功率转换装置、电动机控制系统及其参数设定方法与流程

本发明涉及功率转换装置的参数设定。

背景技术：

作为本技术领域的背景技术，可列举专利文献1。专利文献1公开了一种电动机控制装置，其输出位置指令模式并按照该位置指令模式使电动机多次动作来取得电动机的多个运转特性数据，将多个运转特性数据的信息输出到用于显示取得的多个运转特性数据的显示装置，其中，能够从显示装置上显示的多个运转特性数据中选择一个运转特性数据，将与其对应的参数设定为电动机的控制参数。并且记载了，采用这样的技术，作业人员能够从显示装置设定与一个运转特性数据对应的控制参数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-204562号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

但是，专利文献1的方法需要从多个运转特性数据中选择运转特性数据，需要能够判断运转特性数据的好坏。即，需要充分掌握电动机控制的详细知识。但是，有时实际在现场进行调整的作业人员即使具有一般的电气知识，也不一定精通电动机控制，存在难以选择最佳运转特性数据的问题。另外，在专利文献1的方法中，为了得到良好的运转特性数据，需要通过反复变更参数来试探着进行参数调整——例如先变更参数再确认运转特性数据，存在如果没有熟练的作业人员或设计人员在场，则难以进行参数调整这一问题。

解决问题的技术手段

本发明鉴于上述背景技术和问题而完成，举其一例，提供一种功率转换装置，包括将直流电压转换为所希望的交流电压的交流转换部，检测交流转换部的输出电流、直流电压和交流转换部的温度的检测器，作为用户接口的i/o部，和控制部，控制部包括：控制交流转换部的电动机控制部；进行动作指示与参数的变换的动作指示/参数设定部；管理信息的信息管理部；控制i/o部的i/o控制部；和取得检测器的数据的检测部，其中，动作指示/参数设定部将设定的参数和特性数据输出至信息管理部，信息管理部经由外部网络从信息服务器取得与动作指示关联的参数信息和与调整所需的动作指示变化量对应的参数信息，将其输出至动作指示/参数设定部，动作指示/参数设定部使用由检测部取得的数据和来自信息管理部的信息，将输入到i/o部的动作指示变换为参数，将参数设定至电动机控制部。

发明效果

依照本发明，能够提供一种对于复杂的参数调整，能够以简单且适当的方式进行调整的功率转换装置、电动机控制系统及其参数设定方法。

附图说明

图1是实施例1的包括功率转换装置的电动机控制系统的结构图。

图2是实施例1的功率转换装置的功能模块图。

图3是表示实施例1的i/o控制部的动作的流程图。

图4是表示实施例1的动作指示/参数设定部的动作的流程图。

图5是表示实施例2的功率转换装置中进行的设定的一系列动作的流程图。

图6是表示实施例3的功率转换装置的动作的流程图。

图7是表示实施例3的功率转换装置的系统警告水平的设定例的图。

图8是表示实施例3的功率转换装置在运转动作状态下取得的数据存在异常的情况的图。

图9是实施例4的功率转换装置的显示画面例。

图10是实施例4的功率转换装置的其他显示画面例。

具体实施方式

下面使用附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1是本实施例的包括功率转换装置的电动机控制系统的结构图。图1中，电动机控制系统包括对功率转换装置100提供输入的三相交流电源101和作为功率转换装置100的控制对象的交流电动机105，并且具有外部网络131、信息服务器132。

功率转换装置100包括直流转换部102、平滑电容器103、交流转换部104、电流检测器111、温度检测器112、直流电压检测器113、i/o部125、mcu(microcontrollerunit，微控制单元)120。

图2表示mcu120进行的软件处理的功能模块。图2中，mcu120进行的软件处理包括检测部121、电动机控制部122、信息管理部123、动作指示/参数设定部124和i/o控制部126。

下面使用图1、图2详细说明本实施例的电动机控制系统的动作。图1中，三相交流电源101例如是从电力公司供给的三相交流电压或从发电机供给的交流电压，被输出至直流转换部102。

直流转换部102例如由使用二极管构成的直流转换电路构成，或由使用了igbt和续流二极管的直流转换电路构成，将从三相交流电源101输入的交流电压转换为直流电压输出至平滑电容器103。图1中作为一例表示了由二极管构成的直流转换部。

平滑电容器103使从直流转换部102输入的直流电压变得平滑，对交流转换部104输出直流电压。例如，在发电机的输出是直流电压的情况下，平滑电容器103也可以不经直流转换部102而直接从发电机输入直流电压。

