹车技术不易固定感应电动机的缺点，也防止直流刹车技术造成感应电动机过热的问题。其次，本发明的感应电动机的转速搜寻装置不需要额外设置机械设备，从而降低成本。最重要的是因为增加了直流总线电压误差判断模块，提高了搜寻到感应电动机转速的成功率。
本发明可由本领域普通技术人员做出各种修饰和变化，然而皆不脱离所附权利要求所欲保护的内容。

Claims (16)

1.一种感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，包含：
一第一电压/频率控制器，接收所输入的一频率命令信号并将该频率命令信号转换成一第一控制信号；
一频率搜寻模块，产生一扫描频率信号以扫描感应电动机的转子磁场频率，并且处理该扫描频率信号以产生一第二控制信号；
一开关，一端连接于电压调变模块，另一端作动性连接于该第一电压/频率控制器或该频率搜寻模块，根据其开关作动将该第一控制信号或该第二控制信号传送至该电压调变模块；
一直流总线电压误差判断模块，连接至该开关的一控制端，比较一检测直流总线电压与一设定直流总线电压的大小；以及
一电流误差判断模块，连接至该开关的该控制端，比较一反馈电流与一设定电流的大小。
2.如权利要求1所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，当该直流总线电压误差判断模块判断该检测直流总线电压大于或等于该设定直流总线电压，或当该电流误差判断模块判断该反馈电流小于或等于该设定电流时，该直流总线电压误差判断模块或该电流误差判断模块发出一开关控制信号至该开关的该控制端，以让该开关传送该第一控制信号至该电压调变模块，该电压调变模块收到该第一控制信号后控制逆变器驱动感应电动机，反之该频率搜寻模块则传送该第二控制信号至电压调变模块，以使该电压调变模块控制该逆变器改变该感应电动机的定子磁场频率，并再次进行前述该直流总线电压误差判断模块与该电流误差判断模块的判断。
3.如权利要求2所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该直流总线电压误差判断模块包含：
一直流总线电压反馈模块，检测该逆变器的直流总线电压以产生该检测直流总线电压；
一第一运算器，连接至该直流总线电压反馈模块，将该检测直流总线电压与该设定直流总线电压进行运算，以产生一直流总线电压误差信号；
一直流总线电压误差判断器，连接于该第一运算器与该开关的该控制端之间，并依据该直流总线电压误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一直流总线电压误差补偿计算模块，连接至该第一运算器，根据该直流总线电压误差信号计算出用来补偿该检测直流总线电压的误差的一直流总线电压误差补偿信号。
4.如权利要求3所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该电流误差判断模块可为一输出电流误差判断模块、一输出转矩电流误差判断模块或一输出磁通电流误差判断模块。
5.如权利要求4所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该输出电流误差判断模块包含：
一第一输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第一检测输出电流；
一第二运算器，一端连接至该输出电流反馈模块，将该第一检测输出电流与一设定输出电流进行运算，以产生一输出电流误差信号；
一输出电流误差判断器，连接于该第二运算器与该开关的该控制端之间，并依据该输出电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一输出电流误差补偿计算模块，连接至该第二运算器，根据该输出电流误差信号计算出用来补偿该第一检测输出电流的误差的一输出电流误差补偿信号。
6.如权利要求4所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该输出磁通电流误差判断模块还包含：
一第二输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第二检测输出电流；
一磁通电流计算模块，将该第二检测输出电流进行运算以产生一输出磁通电流；
一第三运算器，一端连接至该磁通电流计算模块，将该输出磁通电流与一设定磁通电流进行运算，以产生一磁通电流误差信号；
一磁通电流误差判断器，连接于该第三运算器与该开关的该控制端之间，并依据该磁通电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一磁通电流误差补偿计算模块，连接至该第三运算器，根据该磁通电流误差信号计算出用来补偿该输出磁通电流的误差的一磁通电流误差补偿信号。
7.如权利要求4所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该输出转矩电流误差判断模块包含：
一第三输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第三检测输出电流；
一转矩电流计算模块，将该第三检测输出电流进行运算以产生一输出转矩电流；
一第四运算器，一端连接至该转矩电流计算模块，将该输出转矩电流与该设定转矩电流进行运算，以产生一转矩电流误差信号；
一转矩电流误差判断器，连接于该第四运算器与该开关的该控制端之间，并依据该转矩电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一转矩电流误差补偿计算模块，连接至该第四运算器，根据该转矩电流误差信号计算出用来补偿该输出转矩电流的误差的一转矩电流误差补偿信号。
8.如权利要求4所述的感应电动机的转速搜寻装置，其特征在于，该频率搜寻模块包含：
一频率扫描模块，产生该扫描频率信号以扫描该感应电动机的转子磁场频率；
一第二电压/频率控制器，连接至该频率扫描模块，将该扫描频率信号转换成一第一内部控制信号；
一比例运算单元，连接至该第二电压/频率控制器，并将该第一内部控制信号进行比例运算成一第二内部控制信号；以及
