专利名称：变频器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变频器装置，更具体地说，涉及一种其整流装置的输出端子上连接着由容量很小的电容器构成的平滑装置、输出电压以交流电源频率的2倍频发生大幅度脉动的变频器装置，由这一变频器装置对电动机的旋转速度进行控制。
背景技术：
在一般情况下，在这种带有由小容量电容器构成的平滑装置的变频器装置中，如果使用的是转矩脉动很大的电动机，就不能将每一周内的旋转速度控制成大致一定。
图5为现有的变频器装置中的速度指令生成装置的概略示意图。一般来说，在设有由小容量电容器构成的平滑装置的变频器装置中，输出电压会以交流电源频率的2倍频发生很大的脉动，变频器装置则与这样的输出电压相适应地进行操作(其中的一例可参考日本专利公开公报特开2002-223599)。
但是，在使用上述的现有装置进行驱动控制时，如果使用的是负载转矩脉动较大、每一周内的旋转速度不稳定的电动机的话，就会发生电动机旋转一周时的旋转速度不能保持一定、无法进行稳定的驱动的问题。
发明内容
本发明旨在解决先有技术中存在的上述问题，其目的在于提供一种变频器装置，所述变频器装置通过发出使电动机每一周内的旋转速度成为一定的速度指令，进行使电动机每一周内的旋转速度保持稳定的驱动。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的变频器装置中包括对交流电源进行整流的整流装置；使所述整流装置的输出电压以交流电源频率的2倍频发生脉动的平滑装置；将平滑电压变换成所希望的交流电压以驱动电动机的直流-交流变换装置；和将与所述平滑电压相对应的、用于驱动电动机的信息传递到所述直流-交流变换装置中的驱动控制装置。其中，所述驱动控制装置进行使所述电动机每一周内的速度大致成为一定的速度控制。这样，在构成平滑装置的电容器及电抗器的容量被降低了的变频器装置中，即使电动机的转矩有脉动，也可以使电动机的旋转速度维持一定，实现稳定的驱动。
本发明产生的技术效果如下。本发明的变频器装置能进行使电动机每一周内的旋转速度保持稳定的驱动，从而抑制电动机的振动/噪声，实现稳定的驱动。
本发明
具体实施例方式
概述如下。其第1方案中的变频器装置包括对交流电源进行整流的整流装置；使所述整流装置的输出电压以交流电源频率的2倍频发生脉动的平滑装置；将平滑电压变换成所希望的交流电压以驱动电动机的直流-交流变换装置；和将与所述平滑电压相对应的、用于驱动电动机的信息传递到所述直流-交流变换装置中的驱动控制装置。其中，所述驱动控制装置进行使所述电动机每一周内的速度大致成为一定的速度控制。这样，即使电动机的转矩有脉动，也可以使电动机的旋转速度维持一定。因此，不但可以降低构成平滑装置的电容器及电抗器的容量，以减小装置体积和降低成本，而且还可以抑制电动机驱动时的振动和噪声，实现稳定的驱动。
第2方案为，第1方案的变频器装置中所述的平滑装置中包括电容器及电抗器，由所述电容器及电抗器确定的共振频率被设定为大于或等于交流电源频率的40倍。这样，可以使输入到整流装置中的输入电流的电源高次谐波特性实现高性能化。
第3方案为，在第1或者第2方案任一方案的变频器装置中，构成所述平滑装置的电容器使用的是薄膜电容器。这样，在选择使用环境时可以不用考虑温度对使用寿命的影响。
第4方案为，第1至第3方案的任一方案的变频器装置中所述的电动机使用的是单活塞旋转压缩机。这样，可以使用低成本的电动机来实现稳定的驱动，并降低振动和噪声。
图1为本发明的一个实施例中的变频器装置的结构框图，图2(a)～(d)为该变频器装置的各种操作波形图，图3为该电动机的负载转矩特性图，图4为该驱动控制装置的概略控制框图，图5为现有的变频器装置中的驱动控制装置的概略控制框图。
