逆变器装置的制作方法

本发明涉及一种将直流电压转换为交流电压的逆变器装置。

背景技术：

逆变器装置通过对电压和频率进行调整，从而对升降机、起重机、立体停车场及印刷设备的升降速度进行控制。

在专利文献1中，公开了对感应电动机成为过扭矩状态这一情况进行抑制的逆变器装置，其中，该感应电动机对卷扬机的缆索进行卷进、卷出。专利文献1的逆变器装置在由扭矩电流检测电路检测出的扭矩电流超过设定等级而成为过扭矩状态时，基于从速度检测器输出的感应电动机的速度，决定由逆变器生成的交流电压的频率和电压。

专利文献1：日本特开平10-191689号公报

技术实现要素：

然而，专利文献1的逆变器装置在过扭矩状态时，由于是基于感应电动机的速度来决定频率，因此有可能发生大幅的负载变动，直至达到与负载的大小对应的频率为止需要大量时间。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种逆变器装置，该逆变器装置能够不受负载变动的影响地调整为与负载的大小对应的频率。

为了解决上述课题、实现目的，本发明的特征在于，具备：转换器电路部，其将交流电压转换为直流电压；逆变器电路部，其将由转换器电路部转换出的直流电压转换为交流电压，将转换出的交流电压供给至负载；电流检测部，其对逆变器电路部的输出电流进行检测；计算部，其基于由电流检测部检测出的输出电流，对输出频率进行计算；以及脉冲信号输出部，其基于由计算部计算出的输出频率，输出脉冲信号，逆变器电路部基于由脉冲信号输出部输出的脉冲信号，将由转换器电路部转换出的直流电压转换为与负载对应的频率的交流电压。

发明的效果

本发明涉及的逆变器装置能够不受负载变动的影响地调整为与负载的大小对应的频率。

附图说明

图1是实施方式1涉及的逆变器装置的结构图。

图2是用于对通过实施方式1涉及的扭矩电流限制值计算部实施的扭矩电流限制值的计算的流程进行说明的图。

图3是用于对实施方式1涉及的计算部的动作进行说明的流程图。

图4是用于对实施方式1涉及的输出频率计算部的动作进行说明的图。

图5是用于对实施方式1涉及的输出频率与扭矩电流之间的关系进行说明的图。

图6是实施方式2涉及的逆变器装置的结构图。

图7是用于对通过实施方式2涉及的校正频率计算部实施的校正频率的计算的流程进行说明的图。

图8是用于对实施方式2涉及的计算部的动作进行说明的流程图。

图9是表示实施方式2涉及的计算部的结构的框图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的逆变器装置进行详细说明。此外，本发明并不限定于这些实施方式。

实施方式1.

图1是表示实施方式1涉及的逆变器装置1的结构的图。图2是表示实施方式1涉及的扭矩电流限制值与输出频率之间的关系的图。图3是用于对实施方式1涉及的计算部的动作进行说明的流程图。图4是用于对实施方式1涉及的输出频率计算部的动作进行说明的图。图5是用于对实施方式1涉及的输出频率与扭矩电流之间的关系进行说明的图。

逆变器装置1将从交流电源2供给的交流电压转换为直流电压，将转换出的直流电压再转换为交流电压，将转换出的交流电压供给至电动机3。逆变器装置1具备：转换器电路部11，其将交流电压转换为直流电压；逆变器电路部12，其将直流电压转换为交流电压；电流检测部13，其对逆变器电路部12的输出电流进行检测；计算部14，其对输出频率进行计算；以及脉冲信号输出部15，其输出脉冲信号。在转换器电路部11与逆变器电路部12之间，插入有对由转换器电路部11转换出的直流电压进行平滑化的平滑电容器16。另外，逆变器装置1具备存储器17。详情后述，但是存储器17保存有扭矩电流限制基准值和电动机3的额定频率即电动机额定频率。

