電力轉(zhuǎn)換裝置和過載保護(hù)方法

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電力轉(zhuǎn)換裝置和過載保護(hù)方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及正確判別過載狀態(tài)的電力轉(zhuǎn)換裝置和過載保護(hù)方法。

背景技術(shù)

[0002]在輸出可變電壓可變頻率的交流電力而對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制的電力轉(zhuǎn)換裝

置（逆變器）中，為了保護(hù)上述交流電動(dòng)機(jī)不閃過載向發(fā)熱，預(yù)先內(nèi)置有電子熱繼電器熱時(shí)限

特性。

[0003]上述電子熱繼電器檢測(cè)上述交流電動(dòng)機(jī)的電流，根據(jù)該電流值的大小判別交流電動(dòng)

機(jī)的過載狀態(tài)，通過電子地累加的累加型的熱時(shí)限特性保護(hù)電動(dòng)機(jī)。累加型的熱時(shí)限特性是任

意時(shí)間例如10分鐘期間的累加，超過10分鐘則清除該累加值的結(jié)構(gòu)。此外，現(xiàn)有的

電子熱繼電器中僅有累加，在10分鐘內(nèi)多次成為過載狀態(tài)的情況"設(shè)第一次過載時(shí)的累加

值為N1,則N1保持到第二次過載狀態(tài)為止，設(shè)第二次運(yùn)載時(shí)的累加值為N2,則對(duì)第一次過載

時(shí)的累加值累加成為（N1+N2）。

[0004]因此，在上述交流電動(dòng)機(jī)中第一次過載與第二次過載為止的時(shí)間間隔（上述10分鐘）

長(zhǎng)的情況下，在第一次過載與第二次過載之間的輕負(fù)載時(shí)，雖然上述交流電動(dòng)機(jī)實(shí)際上因散熱

而今卻，溫度下降，但是用累加（N1+N2）的值判斷上述交流電動(dòng)機(jī)為過載異常，所以過載檢測(cè)

動(dòng)作會(huì)提前（過保護(hù)），發(fā)生電動(dòng)機(jī)的突然停止。過熱保護(hù)停止期間設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也停止，所以成

為對(duì)生產(chǎn)效率帶來較大損害的原因。

[0005]在專利文獻(xiàn)1中，公開了為了防止過載檢測(cè)過早而過保護(hù)，求出對(duì)輸出電流的平方乘

以某個(gè)系數(shù)的值與對(duì)輸出電流的絕對(duì)值乘以輸入電壓、開關(guān)頻率和另一個(gè)系數(shù)的值的和，將該和

用作PWM逆變器的逆變器部半導(dǎo)體開關(guān)損失的近似值，進(jìn)行上述半導(dǎo)體開關(guān)元件的過載檢測(cè)。

[0006]在專利文獻(xiàn)2中，記載了在電源供給被暫時(shí)斷開后復(fù)原的情況下，為了更可靠地進(jìn)行

驅(qū)動(dòng)對(duì)象的保護(hù)，在電源異常檢測(cè)電路檢測(cè)到電源的異常狀態(tài)時(shí)，讀取并存儲(chǔ)逆變器的散熱

片的溫度，在電源復(fù)位后重新接通時(shí)，基于重新接通后的逆變器的散熱片的溫度和存儲(chǔ)的散

然片的溫度，對(duì)溫度累加值進(jìn)行運(yùn)算，作為電源復(fù)原后的初始值。止匕外，段落

（0022）中，記載了能夠設(shè)定適當(dāng)?shù)闹底鳛榕c電源重新接通后的電機(jī)的溫度的初始值相當(dāng)?shù)臏?/p>

度累加值0SUMo

[0007]專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-173347號(hào)公報(bào)

[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-166696號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

[0009]但是，在專利文獻(xiàn)1中記載的現(xiàn)有技術(shù)中，沒有公開關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，此

外，在過載檢測(cè)中沒有考慮逆變器的散熱，是否得知正確的過載不明了。在專利文獻(xiàn)2中，在

電源供給被暫時(shí)斷開后復(fù)原的情況下的初始值的設(shè)定時(shí)，引入了實(shí)際的溫度，有為了求出初

始值而減去溫度累加值的記載，但關(guān)于按照散熱導(dǎo)致的實(shí)際溫度的加法運(yùn)算、減法運(yùn)

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算的控制沒有明確記載。

[0010]本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置和過載保護(hù)方法，其具有考慮了速度控制下的電動(dòng)機(jī)

的過載時(shí)和正常負(fù)載時(shí)的電動(dòng)機(jī)中的實(shí)際溫度的上升、下降的正確的電子熱繼電器的熱時(shí)限

特性。

[0011]為了解決上述課題，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置，具備：對(duì)交流電源的交流電力進(jìn)行整流

