专利名称：用于控制功率变换装置的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制功率变换装置例如用于驱动感应电动机的V/f控制PWM变换器的电路。
现有技术公知，借V/f控制PWM变换器驱动的感应电动机会经受由电动机电流振荡引起的非正常振荡(参见“Application Guideto Inverter Drive，”Technical Reference No.148 of the JapanElectrical Manufacturers’Association).
日本电气工程师协会全国会议No.1665,1989发表的“在变换器-感应电动机系统中限制电流振荡”的一文中揭示了用于限制这样的电动机电流振荡的一种方法。该方法检测感应电动机的原边电流，计算电流振幅，从电流振幅中采集振荡分量，和供用振荡分量校正输出电压给定值。
作为V/f控制PWM变换器的控制方法，现有技术中磁通控制方法已公知(参见“High-Performance，Geeral Use Flux ControlledPWM Inverter”IEA-87-6，Society for the Study of IndustrialEletrical Engineers of Japom)。该方法经积算器检测感应电动机端电压，检测到相应于感应电动机原边(定子)磁通的信号并借调整器控制其与磁通给定值相一致，以控制定子磁通保持定值。
上述方法当电动机的负载，类型和容量以及类似情况变化时不能完全限制电动机电流的振荡。
为此，本发明的一个目的是提供一种用于控制功率变换装置的电路，该装置能有效地限制感应电动机电流振荡。
为完成这个目的，本发明要完成下述控制(1)通过计算来自电动机电流检测信号的励磁电流相关量检测感应电动机励磁电流的振荡分量，并控制电压给定值以限制振荡分量。(2)在磁通控制方法中，控制磁通给定值以限制励磁电流的振荡分量。
根据本发明，提供一种用于控制响应一个或更多给定值的功率变换器装置的控制电路，该控制电路包括用于从感应电动机原边电流各相检测信号得到励磁电流相关量的励磁电流获取装置；用于从励磁电流相关量得到励磁电流振荡分量的振荡分量获取装置；用于从励磁电流振荡分量得到校正量的校正量获取装置；用于使用校正量至少校正给定值之一的，并用于向功率变换装置提供基于校正给定得到的定子轴电压给定值的，给定提供装置。
励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把感应电动机原边电流分解为在直角d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量。
校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并可输出励磁电压振荡分量Δv作为校正量；和给定提供装置可包括用于校正给定值的校正装置，其在直角d-q轴座标系上以q轴电压给定值和d轴电压给定值的形式被提供；其方法是，通过励磁电压振荡分量Δv，而d轴电压给定值置零，使q轴电压给定得以校正，并且用于把校正了的q轴电压给定值和d轴电压给定值转换为定子轴电压给定值的座标变换装置用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于检测感应电动机各相磁通的磁通检测装置，其中励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把感应电动机原边电流分解为在直角d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量；校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并可输出磁通振荡分量Δφ作为校正量；和给定提供装置可包括用于校正给定值的校正装置，其在直角d-q轴座标系上提供以d轴磁通给定值和q轴磁通给定值的形式，其方式是，通过磁通振荡分量Δφ且q轴磁通给定值置零而d轴电压给定得以校正，用于把校正了的d轴磁通给定值和q轴磁通给定值转换为定子轴磁通给定值，以及用于把在各定子轴磁通给定值和由磁通检测装置检测到的各磁通间的差变换为定子轴电压给定值的调整装置。
