[發明專利]功率變換裝置

無效

• 申請號: 201280052809.8
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103907282A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 坂井俊文;永田浩一郎;巖路善尚;島田基巳
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04;H02P21/00;H02P27/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王亞愛

技術領域

本發明涉及發動機發電機系統以及電動機驅動系統的功率變換裝置，特別是涉及實現適于抑制發電機與發動機之間的軸或與電動機連接的旋轉設備的軸的振動的控制的功率變換裝置。

背景技術

在通過功率變換器對電動機進行可變速驅動且經由減速齒輪、增速齒輪等而使送風機、泵、壓縮機等旋轉設備運轉的電動機驅動系統中，有時在電動機與旋轉設備間的軸上產生特定頻率的振動分量。該振動頻率是設備固有的頻率，在功率變換器驅動中，需要進行控制，以使該固有頻率的振動不會對系統帶來惡劣影響。

因此，公知如下的技術：控制功率變換器的輸出頻率，以便縮短(skip)振動變大的特定頻率下的運轉時間。此外，在特定頻率附近的驅動中，為了消除所述振動分量，例如，如專利文獻1記載的那樣，有如下技術：推定速度變動、扭矩變動分量，按照施加用于消除這些脈動的相反的電動機扭矩的方式來控制功率變換器。

此外，在專利文獻2中，按照使由電動機產生的電動機扭矩或者電動機扭矩電流中所包含的振動分量的相位相對于電動機的旋轉電角頻率中所包含的同一頻率的振動分量的相位而超前90度以上的方式，控制用于驅動電動機的電壓，從而抑制振動分量。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2007-252142號公報

專利文獻2：JP特開2010-259275號公報

發明內容

發明要解決的問題

在專利文獻1中，根據旋轉速度將驅動系統的脈動扭矩或電動機的負載扭矩推定為干擾扭矩，補償電動機扭矩來消除那些干擾扭矩。但是，速度推定或軸振動扭矩的推定缺乏電動機或機械系統的信息。需要事先獲得這些常數或者事先測量這些常數，在這些值不同于實際值的情況下，反而有可能產生有助于振動的扭矩。此外，在控制運算變得復雜而導致控制延遲變得顯著的情況下，有可能產生有助于振動的扭矩。

在專利文獻2中，按照使扭矩電流Iq或者電動機扭矩τG中所包含的振動分量相對于電動機的旋轉角頻率ω1中所包含的振動分量超前90度以上的方式來控制q軸電壓指令，從而抑制機械系統的振動。但是，在將現有技術的專利文獻2應用于基于發動機發電機的電動機驅動系統中的情況下，由于功率變換器的高次諧波的影響、電動機負載變動引起的直流電壓變動的影響，產生d軸與q軸的電壓干擾所引起的電流脈動相互增強的現象，有可能會增加軸振動。此外，由于根據電動機的電傳遞特性，僅在q軸電壓指令中設置基于電流檢測值IqFB的振動抑制環，因此dq軸間干擾的影響所引起的振動有可能會增加，或者d軸電流有可能會增加。

本發明的目的是鑒于上述問題而提供一種在基于發動機發電機的電動機驅動系統中能夠抑制振動分量的發動機發電機系統、功率變換器、發電機控制裝置以及發電機的控制方法。

此外，作為其他的目的，由于在家電、鋼鐵、普通高壓產業驅動領域中，發電機、發動機以及電動機等機械系統的各種常數精度可以比較低但期望控制方式的增益設計比較容易，因此提供一種常數強健性(robust)高的功率變換器以及軸振動的抑制控制單元。

用于解決問題的手段

為了實現上述目的，本發明的特征在于，在發動機發電機系統的功率變換裝置中，按照使發電機的轉子磁通量方向的d軸電流中所包含的振動分量的相位相對于所述發電機的旋轉電角頻率中所包含的同一頻率的振動分量的相位超前90度以上的方式來調整用于控制所述發電機的所述d軸的電壓，進一步按照使與所述d軸正交的q軸電流中所包含的振動分量的相位相對于所述發電機的旋轉電角頻率中所包含的同一頻率的振動分量的相位超前90度以上的方式來調整所述q軸的電壓。

具體而言，在具備發電機、驅動所述發電機的發動機、檢測流過所述發電機中的電流的電流檢測器、根據載波信號對三相電壓指令信號進行脈寬調制的PWM信號控制部、由進行了脈寬調制的選通信號驅動的功率變換裝置、電動機、和驅動所述電動機的功率變換器的發動機發電機系統的功率變換裝置中，具備對控制所述發電機的功率變換器的輸出電壓進行調整的dq軸電壓調整部，所述dq軸電壓調整部按照使所述發電機的轉子磁通量方向的d軸電流中所包含的振動分量的相位相對于所述發電機的旋轉電角頻率中所包含的同一頻率的振動分量的相位超前90度以上的方式來調整用于控制發電機的所述d軸的電壓，進一步按照使與所述d軸正交的q軸電流中所包含的振動分量的相位相對于所述發電機的旋轉電角頻率中所包含的同一頻率的振動分量的相位超前90度以上的方式來調整所述q軸的電壓。