专利名称：逆变器控制装置以及具有该逆变器控制装置的采油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开采油田的油的采油机，尤其是，涉及在让垂直设置在地面上的马达动作时能够平滑地实现从制动状态向驱动状态起动的逆变器控制装置以及具有该逆变器控制装置的采油机。
背景技术：
众所周知，以前的采油机，是使用泵将深埋在地下的石油抽到地上。
为了驱动该采油机中所使用的泵，需要很大的转矩，因此，以前通过让大型的摆状的摇臂上下运动，传递该摇臂的上下运动，来驱动泵进行采油。
此时，摆状的摇臂，被连接到商用电源的马达所驱动，在马达旋转与摇臂之间存在机械的传动比，摇臂动作在上下一次往复中有大约10～20秒的延缓。
但是，这样的以前的采油机中，由于使用商用电源驱动马达，因此，采油速度不可变。另外，由于使用商用电源，因此也无法期望它能够节约能源。另外，由于使用商用电源驱动马达，因此只能单纯进行运转、停止这样的运转，很难进行维护或试运行下的低速运行、启动转矩、制动转矩的调整等。另外，在进行维护等时，需要让摇臂停止在中间位置上，但由于在以前的采油机中需要机械制动，因此需要复杂的单元。
因此，为了解决这样的以前的采油机的缺陷，有人提出了直线动作式的采油机。下面参照图1，对以前的直线动作式采油机100的基本构成及其动作进行说明。
如图1所示，采油机100，作为电气系统构成，具有马达1、逆变器控制装置(INV)103、再生单元(DBR)105、放电电阻(R)107、上端位置传感器109a、下端位置传感器111a，且采用泵缸113、平衡重物115、缆索117、滚轮119a、119b、119c等设置在支柱121上的结构。
在中央垂直设置的支柱121的内部，在上下方向上设有导轨(图中未表示)，在该导轨上设有能够自由上下移动的马达1，在导轨上上下驱动马达1，其动力从缆索117传递给泵缸113与平衡重物115，使其上下移动。
逆变器控制装置103，通过来自设置在铁柱121的上端部以及下端部的位置传感器109a、111a的传感器信号，让马达1的上升·下降的运转方向反转，进行反复动作。由于马达1的上升·下降时，马达1中产生再生能量，因此，为了吸收该能量，在逆变器控制装置103经再生单元105与放电电阻107相连接。
另外，在特开平6-261570号公报中，通过逆变器解除马达的制动装置的制动，通过由加速电压所确定的输出电压开始加速。
但是，以前的逆变器控制装置103中，如图2所示，为了第1，通过逆变器进行马达的直流制动(DC制动)并产生停止时的保持转矩，第2，在运行开始后一旦开始加速动作，从通过转矩加速所决定的输出电压开始加速，具有两种设定要素，因此，运行开始时输出电压中产生变化，从而由马达给采油机带来了冲击。
详细的说，在使用逆变器控制装置103驱动马达1的情况下，在设定成直流制动的状态下，存在让马达上升或下降的启动时，无法平滑地启动的这一问题。
另外，逆变器控制装置103中，虽然能够独立设定直流制动的大小与加速(启动频率下的输出电压)的大小，但无法以电压值对各自进行设定。
因此，很难在启动时使直流制动与加速的电压值相配合，其结果是，像图2所示的非连续点那样，对逆变器的输出电压发生了变化。该输出电压的变化，是使采油机的马达的启动不能平滑地进行的原因。
发明内容
本发明是为解决上述问题的，目的在于提供一种能够实现从制动时到启动时的平滑的动作，且机械损伤少能够延长寿命的逆变器制动装置以及具有该逆变器制动装置的采油机。
为解决上述问题，本发明的第1侧面，在于在通过频率以及电压，对给垂直设置且在直线上上下移动的马达供电的逆变器进行控制的逆变器控制装置中，具有操作单元，其根据操作输入指令或数值；电压值存储单元，其保存通过上述操作单元所输入的对应于制动时的制动电压指令值；频率模式存储单元，其保存通过上述操作单元所输入的对应于运转时的频率模式；以及电压指令值发生单元，其根据由上述操作单元所输入的准备指令，输出上述电压值存储中所保存的制动电压指令值，根据由上述操作单元所输入的运转指令，读出保存在上述频率模式存储单元中的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值以使从该制动电压指令值开始逐渐上升；根据上述频率模式以及电压指令值，控制上述逆变器。
这样，在本发明中，根据操作输入指令或数值，将通过操作所输入的对应制动时的制动电压指令值保存起来，并将通过操作所输入的对应运转时的频率模式保存起来。之后，根据通过操作所输入的运转指令，输出所保存的制动电压指令值，根据通过操作所输入的运转指令，读出所保存的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值以使从该制动电压指令值开始逐渐上升，由此，根据频率模式以及电压指令值，来控制逆变器。其结果是，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的制动保持转矩，使得维护与试运行较容易，不需要机械制动，故此便宜，能够实现从制动时开始到启动时的平滑的动作，且能够减少机械损伤，延长寿命。
