CN108575115A - 电动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供在无磁极位置传感器的逆变器驱动的同步电动机中容易地检测失调的电动机系统，为了达到上述目的，本发明为包括同步电动机、具有驱动同步电动机的电力转换装置的逆变器和与同步电动机连接的负载的电动机系统，该电动机系统基于电力转换装置内的直流电压判断同步电动机的失调。

Description

电动机系统
技术领域
本发明涉及控制包括PM(Permanent Magnet：永磁铁)电动机在内的同步电动机的逆变器的控制方法和电动机系统。
背景技术
历来，作为机械装置的驱动源主要使用感应电机，不过现在出于节能、高效的考虑，采用使用永磁铁的同步电动机。在同步电动机中，不具备磁极位置传感器的电动机具有不存在磁极位置传感器的故障的问题且成本也低的优势。
另一方面，在使用无磁极位置传感器的同步电动机(以下简称为电动机)的情况下，存在发生控制电动机的逆变器所识别的转速与实际的电动机轴的转速不一致的称为失调的现象而电动机轴不旋转、成为不工作的状态的问题。
例如，根据日本特开2012-60781号公报(专利文献1)，能够通过电动机的轴误差的推算来进行电动机的旋转状态的异常检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-60781号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，还存在即使在失调的状态下在电动机中也流动与感应电压相应的量的电流、而其电流值与正常旋转状态下的电流值分不清的情况。因此，在专利文献1中记载的、从电压指令值和电流检测值推算轴误差的方法中，也存在不一定能正确地检测失调的情况。
因此，本发明通过利用用途负载的特性容易地进行失调的检测，根据需要将电动机重启，由此而稳定地驱动负载。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的一个方面为包括同步电动机、具有驱动同步电动机的电力转换装置的逆变器和与同步电动机连接的负载的电动机系统，其基于电力转换装置内的直流电压判断同步电动机的失调。
发明的效果
根据本发明，能够提供能够容易地进行失调检测的电动机系统。
附图说明
图1是实施例1中的电动机系统的整体结构图。
图2是实施例1中的逆变器的内部的结构图。
图3是实施例1中的存储部存储的易失性存储器的内容和非易失性存储器的内容。
图4是实施例1中的泵的定速运行的控制流程。
图5是实施例1中的相对于转速变化的直流电压变化的说明图。
图6是实施例1中的失调判断功能的选择确认处理的控制流程图。
图7是实施例1中的异常时处理的控制流程图。
图8是实施例2中的泵的定速运行的控制流程图。
图9是实施例2中的相对于转速变化的直流电压变化的说明图。
图10是实施例3中的泵的定速运行的控制流程图。
图11是实施例3中的相对于转速变化的直流电压变化的说明图。
图12A是实施例4中的泵的定速运行的控制流程的前半部分。
图12B是实施例4中的泵的定速运行的控制流程的后半部分。
图13是实施例4中的相对于转速变化的负载电流变化的说明图。
图14是实施例4、5中的平方降负载的负载电流与失调时的电流的关系的说明图。
图15是实施例5中的恒转矩负载的负载电流与失调时的电流的关系的说明图。
图16是实施例5中的恒输出负载的负载电流与失调时的电流的关系的说明图。
图17是实施例5中的利用正常时的负载电流与失调时的电流的差进行的失调检测的控制流程。
图18是实施例6中的系统的整体结构图。
图19是实施例6中的正常时的电压与失调时的电压的关系的说明图。
图20是实施例6中的失调检测的控制流程。
具体实施方式
以下，使用附图对应用本发明的实施例进行说明。
实施例1
本实施例是在正在驱动负载的同步电动机中在降低电动机的转速时基于电力转换装置内的直流电压的变化检测失调的例子。在转速的变化为规定值以上时确认电力转换装置内的直流电压的变化，在其变化量不超过规定值的情况下判断为失调，通过重启电动机而再次开始正常的运行。
首先对本实施例的装置结构进行说明。图1是本实施例中的、具有旋转驱动负载的电动机和控制电动机的逆变器的电动机系统的整体结构图。在图1中，附图标记10表示泵，由以附图标记20表示的电动机驱动。进一步，在电动机20连接有以附图标记30表示的逆变器，逆变器30使输出电流变化，由此使电动机20的转速变化而进行驱动。在自动供水装置中以使得供水压力一定的方式进行自动运行的情况下，在泵10的二次侧配管设置以附图标记11表示的压力检测单元，检测泵排出侧压力。
