專利名稱：用于控制整流電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分定義的方法。
交流電機(jī)的扭矩是通過一般為定子的電樞電路、電源電壓和一般為轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電路產(chǎn)生。電源電壓被供入配裝在定子槽內(nèi)的定子線圈。勵(lì)磁是通過永久磁鐵或配裝在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生。扭矩的穩(wěn)定性取決于在電機(jī)的氣隙中產(chǎn)生的場與正弦形狀如何接近。與正弦形狀不同的曲線形狀產(chǎn)生以由包含在其內(nèi)的諧波分量所決定的頻率的扭矩變化，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪音。
除了電源電壓，氣隙場的形狀取決于連同其他的因素的由勵(lì)磁產(chǎn)生的場的形狀。此外，在每相位和極面具有較少數(shù)量的槽的電機(jī)中，顯著的問題為由在每個(gè)槽內(nèi)流動(dòng)的電流產(chǎn)生的所謂的槽諧波場。例如，在每相位具有一個(gè)槽的三相電機(jī)，六重電機(jī)電源頻率是成問題的。
公開的專利申請(qǐng)WO 98/26643提出了一種方案，其中由諧波電壓產(chǎn)生的力矩通過向電機(jī)電源電壓加入諧波來消除，該諧波將補(bǔ)償由槽諧波產(chǎn)生的擾動(dòng)力矩。在這個(gè)方案中，加到電源電壓內(nèi)的諧波電壓產(chǎn)生與擾動(dòng)力矩脈動(dòng)相同的力矩，但是相位相反。然而，應(yīng)用中，對(duì)于電機(jī)調(diào)整，在公開文本中所述的方案難于實(shí)現(xiàn)并且該裝置包括大量的元件。
本發(fā)明的目的是提出一種方案，該方案允許簡單的調(diào)整而無需過多的電壓轉(zhuǎn)換，且同時(shí)減少所需的測(cè)量和控制電路。為實(shí)現(xiàn)此方案，本發(fā)明的方法特征在于權(quán)利要求1的特征部分所述的特征，一些優(yōu)選實(shí)施例的特征在從屬權(quán)利要求中陳述。
根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)的諧波力矩(harmonic moment)通過將一輔助量加到電流基準(zhǔn)而被有效地消除，該輔助量將產(chǎn)生與電機(jī)的擾動(dòng)力矩相位相反的力矩。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，電流調(diào)節(jié)器的飽和通過將電流的第三諧波供給到電流調(diào)節(jié)器內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。
對(duì)于每個(gè)電梯，例如可試驗(yàn)性地確定所需的相位偏移和振幅。
以下，參照附圖借助于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以描述，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于電機(jī)控制的示意圖2說明了電流基準(zhǔn)的產(chǎn)生；以及圖3示出用于電流調(diào)節(jié)器的飽和補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br> 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的實(shí)施例，其中永磁同步電機(jī)2通過變頻器4供電。該同步電機(jī)2被用于通過連接到其軸上的牽引輪13和配裝在牽引輪上的繩索15驅(qū)動(dòng)電梯轎箱11。變頻器4由控制單元6控制，該控制單元產(chǎn)生經(jīng)由導(dǎo)體8施加到變頻器4的開關(guān)(switch)的控制脈沖。反饋量為實(shí)際的電流值10和轉(zhuǎn)子位置角12。
根據(jù)本發(fā)明，利用電流控制反向器(inverter)7實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)2的調(diào)節(jié)。電機(jī)中的轉(zhuǎn)子角度反饋與轉(zhuǎn)子磁鐵的位置同步。這就提供了關(guān)于電機(jī)的d-q坐標(biāo)的位置的信息。通過模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)電流控制。利用微控制器實(shí)現(xiàn)速度和扭矩控制器，是由于其容易參數(shù)化。通過施加三相矢量控制，避免了從定子坐標(biāo)向轉(zhuǎn)子坐標(biāo)的復(fù)雜轉(zhuǎn)換，反之亦然。
在永磁同步電機(jī)中，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于六倍電機(jī)電源頻率的擾動(dòng)力矩。電流基準(zhǔn)由存儲(chǔ)在內(nèi)存22(ROM)中的表形成，相應(yīng)于角度20的電流值從中讀取。優(yōu)選地，第五和第七諧波被存儲(chǔ)在相同的表內(nèi)。從表內(nèi)讀取的量24在四象限乘法器28中乘以扭矩基準(zhǔn)26，其輸出提供了電流基準(zhǔn)30。此外，第11和第13諧波以相同方式補(bǔ)償。其他的周期擾動(dòng)力矩可相應(yīng)地被補(bǔ)償。
