专利名称：逆变器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种逆变器装置，其无需位置检测器或速度检测器地检测AC电机的失步状态，从而保护AC电机。
技术背景现有技术(例如，专利文献1)中已经提出了无传感元件同步电 机的失步检测装置。无传感元件同步电机的驱动装置施加三相AC电压 到定子线圈，通过利用在流过定子线圈的电流与由转子的永磁体导致 的磁场之间的交互感应产生转矩，并且随后旋转。无传感元件同步电 机的失步检测装置包括，当设定定子线圈电流的有效值的检测水平、 定子线圈电流的有效值超过检测水平、并且在施加到定子线圈的电压 与流过定子线圈的电流之间的功率因数角接近90°时，检测失步的构 造。专利文献1: JP-A-9-294390 (参见第2 4页、附图1和2)发明内容本发明所要解决的技术问题然而，在现有技术中的无传感元件同步电机的失步检测装置中， 施加到定子线圈的三相AC电压的精确性在低速区域是成问题的，并且 那样难于正确地检测在所施加电压与流过定子线圈的电流之间的功率 因数角。据此原因，不可能检测失步。此外，问题在于，因为电流通 过电流控制从而遵照指令流动，而不管AC电机的失步状态，所以不可 能检测失步。考虑到上述问题而采用本发明，并且本发明的目的是提供一种逆 变器装置，其能够不根据AC电机的旋转速度而通过简单程序来检测AC电机的失步状态，并且在AC电机的失步状态中确实保持异常状态。解决问题的方法为了解决上述问题，本发明提供下述构造。 根据本发明的第一方面，在无需转子的位置检测器或速度检测器地驱动AC电机的逆变器装置中，所述逆变器装置包括-转矩电流控制部件，用于控制转矩电流指示电压，使得给定转矩电流指令值与转矩电流检测值一致；V/f转换部件，用于根据给定输出频率指令计算AC电机的感生电压指令；以及失步检测部件，用于根据转矩电流指示电压和感生电压指令来检 测AC电机的失步状态。根据本发明的第二方面，如在第一方面中所述的失步检测部件可 以将转矩电流指示电压和感生电压指令的总和与关于感生电压指令的 比率进行比较。当总和等于或小于关于感生电压指令的比率时，失步 检测部件可以检测到AC电机处于失步状态。根据本发明的第三方面，在无需转子的位置检测器或速度检测器 地驱动AC电机的逆变器装置中，所述逆变器装置包括励磁电流控制部件，用于控制励磁电流指示电压，使得给定励磁 电流指令值与励磁电流检测值一致；V/f转换部件用于根据给定输出频率指令计算AC电机的感生电压 指令；失步检测部件用于根据励磁电流指示电压和感生电压指令来检测 AC电机的失步状态。根据本发明的第四方面，如在第三方面中所述的失步检测部件可 以将励磁电流指示电压和感生电压指令的总和与关于感生电压指令的比率进行比较。当总和等于或小于关于感生电压指令的比率时，失步 检测部件检测可以到AC电机处于失步状态。根据本发明的第五方面，在第一或第三方面中，当检测到AC电机处于失步状态时，可以非正常地停止逆变器装置，可以输出异常信 号，或者可以显示异常状态。本发明的优点根据第一或第三方面，能够不根据AC电机的旋转速度而检测AC 电机的失步状态，从而能够保护AC电机和逆变器装置。而且，能够保 护包括有由AC电机驱动的装置的系统。另外，根据第二或第四方面，能够通过简单程序检测AC电机的 失步状态。此外，能够减轻软件的计算负担。而且，由于可以使用廉 价CPU执行简单的程序，所以能够以低成本制造该逆变器装置。另外， 由于可以使用廉价CPU，所以还能够提高通用性。此外，根据第五方面，由于保持逆变器装置的异常状态，所以能 够防止在失步状态中驱动AC电机。而且，能够提高整个系统的可靠性。
