CN111033270A - 速度计算装置和电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种能够维持精细的时间轴上的分辨能力的速度检测法和搭载该方法的电力转换装置。该电力转换装置具有：将直流电压转换为交流电压后向电动机供给的逆变器；根据从与电动机连接的编码器得到的输出脉冲来计算电动机的速度的电动机速度计算部；和从电动机速度计算部接收电动机的速度来控制逆变器的控制部。在该电力转换装置中，电动机速度计算部测定输出脉冲的占空比，在占空比相对于50％在规定范围内的情况下，使用输出脉冲的半周期计算速度，在占空比相对于50％在规定范围外的情况下，使用输出脉冲的全周期计算速度。

Description

速度计算装置和电力转换装置

技术领域

本发明涉及速度计算装置和使用它的电力转换装置。

背景技术

以往的电力转换装置中，也存在为了检测电动机的速度和位置而能够输入编码器信号的电力转换装置。关于电动机的旋转速度的检测，有计测编码器信号的脉冲波的全周期或半周期的方式(例如参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-294199号公报。

发明内容

发明要解决的技术问题

电力转换装置中的、基于编码器信号的全周期或半周期的计测的电动机旋转速度检测的方法是：(1)固定为测定编码器信号的全周期的方式或测定半周期的方式中的某一方式(以下有时称为“固定式”)，或者(2)用户通过参数设定而在使用开始前选择某一种方法的方式(以下有时称为“选择式”)。

此处，因为半周期测定方式能够以更短的时间确定速度，所以在检测的时间轴上的分辨能力(检测频度)上能够精细地测定，是有利的。从而，从精度这一点而言想要使用半周期测定方式，但即使使用了机械地在旋转角度方向上以一定间隔设置了作为信号生成单元的一部分的狭缝等的结构的编码器的情况下，根据包含向电力转换装置去的电路的传输路径的方式(开集方式的情况等)，存在虽然电动机实际上定速(等速)旋转、但其信号的占空比不能保持50％的情况。

在信号的占空比不能保证50％的情况下应用以半周期的检测方法时，信号的从上升沿到下降沿的半周期、与从下降沿到上升沿的半周期的时间不同。因此，交替地计算出根据这些分别导出的不同的电动机速度，其结果，不能检测出正确的电动机速度。即使预先以可以根据检测结果读取电动机速度的方式施加平滑滤波，检测速度也不稳定，存在偏离实际速度的情况。

如上所述，存在要求根据信号的占空比的状态、对于测定全周期的方式和测定半周期的方式选择地应用的情况。

这样的情况下，固定为全周期或半周期的方式(固定式)的情况下，需要交换电力转换装置本体或其增设装置或电路板，或者变更或交换从编码器到电力转换装置的传输路径的方式。

另外，用户通过参数设定而在使用开始前选择全周期或半周期的方式(选择式)的情况下，需要进行参数的重新设定。因此，为了稳定的电动机驱动一般而言使电力转换装置停止，在电动机停止旋转后进行参数的重新设定，是耗费更多的从电力转换装置的设置直到运转开始的工作量的状况。

另外，存在因为从编码器到电力转换装置的传输路径的经年变化等，占空比逐渐偏离50％的情况。该情况下，无论固定式还是选择式都在测定中产生误差，存在电力转换装置或其上级装置将测定值识别为异常、导致系统停止的可能性。另外，电力转换装置使用编码器得出的速度检测结果进行速度控制的情况下，可以设想导致电动机速度的不稳定、或增加对连接至电动机的机械的负担而导致破损的状况。

于是，本发明中，目的在于提供一种省略因上述速度检测方式的选择而产生的繁重的工作量，尽可能维持精细的时间轴上的分辨能力，实现稳定运转的速度检测法和搭载该方法的电力转换装置。

用于解决问题的技术手段

本发明的一个方面是根据从与驱动对象物连接的编码器得到的输出脉冲，来计算驱动对象物的速度的速度计算装置。该装置测定输出脉冲的占空比，在占空比在规定范围内的情况下，使用输出脉冲的半周期计算速度，在占空比在规定范围外的情况下，使用输出脉冲的全周期计算速度。

