无传感器式交流电动机控制器制造技术

一种用于交流电动机的控制器包括一个前馈转矩控制器和一个负载模型。该转矩控制器根据表示一个转矩命令输入T*的一个信号和至少一个电动机参数来直接导出施加的电动机电压的一个转矩相关分量。该负载模型导出一个电动机速度值，包括该交流电动机的一个电动机速度特性模型以便提供表示该交流电动机的该电动机速度的一个输出信号。这个电动机速度输出信号用于确定一个施加的电动机电压矢量的一个转动频率。在该负载模型的一个输入是表示该转矩命令输入T*的该信号的情况下，该负载模型至少在该交流电动机的、包括零速的一个运行速度范围的一部分上使用表示该转矩命令T*的该信号来确定该电动机速度输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无传感器式交流电动机控制器
本专利技术总体上涉及交流(AC)电动机速度控制领域，并且更具体地，提供了一种采用前馈转矩控制(FFTC)的改进的速度控制器，以便在不使用用于测量转子角位置或转动速度的传感器的情况下，控制一个电动机的转矩和速度。
技术介绍
世界上所使用的两个主要类型的交流电动机是感应电动机和永磁同步电动机(PMSM)。以低得多的数量而同样被使用的是绕线转子同步电动机(用于高功率)、同步磁阻电动机(用于非常恶劣的环境)以及开关磁阻电动机(成本低，但是由于机械振动而性能较差)。为了对感应电动机进行速度控制，所有需要的只是向绕组供应交流电并且改变这些交流电的频率以改变电动机速度。对于所有其他类型的电动机来说，通常还使用一个转子位置传感器以使每个绕组电流的相位与转子角度同步，从而使得施加的交流电具有正确相位以产生一个正转子转矩。这种传感器的问题是：该传感器耗费金钱(对于小的电动机来说，该传感器可能比该电动机本身花费更多)，该传感器对该电动机的运行环境有限制(该传感器与该电动机相比脆弱得多)，该传感器降低该电动机的可靠性，并且必须容纳将该传感器连接至控制器的额外的引线。在至少过去20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于交流电动机的控制器，该控制器包括：i)一个前馈转矩控制器，该前馈转矩控制器根据表示一个转矩命令输入T*的一个信号和至少一个电动机参数来直接导出施加的电动机电压的一个转矩相关分量；ii)一个负载模型，该负载模型导出一个电动机速度值，包括该交流电动机的一个电动机速度特性模型以便提供表示该交流电动机的该电动机速度的一个输出信号，用以确定一个施加的电动机电压矢量的一个转动频率，并且在该负载模型的一个输入是表示该转矩命令输入T*的该信号的情况下，该负载模型至少在该交流电动机的、包括零速的一个运行速度范围的一部分上使用表示该转矩命令T*的该信号来确定该电动机速度输出信号。2.如权利要求1所述的控制器，其中该负载模型在一个全运行速度范围上使用表示该转矩命令T*的该信号。3.如权利要求1所述的控制器，其中该负载模型的另一个输入接收了一个信号，该信号表示这些电动机电流的一个转矩产生分量并且用于在运行速度范围的至少一部分上修改该负载模型的该输出信号。4.如权利要求3所述的控制器，其中该负载模型在一个全运行速度范围上接收表示该电动机电流的该转矩产生分量的该信号。5.如权利要求3所述的控制器，其中表示该电动机电流的一个转矩产生分量的该信号是在一个校正计算器中导出的一个校正值Δiq，该校正计算器将对根据表示该转矩命令输入T*的该信号所导出的一个施加的转矩电流i′q与这些电动机电流的一个所测量的转矩产生分量iq进行比较。6.如权利要求1所述的控制器，进一步包括一个通量电流控制器，该通量电流控制器根据一个通量电流命令输入来直接导出多个施加的电动机电压的一个通量相关分量，并且其中这些电动机电流的一个通量分量被增大，以便保持该电动机的一个转子与一个磁场的一个方向对齐，该磁场由在该转子因存在电动机反电动势而无法自然地对齐时所处的包括零电动机速度的电动机速度下的这些电动机电流的该通量分量所产生。7.如权利要求1所述的控制器，其中该负载模型包括表示该负载的一个惯量分量的一个建模分量。8.如权利要求1所述的控制器，其中该前馈转矩控制器不使用来自该电动机的直接反馈信息来根据表示该转矩命令输入T*的该信号导出施加的电动机电压的该转矩相关分量。9.如权利要求1所述的控制器，其中该前馈转矩控制器使用包括以下各项的间接反馈信息：由使用表示该转矩命令输入T*的该信号的该负载模型所导出的一个施加的电动机速度ω′，以及在一个校正计算器中所导出的校正值Δiq，该校正计算器将根据表示该转矩命令输入T*的该信号所导出的一个施加的转矩电流i′q与这些电动机电流的一个测量的转矩产生分量iq进行比较。10.如权利要求1所述的控制器，其中该至少一个电动机参数包括一个转子磁链值λr。11.如权利要求10所述的控制器，其中该转子磁链值λr是一个估计值。12.如权利要求1所述的控制器，其中该负载模型合并了一个稳定性控制分量，从而包括一个高速阻尼分量以用于进行稳定性控制。13.如权利要求12所述的控制器，其中该稳定性控制分量包括一个调制器，该调制器通过表示这些电动机电流的一个转矩产生分量的一个信号来调制一个施加的电动机速度信号。14.如权利要求12所述的控制器，其中该负载模型合并了一个一阶负载转矩校正分量。15.如权利要求14所述的控制器，其中该一阶负载转矩校正分量通过减去与表示这些电动机电流的一个转矩产生分量的一个信号成比例的一个信号来校正该负载模型的该转矩命令输入。16.如权利要求14所述的控制器，其中该负载模型合并了一个二阶负载转矩校正分量。17.如权利要求16所述的控制器，其中一个积分器具有一个输入，该输入是表示这些电动机电流的一个转矩产生分量的一个信号，并且其中该二阶负载转矩校正分量通过减去与该积分器的一个输出成比例的一个信号来校正该负载模型的该转矩命令输入。18.如权利要求17所述的控制器，其中至少在该交流电动机的、包括零速的一个运行速度范围的一部分上，该积分器包括一个直流增益，该直流增益通过修改该积分器以将其配置为一个单极低通滤波器来进行限制。19.如权利要求18所述的控制器，其中该直流增益是作为电动机速度的一个函数来修改的，该直流增益随着电动机速度的增加而增大。20.如权利要求13所述的控制器，其中表示这些电动机电流的一个转矩产生分量的一个信号是在一个校正计算器中导出的一个校正值Δiq，该校正计算器将根据表示该转矩命令输入T*的该信号所导出的该施加的转矩电流i′q与这些电动机电流的一个测量的转矩产生分量iq进行比较。21...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·彼得·亨特，
申请(专利权)人：悉尼理工大学，
类型：
国别省市：