200843319 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於電力轉換裝置及其交流電動機起動方 法，尤其是，關於以推定交流電動機的速度的起動。 【先前技術】 傳統的交流電動機的控制裝置或其起動方法，揭示在 起動交流電動機時，流在交流電動機的電流以設定的電流 水準以上的狀態下繼續所定時間的情形，若判斷錯誤旋軸 方向或速度的推定値，而再施加直流電流或直流電壓，作 成重新推定交流電動機的旋轉方向及速度的狀況（例如參 照專利文獻1 )。 又，揭示著在反相器從停止狀態起動之際，檢測電動 機的輸入電壓，對準其頻率及相位地對準反相器的輸出頻 率及相位，這時候電動機的反起電壓的過度現象，當電流 値超過電流限制水準，將反相著施以閘間歇一定時間等而 抑制電流，而後過度現象可快速地移行到穩定狀態的電力 轉換裝置（例如參照專利文獻2)。 專利文獻1:日本特開2004_040986號 專利文獻2:日本特開2005-261052號 【發明內容】 傳統的交流電動機的控制裝置或其起動方法，是判斷 速度推定値的誤檢測需費所定時間之故，因而再重新進行 -4- 200843319 速度推定之前，因過電流，過電壓等的控制裝置的異常而 有跳脫的問題。 又，在沒有檢測交流電動機的輸入電壓的電壓檢測器 的電力轉換裝置也有無法適用的問題。 本發明是鑑於此種問題點所創作者，其目的是在於提 供於不需要檢測交流電動機的輸入電壓的電力檢測器，而 在控制裝置的異常不會跳動，作成可順利地起動交流電動 機的電力轉換控制裝置及其交流電動機起動方法。 爲了解決上述問題，本發明是作成如下。 申請專利範圍第1項所述的發明是電力轉換控制裝置 的交流電動機起動方法，屬於具備：檢測驅動中的交流電 動機的一次電流的電流檢測部，及演算對於上述交流電動 機的一次電壓指令的輸出電壓指令演算部，及將上述檢測 的一次電流轉換成激磁電流份與轉矩電流份的座標轉換部 ，及檢測直流母線電壓的直流電壓檢測部；在開始起動時 推定上述交流電動機的速度而起動上述交流電動機的電力 轉換控制裝置的交流電動機起動方法，其特徵爲：當上述 直流母線電壓値作爲所定値以上，則上昇輸出頻率，又， 申請專利範圍第2項所述的發明，是採用當上述直流母線 電壓成爲所定値以上，則中止起動處理，從最初實行所定 的起動處理的順序，又，申請專利範圍第3項所述的發明 是採用當上述一次電流成爲所定値以上，則中止起動處理 ，從最初實行所定的起動處理的順序。 又，申請專利範圍第4項所述的發明，是電力轉換控 -5- 200843319 制裝置的交流電動機起動方法，屬於具備：檢測驅動中的 交流電動機的一次電流的電流檢測部，及演算對於上述交 流電動機的一次電壓指令的輸出電壓指令演算部，及將上 述檢測的一次電流轉換成激磁電流份與轉矩電流份的座標 轉換部，及檢測直流母線電壓的直流電壓檢測部；在開始 起動時推定上述交流電動機的速度而起動上述交流電動機 的電力轉換控制裝置的交流電動機起動方法，其特徵爲： 當上述直流母線電壓或上述一次電流成爲所定値以上，則 中止起動處理，從最初實行所定的起動處理的順序。 爲了解決上述問題，本發明是如下地所構成。 申請專利範圍第5項所述的發明，是電力轉換控制裝 置’屬於具備：檢測驅動中的交流電動機的一次電流的電 流檢測部，及演算對於上述交流電動機的一次電壓指令的 輸出電壓指令演算部，及將上述檢測的一次電流轉換成激 磁電流份與轉矩電流份的座標轉換部，及檢測直流母線電 壓的直流電壓檢測部，及在起動時從檢測電流推定上述交 流電動機的速度的速度推定部；在開始起動時推定上述交 流電動機的速度而起動上述交流電動機的電力轉換控制裝 置，其特徵爲：具備：當起動時上述直流母線電壓成爲所 定値以上，則上昇輸出頻率的頻率調整部，又，申請專利 範圍第6項所述的發明是具備··當起動時上述直流母線電 壓成爲所定値以上’則中止起動處理，而從最初實行所定 的起動處理的速度推定處理部，又，申請專利範圍第7項 所述的發明’是具備：當起動時上述一次電流成爲所定値 -6- 200843319 以上，則中止起動處理’而從最初實行所定的起動處理的 速度推定處理部。 