图2是本实施例中的逆变器30的内部结构图。在图2中，在接收供给至逆变器的电源的电源接收部连接有以附图标记31表示的交流-直流转换部，接收到的交流电源被转换为直流电压。由以附图标记32表示的直流-交流转换部将该直流电压再次转换为由以附图标记34表示的运算处理部指示的频率的交流电源。此处，将交流-直流转换部31和直流-交流转换部32一并称为电力转换装置。在变更负载的转速的情况下向以附图标记33表示的信号输入部输入信号。根据所输入的信号决定由运算处理部34输出的频率，向直流-交流转换部32发出指示，令其生成该频率的交流电源。将由运算处理部34进行的运算中所需的控制参数预先存储在以附图标记35表示的存储部，运算处理部34根据需要读出存储部35的存储内容，进行写入。
接着，对存储部35的存储内容进行说明。图3是本实施例中的存储部35存储的易失性存储器的内容与非易失性存储器的内容。另外，也可以在逆变器内部不具有存储部，而在逆变器外部安装存储装置来使用。
在图3(A)中，在易失性存储器的第1000号地址记录开始进行失调判断时的转速(至电动机的指令转速)HzN。在第1001号地址记录开始进行失调判断时的电力转换装置的内部的直流电压VN。在本实施例中不使用第1002号地址、第1003号地址的控制参数。在第1004号地址存储用于确认失调的发生频度的计时器的剩余时间TN2。在第1005号地址存储进行失调判断得到的结构、判断为异常的次数CN。在第1006号地址，存储通过失调判断判断正常/异常的、直流电压的变化量的基准值VDG。在不进行失调判断处理的直流电压的变化为VDG以上的情况下判断为正常，在变化量不到VDG的情况下判断为失调。直流电压由检测部(未图示)检测。
在图3(B)中，在非易失性存储器的第2000号地址，预先存储有在降低转速的情况下判断是否进行失调判断处理的转速减算判断基准值HzDG。由于在转速的减少量小时电力转换装置内的直流电压的增加量变大，难以进行失调的检测，因此在被指示的转速的减少量小于HzDG的情况下不进行失调判断处理，在转速的减少量为HzDG以上的情况下进行失调判断处理，详细情况后述。
在第2001号地址，预先存储有自动设定失调判断基准值的情况下的转速的减少量HDQ。在第2002号地址，预先存储有在失调判断时降低转速时的、其降低的速度HDS。该速度越快则电力转换装置内的直流电压的变化就越大。第2003号地址至第2008号地址的控制参数因为在本实施例中不使用所以不予说明。在第2009号地址预先存储有用于确认失调的发生频度的计时器的设定时间TM2。
在第2010号地址预先存储有选择失调判断功能的执行有无的参数SLD。在用户将SLD设定为0的情况下不进行失调判断处理，在用户将SLD设定为1的情况下，在条件成立的时刻执行失调判断处理。在第2011号地址预先存储有失调判断时的判断基准值的设定方法DGS。在用户将DGS设定为1的情况下，将预先存储在第3001号地址的MTT作为判断基准值VDG。在用户将DGS设定为2的情况下，根据第4001号地址至第4003号地址的设定值，从第5001号地址至第500N号地址的数据表计算出失调判断基准值，作为判断基准值VDG。在用户将DGS设定为3的情况下，将自动计算(自动调谐)预先存储在第6000号地址的失调判断基准值而得到的结果的ATT作为判断基准值VDG。
在第7001号地址，预先存储有在失调判断处理中判断为异常的次数CN达到预先存储在第7002号地址的次数ALE的情况下选择是否输出故障信号的参数SLA。在第8001号地址，预先存储有在失调判断处理中判断为异常的情况下选择是否许可电动机的再启动的参数SLR。在第8002号地址预先存储有自动再启动的许可上限次数RSE，在失调判断处理中判断为异常次数CN超过RSE的情况下不许可电动机的再启动，使电动机停止不动。
在第9001号地址预先存储有在自动供水装置中以使得供水压力一定的方式进行自动运行的情况下作为目标的供水压力值HS，以使得设置在泵10的二次侧配管的压力检测单元11的检测值与HS一致的方式对转速进行自动控制。
接着，对本实施例中的控制流程进行说明。图4是使泵以一定的速度(转速，频率)运行的情况下的、本实施例中的控制流程。
在图4中，在步骤101中开始运行后，在步骤102中进行失调判断功能的选择确认处理。在步骤104中达到指定的HzN的转速后，如果在步骤120中有减速的指示则在信号输入部33进行信号的处理。
此时，在步骤121中，将减速幅度、即与相对于当前运行中的转速的减速时的转速HDL的差与预先存储在非易失性存储器第2000号地址的HzDG相比较，在减速幅度小于HzDG、或在步骤102中的失调判断功能的选择确认处理的中未选择失调判断功能的执行的情况下，不进行步骤155以后的失调检测处理，在步骤122中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。
在减速幅度为HzDG以上的情况下，在步骤155中将电力转换装置内的交流-直流转换部31与直流-交流转换部32之间的直流电压VN作为VN存储至易失性存储器第1001号地址。之后，在步骤156中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，在步骤157中确认刚减速后的直流电压。
