專利名稱：具有相同負載模式的裝置的省電力驅(qū)動裝置及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及具有相同負載模式的裝置的省電力驅(qū)動裝置及方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的對象為被由電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器供給電力的電動機驅(qū)動、以相同負載模式(uniform load pattern)被反復運轉(zhuǎn)的裝置。以后將此種裝置稱為“相同負載模式裝置”。此外，主要設想相同負載模式的裝置為伺服壓力機、壓力機用模具緩沖機構(gòu)、搬運裝置、物流裝置等產(chǎn)業(yè)用裝置，但并不局限于它們。上述相同負載模式裝置中的損耗量變化，取決于電力轉(zhuǎn)換電路的參數(shù) (parameter)例如DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、逆變器的載波頻率、開關(guān)波形的電壓轉(zhuǎn)換率dv/dt 等。在這里，所謂“損耗量”是指由電池供給的電力與電動機輸出之差，即，意味著在從電池到電動機的電路(包含DC-DC轉(zhuǎn)換器、逆變器及電動機)及電動機內(nèi)部的磁路中以發(fā)熱、電磁輻射的形態(tài)失去的功。作為降低該損耗量的方案，例如已有專利文獻I的提案。另外，專利文獻2和非專利文獻1、2公布了與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)。專利文獻I是在裝置的運轉(zhuǎn)條件變化時，使電力轉(zhuǎn)換的參數(shù)(DC/DC轉(zhuǎn)換器的載波頻率)變化而減少損耗量的文獻。非專利文獻2中，公布有通過對應低速區(qū)、中速區(qū)、高速區(qū)在運轉(zhuǎn)中切換開關(guān)頻率，以減低損耗的內(nèi)容?，F(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
專利文獻I :日本特開2003 - 116280號公報、《驅(qū)動裝置及動力輸出裝置》；
專利文獻2 日本特開平5 - 184182號公報、《逆變器控制裝置》；
非專利文獻
非專利文獻I :電氣學會半導體電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)調(diào)查專門委員會編《功率電子電路(〃 ”一二 >夕卜口二夕7回路)》歐姆社2000年；
非專利文獻2 :大久保光一等《EV電動機用低損耗逆變器的開發(fā)(EV 用低損失^ > K一夕0開発)》、三菱重工技報VOL. 45 NO. 3 :2008。

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻I中提出(A)通過利用能量儲存單元、開關(guān)元件、電動機各相線圈的損耗特性，或者(B)預先實驗等求得使損耗量變小的載波(carrier)頻率的方案。但是，如果想將專利文獻I的方法應用于各種裝置、特別是由電池驅(qū)動的伺服壓力機、壓力機用模具緩沖機構(gòu)、搬運裝置、物流裝置等工業(yè)用裝置中時，會有以下問題。
對于(A)而言，會有“未考慮其它的結(jié)構(gòu)要素的損耗特性”的問題。例如，未考慮逆變器和電動機間的布線、電磁噪聲除去用元件(鐵氧體磁芯、濾波器)、電動機的轉(zhuǎn)子(rotor)中的損耗(轉(zhuǎn)子內(nèi)誘導電流導致的損耗等)。另外，由于在產(chǎn)業(yè)用裝置中，逆變器和電動機之間的布線長，電磁噪聲除去用元件及電動機為大型，多數(shù)情況下來自這些結(jié)構(gòu)要素的損耗量也不能無視。對于(B)而言，會有“很難預先求出用于決定載波頻率的數(shù)據(jù)(綜合性的損耗特性)”的問題。這是由于例如以下的理由。(a)具備由電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器和用DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器時，無 法最佳化DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。(b)由于布線作業(yè)是利用已有材料組合，所以無法事先預測布線的電氣特性。(C)電磁噪聲除去用元件有時會在裝置設置后被追加。(d)會有電動機發(fā)生故障被更換的情況，但每臺電動機的特性各不相同。(e)電動機的溫度在裝置剛起動后低，裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)后上升，但電動機的損耗特性隨著溫度變化。