专利名称：用于感应电动机的磁通控制器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于感应电动机的磁通控制器，特别是涉及一种能够利用无传感器矢量控制方法使得在感应电动机的驱动逆变器系统的低速区中的磁通估计性能的下降最小化的磁通控制装置。
背景技术：
通常，不使用速度传感器或位置传感器而以可变速度驱动感应电动机的方法包括作为开环控制方法的恒定电压/频率(VF)控制方法，以及无传感器矢量控制方法，该无传感器矢量控制方法通过对电压、电流和电动机参数的测量来估计电动机转子的磁通位置。 因为后一种方法在控制速度和负载变化方面的性能优良，因此所述无传感器矢量控制方法已被广泛地应用。然而，所述无传感器矢量控制方法存在一定的问题，其在低速区中驱动电动机所需的电压被降低，使得输入到电动机中的电压(逆变器输出电压)会由于偏差或停滞时间而被错误地估计，因此使磁通估计性能劣化。因此，与高速区相比较，所述无传感器矢量控制方法未能在低速区中充分地发挥其性能。
图1为示出不使用速度(位置)传感器而通过无传感器矢量控制方法以可变速度驱动的感应电动机系统的方框图。逆变器101输出电压到无传感器感应电动机102，以使无传感器感应电动机102依据用户输入的速度指令矿m工作。减法器103计算从外部输入的速度指令W*m与估计速度Wm之间的差，从而检测速度误差，其中估计速度Wm为无传感器磁通估计器115的输出中的一个。速度控制器104用于输出电流指令。Kp s表示比例增益，Ki s表示积分增益，而s表示拉普拉斯算子。减法器105计算转矩电流指令与转矩电流id之间的差以检测转矩电流误差。在转矩电流控制器106中，Kp ,表示比例增益而Ki tl表示积分增益。减法器107计算磁通指令λ^与估计磁通之间的差以检测磁通误差，其中估计磁通λ dr为无传感器磁通估计器115的输出。在磁通控制器108中，Kp f表示比例增益而Ki f表示积分增益。减法器109计算磁通电流指令与磁通电流id之间的差以检测磁通电流误差。在磁通电流控制器110中，Kp d表示比例增益而Ki d表示积分增益。三相转换器111从无传感器磁通估计器115接收感应电动机102的转子磁通的电旋转角度θ e，并且将磁通电压指令以及作为电流控制器106和110的输出的转矩电压指令转换为三相指令电压ra、和rc。电压控制器112包括功率半导体器件(IGBT)，并且接收三相电压指令，即(、V*b 和(，从而通过脉冲宽度调制(PWM)将由电压指令ra、V*b和(控制的三相输出电压施加至感应电动机102。相应的电流传感器113a、11 和113c分别联接到电压控制器112的三相输出电缆以检测流经感应电动机102的三相电流ia、ib和ic。二相转换器114接收感应电动机102的转子的磁通角度θ e，并且将电动机的三相电流ia、ib和i。转换为转矩电流、和磁通电流id。所述无传感器磁通估计器115从电流传感器113a、11 和113c接收感应电动机 102的三相电流，并且从转矩电流控制器106和磁通电流控制器110接收电压指令，从而输出转子磁通的旋转角度θ。转子磁通的量值λ Λ以及电动机转子的速度wm。下面将详细描述上述部件的操作。如果用户输入用于使感应电动机102旋转的速度指令W:则所述减法器103测量速度指令W*m与从无传感器磁通估计器115输出的估计速度1之间的差以计算速度误差，并且将计算出的所述速度误差输入到速度控制器104中。 所述速度控制器104基于输入的速度误差来计算用于使感应电动机102依据所述速度指令 W:旋转的转矩电流指令i\。所述减法器105测量作为速度控制器104的输出的转矩电流指令与作为二相转换器114的输出的转矩电流i,之间的差以计算转矩电流误差，并且将计算出的误差输入到转矩电流控制器106中。所述转矩电流控制器106基于输入的转矩电流误差来计算用于使对应于指令的转矩电流、在感应电动机102中流动的转矩电压指令V\。减法器107测量磁通指令λ *dr与从无传感器磁通估计器115输入的估计值λ Λ 之间的差以计算磁通误差。磁通指令λ 的值是被预先计算出的，此后被存储在安装于逆变器101中的存储器单元(未示出)中。在等式(1)中，Vrate和Freqrate分别为电动机的额定电压和额定频率。
