專利名稱:感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可變速驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置以及方法,尤其涉及驅(qū)動(dòng)吊起貨物的起重機(jī)設(shè)備等的情況下適用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置以及方法。
背景技術(shù):
在使用起重機(jī)等升降設(shè)備以加速度α吊起貨物時(shí),所需要的轉(zhuǎn)矩τm如(1)式所示,依賴于加速度α和載貨的重量m·g。另外,在(1)式中,設(shè)通過半徑r的滑輪吊起貨物,J是包括電動(dòng)機(jī)或機(jī)械系統(tǒng)(滑輪等)的全體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,ω是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度,m是載貨的質(zhì)量,g是重力加速度。
M·α·r=J·dω/dt=τm-m·g·r…………………………………(1)在此,轉(zhuǎn)矩τm的最大值由電動(dòng)機(jī)容量確定,若m·g·r大,則(1)式中的加速度α變?yōu)樨?fù)或零,不能提起貨物。另外,即使加速度α為正,若速度變化率dω*/dt比(轉(zhuǎn)矩τm最大值-m·g·r)/J大,則電動(dòng)機(jī)無法服從指令,吊起動(dòng)作會(huì)失敗。
例如在專利文獻(xiàn)1中公開了現(xiàn)有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的矢量控制。對(duì)現(xiàn)有的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無速度傳感器矢量控制的概要進(jìn)行說明。根據(jù)起動(dòng)指令賦予一次頻率,對(duì)勵(lì)磁電流指令進(jìn)行運(yùn)算,若感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)則根據(jù)電流或電壓指令等對(duì)速度推斷值進(jìn)行運(yùn)算。按照使該速度推斷值與賦予的速度指令一致的方式對(duì)轉(zhuǎn)矩電流指令進(jìn)行運(yùn)算。具備d、q各軸的電流控制系統(tǒng),分別按照與指令值一致的方式對(duì)d、q各軸的電壓進(jìn)行修正。根據(jù)速度指令、速度推斷值、電流指令等運(yùn)算針對(duì)電力變換器的一次頻率指令。利用該一次頻率指令和各種電流指令、以及電流控制部的輸出,對(duì)d、q各軸的電壓指令進(jìn)行運(yùn)算,利用運(yùn)算相位變換為三相交流電壓指令,根據(jù)該指令通過電力變換器產(chǎn)生三相交流電壓,供給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
這樣,在現(xiàn)有的矢量控制中,按照實(shí)際速度服從規(guī)定的速度指令的方式控制電流、電壓。
專利文獻(xiàn)1專利第3351244號(hào)公報(bào)在起重機(jī)等升降設(shè)備中,有時(shí)會(huì)進(jìn)行吊起某一重量的貨物到其他位置放下再吊起其他不同重量的貨物等動(dòng)作,貨物的大小有可能每次差異較大。在加速速率始終恒定的情況下,若荷重(m·g)大,則根據(jù)(1)式會(huì)產(chǎn)生無法加速的情況。在不能吊起貨物的情況下,例如也有向操作人員發(fā)出警報(bào)而減少貨物從而減輕負(fù)載然后進(jìn)行吊起的方法,但這樣作業(yè)會(huì)中斷,效率差。在可設(shè)想最大負(fù)載的情況下,初始設(shè)定的加速速率也沒有問題,但負(fù)載的大小每次不同而當(dāng)施加設(shè)想外的負(fù)載的情況下,用現(xiàn)有的控制方法將無法應(yīng)對(duì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,提供一種對(duì)各種荷重不使作業(yè)中斷而進(jìn)行高效運(yùn)轉(zhuǎn)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明其一方面在具備根據(jù)速度指令使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的電力變換器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中,對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)運(yùn)算出的滑動(dòng)頻率在規(guī)定范圍接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率時(shí),降低速度指令的變化率。
速度指令的變化率降低方法希望降低速度指令的增加率。
本發(fā)明其另一方面在具備根據(jù)速度指令使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的電力變換器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中,對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)該滑動(dòng)頻率在規(guī)定范圍接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率時(shí),以視覺及/或聽覺方式發(fā)出警報(bào)。
