CN103248308B

CN103248308B - 控制逆变器的方法

Info

Publication number: CN103248308B
Application number: CN201310041283.XA
Authority: CN
Inventors: 尹洪敏
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: EP2624436A3; JP5727529B2; US20130193882A1; EP2624436B1; EP2624436A2; ES2931198T3; CN103248308A; KR101242857B1; JP2013162743A; US9024554B2

Abstract

一种用于控制系统中的逆变器的方法，该系统包括负载、用于驱动负载的电动机、以及用于操作电动机的逆变器，该方法包括：当负载的负载量减小到低于睡眠水平时，检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间；当即使在睡眠延迟之后负载的负载量仍然低于睡眠水平时，改变电动机的工作频率，以及如果来自负载的反馈没有响应于工作频率中的变化而变化，则控制逆变器进入睡眠模式。

Description

控制逆变器的方法

技术领域

本公开涉及一种控制逆变器的方法，并且更特别地，涉及一种在驱动多个电动机的逆变器系统中使用的控制方法。

背景技术

在主要控制流量和油压的应用领域（例如，风扇、泵或类似物）中，由多个电动机控制流量或油压。这里，一般地，由单个控制器控制多个电动机。

例如逆变器等的控制器对过程的控制量的反馈进行接收并控制变化，以及如果需要，可以选择性地一直操作辅电动机以一致地维持反馈控制量。

图1是说明由通用逆变器控制的电动机系统的示图。

如图1中所说明地，电动机系统包括交流（此后缩写为AC）电源1、控制电动机3的逆变器2、电动机3、以及电力负载（此后缩写为负载）4。

逆变器2包括：转换器21，将AC转换成直流（此后缩写为DC）；初始充电电阻22，其防止应用电力时浪涌电流的流入；开关23，其在抑制浪涌电流之后将初始充电电阻22从电路中隔离；滤波电容器24，其平滑DC电压；脉宽调制（此后缩写为PWM）逆变器单元25，其包括多个开关元件并且将DC转换成AC；电流检测单元26，其检测称作U、V和W相的3相中的每一相的电流；控制器27，其收集各种类型的信息，例如DC电压、相电流等，以及指示各种操作；以及PWM控制器28，其通过使用从控制器27输入的电压指令V^＊和频率指令f^＊来生成PWM信号并将开关信号应用到用于PWM逆变器单元25的每个相的每个开关元件。

实际上由电动机3操作的负载4将负载量反馈到控制器27。

在之前的配置中，接收来自AC电源1的电力后，逆变器2通过功率变换来转换输出电压和输出频率，并且将其提供给电动机3以有效地控制电动机3的速度和转矩。

逆变器2精确地控制电动机3的速度以节省能量和提高能质，因此，其通常用在自动化设施中，例如，各种风机、泵、机床、纺织机械等。

一般地，接收作为反馈的过程的控制量后，逆变器2通过使用比例积分和微分（此后缩写为PID）控制器来控制主电动机，以及如果需要，逆变器2控制外部信号，使得选择一直运行辅电动机以一致地维持反馈控制量。

在这样的系统中，在控制多个电动机的同时，当预设流量或油压不足或过多使得不能仅通过主电动机来控制负载时，逆变器2起动辅电动机。

在这一情形中，当控制主电动机时，执行PID控制。当负载量小时，由逆变器2控制的多个电动机进入睡眠模式以节省能量。

在图1中所说明的系统中，用于确定睡眠模式的应用和顺序的参考如下：

（1）由辅电动机控制的多个电动机应处于停止状态。

（2）多个电动机的工作频率应比满足睡眠条件的睡眠频率低。

（3）反馈应比睡眠水平要低（即，负载量应该小）。

（4）在稳定系统中已经过的时间超过延迟时间（存在与负载量中的变化相关的带宽）。

在相关技术系统中，当满足之前的条件时，通过睡眠操作和唤醒操作能够节省能量。

如果逆变器2的控制器27确定负载4所需的控制量不足，控制器27停止输出并且逆变器2可以停止系统。这里，周期性地检查用于检测负载量的传感器（未示出），并且当负载量再次增加时，通过启动逆变器2，控制器27开始执行适合负载4的操作。

图2是说明与逆变器的睡眠和唤醒操作相关的顺序的时序示图，其中，根据之前的方法来重复睡眠操作和唤醒操作。

即，一般地，在相关技术系统中，在多数情形中对于负载量变化不敏感的负载4中，通常仅通过图2的操作来执行睡眠操作和唤醒操作。

但是，在负载对负载量的变化敏感的情形中，或者在负载不能仅通过与负载量中的变化相关的带宽来管理负载量的变化的情形中，重复睡眠操作和唤醒操作。

此外，根据环境，即使当不适当地设置睡眠水平和设置成相对于睡眠水平的唤醒水平时，也发生模式的连续异常操作。

发明内容

因此，详述的方面是提供一种控制逆变器的方法，该方法能够考虑负载特性而控制睡眠操作来减少逆变器系统所需的能量。

为了达到这些和其它优点以及与本公开的目的一致，如这里具体化和广泛描述地，一种用于控制系统中的逆变器的方法，该系统包括电力负载、用于驱动负载的电动机、以及用于操作电动机的逆变器，该方法包括：

