TW201531014A - 馬達控制裝置及馬達控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供使感應馬達從空轉狀態快速移至V/F控制狀態之時，可抑制再生電壓產生的馬達控制裝置。
本發明之馬達控制裝置(1)具備：電壓調整器(23)，其係實行使施加電壓從既定範圍之下限隨著時間經過上升之電壓上升模式；頻率調整器(22)，其係實行使頻率從既定範圍之上限隨著時間經過下降之頻率下降模式；電流判定器(21)，其係擇一性地切換電壓上升模式和頻率下降模式；及V/f一致判定器(25)，其係判定施加電壓和頻率是否滿足既定關係，頻率調整器(22)在頻率下降模式中，當對驅動感應馬達(2)之變頻器供給直流電力之母線的母線電壓高於第1臨界值時，限制頻率之下降。
Description
本發明係關於馬達控制裝置及馬達控制方法。
專利文獻1揭示有在用以移至V/F控制之移行控制中，實行一面固定變頻器之輸出頻率一面使變頻器之輸出電壓上升的模式0，並於變頻器之輸出電流到達至限制值之時，切換至一面固定變頻器之輸出電壓一面使變頻器之輸出頻率上升之模式1的技術。
[專利文獻1]日本特開2004-48840號公報
然而，為了移至V/F控制，雖然必須以被施加至感應馬達之施加電壓和其頻率滿足既定關係之方式，
調整施加電壓和頻率，但是於調整頻率之時，當頻率低於感應馬達之旋轉速度時，感應馬達成為再生狀態，而對感應馬達之電力供給路徑施加了再生電壓。
本發明係鑒於上述課題而創作出者，其目的在於提供可使感應馬達從空轉狀態快速地移至V/F控制狀態之時，可抑制再生電壓產生之馬達控制裝置及馬達控制方法。
為了解決上述課題，本發明之馬達控制裝置係使感應馬達從空轉(free run)狀態成為被施加至上述感應馬達之施加電壓和其頻率滿足既定關係之狀態，該馬達控制裝置具備：電壓調整器，其係實行使上述施加電壓從既定範圍之下限隨著時間經過上升之電壓上升模式；頻率調整器，其係實行使上述頻率從既定範圍之上限隨著時間經過下降之頻率下降模式；模式切換器，其係擇一性地切換上述電壓上升模式和上述頻率下降模式；及判定器，其係判定上述施加電壓和上述頻率是否滿足上述既定關係，上述頻率調整器在上述頻率下降模式中，當對驅動上述感應馬達之變頻器供給直流電力之母線的母線電壓高於第1臨界值時，限制上述頻率之下降。
再者，本發明之一態樣中，即使上述頻率調整器於上述母線電壓高於上述第1臨界值，並且上述母線
電壓之每既定時間的變化量為正的值之時，使上述頻率上升亦可。
再者，本發明之一態樣中，即使上述頻率調整器於上述母線電壓高於上述第1臨界值，並且上述母線電壓之每既定時間的變化量非正的值之時，保持上述頻率亦可。
再者，本發明之一態樣中，即使上述頻率調整器於上述母線電壓低於較上述第1臨界值小的第2臨界值時，較限制上述頻率之下降之前更降低每既定時間之下降量而再次開始上述頻率之下降亦可。
再者，本發明之馬達控制方法使感應馬達從空轉(free run)狀態成為被施加至上述感應馬達之施加電壓和其頻率滿足既定關係之狀態，該馬達控制方法之特徵在於：擇一性地切換使上述施加電壓從既定範圍之下限隨著時間經過上升的電壓上升模式，和使上述頻率從既定範圍之上限隨著時間經過下降之頻率下降模式，在上述頻率下降模式中，當對驅動上述感應馬達之變頻器供給直流電力之母線的母線電壓高於第1臨界值時，限制上述頻率之下降，並判定上述施加電壓和上述頻率是否滿足上述既定關係。
當藉由本發明時，因在頻率下降模式中根據母線電壓限制頻率之下降，故可抑制再生電壓之產生。
2‧‧‧感應馬達
3‧‧‧變頻器
4‧‧‧交流電源
5‧‧‧整流電路
6‧‧‧平滑電容器