在本發(fā)明的希望的實(shí)施方式中,設(shè)置有滑動(dòng)頻率運(yùn)算部,對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算;和最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率運(yùn)算部,對(duì)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)滑動(dòng)頻率運(yùn)算值超過了最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率所對(duì)應(yīng)的規(guī)定值時(shí),抑制速度指令的變化率或?qū)λ俣戎噶钸M(jìn)行修正,并且將該情況通過顯示器和揚(yáng)聲器報(bào)知操作人員。
另外,在本發(fā)明的希望的另一實(shí)施方式中,根據(jù)滑動(dòng)頻率運(yùn)算值與最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率所對(duì)應(yīng)的規(guī)定值之間的差分來修正速度指令的變化率。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的希望的實(shí)施方式,在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)加速時(shí),能以與荷重相稱的最佳的速率使電動(dòng)機(jī)加速。由此,例如,在用起重機(jī)等升降設(shè)備吊起貨物時(shí),即使在相對(duì)于規(guī)定的加速速率負(fù)載重的情況下,也可改變?yōu)樽罴训募铀偎俾剩瑥亩煌V寡b置地進(jìn)行高效作業(yè)。
本發(fā)明的其他目的和特征在以下描述的實(shí)施例中可以明確。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的整體控制框圖;圖2是相對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度的q軸磁通量特性圖;圖3是相對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例1中的速度指令的電流控制特性圖;圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1中的速度變化率運(yùn)算部17的具體構(gòu)成例的圖;圖5是本發(fā)明的實(shí)施例5的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的速度變化率運(yùn)算部的構(gòu)成圖;圖6是本發(fā)明的實(shí)施例6的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的整體控制框圖。
圖中1-速度指令運(yùn)算部;2-勵(lì)磁電流指令運(yùn)算部;3-速度推斷部;4-速度控制部;5-d軸電流控制部;6-q軸電流控制部;7-一次頻率運(yùn)算部;8-電壓指令運(yùn)算部;9-相位運(yùn)算部;10、14-坐標(biāo)變換部;11-電力變換器;12-感應(yīng)電動(dòng)機(jī);13-電流檢測(cè)部;15-滑動(dòng)頻率推斷值運(yùn)算部;16-最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)運(yùn)算部;17-速度變化率運(yùn)算部;171-閾值運(yùn)算部;172-比較部;173-最佳速度變化率運(yùn)算部;174、176-速度變化率設(shè)定部;175-減法運(yùn)算部;18-速度變化率修正部;19-警報(bào)機(jī)構(gòu);191-警報(bào)輸出部;192-顯示部;193-聲音輸出部;20-速度修正值運(yùn)算部;21-速度修正部。
具體實(shí)施例方式
下面,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的整體控制框圖。首先,從基于矢量控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)開始說明。
從速度指令運(yùn)算部1輸出速度指令ωr*。在加速時(shí),ωr*隨著時(shí)間一起以規(guī)定的變化率變化。在勵(lì)磁電流指令運(yùn)算部2中,對(duì)勵(lì)磁電流指令I(lǐng)d*進(jìn)行運(yùn)算。在速度推斷部3中,根據(jù)電流反饋值和電壓指令等對(duì)速度推斷值ωr^進(jìn)行運(yùn)算。ωr^運(yùn)算方法存在各種方法,本發(fā)明對(duì)除該實(shí)施例以外的ωr^的推斷方法也可適用。速度控制部4可按照ωr^和ωr*一致的方式對(duì)轉(zhuǎn)矩電流指令I(lǐng)q*進(jìn)行運(yùn)算。在d軸電流控制部5和q軸電流控制部6中,分別按照Id反饋值(IdFB)和Iq反饋值(IqFB)與Id*和Iq*一致的方式對(duì)d軸、q軸電壓修正值Δd、Δq進(jìn)行運(yùn)算。在一次頻率運(yùn)算部7中,根據(jù)ωr*、ωr^、Iq*等,對(duì)一次頻率ω1進(jìn)行運(yùn)算。在電壓指令運(yùn)算部8中,利用ω1和各種電流指令、電流控制部的輸出,對(duì)d軸電壓指令Vd*、q軸電壓指令Vq*進(jìn)行運(yùn)算。Vd*、Vq*利用由相位運(yùn)算部9運(yùn)算出的相位θ,由坐標(biāo)變換部10變換成三相交流電壓指令,并經(jīng)由電力變換器11對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12施加三相交流電壓。另外,來自電流檢測(cè)部13的電流檢測(cè)值由坐標(biāo)變換部14利用上述相位θ變換為IdFB、IqFB。
