CN106464186B - 电动机驱动系统 - Google Patents

Abstract

提供一种在电动机驱动系统中停止了商用驱动指令的接通、关断控制，利用驱动器速度基准来进行商用同步并列及解列控制，由此简化了系统的电动机驱动系统。在电动机(10)的转速超过驱动器速度基准n2时，系统控制部(20)进行使驱动器输出与商用电源的相位·振幅一致的同步控制，在满足规定条件时，商用电源被并列，对电动机(10)进行商用驱动。此外，驱动器速度基准被设定为n1，在接通驱动器输出侧开闭器(3)时，将驱动器输出连接到商用电源上，在满足规定条件时，开始电动机(10)的驱动器可变速驱动(t7)，从而进行解列。

Description

电动机驱动系统

技术领域

本发明的实施方式涉及一种进行商用同步并列及解列控制的电动机驱动系统。

背景技术

在以前的电动机驱动系统中，有利用从逆变器提供的电力来驱动电动机的驱动器可变速驱动方式和利用从商用电源提供的电力来驱动电动机的商用驱动方式。此外，驱动器可变速驱动方式中，因为能任意设定电动机的转速而进行驱动，因此，使用基于从外部指定的速度基准来驱动该电动机(或者称为运转。以下同样)的驱动器可变速驱动(或者驱动器可变速运转)。

此外，按照电动机样式而一边反复进行后述的并列及解列一边使用上述驱动器可变速驱动和商用驱动。

图3是示出以前的电动机驱动系统的动作的时序图。图示的例子是进行从驱动器可变速驱动切换为商用驱动的并列、以及从商用驱动切换为驱动器可变速驱动的解列的情况下的例子。以下，参照该图进行说明。

图中，通过控制电动机驱动系统的系统控制部(未图示)如下地进行并列处理。系统控制部为了对电动机进行驱动器可变速驱动，设定驱动器驱动指令(图3(1)、t1)以及用于设定电动机转速的速度基准(图3(2)、t1)。再有，所谓的外部速度基准，是从外部设定速度基准的情况的一例。通过上述图3(1)、图3(2)的设定，电动机的驱动开始，电动机频率/电压逐渐上升(可变速驱动)(图3(4))，当达到由上述外部速度基准设定的速度时，以该速度继续驱动(图3(4)、t2－t3、驱动器可变速运转)。

在该状态下给予商用驱动指令(图3(3)、t3)时，按照以下顺序进行并列处理。

(1)将电动机的转速(与旋转频率同义)加速到商用速度(与商用频率同义)(t3－t4)。

(2)在电动机频率接近于商用频率时，利用相位同步控制进行使驱动器输出与商用电源的相位·振幅相一致的同步控制。

(3)驱动器输出和商用电源之间的相位·电压振幅差在设定水平以内时，持续设定时间(XFRDL：并列切换速度延迟时间)。

(4)在上述(3)中持续设定时间之后，接通商用输出侧断路器5(t5)。

(5)停止驱动器可变速驱动(t5)。

(6)断开驱动器输出侧开闭器(未图示)。

(7)并列完成。

(8)在规定时间(t5－t6)，进行基于商用输出的商用驱动(商用运转)。

再有，在并列的时候，在伴随着商用并列的并列切换速度延迟时间XFRDL后，在t5的定时接通商用侧开闭器(未图示)，切换为商用电源。通过该切换，驱动器电流被切断(图3(5))，并且商用电流被提供(图3(6))。

在规定时间(t5－t6)，进行基于商用电源的商用驱动(商用运转)。

此外，在该状态下关断商用驱动指令，并给予驱动器驱动指令时(该图(1)、(3)、t6)，按照以下顺序进行解列处理。

(1)在接通驱动器输出侧开闭器时，驱动器输出连接到商用电源，相位同步电路开始动作。

(2)相位同步电路对变压器VT中探测到的商用电源的频率·相位·电压振幅进行检测，在相位检测误差为设定水平以内时，持续设定时间(CPTDL：解列切换速度延迟时间)。

