[發明專利]旋轉機驅動系統

在審

• 申請號: 201880090682.6
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN111801887A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 高橋曉史;巖路善尚;杉本慎治
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P25/18
• 分類號: H02P25/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

具備：旋轉機，具有多個繞組；相電流檢測電路，對向旋轉機供給的相電流進行檢測；逆變裝置，包含將來自直流電源的直流電力變換為交流電力的逆變電路、和基于相電流檢測電路檢測的相電流對逆變電路的電力變換進行控制的控制裝置，使旋轉機進行可變速運轉；以及繞組切換裝置，通過來自控制裝置的指令切換多個繞組的連接，控制裝置在變更旋轉機的旋轉區域的情況下，停止從逆變電路向旋轉機的電流供給，并且，將通過旋轉機的勵磁磁通感應的線間內部電壓比直流電源的直流電壓小作為條件，將旋轉機的旋轉區域從低速旋轉區域切換為高速旋轉區域或者從高速旋轉區域切換為低速旋轉區域。

技術領域

本發明涉及對旋轉機進行驅動的旋轉機驅動系統。

背景技術

通過逆變裝置進行可變速運轉的旋轉機的效率一般用在恒定負載條件下使轉速推移而得到的效率曲線來表示，在所要求的旋轉范圍中的一部分的旋轉區域中效率成為峰值。為了實現設備的節能化，重要的是在寬廣的旋轉范圍內使效率曲線提高，并減少旋轉機的電力損失。

然而，在現有旋轉機中，已知在低速旋轉區域中效率變低。作為該重要因素之一，可列舉出在現有旋轉機中，為了擴大旋轉范圍而設計成電感變小。在電感小的現有旋轉機中，對向旋轉機供給的大致正弦波狀的電流波形重疊了與逆變裝置的開關頻率對應的諧波分量。因此，在旋轉機的鐵芯產生的鐵損的諧波分量、因定子繞組的趨膚效應以及鄰近效應而產生的交流銅損等變大，結果導致旋轉機的效率降低。

與此相對，已知通過在設計階段對旋轉機進行高電感化，能夠降低電流值本身，并且能夠降低諧波分量。由此，能夠實現低速旋轉區域中的效率提高，另一方面，除了高速旋轉區域的效率降低之外，還存在不能驅動至高速旋轉區域而轉子失步的課題。

針對這樣的課題，存在如專利文獻1那樣在低速旋轉區域和高速旋轉區域切換定子繞組的連接的技術。在旋轉機的驅動中切換連接的情況下，在切換接點產生電弧而接點壽命降低。在專利文獻1中，公開了以避免接點電弧為目的而對轉矩指令進行范圍限定，并在使逆變主電路成為非通電狀態的基礎上切換連接的技術。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平5-3694號公報

發明內容

發明要解決的課題

接點電弧的產生原因在于，在接點斷開閉動作時接點間的距離微小的瞬間，該部的電場強度增大，從而導致絕緣擊穿，流過過大的電流。因此，在即使接點部分為非通電狀態在接點間也產生電位差、且在接點閉合的狀態下形成能夠通電的回路的結構中，無法避免接點電弧的產生，難以實現接點的長壽命化。

該課題在低速旋轉區域與高速旋轉區域之間過渡的過程中切換繞組連接的情況下也是同樣的。即使在非通電狀態下將逆變主電路切換繞組連接，在通過旋轉機的勵磁磁通而感應的線間內部電壓Vac與供給至逆變裝置的直流電壓Vdc之間也必然產生電位差。因此，在接點間也產生電位差，并且在接點閉合的狀態下形成能夠通電的回路。因此，在每次根據旋轉機的加減速進行繞組的連接切換時反復產生接點電弧，接點的壽命變短，從而除了維護成本增大之外，還存在接點熔融等不良情況風險升高，從而作為驅動系統的可靠性降低這樣的課題。

另外，作為解決上述的課題的手段，公開了用半導體開關元件構成切換接點的方法。然而，在該方法中，在旋轉機的驅動時始終對開關元件通電，因此，產生導通損耗。即，由于在切換接點部產生新的電力損失，因此從提高驅動系統整體的能源效率的觀點來看，不能說是上策。

本發明的目的在于，不產生接點電弧而變更旋轉機的旋轉區域。

用于解決課題的手段