能快速响应负荷转矩改变的高效感应电动机控制装置制造方法及图纸

将ＡＣ电源电压变换为感应电动机的电动机供给电压的感应电动机控制装置，包括一反馈控制环路以控制电动机供给电压的电平，使感应电动机工作在与预定的功率因数接近的值上，该装置还包括得出随电动机导纳或阻抗变化的电路以及微分该信号以得到参数变化信号的电路，该参数变化信号指示了电动机负荷转矩任何突变的大小和方向。把参数变化信号加至控制环路，当负荷发生任何突变时，就立即按需要增加或减小电动机供给电压，从而同时保证快速控制响应以及控制的稳定。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制供给感应电动机电压的电源控制装置（以下简称为控制装置），特别涉及提供高工作效率的感应电动机控制装置。在已有技术中，已经对一种感应电动机控制装置提出了一些建议，靠检测感应电动机工作的功率因数，并采用一反馈控制环路来控制感应电动机的供给电压的电平，使得工作功率因数保持接近于可赋予高工作效率的目标值。如果加至感应电动机的负荷转矩以缓变的方式改变，这种装置是有效的。然而在感应电动机承受的负荷转矩有突变时，特别是从轻负荷突变为重负荷的情形下，人们发现已有技术的这种装置是无效的，因而感应电动机不能跟随所加负荷的改变。在某些情况下，如果负荷转矩突然增加，而控制装置不能足够快地增加电动机的供给电压来补偿增加的负荷，则电动机会停转。如果想更改已有技术的感应电动机控制装置，使得电动机供给电压能更快改变，即供给电压能紧跟电动机负荷的突然增加，则人们发现控制装置变得不稳定，并可能产生振荡。这就不能实现适当的控制。从而需要把一个积分电路加到已经提及的反馈控制环路中来降低电动机供给电压的改变速率。这就不能克服上述问题，即感应电动机不能跟随所加负荷转矩的突变。如果负荷转矩有突变超过了电动机的驱动能力（即电动机当前所加的供给电压的电平所提供的驱动能力），则将发生电动机滑差程度（the  degree  of  motor  slip）的迅速增加。结果由控制装置测得的电动机的功率因数值将突然跌-->落。当发生这种情形时，尽管需要增加电动机供给电压，但实际上控制装置反而降低电动机供给电压，使得电动机停转。本专利技术的目的是通过提供一个感应电动机控制装置来克服上述已有技术的问题，该装置将提供高的工作效率，该装置还将控制电动机供给电压，使之能对加给电动机的负荷转矩的任何突变都能作出适当的快速响应，且该装置能提供工作的稳定性。为达到上述目的，按照本专利技术的感应电动机控制装置根据电动机工作时测得的功率因数值以及电动机特定的工作参数值的任何改变的组合来控制电动机的供给电压，所述工作参数是对加至电动机的负荷转矩的突变作出响应而变化的参数。工作参数最好是电动机导纳或阻抗。在稳定负荷转矩下或负荷转矩仅作慢变化时，靠检测电动机的实际功率因数和参考功率因数之间的任何差异，控制装置控制感应电动机的供给电压，使电动机的功率因数保持在所要求的参考值上。而当电动机负荷发生改变时，导致电动机导纳（或阻抗）有相应改变，功率因数也有改变，于是当负荷改变时，按电动机导纳（或阻抗）改变的速率，变更电动机供给电压，并按电动机工作时的实际功率因数与参考功率因数值之间的差加以控制。结果可以发现这种控制装置能使感应电动机对所加负荷的突变快速响应，达到高工作效率并且完全稳定。具体地，本专利技术提供一感应电动机控制装置，用以控制取自AC电源电压的AC电压值，将该值作为电动机供给电压提供给感应电动机，该装置包括：变换装置，用以将所述AC电源电压变换为所述电动机供给电压;用以产生一调制信号并将它提供给变换装置的装置，该调制信号随所述感应电动机功率因数的实际值与功率因数目标值的偏差而-->变化，该信号提供给变换装置，用以控制所述电动机供给电压，使所述功率因数的实际值接近所述目标值;用以监测所述电动机供给电流和供给电压，以产生参数变化信号的装置，该信号电平增加以对所述感应电动机的滑差程度的改变作出响应，所述电平的增加是有极性的，它取决于所述滑差程度改变的方向;以及以所述参数变化信号来变更所述调制信号的装置，它响应于所述滑差程度的增加而增加所述电动机供给电压并响应于所述滑差程度的减少而减少所述电动机供给电压。