CN103053109B

CN103053109B - 交流电动机旋转方向检测方法和利用其的交流电动机的电力转换装置

Info

Publication number: CN103053109B
Application number: CN201080068673.0A
Authority: CN
Inventors: 荒尾祐介; 井堀敏
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP5503008B2; EP2615734A1; CN103053109A; EP2615734A4; JPWO2012032571A1; WO2012032571A1; TWI469499B; EP2615734B1; TW201233043A

Abstract

提供在发生了瞬时停电后的交流电动机的重新启动时，用于迅速并准确地检测旋转方向的交流电动机旋转方向检测方法和电力转换装置。配备了整流器（21）、平滑电容器（22）、将来自整流器的直流电力转换成期望频率的三相交流电力的逆变器（23）和用于驱动控制构成该逆变器的开关元件的控制驱动部（4）、并将该转换后的期望频率的交流电力供给到交流电动机的电力转换装置的旋转方向检测方法中，检测来自交流电动机的三相交流感应电动势中U相和V相的交流电压互相交叉的时刻（t_A）或时刻（t_B），在该电力转换装置的输出停止后，再次向所述交流电动机供给三相交流电力时，根据检测到的时刻有选择地驱动构成逆变器的部分开关元件，在逆变器与交流电动机之间形成回流电流的通路，之后，根据检测到的回流电流，判定电动机旋转方向。

Description

交流电动机旋转方向检测方法和利用其的交流电动机的电力转换装置

技术领域

本发明涉及用于将来自商用电源的交流电力转换成期望的交流电力并供应给交流电动机的电力转换装置，特别地，涉及能够在重新启动时正确地检测交流电动机的旋转方向的交流电动机旋转方向检测方法以及利用其的交流电动机的电力转换装置。

背景技术

现有技术中，在通过电力转换装置将来自作为输入电源的商用电源的交流电力转换成期望的交流电力并供应、由此使交流电动机运行的状况下，例如发生瞬时停电等异常，其结果是，在停止（切断）了从该电力转换装置到交流电动机的交流电力的输出的情况下，需要通过上述电力转换装置重新启动该交流电动机。而且，在利用上述电力转换装置重新启动上述状态下的交流电动机时，上述电力转换装置需要检测处于惯性旋转状态的电动机的状态，例如电动机的转速、感应电压的相位、旋转方向等信息。

即，这是由于：如果在电力转换装置不知道包括交流电动机的旋转速度等的信息的状态下重新启动，将其输出向交流电动机输出后，该交流电动机的旋转速度急剧变化，或者该交流电动机的控制变得不稳定，其结果是过大的电流流过交流电动机或电力转换装置，使得上述电力转换装置过流跳闸，陷入不能控制的状态等。

因此，现有技术中，在电力转换电路的输入电源发生瞬时停电等电源异常时，通常地，临时切断电力转换装置向交流电动机的输出，之后，在通过上述电力转换装置重新启动处于惯性旋转状态的交流电动机时，需要正确地获取该交流电动机的上述转速等信息，据此与该交流电动机的状态同步，进行上述电力转换装置的输出。

此外，在以下的专利文献1中记载了关于感应电动机重新启动的方法。此外，在以下的专利文献2中记载了如下方法：通过转换电路将来自电动机的感应电压转换成脉冲，从该转换所得的脉冲周期获得电动机的旋转频率，由此根据该旋转频率重启电动机。

此外，在以下的专利文献3中，记载了如下方法：不使用速度检测器或电压检测器，检测电动机的转速、感应电压的相位以及电动机的旋转方向，由此进行利用电力转换装置的感应电动机的重新启动。进一步地，在以下的专利文献4中，记载了：在上述专利文献3中记载的方法中重新启动困难的状况下，电力转换装置待机直到能够重新启动，之后进行该重新启动（需要待机时间）。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-99286号公报

专利文献2：日本实开昭60-038089号公报

专利文献3：日本特开2001-161094号公报

专利文献4：日本特开2004-153911号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述的现有技术中，被指出有下述问题。

首先，上述瞬时停电的时间较短的情况下，在发生该瞬时停电时，通过电力转换装置将交流电动机输出的旋转方向存储在例如设置于上述电力转换装置内部的非易失性存储器中，在电力恢复时，能够识别该交流电动机的旋转方向。所述方法不必如上述使用多个脉冲转换器，能够简单地获取交流电动机的转速，所以能够通过廉价的电路结构实现交流电动机的重新启动。

然而，在瞬时停电时间较长的情况下，交流电动机的感应电压消失，在无法利用上述脉冲转换器检测交流电动机转速的状况下，存在无法精度良好地重新启动交流电动机的问题。

此外，尤其是在其惯性旋转中，始终产生与转速成比例的感应电压（速度电动势），并且，在对上述感应电压随着该转速的增加而增大的同步电动机使用上述专利文献3中记载的方法的情况下，如上述专利文献4所记载，为了将电流指令控制到0（零），电流控制系统响应较慢的情况下，难以将实际电流控制到0（零），因此，重新启动变得困难。然而，在空调或供水路等设施中，更具体地，在用于驱动安装在上述设备中的风扇式泵（fan pump）的电动机中，从瞬时停电等电源异常恢复电力时，要求该电动机迅速地回到正常动作，存在上述待机时间成为问题的情况。