图1是一个方框图，示出了根据本发明第一实施例的逆变器装置； 图2是一个方框图，示出了根据本发明第二实施例的逆变器装置； 图3是一个方框图，示出了根据本发明第三实施例的逆变器装置；附图标记和符号说明 h逆变器装置 2: AC电机 3:电流检测部件4:坐标转换部件5:励磁电流控制部件 6:转矩电流控制部件 7: V/f转换部件 8:输出电压计算部件 9: PWM计算部件 10:失步检测部件 11:逆变器部件具体实施方式
下面将参照附图，详细说明本发明的优选实施例。第一实施例图1是一个方框图，示出了根据本发明第一实施例的逆变器装置。在图1中，附图标记1表示逆变器装置，附图标记2表示AC电机，附 图标记3表示电流检测部件，附图标记4表示坐标转换部件，附图标 记5表示励磁电流控制部件，附图标记6表示转矩电流控制部件，附 图标记7表示V/f转换部件，附图标记8表示输出电压计算部件，附图 标记9表示PWM计算部件，附图标记IO表示失步检测部件，以及附 图标记11表示逆变器部件。本发明与专利文献1的区别在于本发明的 逆变器装置包括失步检测部件，用于基于励磁电流指令值或转矩电流 指示电压、以及感生电流指令来检测AC电机的失步状态。逆变器部件11提供电力到AC电机2。电流检测部件3检测流过 AC电机2的电流。同位转换部件4将由电流检测部件3检测的电流转 换为励磁电流检测值Id和转矩电流检测值Iq，并且随后输出这些值。励磁电流控制部件5执行控制，使得给定励磁电流指令Idref与励磁电流检测值Id—致，并且随后输出励磁电流指示电压。转矩电流控制部件6执行控制，使得给定转矩电流指令Iqref与转矩电流检测值Iq—致，并且 随后输出转矩电流指示电压。V/f转换部件7基于给定频率指令fref和AC电机2的感生电压常数而输出感生电压指令。输出电压计算部件8分别输入感生电压指令与转矩电流指示电压的总和、励磁电流指示电 压、以及给定频率指令fW。随后，输出电压计算部件8计算输出电压，并且随后输出该输出电压。PWM计算部件9基于从输出电压计算部件 8输出的输出电压指令来确定逆变器部件11的切换模式。失步检测部件IO输入感生电压指令、以及感生电压指令与转矩电 流指示电压的总和。失步检测部件计算通过由感生电压指令与预定系 数相乘而获得的乘积，作为关于感生电压指令的比率。随后，失步检 测部件将该乘积与上述总和进行比较。当总和等于或小于关于感生电 压指令的比率时，失步检测部件检测到AC电机2处于失步状态。此外，失步检测部件非正常的停止逆变器装置1，输出异常信号，或者显示异 常状态。当该乘积大于关于感生电压指令的比率时，失步检测部件中 断正常操作。在这种情况下，下面将说明这个原因，即为什么当感生电压指令 与转矩电流指示电压的总和等于或小于关于感生电压指令的比率时能 够检测到AC电机2处于失步状态。当正常驱动AC电机2时，在感生电压与AC电机2的频率之间的 比值成为常数。然而，当AC电机2处于失步状态时，感生电压消失。 为此，由于在给定感生电压指令与感生电压之间的差值导致大电流流 动。在这种情况下，转矩电流控制部件6输出用于控制感生电压指令 的电压。因此，通过给定转矩电流指令值和给定励磁电流指令值来控 制转矩电流检测值和励磁电流检测值。然而，此时，感生电压指令与 作为转矩电流控制部件6的输出的转矩电流指示电压的总和变为小于 感生电压指令。基本上，转矩电流指示电压包括AC电机的电感或电阻 元件的电压降。因此，如果考虑到该电压降而预先设定关于感生电压 指令的比率，就能够在当感生电压指令与转矩电流指示电压的总和等 于或小于关于感生电压指令的比率时检测失步状态。