專利名稱:變換器驅(qū)動式感應(yīng)電動機(jī)的控制方法
本發(fā)明涉及感應(yīng)電動機(jī)的一種控制方法，用此法電動機(jī)的初級電流被轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩電流分量和勵磁電流分量，它們可分別獨(dú)立地加以控制，從而控制感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
關(guān)于感應(yīng)電動機(jī)的控制，矢量控制法至今已是共知的了，就這種方法來講，電動機(jī)的初級電流被轉(zhuǎn)化成可以分別獨(dú)立地被控制的轉(zhuǎn)矩分量和激磁分量。采用矢量控制法，感應(yīng)電動機(jī)的速度控制可以象在直流電動機(jī)控制情況一樣以高速響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。
作為感應(yīng)電動機(jī)的矢量控制法，一般地可分為磁通量探測型矢量控制法和轉(zhuǎn)差頻率控制型矢量控制法(SliP frequeucy Coutrol)，前一種控制法已被公開，例如已在美國專利№ 3824 437(對應(yīng)西德已公開專利(DOS)№1941312)中作了公開，后一種有代表性的方法公開在日本專利公開公報№11125/1976中，就磁通量探測型矢量控制法而論，在感應(yīng)電動機(jī)中必須裝有磁通量探測器，因此，這種類型的控制方法，不能用于為通用目的所設(shè)計的感應(yīng)電動機(jī)中。在這種情況下，近幾年，對轉(zhuǎn)差頻率控制型矢量控制法不僅已引起了人們注意，而且如今已用于實(shí)際應(yīng)用中。
用于感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制型矢量控制法是基于依靠電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制變換器單元的輸出頻率。因此，需用信號導(dǎo)線或電纜在速度探測器和變換器單元之間互接，并傳輸速度探測器(或角位置探測器)的輸出。作為應(yīng)用于現(xiàn)有的感應(yīng)電動機(jī)的這類矢量控制法，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制過程中易出故障等缺點(diǎn)。
為了克服上述缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了一種用于感應(yīng)電動機(jī)的所謂無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，不采用速度探測器或敏感元件，而且電動機(jī)電流(初級電流)和頻率是根據(jù)電動機(jī)的磁通量來控制的，而磁通量是從測得的電動機(jī)的端電壓通過計算來確定的-正如瑪麗安(MarianP)等人在IEEE(1983)上發(fā)表的題為“對電流變換器驅(qū)動型感應(yīng)電動機(jī)的一個簡單的控制系統(tǒng)”文章中所述。
然而，就上面引證的資料中所述的速度傳感器矢量控制系統(tǒng)而言，仍遺留一些尚待解決的問題，例如用于探測電動機(jī)電壓的隔離變壓器的鐵芯磁飽和現(xiàn)象，用于計算確定磁通量和其它的積分器的漂移等問題，特別是在低頻運(yùn)行狀態(tài)下，要使磁通量的計算達(dá)到滿意的精度是困難的甚至是不可能的，因此更不能保證穩(wěn)定的運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是提供感應(yīng)電動機(jī)的一種控制方法，這種方法在不用探測器(如速度，電壓探測器以及諸如此類的探測器)的情況下而能改善對感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度。
本發(fā)明的另一個目的是提供感應(yīng)電動機(jī)的一種控制方法，在由電壓型變換器驅(qū)動的感應(yīng)電動機(jī)中，該方法可以防止由于內(nèi)部電壓下降而引起控制特性的下降，并可抑制轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)波動，從而保證了對感應(yīng)電動機(jī)的高精度控制。
鑒于上述和其他目的(通過下面的說明將會變得更明白)，按照本發(fā)明的一般特點(diǎn)，提出變換器的輸出電壓和頻率是根據(jù)由變換器驅(qū)動的感應(yīng)電動機(jī)初級電流分量來控制的，該分量在相位上與變換器輸出電壓的基準(zhǔn)相位相同，感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率被控制到與頻率指令相一致，而該指令是依次地由前述的電流分量決定的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個目標(biāo)，變換器線路的電壓降是通過對變換器輸出電流檢測信號的計算確定的，而輸出電壓指令又是根據(jù)計算所確定的結(jié)果經(jīng)校正了的。
現(xiàn)對附圖作簡要說明圖1的電路圖表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個脈沖寬度調(diào)制(以下簡稱PWM)變換器系統(tǒng)控制線路的結(jié)構(gòu)。
圖2a是表明一個感應(yīng)電動機(jī)的一般等效線路圖。
圖2b是表明消除了初級泄漏電抗的感應(yīng)電動機(jī)等效線路圖。
圖3是為說明控制操作中轉(zhuǎn)差頻率和電流之間關(guān)系的特性曲線圖。
圖4表示了為說明PWM變換器工作的信號波形圖。
圖5是一個簡略的電路圖，表示根據(jù)本發(fā)明測量變換器內(nèi)部電壓降的方法的基本工作原理。
圖6是特性曲線圖，表示變換器內(nèi)部電壓降和函數(shù)發(fā)生器予置指令值之間的關(guān)系。
圖7、8、9、10和11均是電路圖，分別表示根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的控制電路的結(jié)構(gòu)。
圖12和13是流程圖，表示圖11所示的控制線路所執(zhí)行的程序。
現(xiàn)參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動機(jī)控制方法的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例，作為感應(yīng)電動機(jī)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)型控制系統(tǒng)。
