BR112013000801B1

BR112013000801B1 - Aparelho de controle e método de controle de ativação para uma máquina rotativa de ca

Info

Publication number: BR112013000801B1
Application number: BR112013000801-6A
Authority: BR
Inventors: Sho KATO; Hisanori Yamasaki; Masaki Kono; Keita Hatanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2019-08-20
Also published as: EP2597771B1; EP2597771A4; CA2806514A1; MX2013000965A; BR112013000801A2; CN103026610B; US20130113399A1; US8847528B2; EP2597771A1; CA2806514C; JPWO2012011155A1; CN103026610A; WO2012011155A1; JP5190155B2

Abstract

aparelho de controle e método de controle de ativação para uma máquina rotativa de ca. o aparelho de controle divulgado (1) para uma máquina rotativa de ca compreende um circuito de controle (2), um conversor de potência elétrica (3), um detector de corrente (5) e um detector de tensão (7). o circuito de controle (2) é provido com: um dispostivo de comando de corrente de partida (18) que gera um comando de corrente de partida; e um dispositivo de ajuste de fase de partida (20) que ajusta uma fase rotacional inicial, que é usada em um processo de controle de partida, com base na direção da máquina rotativa de ca (4) que está rotacionando imediatamente após partida, e na polarização de uma corrente detectada pelo detector de corrente (5). esta configuração reduz a amplitude de corrente e choque binário imediatamente após inicio do processo de controle de partida, permitindo à máquina rotativa de ca ser confiavelmente e estavelmente reiniciada sem o uso de uma operação protetora.

Description

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, o qual controla uma máquina rotativa de CA, particularmente, uma máquina síncrona usando ímã permanente por um inversor sem o uso de sensores de posição, e mais particularmente, refere-se a um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, o qual permite reativação segura e estável da máquina rotativa de CA por toda a zona de taxa de rotação, de zero até uma alta velocidade.

FUNDAMENTO DA ARTE [002] No caso de controlar o torque de saída de uma máquina rotativa de CA com alta precisão, era necessário fornecer um sensor de posição do rotor para aplicar corrente com base na posição do rotor da máquina rotativa de CA. Porém, o sensor de posição do rotor tem restrição de localização, devido a seu volume relativamente grande, e existe problema quanto a fiação das linhas de transmissão de controle para transmitir saída de sensor para um aparelho de controle, levando a aumento de fatores de falha, tal como desconexão. Entretanto, a posição do rotor pode ser indiretamente obtida detectando tensão induzida que esteja ocorrendo durante rotação da máquina rotativa de CA, e o chamado controle vetorial sem sensores que realiza controle de torque baseado na posição do rotor com alta velocidade e alta precisão já está sendo colocado em uso prático. No controle vetorial sem sensores, geralmente, a tensão induzida é estimada e calculada a partir de uma instrução de tensão do inversor aplicada à máquina rotativa de CA, e um valor detectado de corrente fluindo na máquina rotativa de CA. Porém, antes de começar a operação do inversor, anão é possível obter a posição do rotor do motor. Particularmente, no caso em que a máquina rotativa de CA rotaciona a uma alta velocidade e a amplitude de tensão induzida é grande, quando o

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 11/100 / 26 inversor é reativado, ocorre torque desnecessário devido a controle de corrente instável, ou, no pior caso, é realizada operação de proteção de sobrecorrente, através do que reativação pode ser tornar impossível.

[003] Para resolver estes problemas, uma técnica do Documento de

Patente 1 é proposta.

[004] Na técnica de Documento de Patente 1, durante um certo período a partir de reativação de um inversor, não é realizado controle sem sensores, mas apenas controle de realimentação de corrente é realizado. Um valor aproximado de uma taxa de rotação do motor é estimado a partir da taxa de rotação de um vetor de tensão ou um vetor de corrente obtida durante o período determinado acima, e, em seguida, o controle sem sensores é iniciado com o valor estimado definido como um valor inicial. Assim, mesmo quando um motor de ímã permanente está rotacionando a uma alta velocidade, o inversor é suavemente reativado.

LISTA DE CITAÇÃO

DOCUMENTO DE PATENTE [005] Documento de Patente 1: Publicação de Patente Submetida à

Inspeção Pública No. 2005-065410 (Parágrafo [0011] e Fig. 1) SUMÁRIO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [006] Contudo, um método de realizar apenas controle de realimentação de corrente e estimar um valor aproximado da taxa de rotação do motor a partir da taxa de rotação do vetor de tensão ou do vetor de corrente obtido durante o controle de realimentação de corrente, como na técnica do Documento de Patente 1, apresenta os problemas a seguir. Ou seja, quando o motor rotaciona a uma alta velocidade, se apenas o controle de realimentação de corrente é executado enquanto uma fase inicial não é obtida, o vetor de tensão induzida do motor e o vetor de tensão de saída do inversor não correspondem, de modo que corrente excessiva flui no início de controle de

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 12/100 / 26 ativação e ocorre torque desnecessário. No pior caso, o controle pode ser tornar instável.