將其轉(zhuǎn)換為直流電力的整流器；將所述宜流電力轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的交流電力的逆

變器：由從所述逆變器輸出的交流電力進(jìn)行速度控制的交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的電

流的電流檢測(cè)器；和根據(jù)由所述電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流控制所述各部分的控制部，該電力轉(zhuǎn)換

裝置的特征在于，所述控制部具力加減法運(yùn)算部和電子熱繼電器熱時(shí)限部，具中所述加減法運(yùn)算

部在交流電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行電子加法運(yùn)算，并在所述交流電動(dòng)機(jī)不是過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從所述過載

E寸的加法運(yùn)算得到的累加值減去與所述過載時(shí)的所述電流檢測(cè)器中的檢測(cè)電流的平方時(shí)間乘積值

相應(yīng)的權(quán)重值，所述電子熱繼電器熱時(shí)限部根據(jù)所述加減法運(yùn)算部中的累加值和預(yù)先設(shè)定的電子熱

繼電器熱時(shí)限特性，在過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使所述交流電動(dòng)機(jī)停止。

[0012]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部根據(jù)由所述電流檢測(cè)器

檢測(cè)到的電流的大小，每一定時(shí)間執(zhí)行加法運(yùn)算和減法運(yùn)算。

[0013]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部根據(jù)由所述電流檢測(cè)器

檢測(cè)到的電流的大小，在加法運(yùn)算時(shí)每一定時(shí)間執(zhí)行加法運(yùn)算，在減法運(yùn)算時(shí)按照與加法運(yùn)

算時(shí)的所述一定時(shí)間不同的每一定時(shí)間執(zhí)行減法運(yùn)算。

[0014]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部中，所述減法運(yùn)算時(shí)的一

定時(shí)間設(shè)定為比所述加法運(yùn)算時(shí)的一定時(shí)間長(zhǎng)。

[0015]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部在所述過載時(shí)的所述檢

測(cè)電流的平方時(shí)間乘積值越大的情況下，以越小的權(quán)重值執(zhí)行減法運(yùn)算。

[0016]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部在所述過載歸的所述檢

測(cè)電流越大的情況下，以越大的權(quán)重值執(zhí)行加法運(yùn)算。

[0017]此外，如上所述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述加減法運(yùn)算部在執(zhí)行交流電動(dòng)機(jī)的過

或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的加法運(yùn)算時(shí)，以與所述電流檢測(cè)器的檢測(cè)電流相應(yīng)的權(quán)重值執(zhí)行加法運(yùn)算。

[0018]此外，本發(fā)明的電刀轉(zhuǎn)換裝置，具備：對(duì)交流電源的交流電力進(jìn)行整流將其轉(zhuǎn)換為直

流電力的整流器；將所述直流電力轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的交流電力的逆變器；由明述

籬病」郭詡地力ffi誕野端鄲應(yīng)湎勵(lì)機(jī)；檢娜成控流醞觸Ifi鈍湖飩流檢測(cè)器；和根據(jù)由所

述電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流控制所述各部分的控制部，該電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，所述控制

部具有加減法運(yùn)算部和電子熱繼電器熱時(shí)限部，其中所述加減法運(yùn)算部在交流電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)轉(zhuǎn)

時(shí)，以與所述電流檢測(cè)器的檢測(cè)電流相應(yīng)的權(quán)重值執(zhí)行電子加法運(yùn)算，并在所述交流電動(dòng)機(jī)不

是過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從所述過載時(shí)的加法運(yùn)算得到的累加值減去與所述過載時(shí)的所述電流檢測(cè)器中

的檢測(cè)電流的平方時(shí)間乘積值相應(yīng)的權(quán)重值，所述電子熱繼電器熱時(shí)限部根據(jù)所述加減法

運(yùn)算部中的累加值和預(yù)先設(shè)定的電子熱繼電器熱時(shí)限特性，在過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使所述交流電動(dòng)機(jī)

停止。

[0019]此外，本發(fā)明的電力變換裝置的過載保護(hù)方法，根據(jù)過載運(yùn)轉(zhuǎn)的程度使交流電動(dòng)

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機(jī)停止，其中所述電力變換裝置具備：對(duì)交流電源的交流電力進(jìn)行整流將其轉(zhuǎn)換為直流電力

的整流器；將所述直流電力轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的交流電力的逆變器；由從所述逆變曙

輸出的交流電力進(jìn)行速度控制的交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)器;和根據(jù)

由所述電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流控制所述各部分的控制部，該過載保護(hù)方法的特征在于，由所

述控制部在交流電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行電子加法運(yùn)算，所述交流電動(dòng)機(jī)不是過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從