交流转换部104例如由使用了igbt和续流二极管的交流转换电路构成，以平滑电容器103的直流电压和电动机控制部122的输出指令作为输入，将直流电压转换为交流电压输出至交流电动机105。另外，在交流转换部104由不经由平滑电容器103的、进行交流-交流转换的交流转换电路构成的情况下，可以将交流电压转换为交流电压输出至交流电动机105。

电流检测器111例如由多个霍尔ct或分流电阻构成，将其配置在功率转换装置的输出部来检测交流电动机105中流动的电流，作为电流检测值输出至检测部121。电流检测器111只要配置在能够推测或直接检测交流转换部104中流动的输出电流的位置即可，例如可以配置在元件的前后或直流部的上下这样的位置。图1表示了检测交流电动机105中流动的电流的例子。

温度检测器112例如由热敏电阻器构成，通过将其配置在功率转换装置的输出部或者功率转换装置内温度最高的发热部，来检测功率转换装置的温度，作为电流检测值输出至检测部121。

直流电压检测器113例如由电阻分压电路等构成，通过将其配置在功率转换装置的输出部或者功率转换装置内温度最高的发热部，来检测功率转换装置的温度，作为电流检测值输出至检测部121。

图2中的检测部121例如将从电流检测器111输入的电流信息变换为例如以额定电流可取的最大值为100％的内部数据，将其输出至动作指示/参数设定部124。另外，对于例如从温度检测器112输入的相当于温度的温度信息，检测部121例如根据电阻值具有的变换数据，将其变换为实际的温度数据输出至动作指示/参数设定部124。另外，对于例如从直流电压检测器113输入的相当于直流电压的电压信息，检测部121例如根据电阻值具有的变换数据，将其变换为实际的直流电压数据输出至动作指示/参数设定部124。此外，不限于上述数据，检测部121例如也可以取得元件的寿命诊断信号，或者对电流或电压进行了变换——例如乘以整数或使其具有偏移量等——而得到的信号，或者对电流或电压与预定的阈值——例如用于保护元件的阈值——进行比较得到的结果的信号。

根据为了驱动交流电动机105而提供来的指令运算得到输出指令，电动机控制部122按照该输出指令提供用于驱动交流转换部104的pwm输出指令。

信息管理部123经由外部网络131从信息服务器132取得与从动作指示/参数设定部124得到的动作指示相关联的参数信息和与调整所需的动作指示变化量对应的参数信息，将它们输出至动作指示/参数设定部124。

动作指示/参数设定部124将检测部121取得的数据、所设定的参数和特性数据输出至信息管理部123，并输入从i/o控制部126得到的用户的动作指示和从信息管理部123得到的与动作指示对应的参数信息，根据各信息决定参数值的变化量，将内部参数输出至电动机控制部122。另外，动作指示/参数设定部124从检测部121输入并存储电流、电压、温度信息，对上次与本次的电动机驱动时的特性数据进行比较，决定要对电动机控制部122提供的数据。

i/o部125例如表示操作面板和输入输出端子、智能手机、智能手表、平板终端、个人计算机等用户接口，例如将用户操作的信息或者从外部设备得到的数据输出至i/o控制部126。i/o部125以从i/o控制部126指示的显示/输出信息为输入，在用户接口上进行显示/输出。

i/o控制部126将从动作指示/参数设定部124输入的动作指示信息输出至i/o部125，对用户请求选择动作指示。即，显示动作指示的候选项。另外，i/o控制部126以来自i/o部125的操作信息、动作指示的选择信息为输入，对动作指示/参数设定部124输出该信息。

外部网络131表示公共或公司内的lan或wan，表示有线或无线的通信路径。

信息服务器132例如由云或公司内的管理pc构成，通过外部网络131与功率转换装置的信息管理部123连接，双向地交换动作指示与参数的相关性、用户进行调整时的调整累计次数、参数变化幅度、参数项目。另外，信息服务器132也可以位于功率转换装置内部。

图3是表示i/o控制部126的动作的流程图。图3中，i/o控制部126在i/o部125上开始了动作指示的选择时，对i/o部125输出动作指示选择指示(s201)。

