专利名称：频率变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于可电动运转、再生制动、输入电源功率因数良好地驱动电动机的频率变换装置。
以往，涉及可再生运转、能提高电源功率因数的频率变换装置及其控制方法，有在特开昭55-94583号公报等所揭示的方案。
图2是以往的频率变换装置的构成图。图中，2是采用开关元件(GTO)的PWM逆变器，3是感应电动机，5是采用开关元件(GTO)的电压型PWM方式变换器，8是对逆变器2发输出频率及电压指令的频率指令电路，9是产生频率可变的3相正弦波信号的振荡器，其输出频率与来自指令电路8的频率指令信号成比例。
10是把指令电路8和振荡器9各自的输出信号相乘的乘法器，11是产生三角波载波信号的振荡器，12是把乘法器10的输出信号与载波信号比较、输出后述的脉宽调制(PWM)信号的比较器，13是输出控制逆变器2的开关元件通断的选通信号的选通电路。又，乘法器10和比较器12，与电动机3的相数一致，同样需要3组，其中2组省略记述。
14是输出变换器5的直流输出电压指令信号的电压指令电路，15是连接至变换器5的直流输出端的电容器，15a是连接至电容器的DC-DC变换器，16是检出电容器15电压的电压检测器，17是对比电压指令信号和检测器16的输出电压，并将其差值加以放大的电压偏差放大器，18是与连接至变换器5的交流电源电压绝缘，且用于检出输入电源相位的变换器，19是检测变换器5的交流输入电流(瞬时值)的电流检测器，20是根据变换器18、检测器19及放大器17的输出信号，输出变换器5的交流输入电压基本成分(瞬时值)的指令信号的运算电路。21是产生三角波的载波信号的振荡器，22是比较载波信号与运算电路20的输出信号，并输出脉宽调制信号的比较器，23是输出控制变换器5的开关通断的选通信号的选通信号放大器。
30b是相应于变换器18及电压检测器16的输出，确定PWM逆变器2、变换器5停止运转，并确定后述继电器的状态的运转控制电路。31是抑制在本装置接入电源时的电容器15的初始充电电流峰值，以防止本装置及外围电路损坏的电阻器，32是连接至电阻31两端，并根据运转控制电路30b的信号确定通断的继电器。电阻31和继电器32形成电流抑制电路。
在上述已有技术的频率变换装置中，当瞬时停电、瞬时电压降低等电源异常发生时，电于变换器5继续进行调制，因而存在恢复供电时，输入、输出侧均流过过大电流，有损坏装置及周围机器危险这样的问题。
本发明是为解决上述课题而研究成功的，其第1目的在于得到一种在产生瞬时停电时，根据电容器的电压确定电流抑制电路的状态、变换器的运转状态的频率变换装置。
本发明的第2目的在于得到一种瞬时停电发生然后再恢复供电后，根据恢复供电前的电流抑制电路的状态、变换器的运转状态和感应电动机的状态，确定电流抑制电路的状态、变换器的运转状态的频率变换装置。
进而，本发明的第3目的在于得到一种电压瞬时降低时，根据电容器的电压，确定电流抑制电路的状态、变换器运转状态的频率变换装置。
再者，本发明的第4目的在于，得到一种从因瞬时降低电压而变换器输出停止的状态再恢复供电后，在电流抑制电路短路、第1变换器开始运转后，根据感应电动机的状态，确定第2变换器输出的频率变换装置。
在涉及本发明的频率变换装置中，备有把交流电压变换成直流的脉宽调制方式的第1变换器；向电动机提供可变电压、可变频率的交流电的脉宽调制方式的第2变换器；连接在第1变换器输出侧和第2变换器的输入侧之间的电容器；连接在第1变换器的输入侧，并由电阻和短路手段组成的电流抑制电路；检测有元输入至第1变换器的电源的检测电路；测定电容器电压的测定电路；在输入电源产生停电时，停止第1变换器变换，若电容器两端电压大于一定值，则使电流抑制电路的短路手段及第2变换器的运转状态继续，并继续进行输出的运转控制电路。
又，当发生停电时，运转控制电路停止第1变换器的变换，进而，若电容器的电压小于一定值，则使电流抑制电路中的短路手段及第2变换器的运转状态为接入电源前的状态。
再者，当发生电容器的电压大于一定值的瞬时停电后再恢复供电时，运转控制电路使第1变换器的变换开始。
此外，进一步备有通过由感应电动机产生的残留电压检测感应电动机旋转数的残留电压检测电路；电容器两端电压变成小于一定值的瞬时停电发生后再恢复供电时，运转控制电路在电容器的电压大于一定值后，使电流抑制电路中的短路手段短路，开始第1变换器的变换，并对照电动机的旋转状态，确定第2变换状态，开始进行变换。
又，瞬时电压降低发生时，若所述电容器的电压大于一定值，则运转控制电路使电流抑制电路的短路手段的状态，第1变换器及第2变换器的变换状态延续。
