本發(fā)明涉及控制感應電機的系統(tǒng)，更特別地涉及用于控制高速區(qū)中的感應電機的控制感應電機的系統(tǒng)。

背景技術：

在包括電機的現(xiàn)場(例如電扇、泵、風機、電動汽車、電動軌道車等)的各種工業(yè)現(xiàn)場中需要以高速度操作電機的能力。

在各種現(xiàn)場中的電機當中，為了在高于預設額定速度的高速區(qū)中操作感應電機，弱磁控制(即通過減小電機的轉(zhuǎn)子的磁通量來操作電機)是必要的。

通常，感應電機的輸出電壓隨著感應電機的速度的增大而增大。

弱磁控制是能夠通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)隨著電機的速度而增大的輸出電壓(即，反電動勢)并且之后控制電機并且繼而確?？梢栽谀孀兤髦芯C合的電壓裕度安全來控制高速區(qū)中的電機的技術。

更具體地，弱磁控制意指當輸出電壓值高于預設額定電壓時減小轉(zhuǎn)子的磁通量的方法。

在感應電機當中的AC電機的情況下，在使用通量控制器基于轉(zhuǎn)子的磁通量進行矢量控制(或存檔的定向控制)時，反電動勢通過減小弱磁操作范圍中的磁通量分量的電流來限制。

基于電流的控制的這種弱磁控制具有如下問題：其結(jié)構(gòu)是復雜的，并且動態(tài)特性取決于通量控制器的增益的選擇而變化。

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

參考圖1，從AC電源102輸出的三相AC功率通過二極管103被轉(zhuǎn)換成DC功率，并且所轉(zhuǎn)換的DC功率通過濾波器被濾波并且之后被施加到PWM逆變器104。取決于從磁通量控制器106和矢量控制系統(tǒng)107輸出的門控信號而將 被施加到PWM逆變器104的DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率，并且之后將其輸送到感應電機105。

圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的控制感應電機的系統(tǒng)中的用于生成磁通量的磁通量控制器的示意圖。

當矢量控制由圖2中的磁通量控制器106執(zhí)行時，針對坐標系統(tǒng)中的以同步速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的d軸磁通量的等式如下：

[等式1]

$\frac{{\mathrm{d\λ}}_{dre}}{dt}=R_r\frac{L_m}{L_r}{i}_{dse}-\frac{R_r}{L_r}{\mathrm{\λ}}_{dre}$

等式1是當執(zhí)行矢量控制時針對坐標系統(tǒng)中的以同步速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的d軸磁通量的等式。在等式1中，λ_dre指示轉(zhuǎn)子的d軸磁通量，Lm指示磁化電感，L_r指示轉(zhuǎn)子的電感，并且R_r指示轉(zhuǎn)子的電阻。

參考圖2，磁通量控制器106接收同步坐標系統(tǒng)的d軸磁通量命令λ_dre*和磁通量λ_dre。電流控制單元203通過使用接收到的d軸磁通量命令λ_dre*和磁通量λ_dre來執(zhí)行根據(jù)圖2中示出的公式的比例積分。前饋單元202根據(jù)圖2中示出的公式來前饋磁通量λ_dre的變化部分。

由電流控制單元203和前饋單元202生成的命令電流i_dse*通過借助于磁通量生成單元204的比例積分被轉(zhuǎn)換為磁通量λ_dre。由磁通量生成單元204轉(zhuǎn)換的磁通量被輸送到矢量控制系統(tǒng)107。

在圖2中，“S”代表拉普拉斯算子，即，微分運算。換言之，電流控制單元203通過使用比例增益K_p和積分增益K_i來執(zhí)行由“1/S”表示的積分運算。之后，磁通量生成單元204執(zhí)行被指示為“S”的微分運算。

矢量控制系統(tǒng)107基于所轉(zhuǎn)換的磁通量λ_dre來生成門控信號并將其施加到PWM逆變器104。

因此，傳統(tǒng)磁通量控制器106具有如下問題：由于其包括微分運算和積分運算，其是相對復雜的運算過程，所以存在歸因于這樣的復雜的且過多的運算改善運算的性能的限制。具體地，由于現(xiàn)有磁通量控制器106通過使用比例增益K_p和積分增益K_i來執(zhí)行積分運算，所以存在如下問題：性能極大地取決于比 例增益K_p和積分增益K_i而波動。