當(dāng)使用第五諧波時(shí)，電流基準(zhǔn)30為Iref＝I*(sin(ωt)+k*sin(5*ωt-δ))的形式，式中系數(shù)k和相移ω被用來確定消除扭矩脈動(dòng)所需的力矩的大小。在差分元件(differential element)32中，相電流的實(shí)際值30從電流基準(zhǔn)30中減去。差分元件32的輸出被送入放大器36，并從放大器進(jìn)一步送入加法元件38。反向器的半導(dǎo)體開關(guān)由加法元件38的輸出確定的脈沖寬度調(diào)制控制。
為了補(bǔ)償電流調(diào)節(jié)器的飽和，產(chǎn)生一具有三倍于電流基準(zhǔn)的基本頻率的頻率的信號(hào)40。信號(hào)40為Isat＝sin(ωt)-φ的形式，式中φ為各個(gè)驅(qū)動(dòng)特定的相移。信號(hào)40以與上面結(jié)合確定電流基準(zhǔn)所述的相應(yīng)的方式通過從一表中讀取而形成。信號(hào)在乘法器42中乘以扭矩基準(zhǔn)26，其輸出被送入加法元件38，在此其相加于由電流基準(zhǔn)確定的量。
電機(jī)的起動(dòng)扭矩必須被調(diào)節(jié)到與負(fù)載對(duì)應(yīng)的值，以便當(dāng)制動(dòng)釋放時(shí)避免在轎箱內(nèi)產(chǎn)生急動(dòng)(jerk)。這一般是通過測(cè)量負(fù)載并將扭矩調(diào)節(jié)到與負(fù)載相應(yīng)的值來實(shí)現(xiàn)。然而，在應(yīng)用中，由于負(fù)載測(cè)量的不精確，確實(shí)會(huì)發(fā)生由于加速的突然變化而產(chǎn)生的急動(dòng)。這個(gè)問題可以通過用精確和快速的位置傳感器來測(cè)量轉(zhuǎn)子位置來解決，該位置的時(shí)間導(dǎo)數(shù)之一提供加速度數(shù)據(jù)?；诖?，產(chǎn)生一校正力矩來限制加速度。校正力矩與用于控制電機(jī)的預(yù)定起動(dòng)扭矩合并。由于傳感器和加速度數(shù)據(jù)以幾十毫秒量級(jí)的間隔更新，轎箱運(yùn)動(dòng)中的急動(dòng)可以被限制在一毫米以下的大小，其很難被在轎箱內(nèi)的乘客察覺。
本發(fā)明已借助于其的一些實(shí)施例描述。然而，本描述不被認(rèn)為構(gòu)成對(duì)專利保護(hù)的限制，而是在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明的
權(quán)利要求
1.一種用于控制交流電機(jī)的方法，該電機(jī)由電流控制的交流源供電，在該方法中，電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的諧波力矩的作用被補(bǔ)償，其特征在于，電機(jī)的扭矩通過一電流基準(zhǔn)來調(diào)節(jié)，且電流基準(zhǔn)被校正以補(bǔ)償諧波力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生與諧波力矩大小相等且相反的力矩的電流基準(zhǔn)分量被加到電流基準(zhǔn)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，電源頻率的第五或第七諧波被加到電流基準(zhǔn)上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，電源頻率的第十一或第十三諧波被加到電流基準(zhǔn)上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，加到電源頻率上的諧波相對(duì)基波的諧波在相位上偏移。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第三諧波被饋送到電流調(diào)節(jié)器中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，第三諧波被施加到電流調(diào)節(jié)器的輸出上。
8.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，第三諧波相對(duì)基波的第三諧波在相位上偏移。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制交流電機(jī)的方法,該電機(jī)被電流控制的交流源供電,在本方法中,在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的諧波力矩的作用被補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明,電機(jī)的扭矩通過電流基準(zhǔn)來調(diào)節(jié),且電流基準(zhǔn)被校正以補(bǔ)償諧波力矩。
文檔編號(hào)H02P27/04GK1322397SQ99811891
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月4日
發(fā)明者佩卡·杰科南, 杰爾基·拉克森海莫, 埃斯科·奧蘭科 申請(qǐng)人:通力股份公司