首先，對本發(fā)明所針對的所謂無速度傳感器型(即沒有速度傳感器)矢量控制裝置的基本結(jié)構(gòu)加以說明。
參照圖1，標(biāo)號1表示一個把直流電壓變換成一個頻率可變的交流電壓的PWM變換器，變換器1由內(nèi)部接成格里茨(多相整流)接法的自熄滅元件組成，每個自熄元件有與此反向并聯(lián)連接的一個反饋二極管，象晶體管或柵極關(guān)斷型(GTO)可控硅整流器這類固態(tài)開關(guān)元件可以作為自熄滅元件。感應(yīng)電動機(jī)2被連接在變換器1的U，V和W相的交流輸出端。感應(yīng)電動機(jī)2的U，V和W相的初級電流iu，iv，iw分別由電流檢測器3u，3v和3w檢測。
標(biāo)號6表示用來產(chǎn)生一個速度指令信號Wr＊的速度指令線路，該信號被送到加法器7并與一個來自加法器39的估算速度信號
進(jìn)行比較，結(jié)果，信號
＊和Wr之間的差值從加法器7輸出。根據(jù)該差值信號，速度差值放大器9為電動機(jī)電流中轉(zhuǎn)矩電流分量iq輸出一個指令信號iq＊(在下文中說明)。指令信號iq＊被加到加法器11和系數(shù)乘法器29。加法器11決定指令信號iq＊和通過座標(biāo)變換器32(在下面將更詳細(xì)說明)取出的轉(zhuǎn)矩分量信號iq之間的差值，從加法器11輸出的差值信號被送到電流差值放大器35，該放大器依次產(chǎn)生對應(yīng)于差值信號的頻率控制信號△ω作為輸出信號。信號△ω被加到加法器36，在加法器中，信號△ω與來自第一個指令延時電路37的輸出信號ωr＊＊相加(第一個指令信號ωr＊＊相對于速度指令信號ωr＊有一個時間延遲)，從而，由加法器36產(chǎn)生一個頻率指示指令信號ω1＊。
振蕩器12產(chǎn)生一個恒幅的正弦信號，信號的頻率與上述的速度指令信號ωi＊成比例(該信號用作變換器輸出電壓的相位基準(zhǔn)信號)。振蕩器12輸出的正弦信號被分別送到座標(biāo)變換線路17、18和32。
電流檢測信號iu，iv和iw被送到三相/二相變換線路31，由此，三相信號iu，iv和iw被變換成二相信號ia和iβ信號iα和iβ被送到座標(biāo)變換線路32。線路32根據(jù)來自振蕩器12的正弦信號分別把iα和iβ變換成。相位相同的分量信號iq。
信號iq被加到前述的加法器11和函數(shù)發(fā)生器38，該發(fā)生器根據(jù)輸入信號iq產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)差頻率信號
的估算值，該估算的轉(zhuǎn)差頻率信號
被加到加法器39，以便從前述的頻率指令信號ω1＊中減去該值
，結(jié)果從加法器39輸出的感應(yīng)電動機(jī)2的轉(zhuǎn)速估算值ωr，隨即被送到上述的加法器7。
標(biāo)號13表示一個勵磁電流指令線路，該線路產(chǎn)生一個電動機(jī)勵磁電流指令I(lǐng)d＊作為其輸出，該信號被送到用于決定感應(yīng)電動勢的計算單元14(也叫EMF計算單元)及系數(shù)乘法器40，乘法器的功能是將輸入信號id＊乘以因數(shù)K以輸出一個K。id＊信號，該信號依次送到加法器28。
系數(shù)線路27用于將轉(zhuǎn)矩電流指令信號iq＊和系數(shù)K相乘，以產(chǎn)生輸出信號K·iq＊，然后將該輸出信號送到加法器30以便同EMF計算單元14的輸出信號Vq＊相加，結(jié)果一個修改了的電壓指令信號Vq＊＊被隨即送到加法器15，下面將說明，信號△Vd＊和△Vq＊分別被送到加法器15和28。但這里要說明的是來自加法器28的輸出信號Vd＊＊＊和加法器15的輸出信號Vq＊＊＊被加到座標(biāo)變換線路18的輸入，該線路根據(jù)振蕩器12產(chǎn)生的正弦信號把旋轉(zhuǎn)磁場座標(biāo)系統(tǒng)(即磁通量定位參考系統(tǒng))的量變換到定子座標(biāo)系統(tǒng)(即定子座標(biāo)參考系統(tǒng))，結(jié)果從座標(biāo)變換線路18的輸出產(chǎn)生在定子座標(biāo)系統(tǒng)中的二相交流信號Vα＊和Vβ＊。其后信號Vα＊和Vβ＊被送到二相/三相變換器19，結(jié)果由相數(shù)變換器19產(chǎn)生電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊，這些信號的頻率與頻率指令信號ωI＊成比例，而且相互間的相位差為120°，信號Vu＊，Vv＊和Vw＊被加到開關(guān)線路20。
開關(guān)線路20的輸出信號分別被加到比較器24u，24v和24w，與作為脈沖寬度調(diào)制的載頻信號相比較，(載頻信號是由振蕩器25送來的)，從而，分別產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制即PWM脈沖信號，該脈沖信號用于打開和關(guān)閉PWM變換器1的有關(guān)的開關(guān)部件。門電路26分別響應(yīng)于比較器24u，24v和24w產(chǎn)生的輸出脈沖信號響PWM變換器1的開關(guān)部件提供一個門信號。至此所說明的電路結(jié)構(gòu)是關(guān)于不采用速度傳感器的矢量控制。
下面將對電壓型變換器1中出現(xiàn)的電壓下降起補(bǔ)償作用的線路組成部分加以說明。
函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W，根據(jù)電流檢測器3U，3V和3W輸出信號的幅度和極性，產(chǎn)生信號△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊，這些信號比例于變換器、電動機(jī)繞組及導(dǎo)線中的電壓降。信號△Vu＊，△Vu＊和△Vw＊加到三相/二相變換器16，被變換成二相信號△Vα＊和△Vβ＊，該二相信號又被送到座標(biāo)變換線路17，在這里，根據(jù)振蕩器12產(chǎn)生的正弦信號，把信號△Vα＊和Vβ＊變換成分量信號△Vd＊和△Vq＊，并分別滯后900，而與感應(yīng)電動勢同相。從線路17輸出的信號△Vq＊被加到加法器15并與來自加法器30的信號Vq＊＊相加，從而通過加法器15產(chǎn)生一個修改的電壓指令信號Vq＊＊＊。另一方面，座標(biāo)變換線路17的另一路輸出信號△Vd＊被加到加法器28，以便同信號K·id＊相加而產(chǎn)生一個電壓指令信號Vd＊＊＊。上述的線路結(jié)構(gòu)用以補(bǔ)償變換器1中的電壓降。
