專利名稱：變頻器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻器裝置，更具體地說，涉及一種其整流裝置的輸出端子上連接著由容量很小的電容器構(gòu)成的平滑裝置、輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生大幅度脈動(dòng)的變頻器裝置，由這一變頻器裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。
背景技術(shù)：
在一般情況下，在這種帶有由小容量電容器構(gòu)成的平滑裝置的變頻器裝置中，如果使用的是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大的電動(dòng)機(jī)，就不能將每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度控制成大致一定。
圖5為現(xiàn)有的變頻器裝置中的速度指令生成裝置的概略示意圖。一般來說，在設(shè)有由小容量電容器構(gòu)成的平滑裝置的變頻器裝置中，輸出電壓會(huì)以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生很大的脈動(dòng)，變頻器裝置則與這樣的輸出電壓相適應(yīng)地進(jìn)行操作(其中的一例可參考日本專利公開公報(bào)特開2002-223599)。
但是，在使用上述的現(xiàn)有裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，如果使用的是負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大、每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定的電動(dòng)機(jī)的話，就會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度不能保持一定、無法進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決先有技術(shù)中存在的上述問題，其目的在于提供一種變頻器裝置，所述變頻器裝置通過發(fā)出使電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度成為一定的速度指令，進(jìn)行使電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度保持穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的變頻器裝置中包括對(duì)交流電源進(jìn)行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動(dòng)的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對(duì)應(yīng)的、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅(qū)動(dòng)控制裝置。其中，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行使所述電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的速度大致成為一定的速度控制。這樣，在構(gòu)成平滑裝置的電容器及電抗器的容量被降低了的變頻器裝置中，即使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)，也可以使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度維持一定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果如下。本發(fā)明的變頻器裝置能進(jìn)行使電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度保持穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，從而抑制電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)/噪聲，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明
具體實(shí)施例方式
概述如下。其第1方案中的變頻器裝置包括對(duì)交流電源進(jìn)行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動(dòng)的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對(duì)應(yīng)的、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅(qū)動(dòng)控制裝置。其中，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行使所述電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的速度大致成為一定的速度控制。這樣，即使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)，也可以使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度維持一定。因此，不但可以降低構(gòu)成平滑裝置的電容器及電抗器的容量，以減小裝置體積和降低成本，而且還可以抑制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和噪聲，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
第2方案為，第1方案的變頻器裝置中所述的平滑裝置中包括電容器及電抗器，由所述電容器及電抗器確定的共振頻率被設(shè)定為大于或等于交流電源頻率的40倍。這樣，可以使輸入到整流裝置中的輸入電流的電源高次諧波特性實(shí)現(xiàn)高性能化。
第3方案為，在第1或者第2方案任一方案的變頻器裝置中，構(gòu)成所述平滑裝置的電容器使用的是薄膜電容器。這樣，在選擇使用環(huán)境時(shí)可以不用考慮溫度對(duì)使用壽命的影響。
第4方案為，第1至第3方案的任一方案的變頻器裝置中所述的電動(dòng)機(jī)使用的是單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。這樣，可以使用低成本的電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，并降低振動(dòng)和噪聲。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的變頻器裝置的結(jié)構(gòu)框圖，圖2(a)～(d)為該變頻器裝置的各種操作波形圖，圖3為該電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性圖，圖4為該驅(qū)動(dòng)控制裝置的概略控制框圖，圖5為現(xiàn)有的變頻器裝置中的驅(qū)動(dòng)控制裝置的概略控制框圖。
