[发明专利]确定感应电动机输出转矩的方法

说明书

本发明涉及用直流电源通过换流器驱动一个感应电动机时，确定电动机输出转矩的方法。

人们知道，当用直流电源驱动感应电动机时，输给感应电动机的功率符合以下关系：

输入功率＝直流电压×直流电流    （1）

其中的直流电压和直流电流测量起来十分方便。

电动机的输出功率等于其输入功率减去电动机驱动系统中全部功率损失，而电动机的输出转矩可以写成下式：

输出转矩＝ (输入功率-功率损失)/(换流器频率) （2）

其中不包括转子损失。

利用公式2，把一个输出转矩传感器装在电动机轴上以测量输出转矩，当已知输入功率，就能用实验方法测出电动机驱动装置的功率损失。

但是，在很多种电动机应用中，并不希望在电动机轴上装一个转矩传感器测量输出转矩。

另一种用以测定设备功率损失的先有技术，要求测知电动机的交 流电压和交流电流。对于一个三相感应电动机，要求测知所有的三相电压和所有的三相电流。或者只测知两相的电压和两相的电流并根据这些已知参数导出第三相的电压和电流。但当电动机在变化的频率下运行时会出现问题。

本发明提供一个确定交流电动机输出转矩的方法，使用已知的直流输入电压和直流输入电流。在此过程中，可以使用两种方法，或是通过查预先制订的转矩与转速关系表来确定电动机输出转矩。或是按照选定的电动机运行转速。运用电动机数学模型，以确定电动机的功率损失，然后定出电动机的输出转矩，而不用测量电动机的实际输出转矩，也不测量电动机交流电压或电动机交流电流。

本发明的最佳实施方案将参看后面的附图用实例加以说明。

图1表示先有技术中，用直流电源通过换流器，驱动一个三相交流电动机。

图2表示另一先有技术中，用一个电动机推动车辆沿轨道运动。

图3示意性表示本发明用以控制一个三相交流感应电动机的转矩反馈确定装置。

图4A，4B，4C，4D表示一个流程图，用以确定图3中的转矩反馈，其方法是使用一个电动机传动装置的数学模型。

图5A，5B，5C表示一个流程图，根据转矩转速关系表用以求出待确定的转矩反馈。

图6是示意表示按照本发明，为控制感应电动机配备的换流器和制动装置。

图7表示说明先有技术GTO（Gate    Turn    On控制门接通开关）接通时的电流信息。

图8表示说明先有技术GTO断开时的电流信息。

图1表示一种用在三相交流电动机转矩控制装置上的先有技术，其中包括一个直流电源10，给一个换流器12供电，化为三相交流电后供给交流电动机14，该电动机与一个负载16相连，该负载可以是一个运输车。一个转矩传感器18与交流电动机14的输出轴相连，用以测知输送给负载16的电动机输出转矩37。功率控制器26（也叫作车辆控制器）的输入信号是来自运输车司机的加速指令24和运输车的重量28，以及运输车车轮直径31。功率控制器26产生一个转矩指令30，以使交流电动机14产生所要求的转矩以使运输车16按照加速指令24规定的加速度进行加速。冲动限制器24收到转矩指令30并对其加以限制，以提供一个在冲动上受到限制的转矩指令22，并输给电动机控制器20。电动机控制器20产生GTO起动脉冲38给换流器12，以使转矩反馈信号37与在冲动上受限制的转矩指令22相配合。

在图2中画有若干个在轨道17上行驶的运输车16，电源10通过一根第三轨道19和集电器21而与每辆车16上所载的换流器12相通。电动机14与车的主动轮相连以推动车辆16沿轨道17运动。转矩传感器18与电动机14相连，以提供转矩反馈信号37给电动机控制器20。