專利名稱：頻率變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于可電動運轉(zhuǎn)、再生制動、輸入電源功率因數(shù)良好地驅(qū)動電動機的頻率變換裝置。
以往，涉及可再生運轉(zhuǎn)、能提高電源功率因數(shù)的頻率變換裝置及其控制方法，有在特開昭55-94583號公報等所揭示的方案。
圖2是以往的頻率變換裝置的構(gòu)成圖。圖中，2是采用開關(guān)元件(GTO)的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動機，5是采用開關(guān)元件(GTO)的電壓型PWM方式變換器，8是對逆變器2發(fā)輸出頻率及電壓指令的頻率指令電路，9是產(chǎn)生頻率可變的3相正弦波信號的振蕩器，其輸出頻率與來自指令電路8的頻率指令信號成比例。
10是把指令電路8和振蕩器9各自的輸出信號相乘的乘法器，11是產(chǎn)生三角波載波信號的振蕩器，12是把乘法器10的輸出信號與載波信號比較、輸出后述的脈寬調(diào)制(PWM)信號的比較器，13是輸出控制逆變器2的開關(guān)元件通斷的選通信號的選通電路。又，乘法器10和比較器12，與電動機3的相數(shù)一致，同樣需要3組，其中2組省略記述。
14是輸出變換器5的直流輸出電壓指令信號的電壓指令電路，15是連接至變換器5的直流輸出端的電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是檢出電容器15電壓的電壓檢測器，17是對比電壓指令信號和檢測器16的輸出電壓，并將其差值加以放大的電壓偏差放大器，18是與連接至變換器5的交流電源電壓絕緣，且用于檢出輸入電源相位的變換器，19是檢測變換器5的交流輸入電流(瞬時值)的電流檢測器，20是根據(jù)變換器18、檢測器19及放大器17的輸出信號，輸出變換器5的交流輸入電壓基本成分(瞬時值)的指令信號的運算電路。21是產(chǎn)生三角波的載波信號的振蕩器，22是比較載波信號與運算電路20的輸出信號，并輸出脈寬調(diào)制信號的比較器，23是輸出控制變換器5的開關(guān)通斷的選通信號的選通信號放大器。
30b是相應(yīng)于變換器18及電壓檢測器16的輸出，確定PWM逆變器2、變換器5停止運轉(zhuǎn)，并確定后述繼電器的狀態(tài)的運轉(zhuǎn)控制電路。31是抑制在本裝置接入電源時的電容器15的初始充電電流峰值，以防止本裝置及外圍電路損壞的電阻器，32是連接至電阻31兩端，并根據(jù)運轉(zhuǎn)控制電路30b的信號確定通斷的繼電器。電阻31和繼電器32形成電流抑制電路。
在上述已有技術(shù)的頻率變換裝置中，當(dāng)瞬時停電、瞬時電壓降低等電源異常發(fā)生時，電于變換器5繼續(xù)進行調(diào)制，因而存在恢復(fù)供電時，輸入、輸出側(cè)均流過過大電流，有損壞裝置及周圍機器危險這樣的問題。
本發(fā)明是為解決上述課題而研究成功的，其第1目的在于得到一種在產(chǎn)生瞬時停電時，根據(jù)電容器的電壓確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
本發(fā)明的第2目的在于得到一種瞬時停電發(fā)生然后再恢復(fù)供電后，根據(jù)恢復(fù)供電前的電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和感應(yīng)電動機的狀態(tài)，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
進而，本發(fā)明的第3目的在于得到一種電壓瞬時降低時，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的頻率變換裝置。
再者，本發(fā)明的第4目的在于，得到一種從因瞬時降低電壓而變換器輸出停止的狀態(tài)再恢復(fù)供電后，在電流抑制電路短路、第1變換器開始運轉(zhuǎn)后，根據(jù)感應(yīng)電動機的狀態(tài)，確定第2變換器輸出的頻率變換裝置。
在涉及本發(fā)明的頻率變換裝置中，備有把交流電壓變換成直流的脈寬調(diào)制方式的第1變換器；向電動機提供可變電壓、可變頻率的交流電的脈寬調(diào)制方式的第2變換器；連接在第1變換器輸出側(cè)和第2變換器的輸入側(cè)之間的電容器；連接在第1變換器的輸入側(cè)，并由電阻和短路手段組成的電流抑制電路；檢測有元輸入至第1變換器的電源的檢測電路；測定電容器電壓的測定電路；在輸入電源產(chǎn)生停電時，停止第1變換器變換，若電容器兩端電壓大于一定值，則使電流抑制電路的短路手段及第2變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)繼續(xù)，并繼續(xù)進行輸出的運轉(zhuǎn)控制電路。