此外，即使使用上述专利文献4记载的方法，在以同步电动机驱动风扇等较大惯性的负荷时，存在重新启动变得困难的可能性。更具体地，在电力转换装置的输入电源发生上述的瞬时停电等电源异常，其结果是，在电力转换装置向同步电动机的输出停止之后，对于例如被连结的风扇带动旋转、为惯性旋转状态的同步电动机，尤其是其转速较大的情况下，亦即，因惯性负荷的效果，其转速为难以下降的状态，在上述用途中重新启动变得困难。上述状态为，电动机上安装了大惯性负荷的情况，例如在风扇式泵等用途中，交流电动机始终被带动旋转的情况。此外，在电力转换装置内部的电流控制系统的响应较慢的情况下，存在误差变大的可能性。

此外，如果电动机的各相之间产生的感应电压通过例如设置在电力转换装置内部的脉冲转换器转换成脉冲，可获得多个脉冲信息。例如，分别地，从各相的脉冲的周期能够判定电动机的旋转频率，从各脉冲的切换时刻能够判定电压相位，并且从各脉冲的切换顺序能够判定电动机的旋转方向。然而，利用上述方式需要多个脉冲转换器，存在电路结构复杂化的问题。

即，在上述的现有技术中，作为电力转换装置无法获取交流电动机的旋转方向的状况，例如可列举下述情况。即，（1）交流电动机因惯性而旋转的情况，该情况下，电力转换装置无法判断交流电动机的旋转方向。（2）此外，交流电动机在驱动风扇式泵负荷的状态下发生瞬时停电等异常的情况，该情况下，存在发生交流电动机被带动与瞬时停电前的旋转方向相反地旋转的状况的可能性。此外，在该情况下，即使电力转换装置存储了瞬时停电前的旋转方向指令，交流电动机的旋转方向也与电力转换装置的旋转方向指令相反。

因此，本发明鉴于上述现有技术中的课题、问题而实现，其目的为提供：特别地，在发生了上述瞬时停电后的交流电动机的重新启动中，能够迅速并正确地检测该交流电动机的旋转方向的交流电动机旋转方向检测方法，进一步提供利用该方法的交流电动机的电力转换装置。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明提出了一种交流电动机的电力转换装置以及交流电动机的旋转方向检测方法，其特征在于，包括：平滑从电源供给来的电力的平滑电容器；将来自上述平滑电容器的直流电力转换成期望频率的三相交流电力的逆变器；用于对构成上述逆变器的开关元件进行驱动控制的控制驱动部，并且，配备检测从来自上述交流电动机的三相的交流感应电动势中选择的至少二相的交流电压互相交叉的时刻的单元，上述驱动控制部，在该电力转换装置的输出停止后，再次向上述交流电动机供给三相交流电力时，根据该检测到的时刻，通过有选择地驱动构成上述逆变器的部分开关元件，利用上述交流电动机的感应电动势，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，并且，根据该检测到的回流电流，判定电力转换装置的输出停止后的旋转方向。

此外，本发明中，在上述交流电动机的旋转方向检测方法以及交流电动机的电力转换装置中，上述控制驱动部优选通过在上述时刻检测到的回流电流的大小判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向，进一步地，上述控制驱动部在上述时刻驱动上述逆变器时，优选地有选择地驱动构成该逆变器的上臂或下臂的开关元件。进一步地，上述控制驱动部在上述时刻驱动上述逆变器时，进一步地，优选从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应上述选择的二相的开关元件导通，使另一相的开关元件关断，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路。或者，上述控制驱动部在上述时刻驱动上述逆变器时，进一步地，优选从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应上述选择的二相的开关元件关断，使另一相的开关元件导通，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，或者，优选将用于检测上述回流电流的电阻设置在上述逆变器中，进一步地，使用于检测上述回流电流的电阻为设置在上述逆变器中的分流电阻。

在上述基础上，本发明中，在上述交流电动机的旋转方向检测方法以及交流电动机的电力转换装置中，上述控制驱动部优选在多个上述时刻进行上述回流电流大小的检测，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向，或者，上述控制驱动部优选通过在上述时刻检测到的回流电流的方向，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。进一步地，上述控制驱动部在上述时刻驱动上述逆变器时，优选对构成该逆变器的上臂或下臂的全部开关元件进行驱动，进一步地，优选在上述交流电动机与上述逆变器之间设置多个交流电流检测器，上述控制驱动部通过在上述时刻、由上述检测器检测到的回流电流的方向，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向，并且上述控制驱动部优选通过在上述时刻、在多个电流通路检测到回流电流的方向的组合，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