本發(fā)明是為解決上述問題而構(gòu)思的發(fā)明。即，本發(fā)明的目的在于提供一種具有相同負載模式的裝置的省電力驅(qū)動裝置及方法，使得不用預先做實驗而取得DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓、布線的電氣特性、電磁噪聲除去用元件的有無、每臺電動機的損耗特性及溫度變化等的損耗特性的數(shù)據(jù)，便可考慮全部結(jié)構(gòu)要素的損耗特性而將損耗量最小化。本發(fā)明提供一種具有相同負載模式的裝置的省電力驅(qū)動裝置，其具備由電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器和由該DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器，用于被由該逆變器供給電力的電動機驅(qū)動、具有相同負載模式的裝置，其特征在于，具備
電量運算器，計算所述相同負載模式中來自電池的受電電量；以及參數(shù)選擇指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個值，比較各參數(shù)下的所述受電電量，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，對逆變器發(fā)指令。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，具備輸出所述負載模式的循環(huán)開始信號和循環(huán)結(jié)束信號的指令值生成器。所述逆變器的參數(shù)為載波頻率及DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。此外，本發(fā)明提供一種具有相同負載模式的裝置的省電力驅(qū)動方法，用于具備用電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器和用該DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器，并且被由該逆變器供給電力的電動機驅(qū)動、具有相同負載模式的裝置，其特征在于
使逆變器的參數(shù)變化為多個值，
計算所述各參數(shù)下的所述相同負載模式導致的來自電池的受電電量，
比較各參數(shù)下的所述受電電量，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，對逆變器發(fā)指令。依據(jù)上述本發(fā)明的裝置及方法，因為具備電量運算器和參數(shù)選擇指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個值，計算比較各參數(shù)下相同負載模式導致的來自電池的受電電量，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，對逆變器發(fā)指令，所以不必預先做實驗而取得布線的電氣特性、電磁噪聲除去用元件的有無、每臺電動機的損耗特性及溫度變化等的損耗特性的數(shù)據(jù)，便能夠考慮所有的結(jié)構(gòu)要素的損耗特性而使損耗量最小化。


圖I是示出本發(fā)明的省電力驅(qū)動裝置的第I實施方式的 圖2是以本發(fā)明為對象的相同負載模式裝置的動作說明 圖3是參數(shù)選擇指令器的動作說明 圖4是探索、決定多個參數(shù)的方法的說明 圖5是示出本發(fā)明的省電力驅(qū)動裝置的第2實施方式的圖。
具體實施方式

下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。此外在各圖中，對相同部分附以相同的附圖標記，省略重復的說明。圖I是示出本發(fā)明的省電力驅(qū)動裝置的第I實施方式的圖。在該圖中，本發(fā)明的省電力驅(qū)動裝置具備用電池91驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器93和由DC-DC轉(zhuǎn)換器93的輸出驅(qū)動的逆變器19。電池91為例如鋰離子電池、鎳氫電池、鉛蓄電池等二次電池。為提高電池的輸出電壓，電池91將電池單元(cell)串聯(lián)連接，且具備電池的控制器。另外，該電池91利用未圖示的太陽能電池、燃料電池、風力發(fā)電機等進行直流電力充電。DC-DC轉(zhuǎn)換器93的輸入端(圖中左端)與電池91連接，輸出端(圖中右端)與逆變器19連接。DC-DC轉(zhuǎn)換器93是進行直流電壓的升壓或降壓或這兩者的輸出電壓可變的DC-DC轉(zhuǎn)換器。在圖I中，DC-DC轉(zhuǎn)換器93的右側(cè)的電容器17的兩端間的電壓為輸出電壓。此DC-DC轉(zhuǎn)換器93的結(jié)構(gòu)不僅能夠驅(qū)動(圖I中電力從左向右移動)，也能夠?qū)崿F(xiàn)再生(圖I中電力從右向左移動)。