Dispositivo de accionamiento de motor eléctrico, y dispositivo de accionamiento de compresor.

Un activador de motor que comprende:

una unidad de rectificación (3) para rectificar un voltaje de CA procedente de una fuente (1) de CA en unvoltaje de CC;

una unidad (6) de conversión de potencia para convertir la salida de voltaje de CC de la unidad derectificación (3) en el voltaje de CC para ser aplicado a un motor (5); y

una unidad de control 10 para controlar el voltaje aplicado al motor (5) procedente de la unidad (6) deconversión de potencia, en el que:

la unidad de control (10) incluye una unidad (23) de limitación de voltaje de salida que ejecuta un control detal manera que un valor escalar del voltaje aplicado al motor (5) resulta igual o menor que un voltaje de salidamáximo definido por la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3);

una magnitud de un voltaje limitado por la unidad (23) de limitación de voltaje de salida es realimentada a launidad de control (10);

la unidad de control (10) incluye una unidad (22) de control de corriente que recibe un valor de comando deuna corriente aplicada al motor (5), y da salida a un valor de comando de un voltaje aplicado al motor (5)sobre la base del valor de comando de la corriente; y

la unidad (23) de limitación de voltaje de salida recibe el valor de comando del voltaje procedente de la unidad(22) de control de corriente, calcula el valor escalar del valor de comando del voltaje y limita el voltaje aplicadoal motor (5) cuando el valor escalar excede del voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje deCC de la unidad de rectificación (3);

caracterizado porque la unidad (22) de control de corriente incluye un integrador, y calcula el valor decomando del voltaje permitiendo que el integrador realice un cálculo de control que incluye un control integralpara darle salida;

la unidad (23) de limitación de voltaje de salida realimenta la magnitud de limitación de voltaje a la unidad (22)de control de corriente; y

la unidad (22) de control de corriente substrae la cantidad de limitación de voltaje realimentada por la unidad(23) de limitación de voltaje de salida de un valor de salida del integrador.

Dispositivo de accionamiento de motor eléctrico, y dispositivo de accionamiento de compresor.

Campo técnico La presente invención de refiere a un activador de motor para activar un motor, y a un accionamiento de compresor que tiene un activador de motor instalado en el mismo.

Técnica antecedente Por la técnica anterior (JP 2004-064958) se conoce un método de control basado en inversor para un activador de motor que restringe un valor de comando del voltaje de salida y reduce la pulsación del voltaje de salida del inversor. Una parte de limitación de la cantidad de control de voltaje restringe la cantidad de control del voltaje. Se proporciona una parte de corrección del voltaje de salida que corrige la señal de salida de la parte de limitación basada en un elemento de detección primario del voltaje de CC.

Se conoce también en la técnica anterior (JP 2006-303963) un control de inversor para un motor. En ella se muestra una parte de circuito de rectificación. Se usa un condensador de pequeña capacidad entre los buses de CC del inversor.

Estos dos documentos anteriormente mencionados de la técnica anterior no tienen integrador en la unidad de control de corriente. Cuando el voltaje de comando > voltaje real, simplemente se realizan las restricciones y correcciones.

También se conoce por la técnica anterior (US 5.734.251) un control de velocidad variable para un motor de CA. Aunque existe una calculadora de integración, no es una unidad de control de corriente debido a que la calculadora de integración integra la salida (velocidad) de la calculadora de frecuencia de deslizamiento para convertirla en una posición.

Un activador de motor generalmente utilizado permite que el inversor suministre potencia al motor rectificando la fuente de CA, y filtrando la potencia de CC después de la rectificación por el condensador de filtración. La estructura anteriormente mencionada requiere inevitablemente el uso del condensador de filtración, lo que aumenta el tamaño y el coste de la estructura. La eliminación del condensador de filtración, sin embargo, puede causar pulsación en el voltaje de CC después de la rectificación en sincronización con la fuente de CA, influenciando de ese modo adversamente al motor tal como la pulsación del par o se deteriora la eficacia.

La técnica para poner la fase del motor en avance ha sido introducida con el fin de suprimir la influencia adversa sobre el motor debido a la pulsación del voltaje de CC causada por la eliminación del condensador de filtración (véase, por ejemplo, el Documento 1 de Patente) .

La técnica ha sido introducida para controlar el par motor en avance con la doble frecuencia de la fuente de potencia (véase, por ejemplo, el Documento 2 de Patente) .

En el caso de la fuente de CA trifásica, la pulsación del voltaje de CC es menor que la de la fuente de CA de fase única. De ese modo ha sido introducida la técnica para compensar la pulsación del voltaje de CC detectando momentáneamente el voltaje de CC (véase, por ejemplo, el Documento 3 de Patente) .