所述過載時(shí)的加法運(yùn)算得到的累加值減去與所述過載時(shí)的所述電流檢測(cè)器中的檢測(cè)電流的平方

E寸間乘積值相應(yīng)的權(quán)重值，根據(jù)所述加減法運(yùn)算得到的累加值和預(yù)先設(shè)定的電子熱繼電器熱時(shí)限

特性，使所述交流電動(dòng)機(jī)停止。

[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)過載運(yùn)轉(zhuǎn)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)引起的負(fù)載溫度實(shí)際的上升、下降，正確地

判斷過我狀態(tài)，能夠防止因過保護(hù)導(dǎo)致設(shè)備的突然停止。

附圖說明

[0021]圖1是電力轉(zhuǎn)換裝置的主電路結(jié)構(gòu)圖。

[0022]圖2是僅有加法運(yùn)算功能的電子熱繼電器中的動(dòng)作狀態(tài)的說明圖。

[0023]圖3是僅有加法運(yùn)算功能的電子熱繼電器中的動(dòng)作狀態(tài)的另一說明圖。

[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的電子熱繼電器中的動(dòng)作狀態(tài)的說明圖。

[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的電子熱繼電器中的動(dòng)作狀態(tài)的說明圖。

[0026]圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例的減法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值的說明圖。

[0027]圖7是同樣附加了減法運(yùn)算的電子熱繼電器的動(dòng)作流程圖。

[0028]符號(hào)說明

[0029]1…整流器，2…平滑用電容器，3…逆變器，4…交流電動(dòng)機(jī)，5…控制部，5a…加減

法運(yùn)算部，5b…電子熱繼電器熱時(shí)限部，6…冷卻風(fēng)扇，7…數(shù)字操作面板，8…溫度檢測(cè)器，

9…驅(qū)動(dòng)電路，10…電流檢測(cè)器，11…電阻，Im…檢測(cè)電流比率(％流s…時(shí)間的單位秒,nlm…

與交流電動(dòng)機(jī)的過載時(shí)的檢測(cè)電流比率Im(%)對(duì)應(yīng)的加減法運(yùn)算部的加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重

值，ndi…與交流電動(dòng)機(jī)的過載時(shí)的檢測(cè)電流比率的平方時(shí)間積le對(duì)應(yīng)的加減法運(yùn)算部的

減法時(shí)的權(quán)重值。

具體實(shí)施方式

[0030]圖1是木發(fā)明實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換裝置的主電路結(jié)構(gòu)圖。1是對(duì)商用的交流電力進(jìn)行

整流并轉(zhuǎn)換為直流電力的整流器，2是平滑用電容器，3是將直流電力轉(zhuǎn)換為任意電壓和任

意頻率的交流電力的逆變器，4是由任意電壓和任意頻率的交流電力進(jìn)行速度控制的交流

電動(dòng)機(jī)。6是用于對(duì)上述整流器和逆變器內(nèi)的功率模塊進(jìn)行冷卻的冷卻風(fēng)扇。

[0031]7是可以對(duì)電力轉(zhuǎn)換裝置的各種控制數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定、變更、異常狀態(tài)和監(jiān)視顯示的

數(shù)字控制面板。8是在整流器1和逆變器3的功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部設(shè)置的溫度檢測(cè)器。9

是驅(qū)動(dòng)逆變器3的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路，10是電流檢測(cè)器，11是直流電路中的檢測(cè)電流用

的電阻。例如，由上述電流檢測(cè)器10檢測(cè)上述交流電動(dòng)機(jī)4的線電流，能夠通過該檢測(cè)值

1m判斷上述交流電動(dòng)機(jī)的過載狀態(tài)。當(dāng)然，也能夠通過上述直流電路中設(shè)置的檢測(cè)電流用的

電阻11檢測(cè)上述交流電動(dòng)機(jī)4的電流。

[0032]5是控制逆變器3的開關(guān)元件，并且搭載有控制上述構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置整體的

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[0042]此處，作為上述預(yù)先設(shè)定的權(quán)重值的熱時(shí)限數(shù)值，表示與交流電動(dòng)機(jī)的溫度上升相關(guān)

的發(fā)熱與時(shí)間的關(guān)系。如果上述交流電動(dòng)機(jī)中流過的電流（檢測(cè)電流比率Im）大，則單位時(shí)間

的交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)熱也大，所以上述熱時(shí)限數(shù)值nlm的權(quán)重值也設(shè)定得大。此外，相反的,

如果上述交流電動(dòng)機(jī)中流過的電流（檢測(cè)電流比率Im）小，則單位時(shí)間的交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)

熱也小，所以上述熱時(shí)限數(shù)值nlm的權(quán)重值也設(shè)定得小。即，如果上述交流電動(dòng)機(jī)中流過的電

流（檢測(cè)電流比率加）大，則單位時(shí)間的交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)熱大，因此以與交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部