一加法器，连接于该比例运算单元与该直流总线电压误差补偿计算模块，也与一输出电流误差补偿计算模块、一磁通电流误差补偿计算模块或一转矩电流误差补偿计算模块连接，将该第二内部控制信号与该直流总线电压误差补偿信号相加后，再加上一输出电流误差补偿信号、一磁通电流误差补偿信号或一转矩电流误差补偿信号，以产生该第二控制信号。
9.一种变频器，其特征在于，包含：
一整流器，将输入的交流电源整流为直流电源；
一电容，将由该整流器输入的直流电源进行滤波、储存电荷与保持直流电压；
一逆变器，包含有多个开关单元，将由该电容输入的直流电源逆变为交流电源；
一电压调变模块，依一调变控制信号产生一电压调变信号以控制该开关单元动作；以及
一感应电动机的转速搜寻装置，包含：
一第一电压/频率控制器，接收所输入的一频率命令信号并将该频率命令信号转换成一第一控制信号；
一频率搜寻模块，产生一扫描频率信号以扫描感应电动机的转子磁场频率，并且处理该扫描频率信号以产生一第二控制信号；
一开关，一端连接于该电压调变模块，另一端作动性连接于该第一电压/频率控制器或该频率搜寻模块，根据其开关作动将该第一控制信号或该第二控制信号作为该调变控制信号传送至该电压调变模块；
一直流总线电压误差判断模块，连接至该开关的一控制端，比较一检测直流总线电压与一设定直流总线电压的大小；以及
一电流误差判断模块，连接至该开关的该控制端，比较一反馈电流与一设定电流的大小；
其中该逆变器的该开关单元依据该电压调变信号来驱动该感应电动机。
10.如权利要求9所述的变频器，其特征在于，当该直流总线电压误差判断模块判断该检测直流总线电压大于或等于该设定直流总线电压，或当该电流误差判断模块判断该反馈电流小于或等于该设定电流时，该直流总线电压误差判断模块或该电流误差判断模块发出一开关控制信号至该开关的该控制端，以让该开关传送该第一控制信号至该电压调变模块，该电压调变模块收到该第一控制信号后控制该逆变器驱动该感应电动机，反之该频率搜寻模块则传送该第二控制信号至该电压调变模块，以使该电压调变模块控制该逆变器改变该感应电动机的定子磁场频率，并再次进行前述该直流总线电压误差判断模块与该电流误差判断模块的判断。
11.如权利要求10所述的变频器，其特征在于，该直流总线电压误差判断模块包含：
一直流总线电压反馈模块，检测该逆变器的直流总线电压以产生该检测直流总线电压；
一第一运算器，连接至该直流总线电压反馈模块，将该检测直流总线电压与该设定直流总线电压进行运算，以产生一直流总线电压误差信号；
一直流总线电压误差判断器，连接于该第一运算器与该开关的该控制端之间，并依据该直流总线电压误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一直流总线电压误差补偿计算模块，连接至该第一运算器，根据该直流总线电压误差信号计算出用来补偿该检测直流总线电压的误差的一直流总线电压误差补偿信号。
12.如权利要求11所述的变频器，其特征在于，该电流误差判断模块可为一输出电流误差判断模块、一输出转矩电流误差判断模块或一输出磁通电流误差判断模块。
13.如权利要求12所述的变频器，其特征在于，该输出电流误差判断模块包含：
一第一输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第一检测输出电流；
一第二运算器，一端连接至该输出电流反馈模块，将该第一检测输出电流与一设定输出电流进行运算，以产生一输出电流误差信号；
一输出电流误差判断器，连接于该第二运算器与该开关的该控制端之间，并依据该输出电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一输出电流误差补偿计算模块，连接至该第二运算器，根据该输出电流误差信号计算出用来补偿该第一检测输出电流的误差的一输出电流误差补偿信号。
14.如权利要求12所述的变频器，其特征在于，该输出磁通电流误差判断模块还包含：
一第二输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第二检测输出电流；
一磁通电流计算模块，将该第二检测输出电流进行运算以产生一输出磁通电流；
一第三运算器，一端连接至该磁通电流计算模块，将该输出磁通电流与一设定磁通电流进行运算，以产生一磁通电流误差信号；
一磁通电流误差判断器，连接于该第三运算器与该开关的该控制端之间，并依据该磁通电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一磁通电流误差补偿计算模块，连接至该第三运算器，根据该磁通电流误差信号计算出用来补偿该输出磁通电流的误差的一磁通电流误差补偿信号。
15.如权利要求12所述的变频器，其特征在于，该输出转矩电流误差判断模块包含：
一第三输出电流反馈模块，检测该逆变器的输出电流以产生一第三检测输出电流；
一转矩电流计算模块，将该第三检测输出电流进行运算以产生一输出转矩电流；
一第四运算器，一端连接至该转矩电流计算模块，将该输出转矩电流与一设定转矩电流进行运算，以产生一转矩电流误差信号；
一转矩电流误差判断器，连接于该第四运算器与该开关的该控制端之间，并依据该转矩电流误差信号来控制该开关的切换动作；以及
一转矩电流误差补偿计算模块，连接至该第四运算器，根据该转矩电流误差信号计算出用来补偿该输出转矩电流的误差的一转矩电流误差补偿信号。
16.如权利要求12所述的变频器，其特征在于，该频率搜寻模块包含：
一频率扫描模块，产生该扫描频率信号以扫描该感应电动机的转子磁场频率；
一第二电压/频率控制器，连接至该频率扫描模块，将该扫描频率信号转换成一第一内部控制信号；
一比例运算单元，连接至该第二电压/频率控制器，并将该第一内部控制信号进行比例运算成一第二内部控制信号；以及
一加法器，连接于该比例运算单元与该直流总线电压误差补偿计算模块，也连接于一输出电流误差补偿计算模块、一磁通电流误差补偿计算模块或一转矩电流误差补偿计算模块，将该第二内部控制信号与该直流总线电压误差补偿信号相加后，再加上一输出电流误差补偿信号、一磁通电流误差补偿信号或一转矩电流误差补偿信号，以产生该第二控制信号。
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