发明效果

根据上述的本发明，能够发挥如下实用且极佳的效果：提供在发生瞬时停电等异常后的交流电动机的重新启动中，能够迅速并正确地检测该交流电动机的旋转方向的交流电动机旋转方向检测方法，进一步提供利用该方法的交流电动机的电力转换装置。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施例1的电力转换装置的概要结构的框图。

图2是为了说明上述实施例1中的电动机旋转方向的检测原理，表示电动机的感应电压和来自电压比较部的输出信号Pc的波形图。

图3是为了说明检测原理，表示在时刻t_A被驱动的开关元件和此时从电动机经由逆变器（inverter）流过的电流的动作示意图。

图4是为了说明检测原理，表示在时刻t_B被驱动的开关元件和此时从电动机经由逆变器（inverter）流过的电流的动作示意图。

图5是表示上述实施例1中的电动机旋转方向检测方法的一个例子的流程图。

图6是表示图5所示的电动机旋转方向检测方法中的旋转方向的判定处理的一个例子的流程图。

图7是表示作为上述实施例1的变形例的电力转换装置的部分结构的框图。

图8是表示作为上述实施例1的变形例的电力转换装置的部分结构的框图。

图9是表示作为上述实施例1的进一步的变形例的电力转换装置的结构的框图。

图10是为了说明上述实施例1的变形例的检测原理，表示在时刻t_A被驱动的开关元件和此时的电流的动作示意图。

图11是为了说明上述实施例1的变形例的检测原理，表示在时刻t_B被驱动的开关元件和此时的电流的动作示意图。

图12是表示上述实施例1的变形例中的电流检测器的变形例的图。

图13是表示上述实施例1的变形例中的电流检测器的进一步的变形例的图。

图14是表示作为本发明的实施例2的电力转换装置的概要结构的框图。

图15是为了说明上述实施例2的检测原理，表示在时刻t_A被驱动的开关元件和此时的电流的动作示意图。

图16是为了说明上述实施例2的检测原理，表示在时刻t_B被驱动的开关元件和此时的电流的动作示意图。

图17是表示上述实施例2中的电动机旋转方向检测方法的一个例子的流程图。

图18是表示作为上述实施例2的电动机的电力转换装置的变形例的部分结构的框图。

具体实施方式

下面针对本发明的实施方式，参考附图说明其细节。

（实施例1）

对于本发明的第一实施方式（实施例1）的细节，下面利用后附的图1～图13说明。此外，该实施例1在发生瞬时停电等异常后的交流电动机的重新启动中，向该交流电动机供给交流电力的电力转换装置利用为检测供给电流的大小而设置的电阻即分流电阻，来检测交流电动机的旋转方向。

首先，附图1是表示作为本发明的电力转换装置的电路结构的框图，在该图中记号1例如表示商用三相交流电源，作为本发明的电力转换装置2将来自该电源1的规定频率的电力转换成可变频率的三相交流电力，将该转换后的三相交流电力供给到电力转换装置（即马达，包括同步电动机）3。此外，该电力转换装置如图所示，为以永磁铁为转子的三相交流电动机，但该电动机是一个例子，本发明并不限定于此，显然也包括例如在定子侧配置永磁铁的三相交流电动机，可广泛地适用。

然后，如图所示，作为本发明的电力转换装置2配备了由多个（本例中为6个）二极管等构成的整流器（converter）21、平滑电容器22和逆变器（inverter）23。此外，逆变器23由对应U相、V相、W相配置的各2个、总计6个IGBT构成，它们作为上臂24和下臂25由图示出。此外，在构成该电力转换装置2的下臂25与负（N）侧的线路之间连接了上述分流电阻26作为电流检测器，此外，从电力转换装置2到电力转换电路3供给三相交流电力的线路的一部分，在本例中为U相和V相，分别设置有电压检测部27、27。

然后，设置有使上述电力转换装置2工作、即用于控制作为构成逆变器23的开关元件的IGBT的导通/关断的控制驱动部4，如图所示，该控制驱动部4配备了检测流过上述电流检测器即分流电阻26的电流的电流获取部41，和用于比较来自分别设置于U相和V相的电压检测部27、27的检测信号的电压比较部42。并且该电压比较部42的输出信号在图中由记号“Pc”所示，此外，该驱动部4中还设置有电压比较部和与电压比较部连接的管理部43，并且该管理部与控制部44连接。而且，在该管理部3连接有显示/操作部45和存储部46。并且，流过分流电阻26的电流作为该电阻两端产生的电压，通过例如安装在构成上述控制部等的微机（MCU）上的A/D转换器等送入电流获取部41后，作为检测值送入管理部43。该检测值例如送到存储部46并存储在内部。