的實(shí)際的發(fā)熱上升相應(yīng)的熱時(shí)限數(shù)值nlm的權(quán)重值進(jìn)行加法運(yùn)算。

[0043]然后，通過以上述權(quán)重值進(jìn)行加法運(yùn)算，例如預(yù)先設(shè)定為如果上述檢測(cè)電流比率為

150%的過載期間持續(xù)60（s）,則上述交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)動(dòng)作，裝置停止，止匕外，如果

上述檢測(cè)電流比率為120%的過載期間持續(xù)200（s）,則上述交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)動(dòng)作，裝

置停止，這樣預(yù)先構(gòu)成電子熱繼電器的熱時(shí)限特性。即，如果上述交流電動(dòng)機(jī)中流過的電流

（檢測(cè)電流比率Im）大，則上述加法運(yùn)算的權(quán)重值也大，電子熱繼電器的加法運(yùn)算值大，過載保

護(hù)動(dòng)作時(shí)間短。力啾運(yùn)算的權(quán)重值與過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，預(yù)先設(shè)定為反比例的關(guān)系。

[0044]圖3是表示電子熱繼電器的動(dòng)作狀態(tài)的另一個(gè)例子。交流電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)電流比率

為150%的過載期間（區(qū)訶：0?tl）中的電子熱繼電器的加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每檢測(cè)時(shí)

間At以預(yù)先設(shè)定的熱時(shí)限數(shù)值nl50的權(quán)重值持續(xù)進(jìn)行加法運(yùn)算，在檢測(cè)電流比率為80%

（100%以下）的期間（區(qū)間tl?t2）中，原樣保持時(shí)間tl時(shí)的電子熱繼電器的累加值。區(qū)

間tl?t2中的電子熱繼電器保持的累計(jì)的累加值為Nt=nl50*tl/Ato

[0045]接著，檢測(cè)電流比率為150%的過載期間（區(qū)間t2?t3）中的電子熱繼電器的加法

運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每檢測(cè)時(shí)間At以預(yù)先設(shè)定的熱時(shí)限數(shù)值nl50的權(quán)重值對(duì)上述累加值

?：nl50*tl/At）持續(xù)進(jìn)行加法運(yùn)算，時(shí)間t3時(shí)的電子熱繼電器保持的累計(jì)的累加值為

[0046]Nt={nl50*t1/△t）+nl50*（t3-t2）/At°

[0047]此外，檢測(cè)電流比率為80%（100%以下）的期間（區(qū)間t3?tr）中,保持時(shí)間t3時(shí)

的上述電子熱繼電器累計(jì)的累力唯為

[0048]Nt={nl50*tl/△t+nl50*（t3-t2）/△t}<>

[0049]然后，電子熱繼電器的計(jì)數(shù)時(shí)間t=Ts成為預(yù)先設(shè)定的時(shí)間tr時(shí)，到此為止保持的上

述電子熱繼電器累計(jì)的累加值Nt被清除（重置），在過載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)再次從零開始進(jìn)行加法運(yùn)

算。

[0050]圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例1的附加有減法運(yùn)算功能的電子熱繼電器的動(dòng)作狀態(tài)。

[0051]電動(dòng)機(jī)4的額定輸出功率規(guī)定為，根據(jù)該電動(dòng)機(jī)的負(fù)載時(shí)間特性求出溫度上升隨時(shí)間

的變化，在任意時(shí)刻下的溫度上升都不超過容許的溫度上升限度。因此，作為求出產(chǎn)生與負(fù)載的

一個(gè)周期中的平均發(fā)熱相等的發(fā)熱的一定連續(xù)負(fù)載的方法，一般己知有電流平方平均法。

[0052]在決定額定輸出功率以使電動(dòng)機(jī)的平均的溫度上升不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格規(guī)定的溫度

上升限度時(shí)，可以考慮雖然存在電動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度上升超過溫度上升極限的期間，但過載期

間和輕負(fù)載期間的交替在與電動(dòng)機(jī)的熱時(shí)間常數(shù)相比相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的情況下，過度的溫

度上升的持續(xù)時(shí)間短，超過溫度上升極限也很微量。

[0053]例如，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，如果端子電壓一定，則輸出功率近似地與負(fù)載電流成比例。

另一方面，銅損與負(fù)載電流的平方成比例，所以結(jié)果上銅狠與輸出功率的平方成比例。

比

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在連續(xù)額定的開放型電動(dòng)機(jī)等中，因?yàn)殂~損相對(duì)于鐵損和機(jī)械損失比較大，所以能夠假設(shè)總

損失與輸出功率的平方成比例來考慮溫度上升。

[0054]在圖4中，檢測(cè)電流比率為150%的過載期間(區(qū)間0?tl)中的電子熱繼電器

的加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每檢測(cè)時(shí)間At以預(yù)先設(shè)定的熱時(shí)限數(shù)值nl50的權(quán)重值持續(xù)進(jìn)

