DE102012203750A1

DE102012203750A1 - Inverterstromgenerator

Info

Publication number: DE102012203750A1
Application number: DE102012203750A
Authority: DE
Inventors: Narutoshi Yokokawa; Tomoyuki Hoshikawa; Kazumi Murata; Junichi Kanai; Naoyuki Mashima
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-09-13
Also published as: US8624533B2; KR101279212B1; JP5702195B2; JP2012191802A; KR20120104115A; US20120229065A1

Abstract

Ein Inverter beinhaltet einen Spannungsbefehlserzeuger, der einen Spannungsbefehlswert gemäß einem extern spezifizierten Spannungswert erzeugt, einen PWM-Signalerzeuger, der ein PWM-Signal gemäß dem Spannungsbefehlswert und Frequenzbefehlswert erzeugt, und eine Schalteinheit, die einen 3-Phasen-Wechselstrom gemäß dem PWM-Signal erzeugt. Der Spannungsbefehlserzeuger verringert den Spannungsbefehlswert, falls sich der Ausgangsstrom verringert, um die Rotationsgeschwindigkeit einer Antriebsmaschine davon abzuhalten, sich plötzlich zu ändern. Falls der Ausgangsstrom eine voreingestellte obere Stromschwelle übersteigt, wird der Spannungsbefehlswert an einer voreingestellten minimalen Ausgangsspannung festgesetzt, wodurch die minimale Ausgangsspannung vor einer Vergrößerung des Ausgangsstroms gesichert wurde.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Inverterstromgenerator, der einen Wechselstrom mit einem Synchronmotor erzeugt, der durch eine Antriebsmaschine, wie zum Beispiel einen Motor, angetrieben wird, den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, und den Gleichstrom mit einem Inverter in einen Wechselstrom einer gewünschten Frequenz invertiert.
2. Beschreibung verwandter Technik
Der Inverterstromgenerator wird weit verbreitet verwendet, um elektrischen Strom unter der Verwendung einer Antriebsmaschine, wie zum Beispiel eines Motors, zu erzeugen. Der Inverterstromgenerator verbindet eine Ausgangswelle des Motors mit einer Rotationswelle eines Synchronmotors, treibt den Synchronmotor mit dem Motor an, um Wechselstrom zu erzeugen, wandelt den Wechselstrom mit einem Wandler in Gleichstrom um, und invertiert den Gleichstrom mit einem Inverter in einen Ausgangswechselstrom einer benötigten Spannung und Frequenz. Der Ausgangswechselstrom wird an eine Last geliefert, wie zum Beispiel ein Motor, eine Lampe oder dergleichen, die mit dem Inverter verbunden ist.
Falls die Last, die mit dem Inverter des Inverterstromgenerators verbunden ist, ein Motor ist (hiernach als „Lastmotor” bezeichnet), wie zum Beispiel ein Induktionsmotor, gibt es eine Möglichkeit, dass der Lastmotor einen Einschaltstrom bei Inbetriebnahme verursacht, um eine zu starke Stromstärke an Halbleiterelementen zu verursachen, die in einer Steuereinheit des Inverters angeordnet sind. Falls die überhöhte Stromstärke größer als eine maximale Stromstärke der Halbleiterelemente ist, werden die Halbleiterelemente versagen, so dass die Steuereinheit zusammenbricht.
Um dieses Problem zu verhindern, offenbart die japanische, ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2003-111428 (Patentdokument 1) eine Technik zum Absenken einer Ausgangsspannung des Inverters entsprechend der Größe einer Ausgangsstromstärke des Inverters, wodurch eine Laststromstärke und eine an die Steuereinheit gereichte Stromstärke gedämpft werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die in Patentdokument 1 offenbarte verwandte Technik lässt die Ausgangsspannung des Inverterstromgenerators jedoch unangemessen absenken, was Schwierigkeiten, wie zum Beispiel ein Trennen eines Lastschaltschützes, wie zum Beispiel eines elektromagnetischen Schalters, zum Starten und Stoppen des Lastmotors und wieder in Betrieb nehmen einer Steuereinheit in dem Lastmotor verursacht. Mit anderen Worten ist die verwandte Technik nicht in der Lage, den Lastmotor gleichmäßig zu starten und anzutreiben.
Um das Problem der verwandten Technik zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Inverterstromgenerator bereit, der in der Lage ist, einen Einschaltstrom bei Inbetriebnahme der Last zu dämpfen, wodurch interne Schaltkreise des Inverterstromgenerators geschützt werden und eine Verbindung für die Last davon abhält, unnötigerweise getrennt zu werden.
Entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, beinhaltet der Inverterstromgenerator eine Antriebsmaschine, einen Synchronmotor gekoppelt mit der Antriebsmaschine, einen Wandler verbunden mit dem Synchronmotor, einen Inverter verbunden mit dem Wandler, und einen Kondensator angeordnet zwischen dem Wandler und dem Inverter. Die Antriebsmaschine rotiert den Synchronmotor zum Erzeugen von Wechselstrom, der Wandler wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um, und der Inverter invertiert den Gleichstrom in Wechselstrom einer benötigten Frequenz. Der Inverter beinhaltet einen Spannungsbefehlgenerator, der einen Spannungsbefehlswert entsprechend einem extern spezifizierten Spannungswert erzeugt, einen Frequenzbefehlsgenerator, der einen Frequenzbefehlswert entsprechend einem extern spezifizierten Frequenzwert erzeugt, einen PWM-Signalgenerator, der ein PWM-Signal entsprechend einem Spannungsbefehlswert und einem Frequenzbefehlswert erzeugt, eine Schalteinheit, die eine Vielzahl von Halbleiterelementen beinhaltet, die Halbleiterelemente entsprechend dem PWM-Signal an- und abschaltet und den Wechselstrom der benötigten Frequenz erzeugt, und einen Stromstärkendetektor, der eine Ausgangsstromstärke (Netzstrom) der Schalteinheit erfasst. Der Spannungsbefehlgenerator beinhaltet einen Spannungsbefehlswechsler, der einen Spannungswert entsprechend dem extern spezifizierten Spannungswert, wenn es ein normaler Zustand ist, in dem die durch den Stromstärkendetektor erfassten Stromstärke gleich oder kleiner als eine voreingestellte obere Stromstärkenschwelle ist, und, wenn die Ausgangsstromstärke größer als die obere Stromstärkensschwelle ist, einen Spannungswert erzeugt entsprechend einer minimalen Ausgangsspannung, die voreingestellt wird, kleiner als der extern spezifizierte Spannungswert zu sein. Der Spannungsbefehlgenerator gibt den durch den Spannungsbefehlswechsler erzeugten Spannungswert als den Spannungsbefehlswert aus.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Inverterstromgenerator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Inverter des Inverterstromgenerators der 1 darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm, das einen PWM-Signalgenerator und einen Stromstärkendetektor des Inverters der 2 darstellt;