10‧‧‧馬達控制裝置
11d、11q‧‧‧減算器
12‧‧‧電流控制器
13‧‧‧加算器
14‧‧‧電壓指令運算器
15‧‧‧PMW控制器
16‧‧‧速度轉換器
17‧‧‧d-q轉換器
21‧‧‧電流判定器(模式切換器之一例)
22‧‧‧頻率調整器(頻率調整器之一例)
23‧‧‧電壓調整器(電壓調整器之一例)
24‧‧‧V/f轉換器
25‧‧‧V/f一致判定器(判定器之一例)
31‧‧‧頻率調整器
32‧‧‧開關
33‧‧‧V/f轉換器
41‧‧‧電壓判定器
91‧‧‧母線
100‧‧‧馬達控制系統
圖1表示馬達控制系統之構成例的方塊圖。
圖2表示馬達控制裝置之功能例的方塊圖。
圖3表示馬達控制裝置之動作例的時序圖。
圖4表示速度偵測模式之例的流程圖。
圖5表示電壓恢復步驟之例的流程圖。
圖6表示頻率減速步驟之例的流程圖。
圖7表示實現雙方下降步驟之構成的方塊圖。
圖8表示雙方下降步驟之例的時序圖。
圖9表示雙方下降步驟之例的時序圖。
圖10表示實現母線電壓減少步驟之構成的方塊圖。
圖11表示母線電壓減少步驟之例的時序圖。
一面參照圖面一面說明本發明之實施型態。
圖1表示馬達控制系統100之構成例的方塊圖。馬達控制系統100具備感應馬達2、變頻器3、交流電源4、整流電路5、平滑電容器6和馬達控制裝置10。
變頻器3包含例如三相橋接電路，根據藉由馬達控制裝置10所生成之控制訊號，將從整流電路5和平滑電容器6被供給之直流電力轉換至交流電力，並將被轉換之交流電力輸出至感應馬達2。
整流電路5和平滑電容器6係將從交流電源4被供給之交流電力轉換至直流電力，並將被轉換之直流電力輸出至變頻器3。被施加至平滑電容器6之電壓表示對變頻器3供給直流電力之母線91之母線電壓。
馬達控制裝置10包含例如MPU(Micro Processing Unit)，藉由依循程式實行資訊處理，生成用以控制感應馬達2之旋轉的控制訊號，並輸出至變頻器3。
圖2表示馬達控制裝置10之功能例的方塊圖。馬達控制裝置10所含之各部藉由MPU依循程式實行資訊處理而被實現。
馬達控制裝置10於開關SW為A之時，實行正常運轉模式，並於開關SW為B之時實行速度偵測模式。在正常運轉模式中，實行被施加至感應馬達2之施加電壓和其頻率之比被保持一定之V/f控制。
速度偵測模式係為了使感應馬達2從空轉狀態移至V/f控制狀態而被實行之模式。空轉狀態係指電力供給被阻斷之感應馬達2以惰性旋轉之狀態。在速度偵測模式中，被施加至感應馬達2之施加電壓和其頻率之比成為事先設定之值，並且以頻率接近感應馬達2之旋轉速度之方式，施加電壓和頻率分別被調整。
馬達控制裝置10具備有減算器11d、11q、電流控制器12、加算器13d、13q、電壓指令運算器14、PWM控制器15、速度轉換器16和d-q轉換器17。該些係感應馬達2之控制，尤其為用以實現正常運轉模式之構
成。
並且，馬達控制裝置10具備有電流判定器21、頻率調整器22、電壓調整器23、V/f轉換器24和V/f一致判定器25。該些係用以實現速度偵測模式之基礎性構成。針對用以實現速度偵測模式之附加性的構成於後述。
減算器11d、11q分別算出來自上位裝置之d、q軸電流指令值Id*、Iq*，和來自轉換器17之d、q軸電流檢測值Id、Iq之差值，並輸出至電流控制器12。
電流控制器2係根據來自減算器11d、11q之差值，算出d、q軸電壓基礎值，輸出至加算器13d、13q。
加算器13d、13q分別算出來自上位裝置之d、q軸電壓指令值Vd*、Vq*，和來自電流控制器12之d、q軸電壓基礎值之加算值，並輸出至電壓指令運算器14。
