CN108093673A - 逆变器装置 - Google Patents

逆变器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108093673A
CN108093673A CN201680053575.7A CN201680053575A CN108093673A CN 108093673 A CN108093673 A CN 108093673A CN 201680053575 A CN201680053575 A CN 201680053575A CN 108093673 A CN108093673 A CN 108093673A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
motor
converter
smoothing capacity
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680053575.7A
Other languages
English (en)
Inventor
塚本健郎
广野大辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandian Auto Parts Co
Sanden Automotive Components Corp
Original Assignee
Sandian Auto Parts Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandian Auto Parts Co filed Critical Sandian Auto Parts Co
Publication of CN108093673A publication Critical patent/CN108093673A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种逆变器装置。根据直流电压生成交流电压来驱动电动机(2)的逆变器装置包括：对叠加在直流电压中的纹波电压进行抑制的平滑电容器(3)；具有多个开关元件(40u～40w、41u～41w)的逆变器电路(4)；以及对逆变器电路(4)的多个开关元件(40u～40w、41u～41w)的驱动进行控制的控制部(5)，控制部(5)在平滑电容器(3)发生开路故障时，对多个开关元件(40u～40w、41u～41w)的驱动进行控制，从而限制电动机(2)的通电电流。

Description

逆变器装置
技术领域
本发明涉及根据直流电压生成交流电压来控制电动机的驱动的逆变器装置，具体而言，涉及包含对叠加在直流电压中的纹波电压进行抑制的平滑电容器的逆变器装置。
背景技术
作为这种逆变器装置，已知有例如专利文献1所记载的逆变器装置。在专利文献1所记载的逆变器装置中，利用与平滑电容器并联连接的异常检测电路判定叠加在直流电压中的纹波电压值是否在上限值与下限值的范围内，从而检测到熔断器断开、电源缺相等逆变器装置中的异常。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实用新型注册申请公开公报No.H5-43800
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，逆变器装置中的异常例如有平滑电容器的开路(开放)故障。这里，即使平滑电容器处于开路故障的状态，也能利用逆变器装置驱动电动机。然而，当平滑电容器产生开路故障时，若向电动机通入与通常运行时同样的电流，则叠加在直流电压中的纹波电压会变大，可能会对逆变器装置周边的电子元器件等造成不良影响。
为此，本发明的目的在于提供一种即使平滑电容器产生开路故障也能保护电感器及周边的电子元器件等并能尽可能地驱动电动机的逆变器装置。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的一个方面，逆变器装置，根据直流电压生成交流电压来驱动电动机，包含对叠加在直流电压中的纹波电压进行抑制的平滑电容器，在所述平滑电容器发生开路故障时，限制所述电动机的通电电流来驱动所述电动机，使得所述直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。
发明效果
根据上述逆变器装置，在平滑电容器发生开路故障时，电动机的通电电流被限制，使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。因此，即使在平滑电容器发生开路故障的情况下，也能保护电感器、周边电子元器件不因纹波电压而受到不良影响，并能尽可能地驱动电动机。
附图说明
图1是表示实施方式的逆变器装置的示意结构的电路图。
图2是表示所述逆变器装置的其它示意结构的电路图。
图3是表示所述逆变器装置的控制部中的电流限制模式的控制电路的框图。
图4是表示向所述电流限制模式的切换的流程图。