如上说明了详细结构的电力转换装置2，在通常驱动电动机3的情况下，例如通过利用矢量控制等根据从控制部44给予的指令控制构成上述逆变器（inverter）23的多个IGBT的导通/关断，通过将来自电源1的交流电力转换成可变频率的三相交流电力并供给到电动机3，以期望的转速和转矩驱动、控制电动机3。但如上所述，由于本发明涉及电源发生瞬时停电等异常后交流电动机的重新启动，特别是迅速并正确地检测该交流电动机的旋转方向的交流电动机旋转方向检测用技术，因此，在此省略上述通常动作时的电力转换装置2的动作的说明。

<基于流过电力转换装置的电流值的旋转方向检测原理>

接着，针对作为本发明的交流电动机旋转方向检测方法，即电源发生瞬时停电等异常后交流电动机重新启动时的行为，通过后附的图2～图4进行说明。

首先，在图2（A）中表示，电源发生瞬时停电等异常，其结果是，在电力转换装置2的输出暂时停止后，进行交流电动机的重新启动时，例如因停止后的惯性等该交流电动机3为正向旋转（为方向与旋转驱动时的旋转方向相同的旋转）的状态中，来自电动机的感应电压（Vu、Vv、Vw）以及来自上述电压比较部42的输出信号Pc的波形。另一方面，在图2（B）中表示，例如由于安装在电动机上的风扇的逆向旋转等原因，该交流电动机3逆向旋转（为方向与旋转驱动时的旋转方向相反的旋转）的状态下来自电动机的感应电压（Vu、Vv、Vw）以及来自上述电压比较部42的输出信号Pc的波形。此外，这些图中，其横轴表示时间。此外，在本例中，预先构成使得：上述电压比较部42在U相电压Vu比V相电压Vv大（Vu＞Vv）时输出“High”电平（高电平）信号，另一方面，在U相电压Vu比V相电压Vv小（Vu＜Vv）时输出“Low”电平（低电平）信号。此外，该电压比较部42的结构并不限定于此，也可以构成使得与上述相反地，Vu＞Vv时输出“Low”电平信号，另一方面Vu＜Vv时输出“High”电平信号。

从这些图所示的波形可知，来自电动机的感应电压（Vu、Vv、Vw）分别随着时间的经过而以正弦波变化，并且，电压比较部42的输出信号Pc以U相电压Vu与V相电压Vv相交（Vu=Vv）时刻为界，信号电平依次地从“High”变化到“Low”，然后从“Low”变化到“High”。并且，图2（A）的“正向旋转时”和图2（B）的“逆向旋转时”的感应电压（Vu、Vv、Vw）中，相对于V相电压Vv，使U相电压Vu与W相电压Vw在相互相反的方向上其相位相异（即，在“正向旋转时”U相电压Vu相对于V相电压Vv延迟2π/3，“逆向旋转时”提前2π/3）。

其结果是，电压比较部42的输出信号Pc在感应电压Vu与Vv相交（Vu=Vv）的时刻，其电平分别从“High”到“Low”变化或者从“Low”到“High”变化，在此，特别地将输出信号Pc的电平从“High”到“Low”（从Vu＞Vv到Vu＜Vv）变化的时刻（timing）记为“t_A”，并且将从“Low”到“High”（从Vu＜Vv到Vu＞Vv）变化的时刻（timing）记为“t_B”。

下面，在后附的图3（A）和（B）中与分流电阻26一起表示了上述时刻t_A的上述电动机3的感应电压（Vu、Vv、Vw）与电流（Iu、Iv、Iw）、构成电力转换装置2的逆变器（inverter）23的下臂25尤其是作为构成该臂的3个开关元件的IGBT251、252、253。

特别地，图3（A）表示电动机正向旋转时的状态。此时，在上述时刻t_A，来自上述电动机的感应电压（Vu、Vv、Vw）有Vu=Vv＞Vw，因此，在有选择地控制下臂25的情况下，具体地，在使U相和V相的IGBT251、252导通，剩下的W相的IGBT关断的情况下，如图中箭头所示，回流电流流过逆变器（inverter）23以及分流电阻26。

另一方面，图3（B）表示电动机逆向运转时的状态，此时，在上述时刻t_A，来自上述电动机的感应电压（Vu、Vv、Vw）有Vu=Vv＜Vw，因此，与上述同样地，即使使U相和V相的IGBT251、252导通，剩下的W相的IGBT关断，如图中箭头所示，没有回流电流流过，分流电阻26的两端不产生电压。

此外，后附的图4（A）和（B）表示了上述时刻t_B的上述电动机3的感应电压（Vu、Vv、Vw）与电流（Iu、Iv、Iw）、构成电力转换装置2的逆变器（inverter）23的下臂25尤其是作为构成该臂的3个开关元件的IGBT251、252、253、和分流电阻26。

即，在该时刻t_B，如图4（A）所示，在正向旋转时，使U相和V相的IGBT251、252导通，使W相的IGBT253关断，则回流电流流过逆变器（inverter）23以及分流电阻26，而在逆向旋转时没有该电流流过（图4（B））。