又，當(dāng)發(fā)生停電時，運轉(zhuǎn)控制電路停止第1變換器的變換，進而，若電容器的電壓小于一定值，則使電流抑制電路中的短路手段及第2變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)為接入電源前的狀態(tài)。
再者，當(dāng)發(fā)生電容器的電壓大于一定值的瞬時停電后再恢復(fù)供電時，運轉(zhuǎn)控制電路使第1變換器的變換開始。
此外，進一步備有通過由感應(yīng)電動機產(chǎn)生的殘留電壓檢測感應(yīng)電動機旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測電路；電容器兩端電壓變成小于一定值的瞬時停電發(fā)生后再恢復(fù)供電時，運轉(zhuǎn)控制電路在電容器的電壓大于一定值后，使電流抑制電路中的短路手段短路，開始第1變換器的變換，并對照電動機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定第2變換狀態(tài)，開始進行變換。
又，瞬時電壓降低發(fā)生時，若所述電容器的電壓大于一定值，則運轉(zhuǎn)控制電路使電流抑制電路的短路手段的狀態(tài)，第1變換器及第2變換器的變換狀態(tài)延續(xù)。
在出現(xiàn)瞬時電壓下降時，一旦所述電容器的電壓小于一定值，運轉(zhuǎn)控制電路就使所述電流抑制電路的短路手段開路，停止第1變換器和第2變換器的變換。
再者，進一步備有通過感應(yīng)電動機產(chǎn)生的殘留電壓，檢測感應(yīng)電動機旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測電路；從瞬時電壓下降再恢復(fù)供電后，若電容器的電壓大于一定值，則運轉(zhuǎn)控制電路使電流抑制電路中的短路手段短路，開始第1變換器的變換，并對照電動機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定第2變換器的變換狀態(tài)，開始進行變換。
圖1表示本發(fā)明一個實施例的頻率變換裝置的構(gòu)成。
圖2表示已有技術(shù)的頻率變換裝置的構(gòu)成。
圖中2是采用開關(guān)(GTO)元件的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動機，5是采用開關(guān)(GTO)元件的電壓型PWM方式變換器，15是電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是電壓檢測器，8是與連至變換器5的交流電源的電壓絕緣，并用于輸出輸入電源相位的變換器，30a是運轉(zhuǎn)控制手段，31是電阻器，32是繼電器，40是電壓檢測器。
下文結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的實施例。
圖1表示本發(fā)明一個實施例的頻率變換裝置的構(gòu)成。圖中，2是作為第2變換器的，采用開關(guān)(GTO)元件的PWM逆變器，3是感應(yīng)電動機，5是作為第1變換器的，采用開關(guān)(GTO)元件的電壓型PWM方式變換器，8是對逆變器2發(fā)輸出頻率及電壓指令的頻率指令電路，9是產(chǎn)生可變頻率的3相正弦波信號的振蕩器，其輸出頻率與來自指令電路8的頻率指令信號成比例。10是把指令電路8和振蕩器9各自的輸出信號相乘的乘法器，11是產(chǎn)生三角波載波信號的振蕩器，12是把乘法器10的輸出信號與載波信號比較，并輸出后述的脈寬調(diào)制(PWM)信號的比較器，13是輸出控制逆變器2的開關(guān)元件通斷的選通信號的選通電路。又，對于乘法器10和比較器12，雖然與電動機3的相數(shù)一致，同樣有3組，但另2組省略記述。
14是輸出變換器5的直流輸出電壓指令信號的電壓指令電路，15是連接至變換器5的直流輸出端的電容器，15a是連接至電容器的DC-DC變換器，16是檢測其電壓的電壓檢測器，17是對比電壓指令信號和檢測器16的輸出電壓，并將其差值加以放大的電壓偏差放大器，18是與連接至變換器6的交流電源的電壓絕緣，且用于檢測輸入電源相位的變換器，19是檢測變換器5的交流輸入電流(瞬時值)的電流檢測器，20是根據(jù)變換器18、檢測器19及放大器17的輸出信號，輸出變換器5的交流輸入電壓的基本成分(瞬時值)的指令信號的運算電路。21是產(chǎn)生三角波的載波信號的振蕩器，22是比較載波信號與運算電路20的輸出信號，并輸出脈寬調(diào)制信號的比較器，23是輸出控制變換器5的開關(guān)通斷的選通信號的選通放大器。
30a是根據(jù)變換器18的輸出及電壓檢測器16的輸出，確定PWM逆變器2、換變器5停止運轉(zhuǎn)，并確定后述繼電器的狀態(tài)的運轉(zhuǎn)控制電路。31是抑制電源接入本裝置時，電容器15的初始充電電流的峰值，以防止本裝置及外圍電路損壞的電阻器，32是連接至電阻31兩端，并根據(jù)運轉(zhuǎn)控制電路30a的信號，確定通斷的繼電器。40是檢測感應(yīng)電動機產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測電路。
