CN109661767B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

在通用的电力转换装置中，存在当脉冲信号周期变长时边沿间隔变长、指令频率的更新周期延长的问题。为了解决上述问题，提供一种具有能够进行电力转换的交流转换部和控制该交流转换部的运算部的电力转换装置，其中运算部包括：将输入信号转换为周期信号的周期转换部；从周期信号运算获取频率的周期运算部；和按照获取频率输出输出指令的控制部，周期运算部在超过上次从周期转换部获取的周期信号的周期而未能获取周期信号的情况下，运算不能获取周期信号的期间并将其作为获取频率输出。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，有日本特开2011-101445号公报(专利文献1)。在专利文献1中记载有“根据从线间电压检测电路检测到的电压来检测转速和相位，在控制器内对控制引起的相位延迟量和电路引起的相位延迟量进行修正而进行再起动。并且，具有以下单元，其着眼于根据所检测到的转速而推测出的感应电压与实际检测到的感应电压的差，且在该差中产生一定值以上的差异的情况下判断为所检测到的频率的误检测或者已停止而变更再起动。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-101445号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1中记载有：通过向MCU所具有的AD转换器输入电压检测电路的输出、向MCU所具有的输入端口输入脉冲转换电路的电压脉冲输出，使MCU识别感应电压的转速、相位、大小；以及MCU根据由电压检测电路和脉冲转换电路检测到的同步电动机的当前的转速和电压相位，运算输出频率和输出电压。
在通用的电力转换装置中，存在使用专利文献1中公开那样的方法，例如与电力转换装置不同的、外部连接的系统输出的交流电流、交流电压或者脉冲串输出、或者不同的电力转换装置所驱动的电动机的反馈信号等获取其频率，用作电动机驱动用的指令频率的情况。在这种情况下，在通用的电力转换装置中，例如存在上述说明的信号的周期在以0.1Hz输入的情况下10s都未能更新、频率的更新周期延长的问题。此外，例如，在电动机由二个电力转换装置控制时，在使用成为主设备的电力转换装置驱动的电动机的旋转信号控制成为从属设备的电力转换装置的输出频率的情况下，存在即使在主设备成为0.09Hz以下的情况下停止输出、也由于超过10s以上未出现脉冲而难以获取同步的问题。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明列举其一例为一种电力转换装置，具有能够进行电力转换的交流转换部和控制该交流转换部的运算部的电力转换装置，其中运算部包括：将输入信号转换为周期信号的周期转换部；从周期信号运算获取频率的周期运算部；和按照获取频率输出输出指令的控制部，周期运算部在超过上次从周期转换部获取的周期信号的周期而未能获取周期信号的情况下，运算不能获取周期信号的期间并将其作为获取频率输出。
发明的效果
根据本发明，能够提供即使在获取周期变长的情况下也能够在早于周期判断时刻的时刻获取更新信息的电力转换装置。
附图说明
图1是实施例1的电力转换装置的结构图的例子。
图2是表示实施例1的周期运算部进行运算的顺序的流程图。
图3是实施例1的周期运算部所判断的周期输入与获取频率的关系图。
图4是实施例1的低频率的周期输入的情况下在脉冲边沿获取前预测获取频率的处理的说明图。
图5是实施例2的电力转换装置的结构图的例子。
图6是实施例2的获取频率与指令范围的关系图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施例进行说明。
实施例1
在本实施例中，说明对于外部装置输出的脉冲串输出、所连接的电力转换装置作为指令频率获取该脉冲串输出而向电动机进行输出的动作例。
图1是本实施例的连接有外部装置120的电力转换装置100和交流电动机105的结构图的例子。
本实施例的电力转换装置100与三相交流电源101连接，由直流转换部102、平滑电容器103、交流转换部104、运算部110构成。运算部110具有周期转换部111、周期运算部112、频率获取部113和控制部114。
三相交流电源101例如是由电力公司提供的三相交流电压或由发电机提供的交流电压，输出至直流转换部102。
直流转换部102例如由使用二极管构成的直流转换电路或使用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和续流二极管的直流转换电路构成，将从三相交流电源101输入来的交流电压转换成直流电压，向平滑电容器103输出。在图1中作为1个例子表示由二极管构成的直流转换部。
平滑电容器103使从直流转换部102输入的直流电压变得平滑，向交流转换部104输出直流电压。例如在发电机的输出为直流电压的情况下，平滑电容器103也可以不通过直流转换部102而直接从发电机输入直流电压。
