用于感应电机的驱动控制装置制造方法及图纸

一个差频型驱动控制装置，包括一个检测器，一个计算单元，一个中枢网络，及一个矢量控制单元。中枢网络接收转子磁通控制值、扭矩电流控制值、转子磁通计算值和扭矩电流计算值，利用对应于这些输入的输出信号输出激励电流控制值的差频控制值，矢量控制单元依中枢网络输出的差频控制值检测扭矩电流和激励电流，且依所检测的激励电流值与激励电流控制值的偏差及检测的扭矩电流值与扭矩电流控制值的偏差来控制感应电机。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一个用于感应电机的差频型矢量控制设备，该设备采用一个能够自动符合感应电机的转子电阻或互感变化的中枢网络。在传统技术中，矢量控制系统常常作为一个可变速驱动系统用于感应电机中，该矢量控制系统被设计为与直流电机同样的方式来操纵感应电机，该系统将转子端分为一个扭矩轴分量和一个磁通轴分量，然后控制单个轴分量。矢量控制系统被分为磁场定向型和差频型，在磁场定向型中，转子磁通被作为一个矢量用于控制一次电流;在差频型中，磁通矢量由感应电机参数的算术运算来控制。图9示出了一个差频型矢量控制设备的功能方框图，其中参考号2标示一个作为受控目标的感应电机。在这一矢量控制设备中，一个外部输出的转子磁通控制值φ2＊被输入到一个激励电流计算单元1和一个差频计算单元5，同样也是外部输出的一个速度控制值ωr＊被输入到比较器C1。输入给感应电机2的三相输入电流ia、ib和ic分别由电流检测器CT1至CT3检测，感应电机2的转速ωr由一个转速检测器3检测。激励电流计算单元1利用下面的等式（1）由转子磁通控制值φ2＊计算一个激励电流控制值id＊，并将所得到的id＊加到一个比较器C2-->上：id＊＝φ2＊/M+[L2/（m·R2）]·dφ2＊/dt（1）其中，M是感应电机2的互感，L2是感应电机2的转子电感，R2是感应电机2的转子电阻。比较器C1计算速度控制值ωr＊和转速ωr的偏差，并将所得的偏差加到一个控制校正电路4，设控制校正电路4将偏差放大，并将其结果作为一个扭矩电流控制值iq＊加到一个差频计算单元5和一个比较器C3。该差频计算单元5利用下面的等式（2）由扭矩电流控制值iq＊计算一个差频控制值ωs＊，并将所得到的ωs＊加到加法器6：ωs＊＝（M·R2/L2）·iq＊/φ2＊（2）加法器6将差频控制值ωs＊和由转速检测器3所检测出的转速ωr相加得到一个一次角频率ωe，并将所得到的一次角频率ωe加到一个积分电路7，该积分电路7通过对一次角频率ωe作积分计算一个相位角θ，并将该相位角θ加到一个ROM8。该ROM8构成一个存储表，它响应输入的相位角θ产生两相单位正弦信号sinθ和cosθ，并将这些单位正弦信号sinθ和cosθ加到坐标变换电路9和10。坐标转换电路9利用下面的等式（3）和（4）将由电流检测器CT1、CT2和CT3所检测的三相电流ia、ib和ic分别转换为dq坐标系统（旋转坐标系统）的一个激励电流（直轴电流）id和一个扭矩电流（交轴电流）：id＝cosθ·iα-sinθ·iβ    （3）iq＝sinθ·iα-cosθ·iβ    （4）-->其中：iα＝K·（ia-ib/2-ic/2）iβ＝K′·（ib-ic）K=2/3,K′=1/2]]>另一方面，比较器C2将激励电流控制值id＊与所检测到的激励电流值id进行比较得到一个偏差εd＝id＊-id，一个控制校正电路11将偏差εd＝id＊-id进行放大并将一个放大输出ed＊提供给坐标转换电路10。输出ed＊作为一个电压控制值的d轴分量。同样，比较器C3将扭矩电流控制值iq＊和作为交轴分量的扭矩电流iq进行比较得到一个偏差εq＝iq＊-iq。一个控制校正电路12将偏差εq＝iq＊-iq进行放大并将放大的输出eq＊提供给坐标转换电路10。这个输出eq＊作为电压控制值的q轴分量。坐标转换电路10利用下面的等式（5）和（6）将d轴和q轴的电压控制值ed＊和eq＊转换为三相电压控制值ea＊、eb＊和ec＊：ea＊＝K·eα＊（5）eb＊＝K·（-eα＊/2+eβ＊·3]]>/2）（6）ec＊＝K·（-eα＊/2-eβ＊·3]]>/2）（7）其中：eα＊＝cosθ·ed＊+sinθ·eq＊eβ＝-sinθ·ed＊+cosθ·eq＊一个向感应电机2输出具有一个可变电压和一个可变频率的三相交流（Ac）功率的功率转换器可以由例如一个脉宽调制控制（PWM）转换器或一个双向离子变频器组成，该功率转换器13产生与由坐标转换电路10输入的三相电压控制值ea＊、eb＊和ec＊成比例的电压，-->并且控制感应电机2的电枢电流ia、ib和ic。具有上述配置、用于一个感应电机的传统的差频型矢量控制设备实行控制操作，使得所检测的激励电流值id和扭矩电流值iq与其相应的控制值一致，从而取得与直流（DC）电机相当的特性。然而，上面所述的传统的矢量控制设备具有一个缺点，即如果在常数（M，R2和L2）中包括了误差，那么激励电流计算单元1和差频计算单元5的运算精度就会下降，而这一缺点使得感应电机的输出特性恶化。