专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力变换装置。
背景技术：
一直以来，在要使永磁式同步电动机的旋转停止时，一般只是使电源供给停止，利 用轴负载和空气阻力等来使其自然停止。在必须要使永磁式同步电动机紧急停止的情况下，利用再生制动使其减速规定的 时间或到规定的转速，之后使其自然停止。此外，还有使开关电路的正极侧的某一相或两相与剩余的其他相的负侧连续接 通，向上述电动机流通直流电流以进行制动的，被称作直流制动的方法。如下述专利文献1中公开地，也有使开关电路的负极侧的某一相连续接通，使剩 余的其他相的正极侧进行PWM动作来进行直流制动的方法。但是，在利用直流制动来使永磁式同步电动机减速和停止的情况下，在电动机正 以高速进行旋转时，将产生过大的电流，会导致上述电动机退磁和烧坏，甚至电力变换装置 的开关元件被破坏。此外，在电力变换装置中具有过电流保护的情况下，在上述保护的作用 下输出被断路，永磁式同步电动机成为自由转动(free run)状态，不能够进行稳定的直流 制动。在下述专利文献1中，公开了一种在电动机以高速进行旋转时利用反相制动来使 其减速，并且在检测到转速已达到低速时的某个转速后切换为直流制动的方法。专利文献1日本特开2002-374689
发明内容
在切断电源供给来使永磁式同步电动机停止的情况下，因为制动力由轴负载和空 气阻力的大小决定，所以存在得不到期望的制动力，需要很长时间才能停止的问题。在利用再生制动来使永磁式同步电动机减速停止的情况下，必须要另外有用于使 之减速停止的控制单元，在紧急减速时有失调的可能性。此外，在风扇和泵等用途下还存在 下述问题，即，必须要另外有在永磁式同步电动机以自由转动状态旋转时对旋转速度和感 应电压进行检测或推定，并使用它们进行起动的特别的起动单元。在利用直流制动来使永磁式同步电动机减速和停止的情况下，在电动机正以高速 进行旋转时，将产生过大的电流，会导致上述电动机退磁和烧坏，甚至电力变换装置的开关 元件被破坏。此外，在电力变换装置中具有过电流保护的情况下，在上述保护的作用下输出 被断路，永磁式同步电动机成为自由转动状态，存在不能够进行稳定的直流制动的问题。在利用反相制动使永磁式同步电动机减速和停止的情况下，在电动机正以低速进 行旋转时，制动力不足，从而需要很长时间才能达到期望的速度及停止。此外，在正以高速 进行旋转时，将产生过大的电流，会导致上述电动机退磁和烧坏，甚至电力变换装置的开关 元件被破坏。此外，在电力变换装置中具有过电流保护的情况下，由在上述保护的作用下输出被断路，永磁式同步电动机成为自由转动状态，存在不能够进行稳定的直流制动的问题。在上述专利文献1公开的方法中，必须要有对电动机的转速进行检测的单元。本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种不需要电动机转速检测单元和外部 制动器，在高速旋转时能获得稳定的制动力，在低速旋转时也能够获得较大的制动力的停 止方法，以及，在停止后也输出期望的停止扭矩。为了解决上述问题，例如提供一种电力变换装置，其特征在于，包括将直流变换 为交流的开关电路；对上述开关电路的接通、断开进行控制的PWM控制单元；对永磁式同 步电动机中流动的电流进行检测或推定的单元；和进行永磁式同步电动机的直流制动的单 元，上述电力变换装置，设置有通过外部设定或预先在内部设定的直流制动时最大电流设 定值，并且在上述PWM控制单元中设置有PWM全相断路功能和零向量输出功能，当进行向永 磁式同步电动机流动直流电流以获得制动力的直流制动时，在由对上述电流进行检测或推 定的单元获得的电流值超过了上述直流制动时最大电流设定值时，利用上述PWM控制单元 反复进行PWM全相断路和零向量输出。根据本发明，在驱动永磁式同步电动机的电力变换装置中，不需要电动机转速检 测单元和外部制动器，在高速旋转时能获得稳定的制动力，在低速旋转时也能够获得较大 的制动力，并且，在停止后也能输出期望的停止扭矩。
图1是实施例1涉及的电力变换装置的结构图。图2是直流制动时的转速、电流波形的一例。图3是实施例1涉及的电力变换装置的动作的说明图。附图标记说明1…交流电源、2…整流电路、3…平滑电路、4…开关电路、5···Ρ丽控制单元、6…电 流检测单元、7…电流峰值计算单元、8…电流比较单元、9…永磁式同步电动机、10···风扇