图5表示相对于转速变化的直流电压变化的说明图。如图5所示，在按减速前的转速HzN运行的时刻T1至完成减速的时刻T2期间直流电压从VN上升。图4的步骤155对应于时刻T1，步骤156相对于时刻T1至时刻T2的时间，步骤157对应于时刻T2。此处，特别是在风扇用途等惯性矩大的负载的情况下，其上升量大。上升量与负载的惯性矩和减速量、减速的速度相应地变化。
在图4的步骤158中，在从刚减速后的直流电压减去VN得到的结果大于预先存储在易失性存储器第1006号地址的VDG的情况下，可见回馈能(regenerative energy)引起的直流电压的上升，因此在步骤160判断为正常，返回步骤104。
在步骤158中，在从刚减速后的直流电压减去VN得到的结果为VDG以下的情况下判断为由于失调而不能得到回馈能，不进行步骤170的异常时处理，在进行再启动处理之后，在步骤180中使泵再启动，返回步骤104。
接着，对图4的步骤102的失调判断功能的选择确认处理进行说明。图6是步骤102的失调判断功能的选择确认处理的详细情况。在图6中，在步骤201中确认预先存储在非易失性存储器第2010号地址的选择失调判断功能的执行有无的参数SLD，在SLD被设定为0的情况下在步骤202中当作无选择而不进行失调判断处理，前进至图4的步骤104。在SLD被设定为1的情况下在步骤203中当作有选择，接下来在步骤204确认判断基准值的设定方法。
在步骤204中确认预先存储在非易失性存储器第2011号地址的判断基准值的设定方法DGS，在DGS被设定为1的情况下在步骤205中手动设定判断基准值，读出预先存储在第3001号地址的手动设定值MTT，作为判断基准值存储至易失性存储器第1006号地址的VDG，前进至图4的步骤104。
在步骤204，在DGS被设定为2的情况下在步骤210中选择负载类别。在步骤210中，确认预先存储在非易失性存储器第4001号地址的负载类别RDM，在被设定为1的情况下，在步骤211中将与预先存储在第5001号地址的负载类别1对应的判断常数RD1作为常数RD。在RDM被设定为2的情况下，在步骤212中将与预先存储在第5002号地址的负载类别2对应的判断常数RD2作为常数RD。同样，在RDM被设定为N的情况下，在步骤21N将与预先存储在第500N号地址的负载类别N对应的判断常数RDN作为常数RD。此处，RD为包含惯性矩和额定转速等负载用途特有的特性的常数。进一步，在步骤220中确认预先存储在非易失性存储器第4004号地址的电动机的额定电流值KWA，在步骤221中确认预先存储在第4003号地址的电动机的额定输出电压VLT。在步骤222中，利用下述式1、即按照每个负载用途的特性制作成的换算式，
VDG＝F(RD，KWA，VLT)…式1
利用常数RD、容量KW、电压VLT求取判断基准值VDG，作为判断基准值存储至易失性存储器第1006号地址的VDG，前进至图4的步骤104。
在步骤204中，在DGS被设定为3的情况下，在步骤231中达到指定的速度后，在步骤232中将电力转换装置内的交流-直流转换部31与直流-交流转换部32之间的直流电压VN作为VN存储至易失性存储器第1001号地址。在步骤233中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率降低HDQ的指示，在步骤234中确认刚减速后的直流电压。在步骤235中将此时的直流电压变化的一半作为通过自动设定而设定的判断基准值ATT存储至非易失性存储器第6000号地址，在步骤236中将ATT作为判断基准值存储至易失性存储器第1006号地址的VDG，令指定速度返回(恢复)判断开始前的速度，前进至步骤104。
在步骤231至步骤235，在即使不按每次失调判断功能的选择确认处理进行确认、在非易失性存储器第6000号地址也已经作为自动设定值ATT存储有0以外的值的情况下，也可以仅在步骤236中将ATT作为判断基准值存储至易失性存储器第1006号地址的VDG，前进至步骤104。
如上所述，直流电压的上升量除负载的惯性矩以外还根据减速量、减速的速度而有所变化，因此也可以对判断基准值也考虑减速量、减速的速度，如下述式2
VDG’＝VDG×(减速量)×(减速的速度)…式2
那样作为判断基准值VDG’，但在本实施例中，作为进行失调判断的条件设置有在运行中为一定的减速量以上这一条，进而，在失调时没有直流电压的上升，因此即使是不考虑减速量和减速的速度的判断基准值VDG，也能够在运行中出现判断所需的减速量时，充分地进行失调判断。