感应电机2的常数（M、R2和L2）随其型号或额定输出而变化，因此要确定它们的正确值是很困难的，虽然通常采用设计值来进行算术运算，但设计值是否完全与其实际值一致是不正确的，因此，能否实现精确的矢量控制是值得怀疑的。在实际应用中是这样的：在测量稳态特性时，一个熟炼的工程师进行一次测试操作，然后将常数（M、R2和L2）调整到认为是最佳的值，这种调整既费时、又费钱，而且只能对具有大量感应电机的一个通用电机进行粗糙的调整，这产生了一些问题，如降低电机的输出性能。感应电机的转子电阻R2随着转子中的温度变化而变化，而感应电机的互感M或转子电感L2随磁芯的饱和而变化，因此，即使最初确定了正确的值，但有可能由于在运行中常数的变化使得磁通矢量φ2和扭矩电流iq之间的角不能再保持在一个正确的角度，从而减小了感应电机产生的扭矩。本专利技术的目的是要为感应电机提供一个驱动控制设备，它不需要对用于计算一个激励电流控制值和一个差频控制值的算术常数进-->行调整，而且即使在运行中算术常数发生了变化，它也能对这些算术常数进行自动调节，从而与该变化一致。本专利技术的一个驱动控制设备包括：一个参数检测器，用于检测对一台感应电机的一个输入电流和一个输入电压，作为该感应电机的控制参数;一个计算单元，利用所述控制参数计算感应电机的一个转子磁通和一个扭矩电流;一个中枢网络，接收感应电机的一个转子磁通控制值和一个扭矩电流控制值以及由计算单元计算的转子磁通和扭矩电流值、或转子磁通控制值、扭矩电流控制值、计算出的转子磁通值、所述计算出的扭矩电流值以及一个检测的扭矩电流值，利用对应于输入的输出信号根据一个反向传播定律的基础进行记忆，并且输出一个激励电流命令值和一个差频命令值;一个矢量控制单元，根据由中枢网络所输出的差频控制值和所述控制参量检测感应电机的一个实际激励电流和一个实际扭矩电流，并根据一个所检测的实际激励电流值和激励电流控制值之间的偏差以及一个所检测的实际扭矩电流值和所述扭矩电流控制值之间的偏差来控制该感应电机。根据本专利技术，对感应电机的矢量控制是采用中枢网络的记忆功能来实现的，这不需要对用于矢量控制的电机常数进行调整。此外，即使在运行中电机常数发生了变化，该设备能够自动调节电机常数以符合这一变化。附图示出了本专利技术目前的最佳实施例，它将与上面的总体描述以及下面对最佳实施例的详细描述一起来解释本专利技术的原理。-->图1是一个功能方框图，它示出了根据本专利技术一个实施例的一个矢量驱动控制设备;图2是一个方框图，它详细示出了用于图1设备中的一个中枢网络部分;图3是一个方框图，它示出了适用于图1所示设备的一个中枢网络的第一种变型;图4的视本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于感应电机的驱动控制装置，其特征在于该装置包括：参数检测装置，用于检测所述感应电机的控制参数；计算装置，用于利用所述控制参数计算所述感应电机的一个转子磁通和一个扭矩电流：中枢网络装置，用于接收对所述感应电机的一个转子磁通控制值和一个扭矩电流控制值以及由所述计算装置计算的转子磁通和扭矩电流值，利用对应于输入信号的信号输出根据一个向后传播定律执行记忆，并且输出一个激励电流控制值和一个差频控制值：矢量控制装置，用于根据中枢网络装置输出的差频控制值以及控制参数检测所述感应电机的一个实际激励电流和一个实际扭矩电流，并且根据检测的实际激励电流值与激励电流控制值的偏差以及检测的实际扭矩电流值与扭矩电流控制值的偏差来控制所述感应电机。

【技术特征摘要】
JP 1992-1-28 13069/92;JP 1991-11-30 339592/911、用于感应电机的驱动控制装置，其特征在于该装置包括：参数检测装置，用于检测所述感应电机的控制参数；计算装置，用于利用所述控制参数计算所述感应电机的一个转子磁通和一个扭矩电流：中枢网络装置，用于接收对所述感应电机的一个转子磁通控制值和一个扭矩电流控制值以及由所述计算装置计算的转子磁通和扭矩电流值，利用对应于输入信号的信号输出根据一个向后传播定律执行记忆，并且输出一个激励电流控制值和一个差频控制值：矢量控制装置，用于根据中枢网络装置输出的差频控制值以及控制参数检测所述感应电机的一个实际激励电流和一个实际扭矩电流，并且根据检测的实际激励电流值与激励电流控制值的偏差以及检测的实际扭矩电流值与扭矩电流控制值的偏差来控制所述感应电机。2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的中枢网络装置包括由具有不同加权的多条信息传输通路所组成的一个中枢网络、多个开关装置和向后传播装置，所述开关装置用于向所述信息传输通路提供转子磁通控制值、扭矩电流控制值、转子磁通计算值和扭矩电流计算值，并且有选择地将所述信息传输通路的输出提供给向后传播装置，所述向后传播装置根据所述信息传输通路的输出校正所述信息传输通路的加权使其成为最佳值。