本发明的另一个方面是一种电力转换装置，其具有：将直流电压转换为交流电压后向电动机供给的逆变器；根据从与电动机连接的编码器得到的输出脉冲来计算电动机的速度的电动机速度计算部；和从电动机速度计算部接收电动机的速度来控制逆变器的控制部。在该电力转换装置中，电动机速度计算部测定输出脉冲的占空比，在占空比相对于50％在规定范围内的情况下，使用输出脉冲的半周期来计算速度，在占空比相对于50％在规定范围外的情况下，使用输出脉冲的全周期来计算速度。

本发明的另一个方面是一种电力转换装置，其具有：逆变器，其将直流电压转换为交流电压后向电动机供给；速度计算部，其根据从与电动机连接的编码器得到的输出脉冲来计算电动机的速度；和控制部，其从速度计算部接收电动机的速度来控制逆变器。在该电力转换装置中，速度计算部测定输出脉冲的定速时占空比，并测定输出脉冲的第一半周期，对于第一半周期，通过使用了定速时占空比的第一计算来计算电动机的速度，并且测定输出脉冲的第二半周期，对于第二半周期，通过使用了定速时占空比的第二计算来计算电动机的速度。

发明的效果

根据本发明，能够省略因速度检测方式的选择而产生的繁重的工作量，尽可能维持精细的时间轴上的分辨能力。

附图说明

图1是表示电力转换装置的一个实施例的结构框图。

图2是表示实施例1的将速度检测的方式自动地切换为全周期测定或半周期测定的处理的一例的流程图。

图3是说明实施例中的编码器信号的各周期的曲线图。

图4是表示实施例2的将应用检测速度自动地切换为全周期测定得到的速度或半周期测定得到的速度的处理的一例的流程图。

图5是表示实施例3的测定编码器信号的半周期、根据占空比和半周期的类别自动地切换速度检测的处理方式的处理的一例的流程图。

具体实施方式

以下，使用附图说明实施例。附图等中所示的各结构的位置、大小、形状、范围等，为了使发明容易理解，存在并非表示实际的位置、大小、形状、范围等的情况。因此，本发明不限定于图等中标示的位置、大小、形状、范围等。

以下说明的实施例的一例中，采用具有以下技术手段的结构，即：在电力转换装置进行使电动机成为定速(等速)那样的输出时，测定来自编码器的输入信号的占空比，在其偏离50％附近的规定值的情况下将速度检测的方式设为全周期测定，相反在规定值以内的情况下将速度检测的方式自动切换为半周期测定。

根据这样的结构，基于编码器信号的电动机速度检测的方式不再固定为全周期或半周期，能够减少因不适当的方式选定而产生的电力转换装置本体及其增设装置/电路板的更换和从编码器向电力转换装置去的传输路径的方式变更/更换等的追加工作量。

另外，即使在以往用户通过参数设定在使用开始前选择了全周期或半周期的情况下，也能够减少因不适当的参数设定而产生的伴随电力转换装置/电动机的暂时停止的参数重新设定的工作量。能够预防因为从编码器向电力转换装置去的传输路径的经年变化而导致占空比逐渐偏离50％的情况下的、电力转换装置及其上级装置的异常检测引起的系统停止、或电力转换装置的速度控制的反馈紊乱导致的电动机速度的不稳定，能够提供减少对连接至电动机的机械的负担增大或破损的风险，有助于提高作为系统的可用性的电力转换装置。

实施例1

本实施例中，对于使用编码器信号的全周期或半周期的电动机速度检测法的自动切换进行说明。即，编码器信号对于旋转机器的每1转输出M个表示旋转位置的位置信号的情况下，在使用全周期的速度检测中，对于旋转机器的每1转在M次计测期间中计测速度，在使用半周期的速度检测中，对于旋转机器的每1转在2×M次计测期间中计测速度。

图1是本实施例的电力转换装置100的结构图的例子。一般而言，电力转换装置100较多由图中的交流电源101、电动机112、编码器113以外的部分构成。图中，交流电源101与转换器部102连接，转换器部102与平滑用电容器103连接，平滑用电容器103与逆变器部104(包括驱动电路)连接，逆变器部104与电动机112连接，电动机112与编码器113连接，编码器113与编码器输出信号传输路径(A相/B相)114连接，编码器输出信号传输路径(A相/B相)114与电动机速度计算部115连接。另外，编码器输出信号中，可以在A相、B相之外也包括每1转输出一次的Z相。