因此，本发明在上述时刻t_A和/或时刻t_B，根据上述图3和/或图4所示的模式有选择地驱动构成电力转换装置2的逆变器（inverter）23的下臂25（下面称为“图3的驱动模式”或“图4的驱动模式”），通过判定此时来自电动机3的回流电流是否流过分流电阻26，来判定该电动机3处于正向旋转状态还是逆向旋转状态。此外，根据上述原理，仅通过电力转换装置2的动作重新开始后一次的时刻（时刻t_A或t_B）即可判定电动机3的正向旋转或逆向旋转，但由于在驱动电流停止时该电动机3的转速易于变动，所以经由分流电阻26流过的回流电流大小易于改变。因此，特别地，通过在多个时刻进行上述判定，能够更正确地判定电动机是在正向旋转或是在逆向旋转。此外，此时可仅在例如时刻t_A或者t_B多次地进行上述判定，或者也可以包括时刻t_A或者t_B两者多次地进行。

此外，上述的检测动作中，有选择地仅使构成连接在N侧的下臂25的开关元件（3个IGBT251、252、253）动作，通过回流电动机3和下臂25的电流大小检测电动机的旋转方向，此时，不使连接在P（正）侧的上臂24动作是重要的。这是因为，在使连接在P（正）侧的上臂24也同时动作的情况下，对电动机有较大的制动力，过大的电流经由平滑电容器22流过电动机。即，仅使连接在N侧的下臂25动作是为了利用电流检测器26检测不经过平滑电容器22而从电动机经由下臂25回流的电流。

<旋转方向检测方法>

接着，针对基于上面详述的检测原理实际地检测（判定）电动机的旋转方向（正向旋转/逆向旋转）的方法，使用后附的流程图在下面加以说明。此外，作为其例子，下面所述的方法中针对在时刻t_A和时刻t_B进行了3次上述判定来检测（判定）电动机的旋转方向（正向旋转/逆向旋转）的例子进行说明。此外，下述处理由构成上述图1所示的驱动部4的控制部等的微机（MCU）等执行，用于该目的的软件预先存储在构成该微机的（或者外部的）存储器内。

首先，电力转换装置2的输出暂时停止后，进行重新启动时，根据图5所示的流程进行以下的处理。并且，在此为了简化说明，针对以上述图3的驱动模式驱动逆变器的下臂25在下面进行说明。

开始处理后，首先确认电力转换装置2处于重新开始其运行的状态（重新启动）（S51），接着，将来自电压比较部42的输出Pc的电平（“High”或“Low”）存储在构成微机的（外部的）存储器中，进一步地将处理次数“n”设定为零（0）（S52）并结束处理，其中电压比较部42对来自检测上述电动机3的U相和V相的电压检测部27、27的检测信号进行比较。

之后，在来自上述电压比较部42的输出Pc的电平反转的时刻，判定该时刻是时刻t_A还是时刻t_B。即，读出之前存储的来自电压比较部42的输出Pc的电平（“High”或“Low”），在该存储的输出Pc的电平为“High”的情况下决定为时刻t_A，另一方面存储的输出Pc的电平为“Low”的情况下决定为时刻t_B。然后，下面执行如图7所示的电动机旋转方向的判定处理，然后使n的值增加1（n→n+1）（S53）。

在此，依照附图6的流程说明电动机旋转方向的判定处理。开始处理后，首先，到达时刻t_A时根据上述图3的驱动模式驱动逆变器的下臂25（S61）。即，使IGBT251、252导通，使W相的IGBT253关断。接着，检测分流电阻26两端出现的电压（S62），之后，例如通过将该电压与规定值比较，判定来自电动机的回流电流是否超过规定值流过分流电阻26（S63）。其结果是，在分流电阻26中有电流流过（图中的“Yes”）的情况下，判定电动机为正向旋转状态（S64），另一方面，在分流电阻26中没有电流流过（图中的“No”）的情况下，判定电动机为逆向旋转状态（S65），结束处理。或者，作为上述判定的替代，也可以临时将分流电阻26的电流值（具体地，其两端的电压值）保存在存储器等中。

然后再次回到图5，通过多次（例如N=3次）重复上述图6的处理（S54），判定电动机的旋转方向并结束处理。并且，本发明中电动机旋转方向的判定并不限定于上述方法，也同样可以采用其它结构或方法。

例如，后附的图7和图8中，作为上述分流电阻26的替代，利用电流检测器34或者多个并联连接的电流检测器35，即如图所示通过配置在逆变器的下臂的位置，能够与上述相同地判定电动机旋转方向。

并且，在上面的说明中，特别地，利用U相和V相的感应电压对执行电动机旋转方向的判定处理的时刻进行设定，但是本发明并不限定于此，可利用三相中的一部分，例如可利用U相和W相，或者V相和W相。并且，此时为了检测回流电流而有选择地驱动的逆变器的上臂24或下臂25的开关元件（IGBT）也对应于该被利用的相适当地设置，这对于本领域技术人员是不言自明的。

