感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置制造方法
【專利摘要】本公開提供一種矢量控制裝置，其通過具有增強(qiáng)操作可靠性的無直徑計(jì)算的卷繞機(jī)速度控制算法進(jìn)行操作。被配置為不使用直徑計(jì)算來控制電動(dòng)機(jī)張力的該矢量控制裝置包括：張力速度產(chǎn)生器，其被配置為通過把PID(比例積分微分)輸出值加到計(jì)算補(bǔ)償增益值的值上，代替所要控制的電動(dòng)機(jī)的直徑計(jì)算值和從外部提供的命令線速度，來產(chǎn)生用于恒定地保持電動(dòng)機(jī)張力的命令速度信息；和矢量控制器，其被配置為通過接收所述張力速度產(chǎn)生器提供的命令速度信息來執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的張力控制。
【專利說明】感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的教導(dǎo)，總的來說涉及一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝 置，并且更具體地，涉及一種被配置為通過無需直徑計(jì)算的卷繞機(jī)控制算法進(jìn)行操作的感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在例如鋼鐵、造紙、紡織品和膜制造業(yè)的連續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)線上，數(shù)個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng) 輥?zhàn)印Ｔ谶B續(xù)加工中控制輥?zhàn)拥哪康脑谟?，恒定地保持生產(chǎn)線的生產(chǎn)線速度并同時(shí)保持對(duì) 材料的張力。當(dāng)由于速度偏差而在輥?zhàn)由袭a(chǎn)生過大的張力時(shí)，材料可能斷裂，而當(dāng)產(chǎn)生過小 的張力時(shí)，可能發(fā)生扭曲。當(dāng)連續(xù)加工系統(tǒng)中的高級(jí)控制器響應(yīng)于線速度命令而計(jì)算材料 的直徑和電動(dòng)機(jī)命令轉(zhuǎn)矩，并且指示逆變器時(shí)，逆變器根據(jù)該命令轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這 樣，通過逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行的精確控制可以確定連續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)線上輥?zhàn)拥姆€(wěn)定運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本公開的示例性實(shí)施例在于提供一種被配置為通過無直徑計(jì)算的卷繞機(jī)控制算 法進(jìn)行操作的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置，由此能增強(qiáng)操作可靠性。
[0004] 在本公開的一個(gè)總的方案中，提供了一種矢量控制裝置，其被配置為不使用直徑 計(jì)算來控制電動(dòng)機(jī)的張力，該矢量控制裝置包括：
[0005] 張力速度產(chǎn)生器，其被配置為通過把PID(比例積分微分）輸出值加到計(jì)算補(bǔ)償增 益值的值上，代替所要控制的電動(dòng)機(jī)的直徑計(jì)算值和從外部提供的命令線速度，來產(chǎn)生用 于恒定地保持電動(dòng)機(jī)張力的命令速度信息；和
[0006] 矢量控制器，其被配置為通過接收所述張力速度產(chǎn)生器提供的命令速度信息來執(zhí) 行電動(dòng)機(jī)的張力控制。
[0007] 優(yōu)選地，但非必須地，所述張力速度產(chǎn)生器可包括：比較器，其被配置為將從外部 輸入的PID命令與PID反饋值進(jìn)行比較并響應(yīng)于比較而輸出PID值的偏差；PID控制器，其 被配置為輸出用于對(duì)從所述比較器輸出的PID值的偏差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腜ID輸出；補(bǔ)償增益計(jì) 算元件，其被配置為通過確定PID輸出來計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的直徑值對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償增益；乘法器， 其被配置為使從外部提供的用于控制電動(dòng)機(jī)的命令速度乘以補(bǔ)償增益；和加法器，其被配 置為使從所述乘法器輸出的命令速度與從所述PID控制器輸出的PID輸出相加。
[0008] 優(yōu)選地，但非必須地，被配置為通過所述矢量控制裝置控制電動(dòng)機(jī)的最終命令速 度計(jì)算結(jié)果，可基于公式（命令速度[rad/s] = {(線速度命令[rad/s]*補(bǔ)償增益（Comp Gain))+PID 輸出[rad/s]})來計(jì)算。
[0009] 本公開的有益效果
[0010] 根據(jù)本公開示例性實(shí)施例的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置具有的第一個(gè)有益效果 在于，由補(bǔ)償增益計(jì)算元件通過使用PID控制器的輸出值來計(jì)算補(bǔ)償增益。
[0011] 第二個(gè)有益效果是，通過在PID控制器之外將計(jì)算得到的補(bǔ)償增益施加于命令線 速度來對(duì)用于保持張力的線速度進(jìn)行補(bǔ)償而不使用直徑計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了一種不使用直徑計(jì)算 的、用于恒定地保持張力的、無直徑計(jì)算的卷繞機(jī)速度控制算法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的無直徑計(jì)算的速度控制卷繞機(jī)算法 的框圖。