图5是表示其它实施方式的向电流限制模式的切换的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。
图1是表示实施方式的逆变器装置的示意结构的电路图。如图1所示，逆变器装置设置在应用于车辆的空调装置等中的电动压缩机的外壳内，根据来自车辆电源(电池)1的直流电压生成交流电压来驱动电动机(电动马达)2。
逆变器装置包含：对叠加在直流电压中的纹波电压进行抑制的平滑电容器3；具有多个开关元件的逆变器电路4；对逆变器电路的多个开关元件的驱动进行控制的控制部5；以及对平滑电容器3的开路故障进行检测的故障检测部6。
平滑电容器3与电池1并联连接。此外，本实施方式中，平滑电容器3由4个平滑电容器构成。4个平滑电容器中的2个相互串联连接来构成平滑电容器组，并与另一平滑电容器组并联连接(参照图1)。平滑电容器3例如使用薄膜电容器或电解电容器等。
此外，本实施方式中，电池1与熔断器10串联连接，在平滑电容器3发生短路(short)故障的情况下，通过熔断器10跳线来防止过大的电流流过。此外，电池1还与电感器11串联连接。即，本实施方式中，逆变器装置是在直流输入设有谐振电路(平滑电容器3及电感器11)的、所谓的DC链式谐振型逆变器装置。
此外，本实施方式中，2组平滑电容器3分别与用于对流过平滑电容器3的负极侧的电流值进行检测的分流电阻12串联连接。然而并不限于此，也可以使用电流传感器等其它电流检测单元。此外，平滑电容器3与电压传感器13(或其它电压检测单元)并联连接。电压传感器13构成为对电池1的电压以及后述的逆变器电路4的直流侧的电压(以下记作直流电压)进行监视。
这里，在利用后述的控制部5对逆变器电路4的多个开关元件进行导通断开驱动时，与开关频率(脉宽调制(以下记作PWM)信号的PWM载波频率)同步的交流分量、即纹波电压或噪音等会叠加到直流电压中。平滑电容器3有如下作用：即，反复进行充电和放电来补偿来自电池1的直流电压，并对叠加在直流电压中的纹波电压或噪音等进行抑制。另外，在将本实施方式的逆变器装置应用于使用交流电源来驱动的空调装置等情况下，平滑电容器3例如对由整流电路对交流电压进行整流后得到的电压(直流电压)中叠加的纹波电压进行抑制。
逆变器电路4根据来自电池1的直流电压或由平滑电容器3对纹波电压进行了抑制后的直流电压生成三相电压Vu、Vv、Vw，并提供给例如三相无刷电动机等电动机2，作为多个开关元件，有上相侧的3个开关元件(IGBT)40u、40v、40w、以及下相侧的3个开关元件(IGBT)41u、41v、41w。此外，逆变器电路4的下相侧开关元件41u～41w的发射极分别与分流电阻42、43、44相连。
控制部5对逆变器电路4的多个开关元件40u～40w、41u～41w的导通断开驱动进行控制，并与逆变器电路4电连接。具体而言，控制部5通过调整对逆变器电路4的6个开关元件40u～40w、41u～41w进行导通断开驱动的PWM信号的占空比来控制电动机2的通电电流，由此来驱动电动机2，使其恰当地运行。
故障检测部6与分流电阻12、电压传感器13以及控制部5电连接(参照图1)。具体而言，故障检测部6构成为基于由分流电阻12检测到的电流值来检测平滑电容器3的开路故障。该情况下，故障检测部6在平滑电容器3的负极侧没有电流流过的情况下判定为平滑电容器3开路故障。
然而并不限于此，故障检测部6也可以构成为基于由电压传感器13算出的直流电压的纹波电压值来对平滑电容器3的开路故障进行检测。具体而言，电压传感器13以由控制部5所控制的逆变器电路4的开关频率的2倍(或2倍以上)的采样频率检测直流电压的振幅，从而计算纹波电压值。之后，故障检测部6根据算出的纹波电压值是否在预先设定的上限值和下限值的范围内来检测平滑电容器3的开路故障。该情况下，故障检测部6在纹波电压值超过上限值或低于下限值的情况下判定为平滑电容器3开路故障。
此外，作为检测平滑电容器3的开路故障的方法，例如有以下这种。
图2是表示逆变器装置的其它示意结构的电路图。如图2所示，平滑电容器3与电压传感器13以及带峰值保持电路14的电压传感器15并联连接。峰值保持电路14与故障检测部6电连接，从由电压传感器15检测到的直流电压的输出中获取交流分量的峰值，并输出到故障检测部6。此时，电压传感器13对直流电压的平均值进行检测。因此，故障检测部6可以构成为基于从峰值保持电路14输出的峰值以及由电压传感器13检测到的平均值来计算纹波电压值，并根据算出的纹波电压值是否在预先设定的上限值和下限值的范围内来检测平滑电容器3的开路故障。该情况下，故障检测部6在纹波电压值超过上限值或低于下限值的情况下判定为平滑电容器3开路故障。另外，在利用电压传感器13、以及带峰值保持电路14的电压传感器15检测平滑电容器3的开路故障的情况下，也可以不设置分流电阻12。
此外，故障检测部6在利用上述任一种结构检测到平滑电容器3的开路故障后，向控制部5输出表示平滑电容器3的开路故障检测结果的信号。