交流转换部104例如由使用IGBT和续流二极管的交流转换电路构成，以平滑电容器103的直流电压和控制部114的输出指令为输入，将直流电压转换为交流电压，将转换成了所期望频率的交流电压供给至交流电动机105。此外，交流转换部104在由不通过平滑电容器103而进行交流-交流转换那样的交流转换电路构成的情况下，也可以将交流电压转换为交流电压向交流电动机105输出。
周期转换部111以外部装置120输出的脉冲串输出或者交流电流、或者交流电压为输入，将所输入的信号转换为周期信号，向周期运算部112输出。
周期运算部112从周期转换部111转换后的周期信号运算频率并将其输出至频率获取部113。周期运算部112在周期信号在比上次的信号周期长的期间内没有信号变化的情况下判断为周期扩大了而运算频率。
频率获取部113以从周期运算部112输出的频率为输入，在作为指令值获取频率后，作为获取频率向控制部114输出。
控制部114按照从为了驱动交流电动机105而被赋予的指令运算出的输出指令，向交流转换部104赋予PWM输出指令。
外部装置120例如为PLC、获取外部系统的动作的编码器、脉冲串输出装置、交流电压源等，用于周期性地向电力转换装置100赋予指令，输入周期转换部111。
图2是表示周期运算部112进行时运算判断的顺序的流程图。此外，图3是周期输入和周期运算部112运算的获取频率的输出例。
在图2中，周期运算部112保存或获取上次运算出的频率(S201)。然后，周期运算部112判断周期间隔是否比上次长(S202)。周期运算部112在与上次获取的周期相比当前获取的周期更短的情况下，在周期确定了的阶段作为获取频率运算频率(S213)。即，在脉冲的上升沿或者下降沿的每个边沿运算获取频率，例如，在图3的(A)的时刻确定了周期之后，在(B)的时刻周期输入发生了变化时，确定为获取周期。
具体而言，将脉冲的上升沿至下降沿或者下降沿至上升沿作为1个周期Tedge，在存在周期T的脉冲串输入的情况下，周期运算部112按下述的式(1)运算频率f。
f＝1/(2×Tedge)…(1)
周期T既可以定义为脉冲串的上升沿至下一个上升沿，也可以指定为交流电压的0交叉点至下一个0交叉点、峰至下一个峰。在这种情况下，按下述的式(2)运算频率f。
f＝1/T…(2)
周期运算部112在与上次获取的周期相比当前获取的周期更长的情况下，并不按上次周期待机至下一个周期更新，而进行更新预测频率的预测频率运算(S203)。即，在预想在图3的(C)的时刻确定周期了之后会以相同周期出现上升沿的(D)的时刻以后周期输入并没有变化的情况下，测量不变化的时间，预测为至少与作为不变化测量到的时刻相比周期会更长，将该时刻确定为获取周期。例如，在(E)的时刻，当令上次脉冲的上升沿至下降沿周期为Tpre，从Tpre经过后起经过了Tover时，周期运算部112按下述的式(3)运算频率f，在脉冲边沿获取前预测低频率的脉冲串输入指令。
f＝1/(2×(Tpre+Tover))…(3)
图4表示本实施例的、低频率的脉冲串输入的情况下在脉冲边沿获取前预测获取频率的处理的说明图。在图4中，(A)为按脉冲的上升沿或者下降沿的每个边沿运算获取频率的情况下的周期输入与获取频率的例子，在低频率的脉冲串的情况下，因为其边沿到来的时间变长，所以获取频率的更新时刻也延迟。与此相对，(B)为在脉冲边沿获取前进行预测的处理的情况下的周期输入与获取频率的例子，在与上次获取的周期相比当前获取的周期更长的情况下，即，在预想下一个边沿到来的时刻边沿并未到来的情况下，判断脉冲串为低速，在该时刻运算预测频率而更新获取频率。换言之，在与上一个周期输入相比当前的周期输入更长时，以在当前的周期输入的边沿到来之前使得获取频率下降的方式进行更新。由此，能够将获取频率的更新时刻提前。即，能够将更新信息的更新时刻提前。
此外，如图3的(F)的时刻那样，当外部指令成为0，周期输入消失。因此，在预测运算出的获取频率低于预先作为最低指令值设定的频率的情况下，能够与没有周期输入的状态同等地停止输出。
而且，在图2中，周期运算部112作为最终的获取频率输出运算结果(S204)。
如上所述，作为指令频率识别通常脉冲时，脉冲的频率降得越低脉冲的边沿到来的间隔变得越长。当脉冲间隔变长时，识别之前的时间变长，响应性下降，当指令被保存时，越输出低速的指令反应越慢。因此，当脉冲宽度变长时，在超过预想相同的脉冲到来的间隔而脉冲并未到来的情况下，预测指令成为指令变为低速。由此，在脉冲周期突然变长的情况下，能够将脉冲获取的反应提前。即，能够在周期信号到来之前指令检测频率的下降。
如上所述，本实施例为具有进行电力转换的交流转换部和控制交流转换部的运算部的电力转换装置，运算部包括将输入信号转换为周期信号的周期转换部、从周期信号运算获取频率的周期运算部和按照获取频率输出输出指令的控制部，周期运算部在超过上次从周期转换部获取的周期信号的周期而未能获取周期信号的情况下运算未能获取周期信号的期间，作为获取频率输出。
此外，为一种具有进行电力转换的交流转换部和控制交流转换部的运算部的电力转换装置，运算部包括将输入信号转换为周期信号的周期转换部、从周期信号运算获取频率的周期运算部和按照获取频率输出PWM输出指令的控制部，周期运算部在从周期转换部获取的周期信号的周期间隔比上次长的情况下，将与上次周期间隔相比长且周期输入没有变化的时刻作为获取周期运算获取频率而输出。
