旋转电机的通量偏移补偿制造技术

本发明专利技术的名称为旋转电机的通量偏移补偿，提供一种用于在控制旋转电机20时补偿由测量和/或计算误差所引起的通量漂移的方法。可通过将通量向量的长度与对于控制逆变器已经确定的参考通量幅值进行比较，来补偿所估计通量向量的通量漂移。根据该比较，将延长或缩短所估计通量向量的长度。

【技术实现步骤摘要】
旋转电机的通量偏移补偿
本专利技术涉及控制旋转电机的领域。具体来说，本专利技术涉及用于计算旋转电机中的通量的方法、用于控制逆变器(inverter)的方法、程序单元、计算机可读介质、用于逆变器的控制器以及包括旋转电机的系统。
技术介绍
通常不可能直接测量旋转电机中的通量和转矩，其值可能是控制旋转电机所需的。例如，在石油平台的长距离电动机馈电中，电动机(作为电机)和逆变器分开可能高达十公里的长距离。对于这类应用，控制方式可基于脉冲宽度和开环标量模式(openloopscalarmode)，其中无法准确估计电阻性电压降。开环控制与动态转矩控制(DTC)和向量控制方式相结合，并且可应用相同硬件测量和诊断。电阻性电压降的误差可影响所估计通量和所估计转矩的准确性。可存在可能引起错误估计的通量的其它误差源：DC中间电压和相电流的测量增益和偏移误差，逆变器功率开关损耗的不准确估计或者所使用的积分算法。用于补偿误差的一种已知解决方案可能是在线(online)估计电阻性损耗，并且在积分环(integrationloop)中使用该估计。另一种可能的解决方案可能是增加电动机电压的测量，并且将其应用于通量计算。另一种方法可能基于一个周期内最小通量级和最大通量级的估计，并且将通过那种方式所得到的平均数加入通量估计或者直接对电压向量应用校正。但是，这可能有以下缺点，当电动机的频率发生变化时，这不会产生良好校正。用于补偿通量误差的解决方案可见于与通量观测相关的US20020041171A1、与在线参数自适应相关的TW441161A以及示出使用所计算偏移分量来校正电流的通量偏移校正控制单元的JP2006136053A。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于在旋转电机的开环控制中更好地校正误差的方法。这个目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求，其它示范实施例是显而易见的。本专利技术的一个方面涉及一种用于计算旋转电机中的通量的方法。旋转电机可以是例如感应电动机、同步或永磁电动机等电动机。按照本专利技术的一个实施例，旋转电机通过逆变器来供电。逆变器可对来自DC链路的电流进行脉宽调制，用于为旋转电机提供变化的电能。逆变器可具有用于控制逆变器的开关状态和/或用于控制旋转电机的频率和转矩的控制器。按照本专利技术的一个实施例，该方法包括如下步骤：确定逆变器电压向量；确定逆变器电流向量；基于逆变器电压向量和逆变器电流向量来计算所估计通量向量；通过根据所估计通量(它可以是所估计通量向量的绝对值或幅值)和参考通量(它可以是参考通量向量的幅值/长度)的比较改变所估计通量向量的长度来补偿测量和/或计算误差。可基于旋转电机的参考角频率来确定参考通量。这样，可通过将所估计通量向量与对于控制逆变器已经确定的参考通量向量(或者所述向量的长度)进行比较，来补偿测量和/或计算误差所引起的所估计通量向量的通量漂移。具体来说，根据其长度的比较，可延长或缩短所估计通量向量的长度。具体来说，可在不知道所估计通量向量的完整周期的情况下应用偏移补偿。因此，当旋转电机的频率发生变化时，特别是在仅改变所估计通量向量的长度时，该方法也可生成良好误差纠正。仅改变所估计通量向量的长度可意味着，仅改变所估计通量向量的幅值而不改变其方向。这至少还可产生下列进一步有益效果：可通过所述控制来稳定所估计通量向量。基于所估计通量向量计算的频率可得到改进。所估计电磁转矩可以更为准确。用于诊断的功率信号和电磁转矩可得到改进。按照本专利技术的一个实施例，用于控制旋转电机以及用于在开环控制中补偿所估计通量向量漂移的方法可适用于具有还可具有升压和降压变压器的非常长的电动机馈电的电动机。该方法可用于在标量(开环)通量控制中和/或驱动系统中提供有采用附加升压和降压变压器的长距离馈电的电动机中控制电压源逆变器。在最后一种情况下，用于在具有脉宽调制的标量模式中进行通量偏移补偿和电磁转矩校正的方法可改进具有采用升压和降压变压器的长距离电动机馈电的驱动应用中的通量、转矩、功率估计。按照本专利技术的一个实施例，该方法还包括：如果所估计通量幅值大于参考通量幅值，则缩短所估计通量向量；和/或如果所估计通量幅值小于参考通量幅值，则延长所估计通量向量。这样，当应用用于补偿误差的方法时，所估计通量向量始终可沿(未知的)真实通量向量的方向位移。不需要在一个计算步骤中完全补偿误差。每次应用该方法时，经补偿的所估计通量向量比未经补偿的所估计通量向量少一位错误。