本发明的第2侧面，在于在解除通过上述操作单元所输入的运转指令之后，上述电压指令值发生单元，根据该频率模式产生电压指令值，使其逐渐下降到该制动电压指令值。
这样，在本发明中，一旦解除运转指令，根据该频率模式产生电压指令值，使其逐渐下降到该制动电压指令值，因此，马达逐渐减速，能够无级差地进行制动停止。另外，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的保持转矩。
本发明的第3侧面，在于在接收到通过上述操作单元所输入的暂停指令的情况下，具有保存停止前的运转方向的运转方向存储单元；上述电压指令值发生单元，在接收到通过上述操作单元所输入的暂停解除指令的情况下，对应于上述运转方向存储单元中所保存的运转方向，读出上述频率模式存储单元中所保存的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从上述制动电压指令值开始逐渐上升。
这样，在本发明中，制动时将电角固定为给定的固定值并输出，运转时将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出，因此，能够实现从制动时到启动时的平滑的频率迁移，从而能够减少机械损伤，延长寿命。
本发明的第4侧面，在于具有电角生成器，该电角生成器，制动时将电角固定为给定的固定值并输出，运转时将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出地。
这样，根据本发明，在接收到通过操作所输入的暂停指令的情况下，将停止前的运转方向保存起来；在接收到通过操作所输入的暂停解除指令的情况下，对应于所保存的运转方向，读出所保存的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从该制动电压指令值开始逐渐上升，由此，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的制动保持转矩，使得维护与试运行较容易，且不需要机械制动，故便宜，能够实现从制动时到启动时的平滑的动作，能够减少机械损伤，延长寿命。
本发明的第5侧面，在于具有将设置在地下的泵缸上下移动，进行采油的泵，将设置在地上的上述马达与上述泵缸通过缆索连接起来，由上述逆变器控制装置来控制上述马达，将上述马达的上下移动传递给泵缸使上述泵动作来进行采油。
这样，根据本发明，在具有上述逆变器控制装置的采油机中，将设置在地上的马达与泵缸通过缆索连接起来，由逆变器控制装置来控制马达，将马达的上下移动传递给泵缸让泵动作来进行采油，因此，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的制动保持转矩，使得维护与试运行较容易，且不需要机械制动，故便宜，能够实现从制动时到启动时的平滑的动作，能够减少机械损伤，延长寿命。另外，能够实现从制动时到启动时的平滑的频率迁移，能够减少机械损伤，延长寿命。
图1为表示以前的采油机100的构成的示意图；图2为说明以前的采油机100的动作的时序图；图3为表示本发明的实施方式1的采油机50的构成的示意图；
图4为表示本发明的实施方式1的逆变器控制装置2的构成的示意图；图5为表示整流电路5与逆变器电路7的详细构成的示意图；图6为表示操作面板8与指令电路9的详细构成的示意图；图7A、7B、7C分别是表示由加减速调整器11所输出的输出频率指令f1的加速特性、减速特性、由电压指令值发生器12所输出的电压指令值V1的电压/频率特性的示意图；图8为表示逆变器控制电路21的详细构成的示意图；图9为说明逆变器控制装置2的控制动作的示意图；图10A、10B分别为表示由电压设定器10a所输出的制动电压指令值V0的曲线图，以及表示由加减速调整器11a所输出的频率指令f1与由电压指令值发生器12所输出的电压指令值V1的关系的曲线图；图11为说明指令电路9的动作的时序图；图12为说明本发明的实施方式2的逆变器控制装置所使用的操作面板71与指令电路73的构成的示意图；图13为说明指令电路73的动作的时序图(之一)；图14为说明指令电路73的动作的时序图(之二)；图15为表示本发明的实施方式3的逆变器控制装置所使用的逆变器控制电路85的构成的示意图；图16为说明逆变器控制电路85的动作的时序图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)图3为表示本发明的实施方式1的采油机50的构成的示意图。图4为表示本发明的实施方式1的逆变器控制装置2的构成的示意图。另外，图4所示的逆变器控制装置2，代替图1中所示的逆变器控制装置103，被设置在采油机50中。
参照图4，对该逆变器控制装置2的构成进行说明。
逆变器控制装置2，由输入三相交流电3的整流电路5、电容器C1、逆变器电路7、操作面板8、指令电路9、逆变器控制电路21、上端位置传感器109a以及下端位置传感器111a构成。