(3)在上述(2)中持续设定时间之后，断开商用输出侧断路器。

(4)使在上述(2)中检测出的相位配合商用电源频率，开始驱动器可变速驱动(t7)。

(5)解列完成。

(6)电动机成为驱动器可变速驱动(t7－t8)。

(7)在规定时间(t8－t9)，进行基于驱动器输出的驱动器可变速驱动(驱动器可变速运转)。

再有，在解列时，在伴随着解列的解列切换速度延迟时间CPTDL后，通过商用侧开闭器的断开来切换成驱动器可变速驱动。通过该切换，在t7的定时切断商用电流(该图(6)、t7)，并且提供驱动器电流(该图(5)、t7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－149136号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，在进行从驱动器可变速驱动切换为商用驱动的商用同步并列或者从商用驱动切换为驱动器可变速驱动的解列控制的电动机驱动系统中，需要进行驱动器驱动指令以及从外部进行速度基准设定，并且进行商用驱动指令。

但是，即使进行上述商用驱动指令(接通商用驱动指令)，实际上为了切换成商用驱动，也需要在给予了商用驱动指令之后，使电动机转速达到上述速度基准，由此，在确认已加速达到该速度基准之后，在开始并列之前，产生规定的并列速度设定延迟时间。此外，在商用驱动之后，为了切换成驱动器可变速驱动，即使使商用驱动指令关断，也同样会产生解列速度设定延迟时间，之后进行解列。即，并不是与商用驱动指令同步地立即并列为商用驱动，而是在经过了基于外部速度基准的可变速驱动之后才进行并列。因此，实质上即使省略商用驱动指令，也能得到同样的1功能，通过省略，能够省略相关的布线，获得能简化电动机系统的效果。

因此，本发明的目的在于，提供一种在进行商用同步并列及解列控制的电动机驱动系统中，停止上述的商用驱动指令的接通、关断控制，而利用驱动器速度基准来驱动电动机的电动机驱动系统。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明的电动机驱动系统的特征在于，包括：驱动器可变速驱动单元，与商用电源相连接，对电动机进行可变速驱动；第一开闭器，设置在所述驱动器可变速驱动单元和所述电动机之间；第二开闭器，设置在所述商用电源和所述电动机之间；商用驱动单元，利用从所述商用电源输出的商用电力来驱动所述电动机；控制部，任意切换所述驱动器可变速驱动单元和所述商用驱动单元来驱动所述电动机；以及系统控制部，对所述控制部进行用于驱动所述电动机的设定，所述设定包括：利用所述驱动器可变速驱动单元驱动所述电动机的驱动器驱动指令的设定；以及设定所述电动机的转速的速度基准的设定，所述控制部具备并列单元，在从所述系统控制部设定了所述驱动器驱动指令，进而设定了所述速度基准时，所述并列单元基于所述速度基准来对所述电动机进行可变速驱动，在该电动机的转速超过了规定的速度基准时，所述并列单元控制所述第一开闭器和所述第二开闭器，对该电动机进行商用驱动，利用所述并列单元从所述驱动器可变速驱动切换到商用驱动。

发明效果

根据本发明，在进行从驱动器可变速驱动切换为商用驱动的商用同步并列或者从商用驱动切换为驱动器可变速驱动的解列控制的电动机驱动系统中，即使不进行商用驱动指令的接通、关断控制，也能够通过使用驱动器速度基准来进行商用同步并列·解列。

附图说明

图1是示出实施例1涉及的电动机驱动系统的结构的概略图。

图2是说明实施例1涉及的电动机驱动系统的动作的时序图。

图3是说明以前的电动机驱动系统的动作的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是示出实施例1涉及的电动机驱动系统的结构的概略图。图示的电动机驱动系统构成为包括商用电源(商用驱动单元)15、上位断路器1、逆变器部(驱动器可变速驱动单元)2、驱动器输出侧开闭器(第一开闭器)3、变压器4、商用输出侧断路器(第二开闭器)5、负载(在此为电动机(或者电机)10)，接受商用电源15的供给而进行动作。再有，开闭器包含断开器或者断路器。此外，断路器能够在短路、过电流或接地故障等时切断电路。

商用电源15的形态构成为具有：第一商用电源电网15a，用于将该商用电源15直接提供给电动机10；以及第二商用电源电网15b，用于将该商用电源15经由上述逆变器部2提供给电动机10。