逆变器电路部12基于从脉冲信号输出部15输出的脉冲信号，将由转换器电路部11转换出的直流电压转换为与负载即电动机3对应的频率的交流电压，将转换后的交流电压供给至电动机3。具体地说，逆变器电路部12通过vvvf(variablevoltagevariablefrequency)控制对交流电压的频率和电压进行可变控制。

电流检测部13对从逆变器电路部12输出的u相、v相及w相的相电流进行检测。此外，将该相电流总称为输出电流。

计算部14基于由电流检测部13检测出的输出电流，计算输出频率。此外，后面会对计算部14的详细结构进行叙述。

脉冲信号输出部15基于由计算部14计算出的输出频率，将脉冲信号输出至逆变器电路部12。脉冲信号是经过脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation)后的信号。此外，输出频率也被称作频率指令值。

在这里，对计算部14的结构进行说明。计算部14具备：扭矩电流检测部21，其对扭矩电流进行检测；扭矩电流限制值计算部22，其计算扭矩电流限制值；判断部23，其对是中断负载的加速还是重新开始负载的加速进行判断；以及输出频率计算部24，其对输出频率进行计算。

扭矩电流检测部21基于由电流检测部13检测出的输出电流，对扭矩电流进行检测。具体地说，扭矩电流检测部21基于由电流检测部13检测出的输出电流，进行dq坐标转换，对扭矩电流进行检测。

扭矩电流限制值计算部22基于输出频率，计算扭矩电流限制值。在这里，对通过扭矩电流限制值计算部22实施的扭矩电流限制值的计算的流程进行说明。此外，如图2所示，如果输出频率上升，则扭矩电流限制值减少。

扭矩电流限制值计算部22将从存储器17读出的扭矩电流限制基准值及电动机额定频率、从输出频率计算部24输入的输出频率代入式(1)中，计算扭矩电流限制值。此外，扭矩电流限制值是随着电动机3的磁通的减少而变小的值。

扭矩电流限制值＝扭矩电流限制基准值×电动机额定频率/输出频率…(1)

判断部23基于扭矩电流和扭矩电流限制值，对是中断负载的加速还是重新开始负载的加速进行判断。具体地说，判断部23在扭矩电流大于或等于扭矩电流限制值的情况下，将中断加速的信号输出至输出频率计算部24，在扭矩电流小于扭矩电流限制值的情况下，将重新开始加速的信号输出至输出频率计算部24。另外，虽然下面将中断加速的信号设为“0”，将重新开始加速的信号设为“1”，但只要能够对判断的结果进行区分而输出至输出频率计算部24即可，不限于“0”及“1”。

输出频率计算部24基于判断部23的判断，对输出频率进行计算。输出频率计算部24将计算出的输出频率输出至脉冲信号输出部15。

在这里，参照图3所示的流程图对计算部14的具体动作进行说明。

在步骤st1中，扭矩电流检测部21基于由电流检测部13检测出的输出电流，对扭矩电流进行检测。

在步骤st2中，扭矩电流限制值计算部22基于输出频率，计算扭矩电流限制值。

在步骤st3中，判断部23对扭矩电流是否大于或等于扭矩电流限制值进行判断。在判断为扭矩电流大于或等于扭矩电流限制值的情况(yes)下，进入步骤st4，在判断为扭矩电流并非大于或等于扭矩电流限制值、即扭矩电流小于扭矩电流限制值的情况(no)下，进入步骤st5。

在步骤st4中，判断部23将中断加速的信号输出至输出频率计算部24。

在步骤st5中，判断部23将重新开始加速的信号输出至输出频率计算部24。

在步骤st6中，输出频率计算部24基于判断部23的判断，对输出频率进行计算。

在这里，对输出频率计算部24的具体动作进行说明。此外，下面假设为中断加速的信号是在时刻t1输入的，重新开始加速的信号是在时刻t2输入的。

输出频率计算部24在未被输入来自判断部23的信号时、以及被输入有重新开始加速的信号时，如图4所示，直至达到作为目标的输出频率fm为止，将每隔恒定的时间间隔按照恒定的比例增加的输出频率输出至脉冲信号输出部15。此外，图4中的a表示没有使加速中断，输出频率不断增加至达到作为目标的输出频率fm为止时的输出频率的波形。图4中的b表示进行加速的中断和重新开始，输出频率不断增加至达到作为目标的输出频率fm为止时的输出频率的波形。

