專利名稱：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制，尤其涉及在頻率高不能進(jìn)行電壓控制的區(qū)域也能進(jìn)行矢量控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
對(duì)驅(qū)動(dòng)鐵路車輛用電力機(jī)車的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制的技術(shù)在日本發(fā)明專利公開1993年第83976號(hào)公報(bào)已有記載。另外，鐵路車輛用電力機(jī)車一般在高速運(yùn)行區(qū)，為了減少逆變器的開關(guān)損耗及最大限度利用直流電源電壓，使用PWM脈沖方式為單脈沖方式的控制。但在日本第33次鐵路的控制論利用國內(nèi)研討會(huì)論文集(1996年11月)第247-250頁《應(yīng)用矢量控制的車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》一文中，記載著在不能控制該電壓大小的單脈沖方式中也進(jìn)行矢量控制的技術(shù)。
在上述日本發(fā)明專利公開1993年第83976號(hào)公報(bào)記載的矢量控制中，除了根據(jù)勵(lì)磁電流指令值與測(cè)出的勵(lì)磁電流的偏差及轉(zhuǎn)矩電流指令值與測(cè)出的轉(zhuǎn)矩電流的偏差來修正矢量控制的2個(gè)電壓指令信號(hào)的2個(gè)電流控制手段之外，還設(shè)有修正轉(zhuǎn)差頻率用的第3電流控制手段，由于控制結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，故存在用微機(jī)運(yùn)算指令信號(hào)時(shí)運(yùn)算時(shí)間變長的問題。另外在上述《應(yīng)用矢量控制的車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》文獻(xiàn)中，單脈沖方式必須附加磁通修正值運(yùn)算，即附加進(jìn)行減弱勵(lì)磁的反饋。上述兩種傳統(tǒng)技術(shù)都必須對(duì)用單脈沖方式與用其它方式進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)進(jìn)行切換。
另外，除了上述傳統(tǒng)技術(shù)之外還有日本發(fā)明專利公開1990年第32788號(hào)公報(bào)。該公報(bào)記載的矢量控制的構(gòu)成如

圖16所示，包括根據(jù)勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)矩電流的各分量運(yùn)算電壓指令的部分、對(duì)1次頻率發(fā)出指令的電流控制系統(tǒng)以使轉(zhuǎn)矩電流實(shí)際值變?yōu)檗D(zhuǎn)矩電流指令值的部分、以及從所獲得的1次頻率指令運(yùn)算上述電壓指令的部分。
但是，該公報(bào)記載的矢量控制存在的問題是，若PWM脈沖方式變?yōu)閱蚊}沖、不能進(jìn)行電壓控制時(shí)，就不能進(jìn)行矢量控制，對(duì)此的相應(yīng)措施無任何說明。
本發(fā)明的目的在于，提供一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置及方法，其在對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制時(shí)，能以更簡單的控制結(jié)構(gòu)，對(duì)從低速區(qū)至最大限度利用PWM逆變器的直流電源電壓的、PWM脈沖數(shù)為單脈沖的高速區(qū)能連續(xù)進(jìn)行良好的矢量控制，而不切換控制結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的公開本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置具有通過脈沖寬度調(diào)制控制將直流電壓變換成變頻變壓的交流的逆變器以及控制逆變器輸出電壓的控制裝置，該控制裝置根據(jù)由該逆變器驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次電流中的勵(lì)磁電流分量指令和轉(zhuǎn)矩電流分量指令運(yùn)算得出與所述各分量對(duì)應(yīng)的電壓分量指令，并根據(jù)由所述電壓分量指令求出的調(diào)制率(輸出電壓指令)來控制逆變器的輸出電壓，其特征在于還具有從感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一次電流檢測(cè)轉(zhuǎn)矩電流分量的手段；根據(jù)該測(cè)出的轉(zhuǎn)矩電流分量值與其指令值的偏差來修正所述轉(zhuǎn)矩電流分量指令的手段；根據(jù)該修正的轉(zhuǎn)矩電流分量指令修正逆變器的輸出頻率的手段；用規(guī)定值以上或任意條件限定調(diào)制率大小的手段。
