专利名称：电动机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不具有速度传感器的电动机控制系统或者一种无 速度传感器的电动机控制系统，用于使用逆变电路通过目标控制响应 来对电动机进行速度控制。
背景技术：
通常，作为无速度传感器的电动机驱动方法之一，存在一种通过
使施加给电动机的电压与频率大致地成比例来控制电动机的V/啦制方 法。在所述V/啦制中，出于在驱动电动机的同时防止速度偏差或者节 约能量的目的，提出这样一种系统，在该系统中，根据从电动机的定 子检测的电流来调节输出到电动机的电压。
在作为第一个传统示例的电动机控制系统中，从电动机电流和旋 转相位获得无功分量电流，从无功分量电流和无功分量电流基准值获 得误差电压，以补偿电动机的V/纤寺性。(例如，参照专利文献l)此外，
作为第二个传统示例的电动机控制系统包括电流坐标转换器，用于 将两相的定子电流坐标转换成比位置基准值超前90度的电流分量；第 一电压校正器，用于产生与从低通滤波器输出的电流成比例的电压校 正量，该低通滤波器使来自电流坐标转换器的电流通过；第二电压校 正器，用于产生与从高通滤波器输出的电流成比例的电压校正量，该 高通滤波器使来自电流坐标转换器的电流通过，从而通过有控制轴的 S轴分量的电流，电压加到同步电动机上。(例如，参考专利文献2)
图3是第一传统示例的电动机控制系统的示意性框图。在该图中，
2表示逆变电路，4表示电动机电流检测单元，5表示逆变控制器，6表 示频率设置部分，7表示波形产生部分，8表示无功分量电流操作部分，
9表示无功分量电流基准部分，IO表示误差电压操作部分，11表示V/f
转换器部分，12表示输出基准操作部分，以及31和32是加法器部分。 此外，l表示电源，3表示电动机。在逆变控制器5中，控制逆变电路2 的输入信号的频率在频率设置部分6中被设置，设置的频率的输入信号 被输出到波形产生部分7和V/馆换器部分11。波形产生部分7利用来自 于频率设置部分6的输出信号作为输入信号产生旋转相信号，并输出这 样产生的旋转相信号到无功分量电流操作部分8和输出基准操作部分 12。无功分量电流操作单元8获得来自于电动机电流检测单元4的检测 输出的无功分焉和来自于波形产生部分7的输出，并输入获得的无功分 量电流到加法器部分31的一端。从无功分量电流基准部分9输出的无功 分量电流基准值被输入到加法器部分31的另一端。加法器部分31的加 法输出被输入到误差电压操作部分IO，以获得误差电压。误差电压操 作部分10的输出被加在在加法器部分32中V/f转换器部分ll的输出，从 加法产生的输出被输入到输出基准操作部分12。输出基准操作部分12 的输出被输入到逆变电路2中，以驱动逆变电路2。此外，假设当电动 机电流检测单元4检测U相、V相和W相电流时输出的检测信号分别是 Iu、 Iv和Iw，则无功分量电流操作部分8执行由下面的表达式(1)所示 的操作，以获得无功分量电流检测值Ir。
<formula>formula see original document page 10</formula>(3) 其中，O表示电动机的磁通量[wb]， R表示电动机的电阻[Q]， L表 示电动机的电感[H]， J表示电动机的惯量[kg，m2]， pole表示电动机的极
'性的数量。
这样，从式子(3)可以看到，控制响应和稳定性根据电动机的电 参数或者机械参数的组合改变。
图l是根据本发明第一实施例的电动机控制系统的示意性框图。在 该图中，ll表示FV转换器，12表示逆变电路，U表示同步电动机，14 表示积分器，15表示电流坐标转换器，16表示5轴稳定器，17表示5轴稳 定增益调节器，18表示加法器。
