專利名稱：用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置及使用該裝置的空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用小容量電抗器及小容量電容器的、用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置及使用這種變頻器控制裝置的空調(diào)器。
背景技術(shù)：
圖7示出了一種現(xiàn)有的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，這種變頻器控制裝置經(jīng)常被使用在通用變頻器等中，用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動。
圖7中的主電路由直流電源裝置113、變頻器3和電機(jī)4構(gòu)成。直流電源裝置113由交流電源1、整流電路2、用于構(gòu)成變頻器3的直流電壓源并且儲存電能的平滑電容器112、和用于改善交流電源1的功率因數(shù)的電抗器111。
另一方面，控制電路中包括根據(jù)從外部送來的電機(jī)4的速度指令、形成電機(jī)4的各相電壓指令值的電機(jī)電壓指令形成裝置14；和根據(jù)電機(jī)電壓指令形成裝置14中形成的各相電壓指令值來生成變頻器3的脈寬調(diào)制信號的脈寬調(diào)制控制裝置18。
這里，當(dāng)交流電源1為220V(交流電源頻率為50Hz)、變頻器3的輸入功率為1.5kW、平滑電容器112為1500μF時，用于改善功率因數(shù)的電抗器111為5mH及20mH時的交流電源電流的高次諧波成分和相對于交流電源頻率的次數(shù)之間的關(guān)系如圖8中所示，圖8同時還示出了IEC(國際電氣標(biāo)準(zhǔn)會議)標(biāo)準(zhǔn)。從圖8中可以看出，用于改善功率因數(shù)的電抗器111為5mH的場合下，3次高次諧波成分大大超過了IEC標(biāo)準(zhǔn)；而在20mH的場合下，一直到40次為止的高次諧波成分都達(dá)到了IEC標(biāo)準(zhǔn)(上述現(xiàn)有裝置的一例可參照日本變頻器驅(qū)動手冊編委會所編的“變頻器驅(qū)動手冊”，日刊工業(yè)新聞社出版，1995年第一版)。
為此，為了在特別是高負(fù)載時也能達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)，需要采取進(jìn)一步加大用于改善功率因數(shù)的電抗器111的電感值等措施。但是這樣一來，又會導(dǎo)致變頻器裝置體積變大、重量增加、制造成本上升等問題。
因此，又有人提出了如圖9中所示的直流電源裝置，意在抑制用于改善功率因數(shù)的電抗器111的電感值增加，降低電源的高次諧波成分，提高功率因數(shù)(其中的一例可參考日本專利特開平9-266674號公報)。
在圖9中，交流電源1的交流電源電壓加到由二極管D1～D4進(jìn)行橋式連接而形成的全波整流電路的交流輸入端子上，其輸出通過電抗器Lin對中間電容器C進(jìn)行充電，中間電容器C的電荷對平滑電容器CD放電，向負(fù)載電阻RL供給直流電壓。另外，在把電抗器Lin的負(fù)載側(cè)和中間電容器C的負(fù)電壓端加以連接的直流電流通道中設(shè)有晶體管Q1，晶體管Q1由基極驅(qū)動電路G1加以驅(qū)動。
圖9中還設(shè)有對基極驅(qū)動電路G1施加脈沖電壓的脈沖發(fā)生電路I1、I2和假電阻Rdm。脈沖發(fā)生電路I1、I2分別由用于檢測交流電源電壓的過零點(diǎn)的電路、和產(chǎn)生脈沖電流的脈沖電流電路構(gòu)成。上述脈沖電流電路在檢測到過零點(diǎn)起到交流電源電壓的瞬時值變成等于中間電容器C的兩端電壓為止的期間內(nèi)，使脈沖電流在假電阻Rdm中流動。
這里，脈沖發(fā)生電路I1在交流電源電壓的半周期的前半期間產(chǎn)生脈沖電壓，脈沖發(fā)生電路I2在交流電源電壓的半周期的后半期間內(nèi)產(chǎn)生出脈沖電壓。
另外，在將晶體管Q1置于導(dǎo)通狀態(tài)、使電流強(qiáng)制地流過電抗器Lin的場合下，為了使中間電容器C的電荷不致于經(jīng)晶體管Q1發(fā)生放電，設(shè)置了用于防止逆電流的二極管D5。另外，在中間電容器C的電荷對平滑電容器CD進(jìn)行放電的通道上，還串聯(lián)連接有用于防止逆電流的二極管D6和提高平滑效果的電抗器Ldc。