下面,對(duì)通過本發(fā)明添加的速度變化率修正控制系統(tǒng)從其概要開始進(jìn)行說明。
首先,由滑動(dòng)頻率推斷值運(yùn)算部15對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的滑動(dòng)頻率ωs^進(jìn)行推斷運(yùn)算。另一方面,由最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)運(yùn)算部16對(duì)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的滑動(dòng)頻率ωsmax進(jìn)行運(yùn)算。然后,由于推斷出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的滑動(dòng)頻率ωs^不能超過產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的滑動(dòng)頻率ωsmax,因此在速度變化率運(yùn)算部17中,對(duì)與所述ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行運(yùn)算。接著,在速度變化率修正部18中,當(dāng)速度指令ωr*的變化率為正時(shí),其變化率尤其是增加率按照不超過由速度變化率運(yùn)算部17設(shè)定的值的方式進(jìn)行修正。
由此,在使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12加速時(shí),能以與荷重相稱的最佳的速率使電動(dòng)機(jī)加速。以下,對(duì)速度變化率修正控制系統(tǒng)詳細(xì)地進(jìn)行說明。
首先,由滑動(dòng)頻率推斷值運(yùn)算部15對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)12的滑動(dòng)頻率ωs^進(jìn)行推斷運(yùn)算?;瑒?dòng)頻率ωs例如可如下運(yùn)算。
在電壓指令運(yùn)算部8中,如(2)式、(3)式那樣對(duì)Vd*、Vq*進(jìn)行運(yùn)算。
Vd*=r1*·Id*-ω1*·Lσ*·Iq*+Δd ………(2)Vq*=r1*·Iq*-ω1*·Lσ*·Id*+ω1*·(M*/L2*)·Φ2d*+Δq ………(3)這里,在電動(dòng)機(jī)的常數(shù)的標(biāo)記中,r1*是一次電阻,Lσ*是一次+二次漏電感,M*是互電感,L2*是互電感與二次側(cè)漏電感之和的設(shè)定值,Φ2d*是二次側(cè)d軸磁通量指令值。Δd、Δq是所述的d軸電流控制部5、q軸電流控制部6的輸出。另一方面,在電動(dòng)機(jī)12的內(nèi)部,(4)、(5)式的關(guān)系成立。沒有星號(hào)(*)的標(biāo)記是電動(dòng)機(jī)側(cè)的實(shí)際值,Φ2q是二次側(cè)q軸磁通量。
Vd=r1·Id-ω1·Lσ·Iq-ω1·(M/L2)·Φ2q………(4)Vq=r1·Iq+ω1·Lσ·Id+ω1·(M/L2)·Φ2d………(5)通過電流控制系統(tǒng)而控制為Id=Id*、Iq=Iq*,在低速區(qū)域,(3)、(5)式的右邊第二項(xiàng)分別比右邊第三項(xiàng)小,可以忽略。另外,r1、ω1、M和L2假定為設(shè)定值,一般而言,由于Vd*=Vd、Vq*=Vq,因此若求取Φ2d^、Φ2q^則如(6)、(7)所示。
Φ2d^=(Δq+ω1*(M*/L2*)Φ2d*)/ω1*(M*/L2*)………(6)Φ2q^=-Δd/(ω1*(M*/L2*)) ………(7)利用上式,如下述那樣求出ωs^。一般而言,Φ2q、Φ2d滿足(8)、(9)式。這里,T2是電動(dòng)機(jī)二次時(shí)間常數(shù),s是微分算符。
Φ2d=(M·Id+ωs·T2·Φ2q)/(1+T2·s) ………(8)Φ2q=(M·Iq-ωs·T2·Φ2d)/(1+T2·s) ………(9)這里,在低速時(shí),為了產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩,使Id流動(dòng)額定電流的程度(額定勵(lì)磁電流的兩倍以上的程度),并且控制為Iq=0的情況下,ωs的穩(wěn)定解從(9)式變?yōu)槿?10)式所示。
ωs=-1/T2·Φ2q/Φ2d ………(10)因此,根據(jù)(6)、(7)和(10)對(duì)ωs進(jìn)行運(yùn)算,設(shè)為ωs^。
然后,由最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)運(yùn)算部16對(duì)產(chǎn)生最大矢量的滑動(dòng)頻率ωsmax進(jìn)行運(yùn)算。轉(zhuǎn)矩τω如(11)式所示。另外,在(11)式中,P為電動(dòng)機(jī)的極數(shù)。
τm=3·(P/2)·(M/L2)·(Φ2d·Iq-Φ2q·Id) ………(11)這里,與上述同樣,使Id比通常情況大,在控制為Iq=0時(shí),轉(zhuǎn)矩如式(12)所示。
τm=3·(P/2)·(M/L2)·(-Φ2q·Id) ………(12)由于Id是恒定值,因此根據(jù)(12)式,當(dāng)Φ2q在負(fù)方向最大時(shí),將產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。此外,對(duì)Φ2d、Φ2q帶入穩(wěn)定解,則(8)、(9)式變?yōu)?13)、(14)式。另外,(13)、(14)式中的^是表示乘方的標(biāo)記。