接着，对图4的步骤107中的异常时处理进行说明。图7是步骤170中的异常时处理的详细情况。在图7中，在步骤300中判断为异常(失调)后，在步骤301中更新当前的失调检测次数，在易失性存储器第1005号地址的存储值上加1，在步骤302中使泵停止。在步骤303中确认预先存储在非易失性存储器第7001号地址的选择故障信号的输出有无的参数SLA，在SLA被设定为0的情况下，在步骤306中当作没有故障信号的输出而前进至步骤307。在SLA被设定为1的情况下，在步骤304中对预先存储在非易失性存储器第7002号地址的开始输出故障信号的失调检测次数ALE与存储在易失性存储器第1005号地址的当前的失调检测次数CN进行比较，在ALE为CN以上的情况下在步骤305中输出故障信号。在ALE不到CN的情况下在步骤306中当作没有故障信号的输出而前进至步骤307。
在步骤307中确认再启动的许可。再启动许可的条件优选根据失调的次数和频度、或者设备的特性和使用用途而改变。确认预先存储在非易失性存储器第8001号地址的选择自动再启动的许可的参数SLR，在许可再启动的情况下前进至步骤308，在不许可的情况下前进至步骤309。在步骤308对预先存储在非易失性存储器第8002号地址的自动再启动的许可上限次数RSE与存储在易失性存储器第1005号地址的当前的失调检测次数CN进行比较，在RSE为CN以下的情况下前进至图4的步骤180，在RSE超过CN的情况下前进至步骤309。在步骤309中等待通过手动操作输入重置指示，在被输入重置指示之前不进行重启。在被输入重置指示之后前进至图4的步骤180，开始运行。
在启动许可的条件中增加频度的情况下，在检测到失调的时刻将预先存储在非易失性存储器第2009号地址的失调频度的确认用计时器TM2的设定值存储至易失性存储器第1004号地址的计时器2剩余时间TN2，对TN2进行倒计时。增加在TN2成为0之前再次检测到失调的情况下不许可重启的条件即可。
以上对定速运行的情况下的控制流程进行了说明，还能够适用于自动供水装置中以使得供水压力一定的方式进行自动运行的情况。即，以如下方式进行控制：在检测出排出侧压力下降时在图4的步骤101中开始运行，在进行102、103的步骤的处理后，在步骤104中，达到指定的HzN的转速后，判断压力检测单元11检测到的排出侧压力是否低于预先存储在非易失性存储器第9001号地址的目标压力HS，在排出侧压力低于目标压力HS的情况下，进行加速的指示，在信号输入部33进行信号的处理，在运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。此外，在相反排出侧压力高于目标压力HS的情况下，在图4的步骤120中以进行减速的指示的方式进行处理，以下，进行图4的步骤121以后的处理步骤即可。
如上所述，本实施例是控制对负载进行旋转驱动的同步电动机的逆变器，具有决定同步电动机的转速的运算处理部、存储在运算处理部进行的运算所需的控制参数的存储部和向同步电动机的电枢供给驱动电流的电力转换装置，在运算处理部，在同步电动机正在运行时使转速变化，在电力转换装置内的直流电压的变化量为规定值以下时为判断失调。
此外是具有对负载进行旋转驱动的同步电动机和控制同步电动机的逆变器的同步电动机系统，逆变器为上述结构。
此外，在同步电动机的转速的变化量为规定值以上的情况下进行失调的判断。
由此，在产生失调，成为负载不被旋转驱动而不进行工作的状态的情况下，能够通过检测其状态、迅速重启电动机而使负载驱动，继续进行工作。
实施例2
本实施例是在正在驱动负载的同步电动机，按一定的周期有意地使转速变化，基于降低电动机的转速时电力转换装置内的直流电压的变化检测失调的例子。在电力转换装置内的直流电压的变化量不超过规定值的情况下判断为失调，通过将电动机重启再次开始正常的运行。
本实施例中的装置结构与实施例1的图1、图2相同。
此外，关于存储部35的存储内容，在图3(A)中，在易失性存储器的第1003号地址存储计时器的剩余计数时间TN1，该计时器用于设定进行失调判断处理的周期。在非易失性存储器的第2001号地址预先存储有在自动设定失调判断基准值的情况下和在失调判断时使转速减少的减少量HDQ。在第2002号地址预先存储有在失调判断时降低转速时的、其降低的速度HDS。在第2003号地址预先存储有在失调判断时使转速增加的增加量HAQ。在第2004号地址预先存储有在失调判断时提高转速的、其提高的速度HAS。在第2008号地址预先存储有进行失调判断处理的周期TM1。其它使用的易失性存储器、非易失性存储器的内容与实施例1相同，因此不予说明。
接着，对本实施例中的控制流程进行说明。图8是使泵以一定的速度(一定的转速，一定频率)运行的情况下的本实施例中的控制流程图。