第一商用电源电网15a被连接在商用输出侧断路器5的一端，商用输出侧断路器5的另一端连接到电动机10。

第二商用电源电网15b被连接在上位断路器1的一端，上位断路器1的另一端连接到逆变器部2，第二商用电源电网15b被提供商用电源(例如，交流100V 50Hz)。

图示的逆变器部2构成为具有变换器和逆变器。变换器将提供的商用电源(交流电源)转换(整流)为直流电源。

逆变器将由变换器转换后的直流电源转换为电压、频率都可变的交流电源。在本实施例的逆变器中设置有与被提供的直流电源串联连接的4个开关元件(未图示)，该开关元件的栅极端子(未图示)分别被连接在控制部2a上，被该控制部2a控制而生成电动机10的可变速驱动所需的交流电源。

这样，由逆变器部2生成的交流电源就被连接到驱动器输出侧开闭器3上。

再有，由逆变器部2生成的交流电源会根据作为负载的电动机的种类而不同。例如，在电动机为单相电动机的情况下，逆变器部2的输出是规定电压的单相交流电源(例如AC100V/50Hz)就够用，但在电动机为三相电动机的情况下，逆变器部2的输出需要是三相交流电源。通过对构成逆变器的开关元件的栅极端子进行控制，能够生成这些任何电源。

控制部2a在后述的定时对该驱动器输出侧开闭器3和商用输出侧断路器5进行开闭，以进行并列及解列。

图2是说明本实施例涉及的电动机驱动系统的动作的时序图。图示的例子是进行从驱动器可变速驱动切换为商用驱动的并列以及从商用驱动切换为驱动器可变速驱动的解列的情况下的例子。以下，参照该图进行说明。

图中，由控制电动机驱动系统100的系统控制部20如下地进行并列处理。系统控制部20为了对电动机10进行驱动器可变速驱动而进行驱动器驱动指令的设定(图2(1)、t1)，并且为了对电动机10的转速进行设定而进行将外部速度基准设定为n1的速度基准的设定(图2(2)、t1)。在本实施例中，该速度基准的设定是从系统控制部20对逆变器部2的控制部2a进行。所谓外部速度基准是指从逆变器部2的外部设定速度基准的情况。

通过上述图2(1)、图2(2)的设定，电动机10的驱动开始，电动机频率/电压逐渐上升(可变速驱动)(图2(3))，当达到由上述外部速度基准设定的速度n1时，以该速度继续驱动(图2(3)、t2－t3)。

在该状态下，在外部速度基准从n1被设定为n2时(图2(2)、t3)，按照以下顺序进行并列处理。

(1)对电动机10的转速(与旋转频率同义)进行加速，达到由外部速度基准设定的速度n2(以下称为外部速度基准n2)。因此，在外部速度基准n2与商用频率相同的情况下，电动机10的旋转频率被加速到商用频率(t3－t4)。

(2)a.在电动机10的转速超过外部速度基准n2时，或者，b.在电动机10的转速进入到针对外部速度基准n2设定的速度基准容许值SPC以内时，利用相位同步控制进行使驱动器输出与商用电源的相位·振幅一致的同步控制。上述a.或者b.的某个是预先设定的。

再有，在电动机10的转速进入到针对外部速度基准n2设定的速度基准容许值SPC内时进行上述同步控制的效果在于，例如，能够使得在商用速度(例如50Hz/60Hz)±几％以内对电动机进行商用驱动，在是这之外的速度基准的情况下，使该电动机成为基于逆变器的可变速驱动。

(3)在驱动器输出和商用电源之间的相位·电压振幅之差为设定水平以内而持续了设定时间(XFRDL：并列切换速度延迟时间)时。

(4)在上述(3)持续设定时间之后，接通商用输出侧断路器5(t5)。

(5)停止驱动器可变速驱动(t5)。

(6)断开驱动器输出侧开闭器3。

(7)并列完成。

(8)在规定时间(t5－t6)，进行基于商用输出的商用驱动(商用运转)。再有，在进行并列时，在伴随着商用并列的并列切换速度延迟时间XFRDL之后，在t5的定时接通商用侧开闭器5，切换为商用电源。通过该切换，切断驱动器电流(图2(4))，并且提供商用电流(图2(5))。

此外，在该状态下，将外部速度基准从n2设定为n1，a.在外部速度基准n1变为不足外部速度基准n2时，或者，b.在外部速度基准n1变为针对外部速度基准n2设定的速度基准容许值SPC以外时(图2(2)、t6)，按照以下顺序进行解列处理。上述a.或者b.的某个是与上述(2)的设定配合而预先设定的。