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Spannungsbefehlgenerator des Inverters der 2 darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Tiefpassfilter des Spannungsbefehlgenerators der 4 darstellt;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Frequenzbefehlsgenerator des Inverters der 2 darstellt;
7 ist eine Ansicht, die eine Korrespondenztabelle darstellt, die durch einen Stromverbrauchsrechner des Inverters der 2 verwendet wird;
8 ist eine Zeitgraphik, die Signale in dem Inverter der 2 darstellt;
9 ist eine Zeitgraphik, die Ausgangsstromstärken von dem Inverter der 2 mit und ohne einem Spannungsbefehlswert darstellt, der geändert wird;
10 ist eine Zeitgraphik, die Ausgangsstromstärken von dem Inverter der 2 mit verschiedenen frequenzmultiplizierenden Faktoren darstellt; und
11 ist ein Schaltkreisdiagramm, das einen Schalt-Schaltkreis darstellt, der in dem Inverter der 2 angeordnet ist.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Inverterstromgenerator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Inverterstromgenerator 100 gemäß der Ausführungsform darstellt. Der Inverterstromgenerator 100 beinhaltet eine Antriebsmaschine, das heißt einen Motor 11 wie zum Beispiel ein Dieselmotor, ein Gasmotor oder dergleichen, einen Synchronmotor 13, der durch den Motor 11 angetrieben wird und Drei-Phasen (U, V, W) Wechselstrom erzeugt, eine Kopplung 12, die eine Ausgangswelle des Motors 11 und eine Rotationswelle des Synchronmotors 13 miteinander koppelt, einen Wandler 14, der mit dem Synchronmotor 13 verbunden ist und den Drei-Phasen-Wechselstrom in PN-Gleichstrom umwandelt, ein Inverter 15, der den PN-Gleichstrom in Drei-Phasen (R, S, T) Wechselstrom invertiert, einen Hauptschaltkreiskondensator 19, der in einer elektrischen Leitung zwischen dem Gleichrichter 14 und dem Inverter 15 angeordnet ist, und einen LC-Filter 16, der mit dem Inverter 15 verbunden ist und Schaltrauschen reduziert.
Der LC-Filter 16 ist mit einer Last 18, wie zum Beispiel ein Induktionsmotor, durch einen Stromunterbrecher 17 verbunden. Obwohl 1 einen Stromunterbrecher 17 und eine Last 18 darstellt, ist es allgemein, eine Vielzahl von Stromunterbrechern und Lasten nach dem LC-Filter 16 anzuordnen. Wenn die Last 18 ein Induktionsmotor ist, ist es allgemein, einen Schaltschütz 18a in einer ersten Stufe der Last 1 anzuordnen, um den Induktionsmotor zu starten und zu stoppen. Der Synchronmotor 13 kann ein IPM-Motor sein, der Permanentmagnete in einem Rotor einbettet.
Der Motor 11 ist mit einer ECU (Motorsteuereinheit) 20 verbunden, die die Rotation des Motors 11 steuert.
Der Gleichrichter 14 weist Halbleiterschaltelemente auf, wie zum Beispiel Transistoren, IGBTs, MOSFETs, oder dergleichen und Dioden. Mit diesen drei Schaltelementen wandelt der Wandler 14 Drei-Phasen (U, V, W) Wechselstrom in PN-Gleichstrom um. Gemäß dem Stromverbrauch der Last 18 stellt der Gleichrichter 14 eine geeignete Stromstärke an den Synchronmotor 13 bereit, um den benötigten Strom ohne häufiges Wechseln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 zu erzeugen. Verschieden von einem Standardgleichrichter, wandelt der Wandler 14 die durch den Synchronmotor 13 erzeugten Drei-Phasen-Wechselspannung in PN-Gleichspannung einer benötigten Größe um, und stellt zur gleichen Zeit einen Strom an den Synchronmotor 13 entsprechend eines Ausgangsstroms an die Last 18 bereit, so dass der Synchronmotor 13 stabil Strom erzeugen kann als Reaktion auf Veränderungen in der Last 18.
Der Hauptschaltkreis-Kondensator 19 glättet die PN-Gleichspannung von dem Wandler 14 und sammelt Strom an, so dass der Inverter 15 einen großen Strom ausgeben kann.
Ähnlich wie der Wandler 14, hat der Inverter 15 Halbleiterschaltelemente, wie zum Beispiel Transistoren, IGBTs, MOSFETs oder dergleichen und Dioden. Mit diesen Schaltelementen invertiert der Inverter die geglättete PN-Gleichspannung in Drei-Phasen (R, S, T) Wechselspannung. Durch Ändern von Schaltmustern der Schaltelemente von einem zu einem anderen, ist der Inverter 15 in der Lage, einen optionalen Spannungswert und einen optionalen Frequenzwert auszugeben.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten des Inverters 15 darstellt. Der Inverter 15 beinhaltet einen Schalt-Schaltkreis (Schalteinheit) 150, der Halbleiter-Schaltelemente verwendet, um eine PN-Gleichspannung in eine Drei-Phasen-Wechselspannung zu invertieren, einen PN-Spannungsdetektor 151, der eine Spannung des Hauptschaltkreiskondensators 19 erfasst, einen Frequenzbefehlserzeuger 153, der einen Frequenzbefehlswert für die Drei-Phasen-Wechselspannung ausgibt, die von dem Schalt-Schaltkreis 150 zu erzeugen ist, und einem Spannungsbefehlserzeuger 154, der einen Spannungsbefehlswert für die Drei-Phasen-Wechselspannung ausgibt, die durch den Schalt-Schaltkreis 150 zu erzeugen ist.
Der Inverter 15 beinhaltet auch einen PWM-Signalerzeuger 152, der ein PWM-Signal erzeugt gemäß dem Frequenzbefehlswert von dem Frequenzbefehlserzeuger 153, dem Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlserzeuger 154 und dem erfassten PN-Spannungswert von dem PN-Spannungsdetektor 151 und das PWM-Signal an den Schalt-Schaltkreis 150 ausgibt.
Der Inverter 15 beinhaltet auch ein Amperemeter (Stromstärkendetektor) 157, der R-, S- und T-Phasenleitungsstromstärken IR, IS und IT erfasst, die von dem Schalt-Schaltkreis 150 ausgegeben werden, einen Stromstärkendetektor 156, der Zwei-Phasen-Achsen (d-Achse, q-Achse) Stromstärkensignale bereitstellt gemäß den Leitungsströmen IR, IS und IT von dem Amperemeter 157 und dem PWM-Signal von dem PWM-Signalerzeuger 152, und einen Stromverbrauchs-Rechner 155, der einen Stromverbrauch der Last 18 (1) berechnet gemäß den Zwei-Phasen-Achsen (d-Achse, q-Achse) Stromstärkensignalen von dem Stromstärkendetektor 156.