電壓指令運算器14係於開關SW為A之時，將來自加算器13d、13q之加算值設為d、q軸電壓指令值Vd1 *、Vq1 *，根據此算出電壓指令值VS *、速度指令值θV，輸出至PWM控制器15。電壓指令值VS *、速度指令值θV之算出根據下述數式1。
再者，電壓指令運算器14係於開關SW為B之時，將接地電位設為d軸電壓指令值Vd1 *，並將來自電壓調整器23之感應電壓指令e*設為q軸電壓指令值Vq1 *，根據該些，算出電壓指令值VS *、速度指令值θV，並輸出至PWM控制器15。
PWM控制器15係根據來自電壓指令運算器14之電壓指令值VS *、速度指令值θV及來自速度轉換器16之旋轉速度θ，算出用以藉由脈衝寬調製(PWM)控制感應馬達2之旋轉的控制訊號，輸出至變頻器3。
速度轉換器16係於開關SW為A之時，根據來自上位裝置之頻率指令值fout算出旋轉速度θ，輸出至PWM控制器15和d-q轉換器17。再者，速度轉換器16係於開關SW為B之時，根據來自頻率調整器22之輸出頻率f算出旋轉速度θ，輸出至PWM控制器15和d-q轉換器17。
d-q轉換器17係藉由利用來自速度轉換器16之旋轉速度θ，將從變頻器3被供給至感應馬達2之交流電力之電流檢測值Iu、Iw予以d-q轉換，而算出d、q軸電流檢測值Id、Iq，並輸出至減算器11d、11q。並且，d-q轉換器17係算出流通感應馬達2之電流，即是固定子電流Is，並輸出至電流判定器21。
電流判定器21係模式切換器之一例，在速度偵測模式中，擇一性地切換頻率調整器22實行之頻率減速步驟(Step f)，和電壓調整器23實行之電壓恢復步驟
(Step V)。電流判定器21係藉由比較來自d-q轉換器17之固定子電流Is，和事先設定之大小不同的兩個臨界值，判定電壓恢復步驟和頻率減速步驟之切換。
具體而言，電流判定器21係在電壓恢復步驟中於固定子電流Is高於第1臨界值Is1時，移至頻率減速步驟，在頻率減速步驟中於固定子電流Is低於較第1臨界值Is1小之第2臨界值Is2時，移至電壓恢復步驟。
第1臨界值Is1和第2臨界值Is2係根據無負載電流之大小而事先設定。無負載電流係指輸出頻率f與感應馬達2之旋轉速度一致，固定子電流Is僅成為激磁電流成分之時的電流。例如，第1臨界值Is1設為無負載電流之1.5倍以上，第2臨界值Is2設為無負載電流之1.2倍以下。
頻率調整器22為頻率調整器之一例，實行使輸出頻率f從偵測範圍之上限隨著時間經過下降之頻率減速步驟(頻率下降模式之一例)。輸出頻率f為被施加感應馬達2之施加電壓之頻率。在頻率減速步驟中，輸出頻率f從偵測範圍之上限朝向下限每次以既定之微小量△f階段性地下降。並且，在頻率減速步驟中，感應電壓指令e*被維持一定。
電壓調整器23為電壓調整器之一例，實行使感應電壓指令e*從偵測範圍之下限隨著時間經過下降之頻率上升之電壓恢復步驟(電壓上升模式之一例)。感應指令電壓e*與被施加至感應馬達2之施加電壓對應。在電壓恢
復步驟中，感應電壓指令e*係從偵測範圍之下限朝向上限每次以既定之微小量△V階段性地上升。並且，在電壓恢復步驟中，輸出頻率f被維持一定。
V/f轉換器24係藉由對從頻率調整器22被輸出之輸出頻率f乘上事先設定之比V/f，算出電壓換算值，並輸出至V/f一致判定器25。
V/f一致判定器25係判定器之一例，判定從電壓調整器23被輸出之感應電壓指令e*對從頻率調整器22被輸出之輸出頻率f之比，是否和事先設定之比V/f一致。即是，V/f一致判定器25判定從頻率調整器22被輸出之電壓換算值，和從電壓調整器23被輸出之感應電壓指令e*是否一致。
