用于控制逆变器的方法与流程

本公开涉及用于控制逆变器的方法。

背景技术：

典型地，逆变器接收ac电源电力以将其转换成dc电力，并且然后将其再次转换成适合于电机的ac电力以对电机供电。此类逆变器有效地控制电机，从而减小电机的电力消耗以提高能量效率。

图1是一般逆变器的示意性配置图。

逆变器100接收三相的ac电力，整流单元110将此类ac电压转换成dc电压，dc链路电容器120将dc电压存储为dc链路电压，并且逆变器单元130然后将dc链路电压转换成ac电压以驱动电机200。由可变电压可变频率(vvvf)方式典型地控制逆变器100，并且逆变器单元130根据脉冲宽度调制(pwm)输出来改变要被输入至电机200的电压的量值和频率，以控制电机200的速度。

电机200的转差频率被定义为由逆变器100生成的指令频率与电机200的转速之间的差，并且当电机200的转差频率被大大增加时，生成过流并且逆变器100或电机200被损坏。由于逆变器100具有针对过流的保护方案，所以当生成过流时，控制器抑制过流或生成脱扣(trip)，从而保护逆变器100或电机200。

图2示出了用于描述用于过流保护的逆变器控制的电流电平。

通用逆变器的过流保护电平包括软件过流抑制(s/wocs)电平、暂时地阻断逆变器100的pwm的硬件过流抑制(h/wocs)电平和停止逆变器的驱动的过流脱扣电平，并且如图2所示，这些电平被相互比较。用于保护通用逆变器的过流的方法包括电机的转差频率衰减、逆变器的暂时输出阻断(h/wosc操作)和逆变器的脱扣停止。

在这些之中，s/wocs操作指当逆变器的控制器监视逆变器的输出电流且逆变器的输出电流被增加至s/wocs电平或更大时，通过衰减逆变器的输出频率来减小电机的转差频率。s/wocs电平一般是逆变器的额定电流或更大的固定的电平。

此外，h/wocs操作指当输入电流高于h/wocs电平时，通过暂时地阻断逆变器的输出来衰减逆变器的输出电流。逆变器的控制器接收逆变器100的三相输出电流的最大值的峰并且感测在预定电流电平或更大处生成的硬件信号，并且h/wocs电平一般高于s/wocs电平。

最后，根据逆变器的脱扣停止方法，当逆变器的输出电流是oc脱扣电平或更大时，控制器生成脱扣信号并且停止逆变器的驱动。oc脱扣电平高于h/wocs电平，并且当发生诸如逆变器的输出的短路的急剧电流增加时，停止逆变器以保护逆变器和电机。

在如上所述的控制方法中，常规的s/wocs电平被固定在逆变器的额定电流以上。在逆变器的控制器通过流检测感测过流之后执行s/wocs操作，并且s/wocs操作因此根据电流检测电路的滤波器常数和电流计算时间被延迟。因此，当在检测到由于逆变器的快速加速，逆变器的输出电流达到s/wocs电平之前生成了过流时，逆变器的输出电流被增加直至h/wocs电平或oc脱扣电平，并且由于过流在逆变器和电机中发生热应力。

此外，当s/wocs电平为低时，在h/wocs电平之前检测到由电机的转差频率的增加所生成的过流，从而使得通过逆变器的输出频率的衰减来抑制过流是可能的。然而，在这种情况下，连续的过载操作会受到s/wocs电平限制。此外，当s/wocs电平为高时，逆变器的连续过载操作可以被增加，但是由于s/wocs检测时间是有限的，所以当由逆变器的快速加速而快速改变转差频率时，电流可以被增加直至h/wocs电平或oc脱扣电平。

同时，单相输入型逆变器的三相输出电流由于dc链路电压纹波而导致失衡。图3是示出单相输入型逆变器中的输出电流的失衡的波形图。

由于h/w操作是基于逆变器的三相输出电流的最大值的峰，所以当发生三相输出电流的失衡3a且h/wocs操作比具有三相输出电流的相对小的失衡的三相输入型逆变器发生更频繁时，h/wocs电平与s/wocs电平之间的裕度(margin)被减小。由于h/wocs操作是暂时地阻断逆变器的输出的方法，所以当在阻断时间期间施加大的向后转矩时，电机的转差频率可以被大大增加，并且当发生连续的h/wocs操作时，电机200可以被停止。