即，存在如下問題：比例增益K_p和積分增益K_i越大，歸因于運算的數(shù)量的減少的運算速度越快，但是誤差越大。

另一方面，還存在如下問題：比例增益K_p和積分增益K_i越小，誤差越小，但是歸因于運算的數(shù)量的增加的運算速度越慢。

另外，可能不能恰當?shù)胤乐箽w因于磁通量控制器106的誤差的電機的輸出電壓的增加，或者否則歸因于磁通量控制器106的緩慢運算速度而不能恰當?shù)毓T控信號。因此，存在如下問題：取決于磁通量控制器106的增益K_p和K_i，由系統(tǒng)對感應電機105的控制變得不穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面在于提供一種控制感應電機的系統(tǒng)，其能夠在沒有通量控制器的情況下在電機以高于預設額定速度的速度運行的高速度操作區(qū)中執(zhí)行弱磁控制。

本發(fā)明不限于上述方面，并且本發(fā)明的其他方面將容易由本領域技術人員從下面的描述中得到理解。本文中未提到的本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將由下面的描述理解。另外，將清楚地認識到本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以借助于隨附專利權利要求及其組合中闡述的裝置來實施。

根據(jù)本發(fā)明的用于實現(xiàn)如上文的目的的一個方面，本發(fā)明提供一種控制感應電機的系統(tǒng)，其包括：輸入單元，其用于接收用于以高于預設速度的高速度操作感應電機的命令速度；命令電壓輸出單元，其用于基于接收到的命令速度來生成用于操作逆變器的命令電壓并將所生成的命令電壓輸出到逆變器；控制單元，其用于控制命令電壓輸出單元，使得將輸出到逆變器的命令電壓與預設操作限制電壓進行比較并且取決于比較的結(jié)果，將所生成的命令電壓校正為落入到預設操作限制電壓內(nèi)；以及逆變器，其用于取決于經(jīng)校正的命令電壓老控制高速度的感應電機。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的控制感應電機的系統(tǒng)中的用于生成磁通量的磁通量控制器的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的命令電壓校正單元的配置的框圖。

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制感應電機的方法的流程圖。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制感應電機的方法的流程圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的各實施例。應當理解，本發(fā)明不限于下面的實施例，并且各實施例僅出于說明的目的而被提供。本發(fā)明的范圍應當僅僅由隨附權利要求和其等效方案限定。

將參考附圖詳細描述如以上所描述的本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點，并且因此本發(fā)明的技術構(gòu)思可以容易地由本領域技術人員根據(jù)下面的詳細描述的閱讀來實現(xiàn)。

在描述本發(fā)明時，如果認為關于與本發(fā)明相關的公知技術的詳細描述不必要地使本發(fā)明的目標模糊不清，則省略這樣的詳細描述。

現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中，相同的附圖標記被用于指示相同或相似的元件。

在下文中，將參考圖3到圖7詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制感應電機的系統(tǒng)的配置和控制感應電機的方法。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

參考圖3，一種控制感應電機的系統(tǒng)包括：AC電源102、二極管整流單元103、PWM逆變器104、檢測單元302、控制單元301、輸入單元303、命令電流計算單元306、命令電壓計算單元305、命令電壓校正單元304、矢量控制系 統(tǒng)307、操作切換單元308以及門控信號生成單元309。

AC電源102可以將三相AC功率輸出到感應電機105。

二極管整流單元103將從AC電源102輸出的三相AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率，并將所轉(zhuǎn)換的DC功率輸出到PWM逆變器104。所轉(zhuǎn)換的DC功率通過在PWM逆變器104的輸入端處提供的電感器和電容器濾波，并且之后被存儲在PWM逆變器104的輸入端處的電容器中作為DC功率V_dc。

PWM逆變器104接收由門控信號生成單元309生成的門控信號，取決于接收到的門控信號而將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率，并且將所轉(zhuǎn)換的AC功率輸出到感應電機105。

感應電機105可以根據(jù)AC功率輸出來操作。

檢測單元302可以檢測感應電機105的命令扭矩T_e*和輸出速度W_m。當檢測到輸出速度時，檢測單元302可以將關于檢測到的命令扭矩和輸出速度的信息發(fā)送到控制單元301。

