[發明專利]電動機驅動系統、電動機的控制方法以及電力變換裝置

有效

• 申請號: 201610045502.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105915148B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 永田浩一郎;片山敏男
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P27/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 范勝杰,文志

技術領域

本發明涉及一種電動機驅動系統、電動機的控制方法以及電力變換裝置。

背景技術

使用一般被稱為逆變器的電力變換裝置的電動機驅動系統生成頻率可變的交流電力來提供給電動機，由此對電動機進行可變速驅動。由此，電動機驅動系統能夠控制使用風扇、泵、壓縮機等電動機的旋轉設備的運轉。

但是，在電動機中，有時不在正常的環境下而是在嚴酷的環境下使用。例如，設置在數百米～數公里的地下深處的壓縮機、泵那樣的設備中使用的電動機在高溫、高濕、腐蝕性氣體氣氛等嚴酷的環境下運轉。在該情況下，電動機和電力變換裝置經由數百米～數公里長的電纜電連接。

在嚴酷的環境下使用的電動機具備冷卻功能、屏蔽功能等必要的保護功能。但是，如果電動機持續受到高溫、腐蝕等的影響，則阻抗等電動機常數變化，電動機的驅動有可能產生不良。如果電動機的驅動產生不良，則旋轉設備不會如期待的那樣動作，包括該旋轉設備的整個設備的運轉率降低。

在此，已知以下的現有技術，即將各種傳感器設置在電動機中或電動機周邊，分析這些傳感器的信號，由此推定電動機的狀態，判定是否發生了異常(專利文獻1)。在該現有技術中，根據從逆變器向電動機施加的輸出電流的電流值和輸出電壓的電壓值計算電動機運轉狀態值，并根據該計算出的電動機運轉狀態值，判定電動機是否發生了異常。

作為其他的現有技術，已知比較電動機的實際消耗功率和推定消耗功率，根據該比較結果判定電動機控制裝置的異常狀態(專利文獻2)。

在專利文獻1所記載的現有技術中，根據電動機的電流值和電壓值檢測電動機的運轉狀態。但是，作為這些電流值和電壓值使用瞬時值，因此在發生了突發的瞬時變化的情況下，有可能誤檢測為異常狀態。

在專利文獻1的現有技術中，也可以在連續數周期檢測出異常的情況下判定為異常狀態。但是，在如嚴酷的環境下的老化那樣電動機常數緩慢地變化的情況下，只根據數周期的監視結果難以正確地判定電動機的異常狀態。

在專利文獻2所記載的現有技術中，在閾值以上的狀態持續一定時間的情況下，判定是電動機控制裝置的異常。但是，在專利文獻2中，為了檢測電動機的實際消耗功率，需要電壓傳感器和電流傳感器，并且為了運算推定消耗功率，還需要用于測量電動機的轉速的速度傳感器。并且，速度傳感器必須設置在電動機主體或其近旁，因此必須具備耐受高溫、高濕、腐蝕性氣體氣氛等嚴酷環境的規格。能夠在這樣的嚴酷的環境下使用的速度傳感器一般昂貴，還需要進行該傳感器的安裝操作。

并且，在專利文獻1和專利文獻2所記載的現有技術中，在檢測出電動機或電動機控制裝置的異常狀態的情況下，為了確保安全只是緊急停止電動機，完全沒有考慮用于延長電動機的壽命的控制。在嚴酷的環境下使用的電動機一般難以由操作者進行維護作業，因此需要將故障發生防患于未然。

專利文獻1：日本特開2012-75293號公報

專利文獻2：日本特開2009-207315號公報

發明內容

本發明是著眼于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種電動機驅動系統、電動機的控制方法以及電力變換裝置，其能夠通過比較簡單的結構判定電動機的狀態，抑制電動機發生故障。本發明的其他目的在于，提供一種電動機驅動系統、電動機的控制方法以及電力變換裝置，其不使用速度傳感器等設置在電動機主體或其周邊的特別的傳感器就能夠判定電動機的狀態，能夠抑制故障的發生。

為了解決上述問題，本發明的電動機驅動系統具備：電動機；以及對該電動機進行可變速驅動的電力變換裝置，電力變換裝置通過對電動機輸出預定頻率的交流電壓，來驅動電動機，根據電動機的輸出電壓在預定時間中的變化，判定輸出電壓是否進行了預定值以上的變化，在輸出電壓進行了預定值以上的變化的情況下，判定為檢測出異常預兆，降低預定頻率的值。

根據本發明，根據電動機的輸出電壓在預定時間中的變化，檢測異常預兆，因此能夠不受到突發的瞬時值的影響地檢測電動機的異常預兆。并且，根據本發明，如果判定為檢測出異常預兆，則降低向電動機施加的交流電力的預定頻率，因此能夠抑制電動機故障。在本發明中，能夠提高電動機的維護性和可靠性。

附圖說明

圖1是第一實施例的電動機驅動系統的整體結構圖。

圖2是模擬地表示因電阻變化造成的輸出電壓值和電壓指令值的變化的圖表。

圖3是表示控制向電動機的輸出的處理的流程圖。

圖4是第二實施例的電動機驅動系統的整體結構圖。

圖5涉及第三實施例，是表示輸出控制處理的流程圖。