在出现瞬时电压下降时，一旦所述电容器的电压小于一定值，运转控制电路就使所述电流抑制电路的短路手段开路，停止第1变换器和第2变换器的变换。
再者，进一步备有通过感应电动机产生的残留电压，检测感应电动机旋转数的残留电压检测电路；从瞬时电压下降再恢复供电后，若电容器的电压大于一定值，则运转控制电路使电流抑制电路中的短路手段短路，开始第1变换器的变换，并对照电动机的旋转状态，确定第2变换器的变换状态，开始进行变换。
图1表示本发明一个实施例的频率变换装置的构成。
图2表示已有技术的频率变换装置的构成。
图中2是采用开关(GTO)元件的PWM逆变器，3是感应电动机，5是采用开关(GTO)元件的电压型PWM方式变换器，15是电容器，15a是连接至电容器的DC-DC变换器，16是电压检测器，8是与连至变换器5的交流电源的电压绝缘，并用于输出输入电源相位的变换器，30a是运转控制手段，31是电阻器，32是继电器，40是电压检测器。
下文结合附图叙述本发明的实施例。
图1表示本发明一个实施例的频率变换装置的构成。图中，2是作为第2变换器的，采用开关(GTO)元件的PWM逆变器，3是感应电动机，5是作为第1变换器的，采用开关(GTO)元件的电压型PWM方式变换器，8是对逆变器2发输出频率及电压指令的频率指令电路，9是产生可变频率的3相正弦波信号的振荡器，其输出频率与来自指令电路8的频率指令信号成比例。10是把指令电路8和振荡器9各自的输出信号相乘的乘法器，11是产生三角波载波信号的振荡器，12是把乘法器10的输出信号与载波信号比较，并输出后述的脉宽调制(PWM)信号的比较器，13是输出控制逆变器2的开关元件通断的选通信号的选通电路。又，对于乘法器10和比较器12，虽然与电动机3的相数一致，同样有3组，但另2组省略记述。
14是输出变换器5的直流输出电压指令信号的电压指令电路，15是连接至变换器5的直流输出端的电容器，15a是连接至电容器的DC-DC变换器，16是检测其电压的电压检测器，17是对比电压指令信号和检测器16的输出电压，并将其差值加以放大的电压偏差放大器，18是与连接至变换器6的交流电源的电压绝缘，且用于检测输入电源相位的变换器，19是检测变换器5的交流输入电流(瞬时值)的电流检测器，20是根据变换器18、检测器19及放大器17的输出信号，输出变换器5的交流输入电压的基本成分(瞬时值)的指令信号的运算电路。21是产生三角波的载波信号的振荡器，22是比较载波信号与运算电路20的输出信号，并输出脉宽调制信号的比较器，23是输出控制变换器5的开关通断的选通信号的选通放大器。
30a是根据变换器18的输出及电压检测器16的输出，确定PWM逆变器2、换变器5停止运转，并确定后述继电器的状态的运转控制电路。31是抑制电源接入本装置时，电容器15的初始充电电流的峰值，以防止本装置及外围电路损坏的电阻器，32是连接至电阻31两端，并根据运转控制电路30a的信号，确定通断的继电器。40是检测感应电动机产生的残留电压的残留电压检测电路。
下文，说明上述构成的动作。首先，一旦电源接入本装置，即出现经电阻31，对电容器15进行充电的电流，而且若电容器15的电压达到一定值，则DC-DC变换器15a开始输出控制电源，运转控制电路30a通过继电器32短路电阻31。此后，变换器5通过比较器22确定变换器5各元件的开关状态，使输入电流与输入电压同相位，而且变换器根据该信号运转。另一方面，PWM逆变器2也在继电器32短路后，根据频率指令电路8的指令状态，控制PWM逆变器2的开关元件，从而控制感应电动机3的运转状态。
在该状态中，出现瞬时停电时，通过检测输入电流的检测器19，检出输入电源停电，从而停止变换器5的变换动作。若电容器15的电压大于一定值，则PWM逆变器2继续运转，且继电器32也维持短路状态。一旦电容器15电压降低，且低于一定值，则继电器32释放，PWM逆变器2的输出也就停止。
从瞬时停电再恢复供电后，在PWM逆变器2继续运转的场合，通过使变换器5开始变换操作进行运转，而在PWM逆变器2停止运转的场合，则检出电容器15的电压大于一定值后，使继电器32为短路状态，再开始PWM逆变器2的输出。
这时，在停电时PWM逆变器2停止运转期间，往往感应电动机3由于惯性仍在旋转，因而PWM逆变器2开始输出前，通过检测感应电动机3产生的残留电压的残留电压检测电路40，检出感应电动机3的旋转数，并根据旋转数，确定PWM逆变器2的输出，才开始运转。
另一方面，出现瞬时电压下降时，通过变换器18判定输入电源正常并通过电容器15电压降低，可判定上述情况发生。
这时，若输入电压大于一定值，变换器2、5继续变换动作。输入电压若不足一定值，则使继电器32为开放状态，停止变换器5、PWM逆变器2的变换动作。