用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于检测感应电动机各相磁通的磁通检测装置；其中励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把感应电动机原边电流分解为在直角d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量；校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，且可输出磁通振荡分量Δφ作为校正量；和给定提供装置可包括用于校正给定值的校正装置，其在直角d-q轴座标系上提供以d轴磁通给定值和q轴磁通给定值的形式，以这样的方式d轴电压给定被校正，通过磁通振荡分量Δφ，用于得到在校正了的d轴磁通给定值和通过检测装置检测到的d轴磁通之间的差，以及在q轴磁通给定值和通过检测装置检，测到的q轴磁通之间差的装置，用于使各个差变化为d轴和q轴电压给定值的调整装置，以及用于把d轴和q轴电压给定值转换为定子轴电压给定值的调整装置。
用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换器装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把感应电动机原边电流分解为在直角d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量；校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并可输出励磁电压振荡分量Δv作为校正量；和给定提供装置可包括用于在d轴磁通给定值的通过检测装置检测出的d轴磁通之间以及在q轴磁通给定值和通过检测装置检测出的q轴之间得到的差的装置，用于把各个差变换为d轴电压给定值和q轴电压给定值的调整装置，用于借电压校正量Δv校正q轴电压给定值的校正装置，和用于使d轴电压给定值与所说校正了的q轴电压给定值转换为定子轴电压给定值的座标转换装置。
励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，以把感应电动机原边电流转化为在正交d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量；
校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并可输出励磁电压振荡分量Δv作为校正量，和给定提供装置可包括用于从频率给定值得到电压振荡幅的电压振幅获取装置，用于从电压振幅和频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和用于通过电压校正量Δv校正定子轴电压给定值的校正装置。
用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中励磁电流获取装置可包括矢量旋转装置，通过使用与功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把感应电动机原边电流分解为在直角d-q轴座标系上的d轴分量和q轴分量，并输出感应电动机原边电流的d轴分量作为励磁电流相关量；校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并可输出磁通振荡分量Δφ作为校正量；和给定提供装置可包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅获取装置，用于从磁通振幅和频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，用于通过磁通校正量Δφ校正定子轴磁通给定值的校正装置，用于在各定子轴磁通给定值和通过磁通检测装置检测到的各磁通之间计算差的装置，和用于变换该差成为定子轴电压给定值各个之一的调整装置。
励磁电流获取装置可包括用于从原边电流检测感应电动机原边电流的绝对值的装置，用于从感应电动机原边电流检测原边电流对定子直角座标系的相角的装置，用于从端电压检测感应电动机端电压对定子直角座标系的相角的装置，和基于原边电流绝对值，原边电流的相角和端电压的相角用来计算励磁电流相关量的装置；校正量获取装置，可从励磁电流的振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并可输出该励磁电压振荡分量Δv作为校正量；和给定提供装置可包括用于从频率给定值得到电压振幅的电压振幅获取装置，用于从电压振幅和频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和通过电压校正量Δv用于校正定子轴电压给定值的校正装置。
励磁电流获取装置可包括用于从原边电流检测感应电动机原边电流绝对值的装置，用于从感应电动机原边电流检测原边电流对定子直角座标系的相角装置，用于从定子电压给定值检测定子电压给定值对定子直角座标系的相角的装置，和基于原边电流绝对值，原边电流相角和电压给定值的相角用来计算励磁电流相关量的装置。