技术实现要素：

本公开的目的是提供用于控制逆变器的方法，其中根据逆变器的输出电流电平来改变软件过流抑制操作电平。

本公开的目的不限于上述目的，并且由本领域技术人员从下面的描述可以理解其他的目的和优点。此外，将容易理解的是，可以通过在所附权利要求所述的手段及其组合来实践本公开的目的和优点。

根据本公开的一个方面，用于控制逆变器的方法可以包括，根据逆变器的每一相的输出电流来计算最大电流；通过对逆变器的每一相的输出电流执行dq转换并将变化可允许值加到dq转换后的输出电流中来确定可变电平上限；当逆变器的输出电流达到可变电平上限时，将每一相的最大电流与可变电平上限之间的差确定为输出频率衰减变化；以及基于输出频率衰减变化来确定输出频率。

在确定可变电平上限中，可以通过从可变电平上限中减去可变电平带来进一步确定可变电平下限。

该方法可以进一步包括，当逆变器的输出频率被从可变电平下限增加至可变电平上限时，维持输出频率。

该方法可以进一步包括，当逆变器的输出频率被减小至可变电平下限或更小时，根据设置增加输出频率使其被增加至至目标频率电平。

该方法可以进一步包括，当逆变器的输出电流维持可变电平下限时，将输出频率维持在目标频率电平。

附图说明

图1是一般逆变器的示意性配置图；

图2示出了用于描述用于过流保护的逆变器控制的电流电平；

图3是用于描述单相输入型逆变器中的输出电流的失衡的波形图；

图4是示意性地示出向其施加了根据本公开的示例性实施例的控制设备的逆变器系统的配置图；

图5是示出根据本公开的示例性实施例的逆变器的控制设备的示意图；

图6是示出图5的电平确定单元确定软件过流抑制操作电平的概念图；

图7是示出根据本公开的示例性实施例的控制软件过流抑制操作的操作的示意图；

图8是示出根据本公开的示例性实施例的用于调整逆变器的输出频率的方法的示意图；

图9是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制逆变器的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图详细地描述本公开的示例性实施例，以便于对其配置和效果的理解。然而，本公开的范围可以以许多不同的形式得以实施，并且不应该被理解为受限于本文所阐述的实施例。提供这些实施例使得本公开将是透彻且完整的，并且这些实施例将向本领域技术人员完全传达本发明主题的范围。在附图中，为了说明的方便，元件中的一些的尺寸可以被放大，并且为了图示目的可以不按比例绘制。

将理解的是，当诸如层、区域、基底或板的元件被称为是在另一元件上或被连接至另一元件时，其可以直接在其他元件上或者还可以存在中介元件(interveningelement)。相比之下，当元件被称为直接在另一元件上或直接被连接至另一元件时，则没有中介元件存在。其还可以适用于用于描述诸如“在之间”和“直接在之间”的元件之间关系的其他表达。

在描述中和在权利要求中的诸如第一、第二等术语被用于在类似元件之间进行区分，而不一定用于描述顺序的或时间顺序的次序。该术语仅被用于将一个部件与其他部件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的适当环境下所使用的术语是可互换的。

如本文中所使用的，除非上下文清楚地指明，否则“一”、“一个”和“该”的单数形式包括复数参考。将进一步理解的是，在此说明书中所使用的术语“包括”或“具有”说明所述的特征、步骤、操作、部件、零件或其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字(numeral)、步骤、操作、部件、零件或其组合的出现或添加。