上述附图中，1为交流电源，2为整流装置，3为平滑装置，4为直流-交流变换装置，5为电动机，6为驱动控制装置。
具体实施方式
下面参照附图来对本发明的一个实施例进行详细说明。但是需要指出的是，这样的实施例并不具有限定本发明范围的作用。
图1为本发明的一个实施例中的变频器装置的结构框图，这一变频器装置被用在电动机的转矩脉动很大的单活塞旋转压缩机中。
图1的变频器装置中包括整流装置2、平滑装置3、直流-交流变换装置4和驱动控制装置6。其中，整流装置2由二极管桥式电路构成，该二极管桥式电路由属于单相交流电源的市电电源等交流电源1进行供电，并对供给的交流电源1进行全波整流。平滑装置3中的电容值被设定为使所述整流装置2的输出电压以交流电源频率的2倍频发生很大的脉动。直流-交流变换装置4由多个半导体开关元件构成，将来自所述平滑装置3的输出电压变换成所希望的电压/频率，从而对电动机5进行驱动。驱动控制装置6由微电脑构成，用于把与脉动很大的平滑电压相对应的电动机驱动指令、和使电动机5每一周内的旋转速度变得一定的速度指令形成的合成指令加到直流-交流变换装置4中。
另外，平滑装置3中设有用于使共振频率设定为大于或等于交流电源频率的40倍的小容量薄膜电容器；和用于使涌入到该电容器中的充放电电流峰值下降的电抗器。
另外，所述平滑装置3中的电抗器只要接到交流电源1和构成平滑装置3的薄膜电容器之间即可，具体位置在整流装置2的前、后都可以。
下面对具有上述构成的变频器装置中的操作情况和作用进行详细说明。
图2为本实施例中的各种工作波形。这里，首先对现有的变频器装置中的操作情况进行说明。
在交流电源1采用频率fac＝50Hz或者60Hz的市电电源的场合下，其电压波形为图2(a)中所示的周期Tac＝20ms或者16.7ms的正弦波波形。这一正弦波波形由用多个二极管组合而成的桥式电路构成的整流装置2进行全波整流时，即成为如图2(b)中所示的、以电源周期的半周期即Tac/2发生脉动的全波整流波形。
这一全波整流波形接下来由平滑装3进行平滑处理，经平滑处理后的波形如图2(c)中所示。平滑装置2中的电抗器和电容器的共振频率fc如下[公式1]fc＝1/(2π*(L1C1))这里的电抗器和电容器的值被设定成使共振频率fc达到交流电源频率fac的40倍以上。举例来说，在交流电源频率fac＝50Hz的场合下，使用的是电抗值为0.5mH的电抗器和电容值为10μF和电容器。此时的共振频率fc为 fc(＝2250Hz)＞40*fac(＝50Hz)这样，通过大大减小平滑装置3中的电容器容量，可以使经平滑处理后的波形如图2(c)中所示的全波整流波形一样以交流电源周期的半周期Tac/2发生很大的脉动，其波动率可大于或等于80％。另外，如图2(d)中所示，交流输入电流的通电(时间)幅度也将变宽，从而可以提高输入功率因数及电源的高次谐波性能。
图5中示出了对应于这一以周期Tac/2发生大幅度脉动的平滑电压的电动机驱动指令的常规性生成装置的方框图。这一驱动指令生成装置中施加有固定的直流电压和脉动电压，驱动控制装置6根据其差分值形成驱动指令，在电压不足时对不足部分进行补充，而在电压过大时则使过多的部分发生减少。驱动控制装置6形成的指令被输出到直流-交流变换装置4中。这样，就可以进行与脉动电压相对应的驱动控制。
但是，在使用单活塞旋转压缩机的场合下，转矩会受到负载转矩特性的影响，会象图3中所示的那样发生很大的脉动，因而每一周内的旋转速度也有很大的变动。此时，采用上述常规的驱动指令形成方式的话，使每一周内的旋转速度保持大致一定、实现稳定的驱动是不可能的。