这里，通常情况下，伴随着逆变器电路4的各开关元件40u～40w、41u～41w的导通断开驱动(开关)的电压变动、即叠加在直流电压中的纹波电压与PWM信号的PWM载波频率成反比，并根据电动机2的通电电流的电流值增加。因此，当平滑电容器3产生开路故障时，若将与通常运行时同样的电流对电动机2进行通电，则由于直流电压的纹波电压超过预先设定的允许值，因而电感器11、周边的电子元器件等可能被破坏，或因电磁噪音而对周边的电子元器件等造成不良影响。为此，本实施方式中，逆变器装置构成为在检测到平滑电容器3的开路故障时，限制电动机2的通电电流来驱动电动机2，使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。具体而言，控制部5在平滑电容器3发生开路故障时，能通过控制逆变器电路4的各开关元件40u～40w、41u～41w的驱动来实施限制电动机2的通电电流的电流限制模式。
接着，参照图3对实施上述电流限制模式的控制部5的结构进行说明。
图3是表示控制部5中的电流限制模式的控制电路的框图。如图3所示，控制部5包含电流检测部50、d、q轴转换部51、转子角度检测部52、转速计算部53、电流计算部54、转速比较部55、施加电压计算部56、相电压转换部57、PWM占空比计算部58、电流限制模式切换部59以及纹波电压检测部60。
电流检测部50基于与开关电路4的下相侧开关元件41u～41w的发射极相连的分流电阻42～44中流过的电流来分别检测电动机2的三相电流Iu、Iv、Iw。d、q轴转换部51将三相电流Iu、Iv、Iw转换为d、q轴的电流Id、Iq。转子角度检测部52对转子的角度进行检测，例如使用霍尔传感器或者基于相电压和相电流进行运算来求出转子角度。转速计算部53基于检测到的转子角度来进行运算，计算转子的转速。电流计算部54基于电流Id、Iq和转子角度来计算电动机2的通电电流的电流值，并计算电流的相位滞后或相位提前，将算出的电流值输出到电流限制模式切换部59。转速比较部55具有对算出的转子的转速和目标转速进行比较并输出其差分的比较器。施加电压计算部56计算驱动电动机2的电压(d、q轴的电压Vd、Vq)并进行相位调整。相电压转换部57根据d、q轴的电压Vd、Vq转换为三相电压Vu、Vv、Vw。PWM占空比计算部58基于上述三相电压Vu、Vv、Vw运算PWM信号的占空比，利用算出的占空比的PWM信号对逆变器电路4的各开关元件40u～40、41u～41w进行导通驱动。
此外，电流限制模式切换部59在从故障检测部6输出的、表示平滑电容器3的开路故障检测结果的信号表示有开路故障时，对从电流计算部54输出的电动机2的通电电流的电流值与后述的预先设定的电流值(以下记作设定电流值)进行比较且电流值超过设定电流值的情况下，输出电流限制模式用的限制指令。此外，电流限制模式切换部59具有包含后述的表格等的存储部(存储器)61。作为上述限制指令，有输出到转速比较部55的转速限制指令、输出到PWM占空比计算部58的电流值限制指令、以及输出到PWM占空比计算部58的PWM载波频率控制指令。纹波电压检测部60对由电压传感器13或故障检测部6算出的直流电压的纹波电压进行检测，并输出到电流限制模式切换部59。
参照图4对利用上述结构的控制部5切换到电流限制模式的情况进行说明。图4是表示向电流限制模式的切换的流程图。另外，以下控制在电动机2的通常运行过程中通过控制部5来进行。
步骤S10中，判定平滑电容器3是否有开路故障。具体而言，在步骤S10中，由故障检测部6使用上述开路故障检测的至少一种来判定平滑电容器3是否发生了开路故障。并且，在由故障检测部6判定为平滑电容器3未发生开路故障的情况下，判定为“否”，进入步骤S11。步骤S11中，维持当前的电动机2的运行，并再次回到步骤S10，判定平滑电容器3是否有开路故障。另一方面，在步骤S10中判定为平滑电容器3发生了开路故障的情况下，判定为“是”，进入步骤S12。
步骤S12中，判定由电流计算部54算出的电动机2的通电电流的电流值是否超过设定电流值。这里，该设定电流子预先设定并保存在存储器61中的、例如是用于驱动电动机2使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值的恒定电流值。另外，设定电流值也可以是基于预先通过实验生成并保存在存储器61中的表格而变化的电流值。然而并不限于此，也可以不根据上述表格改变设定电流值，而一边对由纹波电压检测部60检测到的直流电压的纹波电压进行监视一边改变设定电流值。并且，在电流值小于设定电流值(电动机2的通电电流≤设定电流值)的情况下，判定为“否”，进入步骤S13。
步骤S13中，维持当前的电动机2的运行，并回到步骤S12，再次判定电流值是否超过设定电流值。即，在平滑电容器3发生开路故障的情况下，只要电动机2的通电电流值在设定电流值以下，则不会因直流电压的纹波电压对周边的电子元器件等造成不良影响，因此也维持当前的电动机2的运行。然而，之后电流值可能会根据电动机2的运行状态的变化而增大，因此再次进行步骤S12的判定。另一方面，在步骤S12中电动机2的通电电流值超过设定电流值的情况下(通电电流值＞设定电流值)，判定为“是”，进入步骤S14，切换到电流限制模式。
