專利名稱：同步電動機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步電動機(jī)控制器，以通過功率轉(zhuǎn)換器以變速驅(qū)動同步電動機(jī)，更具體地說，涉及一種同步電動機(jī)控制器，即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠控制同步電動機(jī)。


圖1是表示常規(guī)同步電動機(jī)控制器的布置的功能方框圖，這種類型例如在Jpn.Pat.Appln.KIKAI Publication No.4-127893中公開。
在圖1中，同步電動機(jī)控制器包括速度計算裝置1，速度控制器2，三相dq轉(zhuǎn)換器3，磁通量計算裝置4，dq軸電流計算裝置5，dq軸電流控制器6，dq三相轉(zhuǎn)換器7，和勵磁電流計算裝置8。
根據(jù)同步電動機(jī)(未示出)的磁極位置檢測值θr，速度計算裝置1執(zhí)行微分運算，并且把結(jié)果作為同步電動機(jī)的速度檢測值ωr輸出。
根據(jù)速度計算裝置1輸出的速度檢測值ωr與同步電動機(jī)的速度參考值ωr的偏差，速度控制器2執(zhí)行比例積分控制，并且根據(jù)同步電動機(jī)的磁通量參考值φ*，確定和輸出同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*。
根據(jù)同步電動機(jī)的三相電樞電流檢測值Iu、Iv和Iw，三相dq轉(zhuǎn)換器3確定同步電動機(jī)的磁極方向的電流的d軸電流檢測值，和與磁極垂直方向的電流的q軸電流檢測值，并且輸出結(jié)果值。
根據(jù)同步電動機(jī)的d軸電流和q軸電流及勵磁電流檢測值If，磁通量計算裝置4不僅使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算dq軸間隙磁通量φgd和φgq，而且還根據(jù)dq軸間隙磁通量φgd和φgq，計算內(nèi)部相位差角度δ，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*，dq軸電流計算裝置5使用內(nèi)部相位差角度δ，計算dq軸電流參考值Id*和Iq*，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)dq軸電流檢測值Id和Iq與dq軸電流參考值Id*和Iq*的偏差，dq軸電流控制器6分別對d軸和q軸各自執(zhí)行比例積分控制，并且確定和輸出dq軸電壓參考值Vd*和Vq*。
根據(jù)dq軸電壓參考值Vd*和Vq*及磁極位置檢測值θr，dq三相轉(zhuǎn)換器7確定三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*，同步電動機(jī)的電樞功率轉(zhuǎn)換器控制電樞電壓。
根據(jù)磁通量參考值φ*，勵磁電流計算裝置8確定勵磁電流參考值If*，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)勵磁電流參考值If*，同步電動機(jī)的勵磁功率轉(zhuǎn)換器控制勵磁電流。
在如上所述的常規(guī)同步電動機(jī)控制器中，同步電動機(jī)的電樞電流的d軸和q軸以dq坐標(biāo)的直流電流量獨立地控制。為了增加或減小dq軸電流，必須增加或減小dq軸電壓的幅值，這樣意味著在三相坐標(biāo)上增加或減小幅值。因此，當(dāng)必須增加電樞電流以增加轉(zhuǎn)矩時，同時同步電動機(jī)在額定電壓下操作時，必須使功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓比額定電壓高。
結(jié)果，必須使功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓高于同步電動機(jī)的額定電壓。這樣降低了功率轉(zhuǎn)換器的電壓使用效率。
在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓達(dá)到最大輸出電壓并且飽和的狀態(tài)下，電流控制的響應(yīng)速度會降低或變得不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是提供一種同步電動機(jī)控制器，即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠穩(wěn)定地控制同步電動機(jī)。
上述目的通過下列設(shè)備來實現(xiàn)。
權(quán)利要求1的本發(fā)明是一種通過功率轉(zhuǎn)換器以變速驅(qū)動同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制器，包括速度控制裝置，以根據(jù)同步電動機(jī)的速度檢測值與同步電動機(jī)的速度參考值的偏差，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值；三相PQ轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流值和無功電流值；有功電流控制裝置，以根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的有功電流值與速度控制裝置計算的有功電流參考值的偏差，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值；電壓相位計算裝置，以根據(jù)有功功率控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值；和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流是通過改變電壓的相位，同時使功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的幅值保持恒定來控制的。這樣即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠使同步電動機(jī)得到穩(wěn)定地控制。
權(quán)利要求2的本發(fā)明是權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，還包括無功電流控制裝置，以根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的無功電流值與功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流參考值的偏差，計算同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值；和勵磁電流計算裝置，以根據(jù)無功電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值和同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求2的本發(fā)明的同步電動機(jī)，功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流能控制為給定值。將無功電流特別減小到零，能夠使功率因數(shù)保持為1。
權(quán)利要求3的本發(fā)明是權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，還包括高通濾波器，以根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的無功電流值，計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值，并且代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算值，以根據(jù)高通濾波器計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求3的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，能使因電壓相位振蕩而引起發(fā)生的有功電流的振蕩得到控制。
權(quán)利要求4的本發(fā)明是權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，代替該三相dq轉(zhuǎn)換裝置，使用三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流，還包括磁通量計算裝置，以根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度，并且代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算裝置，以根據(jù)磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求4的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償電壓相位參考值來改善有功電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求5的本發(fā)明是權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，還包括電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)速度控制裝置計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值，并且代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算裝置，以根據(jù)電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求5的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償電壓相位參考值來改善有功電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求6的本發(fā)明是權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，還包括放大裝置，以根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的有功電流值與速度控制裝置計算的有功電流參考值的偏差，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值，和加法裝置，以把放大裝置計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，并且輸出校正值，而且代替該極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