又，申請專利範圍第8項所述的發明，是電力轉換控 制裝置，屬於具備：檢測驅動中的交流電動機的一次電流 的電流檢測部，及演算對於上述交流電動機的一次電壓指 令的輸出電壓指令演算部，及將上述檢測的一次電流轉換 成激磁電流份與轉矩電流份的座標轉換部，及檢測直流母 線電壓的直流電壓檢測部，及在起動時推定上述交流電動 機的速度的速度推定部；在開始起動時推定上述交流電動 機的速度而起動上述交流電動機的電力轉換控制裝置，其 特徵爲：具備：當起動時上述直流母線電壓或上述一次電 流成爲所定値以上，則中止起動處理，而從最初實行所定 的起動處理的速度推定處理部。 控制裝置爲異常而不會跳脫之故，因而提高可靠性， 可順利地起動交流電動機之故，因而增加穩定性，即使開 始起動時的速度推定値偶爾具有大誤差的控制裝置。也成 爲確實地可進行交流電動機的起動之故，因而成爲可使用 電流檢測的精度，轉換時間較差的低價格的電流檢測器而 成爲低成本。 【實施方式】 以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。 實施例1 200843319 第1圖是表示適用本發明的電力轉換控制裝置的方塊 圖。在圖中，電力轉換控制裝置1 〇 〇是如下地所構成。1 是將直流電壓轉換成任意頻率，任意電壓的交流電壓，供 應於負載的電力轉換部，2是電力轉換部的負載的交流電 動機，3是檢測流在交流電動機2的電流的電流檢測部’ 4是將藉由電流檢測部3所檢測的電流轉換成轉矩電流檢 測軸iqfb與激磁電流檢測idfb的座標轉換部，5是由未圖 示的轉矩電流指令器所給予的轉矩電流指令値iq〃f與轉 矩電流檢測iqfb成爲一致般地進行演算第1 q軸電壓指令 値Vqrefi的轉矩電流控制部，6是由未圖示的激磁電流指 令器所給予的激磁電流指令値idref與上述激磁電流檢測 値idfb成爲一致般地進行演算d軸電壓指令値Vdref的激 磁電流控制部，7是積分由未圖示的頻率指令器所給予的 頻率f!而進行演算相位0的相位演算部，8是由所給予的 頻率6進行演算交流電動機2的感應電壓指令eref的V/ f轉換部，9是相加轉矩電流控制部5的輸出的第1 q軸電 壓指令値V^en與感應電壓指令eref，進行演算第2q軸電 壓指令値V q r e f的加法部，1 0是由第2 q軸電壓指令値 Vqref與d軸電壓指令値Vdref分別如（1 ) 、 （ 2 )式地進 行演算輸出電壓指令Vlref與其電力相位0V的輸出電壓 演算部。
Vlref 二/" (Vqref2+Vdref2) ...(1) 〇 t an'1 (Vqref/ Vdref) ··· ( 2) 1 1是相加相位Θ與電壓相位0 V ’而輸出相位指令0 ref 200843319 的加法部，12是由輸出電壓指令Vlref與相位指令0 來決定電力轉換部1的開關圖案的PWM演算部，1 3 起動自激狀態的交流電動機2時，藉由調整從電力轉 1所輸出的頻率而能順利地起動的頻率調整部，1 4是 力轉換部1的直流電壓Vdc予以平滑的直流平滑部 是檢測直流平滑部1 4的直流電壓VDC的電壓檢測部 、1 8、1 9是分別切換通常運轉動作與起動動作的開關 3〇是除了 30對於電力轉換控制裝置100爲了實 述的交流電動機2的起動方法的處理而將所定指令訊 出至交流電動機2，或讀取控制狀態訊號，進行交流 機2的速度推定，而將所推定的速度設定至頻率調 13’或是切換開關17、18、19，中止起動處理而再 重新起動處理的指令的速度推定處理部。 又，電力轉換控制裝置i 00是當以電壓檢測部i 檢測的直流電壓檢測値VDC成爲事先所定的保護水準 控制裝置爲在過電壓異常下成爲跳脫。同樣地當以電 測部3所檢測的電流成爲事先所定的保護水準，則控 置爲在過電流異常下成爲跳脫。 