現(xiàn)在，針對構(gòu)成本發(fā)明基本概念的變換器控制系統(tǒng)原理加以說明。圖2a顯示了一個感應(yīng)電動機(jī)一般的等效線路，由于能任意地選擇α，故適當(dāng)?shù)剡x擇α值，可使初級泄漏電抗達(dá)到零。從而產(chǎn)生了圖2b所示的等效電路，現(xiàn)談?wù)勗摰刃щ娐贰?br>α＝Xl/Xm ……(1)X′m＝Xl＝Xm+Xl ……(2)X2′= ((Xm+Xl)(X1+X2))/(Xm) ……(3)其中Xm-勵磁電抗X1-初級電抗Xm′-勵磁電抗(等效變換之后)X2′-次級電抗(等效變換之后)在這種情況下，勵磁電流I′0，初級電流I1和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系由下式給定。
V1=E′1+R1(1+jsx ′mR′2+jsx′2)I′10……(6)]]>E′1＝j(luò)xmI0……(7)式中j-虛數(shù)S-偏移量R′2-次級電抗(等效變換后的)ω1-初級角頻率R1-初級電抗P-極對數(shù)假定勵磁電流I′0是不變的，電動機(jī)常量是不可變的，初級電流I1和轉(zhuǎn)矩T僅僅是轉(zhuǎn)差角頻率ωs的函數(shù)，因此轉(zhuǎn)差角頻率ωs和初級電流I1能作為轉(zhuǎn)矩T的函數(shù)而被確切地確定。這意味著轉(zhuǎn)矩T和初級電流I1可以根據(jù)轉(zhuǎn)差角頻率ωs來控制。
另一方面，勵磁電流I′0的恒定狀態(tài)，可以通過控制電壓幅度｜E′1｜使其與角頻率ω1成比例來達(dá)到。這也可以這樣來實(shí)現(xiàn)即，在確定初級電壓V′1時，把由于初級阻抗引起的電壓降R1i1考慮進(jìn)去，這同樣可以在表達(dá)式(6)中看到。
根據(jù)上面已闡明的關(guān)系，現(xiàn)說明圖1所示的變換器控制裝置的控制操作，為了簡化說明，首先假定信號△Vd＊和△Vq＊分別為零。
首先，說明要保持勵磁電流｜I′0｜恒定的操作。振蕩器12產(chǎn)生一個正弦信號(為感應(yīng)電動勢提供一個相位基準(zhǔn))，其頻率與頻率指令信號ω1＊成比例。在電壓指令計算器42中(其線路結(jié)構(gòu)示于圖1的虛線框中)，頻率指令ω1＊與前述的正弦信號相乘以產(chǎn)生一個電動勢指令e1＊，該電動勢指令的幅度和頻率與頻率指令ω1＊成比例。此外，由于初級阻抗而產(chǎn)生的電壓降Ri·i1是從檢測到的電流信號i1(iu，iv，iw)得來的，并加到電動勢指令e1＊中，從而產(chǎn)生三相正弦信號形式的初級電壓指令V1＊(Vu＊，Vv＊，Vw＊)。
更具體地說，假設(shè)正交旋轉(zhuǎn)磁場座標(biāo)系統(tǒng)(磁通量方位座標(biāo)系統(tǒng))的一根軸稱為d軸，同時與d軸相垂直的軸稱為q軸，初級電流和初級電壓在d軸和q軸上的分量分別由id，iq和Vd，Vq來表示。振蕩器12產(chǎn)生二相正弦信號，該正弦信號的頻率與由加法器36輸出的頻率指令信號成比例。該二相正弦信號相互間相位相差90°，因而用COSω1t和Sinω1t給出，前者用作U相勵磁分量的相位基準(zhǔn)信號，而后者用作U相感應(yīng)電動勢的相位基準(zhǔn)信號。
在座標(biāo)變換線路18中，進(jìn)行如下的運(yùn)算以推導(dǎo)出二相電壓指令信號Vα＊和Vβ＊。
Vα＊ COSω1t-Sinω1t Vd＊＊＊＝ ……(8)Vβ＊Sinω1t COSω1t Vq＊＊＊此外，在相數(shù)變換器19中，三相電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊根據(jù)下面的表達(dá)式得出
電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊由下式得出Vu＊＝ACOS(ω1t+θ)Vv＊＝ACOS(ω1t- 2/3 π+θ)Vw＊＝ACOS(ω1t+ 2/3 π+θ) ……(10)A=
(Vd***)2+(Vq***)2……(11)θ＝tan-1(Vq
***)/(Vq
***) ……(12)式中ω1代表由振蕩器12產(chǎn)生的信號的角頻率。
由表達(dá)式(8)和(9)，電壓指令信號Vu＊由下式給定Vu＊＝Vd＊＊＊COSω1t-Vq＊＊＊Sinω1t ……(13)上式(13)也可改寫為Vu＊＝Vd＊＊＊+jVq＊＊＊ ……(13′)將表達(dá)式(6)應(yīng)用于V相。
Vu=E ′u+R1(1+jsx ′mR′2+jsx′2)I0′]]>=R1I ′o+j(X ′I ′o+SX ′mIOR′2+jsx′2R1) …(14)]]>
式中Vu-U相的端電壓E′u-U相的感應(yīng)電動勢因此，由表達(dá)式(13)和(14)得到Vd＊＊＊＝KR1〔I′0〕…(15)Vq＊＊＊＝K(X′m｜I′0｜+R1｜Iq｜)其中K-電壓控制增益，同時Iq=SX ′mI′OR′2+jsx′2]]>這樣，指令電壓Vd＊＊＊和Vq＊＊＊能根據(jù)表達(dá)式(15)來控制。
由于id＊表示指令值I′0，而iq＊表示指令值Iq的指令電空Vd＊＊＊和Vq＊＊＊由下式?jīng)Q定Vd＊＊＊＝KR1id＊Vq＊＊＊＝K(X′mid＊+R1iq＊) ……(16)其中id＊＝｜I′0｜和iq＊＝｜iq｜在PWM控制線路(24U，24V，24W)中，初級電壓指令V1＊與載頻信號進(jìn)行比較以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度控制，這種技術(shù)已為大家所共知。由此，PWM變換器1的輸出電壓被這樣來控制輸出電壓的瞬時值與初級電壓指令V1＊成比例，用這種方法，電動機(jī)電壓按公式(6)受到控制以保持勵磁電流｜I′0｜恒定。
下面，針對電動機(jī)電流，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速(角速度)的操作(或說控制)進(jìn)行說明。
初級電流｜
1｜，垂直于勵磁電流分量
′0(這里I′0≡id)的初級電流
1的分量
q(這里｜
q｜≡iq)(即該分量相對于勵磁電流
′0有90°相位差，因而與感應(yīng)電動勢E′同相)轉(zhuǎn)矩T和勵磁電流id之間的幅度關(guān)系由下列各式給定。
i q=(R′2ω s)(R′2ω s)2+l′22·M ′i d …(18)]]>=ω sR′2M ′id(R′2ω s》l′2)…(18′)]]>T=3P(R′2ω s)M ′2(R′2ω s)+l′22·i2d…(19)]]>在勵磁電流id的幅度恒定的情況下，上列各式給定的各種值只是(R′2/ωs)的函數(shù)，因而使控制取決于轉(zhuǎn)差頻率ωs，此外，轉(zhuǎn)矩T與電流分量iq存在比例關(guān)系，故可以認(rèn)為電流分量iq等效于轉(zhuǎn)矩。電流分量iq由電流分量檢測線路(該線路在圖1中由虛線框43表示)檢測。這是按照iq＝eα·iα+eβ·iβ ……(20)其中iα＝iui β=13(iv-iw)]]>iu、iv、iw為U、V和W相電流的瞬時值。