<变形例>

在此基础上，通过后附的图9～图12说明上述实施例1的变形例。并且，该变形例中，首先如图9所示，在上述图1的结构中，特别地作为构成该电力转换装置2的逆变器（inverter）23的下臂25的替代而利用上臂24，所以电流检测器（分流电阻）28连接在上臂24侧。此外，其它结构大致与上述相同，在此省略其说明。

并且，在图10（A）和图10（B）中表示：在该变形例中，特别地在上述时刻t_A，使构成上臂24的U相的IGBT241和242导通，另一方面使W相的IGBT243关断的状态。如上所述，在该时刻t_A，在正向旋转时由于电动机的三相电动势有Vu＝Vv＞Vw，如图10（A）所示，经由导通状态的IGBT241和242，虽然电流要从同步电动机3的U相和V相流向W相，但由于W相的IGBT为关断状态，回流电流无法流过，即流过电流检测器（分流电阻）28的电流约为0（零）。另一方面，在逆向旋转时，如图10（B）所示，电流从电动机3的U相和V相流向W相。此外，在图11（A）和（B）中，特别地表示了上述时刻t_B的电流流动。

这样，在该变形例中，在时刻t_A和/或时刻t_B，根据上述图10的模式（与上述图4的驱动模式对应）或图11所示的模式（与上述图5的驱动模式对应）有选择地驱动构成电力转换装置2的逆变器（inverter）23的上臂24，通过检测此时流过电流检测器（分流电阻）28的电流，与上述相同地，能够判定电力转换装置2重新启动时电动机3的旋转状态，即处于正向旋转状态还是逆向旋转状态。

此外，在本变形例中，与上述相同地，对电动机旋转方向（正向旋转/逆向旋转）的检测（判定）可以只进行一次，或者也可以多次进行。此外，作为这时候的具体检测（判定）方法，可利用上述图3和图4所示的同样的处理。

此外，后附的图12和图13中，作为上述分流电阻28的替代，利用电流检测器54或者多个并联连接的电流检测器55，即如图所示通过配置在逆变器的上臂的位置，能够与上述相同地判定电动机旋转方向。

（实施例2）

下面针对本发明其它实施例（实施例2）利用后附的图14～18进行说明。并且，在该实施例2在发生瞬时停电等异常后的交流电动机的重新启动中，在驱动构成电力转换装置2的逆变器（inverter）23的上臂24和下臂25其中一方时，根据从电动机流出的电流方向检测被该交流电动机的惯性等所带动的旋转方向。

附图14是表示作为本发明的实施例2的电力转换装置的电路结构的框图，在该图中，对于与如图1中所示的相同的结构部件附以同一参考记号，在此省略其说明。并且，如图所示，作为该实施例2的电力转换装置为如下结构：取消了构成逆变器（inverter）23的一部分的电流检测器（分流电阻）26，作为替代，设置了交流电流检测器64、64，用以检测流过交流电动机3与逆变器（inverter）23之间的电流，特别是U相和V相的电流及其方向，将来自这些检测器的检测信号输入到电流获取部41。

此外，该交流电流检测器64例如由霍尔CT（霍尔元件）构成，或者也可以由分流电阻构成，配置在检测同步电动机3的U相和W相的电流的电路上。由此检测出的电流方向及其值例如经由安装在构成上述控制部的微机（MCU）上的A/D转换器等，输入电流获取部41，之后送入管理部43等中。并且，基于所述结构的电力转换装置的动作和功能与上述图1所示的装置相同，在此省略。此外，在下面的说明中，对于交流电动机3与逆变器23之间流过的电流，将从逆变器23流向交流电动机3的电流记为正向电流，而将从交流电动机3流向逆变器23的电流记为逆向电流。

<基于来自电动机的电流的方向的旋转方向检测原理>

在此，针对作为本发明的实施例2的电力转换装置中的旋转方向检测原理，参考图15和图16进行说明。此外，这些图中表示了仅使连接在P侧（＋侧）的上臂24的全部开关元件或者连接在N侧（－侧）的下臂25的全部开关元件的任一方动作（导通）来检测电动机旋转方向的方法。

并且，此时，在使上臂24的开关元件动作的情况下，不使下臂25的开关元件动作是重要的。这是因为，在使上臂和下臂同时动作的情况下，对电动机有较大的制动力，并且过大的电流经过平滑电容器22流过电动机。而且是为了，通过仅驱动连接在P侧的上臂24的开关元件或者连接在N侧的下臂25的开关元件其中一方，使得不经过平滑电容器22而在电动机与逆变器之间回流的电流能够利用交流电流检测器64、64来检测。