以下，对实施基于转速限制指令的电流限制模式的情况进行说明。该情况下，当步骤S12中判定为“是”时，对电流限制模式切换部59进行导通驱动来选择基于转速限制指令的电流限制模式，从电流限制模式切换部59向转速比较部55输出转速限制指令，并从存储器61读取预先设定的转速，然后进入步骤S14。
步骤S14中，基于上述转速限制指令，将电动机2的转速设定在从存储器61读取出的设定转速以下来驱动电动机2。这里，设定转速例如是用于限制电动机2的通电电流来驱动电动机2、使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值的恒定转速，并且是比通常运行时低的转速。另外，设定转速也可以是基于预先通过实验生成并保存在存储器61中的表格而变化的转速。然而并不限于此，也可以不根据上述表格改变设定转速，而一边对由纹波电压检测部60检测到的直流电压的纹波电压进行监视一边改变设定转速。
之后，控制部5基于与逆变器电路4的下相侧开关元件41u～41w的发射极相连设置的分流电阻42～44中流过的电流，利用电流检测部50检测三相电流Iu、Iv、Iw。并且，利用d、q轴转换部51对三相电流Iu、Iv、Iw进行d、q轴转换，来获取电流Id、Iq。之后，在电流计算部54中，基于该电流Id、Iq和由转子角度检测部52检测到的转子角度计算电流值、以及相位滞后或相位提前。另一方面，在转速计算部53中，基于由转子角度检测部52检测到的转子角度计算实际的转子转速。并且，在转速比较部55中，对该转速和上述设定转速进行比较，并输出其差分。之后，在施加电压计算部56中，基于由上述电流计算部54算出的电流值和从转速比较部55输出的转速的偏差量，计算对电动机2进行驱动的施加电压Vd、Vq。并且，利用相电压转换部47将该施加电压Vd、Vq转换为三相电压Vu、Vv、Vw。然后，在PWM占空比计算部58中，基于该三相电压Vu、Vv、Vw运算PWM信号的占空比，之后利用该占空比的PWM信号对逆变器电路4的各开关元件40u～40w、41u～41w进行导通驱动。由此，电动机2的通电电流被限制在设定电流值以下，使得电动机2以上述设定转速以下的转速进行旋转。之后，继续维持电流限制模式下的电动机2的驱动，在电动机2的运行开关变为断开时，结束本流程。
此外，以下对步骤S14中实施基于取代上述转速限制指令的电流值限制指令的电流限制模式的情况进行说明。
在步骤S14中实施基于电流值限制指令的电流限制模式的情况下，当步骤S12中判定为“是”时，从电流限制模式切换部59向PWM占空比计算部58输出电流值限制指令。步骤S14中，对由PWM占空比计算部58算出的、对各开关元件40u～40w、41u～41w进行驱动的占空比进行调整，来将基于该占空比的电动机2的通电电流限制在上述设定电流值以下。
详细而言，由PWM占空比计算部58算出的占空比被变更为比通常运行时的占空比小的值，使得电动机2的通电电流在上述设定电流值以下。之后，控制部5基于检测到的三相电流Iu、Iv、Iw、转子角度以及目标转速来计算使电动机2的通电电流达到上述设定电流值以下的占空比。然后利用该算出的占空比的PWM信号对逆变器电路4的各开关元件40u～40w、41u～41w进行导通驱动。由此，电动机2的通电电流被限制在上述设定电流值以下来由电动机2进行驱动。之后，电动机2一边在上述限制后的电流下维持额定转速，一边进行旋转。
此外，以下对步骤S14中实施基于取代上述电流限制指令的PWM载波频率控制指令的电流限制模式的情况进行说明。
在基于PWM载波频率控制指令的电流限制模式中，基于对各开关元件40u～40w、41u～41w进行驱动的PWM信号的PWM载波频率来限制电动机2的通电电流。该情况下，步骤S14中，在PWM占空比计算部58中将PWM载波频率设定为预先设定的频率(以下记作设定频率)以上。这里，该设定频率例如是用于限制电动机2的通电电流来驱动电动机2、使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值的预先设定的恒定WPM载波频率，并且是比通常运行时高的PWM载波频率。另外，设定频率也可以是基于预先通过实验生成并保存在存储器61中的表格而变化的载波频率。然而并不限于此，也可以不根据上述表格改变设定频率，而一边对由纹波电压检测部60检测到的直流电压的纹波电压进行监视一边改变设定频率。
然后，控制部5基于检测到的三相电流Iu、Iv、Iw、转子角度以及目标转速来计算基于上述设定频率生成的PWM信号的占空比。然后利用该算出的占空比的PWM信号对逆变器电路4的各开关元件40u～40w、41u～41w进行导通驱动。由此，电动机2在维持上述目标转速的同时进行旋转。详细而言，基于设定为上述设定频率以下的PWM载波频率的PWM载波周期比通常运行时短，基于占空比的各开关元件40u～40w、41u～41w的实质导通时间比通常运行时短。即，电动机2的通电电流的增加时间变短，因此电流变动变小。因此，电动机2的通电电流被限制，使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。