[007] A presente invenção foi concebida para resolver os problemas acima, e um objeto da presente invenção é prover um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, capaz de reativação segura e estável de controle vetorial de posição sem sensores para uma máquina rotativa de CA, particularmente, um motor de ímã permanente.

SOLUÇÃO DOS PROBLEMAS [008] Um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a presente invenção inclui: um circuito de controle que gera uma instrução de tensão baseada em uma instrução de corrente, e gera uma instrução de comutação baseada na instrução de tensão; um conversor de força que gera tensão CA tendo amplitude controlada e frequência angular controlada, com base na instrução de comutação; e um detector de corrente que detecta corrente de fase CA fluindo na máquina rotativa de CA impulsionada pela saída do conversor de força, em que o circuito de controle tem: uma unidade de instrução de corrente de ativação que gera uma instrução de corrente para ativação; e uma unidade de ajuste de fase de partida que ajusta uma fase de rotação inicial para controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA logo após ativação, e na polaridade da corrente detectada pelo detector de corrente logo após ativação. EFEITO DA INVENÇÃO [009] O circuito de controle do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a presente invenção tem: a unidade de instrução de corrente de ativação que gera uma instrução de corrente para ativação; e a unidade de ajuste de fase de partida que ajusta uma fase de rotação inicial para controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA logo após ativação, e na polaridade da corrente detectada pelo detector de corrente logo após ativação. Por conseguinte,

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 13/100 / 26 ocorrência de corrente excessiva e choque binário logo após controle de ativação ser iniciado pode ser reduzida, e reativação segura e estável é permitida sem causar operação de proteção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] A fig. 1 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0011] A fig. 2 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle estacionário do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0012] A fig. 3 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle de ativação do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0013] A fig. 4 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de uma unidade de cálculo de taxa de rotação de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0014] A fig. 5 é um fluxograma para explicar a operação da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0015] A fig. 6 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de uma unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0016] A fig. 7 é um diagrama mostrando a relação entre a fase e a corrente de fase da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0017] A fig. 8 é um diagrama para explicar a operação da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 14/100 / 26 de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.

[0018] A fig. 9 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.

[0019] A fig. 10 é um diagrama mostrando a relação entre a fase e a corrente de eixo de uma unidade de ajuste de fase de partida do dispositivo de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.

[0020] A fig. 11 é um diagrama de blocos mostrando a configuração da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.

[0021] A fig. 12 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.

[0022] A fig. 13 é um diagrama de vetor mostrando a teoria de uma unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.

[0023] A fig. 14 é um diagrama de blocos mostrando a configuração da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.

[0024] A fig. 15 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle de ativação do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

Modalidade 1 [0025] Doravante, a modalidade 1 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 1 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 1 da presente invenção. As figs. 2 e 3 são

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 15/100 / 26 diagramas de blocos mostrando a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA. As figs. 4 a 8 são diagramas para explicar as configurações e operações de circuitos constituintes principais.

[0026] Doravante, a configuração do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 1 da presente invenção será descrita com base na fig. 1.

[0027] O aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA inclui um circuito de controle 2, um conversor de potência 3, um detector de corrente 5, um capacitor de alisamento 6, e um detector de tensão 7, e o aparelho controla uma máquina rotativa de CA 4.

[0028] O conversor de potência 3 é, por exemplo, um conversor de potência trifásico, e executa conversão de potência entre potência CC e potência CA trifásica. O conversor de potência 3 tem circuitos de conversão trifásicos para fases U, V e W conectados, em paralelo entre si, para uma alimentação de potência CC (não mostrada). O circuito de conversão para cada fase tem um par de chaves nos lados positivo e negativo, e trajetórias de alimentação CA trifásica Yu, Iv e Iw são conectadas entre os respectivos pares de chaves. Especificamente, o conversor de potência 3 é um conversor de potência trifásico do tipo de tensão variável e frequência variável.

[0029] Ao converter potência CC em potência CA trifásica, o conversor de potência 3 recebe instruções de comutação su*, sv* e sw* do circuito de controle 2, e com base nas instruções de comutação, gera potência CA trifásica com tensão de saída controlada e frequência angular controlada. As instruções de comutação su*, sv* e sw* são providas aos circuitos de conversão para fases U, V e W do conversor de potência 3, desse modo ligando ou desligando os respectivos pares de chaves dos circuitos de conversão de acordo com fases controladas.

