用於控制逆變器系統的運行的裝置和方法

2023-10-30 20:15:32

專利名稱：用於控制逆變器系統的運行的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用於控制逆變器系統的操作的裝置和方法，更加特別地涉及用於控制 逆變器系統的運行的裝置及其方法，該逆變器系統被配置為通過使用逆變器來驅動電動機 的，並且如果共振發生時，在產生共振的頻帶中正常地操作電動機。
背景技術：
通常，在電動機中存在由電動機自身產生的機械共振頻率。精確地驅動電動機和 諸如安裝在逆變器系統上的變壓器的部件的逆變器系統也具有固有電共振頻率。在由包括通用的逆變器和級聯H-橋型高電壓逆變器來驅動電動機的情形下，既 產生了每個部件固有的共振頻率又產生了由部件之間的相互作用引起的新的共振頻率。在由逆變器系統以上文提到的共振頻率來驅動電動機的情形下，逆變器系統由於 過電流而沒有正常地運行。此外，過電流可能損壞電動機，而在更壞的情形下，電動機的旋 轉軸可能被扭轉或者斷裂。雖然考慮到耐用性和機械組合而在逆變器系統的製造/設計中進行了許多嘗試 以消除共振頻率，但是沒有完全消除共振頻率的方法。因此，作為在常規逆變器系統中避免操作在共振頻率下的方法，使得電動機不在 產生共振頻率的頻帶中常規地運行，而是忽略產生共振頻率的頻帶。也就是說，避免共振頻率的常規系統使用了頻率跳過法。在頻率跳過法中，共振頻 帶即最低頻率和最高頻率被檢測到，當電動機被驅動而此處逆變器系統無負載時，在該共 振頻帶中產生了電流振蕩，然後，使得逆變器系統驅動電動機的目標頻率不被設定在該最 低和最高頻率之間。然而，頻率跳過法的缺陷在於其不將目標頻率設定在共振頻帶上，因此很難防止 電動機忽略共振頻帶以避免電流振蕩。頻率跳過法的另一個缺陷在於其不是消除共振頻率 而是避開共振頻率，因此延長了電動機的加速時間，而且如果電動機在共振頻帶中運行，就 會持續過電流振蕩。

發明內容
提供了一種用於控制逆變器系統的運行的裝置作為本發明的一個概括的方案，該 裝置包括檢流器，其被配置為檢測由逆變器系統輸出到電動機的電流；d軸/q軸電流轉換 器，其被配置為將由檢流器檢測到的電流轉換成d軸電流和q軸電流；減法器，其被配置為 計算預採樣的d軸電流(磁通量部分)和d軸電流之間的差值；比較控制器，其被配置為將 來自減法器的輸出電流乘以預設的比較控制增益以生成比較控制電壓；以及加法器，其被 配置為將比較控制電壓加到響應於電動機的運行頻率的扭矩部分電壓上以輸出和值作為 電動機的驅動電壓。提供了一種用於控制逆變器系統的運行的方法作為本發明的另一個概括的方案， 該方法包括如果電動機的運行頻率在共振頻帶中，則檢測由逆變器系統輸出到電動機的電流；將檢測到的電流轉換成d軸電流和q軸電流；計算轉換後的d軸電流和預採樣的d軸 電流(磁通量部分)之間的差值；將計算出的差值乘以預設的比較控制增益以計算比較控 制電壓；以及將計算出的比較控制電壓加到響應於電動機的運行頻率的扭矩部分電壓上以 生成電動機的驅動電壓。

在本發明的一些示意性實施例中，所述方法進一步包括如果電動機的運行頻率 不在共振頻帶中，則使用響應於電動機的運行頻率的扭矩部分電壓來驅動電動機。本發明的其他優點、目的和特徵將部分地在下文的描述中得到闡釋，並且通過對 下文的理解或從本發明的實踐中獲知而部分地對於本領域技術人員變得顯而易見。本發明 的目的和其他優點可以通過在書面的說明書及其權利要求和附圖中特別指明的結構實現 和獲得。應當理解的是本發明的上述一般描述和下文的詳細描述都是示例性和解釋性的， 並且旨在提供主張的本發明的進一步解釋。