V/f一致判定器25係在電壓恢復步驟中，於感應電壓指令e*對輸出頻率f之比與事先設定之比V/f一致之時，輸出使開關SW從B切換至A之開關切換訊號。依此，從速度偵測模式切換至正常運轉模式。
再者，V/f一致判定器25係在頻率減速步驟中，於感應電壓指令e*對輸出頻率f之比與事先設定之比V/f一致，並且滿足後述條件之時，輸出使開關SW從B切換至A之開關切換訊號。
圖3表示馬達控制裝置10之動作例的時序圖。同圖表示從空轉狀態經速度偵測模式而移至正常運轉模式之時之輸出頻率f和感應電壓指令e*和固定子電流Is之各個的推移。再者，在表示輸出頻率f之推移的部分
中，也以虛線表示感應馬達2之旋轉速度ωr之推移。
首先，馬達控制裝置10係當實行正常運轉模式之狀態阻斷對感應馬達2供給電力時，感應馬達2成為空轉狀態，旋轉速度ωr開始下降。在空轉狀態之期間，輸出頻率f和感應電壓指令e*和固定子電流Is分別成為0。
接著，馬達控制裝置10當開始速度偵測模式時，輸出頻率f被設定成偵測範圍之最大值fmax，感應電壓指令e*被設定成偵測範圍之最小值的0。在此，即使輸出頻率f在離開感應馬達2之旋轉速度ωr的「睡眠狀態」，由於感應電壓指令e*為0，故固定子電流Is保持0不會上升。
在速度偵測模式中，首先實行電壓恢復步驟(Step V)。在電壓恢復步驟中，當感應電壓指令e*隨著時經過從0漸漸上升，並輸出頻率f維持在最大值fmax。在此，因處於睡眠狀態，故當感應電壓指令e*上升時，隨此，固定子電流Is也上升。
而且，當固定子電流Is高於第1臨界值Is1時，實行頻率減速步驟(Step f)。在頻率減速步驟中，輸出頻率f隨著時間經過，從最大值fmax漸漸下降，感應電壓指令e*被維持在電壓恢復步驟之結束時點之值。當輸出頻率f下降時，因睡眠狀態緩和，故隨此固定子電流Is也下降。
而且，當固定子電流Is低於第2臨界值Is2
時，再次實行電壓恢復步驟(Step V)。
在電壓恢復步驟中，當感應電壓指令e*到達至V/f一致點時，馬達控制裝置10結束速度偵測模式而開始正常運轉模式。V/f一致點係感應電壓指令e*對輸出頻率f之比與事先設定之比V/f一致之點。
如此一來，藉由交互實行電壓恢復步驟和頻率減速步驟，可一面抑制固定子電流Is之過度上升，一面探索V/f一致點。
在以上圖3之說明中，雖然針對在電壓恢復步驟到達至V/f一致點之情形之例進行說明，但是針對在頻率減速步驟到達至V/f一致點之情形的例於後述。
並且，在本實施型態中，根據固定子電流Is之大小交互切換電壓恢復步驟和頻率減速步驟之例進行說明，但是並不限定於此，例如即使於每次經過既定時間，交互切換電壓恢復步驟和頻率減速步驟亦可。
圖4表示速度偵測模式之例的時序圖。圖5表示電壓恢復步驟之例的流程圖。圖6表示頻率減速步驟之例的流程圖。圖4~圖6之一連串之處理係以既定之週期(例如，數msec)重覆。並且，針對圖6之頻率減速步驟所含之雙方下降步驟(Step B)及母線電壓減少步驟(Step C)之詳細於後述。
在圖4所示之速度偵測模式中，馬達控制裝置10判定選擇電壓恢復步驟(Step V)，或頻率減速步驟Step f)。於偵側開始時，即是從空轉狀態移至速度偵測模
式之後，立即選擇電壓恢復步驟。
在圖5所示之電壓恢復步驟(Step V)中，馬達控制裝置10判定偵側開始時，或偵測中(S11)。偵測開始時之情況下，馬達控制裝置10將輸出頻率f設定成偵測範圍之最大值fmax，並將感應電壓設定值Eref設定成偵測範圍之最小值的0(S12)。另外，於偵測中之情況下，馬達控制裝置10不執行該設定。
接著，馬達控制裝置10係對輸出頻率f乘上事先設定之比V/f而取得電壓換算值Vsearchref(S13)，並且在感應電壓設定值Eref加上既定之微小量△V(S14)。接著，馬達控制裝置10判定感應電壓設定值Eref為電壓換算值Vsearchref以上或未滿電壓換算值Vsearchref(S15)。