图15（A）表示：在上述图2详述的时刻t_A，特别地在电动机正向旋转的状态下，使连接在N侧的下臂25的全部开关元件导通、而使连接在P侧的上臂24的全部开关元件关断的状态。在该时刻t_A，由于有Vu＝Vv＞Vw，如图中箭头所示，电流从电动机3的U相和V相流出，并流向W相。即，在该时刻t_A，对于电动机与逆变器之间流动的交流电流的极性，在U相和V相是负的电流（从电动机流出），并且在W相是正的电流（流入电动机）。另一方面，图15（B）表示电动机逆向旋转的状态，此时由于有Vu＝Vv＜Vw，如图中箭头所示，电流从电动机3的W相流出，并通过U相和V相流入。即，在U相和V相是正的电流，并且在W相是负的电流。

接着，图16（A）表示：在与上述不同的时刻t_B，特别地在电动机正向旋转的状态下，使连接在P侧的上臂24的全部开关元件导通、另一方面使连接在N侧的下臂25的全部开关元件关断的状态。在该时刻t_B，由于有Vu＝Vv＜Vw，如图中箭头所示，电流从电动机3的W相流出，并流向U相和V相。即，在该时刻t_B，对于电动机与逆变器之间流动的交流电流的极性，在U相和V相是正的电流（流入电动机），并且在W相是负的电流（从电动机流出）。另一方面，图16（B）表示电动机逆向旋转的状态，此时由于有Vu＝Vv＞Vw，如图中箭头所示，电流从电动机3的U相和V相流出，并通过W相流入。即，在U相和V相是负的电流，并且在W相是正的电流。

因此，在本实施例2中关注在上述电动机与逆变器之间流过的交流电流的极性变化，通过利用这一点，能够检测瞬时停电导致的异常发生后的该交流电动机的旋转方向。即，在时刻t_A或时刻t_B，使构成逆变器24的上臂24或下臂25的全部开关元件导通。然后通过利用上述一组交流电流检测器64、64检测此时流入U相的电流和流入W相的电流的方向，则能够检测电动机旋转方向。此外，根据上述原理，仅通过电力转换装置2的动作重新开始后一次的时刻（时刻t_A或t_B）即可判定电动机3的正向旋转或逆向旋转，但通过在多个时刻进行上述判定，能够更正确地判定。此外，此时可仅在例如时刻t_A或者t_B多次地进行上述判定，或者也可以同时包括时刻t_A或者t_B，多次地进行，这对于本领域技术人员是不言自明的。

<旋转方向检测方法>

进一步地，对于采用上述实施例2中旋转方向检测方法的情况，能够与上述相同地执行（参考图5和图6的流程），在此，特别地，在下面对替代上述图6所示处理的处理，参考图17进一步地详细说明。

并且，在本例中，开始处理后，依照上述图5所示的流程，确认重新开始运行状态（重新启动）（S51），将来自电压比较部42的输出Pc的电平（“High”或“Low”）存储在存储器中，进一步地将次数“n”设定为零（0）（S52）。之后，在步骤S53中判定是时刻t_A还是时刻t_B，然后执行下面图17所示的处理。

即，例如在时刻t_A中，使构成上述逆变器24的下臂的IGBT251～253导通（S71）。接着，通过上述一组交流电流检测器64、64检测出U相和W相的电流的方向（极性）（S72）。之后，通过这些检测出的U相和W相的电流的方向（极性）的组合，判定电动机的旋转方向。即，如上所述，在检测出的U相的电流为负（－），W相的电流为正（＋）的情况（S73中“Yes”）下，判定电动机旋转方向为正向旋转（S74），另一方面，在U相的电流为正（＋），W相的电流为负（－）的情况（S75中“Yes”），判定为逆向旋转（S76），并结束处理。即，通过在多个电流流路检测出的回流电流的方向的组合，能够可靠地判定（检测）电动机的旋转方向。

在此基础上，附图18中表示上述实施例2的变形例，在该变形例中，如图所示，在电动机3与逆变器24之间的电流通路上，在上述U相和W相的基础上进一步地在V相设置上述交流电流检测器71。并且，在该变形例中，通过有选择地驱动构成上述逆变器24的上臂或下臂，在电动机与逆变器之间产生回流电流，利用交流电流检测器71检测这些电流的方向（极性），由此判定电动机旋转方向，这与上述是相同的。

符号说明：

1……交流电源

2……电力转换装置

21……整流器

22……平滑电容器

23……逆变器

24……上臂

25……下臂

26……电流检测部（分流电阻）

27……电压检测部

3……交流电动机

4……控制驱动部

41……电流获取部

42……电压比较部

43……管理部

44……控制部

45……显示/操作部

46……存储部

34、35、54、55……电流检测部

64、71……交流电流检测器

Claims

1.一种交流电动机旋转方向检测方法，其用于在具有平滑从电源供应的电力的平滑电容器和将来自所述平滑电容器的直流电力转换成期望频率的三相交流电力的逆变器的、将该转换后的期望频率的交流电力供给到交流电动机的电力转换装置中，在该电力转换装置的输出停止后再次对所述交流电动机供给三相交流电力时，检测该交流电动机的旋转方向，所述交流电动机旋转方向检测方法的特征在于：