在图8中，在步骤101中开始运行，之后在步骤102中进行失调判断功能的选择确认处理。失调判断功能的选择确认处理与实施例1相同，在图6中已进行说明，因此不进行其说明。在失调判断功能的选择确认处理之后，在步骤103中将预先存储在非易失性存储器第2008号地址的失调判断的周期用计时器TM1的设定值存储至易失性存储器第1003号地址的计时器1剩余时间TN1，开始进行TN1的倒计时。在步骤104中达到指定的HzN的转速后，在步骤130中未选择失调判断功能的情况下或计时器TN1的计数未结束的情况下等待计时器TN1的计数结束，在被选择失调判断功能而计时器TN1的计数结束的情况下，在步骤140中将电力转换装置内的交流-直流转换部31与直流-交流转换部32之间的直流电压VN作为VN存储至易失性存储器第1001号地址。之后，在步骤141中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率变更为在存储在易失性存储器第1000号地址的转速HzN加上判断时的转速加算量HAQ得到的值的指示，按判断时的转速加算速度HAS的速度变更指令转速。在步骤142中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率返回(恢复)HzN的指示，按判断时的转速减算速度HDS的速度变更指令转速。在步骤144中确认刚减速后的直流电压。
图9表示本实施例中的相对于转速变化的直流电压变化的说明图。如图9所示，在从按在减速前的HzN加上HAQ得到的转速运行的时刻T3至减速结束的时刻T4为止的期间，直流电压从VN上升。图8的步骤140对应于时刻T1，步骤141对应于时刻T1至时刻T2的时间，步骤142对应于时刻T3至时刻T4的时间，步骤144对应于时刻T4。
在图8的步骤145中，在从刚减速后的直流电压减去VN得到的结果大于预先存储在易失性存储器第1006号地址的VDG的情况下，可见回馈能引起的直流电压的上升，因此在步骤160中判断为正常，在步骤181中再次开始计时器的计数，返回步骤104。
在步骤145中，在从刚减速后的直流电压减去VN得到的结果为VDG以下的情况下，判断为由于失调而不能得到回馈能，进行步骤170的异常时处理，在进行再启动处理之后，在步骤180中使泵再启动，在步骤181中再次开始进行计时器的计数，返回步骤104。步骤170的异常时处理与实施例1相同，在图7中已进行说明，因此不进行其说明。
本实施例与实施例1相同，根据负载的惯性矩而直流电压的上升值不同，因此直流电压判断基准值VDG、加算量HAQ、减算量HDQ和减算速度HDS根据负载改变。
在本实施例中，即使是旋转速度完全不变的负载也能够在通过计时器设定而设定的一定的周期进行失调检测方面优异。
此外，在本实施例中，以泵用途的具有平方降转矩特性的负载(以下，简称为平方降负载)为例进行说明，不过并不限定于该负载。
以上对进行定速运行的情况下的控制流程进行了说明，还能够适用于自动供水装置中以使得供水压力一定的方式进行自动运行的情况。即，在检测出排出侧压力下降时在图8的步骤101中开始运行，在进行102、103、104的步骤的处理后，在步骤130中未选择失调判断功能的情况下或计时器TN1的计数未结束的情况下，进行现有技术的压力固定控制。即，判断压力检测单元11检测到的排出侧压力是否低于预先存储在非易失性存储器第9001号地址的目标压力HS。在排出侧压力低于目标压力HS的情况下进行加速的指示。当被进行加速的指示时进行如下控制：由信号输入部33进行信号的处理，在运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。此外，在相反排出侧压力高于目标压力HS的情况下进行减速的指示。当被进行减速的指示时进行如下控制：在信号输入部33进行信号的处理，在运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。以下，进行与图8的步骤140以后的泵定速运行的情况下相同的处理步骤即可。
如上所述，本实施例通过将同步电动机的转速提高之后再降低来进行失调的判断。
实施例3
在实施例2中，在计时器的计数结束后，通过首先提高转速、之后将转速返回来从直流电压的上升判断失调的有无。与此相对，在本实施例中，在计时器的计数结束后，先降低转速，判断失调的有无，之后在正常的情况下使转速复原。
图10是使泵以一定的速度(一定的转速，一定频率)运行的情况下的本实施例中的控制流程图。
在图10中，与图8不同的步骤是代替步骤141、142而设置步骤143，还有设置步骤161，其余为与图8相同的步骤，对它们标注相同的附图标记，省略其说明。
在图10中，在步骤140中将电力转换装置内的交流-直流转换部31与直流-交流转换部32之间的直流电压VN作为VN存储至易失性存储器第1001号地址。之后，在步骤143中降低转速，在步骤144中确认刚减速后的直流电压。在步骤160中判断为正常的情况下，在步骤161中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率返回至HzN的指示，按判断时的转速加算速度HAS的速度变更指令转速。
图11表示本实施例中的相对于转速变化的直流电压变化的说明图。在图11中，图10的步骤140对应于时刻T1，图10的步骤143对应于时刻T1至时刻T2的时间，图10的步骤144对应于时刻T2。
