用于同步磁阻电机的矢量控制方法技术

一种矢量控制方法，精确估算正弦和余弦信号作为矢量转子的旋转信号。磁通矢量估算器１２ａ使用定子的电压和电流信息以通过将该定子磁通矢量被划分成具有与电流矢量相同方向的同相磁通矢量及被确定为该定子磁通矢量和该同相磁通矢量之间差值的镜相磁通矢量来估算该定子磁通矢量。余弦及正弦发生器１２ｂ使用该同相磁通矢量和该镜相磁通矢量以生成这些角度的中间角度的正弦和余弦并输出这些矢量转子的旋转信号以实现矢量控制。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于同步磁阻电机的矢量控制方法本专利技术涉及一种用于同步磁阻电机的矢量控制方法。更具体地，本专利技术涉及一种使用一估算器来替代安装在一转子上的一凸极位置角度检测器，以保证用于矢量控制的一矢量转子(vector rotator)所需的一转子的凸极位置角度的余弦和正弦信息。为获得一同步磁阻电机的优越的驱动控制性能，矢量控制方法通常被采用作为众所周知的用于控制定子电流(这对于优越的性能是关键的)的控制方法。该矢量控制方法具有一电流控制处理，该电流控制处理将对转矩的生成产生影响的定子电流划分并控制成旋转d-q坐标系的一d轴分量和一q轴分量，该旋转d-q坐标系由相互成直角的相互正交的d和q轴组成。通常，带有零空间相差的与转子的主凸极的位置同步的d-q坐标系被采用作为用于该矢量控制系统的旋转d-q坐标系。换言之，其d轴被取向至转子的主凸极的方向且其q轴与该d轴正交的同步d-q坐标系的使用是非常流行的。通常，该主凸极方向的位置角度必须是已知的，以保持该旋转d-q坐标系处于与该主凸极方向同步的状态而没有空间相差。常规地，为了精确地确定该位置角度，由一编码器代表的一凸极位置角度检测器被安装在该转子上。图13是使用可对铁损忽略不计的一标准同步磁阻电机上安装的-->一装置中采用的一凸极位置角度检测器的矢量控制方法的一典型例子的概略性方框图。在图13中，1是同步磁阻电机，2是凸极位置角度检测器，3是电力变换器，4是电流检测器，5a、5b是3-2相位变换器和2-3相位变换器，6a、6b是矢量转子，7是余弦和正弦信号发生器，8是电流控制器，9是指令变换器，10是速度控制器，及11是速度检测器。为简明起见，图13中的单黑体实线表示与本专利技术非常有关的-2x1矢量信号。下面以相同的方式说明若干方框图。在例如图13中的常规的装置中，该凸极位置角度检测器2检测该主凸极方向作为相对于一U相绕组的中心的角度，且该余弦和正弦信号发生器7将其余弦及正弦信号输出给矢量转子6a、6b。一起地这些组成了用于确定该旋转d-q坐标系的一空间相位的一装置。在同步磁阻电机中，转子速度是该转子的凸极的转速。换言之，该转子凸极位置角度和该转子速度是处于积分和差分的关系，且本领域的熟练技术人员众所周知的是可从凸极位置角度检测器例如一编码器以及位置角度信息获得速度信息。速度检测器11是这样一种速度检测装置。上述五个元件4、5a、5b、6a、6b、7、8构成用于执行一电流控制处理以将定子电流划分成该旋转d-q坐标系上的d轴分量和q轴分量，并控制这些各自元件听从该d轴和q轴的电流指令的一装置。由电流检测器4检测的3相电流通过3-2相位变换器5a变换成静止坐标系上一2相电流，进而，通过矢量转子6a被变换成该旋转-->d-q坐标系上的2相电流id、iq并发送给电流控制器8。电流控制器8生成该旋转d-q坐标系上的电压指令v*d、v*q并将它们发送给矢量转子6b以使变换的电流id、iq跟随相应的电流指令i*d、i*q。矢量转子6b将2相信号v*d、v*q变换成静止坐标系上的2相电压指令并将其发送给2-3相位变换器5b。该2-3相位变换器5b将该2相位信号变换成一3相电压指令并将其作为一指令输出给电力变换器3。该电力变换器3产生对应于该指令的电力并将其提供给同步磁阻电机以驱动它。在此时，通过由指令变换器9变换该转矩指令而获得该电流指令。在速度控制系统的该例子中，一转矩指令被获得作为速度控制器10的输出，而该速度指令和检测的速度被输入给该速度控制器10。本领域的熟练技术人员众所周知的是其目的是控制转矩生成而非构成速度控制系统，速度控制器10和速度检测器11是不需要的。在这样的情况下，转矩指令可直接从外部提供。为了实现常规的用于同步磁阻电机的矢量控制方法，需要用于检测转子的凸极位置角度的凸极位置角度检测器，如在上述的典型的例子中所述。然而，将例如一编码器的该凸极位置角度检测器装配到转子上会导致如下所述的某些不可避免的问题。第一个问题是电机系统可靠性的劣化。尽管从机械上讲该同步磁阻电机是最强类型的AC电机之一，如从转子的结构可见，例如一编码器的该凸极位置角度检测器在机械上比电机机体薄弱得多。因此，凸极位置角度检测器的放置大大地降低了该电机系统的整体机械可靠性。