這種DC-DC轉(zhuǎn)換器93通過組合IGBT、功率MOSFET等電力控制元件和電感器、變壓器后實現(xiàn)。在圖I中，95是DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路95生成DC-DC轉(zhuǎn)換器93的電力控制元件的柵極信號，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器93的輸出電壓。DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路95，通過電子電路或者裝入CPU和專用控制程序乃至兩者的組合來實現(xiàn)。直流總線15將DC-DC轉(zhuǎn)換器93和逆變器19電連接。在圖中，上方所示是直流總線15的正側(cè)(+)，下方所示是直流總線15的負側(cè)(一)。17是電容器，將直流總線15的電壓平滑化。電容器17多使用鋁電解電容器，但也可以使用其它種類的電容器、雙電荷層電容器。19是逆變器，控制由直流總線15流向電動機21的電流、電壓，使電動機21產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩。逆變器19在本實施方式中假定為電壓型逆變器，但也可以是電流型逆變器。在電流型逆變器的情況下，使用電抗器代替電容器17。另外，逆變器19在本實施方式中假定為能夠使電動機21正反旋轉(zhuǎn)、牽引、再生的4象限驅(qū)動的逆變器，但根據(jù)機械負載23 (相同負載模式裝置)的特性及動作的不同，也可以是旋轉(zhuǎn)方向只有單方向，或者只能夠牽引的逆變器。使用只能夠牽引的逆變器時，DC-DC轉(zhuǎn)換器93也可以是只能夠牽引的轉(zhuǎn)換器。21是電動機，通過逆變器19和電動機21的組合，電動機21追隨控制器27輸入的
轉(zhuǎn)矩指令值產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電動機21在本實施方式中假定為三相感應電動機或三相永磁同步電動機，但如果通過與逆變器的組合能夠使得轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)速度可變的話，也可以是其它形式的電動機。23是機械負載，即為相同負載模式裝置，由電動機21驅(qū)動。
25是電動機編碼器(motor encoder)，測定電動機21的旋轉(zhuǎn)位置(角度)。作為電動機編碼器25，使用光學式、磁氣式的旋轉(zhuǎn)編碼器、解算器(resolver)。此外，控制器27進行速度控制時，只要測定電動機21的旋轉(zhuǎn)速度(角速度)即可。這時，既可以將旋轉(zhuǎn)編碼器、解算器測定的旋轉(zhuǎn)位置時間微分，也可以像轉(zhuǎn)速器(tachometer)那樣直接測定旋轉(zhuǎn)速度。27是控制器，由逆變器19、電動機21、電動機編碼器25、控制器27構(gòu)成反饋環(huán)路，控制電動機21以使其追隨來自指令值生成器29的指令值。在本實施方式中，控制器27假定為位置控制，但也可以是速度控制。作為控制器27內(nèi)部的運算手法,多使用PID (Proportional Integral Derivative :比例積分微分)控制、I-PD (Integral Proportional Derivative :積分比例微分)控制等,但也可以使用其它控制手法。還可以組合用于改善控制性的前饋運算。控制器27可由使用DSP (DigitalSignal Processor :數(shù)字信號處理器)、微型計算機的可編程裝置或模擬電路或它們的組合實現(xiàn)。29是指令值生成器，在各個時刻中，將電動機21應該追隨的電動機旋轉(zhuǎn)角度指令值Ac輸出到控制器27。電動機旋轉(zhuǎn)角度指令值Ac的傳送，采用利用90度相位偏移的二相脈沖串進行的傳送、利用各種通信網(wǎng)絡進行的傳送。因為電動機21的旋轉(zhuǎn)角和機械負載23機械聯(lián)動，所以指令電動機21的旋轉(zhuǎn)角度與指令機械負載23的位置意義相同。圖2是以本發(fā)明為對象的相同負載模式裝置的動作說明圖。因為本發(fā)明以在相同負載模式下反復被運轉(zhuǎn)的裝置(相同負載模式裝置)為對象，所以在本實施方式中，如圖所示，電動機旋轉(zhuǎn)角度指令值Ac具有循環(huán)(反復的相同模式)，在循環(huán)的開始時刻和結(jié)束時刻，指令值生成器29分別輸出循環(huán)開始信號Cs和循環(huán)結(jié)束信號Ce。在此圖中，Cl、C2、C3分別表示循環(huán)。循環(huán)和循環(huán)之間可以輸出任意指令值，例如停止機械負載23那樣的指令值，使機械負載23按照手動操作而動作的指令值。