(1)在接通驱动器输出侧开闭器3时，驱动器输出被连接到商用电源上，相位同步电路开始动作。

(2)相位同步电路对变压器4中探测到的商用电源15a的频率·相位·电压振幅进行检测，若相位检测误差为设定水平以内，则持续设定时间(CPTDL：解列切换速度延迟时间)。

(3)在上述(2)持续设定时间之后，断开商用输出侧断路器5。

(4)将在上述(2)中检测出的相位与商用电源15a的频率配合地开始驱动器可变速驱动(t7)。

(5)解列完成。

(6)电动机10成为驱动器可变速驱动(t7－t8)。

(7)在规定时间(t8－t9)，进行基于驱动器输出的驱动器可变速驱动(驱动器可变速运转)。

如以上说明，根据本实施例1，能够提供一种在电动机驱动系统中停止商用驱动指令的接通、关断控制，而利用驱动器速度基准来进行商用同步并列以及解列控制，由此能简化系统的电动机驱动系统。

商用上的可利用性

可以适用于在进行商用同步并列及解列控制的电动机驱动系统中即使不进行商用驱动指令的接通、关断控制也能够利用驱动器速度基准来进行上述商用同步并列及解列控制的电动机的电动机驱动系统。

符号说明

1 上位断路器

2 逆变器部

2a 控制部

3 驱动器输出侧开闭器

5 商用输出侧断路器

10 电动机(电机)

15 商用电源

15a 第一商用电源电网

15b 第二商用电源电网

20 系统控制部

100 电动机驱动系统

Claims (3)

1.一种电动机驱动系统，其特征在于，包括：

驱动器可变速驱动单元，与商用电源相连接，对电动机进行可变速驱动；

第一开闭器，设置在所述驱动器可变速驱动单元和所述电动机之间；

第二开闭器，设置在所述商用电源和所述电动机之间；

商用驱动单元，利用从所述商用电源输出的商用电力来驱动所述电动机；

控制部，任意切换所述驱动器可变速驱动单元和所述商用驱动单元来驱动所述电动机；以及

系统控制部，对所述控制部进行用于驱动所述电动机的设定，

所述设定包括：

驱动器驱动指令的设定，用于利用所述驱动器可变速驱动单元驱动所述电动机；以及

速度基准的设定，用于设定所述电动机的转速，

所述控制部具备并列单元，在从所述系统控制部设定了所述驱动器驱动指令，进而通过所述速度基准的设定将所述速度基准设定成了速度基准n1时，所述并列单元使所述电动机的可变速驱动开始，在该电动机的频率及电压逐渐上升而该电动机的转速达到所述速度基准n1时，所述并列单元以所述速度基准n1继续电动机的驱动，在该状态下，在通过所述速度基准的设定将速度基准设定成了与商用电源的频率相同的速度基准n2时，当该电动机的频率及电压逐渐上升而该电动机的转速超过该速度基准n2时或者该电动机的转速进入针对所述速度基准n2设定的速度基准容许值以内时，所述并列单元进行使所述驱动器可变速驱动单元的驱动器输出与所述商用电源的相位及振幅一致的同步控制，在通过所述同步控制取得了同步时，所述并列单元控制所述第一开闭器和所述第二开闭器，对该电动机进行商用驱动，

该电动机驱动系统利用所述并列单元从所述驱动器可变速驱动切换到商用驱动。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动系统，其特征在于，

在通过所述并列单元对所述电动机进行商用驱动时，在所述电动机的转速变为针对速度基准n2设定的速度基准容许值以外的速度的情况下，通过所述可变速驱动单元对该电动机进行可变速驱动。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电动机驱动系统，其特征在于，

所述控制部还具备解列单元，在从所述系统控制部提供了所述驱动器驱动指令，进而设定了所述速度基准，所述电动机被商用驱动时，通过所述速度基准的设定将速度基准从速度基准n2设定成了速度基准n1，当所述速度基准n1变为不足速度基准n2时，或者所述速度基准n1变为针对所述速度基准n2设定的所述速度基准容许值以外时，所述解列单元控制所述第一开闭器和所述第二开闭器来进行可变速驱动，

该电动机驱动系统利用所述解列单元从所述商用驱动切换到所述驱动器可变速驱动。