Der Schalt-Schaltkreis 150 beinhaltet, wie in 11 dargestellt, sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 und Dioden D1 bis D6, die jeweils parallel mit den Transistoren Tr1 bis Tr6 verbunden sind. Die Transistor Tr1 und Tr2 sind in Reihe verbunden. Ein Kollektor des Transistors Tr1 ist mit einer positiven (P) Elektrode verbunden. Ein Emitter des Transistors Tr2 ist mit einer negativen (N) Elektrode verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Tr1 und Tr2 ist ein Ausgangspunkt zum Bereitstellen einer R-Phasenspannung Vr. Ähnlich sind die Transistoren Tr3 und Tr4 in Reihe verbunden und ein Verbindungspunkt zwischen diesen ist ein Ausgangspunkt zum Bereitstellen einer S-Phasenspannung Vs. Die Transistoren Tr5 und Tr6 sind in Reihe verbunden und ein Verbindungspunkt zwischen diesen ist ein Ausgangspunkt zum Bereitstellen einer T-Phasenspannung Vt.
Der Schalt-Schaltkreis 150 beinhaltet auch sechs AND-Gates AND1 bis AND6. Ein erster Eingangsanschluss jedes der AND-Gates AND1 bis AND6 empfängt ein Gate-Signal, um eine Stromlieferung zu steuern. Zweite Anschlüsse der AND-Gates AND1 bis AND6 empfangen PWM-Signale SigTu, SigSu, SigRu, SigRd, SigSd und SigTd von dem PWM-Signalerzeuger 152. Wenn das Gate-Signal AN ist (hoher Pegel), treiben die entsprechenden PWM-Signale die Transistoren Tr1 bis Tr6 an, um die Drei-Phasen-Wechselspannungen Vr, Vs und Vt bereitzustellen. Wenn das Gate-Signal AUS ist (niedriger Pegel), sind die Transistoren Tr1 bis Tr6 inaktiv ohne Berücksichtigung der PWM-Signale. Die Transistoren Tr1, Tr3 und Tr5 und Dioden D1, D3 und D5 auf einer oberen Seite des Schalt-Schaltkreises 150 bilden einen oberen Arm und die Transistoren Tr2, Tr4 und Tr6 und Dioden D2, D4 und D6 auf einer unteren Seite des Schalt-Schaltkreises 150 bilden einen unteren Arm.
Der Stromverbrauchs-Rechner 155 (2) ist mit einer Korrespondenztabelle 155a ausgestattet, die eine Beziehung zwischen Stromverbrauch und Rotationsgeschwindigkeit des Motors anzeigt. Der Stromverbrauch-Rechner 155 berechnet einen Stromverbrauch der Last 18 und findet gemäß des berechneten Stromverbrauchs und der Korrespondenztabelle 155a Rotationsgeschwindigkeitsdaten für den Motor 11. Die Rotationsgeschwindigkeitsdaten werden an die ECU 20 des Motors 11 übertragen. Gemäß den übertragenen Rotationsgeschwindigkeitsdaten steuert die ECU 20 den Motor 11 auf eine benötigte Motorgeschwindigkeit.
Die Korrespondenztabelle 155a zeigt, wie in 7 dargestellt, eine Beziehung zwischen Stromverbrauch der Last 18 und Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 an. Die Korrespondenztabelle 155a wird vorbereitet gemäß einer Treibstoff-Verbrauchskurve des Motors 11 und wird verwendet, um eine geeignete Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 zu finden, um Strom zu erzeugen, der den Stromverbrauch der Last 18 plus einer vorbestimmten Reserve entspricht. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Motor 11 auf eine Leerlauf-Rotationsgeschwindigkeit eingestellt, wenn der Stromverbrauch der Last 18 niedrig oder Null ist, und wenn sich der Stromverbrauch erhöht, wird dieser linear erhöht und bei einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit festgehalten.
Die Einzelheiten des PWM-Signalerzeugers 152 und Stromstärkendetektors 156 werden mit Bezug auf 3 erklärt.
Der PWM-Signalerzeuger 152 beinhaltet einen Spannungskorrektor 31, der die q-Achsenspannung korrigiert, die in einem Zwei-Phasen-Achsen (d-Achse, q-Achse) Spannungsbefehlswert enthalten ist, ein Zwei-zu-Drei-Phasenwandler 32, ein PWM-Wellenformwandler 33, der ein Drei-Phasen-PWM-Signal erzeugt gemäß einem Drei-Phasen (R, S, T) Spannungssignal und einem elektrischen Winkelerzeuger 34.
Der Spannungskorrektor 31 multipliziert den Spannungsbefehlswert mit einem Verhältnis von (Eingestellter PN-Spannungswert)/(Erfasster PN-Spannungswert), das heißt ein Verhältnis von (Eingestellter PN-Spannungswert)/(Rückkopplungs-PN-Spannungswert), wodurch die in dem Spannungsbefehlswert enthaltene q-Achsenspannung korrigiert wird. Die korrigierte q-Achsenspannung wird an den Zwei-zu-Drei-Phasenwandler 32 geliefert.
Der Zwei-zu-Drei-Phasenwandler 32 führt eine Zwei-zu-Drei-Phasenumwandlung aus gemäß der korrigierten q-Achsenspannung und einer in dem Spannungsbefehlswert enthaltenen d-Achsenspannung, so dass der PWM-Signalerzeuger 152 Drei-Phasen (R, S, T) Sechsarm-PWM-Signale erzeugen kann. Die erzeugten PWM-Signale (SigTu, SigSu, SigRu, SigRd, SigSd, SigTd) werden an den Schalt-Schaltkreis 150 (2) geliefert, um die Transistoren Tr1 bis Tr6 zu betreiben (11).
Der elektrische Winkelerzeuger 34 findet einen elektrischen Winkel für die Drei-Phasen (R, S, T) Spannung gemäß einem Frequenzbefehlswert von dem Frequenzbefehlserzeuger 153 (2). Der gefundene elektrische Winkel wird an den Zwei-zu-Drei-Phasenwandler 32 und Stromstärkendetektor 156 geliefert. Der elektrische Winkel wird so bestimmt, dass ein elektrisches Zeitintervall mit einem elektrischen Winkelbereich von 0 bis 360 Grad übereinstimmt. Falls der Frequenzbefehlswert 50 Hz ist, ist ein elektrisches Zeitintervall 20 ms, und deshalb wird ein elektrischer Winkel so erzeugt, dass ein Zeitintervall von 20 ms mit 0 bis 360 Grad übereinstimmt.
Der in 3 dargestellten Stromstärkendetektor 156 beinhaltet einen Drei-zu-Zwei-Phasenwandler 35, der die R-, S- und T-Phasenstromstärken IR, IS und IT verwendet, die von dem Stromstärkenmessapparat 157 (2) gemessen werden und dem elektrischen Winkel von dem elektrischen Winkelerzeuger 34, um eine Zwei-Phasen-Stromstärke bereitzustellen, das heißt d- und q-Achsenstromstärken für den Stromverbrauchs-Rechner 155 (2).