eα＝eu＝-Siuω1t，和eβ＝ 1/3 (ev-ew)＝COSω1t在上列表達(dá)式中，eu，ev和ew分別是U相、V相、W相的感應(yīng)電動勢的相位基準(zhǔn)信號，不僅幅度恒定，而且與電動勢同相，應(yīng)該提及的是在電壓指令計算器45中，將這些信號與頻率指令ω1＊相乘，為每一相準(zhǔn)備一個電動勢指令e＊。
和此檢測到的電流分量iq，在加法器11同轉(zhuǎn)矩指令T＊(∞iq＊)進(jìn)行比較，在加法器中總的偏差值按照頻率控制信號△ω來調(diào)整轉(zhuǎn)差角頻率(變換器的輸出頻率)ωs，而△ω取決于該偏差值，從而，按照轉(zhuǎn)矩指令T＊成比例地控制轉(zhuǎn)矩。在(iq-ω＊)的控制線路增益足夠高時，轉(zhuǎn)矩能受到和此控制，以致去跟隨具有高響應(yīng)速度的轉(zhuǎn)矩指令T＊。
在另一方面，轉(zhuǎn)差角頻率ωs具有由表達(dá)式(18)所給定的對電流分量iq的關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)差角頻率ωt能根據(jù)電流分量iq來測定，這種測定是由函數(shù)發(fā)生器38來完成的，一個典型的ωs-iq特性的例子示于圖3。在沒有超過額定轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)，電流分量iq近似與轉(zhuǎn)差角頻率ωs成比例。那么，可以不用函數(shù)發(fā)生器38，圖3進(jìn)一步說明了初級電流｜i1｜相對于轉(zhuǎn)差角頻率ωs的特性。就正值范圍來說，電流分量iq近似地與初級電流｜i1｜重合，這樣就有可能根據(jù)初級電流｜i1｜也能決定估算轉(zhuǎn)差頻率信號ωs。不必說，初級電流｜i1｜可由初級電流檢測信號i1的幅度來決定。
估算轉(zhuǎn)速(計算值)ωr可根據(jù)下式算出ωr＝K(ω1＊-ωs) ……(21)式中K代表比例常數(shù)。
上述的計算是在加法器點(diǎn)39中實(shí)現(xiàn)的。
速度差值放大器9產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩指令信號T＊(∞iq＊)，該信號取決于速度指令信號ωr＊與其計算值ωr之間的差值，這里，轉(zhuǎn)矩按照轉(zhuǎn)矩指令T＊成比例地被控制，以完成速度控制。正如前面已經(jīng)說明過的，由于轉(zhuǎn)速的估算值ωr是從初級頻率ω1減去轉(zhuǎn)差角頻率ωs計算出來的，轉(zhuǎn)速由于感應(yīng)電動機(jī)所特有的偏移而減少時，可以經(jīng)過補(bǔ)償而得到校正。因此，與至今已知的V/F控制技術(shù)相比，本方法可以以較高的精度實(shí)現(xiàn)速度控制。
第一指令延時電路37的作用是跟隨速度指令ωr＊的變化去改變頻率指令ω1＊，以使前述的頻率控制信號△ω成為一個對穩(wěn)定轉(zhuǎn)差角頻率ωs有意義的指令。
從前面的敘述中能理解到根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖介說明，作為感應(yīng)電動機(jī)的速度控制，有可能在其內(nèi)部不需裝入速度檢測器和電動機(jī)電壓檢測器的情況下，具有高的響應(yīng)速度并提高了控制精度。
然而，必須指出有一個問題仍有待于解決，更具體地說，由于電壓指令Vu＊，Vv＊和Vω＊與相應(yīng)的實(shí)際輸出電壓之間的關(guān)系是非線性的(至于其理由，在下面說明)，電動機(jī)的電壓不能作為電壓指令的一個線性函數(shù)而受到控制，這本身又意味著，電動機(jī)電流也不能作為指令值的一個線性函數(shù)而受到控制，從而使矢量控制操作變得不可靠。這樣，在對感應(yīng)電動機(jī)實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度的穩(wěn)定操作就設(shè)置了障礙，而這種高響應(yīng)速度的穩(wěn)定操作正是矢量控制的優(yōu)點(diǎn)之一。
現(xiàn)在，來解釋電壓指令和實(shí)現(xiàn)輸出電壓之間為什么是非線性的理由。
組成變換器1基本部分的每個開關(guān)元件，僅僅在滯后(即延遲)一定時間情況下才能被打開或關(guān)斷。因此，為了避免正負(fù)極橋臂之間出現(xiàn)短路，與PWM脈沖有關(guān)的門信號是在圖4(b)和(c)中虛線所表示的開一延時時間td時給出的，該打開一延時時間td通常定為比該開關(guān)元件的關(guān)斷時間大一或二倍。現(xiàn)在假定U相和V相之間的線電壓(＝Eu-N-Ev-N)是在不計打開一延時時間td情況下測定的，該線電壓的波形如圖4(d)實(shí)線所示，現(xiàn)在，讓我們測定在計及打開一延時時間td情況下的U相和V相之間的線電壓。假定變換器1的輸出電流，即從變換器流入感應(yīng)電動機(jī)2的電流是正極性的，同時假設(shè)當(dāng)U相電流是正極時而V相電流為負(fù)極性。U相電流將流過這樣一些二極管它們與在開一延時周期中呈負(fù)臂的開關(guān)元件反相并聯(lián)。因此，在開一延時周期中，U相電位為負(fù)(-)，另一方面，負(fù)極性的V相電流，將流過與在開一延時周期中呈正臂的反相并聯(lián)的二極管，因此，在開一延時周期中，V相電位為正(+)，這樣，在考慮開一延時時間的情況下，U和V相電壓分別呈現(xiàn)圖4中(l)和(f)的波形，因此，U和V相之間的線電壓(Vu-N-Vv-N)的波形示于圖4中(d)的虛線陰影區(qū)，它明顯的小于假設(shè)忽略開一延時時間畫出的實(shí)線波形。
正如本技術(shù)領(lǐng)域：
所共知的，開關(guān)元件根據(jù)流過開關(guān)元件的電流幅度(即變換器1的輸出電流)而改變其關(guān)斷時間。因此，在開一延時周期中，要同時關(guān)斷正負(fù)臂的開關(guān)元件，關(guān)斷的時間作為變換器1的輸出電流幅度的一個函數(shù)而變化。換句話說，圖4(d)中虛線表示的波形中陰影部分的幅度(考慮到了開一延時時間)隨變換器1輸出電流幅度發(fā)生變化。
正如由上述的分析可了解到，在開關(guān)元件的每次開/關(guān)周期中，由于存在開一延時現(xiàn)象(即在開關(guān)元件“打開”時涉及的延遲)而出現(xiàn)電壓降。當(dāng)PWM開關(guān)頻率與變換器的輸出頻率相比足夠高時，電壓降(基波分量)與變換器的輸出電流同相。就這點(diǎn)來說，所考慮的電壓降具有在一個歐姆電阻上所產(chǎn)生的電壓降性質(zhì)。