当负载的负载量减少到低于睡眠水平时，检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间；

当即使在睡眠延迟之后负载的负载量仍然低于睡眠水平时，改变电动机的工作频率；以及

控制逆变器进入睡眠模式。

该方法可以进一步包括：当响应于工作频率中的变化而改变负载量的反馈时，使电动机以正常状态运行。

在控制逆变器进入睡眠模式时，当负载量的反馈没有响应于变化的工作频率而改变时，可以控制逆变器进入睡眠模式。

该方法可以进一步包括：当在睡眠延迟之后负载的负载量高于睡眠水平时，使电动机以正常状态运行。

为了达到这些和其它优点以及与本公开的目的一致，如这里具体化和广泛描述地，一种用于控制系统中的逆变器的方法，该系统包括负载、用于驱动负载的电动机、以及用于操作电动机的逆变器，该方法包括：当负载量减小到低于睡眠水平时，检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间；

当即使在睡眠延迟之后负载量仍然低于睡眠水平时，提高电动机的工作频率以将负载的反馈增加到预定水平；以及

当负载量低于睡眠水平时，控制逆变器进入睡眠模式。

该方法可以进一步包括：当负载的反馈已经增加到预定水平并且负载量高于睡眠水平时，使电动机以正常状态运行。

该方法可以进一步包括：当在睡眠延迟之后负载量高于睡眠水平时，使电动机以正常状态运行。

从此后给出的详述中，本申请的可应用性的进一步的范围将更加明显。但是，应当理解，由于对本领域技术人员而言，发明的精神和范围内的各种变化和修正可从详述中明显获知，所以，详述和特定示例在指出发明的优选实施例的同时，仅通过说明的方式给出。

附图说明

所附附图说明了示例性的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理，其中，包括该所附附图以提供发明的进一步理解以及引入它们并且它们构成本公开的一部分。

在附图中，

图1是说明由逆变器控制的电动机系统的配置的示图；

图2是说明根据相关技术的与逆变器的睡眠操作和唤醒操作相关的顺序的时序图；

图3是说明根据本发明的实施例的控制逆变器的方法的流程图；以及

图4是说明根据本发明的另一实施例的控制逆变器的方法的流程图。

具体实施方式

由于可以以若干形式实现示例性的实施例而不脱离其中的特性，还应当理解到除非另有规定，以上描述的实施例不限于之前的描述的任何细节，而应当将其广泛地解释为在如所附权利要求书所定义的范围之内。因此，所附权利要求书由此意图包括落入权利要求书的范围内的各种变化和修正、或者这样的范围的等价物。

虽然例如是“第一”和“第二”等的术语可以用于描述各种组件，但不应该将这样的组件理解成限制到以上术语。以上术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，可以将第一组件称作第二组件，而不脱离本发明的权利范围，以及，同样地，可以将第二组件称作第一组件。术语“和/或”包括公开的多个相关项的组合和公开的多个相关项中的任意项这两者。

当以“被连接”到或“访问”另一组件来提及组件时，这可能意味着其直接连接到或访问另一组件，但是应理解到在其之间可以存在另一组件。另一方面，当以“被直接连接”到或“直接访问”另一组件来提及组件时，应理解到中间不存在其它组件。

除非上下文另有清楚地指出，本公开中的单数形式“一”以及“该”还意图包括复数形式。将进一步理解到例如是“包括”或“具有”等的术语意图指示本公开中公开的特征、数、操作、动作、组件、部分或其组合的存在，并且不意图排除可以存在或可以添加一个或更多个其它特征、数、操作、动作、组件、部分或其组合的可能性。

下面，将结合所附附图具体描述本发明的实施例。

图3是说明根据本发明的实施例的用于控制逆变器的方法的流程图，示出了由图1的逆变器系统的控制器执行的进入睡眠模式的控制。

图1的逆变器2的控制器27根据例如多电动机控制（MMC）等的各种方法来控制多个电动机，并且根据例如MMC操作等的各种方法来使电动机以正常状态运行（S31）。

在这一情形中，当负载量减小时（S32），即，在不再需要正常操作的情形中，控制相关技术逆变器系统中的逆变器2进入睡眠模式。但是，如上所述，根据负载4的情况，逆变器2可能实际上没有进入睡眠模式，或者，尽管逆变器2进入睡眠模式，但可能发生各种错误以导致逆变器2被唤醒，因此，设计本发明以解决该问题。