上端位置传感器109a以及下端位置传感器111a，例如是由在安装在马达1的端部的突起部接触到的情况下变为ON的微动开关、在安装在马达1的端部的突起部遮住了光的情况下变为ON的光电传感器所构成。上端位置传感器109a，在检测出马达1位于直线上的上端位置时，输出高电平的传感器信号。下端位置传感器111a，在检测出马达1位于直线上的下端位置时，输出高电平的传感器信号。
接下来，参照图5，对该整流电路5与逆变器电路7的详细构成进行说明。
作为商用电源将三相交流电R，S，T输入到整流电路5中，R相被输入到设置在整流电路5中的二极管D1、D2，S相被输入到D3、D24，T相被输入到D5、D6，通过各个二极管与电容C1进行整流平滑后，将直流电输出到直流端子P、N(P正侧端子，N负侧端子)。
在该直流端子P、N连接有逆变器电路7，详细的说，逆变器电路7中所设置的开关器件Q1、Q3、Q5以及二极管D7、D9、D11与正侧端子P相连接，开关器件Q2、Q4、Q6以及二极管D8、D10、D12与负侧端子N相连接。另外，在开关器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的基极，分别输入从逆变器控制电路21所输出的3组ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn。
逆变器电路7，例如具有400V的输出电压，37kw～45kw的输出功率，对由直流端子P、N所输入的直流电，按照由逆变器控制电路21所输出的3组ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，分别对开关器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6进行ON/OFF控制，，由此，从开关器件Q1、Q2的连接点将U相，从开关器件Q3、Q4的连接点将V相，从开关器件Q5、Q6的连接点将W相，分别输入到马达1的输入端子。
马达1，是动力线圈在铁柱121上上下直线地设置永久磁铁的上面上下直线移动的构造的特殊马达，本发明的采油机中，例如，使用28kw的同步马达，没有PG传感器而通过V/f控制模式来动作。该马达1的运转特性，需要以频率为4～7Hz、启动转矩为300％、0速度保持现在的上下位置的转矩，在如图3所示的铁柱121上所设置的12m的永久磁铁的上面，以1分钟4次的速度进行往复动作。
马达1的制动技术规格采用再生制动，将再生时马达1中所产生的再生功率，从逆变器电路7经再生单元105放电到放电电阻107中。另外，马达1，作为制动规格，有机械制动、空气制动、DC制动等3个系统。
图3所示的泵缸113被设置在地下泵中，例如具有约10吨的重量，通过缆索117而位于地下1800m处。
接下来，参照图6，对操作面板8以及指令电路9的详细构成进行说明。
操作面板8安装在逆变器控制装置2的壳体前面。作为操作部分，具有运转、停止后述的逆变器控制电路21的DRIVE按键、数字键、小数点键、ENTER(执行·确定)键、步进键、PROGRAM(程序)键、显示切换/CLEAR键以及STOP键。
另外，作为显示部分，具有分段监视器与8个灯(带有Ctrl、MPa、V、％、rpm、A、Hz的显示灯以及运转模式显示灯)。这些都由LED构成，分段显示器显示出操作状态以及参数编号及其设定值、逆变器控制电路21的状态等。
另外，操作面板8中，使用数字键以及ENTER键输入制动电压值以及频率值，因此，分别作为制动电压指令与频率指令输出给指令电路9。
接下来，指令电路9，由电压设定器10a、电压值存储器10b、加减速调整器11a、频率模式存储器11b、电压指令值发生器12这些功能模块构成。
电压设定器10a，在从操作面板8输入了控制电压指令的情况下，将制动电压指令值Vo保存在电压值存储器10b中。在从操作面板8输入了准备指令的情况下，读出电压值存储器10b中所保存的制动电压值Vo后输出给电压指令值发生器12。加减速调整器11a，在从操作面板8输入了频率指令的情况下，将该频率指令所构成的频率模式保存在频率模式存储器11b中，同时，在从操作面板8输入了运转指令的情况下，从频率模式存储器11b中读出输出频率指令f1后输出给电压指令值发生器12，同时，输出给逆变器控制电路21。另外，将加减速调整器11a所输出的频率f1的加速特性，表示在图7A上，将减速特性表示在图7B上。
另外，加减速调整器11a，在从操作面板8输入了准备指令的情况下，作为输出频率指令f1将0Hz输出给电压指令值发生器12以及逆变器控制电路21。
电压指令值发生器12，生成对应于加减速调整器11a所输出的频率指令f1的大小的电压指令值V1，输出给逆变器控制电路21。另外，将电压指令值发生器12所输出的电压指令值V1的电压/频率特性，表示在图7C上。
接下来，参照图8，对该逆变器控制电路21的详细构成进行说明。
逆变器控制电路21，由电角生成器22、三相正弦波发生器23、乘法器24、25、26、三角波发生器27、比较器28、29、30、逆变器31、32、33以及空载时间附加电路34构成，进行脉冲宽度调制动作。