另一方面，電壓降的幅度與變換器輸出電流具有非線性關(guān)系，這種特性能用下述方法測得。
現(xiàn)假定相電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vω＊設(shè)定為Vu＊＝Vac＊、Vv＝Vdc＊和Vw＊＝O，圖5表示一個等效電路。其中，電動機(jī)接收來自變換器的直流電流。在該圖中，E代表變換器中前述的電壓降，R代表電動機(jī)繞組電阻以及變換器與電動機(jī)之間互連導(dǎo)體或?qū)Ь€的電阻，在這些都給定的情況下，電壓指令Vdc＊和變換器直流輸出電流idc之間的關(guān)系由下式給出Vdc＊＝R·ide+E(ide) ……(22)
可以看到，電壓降E和R·ide可以根據(jù)電壓指令Vdc＊來確定。當(dāng)電阻R予先知道時，可將變換器的內(nèi)部壓降E分別由電動機(jī)繞組和連接導(dǎo)體的電阻引起的電壓降R·idc來進(jìn)行處理。圖6示出了該測量結(jié)果的例子，從圖中可以看到電壓降的幅度與輸出電流的關(guān)系是非線性的。因此在變換器輸出電流是交流的情況下，電壓降包含有諧波分量。
為解決以上問題，予先測量變換器的內(nèi)部壓降E和電動機(jī)繞組和導(dǎo)線電阻引起的壓降R·i，這里通過測量所確定的特性數(shù)據(jù)分別貯存在插在函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W內(nèi)的存貯器中，以便根據(jù)變換器輸出電流讀出數(shù)據(jù)，分別用來補(bǔ)償電降壓E和與輸出電流有關(guān)的R·i。電壓降的補(bǔ)償能由函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W，三相/二相變換器16，座標(biāo)變換線路17和加法器15和28所組成的線路來完成。更準(zhǔn)確地說，電壓降信號△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊被變換成二相信號△Vα＊、△Vβ＊，然后又被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)磁場座標(biāo)系統(tǒng)的量△Vα＊和△Vβ＊，接著被送到加法器15和28，以便將電壓指令信號Vα＊和Vq＊修正為Vα＊＊＊和Vq＊＊＊-該信號是已修正的為對電壓降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妷褐噶?。通過上述過程，借助上述已貯存的相應(yīng)估算量，對實(shí)際電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動勢能被控制到和電壓指令Vα＊和Vβ＊相一致。
就此而論，需要注意的是，當(dāng)變換器內(nèi)部壓降E和由于繞組和導(dǎo)線電阻引起的壓降R·i的總和是作為函數(shù)發(fā)生器輸入一輸出特性來設(shè)置時，E和R·i二個電壓降是能夠被補(bǔ)償?shù)?，然而，變換器輸出電流中出現(xiàn)的直流分量是不可能抑制的，而這種直流分量是由于變換器開關(guān)元件正負(fù)端之間不平衡導(dǎo)致變換器輸出電壓中產(chǎn)生直流分量而造成的。由此看來，根據(jù)E和R·i的總和去補(bǔ)償電壓降可能是最有效的，從中，與變換器輸出電流有關(guān)的量已予先被減去。作為例子。要裝入函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W的內(nèi)容可以這樣設(shè)定以便滿足下列條件函數(shù)發(fā)生器的輸出＝(R-K)i+E ……(23)式中K·i代表與上述的輸出電流有關(guān)的量，然而應(yīng)該注意到，考慮中的量不一定與電流i成比例，但可以與后者有著任何其他的關(guān)系，而起相似的作用。
下面，來說明自動設(shè)置函數(shù)發(fā)生器內(nèi)容的方法。
雖然，前述的電壓降E對變換器來講是固有的，但電壓降R·i可以根據(jù)實(shí)際連接到變換器的電動機(jī)以及所使用導(dǎo)線的電阻而變化。設(shè)定函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W的內(nèi)容時，既要考慮恒定電壓降E又要考慮可變電壓降R·i。然而這個步驟是非常麻煩的，在這種情況下，要對自動測量這些電壓降和自動地對函數(shù)發(fā)生器設(shè)置內(nèi)容或裝入數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行說明。
上述的方法可借助于包括直流電壓指令線路21，系數(shù)乘法器22U，22V和22W，開關(guān)線路20和電表5等電路系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
在電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行之前，首先要用下述方法測量電壓降E和R·i。即，直流電壓指令Vde＊是由直流電壓指令線路21產(chǎn)生的，然后分別設(shè)定三相電壓指令Vu＊，Vv＊和Vw＊，分別通過系數(shù)乘法器22U，22V和22W設(shè)定Vu′＝Vde＊，Vv＊＝-Vdc＊和Ww＊＝θ，在那時，開關(guān)線路20被轉(zhuǎn)換到由a所指示的位置，在這種狀態(tài)下，直流電流ide將從變換器中流出。通過讀出對應(yīng)于直流電流idc的直流電壓指令Vde＊，可以得到一個象圖6中所示的特性，這種特性是在函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W中設(shè)定的。
一旦電動機(jī)開始實(shí)際運(yùn)行時，開關(guān)線路20被轉(zhuǎn)換到由b所表示的位置，從而使得輸出電壓根據(jù)二相/三相變換器19的輸出信號Vu＊，Vv＊和Vw＊而受到控制，因此，如上面已說明過的，那部分電壓降通過從函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W輸出的信號△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊得到補(bǔ)償。此外，為了抑制變換器輸出電流中的直流分量，可以以前面測量的結(jié)果中減去與后者有關(guān)的量，以使函數(shù)發(fā)生器中可放入更適合的特性數(shù)據(jù)。
