[發(fā)明專利]控制電動(dòng)機(jī)和電氣設(shè)備的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 97119525.0
• 申請(qǐng)日: 1997-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN1068736C
• 公開（公告）日: 2001-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉蒂姆·威辛卡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 摩托羅拉公司
• 主分類號(hào): H02P7/36
• 分類號(hào): H02P7/36;H02P7/628;H02P7/63
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王茂華

本發(fā)明一般涉及電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地涉及到控制電動(dòng)機(jī)，特別是控制交流電動(dòng)機(jī)和帶有此類電動(dòng)機(jī)的電氣設(shè)備的方法。

控制可變速交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的常規(guī)技術(shù)是利用電動(dòng)機(jī)的電壓-頻率特性。在這種常規(guī)技術(shù)中利用了圖1中所示的圖形。圖中的橫軸表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率f_ST，縱軸表示加于電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓V。圖1所示的頻率-電壓曲線僅適用于電動(dòng)機(jī)的正常負(fù)荷。這類圖通常是由電動(dòng)機(jī)的制造廠家所提供的。它既可以通過(guò)測(cè)量特性得到，也可以近似地通過(guò)計(jì)算得到。頻率-電壓曲線1上的所謂基本點(diǎn)B表示在正常負(fù)荷下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最佳條件。

1984年5月22日公布的USP?No.4,450,398公開了圖1所示的頻率-電壓曲線是如何應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)控制的(參見圖2)。

圖2所示為有定子21和轉(zhuǎn)子22的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)20。電動(dòng)機(jī)20是由微控制器24控制。

定子21的繞組連接到接在直流供電電壓U上的逆變器26上。微控制器24通過(guò)6條線路32連接于逆變器26。6條線路32由3對(duì)雙線組成。每一對(duì)線分配給電動(dòng)機(jī)20的三相電壓中的一相，在圖2中由三條供電線路27,29和31表示。通過(guò)線路32中的每一對(duì)線，在逆變器26上加以適當(dāng)?shù)拈_關(guān)信號(hào)來(lái)控制一相的電壓。通過(guò)屬于微控制器24的脈沖寬度調(diào)制單元33產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。

微控制器24通過(guò)線路34接受輸入信號(hào)，它表示電動(dòng)機(jī)22所希望的旋轉(zhuǎn)頻率f_des。通過(guò)輸入線路36，微控制器24接收表示電動(dòng)機(jī)22實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度的速度信號(hào)。連接到電動(dòng)機(jī)20及輸入線路36上的測(cè)速發(fā)電機(jī)38提供這一速度信號(hào)。

輸入線路34和36連接到電路40上，它使輸入信號(hào)f_des和速度信號(hào)相減。

電路40的輸出連接到濾波器42上，這一濾波器通常為比例-積分型或比例-積分-微分型濾濾器，用于平滑動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)。

濾波器42的輸出經(jīng)過(guò)線路43和44分別連接到邏輯電路45和脈沖寬度調(diào)制單元33上。濾波器42傳遞的信號(hào)代表所希望的定子頻率f_ST，并應(yīng)用于脈沖寬度調(diào)制單元33中，產(chǎn)生具有正確頻率的適當(dāng)開關(guān)信號(hào)序列，使得出現(xiàn)在供電線路27,29,31上的相電壓各自負(fù)擔(dān)了使得電動(dòng)機(jī)20的定子繞組有所希望的定子頻率f_ST的相電壓。

需要有邏輯電路45來(lái)確定相電壓所要求的幅值。參考圖1中所示的圖形來(lái)確定相電壓幅值。通常是利用一張查閱表，將這類圖形儲(chǔ)存在邏輯電路45中。這樣一來(lái)，便可以確定對(duì)應(yīng)于所希望的定子頻率f_ST所要求的定子電壓或相電壓。

所希望的定子電壓V_ST由線路46傳遞到脈沖寬度調(diào)制單元33。在脈沖寬度調(diào)制單元33內(nèi)，確定逆變器26的控制工作周期，它對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生供電線路27,29和31所希望的定子電壓V_ST。。

這一電動(dòng)機(jī)控制的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于使用了圖1所示的固定型頻率電壓曲線，這條曲線僅僅在正常負(fù)荷情況下是最優(yōu)的。當(dāng)負(fù)荷非正常時(shí)，會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的效率：如果電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)的滑差較大，會(huì)造成較大的損耗。另一方面，如果負(fù)荷小于正常值，電動(dòng)機(jī)便是過(guò)激的，它意味著滑差低，但定子電流高，所以損耗仍然高。因而需要改進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的方法和設(shè)備。

因此，本發(fā)明的重點(diǎn)問(wèn)題是提供一種改進(jìn)控制電動(dòng)機(jī)的方法，并且改進(jìn)包括這類電動(dòng)機(jī)的電氣設(shè)備。

為此，本發(fā)明提供一種控制帶有轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)的方法，該方法的特征在于以下步驟：a)．將所述電動(dòng)機(jī)的最佳滑差頻率與所述轉(zhuǎn)子的所希望的旋轉(zhuǎn)頻率相加，以確定定子電壓頻率；b)．確定所述轉(zhuǎn)子的實(shí)際旋轉(zhuǎn)頻率；c)．利用定子電壓控制參數(shù)確定定子電壓幅值，所述希望的旋轉(zhuǎn)頻率減去所述實(shí)際旋轉(zhuǎn)頻率來(lái)確定所述定子電壓控制參數(shù)；以及d)．以具有所述定子電壓頻率和所述定子電壓幅值的定子電壓向所述電動(dòng)機(jī)供電。

本發(fā)明還提供一種包括帶有轉(zhuǎn)子和定子的電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制裝置的電氣設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置包括：a)將具有定子電壓頻率和定子電壓幅值的定子電壓提供給所述電動(dòng)機(jī)的裝置；b)確定所述轉(zhuǎn)子的實(shí)際旋轉(zhuǎn)頻率的裝置；c)確定所述定子電壓頻率的裝置；d)確定所述定子電壓幅值的裝置，其特征在于，用于確定所述定子電壓頻率的所述裝置將所述電動(dòng)機(jī)的最佳滑差頻率和所述轉(zhuǎn)子的所希望的旋轉(zhuǎn)頻率相加；并且用于確定所述定子電壓幅值的所述裝置通過(guò)從所述希望的旋轉(zhuǎn)頻率減去所述實(shí)際旋轉(zhuǎn)頻率確定定子電壓控制參數(shù)。