一种控制感应电动机的方法，将一频率不同于用来驱动感应电动机之交流电源的基波频率的交流信号叠加在交流电源上，从而根据由于叠加而流过的电动机电流和交流信号的电压或根据交流信号所产生的电动机电压和电流来检测由于电动机铁芯饱和状态不同而产生的物理值（漏电感）。通过改变基波的相位使上述过程重复多次，根据多个得到的物理值来得出基波磁通的位置（角度）并根据磁通位置信号控制感应电动机。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过电力变换器例如逆变器来控制感应电动机的装置，尤其涉及用来在低速区域精确地控制感应电动机之位置、速度及转矩的方法。由于被广泛地用于控制铁和钢的轧机中的滑差频率控制型矢量控制方法和目前用于FA的伺服驱动采用一种根据差频指令值及实际转速之和来控制逆变器之输出频率的系统，所以速度传感器对电动机设备来说是不可缺少的，从而这种方法的应用受到了限制。因此，如在“使用感应电机无速度传感器矢量控制中的电流状态及问题”（由Symposium S.在1991年9月日本电子工程学院的一般会议上公开）一文或美国专利4，680，526中揭示了一般公知的几种不使用速度传感器的精确的速度控制方法。然而，任一方法均存在一个问题，由于初级电阻的减小降低了速度估计时的精确性，因此，由于旋转速度是根据由电动机旋转而引起的电动势来估计的，所以在速度接近于零处的电动势小时降低了速度和转矩控制的精确性。而且，滑差额率控制型矢量控制方法（使用一传感器）存在一问题：电动机的磁通随着转矩而变化，或除非用来计算滑差频率指令值的电动机的次级电阻等于实际值，否则会出现的转矩控制的迟滞。这便是众所周知的由于次级电阻的波动而造成的矢量控制中的问题。为了消除无速度传感器速度控制中初极电阻降低的影响，因此有在电动机中设置一测试线圈，检测电动机电压和电流的三次谐波，和检测电动机的槽隙谐波电压等几种方法。然而，从根据由电动机之-->旋转而产生的初级联链磁通量之变化来检测电动势的角度而言，任一种方法与上述无速度传感器矢量控制方法是相同的。因此，由于在零速度附近电动势小，且在所测得电压中含有噪声（来自逆变器的谐波脉动等）从而降低了SNR（信噪比），同样难以进行精确的控制。而且，对于任一种方法而言，难以限制电动机的结构。为了解决使用速度传感器之矢量控制中次级电阻波动的问题，有些方法检测电动机的感应电动势并根据这种波动量来校正运行中的次级电阻值，以及在电动机中设置一个温度计，并从测得的温度来估计次级电阻值，从而将估计值用作工作时的次级电阻值。然而，前者的缺点在于：由于如上所述，当速度接近于零处感应电动势小时初级电阻减小，因而准确的联系有困难，后者的缺点在于其电动机的结构复杂。本专利技术的一个目的在于解决上述问题，并提供一种能够准确地控制包括接近速度为零处的位置、速度及转矩的方法。为实现上述目的，在逆变器输出电压指令值上叠加一个交流电压，并检测相应于交流电压而流动的电动机电流，从而根据这个交流电压及交流电流来测量电动机绕组的漏电感。根据电感值随着绕组和电动机之磁通间的位置关系而变化的现象，由一电感值来估计磁通位置（旋转角度），并根据估计得到的磁通角来控制逆变器的输出电压相位，从而控制电动机电流的激励分量和转矩分量（等于次级电流）。电动机中根据电动机电压/电流而产生磁通。因此，磁通流过的铁芯中出现磁饱和（即，饱和程度高）。同样地，对于安装初级绕组的齿形部分而言，位于磁通方向的部分饱和程度高。初级绕组的漏电感由于齿形部分的磁饱和而变化。因此，如上所述，一个不同于基波分量的交流电压被叠加在电动机电压上，并由因叠加而生成的电流与交流电压之间的关系来测量绕组电感，且由该电感的变化来估计磁-->通位置（旋转角）。根据磁通位置来控制逆变器输出电压/电流，从而控制电动机转矩并对磁通量进行无相互作用的控制（矢量控制）。在这种情况下，由于矢量控制即使在低旋转速区域亦能可靠地进行，从而解决了上述问题。图1是本专利技术之一实施例的无速度传感器矢量控制器之框图;图2是电动机电压和电流的矢量图;图3是图1中磁通位置计算器的框图;图4是感应电动机的一种模型;图5是本专利技术漏电感的测量结果;图6示出了本专利技术的磁通和电动机的绕组之间的位置关系;图7是本专利技术漏电感测量方式的矢量图;图8是本专利技术另一实施例的无速度传感器矢量控制器的框图;图9是本专利技术又一实施例的无速度传感器矢量控制器的框图;图10是图9中磁通位置计算器的框图;图11是本专利技术再一实施例的无速度传感器矢量控制器的框图;图12是本专利技术又一实施例的矢量控制器的框图;图13是本专利技术另一实施例的矢量控制器的框图;图14是本专利技术的磁通位置计算器的框图;图15是本发胆的磁通位置计算器的另一框图;图16是本专利技术的交流伺服系统的框图;图17是本专利技术的轧机的框图;图18是本专利技术的电气-机动有轨车及电气-电动车系统的框图;图19是本专利技术的电梯系统的框图。以下参照图1描述了将本专利技术用于无速度传感器矢量控制系统的一种实施例。图1中，标号1代表输出一个正比于电压指令v1＊的电压的逆变器，2代表一个感应电动机，3代表根据在旋转磁场坐标-->系上垂直相交的d一轴和q轴分量的电流指令ild＊和ilq＊及输出频率指令ω＊来输出电压指令vld＊和vlq＊的电压指令计算器，4代表由v1d＊和v1q＊来计算三相电压指令v＊的坐标变换器，5代表将vl＊转换为脉冲宽度调制信号并对逆变器输出电压进行脉冲宽度调制的PWM信号发生器，6代表检测电动机电流的电流检测器，7代表检测相互间垂直相交的励磁电流ild的分量的转矩电流ilq的分量的电流分量检测器，8代表根据励磁电流指令ild＊及其所检测得的值ild之差输出一个频率指令ωl＊的电流调节器，9代表将一相对应于励磁电流指令ild＊及其所检测得的值ild之差的输出加在vld上的电流调节器，10代表对ωl＊进行积分并输出相位判断信号θ＊的相位计算器，11代表输出速度指令ωr＊的速度指令电路，12代表根据所检测得的转矩电流值ilq来估计滑差频率ωs的滑差频率计算器，13代表根据ωr＊和估计得的速度值ωr-之差输出转矩电流指令iq＊以控制速度的速度调节器，14代表根据id分量估计电动机磁通位置Φ1的磁通位置计算器，所述id分量由将正弦波信号vld″和vlq″加在vld＊和vlq＊上而产生，15和16代表用来将Φ1加到加法器17或18上并校正ωl＊或θ＊的成正比例增大并积分的补偿元件。