Eine Stromverbrauchs-Berechnungsprozedur, die von dem Stromverbrauchs-Rechner 155 ausgeführt wird, wird nun beschrieben werden. Mit einem extern spezifizierten Spannungswert Va (spezifiziert von außerhalb des Inverters 15), dem Spannungsbefehlswert Vb von dem Spannungsbefehlserzeuger 154 (eine Ausgangsspannung des Inverters 15), einer 3-Phasen-Leitungsstromstärke I1, der q-Achsenstromstärke Iq, und der d-Achsen-Stromstärke Id, berechnet der Stromverbrauchs-Rechner 155 einen momentanen Stromverbrauch P1 der Last 18 wie folgt:
Der Zähler der rechten Seite des Ausdrucks (1) zeigt eine Impedanz eines effektiven Stroms an. Durch Darstellen dieser Impedanz mit Z, wird aus dem Ausdruck (1),
Der Ausdruck (2) drückt den momentanen Stromverbrauch P1 der Last 18 mit einem extern spezifizierten Spannungswert Va und der Impedanz Z eines effektiven Stroms aus. Entsprechend, sogar wenn ein Einschaltstrom beim Inbetriebnehmen der Last 18 auftritt, um die Ausgangsspannung des Inverters 15 plötzlich zu reduzieren, wird sich der von der Stromverbrauchs-Rechnereinheit 55 berechnete Stromverbrauch niemals plötzlich absenken. Mit anderen Worten, sogar falls sich die Ausgangsspannung des Inverters 15 plötzlich verändert, wird ein plötzliches Verändern der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 verhindert, und deshalb ist der Motor 11 stabil. Wenn der Stromverbrauch P1 berechnet wird, verwendet der Stromverbrauchs-Rechner 155 einen Spannungsausgangswert des Schalt-Schaltkreises 150 nicht und ist deshalb nicht von einer Welligkeit beeinflusst.
Die Einzelheiten des in 2 dargestellten Spannungsbefehlserzeugers 154 werden mit Bezug auf 4 erklärt. Der Spannungsbefehlserzeuger 154 empfängt einen extern spezifizierten Spannungswert und eine minimale Ausgangsspannung von außerhalb des Inverters 15, eine Leitungsstromstärke erhalten durch (Iq² + Id²)^1/2, und eine obere Stromstärkenschwelle. Der Spannungsbefehlserzeuger 154 beinhaltet einen Multiplizierer 41, der den extern spezifizierten Spannungswert mit einem Koeffizienten G1 multipliziert, einen Multiplizierer (Korrektor) 42, der ein Ausgangssignal des Multiplizierers 41 mit einem Koeffizienten G2 multipliziert, eine Betriebseinheit (Spannungsbefehlswechsler) 43 und einen Tiefpassfilter 44.
Die minimale Ausgangsspannung wird kleiner als der extern spezifizierte Spannungswert und unzureichend eingestellt, um die Schaltschütze 18a zu unterbrechen, die den Start und Stopp der Last 18 steuert.
Der Multiplizierer 41 multipliziert den extern spezifizierten Spannungswert, der von außerhalb des Inverters 15 bereitgestellt wird, mit dem Koeffizienten G1, der ausgedrückt wird durch G₁ = 1/{1 – (PWM Frequenz) × (Totzeit) × 2} (3).
Der mit dem Ausdruck (3) ausgedrückte Koeffizient G1 ist ein Koeffizient, der eine Totzeit korrigiert, die verwendet wird, wenn die Transistoren Tr1, Tr3 und Tr5 des oberen Arms und die Transistoren Tr2, Tr4 und Tr6 des unteren Arms in dem Schalt-Schaltkreis 150 der 11 betrieben werden. Die Totzeit ist ein Zeitintervall, während dem die oberen und unteren Arme beide AUS sind und verwendet wird, um zu verhindern, dass die oberen und unteren Arme gleichzeitig AN sind. Um den extern spezifizierten Spannungswert zu korrigieren, wird der Koeffizient G1 darauf angewendet. Die Totzeit kann eine AN/AUS-Zeitdifferenz der Transistoren der oberen und unteren Arme beinhalten.
Der Multiplizierer 42 multipliziert ein Ausgangssignal von dem Multiplizierer 41 mit dem Koeffizienten G2, der ausgedrückt wird durch G₂ = (Erfasster PN Spannungswert)/(Eingesteller PN Spannungswert) (4), wobei der Koeffizient G2 eingestellt wird, um eine Bedingung 0 ≤ G2 ≤ 1 zu öffnen.
Der erfasste PN-Spannungswert in dem Ausdruck (4) ist ein Spannungswert (erfasster Spannungswert) des Hauptschaltkreiskondensators 19. Der eingestellte PN-Spannungswert in dem Ausdruck (4) ist ein Spannungswert, der eingestellt ist, um den Hauptschaltkreiskondensator 19 zu laden. Der Koeffizient G2 des Ausdrucks (4) wird kleiner, wenn der erfasste PN-Spannungswert des Hauptschaltkreis-Kondensators 19 sich relativ zu dem eingestellten PN-Spannungswert verkleinert. Sogar wenn sich der Stromverbrauch der Last 18 vergrößert, wenn sich der erfasste PN-Spannungswert verkleinert, verhindert die Multiplikation des Koeffizienten G2, dass sich der extern spezifizierte Spannungswert plötzlich verkleinert.
Dies verhindert ein Abwürgen des Motors 11, das auftreten kann, falls der Inverter 15, wenn die PN-Spannung des Hauptschaltkreiskondensators verringert wird, einen Ausgangsstrom der Last erhöht als Antwort auf eine Erhöhung des Stromverbrauchs der Last 18. Um dies zu verhindern, multipliziert die Ausführungsform den extern spezifizierten Spannungswert mit dem Koeffizienten G2, um ein Ausgangssignal von dem Multiplizierer 42 zu verkleinern, wenn der erfasste PN-Spannungswert kleiner als der eingestellte PN-Spannungswert ist. Dies verursacht eine Verringerung einer Ausgangsspannung von dem Inverter 15 und eine Verhinderung eines Abwürgens des Motors 11.
Die Betriebseinheit 43 des in 4 dargestellten Spannungsbefehlserzeugers 154 beinhaltet Eingangsanschlüsse IN1 bis IN4 und einen Ausgangsanschluss OUT1. Der Eingangsanschluss IN1 empfängt das Ausgangssignal d1 von dem Multiplizierer 42, der Eingangsanschluss IN2 empfängt die minimale Ausgangsspannung d2, die der Inverter 15 ausgeben kann, der Eingangsanschluss IN3 empfängt die Leitungsstromstärke d3, die an die Last 18 gereicht wird, und der Eingangsanschluss IN4 empfängt die obere Stromstärkenschwelle d4, die einen Überstrom definiert. Basierend auf diesen Datenstücken, gibt die Betriebseinheit 43 die minimale Ausgangsspannung d2 von dem Ausgangsanschluss OUT1 im Falle von „d3 > d4” aus und das Signal d1 in den anderen Fällen.