如上所述，根据本实施方式，在平滑电容器3发生开路故障且电动机2的通电电流超过设定电流值时，利用基于转速限制指令、电流值限制指令或者PWM载波频率控制指令的电流限制模式限制电动机2的通电电流来驱动电动机2，使得直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。因此，能保护电感器11、周边的电子元器件等不因纹波电压的增大而受到破坏或因电磁噪音而受到不良影响，并能尽可能地对电动机2进行驱动。即，即使平滑电容器3发生开路故障，也能利用上述电流限制模式使空调装置运行，因此能尽可能地维持车厢内的舒适性。
另外，上述实施方式中，在步骤S10中判定为平滑电容器3发生了开路故障后，在步骤S12中判定电动机2的通电电流是否超过了设定电流值，从而即使是平滑电容器3发生开路故障的状态下，也尽可能地维持电动机2当前的运行，但并不限于此。例如，也可以如图5所示，在步骤S20中判定为平滑电容器3发生了开路故障后，省略图4所示的步骤S12并进入步骤S22，并立即实施基于转速限制指令、电流值限制指令或者PWM载波频率控制指令的电流控制模式。由此，能提高电感器11、周边电子元器件等不因纹波电压的增大而被破坏或因电磁噪音而受不良影响的保护性能。该情况下，电流限制模式切换部59在从故障检测部6输出的信号表示平滑电容器3的开路故障时，立即输出转速限制指令、电流值限制指令或者PWM载波频率控制指令。
另外，在以上所示的实施方式中，在步骤S10或S20中判定为平滑电容器3发生了开路故障时，也可以通过向仪表板的显示部中显示或者警告音等通知平滑电容器3发生了开路故障这一情况。然而并不限于此，也可以在步骤S12中判定为电动机2的通电电流超过设定电流值后，在步骤S14中切换为电流限制模式时进行表示平滑电容器3发生了开路故障的通知。
另外，以上所示的实施方式中，对基于转速限制指令或者电流值限制指令(占空比的调整或PWM载波频率的设定)来分别单独实施限制电动机2的通电电流的电流限制模式的情况进行了说明，但并不限于此。例如也可以将基于转速限制指令、占空比的调整以及PWM载波频率的设定的电流限制模式进行适当组合。此外，例如也可以从转速限制指令、占空比的调整以及PWM载波频率的设定中选择至少两个并分别实施一定时间的电流限制模式。
此外，以上所示的实施方式中，基于与逆变器电路4的下相侧开关元件41u～41w的发射极相连而设置的分流电阻42～44中流过的电流来限制电动机2的通电电流的情况进行了说明，但并不限于此。例如，也可以基于设置在逆变器电路4的地线上的分流电阻或者与平滑电容器3的负极侧相连的分流电阻12中流过的电流来限制电动机2的通电电流。
此外，以上所示的实施方式中，平滑电容器3由4个平滑电容器构成。因此，也可以分别对4个平滑电容器3串联连接分流电阻12或电流传感器等其它电流检测单元，并在4个平滑电容器3的至少1个没有电流流过时，检测为该平滑电容器3的开路故障。
另外，以上所示的实施方式中对三相的逆变器电路4进行了说明，但并不限于此。例如，逆变器电路4也可以是4相或其它相数，可以根据所应用的电动机的相数来适当设定。
标号说明
1 电池，
2 电动机，
3 平滑电容器，
4 逆变器电路，
5 控制部，
6 故障检测部，
10 熔断器，
11 电感器，
12 分流电阻(电流检测单元)，
13 电压传感器(电压检测单元)，
40u～40w 上相侧开关元件，
41u～41w 下相侧开关元件，
42～44 分流电阻。

Claims (6)

1.一种逆变器装置，
根据直流电压生成交流电压来驱动电动机，该逆变器装置的特征在于，
包含对叠加在直流电压中的纹波电压进行抑制的平滑电容器，
在所述平滑电容器发生开路故障时，限制所述电动机的通电电流来驱动所述电动机，使得所述直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。
2.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
所述逆变器装置在所述平滑电容器发生开路故障并且所述电动机的通电电流超过预先设定的电流值时，限制所述电动机的通电电流，使得所述直流电压的纹波电压不超过预先设定的允许值。
3.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
所述逆变器装置将所述电动机的转速设定为预先设定的转速以下来限制所述电动机的通电电流。
4.如权利要求1至3的任一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述逆变器装置包括：
具有多个开关元件的逆变器电路；以及
对所述逆变器电路的多个开关元件的驱动进行控制的控制部，