实施例2的特征在于，在需要总是施加一定值以上的压力和流量的设备，能够确保必须的工作量并同时检测失调。虽然会暂时进行所需输出以上的输出，其输出量也微乎其微，不必担心输出过量的问题。与此相对，本实施例的特征在于，在压力和流量不超过一定值的设备，能够不超过限制地检测失调。由此，不存在由于过度的压力等而对设备造成负担的问题。
以上的定速运行的情况下的控制流程进行了说明，还能够应用于自动供水装置中以使得供水压力一定的方式进行自动运行的情况。即，当检测出排出侧压力下降时在图10的步骤101中开始运行，进行102、103、104的步骤的处理后，在步骤130中未选择失调判断功能的情况下或计时器TN1的计数未结束的情况下，进行现有技术的定压控制。即，判断压力检测单元11检测到的排出侧压力是否低于预先存储在非易失性存储器第9001号地址的目标压力HS。在排出侧压力低于目标压力HS的情况下进行加速的指示。在被进行加速的指示时进行如下控制：由信号输入部33进行信号的处理，在运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。此外，在相反排出侧压力高于目标压力HS的情况下进行减速的指示。在被进行减速的指示时进行如下控制：由信号输入部33进行信号的处理，在运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于变更输出频率的指示，返回步骤104。以下，进行与图10的步骤140以后的泵定速运行的情况下相同的处理步骤即可。
如上所述，本实施例通过将同步电动机的转速降低后再提高来进行失调的判断。
实施例4
本实施例是在负载驱动中的同步电动机，按一定的周期有意地使转速变化，通过对使电动机的转速变化的前后的负载电流值与预先存储的负载电流值相比较来检测失调的例子。在负载电流值的实测值与存储值之差超过规定值的情况下判断为失调，通过将电动机重启而再次开始正常的运行。
本实施例中的装置结构与实施例1的图1、图2相同。此外，存储部35的存储内容舍弃已经说明了的内容，只对新内容进行说明。
在图3(A)中，在易失性存储器的第1002号地址记录开始进行失调判断时的负载电流值AN。此外，在图3(B)中，在非易失性存储器的第2005号地址预先存储有作为在进行失调判断时作为负载电流值的实测值与存储值的误差而容许的范围ADQ。在第2006号地址预先存储有第1个判断条件(转速)的负载电流值ADG1。在第2007号地址预先存储有第2个判断条件(转速)的负载电流值ADG2。
接着，对本实施例中的控制流程说明。图12是使泵按一定的速度(一定的转速，一定频率)运行的情况下的本实施例中的控制流程。另外，图12因篇幅原因而分为图12A和图12B，按附图标记A、B连续。以下的说明将图12A和图12B合并作为图12进行说明。
在图12中，在步骤101中开始运行后，在步骤102中进行失调判断功能的选择确认处理。在步骤105中达到指定的速度后，在步骤106中将当前的电力转换装置内的直流-交流转换部32的输出侧的电流值即二次侧的负载电流值作为判断基准值ADG1存储至非易失性存储器第2006号地址。之后，在步骤107中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率降低HDQ的指示，在步骤109中将电力转换装置内的直流-交流转换部32的二次侧的负载电流值作为判断基准值ADG2存储至非易失性存储器第2007号地址，在步骤110中将指定速度返回至判断开始前的速度。
在即使不在每次运行开始时进行确认，也在非易失性存储器第2006号地址、第2007号地址已经作为判断基准值ADG1、ADG2存储有0以外的值的情况下，也可以省略步骤106至步骤110，仅前进至步骤111。
在步骤111中将预先存储在非易失性存储器第2008号地址的失调判断的周期用计时器TM1的设定值存储至易失性存储器第1003号地址的计时器1剩余时间TN1，开始TN1的倒计时。在步骤112中达到指定的速度后，在步骤130中未选择失调判断功能的情况下或计时器TN1的计数未结束的情况下等待计时器TN1的计数结束，在被选择失调判断功能而计时器TN1的计数结束的情况下，在步骤146中将当前的电力转换装置内的直流-交流转换部32的二次侧的负载电流值作为负载电流值AN存储至易失性存储器第1002号地址。
在步骤147中对AN与ADG1的值进行比较，在其差为预先存储在非易失性存储器第2005号地址的、在失调判断时作为负载电流值的实测值与存储值的误差而容许的范围ADQ以内的情况下前进至步骤148，在超过ADQ的情况下不进行步骤170的异常时处理，在进行再启动处理之后，在步骤180中使泵再启动，在步骤181中再次开始计时器的计数，在步骤112返回。
图13表示本实施例中相对于转速变化的负载电流变化的说明图。在图13中，图12的步骤147对应于时刻T1。
