專利名稱：感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)電機(jī)的向量控制方法及其裝置，具體涉及使用由磁通推定器對電機(jī)速度或其他信息進(jìn)行推定的方法的無傳感器向量控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)向量控制方法，必須有電機(jī)速度和位置的信息，但是無傳感器向量控制方法作為得到這些信息的方法，并不使用傳感器，而是取而代之利用磁通推定器推定各種信息。
現(xiàn)有的感應(yīng)電機(jī)磁通推定器是在k·Ts秒(k為表示控制步驟順序的整數(shù)，Ts為控制步驟的周期)的時間點(diǎn)，檢測出供應(yīng)給感應(yīng)電機(jī)的電流中的至少2相分量的定子側(cè)電流(例如U相電流isu(k)；V相電流isv(k))及定子側(cè)電壓(例如U相電壓Vsu(k)，V相電壓Vsv(k))，通過3相-2相變換，將上述電流、電壓座標(biāo)變換為一般向量控制所使用的靜止座標(biāo)系的α-β軸座標(biāo)系，分別算出k·Ts秒時的α相電流isα(k)、β相電流isβ(k)、α相電壓Vα(k)、β相電壓Vβ(k)。
現(xiàn)有例1中，從電學(xué)論D，Vol.III.No.11，p.954-960(1991)中所公開的感應(yīng)電機(jī)的狀態(tài)方程式所導(dǎo)出的磁通推定器的式(1)及速度推定式(2)、相位推定式(3)分別如下所示。還有，在推定值中附加下標(biāo)「est」表示該值為推定值。ddtisαestisβestφrαestφrβest=ar110ar12-ai120ar11ai12ar12ar210ar22-ai220ar21ai22ar22isαestisβestφrαestφrβest+1/σ·Ls001/σ·Ls0000VαVβ+g1-g2g2g1g3-g4g4g3isα-isαestisβ-isβest----(1)]]>其中，ar11=-Rsσ·Ls-1-σσ·τr,]]>ar12=-1ρ·1τr,]]>ai12=1ρ·ωr]]>或1ρ·ωrest]]>ar21=Lmτr,]]>ar22=-1τr,]]>ai22＝ωr或ωrestσ=1-Lm2Ls·Lr,]]>τr=LrRr,]]>ρ=-σ·Ls·LrLm]]>Rs定子電阻，Rr轉(zhuǎn)子電阻，Lm轉(zhuǎn)子與定子的互感，Ls定子自感，Lr轉(zhuǎn)子自感ωr速度，ωrest速度推定值g1，g2，g3，g4觀測器的反饋增益igα定子α相電流，isβ定子β相電流，Vα定子α相電壓，Vβ定子β相電壓isαest定子α相電流推定值，isβest定子β相電流推定值φrαest轉(zhuǎn)子α相勵磁磁通推定值，φrβest轉(zhuǎn)子β相勵磁磁通推定值ωrest＝kωp[φrβest(isα-isαest)-φrαest(isβ-isβest)]+kωi∫[φrβest(isα-isαest)-φrαest(isβ-isβest)]dt (2)θlest＝tan-1(φrβest/φrαest) (3)下面，示出將這些式子按次展開的式子。isαest(k+1)isβest(k+1)φrαest(k+1)φrβest(k+1)=1+ar11·Ts0ar12·Ts-ai12·Ts01+ar11·Tsai12·Tsar12·Tsar21·Ts01+ar22-ai22·Ts0ar21·Tsai22·Ts1+ar22·Tsisαest(k)isβest(k)φrαest(k)φrβest(k)]]>+1/σ·Ls·Ts001/σ·Ls·Ts0000Vα(k)]Vβ(k)+g1·Ts-g2·Tsg2·Tsg1·Tsg3·Ts-g4·Tsg4·Tsg3·Tsisα(k)-isαest(k)isβ(k)-isβest(k)----(4)]]> +kωi·TsΣt=0k[φrβest(i){isα(i)-isαest(i)}-φrαest(i){isβ(i)-isβest(i)}]----(5)]]>θlest＝tan-1(φrβest(k)/φrαest(k)) (6)使用根據(jù)上式動作的感應(yīng)電機(jī)控制電路用的觀測器，利用控制步驟k的推定值等，算出控制步驟(k+1)的推定值。亦即，使用以控制步驟k的控制回路所推定的k·Ts秒時的α相電流推定值isαest(k)與α相電流isα(k)的推定誤差isα(k)-isαest(k)β相電流推定值isβest(k)與β相電流isβ(k)的推定誤差isβ(k)-isβest(k)，算出(k+1)·Ts秒時的推定值isαest(k+1)、isβest(k+1)、φrαest(k+1)、φrβest(k+1)。
如上所述，現(xiàn)有例1必須具有用來使用定子側(cè)電壓Vα、Vβ的電壓傳感器。
其次，現(xiàn)有例2為特開平7-123798號公報中所示的感應(yīng)電機(jī)的速度無傳感器向量控制方式，其目的在于防止由在推定感應(yīng)電機(jī)的實(shí)際速度值的過程中的「延遲」所引起的對向量控制的阻礙，該感應(yīng)電機(jī)的無傳感器向量控制方式是利用由相同維磁通觀測器和速度適應(yīng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的速度適應(yīng)2次磁通觀測器，推定感應(yīng)電機(jī)的實(shí)際速度值，根據(jù)該實(shí)際速度推定值與速度指令值的比較誤差信號，控制電流控制部而進(jìn)行向量控制，對該相同維磁通觀測器所得到的電機(jī)2次磁通推定值進(jìn)行積分，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率校正值，校正控制該電流控制部的轉(zhuǎn)差頻率指令值。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)電機(jī)磁通推定器中，強(qiáng)烈希望去除上述現(xiàn)有例1中所看到的電壓傳感器，以降低成本。因此，作為實(shí)現(xiàn)成本降低的1個方法是如現(xiàn)有例2所示，使用α相電壓指令值Vα*(k)、β相電壓指令值Vβ*(k)，取代α相電壓實(shí)測值Vα(k)、β相電壓實(shí)測值Vβ(k)。可是此情形下的電壓指令值與實(shí)際值之間有誤差，存在轉(zhuǎn)子交鏈磁通推定值φrαest、φrβest及速度推定值ωrest產(chǎn)生誤差的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述現(xiàn)有例的缺點(diǎn)、可進(jìn)行精確度高的速度推定，且不具備速度傳感器的所謂無速度傳感器感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到該目的，本發(fā)明利用現(xiàn)有的磁通推定器所得到的相位推定值θlest與轉(zhuǎn)差角速度ωs，使用下式ω′rest=ddtθlest-ωs---(7)]]>求出速度推定值ω’rest。相位推定值θlest與相位的實(shí)際值θ1之間，即使有穩(wěn)定的推定誤差，因?yàn)橐坏┪⒎旨纯上シ€(wěn)定的誤差，如式(7)所示，從對相位推定值θlest進(jìn)行微分所得的一次角速度中減去轉(zhuǎn)差角速度ωs所得的值ω’rest，將成為電機(jī)的正確的速度推定值。由此使用其進(jìn)一步進(jìn)行以下的校正。ω′′rest=ωrest-kp1+s·Ts·[ωrest-ω′rest]----(8)]]>
kp校正增益，Ts一次延遲時間常數(shù)上式的ω″rest與實(shí)際的速度ωr(k)一致。
具體而言，為了校正因輸入電壓的誤差或整數(shù)運(yùn)算的運(yùn)算誤差所引起的速度推定值ωrest的偏差，先求得速度ω’rest與速度推定值ωrest的差，其中，速度ω’rest是根據(jù)由磁通推定器所推定的轉(zhuǎn)子交鏈磁通推定值φr αest、φrβest以式(6)的運(yùn)算所求得的相位推定值θlest的微分值與由轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算所算出的轉(zhuǎn)差角速度ωs的差求出的，接著，為了抑制過渡期的變化，以一次延遲積分器對該差進(jìn)行積分，由與速度推定值ωrest的差，求出式(8)的速度推定值ω″rest。


圖1是示出應(yīng)用本發(fā)明的感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法的一實(shí)施方式的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)例的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是示出應(yīng)用本發(fā)明的感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法的一實(shí)施方式的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)例的結(jié)構(gòu)的框圖。
針對圖1的控制系統(tǒng)框圖，說明結(jié)構(gòu)與動作。還有，在本說明書中，將電機(jī)定子上的座標(biāo)系設(shè)為α-β軸靜止座標(biāo)系，將以與一次磁場的角速度相同的角速度旋轉(zhuǎn)的座標(biāo)系設(shè)為d-q軸旋轉(zhuǎn)座標(biāo)。
從外部與后述的速度校正器8，分別將速度指令ωr*與速度推定值ω ″rest輸入速度控制器1，速度控制器1利用下式iq*=k1·(ωr*-ω′′rest)+k1T1∫(ωr*-ω′′rest)dt]]>k1比例增益，T1積分時間算出旋轉(zhuǎn)座標(biāo)系的q相電流指令iq*并輸出。q相電流控制器2輸入該iq*和從相位變換器10輸出的q相電流值iq，利用下式Vq*=k2·(iq*-iq)+k2T2∫(iq*-iq)dt]]>k2比例增益，T2積分時間算出q相電壓指令Vq*并輸出。另一方面，將從外部傳來的旋轉(zhuǎn)座標(biāo)系的d相電流指令id*與從相位變換器10傳來的d相電流值id，分別輸入d相電流控制器3，利用下式vd*=k3·(id*-id)+k3T3∫(id*-id)dt]]>k3比例增益，T3積分時間輸出d相電壓指令Vd*并輸出。將電壓指令Vq*與Vd*輸入向量控制電路4，向量控制電路4將這些電壓指令Vq*與Vd*，利用下式Vα*Vβ*=cosθlest-sinθlestsinθlestcosθlestVd*Vq*]]>根據(jù)由從磁通推定器7所輸入的相位θlest，分別換算成靜止座標(biāo)系的α相電壓指令Vα*、β相電壓指令Vβ*并輸出。逆變器電路5根據(jù)這些電壓指令Vα*、Vβ*驅(qū)動感應(yīng)電機(jī)9。相變換器6輸入感應(yīng)電機(jī)的U相電流isu與V相電流isv，利用下式isαisβ=101323isuisv]]>變換成靜止座標(biāo)系的α相電流iSα與β相電流iSβ。磁通推定器7輸入的α相電流iSα、β相電流iSβ和電壓指令Vα*、Vβ*，輸出α相、β相電流推定值iSαest、iSβest(未圖示)、轉(zhuǎn)子交鏈磁通推定值φrαest、φrβest(未圖示)、以及速度推定值ωrest、相位推定值θlest。亦即、磁通推定器7中內(nèi)置上述的式(1)至式(3)，利用這些算式，進(jìn)行這些信息的運(yùn)算。相位變換器10使用相位推定值θlest，利用下式idiq=cosθlestsinθlest-sinθlestcosθlestisαisβ]]>對α、β相電流isα、isβ進(jìn)行變換，分別輸出d、q相電流值id、iq。
作為現(xiàn)有的無傳感器向量控制，上述各部分的結(jié)構(gòu)和動作已經(jīng)公知。因此，在本實(shí)施方式中，使用還裝設(shè)的速度校正器8與轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算器11，對從磁通推定器7所輸出的速度推定值ωrest進(jìn)行校正，將正確的速度推定值ω″rest供應(yīng)給速度控制器1。
亦即，轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算器11輸入d相電流指令id*和q相電流指令iq*，利用下式ωs=k4·iqid]]>k4換算系數(shù)計算轉(zhuǎn)差角速度ωs并輸出。速度校正器8分別從磁通推定器7輸入速度推定值ωrest及相位推定值θlest，從轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)算器11輸入轉(zhuǎn)差角速度ωs，使用內(nèi)置的上述式(7)及式(8)，對所輸入的速度推定值ωrest的進(jìn)行校正，計算更正確的速度推定值ω″rest。
