[其他]感应电动机合成控制装置与方法

说明书

系列号第696，814号，D、J、赛罗（D、J、Shero）等人发明的本申请书与以下同时申请的几份专利申请书有关：

系列号第696，833号H、大德培（H、Dadpey）等人发明的题为“感应电动机控制装置与方法”（西屋电气公司案号52，282号）;

系列号第696，832号H、大德培等人发明的题为“用于感应电动机控制的转矩确定”（西屋电气公司案号第51，489号）;

系列号为696，938号题为“感应电动机再生制动控制装置与方法”（西屋电气公司案号第51，720号），

这些专利申请均已转让给同一受让人，它们中的发明综合起来作为参考文件列在这里。

本发明涉及由直流电源通过逆变器驱动感应电动机的控制装置。

众所周知，现已提供了一种交流电动机闭环控制装置，其中包括一台这样的三相交流感应电动机，它由直流电源通过逆变器供电，逆变器产生门控电路（GTO）开关电压来驱动它。逆变器中的门控电路（GTO）在电动机各相与两条电源线（即高压线和低压线）中的任一条之间，应有予定的连接时间，以便依照各相与其它相的相对关系产生正常激励电动机所需的交流波形。

对运输车辆而言，众所周知，一台或多台电动机的输出转矩必须保持在特定值上，以使车辆按照予定的速率加速或减速。为了对付各种干扰和难以予料的变化，大家知道，现己提供的闭环控制装置可以确定电动机的输出转矩，并能控制电动机的交流波形，从而将电动机的输出转矩保持在要求的数值上。

交流电动机的输出转矩可以通过改变转差频率和（或）改变电动机电压得到控制。在输入电压源为直流电源的电动机供电系统中，为了改变电动机的上述参数，可以采用变压变频的电压源逆变器。

在先有技术中，用微处理机调制器产生脉宽调制（pWM）逆变器脉冲开关控制信号是众所周知的，微处理机调制器根据输入电压和频率的指令为三相感应电动机供电的逆变器提供脉冲开关控制信号来确定逆变器导通时间的周期，就象题为“用于微处理机逆变器供电系统中的高性能脉宽调制器”一文论述的那样，该文刊登在电气与电子工程师协会（IEEE）1982年10月举行的工业应用分会会议的记录第847-853页上。

本发明提出一种用于交流感应电动机系统由变频变压逆变器供电的电动机的控制装置与方法，它利用程控微处理机和门控电路（GTO）相结合来确定电动机电流的“通”与“断”。本发明还提出脉宽调制（pWM）操作、准六步操作和电动机三相电路六步操作，利用微处理机内的一组定时器，根据存贮在各定时器内的予定时间周期分别使每个GTO开关点火，为电动机运行提供所需的频率和电压。这些定时器在硬件和软件的程控操作是同步的。

图1示出先有技术的交流感应电动机的控制装置;

图2示出先有技术包括一台与电源相连、受程控微处理机控制的逆变器的交流感应电动机的控制装置;

图3示出先有技术中人们熟知的运输车辆交流感应牵引电动机的转矩、电压与速度之间的关系曲线;

图4示出本发明提出的感应电动机控制装置的示意框图;

图5示出本发明的感应电动机控制装置的电动机控制器的原理图;

图6示出本发明的逆变器与制动合成器的原理图;

图7示出本发明的感应电动机控制装置在进行增频操作时相继的几个控制信号合成方式;

图8示出图6中本发明的感应电动机控制装置在进行减频操作时的几个控制信号合成方式;

图9示出采用本发明的均匀取样三角法产生逆变器控制信号脉宽调制（pWM）的低频控制信号合成操作;

图10示出本发明的中频准六步控制信号调制;

图11示出本发明的高频六步控制信号调制;

图12示出脉宽调制方式时逆变器开关点火时间的合成;

图13示出准六步方式时逆变器开关点火时间的合成;

图14示出六步方式时逆变器开关点火时间的合成;

图15示出从脉宽调制方式到准六步方式的合成转变;

图16示出从准六步到六步方式的合成转变;

图17示出从六步方式到准六步方式的合成转变;

图18示出从准六步方式到脉宽调制方式的合成转变;

图19A和19B示出当响应定时器中断、需要一个新的延时控制信号和执行该定时器中断时，控制信号的合成操作的流程图;

图20示出图4逆变器合成控制器的硬件部分的原理图;

图21示出起动脉宽调制方式的流程图;

图22示出用于电动机A相的中断程序流程图;

图23示出A-六步程序流程图;