第2圖是表示適用於第！圖的電力轉換控制裝置 的交流電動機的起動方法的處理順序的流程圖。使用 依次地說明本發明的方法。又，該處理是以速度推定 部3 0進行控制。 首先在步驟1，開始運轉電力轉換控制裝置1 〇 〇 ’在激磁電流指令値設定所定的激磁電流指令値idref 是在 換部 將電 ，15 ，17 〇 施後 號輸 電動 整部 輸出 5所 ，則 流檢 制裝 100 該圖 處理 之際 ，而 -9- 200843319 將直流電流供應於交流電動機2所定時間。 然後，在步驟2，檢測出流在交流電動機2的電流， 求出轉矩電流檢測値iqfb，從轉矩電流檢測値iqfb的訊號計 測交流電動機2的旋轉方向與頻率’來推定速度及旋轉方 法。 之後，在步驟3，將相當於所推定的旋轉方向與速度的 頻率設定在頻率調整部1 3。
然後，在步驟4，將開關17、1 8、19從A側變更至B 側，而從通常運轉動作切換至起動動作。藉由此’將從頻 率調整部1 3所輸出的訊號設定於輸出頻率G ’將〇設定於 轉矩電流指令iqref，而將從V/ f轉換部8所輸出的訊號 設定於激勵電流指令idref。 V/ f轉換部8是以因應於二次電路時常數的時間漸 增般地演算感應電壓指數eref並予以輸出，而且以從成爲 事先所設定的交流電動機2的基準的額定電壓/額定頻率 與輸出頻率“所演算的基準感應電壓eG及成爲上述交流 電動機的基準的額定電壓/額定頻率頻率，從運轉時的激 磁電流id〇如（3 )式地演算激磁電流指令idref。 idref = eref/ e〇 · ido …（3 ) 頻率調整部1 3是使得轉矩電流檢測値iqfb接近於0的 方式，若轉矩電流檢測値iqfb爲正，則調整成減少輸出頻 率f!，若爲負，則調整成增加輸出頻率f!。 然後在步驟5，當感應電壓指令eref與基準感應電壓 —致，則判斷轉矩電流檢測値iqfb是否在所定値以下。 -10- 200843319 若轉矩電流檢測値iqfb成爲所定値以下，則判斷爲 可推定，而移行至步驟6，當轉矩電流檢測値i q fb 所定値以下時，則移行至步驟7。 之後，在步驟6，將開關17、1 8、1 9從B側 A側，移行至通常控制。 然後，在步驟7，判斷以電壓檢測部1 5所檢 流電壓檢測値VDC是否所定値以上。若直流電壓 VDC爲所定値以上，則移行至步驟8，而若不是所 則移行至步驟9。 之後，在步驟8，將交流電動機2的頻率判斷 際還低的推定，演算所加的頻率，使用此來調整在 整部1 3所輸出的頻率而回到步驟4。 然後，在步驟9，判斷流在交流電動機2的電 繼續所定時間在所定値以上的狀態。流在交流電動 電流不足所定値，或是經過所定時間前的情形，則 頻率調整部1 3所輸出的頻率，而回到步驟4。 流在交流電動機2的電流以所定値以上繼續所 的情形，則判斷爲比推定速度所容許的値還大，或 旋轉方向，而移行至步驟1 0。 然後，在步驟1 0，中止起動處理而回到步驟 做。 如此地，將因應於直流電壓檢測値VDC與轉矩 i q f b所輸出頻率調整成一·致於父流電動機的速度， 斷爲調整不好時，則重新做之故，因而可順利地起 正常地 不成爲 變更至 測的直 檢測値 定値， 爲比實 頻率調 流是否 機2的 調整在 定時間 是弄錯 1重新 檢測値 若被判 動交流 -11 - 200843319 電動機。 實施例2 第3圖是表示適用於第1圖的電力轉換控制裝置1 00 的交流電動機的起動方法的第2處理順序的流程圖。使用 該圖式依次地說明本發明的方法。 又，從步驟1至步驟6是與實施例1完全相同，而對 應於實施例1的步驟7的步驟是在實施例2爲步驟7 ’之故 ，因而在此省略步驟1至步驟6的說明，從步驟7’開始說 明。步驟8是沒有該步驟。 在步驟7’，判斷以電壓檢測部1 5所檢測的直流電壓檢 測値V D C是否所定値以上，或是過電壓保護動作水準。若 直流電壓檢測値VDC爲所定値以上或過電壓保護動作水準 ’則移行至步驟1 0，中止起動，回到步驟1而重新做起動 處理。