專利名稱：變頻器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變頻器裝置，更具體地說，涉及一種其整流裝置的輸出端子上連接著由容量很小的電容器構成的平滑裝置、輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生大幅度脈動的變頻器裝置，由這一變頻器裝置對電動機的旋轉速度進行控制。
背景技術：
在一般情況下，在這種帶有由小容量電容器構成的平滑裝置的變頻器裝置中，如果使用的是轉矩脈動很大的電動機，就不能將每一周內的旋轉速度控制成大致一定。
圖5為現(xiàn)有的變頻器裝置中的速度指令生成裝置的概略示意圖。一般來說，在設有由小容量電容器構成的平滑裝置的變頻器裝置中，輸出電壓會以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生很大的脈動，變頻器裝置則與這樣的輸出電壓相適應地進行操作(其中的一例可參考日本專利公開公報特開2002-223599)。
但是，在使用上述的現(xiàn)有裝置進行驅動控制時，如果使用的是負載轉矩脈動較大、每一周內的旋轉速度不穩(wěn)定的電動機的話，就會發(fā)生電動機旋轉一周時的旋轉速度不能保持一定、無法進行穩(wěn)定的驅動的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在解決先有技術中存在的上述問題，其目的在于提供一種變頻器裝置，所述變頻器裝置通過發(fā)出使電動機每一周內的旋轉速度成為一定的速度指令，進行使電動機每一周內的旋轉速度保持穩(wěn)定的驅動。
為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明的變頻器裝置中包括對交流電源進行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅動電動機的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對應的、用于驅動電動機的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅動控制裝置。其中，所述驅動控制裝置進行使所述電動機每一周內的速度大致成為一定的速度控制。這樣，在構成平滑裝置的電容器及電抗器的容量被降低了的變頻器裝置中，即使電動機的轉矩有脈動，也可以使電動機的旋轉速度維持一定，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動。
本發(fā)明產生的技術效果如下。本發(fā)明的變頻器裝置能進行使電動機每一周內的旋轉速度保持穩(wěn)定的驅動，從而抑制電動機的振動/噪聲，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動。
本發(fā)明
具體實施例方式
概述如下。其第1方案中的變頻器裝置包括對交流電源進行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅動電動機的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對應的、用于驅動電動機的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅動控制裝置。其中，所述驅動控制裝置進行使所述電動機每一周內的速度大致成為一定的速度控制。這樣，即使電動機的轉矩有脈動，也可以使電動機的旋轉速度維持一定。因此，不但可以降低構成平滑裝置的電容器及電抗器的容量，以減小裝置體積和降低成本，而且還可以抑制電動機驅動時的振動和噪聲，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動。
第2方案為，第1方案的變頻器裝置中所述的平滑裝置中包括電容器及電抗器，由所述電容器及電抗器確定的共振頻率被設定為大于或等于交流電源頻率的40倍。這樣，可以使輸入到整流裝置中的輸入電流的電源高次諧波特性實現(xiàn)高性能化。
第3方案為，在第1或者第2方案任一方案的變頻器裝置中，構成所述平滑裝置的電容器使用的是薄膜電容器。這樣，在選擇使用環(huán)境時可以不用考慮溫度對使用壽命的影響。