En el caso en el que el motor sea activado bajo la condición de pulsación de voltaje de CC, la salida de voltaje del inversor está limitada a abordar o solucionar la insuficiencia de voltaje causada por el voltaje de CC disminuido (véase, por ejemplo, el Documento 4 de Patente) .

El motor puede ser activado ajustando el valor de comando del control de corriente de acuerdo con la reducción del voltaje de CC bajo la condición de pulsación anteriormente mencionada del voltaje de CC (véanse, por ejemplo, los documentos 5 a 7 de patente) .

La técnica proporcionada con el circuito de fijación ha sido propuesta para proteger el motor de la elevación de voltaje debida al flujo de potencia inverso hacia el inversor, causado por la energía de potencia regenerativa desde el motor en el voltaje de CC pulsante (véase, por ejemplo, el Documento 8 de Patente) .

Ha sido descrito el método para activar el motor mientras se detecta la posición del rotor del motor de imanes permanentes sin usar el sensor de posición (véanse, por ejemplo, los Documentos 1 y 2 de no Patente) .

[Documento 1 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 10-150795 (pp. 57, Figura 1) [Documento 2 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2002-51589 [Documento 3 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 6-153534 (Figura 2) [Documento 4 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2005-20986 (Figura 3) [Documento 5 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2002-223599 [Documento 6 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2003-164179 [Documento 7 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2005-130666 [Documento 8 de Patente] Publicación de Solicitud de Patente Japonesa no Examinada No. 2005-39902 [Documento 1 de no Patente] Watanabe et al.: Método para detección sin sensor de una posición de rotor y velocidad de motor de campo de imanes permanentes, Revista de IEEJ, D, Vol. 110, No. 11, pp. 1193-1200 (1990) [Documento 2 de no Patente] Takeshita et al.: Control de motor de CC sin escobillas de tipo de polos salientes, sin sensor, basado en fuerza electromotriz de velocidad, Revista de IEEJ, D, Vol. 117, No. 1, pp. 98-104 (1997) .

Sumario de la Invención En un activador de motor generalmente empleado y un accionamiento de compresor, se proporciona el condensador con pequeña capacitancia para filtrar el voltaje de CC después de la rectificación de la fuente de CA, o no se proporciona tal condensador para realizar la estructura de pequeño tamaño, poco peso y bajo coste mientras se reduce la pulsación del voltaje de CC acompañada de la disminución de la capacitancia del condensador. Alternativamente, ha sido propuesta la estructura de elevada eficacia para suprimir el contenido de harmónicos de la corriente de entrada.

El activador de motor anteriormente mencionado es requerido para estrechar el intervalo de operación al intervalo de velocidad variable que permite la disminución de la corriente de harmónicos de la corriente de entrada mientras de activa el motor.

Cuando se aplica el activador del motor al sistema con el amplio intervalo de velocidad variable, por ejemplo un sistema de acondicionamiento de aire, se requiere la limitación anteriormente mencionada.

A la vista de los problemas anteriormente citados, la presente invención proporciona un activador de motor que utiliza un condensador con pequeña capacitancia para filtrar el voltaje de CC después de la rectificación de la fuente de AC o no dicho condensador para que sea de pequeño tamaño, poco peso y bajo coste y capaz de reducir efectivamente la corriente de harmónicos de la corriente de entrada. La presente invención proporciona además un accionamiento de compresor que tiene el activador de motor instalado en el mismo.

Un activador de motor de acuerdo con la presente invención comprende:

una unidad de rectificación para rectificar un voltaje de CA a partir de una fuente de CA proporcionando un voltaje de CC; una unidad de conversión de potencia para convertir la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación en un voltaje de CA para que sea aplicado a un motor; y una unidad de control para controlar el voltaje aplicado al motor desde la unidad de conversión de potencia, en el que: la unidad de control incluye una unidad de limitación de voltaje de salida que ejecuta un control de tal manera que un valor escalar del voltaje aplicado al motor resulta igual o inferior que un voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC procedente de la unidad de limitación; una cantidad de un voltaje limitado por la unidad de limitación de voltaje de salida es realimentada a la unidad de control; la unidad de control incluye una unidad de control de corriente que recibe un valor de comando de una corriente aplicada al motor, y da salida a un valor de comando de un voltaje aplicado al motor basado en el valor de comando de la corriente; y la unidad de limitación del voltaje de salida recibe el valor de comando del voltaje procedente de la unidad de control de corriente, calcula el valor escalar del valor de comando del voltaje, y limita el voltaje aplicado al motor cuando el valor escalar excede del voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC procedente de la unidad de rectificación;... [Seguir leyendo]