下文，說明上述構(gòu)成的動作。首先，一旦電源接入本裝置，即出現(xiàn)經(jīng)電阻31，對電容器15進行充電的電流，而且若電容器15的電壓達到一定值，則DC-DC變換器15a開始輸出控制電源，運轉(zhuǎn)控制電路30a通過繼電器32短路電阻31。此后，變換器5通過比較器22確定變換器5各元件的開關(guān)狀態(tài)，使輸入電流與輸入電壓同相位，而且變換器根據(jù)該信號運轉(zhuǎn)。另一方面，PWM逆變器2也在繼電器32短路后，根據(jù)頻率指令電路8的指令狀態(tài)，控制PWM逆變器2的開關(guān)元件，從而控制感應(yīng)電動機3的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在該狀態(tài)中，出現(xiàn)瞬時停電時，通過檢測輸入電流的檢測器19，檢出輸入電源停電，從而停止變換器5的變換動作。若電容器15的電壓大于一定值，則PWM逆變器2繼續(xù)運轉(zhuǎn)，且繼電器32也維持短路狀態(tài)。一旦電容器15電壓降低，且低于一定值，則繼電器32釋放，PWM逆變器2的輸出也就停止。
從瞬時停電再恢復(fù)供電后，在PWM逆變器2繼續(xù)運轉(zhuǎn)的場合，通過使變換器5開始變換操作進行運轉(zhuǎn)，而在PWM逆變器2停止運轉(zhuǎn)的場合，則檢出電容器15的電壓大于一定值后，使繼電器32為短路狀態(tài)，再開始PWM逆變器2的輸出。
這時，在停電時PWM逆變器2停止運轉(zhuǎn)期間，往往感應(yīng)電動機3由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，因而PWM逆變器2開始輸出前，通過檢測感應(yīng)電動機3產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測電路40，檢出感應(yīng)電動機3的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)數(shù)，確定PWM逆變器2的輸出，才開始運轉(zhuǎn)。
另一方面，出現(xiàn)瞬時電壓下降時，通過變換器18判定輸入電源正常并通過電容器15電壓降低，可判定上述情況發(fā)生。
這時，若輸入電壓大于一定值，變換器2、5繼續(xù)變換動作。輸入電壓若不足一定值，則使繼電器32為開放狀態(tài)，停止變換器5、PWM逆變器2的變換動作。
此后恢復(fù)供電，一旦電容器15的電壓為一定值，就使繼電器32為短路狀態(tài)，變換器5的變換動作開始，PWM逆變器2開始輸出。然而，如上文所述，在停電時PWM逆變器2停止運轉(zhuǎn)期間，往往感應(yīng)電動機3由于慣性，仍在旋轉(zhuǎn)，因而PWM逆變器2輸出開始前，通過檢測感應(yīng)電動機3產(chǎn)生的殘留電壓的殘留電壓檢測電路40，檢測感應(yīng)電動機3的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并根據(jù)該轉(zhuǎn)數(shù)，確定PWM逆變器2的輸出，才開始運轉(zhuǎn)。
本發(fā)明，具有如上所述構(gòu)成，取得如下效果。
能得到在發(fā)生瞬時停電時，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而檢出電源異常，保護本裝置，同時，能盡可能使電動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
從發(fā)生瞬時停電再恢復(fù)供電后，根據(jù)恢復(fù)供電前的電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀況、感應(yīng)電動機的狀態(tài)，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而能得到可平穩(wěn)進行恢復(fù)供電時電動機運轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
出現(xiàn)瞬時電壓下降時，根據(jù)電容器的電壓，確定電流抑制電路的狀態(tài)、變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而能得到檢出電源異常、保護裝置，同時能盡可能使電動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
從瞬時電壓下降引起變換器輸出停止的狀態(tài)再恢復(fù)供電后，在電流抑制電路短路，且第1變換器運轉(zhuǎn)開始后，根據(jù)感應(yīng)電動機的狀態(tài)，確定第2變換器的輸出，因而能得到可平穩(wěn)進行恢復(fù)供電時電動機運轉(zhuǎn)的、高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。
