[发明专利]电动机速度控制装置

说明书

本发明涉及电动机速度控制装置，尤其适合于驱动如轧钢机之类的振荡负载的电动机的速度控制装置。

西干诺莫里默岛和马沙多高雅马（Sigeo    Morimoto，Masato    Kogama）所写的“电动机速度控制系统的自适应型电流控制的应用”（日本工程师学会半导体和电力研究杂志中第SPC-86-2（1985）期，第11～20页所示）以及塔楚诺·哈沙格瓦，洛其·库罗沙瓦，西洛米·火速达和凯库阿贝（Tatsuro    Hasegawa，Ryoichi.Kurosawa，Hiromi    Hosoda，Kikuo    Abe）所写的“具有模拟电流控制的有微机的电动机驱动系统”（IEEE;IECON86年第41～46页）揭示了用于驱动振荡负载的电动机的速度控制装置，该电动机包括由相串联的电机转矩模型和电动机速度模型的电动机模型，一电流指令信号加到电流控制电路和电动机模型上，其中电动机速度模型的输出和电动机实际速度相比较，并且一个正比于其差的补偿信号加到电流指令信号上，该补偿信号等于转矩指令信号，这样形成电动机电流控制电路的校正电流指令信号，以达到自适应模型电流控制。

上述已有技术是有效的，即把正比于模型和实际电动机的速度差的补偿信号加入到电动机速度控制装置的电流指令信号上能够使电动机即使在驱动振荡负载的情况下通过抑制振荡来使速度控制稳定。但是，当电动机速度控制装置中的电流控制系统的响应慢时，而它是等效于转矩控制系统的，且电流指令信号是加在其上的，响应的延迟将导致振荡抑制效应的减少。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有大振荡抑制效应的电动 机速度控制装置，即使在电动机速度控制装置中的电流控制系统的响应较慢。

上述目的是通过下述方法实现的：除利用电动机速度模型的输出以外，还利用等效于电动机电流模型的电动机转矩模型的输出，并把这一正比于电动机转矩模型和实际电动机转矩间差的进一步的补偿信号加到控制装置的转矩指令信号上，此外正比于电动机速度模型和实际电动机速度间的差值的通常的补偿信号也加在其上。

本发明提供了电动机的速度控制装置，其中电动机的速度是通过控制电动机转矩的产生来控制的，该电动机转矩的产生是响应于由计算电动机速度指令信号和即时的实际电动机速度信号得到的基本转矩指令信号的，其特征在于提供了的电动机转矩模型和电动机速度模型，电动机转矩模型和电动机速度模型的输出信号被分别与即时的实际电动机转矩和转速信号相比较，并且其偏差分别通过各自的补偿元件加到基本转矩指令信号上以使其校正。

当通过电动机转矩模型的所需电动机转矩响应不同于实际电动机转矩时，新加上的控制环校正转矩指令信号，这样两转矩相互一致。例如，如果电动机速度是振荡的，则电动机的感应电压变化，其中实际电动机转矩（等效于电动机电流）相应变化。在另一方面，电动机转矩模型的输出表示了对应于无振荡情况的理想响应。因此，通过控制电动机产生的转矩以限制其差值来抑制振荡是可能的。在以往的技术中，只有电动机速度模型的输出被比较，而该电动机速度模型的输出包括了对应于电动机惯量的积分作用成分，因此在惯用的控制环中存在延迟响应。特别是，当转矩（电流）控制系统具有一较大延迟时，由电动机产生的实际转矩将有更大的延迟，这样振荡抑制效应被成小到那个等级。相反，当采用电动机转矩（电流）模型的输出信号的进一步的控制环被加上后，就可以通过不包括任何积分作用成份的快速 控制环来衡量振荡效应，并使其反馈。因此，甚至可以用具有较大响应延迟的转矩（电流）控制系统来抑制振荡。

图1是本发明直流电动机的速度控制装置的一个实施例的方框说明图;

图2是说明图1所示的电动机速度控制装置的控制系统的一个部分的示意图，其中各个方框由其传递函数所表示;

图3是说明如图2所示的电动机速度控制系统的根轨迹的典型示意图;

图4是本发明的感应电动机速度控制装置的一个实施例的方框图。