此处，动作指示与参数不同，是单独不形成意义的、不用数值表示的数据。参数是内部的控制软件或硬件控制中使用的数据，可以由用户直接调整。与此相对，动作指示即使设定也不形成意义，不过，与参数关联地使用，可基于动作指示设定参数。另外，动作指示选择指示可以是例如“是否使加速加快？”等对于提问可用“是”“否”来回答的提问，或者“电动机的反应如何？”这样的能够从“恰好”“变好”“变差”“过好”“过差”等多个选项进行设定的封闭式问题，或者接近开放式问题的提问形式或开放式问题——显示“逆变器”“电动机”“温度”“电流”“电压”“优先考虑保护”“优先考虑控制特性”等话题以有选择地从选项中进行选择。

i/o控制部126取得输入到i/o部125即操作面板或声音输入终端上的动作指示作为动作指示选择值(s202)，并且，作为动作指示变更指示，将取得的动作指示和动作指示选择值输出至动作指示/参数设定部124(s203)。并且，从i/o部125提醒确认是否进行运转，对动作指示/参数设定部124发出运转指令(s204)。然后，对i/o部125输出用于确认动作指示是否得到满足的确认指示，来确认是否继续调整(s205)。作为动作指示变更内容，取得所进行的调整是否完成以及是否有其他的动作指示的变更，再次指示i/o部125进行动作指示的选择(s206)。在不需要继续调整的情况下，结束动作指示的选择，对i/o部125、动作指示/参数设定部124输出结束指示(s207)。

图4是表示动作指示/参数设定部124的动作的流程图。图4中，动作指示/参数设定部124取得i/o控制部126输出的变更指示(s301)，判断是否需要变更参数(s302)。在需要变更的情况下，取得上次的变更控制参数信息(s303)。

然后，对i/o控制部126输出的动作指示进行分析(s304)。在动作指示例如不是功率转换装置的输出而是安装了功率转换装置的“系统的速度”，且恒速的情况下判断为比要求的速度慢的情况下，作为参数，将调整对象变换为电动机的二次电阻常数等对电动机的转差进行补偿的参数来进行调整。在动作指示例如不是功率转换装置的输出而是“系统的反应”，且系统不稳定——例如系统发生振动等的情况下，作为参数，将调整对象变换为对电动机的响应进行补偿的参数来进行调整——例如降低电动机的速度响应增益或者降低惯性矩设定等。在动作指示例如不是功率转换装置的输出而是“系统的功率”，且系统在过大的力下强行动作的情况下，作为参数，将调整对象变换为对电动机的转矩进行修正的参数来进行调整——例如降低限制转矩的水平等。

动作指示/参数设定部124在首次调整的情况下，基于动作指示和动作指示选择来变更与动作指示相关的参数。在存在上次的调整信息的情况下，根据上次调整时的动作指示的选择信息，判断上次的调整信息的好坏，变换为要变更动作指示的参数(s305)。例如，在用户判断调整的好坏的情况下，对于动作指示，如果选择了“变好”，则对于与上次相同的调整参数，在比上次小的范围内变更参数。例如，如果选择了“变差”，则对于与上次相同的调整参数，向与上次的参数增减方向相反的方向变更参数。另外，例如在“变好”这一选择后变成了“变差”，则变更增减方向，以比最后一次“变好”的数据变化幅度小的增减幅度进行调整。另外，此时可以同时变更多个参数，也可以决定优先级，来逐个种类地改变参数。该情况下可以这样进行调整，即，在1个参数达到设定极限的情况下转移至下一参数，或者交替地变更多个参数。

另外，在例如使用云等信息服务器132上的数据库判断调整的好坏的情况下，对于动作指示若判断为“向好的方向变化”——例如检测部121检测出的电流、电压、温度在规定的范围内变化、电流和电压相对于平均电流和平均电压的波动较为稳定、温度的升降较小等，则对于与上次相同的调整参数，在比上次小的范围内变更参数。此处，判断可以是将检测部121的检测数据显示出来由用户判断，也可以由动作指示/参数设定部124基于检测数据自动判断。例如，如果判断为“向坏的方向变化”，则对于与上次相同的调整参数，向与上次的参数增减方向相反的方向变更参数。另外，例如在“向好的方向变化”这一判断后变成了“向坏的方向变化”的情况下，变更增减方向，以比最后一次“向好的方向变化”的数据变化幅度小的增减幅度进行调整。如果判断为已稳定，则结束调整。另外，此时可以同时变更多个参数，也可以决定优先级，来逐个种类地改变参数。该情况下可以这样进行调整，即，在1个参数达到设定极限的情况下转移至下一参数，或者交替地变更多个参数。另外，也可以应用大数据，设定用于使用户选择动作指示的动作指示选择指示。