，使用極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)加法裝置輸出的校正電壓幅值參考值和電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求6的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，能通過補(bǔ)償電壓幅值來改善有功電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求7的本發(fā)明是權(quán)利要求2的同步電動機(jī)控制器，還包括三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流；磁通量計算裝置，以根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度；電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)速度控制裝置計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值；和勵磁電流前饋計算裝置，以根據(jù)磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，速度控制裝置計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值，并且代替該勵磁電流計算裝置，使用勵磁電流計算裝置，以根據(jù)勵磁電流前饋計算裝置計算的勵磁電流前饋值，無功電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求7的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過調(diào)節(jié)勵磁電流來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償勵磁電流參考值來改善無功電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求8的本發(fā)明是一種通過功率轉(zhuǎn)換器以變速驅(qū)動同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制器，包括速度控制裝置，以根據(jù)同步電動機(jī)的速度檢測值與同步電動機(jī)的速度參考值的偏差，計算同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值；三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流；磁通量計算裝置，以根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度；三相MT轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，和三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，計算磁通量電流值或同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流值；轉(zhuǎn)矩電流控制裝置，以根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流值與速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值；電壓相位計算裝置，以根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值；和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求8的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流是通過改變電壓的相位，同時使功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值保持恒定來控制的。因此，即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，同步電動機(jī)也能得到穩(wěn)定地控制。
權(quán)利要求9的本發(fā)明是權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，還包括磁通量電流控制裝置，以根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的磁通量電流值與同步電動機(jī)的磁通量電流參考值的偏差，計算同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值，并且代替該勵磁電流計算裝置，使用勵磁電流計算裝置，以根據(jù)磁通量電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值和同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求9的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，同步電動機(jī)的磁通量電流能控制為給定值。將磁通量特別減小到零，能夠使同步電動機(jī)的功率因數(shù)保持為1。
權(quán)利要求10的本發(fā)明是權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，還包括高通濾波器，以根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的磁通量電流值，計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值，并且代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算裝置，以根據(jù)高通濾波器計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求10的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，能抑制由于電壓相位的振蕩而引起發(fā)生的轉(zhuǎn)矩電流的振蕩。
權(quán)利要求11的本發(fā)明是權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算裝置，以根據(jù)磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求11的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償電壓相位參考值來改善轉(zhuǎn)矩電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求12的本發(fā)明是權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，還包括電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值，并且代替該電壓相位計算裝置，使用電壓相位計算裝置，以根據(jù)電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求12的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)換電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償電壓相位參考值來改善轉(zhuǎn)矩電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求13的本發(fā)明是權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，還包括放大裝置，以根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流值與速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值；和加法裝置，以把放大裝置計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，并且輸出校正值，而且代替該極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，使用極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)加法裝置輸出的校正電壓幅值參考值，和電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求13的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，能通過補(bǔ)償電壓幅值來改善轉(zhuǎn)矩電流的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求14的本發(fā)明是權(quán)利要求9的同步電動機(jī)控制器，還包括勵磁電流前饋計算裝置，以根據(jù)磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值，并且代替該勵磁電流計算裝置，使用勵磁電流計算裝置，以根據(jù)勵磁電流前饋計算裝置計算的勵磁電流前饋值，磁通量電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求14的本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，當(dāng)通過調(diào)節(jié)勵磁電流來控制同步電動機(jī)的磁通量電流時，能通過以前饋方式補(bǔ)償勵磁電流參考值來改善磁通量電流的響應(yīng)速度。