若直流電壓檢測値V D C爲未發生所定値不足或過電 壓異常，則移行至步驟9。 然後，在步驟9，判斷流在交流電動機2的電流是否 繼續所定時間在所定値以上的狀態。流在交流電動機2的 電流不足所定値，或是經過所定時間前的情形，則調整在 頻率調整部1 3所輸出的頻率，而回到步驟4。 流在交流電動機2的電流以所定値以上繼續所定時間 的情形，則判斷爲比推定速度所容許的値還大，或是弄錯 旋轉方向，而移行至步驟1 〇。 然後，在步驟1 0，中止起動處理而回到步驟1重新 -12- 200843319 做。 如此地，若直流電壓檢測値VDC成爲所定値以上，或 成爲過電壓保護動作水準，則中止起動處理，從最初再重 新做起動處理之故，因而可順利地起動交流電動機。 實施例3 第4圖是表示適用於第1圖的電力轉換控制裝置1〇〇 的交流電動機的起動方法的第3處理順序的流程圖。使用 該圖式依次地說明本發明的方法。 又，從步驟1至步驟7 ’是與實施例2完全相同之故， 因而省略其說明，而從步驟9 ’開始說明。又，步驟8是與 實施例2同樣地沒有該步驟。 在步驟9 ’，判斷爲流在交流電動機2的電流是否所定 値以上且繼續所定時間，或是電流限制水準、過電流保護 動作水準時，則判斷爲此推定速度所容許的値還大，或是 弄錯旋轉方向，而移行至步驟1 0。不爲此情形則回到步驟 4 ° 然後’在步驟1 0，中止起動處理而回到步驟1重新做 〇 如此地’即使直流電壓檢測値Vdc爲所定値以上，或 是成爲過電壓保護動作水準，或是電流爲所定値以上的狀態 下經過所定時間’或是電流限制動作水準，過電流保護動作 水準’也中止起動處理，從最初再重新做起動處理之故，因 而可順利地起動交流電動機。 -13- 200843319 實施例4 第5圖是表示適用本發明的第4實施形態的電力轉換 控制裝置的方塊圖。在圖中，對於在第1實施例所表示的 方塊圖（第1圖），將電力轉換控制裝置100變更成100’ ，追加速度推定部16，開關20、21，在開關17變更成 17’，而速度推定處理部是由30變更成30’。在與第1圖 同一符號而省略重複說明。 速度推定部1 6是藉由在輸出電壓演算部1 0所演算的 電壓相位0 v予以微分，推定交流電動機2的頻率及旋轉 方向，開關1 7 ’、20、2 1是分別切換通常運轉動作與速度 推定動作。開關1 7 ’是也兼具切換通常運轉動作與起動動 作的作用。速度推定處理部3 0 ’是主要從速度推定處理部 3 0刪除交流電動機2的速度推定的功能，變更下述的控 制的交流電動機2的起動方法的處理。 第6圖是表示在第5圖的電力轉換控制裝置丨00 ’中， 交流電動機的起動方法第4處理順序的流程圖。使用該圖 式依次地說明本發明的方法。又，該處理是以速度推定處 理部3 0 ’進行控制。
首先在步驟11，將開關17’、20、21從A側變更成B 側，而從通常運轉動作切換成速度推定動作。但是，開關 1 8及開關1 9是仍作成A側。藉由此，將〇設定於轉矩電 流指令iqref、激磁電流指令id〃f及頻率6。然後，將交流 電動機2予以電流控制般地開始運轉電力轉換控制裝置 -14- 200843319 100、 之後，在步驟1 2 ’判斷是否經過所定時間，若未經 過，則移行至步驟1 3，而若經過，則移行至步驟1 5。 然後’在步驟1 3，判斷被檢測的電流是否爲電流限 制動作水準，或過電流保護動作水準，或在電壓檢測部 1 5所檢測的直流電壓檢測値VDC是否爲過電壓保護動作 水準，而動作水準以下時’回到步驟1 2，若到達動作水 準，則移行至步驟1 4。 之後，在步驟14，中止起動，回到步驟1 1。 然後，在步驟15，速度推定部16是微分在輸出電壓 演算部1 0所演算的電壓相位（9 V，推定空轉中的上述交流 電動機的頻率及旋轉方向，將開關1 7 ’、2 0、2 1從B側變 更成A側，完成速度推定動作，而移行至步驟1 6。 