本發(fā)明涉及一種將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器裝置。

背景技術(shù)：

逆變器裝置通過對電壓和頻率進行調(diào)整，從而對升降機、起重機、立體停車場及印刷設(shè)備的升降速度進行控制。

在專利文獻1中，公開了對感應(yīng)電動機成為過扭矩狀態(tài)這一情況進行抑制的逆變器裝置，其中，該感應(yīng)電動機對卷揚機的纜索進行卷進、卷出。專利文獻1的逆變器裝置在由扭矩電流檢測電路檢測出的扭矩電流超過設(shè)定等級而成為過扭矩狀態(tài)時，基于從速度檢測器輸出的感應(yīng)電動機的速度，決定由逆變器生成的交流電壓的頻率和電壓。

專利文獻1：日本特開平10-191689號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，專利文獻1的逆變器裝置在過扭矩狀態(tài)時，由于是基于感應(yīng)電動機的速度來決定頻率，因此有可能發(fā)生大幅的負載變動，直至達到與負載的大小對應(yīng)的頻率為止需要大量時間。

本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種逆變器裝置，該逆變器裝置能夠不受負載變動的影響地調(diào)整為與負載的大小對應(yīng)的頻率。

為了解決上述課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，具備：轉(zhuǎn)換器電路部，其將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；逆變器電路部，其將由轉(zhuǎn)換器電路部轉(zhuǎn)換出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，將轉(zhuǎn)換出的交流電壓供給至負載；電流檢測部，其對逆變器電路部的輸出電流進行檢測；計算部，其基于由電流檢測部檢測出的輸出電流，對輸出頻率進行計算；以及脈沖信號輸出部，其基于由計算部計算出的輸出頻率，輸出脈沖信號，逆變器電路部基于由脈沖信號輸出部輸出的脈沖信號，將由轉(zhuǎn)換器電路部轉(zhuǎn)換出的直流電壓轉(zhuǎn)換為與負載對應(yīng)的頻率的交流電壓。

發(fā)明的效果

本發(fā)明涉及的逆變器裝置能夠不受負載變動的影響地調(diào)整為與負載的大小對應(yīng)的頻率。

附圖說明

圖1是實施方式1涉及的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是用于對通過實施方式1涉及的扭矩電流限制值計算部實施的扭矩電流限制值的計算的流程進行說明的圖。

圖3是用于對實施方式1涉及的計算部的動作進行說明的流程圖。

圖4是用于對實施方式1涉及的輸出頻率計算部的動作進行說明的圖。

圖5是用于對實施方式1涉及的輸出頻率與扭矩電流之間的關(guān)系進行說明的圖。

圖6是實施方式2涉及的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖7是用于對通過實施方式2涉及的校正頻率計算部實施的校正頻率的計算的流程進行說明的圖。

圖8是用于對實施方式2涉及的計算部的動作進行說明的流程圖。

圖9是表示實施方式2涉及的計算部的結(jié)構(gòu)的框圖。

具體實施方式

下面，基于附圖對本發(fā)明的實施方式涉及的逆變器裝置進行詳細說明。此外，本發(fā)明并不限定于這些實施方式。

實施方式1.

圖1是表示實施方式1涉及的逆變器裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示實施方式1涉及的扭矩電流限制值與輸出頻率之間的關(guān)系的圖。圖3是用于對實施方式1涉及的計算部的動作進行說明的流程圖。圖4是用于對實施方式1涉及的輸出頻率計算部的動作進行說明的圖。圖5是用于對實施方式1涉及的輸出頻率與扭矩電流之間的關(guān)系進行說明的圖。

逆變器裝置1將從交流電源2供給的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，將轉(zhuǎn)換出的直流電壓再轉(zhuǎn)換為交流電壓，將轉(zhuǎn)換出的交流電壓供給至電動機3。逆變器裝置1具備：轉(zhuǎn)換器電路部11，其將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；逆變器電路部12，其將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓；電流檢測部13，其對逆變器電路部12的輸出電流進行檢測；計算部14，其對輸出頻率進行計算；以及脈沖信號輸出部15，其輸出脈沖信號。在轉(zhuǎn)換器電路部11與逆變器電路部12之間，插入有對由轉(zhuǎn)換器電路部11轉(zhuǎn)換出的直流電壓進行平滑化的平滑電容器16。另外，逆變器裝置1具備存儲器17。詳情后述，但是存儲器17保存有扭矩電流限制基準值和電動機3的額定頻率即電動機額定頻率。