圖7表示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例，它與圖1所示的系統(tǒng)不同點(diǎn)在于，檢測勵磁電流i，以便根據(jù)檢測到的勵磁電流id和輔助指令值id＊之間的差值去控制變換器輸出電壓。如前所述，勵磁電流id可通過控制｜Ei｜/ω1的比值不變而維持恒定。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)在突然加速或減速時，勵磁電流可能受到瞬時的變化。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案提出了檢測勵磁電流id，并提出正確地控制初級電壓指令Vi＊的幅度以使勵磁電流id呈現(xiàn)一個不變的予定值。
在圖7中，標(biāo)號43表示一個勵磁電流分量檢測器，用于檢測勵磁電流的分量id，該id在相位上與變換器輸出電壓(感應(yīng)電動勢)的基準(zhǔn)相位差90°，33表示一個加法器或說相加點(diǎn)，用于給出檢測到的勵磁電流分量id和相關(guān)的指令值id＊之間的差值，34表示一個勵磁電流差值放大器用來放大差值。42表示一個乘法器，用于把放大器34的輸出信號與頻率指令ω1＊相乘，以輸出一個用于設(shè)置初級電壓指令V1＊幅度的信號。其他與圖1中相同或等效的線路單元用同樣的標(biāo)號表示，并省略了對這些單元的進(jìn)一步說明。
操作中，電流分量檢測器43(圖7中用虛線圍成的部分表示)，根據(jù)id＝lβ·iα-lα·iβ檢測勵磁電流分量id。式中l(wèi)α，eβ，iα和iβ代表前面已確定的量。
接著，勵磁電流指令值id＊和檢測到的勵磁電流id之間的偏差(即差值)，通過勵磁電流偏差放大器34放大并接著與概略地示于圖7中虛線框42的頻率計算器的值相乘，從而為初級電壓指令V1＊準(zhǔn)備一個幅度設(shè)置信號。電壓指令計算器42將幅度設(shè)置信號與來自振盈器12(為產(chǎn)生感應(yīng)電動勢)的相位基準(zhǔn)信號相乘，分別為U，V和W相產(chǎn)生電壓指令V1＊。圖7系統(tǒng)中的其他操作與前面結(jié)合圖1的說明是相同的。因?yàn)閯畲烹娏鱥d總是與勵磁電流指令值id＊一致地被控制，用此法是有可能抑制勵磁電流id的偏移或波動的。
圖8表示本發(fā)明另一種實(shí)施例，它與圖7的不同點(diǎn)在于變換器輸出電壓的d軸分量是根據(jù)檢測到的勵磁電流iα和輔助指令值id＊之間的差值(或說偏差)來控制的。如上面所述的，通過正確地控制初級電流指令V1＊的幅度，勵磁電流id肯定能維持恒定，以使被檢測到的勵磁電流id固定于予定值。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，可能發(fā)生這種情況，即勵磁電流id和轉(zhuǎn)矩電流iq響應(yīng)于負(fù)載的變化而受到波動，所引起的相互干擾往往會降低控制性能。
如下所述，根據(jù)上面圖8所示結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其檢測到的勵磁電流id被控制在一個不變的予定值。
參照圖8，勵磁電流指令線路13為電動機(jī)輸出勵磁電流指令id＊，此信號id＊被送到感應(yīng)電動勢(EMF)計算單元14，加法器33和系數(shù)乘法器40。加法器33輸出勵磁電流指令id＊和檢測到的勵磁電流id之間的偏差值，該差值信號被送到電流差值放大器34，該放大器根據(jù)上述的電流差依次輸出電壓指令信號Vd＊。然后信號Vd＊被送到加法器41。另一方面，系數(shù)乘法器40將指令信號id＊與系數(shù)K相乘。系數(shù)乘法器40的輸出信號K·id＊被送到加法器41，在此，該信號與電流差值放大器34的輸出信號Vd＊相加，結(jié)果輸出一個被修正的電壓指令信號Vd＊＊-該信號又被送到加法器28。
由指令線路13給出的勵磁電流指令id＊和已測到的勵磁電流id之間的差值，通過放大器34放大，從而得到電壓指令Vd＊。d軸電壓分量Vd(即垂直于感應(yīng)電動勢的電壓分量)作為電壓指令Vd＊的一個函數(shù)而受到控制，以使已測得的勵磁電流id與勵磁電流指令id＊相一致。
另一方面，利用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)矩電流分量iq相互成比例這個事實(shí)，轉(zhuǎn)差頻率ωs可由轉(zhuǎn)差計算器38根據(jù)信號iq估算在加法器39中，從頻率指令信號ω＊中減去估算的轉(zhuǎn)差信號ωs以檢測估算速度信號ωr。速度指令信號ωr＊和估算的速度信號ωr之間的差值，通過放大器9放大，從而得到轉(zhuǎn)矩電流指令iq＊。另外轉(zhuǎn)矩電流指令iq＊和已測得的轉(zhuǎn)矩電流iq之間的偏差值由放大器35放大，從而根據(jù)放大器35輸出的差值信號△ω求出頻率指令ω1＊。當(dāng)測得的轉(zhuǎn)矩電流iq小于轉(zhuǎn)矩電流指令iq＊時，則增大頻率指令ω1，結(jié)果轉(zhuǎn)差頻率在增加方向上的變化引起轉(zhuǎn)矩電流的增加。運(yùn)行情況與此相反時，上述說明同樣是正確的。用這種方法，轉(zhuǎn)矩電流iq受到的控制使其與轉(zhuǎn)矩電流指令iq＊相一致。另外，信號ω1＊和id經(jīng)相乘而給出電壓指令Vq＊，該電壓指令為控制q軸電壓分量Vq(即與感應(yīng)電動勢同相的電壓分量)提供了基礎(chǔ)，結(jié)果，感應(yīng)電動勢和頻率之比值被控制為常數(shù)(即磁通量為常數(shù))。
用這種方法，感應(yīng)電動機(jī)的控制能以直流電動機(jī)那樣的相同的方式來完成，即根據(jù)勵磁電流指令id＊，通過控制電動機(jī)的磁通量以達(dá)到一個予先設(shè)定的值，同時，轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)矩是根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流指令iq＊來控制的。
圖9示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例，圖中，與圖8相同的部分用相同的標(biāo)號表示，并不再重復(fù)敘述。圖9所示的實(shí)施例與圖8所示實(shí)施例的不同點(diǎn)在于函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W的輸出被分別加到交流電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊上。