在图12的步骤148中由运算处理部34对直流-交流转换部32进行用于将输出频率降低HDQ的指示，在步骤150中达到指定的速度后，在步骤151将电力转换装置内的直流-交流转换部32的二次侧的负载电流值作为负载电流值AN存储至易失性存储器第1002号地址。
在图12的步骤152中对AN与ADG2的值进行比较，在其差为预先存储在非易失性存储器第2005号地址的在失调判断时作为负载电流值的实测值与存储值的误差而容许的范围ADQ以内的情况下在步骤160中判断为正常，在步骤162中将指定速度返回至判断开始前的速度。在步骤181中再次开始计时器的计数，返回步骤112。在超过ADQ的情况下进行步骤170的异常时处理，在进行再启动处理后，步骤180中使泵再启动，在步骤181中再次开始计时器的计数，返回112步骤。步骤152对应于图13的时刻T3。
另外，步骤102的失调判断功能的选择确认处理以及步骤170的异常时处理与实施例1相同，在图6和图7中已经进行了说明，因此舍弃其说明。
图14是平方降负载的情况下的正常电流与失调时的负载电流的关系的一个例子。如图14所示，还存在即使处于失调的状态下在电动机也流动与感应电压相应的量的电流，其电流值与正常旋转状态下的电流值相同的情况。因此，虽然难以在事前进行预测、设定，但是通过使用本实施例能够明确正常旋转状态的电流值与失调状态的电流值之差，简单而容易地检测失调。
实施例5
本实施例对能够在判断在预先电动机的失调时仅通过感应电压流动的电流与用途的正常负载时流动的电流的关系的情况下、利用负载的特性判断失调的例子进行说明。
图14表示平方降负载的情况下的正常电流与失调时的负载电流的关系，在转速N1与正常时的负载电流相比失调时的电流更大，在转速N2与正常时的负载电流相比失调时的电流更小。此外，在转速N3正常时的负载电流与失调时的负载电流相同。此处，例如在该平方降负载为泵用途的情况下，正常时的负载电流的负载电流的特性曲线根据泵的种类、容量和阀门的开度等的设置现场的状况而有所不同。此外，失调时的电流的特性根据永磁铁同步电动机的感应电压、绕组电阻等而有所不同。因此，在泵等用途设备的种类、设置现场的负载状况、同步电动机的种类不同的情况下，图14的N1、N2、N3有所变化。
图15是恒转矩负载的情况下的正常电流与失调时的负载电流的关系。在转速N4，与正常时的负载电流相比失调时的电流小，在转速N5，与正常时的负载电流相比失调时的电流大。此外，在转速N6正常时的负载电流与失调时的负载电流相同。在用途设备的种类、设置现场的负载状况、同步电动机的种类不同的情况下，图15的N4、N5、N6有所变化。
图16是定输出负载的情况下的正常电流与失调时的负载电流的关系。在转速N7与正常时的负载电流相比失调时的电流小，转速N8与正常时的负载电流相比失调时的电流大。此外，在转速N9正常时的负载电流与失调时的负载电流相同。在用途设备的种类、设置现场的负载状况、同步电动机的种类不同的情况下，图16的N7、N8、N9有所变化。
利用图14、图15、图16特性能够按照图17的流程图检测失调。
图17是利用正常时的负载电流与失调时的电流之差进行的失调检测的控制流程。在图17中，在步骤101中开始运行后，在步骤102中进行失调判断功能的选择确认，在步骤201中按预先设定的负载特性的选择判断进行平方降负载、恒转矩负载、恒输出负载的判断。接着在步骤202、203、204中，根据所判断的负载特性进行失调时的电流与正常时的负载电流变得相等的速度(转速，频率)HzC的判断。
在步骤202的平方降负载的情况下，例如在泵等如果是确定了阀门的开度等之后则还能够令HzC为一定值。或者，也可以在运行开始后的加速中从转速和电流的实测测量出HzC而保存。
在步骤203的恒转矩负载的情况下，例如如果是压缩机等则根据压力决定HzC，因此能够预先保有额定压力等特定的压力的HzC的一定值，通过仅在该压力时进行判断来检测失调。或者，还能够使用以压力为输入变量的HzC的计算式。在这种情况下，能够根据当前的压力的HzC进行平时失调的检测。
在步骤204的恒输出负载的情况下，例如如果为卷线机等则还能够根据根据线种类令HzC为一定值。或者，也可以在运行开始后的加速中从转速和电流的实测测量HzC而保存。之后，在步骤251、252进行失调的判断。
在平方降负载的步骤251的情况下，在当前的转速HzN比正常时的负载电流和失调时的负载电流变得相同的HzC大、且当前的负载电流值AN与图14中的失调时的电流值相比较大的情况下判断为正常，在相比较小的情况下为判断失调。在实际的判断中，考虑检测误差等地在判断值保持一定程度的幅度。
在恒转矩负载和低输出负载的步骤252的情况下，在当前的转速HzN比正常时的负载电流与失调时的负载电流变得相同的HzC大、且当前的负载电流值AN与图15、图16各图中的失调时的电流值相比较小的情况下判断为正常，在相比较大的情况下为判断失调。在判断为异常的情况下进行步骤170的异常时处理。