行加法運(yùn)算，時(shí)間tl時(shí)的電子熱繼電器的累加值為Nt=nl50*tl/Ato此外，檢測(cè)電流比

率為120%的過載區(qū)間(區(qū)間tl?12)中，對(duì)區(qū)間0?tl中的上述電子熱繼電器的累加

值{nl50*tl/At)進(jìn)行加法運(yùn)算,時(shí)間t2時(shí)的電子熱繼電器的累加值為Nt={nl50*tl/

At}+nl20*(t2-tl)/Ato

10055J進(jìn)向，檢測(cè)電流比率為180%的過載區(qū)間(區(qū)間t.2?t3)中的電子熱繼電器的加法

運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每檢測(cè)時(shí)間At以預(yù)先設(shè)定的熱時(shí)限數(shù)值nl80的權(quán)重值，對(duì)上述累加值

-nl50*tl/At+nl20*(t2-tl)/At)進(jìn)行加法運(yùn)算，時(shí)間t3時(shí)的電子熱繼電器的累加值為

[0056]Nt={nl50*tl/At+nl20*(t2-tl)/At}+nl50*(t3-t2)/△t。

[0057]此處，如果上述交流電動(dòng)機(jī)4中流過的電流(檢測(cè)電流比率)大，則單位時(shí)間的交流電

動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)熱也大，所以加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值也設(shè)定得大，相反，如果上述交流電動(dòng)機(jī)中流過的

電流(檢測(cè)電流比率)小，則單位時(shí)間的交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)熱也小，所以加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重

值也設(shè)定得小。

[0058]接著，在檢測(cè)電流比率為90%(100%以下，不是過載運(yùn)轉(zhuǎn))的期間(區(qū)間13之后)

中，從電子熱繼電器的上述累加值

[0059]Nt={nl50*t1/△t+nl20*(t2-t1)/△t+nl50*(t3-t2)/At}減去以預(yù)先設(shè)定的熱

時(shí)限數(shù)值ndl的權(quán)重值。

[0060]對(duì)于該減法運(yùn)算中的權(quán)重值進(jìn)行說明。在加法運(yùn)算的期間0?t3中，區(qū)間。?tl

中是150%的過載狀態(tài)(檢測(cè)電流比率JG，區(qū)間tl?t2中是120%的過載狀態(tài)(檢測(cè)電流

匕碎：LQ，區(qū)間t2?t3中是180%的過載狀態(tài)(檢測(cè)目流比率:1儂),僅用電子熱繼電器的

熱時(shí)限特性執(zhí)行加法運(yùn)算。接著，在區(qū)間t3之后，該過我解除，檢測(cè)電流比率為90%(100%

以下)，所以在交流電動(dòng)機(jī)4中，因到區(qū)間0?t3為止的過載狀態(tài)引起的溫度上升停止，變

為因散熱而溫度下降。

[0061]因此，本實(shí)施例中，在交流電動(dòng)機(jī)4的溫度下降的區(qū)間中，不是保持到當(dāng)前為止的累

加值，而是與上述交流電動(dòng)機(jī)4的溫度下降的實(shí)際情況相應(yīng)地，從到區(qū)間0?t3為止的累加

值中，根據(jù)與區(qū)間0?t3的過載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的檢測(cè)電流比率的平方時(shí)間積相應(yīng)的權(quán)重值執(zhí)行減

法運(yùn)算。

[0062]上述區(qū)間0?t3中的檢測(cè)電流實(shí)效值的平方時(shí)間積Ie,用以下(1)式表示。

2221/2

[0063]Ie=[{Ii50*t1+1120*(t2-t1)+1180*(t3-t2)}/t3]-------------------(1)

[0064]即，它是對(duì)各區(qū)間(區(qū)間0?tl、區(qū)間tl?t2、區(qū)間t2?t3)中的檢測(cè)電流實(shí)效

值進(jìn)行平方，對(duì)該值乘以各區(qū)間的時(shí)間并以每各區(qū)間執(zhí)行加法運(yùn)算，除以動(dòng)作區(qū)間整體的時(shí)

間的結(jié)果的平方根。在與旋轉(zhuǎn)體即電動(dòng)機(jī)的熱相關(guān)的估算中，使用電流實(shí)效值的平方時(shí)間積這

一概念作為評(píng)價(jià)指數(shù)。

[0065]對(duì)以上求出的平方時(shí)間積Ie,從上述期間0?t3中的上述累加值減去預(yù)先設(shè)定的

減法運(yùn)算的權(quán)重值ndl,累加值用下式表示。

[0066]Nt={nl50*(tl/At)+nl20*(t2-tl)/△t+nl80*(t3-t2)/At}-ndl*(t4-t3)/△t

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[0067]加法運(yùn)算時(shí)每檢測(cè)時(shí)間At執(zhí)行加法運(yùn)算，減法運(yùn)算時(shí)每檢測(cè)時(shí)間At執(zhí)行減法