由于如上所述使用的不是电压检测值或电流检测值，而是指令值，所以能够不根据AC电机2的旋转速度而通过简单程序检测AC电机2的失步状态。此外，在检测到AC电机2处于失步状态之后，保持逆变器装置1 的异常状态。因此，能够防止在失步状态中驱动AC电机2。在这个实施例中，即使当对应于AC电机的电机常数的、励磁电 流指示电压和转矩电流指示电压的补偿项增加时，也能够同样检测失 步。即使在控制配置(未示出)进一步包括补偿项的情况下(所述补 偿项当AC电机2处于失步状态时，为每个励磁电流指示电压分量和转 矩电流指示电压分量计算AC电机2的电感或电阻元件的电压降、将上 述电压降的励磁电流指示电压分量加到励磁电流指示电压、并随后将 上述电压降的转矩电流指示电压分量加到转矩电流指示电压)，感生 电压指令与转矩电流指示电压的总和等于或小于关于预定的感生电压 指令的比率。因此，同样能够检测失步。第二实施例图2是一个方框图，示出了根据本发明第二实施例的逆变器装置。 在图2中，这个实施例与根据本发明第一实施例的逆变器装置的区别 在于逆变器装置不包括转矩电流控制部件6，而这个实施例的其它配置 与第一实施例相同。在输出电压计算部件8中输入从V/f转换部件7 输出的感生电压指令与从励磁电流控制部件5输出的励磁电流指示电 压的总和、以及给定频率指令。随后，输出电压计算部件8计算输出 电压、以及随后输出该输出电压。失步检测部件IO输入感生电压指令、以及感生电压指令与励磁电 流指示电压的总和。失步检测部件计算通过由感生电压指令与预定系数相乘而获得的乘积，作为关于感生电压指令的比率。随后，失步检 测部件将该乘积与上述总和进行比较。当总和等于或小于关于感生电压指令的比率时，失步检测部件检测到AC电机2处于失步状态。此外，失步检测部件非正常的停止逆变器装置1，输出异常信号，或者显示异 常状态。当该乘积大于关于感生电压指令的比率时，失步检测部件中 断正常操作。在这种情况下，下面将说明这个原因，即为什么当感生电压指令 与励磁电流指示电压的总和等于或小于关于感生电压指令的比率时能够检测到AC电机2处于失步状态。当正常驱动电机2时，在感生电压与AC电机2的频率之间的比 值成为常数。然而，当AC电机2处于失步状态时，感生电压消失。为 此，由于在给定感生电压指令与感生电压之间的差值导致大电流流动。 在这种情况下，励磁电流控制部件5输出用于控制感生电压指令的电 压。因此，通过给定励磁电流指令值来控制励磁电流检测值。然而， 此时，感生电压指令与作为励磁电流控制部件5的输出的励磁电流指 示电压的总和变为小于感生电压指令。基本上，励磁电流指示电压包 括AC电机2的电感或电阻元件的电压降。因此，如果考虑到该电压降 而预先设定关于感生电压指令的比率，就能够在当感生电压指令与励 磁电流指示电压的总和等于或小于关于感生电压指令的比率时检测失 步状态。由于如上所述使用的不是电压检测值或电流检测值，而是指令值， 所以能够不根据AC电机2的旋转速度而通过简单程序检测AC电机2 的失步状态。此外，在检测到AC电机2处于失步状态之后，保持逆变器装置1 的异常状态。因此，能够防止在失步状态中驱动AC电机2。第三实施例图3是一个方框图，示出了根据本发明第三实施例的逆变器装置。 在图3中，这个实施例与根据本发明第一实施例的逆变器装置的区别 在于装置不包括励磁电流控制部件5，而这个实施例的其它配置与第一实施例的配置相同。在输出电压计算部件8中输入从V/f转换部件7 输出的感生电压指令与从转矩电流控制部件6输出的转矩电流指示电 压的总和、以及给定频率指令。输出电压计算部件8计算输出电压， 并且随后输出该输出电压。