动作指示/参数设定部124如上所述变更控制参数并设定至电动机控制部122(s306)。另外，动作指示/参数设定部124在从i/o控制部126收到了用户的运转指令的情况下，以调整后的控制参数输出运转指令，取得运转中的电流、电压、温度等评价数据，作为用于下一次调整的数据保存起来(s307)。动作指示/参数设定部124取得是否要再次变更的信息，在判断为变更结束的情况下，确定内部的控制参数，此时也可以将参数存储在存储元件中(s308)。

如上所述，依照本实施例，能够提供一种对于复杂的参数调整，能够以简单且适当的方式进行调整的功率转换装置、电动机控制系统及其参数设定方法。

实施例2

本实施例说明实施例1的具体示例。本实施例的功率转换装置和包括该功率转换装置的系统的结构图与已说明的图1和图2所示的相同，所以省略其说明。

图5是表示本实施例的功率转换装置内进行的设定的一系列动作的流程图。图5中，i/o部125接受i/o控制部126的指示，首先作为调整项目的选择，显示“调整哪个项目？”并要求用户选择(s401)。在选择了“电动机”的情况下，前进至s402，在选择了其他选项的情况下，前进至用于设定其他(i/o、通信、警告等)项目的提问(s409)。

在s402中，执行用于调整电动机的参数的事先驱动电动机和取得运转特性数据等处理。然后，在s403中，显示“电动机对负载的反应是否良好？”作为动作指示，同时显示“恰好/调整结束”、“需要调整，或者在向好的方向变化”、“在向差的方向变化”的选项。

例如作为初始调整的变更幅度，动作指示/参数设定部124可以对根据电动机固有的电阻值和电感值、无负载电流值等常数参数计算得到的“转矩响应增益”，以其值为100％来进行10％的变更，而关于“转矩电流滤波器”将时间常数的变更幅度预先决定为10ms；或者，如果由外部服务器将优选的调整幅度设定为数据，则基于通过信息管理部123取得的调整数据决定初始调整幅度。

在第一次判断中选择了“需要调整，或者在向好的方向变化”的情况下，对于“电动机对负载的反应”这一特性数据，使控制参数“转矩响应增益”和“转矩电流滤波器”以初始调整的变更幅度向增加的方向分别调整10％、10ms。之所以向增加的方向调整，是因为电动机的反应较高为好。或者，如果外部服务器中收集有更准确的统计数据，则可以通过信息管理部123进行设定，例如，若电动机的反应在特定领域较低为好，则应用该数据将初始调整的方向设定为减少的方向。动作指示/参数设定部124在第二次或之后的判断中选择了“需要调整，或者在向好的方向变化”的情况下，继续与前一次调整同样的动作(s408)。

动作指示/参数设定部124在第二次或之后的判断中选择了“在向坏的方向变化”的情况下，变更为与前一次的调整方向相反的调整方向(s404)，判断上次是否在向好的方向变化(s405)，如果是肯定的，则使各参数的调整幅度例如减半，来减小调整幅度进行调整(s406)。如果是否定的，则变更各参数的内容并进行调整(s407)。

动作指示/参数设定部124在经过一系列调整后，选择了“恰好/调整结束”的情况下，判断动作指示“电动机对负载的反应”已调整完成，转移至关于电动机的其他提问——例如“是优先考虑电动机的保护，还是优先考虑控制特性”和“电动机的加减速是否最佳？”(s410)。即，要求用户选择是优先考虑电动机保护还是优先考虑电动机特性，或者是，在通过模拟输入功能从外部的电压、电流源输入频率指令和转矩指令的情况下，为了改善作为动作指示的灵敏度，可以调整参数的滤波器时间常数等，也可以是，通过将以往作为参数具有的表达置换为特性数据，从云等信息服务器132上的数据库取得其基准判断值、调整值，进行调整。

如上所述，依据本实施例，对于电动机的参数调整能够简单且适当地进行调整。

实施例3

本实施例说明实施例1的变形例，其中，对功率转换装置试验性地驱动交流电动机时的系统警告水平进行调整。本实施例的功率转换装置和包括该功率转换装置的系统的结构图与已说明的图1和图2所示的相同，所以省略其说明。