更具體地說，二相/三相變換器19輸出電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊，這些信號的頻率與頻率指令信號ω1＊成比例，而且相互之間的相位差為120°。這些電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊被分別送到加法器40U，40V和40W，通過加法器，電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊與函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W的輸出信號△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊以圖中所示的極性分別按照矢量相加，從而產(chǎn)生電壓指令信號Vu＊＊，Vv＊＊和Vw＊＊，并被送到開關(guān)線路20。
圖9所示的實(shí)施例除了確保具有圖8所示實(shí)施例同樣的作用外，還具有附加的優(yōu)點(diǎn)，即可以省去圖8所示系統(tǒng)中所需的變換器16和17和從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
圖10示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例，圖中，與圖9相同部分用相同標(biāo)號表示，并省略其說明。圖10所示的系統(tǒng)與圖9所示的系統(tǒng)的不同點(diǎn)在于采用電流指令信號iu＊，iv＊和iw＊分別作為函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W的輸入信號。
更具體地說，座標(biāo)變換線路44的作用是根據(jù)振蕩器12所產(chǎn)生的正弦信號把勵磁電流指令線路13的輸出信號id＊和速度偏差放大器9的輸出信號iq＊(旋轉(zhuǎn)磁場方位圖中的二個量)轉(zhuǎn)換成定子座標(biāo)圖(座標(biāo)系統(tǒng))中的量，從而，產(chǎn)生二相交流信號iα＊和iβ＊，這兩個信號被送到二相/三相變換器45，結(jié)果得到電流指令信號iu＊，iv＊和iw＊，它們的頻率與頻率指令信號ω1＊成比例，而相互間的相位差為120。，然而，這些信號被分別送到函數(shù)發(fā)生器4U，4V和4W。
圖10所示的系統(tǒng)不但能確保圖9所示實(shí)施例相同的作用，還有附加的優(yōu)點(diǎn)，即因?yàn)殡娏髦噶钪兄话ǚ至?，因此電流指令iu＊，iv＊和iw＊不受電動機(jī)電流中所包含的諧波噪聲的影響。
前面，為了簡化操作說明，結(jié)合使用模擬線路的典型實(shí)施例，對本發(fā)明作了說明。然而，很顯然，本發(fā)明同樣可以適用于采用以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制系統(tǒng)。
圖11示出了本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)的另一種實(shí)施例。
參照圖11，感應(yīng)電動機(jī)2的U相，V相和W相的初級電流iu，iv和iw(變換器1的輸出電流)分別通過電流檢測器3U，3V和3W測出，并分別加到模一數(shù)(A/D)變換器46。
數(shù)字計算線路56包括用于執(zhí)行運(yùn)算過程的處理機(jī)55，一個貯存控制程序的程序貯存器54，一個貯存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)貯存器53，輸入/輸出口49和51，計算器50和連接這些部件的地址/數(shù)據(jù)總線52。在感應(yīng)電動機(jī)2運(yùn)算前，處理機(jī)55按照貯存在存貯器54中的控制程序的處理過程使變換器1向感應(yīng)電動機(jī)2供給直流電流，以便測量直流電壓指令和直流電流之間的特性關(guān)系(曲線即圖6中所示的特性)，測量的結(jié)果裝入數(shù)據(jù)存貯器53中。在感應(yīng)電動機(jī)2運(yùn)行中，處理機(jī)55按照貯存在存貯器54中的控制程序所給定的處理過程，經(jīng)由總線52取出計數(shù)器50的值，該計數(shù)器用于記錄電壓-頻率變換器(V/F)47的輸出信號，從而計算確定作為感應(yīng)電動機(jī)2的感應(yīng)電動勢的電壓指令Vu＊，Vv＊和Vw＊。此外，處理機(jī)55通過輸入/輸出口51取出變換器1的輸出電流，并經(jīng)由總線52從數(shù)據(jù)存貯器53讀出電壓指令△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊，它們具有用作補(bǔ)償電壓降所需的幅度和極性。這些電壓指令值△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊分別與予先測定的(如上述的)典型電壓指令信號Vu＊，Vv＊和Vw＊相加，加的結(jié)果從輸入/輸出口49經(jīng)過總線52輸出至數(shù)一模(D/A)轉(zhuǎn)換器48。
下面，參照圖12和13，說明變換器內(nèi)部電壓降的補(bǔ)償操作。
首先，要說明為補(bǔ)償感應(yīng)電動機(jī)2的感應(yīng)電動勢和作為變換器1的典型電壓指令信號之間的差值而準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的方法，并把這樣確定的該數(shù)據(jù)貯存在存貯器53中。為達(dá)到此目的，根據(jù)與前面結(jié)合圖1所示系統(tǒng)的說明同樣的原理，感應(yīng)電動機(jī)2在實(shí)際操作前被加上來自變換器1的直流電流idc。
參照圖12，在方塊或步驟12a設(shè)置供給變換器的輸出頻率指令f＊為零(即直流電流)，同時直流電壓指令Vdc＊為零，然后在步驟12b，使變換器1的直流電流idc從零變到額定電流值的直流電壓指令Vdc＊的增量值△Vdc＊和上述數(shù)據(jù)貯存于數(shù)據(jù)存貯器53之中前導(dǎo)地址M。在步驟12c，數(shù)據(jù)存貯器51的內(nèi)容被清零。在步驟12d，設(shè)置U相的電壓指令V＊u＊為dc＊，并設(shè)置V相的電壓指令V＊u＊為一Vdc＊以及設(shè)置W相的電壓指令Vω＊＊為零。然后這些電壓指令通過輸入/輸出口49輸出。