本實(shí)施方式按照此方式，通過即使在速度推定值ωrest中產(chǎn)生誤差的情形下也進(jìn)行校正，可以使電機(jī)更正確地保持電機(jī)的速度精確度、轉(zhuǎn)矩精確度。
產(chǎn)業(yè)可利用性如上所述，本發(fā)明通過使用規(guī)定的運(yùn)算式對現(xiàn)有無傳感器向量控制中使用的磁通推定器所計算輸出的感應(yīng)電機(jī)的速度推定值進(jìn)行校正，即使速度推定值產(chǎn)生誤差仍然總是得到正確的速度推定值，因此能夠提高感應(yīng)電機(jī)的速度精確度、轉(zhuǎn)矩精確度。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法，是使用磁通推定器的感應(yīng)電機(jī)的速度無傳感器向量控制方法，該磁通推定器檢測出供應(yīng)給感應(yīng)電機(jī)的電流中的至少2相分量的定子側(cè)電流，將變換成靜止座標(biāo)系的α-β軸座標(biāo)系的α相電流和β相電流以及變換成α-β軸座標(biāo)系的電壓指令值輸入磁通推定器，推定電流推定值、2次交鏈磁通推定值、速度推定值、相位推定值，該感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法的特征為將速度推定值相對于由相位推定值的微分值減去轉(zhuǎn)差角速度所得的值的偏差乘以規(guī)定的校正系數(shù)所得的校正量，加入速度推定值，得到校正后的速度推定值。
2.如權(quán)利要求1的感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法，其特征在于，所述偏差以下式表示ω′rest=ddtθlest-ωs]]>其中，ω’rest偏差θlest相位推定值ωs轉(zhuǎn)差角速度，所述校正后的速度推定值以下式表示ω′′rest=ωrest-kp1+s·Ts·(ωrest-ω′rest)]]>其中，kp校正增益、Ts一次延遲時間常數(shù)ωrest速度推定值ω″rest校正后的速度推定值。
3.一種感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正裝置，是使用磁通推定器的感應(yīng)電機(jī)的速度無傳感器向量控制裝置，該磁通推定器檢測出供應(yīng)給感應(yīng)電機(jī)的電流中至少2相分量的定子側(cè)電流，將變換成靜止座標(biāo)系的α-β軸座標(biāo)系的α相電流與β相電流及變換成α-β軸座標(biāo)系的電壓指令值，輸入磁通推定器，推定電流推定值、2次交鏈磁通推定值、速度推定值、相位推定值，該感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正裝置的特征為將速度推定值相對于由相位推定值的微分值減去轉(zhuǎn)差角速度所得的差的偏差乘以規(guī)定的校正系數(shù)所得的校正量，加入速度推定值，得到校正后的速度推定值。
4.如權(quán)利要求3的感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正裝置，其特征在于，所述偏差以下式表示ω′rest=ddtθlest-ωs]]>其中，ω’rest偏差θrest相位推定值ωs轉(zhuǎn)差角速度，所述校正后的速度推定值以下式表示ω′′rest=ωrest-kp1+s·Ts·(ωrest-ω′rest)]]>其中，kp校正增益、Ts一次延遲時間常數(shù)ωrest速度推定值ω″rest校正后的速度推定值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種感應(yīng)電機(jī)的速度推定值校正方法及其裝置，在感應(yīng)電機(jī)的無傳感器向量控制中使用的控制裝置的磁通推定器7，由所輸入的α相、β相各電壓指令V
文檔編號H02P21/00GK1481604SQ01820796
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者稲積祐敦, 積 敦 申請人:株式會社安川電機(jī)