校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并可输出该励磁电压振荡分量作为校正量；和给定提供装置可包括用于从频率给定值得到电压振幅的电压振幅获取装置，用于从电压振幅和频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和用于通过电压校正量Δv校正定子轴电压给定值的校正装置。
用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中励磁电流获取装置可包括用于从原边电流检测感应电动机原边电流绝对值的装置，用于从感应电动机原边电流检测原边电流对定子正交座标系的相角的装置，用于从端电压检测感应电动机端电压对定子正交座标系的相角的装置，和基于原边电流绝对值，原边电流相角和端电压相角用来计算励磁电流相关量的装置；校正量的获取装置可从励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并可输出该磁通振荡分量Δφ作为校正量；和给定提供装置可包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅获取装置，用于从磁通振幅和频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，用于通过磁通校正量Δφ校正定子轴磁通给定值的校正装置，用于计算在各定子轴磁通给定值和通过磁通检测装置检测到的各磁通之间差的装置，和用于变换该差成为定子轴电压给定值各个之一的调整装置。
用于控制功率变换装置的控制电路可进一步包括用于检测感应电动机各相磁通的磁通检测装置，其中校正量获取装置可从励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，且可输出磁通振荡分量Δφ作为校正量；给定值提供装置可包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅获取装置，用于从磁通振幅和频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，φ用于通过磁通校正量Δφ校正定子轴磁通给定值的校正装置，用于计算在各定子轴磁通给定值和通过磁通检测装置检测到的各磁通之间差的装置，和用于变换该差成为定子轴电压给定值各个之一的调整装置；和励磁电流获取装置可包括用于从原边电流检测感应电动机原边电流绝对值的装置；用于从原边电流检测感应电动机原边电流对定子正交座标系相角的装置，用于从定子轴电压值检测由调整装置输出的定子轴电压值对定子正交座标系的相角的装置，和基于原边电流绝对值、原边电流相角和电压给定值相角计算励磁电流相关量的装置。
校正装置可包括用于产生与定子轴电压给定值同相的三相信号的函数产生装置，以及通过由励磁电压振荡分量Δv与各三相信号相乘而得到的乘积可校正各定子电压轴电压给定值。
根据本发明，能保持稳定的运行，即便施加负载，因为电压给定值被控制，以致反对从感应电动机原边电流得到励磁电流相关量加以限制。
在磁通控制中，由于磁通给定值被 控制使得振荡受到限制，即使感应电动机类型或容量变化时亦能稳定运行。
本发明的上述和其他目的、效果、特点和优点在下面结合附图对各实施例的说明中将会更加明白。
图1根据本发明第一实施例的框图；图2感应电动机等值电路图；图3根据本发明第二实施例的框图；图4根据本发明第三实施例的框图；图5根据本发明第四实施例的框图；图6根据本发明第五实施例的框图；图7根据本发明第六实施例的框图；图8根据本发明第七实施例的框图；图9用于说明励磁电流计算的电压矢量和电流矢量的矢量关系图，图10根据本发明第八实施例的框图，图11根据本发明第九实施例的框图；图12根据本发明第十实施例的框图；图13根据本发明第十一实施例主要部分的框图。
本发明现将参照附图予以说明实施例1图1是本发明第一实施例的框图。图中标号1表示三相感应电动机，标号2是功率变换装置，如用于驱动感应电动机1的PWM变换器。
在控制电路中，由频率设定单元7提供的频率给定值f1**供给加速和减速计算单元6。该单元6按预定的加速和减速时间同期计算功率变换装置2的输出频率给定值f1*，且把其供给电压给定计算单元5和积算器14。
电压给定计算单元5计算正交的d-q轴座标系的d轴(直轴)电压给定值v1d*和q轴(交轴)电压给定值v1q*，该座标系在功率变换装置2的输出频率下旋转，以使V/f比值保持定值。积算器14自输出频率给定值f1*计算参考相角θ。
感应电动机的原边电流由电流检测器8在每相检测出来，并输入到励磁电流计算单元21。励磁电流计算单元21包括3/2相变换器9，矢量旋转单元10，其参考相角是θ。由矢量旋转单元10输出的d轴分量i(其是励磁电流相关量，)供到滤波器11。滤波器11滤过振荡分量Δi1d，它通过系数单元12变换为电压校正量Δv。
