交流电动机驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种交流电动机驱动系统。
【背景技术】
[0002] 当前，作为交流电动机驱动系统的一个构成例，举出下述的交流电动机驱动系统， 即，相对于转换器的输出侧即直流母线，经由平滑电容器并联连接有逆变器和充放电电路， 其中，该转换器将来自系统电源的交流电力变换为直流电力，该逆变器将直流电力变换为 与系统电源不同的电压值和频率的交流电力以对交流电动机进行驱动，该充放电电路用于 对积蓄、释放直流电力的蓄电设备进行充放电。
[0003] 作为这样的交流电动机驱动系统的一个例子，例如，专利文献1中公开了一种交流 电动机驱动系统的技术，即，在从交流电动机经由逆变器而再生的再生功率经由充放电电 路对蓄电设备充电的情况下，为了应对具有陡峭的再生初始值的再生功率，在充放电电路 内的充电电流指令值生成部的比例积分控制(PI控制）中采用了预先确定的再生时电流指 令值积分成分初始值。
[0004] 专利文献1:日本特开2012 - 239252号公报
【发明内容】
[0005] 但是，根据上述现有技术，将再生时电流指令值积分成分初始值设为与充放电电 路内的电抗器的允许电流值接近的值，因此，关于再生开始时的充电电流指令值的初始值， 无论再生功率的大小（多少），都以交流电动机驱动系统的最大量的充电电流对蓄电设备开 始充电。因此，在实际的再生功率比交流电动机驱动系统所预定的最大再生功率小的情况 下，为了对来自交流电动机的再生功率进行补充，还使用从系统电源经由转换器供给的电 力对蓄电设备进行充电，因而具有下述问题，即，在再生动作时，转换器也进行动力运行时 的动作，消耗电力。
[0006] 另外，根据上述现有技术，每当转换器的输出侧的功率超过预先确定的再生时功 率补偿阈值时，将再生时电流指令值积分成分初始值设定至充电电流指令值生成部的PI控 制部。因此，具有下述问题，即，充电电流指令值变得不连续，蓄电设备流过充放电电路的电 抗器的电流大幅变化，蓄电设备、充放电电路的元件的寿命缩短。
[0007] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种能够生成针对蓄电设备 的充电电流指令值的交流电动机驱动系统，该针对蓄电设备的充电电流指令值是指与再生 功率的大小相应、应对了产生陡峭的再生功率这一状况的充电电流指令值。
[0008] 为了解决上述课题，实现目的，本发明的特征在于，具备：转换器，其供给直流电 力；逆变器，其将所述直流电力变换为交流电力；直流母线，其将所述转换器和所述逆变器 连接;交流电动机，其由所述交流电力驱动;直流电压值检测单元，其对所述转换器的输出 侧的直流电压值进行检测;蓄电设备，其将所述直流电力从所述直流母线进行充电，且将已 充电的所述直流电力向所述直流母线放电；充放电电路，其相对于所述直流母线与所述逆 变器并联连接，且连接在所述直流母线与所述蓄电设备之间，使所述蓄电设备充放电；充放 电电流值检测单元，其对所述蓄电设备的充放电电流值进行检测；以及充放电控制单元，其 基于所述直流电压值和所述充放电电流值，输出用于对所述逆变器进行控制的控制信号， 所述充放电控制单元在来自所述交流电动机的再生功率的经由所述逆变器后的再生功率 超过预先确定的功率阈值的情况下，使所述蓄电设备充电以使所述直流电压值变为与所述 功率阈值相应的电压阈值，且使向所述蓄电设备的充电开始时的充电电流开始于基于所述 直流母线的直流母线电压值的充电电流值。
[0009] 发明的效果
[0010] 本发明所涉及的交流电动机驱动系统具有的效果是，可以得到一种能够生成针对 蓄电设备的充电电流指令值的交流电动机驱动系统，该针对蓄电设备的充电电流指令值是 指与再生功率的大小相应、应对了产生陡峭的再生功率这一状况的充电电流指令值。
【附图说明】
[0011] 图1是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统的整体的框图。
[0012] 图2是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统内的充放电控制部的框图。
[0013] 图3是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统内的功率P、直流母线电压值 Vdc、再生时功率补偿动作标志Fa的随时间的变化的图。
[0014]图4是示意性地表示在实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中，功率Pcnv(t) 为负值的情况下的直流母线的直流母线电压值Vdc(t)的波形的图。
[0015] 图5是表示在实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中，功率值iPcnv(t) |与直 流母线电压值Vdc的关系的图。
[0016] 图6是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的再生时控制部内的充电 电流指令值生成部的框图。
[0017] 图7是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的充电电流指令值生成部 内的再生时电流指令值积分成分生成部的框图。
[0018] 图8是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的充电电流指令值生成部 内的再生时电流指令值微分成分生成部的框图。
[0019] 图9是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的直流母线侧充电电流指 令值输出部的框图。