上述附圖中，1為交流電源，2為整流裝置，3為平滑裝置，4為直流-交流變換裝置，5為電動(dòng)機(jī)，6為驅(qū)動(dòng)控制裝置。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖來對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。但是需要指出的是，這樣的實(shí)施例并不具有限定本發(fā)明范圍的作用。
圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的變頻器裝置的結(jié)構(gòu)框圖，這一變頻器裝置被用在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大的單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中。
圖1的變頻器裝置中包括整流裝置2、平滑裝置3、直流-交流變換裝置4和驅(qū)動(dòng)控制裝置6。其中，整流裝置2由二極管橋式電路構(gòu)成，該二極管橋式電路由屬于單相交流電源的市電電源等交流電源1進(jìn)行供電，并對(duì)供給的交流電源1進(jìn)行全波整流。平滑裝置3中的電容值被設(shè)定為使所述整流裝置2的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生很大的脈動(dòng)。直流-交流變換裝置4由多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，將來自所述平滑裝置3的輸出電壓變換成所希望的電壓/頻率，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)控制裝置6由微電腦構(gòu)成，用于把與脈動(dòng)很大的平滑電壓相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令、和使電動(dòng)機(jī)5每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度變得一定的速度指令形成的合成指令加到直流-交流變換裝置4中。
另外，平滑裝置3中設(shè)有用于使共振頻率設(shè)定為大于或等于交流電源頻率的40倍的小容量薄膜電容器；和用于使涌入到該電容器中的充放電電流峰值下降的電抗器。
另外，所述平滑裝置3中的電抗器只要接到交流電源1和構(gòu)成平滑裝置3的薄膜電容器之間即可，具體位置在整流裝置2的前、后都可以。
下面對(duì)具有上述構(gòu)成的變頻器裝置中的操作情況和作用進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2為本實(shí)施例中的各種工作波形。這里，首先對(duì)現(xiàn)有的變頻器裝置中的操作情況進(jìn)行說明。
在交流電源1采用頻率fac＝50Hz或者60Hz的市電電源的場合下，其電壓波形為圖2(a)中所示的周期Tac＝20ms或者16.7ms的正弦波波形。這一正弦波波形由用多個(gè)二極管組合而成的橋式電路構(gòu)成的整流裝置2進(jìn)行全波整流時(shí)，即成為如圖2(b)中所示的、以電源周期的半周期即Tac/2發(fā)生脈動(dòng)的全波整流波形。
這一全波整流波形接下來由平滑裝3進(jìn)行平滑處理，經(jīng)平滑處理后的波形如圖2(c)中所示。平滑裝置2中的電抗器和電容器的共振頻率fc如下[公式1]fc＝1/(2π*(L1C1))這里的電抗器和電容器的值被設(shè)定成使共振頻率fc達(dá)到交流電源頻率fac的40倍以上。舉例來說，在交流電源頻率fac＝50Hz的場合下，使用的是電抗值為0.5mH的電抗器和電容值為10μF和電容器。此時(shí)的共振頻率fc為 fc(＝2250Hz)＞40*fac(＝50Hz)這樣，通過大大減小平滑裝置3中的電容器容量，可以使經(jīng)平滑處理后的波形如圖2(c)中所示的全波整流波形一樣以交流電源周期的半周期Tac/2發(fā)生很大的脈動(dòng)，其波動(dòng)率可大于或等于80％。另外，如圖2(d)中所示，交流輸入電流的通電(時(shí)間)幅度也將變寬，從而可以提高輸入功率因數(shù)及電源的高次諧波性能。
圖5中示出了對(duì)應(yīng)于這一以周期Tac/2發(fā)生大幅度脈動(dòng)的平滑電壓的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令的常規(guī)性生成裝置的方框圖。這一驅(qū)動(dòng)指令生成裝置中施加有固定的直流電壓和脈動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)控制裝置6根據(jù)其差分值形成驅(qū)動(dòng)指令，在電壓不足時(shí)對(duì)不足部分進(jìn)行補(bǔ)充，而在電壓過大時(shí)則使過多的部分發(fā)生減少。驅(qū)動(dòng)控制裝置6形成的指令被輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，就可以進(jìn)行與脈動(dòng)電壓相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制。
但是，在使用單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的場合下，轉(zhuǎn)矩會(huì)受到負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的影響，會(huì)象圖3中所示的那樣發(fā)生很大的脈動(dòng)，因而每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度也有很大的變動(dòng)。此時(shí)，采用上述常規(guī)的驅(qū)動(dòng)指令形成方式的話，使每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度保持大致一定、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)是不可能的。
為此，本發(fā)明提出了如圖4的方框圖中所示的驅(qū)動(dòng)指令形成裝置，這種驅(qū)動(dòng)指令形成裝置能夠適用于施加電壓及電動(dòng)機(jī)5的負(fù)載轉(zhuǎn)矩中具有很大脈動(dòng)的情況。其中，除了施加上帶有脈動(dòng)的電壓之外，還施加有一個(gè)固定電壓，根據(jù)其差分值形成驅(qū)動(dòng)指令，這樣，形成的驅(qū)動(dòng)指令不但可以在電壓不足時(shí)對(duì)其不足部分進(jìn)行補(bǔ)充、在電壓過大時(shí)使其過多部分發(fā)生減少；此外，在每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度因轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)時(shí)，還可以根據(jù)其與固定的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度之間的差值形成速度指令，在速度過低時(shí)發(fā)生加速指令，在速度過高時(shí)發(fā)出減速指令。
