[发明专利]电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器

说明书

本发明涉及适应于不同电源电压的电动机运行控制器和绝缘型双向直流电压转换器。

供电动机运行控制器用的电源电压大体随电动机的应用以及使用电动机所在的国家和地区而不同。例如，在日本，一般家庭供电电压为100伏交流电，而工业供电电压为200伏交流电。在海外诸国，工业供电电压为200—230伏交流电、380伏交流电、400伏交流电和415伏交流电(欧洲)，以及240伏交流电和460—480伏交流电(美国)。通常，粗略地把工业供电电压分成200伏交流电、240伏交流电、380伏交流电、415伏交流电和480伏交流电等各类。

电动机可在加速、正常输出和减速中任何一种运行状态下使用。因此，电动机运行控制器需要有两个功能。一个功能是，把能量从一输入电源馈电给电动机，以下将称之为“动力模式(powermode)”；第二功能是，将电动机作为发电机来操作，从而将电动机和固定于电动机的转子的旋转能量返回输入电源，以下将称之为“再生模式(regeneration mode)”。

图28为一方框图，表示常规电动机运行控制器的主要电路部分，其中标号1为输入电源，标号2为电动机运行控制器，而标号3为电动机。将电动机运行控制器2粗略地分为转换器部分4和逆变器部分5，其中，转换器部分4用作双向转换交流电输入部分和直流电部分，而逆变器部分5把直流电转换成交流电。在转换器4中，标号6为由二极管电桥等组成的整流器，标号7为由晶体管电桥等组成的电源逆变器，用以输出电源频率，标号8为电源逆变器控制器，用以控制电源逆变器7的运行，而标号9为由电解电容器等组成的平滑电路。在逆变器部分5中，标号10为逆变器，根据电动机3的运行状态而输出电压、电流和频率，标号11为逆变器控制器，用以控制逆变器10的运行，而标号12为接口电路，用以接收外界提供给电动机3的运行指令，诸如加速，减速和转速等。

图29举了一个常用的例子，适应于供电电压与电动机运行控制器2和电动机3的电压规格不一致的情况，其中标号1a为与电压规格不一致的输入电源，而标号13为变压器，用以把与电压规格不一致的供电电压转换成与规格一致的电压。

图30是一个连接的例子，其中包括多个电动机运行控制器2a、2b、和2c，以及多个电动机3a、3b和3c。例中，通过变压器13进行分批电压转换，为电动机运行控制器2a、2b和2c提供电源。电动机运行控制器2a、2b和2c分别从外界接收电动机运行指令a、b和c。

图31是日本特许公开号4—38192中所示的电路图，其中在转换器部分中的整流器6与逆变器部分5之间配备了一个直流电压转换器20，用以适应与电动机3的电压规格不一致的供电电压。图31中，标号21为初级平滑电路，标号22为次级平滑电路，标号23为放电电阻，标号24为放电开关，而标号25为用以控制直流电压转换器20和逆变器部分5的控制器。

接下来，将讨论运行情况。首先，描述图28中电动机运行控制器2的运行情况。在动力模式中，电动机运行控制器2通过整流器6把输入的交流电压1转换成直流电压，并且通过平滑电路9使直流电压变平滑。然后，电动机运行控制器再通过逆变器10把平滑的直流电压转换成具有操作电动机3所需的电压、电流和频率的交流电源。当接收到逆变器部分5的输出时，电动机就以预定的转速运行。其次，在再生模式中，逆变器10工作，从而将电动机作为发电机来驱动。结果，应用电气制动器，通过平滑电路9经电源逆变器7将电动机3的旋转能量反馈给输入电源1。逆变器控制器11控制逆变器10，以便根据从接口电路12上接收到的外部电动机运行指令来驱动电动机3。电源逆变器7输入电源电压的量值、频率和相位，以及平滑电路9的电压。当平滑电路的电压大于再生模式中的电源电压时，用与输入电源相同的频率和相位驱动电源逆变器7，从而把能量反馈给输入电源1。因此，转换器部分4具有多个组件，但只有一个功能，而逆变器部分5则有许多功能，例如，控制电动机速度和旋转位置，以及与外部控制器接口等，并起着电动机运行控制器2的主要功能和基本操作的作用。

接着，将讨论适用于与电动机3的电压规格不一致的供电电压的惯例。以下三种方法可用以适应与电压规格不一致的供电电压：

方法1：考虑电动机运行控制器2和电动机3的耐电压、容许电压和电流，从而根据输入电压来选择组件并设计结构。

方法2：如图29所示，将变压器13安插在输入电源1a和电动机运行控制器2之间，用于电压转换。

方法3：如图31所示，供有内部直流电压转换器20。