输出频率计算部24在时刻t1，在从判断部23输入了中断加速的信号的情况下，不使输出频率增加而是将相同值的输出频率输出至脉冲信号输出部15。输出频率计算部24在时刻t2，在从判断部23输入了重新开始加速的信号的情况下，将以恒定的比例增加后的输出频率输出至脉冲信号输出部15。

在这里，对输出频率与扭矩电流之间的关系进行说明。输出频率如图5(a)所示，直至扭矩电流大于或等于扭矩电流限制值为止不断增加。此外，扭矩电流如图5(b)所示，是负载扭矩电流和加速扭矩电流的合计电流。

判断部23在扭矩电流变得大于或等于扭矩电流限制值的情况下，中断加速。扭矩电流由于加速被中断而以加速扭矩电流的量减少。

判断部23在由于扭矩电流减少而使扭矩电流变得小于扭矩电流限制值的情况下，重新开始加速。输出频率由于加速的重新开始而上升。

在加速扭矩电流消失、即使中断加速扭矩电流也不减少的情况下，输出频率不再上升。即，输出频率变得恒定的频率是作为目标的输出频率fm。输出频率计算部24在输出频率达到作为目标的输出频率fm的情况下，为了维持该输出频率fm，将恒定的输出频率持续输出至脉冲信号输出部15。

逆变器装置1在扭矩电流变得大于或等于扭矩电流限制值的情况下，中断加速而使输出频率恒定，使加速扭矩变小而使扭矩电流减少，另外，在扭矩电流变得小于扭矩电流限制值的情况下，重新开始加速而使输出频率上升，由此，最终使扭矩电流与扭矩电流限制值相同。

由此，逆变器装置1能够不受加速中的负载变动的影响地调整为与负载对应的输出频率。

实施方式2.

接下来，对输出频率达到作为目标的输出频率fm后的逆变器装置1的结构和动作进行说明。此外，实施方式2涉及的逆变器装置1是在实施方式1的结构中追加了校正频率计算部25的逆变器装置。校正频率计算部25以外的结构与在实施方式1中说明的结构相同，因此标注相同的标号，省略说明。此外，详情后述，但是存储器17保存有扭矩电流限制基准值、电动机额定频率、以及校正系数。

图6是表示实施方式2涉及的逆变器装置1的结构的图。图7是用于对通过实施方式2涉及的校正频率计算部25实施的校正频率的计算的流程进行说明的图。图8是用于对实施方式2涉及的计算部14的动作进行说明的流程图。图9是表示实施方式2涉及的计算部14的结构的框图。

计算部14如图6所示，还具备校正频率计算部25，该校正频率计算部25基于扭矩电流和扭矩电流限制值，对校正频率进行计算。

扭矩电流检测部21基于由电流检测部13检测出的输出电流，对扭矩电流进行检测，将检测出的扭矩电流输出至校正频率计算部25。

扭矩电流限制值计算部22基于输出频率，计算扭矩电流限制值，将计算出的扭矩电流限制值输出至校正频率计算部25。

判断部23在即使中断负载即电动机3的加速，扭矩电流也不减少的情况下，即在判断出扭矩电流并非大于或等于扭矩电流限制值的情况下，将触发信号输出至校正频率计算部25。

校正频率计算部25在从判断部23输入了触发信号的情况下，基于扭矩电流和扭矩电流限制值，将计算出的校正频率输出至输出频率计算部24。

输出频率计算部24基于校正频率，对输出频率进行计算，将计算出的输出频率输出至脉冲信号输出部15。

在这里，对通过校正频率计算部25实施的校正频率的计算的流程进行说明。此外，在下面假想出下述情况而进行说明，即，如图7所示，在时刻t3，从判断部23输入了校正开始的触发信号，在时刻t4，从判断部23输入了校正结束的触发信号。另外，图7中的c示出了没有触发信号的输入的情况下的输出频率的波形。图7中的d示出了存在触发信号的输入的情况下的输出频率的波形。