輸入單元303可以從外部接收命令磁通量λ_dre*和命令速度W_m*并將接收到的磁通量和命令速度發(fā)送到控制單元301。

控制單元301可以檢測施加到門控信號生成單元309的命令電壓?？刂茊卧?01可以基于檢測到的命令電壓來控制操作切換單元308并取決于預設條件而選擇生成門控信號所需要的新命令電壓。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，控制單元301可以基于命令電壓根據(jù)預設條件來選擇矢量控制系統(tǒng)307和命令電壓校正單元304中的任何一個作為輸入裝置，將要被施加到門控信號生成單元309的輸出電壓施加到該輸入裝置。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制感應電機的系統(tǒng)可以通過由控制單元301根據(jù)預設條件從矢量控制系統(tǒng)307和命令電壓校正單元304中選擇的輸入裝置來生成命令電壓，并將所生成的命令電壓發(fā)送到門控信號生成單元309。更具體地，控制單元301可以檢測要被施加到門控信號生成單元309的命令電壓并基于檢測到的命令電壓來確定是否滿足預設條件。

預設條件的示例可以包括關于命令電壓是否被過度調(diào)制。更具體地，控制單元301確定檢測到的命令電壓是小于還是等于用于限制逆變器的操作的電壓 值(其為用于操作逆變器的電壓值)，并取決于確定的結(jié)果而選擇用于生成命令電壓的裝置。

當由控制單元301檢測到的命令電壓小于用于限制逆變器的操作的預設電壓值時，控制單元301可以選擇矢量控制系統(tǒng)307作為用于生成命令電壓的裝置。當矢量控制系統(tǒng)307被選擇作為用于生成命令電壓的裝置時，控制感應電機的系統(tǒng)通過矢量控制系統(tǒng)307來生成命令電壓，并將所生成的命令電壓施加到門控信號生成單元309。

當檢測到的命令電壓大于用于限制逆變器的操作的預設電壓值時，控制單元301可以選擇命令電壓輸出單元作為用于生成命令電壓的裝置。命令電壓輸出單元可以包括如圖3所示的命令電壓校正單元304、命令電壓生成單元305以及命令電流計算單元306?？刂茊卧?01可以選擇命令電流計算單元306、命令電壓生成單元305以及命令電壓校正單元304作為用于生成和校正命令電壓的裝置。當命令電流計算單元306、命令電壓生成單元305以及命令電壓校正單元304被選擇作為用于生成和校正命令電壓的裝置時，控制感應電機的系統(tǒng)可以通過命令電流計算單元306、命令電壓生成單元305以及命令電壓校正單元304來生成命令電壓，并將其施加到門控信號生成單元309。

另外，控制單元301可以將接收到的命令磁通量、命令速度、檢測到的扭矩命令和輸出速度發(fā)送到命令電流計算單元306或矢量控制系統(tǒng)307。

命令電流計算單元306可以基于接收到磁通量、命令速度、命令扭矩和輸出速度來計算命令電流。命令電流計算單元306可以將所計算的命令電流發(fā)送到命令電壓計算單元305。

命令電壓計算單元305可以基于接收到的命令電流來生成命令電壓。命令電壓計算單元305可以將所生成的命令電壓輸出到命令電壓校正單元304。

命令電壓校正單元304可以基于預設電壓條件來將接收到的命令電壓校正到特定電壓量。更具體地，命令電壓校正單元304可以將接收到的命令電壓校正到小于或等于額定電壓的電壓。即，命令電壓校正單元304可以將通過命令電壓計算單元305生成和發(fā)送的命令電壓校正到可以由門控信號生成單元309和PWM逆變器104接收和控制的范圍的電壓。

門控信號生成單元309可以基于由控制單元301的選擇生成的命令電壓來生成迫使PWM逆變器104驅(qū)動的門控信號。門控信號生成單元309可以將所生成的門控信號發(fā)送到PWM逆變器104。

可以根據(jù)接收到的門控信號來驅(qū)動PWM逆變器104。另外，PWM逆變器104可以通過使用接收到的門控信號和被發(fā)送的DC功率來控制感應電機105的速度Wm。