[0030] A máquina rotativa de CA (motor) 4 é um motor elétrico síncrono usando ímã permanente, e é conectada ao conversor de potência 3

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 16/100 / 26 por meio das trajetórias de alimentação CA Iu, Iv e Iw para três fases.

[0031] O detector de corrente 5 é provido, por exemplo, nas trajetórias de alimentação CA Iu e Iw, e detecta corrente de fase CA fluindo do conversor de potência 3 para o motor elétrico síncrono 4, ou seja, detecta corrente de fase U iu e corrente de fase W iw, desse modo, calculando a outra corrente de fase V iv usando uma razão de iu + iv + iw = 0.

[0032] O detector de tensão 7 detecta tensão CC Vdc no lado de entrada aplicada ao conversor de potência 3. Por exemplo, como o detector de tensão 7, um sensor de tensão que detecta a tensão do capacitor de alisamento 6 provido no lado de entrada do conversor de potência 3 é usado.

[0033] O circuito de controle 2 é composto de um circuito relevante em controle vetorial sem sensores para controle estacionário, e um circuito de controle de ativação 11 relevante para controle de ativação.

[0034] O circuito relevante para controle estacionário tem: uma unidade de instrução de corrente 12 que gera instruções de corrente id* e iq* a partir de uma instrução de torque τ*; uma unidade de controle de corrente 13 que converte as instruções de corrente id* e iq* em instruções de tensão vd* e vq*; conversores de coordenada 14 e 15: uma unidade de cálculo de taxa de rotação 17 que estima a taxa de rotação, ou seja, a frequência angular de rotação da máquina rotativa de CA 4 necessária para controle vetorial sem sensores, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e valores detectados de corrente id e iq; e um integrador 16 que calcula uma fase de rotação estimada 0' a partir do valor estimado da frequência angular de rotação.

[0035] Além de circuitos comuns com o circuito relevante para controle estacionário, o circuito de controle de ativação 11 tem: uma unidade de instrução de corrente de ativação 18; uma unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19, que estima uma taxa de rotação de partida de operação, ou seja, uma frequência angular de rotação de partida de operação, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e os valores detectados de corrente id e iq; e

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 17/100 / 26 uma unidade de ajuste de fase de partida 20, que ajusta uma fase de rotação de início de condução para controle de ativação de partida, com base nos valores detectados de corrente iu e iw.

[0036] A comutação entre controle estacionário e controle de ativação é executada por sinalizadores de controle de ativação 21a e 21b (doravante, coletivamente referidas pelo número de referência 21). Especificamente, entradas da unidade de instrução de corrente 12 e a unidade de instrução de corrente de ativação 18 para a unidade de controle de corrente 13, e entradas da unidade de cálculo de taxa de rotação 17 e a unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 para o integrador 16, são comutadas pelas respectivas sinalizadores de controle de ativação respectivas 21.

[0037] Em seguida, a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA será descrita. Especificamente, primeiro, a operação no controle vetorial sem sensores para o controle estacionário será descrita, e depois a operação no controle de ativação será descrita.

[0038] A operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA no controle estacionário será descrita com base na fig. 2.

[0039] O controle estacionário pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA é executado através de trajetórias em linha sólida mostradas na fig. 2.

[0040] A unidade de instrução de corrente 12 recebe a instrução de torque τ* para gerar as instruções de corrente id* e iq* e prover as instruções de corrente geradas id* e iq* à unidade de controle de corrente 13.

[0041] A unidade de controle de corrente 13 recebe as instruções de corrente id* e iq* da unidade de instrução de corrente 12, e a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq provenientes do conversor de coordenadas 15 descrito posteriormente, e gera a instrução de tensão de eixo-d vd* e a instrução de tensão de eixo-q vq* de modo a tornar a corrente detectada de eixo-d id igual à instrução de corrente de eixo-d id*, e

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 18/100 / 26 tornar a corrente detectada de eixo-q iq igual à instrução de corrente de eixo-q iq*.

[0042] O conversor de coordenadas 14 é um conversor de coordenadas que executa conversão a partir de um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si para um sistema de coordenadas de tempo trifásico. O conversor de coordenadas 14 recebe as instruções de tensão vd* e vq* provenientes da unidade de controle de corrente 13, a fase de rotação estimada 0' proveniente do integrador 16 descrita posteriormente, e o valor detectado de tensão Vdc proveniente do detector de tensão 7, e gera as instruções de comutação su*, sv* e sw*. As instruções de comutação geradas su*, sv* e sw* são providas ao conversor de potência 3.