图6是表示本实施例的功率转换装置内进行的设定的一系列动作的流程图。图6中，i/o部125接受i/o控制部126的指示，显示“是否调整系统警告的反应？”作为动作指示，同时显示“是”、“否”的选项(s501)。i/o控制部126在选择了“否”的情况下，认为不需要进行“系统警告的反应”这一动作指示的调整，转移至其他提问(s508)。在“是”的情况下，显示“需要何种程度？”(s502)，例如给出“早些”、“中等程度”、“晚些”的选项，作为对各警告水平设定的参数的水平，“早些”的情况下设为动作水平的10％(s503)，“中等程度”的情况下设为动作水平的50％(s504)，“晚些”的情况下设为动作水平的100％(s505)。

接着，i/o控制部126对动作指示/参数设定部124发出运转指令，动作指示/参数设定部124从检测部121取得运转动作的数据(s506)。

图7是作为例子对运转动作状态下取得的数据作图得到的图。图7(1)是运转动作中的频率f与电流i的关系图。图7(2)是运转动作中的电流i与温度t的关系图。图7(3)是运转动作中的频率f与直流电压vpn的关系图。图7(1)、(2)、(3)分别对横轴的增减表现出迟滞特性。动作指示/参数设定部124例如以各最大动作点为基准点设定动作水平，例如选择了“早些”的情况下，如图7(1)、(2)、(3)的虚线所示，将从上限和下限向范围外方向扩展了动作水平的10％得到的虚线设定为警告水平(s507)。

图8表示作为例子在运转动作状态下取得的数据存在异常的情况。图8(1)、(2)、(3)分别对应于图7(1)、(2)、(3)。如图8(1)、(2)、(3)所示，在超过了虚线的警告水平的情况下，对用户发出警告。例如，在如图8(1)的(1-a)所示，检测到相对于频率而言电流降低的情况下，相当于负载减轻，例如风扇式泵等发生流体变空的情况，或者货物被从输送带等上移除的情况。另外，在如图8(1)的(1-b)所示，检测到相对于频率而言电流升高的情况下，相当于负载加重，例如风扇泵等发生导管堵塞的情况，或者货物在输送带等上受阻而积压的情况。另外，在如图8(2)的(2-a)所示，检测到相对于电流而言温度升高的情况，相当于冷却性能降低，例如功率转换装置的冷却翅片发生了缝隙阻塞、功率转换装置的冷却风扇的转速降低、功率转换装置所处的系统内的温度上升、功率转换装置所处的系统的冷却变得不良的情况。另外，在如图8(3)的(3-a)所示，检测到相对于频率而言直流电压升高的情况，相当于电容器的能力降低、临近寿命，或者粉尘在系统驱动部中堆积而导致负载惯性增大的情况。

另外，本实施例中，使警告水平的设定一齐发生变化，但也可以个别地进行变更。警告水平不限于图7中记载的内容，只要是应当与系统环境相应地适当地设定的即可，可以通过显示来发出，也可以作为信号进行输出。另外，本实施例中，如图6所示通过一次提问进行设定，但如果需要调整，则也可以如实施例1所示，追加确认调整完成的流程来严格地进行调整。

如上所述，依照本实施例，对于系统警告水平的参数调整能够简单且适当地进行调整。

实施例4

本实施例说明用户接口即i/o部125的具体示例。

图9表示本实施例的i/o部125是智能手机的情况。图9中，接受来自i/o控制部126的指示，例如进行与图5对应的显示。即，显示“调整哪个项目？”等调整项目选择显示，和“电动机对负载的反应是否良好？”等动作指示选择指示，并显示“需要调整”、“恰好/调整结束”、“在向好的方向变化”、“在向坏的方向变化”等选项以取得动作指示。

图10表示本实施例的i/o部125是专用终端的情况。图10中，接受来自i/o控制部126的指示，显示了“调整哪个项目？”等调整项目选择显示及其选项，但与图9同样地能够显示动作指示选择指示及其选项。另外，图10中设置了用于进行选择的指示按键142和决定按键141、功能按键143等。

上文对实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例为了易于理解地说明本发明而进行了详细说明，但并不限于必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。上述各结构、功能、处理部可以用硬件实现，也可以用软件实现。

附图标记说明

101：三相交流电源，102：直流转换部，103：平滑电容器，104：交流转换部，105：交流电动机，111：电流检测器，112：温度检测器，113：直流电压检测器，121：检测部，122：电动机控制部，123：信息管理部，124：动作指示/参数设定部，125：i/o部，126：i/o控制部，131：外部网络，132：信息服务器。