电压校正量Δv被倒相且供到加法器13。加法器13输出q轴电压给定值v1q*，其是q轴电压给定值v1q**和电压校正量Δv的差值。系数单元12的系数不限制的一个定值，而是非据输出频率或负载可变化的，以便进一步改进振荡限制的效果。
旋转正交d和q轴座标系的电压给定值v1d*和v1q*由座标系旋转换单元20转换为定子轴上的电压给定值v1u*-v1w*。座标转换单元20包括矢量旋转单元4和2/3相变换器3。功率变换装置2由电压给定值v1u-v1w的控制，且控制接至其输出侧的感应电动机1。
参见图2来说明其工作原理。图2表示感应电动机的等值电路。在下面的说明中，为方便矢量符号上的标记省略了。电压关系由式l表示。V10=r1+jω1L1jω1Mjω1Mr2/S+jω1L2I1I2---(1)]]>其中v1是通过感应电动机端子的电压矢量，I1是感应电动机原边电流的电流矢量，I2是感应电动机付边电流的电流矢量，r1是原边电阻，Δ1是原边自感，v2是付边电阻，L2是付边自感，l1是原边漏感，l2是付边漏感，从是互感，S是滑差，和ωs1滑差角矢量。在式中，L1＝l1+M，L2＝l2+M，和S＝ωs1/ω1。
式(1)是在以同步速度W旋转的正交d-q轴座标系中瞬时空间矢量的电压关系式。由于式(1)已公知，在此省略推导过程。当磁通矢量φ满足式(2)，式(1)可表示为式(3)
φ2＝MI1+L2I2(2)V10=r1+jω1(L1-M2/L2)jω1M/L2-r2r2/M+jω61L2/MI1φ2---(3)]]>此处，所得到的式(3)的第二行，SL2/M对其二侧以增大。
让我们把式(4)，(5)和(6)代入式(3)在稳态下考虑原边电压矢量v1。注意到在稳态下φ2q＝0这个事实，得到式(7)和(8)。V1＝v1d+jv1q(4)I1＝i1d+ji1q(5)φ2＝φ2d+jφ2q(6)v1d＝r1i1d-ω1(L1-M2/L2)i1q(7)v1q＝r1i1q+ω1(L1-M2/L2)i1d+ω1(M/L2)φ2d(8)在式(7)和(8)中，(L1-M2/L2)＝0，因为M＞＞l1或l2，原边电阻r1可忽略，且磁通φ2d在稳态下满足φ2d＝Mi1d，原边电压量v1可按式(9)和(10)以简单的方式加以计算。v1d＝0 (9)v1q＝ω1Mi1d(10)
这里，在得到的式(10)中，考虑了L1≈M。
如果感应电动机的原边电流是不稳定的，相应于励磁电流的振荡在i1d中出现。因此，检测振荡分量Δi1d和校正q轴电压给定值，以减小振荡，使感应电动机的磁通和原边电流尽可能地稳定。在这种情况下，电压给定值v1d*和V1q*由下面的式(11)和(12)给出。v1d*＝0(11)v1q＝v1q**+Δv(12)其中v1q**＝ω1Mi1d且在恒定磁通控制情况下i1d取定值。另外，Δv＝KΔi1d，其中K是校正增益。
虽然当磁通是定值时，校正增益与同步角速度ω1成比例变化，其可设置为与ω1无关的定值，而取决于电动机的型式或电动机所加之负载。
由此，本实施例根据式(11)和(12)计算原边电压给定值V1*，且由该给定值控制感应电动机。结果，感应电动机中的磁通得以稳定，由此感应电动机的原边电流得以稳定。实施例2图3是表示根据本发明第二实施例的框图。
本实施例包括磁通控制系统加上励磁电流振荡分量的限制作用。由于如上所式φ2d＝Mi1d保持稳态，通过设置K＝M可假定励磁电流振荡分量Δi1d是磁通振荡分量Δφ。通过结合式(9)和(10)在稳态下的磁通由式(13)和(14)给出。
φd＝Mi1d(13)；φq＝0(14)。
当V/f为常数时，通过类似于校正励磁电流振荡分量的方式，校正磁通给定值φd**使磁通得以稳定。在这种情况下，该磁通给定值由式(15)和(16)给出。
φd*＝φd**-Δφ(15)φd*＝0(16)其中Δφ＝KΔi1d，且K是校正增益。
在图3中，磁通给定计算单元18根据式(13)和(14)计算给定值，且输出它们。这与现有技术中磁通给定值在确定输出范围内与输出频率成反比例变化没有区别。
系数单元12转换电流振荡分量Δi1d为磁通校正量Δφ，由此变换Δi1d为相关的磁通振荡。磁通校正量Δφ由加法器13从d轴磁通给定φd**中减去。由此加法器19输出被校正量Δφ校正过的d轴磁通给定φd*。
在旋转直角d-q轴座标系中的磁通给定值φd和φq*由矢量旋转单元4和2/3相变换器3组成的座标变换单元20变换为磁通给定值φu*-φw*磁通检测器16检测从功率变换装置2输出电压的各相的磁通φu-φw。加法器17从磁通给定值中减去检测出的磁通给定，并把该差值供到磁通调整器15。磁通调整器15的输出作为电压给定值v1u*-v1w*供给功率变换装置2，并由功率变换装置2驱动感应电动机。实施例3图4是表示根据本发明第4实施例的框图。本实施例是实现如图3所示的另一种安排的磁通控制系统。