本发明与专利文献l的区别在于，本发明包括积分器14、电流坐标 转换器15、 5轴稳定器和5轴稳定增益调节器17，但是不包括在专利文献 l的图3中所示的无功分量电流基准部分9、波形产生部分7、无功分量 电流操作部分8和误差电压操作部分10。
此外，本发明与专利文献2的区别在于，本发明包括S轴稳定器和S 轴稳定增益调节器17，但是不包括专利文献2的图4中所示的电压校正 器6、 7，低通滤波器8和高通滤波器9。
速度基准肌ef^皮输入到FV转换器11中，FV转换器输出感应电动势 基准Eref。此外，速度基准coref被输出到积分器14，该积分器14输出位 置基准6ref。另一方面，S轴稳定器16利用输入S轴电流来实现线性微分
控制并输出S轴电压校正量AVS，该S轴电流是通过电流坐标转换器15 将同步电动机的电枢电流Iu和Iw坐标转换成比位置基准6ref超前90度 的相位而获得的。
这里，当电流受到线性微分控制并从其的输出被反馈到电压基准， 以调节控制响应和稳定性时，控制系统的传输函数由式子(4)表示， 并且控制系统的固有振荡频率om和衰减系数^由式子(5)表示。
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从式子(5)可以看到，可以通过线性微分控制的比例增益K1和微 分增益K2调节控制响应和稳定性。这样，使控制响应为om[拉德/秒]， 使衰减系数^中的^4，即等于临界衰减，比例增益K1和微分增益K2可 以由式子(6)被设置。 _
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实现线性微分控制的S轴稳定器16的比例增益Kl和微分增益K2 通过执行式子(6)的操作处理的S轴稳定增益调节器17被调节。然 后，作为FV转换器ll的输出的感应电动势基准Eref与作为S轴稳定 器16的输出的S轴电压校正量AVS通过加法器18求和，作为加法器 18的输出的S轴电压基准VSref和作为积分器14的输出的位置基准&ef 被输入到逆变电路12中，以实现起弧。
(实施例2)
图2是根据本发明第二实施例的电动机控制系统的示意性框图。在 附图中，21表示电流坐标转换器；22表示彿稳定器；23表示懒稳定增 益调节器。注意到，由于由与实施例l的附图l中的标号相同的标号表 示的组成部件提供与实施例l的功能和益处相同的功能和益处，所以将 省略对其的描述。
第二实施例与图l中所示的第一实施例的不同之处在于，第二实施 例包括电流坐标转换器21，代替
图1中所述的电流坐标转换器5，用
于接收同步电动机的电枢电流Iu和Iw作为输入，用于输出S轴电流IS和7 轴电流I7; 7轴稳定器22，用于利用询电流作为输入来输出7轴电压校 正量；和佛稳定增益调节器23，用于调节7轴稳定器的控制增益。
速度基准"re懒入到FV转换器ll中，FV转换器输出感应电动势基 准Eref。此外，速度基准core懒出到积分器14，该积分器14输出位置基 准&ef。另一方面，7轴稳定器22利用输入询电流来实现线性微分控制 并输出7轴电压校正量AV"Y，该7轴电流是通过电流坐标转换器21将同 步电动机的电枢电流Iu和Iw坐标转换成与位置基准&ef相同的相位而
获得的。7轴稳定器22的比例增益Kl7和微分增益K27M过执行式子(6) 的操作处理的询稳定增益调节器23被调节。而且，S轴稳定器16利用输 入S轴电流来实现线性微分控制并输出S轴电压校正量AVS，该S轴电流 是通过电流坐标转换器15将同步电动机的电枢电流Iu和Iw坐标转换成 比位置基准&e堀前90度的相位而获得的。S轴稳定器16的比例增益KlS 和微分增益K2S通过执行式子(6)的操作处理的S轴稳定增益调节器17 被调节。然后，作为FV转换器ll的输出的感应电动势基准Eref与作为3 轴稳定器16的输出的S轴电压校正量AVS通过加法器18求和，作为加法 器18的输出的S轴电压基准VSref、 7轴电压校正量AV7和位置基准0ref 被输入到逆变电路12中，以实现起弧。