众所周知，编码器例如形成为在电动机上安装的圆盘形状，在电动机的旋转角度方向上以一定间隔设置狭缝等，用通过狭缝的光生成编码器信号。即，盘随着电动机轴的旋转而旋转时，与此相应地，通过一对狭缝的光透过或被遮挡。该光被与各狭缝相对的受光元件转换为电信号，进行波形整形后，作为2个方波输出(A相、B相)而被输出。该一对狭缝以方波输出的相位相互具有1/4间距的差异的方式配置，A相、B相在理想状况下相差1/4个周期。能够使用该A相、B相检测电动机的旋转速度和旋转方向。本实施例中编码器113自身使用市售的一般的结构即可。

另外，控制部108与电流检测器105、电压检测器106、PWM(Pulse WidthModulation)运算部109、电动机速度计算部115分别连接。进而，电流检测器105与逆变器104和电动机112之间连接，电压检测器106与平滑用电容器103和逆变器部104之间连接，PWM运算部109与逆变器部104连接。

控制部108对PWM运算部109和电动机速度计算部115传达电动机速度指令116，电动机速度计算部115将电动机检测速度117传达至控制部108。控制部中将电动机检测速度117用于各种控制。例如，对电动机速度指令116与电动机检测速度117进行比较，进行反馈速度控制。另外，电动机速度计算部115对控制部108发送表示正在测定占空比的占空比测定中信号119。

接着对于动作进行说明。首先，转换器部102实现对从商用的交流电源101供给的三相交流电压进行整流将其转换为直流电压、对平滑用电容器103充电的作用。另一方面，逆变器部104由电桥连接的晶体管和二极管构成，实现将用平滑用电容器103平滑化后的直流电压转换为三相交流电压、并对电动机112供给的作用。

控制部108与从设定器107给出的速度目标值及其上限值即最高频率、加减速时间的参数对应地，以直线、S字等要求的模式对各时刻的电动机速度指令116进行加减速运算，将其传达至PWM运算部109。

同时，控制部108将与电动机速度指令116分别地运算出的电动机电压指令118传达至PWM运算部109。于是，PWM运算部109根据电动机速度指令116和电动机电压指令118实施脉冲宽度调制运算，发生规定的开关信号，将其输出至逆变器部104。

结果，与此时指令的速度对应的规定电压且规定频率的三相交流电力从逆变器部104供给至电动机112。存储部110存储从设定器107对控制部108给出的速度目标值和加速时间等参数的设定值，显示器111显示控制部108从存储部110导入的参数的设定值。

图2是表示根据来自编码器的输入信号占空比值，将速度检测的方式自动切换为全周期测定或半周期测定的处理的流程图的例子。该处理在图1的电力转换装置100中，主要由电动机速度计算部115进行。以下，对于实施使用编码器信号的全周期或半周期的电动机速度检测法的自动切换的处理，使用图2的流程图进行说明。

此处，首先，图2中从“开始”直到“结束”的处理按一定的周期反复执行。在电力转换装置100中，控制部108与从设定器107给出的速度目标值及其上限值即最高频率、加减速时间等参数对应地，以直线、S字等要求的模式进行加减速运算生成各时刻的电动机速度指令116。众所周知，PWM运算部109是周期固定，与输入信号(例如DC电平)的大小相应地改变脉冲宽度的占空比(脉冲宽度的H与L的比)，控制电动机的电路。PWM运算部109使用电动机速度指令116生成控制逆变器部104的控制信号而控制电动机112的转速，电动机达到速度目标值时，成为定速状态。

在定速状态下，从控制部108传达至电动机速度计算部115的电动机速度指令116维持与速度目标值相等的值。此时，电动机速度计算部115在图2的流程图中，首先根据与上一次执行时的电动机速度指令116相比没有变化、或者电动机速度指令116与速度目标值相等等条件，判断电动机速度是否定速(S201)。

