专利名称：逆变装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种逆变装置，它将AC电机驱动为用于以预置运行模式执 行重复操作的各类工业机器的机械动力源。
背景技术：
图3是示出所谓V/f控制逆变器的这类示例性常规逆变装置的电路图。
在图3中，10表示具有下面将描述的图4所示配置的逆变主电路，而20表示 执行控制以从逆变主电路10向AC电机1提供期望AC电源的控制电路。该控制 电路20包括加速/减速调节器21，以期望梯度增大或减小来自高阶控制器(未示 出)的频率指定值，用于控制工业机器的运行操作、并最终将其转换成与该频率指 定值一致的频率设定值f三电压模式发生器，根据图3所示的升压量生成AC电 机l的初级电压设定值V/ (DC量)，用于增大V/f控制中的电压与频率设定值 fr,以便即使AC电机1在低速区运行时也能保持恒定磁通量；积分器23，输出 频率设定值fr的时间积分所需的相位设定值G)';电压指定值发生器24，基于相位 设定值 *生成三相AC电压指定值Vt/、 Vv'、 Vw'以及初级电压设定值Vr;载波 发生器25，按需基于频率设定值fr生成渐变的载波频率；以及PWM电路26，例 如通过基于载波频率的三角波信号执行各个AC电压指定值V^、 V丁、V^的PWM 计算、并对应于计算结果生成对逆变主电路10的驱动信号。
图4是示出图3所示逆变主电路10的示例性详细配置的电路图。当诸如商用 电源的AC电源2经由接触器3施加到逆变主电路10时，电压由三相桥式连接的 二极管整流电路11整流。该整流电压通过平滑电容器12转换成基本平滑的DC电 压。DC电压通过使IGBT与二极管逆变并联电路变成图4所示的三相桥式连接所 形成的逆变电路13转换成具有期望幅度和频率的AC电压。当平滑电容器12两端 之间的电压因为AC电机1的制动操作引起的回馈电流而超出预定上限值时，IGBT 14变成0N (导通)状态。该0N状态会使回馈电流流入回馈放电电阻15。结果， 抑制了两端之间电压的升高。可参考JP-A-7-135731与JP-A-2003-134839。
在使用如图3和4所示常规逆变装置以预置运行模式执行重复操作的各类工
业机器中，理论上可得到在运行模式的一个周期中逆变主电路10的各个组件的经 计算温度上升值，并且各个组件的电功率容量被选择成该计算值不会超出公差值。 然而，当工业机器进行实际操作时，在运行模式的一个周期中作为逆变主电 路10的构成组件的诸如逆变电路13及回馈放电电阻15的半导体器件的温度上升 值可能与所计算的温度上升值不同。在工业机器中运行模式被重复多次(例如，几 百次或更多)之后，在最坏的情况下，逆变装置的保护电路(未示出)可能过载。
这产生一个问题逆变装置将停止而后续的操作将不能继续。
通常，为了解决上面的问题，在重复运行模式被重复预定次数的同时，监控 逆变装置的持续操作。然而，另一个问题是这种监控需要时间和精力。
发明内容
本发明的一个目的是提供可解决上述问题的逆变装置。
根据本发明的第一方面，向作为用于各种工业机器的机械动力源的AC电机
提供期望AC电源、并因而执行电机的变速控制的逆变装置包括温度上升值估算
单元，该温度上升值估算单元通过逆变装置观测在工业机器一个周期的运行模式，
并基于一个周期的观测数据与该逆变装置的各个组件的温度上升模型，导出在运行
模式周期性重复的情况下逆变装置的各个构成组件的最大温度上升估算值。
根据本发明的第二方面，在根据本发明第一方面的逆变装置中，观测数据包 括该逆变装置的输出电流与载频。
根据本发明的第三方面，在根据本发明第一方面的逆变装置中，观测数据包 括该逆变装置的输出电流与载频，以及该逆变装置的环境温度。
根据本发明的第四方面，在根据本发明第一至第三方面之一的逆变装置中， 得到最大温度上升估算值的构成组件是逆变主电路的半导体器件。
根据本发明的第五方面，在根据本发明第一至第三方面之一的逆变装置中， 得到最大温度上升估算值的构成组件是逆变主电路的回馈放电电阻。
根据本发明，因为在常规逆变装置中另外设置了温度上升估算元件并且观测 一个周期的运行模式，所以可导出在运行模式周期性重复的情况下各个构成组件的 最大温度上升估算值，这将在后面进行描述。因为执行了电功率容量的选择与运行
模式的更改，从而估计值不会超出构成组件的公差值，所以可防止在连续操作期间 发生不必要的操作停止。
图1是根据本发明一实施例的逆变装置的电路图。 图2是用于说明图1的操作的流程图。
图3是根据一常规示例的逆变装置的电路图。 图4是示出图3 —部分的详细配置的电路图。
具体实施例方式
图1是根据本发明一实施例的逆变装置的电路图。具有与图3所示常规电路 相同功能的元件使用相同标号标示，且不再进行详细描述。
图1所示的逆变装置具有控制电路30，它通过在图3的控制电路20中另外提 供电流检测器31与温度上升值估算单元32来形成。
在下文中将参考图2的流程图描述图1所示温度上升值估算单元32的操作。