更准确地说，磁通检测器16的输出由3/2相变换器9’和矢量旋转单元10’组成的旋转座标转换单元22转化为d和q轴分量。d轴分量φd在d-q轴座标系上由加法器25a从加法器19的输出φd*中减去，而q轴分量φq在d-q轴座标上由加法器25b从磁通给定计算单元18的输出φq*中减去。调整器23和24在加法器25a和25b输出的基础上完成磁通控制。
借助于这样的安排，系数单元12把励磁电流的振荡分量转换为校正量Δφ。加法器19从d轴磁通给定值φd**中减去该校正量，因此d轴磁通给定值被校正。因此，本实施例可达到类似于图3所示第二实施例的效果。实施例4图5表示根据本发明第4实施例的框图。本实施例不同于图4中的第三实施例，由加法器26校正q轴电压给定值。具体地说，加法器26从调整器24输出的q轴电压给定值中减去校正量Δv，并输出校正3的q轴电压给定值vq*。这里，从单数单元12输出的校正量Δv相应于励磁电流的振荡分量。由下可得到类似于图3的效果。实施例5图6表示根据本发明第5实施例的框图。本实施例的另一种安排实现图1所示第一实施例中定子轴电压给定值的计算和校正。这种安排是由于式(9)所表示的v1d＝0这种情况而得以完成的。
在图6中，电压振幅计算单元29计算相对于输出频率给定值f*所希望的电压振幅|V|。
这里，系数单元12的输出是磁通或励磁电流的被动量。系数单元12的输出Δv，如校正量一样，从相应于励磁电压的电压v1q中减去。在这种情况下，积算器14输出的相位通过移相器34必超前π/2。移相器包括加法器341。
电压振幅|V|和移相器34的输出都送到三相振荡器28。三相振荡器28输出定子轴电压给定值。该定子轴电压给定值由校正单元27进行校正。校正单元27通过加法器273从值1中减去系数单元12的输出。由此得到了用于定子轴电压给定值的系数。这里，系数单元12的输出是励磁电流的振荡分量的校正量。定子轴电压给定值由乘法器270-272加以校正。由此可得到类似于图1的效果。
实施例6图7是根据本发明第六实施例的框图。本实施例以另一种安排实现图3所示第二实施例中定子磁通给定值的计算和校正。这种安排是由于式(14)所表示的φq＝0这种情况而得以完成的。
在图7中，磁通振幅计算单元30计算相对于输出频率给定值f*所希望的磁通振幅|φ|。磁通振幅|φ|和参考相角θ都输送到三相振荡器28，其输出定子磁通给定值。定子磁通给定值由校正单元27进行校正。本实施例达到了类似于图3的效果。实施例7图8表示根据本发明第七实施例的框图。本实施例利用另一种安排实现图6所示第五实施例中励磁电流计算单元21。
励磁电流计算的概念参照图9矢量图来加以说明。在图9中，α-β轴构成定子正交座标系，而d-q轴构成以同步速度旋转的直角座标系。矢量图表示出由式(4)和(5)给出的电压矢量V1和电流矢量I1间的关系。励磁电流相关的i1d由下式(17)给出。i1d＝I1×sin(φv-φi)(17)其中θv是电压矢量相对于α轴的相角，θi是电流矢量相对于α轴的相角。
相角θv和θi，以及绝对值|I1|分别由式(18)、(19)和(20)给出。θv＝tan-1(v1β/v1α)(18)θ1＝tan-1(i1β/i1α)(19)|I1|=(i1α2+i1β2).....(20)]]>其中v1α和v1β是电压矢量分别在α和β轴上的分量，而i1α和i1β是电流矢量分别在α和β轴上的分量。
图8中的第七实施例根据式(17)-(20)来加以实现的。
其次，来说明励磁电流计算单元32。用绝缘的检测器320检测跨接在感应电动机端子上的电压，检测到的感应电动机的原边电流和原边电压的值分别由3/2相变换器321和322转换到α-β轴座标系中。3/2相变换器321的输出输送到绝对值计算单元323和函数发生器324。绝对值计算单元323计算电流矢量的绝对值|I1|，函数发生器324产生电流矢量的相角θi。3/2相变换器322的输出送到产生电压矢量的相角θv的函数发生器325。
相角θi和θv由加法器326和函数发生器327转换为sin(θv-θi)。乘法器328使绝对值计算单元323的输出与函数发生器327的输出相乘，其乘积作为励磁电流有关的i1d。励磁电流有关的i1d通过滤波器11和系数单元12输入到校正单元27。