例如，所估计通量向量的延长和缩短可通过下列步骤来进行：通过将所估计通量向量与某个因子相乘来确定偏移向量，该因子取决于参考通量幅值和所估计通量幅值的比率；通过将偏移向量加到所估计通量向量来改变所估计通量向量的长度。因此，改变所估计通量向量的长度，而没有改变所估计通量向量的方向。换言之，该因子可以是实数因子(而不是复数)。按照本专利技术的一个实施例，确定所估计通量幅值与参考通量幅值之间的差，并且该因子取决于该差和所估计通量幅值的比率。因此，补偿可与所估计通量幅值与参考通量幅值之间的偏差线性相关。按照本专利技术的一个实施例，该因子包括固定增益值，它可在0.05与0.4之间，例如在0.1与0.2之间。实验表明，这个值的固定增益因子产生误差补偿的良好收敛。为了节省计算时间，可以有可能的是，补偿不是在每次计算所估计通量向量时进行。按照本专利技术的一个实施例，所估计通量向量在第一离散时域中计算，并且误差的补偿在第二离散时域中执行，第二离散时域的一个步骤是第一离散时域的N个步骤。按照本专利技术的一个实施例，基于逆变器的开关位置以及逆变器的输入端处的电压来确定逆变器电压向量。按照本专利技术的一个实施例，基于逆变器的输入端和/或输出端处的电流来确定逆变器电流向量。按照本专利技术的一个实施例，通过将差向量和电压损耗向量相加从前一个通量向量(例如在离散时域中)得出所估计通量向量。差向量可取决于参考角频率、离散时间步的长度和逆变器电压向量。电压损耗向量可取决于参考角频率、离散时间步的长度、预定义电阻器值和逆变器电流向量。本专利技术的另一个方面涉及一种用于控制逆变器的方法。按照本专利技术的一个实施例，用于控制逆变器的方法包括：设置旋转电机的参考角频率；根据所述角频率来确定参考电压；控制逆变器的开关，使得生成逆变器的与参考电压对应的经脉宽调制输出电压；如上文和下文所述来确定所估计通量向量；将所估计通量向量用于诊断。本专利技术的另一方面涉及用于计算旋转电机中的通量的程序单元(或者计算机程序)，它在由处理器运行时适合执行如上文和下文所述的方法的步骤。例如，逆变器的控制器可包括处理器。本专利技术的另一方面涉及其中存储这种程序单元的计算机可读介质。计算机可读介质可以是软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储装置、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)和EPROM(可擦可编程只读存储器)。计算机可读介质还可以是允许下载程序代码的数据通信网络、例如因特网。本专利技术的另一方面涉及用于逆变器的控制器，所述控制器适合执行如上文和下文所述的方法。本专利技术的另一方面涉及一种系统。按照本专利技术的一个实施例，该系统包括：逆变器，具有适合执行如上文和下文所述的方法的控制器；线缆，连接到逆变器的输出端；旋转电机，位于与逆变器不同的另一个地理位置，并且通过线缆供电；其中用来确定用于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.09.16 EP 10176976.81.一种用于计算通过逆变器(12)供电的旋转电机(20)中的通量的方法，所述方法包括下列步骤：在开环中确定逆变器电压向量；确定逆变器电流向量；基于所述逆变器电压向量和所述逆变器电流向量来计算所估计通量向量；通过根据所述所估计通量向量的长度和参考通量幅值的比较改变所述所估计通量向量的长度，来补偿误差，其中，通过将差向量和电压损耗向量相加从前一个通量向量来得出所述所估计通量向量；其中所述差向量是参考角频率、离散时间步的长度和所述逆变器电压向量的乘积；其中所述电压损耗向量是所述参考角频率、离散时间步的长度、预定义电阻器值和所述逆变器电流向量的乘积。2.如权利要求1所述的方法，还包括：通过将所述所估计通量向量与因子相乘来确定偏移向量，所述因子取决于所述参考通量幅值和所述所估计通量向量的长度的比率；通过将所述偏移向量加到所述所估计通量向量，来改变所述所估计通量向量的长度。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述因子取决于所述所估计通量向量的长度与所述参考通量幅值之间的差和所述所估计通量向量的长度的比率。4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述因子包括固定增益值。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述固定增益值是在0.1与0.2之间。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施图尔茨，H·伯扎诺夫斯卡，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：