通過采用上述的結(jié)構(gòu)，在交流電源電壓的瞬時值不超過中間電容器C的兩端電壓的部分或者全部相位區(qū)間中，通過使晶體管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，可以抑制裝置體積變大，并可降低高次諧波成分，提高功率因數(shù)。
但是，在上述的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，依然設(shè)有大容量的平滑電容器CD和電抗器Lin(在參考文獻(xiàn)1中記述了1500μF、6.2mH時的模擬結(jié)果)，并且還設(shè)有中間電容器C、晶體管Q1、基極驅(qū)動電路G1、脈沖發(fā)生電路I1、I2、假電阻Rdm、用于防止逆電流的二極管D5、D6和提高平滑效果的電抗器Ldc，因此，還是存在著裝置的體積龐大、部件種類多、制造成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，其目的在于提供一種體積小、重量輕、制造成本低的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中包括以交流電源為輸入的整流電路、將直流電源變換成交流電源的變頻器和電機(jī)，所述整流電路包括二極管橋式整流電路、和與所述二極管橋式整流電路的交流輸入側(cè)或者直流輸出側(cè)相連接的容量極小的電抗器，所述變頻器的直流母線之間設(shè)有容量極小的電容器。所述變頻器控制裝置中還設(shè)有檢測所述變頻器的直流電壓值的PN電壓檢測裝置；當(dāng)從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，將交流電源的輸入加以切斷的交流輸入斷路裝置；根據(jù)從外部送來的電機(jī)速度指令值、形成所述電機(jī)的各相電壓指令值的電機(jī)電壓指令形成裝置；通過把預(yù)先設(shè)定的所述變頻器的直流電壓基準(zhǔn)值與從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值加以比較，導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的PN電壓補(bǔ)正裝置；和通過將由所述電機(jī)電壓指令形成裝置得到的各相電壓指令值和所述PN電壓補(bǔ)正裝置的輸出值PN即電壓補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行相乘、對各相電壓指令值進(jìn)行補(bǔ)正的電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置。
通過采用上述的構(gòu)成，可以通過小容量電抗器及小容量電容器來實現(xiàn)體積小、重量輕、制造成本低的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，且即使在變頻器直流電壓發(fā)生大幅度變化、電機(jī)的驅(qū)動變得困難或者不可能的場合下，變頻器也能使加到電機(jī)上的電壓基本保持一定，從而維持電機(jī)的驅(qū)動，而且還可以防止因交流電源電壓的異常上升周圍的電路部件被損壞的情況發(fā)生。
本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果如下。本發(fā)明通過采用小容量電抗器及小容量電容器實現(xiàn)了體積小、重量輕、制造成本低的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，且即使在變頻器直流電壓發(fā)生大幅度變化、電機(jī)的驅(qū)動變得困難或者不可能的場合下，變頻器也能使加到電機(jī)上的電壓基本保持一定，從而維持電機(jī)的驅(qū)動，而且還可以防止因交流電源電壓的異常上升損壞周圍的電路部件，起到了可以提高系統(tǒng)可靠性的效果。
下面將本發(fā)明的具體實施方式
概述如下。本發(fā)明的第1方案中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置包括以交流電源為輸入的整流電路、將直流電源變換成交流電源的變頻器和電機(jī)，所述整流電路包括二極管橋式整流電路、和與所述二極管橋式整流電路的交流輸入側(cè)或者直流輸出側(cè)相連接的容量極小的電抗器，所述變頻器的直流母線之間設(shè)有容量極小的電容器。