实施例8图10是表示根据本发明第八实施例的框图。本实施例使用校正单元27的输出代替电动机端电压的检测值。由此，本实施例可达到类似于图3所示第二实施例的效果，在这种情况下，其中不用图8第七实施例的方式检测电动机端电压。实施例9图11是表示根据本发明第九实施例的框图。本实施例和用另一种安排实现图7所示第六实施例中的励磁电流计算单元21。这种安排有和图8所示第七实施例所述一样的励磁电流计算单元32。本实施例可有类似于图4所示第三实施例的效果。实施例10图12表示根据本发明第十实施例的框图。本实施例把代替图11所示第9实施例中电动机端电压检测值的磁通调整器15的输出装到励磁电流计算装置32中。由此，本实施例可达到类似于图4第三实施例的效果，在这种情况下其中电动机端电压无须如图11第九实施例那样进行检测。
实施例11图13是表示根据本发明第十一实施例的框图。本实施例利用另一种安排实现图6所示第五实施例中的校正单元27。
本实施例将参照图9的矢量图来加以说明。在图9中，电压矢量V1的相位超前于励磁电流相关量i1dπ/2相位。基于励磁电流振荡分量的校正量Δv的相位与定子轴电压给定值的相位一致。显然，角相的校正量由式(21)，(22)和(23)给出。Δvu＝Δv×sin(θv1) (21)Δvv＝Δv×sin(θv1-2π/3)(22)Δvw＝Δv×sin(θv1-4π/3)(23)其中Δv是校正值，θv1是电压给定值的参考相角，Δvu是U相的校正量，Δvv是V相的校正量，Δvw是W相的校正量。
其次，校正单元33的结构参考图13的说明。加速和减速计算单元6的输出经积算器14引入到移相器34。移相器34输出参考相角θv1。移相器34的输出相位分别由加法器333和334进一步移相2π/3和4π/3。移相器34，加法器333和334它们的输出都引入到函数发生器332，且其输出都供到乘法单元331。该乘法单元包括三个乘法器，其分别把系数单元12的输出Δv与函数发生器332的输出相乘。由此，相应得到各相Δvu，Δvv和Δvw的校正值。三相振荡器28的输出由校正值Δvu、Δvv和Δvw所校正，由此，校正单元33可有类似于校正单元27的效果。图8和10中的校正单元27可用校正单元33取代。
本发明结合各种实施例做了详细说明，显然，熟练技术人员就上述内容不背离本发明在更多方面可做多种变化和改进，为此在权利要求中包括了属于本发明有效思想的所有变化和改进的内容。
权利要求
1.一种用于控制响应一或更多给定值的功率变换装置的控制电路，所说控制电路包括励磁电流获取装置用于从感应电动机原边各相检测信号得到励磁电流相关量；振荡分量获取装置用于从所说励磁电流相关量得到励磁电流的振荡分量；校正获取装置用于从所说励磁电流振荡分量得到校正量；和给定值提供装置用于利用所说校正量至少校正所说给定值之一，并用于向所说功率变换装置提供基于所说校正给定值得到的定子轴电压给定值。
2.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，以把所说感应电动机的所说原边电流转化为在直角d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并输出所说励磁电压振荡分量Δv作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于校正所说给定值的校正装置，其在所说正交d-q轴座标系上以q轴电压给定值和d轴电压给定值的形式提供，通过所说励磁电压振荡分量Δv而所说d轴电压给定值置零的方式，所说q轴电压给定被校正，以及座标转换装置用于把所说校正的q轴电压给定值和所说d轴电压给定值变换为所说定子轴电压给定值。
3.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于所说感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，以把所说感应电动机的所说原边电流转化为在直角d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从所说励磁电流的振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并输出所说磁通振荡分量Δφ作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于校正所说给定值的校正装置，其在所说正交d-q轴座标系上的d轴磁通给定值和在轴磁通给定值的形式提供，通过所说磁通振荡分量Δφ而所说q轴磁通给定值置零的方式，所说d轴电压给定被校正，座标转换装置用于把所说校正的d轴磁通给定值和所说q轴磁通给定值转换为定子轴磁通给定值，和调整装置用于转换在各所说定子轴磁通给定值和通过所说磁通检测装置检测到的各磁通之间的差为所说定子轴电压给定值。