如果该判断结果是“是”，则电动机速度计算部115测定编码器信号的定速时占空比(S202)。此处，为了保证在占空比测定中电动机速度指令116不会变动，电动机速度计算部115输出占空比测定中信号119，控制部108可以在该信号是ON的期间，将电动机速度指令116固定为当前确定的值。采用上述结构的理由是在占空比测定中，当电动机速度变动时，占空比会因该电动机速度的变动而变动，所以要求排除基于电动机速度的变动而引起的占空比变化。

如果判断结果是“否”，则不新测定编码器信号的定速时占空比，保持上一次成为定速时的定速时占空比。此处，对于编码器信号的定速时占空比，例如使用在一定时钟周期下使用作为微型计算机的周边功能的计时器、在编码器信号的两个边沿或单侧某一方的边沿的时刻自动取得计时器计数值并保存在寄存器中的功能，由此能够测定信号处于“高电平”、“低电平”各状态的时间，通过取它们的比能够计算出定速时占空比。

接着，例如根据|定速时占空比-50|<规定值的条件，判断定速时占空比是否处于50％附近(占空比50％±X％的范围内)(S203)。此处规定值X例如选择0.5％等较小的值。如果该判断结果为“是”则测定编码器信号的半周期(S204)。如果判断结果为“否”则测定编码器信号的全周期(S205)。

接着，使用S204或S205中测定的编码器信号的半周期/全周期的值，计算出电动机检测速度117(S206)。此处，使用S204中测定的半周期(Th[s]：当前完成测定的半周期)的电动机检测速度117的计算式对于电动机每1转p[ppr(Pulse per revolution)]的编码器，是：N＝60/(2*Th*p)，使用S205中测定的全周期(Tf[s]＝T1+T2)的电动机检测速度117的计算式是：N＝60/(Tf*p)。

该电动机检测速度117被用于用户参照用监视器和速度控制。此处，T1是前半的半周期，T2是后半的半周期，理想状况下Th＝T1＝T2，但本实施例中着眼于该等式不成立的情况。

图3是编码器信号的1相(A相或B相)信号的波形图的例子。占空比是脉冲周期时间与1个周期的H水平时间的比，图3中T1×100/(T1+T2)表示占空比。图3中示出了占空比偏离50％的状态。即使编码器自身在机械上是完美的，这样的偏差也可能因例如从图1的编码器113到电动机速度计算部115的电路的特性而产生。T1是第一半周期[s]，例如相当于脉冲的上升与下降之间。T2是第二半周期[s]，例如相当于脉冲的下降与上升之间。

此处，在与图2的处理S206相当的处理中，不进行切换而是使用总是使用编码器输出信号的半周期计算电动机检测速度的以往的方法时，在图3这样的编码器的1相信号反复的定速状态的情况下，此时的占空比D是：D＝T1*100/(T1+T2)＝17％，安装了电动机每1转p[ppr](Pulse Per revolution)的编码器的情况下，电动机转速N[rpm](Revolution perminites)按照N＝60/(2*T1*p)，N＝60/(2*T2*p)交替地求出，在p＝1024[ppr]，

TF＝T1+T2＝32.55[μs]，

T1＝5.5335[μs]，

T2＝27.0165[μs]时，

是N＝5294[rpm]，N＝1084[rpm]这样虽然是定速、但交替地测定出与正确地测定的值N＝60/(TF*p)≈1800[rpm]具有显著差异的值的状况。

根据上述实施例中说明的方法，基于编码器信号的电动机速度检测的方式不再固定为全周期或半周期，仅在占空比为50％附近的情况下自动地应用进行半周期测定得到的结果，以上述的数值例而言能够计算出N＝1800[rpm]作为电动机检测速度。因此，能够减少因不适当的方式选定而产生的电力转换装置本体及其增设装置/电路板的交换和从编码器到电力转换装置的传输路径的方式变更/交换等的追加工作量。

另外，即使在以往用户通过参数设定在使用开始前选择了全周期或半周期的情况下，也能够减少因不适当的参数设定而产生的伴随电力转换装置/电动机的暂时停止的参数重新设定的工作量。能够预防因为从编码器到电力转换装置的传输路径的经年变化而导致占空比逐渐偏离50％的情况下的、电力转换装置及其上级装置的异常检测引起的系统停止、或电力转换装置的速度控制的反馈紊乱导致的电动机速度的不稳定，能够提供减少对连接至电动机的机械的负担增大或破损的风险，有助于提高作为系统的可用性的电力转换装置。