[0043] O conversor de coordenadas 15 é um conversor de coordenadas que executa conversão de um sistema de coordenadas de tempo trifásico para um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si. O conversor de coordenadas 15 recebe as correntes detectadas iu e iw do detector de corrente 5, e a fase de rotação estimada 0' proveniente do integrador 16 descrito posteriormente, e converte estas correntes para corrente detectada de eixo-d id e para corrente detectada de eixo-q iq em um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si.

[0044] O integrador 16 calcula a fase de rotação estimada 0' proveniente de uma frequência angular de rotação estimada ω' calculada pela unidade de cálculo de taxa de rotação 17, integrando a frequência angular de rotação estimada ω', e provê a fase de rotação estimada 0' ao conversor de coordenadas 14 e ao conversor de coordenadas 15.

[0045] A unidade de cálculo de taxa de rotação 17 calcula a frequência angular de rotação estimada ω' com base na corrente detectada de eixo-d id e na corrente detectada de eixo-q iq no sistema de coordenadas de

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 19/100 / 26 dois eixos rotacionais, e com base nas instruções de tensão vd* e vq*, e provê a frequência angular de rotação estimada ω' ao integrador 16.

[0046] Em seguida, a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA em controle de ativação será descrita com base nas figs. 3 a 8.

[0047] O controle de ativação pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA é executado através de trajetórias em linha sólida da fig. 3.

[0048] O controle de ativação é executado quando, a partir do estado de funcionamento sem sincronização da máquina rotativa de CA 4 após a operação de conversão de potência do conversor de potência 3 ser interrompido, o conversor de potência 3 é ativado para iniciar a operação de conversão de potência, e a máquina rotativa de CA 4 é ativada pelo conversor de potência 3. Especificamente, o período de controle de ativação é um período de SP [s] a partir do tempo de ativação do conversor de potência 3, e o controle de ativação é executado com base na configuração mostrada pelas linhas sólidas na fig. 3, através do que a fase de rotação de partida de operação e a frequência angular de rotação de partida de rotação são calculadas. Depois, no final do período de controle de ativação, o controle é comutado para a configuração mostrada pelas linhas sólidas da fig. 2, de modo a passar para o controle estacionário.

[0049] Aqui, SP [s] é um período de muitas dezenas de milissegundos a muitas centenas de milissegundos. Na modalidade 1, SP está definido, por exemplo, em 100 [ms].

[0050] A unidade de instrução de corrente de ativação 18 gera as instruções de corrente id* e ig* durante o controle de ativação. As instruções de corrente têm valores de instrução que impedem a máquina rotativa de CA de provocar torque durante o controle de ativação. Por exemplo, as instruções de corrente são definidas como id* = 0 e iq* = 0. Observa-se que id* não

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 20/100 / 26 precisa necessariamente ser zero.

[0051] A unidade de instrução de corrente de ativação 18 provê as instruções de corrente id* e iq* à unidade de controle de corrente 13.

[0052] A unidade de controle de corrente 13 recebe as instruções de corrente id* e iq* da unidade de instrução de corrente de ativação 18, e a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq provenientes do conversor de coordenadas 15, e gera a instrução de tensão de eixo-d vd* e a instrução de tensão de eixo-q vq*, de modo a tornar a corrente detectada de eixo-d id igual à instrução de corrente de eixo-d id*, e tornar a corrente detectada de eixo-q iq igual à instrução de corrente de eixo-q iq*.

[0053] O conversor de coordenadas 14 recebe as instruções de tensão vd* e vq* da unidade de controle de corrente 13, a fase de rotação estimada 0' do integrador 16 e o valor detectado de tensão Vdc do detector de tensão 7, e gera as instruções de comutação su*, sv* e sw*. As instruções de comutação geradas su*, sv* e sw* são providas ao conversor de potência 3.

[0054] O conversor de coordenadas 15 recebe a corrente detectada iu e iw do detector de corrente 5 e a fase de rotação estimada 0' do integrador 16, e converte estas correntes para a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq em um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si.

[0055] No período de controle de ativação SP, as correntes de fase

CA iu, iv e iw fluindo do conversor de potência 3 para a máquina rotativa de CA 4 são controladas para serem zero. Por conseguinte, não ocorre torque desnecessário durante o controle de ativação, e a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada.

[0056] A seguir, um método de cálculo para a fase de rotação estimada a ser provida ao conversor de coordenadas 14 e ao conversor de coordenadas 15 será descrito.

[0057] A unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 estima a

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 21/100 mie frequência angular de rotação de partida de operação o/ para o controle estacionário, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e os valores detectados de corrente id e iq no controle de ativação. A frequência angular de rotação de partida de operação ω' estimada é integrada pelo integrador 16, desse modo estimando a fase a ser provida aos conversores de coordenada 14 e 15 durante o controle de ativação, ou seja, estimando a fase de rotação da máquina rotativa de CA.

