DE112006004105T5

DE112006004105T5 - Invertereinrichtung

Info

Publication number: DE112006004105T5
Application number: DE200611004105
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kaitani; Satoshi Azuma
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2009-08-27
Also published as: JP4918483B2; US20090052209A1; US7791911B2; KR100934311B1; KR20080067958A; JPWO2008072348A1; CN101331672B; CN101331672A; WO2008072348A1

Abstract

Eine Invertereinrichtung, umfassend:
eine Wandlerschaltung, die einen Wechselstrom gleichrichtet, der von einer Wechselstromleistungsversorgung ausgegeben wird, um einen gleichgerichteten Strom zu generieren;
einen Kondensator, der darin den gleichgerichteten Strom speichert, der von der Wandlerschaltung ausgegeben wird;
eine Inverterschaltung, die einen Gleichstrom, der von dem Kondensator ausgegeben wird, in eine gewisse Wechselstromausgabe wandelt und die gewisse Wechselstromausgabe ausgibt;
eine Spannungssteuereinheit, die eine Spannung des Kondensators in einem gewissen Wert steuert; und
eine Stromsteuereinheit, die basierend auf einem Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, einen Ausgabebefehl zum Steuern eines Stroms, der von der Inverterschaltung ausgegeben wird, generiert und den Ausgabebefehl zu der Inverterschaltung ausgibt, wobei
die Spannungssteuereinheit den Strombefehl basierend auf Information in der Spannung des Kondensators und dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, generiert, während einer Periode, wenn ein beliebiges einer Momentanleistungsabsenkung und eines Momentanspan nungsabfalls in der Wechselstromleistungsversorgung auftritt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Invertereinrichtung. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Invertereinrichtung, die in der Lage ist, ohne Stopp Ansteuerung einer Last fortzusetzen, selbst wenn eine Momentanleistungsabsenkung oder ein Momentanspannungsabfall (hierin nachstehend gemeinsam als "Momentanspannungsabfall" bezeichnet) in einer Systemleistungsversorgung auftritt.
STAND DER TECHNIK
Patentliteraturstelle 1 offenbart z. B. eine Invertereinrichtung (Invertersteuervorrichtung), die in der Lage ist, Wandlung elektrischer Leistung für eine Übertragung zu einer Last fortzusetzen, selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in dem elektrischen Leistungssystem auftritt. In der in Patentliteraturstelle 1 offenbarten herkömmlichen Technologie werden, wenn ein Momentanspannungsabfall in dem elektrischen Leistungssystem auftritt, die Gleichstrombusspannung und der Strom, der zu der Invertereinrichtung eingegeben wird, erfasst, und es wird eine Rückkopplungssteuerung derart durchgeführt, dass die Gleichstrombusspannung der Invertereinrichtung eine gewisse gewünschte Spannung erzielt basierend auf der erfassten Gleichstrombusspannung und dem erfassten eingegebenen Strom. Außerdem wird die ausgegebene Frequenz der Invertereinrichtung derart abgestimmt, dass der eingegebene Strom eine Steuervorrichtungsausgabe der Gleichstrombusspannung erfüllt. Entsprechend ist die Invertereinrichtung in der Lage, Ansteuerung einer Last ohne Stopp fortzusetzen, selbst wenn ein Momentanspannungsabfall auftritt.

Patentliteraturstelle 1: japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. H4-317592

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
In der durch Patentliteraturstelle 1 offenbarten herkömmlichen Technologie wird jedoch eine ausgegebene Spannung nicht abgestimmt, während die ausgegebene Frequenz der Invertereinrichtung abgestimmt wird basierend auf der Steuervorrichtungsausgabe der Gleichstrombusspannung. In der herkömmlichen Technologie wird Phasenabstimmung der ausgegebenen Spannung der Invertereinrichtung nur einmal auf Auftreten hin eines Momentanspannungsabfalls ausgeführt. Nach der Phasenabstimmung wird nur die ausgegebene Frequenz der Invertereinrichtung gesteuert. Aus diesem Grund bestand das Problem darin, ob die Gleichstrombusspannung oder der Invertereingangsstrom jeden Befehlswert erfüllen können.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems unternommen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Invertereinrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, Ansteuerung einer Last zuverlässig fortzusetzen, selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in einer Systemleistungsversorgung auftritt.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die obigen Probleme zu lösen und die Ziele zu erreichen, enthält eine Invertereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Wandlerschaltung, die einen Wechselstrom gleich richtet, der von einer Wechselstromleistungsversorgung ausgegeben wird, um einen gleichgerichteten Strom zu generieren; einen Kondensator, der darin den gleichgerichteten Strom speichert, der von der Wandlerschaltung ausgegeben wird; eine Inverterschaltung, die einen Gleichstrom, der von dem Kondensator ausgegeben wird, in eine gewisse Wechselstromausgabe wandelt und die gewisse Wechselstromausgabe ausgibt; eine Spannungssteuereinheit, die eine Spannung des Kondensators in einem gewissen Wert steuert; und eine Stromsteuereinheit, die basierend auf einem Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, einen Ausgabebefehl zum Steuern eines Stroms generiert, der von der Inverterschaltung ausgegeben wird, und den Ausgabebefehl ausgibt, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, wobei die Spannungssteuereinheit den Strombefehl generiert basierend auf Information in der Spannung des Kondensators und den Ausgabebefehl, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, während einer Periode, wenn ein beliebiges von der Momentanleistungsabsenkung und dem Momentanspannungsabfall in der Wechselstromleistungsversorgung auftritt.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einer Invertereinrichtung ein Strombefehl, der zu einem Stromsteuersystem auszugeben ist, generiert basierend auf Information in einer Spannung eines Glättungskondensators und einem Ausgabebefehl, der zu einer Inverterhauptschaltung auszugeben ist, während einer Periode, wenn eine Momentanleistungsabsenkung oder ein Momentanspannungsabfall in einer Systemleistungsversorgung auftritt. Eine derartige Erzeugung eines Strombefehls führt zu einem Effekt, dass Ansteuerung einer Last sicher fortgesetzt werden kann, selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer Invertereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Basiskonfiguration zum Bestimmen eines Spannungssteuersystems gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine grafische Darstellung eines Antwortzustands von Spannungssteuersystemen der ersten Ausführungsform und der herkömmlichen Technologie zum Zweck eines Vergleichs.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Invertereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein schematisches Diagramm einer Basiskonfiguration zum Bestimmen eines Spannungssteuersystems gemäß der zweiten Ausführungsform.
6-1 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer Ansteuereinheit in einer Inverterhauptschaltung einer Invertereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
6-2 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration eines relevanten Teils eines Rückkopplungssteuersystems der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
6-3 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration eines Spannungssteuersystems, das einen Teil des Rückkopp lungssteuersystems der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform bildet.
BESTER MODUS/BESTE MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen von Invertereinrichtungen der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Es wird ver merkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen begrenzt ist.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer Invertereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Invertereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, hat einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss. Eine Systemleistungsversorgung 1 ist mit dem Eingangsanschluss verbunden, und ein Motor 5 als eine Last ist mit dem Ausgangsanschluss verbunden. Ansteuerung des Motors 5 wird durch einen Diodenwandler 2, einen Glättungskondensator 3, eine Inverterhauptschaltung 4, Stromdetektoren 6a und 6b, einen Spannungsdetektor 19 und ein Rückkopplungssteuersystem, das basierend auf Erfassungsergebnissen der Stromdetektoren 6a und 6b und des Spannungsdetektors 19 arbeitet, gesteuert. Das Rückkopplungssteuersystem enthält ein Spannungssteuersystem 15, ein Stromsteuersystem 16, einen Integrierer 28, Koordinatenwandlungseinheiten 8a und 8b und eine Steuereinheit 7. In dieser Konfiguration wird die Inverterhauptschaltung 4 mit der Ausgabe der Steuereinheit 7 gesteuert.