在下文中，將參考圖4詳細描述命令電流計算單元、命令電壓計算單元以及命令電壓校正單元的配置和操作。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制感應電機的系統(tǒng)的配置的框圖。

如果確定要被施加到圖3中的門控信號生成單元309的命令電壓大于用于限制逆變器的驅(qū)動的預設電壓值，則控制單元301可以通過圖3中的操作切換單元308來選擇用于生成命令電壓的裝置作為圖3中的命令電壓校正單元304，其中通過命令電壓校正單元304生成命令電壓的方法是將參考圖4描述的生成命令電壓的方法。

命令電流計算單元306可以基于命令扭矩、命令磁通量、命令速度和輸出速度來計算命令電流。更具體地，命令電流計算單元306可以基于從圖3中的控制單元301發(fā)送的圖3中的感應電機105的命令扭矩T_e*、同步坐標系統(tǒng)中的d軸定子的命令磁通量i_dse*、命令速度和輸出速度來生成q軸定子的命令電流和d軸定子的命令電流，并將所生成的q軸定子的命令電流和d軸定子的命令電流輸出到命令電壓計算單元305。

更具體地，命令電流計算單元306可以通過將所發(fā)送的命令磁通量λ_dre*除以磁化電感L_m(即,i_dse*＝λ_dre*/L_m)來計算d軸定子的命令電流。另外，命令電流計算單元306可以基于所發(fā)送的命令磁通量λ_dre*、命令扭矩T_e*、磁化電感L_m、轉(zhuǎn)子的電感L_r以及比例常數(shù)P來計算q軸定子的命令電流(即，i_qse*＝T_e*/(3/2×P/2×L_m/L_r×λ_dre*))。

命令電流計算單元306可以將所計算的d軸定子的命令電流i_dse*和所計算的q軸定子的命令電流i_qse*經(jīng)由同步角速度運算單元300發(fā)送到命令電壓計算單元305。另外，命令電流計算單元306還可以發(fā)送從圖3中的控制單元301發(fā)送到 同步角速度運算單元300的命令速度W_m*和輸出速度W_m。

當命令速度W_m*和輸出速度W_m被發(fā)送時，同步角速度運算單元300可以基于所發(fā)送的命令速度Wm*和輸出速度W_m來運算輸出角速度We以計算命令電壓。同步角速度運算單元300可以將所運算的輸出角速度W_e和所發(fā)送的d軸定子的命令電流i_dse*和q軸定子的命令電流i_qse*發(fā)送到命令電壓計算單元305。

命令電壓計算單元305可以基于所發(fā)送的輸出角速度W_e、d軸定子的命令電流i_dse*以及q軸定子的命令電流i_qse*來計算用于輸出到圖3中的門控信號生成單元309的命令電壓。更具體地，命令電壓計算單元305可以基于輸出角速度W_e和q軸定子的命令電流W_e來計算d軸定子的命令電壓(即，V_dse*＝-W_e×A×L_s×i_qse*，其中A是感應電機的電導率，并且L_s是定子的電感)。另外，命令電壓計算單元305可以基于輸出角速度W_e和d軸定子的命令電流i_dse*來計算q軸定子的命令電壓(即，V_qse*＝W_e×L_s×i_dse*)。命令電壓計算單元305可以將所計算的q軸定子的命令電壓V_qse*和所計算的d軸定子的命令電壓V_dse*經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換單元310發(fā)送到命令電壓校正單元304。

電壓轉(zhuǎn)換單元310可以將同步坐標系統(tǒng)的所發(fā)送的電壓命令V_qse*和V_dse*中的每個轉(zhuǎn)換為用于控制圖3中的PWM逆變器104的三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*。電壓轉(zhuǎn)換單元310可以將所轉(zhuǎn)換的三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*發(fā)送到命令電壓校正單元304。

命令電壓校正單元304可以根據(jù)預設條件來校正接收到的三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*。

在下文中，將參考圖5詳細描述通過命令電壓校正單元根據(jù)動態(tài)過度調(diào)制策略來校正三相命令電壓的方法。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的命令電壓校正單元的配置的框圖。