圖1是表示常規(guī)同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第一實施例的功能方框圖；圖3是幫助說明根據(jù)第一實施例的同步電動機(jī)控制器的操作的電壓-電流矢量圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第二實施例的功能方框圖；圖5是幫助說明根據(jù)第二實施例的同步電動機(jī)控制器的操作的電壓-電流矢量圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第三實施例的功能方框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第四實施例的功能方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第五實施例的功能方框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第六實施例的功能方框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第七實施例的功能方框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第八實施例的功能方框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第九實施例的功能方框圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第十實施例的功能方框圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第十一實施例的功能方框圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第十二實施例的功能方框圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第十三實施例的功能方框圖；以及圖17是根據(jù)本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器的第十四實施例的功能方框圖。
(第一實施例)圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖1部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅對那些和圖1部分不同的部分進(jìn)行說明。
如圖2所示，根據(jù)第一實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即在圖2的布置中，取消了速度控制器2，三相dq轉(zhuǎn)換器3，磁通量計算裝置4，dq軸電流計算裝置5，dq軸電流控制器6，和dq三相轉(zhuǎn)換器，并且代替這些部分，包括了速度控制器2-1，三相PQ轉(zhuǎn)換器9，有功電流控制器10，電壓相位計算裝置11，和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12。
根據(jù)同步電動機(jī)的速度檢測值與同步電動機(jī)的速度參考值的偏差，速度控制器2-1計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值。
根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值，三相PQ轉(zhuǎn)換器9計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流值和無功電流值。
根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換器9計算的有功電流值與速度控制器2-1計算的有功電流參考值的偏差，有功電流控制器10計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值。
根據(jù)有功功率控制器10計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
根據(jù)電壓相位計算裝置11計算的電壓相位參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第一實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
在圖2中，根據(jù)速度檢測值ωr與同步電動機(jī)的速度參考值ωr*的偏差，速度控制器2-1執(zhí)行比例積分控制，并且輸出功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值IP*。
此時，使有功電流參考值IP*的幅值與同步電動機(jī)的磁通量參考值φ*成反比，這樣補(bǔ)償了稍弱勵磁區(qū)域下轉(zhuǎn)矩的減小。
根據(jù)同步電動機(jī)的三相電樞電流檢測值Iu、Iv和1w，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的相位參考值θ*，三相PQ轉(zhuǎn)換器9確定功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流值IP和無功電流值IQ，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)有功電流值IP與有功電流參考值IP*的偏差，有功電流控制器10執(zhí)行比例積分控制，并且確定和輸出功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值△θ*。
根據(jù)電壓相位補(bǔ)償值△θ*和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11用下列公式，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*，并且輸出結(jié)果θ*=θr+△θ*根據(jù)電壓相位參考值θ*和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值V1*，極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12用下列公式，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*Vu*=V1*cosθ*Vv*=V1*COS(θ*-120°)Vw*=V1*COS(θ*-240°)根據(jù)如上所述確定的三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*，功率轉(zhuǎn)換器控制同步電動機(jī)的電樞電壓。
其次，將具體參考圖3，敘述根據(jù)第一實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
圖3是某一時刻的電壓-電流矢量圖，其中V1是功率轉(zhuǎn)換器輸出電壓矢量，I1是同步電動機(jī)的電樞電流矢量，Vg是同步電動機(jī)的間隙電壓矢量，以及VL是施加在同步電動機(jī)的電樞漏感L1的電壓矢量。
各電壓矢量滿足下列公式VL=V’l-Vg電樞電流矢量I1由下列公式表示I1=VL／jωL1
其中ω是電角頻率。
當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓矢量的相位從V1到V1增加△θ，其幅值保持不變時，施加在電樞漏感L的電壓矢量由下列公式表示VL=V1-Vg另外，電樞電流矢量由下列公式表示I’1=V’L／jωL1由于上述原因，增加相位引起電樞電流增加，這樣結(jié)果引起電樞電流中包括的有功電流分量增加。相反，減小相位引起有功電流分量減小。
如上所述，應(yīng)用第一實施例的同步電動機(jī)控制器，因為僅允許改變相位，使電樞電壓的幅值保持為恒定值，所以能控制電樞電流，這樣即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠使同步電動機(jī)得到穩(wěn)定地控制。
(第二實施例)圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅對那些和圖1部分不同的部分進(jìn)行說明。
如圖4所示，根據(jù)第二實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖2的布置增加無功電流控制器13，并且用勵磁電流計算裝置8-1代替勵磁電流計算裝置8。
根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換器9計算的無功電流值與功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流參考值的偏差，無功電流控制器13計算同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值。
根據(jù)無功電流控制器13計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，勵磁電流計算裝置8-1計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第二實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同的部分的操作的說明。以下將僅敘述那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖4中，根據(jù)無功電流值IQ與功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流參考值IQ*的偏差，無功電流控制器13執(zhí)行比例積分控制，并且確定和輸出同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值△If*。
根據(jù)勵磁電流補(bǔ)償值△If*和磁通量參考值φ*，勵磁電流裝置8-1用下列公式計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值If*，并且輸出結(jié)果If*=φ*/Md-△If*其中Md是同步電動機(jī)d軸互感。
根據(jù)如上所述確定的勵磁電流參考值If*，功率轉(zhuǎn)換器控制同步電動機(jī)的勵磁電流。
其次，將更具體地參考圖5，說明根據(jù)第二實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
圖5是如圖3那樣在某一時刻的電壓-電流矢量圖。
考慮無功參考值為零的情況。當(dāng)已使無功電流控制器調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流，然后已使同步電動機(jī)的間隙電壓矢量從Vg變?yōu)閂’g時，施加在電樞漏感L的電壓矢量從VL變?yōu)閂’L。
此時，如果功率轉(zhuǎn)換器的輸出矢量V1與施加在電樞漏感L的電壓矢量V’L成直角，則功率轉(zhuǎn)換器的輸出矢量V1和電樞電流矢量I1具有相同的相位，結(jié)果功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流變?yōu)榱恪?br> 類似地，當(dāng)無功電流參考值不為零時，無功電流控制器13能夠使功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流跟隨參考值。
如上所述，第二實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第一實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且能夠使功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流控制為給定值。當(dāng)使無功電流特別為零時，這樣有可能使得功率轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)保持為1。
(第三實施例)圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅對那些和圖2部分不同的部分進(jìn)行說明。
如圖6所示，根據(jù)第三實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖2的布置增加高通濾波器14，并且用電壓相位計算裝置11-1代替電壓相位計算裝置11。
根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換器9計算的無功電流值，高通濾波器14計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值。
根據(jù)高通濾波器14計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，有功電流控制器10計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-1計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第三實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同的部分的操作的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖6中，高通濾波器14通過從功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流值IQ除去直流分量，檢測無功電流中包括的振蕩分量，通過用適當(dāng)系數(shù)乘檢測的振蕩分量，確定功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位振蕩補(bǔ)償值θd*，并且輸出確定的補(bǔ)償值。
根據(jù)電壓相位振蕩補(bǔ)償值θd*，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-1用下列公式計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*，并且輸出結(jié)果θ*=θr+△θ*+θd*如上所述，第三實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第一實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且在通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，還抑制了由于電壓相位的振蕩而引起發(fā)生的有功電流的振蕩。
(第四實施例)圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分。
如圖7所示，根據(jù)第四實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖2的布置增加磁通量計算裝置4，并且用三相dq轉(zhuǎn)換器3和電壓相位計算裝置11-2來代替三相dq轉(zhuǎn)換器3和電壓相位計算裝置11。
根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，三相dq轉(zhuǎn)換器3計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流。
根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換器3計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，磁通量計算裝置4用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度。
根據(jù)磁通量計算裝置4計算的內(nèi)部相位差角度，有功電流控制器10計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-2計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第四實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同的部分的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖7中，根據(jù)三相電流檢測值Iu、Iv和Iw，及同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，三相dq轉(zhuǎn)換器3確定d軸電流值Id，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值Iq，或與磁極垂直方向的電樞電流。然后，三相dq轉(zhuǎn)換器3輸出結(jié)果。
根據(jù)同步電動機(jī)的dq軸電流值Id和Iq，及勵磁電流檢測值If，磁通量計算裝置4用下列公式計算同步電動機(jī)的dq軸間隙磁通量φgd和φgq，及內(nèi)部相位差角度δ，并且輸出結(jié)果φgd=Md(Id+If)φgq=Mq·Iqδ=tan-1(φgq/φgd)
其中Md和Mq是同步電動機(jī)的dq軸互感。
間隙磁通量可以考慮同步電動機(jī)的阻尼電流來計算。
根據(jù)內(nèi)部相位差角度δ，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-2用下列公式計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*，并且輸出結(jié)果θ*=θr+△θ*+δ如上所述，第四實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第一實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，因為電壓相位參考值θ*以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善用功電流控制的響應(yīng)速度。
(第五實施例)圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分。
如圖8所示，根據(jù)第五實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖2的布置增加電壓相位前饋計算裝置15，并且用電壓相位計算裝置11-3代替電壓相位計算裝置11。
根據(jù)速度控制器2-1計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，電壓相位前饋計算裝置15用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值。
根據(jù)電壓相位前饋計算裝置15計算的電壓相位前饋值，有功電流控制器10計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-3計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第五實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同的部分的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖8中，根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值Ip*和電壓幅值參考值V1*，電壓相位前饋計算裝置15用下列公式計算電壓相位前饋值θFF*，并且輸出結(jié)果θFF*=tan-1(XL·Ip*/(V1*-Ra·Ip*))其中XL是同步電動機(jī)的電樞漏抗，Ra是同步電動機(jī)的電樞電阻。
根據(jù)電壓前饋值θFF*，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-3用下列公式計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*，并且輸出結(jié)果θ*=θr+△θ*+θFF*如上所述，第五實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第一實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，因為電壓相位參考值θ*以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善有功電流控制的響應(yīng)速度。
(第六實施例)圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分。
如圖9所示，根據(jù)第六實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖2的布置增加放大器16和加法器17，并且用極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12代替極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12。
根據(jù)三相PQ轉(zhuǎn)換器9計算的有功電流值與速度控制器2-1計算的有功電流參考值的偏差，放大器16計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值。
加法器17把放大器16計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值，并且輸出校正值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第六實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同的部分的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖9中，放大器16用適當(dāng)?shù)南禂?shù)放大有功電流值Ip與功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值Ip*的偏差，從而用下列公式確定功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓振蕩補(bǔ)償值△V1*△V1*=K(Ip*-Ip)其中K是放大器的系數(shù)。
加法器17把電壓幅值補(bǔ)償值△V1*加到電壓幅值參考值V1*，并且輸出新的電壓幅值參考值V1**。
根據(jù)電壓幅值參考值V1**和電壓相位參考值θ*，極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12-1用下列公式計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*Vu*=V1**cosθ*Vv*=V1**cos(θ*-120°)Vw*=V1**cos(θ*-240°)如上所述，第六實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第一實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變電壓相位來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流時，因為電壓幅值得到補(bǔ)償，所以還改善有功電流控制的響應(yīng)速度。
(第七實施例)圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖4部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖4部分不同的部分。
如圖10所示，根據(jù)第七實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖4的布置增加三相dq轉(zhuǎn)換器3，磁通量計算裝置4，電壓前饋計算裝置15，和勵磁電流前饋計算裝置18，并且用勵磁電流計算裝置8-2代替勵磁電流計算裝置8。
根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，三相dq轉(zhuǎn)換器3計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流。
根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換器3計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，磁通量計算裝置4用同步電動機(jī)的常數(shù)計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度。
根據(jù)速度控制器2-1計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，電壓相位前饋計算裝置15用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值。
根據(jù)磁通量計算裝置4計算的內(nèi)部相位差角度，電壓相位前饋計算裝置15計算的電壓相位前饋值，速度控制器2-1計算的有功電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，勵磁電流前饋計算裝置18用同步電動機(jī)的常數(shù)計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值。
根據(jù)勵磁電流前饋計算裝置18計算的勵磁電流前饋值，無功電流控制器13計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，勵磁電流計算裝置8-2計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第七實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖4部分相同的部分的說明。將僅說明那些和圖4部分不同的部分的操作。
在圖10中，根據(jù)同步電動機(jī)的三相電樞電流檢測值Iu、Iv和Iw，及磁極位置檢測值θr，三相dq轉(zhuǎn)換器3確定d軸電流檢測值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電流，和q軸電流檢測值Iq，或與磁極垂直方向的電流，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)同步電動機(jī)的d軸電流Id和q軸電流Iq，及勵磁電流檢測值If，磁通量計算裝置4不僅用同步電動機(jī)的常數(shù)計算dq軸間隙磁通量φgd和φgq，而且還根據(jù)dq軸間隙磁通量φgd和φgq，計算內(nèi)部相位差角度δ，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)有功電流參考值Ip*和電壓的電壓幅值參考值V1*，電壓相位前饋計算裝置15用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值θFF*，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值Ip*和電壓幅值參考值V1*，電壓相位前饋計算值θFF*，及同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度δ，勵磁電流前饋計算裝置18用下列公式，計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值IfFF*，并且輸出結(jié)果IfFF*=((V1*-RaIp*)2+(XLIp*)2-(XaqIp*cos(θFF*+δ))2+XadIp*sin(θFF*+δ))Xad]]>其中Xad和Xaq是同步電動機(jī)的dq軸互抗。
根據(jù)勵磁電流前饋值IfFF*，勵磁電流補(bǔ)償值△If*，和磁通量參考值φ*，勵磁電流計算裝置8-2用下列公式計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值If*，并且輸出結(jié)果If*=φ*/Md+IfFF*-△If*如上所述，第七實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第二實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過調(diào)節(jié)勵磁電流來控制功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流時，因為勵磁電流參考值以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善無功電流控制的響應(yīng)速度。
(第八實施例)雖然第一實施例根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流執(zhí)行控制，但是本發(fā)明的第八實施例根據(jù)同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流執(zhí)行控制。
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖2部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分。
如圖11所示，根據(jù)第八實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即從圖2的布置中取消速度控制器2-1，三相PQ轉(zhuǎn)換器9，和有功電流控制器10，并且代替這些部分，使用速度控制器2，三相dq轉(zhuǎn)換器3，磁通量計算裝置4，三相MT轉(zhuǎn)換器19，和轉(zhuǎn)矩電流控制器20。
根據(jù)同步電動機(jī)的速度檢測值與同步電動機(jī)的速度參考值之間的偏差，速度控制器2計算同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值。
根據(jù)三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，三相dq轉(zhuǎn)換器3計算d軸電流值，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流。
根據(jù)三相dq轉(zhuǎn)換器3計算的d軸電流值和q軸電流值，及同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，磁通量計算裝置4用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度。
根據(jù)磁通量計算裝置4計算的內(nèi)部相位差角度，同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，和三相電流檢測值，或同步電動機(jī)的電樞電流，三相MT轉(zhuǎn)換器19計算磁通量電流值和同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流值。
根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換器19計算的轉(zhuǎn)矩電流值與速度控制器2計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，轉(zhuǎn)矩電流控制器20計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第八實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖2部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖2部分不同的部分的操作。
在圖11中，根據(jù)速度計算裝置1輸出的速度檢測值ωr與同步電動機(jī)的速度參考值ωr*的偏差，速度控制器2執(zhí)行比例積分控制，根據(jù)同步電動機(jī)的磁通量參考值φ*，確定同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)三相電流檢測值Iu、Iv和Iw，或同步電動機(jī)的電樞電流，及同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，三相dq轉(zhuǎn)換器3確定d軸電流值Id，或同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值Iq，或與磁極垂直方向的電樞電流。
根據(jù)同步電動機(jī)的dq軸電流值Id和Iq，及勵磁電流檢測值If，磁通量計算裝置4以和第四實施例類似的方式，計算同步電動機(jī)的dq軸間隙磁通量φgd和φgq，及內(nèi)部相位差角度δ。
根據(jù)同步電動機(jī)的三相電樞電流檢測值Iu、Iv和Iw，同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度δ，及磁極位置檢測值θr，三相MT轉(zhuǎn)換器19確定同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流值IT和磁通量電流值IM，并且輸出結(jié)果。