(Funktionen von Elementen der Invertereinrichtung)
Anschließend werden nachstehend Funktionen der Elemente der Invertereinrichtung erläutert.
Der Diodenwandler 2, wie in 1 gezeigt, enthält sechs Dioden, die eine Vollbrückenschaltung bilden. Der Diodenwandler 2 wandelt einen dreiphasigen Wechselstrom, der von der Systemleistungsversorgung 1 ausgegeben wird, in einen Gleichstrom. Der Glättungskondensator 3 speichert darin den Gleichstrom, der von dem Diodenwandler 2 ausgegeben wird. Die In verterhauptschaltung 4 enthält eine Vielzahl von Schaltungseinheiten (Schalteinheiten), von denen jede ein Schaltelement und eine Diode enthält. Das Schaltelement und die Diode sind miteinander umgekehrt-parallel verbunden. Die Schaltungseinheiten sind in einer oberen Stufe und einer unteren Stufe angeordnet. Eine Schalteinheit in der oberen Stufe und eine Schalteinheit in der unteren Stufe bilden ein Paar und sie sind in Reihe verbunden. Jedes Paar der Schalteinheiten ist mit einem angrenzenden Paar parallel verbunden. Die Inverterhauptschaltung 4 enthält drei Paare von Schalteinheiten für eine dreiphasige Operation, wobei somit eine Brückenschaltung gebildet wird. Die Inverterhauptschaltung 4 wandelt den Gleichstrom, der in dem Glättungskondensator 3 gespeichert ist, in einen Wechselstrom. Der Spannungsdetektor 19 überwacht angemessen die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 3. Jeder der Stromdetektoren 6a und 6b überwacht angemessen einen Laststrom (Phasenstrom) basierend auf Strömen, die von der Inverterhauptschaltung 4 ausgegeben werden (hierin nachstehend "Inverterstromausgabe"). In 1 wurde kein Stromdetektor für eine W-Phase gezeigt, da der Strom von der W-Phase durch Vektorverarbeitung in erfassten Strömen der U- und W-Phasen kalkuliert werden kann.
Die Koordinatenwandlungseinheit 8a führt eine Verarbeitung zur Wandlung der Inverterstromausgabe, welche in einem dreiphasigen festen Koordinatensystem UVW ist, in einen Wert für ein rotierendes Koordinatensystem (orthogonales dq-Doppelachsen-Rotationskoordinatensystem) durch. Das Rotationskoordinatensystem rotiert in Synchronisation mit der ausgegebenen Frequenz der Inverterausgabe. Genauer führt basierend auf einer Standardphase Θ, die durch den Integrierer 28 kalkuliert wird, was nachstehend beschrieben wird, die Koordinatenwandlungseinheit 8a eine arithmetische Operation in den Strömen der Phasen U, W und V (i_u, i_v und i_w) durch, die durch die Stromdetektoren 6a und 6b erfasst/kalkuliert werden, wobei dadurch ein q-Achsenstrom i_q erhalten wird, der sich in ein Drehmoment des Motors 5 übersetzt. Die Koordinatenwandlungseinheit 8a gibt den q-Achsenstrom i_q aus. Die Koordinatenwandlungseinheit 8a kann konfiguriert sein, einen d-Achsenstrom i_d zu kalkulieren, der eine Stromkomponente einer d-Achse ist, die um 90 Grad von der q-Achse verzögert ist. Da jedoch nur der q-Achsenstrom i_q in der ersten Ausführungsform verwendet wird, wie nachstehend beschrieben wird, ist es nicht notwendig, den d-Achsenstrom in der ersten Ausführungsform zu kalkulieren.
Das Spannungssteuersystem 15 enthält einen Subtrahierer 9, eine Spannungssteuervorrichtung 10, die eine Proportionalsteuervorrichtung ist, einen Multiplizierer 11 und einen Operator 61. Das Spannungssteuersystem 15 generiert einen q-Achsen-Strombefehl (i_q*) basierend auf der Spannung (V_dc) über den Anschlüssen des Glättungskondensators 3, die durch den Spannungsdetektor 19 erfasst wird, einer Zielspannung (V_dc*) des Glättungskondensators 3, der notwendig ist, um eine Ansteuerung des Motors 5 fortzusetzen, und der Ausgabe des Stromsteuersystems 16, was nachstehend beschrieben wird. Die Spannungssteuervorrichtung 10 kann mit einer Proportional-Integral-Steuervorrichtung konfiguriert sein.
Das Stromsteuersystem 16 enthält einen Subtrahierer 12, eine Stromsteuervorrichtung 13, die eine Proportionalsteuervorrichtung ist, und einen Koeffizientenmultiplizierer 14. Das Stromsteuersystem 16 generiert einen q-Achsen-Strombefehl (V_q*) basierend auf einer Steuerausgabe (q-Achsen-Strombefehl: i_q*) des Spannungssteuersystems 15 und einer Ausgabe (q-Achsenstrom: i_q) der Koordinatenwandlungseinheit 8a. Die Stromsteuervorrichtung 13 kann mit einer Proportional-Integral-Steuervorrichtung konfiguriert sein.
Die Koordinatenwandlungseinheit 8b führt eine Verarbeitung zum Wandeln eines Wertes in dem orthogonalen dp-Doppelachsen-Rotationskoordinatensystem in einen Wert in dem dreiphasigen festen Koordinatensystem UVW durch. Genauer generiert basierend auf der Standardphase Θ, die von dem Integrierer 28 ausgegeben wird, die Koordinatenwandlungseinheit 8b Befehlswerte (Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehle: v_u*, v_v* und v_w*) einer ausgegebenen Spannung des Inverters basierend auf der Steuerausgabe (dem q-Achsen-Spannungsbefehl: V_q*) des Stromsteuersystems 16 und einem vordefinierten d-Achsen-Spannungsbefehl (V_d*). Wie nachstehend beschrieben wird, werden in der ersten Ausführungsform die Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehle (v_u*, v_v* und v_w*) für den Motor 5 nur aus dem q-Achsen-Spannungsbefehl v_q* generiert (mit anderen Worten wird der d-Achsen-Spannungsbefehl v_d* auf Null gesetzt).
Basierend auf den Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehlen (v_u*, v_v* und v_w*) generiert die Steuereinheit 7 ein Steuersignal, das die Inverterausgabe veranlasst, gewünschte Spannungen, gewünschte Frequenzen und gewünschte Phasen aufzuweisen. Die Steuereinheit 7 gibt das Steuersignal zu der Inverterhauptschaltung 4 aus.
(Operationen der Invertereinrichtung)
Die Operationen der Invertereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform werden nachstehend mit Bezug auf 1 beschrieben.