參考圖5，圖4的命令電壓校正單元304可以包括第一電壓抵消單元304A、第二電壓抵消單元304B以及電壓加和單元304C。

命令電壓校正單元304可以將通過圖4中的命令電壓計算單元305計算的命令電壓的幅值校正為等于或小于用于驅(qū)動圖3中的PWM逆變器104的驅(qū)動限制電壓值的電壓值。更具體地，命令電壓校正單元304可以基于所計算的命令 電壓的幅值來將三相命令電壓轉(zhuǎn)換為偏置電壓。如以上轉(zhuǎn)換的偏置電壓變成可以由門控信號生成單元309和PWM逆變器104接收和控制的范圍的電壓，即經(jīng)校正的命令電壓。

更具體地，當通過電壓轉(zhuǎn)換單元310轉(zhuǎn)換的三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*被發(fā)送時，第一電壓抵消單元304A可以基于三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*來計算：第一A相抵消命令電壓(即，V_as*×V_dc/(V_max-V_min))；第一B相抵消命令電壓(即，V_bs*×V_dc/(V_max-V_min))；以及第一C相抵消命令電壓(即，V_cs*×V_dc/(V_max-V_min))；其中，抵消命令電壓中的每個通過將三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*中的每個乘以第一抵消電壓值(即，V_dc/(V_max–V_min))來獲得，第一抵消電壓值通過將預設參考電壓(即，圖3中的PWM逆變器的輸入端的電壓，V_dc)除以通過從在三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*當中的最大電壓值(即，V_max)減去最小電壓值(即，V_min)獲得的值(即，V_max-V_min)來獲得。

另外，第二電壓抵消單元304B可以基于發(fā)送的三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*來計算：第二A相抵消命令電壓(即，V_as*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max–V_min))；第二B相抵消命令電壓(即，V_bs*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max–V_min))；以及第二C相抵消命令電壓(即，V_cs*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max–V_min))，其中，抵消命令電壓中的每個通過將三相命令電壓V_as*、V_bs*和V_cs*中的每個乘以第二抵消電壓值(即，-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max-V_min))來獲得，其中第二抵消電壓值通過將通過將預設參考電壓(即，V_dc)除以-2獲得的值(即，-V_dc/2)乘以通過將最小電壓值(即，V_min)與最大電壓值(即，V_max)相加獲得的值(即，V_max+V_min)并且之后將結(jié)果除以通過從最大電壓值(即，V_max)減去最小電壓值(即，V_min)獲得的值(即，V_max-V_min)來獲得。

第一電壓抵消單元304A可以將所計算的A相抵消命令電壓、所計算的B相抵消命令電壓和所計算的C相抵消命令電壓發(fā)送到電壓加和單元304C。另外，第二電壓抵消單元304B可以將所計算的第二A相抵消命令電壓、所計算的第二B相抵消命令電壓和所計算的第二C相抵消命令電壓發(fā)送到電壓加和單元304C。

當?shù)谝籄相抵消命令電壓和第二A相抵消命令電壓、第一B相抵消命令電壓和第二B相抵消命令電壓以及第一C相抵消命令電壓和第二C相抵消命令電 壓被發(fā)送時，電壓加和單元304C可以計算最終A相抵消命令電壓(即，V_an*＝V_as*×V_dc/(V_max-V_min)+V_as*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max-V_min))、最終B相抵消命令電壓(即，V_bn*＝V_bs*×V_dc/(V_max-V_min)+V_bs*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max-V_min))以及最終C相抵消命令電壓(即，V_cn*＝V_cs*×V_dc/(V_max-V_min)+V_cs*×-V_dc/2×(V_max+V_min)/(V_max-V_min))，其分別通過將每個相的第一抵消命令電壓和第二抵消命令電壓相加來獲得。當最終A相抵消命令電壓、最終B相抵消命令電壓和最終C相抵消命令電壓被計算出時，電壓加和單元304C可以將所計算的最終抵消命令電壓V_an*、V_bn*和V_cn*中的每個發(fā)送到門控信號生成單元309。

門控信號生成單元309可以通過將從三角波發(fā)生器(未示出)輸出的三角波添加到發(fā)送的最終抵消命令電壓V_an*、V_bn*和V_cn*中的每個來生成用于驅(qū)動PWM逆變器104的門控信號，并且將所生成的門控信號施加到PWM逆變器104。