逆變器電路部12基于從脈沖信號輸出部15輸出的脈沖信號，將由轉(zhuǎn)換器電路部11轉(zhuǎn)換出的直流電壓轉(zhuǎn)換為與負載即電動機3對應(yīng)的頻率的交流電壓，將轉(zhuǎn)換后的交流電壓供給至電動機3。具體地說，逆變器電路部12通過vvvf(variablevoltagevariablefrequency)控制對交流電壓的頻率和電壓進行可變控制。

電流檢測部13對從逆變器電路部12輸出的u相、v相及w相的相電流進行檢測。此外，將該相電流總稱為輸出電流。

計算部14基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，計算輸出頻率。此外，后面會對計算部14的詳細結(jié)構(gòu)進行敘述。

脈沖信號輸出部15基于由計算部14計算出的輸出頻率，將脈沖信號輸出至逆變器電路部12。脈沖信號是經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制(pulsewidthmodulation)后的信號。此外，輸出頻率也被稱作頻率指令值。

在這里，對計算部14的結(jié)構(gòu)進行說明。計算部14具備：扭矩電流檢測部21，其對扭矩電流進行檢測；扭矩電流限制值計算部22，其計算扭矩電流限制值；判斷部23，其對是中斷負載的加速還是重新開始負載的加速進行判斷；以及輸出頻率計算部24，其對輸出頻率進行計算。

扭矩電流檢測部21基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，對扭矩電流進行檢測。具體地說，扭矩電流檢測部21基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，進行dq坐標轉(zhuǎn)換，對扭矩電流進行檢測。

扭矩電流限制值計算部22基于輸出頻率，計算扭矩電流限制值。在這里，對通過扭矩電流限制值計算部22實施的扭矩電流限制值的計算的流程進行說明。此外，如圖2所示，如果輸出頻率上升，則扭矩電流限制值減少。

扭矩電流限制值計算部22將從存儲器17讀出的扭矩電流限制基準值及電動機額定頻率、從輸出頻率計算部24輸入的輸出頻率代入式(1)中，計算扭矩電流限制值。此外，扭矩電流限制值是隨著電動機3的磁通的減少而變小的值。

扭矩電流限制值＝扭矩電流限制基準值×電動機額定頻率/輸出頻率…(1)

判斷部23基于扭矩電流和扭矩電流限制值，對是中斷負載的加速還是重新開始負載的加速進行判斷。具體地說，判斷部23在扭矩電流大于或等于扭矩電流限制值的情況下，將中斷加速的信號輸出至輸出頻率計算部24，在扭矩電流小于扭矩電流限制值的情況下，將重新開始加速的信號輸出至輸出頻率計算部24。另外，雖然下面將中斷加速的信號設(shè)為“0”，將重新開始加速的信號設(shè)為“1”，但只要能夠?qū)ε袛嗟慕Y(jié)果進行區(qū)分而輸出至輸出頻率計算部24即可，不限于“0”及“1”。

輸出頻率計算部24基于判斷部23的判斷，對輸出頻率進行計算。輸出頻率計算部24將計算出的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。

在這里，參照圖3所示的流程圖對計算部14的具體動作進行說明。

在步驟st1中，扭矩電流檢測部21基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，對扭矩電流進行檢測。

在步驟st2中，扭矩電流限制值計算部22基于輸出頻率，計算扭矩電流限制值。

在步驟st3中，判斷部23對扭矩電流是否大于或等于扭矩電流限制值進行判斷。在判斷為扭矩電流大于或等于扭矩電流限制值的情況(yes)下，進入步驟st4，在判斷為扭矩電流并非大于或等于扭矩電流限制值、即扭矩電流小于扭矩電流限制值的情況(no)下，進入步驟st5。

在步驟st4中，判斷部23將中斷加速的信號輸出至輸出頻率計算部24。

在步驟st5中，判斷部23將重新開始加速的信號輸出至輸出頻率計算部24。

在步驟st6中，輸出頻率計算部24基于判斷部23的判斷，對輸出頻率進行計算。

在這里，對輸出頻率計算部24的具體動作進行說明。此外，下面假設(shè)為中斷加速的信號是在時刻t1輸入的，重新開始加速的信號是在時刻t2輸入的。

輸出頻率計算部24在未被輸入來自判斷部23的信號時、以及被輸入有重新開始加速的信號時，如圖4所示，直至達到作為目標的輸出頻率fm為止，將每隔恒定的時間間隔按照恒定的比例增加的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。此外，圖4中的a表示沒有使加速中斷，輸出頻率不斷增加至達到作為目標的輸出頻率fm為止時的輸出頻率的波形。圖4中的b表示進行加速的中斷和重新開始，輸出頻率不斷增加至達到作為目標的輸出頻率fm為止時的輸出頻率的波形。

