專(zhuān)利名稱(chēng)：逆變裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種逆變裝置，它將AC電機(jī)驅(qū)動(dòng)為用于以預(yù)置運(yùn)行模式執(zhí) 行重復(fù)操作的各類(lèi)工業(yè)機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力源。
背景技術(shù)：
圖3是示出所謂V/f控制逆變器的這類(lèi)示例性常規(guī)逆變裝置的電路圖。
在圖3中，10表示具有下面將描述的圖4所示配置的逆變主電路，而20表示 執(zhí)行控制以從逆變主電路10向AC電機(jī)1提供期望AC電源的控制電路。該控制 電路20包括加速/減速調(diào)節(jié)器21，以期望梯度增大或減小來(lái)自高階控制器(未示 出)的頻率指定值，用于控制工業(yè)機(jī)器的運(yùn)行操作、并最終將其轉(zhuǎn)換成與該頻率指 定值一致的頻率設(shè)定值f三電壓模式發(fā)生器，根據(jù)圖3所示的升壓量生成AC電 機(jī)l的初級(jí)電壓設(shè)定值V/ (DC量)，用于增大V/f控制中的電壓與頻率設(shè)定值 fr,以便即使AC電機(jī)1在低速區(qū)運(yùn)行時(shí)也能保持恒定磁通量；積分器23，輸出 頻率設(shè)定值fr的時(shí)間積分所需的相位設(shè)定值G)';電壓指定值發(fā)生器24，基于相位 設(shè)定值 *生成三相AC電壓指定值Vt/、 Vv'、 Vw'以及初級(jí)電壓設(shè)定值Vr;載波 發(fā)生器25，按需基于頻率設(shè)定值fr生成漸變的載波頻率；以及PWM電路26，例 如通過(guò)基于載波頻率的三角波信號(hào)執(zhí)行各個(gè)AC電壓指定值V^、 V丁、V^的PWM 計(jì)算、并對(duì)應(yīng)于計(jì)算結(jié)果生成對(duì)逆變主電路10的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖4是示出圖3所示逆變主電路10的示例性詳細(xì)配置的電路圖。當(dāng)諸如商用 電源的AC電源2經(jīng)由接觸器3施加到逆變主電路10時(shí)，電壓由三相橋式連接的 二極管整流電路11整流。該整流電壓通過(guò)平滑電容器12轉(zhuǎn)換成基本平滑的DC電 壓。DC電壓通過(guò)使IGBT與二極管逆變并聯(lián)電路變成圖4所示的三相橋式連接所 形成的逆變電路13轉(zhuǎn)換成具有期望幅度和頻率的AC電壓。當(dāng)平滑電容器12兩端 之間的電壓因?yàn)锳C電機(jī)1的制動(dòng)操作引起的回饋電流而超出預(yù)定上限值時(shí)，IGBT 14變成0N (導(dǎo)通)狀態(tài)。該0N狀態(tài)會(huì)使回饋電流流入回饋放電電阻15。結(jié)果， 抑制了兩端之間電壓的升高?？蓞⒖糐P-A-7-135731與JP-A-2003-134839。
在使用如圖3和4所示常規(guī)逆變裝置以預(yù)置運(yùn)行模式執(zhí)行重復(fù)操作的各類(lèi)工
業(yè)機(jī)器中，理論上可得到在運(yùn)行模式的一個(gè)周期中逆變主電路10的各個(gè)組件的經(jīng) 計(jì)算溫度上升值，并且各個(gè)組件的電功率容量被選擇成該計(jì)算值不會(huì)超出公差值。 然而，當(dāng)工業(yè)機(jī)器進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，在運(yùn)行模式的一個(gè)周期中作為逆變主電 路10的構(gòu)成組件的諸如逆變電路13及回饋放電電阻15的半導(dǎo)體器件的溫度上升 值可能與所計(jì)算的溫度上升值不同。在工業(yè)機(jī)器中運(yùn)行模式被重復(fù)多次(例如，幾 百次或更多)之后，在最壞的情況下，逆變裝置的保護(hù)電路(未示出)可能過(guò)載。
這產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題逆變裝置將停止而后續(xù)的操作將不能繼續(xù)。
通常，為了解決上面的問(wèn)題，在重復(fù)運(yùn)行模式被重復(fù)預(yù)定次數(shù)的同時(shí)，監(jiān)控 逆變裝置的持續(xù)操作。然而，另一個(gè)問(wèn)題是這種監(jiān)控需要時(shí)間和精力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可解決上述問(wèn)題的逆變裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，向作為用于各種工業(yè)機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力源的AC電機(jī)
提供期望AC電源、并因而執(zhí)行電機(jī)的變速控制的逆變裝置包括溫度上升值估算
單元，該溫度上升值估算單元通過(guò)逆變裝置觀測(cè)在工業(yè)機(jī)器一個(gè)周期的運(yùn)行模式，