在步驟12c，對應(yīng)于直流電壓指令Vdc＊的變換器1的輸出電流iu是由電流檢測器3u測得并送到A/D變換器46。從A/D變換器46輸出的數(shù)字信號I，通過輸入/輸出口51經(jīng)由總線52輸出。在步驟12f，判斷變換器1的輸出電流I(數(shù)字量)是否達(dá)到了額定值，當(dāng)輸出電流I低于額定電流值時，在步驟12g，根據(jù)(直流電壓指令Vdc＊-K·I)運(yùn)算的結(jié)果經(jīng)由總線52被寫入數(shù)據(jù)存貯器53的地址M+l中。在上面的表達(dá)式中，K與出現(xiàn)在表達(dá)式(23)的常數(shù)相同。
在步驟12h，直流電壓指令Vdc＊被增加一個增量△Vdc＊，以便得出已更新的直流電壓指令Vdc＊，然后回到步驟12d，重復(fù)執(zhí)行步驟12d到12h。
當(dāng)在步驟12f判定變換器1的輸出電流I不小于額定值時，在步驟12i通過用插值技術(shù)判定存貯器53中沒有數(shù)據(jù)的地址上的內(nèi)容，然后經(jīng)由總線52把該內(nèi)容寫入數(shù)據(jù)存貯器。此外，為了為負(fù)極性電流準(zhǔn)備數(shù)據(jù)存貯器的內(nèi)容，在步驟12j經(jīng)由總線52讀出為正極性電流的數(shù)據(jù)，變換符號后再經(jīng)由總線52寫入數(shù)據(jù)存貯器53。
這樣，對感應(yīng)電動機(jī)2運(yùn)行前的處理就結(jié)束了，接下去，感應(yīng)電動機(jī)要開始運(yùn)行了。
現(xiàn)在，結(jié)合感應(yīng)電動機(jī)2的運(yùn)行來說明，參照圖13，在步驟13a′V/F變換器47的輸出脈沖信號由計數(shù)器50計數(shù)(該變換器把速度指令線路6的輸出信號變換成一系列脈沖)并經(jīng)由總線52取出，以便計算出用作感應(yīng)電動機(jī)2的感應(yīng)電動勢的電壓指令典型信號Vu＊，Vv＊和Vw＊的幅度值。
在步驟13b，變換器1的輸出電流iu，iu和iw分別由電流檢測器3u，3V和3w測得，并被送到A/D變換器46，經(jīng)總線52通過輸入/輸出口51送出的數(shù)字輸出iu，iv和iw。在步驟13c，根據(jù)IU，IV和IW的幅度和極性，讀出數(shù)據(jù)存貯器53的內(nèi)容。這些內(nèi)容是分別由△Vu＊，△Vu＊和△Vw＊代表的。
在步驟13d，由步驟13a確定的電壓指令典型信號Vu＊，Vv＊和Vw＊分別與步驟13c讀出的△Vu＊，△Vv＊和△Vw＊相加。在步驟13d，經(jīng)總線52通過輸入/輸出口49輸出步驟13d相加的結(jié)果。
步驟13b至13e所包括的程序是重復(fù)的，在前面的說明中，已假定數(shù)據(jù)存貯器53的內(nèi)容也是在電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，通過處理機(jī)55讀出的。這點(diǎn)是可以理解的，倘若A/D轉(zhuǎn)換器46的輸出是被設(shè)置成同數(shù)據(jù)存貯器53的地址-對應(yīng)時，數(shù)據(jù)存貯器53的內(nèi)容可經(jīng)總線通過輸入/輸出口直接讀出(如數(shù)據(jù)存貯器的前導(dǎo)地址M設(shè)置為零)。
本實(shí)施例除能保證前面結(jié)合圖9所提及的有利作用外，從感應(yīng)電動機(jī)啟動前的準(zhǔn)備過程到其整個運(yùn)行過程還能實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理，由于這個優(yōu)良的特性，即使當(dāng)變換器和感應(yīng)電動機(jī)的組合變化時，仍能保持結(jié)合圖9前述的有利作用。
從前面的說明中可領(lǐng)會到，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)教導(dǎo)，在不采用諸如速度，電壓等檢測器的情況下，以高度的精度去控制感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是可能的。另外，可以有效地避免由于電壓型變換器內(nèi)部壓降和轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)波動所引起的控制性能的下降，從而大大地改善了電動機(jī)的控制精度和可靠性。
權(quán)利要求
1.由電壓型變換器驅(qū)動的感應(yīng)電動機(jī)的一種控制方法，其特征在于加到所述感應(yīng)電動機(jī)的初級電流的幅度和相位相互獨(dú)立地各自通過轉(zhuǎn)矩電流分量和勵磁電流分量指令來控制，所述方法包括的步驟有通過檢測流過所述感應(yīng)電動機(jī)的初級電流來測定所述轉(zhuǎn)矩電流分量，根據(jù)所述的轉(zhuǎn)矩電流分量來控制所述電壓型變換器的輸出電壓和頻率，根據(jù)上述測得的轉(zhuǎn)矩電流分量估算所述感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)估算的轉(zhuǎn)速信號與速度指令信號比較的結(jié)果，控制所述感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的感應(yīng)電動機(jī)的控制方法，其特征在于，在所述感應(yīng)電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行之前，測定變換器輸出電流對于變換器輸出電壓指令的特性關(guān)系，以便將代表相應(yīng)于變換器輸出電流值的電壓指令值的數(shù)據(jù)貯存起來，在所述的感應(yīng)電動機(jī)運(yùn)行中，從貯存器中讀出與變換器輸出電流值相應(yīng)的電壓指令值，并將此值與所述變換器輸出電壓指令相加，用來補(bǔ)償在所述變換器、所述感應(yīng)電動機(jī)中以及它們之間連線的電壓降。
專利摘要
一個由電壓型變換器驅(qū)動的感應(yīng)電動機(jī)，通過檢測流過感應(yīng)電動機(jī)的初級電流來測定轉(zhuǎn)矩電流分量。根據(jù)該測定的轉(zhuǎn)矩電流分量來控制電壓型變換器的輸出電壓和頻率。此外，根據(jù)該測定的轉(zhuǎn)矩電流分量來估算感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是這樣來控制的即，使估算速度信號與速度指令信號相一致。
文檔編號H02P21/14GK85106848SQ85106848
公開日1987年3月11日 申請日期1985年9月12日
發(fā)明者奧山俊昭, 松井孝行, 藤本登, 久保田讓 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan