[发明专利]感应电动机的控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及感应电动机的矢量控制，尤其涉及在频率高不能进行电压控制的区域也能进行矢量控制的感应电动机的控制装置及方法。

背景技术

对驱动铁路车辆用电力机车的感应电动机进行矢量控制的技术在日本发明专利公开1993年第83976号公报已有记载。另外，铁路车辆用电力机车一般在高速运行区，为了减少逆变器的开关损耗及最大限度利用直流电源电压，使用PWM脉冲方式为单脉冲方式的控制。但在日本第33次铁路的控制论利用国内研讨会论文集(1996年11月)第247-250页《应用矢量控制的车辆驱动系统》一文中，记载着在不能控制该电压大小的单脉冲方式中也进行矢量控制的技术。

在上述日本发明专利公开1993年第83976号公报记载的矢量控制中，除了根据励磁电流指令值与测出的励磁电流的偏差及转矩电流指令值与测出的转矩电流的偏差来修正矢量控制的2个电压指令信号的2个电流控制单元之外，还设有修正转差频率用的第3电流控制单元，由于控制结构变复杂，故存在用微机运算指令信号时运算时间变长的问题。另外在上述《应用矢量控制的车辆驱动系统》文献中，单脉冲方式必须附加磁通修正值运算，即附加进行减弱励磁的反馈。上述两种传统技术都必须对用单脉冲方式与用其它方式进行控制的控制系统进行切换。

另外，除了上述传统技术之外还有日本发明专利公开1990年第32788号公报。该公报记载的矢量控制的构成如图16所示，包括根据励磁电流及转矩电流的各分量运算电压指令的部分、对1次频率发出指令的电流控制系统以使转矩电流实际值变为转矩电流指令值的部分、以及从所获得的1次频率指令运算上述电压指令的部分。

但是，该公报记载的矢量控制存在的问题是，若PWM脉冲方式变为单脉冲、不能进行电压控制时，就不能进行矢量控制，对此的相应措施无任何说明。

本发明的目的在于，提供一种感应电动机的控制装置及方法，其在对感应电动机进行矢量控制时，能以更简单的控制结构，对从低速区至最大限度利用PWM逆变器的直流电源电压的、PWM脉冲数为单脉冲的高速区能连续进行良好的矢量控制，而不切换控制结构。

发明的公开

本发明的感应电动机的控制装置具有通过脉冲宽度调制控制将直流电压变换成变频变压的交流的逆变器以及控制逆变器输出电压的控制装置，该控制装置根据由该逆变器驱动的感应电动机的一次电流中的励磁电流分量指令和转矩电流分量指令运算得出与所述各分量对应的电压分量指令，并根据由所述电压分量指令求出的调制率(输出电压指令)来控制逆变器的输出电压，其特征在于，还具有：从所述感应电动机一次电流检测转矩电流分量的单元；根据该测出的转矩电流分量值与其指令值的偏差来修正所述转矩电流分量指令的单元；根据该修正的转矩电流分量指令修正所述逆变器的输出频率的单元；以及限制所述调制率大小的单元，该单元限制所述调制率大小的条件为所述逆变器输出的相电压半周期期间内的脉冲数为单脉冲，或者，将限制所述调制率大小的值设定为由所述直流电压决定的所述逆变器的可输出最大电压，并且，在所述调制率的大小被限制的期间，从产生确定的值的指令发生单元输出所述励磁电流分量指令。

附图的简单说明

图1为示出本发明一实施例的控制装置的方框图。图2为图1中的调制率运算器的详细构成图。图3所示为本发明控制的模拟例子。图4所示为本发明控制的转矩响应模拟例子。

实施发明的最佳形态

以下用图1说明本发明的一实施例。在该图中，从直流电源11供给的直流通过滤波电容器13被滤波，供给作为电源变换器的脉冲宽度调制(以下称为PWM)逆变器1。

PWM逆变器1将作为电源的直流电压变换成3相交流电压，并将该交流电压供给感应电动机2。该感应电动机2则作为驱动源驱动电力机车行驶。

电流指令发生器产生励磁电流指令值Id*及转矩电流指令值Iq*。

电流控制器4根据转矩电流指令值Iq^*及后面将叙述的坐标变换器5的输出即转矩电流检测值Iq的偏差，生成修正后的转矩电流指令值Iq^**，该指令值Iq^**被输入电压指令运算器6及转差角频率运算器7。

转差角频率运算器7根据励磁电流指令值Iq^*及修正后的转矩电流指令值Iq^**，输出转差角频率指令值ωs^*。