所述控制部在所述平滑电容器发生开路故障时，对所述多个开关元件的驱动进行控制从而限制所述电动机的通电电流。
5.如权利要求4所述的逆变器装置，其特征在于，
所述控制部对驱动所述开关元件的脉宽调制信号的占空比进行调整来限制所述电动机的通电电流。
6.如权利要求4所述的逆变器装置，其特征在于，
所述控制部将驱动所述开关元件的脉宽调制信号的脉宽调制载波频率设定到预先设定的频率以上来限制所述电动机的通电电流。
CN201680053575.7A 2015-11-30 2016-11-29 逆变器装置 Pending CN108093673A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-233648 2015-11-30
JP2015233648A JP6633367B2 (ja) 2015-11-30 2015-11-30 インバータ装置
PCT/JP2016/085396 WO2017094718A1 (ja) 2015-11-30 2016-11-29 インバータ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108093673A true CN108093673A (zh) 2018-05-29

Family

ID=58796885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680053575.7A Pending CN108093673A (zh) 2015-11-30 2016-11-29 逆变器装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190207508A1 (zh)
JP (1) JP6633367B2 (zh)
CN (1) CN108093673A (zh)
DE (1) DE112016004878T5 (zh)
WO (1) WO2017094718A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571752A (zh) * 2019-08-08 2019-12-13 华中科技大学 一种闭环控制下逆变电源驱动故障的诊断方法及系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6912038B2 (ja) * 2017-07-07 2021-07-28 日本電産サーボ株式会社 モータ駆動装置、送風機、モータ駆動方法、および記録媒体
US11594994B2 (en) * 2019-12-10 2023-02-28 Milwaukee Electric Tool Corporation Selectable current limiting for power tool
TWI757851B (zh) * 2020-08-28 2022-03-11 台達電子工業股份有限公司 用於制動迴路的功率開關故障偵測方法及其偵測電路
JP2022096562A (ja) * 2020-12-17 2022-06-29 日立Astemo株式会社 モータ制御装置、機電一体ユニット、昇圧コンバータシステム、電動車両システム、およびモータ制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002165357A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 Canon Inc 電力変換装置およびその制御方法、および発電システム
CN101689828A (zh) * 2007-06-26 2010-03-31 丰田自动车株式会社 电机驱动系统及其控制方法
CN103534931A (zh) * 2011-04-07 2014-01-22 三电有限公司 逆变器装置
CN104685212A (zh) * 2012-09-25 2015-06-03 艾默生环境优化技术有限公司 具有控制和诊断模块的压缩机

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0543800U (ja) 1991-11-18 1993-06-11 株式会社東芝 インバータ装置
JP2009291019A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 交流モータ用インバータの制御装置
JP2009291029A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Yazaki Corp コルゲートチューブ配索部材
WO2015140867A1 (ja) * 2014-03-15 2015-09-24 三菱電機株式会社 モータ駆動制御装置、圧縮機、送風機、及び空気調和機