Der Strom, der von der Systemleistungsversorgung 1 ausgegeben wird, wird in dem Glättungskondensator 3 über den Diodenwandler 2 gespeichert. Wenn die Systemleistungsversorgung 1 normal arbeitet, wird der Strom, der in dem Glättungskondensator 3 gespeichert ist, verwendet, um eine gewünschte Wechselspannung in der Inverterhauptschaltung 4 durch Verwenden bekann ter Techniken zu erhalten, und die Wechselspannung wird zu dem Motor 5 ausgegeben.
Falls ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung 1 auftritt, werden andererseits die Systemleistungsversorgung 1 und der Glättungskondensator 3 voneinander wegen der Operation des Diodenwandlers 2 elektrisch getrennt. In diesem Zustand behält, da typischerweise die Inverterhauptschaltung 4 eine Ansteuerung beibehält, die Spannung des Glättungskondensators 3 eine Verringerung bei, und die Inverterhauptschaltung 4 stoppt, sobald der gesamte Strom aus dem Glättungskondensator 3 gezogen ist.
In der ersten Ausführungsform erfasst jedoch der Spannungsdetektor 19 das Auftreten des Momentanspannungsabfalls, und gibt die erfasste Spannung V_dc des Glättungskondensators 3 zu dem Spannungssteuersystem 15 ein.
Anschließend subtrahiert der Subtrahierer 9 die erfasste Spannung V_dc, die zu dem Spannungssteuersystem 15 eingegeben wird, von der Zielspannung V_dc*. Das Subtraktionsergebnis (= V_dc* – V_dc) das durch den Subtrahierer 9 erhalten wird, wird zu der Spannungssteuervorrichtung 10 eingegeben. Die Spannungssteuervorrichtung 10 generiert und gibt aus den Strombefehl i_dc*, der durch den Glättungskondensator 3 fließen sollte. Unterdessen werden die erfasste Spannung V_dc und der q-Achsen-Spannungsbefehl V_q*, der von dem Stromsteuersystem 16 ausgegeben wird, zu dem Operator 61 eingegeben. Der Operator 61 führt eine arithmetische Operation durch, um "V_dc/V_q*" zu erhalten. Der Multiplizierer 11 multipliziert den Strombefehl i_dc* und das Ergebnis der arithmetischen Operation V_dc/V_q*, das von dem Operator 61 ausgegeben wird. Das Ergebnis der Multiplikation wird von dem Spannungssteuersystem 15 ausgegeben. Der Strom, der von dem Spannungssteuersys tem 15 ausgegeben wird, wird als der q-Achsen-Strombefehl i_q* zu dem Stromsteuersystem 16 der nächsten Phase eingegeben.
Der Subtrahierer 12 führt Subtraktionsverarbeitung durch, um den q-Achsenstrom i_q von dem q-Achsen-Strombefehl i_q* zu subtrahieren, der in das Stromsteuersystem 16 eingegeben wurde. Das Ergebnis der Subtraktion (= i_q* – i_q), das durch den Subtrahierer 12 erhalten wird, wird zu der Stromsteuervorrichtung 13 eingegeben, wo es in einen Frequenzbefehl f* gewandelt wird. Der Frequenzbefehl f* wird zu dem Koeffizientenmultiplizierer 14 eingegeben, wo er in den q-Achsen-Spannungsbefehl V_q* transformiert wird. Der Koeffizientenmultiplizierer 14 ist basierend auf der Beziehung zwischen der Ausgabefrequenz und der Ausgabespannung des Inverterausgangs konfiguriert. Falls z. B. die bekannte V/f-Steuerung eingesetzt wird, wird der Koeffizient des Koeffizientenmultiplizierers 14 ein konstanter Wert Kvf sein. Für eine Kalkulation des q-Achsenstroms i_q, der zu dem Subtrahierer 12 einzugeben ist, erfordert der Koordinatenwandler 8a Phaseninformation (Bezugsphase Θ). Die Phaseninformation wird in dem Integrierer 28 aus der Stromausgabe (Frequenzbefehl f*) der Stromsteuervorrichtung 13 kalkuliert. Die Operationen, die danach ausgeführt werden, sind wie oben beschrieben, und ihre Erläuterung wird somit nachstehend weggelassen.
In der ersten Ausführungsform wird in dem Spannungssteuersystem 15 der Multiplizierer 11 veranlasst, Multiplikationsverarbeitung durchzuführen, um "V_dc/V_q*", das durch den Operator 61 erhalten wird, mit dem Strombefehl i_dc*, der in den Glättungskondensator 3 fließen sollte, zu multiplizieren, um den q-Achsen-Strombefehl i_q* zu erhalten. Der Grund zum Einsatz einer derartigen Konfiguration wird nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist ein schematisches Diagramm der Basiskonfiguration zum Bestimmen der Konfiguration des Spannungssteuersystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Multiplizierer 70 und ein Integrierer 72 werden in 2 gezeigt, wobei "s" in dem Kasten des Integrierers 72 den Laplace-Operator (s-Funktion) darstellt und "C" die Kapazität des Glättungskondensators 3 darstellt. Somit funktioniert der Integrierer 72 als ein Integrierer.
Die Beziehung zwischen der Energie, die von dem Glättungskondensator 3 ausgegeben wird, und der Energie der Inverterausgabe wird nachstehend erläutert. Zuerst ist die Energie (elektrische Leistung), die von dem Glättungskondensator 3 ausgegeben wird, "V_dc × i_dc". Andererseits ist die Energie (elektrische Leistung) der Inverterausgabe "V_d × i_d + V_q × i_q". Da die Inverterhauptschaltung 4 selbst keine Energiequelle hat, ist die Energie, die von dem Glättungskondensator 3 ausgegeben wird, gleich der Energie der Inverterausgabe. Außerdem kann in der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, da V_d* = 0 (mit anderen Worten V_d = 0) ist, die Beziehung zwischen i_dc und i_q durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: idc = iq × Vq/Vdc (1)
Das in 2 gezeigte Steuersystem wurde basierend auf Gleichung (1) gestaltet, wobei i_dc durch Multiplizieren von i_q mit dem Koeffizienten "V_q/V_dc" kalkuliert wird. Der Glättungskondensator mit der Kapazität C wird mit i_dc geladen, und somit wird V_dc als Ausgabe des Glättungskondensators erhalten.
Die Ausgabe der Spannungssteuervorrichtung 10 ist i_dc*. In der Stromsteuervorrichtung ist es wünschenswert, dass die q-Achsenstromkomponente i_q, die sich direkt auf den Drehmomentbetrag bezieht, gesteuert wird. Daher wird wie oben beschrieben in der ersten Ausführungsform die Konfiguration angenom men, in der der Operator 61, der eine arithmetische Operation durchführt, um "V_dc/V_q*" zu erhalten, und der Multiplizierer 11, der die Ausgabe des Operators 61 mit "i_dc*" multipliziert, in dem Spannungssteuersystem 15 derart vorgesehen sind, dass die q-Achsen-Stromkomponente i_q von dem Spannungssteuersystem 15 zu dem Stromsteuersystem 16 ausgegeben wird.
Da Gleichung (1) zu i_q = i_dc × V_dc/V_q geändert werden kann, wurde mit anderen Worten die Konfiguration angenommen, in der der Multiplizierer 11 die Ausgabe des Operators 61, der eine arithmetische Operation durchführt, um "V_dc/V_q*" zu erhalten, mit i_dc multipliziert, was zu dem Multiplizierer 11 eingegeben wird, um den q-Achsen-Strombefehl i_q* zu dem Stromsteuersystem 16 auszugeben.