附圖的簡單說明圖1為示出本發(fā)明一實(shí)施例的控制裝置的方框圖。圖2為圖1中的調(diào)制率運(yùn)算器的詳細(xì)構(gòu)成圖。圖3所示為本發(fā)明控制的模擬例子。圖4所示為本發(fā)明控制的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模擬例子。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下用圖1說明本發(fā)明的一實(shí)施例。在該圖中，從直流電源11供給的直流通過濾波電容器13被濾波，供給作為電源變換器的脈沖寬度調(diào)制(以下稱為PWM)逆變器1。
PWM逆變器1將作為電源的直流電壓變換成3相交流電壓，并將該交流電壓供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2。該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2則作為驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)電力機(jī)車行駛。
電流指令發(fā)生器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令值Id*及轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*。
電流控制器4根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*及后面將敘述的坐標(biāo)變換器5的輸出即轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值Iq的偏差，生成修正后的轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq**，該指令值Iq**被輸入電壓指令運(yùn)算器6及轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7。
轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7根據(jù)勵(lì)磁電流指令值Iq*及修正后的轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq**，輸出轉(zhuǎn)差角頻率指令值ωs*。
電壓指令運(yùn)算器6根據(jù)勵(lì)磁電流指令值Iq*、修正后的轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq**及后面將敘述的1次角頻率指令值ω1*，對(duì)供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)坐標(biāo)系的2個(gè)電壓分量的指令即Vd*和Vq*進(jìn)行運(yùn)算，并輸出到極坐標(biāo)變換器8。
極坐標(biāo)變換器8將用Vd*和Vq*表示的電壓矢量變換成電壓矢量的大小V0及相位δ。
另一方面，由速度檢測(cè)器16測(cè)出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度ωr在加法器17與轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7的輸出即轉(zhuǎn)差角頻率指令值ωs*相加，生成1次角頻率指令值ω1*。該1次角頻率指令值ω1*供給積分器18及電壓指令運(yùn)算器6。
積分器18對(duì)1次角頻率指令值ω1*進(jìn)行積分，運(yùn)算坐標(biāo)基準(zhǔn)信號(hào)θ。
坐標(biāo)變換器5輸入由檢測(cè)PWM逆變器1的輸出電流的電流檢測(cè)器15u、15v、15w測(cè)出的逆變器輸出電流iu、iv、iw，并按坐標(biāo)基準(zhǔn)信號(hào)θ變換成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)坐標(biāo)系的勵(lì)磁電流分量Id和轉(zhuǎn)矩電流分量Iq，Iq輸出到電流控制器4。
加法器19將積分器18的輸出即坐標(biāo)基準(zhǔn)信號(hào)θ與極坐標(biāo)變換器8的輸出即電壓矢量的相位δ相加，并輸出θ’。
調(diào)制率運(yùn)算器10根據(jù)對(duì)作為電源變換器的電源的直流電壓VFC進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)器14輸出的信號(hào)，限制作為極坐標(biāo)變換器8的輸出即電壓矢量的大小V0，以使其不超出電源變換器能輸出的最大電壓，并輸出調(diào)制率Vc。
在PWM信號(hào)運(yùn)算器9，由調(diào)制率運(yùn)算器10的輸出Vc及加法器19的輸出θ’產(chǎn)生通、斷脈沖Su、Sv、Sw，供給PWM逆變器1。
下面詳細(xì)說明上述各部分。