Φ2d=M·Id/(1+(ωs·T2)^2)………(13)Φ2q=-ωs·T2·M·Id/(1+(ωs·T2)^2) ………(14)這里,作為Id,由于流動(dòng)額定勵(lì)磁電流以上的電流,因此磁通量增加至磁通量飽和區(qū)域,設(shè)磁通量達(dá)到γ·Φ0。Φ0表示電動(dòng)機(jī)的額定磁通量,通常γ為1.1~1.3的程度。此時(shí),Φ2d、Φ2q滿足(15)式,變?yōu)?16)式所示的關(guān)系。
(Φ2d^2+Φ2q^2)=γ·Ф0 ………(15)M·Id/(1+(ωs·T2)^2=γ·Ф0 ………(16)根據(jù)(16)式和(14)式,Φ2q變?yōu)槿?17)式所示。
Φ2q=-ωs·T2·γ·Φ0/(1+(ωs·T2)^2)………(17)當(dāng)用起重機(jī)吊起貨物時(shí),在提高一次頻率ω1、使Id達(dá)到額定以上的情況下,Φ2q按照(17)式,相對(duì)于ωs單調(diào)增加。在電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)到旋轉(zhuǎn)為止,一次頻率ω1與ωs相等。但是,若該一次頻率ω1繼續(xù)增加,則磁飽和解除,Φ2q將按照(14)式。
圖2是相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例1的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度的q軸磁通量特性圖,是表示相對(duì)于速度ωs(用規(guī)定值標(biāo)準(zhǔn)化)的磁通量Φ2q的絕對(duì)值(用規(guī)定值標(biāo)準(zhǔn)化)的圖。該實(shí)施例中,在規(guī)定的低速域,用額定勵(lì)磁電流以上的實(shí)質(zhì)上的恒定值來控制勵(lì)磁電流Id,并采用將Iq實(shí)質(zhì)上固定在零的控制。若加速至規(guī)定速度,則伴隨速度的增加使勵(lì)磁電流減少至額定勵(lì)磁電流相當(dāng)值。通過該勵(lì)磁電流Id的減少,在(14)式與(17)式的曲線交叉的位置飽和解除,Φ2q即轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大。根據(jù)(17)式,轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大的滑動(dòng)頻率ωsmax如(18)式所示,此時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩τmmax如(19)式所示。在(18)式中,利用IdFB和Id*求出Id即可,γ例如預(yù)先輸入1.1~1.3程度的值即可。
ωsmax=((M·Id/γ/Φ0)^2-1)/T2 ………(18)τmmax=3·(P/2)·(M/L2)·γ·Φ0·(Id^2-(γ·Φ0/M)^2)………(19)另外,在控制Id為額定勵(lì)磁電流以上的恒定值、恒定控制Iq為0時(shí),不依賴于負(fù)載的大小,電流值達(dá)到下面所述的規(guī)定速度ωr1而實(shí)質(zhì)上變得恒定。
圖3是在本發(fā)明的實(shí)施例1中相對(duì)于速度指令的電流控制特性圖。如該圖所示,在速度指令ωr*從零速度到規(guī)定速度ωr1的定速域,使勵(lì)磁電流Id為規(guī)定的大的恒定值,在現(xiàn)有的無傳感器矢量控制中,將稱作轉(zhuǎn)矩電流的q軸電流Iq實(shí)質(zhì)地保持在零。在該低速域,通過大勵(lì)磁電流Id,同步電動(dòng)機(jī)的磁通量達(dá)到飽和狀態(tài),因此,根據(jù)基于圖2所示的飽和時(shí)的|Φq|的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩而起動(dòng)和加速。若速度指令ωr*達(dá)到規(guī)定值ωr1,則隨著速度指令ωr*的增加而使Id減少。在規(guī)定速度ωr2下,若按照Id減少至額定勵(lì)磁電流相當(dāng)值的方式構(gòu)成勵(lì)磁電流指令運(yùn)算部2,則通過速度控制部4,按照使速度ωr^服從速度指令ωr*的方式,q軸電流Iq流動(dòng)與負(fù)載對(duì)應(yīng)的電流值,產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)矩。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1中的速度變化率運(yùn)算部17的具體構(gòu)成例的圖。如圖所示,由閾值運(yùn)算部171對(duì)與ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH進(jìn)行運(yùn)算。例如,使ωsmax為a倍(a≤1)。在比較部172中,對(duì)ωs^和ωsmaxTH進(jìn)行比較,若ωs^≤ωsmaxTH,則在速度變化率設(shè)定部174中,設(shè)定初始設(shè)定的速度變化率。另一方面,若ωs^≥ωsmaxTH,則設(shè)定由最佳速度變化率運(yùn)算部173運(yùn)算出的速度變化率dω/dt2。在最佳速度變化率運(yùn)算部173中,例如,根據(jù)(12)式和(7)式對(duì)τm^進(jìn)行推斷運(yùn)算,并輸出利用(1)式運(yùn)算的dω/dt,作為新速度變化率dω/dtnew。
然后,在速度變化率修正部18中,當(dāng)速度指令ωr*的變化率為正時(shí),按照該變化率不超過速度變化率運(yùn)算部17的輸出值的方式進(jìn)行修正。另外,當(dāng)ωr*的變化率為負(fù)時(shí),按照其絕對(duì)值不超過速度變化率運(yùn)算部17的輸出的絕對(duì)值的方式進(jìn)行修正。由速度變化率運(yùn)算部17得到的修正值在ωs^≤ωsmaxTH時(shí)設(shè)定初始設(shè)定的速度變化率,因此在速度變化率修正部18中ωr*的變化率不被修正。另一方面,若ωs^≥ωsmaxTH,則從速度變化率運(yùn)算部17輸出由最佳速度變化率運(yùn)算部173得到的新的速度變化率,由速度變化率修正部18修正為該值。
另一方面,在ωs^超過了ωsmaxTH的情況下,比較部172判斷為過荷重,向警報(bào)機(jī)構(gòu)19的警報(bào)輸出部191輸出過荷重信號(hào),由顯示部192進(jìn)行視覺顯示,由聲音輸出部193發(fā)出聲音警報(bào)。
如上所述,在本實(shí)施例中,當(dāng)滑動(dòng)頻率推斷值ωs^超過了產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的滑動(dòng)頻率ωsmax所對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH的情況下,改變速度指令ωr*的變化率,修正為重新設(shè)定的值。因此,在與荷重相比,速度指令ωr*的變化率過大時(shí),可降低該變化率而穩(wěn)定地加速。
另外,在滑動(dòng)頻率推斷值ωs^接近于產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的滑動(dòng)頻率ωsmax的時(shí)刻,通過發(fā)出警報(bào)向起重機(jī)等的操作人員傳遞該意思。
(實(shí)施例2)關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例2的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說明。例如,與實(shí)施例1相反,考慮如下情況在低速域,使勵(lì)磁電流Id實(shí)質(zhì)保持為零即Id=0,使q軸電流Iq流動(dòng)比通常的額定轉(zhuǎn)矩電流大的額定電流相當(dāng)值。速度推斷值ωs^在(8)式中作為Id=0的穩(wěn)定解,如(20)式所示。例如,作為Φ2d、Φ2q,利用(6)式、(7)式的Φ2d^、Φ2q^即可。
ωs^=1/T2·Φ2d/Φ2q ………(20)(20)式的ωs^是在(10)式中交換d和q下標(biāo),使極性標(biāo)記反相。因此,產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩τmmax和此時(shí)的滑動(dòng)頻率ωsmax分別與(18)式、(19)式的交換了d和q下標(biāo)而得到量等效。因此,下面,與實(shí)施例1同樣,由圖4的閾值運(yùn)算部171對(duì)與ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH進(jìn)行運(yùn)算,例如使ωsmax變?yōu)閍倍(a≤1)。并且,當(dāng)速度推斷值ωs^超過了ωsmaxTH的情況下,通過改變速度指令ωr*的變化率,可獲得與實(shí)施例1同樣的效果。
(實(shí)施例3)關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例3的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說明。本實(shí)施例3中,在圖4的最佳速度變化率運(yùn)算部173中,作為dω/dt2賦予零。由此,速度指令ωr*的變化率與荷重相比過大,在速度變化率設(shè)定部174中,當(dāng)ωs^超過了ωsmaxTH時(shí),作為dω/dtnew輸出零。在圖1的速度變化率修正部18中,ωr*被固定。然后,當(dāng)ωs^降低到ωsmaxTH以下時(shí),從速度變化率設(shè)定部174輸出初始設(shè)定的速度變化率,因此在速度變化率修正部18中,ωr*的變化率不被修正。在本實(shí)施例3中,形成了使速度指令的變化率實(shí)質(zhì)為零的速度指令的變化阻止機(jī)構(gòu),與實(shí)施例1、2相比,最佳速度變化率運(yùn)算部173中的設(shè)定被簡(jiǎn)化,速度變化率從平均上達(dá)到最佳值。
(實(shí)施例4)關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例4的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說明。本實(shí)施例4中,在圖4的最佳速度變化率運(yùn)算部173中,作為dω/dt2賦予最大轉(zhuǎn)矩推斷值×規(guī)定值/J。最大轉(zhuǎn)矩推斷值例如可根據(jù)(19)式運(yùn)算。通常認(rèn)為最大轉(zhuǎn)矩與荷重轉(zhuǎn)矩之差即加速轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩的0.1倍~0.7倍的程度,上述規(guī)定值設(shè)定為0.1~0.7的程度即可。在本實(shí)施例4中,與實(shí)施例3同樣,最佳速度變化率運(yùn)算部173中的設(shè)定被簡(jiǎn)化,而且與實(shí)施例3相比,具有可實(shí)現(xiàn)快的加速的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施例5)圖5是本發(fā)明的實(shí)施例5的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的速度變化率運(yùn)算部的構(gòu)成圖。關(guān)于實(shí)施例5,對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說明。