[0058] No caso em que a máquina rotativa de CA 4 é um motor elétrico síncrono usando ímã permanente, uma equação de tensão no eixo -d e eixo-q pode ser representada pela expressão (1). Esta expressão é desenvolvida para a frequência angular de rotação ω, para obter as seguintes expressões (2) e (3).

[Expressão 1]

1 1 73 1_________________________________________________________________1	R + sLd - aLq aLd R + sLq	id 7	+	0 ωφ
vd J	= (R + sLd)id aLqiq			(*)
u	= mLdid + Çff + sLq)iq + ωφ	(**)

De (*)

De [0059] [Expressão 2] _(R+sLd)id-vd

Lqiq ' ' ' (2)

Ldid + Φ (3)

Aqui, R é resistência da armadura, Ld é indutância do componente de eixo-d, Lq é indutância do componente de eixo-q, 0 é fluxo magnético de interligação de armadura do ímã permanente, ω é a frequência angular de rotação de tensão induzida da máquina rotativa de CA, e s é operador Laplace.

[0060] Como mostrado pelas expressões (2) e (3), existem duas expressões de cálculo para a frequência angular de rotação ω. Em consideração de divisão por zero, e similar, é desejável usar a expressão (3)

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13/26 para o cálculo. Aqui, da expressão (3), usando a instrução de tensão vq* em vez da tensão induzida sem carga vq da máquina rotativa de CA, o valor estimado ω' da frequência angular de rotação da tensão induzida rotacionando em sincronização com a posição de ímã do motor de ímã permanente e da fase de rotação estimada Q' pode ser estimado como mostrado pelas expressões (4) e (5).

[Expressão 3] _r,,_vq*~(R+sLq)iq ^ω--/ Λ \

Ldid + φ ’ ’ ’ ¢4)

9'=j<»'dt ---(5) [0061] Aqui, um termo diferencial é incluído na expressão (4). Por conseguinte, para configurar o sistema de controle real, em consideração a ruído e similar, é desejável usar quase diferencial, como mostrado pela expressão (6).

[Expressão 4]

7>+l ---(6) [0062] No entanto, a expressão (1) é uma equação de tensão para o caso em que a fase da máquina rotativa de CA é obtida com precisão. Por conseguinte, em um caso, tal como controle sem sensores, em que a fase real não pode ser detectada diretamente, ocorre erro de fase devido a erro em uma constante ou similar, e a expressão acima (1) não pode ser aplicada apropriadamente. Isto também é tido como verdadeiro para o controle de ativação relevante para um objeto da presente invenção, e, por conseguinte, a expressão (1) não pode ser aplicada.

[0063] Portanto, no controle de ativação, um método para estimar a fase real, mesmo quando existe erro em uma constante, será descrito abaixo.

[0064] Em um sistema de controle com um sensor de posição, quando é executado corrente de controle por valores de instrução de id* = 0 e iq* = 0, os valores de instrução de tensão vd* e vq* são calculados a partir da

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14/26 expressão (1), como mostrado pelas seguintes expressões.

[Expressões 5] vd* = 0 · · (7) vq* = ú?õ ---(8) [0065] Aqui, se for realizado controle de corrente com a fase deslocada por ΔΘ, os valores de instrução de tensão vd*^x, e vq*^x no eixo de controle são como mostrados pelas seguintes expressões.

[Expressão 6] vd*’=ú?õsinA0 ---(9) vq*’= ωφ cosA0 · · · (10) [0066] Por conseguinte, ΔΘ pode ser calculado como ΔΘ = arctan (vd*7 vq*^x). Como mostrado pela expressão (11), executando correção com o ΔΘ como erro de fase, a fase de rotação real pode ser estimada.

[Expressão 7] θ'=\ω'άί+ΔΘ ---(11) [0067] No entanto, no controle de ativação, se o cálculo da expressão (11) for executado, o sistema de controle pode tornar-se instável. Por conseguinte, é difícil aplicar este cálculo.

[0068] Portanto, Vcmp é calculado através de cálculo de controle PI, como mostrado pela expressão (12), tal que a instrução de tensão de eixo-d se torna zero, e a expressão (4) é modificada, como mostrado pela expressão (13).

[Expressão 8]

VCmp = signFR x Gpi(0-vd*).............(12)

Aqui, signFR=+l: em caso de instrução de rotação em sentido de avanço

-1: em caso de instrução de rotação em sentido inverso [Expressão 9]

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15/26 , _ vq * + Vcmp ~(R + sLq)iq [0069] Assim, mesmo se ocorrer erro em uma constante, a frequência angular de rotação real pode ser estimada usando a frequência angular de rotação estimada ω' obtida durante o controle de ativação.