4.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于所说感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把所说感应电动机的所说原边电流分解为在直角d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从所说励磁电流的振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并输出所说磁通振荡分量Δφ作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于校正所说给定值的校正装置，其在所说直角d-q轴座标系上以d轴磁通给定值和q轴磁通给定值的形式提供，通过所说磁通振荡分量Δφ所说d电压给定被校正，用于得到在所说校正了的d轴磁通给定值和由所述检测装置检测出的d轴磁通之间以及在所说q轴磁通给定值和由所说检测装置检测出的q轴磁通之间的差的装置，用于把各所说差转换为d轴和q轴电压给定值的调整装置，和座标转换装置用于把所说d轴和q轴电压给定值转换为所说定子轴电压给定值。
5.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于所述感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把所说感应电动机的所说原边电流转化为正交d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并输出所说励磁电压振荡分量Δv作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于得到在所说d轴磁通给定值和通过所说检测装置检测到的d轴磁通之间以及在所说q轴磁通给定值和通过所说检测装置检测到的q轴磁通之间的差的装置，用于把各所说差转换为d轴电压给定值和q轴电压给定值的调整装置，校正装置用于通过电压校正量Δv校正所说q轴电压给定值，和座标转换装置用于把所说d轴电压校正值和所说校正了的q轴电压给定值转换为所说定子轴电压给定值。
6.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，把所说感应电动机的所说原边电流分转化在正交d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并输出所说励磁电压振荡分量Δv作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到电压振幅的电压振幅获取装置，从所说电压振幅和所说频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和用于通过所说电压校正量校正所说定子轴电压给定值的校正装置。
7.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于检测所说感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中所说励磁电流获取装置包括矢量旋转装置，通过使用与所说功率变换装置输出在相同角速度下旋转的参考角，以把所说感应电动机的所说原边电流转化在正交d-q轴座标系的d轴分量和q轴分量，且输出所说感应电动机的所说原边电流的所说d轴分量作为所说励磁电流相关量；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并输出所说磁通振荡分量Δφ作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅得到装置，用于从所说磁通振幅和所说频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，用于通过所说磁通校正量Δφ校正所说定子轴磁通给定值的校正装置，用于计算在各所说定子轴磁通给定值和通过所说磁通检测装置检测到的各磁通之间的差的装置，和用于转换该差为所说定子轴电压给定值各个之一的调整装置。
8.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，其中所说励磁电流获取装置包括用于从所说原边电流检测所说感应电动机的所说原边电流的绝对值的装置，用于从所说感应电动机的所说原边电流检测所说原边电流对定子正交座标系的相角的装置，用于从所说端电压检测所说感应电动机端电压对所说定子正交座标系的相角的装置，和基于所说原边电流的所说绝对值，所说原边电流的相角和所说端电压的所说相角用于计算所说励磁电流相关量的装置；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并输出所说励磁电压振荡分量Δv作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到电压振幅的电压振幅得到装置，用于从所说电压振幅和所说频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和通过所说电压校正量Δv用于校正所说定子轴电压给定值的校正装置。