检测从来自所述交流电动机的三相的交流感应电动势中选择的至少二相的交流电压互相交叉的时刻，

根据该检测到的时刻有选择地驱动构成所述逆变器的上臂或下臂的开关元件，利用所述交流电动机的感应电动势仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，

检测流过该形成的通路的回流电流，之后，

根据该检测到的回流电流判定该电力转换装置的输出停止后的旋转方向。

2.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

根据在所述时刻检测到的回流电流的大小判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

3.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

在所述时刻驱动所述逆变器时，从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应所述选择的二相的开关元件导通，使另一相的开关元件断开，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路。

4.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

在所述时刻驱动所述逆变器时，从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应所述选择的二相的开关元件断开，使另一相的开关元件导通，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路。

5.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

所述回流电流的检测通过设置在所述逆变器内的电阻进行。

6.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

所述回流电流的检测通过设置在所述逆变器内的分流电阻进行。

7.如权利要求1所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

在多个所述时刻进行所述回流电流大小的检测，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

8.一种交流电动机旋转方向检测方法，其用于在具有平滑从电源供应的电力的平滑电容器和将来自所述平滑电容器的直流电力转换成期望频率的三相交流电力的逆变器的、将该转换后的期望频率的交流电力供给到交流电动机的电力转换装置中，在该电力转换装置的输出停止后再次对所述交流电动机供给三相交流电力时，检测该交流电动机的旋转方向，所述交流电动机旋转方向检测方法的特征在于：

根据该检测到的时刻驱动构成所述逆变器的上臂或下臂的全部开关元件，利用所述交流电动机的感应电动势仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，

检测流过该形成的通路的回流电流，之后，

9.如权利要求1或8所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

根据在所述时刻检测到的回流电流的方向，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

10.如权利要求8所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

在所述时刻检测的回流电流的检测，在所述交流电动机与所述逆变器之间的多个电流通路上进行。

11.如权利要求10所述的交流电动机旋转方向检测方法，其特征在于：

根据在所述时刻、在多个电流通路检测到回流电流的方向的组合，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

12.一种交流电动机的电力转换装置，其特征在于，包括：

平滑来自电源的电力的平滑电容器；

将所述平滑电容器的直流电力转换成期望频率的三相交流电力的逆变器；和

用于对构成所述逆变器的开关元件进行驱动控制的控制驱动部，将该转换后的期望频率的交流电力供给到交流电动机，

所述交流电动机的电力转换装置还具有检测从来自所述交流电动机的三相的交流感应电动势中选择的至少二相的交流电力互相交叉的时刻的单元，

所述驱动控制部，在该电力转换装置的输出停止后再次对所述交流电动机供给三相交流电力时，根据该检测到的时刻有选择地驱动构成所述逆变器的上臂或下臂的开关元件，利用所述交流电动机的感应电动势仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，并且根据该检测到的回流电流判定电力转换装置的输出停止后的旋转方向。

13.如权利要求12所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部根据在所述时刻检测到的回流电流的大小判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

14.如权利要求12所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部在所述时刻驱动所述逆变器时，从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应所述选择的二相的开关元件导通，使另一相的开关元件断开，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路。

15.如权利要求12所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部在所述时刻驱动所述逆变器时，从构成该上臂或下臂的三相的开关单元之中，使对应所述选择的二相的开关元件断开，使另一相的开关元件导通，仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路。

16.如权利要求12所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

用于检测所述回流电流的电阻设置在所述逆变器内。

17.如权利要求16所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

用于检测所述回流电流的电阻为设置在所述逆变器内的分流电阻。

18.如权利要求12所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部在多个所述时刻进行所述回流电流大小的检测，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

19.一种交流电动机的电力转换装置，其特征在于，包括：

平滑来自电源的电力的平滑电容器；

所述驱动控制部，在该电力转换装置的输出停止后再次对所述交流电动机供给三相交流电力时，根据该检测到的时刻驱动构成所述逆变器的上臂或下臂的全部开关元件，利用所述交流电动机的感应电动势仅在该逆变器与该交流电动机之间形成回流电流的通路，并且根据该检测到的回流电流判定电力转换装置的输出停止后的旋转方向。

20.如权利要求12或19所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部根据在所述时刻检测到的回流电流的方向，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

21.如权利要求19所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

还在所述交流电动机与所述逆变器之间设置有多个交流电流检测器，所述控制驱动部根据在所述时刻、由所述检测器检测到的回流电流的方向，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。

22.如权利要求21所述的交流电动机的电力转换装置，其特征在于：

所述控制驱动部根据在所述时刻、在多个电流通路检测到回流电流的方向的组合，来判定该电力转换装置输出停止后的旋转方向。