工业实用性
本发明的电动机控制系统是利用无速度传感器驱动方法的电动机
的电动机控制系统，并且由于利用逆变电路，机电控制系统可以通过 利用经目标控制响应速度控制电动机来实现期望的控制响应和稳定的 控制系统，所以电动机控制系统可以应用到用于在被驱动的同时防止 速度偏差或者节约能量的目的的升降机、起重机、空调等各种领域。
权利要求
1. 一种电动机控制系统，包括FV转换器，用于输出与速度基准的频率成比例的感应电动势基准；积分器，用于对所述速度基准进行积分以产生位置基准；逆变电路，用于基于所述位置基准将驱动动力提供到电动机；电流坐标转换器，用于将输入的所述电动机的电流检测值坐标转换为γ轴电流和δ轴电流，所述γ轴电流具有与所述位置基准相同的相位，所述δ轴电流具有比所述位置基准超前90度的相位；δ轴稳定器，用于对输入的所述δ轴电流进行线性微分控制，以输出δ轴电压校正量；以及δ轴稳定增益调节器，用于调节所述δ轴稳定器的线性微分控制增益，其中，所述电动机的速度基于所述感应电动势基准和所述δ轴电压校正量被可变地控制。
2. 如权利要求l所述的电动机控制系统，其中，所述S轴稳定增益调节器基于所述电动机的电参数或者机械参数调节所述线性微分控制增益。
3. 如权利要求l所述的电动机控制系统，其中，所述S轴稳定增益调节器基于控制系统的固有振荡频率和衰减参数调节所述线性微分控制增益。
4. 一种电动机控制系统，包括FV转换器，用于输出与速度基准的频率成比例的感应电动势基准；积分器，用于对所述速度基准进行积分以产生位置基准； 逆变电路，用于基于所述位置基准将驱动动力提供到电动机；电流坐标转换器，用于将输入的所述电动机的电流检测值坐标转 换为彿电流和S轴电流，所述佛电流具有与所述位置基准相同的相位， 所述S轴电流具有比所述位置基准超前90度的相位；7轴稳定器，用于对输入的所述7轴电流进行线性微分控制，以输 出，电压校正量；S轴稳定器，用于对输入的所述S轴电流进行线性微分控制，以输 出S轴电压校正量；7轴稳定增益调节器，用于调节所述，稳定器的线性微分控制增 益，以及， cS轴稳定增益调节器，用于调节所述S轴稳定器的线性微分控制增 益，其中，所述电动机的速度基于所述感应电动势基准、所述7轴电压校正 量和所述S轴电压校正量被可变地控制。
5. 如权利要求4所述的电动机控制系统，其中，所述7轴稳定增 益调节器和所述S轴稳定增益调节器基于所述电动机的电参数或者机 械参数调节所述线性微分控制增益。
6. 如权利要求4所述的电动机控制系统，其中，所述7轴稳定增 益调节器和所述S轴稳定增益调节器基于控制系统的固有振荡频率和 衰减参数调节所述线性微分控制增益。
全文摘要
提供了一种用于对电动机进行可变速度控制的电动机控制系统，其通过基于电动机的电参数或者机械参数利用电流反馈来联机调节线性微分控制器的增益，能够实现需要的控制响应和稳定的控制系统。该电动机控制系统包括电流坐标转换器(15)，用于将输入的电动机(13)的电流检测值坐标转换为γ轴电流和δ轴电流，所述γ轴电流具有与位置基准相同的相位，所述δ轴电流具有比所述位置基准超前90度的相位；δ轴稳定器(16)，用于对输入的δ轴电流进行线性微分控制以输出δ轴电流电压校正量；以及δ轴稳定增益调节器(17)，用于调节δ轴稳定器的线性微分控制增益。
文档编号H02P27/06GK101390284SQ200780006580
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月6日 优先权日2006年2月24日
发明者稻积祐敦 申请人:株式会社安川电机