电力转换装置及其控制方法

文档序号:8399455阅读:200来源:国知局
电力转换装置及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种能够使交流电动机、交流发电机等旋转电机稳定地启动的电力转换装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]作为驱动作为旋转电机的永磁体型同步电动机(PMSM)的电力转换装置,已知专利文献I所记载的装置。
[0003]图5是表示专利文献I所记载的以往技术的图。在图5中,101是直流电源,102是包括半导体开关元件和续流二极管的三相电压型逆变器,M是永磁体型同步电动机,103是电流检测器,104是电流检测器增益,105是相数变换部,106是空转重启控制部,107是坐标变换部,108是磁极位置估计部,109是速度运算部,110是电流控制部,111是栅极信号切换部。
[0004]图5所示的所谓的无位置/速度传感器方式的电力转换装置在逆变器102停止而未对同步电动机M施加电压的状态下转子空转、从而同步电动机M的定子绕组中产生感应电压这样的情况下,能够使逆变器102迅速地重启。
[0005]S卩,在图5中,空转重启控制部106根据从相数变换部105输出的绕组电流的二相成分ia、来检测逆变器102停止而同步电动机M的电流为零的状态。当该空转重启控制部106生成使逆变器102的至少一个半导体开关元件导通(ON)的栅极信号并利用切换控制信号s将栅极信号切换部111切换到空转重启控制部106侧时,上述开关元件导通,同步电动机M的定子绕组中的至少一相被短路。此时,如果转子空转,则由于定子绕组的感应电压而短路电流经由导通的开关元件和另一相的续流二极管流过定子绕组,其流通期间依赖于磁极位置和旋转速度,因此能够基于上述短路电流来估计磁极位置和旋转速度。
[0006]如上所述,空转重启控制部106在绕组电流为零且转子空转时,进行动作使得同步电动机M的定子绕组短路来使由感应电压产生的短路电流流动。然后,磁极位置估计部108和速度运算部109根据此时的短路电流来运算磁极位置Θ和旋转速度ω,电流控制部110生成电流指令等的初始值来控制逆变器102,由此执行装置的重启。
[0007]在这种电力转换装置中,例如在以下情况下有时逆变器102的直流电压不足:直流电源101产生异常,之后重启;在代替直流电源101而具备将商用电源和整流电路组合而成的整流电源的系统中,由于落雷等而商用电源停电(包括瞬时停电),之后重启。
[0008]在该情况下,可以考虑使用另外设置的辅助电源、蓄电池等预备电源装置来补充不足电压,但是具备预备电源装置的控制系统因装置整体大型化而需要很多设置空间,而且价格变高。
[0009]另一方面,专利文献2中记载了以下的以往技术:将第一电力转换器和第二电力转换器连接于共同的直流母线,利用第三电力转换器将直流中间电路的直流电压转换为交流电压后提供给马达等辅机,其中,该第一电力转换器将商用电源电压整流来转换为直流电压,该第二电力转换器利用燃气发动机驱动同步电动机来使其作为发电机进行动作,将其输出电压转换为直流电压。
[0010]图6是表示专利文献2所记载的上述以往技术的图。
[0011]在图6中,201是商用电源,202是具有二极管整流电路203和电解电容器204等的第一电力转换器,205是交流端子上连接有同步电动机M、且与第一电力转换器202共用直流母线的第二电力转换器(PWM转换器),206是驱动同步电动机M的燃气发动机,207是电压检测器,208是电流检测器。另外,209是主控制器,210是运算装置,211是驱动电路,212是马达控制器,213是与第一电力转换器202、第二电力转换器205并联连接的第三电力转换器(逆变器),214是由电力转换器213驱动的马达等辅机,215是DC/DC转换器,216是充电控制装置,217是蓄电装置,218是起动机控制电路,219是燃气发动机206用的起动机(starter motor)。
[0012]在图6的以往技术中,如果燃气发动机206高速运转而同步电动机M的发电电力为规定值以上,则通过电力转换器205将该发电电力转换为直流电力后供给到电力转换器213,并转换为交流电压来驱动辅机214。另外,将上述直流电力的剩余部分输入到DC/DC转换器215,转换为规定大小的直流电压来通过充电控制装置216对蓄电装置217充电。此夕卜,蓄电装置217的电力经由起动机控制电路218使用于起动机219的驱动。
[0013]并且,在如燃气发动机206低速运转时那样发电效率差而同步电动机M的发电电力小的情况下,不进行发电控制,将通过第一电力转换器202对商用电源201整流而得到的直流电力供给到电力转换器213、DC/DC转换器215,来进行辅机214的驱动、蓄电装置217的充电。
[0014]根据图6的以往技术,通过上述的动作,能够进行与燃气发动机206的运转状况相应的辅机214的高效的运转。
[0015]专利文献1:日本特开平11-75394号公报(段落
[0011]、
[0012],图1等)
[0016]专利文献2:日本特开2007-17026号公报(段落
[0024]?
[0028],图2等)

【发明内容】

_7] 发明要解决的问题
[0018]在图6所示的以往技术中,在同步电动机M的发电电力为规定值以上时,即使商用电源201停电也能够向辅机214供给电力,但是在该情况下存在如下问题。
[0019]首先,能够通过与专利文献I同样的原理来检测图6中的同步电动机M的旋转速度(即燃气发动机206的旋转速度)。即,在使电力转换器205的某一相的下臂的开关元件导通的情况下,如果同步电动机M的该相的感应电压(设忽略内部电阻,与端子电压相同含义)高于其它任一相的感应电压,则短路电流经由感应电压低的相的下臂的续流二极管流动。该短路电流流动的期间是使开关元件导通的相的感应电压高于其它相的感应电压的电角度120度的期间,因此能够基于短路电流流动或没有流动的时间来检测旋转速度。
[0020]然而,在由于商用电源201的停电等而直流中间电压(电解电容器204的两端电压)不足、从而同步电动机M的感应电压高于直流中间电压的状态下,即使不使电力转换器205的开关元件导通,定子绕组的短路电流也经由电力转换器205内的续流二极管和直流中间电路内的电解电容器204流动。
[0021]S卩,在感应电压高于电力转换器205的直流中间电压的情况下,在非预期的定时短路电流无控制地流动,因此无法与在速度检测时有意地使开关元件导通而流动的短路电流相区分。因此,存在如下问题等:难以正确地检测同步电动机M的旋转速度,由于无法检测或速度的误检测而启动失败,或者无法稳定地启动同步电动机M。
[0022]因此,本发明要解决的问题在于,提供一种即使在逆变器部等电力转换部的直流电压低于旋转电机的感应电压的情况下也能够正确地检测旋转电机的速度从而稳定地启动旋转电机的电力转换装置及其控制方法。
[0023]用于解决问题的方案
[0024]为了解决上述问题,本发明所涉及的电力转换装置以具备逆变器部等电力转换部以及交流发电机或交流电动机等旋转电机的电力转换装置为对象,其中,上述电力转换部能够通过反并联地连接有续流二极管且进行桥式连接的多个半导体开关元件的导通、截止来将直流电力与交流电力相互转换,上述旋转电机与上述电力转换部的交流端子连接。
[0025]而且,第一发明所涉及的电力转换装置是如下的电力转换装置:在旋转电机启动时电力转换部的直流电压小于规定值的情况下,在使电力转换部的多个半导体开关元件中的至少一个半导体开关元件断续地导通、截止来使电力转换部的直流电压上升到规定值以上的状态下,执行旋转电机的速度检测动作。
[0
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1