於感應電壓設定值Eref為電壓換算值Vsearchref以上之情況下，馬達控制裝置10結束速度偵測模式而開始正常運轉模式。另外，於感應電壓設定值Eref未滿電壓換算值Vsearchref之情況下，馬達控制裝置10判定固定子電流Is是否超過第1臨界值Is1或第1臨界值Is1以下(S16)。
於固定子電流Is超過第1臨界值Is1之情況下，馬達控制裝置10選擇頻率減速步驟(Step f)，並且結束處理。此情況下，在下一次之處理中，實行頻率減速步驟。另外，於固定子電流Is為第1臨界值Is1以下之情況，馬達控制裝置10如此地結束處理。此情況下，在下一次之處理中，再次實行電壓恢復步驟。
在圖6所示之頻率減速步驟(Step f)中，馬達控制裝置10從輸出頻率f減掉既定之微少量△f，並且在輸出頻率f乘上事先設定之比V/f而取得電壓換算值Vsearchref(S21)。馬達控制裝置10係於後述母線電壓減少步驟(Step C)之後，判定固定子電流Is是否為第2臨界值Is2以下，或是否超過第2臨界值Is2(S29)。
於固定子電流Is為第2臨界值Is2以下之情況下，馬達控制裝置10選擇電壓恢復步驟(Step V)，並且結束處理。此情況下，在下一次之處理中，選擇電壓恢復步驟。另外，於固定子電流Is超過第2臨界值Is2之情況下，馬達控制裝置10判定電壓換算值Vsearchref是否為感應電壓設定值Eref以下，或是否超過感應電壓設定值Eref(S30)。
電壓換算值Vsearchref為感應電壓設定值Eref以下之情況下，馬達控制裝置10實行後述雙方下降步驟(Step B)。於電壓換算值Vsearchref超過感應電壓設定值Eref之情況下，馬達控制裝置10係輸出頻率f若非最小值fmin(S34)時，則如此地結束處理。此情況下，在下一次之處理中，再次選擇頻率減速步驟。
以下，針對頻率減速步驟(Step f)包含的雙方下降步驟(Step B)進行說明。
如上述般，在電壓恢復步驟中，為了抑制固
定子電流Is之過度上升，於固定子電流Is高於第1臨界值Is1時，被切換至頻率減速步驟。在頻率減速步驟中，當輸出頻率f下降時，因接近感應馬達2之旋轉速度ωr，故固定子電流Is從第1臨界值Is1下降。
但是，在頻率減速步驟中，於固定子電流Is下降至第2臨界值Is2之前，輸出頻率f到達至V/f一致點之情況下，有輸出頻率f無法充分接近感應馬達2之旋轉速度ωr之虞，如此一來移至正常轉運模式時，會有固定子電流Is過度上升之虞。
就以固定子電流Is不下降至第2臨界值Is2之理由而言，可想像應為感應馬達2之負載大，固定子電流Is含有的扭矩電流成分不會充分減少。再者，也可想像第2臨界值Is2或成為基礎之無負載電流之設定有問題。
於是，在本實施型態中，在頻率減速步驟中，當輸出頻率f到達至V/f一致點時，實行以下說明之雙方下降步驟。
圖7表示實現雙方下降步驟之構成的方塊圖。馬達控制裝置10具備計數器31、開關32和V/f轉換器33以作為用以實行雙方下降步驟之構成。
計數器31係在頻率減速步驟中，從輸出頻率f到達至V/f一致點經過既定時間時，對開關32輸出切換訊號。
開關32係當從計數器31輸入切換訊號時，將輸出頻率f從通過頻率調整器22之頻率(1周期前之頻
率fout_last)切換至通過頻率調整器22之後的頻率(現周期之頻率fout)。依此，輸出頻率f被維持在一定直至經過既定時間為止，當既定時間經過時，再次開始下降。
V/f轉換器33係藉由對從開關32被輸出之輸出頻率f乘上事先設定之比V/f，算出電壓換算值，並予以輸出。