另外，该例的情况下，特别是如果存在电动机速度指令成为定速的情况，则即使在运转中也监视信号的状况并自动地切换测定法，因此能够防止经年变化等引起的突然的动作不稳定。另外，电动机速度指令116不成为定速的使用法的情况下，可以在将速度检测方式判断为全周期或半周期所需的时间中，在控制部108内另外自动地将电动机速度指令116设为定速。

另外，对于本实施方式中的编码器，也可以置换为旋转编码器、线性编码器、增量编码器、将同步分解器信号转换为相当于编码器信号地进行处理。

另外，编码器的信号一般存在A相、B相、Z相，本速度检测法的构成方法可以应用于其中的A相或B相之一，也可以应用于双方。

关于Z相，如果以设计上占空比为50％的Z相脉冲为对象，则也可以应用于此，在设计上占空比并非50％的情况下可以应用图5的方法。

另外，关于上述是否定速的判断方法，可以根据图1的电动机速度指令116持续了1次或规定次数的上次值与本次值的变动在规定范围内的状态的情况判断为定速，也可以根据持续了1次或规定次数的电动机速度指令116的变动和对电动机的输出电流值的变动在规定范围内的状态的情况判断为定速，也可以根据持续了1次或规定次数编码器信号的半周期、全周期、或它们各自的与上一次值相比的变动在规定范围内的状态的情况判断为定速。

另外，此处，半周期指的是从上升沿到下降沿、从下降沿到上升沿的一方或双方。另外，全周期指的是上升沿之间、下降沿之间的一方或双方。

另外，也可以考虑将图2的流程图的条件判断S201的内容变更为“电源接入、起动后最初的定速？”，使是否定速的判断限于最初的1次。该情况下，因为运转中并不总是实施判断，所以能够抑制微型计算机的处理负荷率增大，并且，通过使周期的测定方法在最初的判断以后固定，在不想要运转中的变动的用途的情况下是有效的。另外，也可以每当接入装置的电源、电动机起动之后达到定速时通过条件判断而分支。

另外，也可以考虑将图2的流程图的条件判断S201的内容变更为“从连接电动机中选择了驱动的电动机之后最初达到定速？”。电力转换装置存在经由接触器在其输出上连接多个电动机的情况，并且，有时通过对电力转换装置输入的控制用信号和参数设定，选择用下一个运转指令驱动的电动机，由此用1台电力转换装置切换地驱动机械的多个轴，减少机械全体所需的电力转换装置的数量而谋求成本降低。在这样的使用方法下，在选择对象的各电动机上安装了编码器的情况下，通过采用上述判断条件，每当切换电动机选择时，能够切换编码器周期测定的方法。

另外，也可以考虑将图2的流程图的条件判断S201的内容变更为“设定了驱动的电动机的参数之后最初达到定速？”。关于这一点，在没有发生上述电动机切换而是新连接了1个电动机的情况、或新连接了电动机切换对象的各电动机的情况下，为了实施符合各电动机的特性的适当的控制，有时对于电动机的电路常数进行参数设定、或者由电力转换装置自动测定，在实施该参数设定或自动测定之后最初达到定速时，对编码器信号的周期测定法进行1次判断、切换。

另外，也可以考虑将图2的流程图的条件判断S201的内容变更为“设定用于表示在驱动的电动机中安装的编码器的特性的在电力转换装置中设置的参数之后最初达到定速？”。这表示例如与连接电动机相应地设定表示带有编码器的电动机每1转的编码器脉冲数的在电力转换装置中预先设置的参数之后，切换编码器周期测定法。

实施例2

作为另一个实施方式，有并非对全周期测定和半周期测定进行切换，而是将同一相的编码器信号输入至2个系统的测定单元(例如微型计算机的2个通道的计时器)，总是由一方测定半周期、另一方测定全周期并分别检测电动机速度，对检测出的2个系统的电动机速度选择性地使用的方式。

图4是说明实施例2的电动机速度计算部115执行的处理的流程图。该流程与实施例1的图2的流程同样地周期性地反复进行。

在处理S401中，将上一次检测出的“本次半周期电动机检测速度”设定至“上次半周期电动机检测速度”的数据，将上一次检测出的“本次全周期电动机检测速度”设定至“上次全周期电动机检测速度”的数据。