Falls die Leitungsstromstärke d3 die obere Stromstärkenschwelle d4 übersteigt, d. h. falls der durch die Last 18 laufende Strom ein Überstrom ist, wird die minimale Ausgangsspannung d2 als ein Spannungsbefehlswert ausgegeben, um eine Spannung zu verringern, die an die Last 18 geliefert wird, und den Überstrom davon abzuhalten, durch die Last 18 zu laufen.
Das Ausgangssignal (d1 oder d2) von der Betriebseinheit 43 wird an den Tiefpassfilter 44 geliefert, der in der Lage ist, eine Verstärkung zu verändern (G3 und G4, welche später beschrieben werden).
Der Tiefpassfilter 44 ist eingerichtet, einen Einschaltstrom an die Last 18 zu dämpfen, zu der Zeit, zum Beispiel, der Inbetriebnahme der Last 18. Wenn eine Einschaltstromstärke auftritt, gibt der Tiefpassfilter 44 einen Spannungsbefehlswert aus, um die Ausgangsspannung des Inverters 15 sofort zu verkleinern, und gibt danach einen Spannungsbefehlswert aus, um die verringerte Ausgangsspannung allmählich auf die extern spezifizierten Spannungswerte zu erhöhen. Der Spannungsbefehlswert von dem Tiefpassfilter 44 wird an den PWM-Signalerzeuger 152 und den Stromverbrauchs-Rechner 155 geliefert, wie in 2 dargestellt.
Die Einzelheiten des Tiefpassfilters 44 werden mit Bezug auf 5 erklärt. Der Tiefpassfilter 44 führt einen Filterprozess aus gemäß dem Ausgangssignal (d1 oder d2) von der Betriebseinheit und der minimalen Ausgangsspannung d2 und gibt eine Spannungsbefehlswert aus.
Wie in 5 dargestellt, beinhaltet der Tiefpassfilter 44 einen Multiplizierer 51, der einen Koeffizienten G3 (erster Koeffizient) verwendet, einen Multiplizierer 52, der einen Koeffizienten G4 (zweiten Koeffizienten) verwendet, eine Betriebseinheit 53, eine Verzögerungseinheit 54, einen Subtrahierer 55, einen Addierer 56 und einen Schalter SW1. Die Koeffizienten G3 und G4 werden eingestellt, um eine Bedingung „G4 > G3” zu erfüllen, zum Beispiel G4 ist etwa 10 bis 30 Mal größer als G3.
Der Subtrahierer 55 berechnet eine Differenz zwischen einem Eingangssignal (das Ausgangssignal von dem Ausgangsanschluss OUT1 der in 4 dargestellten Betriebseinheit 43) und einem Rückkopplungssignal (eine vorhergehende Ausgabe der Betriebseinheit 53) und gibt die Differenz als eine Abweichung (Fehler) Err aus.
Der Multiplizierer 51 multipliziert die Abweichung Err mit dem Koeefizienten G3 und gibt so das Produkt an einen Anschluss T1 des Schalters SW1 aus. Der Multiplizierer 52 multipliziert die Abweichung Err mit dem Koeffizienten G4 und gibt das Produkt an einen Anschluss des Schalters SW1 aus.
Falls die Abweichung Err positiv ist (Err > 0), verbindet der Schalter SW1 den Anschluss T1 mit einem Ausgangsanschluss OUT2, um das Ausgangssignal des Multiplizierers 51 auszugeben. Falls die Abweichung Err Null oder negativ ist (Err ≤ 0), verbindet der Schalter SW1 den Anschluss T2 mit dem Ausgangsanschluss OUT2, um das Ausgangssignal des Multiplizierers 52 auszugeben. Der Ausgangsanschluss OUT2 ist mit dem Addierer 56 verbunden, der mit einem Eingangsanschluss IN5 der Betriebseinheit 53 verbunden ist. Ein Ausgangsanschluss IN6 der Betriebseinheit 53 empfängt die minimale Ausgangsspannung d2, die in 4 gezeigt ist.
Der Addierer 56 addiert die Signale von dem Ausgangsanschluss OUT2 des Schalters SW1 und den vorhergehenden Ausgangswert von der Verzögerungseinheit 54 miteinander und gibt ein Summensignal d5 an den Eingangsanschluss IN5 der Betriebseinheit 53 aus.
In Fall d5 < d2, gibt die Betriebseinheit 53 d2 von einem Ausgangsanschluss OUT3 aus, um das Ausgangssignal des Ausgangsanschlusses OUT3 auf die minimale Ausgangsspannung d2 festzusetzen. Im Fall d5 ≥ d2, gibt die Betriebseinheit 53 d5 von dem Ausgangsanschluss OUT3 aus. Das Ausgangssignal von dem Ausgangsanschluss OUT 3 wird als Spannungsbefehlswert an den PWM-Signalerzeuger 153 und den Stromverbrauchsrechner 155 geliefert, die in 2 dargestellt sind. Das Ausgangssignal wird auch als ein Rückkopplungssignal zu der Verzögerungseinheit 54 geliefert, die in 5 dargestellt ist.
Das Ausgangssignal, das um ein Abtastzeitintervall in der Verzögerungseinheit 54 verzögert ist, wird an den Subtrahierer 55 und Addierer 56 geliefert. Wie oben angemerkt, multipliziert der Schalter SW1 die Abweichung Err mit dem Koeffizienten G3, falls die Abweichung Err positiv ist (Err > 0), und mit dem Koeffizienten G4 (G4 > G3), falls die Abweichung Err Null oder negativ ist (Err ≤ 0). Mit anderen Worten, falls der extern spezifizierte Spannungswert dazu tendiert, sich zu vergrößern, verwendet der Schalter SW1 den kleineren Koeffizienten (G3), anders als wenn selbiger dazu tendiert, sich zu verringern. Entsprechend, wenn sich der Spannungsbefehlswert (OUT1 der 4) verringert nach, zum Beispiel, dem Auftreten einer Einschaltstromstärke, verringert der Tiefpassfilter 44 eine Anstiegsgeschwindigkeit des Spannungsbefehlswerts.
Mit anderen Worten, wenn der Spannungsbefehlswert (OUT1) dazu tendiert, sich zu verringern, verwendet der Tiefpassfilter 44 den größeren Koeffizienten G4, um den Spannungsbefehlswert auf eine erste Nachführgeschwindigkeit zu verändern. Wenn der Spannungsbefehlswert (OUT1) dazu tendiert, sich zu vergrößern, verwendet der Tiefpassfilter 44 den kleineren Koeffizienten G3, um den Spannungsbefehlswert auf eine zweite Nachführgeschwindigkeit zu ändern, die kleiner als die erste Nachführgeschwindigkeit ist.
Die Betriebseinheit 53 des Tiefpassfilters 44 vergleicht das Ausgangssignal d5 des Addierers 56 mit der minimalen Ausgangsspannung d2, und falls d5 kleiner als d2 ist, das heißt falls die Summe von dem Addierer 56 kleiner als die minimale Ausgangsspannung d2 ist, gibt die minimale Ausgangsspannung d2 als einen Spannungsbefehlswert aus, der von dem Ausgangsanschluss OUT3 ausgegeben werden soll. Dies setzt den extern spezifizierten Spannungswert auf die minimale Ausgangsspannung d2 fest, um zu verhindern, dass zum Beispiel der Schaltschütz 18a, der an der Last 18 angebracht ist und das AN/AUS der Last 18 steuert, abgeschnitten wird.
Die Einzelheiten des Frequenzbefehlserzeugers 153, der in 2 dargestellt ist, werden nun mit Bezug auf 6 erklärt. Der Frequenzbefehlserzeuger 153 beinhaltet eine Überstreicheinheit (multiplizierender Faktorberechner) 61, die den extern spezifizierten Frequenzwert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches kontinuierlich ändert oder überstreicht, einen Multiplizierer 62, der einen Ausgang der Überstreicheinheit mit einem Koeffizienten K (0 < K ≤ 1) multipliziert, und ein Subtrahierer 63.
Die Überstreicheinheit 61 berechnet einen multiplizierenden Faktor B gemäß dem extern spezifizierten Frequenzwert, der von außerhalb des Inverters 15 spezifiziert wird, und gibt den berechnete multiplizierenden Faktor B an den Multiplizieren 62 aus. Der multiplizierende Faktor B wird berechnet durch B = 1 – {(Spannunsbefehlswert V₂)/(Spezifizierter Spannungswert V₁)} (5).
Ein Frequenzbefehlswert f_c, der von dem Subtrahierer 63 ausgegeben werden soll, wird erhalten durch (Frequenzbefehlswert) = f₁ × (1 – K × B) (6).
In dem Ausdruck (6) ist f₁ der extern spezifizierte Frequenzwert und K ist der Koeffizient, der in dem Multiplizierer eingestellt wird und eine Beziehung 0 < K ≤ 1 erfüllt.
Wenn die extern spezifizierte Spannungswert V1 200 Volt ist, der Spannungsbefehlswert V2 140 Volt ist, und der extern spezifizierte Frequenzwert f₁ ist, wird B 0,3 sein gemäß dem Ausdruck (5). Entsprechend gibt die Überstreichungseinheit 61 ein Signal von „0,3 × f₁” aus. Wenn der in dem Multiplizierer 62 eingestellte Koeffizient K 0,5 ist, stellt der Multiplizierer 62 ein Signal von „0,15 × f₁” bereit, das an den Subtrahierer 63 geliefert wird. Der Subtrahierer stellt ein Ausgangssignal von „0,85 × f₁” bereit, welches 15% niedriger als der extern spezifizierte Frequenzwert f1 ist und der als ein Frequenzbefehlswert ausgegeben wird.
Danach erhöht sich der Spannungsbefehlswert V2, um mit dem extern spezifizierten Spannungsbefehlswert V1 übereinzustimmen. Dann wird der multiplizierende Faktor B gemäß dem Ausdruck (5) Null, und deshalb wird der extern spezifizierte Frequenzwert f₁ nicht von dem Subtrahierer 63 multipliziert und wird ausgegeben, als wenn dieser ein Frequenzbefehlswert ist. Auf diese Weise wird der extern spezifizierte Frequenzwert kontinuierlich innerhalb eines Bereichs von „0,85 × f₁” bis f₁ geändert oder überstrichen. Ein allmähliches Erhöhen des Frequenzbefehlswerts bis zu dem extern spezifizierten Frequenzbefehlswert f₁ führt zu einer effizienten Energiezuführung zu der Last 18, wenn die Last 18 eine Induktionslast, wie zum Beispiel ein Induktionsmotor, ist. Dies ergibt eine verkürzte Inbetriebnahmezeit der Last 18 und ein Reduzieren einer Last des Motors 11 und Wandlers 14.
Ein Betrieb des Inverterstromgenerators 100 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird nun erklärt.
8 ist eine Zeitgraphik, die die Wellenformen in dem Inverter 15 des Inverterstromgenerators 100 darstellt. In 8 stellt (a) einen Leitungsstrom dar, der durch Leitungen verbunden mit der Last 18 fließt, (b) stellt eine PN-Spannung über dem Hauptschaltkreiskondensator 19 dar, (c) stellt eine Ausgangsspannung von dem Inverter 15 dar, (d) stellt eine Frequenz der Ausgangsspannung von dem Inverter 15 dar und (e) stellt einen geschätzten Stromverbrauch dar. In der folgenden Erklärung wird die Last 18 als ein Induktionsmotor angenommen.
In 8 wird ein Startschalter (nicht dargestellt) des Induktionsmotors 18 zur Zeit t1 angeschaltet. Wie in (a) der 8 dargestellt, entstehen q- und d-Achsenstromstärken Iq und Id. Die Leitungsstromstärke ist die Summe der q- und d-Achsen-Stromstärken Iq und Id und übertrifft eine oberes Stromstärkenschwelle gerade nachdem der Startschalter eingeschaltet wird, wodurch die in 4 dargestellte Bedingung „d3 > d4” erfüllt wird. Als ein Ergebnis stellt die Betriebseinheit 43 die minimale Ausgangsspannung (d2) als eine Ausgangsspannung von dem Ausgangsanschluss OUT1 bereit. Aufgrund dessen wird die PN-Spannung etwas kleiner als die eingestellte PN-Spannung, wie in (b) der 8 dargestellt, und die Ausgangsspannung von dem Inverter 15 verringert sich auf die minimale Ausgangsspannung, wie in (c) der 8 dargestellt.
Die Ausgangsspannung wird kleiner als der extern spezifizierte Spannungswert, und deshalb stellt die in 6 dargestellte Überstreichungseinheit 61 ein Ausgangssignal von zum Beispiel „0,3 × f₁” bereit und der Subtrahierer 63 stellt ein Ausgangssignal von „0,85 × f₁” bereit. Als ein Ergebnis stellt der Inverter 15 eine Ausgangsfrequenz bereit, welcher etwas (zum Beispiel 15%) niedriger als der extern spezifizierte Wert f1 ist, wie in (d) der 8 dargestellt.
Aufgrund dessen wird der durch den Stromverbrauchs-Rechner 155 berechnete Stromverbrauch (geschätzter Stromverbrauchswert) größer als ein gemessener Stromverbrauchswert, wie in (e) der 8 dargestellt. Gemäß diesem geschätzten Stromverbrauchswert und der Korrespondenztabelle 155a (7), wird eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 bestimmt. Mit anderen Worte wird der abgeschätzte Stromverbrauchswert, der größer als der tatsächliche Stromverbrauchswert der Last 18 ist, verwendet, um die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 zu steuern. Das bedeutet, dass, kurz nach dem Start der Last 18, der Motor 11 mit einer Rotationsgeschwindigkeit betrieben wird, die größer als eine Rotationsgeschwindigkeit ist, die dem aktuellen Stromverbrauchswert entspricht. Dies verhindert, dass der Motor 11 abgewürgt wird.
Danach verringert sich der Strom (Leitungsstrom), der durch die Last (Induktionsmotor) 18 fließt, und zur Zeit t2 wird dieser kleiner als die obere Stromstärkenschwelle. Dann ändert sich die Ausgangsspannung des Inverters 15 in Richtung des extern spezifizierten Spannungswerts.
Zu dieser Zeit, falls die Ausgangsspannung des Inverters 15 plötzlich auf dem extern spezifizierten Spannungswert geändert wird, wird der Leitungsstrom erneut die obere Stromstärkenschwelle übersteigen. Zusätzlich, in einem Endzeitintervall der Inbetriebnahmenstufe der Last 18, ist die PN-Spannung kleiner als der eingestellte PN-Spannungswert, wie in (b) der 8 dargestellt. Entsprechend vergrößert die Ausführungsform allmählich die Ausgangsspannung des Inverters 15. Dazu wird der in 4 dargestellte Multiplizierer 42 verwendet, um ein Ausgangssignal von dem Multiplizierer 41 mit dem Koeffizienten G2 des Ausdrucks (4) zu multiplizieren, um die Ausgangsspannung des Inverters allmählich auf den extern spezifizierten Spannungswert proportional zu einem Anstieg der PN-Spannung zu vergrößern. Dies verhindert, dass sich der Leitungsstrom plötzlich vergrößert und dass der mit der Last (Induktionsmotor) 18 verbundene Schaltschütz 18a getrennt wird.
9 ist eine Zeitgraphik, die den Leitungsstrom darstellt, der sich mit der Zeit verändert und der (a) der 8 entspricht. In 9 entspricht eine Kurve S1 dem Fall, der die Ausgangsspannung des Inverters 15 bei Inbetriebnahme der Last (Induktionsmotor) 18 verringert, und eine Kurve S2 entspricht dem Fall, der die Ausgangsspannung des Inverters 15 bei Inbetriebnahme nicht verringert. Durch Vergleichen der Kurven S1 und S12 miteinander wird verstanden werden, dass die Kurve S1 einen Maximalwert davon niedriger als den der Kurve S2 dämpft. Mit anderen Worten ergibt sich aus einer Verringerung der Ausgangsspannung des Inverters 15 bei Inbetriebnahme der Last 18, dass ein Anstieg des durch die Last 18 fließenden Leitungsstroms gedämpft wird. Dies hilft, die Größe der Halbleiterelemente zu verringern, die verwendet werden, um den Inverter 15 zu steuern.
10 ist eine Zeitgraphik, die einen Einschaltstrom darstellt, der sich abhängig davon verändert, ob die Ausgangsfrequenz des Inverters 15 geändert wird oder nicht. In 10 stellt eine Kurve S11 den Fall von K = 1,0 mit Bezug auf 6, eine Kurve S12 von K = 0,5 und eine Kurve S13 von K = 0,3 auf die gleiche Weise dar.
Wie aus den Kurven S11 bis S13 zu verstehen ist, verkürzt das größere K die Inbetriebnahmezeit der Last 18 und vergrößert den Einschaltstrom. Andererseits reduziert das kleinere K den Einschaltstrom und verlängert die Inbetriebnahmezeit. Die Ausführungsform stellt den Koeffizienten K geeignet ein, um den Einschaltstrom bei Inbetriebnahme der Last 18 zu unterdrücken.
Auf diese Weise nimmt der Inverterstromgenerator 100 gemäß der Ausführungsform den Lastmotor 18 in Betrieb durch Einstellen eines Spannungsbefehlswerts, der von dem PWM-Signalerzeuger 152 ausgegeben werden soll, auf einen kleineren Wert, wodurch eine Wechselspannung verkleinert wird, die von dem Inverter 15 ausgegeben werden soll. Zu dieser Zeit behält die Ausführungsform die minimale Ausgangsspannung (4) bei, die eingestellt wird, um den an der Last 18 angebrachten Schaltschütz 18a nicht abzuschneiden.
Die Ausführungsform ist in der Lage, einen plötzlichen Anstieg eines an die Last 18 gegebenen Stroms zu verhindern, wie auch einen Überstrom. Die Ausführungsform erlaubt es deshalb Teilen, wie zum Beispiel Halbleiterelementen des Inverterstromgenerators 100, eine niedrige Widerstandsstromstärke aufzuweisen. Dies ergibt eine Reduzierung der Größe der Halbleiterelemente, wie zum Beispiel Transistoren, die in dem Schalt-Schaltkreis 150 verwendet werden.
Bei Inbetriebnahme der Last 18, ändert oder überstreicht die Ausführungsform einen Frequenzbefehlswert, um eine Inbetriebnahmezeit der Last 18 zu verkürzen, wenn die Last 18 ein Induktionsmotor ist. Eine Verkürzung der Inbetriebnahmezeit ist gleich einem effizienten Energietransfer zu der Last 18 und Reduzieren einer Last des Wandlers 14 und Motors 11, die die Energie liefern.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsform erklärt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Die Konfiguration jedes Teils der Ausführungsform kann durch jede andere Konfiguration ersetzt werden, die ähnliche Funktionen bereitstellen kann.
Zum Beispiel, obwohl die Ausführungsform das Amperemeter 157 für alle in 2 dargestellten Phasen anordnet, kann das Amperemeter nur für zwei Phasen eingerichtet sein.
Wie oben angemerkt, wählt der Inverterstromgenerator 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine vorbestimmte minimale Ausgangsspannung, falls der Ausgangsstrom von der Schalteinheit 150 eine obere Stromschwelle überschreitet, erzeugt einen Spannungsbefehlswert und ein PWM-Signal basierend auf der minimalen Ausgangsspannung und betreibt den Inverter 15 mit dem PWM-Signal. Entsprechend ist die vorliegende Erfindung in der Lage, einen Stromanstieg bei Inbetriebnahme der Last 18 zu unterdrücken und die Antriebsmaschine (Motor) 11 von einem Abwürgen abzuhalten.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar, um die Effizienz jedes Inverterstromgenerators zu verbessern.