并基于一個(gè)周期的觀測(cè)數(shù)據(jù)與該逆變裝置的各個(gè)組件的溫度上升模型，導(dǎo)出在運(yùn)行
模式周期性重復(fù)的情況下逆變裝置的各個(gè)構(gòu)成組件的最大溫度上升估算值。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)本發(fā)明第一方面的逆變裝置中，觀測(cè)數(shù)據(jù)包 括該逆變裝置的輸出電流與載頻。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)本發(fā)明第一方面的逆變裝置中，觀測(cè)數(shù)據(jù)包 括該逆變裝置的輸出電流與載頻，以及該逆變裝置的環(huán)境溫度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)本發(fā)明第一至第三方面之一的逆變裝置中， 得到最大溫度上升估算值的構(gòu)成組件是逆變主電路的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)本發(fā)明第一至第三方面之一的逆變裝置中， 得到最大溫度上升估算值的構(gòu)成組件是逆變主電路的回饋放電電阻。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵诔Ｒ?guī)逆變裝置中另外設(shè)置了溫度上升估算元件并且觀測(cè) 一個(gè)周期的運(yùn)行模式，所以可導(dǎo)出在運(yùn)行模式周期性重復(fù)的情況下各個(gè)構(gòu)成組件的 最大溫度上升估算值，這將在后面進(jìn)行描述。因?yàn)閳?zhí)行了電功率容量的選擇與運(yùn)行
模式的更改，從而估計(jì)值不會(huì)超出構(gòu)成組件的公差值，所以可防止在連續(xù)操作期間 發(fā)生不必要的操作停止。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的逆變裝置的電路圖。 圖2是用于說(shuō)明圖1的操作的流程圖。
圖3是根據(jù)一常規(guī)示例的逆變裝置的電路圖。 圖4是示出圖3 —部分的詳細(xì)配置的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的逆變裝置的電路圖。具有與圖3所示常規(guī)電路 相同功能的元件使用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)示，且不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1所示的逆變裝置具有控制電路30，它通過(guò)在圖3的控制電路20中另外提 供電流檢測(cè)器31與溫度上升值估算單元32來(lái)形成。
在下文中將參考圖2的流程圖描述圖1所示溫度上升值估算單元32的操作。
用圖1所示逆變裝置的溫度上升值估算單元32，工業(yè)機(jī)器中一個(gè)周期的運(yùn)行 模式由逆變裝置觀測(cè)，并基于觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出構(gòu)成逆變主電路10的逆變電路13 (參 見(jiàn)圖4)的最大溫度上升估算值，其中該逆變裝置將AC電機(jī)1驅(qū)動(dòng)為用于以預(yù)置 運(yùn)行模式執(zhí)行重復(fù)操作的各種工業(yè)機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力源。將在下文中描述該導(dǎo)出方 法。
首先，在步驟Sl，逆變電路13的生成損耗每次都根據(jù)電流檢測(cè)器31的相應(yīng) 檢測(cè)值(抽樣值)與來(lái)自載波發(fā)生器25的相應(yīng)載頻來(lái)以預(yù)設(shè)周期周期性地計(jì)算， 作為觀測(cè)數(shù)據(jù)。在導(dǎo)出該生成損耗之前，它必須預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)等獲得，因?yàn)樯蓳p 耗基本上與來(lái)自逆變主電路10的對(duì)各個(gè)載頻值的輸出電流值成比例。
在步驟S2，將在步驟Sl計(jì)算的時(shí)域中的生成損耗值傅立葉變換成頻域數(shù)據(jù)。 在步驟S3，基于在步驟S2獲得的頻域數(shù)據(jù)，以及包括逆變電路13的半導(dǎo)體 器件與逆變電路13的冷卻裝置、并可等價(jià)地視為一階延遲電路的電路的溫度上升 模型來(lái)計(jì)算溫度上升值。
接著，在步驟S4，將溫度上升數(shù)據(jù)傅立葉逆變換成時(shí)域中的溫度上升值。 此外，在步驟S5，基于時(shí)域中的經(jīng)計(jì)算溫度上升值與逆變裝置的環(huán)境溫度導(dǎo) 出在這種情況下(運(yùn)行模式周期性重復(fù))的最大溫度上升估算值。
