[发明专利]电力变换装备以及使用该电力变换装置的电梯

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力变换装置以及使用该电力变换装置的电梯 中的转矩脉动和转矩波动(torque ripple)等的抑制控制。

背景技术

在采用以往的逆变器控制的电力变换装置中，一般使用在旋转坐 标系统中分成磁通轴(d轴)和转矩轴(q轴)来进行控制的矢量控制方 式。在通常情况下，将负荷电动机的感应电压假设为理想的正弦波， 并将感应电压常数和转矩常数等设定为恒定值，以此进行简便的控 制。作为以往技术，在日本国专利特开平7-46878号公报(专利文献 1)所记载的电动机的控制装置中，将与转矩指令、速度信息和电动机 的旋转位置相对应的修正电流值，作为转矩误差数据预先存储在存储 器中，将其与假设为正弦波的情况下计算出的转矩指令值相加，以此 来补偿转矩波动。作为其他的以往技术，在日本国专利特开平 11-103588号公报(专利文献2)所记载的对嵌入有永久磁铁的电动机 的转矩脉动进行控制的控制方法以及控制装置中，根据预先准备的转 矩脉动修正模型(pattern)来计算修正波形，并将修正波形与基本 电流相乘，由此来抑制转矩脉动。

专利文献1日本国专利特开平7-46878号公报 专利文献2日本国专利特开平11-103588号公报

图7是以往的控制方式的结构图，电力变换装置的主电路部分由 电源1、将电源1的商用交流电压变换为直流电压的整流器2、将通 过整流器2变换成直流的电压变换为任意频率的交流电压的逆变器 3、通过逆变器3驱动的电动机4、以及用来检测电动机4的旋转速度 以及磁极位置的旋转编码器5构成。逆变器3根据电动机的矢量控制 来控制旋转坐标系统的磁通轴分量和转矩轴分量，从而进行驱动。对 于磁通轴，通过将磁通轴电流指令id*与通过对逆变器3的输出电流 进行旋转坐标变换而得到的磁通轴电流id之间的差值，输入到磁通 轴电流控制系统块6中，由此来运算磁通轴分量的电压指令值。对于 转矩轴，通过将电动机4的速度指令ω*与从旋转编码器5得到的旋 转速度ω之间的差值，输入到速度控制系统块7，由此来得到转矩指 令值τ*。通过进一步输入到转矩-电流变换增益块(Ka)18中，能够 得到转矩轴电流指令iq*。在此，转矩-电流变换增益块(Ka)是由下 式表示的常数， Ka＝1/Kit 式中，Kit表示转矩常数(单位为N·m/A)。通过将转矩轴电流 指令iq*与通过对逆变器3的输出电流进行旋转坐标变换而得到的转 矩轴电流iq之间的差值，输入到转矩轴电流控制系统块9中，能够 得到电压指令。并且进一步加上将从旋转编码器5得到的旋转速度ω 乘以作为感应电压补偿增益19的感应电压常数Ke(单位为V/rpm)而 得到的感应电压补偿电压，算出转矩轴分量的电压指令。通过对磁通 轴分量的电压指令和转矩轴分量的电压指令进行三相-二相变换 (10)，来算出逆变器3的各相所对应的电压指令值vu*、vv*、vw*。

但是，在以往的控制中，在恒速运行时在负荷电动机的感应电压 波形接近理想的正弦波的情况下，动作性能良好，但在像图8所示的 负荷电动机的感应电压波形(U相-V相间波形)那样包含有畸变分量 的条件下，若将转矩常数Kit以及感应电压常数Ke作为恒定值运算 时，则会产生转矩脉动和转矩波动等。图8的感应电压波形中所包含 的畸变分量的发生，取决于负荷电动机的磁铁形状。为此，在应用于 电梯这种需要对振动等会影响乘坐舒适性的因素进行严格控制的用 途时，需要对电动机的磁铁的形状进行精密加工，以降低转矩脉动和 转矩波动等，从而导致电动机的制造成本上升。

在专利文献1所记载的以往技术中，为了补偿转矩波动，将与转 矩指令、速度信息和电动机的旋转位置相对应的修正电流值，作为转 矩误差数据预先存储在存储器中，并将修正量与电流指令值相加。通 过该方式，虽说能够高精度地补偿转矩波动，但此时作为前提的参数 的数量非常多，所以存储在存储器中的排列的维数增多，运算变得非 常复杂。此外，需要预先实施的修正量的测量数量也非常庞大。

在专利文献2所记载的以往技术中，将存储在转矩脉动存储器中 的转矩脉动波的信息，根据预先准备的转矩脉动修正模型变换为转矩 修正波形，并将其乘以基本电流。但是，此时也需要预先实施用于检 测转矩波动分量的负荷试验，并且作为脉动修正模型需要进行复杂的 运算。

发明内容