具体实施例方式以下，使用
本发明的详细内容。实施例1图1是表示本发明涉及的一个实施方式的方框电路图。由整流电路2对从交流电 源1产生的交流电压进行整流，并利用平滑电路3进行平滑滤波。利用开关电路4，将平滑 滤波后的直流电压变换成交流电压，施加到永磁式同步电动机9上。PWM控制单元5对开关电路4的接通与断开进行控制，以对永磁式同步电动机9施 加任意的电压。电流检测单元6对永磁式同步电动机9中流通的相电流进行检测。或者，也可以 在平滑电路3的负极侧设置分路电阻，根据流到该分路电阻中的电流来推定相电流。风扇 (fan) 10被安装在永磁式同步电动机9的轴上。图2是直流制动时的转速、电流波形的一例。在开关电路4的输出被断路，永磁式 同步电动机9处于自由转动状态时，若风扇10被风转动，则永磁式同步电动机9也同样地 旋转，产生依赖于旋转速度的感应电压。当对PWM控制单元5赋予直流制动指令时，PWM控制单元5以使在永磁式同步电动机9的任意相位流通直流电流的方式控制开关电路4，对 永磁式同步电动机9施加电压。这时，由于永磁式同步电动机9产生的感应电压与施加的 电压的电位差，在永磁式同步电动机9中流动电流。若上述电位差较大，则如图2的虚线所 示，永磁式同步电动机9中流动的电流就变大。图3是本发明的动作的说明图。根据直流制动时由电流检测单元6检测出的电流， 由电流峰值计算单元7计算电流峰值。利用电流比较单元8对该电流峰值和从外部设定或 预先在电力变换装置中设定的直流制动时最大电流设定值进行比较，当电流峰值超过了直 流制动时最大电流设定值时，就对PWM控制单元5输入PWM全相断路指令。PWM控制单元5根据PWM全相断路指令来控制开关电路4，以按适当的周期反复进 行使开关电路4的全相强制地断开的PWM全相断路，和使正极侧全相接通或使负极侧全相 接通以及使剩余的其他极侧全相断开的零向量输出。根据上述动作，永磁式同步电动机7中流动的电流得到抑制。
利用电流比较单元8，对由电流峰值计算单元7根据电流检测单元6检测出的电流 计算而得的电流峰值，和从外部设定或预先在电力变换装置中设定的直流制动恢复电流设 定值进行比较，当电流峰值成为直流制动恢复电流设定值以下时，向PWM控制单元5输出直 流制动恢复指令。当输入了直流制动恢复指令时，PWM控制单元5以再次进行直流制动的方式控制 开关电路4。通过反复进行PWM全相断路和零向量输出以及直流制动，就能够如图2的实线所 示地一边抑制电流一边得到稳定的制动力。
权利要求
1.一种电力变换装置，其特征在于，包括 将直流变换为交流的开关电路；对所述开关电路的接通、断开进行控制的PWM控制单元； 对永磁式同步电动机中流动的电流进行检测或推定的单元；和 进行永磁式同步电动机的直流制动的单元， 在所述电力变换装置中，设置有通过外部设定或预先在内部设定的直流制动时最大电流设定值，并且 在所述PWM控制单元中设置有PWM全相断路功能和零向量输出功能， 当进行向永磁式同步电动机流动直流电流以获得制动力的直流制动时，在由对所述电 流进行检测或推定的单元获得的电流值超过了所述直流制动时最大电流设定值时，利用所 述PWM控制单元反复进行PWM全相断路和零向量输出。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，设置有通过外部设定或在内部预先设定的直流制动恢复电流设定值，若由对所述电流 进行检测或推定的单元获得的电流值在直流制动恢复电流设定值以下，则进行控制以使流 动的直流电流遵从通常的直流制动。
全文摘要
本发明提供电力变换装置，在永磁式同步电动机的直流制动时，防止流通过大的电流，进行稳定的制动动作。在电流超过了直流制动时最大电流设定值的情况下，反复进行PWM全相断路和零向量输出，在电流成为直流制动恢复电流设定值以下时，再次进行直流制动。
文档编号H02P6/24GK102055394SQ201010582880
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者小沼雄作, 荒尾祐介 申请人:株式会社日立产机系统