運(yùn)算。

[0068]此處，舉出實(shí)際的例子估算。

[0069]設(shè)tl=5(s),t2=20(s),t3=30(s),nl50=150(%),nl20=120(%),nl80=180(%),

將這些數(shù)值代入上述(1)式貝區(qū)間：0?t3中的檢測(cè)電流實(shí)效值的平方時(shí)間積Ie=[{1502

*5+1202*(20-5)+1802*(30-20)}/30]1/2148(%)<>

[0070]即，區(qū)間。?t3中的過載狀態(tài)，是150(船過載持續(xù)5(s)、120(%)過我持續(xù)15

(s)、180(%)過載持續(xù)10(s)的狀態(tài)，求出與產(chǎn)生上述區(qū)間中的平均發(fā)熱相等的發(fā)熱的一

定連續(xù)負(fù)載的情況下，等價(jià)于約148(%)的過載持續(xù)30(s)o因此，過載解除的區(qū)間t3?

t4中的減法運(yùn)算的權(quán)重值，以與上述148(%)的過載相應(yīng)的值ndl執(zhí)行。

[0071]以與過載時(shí)的平均發(fā)熱相當(dāng)?shù)臒崃康臋?quán)重值對(duì)電子熱繼電器執(zhí)行減法運(yùn)算，所以

能夠使交流電動(dòng)機(jī)4因散熱而逐漸降低的實(shí)際溫度與電子熱繼電器的累加值對(duì)應(yīng)。

[0072]圖5表示本發(fā)明的實(shí)施例2的附加有減法運(yùn)靠功能的電子熱繼電器的動(dòng)作狀態(tài)。

上述圖4的實(shí)施例1中，電子熱繼電器的加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每相同檢測(cè)時(shí)間bt以預(yù)先設(shè)

定的熱時(shí)限數(shù)值實(shí)施加法運(yùn)算和減法運(yùn)算，但圖5所示的實(shí)施例2中，電子熱繼電器累加時(shí)的權(quán)

重值，在加法運(yùn)算時(shí)每檢測(cè)時(shí)間At執(zhí)行，在減法運(yùn)算時(shí)每檢測(cè)時(shí)間Atd執(zhí)行，使加法算U寸

與減法運(yùn)算時(shí)的電流檢i則時(shí)間不同。即，區(qū)分加法運(yùn)算時(shí)和減法運(yùn)算時(shí)的檢測(cè)時(shí)間的理由在于，一般

溫度上升的情況下的熱時(shí)間常數(shù)與溫度下降的情況下的熱時(shí)間常數(shù)不同，所以考慮了這一點(diǎn)。

[0073]例如，如果與交流電動(dòng)機(jī)4的溫度上升時(shí)的熱時(shí)間常數(shù)相比，溫度下降時(shí)的熱時(shí)間

常數(shù)大，則能夠使上述減法運(yùn)算時(shí)的電流檢測(cè)時(shí)間Aid相對(duì)于上述加法運(yùn)算時(shí)的電流檢

測(cè)時(shí)間At大。熱時(shí)間常數(shù)大，意即溫度在長(zhǎng)時(shí)間中平緩地變化，當(dāng)然交流電動(dòng)機(jī)的下降溫度變

化也平緩。因此如果熱時(shí)間常數(shù)大，則能夠緩慢地檢測(cè)上述交流電動(dòng)機(jī)的電流，也能夠增大上述

減法運(yùn)算時(shí)的電流檢測(cè)時(shí)間Atdo

[0074]以定量的數(shù)值為例，加法運(yùn)算時(shí)的電流檢測(cè)時(shí)間At為100ms的情況下，減法運(yùn)算

時(shí)的電流檢測(cè)時(shí)間^td不需要每100ms執(zhí)行，每500ms執(zhí)行即可。

[0075]當(dāng)然，該電流檢測(cè)時(shí)間越快，則意味著檢測(cè)上述交流電動(dòng)機(jī)的電流，導(dǎo)入該檢測(cè)

值并運(yùn)算的上述控制部5中搭載的微型計(jì)算機(jī)(CPU)的負(fù)擔(dān)越大(微型計(jì)算機(jī)的負(fù)載率越

重)，所以優(yōu)選上述電流檢測(cè)時(shí)間和Aid與上述交流電動(dòng)機(jī)4的熱時(shí)間常數(shù)的實(shí)際情

況相應(yīng)地決定。

[0076]圖5中檢測(cè)電流比率為150%的過載期間(區(qū)間0?11)中的電子熱繼電器的加法

運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值，每檢測(cè)時(shí)間At以預(yù)先設(shè)定的熱時(shí)限數(shù)值nl50的權(quán)重值持續(xù)執(zhí)行加法運(yùn)