在坐標(biāo)變換器5，根據(jù)式(1)從例如坐標(biāo)基準(zhǔn)信號(hào)θ及逆變器輸出電流iu、iv、iw運(yùn)算勵(lì)磁電流分量Id和轉(zhuǎn)矩電流分量Iq。1d1q=23cosθcos(θ-2π3)cos(θ+2π3)-sinθ-sin(θ-2π3)-sin(θ+2π3)iuiviu]]>…(1)作為電流控制器4例如使用比例、積分控制。式(2)為其一例。由此根據(jù)電流指令值Iq*與轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值Iq的偏差，輸出修正后的電流指令值Iq**。Iq**=Iq*+(K1+K2s)(1q*-1q)----(2)]]>式中，K1、K2分別為比例系數(shù)和積分系數(shù)，s為拉普拉斯算子。式(3)為電壓指令運(yùn)算器6的一個(gè)例子。Vd*Vq*=r1L1ω1*-Lsσω1*r11d*1q**······(3)]]>式中，r1為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的1次電阻，Lsσ為漏電感，L1為1次電感。式(4)為轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7之一例。ωs*=r2·Iq**M·Id*······(4)]]>式中，r2為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的2次電阻，M為互感。極坐標(biāo)變換器8用式(5)、(6)表示。V0=Vd*2+Vq*2······(5)]]>δ=π2-tan-1(Vd*Vq*)·······(6)]]>圖2示出調(diào)制率運(yùn)算器10之一例。通過除法器201，用濾波電容器電壓VFC除極坐標(biāo)變換器8的輸出V0，其輸出經(jīng)系數(shù)乘法器202歸一化成調(diào)制率Vc’，該值輸入限幅器203。限幅器203使輸出的調(diào)制率(電壓指令)Vc相對(duì)輸入的調(diào)制率Vc’不超出規(guī)定值。圖2的構(gòu)成用運(yùn)算式表示則如式(7)所示。(P6)Vc=min(23·π2·V0VFC,1)····(7)]]>式中，調(diào)制率Vc經(jīng)過了量程變換，使PWM逆變器輸出電壓為最大的單脈沖方式時(shí)的電壓為1。min()為取最小值的函數(shù)，計(jì)算結(jié)果超過1時(shí)將Vc限制為1。從式(7)，V0的最大值V0max可寫成式(8)。V0max=32·23·VFC······(8)]]>采用以上說明的圖1及式(1)-(7)所示的控制結(jié)構(gòu)，對(duì)低速區(qū)至能最大限度利用PWM逆變器1的直流電壓的PWM單脈沖方式高速區(qū)都能進(jìn)行良好的控制。
以下對(duì)上述構(gòu)成中的動(dòng)作進(jìn)行說明。
先對(duì)電壓指令值比由電源的直流電壓決定的電源變換器可能輸出的最大電壓小的低速區(qū)的情況進(jìn)行說明。極坐標(biāo)變換器的輸出V0因?yàn)楸扔烧{(diào)制率運(yùn)算器10限制的電壓V0max小，故Vc＜1。此時(shí)，PWM逆變器1輸出的電壓無誤差，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的參數(shù)與電壓指令運(yùn)算器6、轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7使用的參數(shù)一致，在這樣的理想條件下，PWM逆變器1輸出與電壓指令值完全一致的電壓。其結(jié)果，電流指令發(fā)生器3的輸出Id*和Iq*與坐標(biāo)變換器的輸出Id和Iq完全一致，可進(jìn)行矢量控制。實(shí)際上，由于PWM逆變器1的輸出電壓誤差及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的參數(shù)變動(dòng)等，Id*、Iq*與Id、Iq之間會(huì)發(fā)生不一致，但在該情況下，通過電流控制器4進(jìn)行控制，使Iq與Iq*一致。例如，若考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的2次電阻r2比在轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7的運(yùn)算中所使用的r2要大的情況，則因?yàn)檗D(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7輸出的轉(zhuǎn)差角頻率指令值ωs*比本來應(yīng)輸出的值小，故感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電流變小，Iq*與Iq就不一致。此時(shí)，電流控制器4為了消除該不一致而工作，加大輸出Iq**。其結(jié)果，轉(zhuǎn)差角頻率指令值ωs*變大，修正因參數(shù)發(fā)生變動(dòng)引起的誤差，所以，即使稍有參數(shù)誤差，通過電流控制器4的工作，也能穩(wěn)定地進(jìn)行矢量控制。
接著對(duì)輸出到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓在電源變換器的可輸出最高電壓以上(PWM的脈沖方式為單脈沖)的高速區(qū)時(shí)的情況進(jìn)行說明。即使在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)無誤差的理想條件下，極坐標(biāo)變換器8輸出的電壓矢量指令值的大小V0也會(huì)比PWM逆變器1可能輸出的最大電壓V0max要大，在電壓指令值與輸出電壓間會(huì)產(chǎn)生不一致。因此，電流指令發(fā)生器3的輸出Id*、Iq*就會(huì)與坐標(biāo)變換器5的輸出Id、Iq不一致。
