[其他]變換器驅動式感應電動機的控制方法

在審

• 申請號: 101985000006848
• 申請日: 1985-09-12
• 公開（公告）號: CN1004852B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發明（設計）人: 奧山俊昭;松井孝行;藤本登;久保田讓
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳磊

一個由電壓型變換器驅動的感應電動機，通過檢測流過感應電動機的初級電流來測定轉矩電流分量。根據該測定的轉矩電流分量來控制電壓型變換器的輸出電壓和頻率。此外，根據該測定的轉矩電流分量來估算感應電動機的轉速。感應電動機的轉速是這樣來控制的：即，使估算速度信號與速度指令信號相一致。

本發明涉及感應電動機的一種控制方法，用此法電動機的初級電流被轉化成轉矩電流分量和勵磁電流分量，它們可分別獨立地加以控制，從而控制感應電動機的轉速。

關于感應電動機的控制，矢量控制法至今已是共知的了，就這種方法來講，電動機的初級電流被轉化成可以分別獨立地被控制的轉矩分量和激磁分量。采用矢量控制法，感應電動機的速度控制可以象在直流電動機控制情況一樣以高速響應來實現。

作為感應電動機的矢量控制法，一般地可分為磁通量探測型矢量控制法和轉差頻率控制型矢量控制法（Slip frequeucy Ceutrol），前一種控制法已被公開，例如已在美國專利№3824437（對應西德已公開專利（DE-OS）№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，在感應電動機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計的感應電動機中。在這種情況下，近幾年，對轉差頻率控制型矢量控制法不僅已引起了人們注意，而且如今已用于實際應用中。

用于感應電動機的轉差頻率控制型矢量控制法是基于依靠電動機的轉速來控制變換器單元的輸出頻率。因此，需用信號導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。作為應用于現有的感應電動機的這類矢量控制法，存在系統結構復雜，控制過程中易出故障等缺點。

為了克服上述缺點，已經提出了一種用于感應電動機的所謂無速度傳感器矢量控制系統。在這種系統中，不采用速度探測器或敏感元件，而且電動機電流（初級電流）和頻率是根據電動機的磁通量來控制的，而磁通量是從測得的電動機的端電壓通過計算來確定的-正如瑪麗安（MarianP）等人在IEEE（1983）上發表的題為“對電流變換器驅動型感應電動機的一個簡單的控制系統”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而言，仍遺留一些尚待解決的問題，例如用于探測電動機電壓的隔離變壓器的鐵芯磁飽和現象，用于計算確定磁通量和其它的積分器的漂移等問題，特別是在低頻運行狀態下，要使磁通量的計算達到滿意的精度是困難的甚至是不可能的，因此更不能保證穩定的運行。

本發明的目的是提供感應電動機的一種控制方法，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電動機轉速的控制精度。

本發明的另一個目的是提供感應電動機的一種控制方法，在由電壓型變換器驅動的感應電動機中，該方法可以防止由于內部電壓下降而引起控制特性的下降，并可抑制轉矩出現波動，從而保證了對感應電動機的高精度控制。

鑒于上述和其他目的（通過下面的說明將會變得更明白），按照本發明的一般特點，提出：變換器的輸出電壓和頻率是根據由變換器驅動的感應電動機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相位相同，感應電動機的轉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。

根據本發明的另一個目標，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計算所確定的結果經校正了的。

現對附圖作簡要說明：

圖1的電路圖表示根據本發明實施例的一個脈沖寬度調制（以下簡稱PWM）變換器系統控制線路的結構。

圖2a是表明一個感應電動機的一般等效線路圖。

圖2b是表明消除了初級泄漏電抗的感應電動機等效線路圖。

圖3是為說明控制操作中轉差頻率和電流之間關系的特性曲線圖。

圖4表示了為說明PWM變換器工作的信號波形圖。