第4方案為，第1至第3方案的任一方案的變頻器裝置中所述的電動機使用的是單活塞旋轉壓縮機。這樣，可以使用低成本的電動機來實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動，并降低振動和噪聲。


圖1為本發(fā)明的一個實施例中的變頻器裝置的結構框圖，圖2(a)～(d)為該變頻器裝置的各種操作波形圖，圖3為該電動機的負載轉矩特性圖，圖4為該驅動控制裝置的概略控制框圖，圖5為現(xiàn)有的變頻器裝置中的驅動控制裝置的概略控制框圖。
上述附圖中，1為交流電源，2為整流裝置，3為平滑裝置，4為直流-交流變換裝置，5為電動機，6為驅動控制裝置。
具體實施方式
下面參照附圖來對本發(fā)明的一個實施例進行詳細說明。但是需要指出的是，這樣的實施例并不具有限定本發(fā)明范圍的作用。
圖1為本發(fā)明的一個實施例中的變頻器裝置的結構框圖，這一變頻器裝置被用在電動機的轉矩脈動很大的單活塞旋轉壓縮機中。
圖1的變頻器裝置中包括整流裝置2、平滑裝置3、直流-交流變換裝置4和驅動控制裝置6。其中，整流裝置2由二極管橋式電路構成，該二極管橋式電路由屬于單相交流電源的市電電源等交流電源1進行供電，并對供給的交流電源1進行全波整流。平滑裝置3中的電容值被設定為使所述整流裝置2的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生很大的脈動。直流-交流變換裝置4由多個半導體開關元件構成，將來自所述平滑裝置3的輸出電壓變換成所希望的電壓/頻率，從而對電動機5進行驅動。驅動控制裝置6由微電腦構成，用于把與脈動很大的平滑電壓相對應的電動機驅動指令、和使電動機5每一周內的旋轉速度變得一定的速度指令形成的合成指令加到直流-交流變換裝置4中。
另外，平滑裝置3中設有用于使共振頻率設定為大于或等于交流電源頻率的40倍的小容量薄膜電容器；和用于使涌入到該電容器中的充放電電流峰值下降的電抗器。
另外，所述平滑裝置3中的電抗器只要接到交流電源1和構成平滑裝置3的薄膜電容器之間即可，具體位置在整流裝置2的前、后都可以。
下面對具有上述構成的變頻器裝置中的操作情況和作用進行詳細說明。
圖2為本實施例中的各種工作波形。這里，首先對現(xiàn)有的變頻器裝置中的操作情況進行說明。
在交流電源1采用頻率fac＝50Hz或者60Hz的市電電源的場合下，其電壓波形為圖2(a)中所示的周期Tac＝20ms或者16.7ms的正弦波波形。這一正弦波波形由用多個二極管組合而成的橋式電路構成的整流裝置2進行全波整流時，即成為如圖2(b)中所示的、以電源周期的半周期即Tac/2發(fā)生脈動的全波整流波形。
這一全波整流波形接下來由平滑裝3進行平滑處理，經平滑處理后的波形如圖2(c)中所示。平滑裝置2中的電抗器和電容器的共振頻率fc如下[公式1]fc＝1/(2π*(L1C1))這里的電抗器和電容器的值被設定成使共振頻率fc達到交流電源頻率fac的40倍以上。舉例來說，在交流電源頻率fac＝50Hz的場合下，使用的是電抗值為0.5mH的電抗器和電容值為10μF和電容器。此時的共振頻率fc為 fc(＝2250Hz)＞40*fac(＝50Hz)這樣，通過大大減小平滑裝置3中的電容器容量，可以使經平滑處理后的波形如圖2(c)中所示的全波整流波形一樣以交流電源周期的半周期Tac/2發(fā)生很大的脈動，其波動率可大于或等于80％。另外，如圖2(d)中所示，交流輸入電流的通電(時間)幅度也將變寬，從而可以提高輸入功率因數(shù)及電源的高次諧波性能。
圖5中示出了對應于這一以周期Tac/2發(fā)生大幅度脈動的平滑電壓的電動機驅動指令的常規(guī)性生成裝置的方框圖。這一驅動指令生成裝置中施加有固定的直流電壓和脈動電壓，驅動控制裝置6根據(jù)其差分值形成驅動指令，在電壓不足時對不足部分進行補充，而在電壓過大時則使過多的部分發(fā)生減少。驅動控制裝置6形成的指令被輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，就可以進行與脈動電壓相對應的驅動控制。
但是，在使用單活塞旋轉壓縮機的場合下，轉矩會受到負載轉矩特性的影響，會象圖3中所示的那樣發(fā)生很大的脈動，因而每一周內的旋轉速度也有很大的變動。此時，采用上述常規(guī)的驅動指令形成方式的話，使每一周內的旋轉速度保持大致一定、實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動是不可能的。
為此，本發(fā)明提出了如圖4的方框圖中所示的驅動指令形成裝置，這種驅動指令形成裝置能夠適用于施加電壓及電動機5的負載轉矩中具有很大脈動的情況。其中，除了施加上帶有脈動的電壓之外，還施加有一個固定電壓，根據(jù)其差分值形成驅動指令，這樣，形成的驅動指令不但可以在電壓不足時對其不足部分進行補充、在電壓過大時使其過多部分發(fā)生減少；此外，在每一周內的旋轉速度因轉矩有脈動而發(fā)生變動時，還可以根據(jù)其與固定的目標旋轉速度之間的差值形成速度指令，在速度過低時發(fā)生加速指令，在速度過高時發(fā)出減速指令。
驅動控制裝置6將這兩種指令加以合成，然后輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，在平滑電壓中存在很大脈動的變頻器裝置中，即使在使用負載轉矩脈動很大的單活塞旋轉壓縮機的那樣的電動機5的場合下，也可以使每一周內的旋轉速度大致維持一定，實現(xiàn)低振動/低噪聲、穩(wěn)定的驅動。
如上所述，上述的本實施例中設置有驅動控制裝置6，將與平滑裝置3的輸出電壓的脈動相對應的驅動指令、及使每一周內的旋轉速度成為一定的速度指令加以合成，然后再將合成后的指令輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，在為了實現(xiàn)裝置小型化/降低制造成本而使平滑裝置3的電容量減小、因而電壓脈動也將變大的變頻器裝置中，即使是負載轉矩脈動大的單活塞旋轉壓縮機那樣的電動機5，也能使每一周內的旋轉速度大致保持一定，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動，降低驅動時的振動/噪聲。
綜上所述，在為了實現(xiàn)裝置的小型化/制造成本的降低而采用薄膜電容器等小容量電容器構成的平滑裝置、因而輸出電壓的脈動也較大的變頻器裝置中，如果采用本發(fā)明中的變頻器裝置的話，即使是負載轉矩脈動很大的單活塞旋轉壓縮機等電動機也可以實現(xiàn)低振動/低噪聲的驅動。因此，本發(fā)明可以適用于空調器等帶有電動機的所有機器設備中。
權利要求
1.一種變頻器裝置，其特征在于包括對交流電源進行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅動電動機的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對應的、用于驅動電動機的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅動控制裝置，其中，所述驅動控制裝置進行使所述電動機每一周內的速度大致成為一定的速度控制。
2.如權利要求1所述的變頻器裝置，其特征在于所述平滑裝置中包括電容器及電抗器，由所述電容器及電抗器確定的共振頻率被設定為大于或等于交流電源頻率的40倍。
3.如權利要求1或者2所述的變頻器裝置，其特征在于構成所述平滑裝置的電容器使用的是薄膜電容器。
4.如權利要求1或者2所述的變頻器裝置，其特征在于所述電動機使用的是單活塞旋轉壓縮機。
5.如權利要求3中所述的變頻器裝置，其特征在于所述電動機使用的是單活塞旋轉壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明的變頻器裝置中包括對交流電源(1)進行整流的整流裝置(2)；其電容值被設定為使所述整流裝置的輸出電壓大致以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動的平滑裝置(3)；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓從而對電動機(5)進行驅動的直流－交流變換裝置(4)；和向所述直流－交流變換裝置送出與所述平滑電壓相對應的、用于驅動電動機的信息的驅動控制裝置(6)。驅動控制裝置對所述電動機進行速度控制，使每一周內的速度大致成為一定。這樣，在構成平滑裝置的電容器及電抗器的容量被降低了的變頻器裝置中，即使電動機的轉矩有脈動，也可以使電動機的旋轉速度維持一定，實現(xiàn)穩(wěn)定的驅動。
文檔編號H02M7/48GK1848646SQ20061006613
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權日2005年3月24日
發(fā)明者福榮貴史, 小川正則, 松城英夫 申請人:松下電器產業(yè)株式會社