3 ist eine grafische Darstellung eines Antwortzustands von Spannungssteuersystemen der ersten Ausführungsform und der herkömmlichen Technologie für den Zweck eines Vergleichs. Die oberste Grafik (a) in 3 repräsentiert einen Zustand des Systems, die Grafik (b) unter der Grafik (a) repräsentiert eine Wellenform von V_q, die Grafik (c) unter der Grafik (b) repräsentiert die Gleichstrombusspannung gemäß einem herkömmlichen Beispiel und die unterste Grafik (d) repräsentiert die Gleichstrombusspannung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der Grafik (a) gezeigt, verringert sich z. B., wenn sich der Systemzustand von einem normalen Zustand zu einem Momentanspannungsabfallzustand wendet, die q-Achsen-Spannungskomponente V_q mit einer Verringerung in den Umdrehungen des Motors, der als eine Last dient.
In einem derartigen Fall wird in der herkömmlichen Technologie die Steuerung durch das Spannungssteuersystem nur für eine gewisse Verstärkung durchgeführt. Als ein Ergebnis ändert sich die Antwort des Spannungssteuersystems zusammen mit der Änderung des Wertes von V_q. Entsprechend wird die Antwort manchmal übermäßig und wird manchmal unzureichend abhängig von dem Wert von V_q, was verursacht, dass die Gleichstrombusspannung unregelmäßig wird, wie aus der Grafik (c) in 3 gesehen wird.
Andererseits führt in der ersten Ausführungsform der Multiplizierer 11 eine Steuerung durch, in der der Term V_q* zuvor widergespiegelt wird. Entsprechend wird die Antwort des Spannungssteuersystems ungeachtet des Wertes von V_q nicht instabil, sodass die Antwort des Spannungssteuersystems stabil wird, wie aus der Grafik (d) in 3 gesehen wird. Auf diese Art und Weise ist es für den Invertereingangsstrom einfach, eine Steuervorrichtungsausgabe der Gleichstrombusspannung zu erfüllen.
In der ersten Ausführungsform wurde eine Konfiguration eingesetzt, in der der Strom erfasst wird, der in den Motor 5 fließt. Alternativ kann der Strom, der zu der Inverterhauptschaltung 4 einzugeben ist, oder der Strom, der durch jeden Arm der Inverterhauptschaltung 4 fließt, erfasst werden. Die Erfassung des Stroms, der in den Motor 5 fließt, ist in verschiedener Hinsicht von Vorteil, wie nachstehend erläutert wird.
Der Strom, der zu der Inverterhauptschaltung 4 einzugeben ist, fließt typischerweise nahe zu einer Rechteckwellenform, die aus Impulsbreitenmodulation resultiert. Um beliebige beträchtliche Information aus einem derartigen Strom zu erhalten, muss der Strom durch Verwenden z. B. eines Tiefpassfilters gefiltert werden. Die Notwendigkeit eines derartigen Filterns verschlechtert die Antwort des Stromsteuersystems. Außerdem erhöht sich die Leitungsimpedanz zwischen der Inverterhauptschaltung 4 und dem Glättungskondensator 3 wegen Bereitstellung eines Stromdetektors zum Messen eines eingegebenen Stroms, was zu einem Nachteil dadurch führt, dass sich die Stoßspannung wegen der Operation von Schalteinheiten erhöht, die die Inverterhauptschaltung 4 bilden.
Im Gegensatz dazu gibt es in der ersten Ausführungsform keine Notwendigkeit, Filtern mit Bezug auf den Strom durchzuführen, der erfasst wird, d. h. den Strom, der in den Motor 5 fließt, da der Strom eine Pseudosinuswellenform hat. Entsprechend kann die Invertereinrichtung mit einer einfachen Konfiguration konfiguriert werden. Da die Schaltungsleitung zwischen der Inverterhauptschaltung 4 und dem Glättungskondensator 3 verkürzt werden kann, kann außerdem ebenso ein Effekt erhalten werden, dass eine große Stoßspannung nicht generiert wird.
Wie oben beschrieben, wird in der ersten Ausführungsform der q-Achsen-Strombefehl i_q*, der für das Stromsteuersystem erforderlich ist, wie folgt erhalten. D. h. es wird eine gewisse Multiplikationsverarbeitung in dem Strombefehl i_dc* durchgeführt, der zu dem Glättungskondensator auszugeben ist, wobei dadurch der Strom i_dc des Glättungskondensators sicher erhalten wird, der für das Spannungssteuersystem erforderlich ist, um die V_dc zu erhalten, die in einem gewünschten Wert stabil ist. Selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in einer Systemleistungsversorgung auftritt, kann daher die Ansteuerung der Invertereinrichtung stabil fortgesetzt werden.
Selbst wenn sich die Drehzahl des Motors 5 wegen der Last, die mit dem Motor 5 verbunden ist, verringert, wird außerdem die Inverterhauptschaltung 4 derart gesteuert, dass die Spannung des Glättungskondensators 3 auf einem gewissen Wert unterhalten wird. Als ein Ergebnis werden die Zahl von Umdrehungen des Motors 5 und die Ausgabefrequenz der Inverterhauptschaltung 4 auf eine derartige Art und Weise gesteuert, dass die Zahl von Umdrehungen und die Ausgabefrequenz des Motors 5 "fast" konstant beibehalten werden. "Fast" wird hier verwendet, da es kleinere Schwankungen wegen dem Verlust wegen Wandlung in der Inverterhauptschaltung 4 und dem Verlust in dem Motor 5 geben kann. Zusammen mit der Abbremsung des Motors 5 werden sich die Ausgabefrequenz und die Ausgabespannung V_q der Inverterhauptschaltung 4 verringern. Da jedoch der Multiplizierer 11 des Spannungssteuersystems 15 den Term V_q berücksichtigt, wird die Antwort des Spannungssteuersystems 15 sogar auf eine Abbremsung des Motors 5 hin sicher auf einem gewünschten Wert beibehalten. Entsprechend kann die Ansteuerung der Inverterhauptschaltung 4 stabil fortgesetzt werden, bis der Motor 5 vollständig stoppt.
Wie oben erläutert, wird gemäß der Invertereinrichtung der ersten Ausführungsform während einer Periode, wenn eine Momentanleistungsabsenkung oder ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt, der Strombefehl, der zu der Stromsteuereinheit auszugeben ist, basierend auf der Information in der Spannung des Glättungskondensators und dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterhauptschaltung auszugeben ist, generiert. Selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt, kann daher eine Ansteuerung der Last sicher fortgesetzt werden.
Zweite Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Invertereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Invertereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, wird der Steuerbefehl, der zu der Inverterhauptschaltung 4 auszugeben ist, mit der Bedingung kalkuliert, dass V_d* = 0 ist. Unterdessen wird in der Invertereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Steuerbefehl, der zu der Inverterhauptschaltung 4 auszugeben ist, mit der Bedingung kalkuliert, dass V_d* ≠ 0 ist. Genauer ist das Spannungssteuersystem 25 auf der Basis der Konfigura tion der in 1 gezeigten Invertereinrichtung konfiguriert. Das Spannungssteuersystem 25 enthält, zusätzlich zu den Komponenten des Spannungssteuersystems 15, einen Operator 62, der eine arithmetische Operation, um "V_d*/V_q*" durch Verwenden des d-Achsen-Spannungsbefehls V_d* (gesetzter Wert) und des q-Achsen-Spannungsbefehls V_q* zu erhalten, durchführt, einen Multiplizierer 29, der die Ausgabe des Operators 62 mit dem d-Achsenstrom i_d multipliziert, und einen Subtrahierer 24, der die Ausgabe des Multiplizierers 29 von der Ausgabe des Multiplizierers 11 subtrahiert. Da andere Bestandteile die gleichen wie oder äquivalent zu jenen der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind, sind den Bestandteilen entsprechend jenen der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen gegeben und ihre detaillierte Erläuterung wird nachstehend weggelassen.