在处理S402中，测定编码器信号的半周期、全周期双方。在处理S403中，使用处理S402中测定的编码器信号的半周期计算“本次半周期电动机检测速度”，并行地使用编码器信号的全周期计算“本次全周期电动机检测速度”。

在处理S404中判断是否电动机速度指令为定速、且占空比在50％附近。该处理能够与实施例1同样地进行。

此时，可以根据定速时占空比是否50％附近，选择处理S402中测定的全周期或半周期的一方的测定结果，在处理S403中计算一方的电动机检测速度。或者，也可以如图4的处理S403所示地总是对于全周期/半周期都计算电动机检测速度，用处理S404判断定速时占空比是否50％附近，选择应用的电动机检测速度。

实施例2中，在处理S402中总是测定编码器信号的半周期和全周期，所以也能够利用这一点采用处理S404的变形例。

作为在处理S404中判断电动机速度是否定速的变形例的具体例，有判断“上次全周期电动机检测速度”与“本次全周期电动机检测速度”的变动是否在规定范围内的结构。或者，也可以是判断“上次T1半周期电动机检测速度”与“本次T1半周期电动机检测速度”的变动是否在规定范围内的结构。或者，也可以是判断“上次T2半周期电动机检测速度”与“本次T2半周期电动机检测速度”的变动是否在规定范围内的结构。如果这些判断的结果是变动在规定范围内，则能够判断为定速。此时，如果同时利用实施例1中说明的使用电动机速度指令的判断，则判断的可靠性提高。

另外，占空比是否50％附近的判断可以与实施例1同样地构成，但是有在用上述处理S404中说明的方法等判断为定速的状况下，对于半周期总是如T1、T2、T1、T2这样总是交替地测定，使用基于半周期计算出的电动机检测速度的方法。即，可以对于之前与本次、即源于T1、源于T2的用以占空比50％为前提的计算式计算出的电动机检测速度在定速时每次进行比较，判断变动是否在规定范围内。

即，能够根据上一次的“半周期电动机检测速度”与本次的“半周期电动机检测速度”的变动是否在规定范围内，间接地判断占空比是否50％附近。即，参考图3，设上一次的半周期是T1，本次的半周期是T2时，如果占空比在50％附近，则定速时T1与T2大致相等，结果由它们分别得到的半周期电动机检测速度大致相等。

如果利用该现象，则能够同时进行占空比是否50％附近的判断和定速的状态的检测。即，使用T1、T2的半周期电动机检测速度的变动在规定范围内的情况下，能够判断是定速且占空比在50％附近，在规定范围外的情况下，能够判断占空比偏离50％、或电动机处于加减速状态。

该情况下，时常实施判断时在加减速状态下采用全周期电动机检测速度，通过规定为如果一定期间内存在半周期电动机检测速度的变动成为规定范围内的情况、则之后的一定期间采用半周期，能够避免在加减速时总是采用全周期。当然，如果同时利用使用电动机速度指令的定速判断，则判断的可靠性提高。

另外，即使在电动机并非定速的情况下，也可以考虑也考虑控制部108计算出作为电动机速度指令116的电动机112的加减速率地，预测并计算将来的T1、T2半周期，根据该值与根据信号检测出的半周期的差在规定范围内而判断占空比在50％附近。即，例如根据加速率、如果占空比是50％则在T1半周期时能够计算出下一次T2半周期成为本次的80％的情况下，如果根据编码器信号检测出的T2半周期与该80％相比有规定范围以上的偏差，则能够判断占空比并非50％附近。

从而，以如果上一次的“半周期电动机检测速度”与本次的“半周期电动机检测速度”的变动在规定范围内、则保持使用半周期电动机检测速度，如果变动在规定范围外、则切换为全周期电动机检测速度的方式进行控制即可。

根据处理S404的判断，“是”的情况下，对作为控制用标志的“应用电动机检测速度种类”设定“半周期”(处理S405)。“否”的情况下，对“应用电动机检测速度种类”设定“全周期”(处理S406)。