1. Un activador de motor que comprende:

una unidad de rectificación (3) para rectificar un voltaje de CA procedente de una fuente (1) de CA en un voltaje de CC; una unidad (6) de conversión de potencia para convertir la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3) en el voltaje de CC para ser aplicado a un motor (5) ; y una unidad de control 10 para controlar el voltaje aplicado al motor (5) procedente de la unidad (6) de conversión de potencia, en el que: la unidad de control (10) incluye una unidad (23) de limitación de voltaje de salida que ejecuta un control de tal manera que un valor escalar del voltaje aplicado al motor (5) resulta igual o menor que un voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3) ; una magnitud de un voltaje limitado por la unidad (23) de limitación de voltaje de salida es realimentada a la unidad de control (10) ; la unidad de control (10) incluye una unidad (22) de control de corriente que recibe un valor de comando de una corriente aplicada al motor (5) , y da salida a un valor de comando de un voltaje aplicado al motor (5) sobre la base del valor de comando de la corriente; y la unidad (23) de limitación de voltaje de salida recibe el valor de comando del voltaje procedente de la unidad

(22) de control de corriente, calcula el valor escalar del valor de comando del voltaje y limita el voltaje aplicado al motor (5) cuando el valor escalar excede del voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3) ; caracterizado porque la unidad (22) de control de corriente incluye un integrador, y calcula el valor de comando del voltaje permitiendo que el integrador realice un cálculo de control que incluye un control integral para darle salida; la unidad (23) de limitación de voltaje de salida realimenta la magnitud de limitación de voltaje a la unidad (22) de control de corriente; y la unidad (22) de control de corriente substrae la cantidad de limitación de voltaje realimentada por la unidad

(23) de limitación de voltaje de salida de un valor de salida del integrador.

2. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

la unidad (23) de limitación de voltaje de salida realiza la limitación sólo cuando el valor escalar del valor de comando del voltaje excede el voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3) , y realimenta la cantidad de limitación de voltaje a la unidad (22) de control de corriente; y la unidad (22) de control de corriente realiza la substracción sólo cuando recibe la realimentación de la cantidad de limitación de voltaje procedente de la unidad (23) de limitación de voltaje de salida.

3. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la unidad (22) de control de corriente da salida al valor de comando del voltaje de tal manera que la forma de onda de la corriente que circula hacia el motor (5) resulta similar a la del voltaje de CA de la fuente (1) de CA.

4. Un activador de motor que comprende:

una unidad de rectificación (3) para rectificar un voltaje de CA de una fuente (1) de CA a un voltaje de CC; una unidad (6) de conversión de potencia para convertir la salida de voltaje de CC de la unidad de rectificación (3) en el voltaje de CA para ser aplicado al motor (5) ; y una unidad de control (10) para controlar el voltaje aplicado al motor (5) desde la unidad (6) de conversión de potencia, en el que: la unidad de control (10) incluye una unidad 23 de limitación de voltaje de salida que ejecuta un control de tal manera que un valor escalar del voltaje aplicado al motor (5) resulta igual o menor que un voltaje de salida máximo definido por la salida de voltaje de CC procedente de la unidad de rectificación (3) ; una cantidad de un voltaje limitado por la unidad (23) de limitación de voltaje de salida es realimentada a la unidad de control (10) ; la unidad de control (10) calcula el valor de comando de la corriente de manera que se mantenga constante una cantidad de flujo magnético total del motor (5) ; la unidad de control (10) incluye una unidad (26) de generación de comando de corriente que recibe un valor de comando de un flujo magnético del motor (5) para calcular el valor de comando de la corriente de manera que se mantenga constante la cantidad de flujo magnético total del motor (5) ; y la unidad (26) de generación de comando de corriente calcula una magnitud de caída de voltaje causada por una resistencia de fase basada en la resistencia de fase y la corriente de fase del motor (5) , y calcula la cantidad de flujo magnético total sobre la base de la diferencia entre el voltaje aplicado al motor (5) y la magnitud de caída de voltaje; caracterizado porque es proporcionado un desplazamiento predeterminado para una fase correspondiente un punto de paso por cero de la fuente (1) de potencia cuando la unidad (26) de generación de comando de corriente calcula el valor de comando de la corriente, y la unidad 26 de generación de comando de corriente hace disminuir una amplitud del valor de comando de la corriente en una tasa predeterminada de manera que sea desplazada con un valor predeterminado para calcular el valor de comando de la corriente, y calcula para corregir el valor de comando de la corriente de manera que resulte el mismo que el valor de comando antes del desplazamiento en una fase correspondiente a un punto de pico de la fuente (1) de potencia.

5. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el valor de comando del flujo magnético del motor (5) es disminuido al resultar elevada la velocidad de rotación del motor (5) .

6. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que se fija un valor de limitación inferior predeterminado para el valor de comando del flujo magnético del motor (5) .

7. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que:

la unidad de control (10) incluye una unidad (21) de conversión de coordenadas para transformar una corriente de fase del motor (5) , detectada por el detector de corriente de fase, en un sistema de coordenadas ortogonal biaxial; la unidad (21) de conversión de coordenadas da salida a un valor de corriente de coordenadas transformadas hacia la unidad (22) de control de corriente; y la unidad (22) de control de corriente da salida al valor de comando del voltaje sobre la base del valor de comando de la corriente de coordenadas transformadas y una salida de la unidad (21) de conversión de coordenadas.

8. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la unidad (22) de control de corriente da salida a valores de comando de los dos ejes de coordenadas transformados en coordenadas para dar salida al valor de comando del voltaje; y la unidad (23) de limitación de voltaje de salida limita el voltaje aplicado al motor (5) sobre la base del valor de comando del voltaje.

9. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la unidad de control

(10) compensa un valor de detección de la fase de la fuente (1) de potencia de CA o un valor de detección de una fase de rotación del motor (5) para avanzar en una magnitud angular de fase correspondiente a la mitad de un ciclo de muestreo de la unidad de control (10) .

10. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la unidad de control (10) incluye una unidad (27) de estimación de posición que estima la fase de rotación del motor (5) sobre la base de la corriente que circula hacia el motor (5) y el voltaje aplicado al motor (5) .

11. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la unidad (21) de conversión de coordenadas realiza una transformación de coordenadas tras la activación del motor (5) basándose en la corriente de fase del motor (5) , y realiza además la transformación de coordenadas en una fase estimada por la unidad (27) de estimación de posición después de que la velocidad de rotación del motor (5) alcanza un valor predeterminado.

12. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la unidad (21) de conversión de coordenadas calcula un valor de diferencia entre una fase después de la transformación de coordenadas del voltaje aplicado al motor (5) y una fase de rotación del motor (5) , y corrige un ángulo de coordenadas de rotación antes de iniciar la transformación de coordenadas usando un valor de diferencia para iniciar la transformación de coordenadas en la fase estimada por la unidad (27) de estimación de posición.

13. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 12, en el que:

en el caso en que la unidad de control (10) o la unidad incluida en ella realiza un cálculo de control que incluye un control integral, cuando la unidad (21) de conversión de coordenadas inicia la transformación de coordenadas en la fase estimada por la unidad (27) de estimación de posición, se realiza un cálculo para ajustar el voltaje o la corriente después de transformar las coordenadas del voltaje aplicado al motor (5) , con una matriz de rotación basada en el valor de diferencia, y una calculadora para realizar el control integral es inicializada usando el voltaje ajustado o la corriente ajustada.

14. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 13, en el que cuando la calculadora para realizar el control integral es inicializada usando la corriente ajustada, entre los valores de comando de la corriente, se fija en 0 un contenido correspondiente a un eje de flujo magnético, y un contenido correspondiente a un eje del par se fija en un valor escalar de la corriente antes de la inicialización del integrador.

15. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la unidad de

control (10) controla para compensar contenidos de interferencia de ejes del motor (5) en una salida de la unidad (22) de control de corriente.

16. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 para controlar el motor (5) , que satisface la siguiente ecuación (1) :

c < 20 x (Lq – Ld) … (1)

c: constante de voltaje inducido de un motor Ld: inductancia de eje d Lq: inductancia de eje q

17. El activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones a 1 a 16, en el que un condensador (4) para filtrar el voltaje rectificado por la unidad de rectificación (3) está conectado a un lado de salida de la unidad de rectificación (3) ; y una capacitancia del condensador (4) es reducida a un nivel para originar un rizado de la fuente de potencia que pulsa o fluctúa ampliamente a una frecuencia doble de la frecuencia de la fuente (1) de CA.

18. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 17, en el que una bobina (2) está dispuesta entre el condensador (4) y la fuente (1) de CA.

19. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 18, en el que una frecuencia de resonancia del condensador (4) y de la bobina (2) resulta 41 veces superior a la frecuencia de la fuente (1) de CA.

20. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un detector de corriente de fase para detectar una corriente de fase que circula hacia el motor (5) , en el que la unidad (22) de control de corriente da salida a un valor de comando del voltaje aplicado al motor (5) sobre la base del valor de comando de la corriente y una salida del detector de corriente de fase.

21. El activador de motor de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además un detector (9) de fase de fuente de potencia para detectar una fase de la fuente (1) de potencia de CA, en el que:

la unidad de control (10) genera una forma de onda sinusoidal que es similar a la del voltaje de CA procedente de la fuente (1) de CA sobre la base de la fase de la fuente (1) de CA detectada por el detector (9) de fase de la fuente de potencia; y el valor de comando de la corriente está multiplicado por la forma de onda sinusoidal para que se le dé salida hacia la unidad (22) de control de corriente.

22. Un accionamiento de compresor que comprende:

el activador de motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21; y un motor activado por el activador de motor, en el que un compresor es accionado por el motor.