此外，在以后的說明中為簡化說明，設在循環(huán)和循環(huán)之間輸出使機械負載23停止那樣的指令值。此外，在圖2中，循環(huán)開始信號Cs、循環(huán)結(jié)束信號Ce為脈沖信號，但也可以是將循環(huán)開始表示為信號的上升沿、將循環(huán)結(jié)束表示為信號的下降沿等的其它的信號波形。另外，控制器27進行速度控制時，使指令值生成器29輸出電動機旋轉(zhuǎn)速度指令值即可。指令值生成器29能夠由使用具有半導體存儲器之類的存儲裝置的DSP、微型計算機的可編程裝置實現(xiàn)。逆變器19由以下的要素構(gòu)成，使用遵循參數(shù)選擇指令器83輸出的載波頻率指令值F的頻率的載波Cw進行PWM (Pules Width Modulation :脈寬調(diào)制)調(diào)制。
逆變器19的結(jié)構(gòu)、動作例的細節(jié)，例如公開于非專利文獻I中。此外，利用可變載波頻率進行PWM調(diào)制的方法的例子，公開于專利文獻2中。另外專利文獻2中將載波稱作
u· yy
carrier 041是電力控制部，通過隨著柵極信號導通狀態(tài)變化的電力控制元件，控制由直流總線15到電動機21的電壓、電流。電力控制部41在本實施方式中，假定使用功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor :金屬氧化物半導體場效應晶體管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor :絕緣柵雙極型晶體管)等通過斷開柵極信號而能消弧的電力控制元件。但也可以將GTO (Gate Turn Off :矩形脈沖斷開)等其它種類的電力控制元件與對用于電力控制元件的適當?shù)臇艠O驅(qū)動電路組合使用。43是電動機電流測定器，測定從電力控制部41到電動機21的UVW各相的電流。 電動機電流測定器43是測定隨著電流在電線周圍產(chǎn)生的磁場的非接觸方式的裝置、測定隨著將電阻插入電路中電阻兩端產(chǎn)生的電位差的裝置等。電流測定器63的實現(xiàn)方法也一樣。45是指令運算器，向PWM調(diào)制器47輸出相對UVW各相的調(diào)制波Mw，以使電動機21追隨來自控制器27的轉(zhuǎn)矩指令值Tc產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。作為指令運算器45，可以是將通過向量運算計算出的對各相的電流指令和電動機電流測定器43的測定值比較求得各相的調(diào)制波的裝置，但也可以是其它裝置。指令運算器45能夠通過使用DSP、微型計算機的可編程裝置或電子電路或它們的組合來實現(xiàn)。此外，還能夠使用狀態(tài)估計等手法達到減少必要的電動機電流測定器43的個數(shù)的結(jié)構(gòu)。47是PWM調(diào)制器,用載波Cw調(diào)制調(diào)制波Mw,輸出決定電力控制元件的導通、斷開的陷波Nw。PWM調(diào)制器47在本實施方式中設想為使用三角載波，通過調(diào)制波Mw和載波Cw的大小比較決定陷波Nw的通斷的單元。PWM調(diào)制器47能夠通過模擬電子電路(比較儀)或DSP、微型計算機的程序?qū)崿F(xiàn)。49是載波振蕩器，振蕩產(chǎn)生PWM調(diào)制用的載波Cw。載波振蕩器49成遵循載波頻率指令值F，振蕩頻率可變的結(jié)構(gòu)。載波振蕩器49的結(jié)構(gòu)可以是由電子電路、DSP、微型計算機的程序構(gòu)成在兩個值M1、M2之間反復遞加遞減的加減計數(shù)器，振蕩產(chǎn)生三角載波，響應載波頻率指令值F通過適當改變M1、M2的值而改變振蕩頻率。但也可以采取使用模擬電子電路的振蕩電路等其它方法構(gòu)成。51是柵極驅(qū)動電路，將陷波Nw絕緣、電平轉(zhuǎn)換或放大，而輸出驅(qū)動電力控制元件的柵極的柵極信號。柵極驅(qū)動電路51能夠通過使用絕緣型電源、光耦合器等的電子電路實現(xiàn)。61是電壓測定器，63是電流測定器。電壓測定器61和電流測定器63為計算從電池91流入DC-DC轉(zhuǎn)換器93的電量W，分別測定電壓和電流，將電壓測定值V (t)和電流測定值I (t)輸出至電量運算器81。電壓測定值V (t)、電流測定值I (t)的傳送，能夠使用以電壓振幅、電流振幅模擬傳送的方法、使用各種通信網(wǎng)絡數(shù)字傳送。將電壓測定器61測定的時刻t時相對于電池91的負側(cè)的正側(cè)電壓記為V(t)。另外將電流測定器63在時刻t測定的圖中從左到右流經(jīng)過電池91的正側(cè)的電流記為I(t)。電流測定值為負值時，電流在圖中表示為從右向左流。
81是電量運算器，運算I個循環(huán)的電量W。即，將電壓測定值V (t)和電流測定值