9.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，其中所说励磁电流获取装置包括用于从所说原边电流检测所说感应电动机的所说原边电流的绝对值的装置，用于从所说感应电动机的所说原边电流检测所就原边电流对定子直角座标系的相角的装置，用于从所说定子电压给定值检测所说定子电压给定值对所说定子直角座标系的相角的装置，和基于所说原边电流的所说绝对值，所说原边电流的所说相角和所说电压给定值的所说相角用于计算所说励磁电流相关量的装置；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到励磁电压振荡分量Δv，并输出所说励磁电压振荡分量Δv作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到电压振幅的电压振幅得到装置，用于从所说电压振幅和所说频率给定值产生定子轴电压给定值的三相振荡装置，和通过所说电压校正量Δv用于校正所说定子轴电压给定值的校正装置。
10.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于检测所说感应电动机各相检测磁通的磁通检测装置，其中所说励磁电流获取装置包括用于从所说原边电流检测所说感应电动机的所说原边电流的绝对值的装置，用于从所说感应电动机的所说原边电流检测所说原边电流对定子直角座标系的相角的装置，用于从所说端电压检测所说感应电动机端电压对所说定子直角座标系的相角的装置，和基于所说原边电流的所说绝对值，所说原边电流的相角和所说端电压的所说相角用于计算所说励磁电流相关量的装置；所说校正量获取装置从励磁电流的所说振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并输出所说磁通振荡分量Δφ作为所说校正量；和所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅得到装置，用于从所说磁通振幅和所说频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，和通过所说磁通校正量Δφ校正所说定子轴磁通给定值的校正装置，用于计算在各所说定子轴磁通给定值和通过所说磁通检测装置检测到的各磁通之间的差的装置，和用于转换该差为所说定子轴电压给定值各个之一的调整装置。
11.如权利要求1的用于控制功率变换装置的控制电路，进一步包括用于检测所说感应电动机各相磁通的磁通检测装置，其中所说校正量获取装置从所说励磁电流振荡分量得到磁通振荡分量Δφ，并输出所说磁通振荡分量Δφ作为所说校正量；所说给定提供装置包括用于从频率给定值得到磁通振幅的磁通振幅的得到装置，用于从所说磁通振幅和所说频率给定值产生定子轴磁通给定值的三相振荡装置，用于通过所说磁通校正量Δφ校正所说定子轴磁通给定值的校正装置，用于计算在各所说定子轴磁通给定值和通过所说磁通检测装置检测到的磁通之间的差的装置，和用于转换该差为所说定子轴电压给定值各个之一的调整装置；和所说励磁电流获取装置包括用于从所说原边电流检测所说感应电动机的所说原边电流的绝对值的装置，用于从所说原边电流检测所说感应电动机的所说原边电流对定子正交座标系的相角的装置，用于从所说定子轴电压值检测从所说调整装置输出的所说定子轴电压值对所说定子正交座标系的相角的装置，和基于所说原边电流的所说绝对值，所说原边电流相角和所说电压给定值相角计算所说励磁电流相关量的装置；
12.如权利要求6的用于控制功率变换装置的控制电路，其中所说校正装置包括函数产生装置，用以产生与所说定子轴电压给定值同相的三相信号，并通过所说励磁电压振荡分量Δv与各所说三相信号相乘而得到的乘积校正各所说定子电压轴电压给定值。
全文摘要
用于控制功率变换装置(2)的控制电路，保持感应电动机(1)的稳定运行。该控制电路包括励磁电流获取装置(21)，其从感应电动机(1)原边电流的检测信号得到励磁电流相关量，电路(11)从励磁电流相关量得到励磁电流振荡分量，电路(12)从励磁电流振荡分量得到校正量，和电路(13和20)通过校正量校正电压给定或磁通给定，并提供给功率变换装置(2)作为定子轴电压给定值。
文档编号H02P21/06GK1085697SQ9310590
公开日1994年4月20日 申请日期1993年4月24日 优先权日1992年4月27日
发明者蓑和弘文, 石井新一, 柳濑孝雄, 山添胜 申请人:富士电机株式会社