[发明专利]变换器驱动式感应电动机的控制方法

说明书

本发明涉及感应电动机的一种控制方法，用此法电动机的初级电流被转化成转矩电流分量和励磁电流分量，它们可分别独立地加以控制，从而控制感应电动机的转速。

关于感应电动机的控制，矢量控制法至今已是共知的了，就这种方法来讲，电动机的初级电流被转化成可以分别独立地被控制的转矩分量和激磁分量。采用矢量控制法，感应电动机的速度控制可以象在直流电动机控制情况一样以高速响应来实现。

作为感应电动机的矢量控制法，一般地可分为磁通量探测型矢量控制法和转差频率控制型矢量控制法（SlipfrequeucyCeutrol），前一种控制法已被公开，例如已在美国专利№3824437（对应西德已公开专利（DE-OS）№1941312）中作了公开，后一种有代表性的方法公开在日本专利公开公报№11125/1976中，就磁通量探测型矢量控制法而论，在感应电动机中必须装有磁通量探测器，因此，这种类型的控制方法，不能用于为通用目的所设计的感应电动机中。在这种情况下，近几年，对转差频率控制型矢量控制法不仅已引起了人们注意，而且如今已用于实际应用中。

用于感应电动机的转差频率控制型矢量控制法是基于依靠电动机的转速来控制变换器单元的输出频率。因此，需用信号导线或电缆在速度探测器和变换器单元之间互接，并传输速度探测器（或角位置探测器）的输出。作为应用于现有的感应电动机的这类矢量控制法，存在系统结构复杂，控制过程中易出故障等缺点。

为了克服上述缺点，已经提出了一种用于感应电动机的所谓无速度传感器矢量控制系统。在这种系统中，不采用速度探测器或敏感元件，而且电动机电流（初级电流）和频率是根据电动机的磁通量来控制的，而磁通量是从测得的电动机的端电压通过计算来确定的-正如玛丽安（MarianP）等人在IEEE（1983）上发表的题为“对电流变换器驱动型感应电动机的一个简单的控制系统”文章中所述。

然而，就上面引证的资料中所述的速度传感器矢量控制系统而言，仍遗留一些尚待解决的问题，例如用于探测电动机电压的隔离变压器的铁芯磁饱和现象，用于计算确定磁通量和其它的积分器的漂移等问题，特别是在低频运行状态下，要使磁通量的计算达到满意的精度是困难的甚至是不可能的，因此更不能保证稳定的运行。

本发明的目的是提供感应电动机的一种控制方法，这种方法在不用探测器（如速度，电压探测器以及诸如此类的探测器）的情况下而能改善对感应电动机转速的控制精度。

本发明的另一个目的是提供感应电动机的一种控制方法，在由电压型变换器驱动的感应电动机中，该方法可以防止由于内部电压下降而引起控制特性的下降，并可抑制转矩出现波动，从而保证了对感应电动机的高精度控制。

鉴于上述和其他目的（通过下面的说明将会变得更明白），按照本发明的一般特点，提出：变换器的输出电压和频率是根据由变换器驱动的感应电动机初级电流分量来控制的，该分量在相位上与变换器输出电压的基准相位相同，感应电动机的转速或频率被控制到与频率指令相一致，而该指令是依次地由前述的电流分量决定的。

根据本发明的另一个目标，变换器线路的电压降是通过对变换器输出电流检测信号的计算确定的，而输出电压指令又是根据计算所确定的结果经校正了的。

现对附图作简要说明：

图1的电路图表示根据本发明实施例的一个脉冲宽度调制（以下简称PWM）变换器系统控制线路的结构。

图2a是表明一个感应电动机的一般等效线路图。

图2b是表明消除了初级泄漏电抗的感应电动机等效线路图。

图3是为说明控制操作中转差频率和电流之间关系的特性曲线图。

图4表示了为说明PWM变换器工作的信号波形图。

图5是一个简略的电路图，表示根据本发明测量变换器内部电压降的方法的基本工作原理。

图6是特性曲线图，表示变换器内部电压降和函数发生器予置指令值之间的关系。

图7、8、9、10和11均是电路图，分别表示根据本发明另一个实施例的控制电路的结构。

图12和13是流程图，表示图11所示的控制线路所执行的程序。

现参照附图对根据本发明的感应电动机控制方法的最佳实施例进行详细说明。

图1显示了根据本发明一个实施例，作为感应电动机的PWM（脉冲宽度调制）型控制系统。

首先，对本发明所针对的所谓无速度传感器型（即没有速度传感器）矢量控制装置的基本结构加以说明。