I(t)相乘所得的值，從循環(huán)開始信號Cs被輸入的時間點開始到循環(huán)結(jié)束信號Ce被輸入的時間為止時間積分并輸出。I個循環(huán)的電量W的傳送,能夠使用以電壓振幅、電流振幅模擬傳送的方法，或使用各種通信網(wǎng)絡數(shù)字傳送。電量運算器81能夠通過使用DSP、微型計算機的可編程裝置或模擬電子電路或它們的組合實現(xiàn)。電量運算器81進行如以下的運算。在時刻t中的功率P (t)是電壓與電流的積，由公式(I)所示。在這里，P (t)如為正值，則表示電在圖中從左往右，如果P (t)為負值，則表示電在圖中從右往左流動。P (t) = V (t) XI ⑴... (I)
因為I個循環(huán)的電量W是功率的時間積分，將此循環(huán)而言的循環(huán)開始信號的時刻寫為 Tl，循環(huán)結(jié)束信號的時刻寫為T2時，則如數(shù)學式I的公式(2)所示。[數(shù)學式I]
T2
W= J P(t)dt . · (2)。
Tl如果設電量運算器81的運算進行時間AT周期，將公式(2)差分，從時刻Tl到時刻T2為止累加V (t)XI (t) X AT，就是I個循環(huán)的電量W。即，在循環(huán)結(jié)束的時間點，能夠輸出對于此循環(huán)而言的I個循環(huán)的電量。如上所述，通過容許電流測定值和功率存在負的值，本發(fā)明能夠適用于I個循環(huán)中牽引和再生混合存在的情況。即，功率的正、負，各自相當于牽引、再生。83是參數(shù)選擇指令器，在指令影響損耗量的參數(shù)的值的同時，基于各循環(huán)中的I個循環(huán)的電量，選擇適當?shù)膮?shù)的值。在本實施方式中，參數(shù)是載波Cw的頻率和DC-DC轉(zhuǎn)換器93的輸出電壓，參數(shù)選擇指令器83向載波發(fā)送器49輸出載波頻率指令值F，向DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路95輸出輸出電壓指令值G。參數(shù)選擇指令器83能夠通過使用DSP、微型計算機的可編程裝置實現(xiàn)。圖3是參數(shù)選擇指令器83的動作說明圖。下面，講述DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路95接收的輸出電壓指令值G為恒定時的情況。通過參數(shù)選擇指令器83探索、決定減小損耗的參數(shù)的過程如下。參數(shù)選擇指令器83在每個循環(huán)輸出不同的載波頻率指令值F。在循環(huán)結(jié)束的時間點，由電量運算器81輸出對各循環(huán)的I個循環(huán)的電量W，所以存儲于參數(shù)選擇指令器83的內(nèi)部。參數(shù)選擇指令器83比較已存儲的I個循環(huán)的電量W，將電量最小的載波頻率指令值F作為以后的載波頻率指令值F輸出。作為例子，如圖3所示，對于5個循環(huán)(圖中的C1、C2、C3、C4、C5)將其各自的載波頻率指令值F變?yōu)镕1、F2、F3、F4、F5，設各個循環(huán)中的I個循環(huán)的電量為W1、W2、W3、W4、W5。存儲11、12、13、14、15，在循環(huán)5 (圖中、C5)結(jié)束的時間點進行比較，若假設W4最小，則能
夠知道對應W4的載波頻率指令值F4是使損耗最小的載波頻率指令值。在此，參數(shù)選擇指令器83此后將F4作為載波頻率指令值持續(xù)輸出。另外，圖3所示的例子中，將載波頻率指令值F變?yōu)镕l F5的五種值，探索、決定參數(shù)(載波頻率指令值)時需要Cl C5的5個循環(huán)，但是載波頻率指令值F的變化數(shù)不局限于5，只要是2以上的數(shù)Q即可。這時，探索、決定參數(shù)(載波頻率指令值)需要Q個循環(huán)。作為探索、決定參數(shù)的時機，例如可以考慮以下的(I) (3)。(I)在向從逆變器19到電動機21的布線中追加噪聲過濾器、更換電動機21，改造機械負載23等，影響損耗的硬件性變更進行后立刻進行參數(shù)的探索、決定。例如，在參數(shù)選擇指令器83上連接按鈕(未圖示)，如果進行了硬件性變更則由人按下按鈕。參數(shù)選擇指令器83在按鈕被按下后，在最初進行的循環(huán)(在本例中為最初的5循環(huán))中進行參數(shù)(在本例中為載波頻率指令值)的探索、決定，此后持續(xù)輸出決定的載波頻率指令值。(2)裝置運轉(zhuǎn)達到一定的循環(huán)數(shù)或經(jīng)過一定時間后，重新進行參數(shù)的探索、決定。比如在參數(shù)選擇指令器83內(nèi)設置對循環(huán)開始信號或循環(huán)結(jié)束信號的發(fā)生次數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)器或測量經(jīng)過時間的計時器，當計數(shù)器的值或計時器的值到達一定的值后重新進行參數(shù)的探索、決定。同時重置計數(shù)器或計時器重新開始循環(huán)數(shù)的計數(shù)或經(jīng)過時間的測量。