电角生成器22，根据指令电路9所输出的输出频率f1，对输出频率f1进行时间积分生成电角θ，输出给三相正弦波发生器23。另外，如果给电角生成器22输入0Hz的输出频率f1，则电角θ不增加而被固定。
三相正弦波发生器23，根据电角生成器22所输出的电角θ，产生具有该电角θ的三相正弦波Va、Vb、Vc，分别输出给乘法器24、25、26。三相正弦波发生器23，通过输入电角θ，来生成直流制动时的基准直流信号与来自启动频率的基准正弦波信号(基准交流信号)。
在乘法器24、25、26中，被共同输入指令电路9所输出的电压指令值V1，同时，分别输入三相正弦波发生器23所输出的三相正弦波Va、Vb、Vc，将三相正弦波Va、Vb、Vc分别与指令电压值V1相乘，将具有电压指令值V1倍的振幅的三相正弦波Vu、Vv、Vw，分别输入给比较器28、29、30的各自的+输入端子。
三角波发生器27，产生三角波载波Vt，被输入给比较器28、29、30的各自的-输入端子。
比较器28、29、30，将乘法器24、25、26所输出的三相正弦波Vu、Vv、Vw，与三角波发生器27所输出的三角载波Vt进行比较，生成3组ON/OFF信号Vg1、Vg3、Vg5，另外，通过反相器31、32、33将各个信号反相，生成ON/OFF信号Vg2、Vg4、Vg6，输出给空载时间附加电路34。
在空载时间附加电路34中，对比较器28、29、30以及反相器31、32、33所输出的ON/OFF信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4、Vg5、Vg6附加空载时间，使得Vg1与Vg2、Vg3与Vg4、Vg5与Vg6各自的组的信号不同时为ON，生成3组电平互反的ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，将这3组ON/OFF信号输出给逆变器电路7。
接下来，参照图9～图11，对该逆变器控制装置2的详细动作进行说明。另外，本发明，在马达启动时以及停止时，如图9所示，在要求直流制动的运转模式下，如图10A、10B所示，进行控制使得指令制动的电压与启动频率的电压(加速电压)相匹配。
(操作面板)首先，根据操作者的操作，将从操作面板8所输出的制动电压指令，输入给电压设定器10a，设定制动电压指令值Vo并保存。
接下来，将从操作面板8所输出的频率指令，由加减速调整器11a保存到频率模式存储器11b中。
接下来，在从操作面板8输入准备指令的情况下，将0Hz作为输出频率指令f1，输出给电压指令值发生器12，同时，输出给逆变器控制电路21。
接下来，在从操作面板8输入了运转指令的情况下，将频率指令f1输出给电压指令值发生器12，同时，输出给逆变器控制电路21。在电压指令值发生器12中，生成对应于加减速调整器11a所输出的输出频率指令f1的大小的电压指令值V1，输出给逆变器控制电路21。
下面，参照图9～图11所示的时序图，对逆变器控制装置2的基本控制动作进行说明。
(动作时序)图9中，时序t1～t2、t8～t9表示本发明的准备状态。另外，时序t2～t3、t5～t6表示本发明的加速动作，时序t4～t5、t7～t8表示减速动作。另外，时序t3～t4、t6～t7表示等速动作。
(对指令电路的设定)当从操作面板8将制动电压指令输入给指令电路9时，在电压设定器10a中，设定制动电压指令值Vo并保存。
当从操作面板8将频率指令输入给指令电路9时，在加减速调整器11a中将该频率保存到频率模式存储器11b中。
电压指令值发生器12，将电压设定器10a所输出的电压指令值Vo作为电压指令值V1，输出给逆变器控制电路21。
当从操作面板8将运转指令输入给指令电路9时，加减速调整器11a读出存储在频率模式存储器11b中的输出频率指令f1，输出给电压指令值发生器12以及逆变器控制电路21。
这里，图10A表示了对于电压设定器10a所设定的制动电压指令值Vo，直到运转指令之前输出电压Vo，该运转指令之后，从电压指令值发生器12，输出与加减速调整器11a所输出的输出频率指令f1成正比变化的电压V1。
另外，图10B表示了加减速调整器11a所输出的输出频率f1与输出电压V1的关系，在直流制动时，表示出输出频率f1为0Hz、输出电压V1例如为40V，在加速运转时，表示出输出频率f1为0Hz～10Hz、输出电压V1例如为40V～380V。
(准备状态)在图11所示的时刻t31中，当从操作面板8将运转指令输入给指令电路9时，将制动电压指令值Vo输入给电压指令值发生器12。
此时，由于加减速调整器11a所输出的输出频率指令f1为0Hz，因此，电压指令值发生器12，将制动电压指令值Vo作为电压指令值V1输出给逆变器控制电路21。
电角生成器22，根据指令电路9所输出的输出频率指令f1，对输出频率指令f1进行时间积分来生成电角θ，并将该电角θ输出给三相正弦波发生器23，且由于从指令电路9输出给电角生成器22的输出频率指令f1在时序t31～t32变为0Hz，因此，从三相正弦波发生器23所输出的电角θ为0度。
三相正弦波发生器23，根据电角生成器22所输出的电角θ，产生了具有该电角θ、且分别为θ+0度、θ+120度、θ+240度的电角不同的三相正弦波Va、Vb、Vc。