在众多情形中，在负载量开始减小的时间点（S32），在预设压力和从负载4反馈回的压力之间不存在太多差别。实际上，根据负载4中的轻微的压力差而重复操作中的控制量的增加或减少。但是，当改变工作频率时，可以确定对应时间点的操作是否在正常状态或者其是否是零流量情况中的重复操作。因而，在根据本发明的实施例的控制方法中，通过检查实际负载量来确定是否进入睡眠模式。

即，参见图3，当负载量减小到低于睡眠水平时（S32），检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间（S33）。

当即使在睡眠延迟之后负载量低于睡眠水平时（S34），确定负载量实际上已经减小。即，在睡眠延迟之后负载量可以再次增加，因此，在本发明的实施例中，使电动机3以正常状态连续运行（S31）。

当即使在睡眠延迟之后负载4的负载量低于睡眠水平时（S34），控制器27任意地改变电动机3的工作频率（S35）。当来自负载4的反馈中存在变化时（S36），控制器27继续使电动机3以正常状态操作。例如，当提高电动机3的工作频率时，如果来自负载4的反馈增加，或者，当降低电动机3的工作频率时，如果负载4的反馈减小，则控制器27确定电动机3运行正常并且继续以正常状态运行。

尽管任意改变电动机3的工作频率（S35），如果负载4的反馈中没有变化（S36），则控制器27确定电动机处在无负载操作中，因此，逆变器2进入睡眠模式（S37）。即，使逆变器2停止工作。

图4是说明根据本发明的另一实施例的用于控制逆变器的方法的流程图。

在本发明的实施例中，图4中的步骤S31到S34与图3中的那些步骤相同。即，在逆变器2的控制器27使电动机3以正常状态运行的状态中，当负载4的负载量减小到低于睡眠水平时（S32），控制器27检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间（S33）。

当即使在睡眠延迟之后负载4的负载量仍然低于睡眠水平时（S34），控制器27提高电动机3的工作频率（S41）。在这一情形中，增加来自负载4的反馈（S42），以及当来自负载4的反馈增加到预设值时，控制器27再次检查负载4的负载量是否低于睡眠水平（S43）。当负载4的负载量低于睡眠水平时（S43），逆变器进入睡眠模式（S44）并且停止工作。

在S43处，当负载4的负载量不低于睡眠水平时，控制器27使电动机3正常地运行（S31）。

根据本发明的实施例，控制确定存在实际负载而空转的电动机进入睡眠模式，以节省能量。此外，能够防止由于在反馈上有问题的带宽而引起的错误。

因而，根据本发明的实施例，按照能量节省来提供最佳操作条件给系统，借此能够防止根据负载量中的变化的敏感操作。

通过在计算机可读记录媒介中记录计算机可读程序代码，可以实现本发明的实施例。当使用软件来执行本发明的实施例时，本发明的组成元件是代码段。可以将程序或代码段存储在计算机的处理器可读的媒介中或者可以由与载波信号结合的计算机数据信号从传输媒介或通信网络发送。

计算机可读记录媒介包括存储计算机系统可读的数据的所有类型的记录设备。计算机可读记录媒介的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储设备等。可以将计算机可读记录媒介分布在以网络接合的计算机系统中，使得可以以分布式方式存储和执行计算机可读代码。

之前的实施例和优点仅是示例性的并且不应将其认为是限制本公开。能够容易地将本教导应用到其它类型的装置。这一描述意图是说明性的，并且不意图限制权利要求书的范围。众多替代、修正和变化对那些本领域技术人员将是明显的。可以以各种方式组合这里描述的示例性的实施例的特征、结构、方法和其它特性以获得额外的和/或替代的示例性实施例。

由于可以将本特征具体化为若干形式而不脱离其中的特性，还应当理解到除非另有规定，以上描述的实施例不限于之前描述的任何细节，而应当将其广泛地认为是在如所附权利要求书所定义的范围内，并且因此，所附权利要求书由此意图包括落入权利要求书的边缘和范围内的所有变化和修正，或者这样的边缘和范围的等同。

Claims

1.一种用于控制系统中的逆变器的方法，该系统包括电力负载、用于驱动负载的电动机、以及用于操作电动机的逆变器，该方法包括：

当负载的负载量减小到低于睡眠水平时，检查是否已经过对应于睡眠延迟的时间；

当即使在睡眠延迟之后负载的负载量仍然低于睡眠水平时，降低电动机的工作频率；以及

如果负载量没有改变,控制逆变器进入睡眠模式。

2.如权利要求1的方法，进一步包括：

当负载量的反馈响应于工作频率的降低而减少时，使电动机以正常状态运行。

3.如权利要求1或2的方法，进一步包括：

当在睡眠延迟之后负载的负载量增加到高于睡眠水平时，使电动机以正常状态运行。