[0020] 图10是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的功率P、直流母线电压值 Vdc的随时间的变化的图。
[0021] 图11是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的再生时电流指令值积分 成分初始值生成部的构成例的图。
[0022] 图12是表示实施方式1所涉及的交流电动机驱动系统中的再生功率Pload(t)、直 流母线侧充电电流指令值11 i *、再生时电流指令值微分成分值I Id*的随时间的变化的图。
[0023] 图13是表示实施方式2所涉及的交流电动机驱动系统的整体的框图。
[0024] 图14是表示在实施方式2所涉及的交流电动机驱动系统中，在平滑电容器的静电 电容值固定并且交流电动机通过再生动作而使交流电压值Vac变动时的、直流母线电压值 Vdc与转换器的再生功率iPcnv(t) |的关系的图。
[0025] 图15是表示实施方式2所涉及的交流电动机驱动系统内的充放电控制部的框图。
【具体实施方式】
[0026] 下面，基于附图，对本发明所涉及的交流电动机驱动系统的实施方式详细地进行 说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
[0027]此外，在本说明书中，写明了物理量的单位，但并不限定于该单位。另外，运算符| A |表示A的绝对值(正数）。
[0028]实施方式1
[0029] 图1是表示本发明所涉及的交流电动机驱动系统的实施方式1的整体的框图。
[0030] 图1所示的交流电动机驱动系统1包含充放电控制部2、转换器11、平滑电容器13、 逆变器14、充放电电路15、交流电动机16、蓄电设备17、直流电压值检测部18以及充放电电 流值检测部19。
[0031] 向图1所示的交流电动机驱动系统1，从发电站、工厂内的变电设备等系统电源10， 经由配线R、s、T对交流电力进行供给。
[0032]转换器11将来自系统电源10的交流电力变换为直流电力。变换后的直流电力从转 换器11输出至直流母线12。此外，直流母线12具备高电位侧直流母线12a和低电位侧直流母 线 12b。
[0033] 平滑电容器13配置于以下部位中的1处或多处:转换器11的输出部分;直流母线12 中；后述的逆变器14的输入部分；以及后述的充放电电路15的直流母线12侧的部分。平滑电 容器13在高电位侧直流母线12a和低电位侧直流母线12b之间，将直流电力变得平滑。将平 滑电容器13的静电电容设为C[F]。
[0034] 由平滑电容器13进行平滑化后的直流电力经由直流母线12输出至逆变器14和充 放电电路15。逆变器14和充放电电路15相对于直流母线12并联连接。
[0035]逆变器14将直流电力变换为交流电力，对交流电动机16进行驱动。逆变器14输出 的交流电力的电压值、频率与从系统电源10供给的交流电力的电压值、频率不同。
[0036] 充放电电路15是将流过直流母线12的直流电力积蓄至蓄电设备17,将积蓄于蓄电 设备17的电力向直流母线12释放的电路。作为充放电电路15,能够例示电流可逆斩波电路。 在充放电电路15是电流可逆斩波电路的情况下，流过直流母线12的电力是通过流向蓄电设 备17的充电电流而被积蓄的，相反，积蓄于蓄电设备17的电力是通过流向直流母线12的放 电电流而被释放的。此外，在以下说明中，在不区分充电电流和放电电流、表示流过蓄电设 备17的电流的情况下，记为充放电电流。
[0037] 在充放电电路15中，利用来自充放电控制部2的控制信号，对电流可逆斩波电路进 行控制，控制充放电电流的电流量。在充放电控制部2中，由直流电压值检测部18检测的直 流母线12的直流母线电压值Vdc以及由充放电电流值检测部19检测的充放电电流值I c被作 为观测值而输入，对充放电电路15输出控制信号。
[0038] 作为转换器11，能够例示电阻再生型转换器或者电源再生型转换器，该电阻再生 型转换器构成为，在三相全波整流电路中附加有电阻再生电路，该电源再生型转换器构成 为，开关元件分别与构成三相全波整流电路的二极管逆并联地进行连接，且在电源再生型 转换器的输入侧串联地插入有交流电抗器。
[0039] 首先，对转换器11是电阻再生型转换器的情况进行说明。在电阻再生型转换器中， 在交流电动机16减速或停止而产生了再生功率的情况下，再生功率经由逆变器14积蓄于平 滑电容器13,使直流母线12的电压值上升。在直流母线12的电压值与预先确定的短路开始 电压值相比变为高电压的情况下，经由电阻再生型转换器内的电阻器，该电阻再生电路将 高电位侧直流母线12a和低电位侧直流母线12b短路，将积蓄于平滑电容器13的能量由该电 阻器变换为热。随后，作为短路的结果，积蓄于平滑电容器13的电荷被放电，因此，在直流母 线12的电压值与预先确定的短路结束电压值相比变为低电压的情况下，将由该电阻再生电 路进行了短路的高电位侧直流母线12a和低电位侧直流母线12b切断。在转换器11是电阻再 生型转换器的情况下，通过反复执行这样的动作，从而对再生功率进行消耗。
[0040] 接着，对转换器11是电源再生型转换器的情况进行说明。在电源再生型转换器中， 在由于再生功率而使直流母线12的电压值与预先确定的再生开始电压值相比变为高电压 的情况下，利用电源再生型转换器内的控制电路，根据系统电源10的波形的相位以预先确 定的期间，电源再生型转换器内的开关元件变为导通状态，经由电源再生型转换器内的交 流电抗器，将积蓄于平滑电容器13的电荷再生至系统电源10。向系统电源10的再生动作持 续至直流母线12