[0070] A fig. 4 é um diagrama de blocos da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 no caso de se aplicar as expressões (12) e (13) a mesma.

[0071] A frequência angular de rotação estimada ω' é calculada a partir das instruções de tensão vd* e vq*, as correntes detectadas id e eq, o fluxo magnético de interligação de armadura φ, e um sentido de rotação da máquina rotativa de CA 4, usando uma unidade de comutação 61, somadorsubtrador 62, 65, 68 e 70, uma unidade de controle PI 63, um multiplicador 64, um divisor 66, unidades de proporção 67, 69 e 72, e uma unidade de diferencial 71.

[0072] A fig. 5 mostra a operação em correção de fase.

[0073] O caso de atraso de fase será descrito com referência à fig. 4.

[0074] A partir da expressão (9), se a fase atrasou-se (ΔΘ < 0), vd* se torna menor que 0 (etapa 111 da fig. 5). Como resultado, Vcmp se torna maior que 0 através do somador/subtrador 62, a unidade de controle PI 63 e o multiplicador 64 na fig. 4 (etapa 112 da fig. 5). Ademais, o numerador no cálculo de estimação de taxa de rotação é aumentado pelo somador-subtrador 65 da fig. 4 (etapa 113 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada calculada pelo divisor 66 na fig. 4 aumenta (etapa 114 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada se torna maior que a taxa de rotação do motor (etapa 115 na fig. 5), através do que a fase estimada se move na direção de adiantamento de fase (etapa 116 na fig.5).

[0075] Em seguida, o caso de adiantamento de fase será descrita com referência à fig. 4.

[0076] A partir da expressão (9), se a fase adiantou-se (ΔΘ > 0), vd*

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 25/100 / 26 se torna maior que 0 (etapa 121 da fig. 5). Como resultado, Vcmp se torna menor que 0 através do somador-subtrador 62, a unidade de controle PI 63, e o multiplicador 64 na fig. 4 (etapa 122 na fig. 5). Ademais, o numerador no cálculo de estimação de taxa de rotação é diminuído pelo somador-subtrador 65 da fig. 4 (etapa 123 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada calculada pelo divisor 66 na fig. 4 diminui (etapa 124 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada se torna menor que a taxa de rotação do motor (etapa 125 na fig. 5), através do que a fase estimada se move na direção de atraso de fase (etapa 126 da fig. 5).

[0077] Como mostrado na fig. 5, se a fase atrasou-se devido a erro em uma constante, é executada correção, de modo a fazer a fase adiantar-se, e por outro lado, se a fase adiantou-se, é executada correção na direção de atraso de fase. Como resultado, a diferença entre a fase de rotação estimada e a fase de rotação real é gradualmente solucionada.

[0078] Assim, mesmo se ocorrer erro em uma constante, uma estimação de fase robusta contra erro em uma constante pode ser realizada. Note que como mostrado na expressão (12), o fato de a direção de correção de Vcmp inverter-se dependendo do sentido de rotação deve ser levado em consideração.

[0079] Assim, configurando a unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 com base em expressões (12) e (13), torna-se possível executar controle de ativação robusto contra erro em uma constante, desse modo permitindo ativação estável da máquina rotativa de CA 4.

[0080] Em seguida, um método para estimação e definição da fase de rotação de partida de operação será descrito.

[0081] A fig. 6 mostra um exemplo da configuração da unidade de ajuste de fase de partida 20. A unidade de ajuste de fase de partida 20 mostrada na fig. 6 é configurada para transmitir uma fase de rotação de início de condução para a partida do controle de ativação, com base nos valores

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 26/100 / 26 detectados de corrente iu e iw em um sistema de coordenadas de rotação. [0082] Especificamente, a unidade de ajuste de fase de partida 20 tem um circuito de comparação 82 que compara um valor de corrente detectado e um valor limiar de corrente, um circuito de retenção de amostra 83, um circuito de tabela de referência 84, uma unidade de comutação 81, um somador-subtrador 85, e um circuito de definição de fase 86. O circuito de comparação 82 detecta que uma das correntes de fase excedeu o valor limiar de corrente, e liga um sinalizador 1, e o resultado passa através do circuito de retenção de amostra 83. Depois, o circuito de tabela de referência 84 refere-se a uma tabela mostrada na fig. 7, e o circuito de definição de fase 86 ajusta uma fase de rotação de início de condução Θ0.

[0083] Em seguida, a operação da unidade de ajuste de fase de partida mostrada na fig. 6 será descrita com base nas figs. 7 e 8.