所述變頻器控制裝置中還設(shè)有檢測所述變頻器的直流電壓值的PN電壓檢測裝置；當(dāng)從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，將交流電源的輸入加以切斷的交流輸入斷路裝置；根據(jù)從外部送來的電機(jī)速度指令值、形成所述電機(jī)的各相電壓指令值的電機(jī)電壓指令形成裝置；通過把預(yù)先設(shè)定的所述變頻器的直流電壓基準(zhǔn)值與從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值加以比較，導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的PN電壓補(bǔ)正裝置；和通過將由所述電機(jī)電壓指令形成裝置得到的各相電壓指令值和所述PN電壓補(bǔ)正裝置的輸出值PN即電壓補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行相乘、對各相電壓指令值進(jìn)行補(bǔ)正的電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置。這樣，采用小容量電抗器及小容量電容器實現(xiàn)了體積小、重量輕、制造成本低的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，且即使在變頻器直流電壓發(fā)生大幅度變化、電機(jī)的驅(qū)動變得困難或者不可能的場合下，變頻器也能使加到電機(jī)上的電壓基本保持一定，從而維持電機(jī)的驅(qū)動，而且還可以防止因交流電源電壓的異常上升損壞周圍的電路部件。
第2方案具體為，在第1方案中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中，還設(shè)有與小容量的電容器并聯(lián)連接的過電壓保護(hù)裝置，在變頻器緊急停止操作時，所述過電壓保護(hù)裝置將發(fā)生操作。這樣，可以抑制電機(jī)停止時的感生能量引起直流電壓猛增的現(xiàn)象。
第3方案具體為，在第1～2方案中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中，從外部送入的電機(jī)速度指令值求出的變頻器工作頻率被避免持續(xù)地固定在交流電源頻率的偶數(shù)倍的共振頻率上以及以所述共振頻率為中心、其左右具有預(yù)先設(shè)定的頻率寬度的頻率范圍內(nèi)。這樣，可以避免變頻器頻率和交流電源頻率之間發(fā)生共振現(xiàn)象，從而可以防止電機(jī)的操作出現(xiàn)不穩(wěn)定，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動。
第4方案具體為，在第1～3方案中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中，所述小容量電抗器及對所述小容量電容器的組合被確定為這樣，即小容量電抗器和小容量電容器的共振頻率比交流電源頻率大40倍。這樣，可以抑制交流電源電流中的高次諧波成分，達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)。


圖1為本發(fā)明的第1實施例中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，圖2為表示本發(fā)明的第1實施例中的PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的導(dǎo)出方法的特性圖，圖3為本發(fā)明的第1實施例中的交流輸入斷路裝置中的運(yùn)算流程圖，圖4為本發(fā)明的第2實施例中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，圖5為表示本發(fā)明第3實施例的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中的第1操作結(jié)果的特性圖，圖6為表示本發(fā)明第3實施例的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中的第2操作結(jié)果的特性圖，圖7為現(xiàn)有的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，圖8中的特性圖示出了現(xiàn)有的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器裝置中的、交流電源電流的高次諧波成分和相對于交流電源頻率的次數(shù)之間的關(guān)系，圖9為現(xiàn)有直流電源裝置的方框圖。