算，在檢測(cè)電流比率為120%的過載期間(區(qū)間tl?t2)+,對(duì)區(qū)間0?tl中的電子熱繼電

器的累力唯M50*tl/At持續(xù)執(zhí)行加法運(yùn)算，時(shí)間t2時(shí)的累加值為

[0077]Nt={nl50*tl/At}+nl20*(t2-tl)/At。

[0078]此外，在區(qū)間t2?t3中，過載運(yùn)轉(zhuǎn)解除，檢測(cè)電流比率為90%(100%以下)，所以交

流電動(dòng)機(jī)4在區(qū)間0?t2為止的過載狀態(tài)引起的溫度上升停止，因散熱而下降。因此，在該

溫度下降的區(qū)間(t2?t3)中，不是保持上述累加值Nt={nl50*tl/At+nl20*(t2-tl)/

At),而是按照與區(qū)間0?t2為止的檢測(cè)電流比率的平方時(shí)間積(上述(1)式)相應(yīng)的權(quán)重

72

CN102742139A說明書8/9頁

值執(zhí)行減法運(yùn)算，時(shí)間t3時(shí)的累加值為

[0079]Nt={n150*11/At+nl20*(t2-t1)/At}-nd2*(t3-t2)/△td。

[0080]進(jìn)而，區(qū)間t3?t4再次成為檢測(cè)電流比率為150%的過載運(yùn)轉(zhuǎn)，所以對(duì)于上述區(qū)間

0?t3為止的上述累加值

[0081]Nt={nl50*tl/At+nl20*(t2-tl)/At-nd2*(t3-t2)/Atd),以區(qū)間t3?t4中的

然時(shí)限數(shù)值nl50的權(quán)重值持續(xù)執(zhí)行加法運(yùn)算，區(qū)間0?t4為止的累加值為：

[0082]Nt={n150*tl/At+nl20*(t2-tl)/At-nd2*(t3-t2)/Atd}+nl50*(t4-t3)/Ato

[0083]區(qū)間t4?t5中，過載再次解除，檢測(cè)電流比率為90%(100%以下)，所以交流電動(dòng)

機(jī)中區(qū)間t3?t4為止的過載狀態(tài)引起的溫發(fā)上升停止，因散熱向卜降。因此該溫度卜降的

區(qū)間(t4?t5)中，不是保持上述累加值

[0084]{nl50*tl/△t+nl20*(t2-tl)/At-nd2*(t3-t2)/Atd+nl50*(t4-t3)/A-},而是

按照與區(qū)間t3?t4為止的檢測(cè)電流比率的平方時(shí)間積(塊(1)式)相應(yīng)的權(quán)重值執(zhí)行減

法運(yùn)算，累加值為

[0085]Nt={nl50*tl/At+nl20*(t2-tl)/At-nd2*(t3-t2)/Atd+nl50*(t4-t3)/

bt}-nd3*(t5-t4)/△tdo

[0086]圖6是為了說明上述減法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值nd2而表示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。這是

易于理解地表示減法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值與電流平方時(shí)間積的關(guān)聯(lián)的數(shù)值(10進(jìn)制數(shù))，電流平方

時(shí)間積的運(yùn)算值越大則減法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值越小，這一點(diǎn)是重要的。

[0087]該關(guān)聯(lián)值是為了易于理解的，當(dāng)然不限定于該值。此外，該關(guān)聯(lián)值預(yù)先在存儲(chǔ)器等

之中的情況下，理所當(dāng)然這些數(shù)值以轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制數(shù)的數(shù)值保存。

[0088]在上述過載區(qū)間內(nèi)的電流平方時(shí)間積的運(yùn)算值低的情況下，上述交流電動(dòng)機(jī)的溫度

上升小，所以易于通過散熱而冷卻，所以該減法運(yùn)算的權(quán)重值大。相反，在過載區(qū)間中的電流平

方時(shí)間積的運(yùn)算值高的情況下，上述交流電動(dòng)機(jī)的溫度上升高，所以難以通過散熱而冷卻，

該減法運(yùn)算的權(quán)重值小。即，這是為了使表示交流電動(dòng)機(jī)的溫度歷史記錄的累加值

Nt,設(shè)定為與交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度相同。

[0089]在過載區(qū)間內(nèi)的上述交流電動(dòng)機(jī)的電流平方積的運(yùn)算值高的情況下，交流電動(dòng)機(jī)