[0013] 圖2是示出了根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的無直徑計(jì)算的速度控制卷繞機(jī) 算法的框圖。
[0014] 圖3是示出了圖2的補(bǔ)償增益計(jì)算元件的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下文中，通過審查下面的附圖和詳細(xì)說明，所公開的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是或?qū)⒆兊妹黠@。將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置。
[0016] 本公開涉及一種無直徑計(jì)算的卷繞機(jī)速度控制算法，其能夠在線速度和基準(zhǔn)張力 被指示給連續(xù)加工線上的逆變器時(shí)通過響應(yīng)于材料的實(shí)際直徑變化而計(jì)算電動(dòng)機(jī)的命令 轉(zhuǎn)矩但不使用直徑計(jì)算來恒定地保持逆變器的張力，從而執(zhí)行張力控制而不會(huì)使得材料斷 裂和扭曲。
[0017] 逆變器通過響應(yīng)于材料直徑而執(zhí)行電動(dòng)機(jī)命令速度和張力控制來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在 這種情況下，逆變器使用直徑計(jì)算算法并使用從其獲得的直徑來控制電動(dòng)機(jī)命令速度和張 力控制，其中張力PID控制器對(duì)瞬時(shí)張力進(jìn)行補(bǔ)償。
[0018] 在通過在矢量逆變器上安裝卷繞機(jī)功能使用PID控制器來執(zhí)行電動(dòng)機(jī)命令轉(zhuǎn)矩 和張力控制時(shí)，本公開被配置為通過提出一種不使用材料的直徑計(jì)算的新的無直徑計(jì)算的 速度控制卷繞機(jī)算法來改進(jìn)逆變器功能。
[0019] 圖1是示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置的框圖。
[0020] 參見圖1，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制裝置包括張力速度產(chǎn)生器100和矢量控制器 200。張力速度產(chǎn)生器100包括比較器10、PID控制器11、直徑計(jì)算元件12、加法器1和命 令速度計(jì)算元件2。
[0021] 比較器10比較從外部輸入的命令速度、從外部輸入的PID命令和實(shí)際PID反饋值 (Fbk)，并響應(yīng)于其比較而輸出偏差。PID控制器11輸出用于對(duì)從比較器10輸出的PID值 的偏差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腜ID輸出。加法器1將從外部輸入的命令速度與從PID控制器11輸出 的PID輸出相加。直徑計(jì)算元件12使用命令線速度、命令線速度和最大線速度命令下的電 動(dòng)機(jī)的最大速度（RPMmax)和最小直徑（Dmin)以及由速度檢測器19檢測到的旋轉(zhuǎn)速度來 計(jì)算直徑。命令速度計(jì)算元件2通過對(duì)從加法器1輸出的速度施加（applying)從直徑計(jì) 算元件12得到的直徑值來計(jì)算命令速度。
[0022] 矢量控制器200包括比較器3、速度控制器4、比較器5、電流控制器6、電壓坐標(biāo)變 換器7、3相電壓變換器8、矢量控制逆變器9、比較器13、轉(zhuǎn)差（slip)計(jì)算元件14、加法器 15、積分器16、電流坐標(biāo)變換器17和電流變換器18。
[0023] 比較器3將由速度檢測器19檢測到的旋轉(zhuǎn)速度與由命令速度計(jì)算元件2輸出 的命令值

【權(quán)利要求】
1. 一種矢量控制裝置，其被配置為不使用直徑計(jì)算來控制電動(dòng)機(jī)的張力，該矢量控制 裝置包括： 張力速度產(chǎn)生器，其被配置為通過把PID(比例積分微分）輸出值加到計(jì)算補(bǔ)償增益值 的值上，代替所要控制的電動(dòng)機(jī)的直徑計(jì)算值和從外部提供的命令線速度，來產(chǎn)生用于恒 定地保持電動(dòng)機(jī)張力的命令速度信息；和 矢量控制器，其被配置為通過接收所述張力速度產(chǎn)生器提供的命令速度信息來執(zhí)行電 動(dòng)機(jī)的張力控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的矢量控制裝置，其中，所述張力速度產(chǎn)生器包括：比較器，其被 配置為將從外部輸入的PID命令與PID反饋值進(jìn)行比較并響應(yīng)于比較而輸出PID值的偏 差；PID控制器，其被配置為輸出用于對(duì)從比較器輸出的PID值的偏差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腜ID輸 出；補(bǔ)償增益計(jì)算元件，其被配置為通過確定PID輸出來計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的直徑值對(duì)應(yīng)的補(bǔ) 償增益；乘法器，其被配置為使從外部提供的用于控制電動(dòng)機(jī)的命令速度乘以補(bǔ)償增益； 和加法器，其被配置為使從所述乘法器輸出的命令速度與從所述PID控制器輸出的PID輸 出相加。
3. 如權(quán)利要求1所述的矢量控制裝置，其中，被配置為通過所述矢量控制裝置控制電 動(dòng)機(jī)的最終命令速度計(jì)算結(jié)果，基于公式（命令速度[rad/s] = {(線速度命令[rad/s]* 補(bǔ)償增益）+PID輸出[rad/s]})來計(jì)算。
【文檔編號(hào)】H02P25/02GK104283476SQ201410382156
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】全美林 申請人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社