上述附圖中，1為交流電源，2為整流電路，3為變頻器，4為電機(jī)，11為小容量電抗器，12為小容量電容器，13為過電壓保護(hù)裝置，14為電機(jī)電壓指令形成裝置，15為PN電壓檢測裝置，16為PN電壓補(bǔ)正裝置，17為電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置，18為脈寬調(diào)制控制裝置，19交流輸入斷路裝置。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的一些實施例進(jìn)行闡述。需要說明的是，這樣的實施例對本發(fā)明不產(chǎn)生限定作用。
(實施例1)本發(fā)明的第1實施例中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1中所示。
圖1中的主電路中包括交流電源1、將交流電源變換成直流電源的二極管橋式整流電路2、電抗量為2mH或更小的小容量電抗器11、電容量為100μF或更小的小容量電容器12、將直流電源變換成交流電源的變頻器3、和由變頻器3變換出來的交流電源加以驅(qū)動的電機(jī)4。
另一方面，控制電路中包括根據(jù)從外部送入的電機(jī)4的速度指令ω*形成電機(jī)4的各相電壓指令值的電機(jī)電壓指令形成裝置14、用于檢測變頻器3的直流電壓值的PN電壓檢測裝置15、PN電壓補(bǔ)正裝置16、電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置17和脈寬調(diào)制控制裝置18。PN電壓補(bǔ)正裝置16通過將預(yù)先設(shè)定的變頻器3的直流電壓基準(zhǔn)值與從PN電壓檢測裝置15得到的變頻器3的直流電壓檢測值進(jìn)行除法運(yùn)算，導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)；并在直流電壓檢測值處于零或零以下的場合下，將預(yù)先設(shè)定的PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的最大值設(shè)定為PN電壓補(bǔ)正系數(shù)。電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置17通過把從電機(jī)電壓指令形成裝置14得到的各相電壓指令值和PN電壓補(bǔ)正裝置16的輸出值亦即PN電壓補(bǔ)正系數(shù)相乘，對各相電壓指令值進(jìn)行補(bǔ)正。脈寬調(diào)制控制裝置18為變頻器3產(chǎn)生出脈寬調(diào)制信號，所述脈寬調(diào)制信號能夠?qū)㈦姍C(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置17形成的電機(jī)電壓指令補(bǔ)正值加到電機(jī)4中。
下面對具體操作過程進(jìn)行說明。
電機(jī)電壓指令形成裝置14通過下面的公式(1)中的運(yùn)算過程形成各相電壓指令值vu*、vv*和vw*。
公式1vu*=Vmsinθ1vv*=Vmsin(θ1-2π/3)vw*=Vmsin(θ1+2π/3)---(1)]]>這里，Vm為電機(jī)電壓值，θ1通過把速度指令ω*進(jìn)行時間積分而導(dǎo)出，如下面的公式(2)所示。
公式2θ1＝∫ω*dt …(2)圖2為本發(fā)明中的PN電壓補(bǔ)正裝置16的第1實施例，PN電壓補(bǔ)正裝置16通過預(yù)先設(shè)定的變頻器3的直流電壓基準(zhǔn)值Vpn0和從PN電壓檢測裝置15得到的、變頻器3的直流電壓檢測值vpn，借助下面的公式(3)導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)kpn。
公式3kpn=Vpn0Vpn+δ0---(3)]]>這里，由于在本發(fā)明中使用的是小容量電容器，直流電壓檢測值vpn有可能為零，為了防止除數(shù)為零，需要設(shè)定一個微小項δ0。
除了在公式(3)中設(shè)置微小項δ0的方法之外，還可以在直流電壓檢測值vpn為零以下時將預(yù)先設(shè)定的PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的最大值設(shè)定為PN電壓補(bǔ)正系數(shù)kpn，這樣也可以防止被零除的情況發(fā)生。
亦即，可以使用下面的公式(4)來導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)kpn。
公式4kpn=kpn_max(vpn≤0)Vpn0/vpn(vpn>0)---(4)]]>這里，kpn-max為預(yù)先設(shè)定的PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的最大值。
