[其他]感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87106844
• 申請(qǐng)日: 1987-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87106844A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 堀江哲;神保佳司;阿部金吾;張仁浩;聖紀(jì);都洋三
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類(lèi)號(hào): H02P5/34
• 分類(lèi)號(hào): H02P5/34;H02P5/41
• 代理公司: 上海專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 顏承根

本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，尤其涉及一種適合于由可調(diào)壓、調(diào)頻的逆變器（VVVF????INV.）驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩控制的控制裝置。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置是眾所周知的，其中由一個(gè)直流電源提供的直流電可由一個(gè)逆變器變成可調(diào)壓，調(diào)頻的交流電，并將逆變產(chǎn)生的交流電供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，上面提到的逆變器通常稱(chēng)作可調(diào)壓、調(diào)頻的逆變器（以下縮寫(xiě)成VVVF逆變器）。在這種控制裝置，VVVF逆變器常以交流輸出電壓與其頻率的比值保持不變的方式進(jìn)行控制的。這種類(lèi)型的控制被稱(chēng)為逆變器的恒定電壓/頻率比控制。

如上所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制裝置的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是一種用于把感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電氣有軌車(chē)輛的控制裝置。在這種情況下，由架空（滑接）線供電的直流電經(jīng)VVVF逆變器逆變成一種可調(diào)壓和調(diào)頻的交流電。由此得到的交流電供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。VVVF逆變器是按照電壓與頻率的比值進(jìn)行控制的，直到逆變器的輸出電壓達(dá)到它的最大電壓，此后通過(guò)工作提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率，直到轉(zhuǎn)差頻率達(dá)到由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩所限定的數(shù)值。

在這種用于電氣車(chē)輛的控制裝置中，逆變器是按照要供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電流的信號(hào)進(jìn)行控制以便于使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一種恒定的轉(zhuǎn)矩，其原因如下所述。

由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T_M如下式（1）近似表示：

T_M＝k_l·I^{_M2· (R₂)/(f_S) （1）}

其中I_M表示電動(dòng)機(jī)電流，R₂表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的次級(jí)電阻，f_S表示轉(zhuǎn)差頻率，K₁為一常數(shù)。

從式（1）可看出，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T_M與電動(dòng)機(jī)電流I_M平方成正比，這是因?yàn)橐驕囟茸兓a(chǎn)生的電阻R₂的偏差可忽略不計(jì)，由所需的轉(zhuǎn)矩按照感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特性，轉(zhuǎn)差頻率f_S自然就被確定了。因此恒轉(zhuǎn)矩的控制可通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流調(diào)節(jié)在一定值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

下面對(duì)已有技術(shù)控制方法進(jìn)行解釋?zhuān)渲腥缟纤龅霓D(zhuǎn)矩控制是通過(guò)一種所謂的VVVF逆變器的脈寬調(diào)制（PWM）控制方法實(shí)現(xiàn)。

電動(dòng)機(jī)電流I_M首先要進(jìn)行檢波，將檢波后的電流I_M與其目標(biāo)值進(jìn)行比較，以得到偏差值。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的參考值也取決于上述的偏差值。和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的旋轉(zhuǎn)頻率要進(jìn)行檢波，然后把上面給出的轉(zhuǎn)差頻率參考值加到經(jīng)檢波的旋轉(zhuǎn)頻率上，以提供給作為逆變器工作頻率的參考值，此值與逆變器的輸出電壓亦即電動(dòng)機(jī)的供電電壓頻率相同。

另外，在PWM的控制中，對(duì)代表電壓控制信號(hào)幅值與載波信號(hào)幅值的比值的調(diào)制系數(shù)進(jìn)行控制，以使逆變器的輸出電壓與上面所述方法確定的頻率成比例。也就是控制逆變器，而使其輸出電壓的電壓與頻率的比值保持在一預(yù)定的常數(shù)上。

然而，在如上提到的已有技術(shù)中，不可能一直產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩。這是因?yàn)槟孀兤鞯目刂剖歉鶕?jù)電動(dòng)機(jī)電流目標(biāo)值進(jìn)行的，這電流目標(biāo)值是按公式（1）換算所需轉(zhuǎn)矩得出的。這種傾向表現(xiàn)得很明顯，尤其在控制區(qū)，此處當(dāng)逆變器的輸出電壓達(dá)到最大值后僅對(duì)頻率進(jìn)行控制，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系在控制區(qū)中十分復(fù)雜。另外，由于這種復(fù)雜性，所以制備一種體現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電流目標(biāo)值與機(jī)車(chē)速度之間關(guān)系的模型是十分困難和令人頭痛的。

本發(fā)明的目的是為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供一種改進(jìn)型的控制裝置，它包括一個(gè)將直流電轉(zhuǎn)變成供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的可變電壓、可變頻率交流電的逆變器，一個(gè)能產(chǎn)生信號(hào)按PWM控制方法去控制逆變器的控制器，它使由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩按所給的轉(zhuǎn)矩模型高精度地進(jìn)行控制。

本發(fā)明的特征如下所述，被控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流和轉(zhuǎn)差頻率由各自的檢波器進(jìn)行檢波。將檢波后的電動(dòng)機(jī)電流與由模型發(fā)生器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩參考值進(jìn)行比較，可得出兩者間的偏差。在這一比較中，電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩參考值中至少一個(gè)要轉(zhuǎn)變成與轉(zhuǎn)矩有關(guān)的控制變量，以使被比較的兩個(gè)控制變量具有相同的量綱。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的參考值是按照上述比較中得出的偏差而產(chǎn)生的。另外，逆變器的輸出電壓頻率的參考值是在上面得出的轉(zhuǎn)差頻率參考值和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率基礎(chǔ)上確定的。逆變器的控制器產(chǎn)生控制逆變器的信號(hào)而使它按照頻率參考值產(chǎn)生輸出電壓。

附圖簡(jiǎn)述

圖1為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等效電路，用于對(duì)本發(fā)明基本原理進(jìn)行解釋;

圖2是表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的阻抗系數(shù)隨轉(zhuǎn)差頻率變化的曲線圖;