Anschließend werden die Konfiguration und die Operationen des Spannungssteuersystems 25 der in 4 gezeigten Invertereinrichtung nachstehend mit Bezug auf 5 erläutert. 5 ist ein schematisches Diagramm der Basiskonfiguration zum Bestimmen der Konfiguration des Spannungssteuersystems gemäß der zweiten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform ist die Energie (elektrische Leistung), die von dem Glättungskondensator 3 ausgegeben wird, "V_dc × i_dc", wie in dem Fall der ersten Ausführungsform. Außerdem ist die Energie der Inverterausgabe (elektrische Leistung) "V_d × i_d + V_q × i_q", was auch das gleiche wie in dem Fall der ersten Ausführungsform ist. Da jedoch in der zweiten Ausführungsform eine Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass V_d* ≠ 0 ist, verbleibt der Term V_d, sodass die folgende Gleichung die Beziehung zwischen i_dc und i_q darstellt. idc = (iq × Vq + id × Vd)/Vdc = iq × Vq/Vdc + Vd × id/Vdc (2)
Das in 5 gezeigte Steuersystem stellt Gleichung (2) dar. Der Multiplizierer 70 multipliziert i_q mit dem Koeffizienten "V_q/V_dc", und ein Addierer 74 addiert "V_d × i_d/V_dc" mit dem Ergebnis der Multiplikation, das in dem Multiplizierer 70 erhalten wird, wobei dadurch i_dc erhalten wird. Da der Glättungskondensator mit der Kapazität C mit i_dc geladen ist, wird V_dc erhalten.
Eine Ausgabe einer typischen Spannungssteuervorrichtung ist i_dc* (siehe z. B. die Spannungssteuervorrichtung 10 des in 1 gezeigten Spannungssteuersystems 15). In Stromsteuervorrichtungen ist es jedoch wünschenswert, dass die q-Achsen-Stromkomponente i_q, die sich direkt auf den Betrag des Drehmomentes bezieht, gesteuert wird. Dieser Aspekt ist der gleiche wie in dem Fall der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform sind unterdessen, wie in 4 gezeigt, vorgesehen in dem Spannungssteuersystem 25 der Operator 61, der eine arithmetische Operation durchführt, um "V_dc/V_q*" zu erhalten, der Multiplizierer 11, der die Ausgabe des Operators 61 mit "i_dc*" multipliziert, der Operator 62, der eine arithmetische Operation durchführt, um "V_d*/V_q*" zu erhalten, der Multiplizierer 29, der die Ausgabe des Operators 62 mit "i_d" multipliziert, und der Subtrahierer 24, der die Ausgabe des Multiplizierers 29 von der Ausgabe des Multiplizierers 11 subtrahiert. Auf diese Art und Weise ist das Spannungssteuersystem 25 konfiguriert, die q-Achsen-Stromkomponente i_q zu dem Stromsteuersystem 16 auszugeben.
Da mit anderen Worten die Gleichung (2) zu: iq = idc × Vdc/Vq – id × Vd/Vq (3) geändert werden kann, kann die q-Achsen-Stromsteuerung i_q* zu dem Stromsteuersystem 16 durch Konfigurieren des in 4 gezeigten Spannungssteuersystems 25 ausgegeben werden.
Wie oben beschrieben, wird in der zweiten Ausführungsform der q-Achsen-Strombefehl i_q*, der durch das Stromsteuersystem erforderlich ist, erhalten, wenn sowohl der d-Achsen-Spannungsbefehl V_d als auch der q-Achsen-Spannungsbefehl V_q gegeben sind, auf eine Weise, dass eine gewisse Verarbeitung zum Multiplizieren, Addieren und Subtrahieren in dem Strombefehl i_dc* durchgeführt wird, der zu dem Glättungskondensator auszugeben ist. Wegen einer derartigen Verarbeitung wird der Strom i_dc des Glättungskondensators, der durch das Spannungssteuersystem erforderlich ist, sicher erhalten, um V_dc zu erhalten, die in einem gewünschten Wert stabil ist. Selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt, kann daher die Ansteuerung der Invertereinrichtung stabil fortgesetzt werden.
Selbst wenn sich die Drehzahl des Motors 5 wegen der Last, die mit dem Motor 5 verbunden ist, verringert, wird außerdem die Inverterhauptschaltung 4 derart gesteuert, dass die Spannung des Glättungskondensators 3 auf einem gewissen Wert unterhalten wird. Als ein Ergebnis werden die Zahl von Umdrehungen des Motors 5 und die Ausgabefrequenz der Inverterhauptschaltung 4 auf eine derartige Art und Weise gesteuert, dass die Zahl von Umdrehungen und die Ausgabefrequenz des Motors 5 fast konstant beibehalten werden. Zusammen mit der Abbremsung des Motors 5 verringern sich die Ausgabefrequenz und die Ausgabespannungen V_q und V_d der Inverterhauptschaltung 4. Da jedoch die Multiplizierer 11 und 29 und der Subtrahierer 24 des Spannungssteuersystems 25 die Terme V_d und V_q berücksichtigen, wird die Antwort des Spannungssteuersystems 25 sogar auf Abbremsung des Motors 5 hin sicher auf einem gewünschten Wert unterhalten. Entsprechend kann die Ansteuerung der Inverterhauptschaltung 4 stabil fortgesetzt werden, bis der Motor 5 vollständig stoppt.
Da in der zweiten Ausführungsform jeder von dem d-Achsen-Spannungsbefehl V_d und dem q-Achsen-Spannungsbefehl V_q unabhängig gegeben sein kann, kann des weiteren jedes von dem Erregungszustand und der Drehmomentausgabe des Motors einzeln gesteuert werden. Auf diese Art und Weise kann ebenso das Ansteuerleistungsverhalten des Motors 5 in dem normalen Ansteuerungsmodus verbessert werden.
Die obigen Charakteristika können durch Vergleichen der Konfiguration des Spannungssteuersystems 15 gemäß der ersten Ausführungsform mit dem Spannungssteuersystem 25 gemäß der zweiten Ausführungsform verdeutlicht werden.
Zum Beispiel enthält das Spannungssteuersystem 15 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform nicht die Struktur (Komponenten äquivalent zu dem Subtrahierer 24, dem Multiplizierer 29 und dem Operator 62, die in 4 gezeigt werden), die den zweiten Term (–i_d × V_d/V_q) von Gleichung (3) aufhebt. Entsprechend kann der Befehlswert (der q-Achsen-Strombefehl i_q*) von i_q, der ursprünglich notwendig ist, nicht zu dem Stromsteuersystem 16 von dem Spannungssteuersystem 15 ausgegeben werden. Insbesondere wird in dem Spannungssteuersystem 15 gemäß der ersten Ausführungsform i_dc* in einem Zustand, wo die Spannung V_dc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 3 stabil ist, auf fast Null gesteuert. Entsprechend wird die Ausgabe des Spannungssteuersystems 15 Null, was dazu führt, dass ein großer Einfluss des Terms "–i_d × V_d" bleibt.
Andererseits enthält das Spannungssteuersystem 25 gemäß der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform die Struktur, die den Subtrahierer 24, den Multiplizierer 29 und den Operator 62 zum Aufheben des zweiten Terms (–i_d × V_d/V_q) von Gleichung (3) enthält. Daher kann ein gewünschter Befehlswert (der q-Achsen-Strombefehl i_q*) zu dem Stromsteuersystem 16 von dem Spannungssteuersystem 25 ausgegeben werden, wodurch der Invertereingangsstrom eine Steuervorrichtungsausgabe der Gleichstrombusspannung einfach erfüllt.
Wie oben erläutert, wird gemäß der Invertereinrichtung der zweiten Ausführungsform während einer Periode, wenn eine Momentanleistungsabsenkung oder ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt, der Strombefehl, der zu der Stromsteuereinheit auszugeben ist, generiert basierend auf der Information in der Spannung des Glättungskondensators, dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterhauptschaltung auszugeben ist, und den Ausgabeströmen der Inverterhauptschaltung. Entsprechend kann zusätzlich zu den Effekten, die in der ersten Ausführungsform erreicht werden, das Ansteuerleistungsverhalten der Last in der normalen Ansteuerung verbessert werden.
Dritte Ausführungsform.
6-1, 6-1 und 6-3 sind schematische Diagramme der Konfiguration einer Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer ist 6-1 ein schematisches Diagramm der Konfiguration einer Ansteuereinheit, die eine Inverterhauptschaltung einer Invertereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform enthält. 6-2 ist ein schematisches Diagramm der Konfiguration eines relevanten Teils eines Rückkopplungssteuersystems der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. 6-3 ist ein schematisches Diagramm der Konfiguration eines Spannungssteuersystems, das einen Teil des Rückkopplungssteuersystems der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform bildet.
Die Ansteuereinheit der Invertereinrichtung gemäß der in 6-1 gezeigten dritten Ausführungsform enthält einen Drehzahldetektor 30, der die Drehzahl des Motors 5 erfasst, der als eine Last dient. Die Geschwindigkeit, die durch den Drehzahldetektor 30 erfasst wird, wird zu dem in 6-2 gezeigten Rückkopplungssteuersystem eingegeben. Außerdem wird auch die Ausgabe des in 6-3 gezeigten Spannungssteuersystems 25 in das in 6-2 gezeigte Rückkopplungssteuersystem eingegeben. Die in 6-1 gezeigte Konfiguration außer dem Drehzahldetektor 30 ist die gleiche wie die oder äquivalent zu der jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, die in 1 und 4 gezeigt werden. Außerdem ist die Konfiguration des in 6-3 gezeigten Spannungssteuersystems die gleiche wie die oder äquivalent zu der des Spannungssteuersystems gemäß der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform. Deshalb werden den Bestandteilen, die die gleichen sind wie jene oder äquivalent sind zu jenen, die in 1 und 4 gezeigt werden, die gleichen Bezugszeichen wie jene gegeben, die in 1 und 4 gezeigt werden, und ihre detaillierte Erläuterung wird nachstehend weggelassen.
Unterdessen enthält das Rückkopplungssteuersystem der Invertereinrichtung gemäß der in 6-2 gezeigten dritten Ausführungsform ein Stromsteuersystem 31, eine Koordinatenwandlungseinheit 33b, eine Koordinatenwandlungseinheit 33a und einen Integrierer 43. Zu dem Stromsteuersystem 31 werden eingegeben die Drehzahl ω_r des Motors 5, die durch den Drehzahldetektor 30 erfasst wird, Ströme i_u und i_v, die durch die Stromdetektoren 6a und 6b erfasst werden, und eine Spannung V_dc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 3, die durch den Spannungsdetektor 19 erfasst wird. Die Koordinatenwandlungseinheit 33b wandelt einen erfassten Wert in dem dreiphasigen festen Koordinatensystem UVW zu einem erfassten Wert in dem orthogonalen dp-Doppelachsen-Rotationskoordinatensystem, und gibt das Ergebnis zu dem Stromsteuersystem 31 aus. Die Koordinatenwandlungseinheit 33a generiert Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehle (v_u*, v_v*, v_w*), die durch Durchführung von Koordinatenwandlung in der Ausgabe (dem q-Achsen-Spannungsbefehl V_q*, d-Achsen-Spannungsbefehl V_d*) des Stromsteuersystems 31 erhalten werden. Der Integrierer 43 gibt Information in der Bezugsphase zu den Koordinatenwandlungseinheiten 33a und 33b. Das Stromsteuersystem 31 enthält eine Schlupfsteuereinheit 32; Subtrahierer 34 und 38; eine d-Achsen-Stromsteuereinheit 35; eine q-Achsen-Stromsteuereinheit 39; Addierer 36, 40 und 41; und eine Spannungsaufhebungseinheit 42.
Die Operationen der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform werden mit Bezug auf 6-1 bis 6-3 erläutert.
Zuerst wird zu dem Stromsteuersystem 31 eingegeben jedes von dem q-Achsen-Strombefehl i_q*, der als ein gewisser Befehlswert gegeben wird, wenn die Leistungsversorgung in einem normalen Zustand ist, und der von dem Spannungssteuersystem 25 eingegeben wird, wenn ein Momentanspannungsabfall in der Leistungsversorgung auftritt, dem q-Achsen-Strombefehl i_d*, der ein gesetzter Wert ist, der Drehzahl ω_r des Motors 5, die durch den Drehzahldetektor 30 erfasst wird, und dem d-Achsenstrom i_d und dem q-Achsenstrom i_q, die durch die Koordinatenwandlungseinheit 33b gewandelt werden. Das Stromsteuersystem 31 generiert einen Schlupffrequenzbefehl ω_s* aus dem q-Achsen-Strombefehl i_q*, dem d-Achsen-Strombefehl i_d* und der Drehzahl ω_r, die zu dem Stromsteuersystem 31 eingegeben werden, und gibt den Frequenzbefehl ω_s* zu dem Integrierer 43 aus. Außerdem generiert das Stromsteuersystem 31 den q-Achsen-Spannungsbefehl V_q* und den d-Achsen-Spannungsbefehl V_d* aus dem q-Achsen-Strombefehl i_q*, dem d-Achsen-Strombefehl i_d*, dem d-Achsenstrom i_d und dem q-Achsenstrom i_q, die zu dem Stromsteuersystem 31 eingegeben werden. Das Stromsteuer system 31 gibt den q-Achsen-Spannungsbefehl V_q* und den d-Achsen-Spannungsbefehl V_d* zu der Koordinatenwandlungseinheit 33a aus.
Die Koordinatenwandlungseinheit 33b führt eine arithmetische Operation durch, um die d-Achsen-Stromkomponente i_d und die q-Achsen-Stromkomponente i_q zu erhalten basierend auf den Strömen (i_u, i_v), die durch die Stromdetektoren 6a und 6b erhalten werden, und der Ausgabe (Bezugsphase Θ) des Integrierers 43, und gibt die d-Achsen-Stromkomponente i_d und die q-Achsen-Stromkomponente i_q zu dem Stromsteuersystem 31 aus. Die Koordinatenwandlungseinheit 33a generiert die Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehle v_u*, v_v* und v_w* aus der Steuerausgabe (dem d-Achsen-Spannungsbefehl V_d* und dem q-Achsen-Spannungsbefehl V_q*) des Stromsteuersystems 31, während die Bezugsphase Θ, die von dem Integrierer 41 ausgegeben wird, berücksichtigt wird. Die Koordinatenwandlungseinheit 33a gibt die Inverter-Ausgabe-Spannungsbefehle v_u*, v_v* und v_w* zu der Steuereinheit 7 aus. Da die Steuerverarbeitung, die innerhalb des Stromsteuersystems 31 durchgeführt wird, gut bekannt ist, wird ihre detaillierte Erläuterung hier weggelassen.
Wenn die Steuerverarbeitung der Invertereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform mit der der zweiten Ausführungsform verglichen wird, haben sie einen Unterschied, wie nachstehend erläutert. Zuerst unterscheidet sich die Steuerverarbeitung gemäß der dritten Ausführungsform von jenen der ersten und zweiten Ausführungsformen dadurch, dass jede der d-Achsen-Stromsteuereinheit 35 und der q-Achsen-Stromsteuereinheit 39 Rückkopplungssteuerung in jedem Strom basierend auf jedem von dem d-Achsen-Strombefehl i_d* und dem q-Achsen-Strombefehl i_q* durchgeführt. Der weitere Unterschied ist der, dass die Bezugsphase Θ, die für Koordinatenwandlung verwendet wird, abhängig von der Drehzahl ω_r (mit anderen Worten der Ausgabefrequenz der Inverterhauptschaltung 4) des Motors variiert (die Bezugsphase Θ ist gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen beliebig).
Da jedoch die obige Gleichung (2) erfüllt wird, sogar in einem Steuersystem, das eine Invertereinrichtung durch Verwenden einer Drehzahl steuert, die durch den Drehzahldetektor 30 erfasst wird, wie in dem Fall der dritten Ausführungsform, kann das in der zweiten Ausführungsform erläuterte Spannungssteuersystem 25 verwendet werden. Mit anderen Worten kann durch Ersetzen der Ausgabe des Spannungssteuersystems 25, was in der zweiten Ausführungsform erläutert wird, für den q-Achsen-Strombefehl i_q*, der in das in 6-2 gezeigte Stromsteuersystem 31 einzugeben ist, die Spannung V_dc des Glättungskondensators 3 in einem gewünschten Wert während einer Periode gesteuert werden, wenn ein Momentanspannungsabfall auftritt.
Wie oben beschrieben, wird in dem Steuersystem, in dem Rückkopplungssteuerung in jedem von dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom einzeln basierend auf der Zahl von Umdrehungen des Motors (oder der Drehzahl des Motors) durchgeführt wird, der q-Achsen-Spannungsbefehl i_q*, der zu dem Stromsteuersystem auszugeben ist, erhalten, wenn sowohl der d-Achsen-Spannungsbefehl V_d* als auch der q-Achsen-Spannungsbefehl V_q* der Inverterausgabe gegeben sind, auf eine Weise, dass die gewisse Verarbeitung zum Multiplizieren, Addieren und Subtrahieren in dem Strombefehl i_dc* durchgeführt wird, der zu dem Glättungskondensator 3 auszugeben ist. Entsprechend wird ein Strom i_dc des Glättungskondensators, der durch das Spannungssteuersystem erforderlich ist, sicher erhalten, um V_dc zu erhalten, die in einem gewissen Wert stabil ist. Selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung auftritt, kann daher die Ansteuerung der Invertereinrichtung stabil fortgesetzt werden.
Falls sich die Drehzahl des Motors 5 wegen der Last, die mit dem Motor 5 verbunden ist, verringert, wenn eine derartige Steuerung durchgeführt wird, wird die Inverterhauptschaltung 4 derart gesteuert, dass die Spannung des Glättungskondensators 3 auf einem gewissen Wert beibehalten wird. Als ein Ergebnis werden die Zahl von Umdrehungen des Motors 5 und die Ausgabefrequenz der Inverterhauptschaltung 4 so gesteuert, dass die Zahl von Umdrehungen und die Ausgabefrequenz des Motors 5 fast gleichförmig beibehalten werden. Zusammen mit der Abbremsung des Motors 5 verringern sich die Ausgabefrequenz und die Ausgabespannungen V_q und V_d der Inverterhauptschaltung 4. Da jedoch der Multiplizierer 11 und der Subtrahierer 24 des Spannungssteuersystems 25 die Terme V_d und V_q berücksichtigen, wird die Antwort des Spannungssteuersystems 25 sicher auf einem gewünschten Wert beibehalten, sogar auf die Abbremsung hin. Entsprechend kann die Ansteuerung der Inverterhauptschaltung 4 stabil fortgesetzt werden, bis der Motor 5 vollständig stoppt.
Da der Frequenzbefehl der Inverterausgabe basierend auf der Zahl von Umdrehungen des Motors und der Schlupffrequenz kalkuliert wird, kann außerdem der q-Achsenstrom als das Drehmoment des Motors sicher widergespiegelt werden. Entsprechend kann die Spannung des Glättungskondensators stabiler gesteuert werden.
In der dritten Ausführungsform wird das in 4 gezeigte Spannungssteuersystem 25 als ein Spannungssteuersystem verwendet, das einen Teil eines Rückkopplungssteuersystems bildet. Alternativ kann das in 1 gezeigte Spannungssteuersystem 15 verwendet werden, um den gleichen Effekt wie den der ersten Ausführungsform zu erreichen.
Außerdem wird in der dritten Ausführungsform der Motor 5 angenommen, ein Motor (z. B. ein Induktionsmotor) zu sein, der die Schlupfsteuereinheit 32 erfordert. Alternativ können andere Motoren (z. B. ein Synchronmotor) eingesetzt werden. Wenn ein Synchronmotor oder dergleichen eingesetzt wird, ist die Schlupfsteuereinheit 32 des in 6-2 gezeigten Stromsteuersystems 31 nicht erforderlich. Wenn die Schlupfsteuereinheit 32 nicht vorgesehen ist, wird der Wert, der durch den Drehzahldetektor 30 erfasst wird, zu der Spannungsaufhebungseinheit 42 und dem Integrierer 43 eingegeben.
Jede der Invertereinrichtungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen wird als eine beschrieben, die einen dreiphasigen Wandler enthält, der konfiguriert ist, mit einer dreiphasigen Wechselstromleistungsversorgung verbunden zu sein und eine dreiphasige Wechselspannung gleichzurichten, die dazu zugeführt wird. Die Invertereinrichtung kann jedoch mit einer Wechselstromleistungsversorgung außer einer dreiphasigen Wechselstromleistungsversorgung verbunden sein. In einem derartigen Fall ist es ausreichend, dass ein bevorzugter Wandler abhängig von dem Typ der Wechselstromleistungsversorgung verwendet wird.
Gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen wird die Konfiguration beschrieben, in der der Motor 5, der eine dreiphasige Wechselstromausgabe erfordert, als eine Last verbunden ist. Alternativ kann eine Last, die eine Wechselstromausgabe außer einer dreiphasigen Wechselstromausgabe erfordert, verbunden sein. In einem derartigen Fall ist es ebenso ausreichend, dass eine bevorzugte Inverterhauptschaltung abhängig von dem Typ der Last verwendet wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist die Invertereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Invertereinrichtung von Nutzen, die zum sicheren Fortsetzen einer Ansteuerung einer Last unter dem Umstand fähig ist, wenn ein Momentanspannungsabfall in einer Leistungsversorgung auftritt.
