[其他]感應電動機矢量控制裝置

無效

• 申請號: 87103875
• 申請日: 1987-05-02
• 公開（公告）號: CN87103875A
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發明（設計）人: 岡本清知;雨海秀行
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H02P5/28
• 分類號: H02P5/28
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 何關元

本發明涉及一種感應電動機的矢量控制裝置，特別是涉及可以大大改善在低速時有小轉矩的電動機的旋轉平穩性和可以大大減少有大轉矩的電動機損耗的感應電動機矢量控制裝置。

用預定頻率電源的傳統感應電動機由于其硬速度特性和低價格被廣泛用作為恒速電動機。

隨著最近電子器件、微計算機和軟件的發展，可獲得具有寬調頻的電源來驅動感應電動機。感應電動機的運用范圍正在從恒速電動機改變為伺服電動機。變頻電源是根據矢量控制來運行的。

矢量控制里的基本參數是轉矩電流i_1q，產生次級磁通φ₂的激磁電流i₀和轉差速度ω_S並被定義如下：

i_1q＝（L₂₂/M）（T/φ₂） …（1）

i_O＝｛φ₂+（L₂₂/R₂）·（dφ₂/dt）｝/M …（2）

ω_S＝TR₂/φ²₂＝（R₂/L₂₂）·（i_1q/i_O） …（3）

對穩態，即dφ₂/dt＝0

這里L₂₂是次級繞組的電感，M是初次級繞組之間的互感，T是轉矩，φ₂是由次級繞組產生並與次級繞組交鏈的磁通，R₂是次級繞組的電阻。

次級磁通φ₂在矢量控制中是一個預定值，轉矩T是提供給矢量控制器對于dφ₂/dt＝0時的指令值，它是

T＝（M²/R₂）ω_Si²_O＝（M²/L₂₂）i_Oi_1q… …（4）

就是說，所謂的逆變器由轉差速度ω_S，激磁電流i_O和轉矩電流i_1q控制來提供功率給感應電動機以便讓電動機在要求的定額下運轉。

圖1是表示在Naohiko????Kamiyama的《新驅動電子學》第205頁中的傳統矢量控制系統的框圖。換句話說，圖1表示傳統“轉差頻率型矢量控制”的基本方案。

參照圖1，數標1表示產生轉矩T的速度控制放大器;2是除法器;3是為輸出轉矩電流i_1q的常數設定器;4是矢量分析器;5是乘法器;6是變換器;7是電流放大器;8是功率變換器;9是感應電動機;11是速度檢測器;12是微分器;13、14、15和16是為產生激磁電流i_O的常數設定器;17是產生轉差速度ω_S的除法器;18是矢量振蕩器;20是加法器。根據上述方案，轉矩可以按照瞬時電流來控制。對于圖1所示電路的運行請參照上述參考資料的第205～206頁。

正如圖1所示的轉差頻率型矢量控制電路的情況下，次級磁通φ₂的預期值φ_E在整個旋轉速度范圍內和在整個轉矩范圍內通常是恒定的（即稱為恒轉矩特性，故感應電動機的輸出與電動機旋轉速度成正比例增加）。如圖2所示。

如果需要感應電動機在高速區有恒定輸出，次級磁通φ₂在旋轉速度低于預定旋轉速度ω_r11時保持恒定，如圖3所示。然而，在旋轉速度超過預定旋轉速度ω_r11時，次級磁通φ₂與旋轉速度ω_r成反比例（即，恒輸出特性）。在這種情況下，次級磁通φ₂是旋轉速度ω_r的函數。

然而，如果感應電動機用作為伺服電動機，就出現下列問題。伺服電動機必需滿足下列要求：（1）平穩地旋轉，即為了達到高精度控制，例如在機床中工作臺進給精加工，主要在低速區需要旋轉速度變動小;（2）在高輸出的運行中，例如在機床中工作臺進給粗加工，熱損耗需盡可能小。