除了机械可靠性的劣化之外，由于装配凸极位置角度检-->测器而导致的电机系统的可靠性的降低还出现在被观察为带有电源噪声的凸极位置角度检测器信号的污染的电特性中，和被观察为由于来自转子的热量导致的凸极位置角度检测器中的温升的热特性中。这样，将例如一编码器的该凸极位置角度检测器连接至电机转子大大地降低了电机系统的可靠性。第二个问题是电机尺寸的增大。将凸极位置角度检测器连接至转子导致电机在其轴向上的体积增大了几个百分点，甚至大到电机自身体积的50％或者还要大。第三个问题是需要使凸极位置角度检测器的电源安全可靠，布线一信号线以接收一检测信号及用于布线的空间。自然，为使凸极位置角度检测器工作及从该检测器获得有关该转子的主凸极位置角度的信息，布线是需要的。通常还需要使信号线具有与用于驱动电机机体的电源线相同的强度，以防止机械、电和热可靠性的劣化。结果，对于一单个电机通常需要具有基本上与电源线相同尺寸的一信号线和一空间。第四个问题是成本的增加。在一紧凑电机的生产中，凸极位置角度检测器的成本变得高于电机机体的成本。而且，用于凸极位置角度检测器的布线的成本不能被忽视，特别对于一紧凑的电机。当可靠性降低时，维修的成本也提高了。这些成本根据使用的电机数而提高。特别地，维修成本具有与电机数量成指数比例增大的特性。上述问题是由凸极位置角度检测器直接或间接地导致的，如果实现了所谓的不需要凸极位置角度检测器的无传感器矢量控制方法，-->上述问题自然可以解决。对于其他AC电机中的感应电机和永磁同步电机，已开发出各种类型的无传感器矢量控制方法，尽管它们具有不同水平的完整性(perfection)，且被用于依据于完整性的应用。开发出用于同步磁阻电机的无传感器矢量控制方法是所期望的，但至今尚未处于实用的状态。本专利技术是基于上述问题而提出的。本专利技术的目的在于提供一种新颖的矢量控制方法，其不需要用于同步磁阻电机的例如编码器的凸极位置角度检测器以解决上述与同步磁阻电机驱动控制有关的问题。更具体地，本专利技术的目的在于提供一种矢量控制方法，其可精确地且有效地估算正弦和余弦信号作为用于矢量转子的旋转信号。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于同步磁阻电机的矢量控制方法，其具有用于控制以将对转矩的生成有影响的一定子电流划分成在一旋转d-q坐标系上的一电流矢量的d轴分量和q轴分量的电流控制处理，该旋转d-q坐标系具有相互正交的用于矢量转子的d和q轴，其中一定子耦合(linkage)磁通被理解为定子磁通矢量，该定子磁通矢量被划分成具有与电流矢量相同方向的一同相磁通矢量及被确定为该定子磁通矢量和该同相磁通矢量之间一差值的一镜相磁通矢量，且由该同相磁通矢量和该镜相磁通矢量形成的角度的一中间角度的正弦和余弦的估算值被用作为这些矢量转子的一旋转信号。在另一方面，本专利技术提供了一种如上的用于同步磁阻电机的矢量控制方法，但其中该中间角度的一倍角的正弦和余弦的估算值被自-->该同相磁通矢量或其估算值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同步磁阻电机的矢量控制方法，其具有用于控制以将对转矩的生成有影响的一定子电流划分成在旋转ｄ－ｑ坐标系上的一电流矢量的ｄ轴分量和ｑ轴分量的电流控制过程，该旋转ｄ－ｑ坐标系由与矢量转子相关联的相互成直角的相互正交的ｄ和ｑ轴组成，其中： 一定子耦合磁通被确定为定子磁通矢量，该定子磁通矢量被划分成具有与电流矢量相同方向的一同相磁通矢量及被确定为该定子磁通矢量和该同相磁通矢量之间一差值的一镜相磁通矢量，且由该同相磁通矢量和该镜相磁通矢量形成的角度的一中间角度的正弦和余弦的估算值被用作为这些矢量转子的一旋转信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2000-3-17 121768/20001、一种用于同步磁阻电机的矢量控制方法，其具有用于控制以将对转矩的生成有影响的一定子电流划分成在旋转d-q坐标系上的一电流矢量的d轴分量和q轴分量的电流控制过程，该旋转d-q坐标系由与矢量转子相关联的相互成直角的相互正交的d和q轴组成，其中：一定子耦合磁通被确定为定子磁通矢量，该定子磁通矢量被划分成具有与电流矢量相同方向的一同相磁通矢量及被确定为该定子磁通矢量和该同相磁通矢量之间一差值的一镜相磁通矢量，且由该同相磁通矢量和该镜相磁通矢量形成的角度的一中间角度的正弦和余弦的估算值被用作为这些矢量转子的一旋转信号。2、根据权利要求1的用于同步磁阻电机的矢量控制方法，其中该中间角度的一倍角的正弦和余弦的估算值被自该同相磁通矢量或其估算值及该镜相磁通矢量或其估算值确定，且该中间角度的正弦和余弦的估算值被自确定的该倍角的正弦和余弦的估算值确定。3、根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：新中新二，
申请(专利权)人：大隈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]