首先,由閾值運(yùn)算部171對(duì)與ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH進(jìn)行運(yùn)算。例如與實(shí)施例1同樣使ωsmax變?yōu)閍倍(a≤1)。在減法運(yùn)算部175中,取出ωs^和與ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH的偏差,通過速度變化率設(shè)定部176對(duì)dω/dtnew進(jìn)行運(yùn)算。例如,速度變化率設(shè)定部176由比例或比例積分器構(gòu)成。由此,按照ωs^接近輸出最大轉(zhuǎn)矩的ωsmax的方式修正ωr*變化率。
根據(jù)本實(shí)施例5,在速度變化率相對(duì)于荷重過大的情況下,降低該變化率,而在速度變化率小的情況下,提高變化率,由此可設(shè)定最佳的速度變化率。
(實(shí)施例6)圖6是本發(fā)明的實(shí)施例6的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的整體控制框圖。關(guān)于實(shí)施例6,對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說明。
在速度修正值運(yùn)算部20中,根據(jù)ωs^和與ωsmax對(duì)應(yīng)的閾值ωsmaxTH的差輸出速度修正值Δωr*。在速度修正部21中,根據(jù)Δωr*修正ωr*。例如,在ωs^超過了ωsmaxTH的情況下,Δωr*使ωr*僅降低規(guī)定值,或者用將與ωs^與ωsmax的差分對(duì)應(yīng)的值乘比例增益而得到的值、或乘比例積分增益而得到的值進(jìn)行修正。
在該實(shí)施例6中,形成了使速度指令降低的速度指令降低機(jī)構(gòu),可獲得與實(shí)施例1和實(shí)施例4等效的效果。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,具備根據(jù)速度指令使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的電力變換器,其中包括滑動(dòng)頻率運(yùn)算部,對(duì)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算;和變化率降低機(jī)構(gòu),在運(yùn)算出的所述滑動(dòng)頻率在規(guī)定范圍接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率時(shí),降低所述速度指令的變化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率運(yùn)算部,對(duì)使所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的所述最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,速度指令的所述變化率降低機(jī)構(gòu)具備增加率降低機(jī)構(gòu),其降低所述速度指令的增加率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,速度指令的所述變化率降低機(jī)構(gòu)具備速度指令的變化阻止機(jī)構(gòu),其使所述速度指令的變化率實(shí)質(zhì)為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,速度指令的所述變化率降低機(jī)構(gòu)具備速度指令降低機(jī)構(gòu),其使所述速度指令降低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,速度指令的所述變化率降低機(jī)構(gòu)具備根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩推斷值設(shè)定所述速度指令的變化率的機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備根據(jù)所述滑動(dòng)頻率的運(yùn)算值接近所述最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率的程度來修正速度指令的變化率的機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備如下機(jī)構(gòu)在所述速度指令或速度相當(dāng)值為規(guī)定值以下的區(qū)域,設(shè)定勵(lì)磁電流指令(Id*)使其比此外的區(qū)域大。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~7的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備如下機(jī)構(gòu)在所述速度指令或速度推斷值的任一個(gè)為規(guī)定值以下的區(qū)域,設(shè)定q軸電流指令(Iq*)使其比此外的區(qū)域大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備電流控制機(jī)構(gòu),其在所述速度指令或速度推斷值的任一個(gè)為規(guī)定值以下的區(qū)域,不依賴于負(fù)載的大小,將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流實(shí)質(zhì)地控制在恒定。