KR101911269B1 (ko) * 2017-04-24 2018-10-24 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002165357A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 Canon Inc 電力変換装置およびその制御方法、および発電システム
CN101689828A (zh) * 2007-06-26 2010-03-31 丰田自动车株式会社 电机驱动系统及其控制方法
CN103534931A (zh) * 2011-04-07 2014-01-22 三电有限公司 逆变器装置
CN104685212A (zh) * 2012-09-25 2015-06-03 艾默生环境优化技术有限公司 具有控制和诊断模块的压缩机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571752A (zh) * 2019-08-08 2019-12-13 华中科技大学 一种闭环控制下逆变电源驱动故障的诊断方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6633367B2 (ja) 2020-01-22
WO2017094718A1 (ja) 2017-06-08
DE112016004878T5 (de) 2018-07-05
JP2017103864A (ja) 2017-06-08
US20190207508A1 (en) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108093673A (zh) 逆变器装置
KR102087573B1 (ko) 인버터용 작동 상태 회로, 및 인버터의 작동 상태 설정 방법
JP5398815B2 (ja) 永久磁石同期モータの駆動装置、空気調和装置、換気扇の駆動装置、洗濯機、自動車及び車両
CN103427735B (zh) 3相无刷电机的制动装置
US9054613B2 (en) Motor drive apparatus and vehicle with the same mounted thereon
CN104901575B (zh) 逆变器控制装置、电力变换装置以及车辆
Metidji et al. Low-cost direct torque control algorithm for induction motor without AC phase current sensors
RU2533167C1 (ru) Инверторное устройство и способ управления инвертором
JP4926222B2 (ja) 車両用電力変換器の制御装置
KR20150122069A (ko) 전동기 구동 장치
US10590839B2 (en) Marine vessel operated with hybrid turbocharged internal combustion engine
CN107134952A (zh) 电动机驱动装置
US9698712B2 (en) Inverter apparatus
CN106301144A (zh) 电动机驱动装置
US20050134288A1 (en) Device and method for monitoring the connection of an electrical supply unit
CA2714709A1 (en) Driving controller for ac motor
CN103201948B (zh) 电动机控制装置
CN109863687B (zh) 电动机驱动装置
US11005408B2 (en) Protective device for an electric drive system, electric drive system, and method for operating an electric drive system
US10530147B2 (en) Control device with safety shutdown
CN111971888A (zh) 功率转换装置
EP3644485B1 (en) Control of an electrical power system responsive to sensing a ground fault
JP6250090B2 (ja) 交流回転機の制御装置及び制御方法
JP2009100558A (ja) モータ駆動用インバータ制御装置
US20200287482A1 (en) Control circuit for electric tool

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180529