所包含的附圖提供對本公開的進一步理解，其被併入說明書中並構成說明書的一 部分，說明本公開的實施例，並與說明書一起用於說明本公開的原理。在附圖中圖1是示出根據本發明的示意性實施例的用於控制逆變器系統的運行的裝置的 構造的框圖；以及圖2是示出根據本發明的示意性實施例的用於控制逆變器系統的運行的方法的 信號流程圖。
具體實施例方式下文中，參照附圖詳細描述了本發明的示意性實施例。在附圖中，為了清楚和方便 而放大了組成元件的尺寸或者形狀。可以定義特定的術語來以為發明人所知的最好的方式描述本發明。因此，在說明 書和權利要求中所使用的特定術語或者詞語的意思不應當限於其字面或者通常採用的意 義，而是應當根據本發明的精神和範圍來理解。因此可以基於整個說明書的內容來確定這 些術語的定義。圖1是示出根據本發明的示意性實施例的用於控制逆變器系統的運行的裝置的 構造的框圖，其中附圖標記100是檢流器。檢流器100可以檢測由逆變器系統輸出的用於驅動電動機的電流。例如，檢流器 100可以通過將變流器連接到逆變器系統和電動機之間連接的電纜上以檢測由逆變器系統 輸出到電動機的三相電流。附圖標記110是d軸/q軸電流轉換器，其將檢流器100的檢測電流轉換成d軸電 流和q軸電流。附圖標記120是d軸電流(磁通量部分)設定單元，其設定響應於用戶操 作的預採樣d軸電流(磁通量部分)。附圖標記130是減法器，其計算由d軸電流(磁通量部分)設定單元120輸出的 預採樣的d軸電流(磁通量部分)和由d軸/q軸電流轉換器110轉換的d軸電流之間的 差值。附圖標記140是比較控制器，其將來自減法器130的輸出電流乘以預設的比較控制增益以生成比較控制電壓。附圖標記150是加法器，其將比較控制器140的比較控制電壓 加到響應於電動機的運行頻率的扭矩部分電壓上以輸出和值作為電動機的驅動電壓。如果電動機在共振頻率運行，如此配置的用於控制逆變器系統的運行的裝置通過 檢流器100檢測由逆變器系統輸出到電動機的電流，並由d軸/q軸電流轉換器將檢測到的 電流轉換成d軸電流和q軸電流。此時，即使電動機在共振頻率中運行，q軸電流也是常數。 但是，如果電動機在共振頻率上運行，則d軸電流產生電流振蕩。 因此，根據本發明的減法器130計算d軸電流和由d軸電流(磁通量部分)設定 單元120輸出的預採樣的d軸電流(磁通量部分)之間的差值。即，在d軸電流大於預採 樣d軸電流(磁通量部分)的情形下，減法器130從d軸電流中減去預採樣d軸電流(磁 通量部分)以計算差值。在d軸電流小於預採樣d軸電流(磁通量部分)的情形下，減法 器130從預採樣d軸電流(磁通量部分)中減去d軸電流以計算差值。在由減法器130計算出d軸電流和預採樣的d軸電流(磁通量部分)之間的差值 的情形下，比較控制器140將減法器130的輸出電流乘以預設的比較控制增益以生成比較 控制電壓。將比較控制器140生成的比較控制電壓輸出到加法器150以允許電動機的驅動頻 率加到扭矩部分電壓上，而將扭矩部分電壓加上比較控制電壓後得到的驅動電壓輸出到逆 變器系統以用於驅動電動機。圖2是示出根據本發明的示意性實施例的用於控制逆變器系統的運行的方法的 信號流程圖。參照圖2，安裝在逆變器系統上的控制器判定逆變器系統操作電動機的運行頻率 是不是共振頻帶(S200)。作為判定的結果，如果判定當前逆變器系統操作電動機的運行頻率不是共振頻 帶，則控制器基於電動機被操作的運行頻率確定扭矩部分電壓(S202)，並輸出所確定的扭 矩部分電壓以允許逆變器系統響應於扭矩部分電壓來驅動電動機(S216)。