另外，使用下面的公式(5)，可以通過電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置17從各相電壓指令值vu*、vv*和vw*以及PN電壓補(bǔ)正系數(shù)kpn導(dǎo)出電機(jī)電壓指令補(bǔ)正值vuh*、vvh*和vwh*。
公式5vuh*=kpn·vu*vvh*=kpn·vv*vwh*=kpn·vw*---(5)]]>采用以上的方法，可以通過小容量電抗器及小容量電容器來實現(xiàn)體積小、重量輕、制造成本低的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，且即使在變頻器直流電壓發(fā)生大幅度變化、電機(jī)的驅(qū)動變得困難或者不可能的場合下，變頻器也能使加到電機(jī)上的電壓基本保持一定，從而維持電機(jī)的驅(qū)動。
下面對交流輸入斷路裝置19的操作情況進(jìn)行說明。
本發(fā)明中的電容器12由于使用的容量極小的器件，故交流電源電壓發(fā)生瞬時變化時，這樣的變化也將直接反映在變頻器直流電壓中。
舉例來說，當(dāng)交流電源電壓的額定值從200V變化到250V的場合下，變頻器的直流電壓大約從280V猛增到350V以上。因此，在設(shè)計外圍的電路時，必須設(shè)想到這樣的電壓變化，在部件耐壓中留出一定的余量。但這樣一來，變頻器本身以及設(shè)置在變頻器的母線間的外圍部件的耐壓量必然要提高，對制造成本也會產(chǎn)生不利影響。
為此，在本發(fā)明中，當(dāng)從PN電壓檢測裝置15得到的變頻器3的直流電壓檢測值超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，由交流輸入斷路裝置19將交流電源輸入短時間地切斷，這樣就可以避免變頻器直流電壓出現(xiàn)猛增，從而無需將變頻器3及其他外周電路的耐壓量提高到超過必要的程度。
另外，無論電機(jī)的操作狀況如何、即無論是在驅(qū)動過程中還是在停止?fàn)顟B(tài)下，都可以將變頻器直流電壓抑制在正常范圍內(nèi)。
圖3為交流輸入斷路裝置19中進(jìn)行的具體計算過程。
當(dāng)從PN電壓檢測裝置15得到的變頻器3的直流電壓檢測值vpn被輸入(S1)后，使之與閾值進(jìn)行比較(S2)；如果超過閾值，則將計時計數(shù)器清零(S6)，然后切斷交流輸入(S7)。
即便在變頻器3的直流電壓檢測值vpn比閾值低的場合下，如計時計數(shù)值未超過規(guī)定的時間(S4)，則維持交流輸入的斷路狀態(tài)，以防止輸入狀態(tài)出現(xiàn)波動；如果計時計數(shù)值已超過規(guī)定的時間，則使交流輸入恢復(fù)(S5)。
PN電壓檢測裝置15中最好設(shè)有用于消除噪聲的低通濾波器，而且這樣的低通濾波器可以用微電腦及數(shù)字信號處理器等運(yùn)算裝置來構(gòu)成數(shù)字濾波器，這樣可以對降低制造成本更加有益。
(實施例2)本發(fā)明的第2實施例中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4中的主電路是在實施例1的電路中增加了過電壓保護(hù)裝置13。
過電壓保護(hù)裝置13可以是浪涌吸收器等電壓吸收元件、氣體放電器(gas arrestor)等電壓放電元件、或者其他能夠抑制電壓上升的元件。
在本實施例中，直流電壓在正常操作過程中被抑制在過電壓保護(hù)裝置13不發(fā)生操作的電壓上，只是在有必要對變頻器3進(jìn)行保護(hù)的緊急停止時才使過電壓保護(hù)裝置13發(fā)生操作，這樣，既可以實現(xiàn)很高的可靠性，又可以使過電壓保護(hù)裝置13中的部件壽命也可以延長。
(實施例3)下面闡述本發(fā)明中設(shè)定變頻器工作頻率的具體方法。
本發(fā)明的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中由于使用的是小容量電容器，故變頻器直流電壓會象圖5中所示的那樣以交流電源頻率fs的2倍頻率發(fā)生很大的脈動。
因此，當(dāng)根據(jù)從外部送入的電機(jī)速度指令ω*求出的變頻器工作頻率f1處于交流電源頻率fs的偶數(shù)倍的時候，將會與變頻器直流電壓發(fā)生脈動的頻率(交流電源頻率fs的2倍頻)發(fā)生同步，出現(xiàn)共振現(xiàn)象。