之後，在步驟1 6，將相當於所推定的旋轉方向及速 度推定値的頻率設定在頻率調整部1 3，而移行至步驟i 7 〇 然後，在步驟1 7，開關20、21是保持通常運轉動作 的A側，開關17 ’、18、19是從A側變更B側，而從通常 運轉動作切換成起動動作。藉由此，將從頻率調整部1 3所 輸出的訊號設定在輸出頻率h，將〇設定在轉矩電流指iqref ，而從V/ f轉換部8所輸出的訊號設定在激磁電流指令 i d r e f。 V / f轉換部8是以因應於二次電路時常數的時間漸 增的方式進行演算感應電壓指令eref後輸出’而且使用從 -15- 200843319 成爲事先所設定的交流電動機2的基準的額定電壓/額定 頻率頻率與輸出頻率“所演算的基準感應電壓e〇與成爲 交流電動機2的基準的額定電壓/額定頻率頻率，從運轉 時的激磁電流id。如上述（3 )式地進行演算激磁電流指令 i d r e f。 然後，如步驟1 8，判斷電流是否爲電流限制動作水 準，或過電流保護動作水準，或是判斷在電壓檢測部15 所檢測的直流電壓檢測値VDC是否爲過電壓保護動作水準 ，而動作水準的情形，則移行至步驟1 9。 電流達到電流限制動作水準，或過電流保護動作，或 是在電壓檢測部1 5所檢測的直流電壓檢測値VDC達到過 電壓保護動作水準的情形，則移行至步驟1 4，中止起動 ，而回到步驟1 1。 之後，在步驟19，當感應電壓指令eref與基準感應電 壓eG —致’則判斷轉矩電流檢測値iqfb是否爲所定値以下 〇 當轉矩電流檢測値iqfb成爲所定値以下，則判斷爲可 做正常推定，而移行至步驟20。若不會成爲所定値以下 時，則回到步驟17。 然後’在步驟20，把開關17,、1 8、19切換成A側， 而移行至通常控制。 如此地’即使爲電流爲電流流限制_動作水準，或過電 流保護動作水準，或是在電壓檢測部1 5所檢測的直流電 壓檢測値VDC達到過電壓保護動作水準的情形，也中止起 -16- 200843319 動處理，從最初再重新做起動處理之故，因而可順利地起 動交流電動機。 在以上說明中，將在起動時所進行的速度推定方法， 使用在起動時將直流電流施加於交流電動機2，而由該時 候的檢測電流來推定交流電動機2的速度的方法，及在起 動時，把交流電動機2的激磁電流份及轉矩電流份控制電 流成爲所定値，而依據該時候所輸出的電壓指令訊號來推 定交流電動機2的速度的方法加以說明，惟即使上述的施 加訊號爲直流電壓也可以，或發生相等於交流電動機2的 旋轉角頻率的旋轉磁場與感應電壓，或將擬似雜音訊號g 疊於控制訊號而發生相等於交流電動機2的旋轉角頻$白勺 旋轉磁場與感應電壓，或測定交流電動機2的感應電g $ 推定速度，或正反饋流在交流電動機2的電流來推定& % 電動機的速度的方法，也可實施本發明，也可得到同彳素@ 效果。 本發明是可適用於以推定交流電動機的速度進行起^ 的電動機驅動用的反相器控制裝置與其運轉方法。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示適用本發明的第1實施例的交流電動機 的電力轉換控制裝置1 〇 〇的方塊圖。 第2圖是表示本發明的第1實施例的流程圖。 弟3圖是表不本發明的第2實施例的流程圖。 第4圖是表示本發明的第3實施例的流程圖。 -17- 200843319 第5圖是表示適用本發明的第4實施例的交流電動機 的電力轉換控制裝置1 〇 〇 ’的方塊圖。 第6圖是表示本發明的第4實施例的流程圖。 【主要元件符號說明】 1 :電力轉換部 2 :交流電動機 3 :電流檢測部 4 :座標變換部 5 :轉矩電流控制部 6 z激磁電流控制部 7 :相位演算部 8 : V / f轉換部 9、1 1 :加法部 1 〇 :輸出電壓演算部 12 : PWM演算部 1 3 :頻率調整部 1 4 :直流平滑部 1 5 :電壓檢測部 1 6 :速度推定部 17、17’、18、19、20、21:開關 30、30’ ：速度推定處理部 100、100’ ：電力轉換控制裝置 •18-