[发明专利]逆变器电流控制装置

说明书

本发明涉及控制感应电动机或同步电动机转速和转矩等的逆变器电流控制装置，特别涉及廉价而控制精度高的逆变器电流控制装置。

图5为表示例如上山直彦编辑、1982年7月日本电气书院发行的「新颖驱动电子设备」一书第92页～94页和第209页～219页上所记载了的、用矢量控制的先有的逆变器电流控制装置的方框图。此处，作为一实例电动机（6）是由三相电压U、V和W所驱动的感应电动机，图中示出了以正弦波形控制供给电动机（6）的三相电动机电流IU^＊、IV^＊和IW^＊的情况。

图中，基于三相输入电压R、S和T（用单相标准电源也行），对电动机（6）输出三相电压U、V和W的主电路由对输入电压R、S和T进行整流的二极管电桥（1）、使二极管电桥（1）两端电压成为直流电压的滤波电容器（2），以及将该直流电压进行脉宽调制（PWM）变换成三相电压U、V和W的逆变器（3）所构成。逆变器（3）则由构成电桥的开关器件（例如，晶体管、FET、IGBT、GTO等）构成，由于各相的每一对开关器件交替地进行开闭控制就形成了对三相电压U、V和W的PWM控制。

这时，依靠电动机（6）自身具有的滤波作用，按正弦波形对三相电压U、V和W，或三相的电动机电流IU^＊、IV^＊和IW^＊加以控制。

在逆变器（3）的U相和V相输出端分别设置的电流互感器（4）和（5），检测U相和V相的电动机电流IU^＊和IV^＊，同时，由编码器等构成的脉冲信号发生器（7）检测电动机（6）的转速ωr^＊。速度指令发生部（8）输出与目标速度或目标转矩相当的速度指令ωr。

减法器（9）取得转速ωr^＊与速度指令ωr的差而输出速度偏差△ωr（＝ωr-ωr^＊），速度放大器（10）放大该速度偏差△ωr，输出与电动机（6）的输出转矩成比例的转矩电流指令ig。该转矩电流指令iq与按电动机（6）的规格而相应设定的励磁电流指令id一起，输入到电流振幅计算部（11）、相位角计算部（12）和转差率计算部（13）。

电流振幅计算部（11）按下式求得电流振幅指令〔Ⅰ〕：

〔Ⅰ〕＝〔id²+iq²）^1/2

相位计算部（12）从下式求得此时刻的相位角指令θi：

θi＝tan^-1（iq/id）

转差率计算部（13）从下式求得转差率频率ωs：

ωs＝（I₆/R₆）（iq/id）

＝（I₆/R₆）tanθi

但是，L₆和R₆表示电动机（6）的电感和电阻，是电动机常数。加法器（14）求出转差率频率ωs与转速ωr^＊的和、输出旋转电磁场的频率指令ω（＝ωr^＊+ωs），相位计数器（15）对频率指令ω进行时间积分输出以下式表示的旋转相位指令θr。

θr＝∫（ωr^＊+ωs）dt

加法器（16）取得旋转相位指令θr与相位角指令θi之和、输出最终的相位指令θ（＝θr+θi）。

电流指令发生部（17）将电流振幅指令｜Ⅰ｜与相位指令相乘，用数字演算从下式求得三相电流指令值Iu、Iv、Iw：

Iu＝|Ⅰ|·Sinθ

Iv＝|Ⅰ|·Sin（θ-2π/3）

Iw＝|Ⅰ|·Sin（θ+2π/3）

更进一步变换成模拟的电流指令Iu、Iv和Iw 输入到电流放大部（18）。但如后所述，由于与W相有关的指令值可以U相和V相的指令值计算得，所以实际上输入到电流放大部（18）的电流指令只要U相和V相的电流指令Iu和Iv就行。

电流放大部（18）将从电流指令Iu和Iv的电流互感器（4）和（5）实际检测取得的电动机电流Iu^＊和Iv^＊间的差值进行放大。从下式求得各相的电流偏差△Ⅰ（△Iu、△Iv和△Iw）：

△Iu＝Iu-Iu^＊

△Iv＝Iv-Iv^＊

△Iw＝-（△Iu+△Iv）

输入到PWM部（19）。