感應電壓指令e*係於從計數器31輸出脈衝訊號時，從電壓調整器23被輸出之值，被切換至以V/f轉換器33算出之電壓換算值，輸出頻率f也一起下降。
馬達控制裝置10係藉由上述說明之構成而實行雙方下降步驟。圖8及圖9為表示雙方下降步驟之例的時序圖。
當馬達控制裝置10開始雙方下降步驟時，首先輸出頻率f在既定時間維持到達至V/f一致點之時的值。再者，感應電壓指令e*也原樣地被維持。
於既定時間維持輸出頻率f之期間，當固定子電流Is低於第2臨界值Is2之情況下，馬達控制裝置10結束速度偵測模式而開始正常運轉模式。並且，並不限於第2臨界值Is2，即使適用小於第1臨界值Is1之另外的臨界值亦可。
在既定時間維持輸出頻率f之理由，係因為防止當固定子電流Is之檢測使用濾波器時，有檢測產生時間差，不管實際上輸出頻率f是否充分接近感應馬達2之旋轉速度ωr，皆判定成不接近的情形。
即使輸出頻率f被維持既定時間，固定子電流Is也不會低於第2臨界值Is2時，輸出頻率f和感應電壓指令e*之雙方，一面滿足事先設定之比V/f一面隨著時間經過下降。
於輸出頻率f和感應電壓指令e*之雙方下降之期間，當固定子電流Is低於第2臨界值Is2之情況下，馬達控制裝置10結束速度偵測模式而開始正常運轉模式。並且，並不限於第2臨界值Is2，即使適用小於第1臨界值Is1之另外的臨界值亦可。
當輸出頻率f到達至V/f一致點之時，即使輸出頻率f不充分接近感應馬達2之旋轉速度ωr，藉由如此地使輸出頻率f和感應電壓指令e*之雙方下降，亦可使輸出頻率f接近感應馬達2之旋轉速度ωr。再者，藉由使輸出頻率f和感應電壓指令e*之雙方下降，可抑制固定子電流Is之過度上升。
即使使輸出頻率f和感應電壓指令e*之雙方下降，亦不會使固定子電流Is低於第2臨界值Is2，而輸出頻率f到達至最小值fmin之情況下，馬達控制裝置10結束速度偵測模式而開始正常運轉模式。
於輸出頻率f到達至最小值fmin之情況下，因輸出頻率f還有感應馬達2之旋轉速度ωr也充分下降，故固定子電流Is會過度上升，可移至正常運轉模式。
針對上述圖6之頻率減速步驟(Step f)包含的雙方下降步驟(Step B)進行說明。
於電壓換算值Vsearchref為感應電壓設定值Eref以下之時(S30)，馬達控制裝置10判定電壓換算值Vsearchref為感應電壓設定值Eref以下之狀態是否從最初成立之時點經過既定時間(例如，200msec)(S31)。
在不經過既定時間之情況下，馬達控制裝置10使輸出頻率f返回至一回合前之值flast，即是減去微少量△f之前的狀態(S33)，而結束處理。依此，至經過既定時間為止，輸出頻率f被維持一定值。
於維持輸出頻率f之期間，固定子電流Is成為第2臨界值Is2以下之情況下(S29)，馬達控制裝置10選擇電壓恢復步驟(Step V)，並且結束處理。此情況下，在下一次之處理中，選擇電壓恢復步驟，並且速度偵測模式結束，開始正常運轉模式。
於經過既定時間之情況下，馬達控制裝置10將感應電壓設定值Eref當作電壓換算值Vsearchref(S32)，而結束處理。之後，維持感應電壓設定值Eref與電壓換算值Vsearchref一致，即是維持感應電壓設定值Eref對輸出頻率f之比與事先設定之比V/f一致之狀態下，輸出頻率f和感應電壓設定值Eref之雙方下降。
於輸出頻率f和感應電壓設定值Eref之雙方下降之期間，固定子電流Is成為第2臨界值Is2以下之情況下(S29)，馬達控制裝置10選擇電壓恢復步驟(Step V)，並且結束處理。此情況下，在下一次之處理中，選擇電壓恢復步驟，並且速度偵測模式結束，開始正常運轉模式。