只要术语没有被不同地明确地定义，则本文所使用的术语(包括技术术语)具有与由本领域技术人员一般理解的术语相同的含义。

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

图4是示意性地示出向其施加了根据本公开的示例性实施例的控制设备的逆变器系统的配置图。

如图4所示，在向其施加了本公开的示例性实施例的系统中，三相电力3被施加至逆变器2，且逆变器2的输出被施加至电机4，并且当逆变器2的三相输出电流被施加至控制设备1时，pwm控制信号可以被输出至逆变器2的逆变器单元2c。

逆变器2从三相电力接收ac电力，整流单元2a将此类ac电压转换成dc电压，dc链路电容器2b将dc电压存储为dc链路电压，并且逆变器单元2c然后将dc链路电压转换成ac电压，以将ac电压输出至电机4。

从控制设备1输出的pwm信号可以控制逆变器单元2c的多个开关元件的开启/关闭，以将具有预定输出频率的ac电压输出至电机4。

图5是示出根据本公开的示例性实施例的逆变器的控制设备的示意图。

如图5所示，根据本公开的示例性实施例的控制设备可以包括最大电流计算单元10、电平比较单元20、比例-积分(pi)控制器30、输出频率衰减变化计算单元40、转换单元50以及电平确定单元60。

最大电流计算单元10可以根据从逆变器2输出的每一相的输出电流来计算最大电流。同时，转换单元50可以将从逆变器2输出的每一相的输出电流转换成dq坐标轴。然而，本公开不限于此，转换单元50还可以将三相输出电流转换成两相输出电流(例如，αβ坐标轴)。然而，下面将描述其中转换单元50将每一相的输出电流转换成dq坐标轴的示例。

电平确定单元60可以根据dq转换的输出电流(其是三相的平均)来确定软件过流抑制(s/wocs)操作电平。

图6是示出图5的电平确定单元确定软件过流抑制(s/wocs)操作电平的概念图。

如图6所示，s/wocs最大电流可允许值和s/wocs可变电平带可以被提前设置并且被存储在确定单元60中。确定单元60可以通过接收逆变器2的dq转换的输出电流并将s/wocs最大电流变化可允许值加到dq转换的输出电流来确定s/wocs可变电平高，并且可以通过接收逆变器2的dq转换的输出电流并且从dq转换的输出电流中减去s/wocs可变电平带来确定s/wocs可变电平低。例如，可以在定时中断中来执行此类电平确定单元60。

再次参照图5，电平比较单元30可以确定每一相的最大电流与s/wocs电平之间的差。pi控制器30是用于减小电平比较单元20的输出的误差，并且是灵活地达到目标值的比例操作和其中精细误差被累积的积分操作的组合，并且当预定值被超过时然后才启动控制。由于pi控制器30的一般操作是众所周知的，所以将省略其详细的描述。

如此，输出频率衰减变化计算单元40可以将每一相的最大电流与s/wocs电平之间的差确定为输出频率衰减变化，并且pwm输出单元70可以根据输出频率生成pwm控制信号并将该pwm控制信号输出至逆变器单元2c。逆变器单元2c的多个开关元件可以将ac电压输出至电机4，由pwm控制信号开启或关闭该ac电压以具有改变的输出频率。

图7是示出根据本公开的示例性实施例的控制软件过流抑制操作的操作的示意图。

根据本公开的示例性实施例的控制设备1可以通过根据逆变器的输出电流来可变地操作s/wocs电平而抑制逆变器的不必要的输出过流。通过可变过流抑制的s/wocs操作电平可以根据逆变器的输出电流的电平而被改变，并且当输出电流在正常操作电平内被增加时，则可以以与正常电平成比例地操作s/wocs操作电平。考虑到逆变器的电流检测电路的滤波器常量和根据电流计算时间7a的延迟因子，可以设置通过可变过流抑制的s/wocs操作电平。

图8是示出根据本公开的示例性实施例的用于调整逆变器的输出频率的方法的示意图。

如图8所示，用于可变过流抑制的s/wocs操作电平可以包括s/wocs可变电平上限(高)和s/wocs可变电平下限(低)，并且根据本公开的示例性实施例的控制设备1可以根据输出电流的状态来调整逆变器2的输出频率。