當(dāng)執(zhí)行步驟S4和S5的計(jì)算時(shí)，通過(guò)使用傅立葉逆變換的標(biāo)度變,法可容易 地在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)出最大溫度上升值。此外，逆變電路13的冷卻裝置的溫度可用來(lái) 代替逆變裝置的環(huán)境溫度。
接著，用圖1所示逆變裝置的溫度上升值估算單元32，工業(yè)機(jī)器中一個(gè)周期 的運(yùn)行模式由逆變裝置觀測(cè)、并基于觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出構(gòu)成逆變主電路10的回饋放電 電阻15 (參見(jiàn)圖4)的最大溫度上升估算值，其中該逆變裝置將AC電機(jī)1驅(qū)動(dòng)為 用于以預(yù)置運(yùn)行模式執(zhí)行重復(fù)操作的各種工業(yè)機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力源。將在下文中描述 該導(dǎo)出方法。
首先，在步驟S1，在IGBT 14處于ON狀態(tài)的情況下回饋放電電阻15的生成 損耗根據(jù)各個(gè)預(yù)置周期的電流檢測(cè)器31的檢測(cè)值(采樣值)與IGBT 14 (參見(jiàn)圖 4)的ON/OFF狀態(tài)來(lái)計(jì)算，作為觀測(cè)值。在導(dǎo)出該生成損耗之前，它必須預(yù)先通 過(guò)試驗(yàn)等獲得，因?yàn)樯蓳p耗基本上與IGBT14的ON周期、以及在該點(diǎn)輸入逆變 主電路IO的電流值成比例。
在步驟S2，將在步驟Sl計(jì)算的時(shí)域中的生成損耗傅立葉變換成頻域數(shù)據(jù)。
在步驟S3，基于在步驟S2獲得的頻域數(shù)據(jù)、以及可等價(jià)地視為一階延遲電路 的回饋放電電阻15的溫度上升模型，來(lái)計(jì)算溫度上升數(shù)據(jù)。
接著，在步驟S4，將溫度上升數(shù)據(jù)傅立葉逆變換成時(shí)域中的溫度上升值。
此外，在步驟S5，基于時(shí)域中的經(jīng)計(jì)算溫度上升值與逆變裝置的環(huán)境溫度導(dǎo) 出在運(yùn)行模式周期性重復(fù)的情況下回饋放電電阻15的最大溫度上升估算值。
當(dāng)回饋放電電阻15的溫度上升值可被視為基本上與IGBT 14的ON周期成比 例時(shí)，可略去在該點(diǎn)對(duì)電流檢測(cè)器31的檢測(cè)值，即輸入逆變主電路10的電流值的 觀測(cè)。
權(quán)利要求
1. 一種逆變裝置，它向作為各類(lèi)工業(yè)機(jī)器的機(jī)械動(dòng)力源的AC電機(jī)提供期望AC電源，并因而執(zhí)行所述電機(jī)的變速控制，其特征在于，所述裝置包括溫度上升值估算單元，所述溫度上升值估算單元通過(guò)所述逆變裝置觀測(cè)工業(yè)機(jī)器中一個(gè)周期的運(yùn)行模式，并基于所述一個(gè)周期的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述逆變裝置的組件的溫度上升模型導(dǎo)出在運(yùn)行模式周期性重復(fù)的情況下所述逆變裝置的組件的最大溫度上升估算值。
2. 如權(quán)利要求1所述的逆變裝置，其特征在于，所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括所述逆變 裝置的輸出電流與載頻。
3. 如權(quán)利要求1所述的逆變裝置，其特征在于，所述觀測(cè)數(shù)據(jù)包括所述逆變 裝置的輸出電流與載頻，以及所述逆變裝置的環(huán)境溫度。
4. 如權(quán)利要求1到3的任 項(xiàng)所述的逆變裝置，其特征在于，所述組件是逆 變主電路的半導(dǎo)體器件。
5. 如權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)所述的逆變裝置，其特征在于，所述組件是逆 變主電路的再生放電電阻。
6. 如權(quán)利要求1到5的任一項(xiàng)所述的逆變裝置，其特征在于，所述所述溫度升值估算單兀適于基于所述 一個(gè)周期的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述逆變裝置的各個(gè)組件的 溫度h升模型導(dǎo)出所述逆變裝置的多個(gè)組件的每一個(gè)的各自最大溫度上升估算值。
全文摘要
預(yù)置工業(yè)機(jī)器中一個(gè)周期的運(yùn)行模式由另外設(shè)置于常規(guī)逆變裝置中的電流檢測(cè)器和溫度上升值估算單元觀測(cè)。該溫度上升值估算單元基于一個(gè)周期的觀測(cè)值以及逆變裝置的各個(gè)構(gòu)成組件的溫度上升模式導(dǎo)出在運(yùn)行模式周期性重復(fù)的情況下各個(gè)組件的最大溫度上升估算值。
文檔編號(hào)H02M7/42GK101207338SQ20061017324
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者市原孝男 申請(qǐng)人:富士電機(jī)機(jī)器制御株式會(huì)社