於即使輸出頻率f和感應電壓設定值Eref之雙方下降，固定子電流Is也不會成為第2臨界值Is2以下之狀態下，輸出頻率f成為最小值fmin之情況下(S34)，馬達控制裝置10選擇電壓恢復步驟(Step V)，並且結束處理。此情況下，在下一次之處理中，選擇電壓恢復步驟，並且速度偵測模式結束，開始正常運轉模式。
以下，針對頻率減速步驟(Step f)包含的母線電壓減少步驟(Step C)進行說明。
如上述般，在頻率減速步驟中，為了使輸出頻率f接近感應馬達2之旋轉速度ωr，使輸出頻率f隨著時間經過下降。然而，感應馬達2之慣性大，於旋轉速度ωr難下降之情況，或使輸出頻率f下降之減速率過大情況等下，有輸出頻率f超越感應馬達2之旋轉速度ωr而變低之情形。
當輸出頻率f低於感應馬達2之旋轉速度ωr時，感應馬達2成為再生狀態，有對變頻器3供給直流電力之母線91(參照圖1)施加過度之再生電壓之虞。
於是，在本實施型態中，在頻率減速步驟中，實現以下說明的母線電壓減少步驟。
圖10表示實現母線電壓減少步驟之構成的方塊圖。馬達控制裝置10具備有電壓判定器41以作為用以實現母線電壓減少步驟的構成。
電壓判定器41係於被施加於平滑電容器6(參照圖1)之直流電壓之檢測值的母線電壓Vdc高於第1電壓臨界值VS1之時，將表示其主旨之電壓超過訊號輸出至頻率調整器22。再者，電壓判定器41係於母線電壓Vdc低於較第1電壓臨界值VS1小的第2電壓臨界值VS2之情況下，將表示其主旨之電壓恢復訊號輸出至頻率調整器22。
頻率調整器22當接收電壓超過訊號時，限制輸出頻率f之下降。再者，頻率調整器22被輸入母線電壓Vdc之每既定時間的變化量dVdc/dt。頻率調整器22接受電壓超過訊號，並且於變化量dVdc/dt為正的值之情況下，使輸出頻率f上升，另外接受電壓超過訊號，並且變化量dVdc/dt為0或負之值的情況下，維持輸出頻率f。在此之既定時間為例如速度偵測模式重覆之週期。
並且，頻率調整器22當接收電壓恢復訊號時，再次開始輸出頻率f之下降。再次開始後之輸出頻率f之減速率較限制前之輸出頻率f之減速率例如小一半左右。減速率表示輸出頻率f之每既定時間之下降量。在此之既定時間為例如速度偵測模式重覆之週期。
馬達控制裝置10係藉由上述說明之構成而實行母線電壓減少步驟。圖11表示母線電壓減少步驟之例的時序圖。
馬達控制裝置10係在頻率減速步驟(Step f)中，當母線電壓Vdc高於第1電壓臨界值VS1時，開始母
線電壓減少步驟(Step C)。在母線電壓減少步驟中，藉由使輸出頻率f上升或維持，限制輸出頻率f之下降。
具體而言，於母線電壓Vdc之每特定時間之變化量dVdc/dt為正之值之情況下，馬達控制裝置10使輸出頻率f上升。依此，可抑制母線電壓Vdc之過度上升。另外，於變化量dVdc/dt為0或負之值之時，馬達控制裝置10維持輸出頻率f。依此，可使輸出頻率f邊接近感應馬達2之旋轉速度ωr，邊抑制母線電壓Vdc。
之後，當母線電壓Vdc低於較第1電壓臨界值VS1小之第2電壓臨界值VS2時，馬達控制裝置10再次開始輸出頻率f之下降。再次開始後之輸出頻率f之減速率較限制前之輸出頻率f之減速率例如小一半左右。依此，可使輸出頻率f之減速率接近感應馬達2之旋轉速度ωr之減速率。
針對上述圖6之頻率減速步驟(Step f)包含的母線電壓減少步驟(Step C)進行說明。
馬達控制裝置10從輸出頻率f減算既定之微小量△f，並且取得電壓換算值Vsearchref之後(S21)，判定母線電壓Vdc為第1電壓臨界值VS1以上，或未滿第1電壓臨界值VS1(S22)。