在其中逆变器2的输出电流进入s/wocs可变电平下限(低)的部分8a中，控制设备1可以将逆变器的输出频率固定以抑制电机4的转差频率的额外的增加，并且抑制逆变器2的输出电流。

在其中逆变器2的输出电流进入s/wocs可变电平上限(高)的部分8b中，可以通过衰减逆变器2的输出频率来衰减逆变器2的输出电流，以减小电机4的转差频率。在这种情况下，可以设置用于确定逆变器2的输出频率的衰减的s/wocs高标志，并且衰减逆变器2的输出频率直到逆变器2的输出电流下降至s/wocs可变电平下限(低)或更小。如果逆变器2的输出电流是s/wocs可变电平或更小，则s/wocs高标志可以被重置。

在其中逆变器2的输出电流被从s/wocs可变电平上限(高)减小至s/wocs可变电平下限(低)或更小的部分8c中，可以根据所设置的加速时间增加逆变器2的输出频率，以使其被增加直至目标频率电平8e。

在其中逆变器2的输出电流进入s/wocs可变电平下限(低)的部分8d中，逆变器的输出频率可以被维持在目标频率电平8e。

图9是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制逆变器的方法的流程图，并且示出控制设备1控制s/wocs操作。

如图9所示，在根据本公开的示例性实施例的用于控制逆变器的方法中，由被提供给逆变器2的pwm输出来操作逆变器2(s11)，并且因此，当逆变器2的输出电流被检测到时(s12)，最大电流计算单元10可以根据每一相的输出电流来计算最大电流(s13)。由每一相的输出电流中的最大电流来确定s/wocs是否被操作，并且在其中逆变器2的最大电流达到s/wocs可变电平上限(高)的情况下，可以将标志设置为1(s16)，并且可以计算输出频率衰减变化(s17)。

在这种情况下，转换单元50执行用于输出电流的dq转换(s14)。

接下来，电平确定单元60可以通过将s/wocs最大电流变化可允许值加到dq转换的输出电流以及从dq转换的输出电流中减去s/wocs可变电平带来确定s/wocs可变电平上限(高)和s/wocs可变电平下限(低)(s15)。

接下来，如上所述确定的s/wocs可变电平带可以被用于输出频率衰减变化的确定(s17)。也就是说，输出频率衰减变化计算单元40可以将每一相的最大电流与s/wocs可变电平上限(高)之间的差确定为输出频率衰减变化。

可以基于如上所述确定的衰减变化来计算输出频率(s18)。

此外，在其中逆变器2的最大电流不是s16中的s/wocs可变电平上限(高)的情况下，可以不改变输出频率而计算输出频率(s18)。也就是说，在图8的部分8a中，可以输出输出频率的同时维持该输出频率。

pwm输出单元70可以使用如上所述确定的输出频率将用于输出至逆变器2的逆变器单元2c的pwm信号输出(s19)。

根据本公开的示例性实施例，当施加通过可变过流抑制的s/wocs时，可以在其中电机的转差频率被快速改变的快速加速操作中抑制逆变器的输出电流的不必要的增加。

此外，甚至在其中施加了其中电机的转差频率根据加速时间被增加的大惯性负载的情况下，逆变器也可以被稳定地加速，并且通过由通过可变过流抑制的s/wocs操作对逆变器进行连续地控制来稳定地确保电机的控制性能。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，当施加通过可变过流抑制的s/wocs时，可以在其中电机的转差频率被快速改变的快速加速操作中抑制逆变器的输出电流的不必要的增加。

此外，根据本公开，甚至在其中施加了其中电机的转差频率根据加速时间被增加的大惯性负载的情况下，逆变器也可以被稳定地加速，并且通过由通过可变过流抑制的s/wocs操作对逆变器进行连续地控制来稳定地确保电机的控制性能。

尽管已经详细地描述了本公开的示例性实施例，但是这些实施例仅是说明性的。将由本领域技术人员理解的是，在不脱离本公开的范围下的各种修改和等价物是可能的。因此，试图要被保护的本公开的真正范围仅由所附权利要求来定义。