为此，本发明提出了如图4的方框图中所示的驱动指令形成装置，这种驱动指令形成装置能够适用于施加电压及电动机5的负载转矩中具有很大脉动的情况。其中，除了施加上带有脉动的电压之外，还施加有一个固定电压，根据其差分值形成驱动指令，这样，形成的驱动指令不但可以在电压不足时对其不足部分进行补充、在电压过大时使其过多部分发生减少；此外，在每一周内的旋转速度因转矩有脉动而发生变动时，还可以根据其与固定的目标旋转速度之间的差值形成速度指令，在速度过低时发生加速指令，在速度过高时发出减速指令。
驱动控制装置6将这两种指令加以合成，然后输出到直流-交流变换装置4中。这样，在平滑电压中存在很大脉动的变频器装置中，即使在使用负载转矩脉动很大的单活塞旋转压缩机的那样的电动机5的场合下，也可以使每一周内的旋转速度大致维持一定，实现低振动/低噪声、稳定的驱动。
如上所述，上述的本实施例中设置有驱动控制装置6，将与平滑装置3的输出电压的脉动相对应的驱动指令、及使每一周内的旋转速度成为一定的速度指令加以合成，然后再将合成后的指令输出到直流-交流变换装置4中。这样，在为了实现装置小型化/降低制造成本而使平滑装置3的电容量减小、因而电压脉动也将变大的变频器装置中，即使是负载转矩脉动大的单活塞旋转压缩机那样的电动机5，也能使每一周内的旋转速度大致保持一定，实现稳定的驱动，降低驱动时的振动/噪声。
综上所述，在为了实现装置的小型化/制造成本的降低而采用薄膜电容器等小容量电容器构成的平滑装置、因而输出电压的脉动也较大的变频器装置中，如果采用本发明中的变频器装置的话，即使是负载转矩脉动很大的单活塞旋转压缩机等电动机也可以实现低振动/低噪声的驱动。因此，本发明可以适用于空调器等带有电动机的所有机器设备中。
权利要求
1.一种变频器装置，其特征在于包括对交流电源进行整流的整流装置；使所述整流装置的输出电压以交流电源频率的2倍频发生脉动的平滑装置；将平滑电压变换成所希望的交流电压以驱动电动机的直流-交流变换装置；和将与所述平滑电压相对应的、用于驱动电动机的信息传递到所述直流-交流变换装置中的驱动控制装置，其中，所述驱动控制装置进行使所述电动机每一周内的速度大致成为一定的速度控制。
2.如权利要求1所述的变频器装置，其特征在于所述平滑装置中包括电容器及电抗器，由所述电容器及电抗器确定的共振频率被设定为大于或等于交流电源频率的40倍。
3.如权利要求1或者2所述的变频器装置，其特征在于构成所述平滑装置的电容器使用的是薄膜电容器。
4.如权利要求1或者2所述的变频器装置，其特征在于所述电动机使用的是单活塞旋转压缩机。
5.如权利要求3中所述的变频器装置，其特征在于所述电动机使用的是单活塞旋转压缩机。
全文摘要
本发明的变频器装置中包括对交流电源(1)进行整流的整流装置(2)；其电容值被设定为使所述整流装置的输出电压大致以交流电源频率的2倍频发生脉动的平滑装置(3)；将平滑电压变换成所希望的交流电压从而对电动机(5)进行驱动的直流－交流变换装置(4)；和向所述直流－交流变换装置送出与所述平滑电压相对应的、用于驱动电动机的信息的驱动控制装置(6)。驱动控制装置对所述电动机进行速度控制，使每一周内的速度大致成为一定。这样，在构成平滑装置的电容器及电抗器的容量被降低了的变频器装置中，即使电动机的转矩有脉动，也可以使电动机的旋转速度维持一定，实现稳定的驱动。
文档编号H02M7/48GK1848646SQ20061006613
公开日2006年10月18日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者福荣贵史, 小川正则, 松城英夫 申请人:松下电器产业株式会社