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität unter 35USC §119 zu der japanischen Patenanmeldung Nr. 2011-054533 , eingereicht am 11. März 2011, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingefügt ist. Obwohl die Erfindung oben durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden Fachmännern im Lichte der Lehre klar werden. Der Schutzbereich der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003-111428 [0004]
JP 2011-054533 [0085]

Claims

Ein Inverterstromgenerator mit einer Antriebsmaschine, einem Synchronmotor gekoppelt mit der Antriebsmaschine, ein Wandler verbunden mit dem Synchronmotor, ein Inverter verbunden mit dem Wandler und ein Kondensator angeordnet zwischen dem Wandler und dem Inverter, wobei die Antriebsmaschine den Synchronmotor rotiert, um Wechselstrom zu erzeugen, der Wandler den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und der Inverter den Gleichstrom in Wechselstrom einer benötigten Frequenz invertiert, wobei der Inverter umfasst: einen Spannungsbefehlerzeuger zum Erzeugen eines Spannungsbefehlswerts gemäß einem extern spezifizierten Spannungswert und zum Ausgeben des Spannungsbefehlswerts; einen Frequenzbefehlserzeuger zum Erzeugen eines Frequenzbefehlswerts gemäß einem extern spezifizierten Frequenzwert und zum Ausgeben des Frequenzbefehlswerts; einen PWM-Signalerzeuger zum Erzeugen eines PWM-Signals gemäß dem Spannungsbefehlswert und Frequenzbefehlswerts; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist, eine Vielzahl von Halbleiterelementen gemäß dem PWM-Signal an- und auszuschalten und den Wechselstrom der benötigten Frequenz zu erzeugen; und ein Stromdetektor zum Erfassen eines Ausgangsstroms der Schalteinheit, wobei der Spannungsbefehlserzeuger einen Spannungsbefehlswechsler beinhaltet, der eingerichtet ist: (i) einen Spannungswert entsprechend dem extern spezifizierten Spannungswert zu erzeugen und auszugeben in einem Normalzustand, in dem der durch den Stromdetektor erfasste Ausgangsstrom gleich oder kleiner als eine voreingestellte obere Stromschwelle ist, und (ii) einen Spannungswert entsprechend einer minimalen Ausgangsspannung auszugeben, die voreingestellt ist, kleiner zu sein als der extern spezifizierte Spannungswert, in einem Fall, in dem die Ausgangsspannung größer als die obere Stromschwelle ist.
Inverterstromgenerator nach Anspruch 1, wobei die minimale Ausgangsspannung auf einen Spannungswert voreingestellt ist, der kleiner ist als der extern spezifizierte Spannungswert und der unterdrückt ist, um einen Schaltschütz nicht abzuschneiden, der den Start und Stopp einer Last steuert, die mit dem Wechselstrom des Inverters betrieben wird.
Der Inverterstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spannungsbefehlserzeuger weiterhin einen Korrektor beinhaltet, der ein Verhältnis eines PN-Spannungswerts des Kondensators zu einem PN-Spannungswert zum Laden des Kondensators berechnet und den extern spezifizierten Spannungswert mit dem berechneten Verhältnis multipliziert, um den Spannungsbefehlswert in dem Normalzustand zu berechnen.
Inverterstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Spannungsbefehlserzeuger weiterhin einen Filter nach dem Spannungsbefehlswechsler beinhaltet, der Filter den Spannungsbefehlswert mit einer ersten Verfolgungsgeschwindigkeit ändert und ausgibt, wenn der Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlswechsler dazu tendiert, kleiner zu werden, den Spannungsbefehlswert mit einer zweiten Verfolgungsgeschwindigkeit ändert und ausgibt, die kleiner als die erste Verfolgungsgeschwindigkeit ist, wenn der Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlswechsler dazu tendiert, größer zu werden.
Inverterstromgenerator nach Anspruch 4, wobei der Filter umfasst: einen Multiplizierer, der eingerichtet ist, eine Abweichung des Spannungsbefehlswerts des Spannungsbefehlswechslers von einem vorhergehenden Spannungsbefehlswert des Spannungsbefehlserzeugers zu evaluieren, die Abweichung mit einem ersten Koeffizienten zu multiplizieren, wenn die Abweichung positiv ist, und selbige mit einem zweiten Koeffizienten zu multiplizieren, der größer als der ersten Koeffizient ist, wenn die Abweichung negativ ist; ein Addierer, der eingerichtet ist, ein Ergebnis der Multiplikation des Multiplizierers zu dem vorhergehenden Spannungsbefehlswert zu addieren, und ein Ergebnis der Addition als einen neuen Spannungsbefehlswert auszugeben; und eine Betriebseinheit, die eingerichtet ist, den neuen Spannungsbefehlswert mit einem minimalen Spannungsbefehlswert entsprechend der minimalen Ausgangsspannung zu vergleichen, den neuen Spannungsbefehlswert als den Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlserzeuger auszugeben, falls der neue Spannungsbefehlswert größer als der minimale Spannungsbefehlswert ist, und falls der neue Spannungsbefehlswert gleich oder kleiner dem minimalen Spannungsbefehlswert ist, den Spannungsbefehlswert auf den minimalen Spannungsbefehlswert festzuhalten, so dass der minimale Spannungsbefehlswert als der Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlserzeuger ausgegeben wird.
Inverterstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Frequenzbefehlserzeuger einen multiplizierenden Faktor B berechnet gemäß: B = 1 – V₂/V₁, wobei V₁ der extern spezifizierte Spannungswert und V₂ der Spannungsbefehlswert von dem Spannungsbefehlserzeuger ist, und den Frequenzbefehlswert f_c erzeugt gemäß: f = f₁ × (1 – K × B), wobei f₁ der extern spezifizierte Frequenzwert ist und K ein Koeffizient ist.
Inverterstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend: ein Stromverbrauch-Rechner, der eingerichtet ist, einen Stromverbrauch der Last zu berechnen gemäß dem Spannungsbefehlswert des Spannungsbefehlserzeugers und dem von dem Stromdetektor erfassten Ausgangsstromwert, wobei der Stromverbrauchs-Rechner eine Korrespondenztabelle beinhaltet, die eine Beziehung zwischen einem berechneten Stromverbrauch und einer Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine anzeigt, eine Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsmaschine gemäß dem berechneten Stromverbrauch und der Korrespondenzstabelle bestimmt und die Antriebsmaschine mit der bestimmten Rotationsgeschwindigkeit befehligt.
Inverterstromgenerator nach Anspruch 7, wobei der Stromverbrauch-Rechner eine Impedanz Z eines effektiven Stroms gemäß eines q-Achsenstroms, d-Achsenstroms und eines von dem Stromdetektor erfassten Leitungsstroms und einer Ausgangsspannung des Inverters findet und den Stromverbrauch P₁ der Last berechnet als eine Funktion der Impedanz Z und des extern spezifizierten Spannungswerts gemäß einer Beziehung