详细的说，在图11所示的时序t31～t32中，输出频率f1为0Hz，因此，从三相正弦波发生器23所输出的电角θ为0度。其结果是，在三相正弦波发生器23中，给出了该电角θ＝0度的，因此，三相正弦波Va、Vb、Vc，则分别变为0度、120度、240度。
在三相正弦波发生器23中，根据电角生成器22所输出的电角θ(0度、120度、240度)，产生具有该电角θ的三相正弦波Va、Vb、Vc，分别输出给乘法器24、25、26。
在乘法器24、25、26中，被共同输入指令电路9所输出的电压指令值V1，同时，分别输入三相正弦波发生器23所输出的三相正弦波Va、Vb、Vc，将三相正弦波Va、Vb、Vc分别与指令电压值V1相乘，将具有电压指令值V1倍的振幅的三相正弦波Vu、Vv、Vw，输入给比较器28、29、30各自的+输入端子。同时，在三角波发生器27中，产生三角波载波Vt，并输入给比较器28、29、30各自的-输入端子。
在图11所示的时序t31～t32中，输入给比较器28、29、30的来自乘法器24、25、26的三相正弦波Vu、Vv、Vw，与三角波发生器27所输入的三角载波Vt，表示出了如图16所示的直流制动时的波形。
其结果是，在比较器28、29、30中，将乘法器24、25、26所输出的三相正弦波Vu、Vv、Vw，与三角波发生器27所输出的三角载波Vt进行比较，生成3组ON/OFF信号Vg1、Vg3、Vg5，另外，通过反相器31、32、33将各个信号反转，生成ON/OFF信号Vg2、Vg4、Vg6，输出给空载时间附加电路34。
在空载时间附加电路34中，给比较器28、29、30以及反相器31、32、33所输出的ON/OFF信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4、Vg5、Vg6附加空载时间，使得Vg1与Vg2、Vg3与Vg4、Vg5与Vg6这些组的信号不同时为ON，生成3组电平互反的ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，将这3组ON/OFF信号输出给逆变器电路7。
另外，将三相交流电R、S、T的商用电源3输入给整流电路5，通过二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6与电容C1进行整流平滑后，将直流电输出给直流端子P、N。
在与该直流端子P、N相连接的逆变器电路7中，通过逆变器控制电路21所输出的3组ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，来对开关器件Q1～Q6进行ON/OFF控制，从开关器件Q1、Q2的连接点将U相、从开关器件Q3、Q4的连接点将V相、从开关器件Q5、Q6的连接点将W相，分别输入到马达1的输入端子。
之后，在运转指令变为ON的时刻，中止直流制动，逆变器控制电路2进行加速动作。
(加速动作)接下来，在图11所示的时序t32～t33中，当从操作面板8将运转指令输入给指令电路9时，由于加减速调整器11a所输出的输出频率指令f1向0Hz～10Hz上升，因此，电压指令值发生器12，电压指令值V1向40V～380V上升，并将该电压输出给逆变器控制电路21。
电角生成器22，根据指令电路9所输出的输出频率指令f1，对输出频率指令f1进行时间积分生成电角θ，将该电角θ输出给三相正弦波发生器23。
由于从指令电路9输出给电角生成器22的输出频率指令f1，在时序t32～t33变为0Hz～10Hz，因此，从三相正弦波发生器23所输出的电角θ从0度上升。
三相正弦波发生器23，根据由电角生成器22所输出的电角θ，产生具有该电角θ、且分别为θ+0度、θ+120度、θ+240度的电角不同的三相正弦波Va、Vb、Vc。
在三相正弦波发生器23中，根据电角生成器22所输出的电角θ，产生了具有该电角θ的三相正弦波Va、Vb、Vc，并分别输出给乘法器24、25、26。
在乘法器24、25、26中，共同输入指令电路9所输出的电压指令值V1，同时，分别输入三相正弦波发生器23所输出的三相正弦波Va、Vb、Vc，并将三相正弦波Va、Vb、Vc分别与指令电压值V1相乘，将具有电压指令值V1倍的振幅的三相正弦波Vu、Vv、Vw，输入给比较器28、29、30各自的+输入端子。同时，在三角波发生器27中，产生三角波载波Vt，输入给比较器28、29、30各自的-输入端子。
在图11所示的时序t32～t33中，输入给比较器28、29、30的来自乘法器24、25、26的三相正弦波Vu、Vv、Vw，与三角波发生器27所输入的三角载波Vt，表示出了如图16所示的加速动作时的波形。
其结果是，在比较器28、29、30中，将乘法器24、25、26所输出的三相正弦波Vu、Vv、Vw，与三角波发生器27所输出的三角载波Vt进行比较，生成3组ON/OFF信号Vg1、Vg3、Vg5，另外，通过反相器31、32、33将各个信号反相，生成ON/OFF信号Vg2、Vg4、Vg6，输出给空载时间附加电路34。