[0084] A fig. 7(a) é uma tabela mostrando a relação entre a fase de motor e as correntes CA trifásicas iu, iv e iw logo após o controle de ativação ter-se iniciado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação de avanço. Como mostrado na fig. 7(a), a fase de rotação de partida para o controle de ativação pode ser dividida em seis regiões com base nos sinais das correntes CA trifásicas iu, iv e iw. Além disso, a fig. 7(b) é uma tabela mostrando a razão entre a fase de motor e as correntes CA trifásicas iu, iv e iw logo após o controle de ativação ter-se iniciado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação inversa. A partir da comparação entre as figs. 7(a) e 7(b), as características são diferentes dependendo do sentido de rotação. Especificamente, a diferença das características é tal que uma corresponde a outra obtida quando a fase de motor logo após o início do controle de rotação é deslocada por 180 graus. Usando a razão mostrada nestas tabelas, a fase de rotação de início de condução Θ0 para o controle de ativação pode ser definida a intervalos de 1/6. Por conseguinte, uma vez que o controle de ativação é iniciado a partir de

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 27/100 / 26 uma fase mais próxima à fase real, pode ser reduzido torque desnecessário. [0085] Como mostrado na fig. 8, em um ponto A, o controle de ativação (condução) é iniciado, e o inversor é ativado. Neste momento, uma vez que a fase de motor não é obtida logo após o controle de ativação ter-se iniciado, a fase de rotação de início de condução é definida (o valor integral do integrador é usado como a fase de rotação de início de condução) sem mudar o sistema de controle. Por conseguinte, em um ponto B, uma vez que a fase de rotação estimada 0' não é um valor verdadeiro, mas inclui erro de fase, a corrente flui.

[0086] A unidade de ajuste de fase de partida 20 detecta correntes iu e iw das correntes CA trifásicas, e em um ponto C, quando uma corrente de uma fase das três fases se tornou igual a ou maior que um dado valor limiar Ioc0, liga sinalizadores 1 e 2 mostradas na fig. 6. A unidade de ajuste de fase de partida 20 diz respeito à fase de rotação de início de condução 00 proveniente da tabela mostrada na fig. 7(a) uma vez, e em um ponto D, ajusta a fase de rotação de início de condução 00 como a fase de rotação de partida do controle de ativação, para o integrador 16.

[0087] Em um ponto E, a corrente iv é igual a ou maior que o valor limiar Ioc0, mas uma vez que a sinalizador 2 da saída do circuito de retenção de amostra 83 não se altera, não é feita referência à tabela.

[0088] Além disso, a tabela da fig. 7(a) é para o sentido de rotação de avanço. Por conseguinte, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação inversa, usando as características deslocadas por 180 graus entre si dependendo do sentido de rotação, 180 graus (π rad) é acrescido como um valor de correção.

[0089] Além disso, assume-se que o sentido de rotação acima é obtido com antecedência por outro método.

[0090] Assim, a fase de rotação de início de condução 00 pode ser definida a intervalos de 60 graus, e o controle de ativação pode ser iniciado a

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 28/100 / 26 partir de uma fase mais próxima à fase de motor real. Por conseguinte, os problemas descritos previamente podem ser solucionados, e a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada.

[0091] Uma vez que a fase de rotação de início de condução pode ser definida a intervalos de 60 graus, a fase se torna mais próxima à fase de motor real, mas não coincide perfeitamente com a fase de motor real, deixando, assim, desvio de fase. O desvio de fase é solucionado pela unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 executando a correção mostrada na fig. 5.

[0092] Um tempo SPO [s] definido como sendo suficientemente mais curto que o período de controle de ativação SP [s] é definido com antecedência para a unidade de ajuste de fase de partida 20. No processamento pela unidade de ajuste de fase de partida 20, se o tempo SPO [s] expirou-se sem quaisquer das correntes de fase alcancem o valor limiar Ioc0, pode considerar-se que, em controle de corrente zero, o estado de rotação é em um nível que não provoca corrente de distúrbio desnecessária. Por conseguinte, a fase para o integrador 16 é definida em 0, e o controle de ativação permanece como está. SPO é definido, por exemplo, em 1/10 de SP. Na modalidade 1, SPO é definido em cerca de 10 [ms].

[0093] Assim, de acordo com a modalidade 3, no controle de ativação pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA, a unidade de ajuste de fase de partida 20 pode ajustar a fase de rotação de início de condução com precisão de intervalo de 60 graus, com base no comportamento de corrente durante um período a partir do momento de ativação do conversor de potência 3, que é suficientemente mais curto que o período de controle de ativação. Por conseguinte, a amplitude de corrente e choque binário logo após o controle de ativação ter-se iniciado podem ser reduzidos, desse modo obtendo o efeito de possibilitar reativação segura e estável.