為了解決該條件下存在的問題而添加了調(diào)制率運(yùn)算器9。
該運(yùn)算器9當(dāng)如圖2所示運(yùn)算出的電壓指令Vc’比可輸出的最大電壓V0max大時(shí)，即用該值進(jìn)行限制，并將該限制后的值作為逆變器的調(diào)制率(輸出電壓指令)Vc加以輸出。
在以往的矢量控制中必須將相當(dāng)于Vc’與V0max的差分的量進(jìn)行反饋。例如，在上述《應(yīng)用矢量控制的車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》文獻(xiàn)中，要進(jìn)行調(diào)整以使作為電流指令發(fā)生器3的輸出的勵(lì)磁電流指令值Id*減小(在本發(fā)明的動(dòng)作說明中，將這樣對(duì)Id*經(jīng)過調(diào)整后進(jìn)行矢量控制時(shí)的勵(lì)磁電流指令值稱為Id**)。
但本發(fā)明不必進(jìn)行如上所述的反饋就能進(jìn)行矢量控制，這是很大的特點(diǎn)。就這一特點(diǎn)，以下詳細(xì)說明控制原理。
圖1中的電流控制器4在上述那樣的低速區(qū)，對(duì)參數(shù)變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償是主要功能，而在高速區(qū)，該控制器進(jìn)行工作，以使因上述的電壓不一致導(dǎo)致的Iq*與Iq的誤差消除而一致。
例如，若Vc’比V0max大，則相應(yīng)于其差值，電流控制器4的輸出Id**比Id*大。其結(jié)果是，在控制的平衡狀態(tài)，電流控制器4的輸出Iq**與電流指令發(fā)生器3的輸出Id*之比即Iq**/Id*與原來進(jìn)行矢量控制時(shí)的比即Iq*/Id**相等。此時(shí)轉(zhuǎn)差角頻率運(yùn)算器7的輸出即轉(zhuǎn)差角頻率指令值ωs*從式(4)可知，與進(jìn)行矢量控制時(shí)相等，并且在加法器17和積分器18從ωs*運(yùn)算出的坐標(biāo)基準(zhǔn)信號(hào)θ也相等。同樣地，在控制達(dá)到平衡狀態(tài)前的時(shí)間內(nèi)，可以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的速度ωr看作不變化的，這樣來決定電流控制器4的響應(yīng)時(shí)間，因而電壓指令運(yùn)算器6的輸出Vd*、Vq*之比Vq*/Vd*也與式(3)無變化。
因此，根據(jù)式(6)的極坐標(biāo)變換器8的輸出δ也與原來進(jìn)行矢量控制時(shí)相等。其結(jié)果，加法器19運(yùn)算出的θ’也相等，因此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2上被施加與進(jìn)行通常的矢量控制時(shí)完全相同的電壓，坐標(biāo)變換器5作為理想狀態(tài)下的輸出Id、Iq，將輸出與進(jìn)行通常的矢量控制時(shí)的值相等的Id**及Iq*。電流控制器4因?yàn)楹蟹e分環(huán)節(jié)，所以，即使輸入Iq*與Iq相等，Iq**也以比Iq*大的值，呈平衡狀態(tài)。
即，即使在極坐標(biāo)變換器8的輸出V0比PWM逆變器1輸出的電壓的最大值V0max大時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，由于電流控制器4的作用，不調(diào)整電流指令發(fā)生器3，也與自動(dòng)進(jìn)行使勵(lì)磁電流指令值下降的矢量控制時(shí)完全等效。換言之，一旦PWM逆變器的輸出電壓固定在能輸出的最大電壓，即自動(dòng)進(jìn)行減弱勵(lì)磁控制。此外，該控制在電源的直流電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，也由于上述控制系統(tǒng)的作用，其影響被自動(dòng)修正，在穩(wěn)定狀態(tài)下，始終控制成轉(zhuǎn)矩電流Iq與轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*一致。
圖3是對(duì)圖1的控制系統(tǒng)的動(dòng)作從感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的靜止?fàn)顟B(tài)至逆變器輸出電壓達(dá)到最大值、電壓達(dá)到穩(wěn)定的區(qū)域?yàn)橹沟哪M圖。圖3(a)示出對(duì)于時(shí)間t的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度ωr的變化，表明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)隨時(shí)間而加速。圖3(b)示出對(duì)極坐標(biāo)變換器8的輸出V0進(jìn)行量程變換而變換成與調(diào)制率Vc相同量程的Vc’及調(diào)制率運(yùn)算器10的輸出Vc隨時(shí)間發(fā)生的變化。在18秒附近，Vc’被限幅器203限制住，此后Vc(PWM逆變器能輸出的最大電壓)固定在1。圖3(c)示出坐標(biāo)變換器5的輸出Id、Iq及電流指令發(fā)生器3的輸出Id*、電流控制器4的輸出Iq*隨時(shí)間發(fā)生的變化。此時(shí)設(shè)來自電流指令發(fā)生器3的輸出Id*和Iq*始終一定?？梢钥闯觯陔妷罕幌拗浦?，Id與Id*及Iq與Iq**是一致的，但在電壓變?yōu)橐欢ǖ臅r(shí)刻之后，Iq**由于電流控制器4的作用，隨感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度的增大而變大。另一方面，電壓達(dá)到一定的時(shí)刻之后的Id相對(duì)Id*漸漸變小。即，進(jìn)行減弱勵(lì)磁控制。