校正频率计算部25在加速中断之后，在以恒定的速度使电动机3运转的过程中，如果负载变大，则为了抑制扭矩电流的上升而对输出频率进行校正。具体地说，校正频率计算部25从存储器17读出扭矩电流限制基准值、电动机额定频率、校正系数。校正频率计算部25将扭矩电流限制基准值、电动机额定频率、校正系数、从扭矩电流检测部21输入的扭矩电流、从扭矩电流限制值计算部22输入的扭矩电流限制值代入式(2)，对校正频率进行计算。

校正频率＝((扭矩电流－扭矩电流限制值)/扭矩电流限制基准值)×电动机额定频率×校正系数…(2)

接下来，对计算部14的具体动作，参照图8示出的流程图进行说明。

在步骤st11中，扭矩电流检测部21基于由电流检测部13检测出的输出电流，对扭矩电流进行检测。

在步骤st12中，扭矩电流限制值计算部22基于输出频率，计算扭矩电流限制值。

在步骤st13中，判断部23基于扭矩电流和扭矩电流限制值，进行将加速状态读入的处理。

在步骤st14中，判断部23基于将加速状态读入的处理，判断是否中断加速。在中断加速的情况(yes)下，进入步骤st15，在不中断加速的情况下(no)，结束一系列的处理。

在步骤st15中，判断部23对扭矩电流是否大于或等于扭矩电流限制值进行判断。在判断为扭矩电流大于或等于扭矩电流限制值的情况(yes)下，进入步骤st16，在判断为扭矩电流并非大于或等于扭矩电流限制值、即扭矩电流小于扭矩电流限制值的情况(no)下，结束一系列的处理。此外，判断部23在本工序中，在判断为扭矩电流大于或等于扭矩电流限制值的情况下，将触发信号输出至校正频率计算部25。

在步骤st16中，校正频率计算部25在从判断部23输入了触发信号的情况下，基于扭矩电流和扭矩电流限制值对校正频率进行计算，将该校正频率输出至输出频率计算部24。

在步骤st17中，输出频率计算部24基于校正频率，对输出频率进行计算，将计算出的输出频率输出至脉冲信号输出部15。

逆变器装置1在扭矩电流变得与扭矩电流限制值相同而使加速被中断后的、使电动机3以恒定的速度运转时，基于校正频率对输出频率进行计算，因此能够抑制负载变动，能够防止电动机3由于过负载而停止。

此外，如图9所示，上述的实施方式1及实施方式2涉及的计算部14也可以由进行运算的cpu101、保存由cpu101读取的程序的rom102、供保存于rom102的程序展开的ram103、以及进行信号输入输出的接口104构成。计算部14的各结构要素被程序化，保存于rom102。从电流检测部13将输出信号输入至接口104，该接口104将输出频率输出至脉冲信号输出部15。

cpu101读出rom102所保存的程序，将读出的程序在ram103展开，基于从电流检测部13输入的输出信号和保存于存储器17的数据进行运算，计算上述输出频率。由cpu101计算出的输出频率经由接口104而输出至脉冲信号输出部15。

以上的实施方式示出的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知的技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1逆变器装置，2交流电源，3电动机，11转换器电路部，12逆变器电路部，13电流检测部，14计算部，15脉冲信号输出部，16平滑电容器，17存储器，21扭矩电流检测部，22扭矩电流限制值计算部，23判断部，24输出频率计算部，25校正频率计算部。