结果这种感应电动机控制装置能使电动机获得高工作效率，因为电动机的功率因数在电动机负荷转矩缓变时可保持接近于可赋予高效率的值，此外该控制装置还可对加在电动机上的负荷转矩的任何突变作出快速响应（负荷转矩突变时，电动机滑差程度会产生相应改变），特别是能对转矩的任何突然增加（例如把电动机供给电压直接调至与负荷转矩的改变后的大小相应的新值）作出快速响应。这样，例如在负荷转矩突然增加时，不会发生停转的危险。此外，在获得快速响应时仍有完全稳定的控制。图1是按照本专利技术的感应电动机控制装置第一实施例的系统框图;图2示出了图1实施例中的功率因数计算部件的一个构成例子;图3示出了图1中的参考功率因数指定部件的构成的一个例子;图4示出了图1中的导纳计算部件一个构成例子;图5示出了图1中的积分电路一个构成例子;图6示出了图1中的微分电路一个构成例子;图7示出了对所加的电动机负荷转矩的突然增加作出响应的图-->1装置的工作波形的例子;图8示出了说明图1实施例工作的时间配合图，为叙述方便起见，假设导纳变化信号保持在一固定电平上;图9示出与图8相应的时间配合图，但假定导纳变化信号为正常工作方式;图10为本专利技术第二个实施例的系统方框图;图11示出了图10中的阻抗计算部件一个构成例子;以及图12示出了本专利技术第三个实施例。参看图1的系统框图来叙述本专利技术的第一个实施例。在图1中，按照本专利技术，把一感应电动机控制装置14接在AC电源10和感应电动机12之间。控制装置14由整流电路16、逆变器18以及控制电路24组成，整流电路16将AC电源10的电压变换成一DC电压，逆变器18将DC电压变为三相AC电动机供给电压（图中为叙述简单起见只示出一相的连线），控制电路24将PWM（脉宽调制）控制信号送至逆变器部件18，以确定电动机供给电压的幅度。控制装置14还包括一电流变换器22和一电压变换器20，它们给控制电路24分别提供电流检测信号22a和电压检测信号20a，它们分别表示感应电动机工作时的电动机电流和电动机供给电压值，假设在本实施例中逆变器18产生一固定频率的电动机供给电压，然而如下文所述，本专利技术可用于产生一可变频率的电动机供给电压的感应电动机控制装置。控制电路24基本上由脉宽调制（PWM）电路26、功率因数检测电路28和导纳变化检测电路组成，再加上驱动逆变器18的驱动电路40。PWM电路26由载波信号发生部件32、正弦波信号发生部件34、一组三个乘法器36和相应的一组三个比较器38组成。载波信号发生部件32产生高频（其频率高于电动机供给电压的频率）三角波形的载波信号，正弦波信号发生部件34产生正弦波形（或近似于正-->弦波形）的三相AC电压信号34a，由比较器38产生三相PWM信号39，加至驱动电路40。响应于PWM信号39，驱动电路40产生驱动信号，使逆变器部件18产生一幅度由PWM信号的占空比（即调制因数）决定的电动机供给电压。调制信号51（下文叙述）加至每个乘法器36，用以调制正弦波信号34a的幅度，而三相已调正弦波信号36a由乘法器36产生并加至每个比较器38的一个输入端。载波信号加至每个比较器38的第二个输入端。用载波信号32a由比较器来完成已调正弦波信号36a的脉宽调制，因而乘法器36可视为第一调制级，而比较器38视为第二调制级，后者产生PWM信号39。功率因数检测电路28由功率因数计算部件44、参考功率因数指定部件42、减法器46和积分电路48组成。