根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流值IT與轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*的偏差，轉(zhuǎn)矩電流控制器20執(zhí)行比例積分控制，并且確定和輸出功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位補(bǔ)償值△θ*。
如上所述，應(yīng)用根據(jù)第八實施例的同步電動機(jī)控制器，因為電樞電壓的幅值保持恒定，并且僅改變相位，所以電樞電流能得到控制。這樣即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠使同步電動機(jī)得到穩(wěn)定地控制。
(第九實施例)圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖11部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分。
如圖12所示，根據(jù)第九實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖11的布置增加磁通量電流控制器21，并且用勵磁電流計算裝置8-1代替勵磁電流計算裝置8。
根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換器19計算的磁通量電流值與同步電動機(jī)的磁通量電流參考值的偏差，磁通量電流控制器21計算同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值。
根據(jù)磁通量電流控制器21計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，勵磁電流計算裝置8-1計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第九實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖11部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分的操作。
在圖12中，根據(jù)磁通量電流值IM與同步電動機(jī)的磁通量電流參考值IM*的偏差，磁通量電流控制器21執(zhí)行比例積分控制，并且確定和輸出同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值△If*。
根據(jù)勵磁電流補(bǔ)償值△If*和同步電動機(jī)的磁通量參考值φ*，勵磁電流計算裝置8-1確定同步電動機(jī)的勵磁電流參考值If*，并且輸出結(jié)果。
如上所述，第九實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第八實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且還能夠使同步電動機(jī)的磁通量電流控制為給定值。當(dāng)使磁通量電流特別減小到零時，這樣有可能使同步電動機(jī)的功率因數(shù)保持為1。
(第十實施例)圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖11部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分。
如圖13所示，根據(jù)第十實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖11的布置增加高通濾波器14-1，并且用電壓相位計算裝置11-1代替電壓相位計算裝置11。
根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換器19計算的磁通量電流值，高通濾波器14-1計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值。
根據(jù)高通濾波器14-1計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，轉(zhuǎn)矩電流控制器20計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-1計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第十實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖11部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分的操作。
在圖13中，高通濾波器14-1通過從同步電動機(jī)的磁通量電流值IM除去直流分量，檢測磁通量電流中包括的振蕩分量，通過用適當(dāng)系數(shù)乘檢測的振蕩分量，確定功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位振蕩補(bǔ)償值θd*，并且輸出確定的補(bǔ)償值。
根據(jù)電壓相位振蕩補(bǔ)償值θd*，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-1以和第三實施例相同的方式，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*。
如上所述，第十實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第八實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，還抑制由于電壓相位振蕩所引起發(fā)生的轉(zhuǎn)矩電流的振蕩。
(第十一實施例)圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖11部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分。
如圖14所示，根據(jù)第十一實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即用電壓相位計算裝置11-2代替圖11布置中的電壓相位計算裝置11。
根據(jù)磁通量計算裝置4計算的內(nèi)部相位差角度，轉(zhuǎn)矩電流控制器20計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-2計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第十一實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖11部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分的操作。
在圖14中，根據(jù)內(nèi)部相位差角度δ，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-2計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位θ*參考值，并且輸出結(jié)果。
如上所述，第十一實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第八實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，因為電壓相位參考值以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善轉(zhuǎn)矩電流控制的響應(yīng)速度。
(第十二實施例)圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖11部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分。
如圖15所示，根據(jù)第十二實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖11的布置增加電壓相位前饋計算裝置15-1，并且用電壓相位計算裝置11-3代替電壓相位計算裝置11。
根據(jù)速度控制器2計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，電壓相位前饋計算裝置15-1用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值。
根據(jù)電壓相位前饋計算裝置15-1計算的電壓相位前饋值，轉(zhuǎn)矩電流控制器20計算的電壓相位補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，電壓相位計算裝置11-3計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第十二實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖11部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分的操作。
在圖15中，根據(jù)同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值V1*，電壓相位前饋計算裝置15用下列公式計算電壓相位前饋值θFF*，并且輸出結(jié)果θFF*=sin-1(XL·IT*/V1*)根據(jù)電壓相位前饋值θFF*，電壓相位補(bǔ)償值△θ*，和同步電動機(jī)的磁極位置檢測值θr，電壓相位計算裝置11-3計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值θ*。
如上所述，第十二實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第八實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，因為電壓相位參考值以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善轉(zhuǎn)矩電流控制的響應(yīng)速度。
(第十三實施例)圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖11部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分。
如圖16所示，根據(jù)第十三實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖11的布置增加放大器16-1和加法器17，并且用極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12-1代替極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12。