在下文中，將參考圖6詳細描述如參考圖3到圖5所描述的控制感應電機的系統(tǒng)的控制動作。

圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制感應電機的方法的流程圖。

參考圖6，在S601處，在圖3中的用于控制感應電機105的PWM逆變器104被驅(qū)動之后，圖3中的輸入單元303從外部接收用于控制感應電機105的速度的命令速度。當接收命令速度時，輸入單元303可以將接收到的命令速度發(fā)送到圖3中的控制單元301。當命令速度從輸入單元303被發(fā)送時，控制單元301可以確定接收到的命令速度是否高于預設額定速度(即，用于確定是否執(zhí)行高速度操作的參考速度)。當接收到的命令速度被確定為低于預設額定速度時，控制單元301可以確定命令速度作為針對低速度操作的命令速度。當接收到的命令速度被確定為高于或等于預設額定速度時，控制單元301可以確定命令速度作為針對高速度操作的命令速度。

當通過輸入單元303接收到的命令速度被確定為高于或等于預設額定速度時，控制單元301在S602處檢測已經(jīng)施加到PWM逆變器104的命令速度，在S603處檢測要被施加到PWM逆變器104的命令磁通量，在S604處通過檢測單元302來檢測感應電機105的電流輸出速度，并且在S605處檢測由控制感應電 機的系統(tǒng)計算的命令電壓。

在S606處，控制單元301確定關于檢測到的命令電壓是否被過度調(diào)制。更具體地，控制單元301可以確定檢測到的命令電壓是否落入用于限制逆變器的驅(qū)動的預設電壓值的范圍內(nèi)?？刂茊卧?01可以根據(jù)確定檢測到的命令電壓是否落入用于限制逆變器的驅(qū)動的預設電壓值的范圍內(nèi)的結(jié)果來從圖3中的矢量控制系統(tǒng)307和命令電壓校正單元304中選擇用于生成與新命令速度對應的命令電壓的裝置。

如果確定命令電壓沒有被過度調(diào)制，則控制單元301控制矢量控制系統(tǒng)307，使得在S607A處通過矢量控制系統(tǒng)307根據(jù)矢量控制方法來輸出命令電壓。

如果確定命令電壓被過度調(diào)制，則控制單元301控制命令電壓校正單元304而非傳統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)307，并且在S607B處將通過校正已經(jīng)計算的命令電壓和過度調(diào)制的狀態(tài)獲得的命令電壓輸出到門控信號生成單元309。

在S608處，當命令電壓被輸出時，門控信號生成單元309基于輸出命令電壓來生成迫使PWM逆變器驅(qū)動的門控信號。

在S609處，當門控信號被生成時，門控信號生成單元309將所生成的門控信號施加到PWM逆變器104。

在下文中,將參考圖7詳細描述校正圖6中示出的命令電壓的過度調(diào)制的狀態(tài)的方法。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的控制感應電機的方法的流程圖。

當控制單元301確定已經(jīng)計算的命令電壓在過度調(diào)制的狀態(tài)下時，控制單元301可以將命令磁通量和命令速度發(fā)送到圖3中的命令電流計算單元306。

在S610處，當命令磁通量和命令速度被發(fā)送時，命令電流計算單元306基于命令磁通量來計算命令電流(例如，d軸定子的命令電流和q軸定子的命令電流)。當命令電流被計算出時，命令電流計算單元306可以通過圖4中的同步角速度運算單元300來將命令速度轉(zhuǎn)換到命令同步角速度并將所轉(zhuǎn)換的命令同步角速度發(fā)送到命令電壓計算單元305.

在612處，當命令電流和命令同步角速度被發(fā)送時，命令電壓計算單元305 基于被發(fā)送的命令同步角速度和命令電流來計算命令電壓(例如，q軸定子的命令電壓和d軸定子的命令電壓)。當命令電壓被計算出時，命令電壓計算單元305可以通過圖4中的電壓轉(zhuǎn)換單元310來將所計算的命令電壓轉(zhuǎn)換為三相命令電壓(例如，A相命令電壓、B相命令電壓和C相命令電壓)，并將三相命令電壓中的每個發(fā)送到圖4中的命令電壓校正單元304。