輸出頻率計算部24在時刻t1，在從判斷部23輸入了中斷加速的信號的情況下，不使輸出頻率增加而是將相同值的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。輸出頻率計算部24在時刻t2，在從判斷部23輸入了重新開始加速的信號的情況下，將以恒定的比例增加后的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。

在這里，對輸出頻率與扭矩電流之間的關(guān)系進行說明。輸出頻率如圖5(a)所示，直至扭矩電流大于或等于扭矩電流限制值為止不斷增加。此外，扭矩電流如圖5(b)所示，是負載扭矩電流和加速扭矩電流的合計電流。

判斷部23在扭矩電流變得大于或等于扭矩電流限制值的情況下，中斷加速。扭矩電流由于加速被中斷而以加速扭矩電流的量減少。

判斷部23在由于扭矩電流減少而使扭矩電流變得小于扭矩電流限制值的情況下，重新開始加速。輸出頻率由于加速的重新開始而上升。

在加速扭矩電流消失、即使中斷加速扭矩電流也不減少的情況下，輸出頻率不再上升。即，輸出頻率變得恒定的頻率是作為目標的輸出頻率fm。輸出頻率計算部24在輸出頻率達到作為目標的輸出頻率fm的情況下，為了維持該輸出頻率fm，將恒定的輸出頻率持續(xù)輸出至脈沖信號輸出部15。

逆變器裝置1在扭矩電流變得大于或等于扭矩電流限制值的情況下，中斷加速而使輸出頻率恒定，使加速扭矩變小而使扭矩電流減少，另外，在扭矩電流變得小于扭矩電流限制值的情況下，重新開始加速而使輸出頻率上升，由此，最終使扭矩電流與扭矩電流限制值相同。

由此，逆變器裝置1能夠不受加速中的負載變動的影響地調(diào)整為與負載對應(yīng)的輸出頻率。

實施方式2.

接下來，對輸出頻率達到作為目標的輸出頻率fm后的逆變器裝置1的結(jié)構(gòu)和動作進行說明。此外，實施方式2涉及的逆變器裝置1是在實施方式1的結(jié)構(gòu)中追加了校正頻率計算部25的逆變器裝置。校正頻率計算部25以外的結(jié)構(gòu)與在實施方式1中說明的結(jié)構(gòu)相同，因此標注相同的標號，省略說明。此外，詳情后述，但是存儲器17保存有扭矩電流限制基準值、電動機額定頻率、以及校正系數(shù)。

圖6是表示實施方式2涉及的逆變器裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。圖7是用于對通過實施方式2涉及的校正頻率計算部25實施的校正頻率的計算的流程進行說明的圖。圖8是用于對實施方式2涉及的計算部14的動作進行說明的流程圖。圖9是表示實施方式2涉及的計算部14的結(jié)構(gòu)的框圖。

計算部14如圖6所示，還具備校正頻率計算部25，該校正頻率計算部25基于扭矩電流和扭矩電流限制值，對校正頻率進行計算。

扭矩電流檢測部21基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，對扭矩電流進行檢測，將檢測出的扭矩電流輸出至校正頻率計算部25。

扭矩電流限制值計算部22基于輸出頻率，計算扭矩電流限制值，將計算出的扭矩電流限制值輸出至校正頻率計算部25。

判斷部23在即使中斷負載即電動機3的加速，扭矩電流也不減少的情況下，即在判斷出扭矩電流并非大于或等于扭矩電流限制值的情況下，將觸發(fā)信號輸出至校正頻率計算部25。

校正頻率計算部25在從判斷部23輸入了觸發(fā)信號的情況下，基于扭矩電流和扭矩電流限制值，將計算出的校正頻率輸出至輸出頻率計算部24。

輸出頻率計算部24基于校正頻率，對輸出頻率進行計算，將計算出的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。