於母線電壓Vdc為第1電壓臨界值VS1以上之情況下，馬達控制裝置10使表示母線電壓減少步驟的旗標成為開啟(S23)。並且，在下一回合後，該旗標為開啟之情況下也從S22前進至S23。
接著，馬達控制裝置10判定母線電壓Vdc之每既定時間之變化量dVdc/dt為正的值，或變化量dVdc/dt為0或負的值(S24)。
於變化量dVdc/dt為正的值之情況下，馬達控制裝置10將輸出頻率f當作在一回合前之值flast加上既定微少量△f之值，而使輸出頻率f上升(S25)。
另外，於變化量dVdc/dt微0或負的值之情況下，馬達控制裝置10將輸出頻率f當作一回合前之值flast而維持輸出頻率f(S26)。
接著，馬達控制裝置10判定母線電壓Vdc為第2電壓臨界值VS2以上，或未滿第2電壓臨界值VS2(S27)。
於母線電壓Vdc為第2電壓臨界值VS2以上之情況下，馬達控制裝置10移至S29以後。
另外，於母線電壓Vdc未滿第2電壓臨界值VS2之情況下，馬達控制裝置10使表示母線電壓減少步驟之旗標成為關閉，並且使輸出頻率f之減速率成為1/2倍，移至S29。
以上，雖然針對本發明之實施型態進行說明，本發明並不限定於上述實施型態，當然該領域技術者可做各種變形實施。
2‧‧‧感應馬達
3‧‧‧變頻器
10‧‧‧馬達控制裝置
11d、11q‧‧‧減算器
12‧‧‧電流控制器
13d、13q‧‧‧加算器
14‧‧‧電壓指令運算器
15‧‧‧PMW控制器
16‧‧‧速度轉換器
17‧‧‧d-q轉換器
21‧‧‧電流判定器(模式切換器之一例)
22‧‧‧頻率調整器(頻率調整器之一例)
23‧‧‧電壓調整器(電壓調整器之一例)
24‧‧‧V/f轉換器
25‧‧‧V/f一致判定器(判定器之一例)
Claims (5)
- 一種馬達控制裝置，使感應馬達從空轉(free run)狀態成為被施加至上述感應馬達之施加電壓和其頻率滿足既定關係之狀態，該馬達控制裝置之特徵在於具備：電壓調整器，其係實行使上述施加電壓從既定範圍之下限隨著時間經過上升之電壓上升模式；頻率調整器，其係實行使上述頻率從既定範圍之上限隨著時間經過下降之頻率下降模式；模式切換器，其係擇一性地切換上述電壓上升模式和上述頻率下降模式；及判定器，其係判定上述施加電壓和上述頻率是否滿足上述既定關係，上述頻率調整器在上述頻率下降模式中，當對驅動上述感應馬達之變頻器供給直流電力之母線的母線電壓高於第1臨界值時，限制上述頻率之下降。
- 如請求項1所記載之馬達控制裝置，其中上述頻率調整器於上述母線電壓高於上述第1臨界值，並且上述母線電壓之每既定時間的變化量為正的值之時，使上述頻率上升。
- 如請求項1所記載之馬達控制裝置，其中上述頻率調整器於上述母線電壓高於上述第1臨界值，並且上述母線電壓之每既定時間的變化量非正的值之時，維持上述頻率。
- 如請求項1所記載之馬達控制裝置，其中 上述頻率調整器於上述母線電壓低於較上述第1臨界值小的第2臨界值時，較限制上述頻率之下降之前更降低每既定時間之下降量而再次開始上述頻率之下降。
- 一種馬達控制方法，使感應馬達從空轉(free run)狀態成為被施加至上述感應馬達之施加電壓和其頻率滿足既定關係之狀態，該馬達控制方法之特徵在於：擇一性地切換使上述施加電壓從既定範圍之下限隨著時間經過上升的電壓上升模式，和使上述頻率從既定範圍之上限隨著時間經過下降之頻率下降模式，在上述頻率下降模式中，當對驅動上述感應馬達之變頻器供給直流電力之母線的母線電壓高於第1臨界值時，限制上述頻率之下降，判定上述施加電壓和上述頻率是否滿足上述既定關係。
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