圖6為變頻器工作頻率f1為交流電源頻率fs的2倍時的操作結(jié)果。如該圖中所示，變頻器工作頻率f1與變頻器直流電壓發(fā)生脈動的頻率同步，發(fā)生共振現(xiàn)象，電機(jī)電流中將被疊加上負(fù)的直流成分。
這樣，電機(jī)中將會發(fā)生制動轉(zhuǎn)矩，從而會產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩減少及電機(jī)損耗增加等不利影響。
另外，此時的各種工作條件為，小容量電抗器的電感值為0.5mH，小容量電容器的容量為10μF，交流電源電壓為220V(50Hz)，變頻器工作頻率為100Hz(這里，由于電機(jī)的極數(shù)為2極，故變頻器工作頻率和電機(jī)速度指令值相等)，變頻器載波頻率為5kHz。
為此，在設(shè)定變頻器工作頻率f1的時候，需要避免變頻器工作頻率f1被持續(xù)地固定在公式(6)中所示的場合下。
公式6f1＝2nfs±Δf …(6)這里，n為整數(shù)，Δf為預(yù)先設(shè)定的頻率寬度，這一頻率幅度Δf被設(shè)定成能夠基本上減輕上述共振現(xiàn)象的影響。
另外，當(dāng)變頻器工作頻率f1超過公式(6)中求出的共振頻率的場合下，在加速或者減速等過渡狀態(tài)下需要使變頻器工作頻率f1發(fā)生快速改變，以避免固定在共振頻率上的情況發(fā)生。
另外，頻率寬度Δf也不是必須進(jìn)行設(shè)定的，在某些工作狀況(輕負(fù)載時等)下也可以不設(shè)定(此時可以將Δf視為零)。
通過采取上述措施，可以避免變頻器頻率和交流電源頻率之間的共振現(xiàn)象，防止電機(jī)的操作出現(xiàn)不穩(wěn)定，從而可以實現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動。
(實施例4)下面對確定本發(fā)明中的小容量電容器及小容量電抗器的標(biāo)稱值的具體方法進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置中，為了抑制交流電源電流的高次諧波成分，達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)，小容量電容器和小容量電抗器的組合被確定為這樣，即小容量電容器和小容量電抗器和的共振頻率fLC(LC共振頻率)大于交流電源頻率fs的40倍。
這里，如果小容量電容器的容量為C(單位F)，小容量電抗器的電感值為L(單位H)，則LC共振頻率fLC可用以下的公式(7)來表示。
公式7fLC=12πLC---(7)]]>換句話說，在確定小容量電容器和小容量電抗器的組合時，使fLC滿足fLC＞40fs(其理由在于，IEC標(biāo)準(zhǔn)中對于交流電源電流的高次諧波成分規(guī)定到了第40次高次諧波)。
這樣，通過選定小容量電容器及小容量電抗器的組合，就可以抑制交流電源電流中的高次諧波成分，滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)。
另外，上面的實施例1至實施例4中描述的本發(fā)明可以適用在通過變頻器電路驅(qū)動電機(jī)的變頻器控制裝置中，如裝有變頻器電路的空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、吸塵器、鼓風(fēng)機(jī)、熱泵熱水器等中。通過使這些產(chǎn)品中的變頻器裝置的體積變小、重量減輕，可以提高產(chǎn)品的設(shè)計自由度，降低產(chǎn)品的造價。
綜上所述，本發(fā)明中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置通過采用小容量電抗器及小容量電容器實現(xiàn)了體積小、重量輕、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，即便在變頻器直流電壓發(fā)生大幅度變動、電機(jī)的驅(qū)動變得困難或者不可能的場合下，也可以通過PN電壓補(bǔ)正裝置使加到電機(jī)上的電壓基本保持一定，從而能夠維持對電機(jī)的驅(qū)動；另外，還可以防止交流電源電壓出現(xiàn)異常上升、損壞周圍電路部件的現(xiàn)象發(fā)生，系統(tǒng)的可靠性可望得到提高。因此，本發(fā)明不但可以適用于空調(diào)器中的壓縮機(jī)驅(qū)動電機(jī)那樣的不能使用脈沖發(fā)生器等速度傳感器的場合下，而且還可以適用于伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)等設(shè)有速度傳感器的場合下。
權(quán)利要求