在空载时间附加电路34中，对由比较器28、29、30以及反相器31、32、33所输出的ON/OFF信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4、Vg5、Vg6，附加空载时间，使得Vg1与Vg2、Vg3与Vg4、Vg5与Vg6各组的信号不同时为ON，生成3组电平互反的ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，将这3组ON/OFF信号输出给逆变器电路7。
另外，将三相交流电R、S、T商用电源3输入给整流电路5，通过二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6与电容C1进行整流平滑后，将直流电输出给直流端子P、N。
在与该直流端子P、N相连接的逆变器电路7中，通过逆变器控制电路21所输出的这3组ON/OFF信号Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn，对开关器件Q1～Q6进行ON/OFF控制，从开关器件Q1、Q2的连接点将U相、从开关器件Q3、Q4的连接点将V相、从开关器件Q5、Q6的连接点将W相，分别输入到马达1的输入端子。
这样，根据操作者的操作，从操作面板8输入指令或数值，将通过操作面板8所输入的对应制动时的制动电压指令值，保存在电压值存储器10b中，并将通过操作面板8所输入的对应运转时的频率模式保存到频率模式存储器11b中。之后，在电压指令值发生器12，根据通过操作面板8所输入的准备指令，输出电压值存储器10b中所保存的制动电压指令值，根据通过操作面板8所输入的运转指令，读出保存在频率模式存储器11b中的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从该制动电压指令值逐渐上升，由此，根据频率模式以及电压指令值，来控制逆变器电路7。
其结果是，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的保持转矩，使得维护与试运行容易，且不需要机械制动，故很便宜，能够实现从制动时到启动时的平滑的动作，能够减少机械损伤，延长寿命。
另外，时刻t34中，当将通过操作面板8所输入的运转指令解除时，电压指令值发生器12，根据该频率模式产生电压指令值V1，使其逐渐下降到制动电压指令值Vo，因此，在时刻t35，马达能够逐渐减速进行无级地制动停止。
图12为表示本发明的实施方式2的逆变器控制装置中所使用的操作面板71以及指令电路73的构成的示意图。另外，本发明的实施方式2的逆变器控制装置中所使用的操作面板71以及指令电路73，具有与实施方式1的逆变器控制装置所使用的各个部分的功能几乎一样的功能，因此，以下仅仅对其特征功能进行说明，关于相同的功能则省略其说明。
在图12中，在操作面板71中，设有手动决定马达1的运转方向的Up按钮与Down按钮，将来自Up按钮的Up信号与来自Down按钮的Down信号，输入给方向指示器75a。
在设置在指令电路73中的方向指示器75a中，输入有来自Up按钮的Up信号与来自Down按钮的Down信号，将dir信号作为表示正转(下降)方向或反转(上升)方向的标志，输出给加减速调整器79a。
另外，在方向指示器75中，输入了来自上端位置传感器109a、下端位置传感器111a的上端位置信号以及下端位置信号，根据该上端位置信号与下端位置信号，将该dir信号反转后输出给加减速调整器79a。方向指示器75a，将现在的dir信号保存到运转方向存储器75b中，将该dir信号输出给电压设定器77a与加减速调整器79a。
方向指示器75a，在将马达1的正转方向或反转方向切换到另一个方向时，将高电平脉冲信号所构成的restart信号，输出给电压设定器77a、加减速调整器79a。
在电压设定器77a中，根据来自方向指示器75a的dir信号以及restart信号，将保存在制动电压指令值存储器77b中的对应正转方向或反转方向的制动电压指令值Vo，输出给电压指令值发生器12。
在加减速调整器79a中，根据来自方向指示器75a的dir信号以及restart信号，切换保存在频率模式存储器79b中的对应正转方向或反转方向的输出频率指令f1，并输出给电压指令值发生器12。
(dir信号)当按下设置在操作面板71中的Down按钮时，Down信号被输入给方向指示器75a。此时，如图13中的时序t41～t44所示，从方向指示器75a将表示下降的低电平dir信号输出给加减速调整器79a。接下来，当按下设置在操作面板71中的Up按钮时，Up信号被输入给方向指示器75a。此时，如时序t44～t47所示，从方向指示器75a将表示上升的高电平dir信号输出给加减速调整器79a。
另外，从上端位置传感器109a将上端位置信号输入给方向指示器75a。此时，如时序t47～t50所示，从方向指示器75a将表示下降的低电平dir信号输出给加减速调整器79a。接下来，从下端位置传感器111a将下端位置信号输入给方向指示器75a。此时，如时序t50～所示，从方向指示器75a将表示上升的高电平dir信号输出给加减速调整器79a。