的負(fù)載大，所以交流電動(dòng)機(jī)的溫度上升也高。因此，在上述電流平方時(shí)間積的運(yùn)算值高的情況下,

增大減法運(yùn)算的權(quán)重值時(shí)，表示上述交流電動(dòng)機(jī)的溫度歷史記錄的累加值以大的權(quán)重值執(zhí)行

減法運(yùn)算而變小，在下一次成為過載狀態(tài)時(shí)，上述交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度和表示溫度歷史記

錄的減法運(yùn)算后的電子熱繼電器的累加值會(huì)產(chǎn)生大的差異，本來為了在過載時(shí)保護(hù)交流電動(dòng)機(jī)

而設(shè)置的電子熱繼電器熱時(shí)限部5b不動(dòng)作，成為不能夠保護(hù)交流電動(dòng)機(jī)4防止溫度上升的

狀態(tài)。

[0090]因此，在上述電流平方時(shí)間積的運(yùn)算值高的情況下，需要減小減法運(yùn)算的權(quán)重值以使

表示上述交流電動(dòng)機(jī)的溫度歷史記錄的減法運(yùn)算后的累加值與交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度相

同。

[0091]圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中，附加有減法的電子熱繼電器的加減法運(yùn)算部5a中的加減

法運(yùn)算動(dòng)作的流程圖。

[0092]在步驟(S)20中每時(shí)間At檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)4的一次電流，以該檢測(cè)電流比率判

斷是否為過載狀態(tài)(S21),在過載狀態(tài)的情況下啟動(dòng)計(jì)時(shí)器Ts(S22),按照上述過載狀

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態(tài)下的檢測(cè)電流比率值，使電子熱繼電器的加法運(yùn)算時(shí)的權(quán)重值為Nt二Eni執(zhí)行加法運(yùn)算

（S23）o

[0093]具體而言，上述ni是用一般的形式表示例如圖4中的與檢測(cè)電流比率相走的各權(quán)重

值nl50、nl20和nl80等。

[0094]進(jìn)而，對(duì)上述（1）式所示的檢測(cè)電流實(shí)效值的平方時(shí)間積Ie進(jìn)行運(yùn)算（S24）,將該

Ie值保存在存儲(chǔ)器中（S25）,設(shè)置標(biāo)志為“1”（S26）。接著，如果上述計(jì)時(shí)器Ts的時(shí)間超過

預(yù)先設(shè)定的時(shí)間10分鐘，則清除累加的熱繼電器的權(quán)重值（S28）O此外，在10分鐘以下，如

果累計(jì)的累加值Nt在預(yù)先設(shè)定的數(shù)值Ntr以上（S29），貝]為交流電動(dòng)機(jī)的過載狀態(tài)，過載斷路

器（ULTrip）一匚作（S3。），停止逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，將預(yù)先決定的時(shí)間Ts設(shè)為

10分鐘，但不需要限于該時(shí)間。

[0095]進(jìn)而，如果上述累計(jì)的電子熱繼電器的值不到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值Ntr,則再次在S20中

按照△t檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的一次電流，以該檢測(cè)電流比率判斷是否為過載狀態(tài)（S21）,在不是

過載狀態(tài)的情況下，確認(rèn)上述標(biāo)志是否為“1"（S32）,如果是“1”則判斷過去曾是過載狀態(tài),

對(duì)于上述檢測(cè)電流實(shí)效值的平方時(shí)間積le值，以預(yù)先設(shè)定的權(quán)重值ndi從上述累計(jì)的累加值

Zni中，按照一定的時(shí)間執(zhí)行減法運(yùn)算（Nt=2ni-2ndi）（S33）,將該結(jié)果作為新的電子熱

繼電器累加值Nt保存在存儲(chǔ)器中（S34）O

[0096]根據(jù)本實(shí)施例，電子熱繼電器檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的電流，根據(jù)該電流值的大小，判別交流

電動(dòng)機(jī)的過載狀態(tài)，以累加型的熱時(shí)限特性進(jìn)行保護(hù)。

[009刀為了保護(hù)交流電動(dòng)磯不會(huì)因過載而發(fā)熱，構(gòu)成為對(duì)于預(yù)先在上述電力轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)

部設(shè)置的電子熱繼電器累加熱時(shí)限特性，在上述交流電動(dòng)機(jī)不是過載的情況下，從上述電

子熱繼電器累加熱時(shí)限特性，根據(jù)上述交流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率減去上述電子熱繼電器累加值，由

此能夠防止過我檢測(cè)工作提前而因過保護(hù)導(dǎo)致裝置停止，所以不會(huì)因過載異常而突然過熱保

護(hù)停止。

[0098]因此，過熱保護(hù)停止時(shí)間中設(shè)備停止，所以具有能夠大幅縮短設(shè)備的非運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的效

果。

102742139A說明書附圖1/7頁

圖1

12)

102742139A說明書附圖2/7頁

II

△t△t

圖2

121

CN102742139A說明書附圖3/7頁

圖3

CN102742139A說明書