此后恢复供电，一旦电容器15的电压为一定值，就使继电器32为短路状态，变换器5的变换动作开始，PWM逆变器2开始输出。然而，如上文所述，在停电时PWM逆变器2停止运转期间，往往感应电动机3由于惯性，仍在旋转，因而PWM逆变器2输出开始前，通过检测感应电动机3产生的残留电压的残留电压检测电路40，检测感应电动机3的旋转数，并根据该转数，确定PWM逆变器2的输出，才开始运转。
本发明，具有如上所述构成，取得如下效果。
能得到在发生瞬时停电时，根据电容器的电压，确定电流抑制电路的状态、变换器的运转状态，从而检出电源异常，保护本装置，同时，能尽可能使电动机继续旋转的高输入功率因数的频率变换装置。
从发生瞬时停电再恢复供电后，根据恢复供电前的电流抑制电路的状态、变换器的运转状况、感应电动机的状态，确定电流抑制电路的状态、变换器的运转状态，因而能得到可平稳进行恢复供电时电动机运转的高输入功率因数的频率变换装置。
出现瞬时电压下降时，根据电容器的电压，确定电流抑制电路的状态、变换器的运转状态，因而能得到检出电源异常、保护装置，同时能尽可能使电动机继续旋转的高输入功率因数的频率变换装置。
从瞬时电压下降引起变换器输出停止的状态再恢复供电后，在电流抑制电路短路，且第1变换器运转开始后，根据感应电动机的状态，确定第2变换器的输出，因而能得到可平稳进行恢复供电时电动机运转的、高输入功率因数的频率变换装置。
权利要求
1．一种频率变换装置，其特征在于包括把交流电压变换成直流的脉宽调制方式的第1变换器；向电动机提供可变电压、可变频率的交流电的脉宽调制方式的第2变换器；连接在所述第1变换器输出侧和所述第2变换器的输入侧之间的电容器；连接在所述第1变换器的输入侧，并由电阻和短路手段组成的电流抑制电路；检测有元输入至所述第1变换器的电源的检测电路；测定所述电容器电压的测定电路；在出现输入电源停电时，停止所述第1变换器的变换，若电容器两端电压大于一定值，则使所述电流抑制电路的短路手段及第2变换器的运转状态延续，并继续进行输出的运转控制电路。
2．如权利要求1所述的频率变换装置，其特征在于，当出现停电时，所述运转控制电路停止第1变换器的变换，进而，若电容器的电压小于一定值，则使所述电流抑制电路中的短路手段及第2变换器的运转状态为接入电源前的状态。
3．如权利要求1所述的频率变换装置，其特征在于，当发生电容器的电压大于一定值的瞬时停电后再恢复供电时，所述运转控制电路使第1变换器的变换开始。
4．如权利要求2所述的的频率变换装置，其特征在于，进一步备有通过由感应电动机产生的残留电压检测感应电动机旋转数的残留电压检测电路；电容器两端电压变成小于一定值的瞬时停电发生后再恢复供电时，所述运转控制电路在电容器的电压大于一定值后，使所述电流抑制电路中的短路手段短路，开始所述第1变换器的变换，并对照电动机的旋转状态，确定所述第2变换状态，开始进行变换。
5．如权利要求1所述的频率变换装置，其特征在于，出现瞬时电压降低时，若所述电容器的电压大于一定值，则所述运转控制电路使所述电流抑制电路的短路手段的状态、所述第1变换器及第2变换器的变换状态延续。
6．如权利要求1所述的频率变换装置，其特征在于，出现瞬时电压下降时，一且所述电容器的电压小于一定值，所述运转控制电路就使所述电流抑制电路的短路手段开路，停止所述第1变换器和第2变换器的变换。
7．如权利要求6所述的频率变换装置，其特征在于，进一步备有通过感应电动机产生的残留电压，检测感应电动机旋转数的残留电压检测电路；从瞬时电压下降再恢复供电后，若所述电容器的电压大于一定值，则所述运转控制电路使所述电流抑制电路中的短路手段短路，开始第1变换器的变换，并对照电动机的旋转状态，确定所述第2变换器的变换状态，开始进行变换。
全文摘要
本发明揭示一种检出瞬时停电、瞬时电压下降等电源异常,保护装置、尽可能使电动机继续旋转,同时能平稳进行复电时电动机运转的高输入功率因数的频率变换装置。该装置包括:脉宽调制方式的第1变换器(5)和第2变换器(2);连接在此二变换器之间的电容器(15);连接在第1变换器输入侧的电流抑制电路;检测第1变换器有无输入电源的检测电路(19);测定电容器(15)电压的电路(16);出现输入电源停电时,停止第1变换器的变换,若电容器(15)的电压大于一定值,使电流抑制电路及第2变换器的运转状态延续,并继续输出的运转控制电路(30a)。
文档编号H02M7/162GK1215245SQ98118810
公开日1999年4月28日 申请日期1998年8月26日 优先权日1996年3月28日
发明者栗山茂三 申请人:三菱电机株式会社