在這里，對通過校正頻率計算部25實施的校正頻率的計算的流程進行說明。此外，在下面假想出下述情況而進行說明，即，如圖7所示，在時刻t3，從判斷部23輸入了校正開始的觸發(fā)信號，在時刻t4，從判斷部23輸入了校正結(jié)束的觸發(fā)信號。另外，圖7中的c示出了沒有觸發(fā)信號的輸入的情況下的輸出頻率的波形。圖7中的d示出了存在觸發(fā)信號的輸入的情況下的輸出頻率的波形。

校正頻率計算部25在加速中斷之后，在以恒定的速度使電動機3運轉(zhuǎn)的過程中，如果負載變大，則為了抑制扭矩電流的上升而對輸出頻率進行校正。具體地說，校正頻率計算部25從存儲器17讀出扭矩電流限制基準值、電動機額定頻率、校正系數(shù)。校正頻率計算部25將扭矩電流限制基準值、電動機額定頻率、校正系數(shù)、從扭矩電流檢測部21輸入的扭矩電流、從扭矩電流限制值計算部22輸入的扭矩電流限制值代入式(2)，對校正頻率進行計算。

校正頻率＝((扭矩電流－扭矩電流限制值)/扭矩電流限制基準值)×電動機額定頻率×校正系數(shù)…(2)

接下來，對計算部14的具體動作，參照圖8示出的流程圖進行說明。

在步驟st11中，扭矩電流檢測部21基于由電流檢測部13檢測出的輸出電流，對扭矩電流進行檢測。

在步驟st12中，扭矩電流限制值計算部22基于輸出頻率，計算扭矩電流限制值。

在步驟st13中，判斷部23基于扭矩電流和扭矩電流限制值，進行將加速狀態(tài)讀入的處理。

在步驟st14中，判斷部23基于將加速狀態(tài)讀入的處理，判斷是否中斷加速。在中斷加速的情況(yes)下，進入步驟st15，在不中斷加速的情況下(no)，結(jié)束一系列的處理。

在步驟st15中，判斷部23對扭矩電流是否大于或等于扭矩電流限制值進行判斷。在判斷為扭矩電流大于或等于扭矩電流限制值的情況(yes)下，進入步驟st16，在判斷為扭矩電流并非大于或等于扭矩電流限制值、即扭矩電流小于扭矩電流限制值的情況(no)下，結(jié)束一系列的處理。此外，判斷部23在本工序中，在判斷為扭矩電流大于或等于扭矩電流限制值的情況下，將觸發(fā)信號輸出至校正頻率計算部25。

在步驟st16中，校正頻率計算部25在從判斷部23輸入了觸發(fā)信號的情況下，基于扭矩電流和扭矩電流限制值對校正頻率進行計算，將該校正頻率輸出至輸出頻率計算部24。

在步驟st17中，輸出頻率計算部24基于校正頻率，對輸出頻率進行計算，將計算出的輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。

逆變器裝置1在扭矩電流變得與扭矩電流限制值相同而使加速被中斷后的、使電動機3以恒定的速度運轉(zhuǎn)時，基于校正頻率對輸出頻率進行計算，因此能夠抑制負載變動，能夠防止電動機3由于過負載而停止。

此外，如圖9所示，上述的實施方式1及實施方式2涉及的計算部14也可以由進行運算的cpu101、保存由cpu101讀取的程序的rom102、供保存于rom102的程序展開的ram103、以及進行信號輸入輸出的接口104構(gòu)成。計算部14的各結(jié)構(gòu)要素被程序化，保存于rom102。從電流檢測部13將輸出信號輸入至接口104，該接口104將輸出頻率輸出至脈沖信號輸出部15。

cpu101讀出rom102所保存的程序，將讀出的程序在ram103展開，基于從電流檢測部13輸入的輸出信號和保存于存儲器17的數(shù)據(jù)進行運算，計算上述輸出頻率。由cpu101計算出的輸出頻率經(jīng)由接口104而輸出至脈沖信號輸出部15。

以上的實施方式示出的結(jié)構(gòu)表示的是本發(fā)明的內(nèi)容的一個例子，也能夠與其他公知的技術(shù)進行組合，還能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍對結(jié)構(gòu)的一部分進行省略、變更。

標號的說明

1逆變器裝置，2交流電源，3電動機，11轉(zhuǎn)換器電路部，12逆變器電路部，13電流檢測部，14計算部，15脈沖信號輸出部，16平滑電容器，17存儲器，21扭矩電流檢測部，22扭矩電流限制值計算部，23判斷部，24輸出頻率計算部，25校正頻率計算部。