[其他]马达控制系统

说明书

本发明涉及到用于装设有速度或磁通量调节装置的马达的控制系统，根据参考速度或参考磁通量分别对马达的速度或场通量进行反馈调节。

图1是可改变调节速度的马达的通常的控制系统的电路简图。参看图1的控制系统，把具有可变频率和可变电压的一交流电压通过整流器10，直流电抗器11和换流器12施加到同步马达（SM）13，以及通过频率变换器15，直流励磁器16和旋转整流器17把场电流施加于同步马达13的场绕组14上，这样就组成了无刷的励磁机构。由电压检测器18和速度检测器（SS）19分别测定出同步马达13的电压V和速度ω以及把检测出的信号引入到控制电路。由速度控制电路21把参考电枢电流I^＊_a加以调节，以使由速度设定器20所设定的参考速度ω^＊和由速度检测器19所检测出的反馈速度之间的偏差为零，在整流10的交流侧上由电流检测器22检测出同步马达13的电枢电流Ia并控制到使与由电枢电流调节电路23所给出的参考电枢电流I^＊_a相一致。把同步马达13的速度调节到响应于电枢电流Ia。

电压V用于得到场通量φ的反馈值，φ＝f（V/ω），通过操作元件24使与由速度检测器19所测得的速度W相一致。为了使参考磁通φ^＊和场磁通量φ之间的偏差为0，参考磁通量φ^＊是由磁通量设定器25所设定，和参考场电流I^＊_f是由磁通量控制电路26所形成的。在频率变换器15的初级侧上由电流检测器27检定场电流I_f，以及通过场电流控制电路28和频率变换器15来调节反馈以使之与参考场电流I^＊_f相一致。根据上述的场电流调节方式，同步马达13的磁通量得以控制。

在图1所显示出的以及上面所叙述的控制系统的特征是基于如下前题，即系统的控制电路是从同步马达13停止时间始其运转的，因此，控制系统给出如下的问题，即假设控制电路的运转不得不在同步马达13驱动条件下开始，例如，设瞬时发生停电然后最初的工作状态得以回复。

参看图2到5问题将被解释，图2和图3是瞬时停电后回复时电枢电流控制系统行为的说明，以及图4和图5同时也是磁通量控制系统行为的说明。

参看图2，设想瞬时停电发生在图2中时间图中的a点处和停电后回复在图中的b点时间处，实际速度ω和参考速度ω^＊之间差别变大，这是因为参考速度ω^＊直接变为零，而速度ω根据旋转件的惯性和其负荷力矩逐渐地减少。因此，在停电后回复时间，b点处，参考电枢电流是I^＊_a速度控制电路21的输出迅速增加。同时，响应于马达的时间常数在时间a时场通量φ降低，向响应于此降低，换流器12的换向电枢电流Ia也减少，从而，正像在图2中所示的当在减少了磁通量的时间间隔里过多量的电枢电流流通时，换流器12就不能变换电流流动的方向。

为了避免这样的缺陷，在常规技术中，速度控制系统被操纵得在图3中的时间点c处时起动速度调节器，在该点，磁通量φ回复到实际上相等于正好在瞬时停电之前的磁通量。

正如以上所述，根据常规技术，在瞬时停电时间b和电枢电流控制的实际运转起动时间c之间有一个相当长的调节时间损失。这就形成了很大的问题。

参看图4，当参考场电流I^＊_f开始上升到在时间a时响应于参考磁通量φ^＊的上升时，场通量φ也随之上升到参考场电流I^＊_f，在时间b时磁通量φ达到参考磁通量φ^＊，但是在控制系统中发生了超调量，在该控制系统中进行着比例一积分调节操作。该超调量的大小是基于马达电压从零值上升的分步响应，从而该量值变得相当大及同步马达13的电压变得过分大而因此有危险。特别地，假如采用无刷励磁器，通过场绕组14的场电流I_f流过在电路模式中的旋转整流器17而不管场电流I_f的迅速扼流，最后，由于交流励磁器16的最初的电压控制而场电流控制变得不可能。这会引起同步马达13的过分大的电压的进一步的增加。

为了避免上面所述的缺陷，这里设想了一个方法，其中在控制电路操作起动时参考磁通量φ^＊逐渐增加。但这种解决方法中，在发生瞬时停电的情况时将会发生一个问题。