專利名稱：電動機控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不具有速度傳感器的電動機控制系統(tǒng)或者一種無 速度傳感器的電動機控制系統(tǒng)，用于使用逆變電路通過目標(biāo)控制響應(yīng) 來對電動機進行速度控制。
背景技術(shù)：
通常，作為無速度傳感器的電動機驅(qū)動方法之一，存在一種通過
使施加給電動機的電壓與頻率大致地成比例來控制電動機的V/啦制方 法。在所述V/啦制中，出于在驅(qū)動電動機的同時防止速度偏差或者節(jié) 約能量的目的，提出這樣一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，根據(jù)從電動機的定 子檢測的電流來調(diào)節(jié)輸出到電動機的電壓。
在作為第一個傳統(tǒng)示例的電動機控制系統(tǒng)中，從電動機電流和旋 轉(zhuǎn)相位獲得無功分量電流，從無功分量電流和無功分量電流基準(zhǔn)值獲 得誤差電壓，以補償電動機的V/纖寺性。(例如，參照專利文獻l)此外，
作為第二個傳統(tǒng)示例的電動機控制系統(tǒng)包括電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用于 將兩相的定子電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成比位置基準(zhǔn)值超前90度的電流分量；第 一電壓校正器，用于產(chǎn)生與從低通濾波器輸出的電流成比例的電壓校 正量，該低通濾波器使來自電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的電流通過；第二電壓校 正器，用于產(chǎn)生與從高通濾波器輸出的電流成比例的電壓校正量，該 高通濾波器使來自電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的電流通過，從而通過有控制軸的 S軸分量的電流，電壓加到同步電動機上。(例如，參考專利文獻2)
圖3是第一傳統(tǒng)示例的電動機控制系統(tǒng)的示意性框圖。在該圖中，
2表示逆變電路，4表示電動機電流檢測單元，5表示逆變控制器，6表 示頻率設(shè)置部分，7表示波形產(chǎn)生部分，8表示無功分量電流操作部分，
9表示無功分量電流基準(zhǔn)部分，IO表示誤差電壓操作部分，11表示V/f
轉(zhuǎn)換器部分，12表示輸出基準(zhǔn)操作部分，以及31和32是加法器部分。 此外，l表示電源，3表示電動機。在逆變控制器5中，控制逆變電路2 的輸入信號的頻率在頻率設(shè)置部分6中被設(shè)置，設(shè)置的頻率的輸入信號 被輸出到波形產(chǎn)生部分7和V/館換器部分11。波形產(chǎn)生部分7利用來自 于頻率設(shè)置部分6的輸出信號作為輸入信號產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)相信號，并輸出這 樣產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)相信號到無功分量電流操作部分8和輸出基準(zhǔn)操作部分 12。無功分量電流操作單元8獲得來自于電動機電流檢測單元4的檢測 輸出的無功分焉和來自于波形產(chǎn)生部分7的輸出，并輸入獲得的無功分 量電流到加法器部分31的一端。從無功分量電流基準(zhǔn)部分9輸出的無功 分量電流基準(zhǔn)值被輸入到加法器部分31的另一端。加法器部分31的加 法輸出被輸入到誤差電壓操作部分IO，以獲得誤差電壓。誤差電壓操 作部分10的輸出被加在在加法器部分32中V/f轉(zhuǎn)換器部分ll的輸出，從 加法產(chǎn)生的輸出被輸入到輸出基準(zhǔn)操作部分12。輸出基準(zhǔn)操作部分12 的輸出被輸入到逆變電路2中，以驅(qū)動逆變電路2。此外，假設(shè)當(dāng)電動 機電流檢測單元4檢測U相、V相和W相電流時輸出的檢測信號分別是 Iu、 Iv和Iw，則無功分量電流操作部分8執(zhí)行由下面的表達式(1)所示 的操作，以獲得無功分量電流檢測值Ir。
<formula>formula see original document page 10</formula>(3) 其中，O表示電動機的磁通量[wb]， R表示電動機的電阻[Q]， L表 示電動機的電感[H]， J表示電動機的慣量[kg，m2]， pole表示電動機的極
'性的數(shù)量。
這樣，從式子(3)可以看到，控制響應(yīng)和穩(wěn)定性根據(jù)電動機的電 參數(shù)或者機械參數(shù)的組合改變。
圖l是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電動機控制系統(tǒng)的示意性框圖。在 該圖中，ll表示FV轉(zhuǎn)換器，12表示逆變電路，U表示同步電動機，14 表示積分器，15表示電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，16表示5軸穩(wěn)定器，17表示5軸穩(wěn) 定增益調(diào)節(jié)器，18表示加法器。
本發(fā)明與專利文獻l的區(qū)別在于，本發(fā)明包括積分器14、電流坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換器15、 5軸穩(wěn)定器和5軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器17，但是不包括在專利文獻 l的圖3中所示的無功分量電流基準(zhǔn)部分9、波形產(chǎn)生部分7、無功分量 電流操作部分8和誤差電壓操作部分10。
此外，本發(fā)明與專利文獻2的區(qū)別在于，本發(fā)明包括S軸穩(wěn)定器和S 軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器17，但是不包括專利文獻2的圖4中所示的電壓校正 器6、 7，低通濾波器8和高通濾波器9。
速度基準(zhǔn)肌ef^皮輸入到FV轉(zhuǎn)換器11中，F(xiàn)V轉(zhuǎn)換器輸出感應(yīng)電動勢 基準(zhǔn)Eref。此外，速度基準(zhǔn)coref被輸出到積分器14，該積分器14輸出位 置基準(zhǔn)6ref。另一方面，S軸穩(wěn)定器16利用輸入S軸電流來實現(xiàn)線性微分
控制并輸出S軸電壓校正量AVS，該S軸電流是通過電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器15 將同步電動機的電樞電流Iu和Iw坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成比位置基準(zhǔn)6ref超前90度 的相位而獲得的。
這里，當(dāng)電流受到線性微分控制并從其的輸出被反饋到電壓基準(zhǔn)， 以調(diào)節(jié)控制響應(yīng)和穩(wěn)定性時，控制系統(tǒng)的傳輸函數(shù)由式子(4)表示， 并且控制系統(tǒng)的固有振蕩頻率om和衰減系數(shù)^由式子(5)表示。
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從式子(5)可以看到，可以通過線性微分控制的比例增益K1和微 分增益K2調(diào)節(jié)控制響應(yīng)和穩(wěn)定性。這樣，使控制響應(yīng)為om[拉德/秒]， 使衰減系數(shù)^中的^4，即等于臨界衰減，比例增益K1和微分增益K2可 以由式子(6)被設(shè)置。 _
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實現(xiàn)線性微分控制的S軸穩(wěn)定器16的比例增益Kl和微分增益K2 通過執(zhí)行式子(6)的操作處理的S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器17被調(diào)節(jié)。然 后，作為FV轉(zhuǎn)換器ll的輸出的感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)Eref與作為S軸穩(wěn)定 器16的輸出的S軸電壓校正量AVS通過加法器18求和，作為加法器 18的輸出的S軸電壓基準(zhǔn)VSref和作為積分器14的輸出的位置基準(zhǔn)&ef 被輸入到逆變電路12中，以實現(xiàn)起弧。
(實施例2)
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電動機控制系統(tǒng)的示意性框圖。在 附圖中，21表示電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器；22表示彿穩(wěn)定器；23表示懶穩(wěn)定增 益調(diào)節(jié)器。注意到，由于由與實施例l的附圖l中的標(biāo)號相同的標(biāo)號表 示的組成部件提供與實施例l的功能和益處相同的功能和益處，所以將 省略對其的描述。
第二實施例與圖l中所示的第一實施例的不同之處在于，第二實施 例包括電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器21，代替

圖1中所述的電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器5，用
于接收同步電動機的電樞電流Iu和Iw作為輸入，用于輸出S軸電流IS和7 軸電流I7; 7軸穩(wěn)定器22，用于利用詢電流作為輸入來輸出7軸電壓校 正量；和佛穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器23，用于調(diào)節(jié)7軸穩(wěn)定器的控制增益。
速度基準(zhǔn)"re懶入到FV轉(zhuǎn)換器ll中，F(xiàn)V轉(zhuǎn)換器輸出感應(yīng)電動勢基 準(zhǔn)Eref。此外，速度基準(zhǔn)core懶出到積分器14，該積分器14輸出位置基 準(zhǔn)&ef。另一方面，7軸穩(wěn)定器22利用輸入詢電流來實現(xiàn)線性微分控制 并輸出7軸電壓校正量AV"Y，該7軸電流是通過電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器21將同 步電動機的電樞電流Iu和Iw坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成與位置基準(zhǔn)&ef相同的相位而
獲得的。7軸穩(wěn)定器22的比例增益Kl7和微分增益K27M過執(zhí)行式子(6) 的操作處理的詢穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器23被調(diào)節(jié)。而且，S軸穩(wěn)定器16利用輸 入S軸電流來實現(xiàn)線性微分控制并輸出S軸電壓校正量AVS，該S軸電流 是通過電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器15將同步電動機的電樞電流Iu和Iw坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成 比位置基準(zhǔn)&e堀前90度的相位而獲得的。S軸穩(wěn)定器16的比例增益KlS 和微分增益K2S通過執(zhí)行式子(6)的操作處理的S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器17 被調(diào)節(jié)。然后，作為FV轉(zhuǎn)換器ll的輸出的感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)Eref與作為3 軸穩(wěn)定器16的輸出的S軸電壓校正量AVS通過加法器18求和，作為加法 器18的輸出的S軸電壓基準(zhǔn)VSref、 7軸電壓校正量AV7和位置基準(zhǔn)0ref 被輸入到逆變電路12中，以實現(xiàn)起弧。
工業(yè)實用性
本發(fā)明的電動機控制系統(tǒng)是利用無速度傳感器驅(qū)動方法的電動機
的電動機控制系統(tǒng)，并且由于利用逆變電路，機電控制系統(tǒng)可以通過 利用經(jīng)目標(biāo)控制響應(yīng)速度控制電動機來實現(xiàn)期望的控制響應(yīng)和穩(wěn)定的 控制系統(tǒng)，所以電動機控制系統(tǒng)可以應(yīng)用到用于在被驅(qū)動的同時防止 速度偏差或者節(jié)約能量的目的的升降機、起重機、空調(diào)等各種領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1. 一種電動機控制系統(tǒng)，包括FV轉(zhuǎn)換器，用于輸出與速度基準(zhǔn)的頻率成比例的感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)；積分器，用于對所述速度基準(zhǔn)進行積分以產(chǎn)生位置基準(zhǔn)；逆變電路，用于基于所述位置基準(zhǔn)將驅(qū)動動力提供到電動機；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用于將輸入的所述電動機的電流檢測值坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為γ軸電流和δ軸電流，所述γ軸電流具有與所述位置基準(zhǔn)相同的相位，所述δ軸電流具有比所述位置基準(zhǔn)超前90度的相位；δ軸穩(wěn)定器，用于對輸入的所述δ軸電流進行線性微分控制，以輸出δ軸電壓校正量；以及δ軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述δ軸穩(wěn)定器的線性微分控制增益，其中，所述電動機的速度基于所述感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)和所述δ軸電壓校正量被可變地控制。
2. 如權(quán)利要求l所述的電動機控制系統(tǒng)，其中，所述S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器基于所述電動機的電參數(shù)或者機械參數(shù)調(diào)節(jié)所述線性微分控制增益。
3. 如權(quán)利要求l所述的電動機控制系統(tǒng)，其中，所述S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器基于控制系統(tǒng)的固有振蕩頻率和衰減參數(shù)調(diào)節(jié)所述線性微分控制增益。
4. 一種電動機控制系統(tǒng)，包括FV轉(zhuǎn)換器，用于輸出與速度基準(zhǔn)的頻率成比例的感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)；積分器，用于對所述速度基準(zhǔn)進行積分以產(chǎn)生位置基準(zhǔn)； 逆變電路，用于基于所述位置基準(zhǔn)將驅(qū)動動力提供到電動機；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用于將輸入的所述電動機的電流檢測值坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換為彿電流和S軸電流，所述佛電流具有與所述位置基準(zhǔn)相同的相位， 所述S軸電流具有比所述位置基準(zhǔn)超前90度的相位；7軸穩(wěn)定器，用于對輸入的所述7軸電流進行線性微分控制，以輸 出，電壓校正量；S軸穩(wěn)定器，用于對輸入的所述S軸電流進行線性微分控制，以輸 出S軸電壓校正量；7軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述，穩(wěn)定器的線性微分控制增 益，以及， cS軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述S軸穩(wěn)定器的線性微分控制增 益，其中，所述電動機的速度基于所述感應(yīng)電動勢基準(zhǔn)、所述7軸電壓校正 量和所述S軸電壓校正量被可變地控制。
5. 如權(quán)利要求4所述的電動機控制系統(tǒng)，其中，所述7軸穩(wěn)定增 益調(diào)節(jié)器和所述S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器基于所述電動機的電參數(shù)或者機 械參數(shù)調(diào)節(jié)所述線性微分控制增益。
6. 如權(quán)利要求4所述的電動機控制系統(tǒng)，其中，所述7軸穩(wěn)定增 益調(diào)節(jié)器和所述S軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器基于控制系統(tǒng)的固有振蕩頻率和 衰減參數(shù)調(diào)節(jié)所述線性微分控制增益。
全文摘要
提供了一種用于對電動機進行可變速度控制的電動機控制系統(tǒng)，其通過基于電動機的電參數(shù)或者機械參數(shù)利用電流反饋來聯(lián)機調(diào)節(jié)線性微分控制器的增益，能夠?qū)崿F(xiàn)需要的控制響應(yīng)和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。該電動機控制系統(tǒng)包括電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器(15)，用于將輸入的電動機(13)的電流檢測值坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為γ軸電流和δ軸電流，所述γ軸電流具有與位置基準(zhǔn)相同的相位，所述δ軸電流具有比所述位置基準(zhǔn)超前90度的相位；δ軸穩(wěn)定器(16)，用于對輸入的δ軸電流進行線性微分控制以輸出δ軸電流電壓校正量；以及δ軸穩(wěn)定增益調(diào)節(jié)器(17)，用于調(diào)節(jié)δ軸穩(wěn)定器的線性微分控制增益。
文檔編號H02P27/06GK101390284SQ200780006580
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者稻積祐敦 申請人:株式會社安川電機