用图1所示逆变装置的温度上升值估算单元32，工业机器中一个周期的运行 模式由逆变装置观测，并基于观测数据导出构成逆变主电路10的逆变电路13 (参 见图4)的最大温度上升估算值，其中该逆变装置将AC电机1驱动为用于以预置 运行模式执行重复操作的各种工业机器的机械动力源。将在下文中描述该导出方 法。
首先，在步骤Sl，逆变电路13的生成损耗每次都根据电流检测器31的相应 检测值(抽样值)与来自载波发生器25的相应载频来以预设周期周期性地计算， 作为观测数据。在导出该生成损耗之前，它必须预先通过试验等获得，因为生成损 耗基本上与来自逆变主电路10的对各个载频值的输出电流值成比例。
在步骤S2，将在步骤Sl计算的时域中的生成损耗值傅立叶变换成频域数据。 在步骤S3，基于在步骤S2获得的频域数据，以及包括逆变电路13的半导体 器件与逆变电路13的冷却装置、并可等价地视为一阶延迟电路的电路的温度上升 模型来计算温度上升值。
接着，在步骤S4，将温度上升数据傅立叶逆变换成时域中的温度上升值。 此外，在步骤S5，基于时域中的经计算温度上升值与逆变装置的环境温度导 出在这种情况下(运行模式周期性重复)的最大温度上升估算值。
当执行步骤S4和S5的计算时，通过使用傅立叶逆变换的标度变,法可容易 地在短时间内导出最大温度上升值。此外，逆变电路13的冷却装置的温度可用来 代替逆变装置的环境温度。
接着，用图1所示逆变装置的温度上升值估算单元32，工业机器中一个周期 的运行模式由逆变装置观测、并基于观测数据导出构成逆变主电路10的回馈放电 电阻15 (参见图4)的最大温度上升估算值，其中该逆变装置将AC电机1驱动为 用于以预置运行模式执行重复操作的各种工业机器的机械动力源。将在下文中描述 该导出方法。
首先，在步骤S1，在IGBT 14处于ON状态的情况下回馈放电电阻15的生成 损耗根据各个预置周期的电流检测器31的检测值(采样值)与IGBT 14 (参见图 4)的ON/OFF状态来计算，作为观测值。在导出该生成损耗之前，它必须预先通 过试验等获得，因为生成损耗基本上与IGBT14的ON周期、以及在该点输入逆变 主电路IO的电流值成比例。
在步骤S2，将在步骤Sl计算的时域中的生成损耗傅立叶变换成频域数据。
在步骤S3，基于在步骤S2获得的频域数据、以及可等价地视为一阶延迟电路 的回馈放电电阻15的温度上升模型，来计算温度上升数据。
接着，在步骤S4，将温度上升数据傅立叶逆变换成时域中的温度上升值。
此外，在步骤S5，基于时域中的经计算温度上升值与逆变装置的环境温度导 出在运行模式周期性重复的情况下回馈放电电阻15的最大温度上升估算值。
当回馈放电电阻15的温度上升值可被视为基本上与IGBT 14的ON周期成比 例时，可略去在该点对电流检测器31的检测值，即输入逆变主电路10的电流值的 观测。
权利要求
1. 一种逆变装置，它向作为各类工业机器的机械动力源的AC电机提供期望AC电源，并因而执行所述电机的变速控制，其特征在于，所述装置包括温度上升值估算单元，所述温度上升值估算单元通过所述逆变装置观测工业机器中一个周期的运行模式，并基于所述一个周期的观测数据与所述逆变装置的组件的温度上升模型导出在运行模式周期性重复的情况下所述逆变装置的组件的最大温度上升估算值。
2. 如权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，所述观测数据包括所述逆变 装置的输出电流与载频。
3. 如权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，所述观测数据包括所述逆变 装置的输出电流与载频，以及所述逆变装置的环境温度。
4. 如权利要求1到3的任 项所述的逆变装置，其特征在于，所述组件是逆 变主电路的半导体器件。
5. 如权利要求1到3的任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述组件是逆 变主电路的再生放电电阻。
6. 如权利要求1到5的任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述所述温度升值估算单兀适于基于所述 一个周期的观测数据与所述逆变装置的各个组件的 温度h升模型导出所述逆变装置的多个组件的每一个的各自最大温度上升估算值。
全文摘要
预置工业机器中一个周期的运行模式由另外设置于常规逆变装置中的电流检测器和温度上升值估算单元观测。该温度上升值估算单元基于一个周期的观测值以及逆变装置的各个构成组件的温度上升模式导出在运行模式周期性重复的情况下各个组件的最大温度上升估算值。
文档编号H02M7/42GK101207338SQ20061017324
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者市原孝男 申请人:富士电机机器制御株式会社