在加减速调整器79a中，根据来自方向指示器75a的dir信号，切换对应于保存在频率模式存储器79b中的正转方向或反转方向的输出频率指令f1，并输出给电压指令值发生器12。
(暂停指令)从上端位置传感器109a将上端位置信号输入给方向指示器75a，如图14的时序t61～t70所示，从方向指示器75a将表示下降的低电平dir信号输出给加减速调整器79a。
此间，当按下设置在操作面板71中的暂停按钮时，将暂停指令输入给电压设定器77a与加减速调整器79a，且从方向指示器75a与暂停指令无关地输出dir信号。
时刻t64中，接收到从低电平变为高电平的暂停指令的电压设定器77a，将制动电压指令值V0输出给电压指令值发生器12。同时，接收到了暂停指令的加减速调整器79a，进行调整以使现在的输出频率f1逐渐向0Hz减小，并将该输出频率f1输出给电压指令发生器12。在电压指令发生器12中，由于输出频率f1逐渐向0Hz减小，因此，在输出频率f1变为0Hz的时刻，让电压指令值V1变为制动电压指令值V0。
其结果是，在时序t64～t66中，输出频率f1减小到0Hz，同时，电压指令值V1减小到V0，因此，能够实现从驱动时到制动时的平滑的停止动作。
(暂停解除指令)接下来，当再次按下设置在操作面板71中的暂停按钮来解除暂停时，暂停解除指令被输入给电压设定器77a与加减速调整器79a。此时，从方向指示器75a与暂停解除指令无关地输出dir信号。
时刻t67中，接收到从低电平变为高电平的暂停解除指令的电压设定器77a，将制动电压指令值V0输出给电压指令值发生器12。同时接收到了暂停解除指令的加减速调整器79a，从频率模式存储器79b读出输出频率f1，进行调整以使现在的输出频率f1从0Hz逐渐增加，将该输出频率f1输出给电压指令发生器12。在电压指令发生器12中，输出频率f1为0Hz、电压指令值V1变为制动电压指令值V0，由于输出频率f1从0Hz逐渐增加，因此，电压指令值V1从制动电压指令值V0逐渐增加。
其结果是，在时序t67～t69中，输出频率f1从0Hz逐渐增加，同时，电压指令值V1从制动电压指令值V0逐渐增加，因此，能够实现从制动时到驱动时的平滑的停止动作。
这样，在接收到通过操作面板8所输入的暂停指令的情况下，将停止前的运转方向保存到运转方向存储器75b中，电压指令值发生器12，在接收到通过操作面板8所输入的暂停解除指令的情况下，对应于运转方向存储器75b中所保存的运转方向，读出保存在频率模式存储器79b中的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值使其从该制动电压指令值逐渐上升，由此，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的制动保持转矩，使得维护与试运行容易，且不需要机械制动，故便宜，能够实现从制动时到启动时的平滑的动作，能够减少机械损伤，延长寿命。
图15为说明本发明的实施方式3的逆变器控制装置中所使用的逆变器控制电路85的构成的示意图。另外，本发明的实施方式3的逆变器控制装置中所使用的逆变器控制电路85，具有与实施方式1的逆变器控制装置所使用的各个部分的功能几乎一样的功能，因此，以下仅仅对其特征的功能进行说明，关于相同的功能则省略其说明。
图15中，在电角生成器87中，输入了预先设定好的固定值θ1(初始电角)，在直流制动时从指令电路9所输出的输出频率f1为0Hz的情况下，电角θ选择为固定值θ1，将该电角θ输出给三相正弦波发生器23。
(电角生成器)如图11所示，在直流制动时，在从指令电路9所输出的输出频率f1为0Hz的情况下，直流制动中将电角生成器87所输出的电角θ固定为固定值θ1，且直流制动中固定三相正弦波发生器23所输出基准正弦波信号的电角θ，在直流制动结束时，开始从该固定值θ1开始基准正弦波信号的电角θ。
例如，在图16(a)中，在马达1在正转方向启动时，直流制动中将电角θ固定为固定值θ1，图16(b)中，直流制动结束之后的加速动作时，控制成从固定值θ1增加电角θ。
另外，在马达1在反转方向启动时，直流制动中将电角θ固定为固定值θ1，在直流制动结束之后的加速动作时，控制成从固定值θ1减小电角θ。
其结果是，在设定成直流制动状态下的启动时，由于使电角θ与输出电压V1相一致，因此，从逆变器电路7向马达1所输出的三相交流电的电压不变化，能够实现从制动时向启动时的平滑的动作，从而能够减少机械损伤，延长寿命。
这样，在电角生成器87中，在制动时将电角θ固定为给定的固定值θ1并输出，在驱动时使根据频率模式对输出频率进行时间积分所生成的电角θ从所给定的固定值θ1开始来进行输出，因此，能够实现从制动时向启动时的平滑的输出频率的迁移，从而能够减少机械损伤，延长寿命。