根據(jù)三相MT轉(zhuǎn)換器19計算的轉(zhuǎn)矩電流值與速度控制器2計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，放大器16-1計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值。
加法器17把放大器16-1計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值，并且輸出校正值。
根據(jù)加法器17輸出的校正電壓幅值參考值，和電壓相位計算裝置11計算的電壓相位參考值，極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12-1計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的三相電壓參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第十三實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖11部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖11部分不同的部分的操作。
在圖16中，放大器16-1用適當(dāng)系數(shù)放大轉(zhuǎn)矩電流值IT與同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*的偏差，從而用下列公式確定功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓振蕩補(bǔ)償值△V1*△V1*=K(IT*·IT)加法器17把電壓幅值補(bǔ)償值△V1*加到電壓幅值參考值V1*，并且輸出新的電壓幅值參考值V1**。
根據(jù)電壓幅值參考值V1**和電壓相位參考值θ*，極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換器12-1以和第六實施例相同的方式，計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值Vu*、Vv*和Vw*。
如上所述，第十三實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第八實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過改變功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓相位來控制同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流時，因為電壓幅值得到補(bǔ)償，所以還改善轉(zhuǎn)矩電流控制的響應(yīng)速度。
(第十四實施例)圖17是表示根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例的同步電動機(jī)控制器的布置的一例的功能方框圖。那些和圖12部分相同的部分用同樣的標(biāo)號表示，并且將省略對它們的說明。將僅說明那些和圖12部分不同的部分。
如圖17所示，根據(jù)第十四實施例的同步電動機(jī)控制器為這樣，即對圖12的布置增加勵磁電流前饋計算裝置18-1，并且用勵磁電流計算裝置8-2代替勵磁電流計算裝置8-1。
根據(jù)磁通量計算裝置4計算的內(nèi)部相位差角度，速度控制器2計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，勵磁電流前饋計算裝置18-1用同步電動機(jī)的常數(shù)，計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值。
根據(jù)勵磁電流前饋計算裝置18-1計算的勵磁電流前饋值，磁通量電流控制器21計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和同步電動機(jī)的磁通量參考值，勵磁電流計算裝置8-2計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
其次，將說明根據(jù)如上所述構(gòu)成的第十四實施例的同步電動機(jī)控制器的操作。
將省略對那些和圖12部分相同部分的操作的說明。將僅說明那些和圖12部分不同的部分的操作。
在圖17中，根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值V1*，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值IT*，和內(nèi)部相位差角度δ，勵磁電流前饋計算裝置18-1用下列公式計算同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值IfFF*，并且輸出結(jié)果IfFF*=(((V1*)2-(XLIT*)2-RaTT*)2-(XaqIT*cos)2+XadIT*sinδ)Xad]]>根據(jù)計算的勵磁電流前饋值IfFF*，勵磁電流補(bǔ)償值△If*，和同步電動機(jī)的磁通量參考值φ*，勵磁電流計算裝置8-2計算同步電動機(jī)的勵磁電流參考值If*。
如上所述，第十四實施例的同步電動機(jī)控制器不僅產(chǎn)生和第九實施例的同步電動機(jī)控制器相同的效果，而且當(dāng)通過調(diào)節(jié)勵磁電流來控制同步電動機(jī)的磁通量電流時，因為勵磁電流參考值以前饋方式得到補(bǔ)償，所以還改善磁通量電流控制的響應(yīng)速度。
如上所述，應(yīng)用本發(fā)明的同步電動機(jī)控制器，因為功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的幅值保持恒定，并且允許改變相位，所以同步電動機(jī)的電流控制得到穩(wěn)定地執(zhí)行。這樣即使當(dāng)使得功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓等于同步電動機(jī)的額定電壓時，也能夠使同步電動機(jī)得到穩(wěn)定地控制。
權(quán)利要求
1．一種通過功率轉(zhuǎn)換器以變速驅(qū)動同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制器，其特征在于包括速度控制裝置，以根據(jù)所述同步電動機(jī)的速度檢測值與所述同步電動機(jī)的速度參考值的偏差，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值；三相PQ轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或所述同步電動機(jī)的電樞電流，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流值和無功電流值；有功電流控制裝置，以根據(jù)所述三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的有功電流值與所述速度控制裝置計算的有功電流參考值的偏差，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值；電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述有功功率控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值；和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)所述電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括無功電流控制裝置，以根據(jù)所述三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的無功電流值與所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的無功電流參考值的偏差，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值；和勵磁電流計算裝置，以根據(jù)所述無功電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括一個高通濾波器，以根據(jù)所述三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的無功電流值，計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值，并且使用一個電壓相位計算裝置代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述高通濾波器計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，所述有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，其特征在于使用一個三相dq轉(zhuǎn)換裝置代替所述三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或所述同步電動機(jī)的電樞電流，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或所述同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流，還包括磁通量計算裝置，以根據(jù)所述三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及所述同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度，并且使用一個電壓相位計算裝置代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，所述有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)所述速度控制裝置計算的有功電流參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值，并且使用一個電壓相位計算裝置代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，所述有功電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括放大裝置，以根據(jù)所述三相PQ轉(zhuǎn)換裝置計算的有功電流值與所述速度控制裝置計算的有功電流參考值的偏差，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值，和加法裝置，以把所述放大裝置計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，并且輸出校正值，并且使用一個極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置代替所述極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)所述加法裝置輸出的校正電壓幅值參考值，和所述電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