以下对控制系统进行了描述。由于在由Okuyama、Fujimoto等人在DENKAKURON，107，第191至198页（1987年）的“感应电动机速度及电压无传感器矢量控制方法”一文中对于除了14至18外的1至13部分的工作情况已作了详细描述，下面对其重点进行说明。该系统被粗略地分为三部分。第一部分是输出电压控制部分，它包括一个电压指令计算器3，一个坐标系变换器4，及一个脉冲宽度调制器5，在其中进行了下面的操作。图2以矢量图的形式示出了电动机电压与电流之间的关系。这里，d轴和q轴是以一同步速度ω旋转的正交旋转座标。如图2中所-->示，由感应电动势el′与漏阻抗降落（rlil，ωl（11+12′）il）之和来表示加在电动机每一相上的电压v。因此，为了控制vl，根据下面的表达式1对其指令值vld＊和vlq＊进行计算。vld＊＝rlild＊-ωl＊（11+12′）ilq＊vlq＊＝rlilq＊+ωl＊（11+12′）ild＊+ωl＊（M/L2）Φ2d＊……（1）其中，ωl＊（M/L2）Φ2d＊是感应电动势el′的判断值，ωl＊（11+12′）il＊是漏阻抗降落的估计值。而且，通过坐标变换器4由vld＊和vlq＊来计算三相电压指令值vl＊。由于三相电压的相位信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种确定感应电动机中磁通的方法，其特征在于，包括以下步骤：将一频率不同于交流电源输出频率的交流分量叠加在装置中交流电源的输出上从而由所述交流电源驱动感应电机，根据作为上述叠加之结果、相应于交流分量在电动机中产生的交流值与交流分量之间的关系来检测对应于电动机铁芯的饱和状态的物理值，并由此根据所测得的物理值得出电动机的磁通位置（角度）。
【技术特征摘要】
JP 1993-4-28 102155/93;JP 1993-10-15 258022/931、一种确定感应电动机中磁通的方法，其特征在于，包括以下步骤：将一频率不同于交流电源输出频率的交流分量叠加在装置中交流电源的输出上从而由所述交流电源驱动感应电机，根据作为上述叠加之结果、相应于交流分量在电动机中产生的交流值与交流分量之间的关系来检测对应于电动机铁芯的饱和状态的物理值，并由此根据所测得的物理值得出电动机的磁通位置(角度)。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理值是电动机绕组的漏电感。3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述交流电源是一个电力变换器，它可自由地控制其输出电压或电流及其频率，且通过将交流信号加到表示输出电压或输出电流的指令值上从而将交流分量叠加在输出上。4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变换器是一个电力变换器，它根据在旋转场坐标系中正交的d轴和q轴上的每一电压指令值或电流指令值及其频率指令值来输出交流电，所述交流信号被加到d轴或q轴上的每一个电压指令值或每一个电流指令值上，在相加情况下，根据转换为旋转场坐标值的电动机电压或电流来测量电动机的漏电感，且根据所测得的漏电感来得到电动机的磁通位置（角度）。5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，相应于至少三种方式中的每一种方式、借助一预定值将交流信号加到d轴和q轴的每一电压指令值或每一电流指令值上，从而对应于每一种方式按三个不同的方向在电动机内产生交变的磁动势，且根据变换为转换场坐标值的电动机电压或电流及在上述产生交变磁动势的情况下的交变信号、相对应于每一方式来测量三个电感值以得到电动机磁通基波的位置（角度）。6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三个不同的方向相互间电角度相差45°。7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在实际工作开始之前交流信号从变换器输出加到电动机上从而先对电动机的漏电感进行测量并计算和储存特征值或数值（两平均值或平均值之一及变化宽度），且在工作期间，通过采用所述方式的一种或两种来测量电感从而根据电感值和特征值或数值来得到电动机磁通位置（角度）。8、一种通过电力变换器驱动并控制感应电动机的方法，其特征在于，所述电力变换器根据指令信号可选择地控制输出电压或输出电流及其频率，它包括下述步骤：对根据由权利要求3至7中任一种方法得到的电动机磁通位置信号改变输出电压或输出电流的频率或相位。9、如权利要求8所述的感应电动机控制方法，其特征在于，电动机的转矩电流乘以一系数后得到的滑差频率指令值与转速检测值相加的总和得到所述频率的指令信号，且所述系数随着由权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥山俊昭，岩路善尚，伊君高志，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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