这样，在具有实施方式1至3的任一个中所记载的逆变器控制装置的采油机中，通过缆索来连接设置在地上的马达与泵缸，通过逆变器控制装置对马达进行控制，将马达的上下移动传递给泵缸让泵上下动作来进行采油，因此，能够根据制动电压指令值由马达产生连续的制动保持转矩，使得维护与试运行容易，且不需要机械制动，故便宜，能够实现从制动时向启动时的平滑的动作，从而能够减少机械损伤，延长采油机的寿命。另外，能够实现从制动时向启动时的平滑的输出频率的迁移，从而能够减少机械损伤，延长采油机的寿命。
权利要求
1.一种逆变器控制装置，其通过频率以及电压来控制给垂直设置且在直线上上下移动的马达供电的逆变器，其特征在于具有操作单元，其根据操作输入指令或数值；电压值存储单元，其保存通过上述操作单元所输入的对应于制动时的制动电压指令值；频率模式存储单元，其保存通过上述操作单元所输入的对应于运转时的频率模式；以及电压指令值发生单元，其根据由上述操作单元所输入的准备指令，输出上述电压值存储单元中所保存的制动电压指令值，根据由上述操作单元所输入的运转指令，读出保存在上述频率模式存储单元中的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从该制动电压指令值逐渐上升；根据上述频率模式以及电压指令值，控制上述逆变器。
2.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于在解除通过上述操作单元所输入的运转指令时，上述电压指令值发生单元，根据该频率模式产生电压指令值，使其逐渐下降到该制动电压指令值。
3.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于在接收到通过上述操作单元所输入的暂停指令的情况下，具有保存停止前的运转方向的运转方向存储单元；上述电压指令值发生单元，在接收到通过上述操作单元所输入的暂停解除指令的情况下，对应于上述运转方向存储单元中所保存的运转方向，读出上述频率模式存储单元中所保存的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从上述制动电压指令值逐渐上升。
4.如权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于在接收到通过上述操作单元所输入的暂停指令的情况下，具有保存停止前的运转方向的运转方向存储单元；上述电压指令值发生单元，在接收到通过上述操作单元所输入的暂停解除指令的情况下，对应于上述运转方向存储单元中所保存的运转方向，读出上述频率模式存储单元中所保存的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值，使其从上述制动电压指令值逐渐上升。
5.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于具有电角生成器，该电角生成器，制动时，将电角固定为给定的固定值并输出，运转时，将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出。
6.如权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于具有电角生成器，该电角生成器，制动时，将电角固定为给定的固定值并输出，运转时，将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出。
7.如权利要求3所述的逆变器控制装置，其特征在于具有电角生成器，该电角生成器，制动时，将电角固定为给定的固定值并输出，运转时，将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出。
8.如权利要求4所述的逆变器控制装置，其特征在于具有电角生成器，该电角生成器，制动时，将电角固定为给定的固定值并输出，运转时，将根据上述频率模式对频率进行时间积分所生成的电角从上述给定的固定值开始来进行输出。
9.一种采油机，具有如权利要求4或权利要求8中所述的逆变器控制装置，其特征在于具有将设置在地下的泵缸上下移动来进行采油的泵；将设置在地上的上述马达与上述泵缸通过缆索连接起来，由上述逆变器控制装置来控制上述马达，将上述马达的上下移动传递给泵缸使上述泵动作来进行采油。
全文摘要
将通过操作面板(8)所输入的对应制动时的制动电压指令值，保存在电压值存储器(10b)中，并将通过操作面板(8)所输入的对应运转时的频率模式保存到频率模式存储器(11b)中。之后，在电压指令值发生器(12)中，根据通过操作面板(8)所输入的准备指令，输出电压值存储器(10b)中所保存的制动电压指令值，根据通过操作面板(8)所输入的运转指令读出保存在频率模式存储器(11b)中的运转时的频率模式，根据该频率模式产生电压指令值使其从该制动电压指令值逐渐上升，由此，根据频率模式以及电压指令值，来控制逆变器电路(7)。
文档编号E21B43/00GK1702956SQ20051007219
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月23日 优先权日2004年5月24日
发明者佐藤清市郎 申请人:三垦电气株式会社