在S613處，當三相命令電壓被發(fā)送時，命令電壓校正單元304將所計算的命令電壓校正為具有等于或小于用于驅(qū)動逆變器的驅(qū)動限制電壓值的偏置電壓。當三相命令電壓被校正為偏置電壓時，命令電壓校正單元304可以將偏置電壓發(fā)送到門控信號生成單元309作為經(jīng)校正的命令電壓。

在S614處，當三相命令電壓被校正為偏置電壓并被發(fā)送到門控信號生成單元309時，門控信號生成單元309基于在S614處校正的命令電壓來生成迫使PWM逆變器104驅(qū)動的門控信號。

在S615處，當門控信號被生成時，門控信號生成單元309將所生成的門控信號施加到PWM逆變器104。

在S616處，當門控信號被施加時，PWM逆變器104基于施加的門控信號來控制感應電機105，使得感應電機以已經(jīng)輸入的命令速度執(zhí)行高速度操作。

另一方面，盡管未單獨地示出，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的控制感應電機的系統(tǒng)包括：逆變器，其用于基于門控信號來將電壓功率供應到感應電機；第一矢量控制單元和第二矢量控制單元，其用于基于針對轉(zhuǎn)子的速度命令和磁通量命令來生成門控信號；以及控制單元，其用于基于額定速度和速度命令來選擇由第一矢量控制單元和第二矢量控制單元生成的門控信號中的任何一個。

即，與圖3中的控制感應電機的系統(tǒng)相比較，如以上提到的根據(jù)另一實施例的控制感應電機的系統(tǒng)實際上與圖3中示出的系統(tǒng)相似，除了第一控制矢量對應于矢量控制系統(tǒng)307并且包括門控信號生成單元309，并且第二控制矢量對應于命令電壓輸出單元304、305和306并且包括門控信號生成單元309。

第一矢量控制單元基于在命令速度和感應電機的速度之間的差值和針對d軸的轉(zhuǎn)子的磁通量命令來計算針對d軸定子和q軸定子的電流命令。之后，針對d軸定子和q軸定子的電壓命令基于所計算的針對定子的電流命令。隨后， 基于針對定子的電壓命令來生成門控信號。

另一方面，第二矢量控制單元以與第一矢量控制單元類似的方式來計算針對d軸定子和q軸定子的電壓命令，并且之后基于針對d軸定子和q軸定子的電壓命令來計算針對三個相的電壓命令。之后，基于逆變器的最大輸出電壓來執(zhí)行減少三相電壓命令中的每個的幅值的動態(tài)過度調(diào)制。隨后，基于經(jīng)調(diào)制的三相電壓命令來生成門控信號。

控制單元在速度命令低于額定速度時將從第一矢量控制單元輸出的門控信號供應到逆變器，但是在速度命令高于額定速度時將從第二矢量控制單元輸出的門控信號供應到逆變器。

如以上所提到的，第一矢量控制單元和第二矢量控制單元中的每個基于磁通量來計算針對定子的電流命令并且基于針對定子的電流命令來計算針對定子的電壓命令。即，由于第一矢量控制單元和第二矢量控制單元都不包括基于感應電機的磁通量和磁通量命令來計算針對定子的電流命令的積分算子，所以可以防止歸因于比例增益和積分增益的任何特性變化。

另外，第二矢量控制單元調(diào)制針對三個相的電壓命令從而具有小于逆變器的最大輸出電壓的幅值并基于經(jīng)調(diào)制的針對三個相的電壓命令來生成門控信號。控制單元在其控制高速區(qū)中的感應電機時將由第二矢量控制單元生成的門控信號供應到逆變器。因此，即使在沒有調(diào)節(jié)磁通量的情況下，即，在沒有磁通量控制器的情況下，也能夠防止歸因于高速區(qū)中的逆變器的輸出電壓不充分的事實的控制不穩(wěn)定性。

根據(jù)以上討論的本發(fā)明，存在如下有利的效果：可以甚至在沒有通量控制器的情況下在電機以高于預設額定速度的速度運行的高速操作區(qū)中執(zhí)行弱磁控制。

本領域技術人員將顯而易見，可以在不脫離本發(fā)明的技術構(gòu)思的情況下對本發(fā)明進行各種替代、修改和改變，并且因此本發(fā)明不限于上述實施例和附圖。