[發明專利]旋轉電機的通量偏移補償

有效

• 申請號: 201110283868.3
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102403945A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: C·施圖爾茨;H·伯扎諾夫斯卡
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;朱海煜

技術領域

本發明涉及控制旋轉電機的領域。具體來說，本發明涉及用于計算旋轉電機中的通量的方法、用于控制逆變器(inverter)的方法、程序單元、計算機可讀介質、用于逆變器的控制器以及包括旋轉電機的系統。

背景技術

通常不可能直接測量旋轉電機中的通量和轉矩，其值可能是控制旋轉電機所需的。

例如，在石油平臺的長距離電動機饋電中，電動機(作為電機)和逆變器分開可能高達十公里的長距離。對于這類應用，控制方式可基于脈沖寬度和開環標量模式(open?loop?scalar?mode)，其中無法準確估計電阻性電壓降。開環控制與動態轉矩控制(DTC)和向量控制方式相結合，并且可應用相同硬件測量和診斷。

電阻性電壓降的誤差可影響所估計通量和所估計轉矩的準確性?？纱嬖诳赡芤疱e誤估計的通量的其它誤差源：DC中間電壓和相電流的測量增益和偏移誤差，逆變器功率開關損耗的不準確估計或者所使用的積分算法。

用于補償誤差的一種已知解決方案可能是在線(on?line)估計電阻性損耗，并且在積分環(integration?loop)中使用該估計。另一種可能的解決方案可能是增加電動機電壓的測量，并且將其應用于通量計算。

另一種方法可能基于一個周期內最小通量級和最大通量級的估計，并且將通過那種方式所得到的平均數加入通量估計或者直接對電壓向量應用校正。但是，這可能有以下缺點，當電動機的頻率發生變化時，這不會產生良好校正。

用于補償通量誤差的解決方案可見于與通量觀測相關的US?20020041171A1、與在線參數自適應相關的TW?441161A以及示出使用所計算偏移分量來校正電流的通量偏移校正控制單元的JP2006?136053A。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于在旋轉電機的開環控制中更好地校正誤差的方法。

這個目的通過獨立權利要求的主題來實現。根據從屬權利要求，其它示范實施例是顯而易見的。

本發明的一個方面涉及一種用于計算旋轉電機中的通量的方法。旋轉電機可以是例如感應電動機、同步或永磁電動機等電動機。

按照本發明的一個實施例，旋轉電機通過逆變器來供電。逆變器可對來自DC鏈路的電流進行脈寬調制，用于為旋轉電機提供變化的電能。逆變器可具有用于控制逆變器的開關狀態和/或用于控制旋轉電機的頻率和轉矩的控制器。

按照本發明的一個實施例，該方法包括如下步驟：確定逆變器電壓向量；確定逆變器電流向量；基于逆變器電壓向量和逆變器電流向量來計算所估計通量向量；通過根據所估計通量(它可以是所估計通量向量的絕對值或幅值)和參考通量(它可以是參考通量向量的幅值/長度)的比較改變所估計通量向量的長度來補償測量和/或計算誤差?？苫谛D電機的參考角頻率來確定參考通量。

這樣，可通過將所估計通量向量與對于控制逆變器已經確定的參考通量向量(或者所述向量的長度)進行比較，來補償測量和/或計算誤差所引起的所估計通量向量的通量漂移。具體來說，根據其長度的比較，可延長或縮短所估計通量向量的長度。

具體來說，可在不知道所估計通量向量的完整周期的情況下應用偏移補償。因此，當旋轉電機的頻率發生變化時，特別是在僅改變所估計通量向量的長度時，該方法也可生成良好誤差糾正。僅改變所估計通量向量的長度可意味著，僅改變所估計通量向量的幅值而不改變其方向。

這至少還可產生下列進一步有益效果：可通過所述控制來穩定所估計通量向量。基于所估計通量向量計算的頻率可得到改進。所估計電磁轉矩可以更為準確。用于診斷的功率信號和電磁轉矩可得到改進。

按照本發明的一個實施例，用于控制旋轉電機以及用于在開環控制中補償所估計通量向量漂移的方法可適用于具有還可具有升壓和降壓變壓器的非常長的電動機饋電的電動機。該方法可用于在標量(開環)通量控制中和/或驅動系統中提供有采用附加升壓和降壓變壓器的長距離饋電的電動機中控制電壓源逆變器。

在最后一種情況下，用于在具有脈寬調制的標量模式中進行通量偏移補償和電磁轉矩校正的方法可改進具有采用升壓和降壓變壓器的長距離電動機饋電的驅動應用中的通量、轉矩、功率估計。