功率因数计算部件44根据电压检测信号20a和电流检测信号22a（表明感应电动机12工作时的供给电压和电流的大小）产生一表明感应电动机12工作时的功率因数的已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制ＡＣ电压值的感应电动机控制装置，该ＡＣ电压取自ＡＣ电源电压，并提供给感应电动机作为电动机供给电压，其特征在于，该装置包括： 变换装置（１６、１８、２６、４０），用来将所述ＡＣ电源电压变换为所述电动机供给电压； 产生调制信号以及将所述调制信号送至所述变换装置的装置（２８、２０、２２），用以控制所述电动机供给电压，使所述功率因数实际值接近所述目标值；该调制信号随所述感应电动机的功率因数的实际值与功率因数的目标值的偏差而变化； 监测所述感应电动机的供给电流和供给电压值的装置（２０、２２、３０），由该装置输出一参数变化信号，该信号响应所述电动机的滑差程度的改变而增加电平，所述电平的增加具有由所述滑差程度改变的方向确定的极性，以及 以所述参数变化信号来变更所述调制信号的装置（５０），从而响应所述滑差程度增加而增加所述电动机供给电压以及响应所述滑差程度的减小而减小所述电动机供给电压。

【技术特征摘要】
JP 1993-6-21 187681/931、一种用于控制AC电压值的感应电动机控制装置，该AC电压取自AC电源电压，并提供给感应电动机作为电动机供给电压，其特征在于，该装置包括：变换装置(16、18、26、40)，用来将所述AC电源电压变换为所述电动机供给电压；产生调制信号以及将所述调制信号送至所述变换装置的装置(28、20、22)，用以控制所述电动机供给电压，使所述功率因数实际值接近所述目标值；该调制信号随所述感应电动机的功率因数的实际值与功率因数的目标值的偏差而变化；监测所述感应电动机的供给电流和供给电压值的装置(20、22、30)，由该装置输出一参数变化信号，该信号响应所述电动机的滑差程度的改变而增加电平，所述电平的增加具有由所述滑差程度改变的方向确定的极性，以及以所述参数变化信号来变更所述调制信号的装置(50)，从而响应所述滑差程度增加而增加所述电动机供给电压以及响应所述滑差程度的减小而减小所述电动机供给电压。2、一种用于控制AC电压值的感应电动机控制装置，该AC电压取自AC电源电压，并提供给感应电动机作为电动机供给电压，其特征在于，该装置包括：变换装置（16、18、26、40），用来将所述AC电源电压变换为所述电动机供给电压;产生电压检测信号和电流检测信号的装置（20、22），该电压检测信号指示了所述电动机供给电压值，而电流检测信号指示了所述感应电动机的供给电流值;参考功率因数指定装置（42），用于产生一参考功率因数指定信号，该信号指示了所述感应电动机工作功率的目标值;功率因数计算装置（44），响应于所述电压检测信号和电流检测信号，提出一功率因数信号，该信号指示了所述感应电动机功率因数的实际工作值;对所述功率因数信号以及参考功率因数指定信号进行工作的装置（46），从该装置得到一偏差信号，该信号指示了所述功率因数的实际工作值与所述功率因数目标值之间的偏差量;积分装置（50），用来对所述偏差信号进行积分，以得到功率因数调整信号（PfA）;参数计算装置，它对所述电压检测信号和电流检测信号进行操作，以得出一工作参数信号，所述工作参数信号根据电动机的滑差程度改变电平;微分所述工作参数信号以获得工作参数变化信号的微分器装置，所述工作参数变化信号响应于加至感应电动机的负荷转矩的增加而以第一种极性增加电平，并响应于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：中武史，桑原成人，
申请(专利权)人：AAJ株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]