另外，在圖中未示出的是，Iq*通過電流控制器4的作用，發(fā)出與Iq一致的一定的指令值，而Id*的指令值也設(shè)定為一定。
圖3(d)示出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間發(fā)生的變化，因?yàn)樵陔妷菏艿较拗频臅r(shí)刻之前，轉(zhuǎn)矩電流指令值Iq*及勵(lì)磁電流指令值Id*是一定的，故轉(zhuǎn)矩也一定。在電壓限制時(shí)刻之后，因?yàn)榧词怪噶钪狄欢ǎ┙o感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓也被限制，故按減弱勵(lì)磁進(jìn)行的程度，轉(zhuǎn)矩自動(dòng)地相應(yīng)下降。就這樣可知，基于上述控制原理的控制動(dòng)作經(jīng)過模擬也得到確認(rèn)，可實(shí)現(xiàn)從低速至高速連續(xù)的矢量控制。
以下從不同的角度證明本實(shí)施例中的矢量控制。圖4示出在電壓一定區(qū)域(圖3的25秒附近)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)模擬之一例。在該圖中，對(duì)于轉(zhuǎn)矩指令值Tref的變化，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T的響應(yīng)雖然有稍許過渡性振動(dòng)，但除此之外，T對(duì)于Tref響應(yīng)迅速，由此可知，利用本實(shí)施例可以進(jìn)行矢量控制。另外，上述發(fā)生的過渡性振動(dòng)，通過將電流控制器4的控制常數(shù)設(shè)定成與作為控制對(duì)象的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的常數(shù)相適應(yīng)的最佳值，能使其降低。
如上所述，若采用本實(shí)施例，只要用控制轉(zhuǎn)矩電流的1個(gè)電流控制器和調(diào)制率運(yùn)算器，不改變控制結(jié)構(gòu)，就能在低速區(qū)至電壓指令的大小超過由直流電壓決定的逆變器可能輸出的最大電壓(PWM脈沖方式為單脈沖的區(qū)域)的高速區(qū)，對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)進(jìn)行矢量控制，尤其在電壓脈沖為單脈沖的高速區(qū)，轉(zhuǎn)矩也能迅速響應(yīng)。
此外，因?yàn)槿鐖D2所示，隨著直流電源電壓VFC的變動(dòng)，對(duì)調(diào)制率Vc自動(dòng)進(jìn)行修正，所以能不受到直流電源電壓變動(dòng)的影響，完全按指令值控制逆變器的輸出。
還有，在上述實(shí)施例中，對(duì)將電壓限幅器的限制值設(shè)定為電源變換器的可輸出最大電壓的情況進(jìn)行了敘述，但電壓限幅器的限制值也可以設(shè)定為欲開始進(jìn)行減弱勵(lì)磁控制的任意的電壓，從該任意的點(diǎn)起執(zhí)行減弱勵(lì)磁控制。因此，只要改變?cè)撛O(shè)定值，能就進(jìn)行減弱勵(lì)磁控制，因此不必特地預(yù)先準(zhǔn)備傳統(tǒng)的勵(lì)磁電流指令I(lǐng)d*的減弱勵(lì)磁模式，可以簡化控制結(jié)構(gòu)。
另外在本實(shí)施例中，僅對(duì)轉(zhuǎn)矩電流設(shè)置電流控制器，但在電壓指令值比由電源的直流電壓決定的電源變換器的可輸出最大電壓還小的低速區(qū)，也可以對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流都設(shè)置電流控制器。只是在極坐標(biāo)運(yùn)算器8的輸出V0比可輸出最大電壓V0max還大時(shí)，必須切換控制，以使勵(lì)磁電流的電流控制器不動(dòng)作。這是因?yàn)椋瑥膱D3也可清楚，此時(shí)作為電流指令發(fā)生器3的輸出即勵(lì)磁電流指令值Id*與作為坐標(biāo)變換器5的輸出即勵(lì)磁電流檢測(cè)值Id未必是一致的，所以，若加入根據(jù)Id*與Id的偏差使正常偏差為0的具有積分環(huán)節(jié)的電流控制器，本發(fā)明的控制就不能成立。