ZUSAMMENFASSUNG
Um Ansteuerung einer Last sicher fortzusetzen, selbst wenn ein Momentanspannungsabfall in einer Invertereinrichtung auftritt, die die Last ansteuert. Die Invertereinrichtung enthält einen Diodenwandler 2, der eine Wechselstromausgabe von einer Systemleistungsversorgung 1 gleichrichtet, um einen gleichgerichteten Strom zu generieren; einen Glättungskondensator 3, der darin die gleichgerichtete Stromausgabe von dem Diodenwandler 2 speichert; eine Inverterhauptschaltung 4, die eine Gleichstromausgabe von dem Glättungskondensator 3 in eine gewisse Wechselstromausgabe wandelt und die gewisse Wechselstromausgabe ausgibt; ein Spannungssteuersystem 15, das eine Spannung des Glättungskondensators 3 in einem gewissen Wert steuert; und eine Stromsteuersystem 16, das basierend auf einem Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, einen Ausgabebefehl zum Steuern eines Stroms generiert, der von der Inverterhauptschaltung 4 ausgegeben wird und der zu der Inverterhauptschaltung 4 auszugeben ist. Das Spannungssteuersystem 15 generiert den Strombefehl basierend auf Information in der Spannung des Glättungskondensators 3 und dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterhauptschaltung 4 auszugeben ist, während einer Periode, wenn ein Momentanspannungsabfall in der Systemleistungsversorgung 1 auftritt.

1: Systemleistungsversorgung
2: Diodenwandler
3: Glättungskondensator
4: Inverterhauptschaltung
5: Motor
6a, 6b: Stromdetektor
7: Steuereinheit
8a, 8b, 33a, 33b: Koordinatenwandlungseinheit
9, 12, 24, 34, 38: Subtrahierer
10: Spannungssteuervorrichtung
11, 29, 70: Multiplizierer
28, 41, 43, 72: Integrierer
61, 62: Berechnungseinheit
13: Stromsteuervorrichtung
14: Koeffizientenmultiplizierer
15, 25: Spannungssteuersystem
16, 31: Stromsteuersystem
19: Spannungsdetektor
30: Drehzahldetektor
32: Schlupfsteuervorrichtung
35: d-Achsen-Stromsteuereinheit
36, 40, 41, 74: Addierer
39: q-Achsen-Stromsteuereinheit
42: Spannungsaufhebungseinheit

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 4-317592 [0002]

Claims

Eine Invertereinrichtung, umfassend: eine Wandlerschaltung, die einen Wechselstrom gleichrichtet, der von einer Wechselstromleistungsversorgung ausgegeben wird, um einen gleichgerichteten Strom zu generieren; einen Kondensator, der darin den gleichgerichteten Strom speichert, der von der Wandlerschaltung ausgegeben wird; eine Inverterschaltung, die einen Gleichstrom, der von dem Kondensator ausgegeben wird, in eine gewisse Wechselstromausgabe wandelt und die gewisse Wechselstromausgabe ausgibt; eine Spannungssteuereinheit, die eine Spannung des Kondensators in einem gewissen Wert steuert; und eine Stromsteuereinheit, die basierend auf einem Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, einen Ausgabebefehl zum Steuern eines Stroms, der von der Inverterschaltung ausgegeben wird, generiert und den Ausgabebefehl zu der Inverterschaltung ausgibt, wobei die Spannungssteuereinheit den Strombefehl basierend auf Information in der Spannung des Kondensators und dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, generiert, während einer Periode, wenn ein beliebiges einer Momentanleistungsabsenkung und eines Momentanspan nungsabfalls in der Wechselstromleistungsversorgung auftritt.
Eine Invertereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, eine multiplizierte Ausgabe ist, die erhalten wird durch Multiplizieren eines Strombefehls (eines Kondensatorstrombefehls), der in dem Kondensator fließen sollte, und der generiert wird basierend auf der Spannung des Kondensators (Kondensatorspannung) und einer Zielspannung des Kondensators (Kondensatorzielspannung), mit einem Spannungsverhältnis der Kondensatorspannung zu einem ausgegebenen Spannungsbefehl, der durch die Stromsteuereinheit generiert wird und der zu der Inverterschaltung auszugeben ist.
Eine Invertereinrichtung, umfassend: eine Wandlerschaltung, die einen Wechselstrom gleichrichtet, der von einer Wechselstromleistungsversorgung ausgegeben wird, um einen gleichgerichteten Strom zu generieren; einen Kondensator, der darin den gleichgerichteten Strom speichert, der von der Wandlerschaltung ausgegeben wird; eine Inverterschaltung, die einen Gleichstrom, der von dem Kondensator ausgegeben wird, in eine gewisse Wechselstromausgabe wandelt und die gewisse Wechselstromausgabe ausgibt; eine Spannungssteuereinheit, die eine Spannung des Kondensators in einem gewissen Wert steuert; und eine Stromsteuereinheit, die basierend auf einem Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, einen Ausgabebefehl zum Steuern eines Stroms, der von der Inverterschaltung ausgegeben wird, generiert, wobei der Ausgabebefehl zu der Inverterschaltung auszugeben ist, wobei die Spannungssteuereinheit dem Strombefehl generiert basierend auf Information in der Spannung des Kondensators, dem Ausgabebefehl, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, und einem Ausgabestrom von der Inverterschaltung, während einer Periode, wenn ein beliebiges einer Momentanleistungsabsenkung und eines Momentanspannungsabfalls in der Wechselstromleistungsversorgung auftritt.
Die Invertereinrichtung nach Anspruch 3, wobei der Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, eine subtrahierte Ausgabe ist, die durch Subtrahieren einer zweiten multiplizierten Ausgabe von einer ersten multiplizierten Ausgabe erhalten wird, die erste multiplizierte Ausgabe erhalten wird durch Multiplizieren eines Strombefehls (eines Kondensatorstrombefehls), der in den Kondensator fließen sollte, und der generiert wird basierend auf der Spannung des Kondensators (Kondensatorspannung) und einer Zielspannung des Kondensators (Kondensatorzielspannung), mit einem Spannungsverhältnis der Kondensatorspannung zu einem Ausgabespannungsbefehl, der durch die Stromsteuereinheit generiert wird und der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, und die zweite multiplizierte Ausgabe erhalten wird durch Multiplizieren des Ausgabestroms von der Inverterschaltung mit einem Spannungsverhältnis eines gesetzten Wertes, der als ein d-Achsen-Spannungsbefehl gesetzt ist, der zu der Inverterschaltung auszugeben ist, zu einem q-Achsen-Spannungsbefehl, der durch die Stromsteuereinheit generiert wird, und der zu der Inverterschaltung auszugeben ist.
Die Invertereinrichtung nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 4, wobei der Strombefehl, der von der Spannungssteuereinheit ausgegeben wird, ein Befehlswert ist, der einem Strom entspricht, der erhalten wird durch Durchführen von Koordinatenwandlung in einem ausgegebenen Strom von der Inverterschaltung durch Verwendung einer Bezugsphase, die abhängig von einer Ausgabefrequenz der Wechselstromausgabe von der Inverterschaltung variiert.