此外，为一种具有进行电力转换的交流转换部和输出控制交流转换部的指令的运算部的电力转换装置，关于指令，从周期输入生成指令频率，在使指令频率降低的指令动作时，在周期输入的边沿到来之前指令频率下降。
由此，能够提供即使在获取周期变长的情况下也能够在比周期判断时刻早的时刻获取更新信息的电力转换装置。
实施例2
本实施例对具有电流检测器的电力转换装置为了进行自诊断而获取输出频率、断开电动机的输出的动作例进行说明。
图5是本实施例的电力转换装置100和交流电动机105的结构图的例子。在图5中，对具有与已经说明的图1相同功能的结构标注相同的附图标记，省略对它们的说明。在图5中，电流检测器401由霍尔CT/分流电阻器构成，检测在交流转换部中流动的电流。电流检测器401只要能够检测交流转换部104的电流即可，配置在电力转换装置的任何部分均可。电流检测器401获取至少1相的电流，向电流检测部402输出。
电流检测部402以电流检测器401的输出为输入，例如以交流电流的0交叉点为基准进行脉冲转换，向周期转换部111输出。
外部装置420用于周期性地向电力转换装置100赋予指令，其信号被输入指令输出部415。指令输出部415将来自外部装置420的输入信号转换为输出指令频率，向控制部114输入。
图6表示周期转换部111与实施例1一样、以交流电流的周期为输入获取了频率的情况下，在对控制部114所输出的指令检测到的获取频率异常的情况下断开PWM输出的情形。在图6中，作为获取频率，以虚线表示未实施实施例1的预测频率运算的情况，以实线表示实施了预测频率运算的情况。如图6所示，在控制部114进行使预先频率降低的指令动作的情况下，在检测到的获取频率(实线)脱离以阴影表示的指令范围时(以圈表示的(G)的时刻)断开PWM输出。这在想要在某种程度减速后停止的情况下，即能够减速至原本想要降低的频率而停止的功能安全方面有效。在不实施预测频率运算的情况下，检测到的获取频率(虚线)由于更新延迟而即刻脱离指令范围(用圈表示的(H)部分)，不过根据本实施例，在实施了预测频率运算的情况下能够迅速完成获取频率的更新(实线)，能够使指令范围变窄，高精度地进行自诊断。
另外，本发明并不限定于上述实施例，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。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、替换。
此外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等例如也可以通过利用集成电路等进行设计、利用硬件实现其一部分或全部。此外，上述各结构、功能等也可以通过对信息处理器实现各自的功能的程序进行解释、执行而以软件实现。实现各功能的程序、图表、文件夹等信息能够存储于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置或IC卡、SD卡、DVD等记录介质。
此外，对于控制线和信息线，仅展示在说明上被认为需要的部分，并不一定展示制品上的所有的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构相互连接。
附图标记说明
100：电力转换装置、101：三相交流电源、102：直流转换部、103：平滑电容器、104：交流转换部、105：交流电动机、110：运算部、111：周期转换部、112：周期运算部、113：频率获取部、114：控制部、120、420：外部装置、401：电流检测器、402：电流检测部、415：指令输出部。

Claims (4)

1.一种具有能够进行电力转换的交流转换部和控制该交流转换部的运算部的电力转换装置，其特征在于：
所述运算部包括：
将输入信号转换为周期信号的周期转换部；
从所述周期信号运算获取频率的周期运算部；和
按照所述获取频率输出输出指令的控制部，
所述周期运算部在超过上次从所述周期转换部获取的所述周期信号的周期而未能获取所述周期信号的情况下，测量不能获取该周期信号的期间作为获取周期，来运算此时的所述获取频率并将其输出。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述输入信号为脉冲输入或交流信号。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，包括：
检测所述交流转换部中流动的电流的电流检测器；
对所述电流检测器所获取的电流进行脉冲转换来检测该电流，并将其输入至所述周期转换部的电流检测部；和
将所述输入信号转换为输出指令频率并将其输入至所述控制部的指令输出部，
所述控制部在所述获取频率超出所述输出指令的范围的情况下停止输出。
4.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述控制部在所述获取频率低于规定的值的情况下停止输出。
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