產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性若采用本發(fā)明，不切換控制結(jié)構(gòu)，就能對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從低速區(qū)至電壓指令(調(diào)制率)的大小超過由直流電壓決定的逆變器可輸出最大電壓(PWM脈沖方式為單脈沖區(qū))的高速區(qū)連續(xù)進(jìn)行良好的矢量控制。因此，本發(fā)明當(dāng)然可以應(yīng)用于要求有一定轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性的鐵路電力機(jī)車的控制，也可以應(yīng)用于在道路上行駛的電動(dòng)汽車。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，具有通過脈沖寬度調(diào)制控制將直流電壓變換成變頻變壓的交流的逆變器以及控制逆變器輸出電壓的控制裝置，該控制裝置根據(jù)由該逆變器驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次電流中的勵(lì)磁電流分量指令和轉(zhuǎn)矩電流分量指令運(yùn)算得出與所述各分量對(duì)應(yīng)的電壓分量指令，并根據(jù)由所述電壓分量指令求出的調(diào)制率(輸出電壓指令)來控制所述逆變器的輸出電壓，其特征在于，還具有從所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一次電流檢測(cè)轉(zhuǎn)矩電流分量的手段；根據(jù)該測(cè)出的轉(zhuǎn)矩電流分量值與其指令值的偏差來修正所述轉(zhuǎn)矩電流分量指令的手段；根據(jù)該修正的轉(zhuǎn)矩電流分量指令修正所述逆變器的輸出頻率的手段；用規(guī)定值以上或任意條件限定所述調(diào)制率大小的手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述調(diào)制率根據(jù)測(cè)出的所述直流電壓的大小進(jìn)行歸一化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)析控制裝置，其特征在于，所述調(diào)制率的大小在所述規(guī)定值以上被限制的期間，從產(chǎn)生規(guī)定的值的指令發(fā)生手段輸出所述勵(lì)磁電流分量指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，限制所述調(diào)制率大小的所述規(guī)定值設(shè)定為由所述直流電壓決定的所述逆變器的可輸出最大電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，限制所述調(diào)制率大小的所述任意的條件為，所述逆變器輸出的相電壓半周期期間內(nèi)的脈沖數(shù)為單脈沖。
6.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制方法，該方法利用將直流電壓變換成變頻變壓及恒壓變頻的交流的逆變器來控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次電流中的勵(lì)磁電流分量指令和轉(zhuǎn)矩電流分量指令運(yùn)算出與所述各分量對(duì)應(yīng)的電壓分量指令，并根據(jù)由所述電壓分量指令求出的調(diào)制率(輸出電壓指令)，控制所述逆變器的輸出電壓，其特征在于，從所述變頻變壓的控制變?yōu)樗龊銐鹤冾l的控制之后，將所述調(diào)制率限制在規(guī)定值，并且隨著所述逆變器輸出頻率的增加，增加所述轉(zhuǎn)矩電流分量指令。
全文摘要
一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制裝置,具有通過脈沖寬度調(diào)制控制將直流電壓變換成變頻變壓的交流的逆變器以及控制逆變器輸出電壓的控制裝置,該控制裝置根據(jù)由該逆變器驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次電流中的勵(lì)磁電流分量指令和轉(zhuǎn)矩電流分量指令運(yùn)算得出與所述各分量對(duì)應(yīng)的電壓分量指令,并根據(jù)由所述電壓分量指令求出的調(diào)制率來控制逆變器的輸出電壓,其特征在于還具有:從感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一次電流檢測(cè)轉(zhuǎn)矩電流分量的手段;根據(jù)該測(cè)出的轉(zhuǎn)矩電流分量值與其指令值的偏差來修正所述轉(zhuǎn)矩電流分量指令的手段;根據(jù)該修正的轉(zhuǎn)矩電流分量指令修正所述逆變器的輸出頻率的手段;以及用規(guī)定值以上或任意條件限定所述調(diào)制率大小的手段。因此,不切換控制結(jié)構(gòu),就能對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從低速區(qū)至電壓指令大小超過由直流電壓決定的逆變器可輸出最大電壓(PWM脈沖方式為單脈沖區(qū)域)的高速區(qū)連續(xù)進(jìn)行良好的矢量控制。
文檔編號(hào)H02P21/00GK1249077SQ97182054
公開日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月19日
發(fā)明者安藤武, 棚町德之助, 豐田瑛一, 仲田清, 鈴木優(yōu)人, 安田高司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所