在圖I中，參數(shù)選擇指令器83具有除上述載波頻率指令值F外將輸出電壓指令值G輸出到DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路95的功能。下面，說明載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G能夠變化的情況。這時，參數(shù)選擇指令器83變化輸出的載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G，存儲、比較I個循環(huán)的電量W，將電量W最小的載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G，作為此后的載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G輸出。圖4是探索、決定多個參數(shù)的方法的說明圖。作為探索、決定減小損耗的多個參數(shù)(載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G)的方法，例如有以下的方法。對于載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G的全部組合，存儲、比較I個循環(huán)的電量。例如，載波頻率指令值F有FI、F2、F3、F4、F5這5種，輸出電壓指令值G有Gl、G2、G3這3種時，如圖4所示對于5X 3=15個循環(huán)(圖中，Cl C15)，存儲、比較I個循環(huán)的電量(圖中Wl W15)，選擇載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G。在圖4中，示出Wl W15中W3最小時的例子，能夠知道對應W3的載波頻率指令值Fl和輸出電壓指令值G3的組合是使損耗最小的載波頻率指令值和輸出電壓指令值的組合，所以參數(shù)選擇指令器83在循環(huán)15結(jié)束以后(即，圖中的循環(huán)C16以后)，將Fl作為載波頻率指令值，將G3作為輸出電壓指令值持續(xù)輸出。另外，圖4所示的例子中，將載波頻率指令值F變?yōu)镕l F5的5種，輸出電壓指令值G變?yōu)镚l G3的3種，需要5X3=15個循環(huán)(圖中Cl C15)以探索、決定參數(shù)(載波頻率指令值和電壓變化率的指令值)。但是載波頻率指令值F的變化數(shù)、輸出電壓指令值G的變化數(shù)并不分別局限于5、3，可以是2以上的數(shù)Q、R。這時，參數(shù)(載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G)的探索、決定需要QXR個循環(huán)。當使用以上的方法，參數(shù)的值的組合數(shù)(以上的例子中為15套)太多、參數(shù)的探索、決定所需要的循環(huán)數(shù)太多時，也可以只選擇從參數(shù)的組合中通過隨機數(shù)、遺傳算法選擇的組合。也可以使用基于實驗設計法的其它方法。圖5是示出本發(fā)明的省電力驅(qū)動裝置的第2實施方式的圖。本實施方式中，有多臺逆變器和電動機，全部進行同樣的動作。例如，因為電動機的尺寸受限制，由多臺電動機分擔驅(qū)動一體的機械負載的情況。圖5所示為逆變器和電動機為3臺的情況，2臺或4臺以上的情況也一祥。此外在圖5中，DC-DC轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部和逆變器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與第I實施方式相同，所以省略DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部及逆變器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖示。下面的結(jié)構(gòu)要素，存在于各逆變器和電動機中，所以在末尾加上A、B、C識別。各要素的結(jié)構(gòu)與第I實施方式相同。19A、19B、19C 逆變器 21A、21B、21C 電動機 23A、23B、23C機械負載 25A、25B、25C 電動機編碼器 27A、27B、27C 控制器