在处理S407中，检查作为控制用标志的“应用电动机检测速度种类”，判断其是否“半周期”。

根据处理S407的判断，“是”的情况下，使用“本次半周期电动机检测速度”作为控制数据即“应用电动机检测速度”(S408)。“否”的情况下，使用“本次全周期电动机检测速度”作为控制数据即“应用电动机检测速度”(S409)。电动机速度计算部115将“应用电动机检测速度”作为电动机检测速度117传达至控制部108。

此处，假设是当前完成测定的半周期为Th[s]、全周期为(Tf[s]＝T1+T2)、电动机每1转p[ppr](Pulse per revolution)的编码器时，处理S403中的“本次半周期电动机检测速度”N[rpm]的计算式是：

N＝60/(2*Th*p)，

处理S403的“本次全周期电动机检测速度”N[rpm]的计算式是：

N＝60/(Tf*p)。

如以上所说明，实施例2中，总是运算基于编码器信号的全周期、半周期的电动机检测速度，不直接检测定速时的占空比，而是能够根据基于半周期的电动机检测速度的变动，选择用基于半周期、全周期的哪一方的值作为应用的电动机检测速度。

实施例3

图5是说明实施例3的电动机速度计算部115执行的处理的流程图。实施例3中，不是进行编码器信号的全周期和半周期的测定的切换，而是通过切换应用的处理得到同等的效果。即，测定电动机定速时的占空比，对于编码器信号时常测定半周期，另外，确定测定的半周期是前半还是后半。由此，根据当前的半周期是前半还是后半，选择根据该半周期检测电动机速度的处理，计算出正确的速度。

在处理S501中，与实施例1同样地判断电动机速度是否定速。在处理S502中，在电动机速度是定速时，测定编码器信号的定速时占空比D％，设定至“定速时占空比”的数据。

另一方面，在处理S503中，电动机速度计算部115时常测定编码器信号的从上升到下降的半周期(T1[s])、从下降到上升的半周期(T2[s])(参考图3)。将当前完成测定的一方设定至Th[s]，将其种类设定至变量K。例如，以当前测定了T1的情况下K＝1、当前测定了T2的情况下K＝2的方式设定。

在处理504中，实施根据变量K的值选择求出电动机转速N的数学式的分支。

当前测定T1的情况下，

是N＝60/((T1*100/D)*p)[rpm](S505)，

当前测定T2的情况下，

是N＝60/((T2*100/(100-D))*p)[rpm](S506)。

实施例3中，示出了本发明的总是测定编码器信号的从上升到下降的半周期、和从下降到上升的半周期，用定速时占空比D根据双方的半周期计算全周期，根据该值计算电动机检测速度的处理。

根据以上处理，能够根据各半周期和定速时占空比D，对于各半周期求出全周期，计算出正确的电动机检测速度。另外，与半周期/全周期测定切换相比，即使定速时占空比远离50％，在最初的实施方式的情况下应用全周期测定的情况下，也能够使时间轴上的分辨能力维持为与半周期相当，同时也维持电动机检测速度的精度。

如以上的实施例所说明，在虽然电动机定速旋转但是编码器输出信号的占空比并非50％的情况下，使用半周期检测法时存在信号的前半周期与后半周期不同、检测速度不稳定的问题。本实施例中，通过根据占空比的状态改变检测方法，在享受能够用短时间确定速度的半周期测定方式的好处的同时解决了上述问题。根据该结构，本实施例中能够提供维持精细的时间轴上的分辨能力的速度检测法、搭载它的电力转换装置。

另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。另外，上述各结构、功能等，例如也可以是电动机速度计算部115由微机构成，通过由处理器解释、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

另外，控制线和信息线示出了认为说明上必要的，并不一定示出了产品上全部的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎全部结构都相互连接。

产业上的利用可能性

本发明能够利用于速度计算装置和使用它的电力转换装置。

符号说明

101……交流电源，102……转换器部，103……平滑用电容器，104……逆变器部(包含驱动电路)，105……电流检测器，106……电压检测器，107……设定器，108……控制部，110……存储部，111……显示器，112……电动机，113……编码器，114……编码器输出信号传输路径(A相/B相)，115……电动机速度计算部，116……电动机速度指令，117……电动机检测速度，118……电动机电压指令，119……占空比测定中信号。