11.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,具備根據(jù)速度指令使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的電力變換器,其中包括滑動(dòng)頻率運(yùn)算部,對(duì)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算;和報(bào)知機(jī)構(gòu),在運(yùn)算出的所述滑動(dòng)頻率接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率直至規(guī)定范圍時(shí),以視覺及/或聽覺方式發(fā)出警報(bào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備報(bào)知機(jī)構(gòu),其在運(yùn)算出的所述滑動(dòng)頻率在規(guī)定范圍接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率時(shí)發(fā)出警報(bào),并且還具備變化率降低機(jī)構(gòu),其降低所述速度指令的變化率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,速度指令的所述變化率降低機(jī)構(gòu)具備增加率降低機(jī)構(gòu),其降低所述速度指令的增加率。
14.根據(jù)權(quán)利要求11~13的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備如下機(jī)構(gòu)在所述速度指令或速度相當(dāng)值為規(guī)定值以下的區(qū)域,設(shè)定勵(lì)磁電流指令(Id*)使其比此外的區(qū)域大。
15.根據(jù)權(quán)利要求11~14的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于,具備電流控制機(jī)構(gòu),其不依賴于負(fù)載的大小,將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流實(shí)質(zhì)控制在恒定。
16.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法,所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具備根據(jù)速度指令使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的電力變換器,該驅(qū)動(dòng)方法包括滑動(dòng)頻率運(yùn)算步驟,對(duì)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的滑動(dòng)頻率進(jìn)行運(yùn)算;和變化率降低步驟,在運(yùn)算出的所述滑動(dòng)頻率在規(guī)定范圍接近產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率時(shí),降低所述速度指令的變化率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于,速度指令的所述變化率降低步驟包括增加率降低步驟,降低所述速度指令的增加率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于,速度指令的所述變化率降低步驟包括根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩推斷值設(shè)定所述速度指令的變化率的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求16~18的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于,包括根據(jù)所述滑動(dòng)頻率的運(yùn)算值接近所述最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生滑動(dòng)頻率的程度來修正速度指令的變化率的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求16~19的任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于,包括如下步驟在所述速度指令或速度相當(dāng)值為規(guī)定值以下的區(qū)域,設(shè)定勵(lì)磁電流指令(Id*)使其比此外的區(qū)域大。
全文摘要
一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置,設(shè)有滑動(dòng)頻率運(yùn)算部(15),對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(12)的滑動(dòng)頻率(ωs
文檔編號(hào)H02P23/14GK101039092SQ200710004710
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者永田浩一郎, 奧山俊昭, 山本弘毅, 富田浩之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)