失步检测部件IO输入感生电压指令、以及感生电压指令与转矩电 流指示电压的总和。失步检测部件计算通过由感生电压指令与预定系 数相乘而获得的乘积，作为关于感生电压指令的比率。随后，失步检 测部件将该乘积与上述总和进行比较。当总和等于或小于关于感生电 压指令的比率时，失步检测部件检测到AC电机2处于失步状态。此外， 失步检测部件非正常的停止逆变器装置1，输出异常信号，或者显示异 常状态。当该乘积大于关于感生电压指令的比率时，失步检测部件中 断正常操作。在这种情况下，为什么当感生电压指令与转矩电流指示电压的总 和等于或小于关于感生电压指令的比率时能够检测到AC电机2处于失 步状态的原因与第一实施例相同。由于如上所述使用的不是电压检测值或电流检测值，而是指令值， 所以能够不根据AC电机2的旋转速度而通过简单程序检测AC电机2 的失步状态。此外，在检测到AC电机2处于失步状态之后，保持逆变器装置1 的异常状态。因此，能够防止在失步状态中驱动AC电机2。工业实用性本发明能够应用于检测作为AC电机的同步电机以及感应电机的 失步。此外，当非正常地预先确定AC电机的电机常数时，使用本发明 也能够保护AC电机。而且，能够保护AC电机，并且还保护包括有由AC电机驱动的 装置或逆变器装置的系统。
权利要求
1.一种逆变器装置，其无需转子的位置检测器或速度检测器地驱动AC电机，所述逆变器装置包括转矩电流控制部件，用于控制转矩电流指示电压，使得给定转矩电流指令值与转矩电流检测值一致；V/f转换部件，用于根据给定输出频率指令计算所述AC电机的感生电压指令；失步检测部件，用于根据所述转矩电流指示电压和所述感生电压指令来检测所述AC电机的失步状态。
2. 根据权利要求1的逆变器装置，其中所述失步检测部件将所述转矩电流指示电压和所述感生电压 指令的总和与关于所述感生电压指令的比率进行比较，并且当总和等于或小于关于所述感生电压指令的比率时，所述失步检 测部件检测到所述AC电机处于失步状态。
3. —种逆变器装置，其无需转子的位置检测器或速度检测器地驱 动AC电机，所述逆变器装置包括励磁电流控制部件，用于控制励磁电流指示电压，使得给定励磁 电流指令值与励磁电流检测值一致；V/f转换部件，用于根据给定输出频率指令计算所述AC电机的感 生电压指令；失步检测部件，用于根据所述励磁电流指示电压和所述感生电压 指令来检测所述AC电机的失步状态。
4. 根据权利要求3的逆变器装置，其中所述失步检测部件将所述励磁电流指示电压和所述感生电压 指令的总和与关于所述感生电压指令的比率进行比较，并且当所述总和等于或小于关于所述感生电压指令的比率时，所述失步检测部件检测到所述AC电机处于失步状态。
5.根据权利要求1或3的逆变器装置，其中当检测到所述AC电机处于失步状态时，非正常地停止所述逆变器装置，输出异常信号，或者显示异常状态。
全文摘要
本发明提供一种逆变器装置，其能够不根据AC电机的旋转速度而通过简单程序检测AC电机的失步状态，并且在AC电机的失步状态中还确实保持异常状态。该逆变器装置(1)包括转矩电流控制部件(6)，用于控制转矩电流指示电压，使得给定转矩电流指令值与转矩电流检测值一致；以及V/f转换部件(7)，用于根据给定输出频率指令计算AC电机(2)的感生电压指令。逆变器装置还包括失步检测部件(10)，其用于根据转矩电流指示电压和感生电压指令来检测AC电机(2)的失步状态。
文档编号H02P27/06GK101233677SQ20068002753
公开日2008年7月30日 申请日期2006年7月11日 优先权日2005年7月27日
发明者井浦英昭, 稻积祐敦 申请人:株式会社安川电机