[发明专利]用于可变速感应电动机的高效电源控制装置

说明书

本发明涉及感应电动机电源控制装置，特别是保证感应电动机可变速运行，同时高效率且在电动机整个负载范围内运行完全稳定性的感应电动机电源控制装置。

在现有技术中，已揭示了用于对感应电动机供电的电源进行控制的各种建议，该电动机必需驱动变化的负载水平，一般借控制直流—交流电源变换器(下简称电源变换器)的运行，以确定电动机电源电压。在这些建议中借控制电源电压得到感应电动机运行提高了的效率，所以电动机运行有固定值的功率因数(典型地，近似值80％)而不管电动机所加负载的变化。但实际上发现用这样的方法尽管当电动机驱动水平负载时其运行是令人满意的，但当电动机在中等水平负载或轻载运行时其功率因数过分高。也就是说，用这样的方法造成在中等负载或轻载情况下，加到电动机的电源电压值过低，其可能引起过度的电动机转差率，过度的电动机电流，且由此在中等负载运行情况下增加了功率消耗。要实现提高效率的目的因此失效，同时当电动机在轻载或无载运行时电动机速度将变得不稳定，且该电动机可能失效。

在可变速感应电动机的情况下，现有技术中这样的问题变得特别严重，其应该不仅与效率和整个宽负载值范围内的稳定性相关而且应该与若干不同的电源频率值有关。一用于控制可变速感应电动机的感应电动机控制装置，如在日本专利(公开号NO.64-50792)做了描述，其中对各种电动机电源频率值分别建立了种自不同的最佳功率因数值。感应电动机的电源电压受控运行，在任意驱动频率特定值下，固定地在对该频率已预定好的功率因数下，但由于上述原因，这样的方法对必需在宽范围内变动负载值驱动的电动机不能保证高效率和稳定的运行。

本发明的目的是通过提供感应电动机电源控制装置来克服上述现有技术的问题，从而感应电动机可在变化负载水平的整个宽范围内可变速地被驱动，有高度的效率，且有完全的稳定性和免于失速。

上述目的是借提供用于控制可变速感应电动机电源电压的感应电动机电源电压控制装置来实现的，使电动机转差率在任何电动机负载特定值时与在电动机负载和转差值间的预定关系相一致。该关系(下面称之为最佳转差特性)被预定，使对电动机一般运行负载。感应电动机将总是运行在保证与稳定性相协调的最大程度效率的电源电压值的情况下。相应于电动机转差率的值借检测按自动机转差值而变，它电动机运行参数值而得到，在电动机一般运行情况下的如电动机导纳，阻抗或功率因数，借监视感应电动机的电源电压和电流可以检测各个这样的运行参数。检测到的运行参数值再与运行参数的量佳值(即电动机转差根据前述的最佳转差特性该运行参数的具有的值)相比。再用任何在运行参数的检测和最佳值间的误差来控制功率变换器，使调整电动机电源电压，以导致运行参数的检测值靠近最佳值。

在这样的最佳运行参数值和在最转差特性上相应值间的关系将根据电动机电源频率而变化。加到感应电动机的电源电压根据电动机负载变化，由此，根据本发明，设置多个相关的运行参数值和电动机电源电压的函数(即存储在记忆装置中)，有建立运行参数最佳值由电动机电源电压相应值有关的函数，和有用于电动机电源频率各不同的预定值的各种函数。由此对在该频率下一般运行的电动机借选择这些函数(下面称之为运行参数函数)中合适的一个，并从根据电动机运行下电源电压值的函数中得到运行参数值。从而可得到电动机一般运行负载情况下的最佳运行参数值。电动机电源电压可被这样改变，使在运行参数的最佳值和实现值间的差别量减小。

更具体地说，根据本发明的一个方面提供感应电动机电源控制装置，用于控制交流电压的频率和幅值，该交流电压来自交流电源电压并供给感应电动机作为电动机电源电压，该装置包括：

变换装置用于把交流电源电压转换成电动机电源电压；

用于得到电动机电源检测值和该感应电动机电源电流相应检测值的装置；

负载指示参数检测装置，用于得到该感应电动机负载指示参数的检测值，该负载指示参数依施加于该感应电动机的负载水平的变化；

响应电动机电源电压和电源电流用于得到运行参数检测值的运动参数检测装置，该运行参数依该感应电动驱动该负载时的转差率而变化；

电源频率给定装置，可操作用于产生表示一给定频率值的频率给定信号，该给定频率值是预定频率值组中之一，和用于把该频率给定信号加到该变换装置，该变换装置响应频率给定信号用于在给定频率值调整电动机电源电压的频率；

响应频率给定信号的最佳运行参数导出装置，用于选出预定的多个运行参数函数之一个，各该函数建立了最佳运行参数值与负载指示参数值间的关系，最佳运行参数导出装置响应检测到的负载指示参数值，用于根据该选出运行参数函数之一个产生最佳运行参数值；和