權(quán)利要求
1．一種頻率變換裝置，其特征在于包括把交流電壓變換成直流的脈寬調(diào)制方式的第1變換器；向電動機提供可變電壓、可變頻率的交流電的脈寬調(diào)制方式的第2變換器；連接在所述第1變換器輸出側(cè)和所述第2變換器的輸入側(cè)之間的電容器；連接在所述第1變換器的輸入側(cè)，并由電阻和短路手段組成的電流抑制電路；檢測有元輸入至所述第1變換器的電源的檢測電路；測定所述電容器電壓的測定電路；在出現(xiàn)輸入電源停電時，停止所述第1變換器的變換，若電容器兩端電壓大于一定值，則使所述電流抑制電路的短路手段及第2變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)延續(xù)，并繼續(xù)進行輸出的運轉(zhuǎn)控制電路。
2．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，當(dāng)出現(xiàn)停電時，所述運轉(zhuǎn)控制電路停止第1變換器的變換，進而，若電容器的電壓小于一定值，則使所述電流抑制電路中的短路手段及第2變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)為接入電源前的狀態(tài)。
3．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，當(dāng)發(fā)生電容器的電壓大于一定值的瞬時停電后再恢復(fù)供電時，所述運轉(zhuǎn)控制電路使第1變換器的變換開始。
4．如權(quán)利要求2所述的的頻率變換裝置，其特征在于，進一步備有通過由感應(yīng)電動機產(chǎn)生的殘留電壓檢測感應(yīng)電動機旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測電路；電容器兩端電壓變成小于一定值的瞬時停電發(fā)生后再恢復(fù)供電時，所述運轉(zhuǎn)控制電路在電容器的電壓大于一定值后，使所述電流抑制電路中的短路手段短路，開始所述第1變換器的變換，并對照電動機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定所述第2變換狀態(tài)，開始進行變換。
5．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，出現(xiàn)瞬時電壓降低時，若所述電容器的電壓大于一定值，則所述運轉(zhuǎn)控制電路使所述電流抑制電路的短路手段的狀態(tài)、所述第1變換器及第2變換器的變換狀態(tài)延續(xù)。
6．如權(quán)利要求1所述的頻率變換裝置，其特征在于，出現(xiàn)瞬時電壓下降時，一且所述電容器的電壓小于一定值，所述運轉(zhuǎn)控制電路就使所述電流抑制電路的短路手段開路，停止所述第1變換器和第2變換器的變換。
7．如權(quán)利要求6所述的頻率變換裝置，其特征在于，進一步備有通過感應(yīng)電動機產(chǎn)生的殘留電壓，檢測感應(yīng)電動機旋轉(zhuǎn)數(shù)的殘留電壓檢測電路；從瞬時電壓下降再恢復(fù)供電后，若所述電容器的電壓大于一定值，則所述運轉(zhuǎn)控制電路使所述電流抑制電路中的短路手段短路，開始第1變換器的變換，并對照電動機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定所述第2變換器的變換狀態(tài)，開始進行變換。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種檢出瞬時停電、瞬時電壓下降等電源異常,保護裝置、盡可能使電動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn),同時能平穩(wěn)進行復(fù)電時電動機運轉(zhuǎn)的高輸入功率因數(shù)的頻率變換裝置。該裝置包括:脈寬調(diào)制方式的第1變換器(5)和第2變換器(2);連接在此二變換器之間的電容器(15);連接在第1變換器輸入側(cè)的電流抑制電路;檢測第1變換器有無輸入電源的檢測電路(19);測定電容器(15)電壓的電路(16);出現(xiàn)輸入電源停電時,停止第1變換器的變換,若電容器(15)的電壓大于一定值,使電流抑制電路及第2變換器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)延續(xù),并繼續(xù)輸出的運轉(zhuǎn)控制電路(30a)。
文檔編號H02M7/162GK1215245SQ98118810
公開日1999年4月28日 申請日期1998年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月28日
發(fā)明者栗山茂三 申請人:三菱電機株式會社