驅(qū)動(dòng)控制裝置6將這兩種指令加以合成，然后輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，在平滑電壓中存在很大脈動(dòng)的變頻器裝置中，即使在使用負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大的單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的那樣的電動(dòng)機(jī)5的場合下，也可以使每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度大致維持一定，實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)/低噪聲、穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
如上所述，上述的本實(shí)施例中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)控制裝置6，將與平滑裝置3的輸出電壓的脈動(dòng)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)指令、及使每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度成為一定的速度指令加以合成，然后再將合成后的指令輸出到直流-交流變換裝置4中。這樣，在為了實(shí)現(xiàn)裝置小型化/降低制造成本而使平滑裝置3的電容量減小、因而電壓脈動(dòng)也將變大的變頻器裝置中，即使是負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)那樣的電動(dòng)機(jī)5，也能使每一周內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度大致保持一定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，降低驅(qū)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)/噪聲。
綜上所述，在為了實(shí)現(xiàn)裝置的小型化/制造成本的降低而采用薄膜電容器等小容量電容器構(gòu)成的平滑裝置、因而輸出電壓的脈動(dòng)也較大的變頻器裝置中，如果采用本發(fā)明中的變頻器裝置的話，即使是負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很大的單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)等電動(dòng)機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)/低噪聲的驅(qū)動(dòng)。因此，本發(fā)明可以適用于空調(diào)器等帶有電動(dòng)機(jī)的所有機(jī)器設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種變頻器裝置，其特征在于包括對(duì)交流電源進(jìn)行整流的整流裝置；使所述整流裝置的輸出電壓以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動(dòng)的平滑裝置；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的直流-交流變換裝置；和將與所述平滑電壓相對(duì)應(yīng)的、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信息傳遞到所述直流-交流變換裝置中的驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行使所述電動(dòng)機(jī)每一周內(nèi)的速度大致成為一定的速度控制。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻器裝置，其特征在于所述平滑裝置中包括電容器及電抗器，由所述電容器及電抗器確定的共振頻率被設(shè)定為大于或等于交流電源頻率的40倍。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的變頻器裝置，其特征在于構(gòu)成所述平滑裝置的電容器使用的是薄膜電容器。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的變頻器裝置，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)使用的是單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。
5.如權(quán)利要求3中所述的變頻器裝置，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)使用的是單活塞旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明的變頻器裝置中包括對(duì)交流電源(1)進(jìn)行整流的整流裝置(2)；其電容值被設(shè)定為使所述整流裝置的輸出電壓大致以交流電源頻率的2倍頻發(fā)生脈動(dòng)的平滑裝置(3)；將平滑電壓變換成所希望的交流電壓從而對(duì)電動(dòng)機(jī)(5)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的直流－交流變換裝置(4)；和向所述直流－交流變換裝置送出與所述平滑電壓相對(duì)應(yīng)的、用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的信息的驅(qū)動(dòng)控制裝置(6)。驅(qū)動(dòng)控制裝置對(duì)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，使每一周內(nèi)的速度大致成為一定。這樣，在構(gòu)成平滑裝置的電容器及電抗器的容量被降低了的變頻器裝置中，即使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)，也可以使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度維持一定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1848646SQ20061006613
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者福榮貴史, 小川正則, 松城英夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社