3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述中枢网络包括：一个第一信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的转子磁通控制值和转子磁通计算值乘以一个加权W11并输出该乘积：一个第二信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的转子磁通控制值和转子磁通计算值乘以一个加权W12并输出该乘积;一个延迟单元，对由所述开关装置有选择性地输入的转子磁通控制值和转子磁通计算值进行延时;一个第三信息传输通路，将所述延迟单元的输出乘以一个加权W21，并输出该乘积;一个第四信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的扭矩电流控制值和扭矩电流计算值乘以一个加权W31，并输出该乘积;一个第五信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的扭矩电流控制值和扭矩电流计算值乘以一个加权W32，并输出该乘积;一个第一加法单元，将所述第一、第三和第四信息传输通路的输出相加，并输出该和信号作为一个激励电流控制值;一个第二加法单元，将所述第二和第五信号传输通路的输出相加，并输出该和信号作为一个差频控制值，并且所述开关装置在第一次计时时向所述中枢网络提供转子磁通控制值和扭矩电流控制值，在第二次计时时向所述中枢网络提供转子磁通计算值和扭矩电流计算值，并且在第一次和第二次计时时将所述第一和第二加法单元的输出提供给所述向后传播装置。4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述向后传播装置根据下面的式子计算加权的校正量△W11、△W12、△W21、△W31和△32：△W11＝K1·（U1-V1）·X1△W12＝K2·（U2-V2）·X1△W21＝K1·（U1-V1）·X2△W31＝K1·（U1-V1）·X3△W32＝K2·（U2-V2）·X3其中U1是第一次计时时所述第一加法单元的一个信号输出，U2是第一次计时时所述第二加法单元的一个信号输出，V1是第二次计时时所述第一加法单元的一个信号输出，V2是第二次计时时所述第二加法单元的信号输出，X1是输入给所述第一和第二信息传输通路的一个信号，X2是输入给所述第三信息传输通路的一个信号，X3是输入给所述第四和第五信息传输通路的一个信号。5、根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述中枢网络包括：一个第一信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的转子磁通控制值和转子磁通计算值乘以一个加权W11，并输出该乘积;一个微分单元，对由所述开关装置有选择性地输入的转子磁通控制值和转子磁通计算值作微分;一个第二信息传输通路，将所述微分单元的输出乘以一个加权W21，并输出该乘积;一个第三信息传输通路，将由所述开关装置有选择性地输入的扭矩电流控制值和扭矩电流计算值乘以一个加权W32，并输出该乘积;一个加法单元，将所述第一和第二信息传输通路的输出相加，并输出该和信号作为激励电流控制值，所述开关装置在第一次计时时向所述中枢网络提供转子磁通控制值和扭矩电流控制值，在第二次计时时向所述中枢网络提供转子磁通计算值和扭矩电流计算值，并且在第一次和第二次计时时将所述加法单元和所述第三信息传输通路的输出提供给所述向后传播装置，所述中枢网络装置进一步包括一个除法单元，将所述第三信息传输通路的输出除以转子磁通控制值，并输出该商作为差频控制值。6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述的向后传播装置根据下面的式子计算加权的校正量△W11、△W21和△W32：J＝（1/2）·｛（U1-V1）2+（U2-V2）2｝其中J是一个计算函数，U1是第一次计时时所述加法单元的信号输出，U2是第一次计时时所述除法单元的信号输出，V1是第二次计时时所述加法单元的信号输出，V2是第二次计时时所述除法单元的信号输出，X1是输入给所述第一信息传输通路和所述微分单元的信号，X2是输入给所述第二信息传输通路的信号，X3是输入给所述第三信息传输通路的信号，K1至K3分别是所述第一至第三信息传输通路的增益。7、用于感应电机的驱动控制装置，其特征在于该装置包括：参数检测装置，用于检测所述感应电机的控制参数;计算装置，用于利用控制参数计算所述感应电机的转子磁通和扭矩电流;中枢网络装置，用于接收对所述感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中茂，多田进，根一夫，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]