Claims (16)

1.一种速度计算装置，其根据从与驱动对象物连接的编码器得到的输出脉冲，计算所述驱动对象物的速度，所述速度计算装置的特征在于：

测定所述输出脉冲的占空比，

在所述占空比在规定范围内的情况下，使用所述输出脉冲的半周期来计算所述速度，

在所述占空比在规定范围外的情况下，使用所述输出脉冲的全周期来计算所述速度。

2.如权利要求1所述的速度计算装置，其特征在于：

判断所述驱动对象物的旋转速度是否为定速，

测定所述驱动对象物的旋转速度为定速的情况下的所述输出脉冲的占空比。

3.如权利要求1所述的速度计算装置，其特征在于：

所述规定范围是指占空比50％±X％的范围，其中X是规定的阈值。

4.一种电力转换装置，其特征在于，具有：

逆变器，其将直流电压转换为交流电压后向电动机供给；

电动机速度计算部，其根据从与所述电动机连接的编码器得到的输出脉冲来计算所述电动机的速度；和

控制部，其从所述电动机速度计算部接收所述电动机的速度，控制所述逆变器，

所述电动机速度计算部测定所述输出脉冲的占空比，在所述占空比相对于50％在规定范围内的情况下，使用所述输出脉冲的半周期来计算所述速度，在所述占空比相对于50％在规定范围外的情况下，使用所述输出脉冲的全周期来计算所述速度。

5.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在接入了装置的电源而使所述电动机起动之后的最初达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

6.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在接入了装置的电源而使所述电动机起动之后的每当达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

7.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在从连接的多个电动机中选择了驱动的电动机之后的最初达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

8.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在设定了驱动的电动机的参数之后的最初达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

9.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在自动测定了驱动的电动机的参数之后的最初达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

10.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

在对用于表示驱动的电动机中所安装的编码器的特性的参数进行设定之后的最初达到定速时，实施所述占空比的测定和速度计算方法的选择。

11.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

测定所述输出脉冲的占空比的时刻，是所述电动机被判断为定速的时刻，

在所述时刻的判断中，使用为了控制所述电动机的速度而由所述控制部对所述逆变器发出的电动机速度指令。

12.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

所述电动机速度计算部基于使用所述输出脉冲的半周期计算出的速度的变动，来间接地测定所述输出脉冲的占空比。

13.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：

所述电动机速度计算部基于根据所述控制部所计算出的电动机速度指令得到的所述电动机的加减速率，来获取将来的所述输出脉冲的半周期的预测值，并将所述预测值与根据所述输出脉冲检测出的半周期进行比较，判断所述占空比是否相对于50％在规定范围内。

14.一种电力转换装置，其特征在于，具有：

逆变器，其将直流电压转换为交流电压后向电动机供给；

速度计算部，其根据从与所述电动机连接的编码器得到的输出脉冲来计算所述电动机的速度；和

控制部，其从所述速度计算部接收所述电动机的速度，控制所述逆变器，

所述速度计算部测定所述输出脉冲的定速时占空比，并测定所述输出脉冲的第一半周期，对于所述第一半周期，通过使用了所述定速时占空比的第一计算来计算所述电动机的速度，并且测定所述输出脉冲的第二半周期，对于所述第二半周期，通过使用了所述定速时占空比的第二计算来计算所述电动机的速度。

15.如权利要求14所述的电力转换装置，其特征在于：

作为所述第一半周期T1，测定从所述输出脉冲的第一阶跃变化至第二阶跃变化的半周期，

作为所述第二半周期T2，测定从所述输出脉冲的所述第二阶跃变化至所述第一阶跃变化的半周期，

对于当前完成测定的半周期，应用所述第一计算或所述第二计算，来计算当前的所述电动机的速度。

16.如权利要求15所述的电力转换装置，其特征在于：

所述第一计算是N＝60/((T1×100/D)×p)[rpm]，

所述第二计算是N＝60/((T2×100/(100-D))×p)[rpm]，

其中，N是所述电动机的转速(rpm)，D是所述定速时占空比(％)，T1是所述第一半周期的长度(sec)，T2是所述第二半周期的长度(sec)，p是所述编码器在电动机每一转所生成的脉冲数[ppr]。

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