作為判定的結果(S200)，如果判定當前逆變器系統操作電動機的運行頻率是共振 頻帶，則檢流器100檢測由逆變器系統輸出到電動機的電流(S204)，而d軸/q軸電流轉換 器110將檢測電流轉換成d軸電流和q軸電流(S206)。如果在步驟S206完成了電流轉換，控制器比較d軸電流和由d軸電流(磁通量部 分)設定單元120輸出的預採樣d軸電流(磁通量部分)的大小(S208)。作為比較的結果，如果d軸電流大於預採樣d軸電流(磁通量部分)，則減法器130 從d軸電流中減去預採樣d軸電流(磁通量部分)，而比較控制器140將減後的電流乘以預 設的比較控制增益以計算比較控制電壓㈧(S210)。作為比較的結果，如果d軸電流小於預採樣d軸電流(磁通量部分)，則減法器130 從預採樣d軸電流(磁通量部分)中減去d軸電流，而比較控制器140將減後的電流乘以 預設的比較控制增益以計算比較控制電壓㈧(S212)。在計算出了比較控制電壓㈧的情形下，加法器將比較控制電壓㈧加上響應於 電動機被操作的運行頻率的扭矩部分電壓以生成驅動電壓(S214)，並將生成的驅動電壓輸 出到逆變器系統以在驅動電動機中使用。然而，根據本發明的用於控制逆變器系統的運行的上述裝置和方法可以以許多不同的形式來實施，而不應當理解為限於這裡所闡釋的實施例。因此，本發明的實施例旨在覆 蓋本發明的各種改進和變化，只要它們是在隨附的權利要求及其等同替換的範圍內即可 。
權利要求
1.一種用於控制逆變器系統的運行的裝置，包括檢流器，其被配置為檢測由逆變器系統輸出到電動機的電流； d軸/q軸電流轉換器，其被配置為將由所述檢流器檢測到的電流轉換成d軸電流和q 軸電流；減法器，其被配置為計算所述d軸電流和預採樣的d軸電流(磁通量部分)之間的差值；比較控制器，其被配置為將來自所述減法器的輸出電流乘以預設的比較控制增益以生 成比較控制電壓；以及加法器，其被配置為將所述比較控制電壓加到響應於所述電動機的運行頻率的扭矩部 分電壓上以輸出和值作為所述電動機的驅動電壓。
2.一種用於控制逆變器系統的運行的方法，包括如果電動機的運行頻率在共振頻帶中，則檢測由逆變器系統輸出到所述電動機的電流；將檢測到的電流轉換成d軸電流和q軸電流；計算轉換後的d軸電流和預採樣的d軸電流(磁通量部分)之間的差值； 將計算出的差值乘以預設的比較控制增益以計算比較控制電壓；以及 將計算出的比較控制電壓加到響應於所述電動機的運行頻率的扭矩部分電壓上以生 成所述電動機的驅動電壓。
3.根據權利要求2所述的方法，其進一步包括如果所述電動機的運行頻率不是在所 述共振頻帶中，則使用響應於所述電動機的所述運行頻率的所述扭矩部分電壓來驅動所述 電動機。
全文摘要
一種用於控制逆變器系統的運行的裝置，所述逆變器系統配置為通過使用逆變器來驅動電動機，並且如果發生共振也可在產生共振的頻帶中正常地操作所述電動機，並公開了其方法，其中所述方法包括如果電動機的運行頻率在共振頻帶中，則檢測由逆變器系統輸出到所述電動機的電流；將檢測到的電流轉換成d軸電流和q軸電流；計算轉換得到的d軸電流和預採樣的d軸電流(磁通量部分)之間的差值；將計算出的差值乘以預設的比較控制增益以計算比較控制電壓；以及將計算出的比較控制電壓加到響應於所述電動機的運行頻率的扭矩部分電壓上以生成所述電動機的驅動電壓。
文檔編號H02P21/05GK102130648SQ201010600780
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年1月8日
發明者金效陳 申請人:Ls產電株式會社