末尾附有A、B、C的三組完全進行相同的動作，所以參數(shù)選擇指令器83只有I臺，針對各組的參數(shù)(載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G)始終保持相同。電壓測定器61和電流測定器63被連接以測量3組總計的電量W，所以通過和第I實施方式相同的電量運算、參數(shù)的探索、決定動作，探索、決定參數(shù)(載波頻率指令值F、輸出電壓指令值G)使得3組總計的損耗變小。依據(jù)上述本發(fā)明的裝置及方法，因為具備電量運算器81和參數(shù)選擇指令器83，將逆變器的參數(shù)變化為多個值，計算、比較各參數(shù)下相同負載模式的逆變器的受電電量W，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，對逆變器發(fā)指令，所以不必預先做實驗而取得布線的電氣特性、電磁噪聲除去用元件的有無、每臺電動機的損耗特性及溫度變化等損耗特性的數(shù)據(jù)，就能夠考慮全部結(jié)構(gòu)要素的損耗特性，使損耗量最小化。另外，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，它由權(quán)利要求書所示出，進而包含與權(quán)利要求書所記載的內(nèi)容均等的意思及范圍內(nèi)的全部變更。例如，可以在相同負載模式內(nèi)的每多個區(qū)間選擇上述參數(shù)。另外，逆變器的參數(shù)，也可以是開關(guān)波形的電壓變化率。符號說明
15直流總線；17電容器；19、19A、19B、19C逆變器；21、21A、21B、21C電動機；23、23A、23B、23C機械負載(相同負載模式裝置)；25、25A、25B、25C電動機編碼器；27、27A、27B、27C控制器；29指令值生成器；41電カ控制部、43電動機電流測定器；45指令運算器；47 PWM調(diào)制器、49載波振蕩器；51柵極驅(qū)動電路；61電壓測定器；63電流測定器；81電量運算器；83參數(shù)選擇指令器；91電池；93 DC-DC轉(zhuǎn)換器；95 DC-DC轉(zhuǎn)換器控制電路。
權(quán)利要求
1.一種省電力驅(qū)動裝置，其具備由電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器及由該DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器，用于被由該逆變器供給電力的電動機驅(qū)動的具有相同負載模式的裝置，其特征在于，具備 電量運算器，計算所述相同負載模式下的來自電池的受電電量；和參數(shù)選擇指令器，使逆變器的參數(shù)變化為多個值，比較各參數(shù)下的所述受電電量，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，向逆變器發(fā)指令。
2.如權(quán)利要求I所述的省電力驅(qū)動裝置，其特征在于，具備 指令值生成器，輸出所述負載模式的循環(huán)開始信號和循環(huán)結(jié)束信號。
3.如權(quán)利要求I或2所述的省電力驅(qū)動裝置，其特征在于 所述逆變器的參數(shù)為載波頻率及DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
4.一種省電力驅(qū)動方法，用于具備由電池驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器和由該DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器，并且被由該逆變器供給電力的電動機驅(qū)動、具有相同負載模式的裝置，其特征在于 使逆變器的參數(shù)變化為多個值， 計算所述各參數(shù)下的所述相同負載模式導致的來自電池的受電電量， 比較各參數(shù)下的所述受電電量，選擇使該受電電量最小的參數(shù)，向逆變器發(fā)指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種省電力驅(qū)動裝置，其具備由電池(91)驅(qū)動的DC-DC轉(zhuǎn)換器(93)和由DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動的逆變器(19)，用于被由逆變器供給電力的電動機(21)驅(qū)動、以相同負載模式反復運轉(zhuǎn)的相同負載模式裝置(23)。其具備計算相同負載模式下來自電池的受電電量W的電量運算器(81)及將逆變器的參數(shù)(載波頻率指令值F和輸出電壓指令值G)變化為多個值，比較各參數(shù)下的受電電量，選擇使受電電量最小的參數(shù)，向逆變器發(fā)指令的參數(shù)選擇指令器(83)。
文檔編號H02P27/06GK102812632SQ201180017599
公開日2012年12月5日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者新妻素直 申請人:株式會社 Ihi