[发明专利]感应电动机控制装置

说明书

本发明涉及一通过矢量控制对感应电动机进行变速控制的控制装置，更具体地说，涉及感应电动机的一种控制装置，该感应电动机控制装置包括按照次级磁通指令计算励磁电流指令的装置，按照转矩指令计算转矩电流指令的装置，按照次级磁通指令和转矩指令计算滑差频率指令的装置，根据对应于励磁电流指令和转矩电流指令的矢量和的振幅以及根据对应于初级电流指令的相位来产生初级电流指令的装置，根据初级电流指令来控制感应电动机初级电流的装置。

由于在功率半导体器件领域中取得了引人注目的发展，现在能方便地实现功率变换器如逆变器、循环换流器等。因此，以前一般作为恒速电动机使用的感应电动机现在被广泛地用作变速电动机。

对于感应电动机的变速控制方法，由于矢量控制方法具有很好的响应特性而经常被应用。对于矢量控制方法，目前已知的有磁通检测型矢量控制方法和滑差频率型矢量控制方法，前一种方法是用测得的磁通的矢量值作为初级电流的控制信号，后一种方法则是通过按照电动机常数计算出的磁通矢量来控制初级电流的。

对于常规的滑差频率型矢量控制装置来说，必须计算出一励磁电流分量指令i^＊_1R，一转矩电流分量指令i^＊_1I，和一滑差频率指令Ws^＊，然而感应电动机的次级电阻R₂直接与计算有关。当电动机的转子温度上升时，次级电阻R₂增加，使得计算值和实际值之间出现差别。因而主磁通发生变化，大大地影响了滑差频率指令Ws^＊的计算结果，因而不能维持适当的矢量控制特性。

磁通检测型矢量控制装置不存在次级电阻的问题。但是，由于计算结果是忽略了次级漏感的次级磁通，即仅仅考虑间隙电感，因此产生了有次级漏感误差的缺点。但是尽管有这一误差，磁通检测型矢量控制装置有如下优点：即使感应电动机的初级和次级电路常数改变，输送至磁通计算器的每一相的电压和电流也改变而使磁通计算结果相应改变，即使电路参数变化，矢量控制特性的下降也较小。

从实际电路布置角度看，由于低速运行时电压的失真，存在着诸如磁通检测器的精度和分辨力，磁通计算器的低计算精度等问题，从而很难得到足够的起始转矩。

本发明的目的是提供一感应电动机控制装置，它能减小次级电阻R因温度而变化所产生的影响，并且能够产生一由包括起始的操作期间的指令决定的转矩。

为了达到上述目的，根据本发明的第一发明，滑差频率型矢量控制装置的特征包括：第一校正装置，它使相对于旋转坐标系统的直轴的实际磁通与次级磁通指令的偏差为零而校正励磁电流指令，上述旋转坐标系统由磁通方向的直轴和与直轴正交的正交轴组成;第二校正装置，它使相对于正交轴的磁通为零而校正滑差频率指令。

根据本发明的第二发明，滑差频率型矢量控制装置的特征在于：它包括第一校正装置，该装置使相对于旋转轴坐标系统的直轴的实际磁通与次级磁通指令为零而校正励磁电流指令，上述旋转坐标系统由磁通方向的直轴和与直轴正交的正交轴组成;第二校正装置，该装置使实际转矩电流与转矩电流指令的偏差为零，而校正滑差频率指令。

在附图中：

图1是根据本发明的滑差频率型矢量控制装置的一个实施例的方块图;

图2是图1中所示的磁通计算器电路安排（结构）的一个例子的方块图;

图3是可以代替图2中所示的磁通计算器的磁通估测（推定）装置的示意图;

图4是表示根据本发明的滑差频率型矢量控制装置的另一实施例的方块图;

图5是图4中所示的磁通计算器电路安排（结构）的一个例子的方块图。

图1是根据本发明的滑差频率型矢量控制装置的第一个实施例。矢量控制装置控制一个功率变换器2和一感应电动机（IM）3。功率变换器2在图中示意性地用一个循环变流器（C/C）表示。循环变流器可用一整流器和一逆变器代替。感应电动机3的旋转速度由一速度检测器4检测，电流检测器30、31和32用于感应电动机3的初级电流ia₁、ib₁和ic₁的检测。检测到的初级电流ia₁、ib₁和ic₁以及由其他合适的装置得到的感应电动机3的输入电压Va₁、Vb₁和Vc₁供给控制装置10，次级磁通指令（直轴磁通指令）φ^＊_d2和一转矩指令τ^＊也输送到控制装置10。