权利要求
1.一种利用无传感器矢量控制方法的用于感应电动机的磁通控制器，包括速度控制器，其用于接收速度指令与估计速度之间的速度差以输出转矩电流指令；转矩电流控制器，其用于接收所述转矩电流指令以输出转矩电压指令；磁通控制器，其用于接收磁通指令与磁通估计值之间的磁通差以输出磁通电流指令；磁通电流控制器，其用于接收所述磁通电流指令以输出磁通电压指令；三相转换器，其用于将所述转矩电压指令和所述磁通电压指令转换为施加至感应电动机的三相电压指令以输出所述三相电压指令；磁通估计器，其用于接收所述感应电动机的三相电流、所述转矩电压指令以及所述磁通电压指令以输出所述感应电动机的转子的旋转角度、所述转子的磁通估计值和所述转子的估计速度；以及磁通调节器，其用于接收所述转矩电压指令和所述估计速度以输出调节磁通指令的量值的增益值，其中，当所述转子的旋转速度低时，所述磁通调节器增大所述磁通指令的量值。
2.如权利要求1所述的磁通控制器，还包括乘法器，其用于接收所述磁通调节器的所述增益值以输出通过将所述增益值与所述磁通指令相乘所生成的值。
3.如权利要求1或2所述的磁通控制器，其中，所述磁通调节器包括磁通调节控制器，其用于接收所述转矩电压指令与预设的最小磁通指令电压之间的差以控制增益；比较器，其用于判定所述估计速度是否为预设速度或更小；以及选择器，当通过所述比较器判定出所述估计速度为所述预设速度或更小时，所述选择器用于输出增益值。
4.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，所述磁通调节器还包括限制器，其用于将来自所述磁通调节控制器的增益限制在预设范围内以输出增益值。
5.如权利要求4所述的磁通控制器，其中，所述预设范围的下限为100%，并且其上限为 200%。
6.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，所述最小磁通指令电压被设置为所述感应电动机的额定电压的10%。
7.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，当通过所述比较器判定出所述估计速度为所述预设速度或更大时，所述选择器输出不影响磁通指令的值的增益值。
8.一种用于感应电动机的磁通控制器，其被配置为产生转矩电压指令和磁通电压指令，以通过速度指令与估计速度之间的速度差以及磁通指令与估计磁通之间的磁通差来控制所述感应电动机，所述磁通控制器包括磁通调节器，当所述估计速度为预设值或更小时，所述磁通调节器用于输出通过将所述估计速度与所述磁通指令相乘而增大的增益值。
全文摘要
本发明公开了一种用于感应电动机的磁通控制器，尤其公开了一种用于在低速区中保持可靠的磁通估计性能的磁通控制器，所述控制器包括速度控制器；转矩电流控制器，其用于输出转矩电压指令；磁通控制器，其用于输出磁通电流指令；磁通电流控制器，其用于接收磁通电流指令以输出磁通电压指令；三相转换器，其用于将转矩电压指令和磁通电压指令转换为施加至感应电动机的三相电压指令以输出三相电压指令；磁通估计器，其用于输出感应电动机的转子的旋转角度、转子的磁通估计值和转子的估计速度；以及磁通调节器，其用于接收转矩电压指令和估计速度以输出调节磁通指令的量值的增益值。
文档编号H02P21/14GK102487264SQ20111039685
公开日2012年6月6日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月30日
发明者洪赞旭 申请人:Ls产电株式会社