1.一種用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其中包括以交流電源為輸入的整流電路、將直流電源變換成交流電源的變頻器和電機(jī)，所述整流電路包括二極管橋式整流電路、和與所述二極管橋式整流電路的交流輸入側(cè)或者直流輸出側(cè)相連接的容量極小的電抗器，所述變頻器的直流母線之間設(shè)有容量極小的電容器，所述變頻器控制裝置中還設(shè)有檢測所述變頻器的直流電壓值的PN電壓檢測裝置；當(dāng)從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，將交流電源的輸入加以切斷的交流輸入斷路裝置；根據(jù)從外部送來的電機(jī)速度指令值、形成所述電機(jī)的各相電壓指令值的電機(jī)電壓指令形成裝置；通過把預(yù)先設(shè)定的所述變頻器的直流電壓基準(zhǔn)值與從所述PN電壓檢測裝置得到的、所述變頻器的直流電壓檢測值加以比較，導(dǎo)出PN電壓補(bǔ)正系數(shù)的PN電壓補(bǔ)正裝置；和通過將由所述電機(jī)電壓指令形成裝置得到的各相電壓指令值和所述PN電壓補(bǔ)正裝置的輸出值PN即電壓補(bǔ)正系數(shù)進(jìn)行相乘、對各相電壓指令值進(jìn)行補(bǔ)正的電機(jī)電壓指令補(bǔ)正裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其特征在于還設(shè)有與小容量的電容器并聯(lián)連接的過電壓保護(hù)裝置，在變頻器緊急停止操作時，所述過電壓保護(hù)裝置將發(fā)生操作。
3.如權(quán)利要求1～2中的任一項所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其特征在于從外部送入的電機(jī)速度指令值求出的變頻器工作頻率被避免持續(xù)地固定在交流電源頻率的偶數(shù)倍的共振頻率上以及以所述共振頻率為中心、其左右具有預(yù)先設(shè)定的頻率寬度的頻率范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1～2中任一項所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其特征在于所述小容量電抗器及對所述小容量電容器的組合被確定為這樣，即小容量電抗器和小容量電容器的共振頻率比交流電源頻率大40倍。
5.如權(quán)利要求3中任一項所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其特征在于所述小容量電抗器及對所述小容量電容器的組合被確定為這樣，即小容量電抗器和小容量電容器的共振頻率比交流電源頻率大40倍。
6.一種空調(diào)器，其特征在于設(shè)有如權(quán)利要求1～2和權(quán)利要求5中任一項所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置。
7.一種空調(diào)器，其特征在于設(shè)有如權(quán)利要求3所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置。
8.一種空調(diào)器，其特征在于設(shè)有如權(quán)利要求4所述的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置，其體積小、重量輕、制造成本低且可靠性好。在本發(fā)明中的用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器(3)中，容量極小的電抗器(11)和變頻器(3)的直流母線之間設(shè)有容量極小的電容器(12)，并且設(shè)有當(dāng)從PN電壓檢測裝置(15)得到的變頻器直流電壓檢測值超過預(yù)先設(shè)定的閾值時、將交流電源(1)的輸入加以切斷的交流輸入斷路裝置(19)。這樣，不但可以使用于進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動的變頻器控制裝置體積減小、重量減輕、制造成本降低，而且還可以防止因交流電源電壓的異常上升損壞周圍的電路部件。
文檔編號H02M7/48GK1649248SQ20051000590
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月26日
發(fā)明者松城英夫, 杉本智弘, 小川正則 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社