7．根據(jù)權(quán)利要求2的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或所述同步電動機(jī)的電樞電流，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或所述同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流，磁通量計算裝置，以根據(jù)所述三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及所述同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度，電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)所述速度控制裝置計算的有功電流參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓幅值參考值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值，和勵磁電流前饋計算裝置，以根據(jù)所述磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，所述電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，所述速度控制裝置計算的有功電流參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值，并且使用一個勵磁電流計算裝置代替所述勵磁電流計算裝置，以根據(jù)所述勵磁電流前饋計算裝置計算的勵磁電流前饋值，所述無功電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
8．一種通過功率轉(zhuǎn)換器以變速驅(qū)動同步電動機(jī)的同步電動機(jī)控制器，其特征在于包括速度控制裝置，以根據(jù)所述同步電動機(jī)的速度檢測值與所述同步電動機(jī)的速度參考值的偏差，計算所述同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流參考值；三相dq轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)三相電流檢測值，或所述同步電動機(jī)的電樞電流，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算d軸電流值，或所述同步電動機(jī)的磁極方向的電樞電流，和q軸電流值，或與磁極垂直方向的電樞電流；磁通量計算裝置，以根據(jù)所述三相dq轉(zhuǎn)換裝置計算的d軸電流值和q軸電流值，及所述同步電動機(jī)的勵磁電流檢測值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述同步電動機(jī)的內(nèi)部相位差角度；三相MT轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)所述磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，和三相電流檢測值，或所述同步電動機(jī)的電樞電流，計算所述同步電動機(jī)的磁通量電流值和轉(zhuǎn)矩電流值；轉(zhuǎn)矩電流控制裝置，以根據(jù)所述三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流值與所述速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值；電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值；和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)所述電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括磁通量電流控制裝置，以根據(jù)所述三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的磁通量電流值與所述同步電動機(jī)的磁通量電流參考值的偏差，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流補(bǔ)償值，并且使用一個勵磁電流計算裝置代替所述勵磁電流計算裝置，以根據(jù)所述磁通量電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括一個高通濾波器，以根據(jù)所述三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的磁通量電流值，計算電壓相位振蕩補(bǔ)償值，并且使用一個電壓相位計算裝置代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述高通濾波器計算的電壓相位振蕩補(bǔ)償值，所述轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，其特征在于，使用一個電壓相位計算裝置，代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，所述轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
12．根據(jù)權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括電壓相位前饋計算裝置，以根據(jù)所述速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位前饋值，并且使用一個電壓相位計算裝置代替所述電壓相位計算裝置，以根據(jù)所述電壓相位前饋計算裝置計算的電壓相位前饋值，所述轉(zhuǎn)矩電流控制裝置計算的電壓相位補(bǔ)償值，和所述同步電動機(jī)的磁極位置檢測值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值。
13．根據(jù)權(quán)利要求8的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括放大裝置，以根據(jù)所述三相MT轉(zhuǎn)換裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流值與所述速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值的偏差，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值補(bǔ)償值，和加法裝置，以把所述放大裝置計算的電壓幅值補(bǔ)償值加到所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，以校正所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，并且輸出校正值，并且使用一個極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，代替所述極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)所述加法裝置輸出的校正電壓幅值參考值，和所述電壓相位計算裝置計算的電壓相位參考值，計算所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
14．根據(jù)權(quán)利要求9的同步電動機(jī)控制器，其特征在于還包括勵磁電流前饋計算裝置，以根據(jù)所述磁通量計算裝置計算的內(nèi)部相位差角度，所述速度控制裝置計算的轉(zhuǎn)矩電流參考值，和所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值，使用所述同步電動機(jī)的常數(shù)，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流前饋值，并且使用一個勵磁電流計算裝置，代替所述勵磁電流計算裝置，以根據(jù)所述勵磁電流前饋計算裝置計算的勵磁電流前饋值，所述磁通量電流控制裝置計算的勵磁電流補(bǔ)償值，扣所述同步電動機(jī)的磁通量參考值，計算所述同步電動機(jī)的勵磁電流參考值。
全文摘要
一種同步電動機(jī)控制器包括速度控制裝置2—1,以根據(jù)速度檢測值與同步電動機(jī)的速度參考值的偏差,計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流參考值;三相PQ轉(zhuǎn)換裝置9,以根據(jù)同步電動機(jī)的電樞電流,和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值,計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的有功電流值和無功電流值;有功電流控制裝置10,以根據(jù)有功電流值與有功電流參考值的偏差,計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位補(bǔ)償值;電壓相位計算裝置11,以計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓相位參考值;和極坐標(biāo)三相轉(zhuǎn)換裝置12以根據(jù)電壓相位參考值,和功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的電壓幅值參考值,計算功率轉(zhuǎn)換器輸出的電壓的三相電壓參考值。
文檔編號H02P21/00GK1284213SQ98813352
公開日2001年2月14日 申請日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月30日
發(fā)明者鈴木健太郎, 內(nèi)野廣 申請人:株式會社東芝, 芝府工程株式會社