实施例6
在本实施例中，对与实施例5一样，能够在预先了解在电动机的失调时仅由感应电压产生的电压与在正常运行时产生的电压的关系的情况下判断失调的例子进行说明。
在图18中，作为系统结构的具体例表示应用于压缩机的例子。电动机20与负载侧的压缩机主体40机械连接，压缩机主体40从电动机20获得动力而压缩空气。逆变器30接收来自控制部50的指令而控制电动机20。控制部50经I/F60接收来自逆变器30的信息和来自压缩机主体的信息，并向它们输出需要的指令。作为动作的一个例子，控制部50接收从压缩机主体40输出的气压的值，与用户所期望的气压相比较，作为指令对逆变器30输出用于控制电动机20的频率的值。
另外，在图18表示I/F60经网络70与控制部50相连接的例子，不过两者也可以不通过网络相连接。此外，控制部50也可以不经过I/F60而直接与压缩机主体40、逆变器30相连接。
图19是负载电压(输出电压)的正常时电压与失调时电压的关系。正常时根据负载的状态决定该关系，在高负载时，一般与低负载时相比电压值大，正常时电压根据负载的状态以一定的幅度与转速成比例地分布。此外，失调时转矩电流、无负载电流不能正常检测，输出电压比正常时低。
在图2中，检测部(未图示)检测输出电流，向运算处理部34发送检测到的输出电流值。运算处理部34根据输出电流值计算输出电压值。使用该输出电压值和图19中例示的特性，能够通过在正常时的电压分布与失调时的电压之间设定与转速成比例的阈值电压进行失调的判断。
图20表示实施失调检测时的处理的流程。逆变器开始电动机的运行(S101)后，在步骤301中，运算处理部计算其转速的输出电压。接着在步骤302中，由运算处理部判断输出电压值是在阈值以上还是低于阈值，如果输出电压值低于阈值则判断为失调状态，进行异常时处理，如果输出电压值为阈值以上则判断为正常，继续运行。
作为异常时处理的例子，考虑从逆变器30向控制部发送表示检测出失调的信号。或者，也可以在发送表示失调的信号之后，从控制部接收从失调进行恢复的指令，根据该指令实施使电动机的运行停止或在停止后再启动的控制。此外，也可以控制部在收到表示失调的信号之后向外部的显示器显示表示检测出失调的图标而提起用户注意。
正常时的输出电压分布根据电动机常数、用途的负载的大小而有所不同，因此优选在其用途下对正常时的高负载时的输出电压和低负载时的输出电压进行实测，决定进行与转速成比例的失调判断的阈值。
另外，在上述实施例中，对利用直流电压的失调检测方法、利用正常负载电流与失调电流之差的失调检测方法以及利用正常负载电压与失调电压之差的失调检测方法进行了说明，也能够同时使用这些方法。
以上对实施例进行了说明，不过本发明并不限定于上述的实施例，而包括各种各样的变形例。例如，上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。
附图标记的说明
10：泵、20：电动机、30：逆变器、11：压力检测单元、31：交流-直流转换部、32：直流-交流转换部、33：信号输入部、34：运算处理部、35：存储部、40：压缩机主体、50：控制部、60：I/F、70：网络。

Claims (9)

1.一种电动机系统，其特征在于，包括：
同步电动机；
具有驱动所述同步电动机的电力转换装置的逆变器；和
与所述同步电动机连接的负载，
基于所述电力转换装置内的直流电压判断所述同步电动机的失调。
2.如权利要求1所述的电动机系统，其特征在于：
所述逆变器在所述同步电动机正在运行时使转速变化，在所述直流电压的变化量为规定的值以下时判断为失调。
3.如权利要求2所述的电动机系统，其特征在于：
所述逆变器使转速变化的变化量为规定值以上。
4.一种电动机系统，其特征在于，包括：
同步电动机；
具有驱动所述同步电动机的电力转换装置的逆变器；和
与所述同步电动机连接的负载，
基于所述电力转换装置与所述同步电动机之间的输出电流判断所述同步电动机的失调。
5.如权利要求4所述的电动机系统，其特征在于：
所述逆变器在所述同步电动机正在运行时使转速变化，在所述输出电流的变化量超过了规定的值时判断为失调。
6.如权利要求5所述的电动机系统，其特征在于：
所述逆变器使转速变化的变化量为规定值以上。
7.一种电动机系统，其特征在于，包括：
同步电动机；
具有驱动所述同步电动机的电力转换装置的逆变器；和
与所述同步电动机连接的负载，
基于所述电力转换装置与所述同步电动机之间的输出电压判断所述同步电动机的失调。
8.如权利要求7所述的电动机系统，其特征在于：
在所述输出电压低于阈值的情况下判断为失调。
9.如权利要求7所述的电动机系统，其特征在于：
在判断为所述逆变器失调的情况下使所述同步电动机停止。
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