[0094] Além disso, o circuito mostrado na fig. 5 que incorpora expressões (12) e (13) é aplicado à unidade de cálculo de taxa de rotação de

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 29/100 / 26 partida 19 descrita na modalidade 1, de modo que a tensão de eixo-d é controlada para ser zero. Por conseguinte, a diferença entre a fase de rotação de início de condução fixada pela unidade de ajuste de fase de partida 20 e a fase de motor real é gradualmente solucionada, desse modo obtendo o efeito de possibilitar controle de ativação robusto contra erro em uma constante, e de ativar estavelmente a máquina rotativa de CA 4.

Modalidade 2 [0095] Doravante, a modalidade 2 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 9 é um diagrama de configuração de um aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção. Nos desenhos, os componentes que são os mesmos ou que correspondem àqueles mostrados na fig. 1 são designados pelos menos números de referência. Além disso, as figs. 10 e 11 são diagramas para explicar a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida.

[0096] Na modalidade 2, a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida 44 de um circuito de controle de ativação 43 em um circuito de controle 42 são diferentes daquelas da modalidade 1.

[0097] No aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 2, se comparado com a configuração da modalidade 1, a entrada da unidade de ajuste de fase de partida 44 é alterada dos valores de corrente de detecção iu e iw em eixos de coordenadas em descanso para a corrente detectada id em um sistema de coordenadas de rotação, e a fase de rotação de início de condução para iniciar controle de ativação é definida com base no valor detectado de corrente id.

[0098] Uma vez que a configuração é a mesma que aquela da modalidade 1, exceto quanto à unidade de ajuste de fase de partida 44, a operação da unidade de ajuste de fase de partida 44 será descrita.

[0099] As figs. 10(a) e 10(b) mostram a relação entre a fase de motor

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 30/100 / 26 e as correntes detectadas id e iq logo após o controle de ativação ter-se iniciado.

[00100] A fig. 10(a) mostra o caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido de avanço, e a fig. 10(b) mostra o caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido contrário. A fim de iniciar estavelmente o controle de ativação, levando-se em consideração elevação da frequência angular de rotação estimada, é desejável ajustar a fase de rotação de início de condução Θ0 para o controle de ativação de modo a adiantar-se, se a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de avanço, e a atrasar-se, se a máquina rotativa de CA 4 rotaciona/em sentido inverso.

[00101] Portanto, como mostrado na fig. 11, a unidade de ajuste de fase de partida 44 é configurada de tal modo que, se o sinal da corrente detectada id para uma fase específica for positivo, a fase de rotação de início de condução Θ0 é definida em 180 graus (π rad), e se o sinal for negativo, a fase Θ0 é definida em 0, usando uma unidade de comutação 91.

[00102] No caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido de avanço, se o sinal da corrente detectada id for positivo, Θ0 é ajustado em 180 graus (π rad), através do que o integrador inicia cálculo integral a partir de 180 graus (π rad). Por conseguinte, o controle de ativação é necessariamente iniciado a partir de uma fase de adiantamento. Por outro lado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido inverso, se o sinal da corrente detectada id for positivo, fase de rotação de início de condução Θ0 é definida em 180 graus (π rad), através do que o controle de ativação é necessariamente iniciado a partir de uma fase de atraso relativamente à fase da máquina rotativa AC 4. Assim, choque binário pode ser reduzido, e ativação estável pode ser realizada.

[00103] Uma vez que a fase de rotação de início de condução é definida em intervalos de 180 graus, desvio de fase em relação à fase do motor é deixada. O desvio de fase é solucionado pela unidade de cálculo de

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 31/100 / 26 taxa de rotação de partida 19 executando a correção mostrada na fig. 5, como descrito na modalidade 1.

[00104] Assim, de acordo com a modalidade 2, no controle de ativação pelo aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA, a unidade de ajuste de fase de partida 44 pode ajustar a fase inicial para o controle de ativação de modo a adiantar, se a máquina rotativa de CA rotaciona na direção de avanço, e atrasar, se a máquina rotativa de CA rotaciona na direção inversa em relação à fase da máquina rotativa de CA, com base no comportamento da corrente id durante um período a partir do momento de ativação do conversor de potência 3, que é suficientemente mais curto que o período de controle de ativação. Por conseguinte, pode ser reduzida ocorrência de sobrecorrente e choque binário logo após o controle de ativação ter-se iniciado, desse modo obtendo o efeito de possibilitar reativação segura e estável.

Modalidade 3 [00105] Doravante, a modalidade 3 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 12 é um diagrama de configuração de um aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção. No desenho, os componentes que são os mesmos ou que correspondem àqueles mostrados na fig. 1 são designados pelos mesmos números de referência. Além disso, as figs. 13 a 15 são diagramas para explicar a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida 54.

[00106] Na modalidade 3, conforme comparado com o aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 1, a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida em um circuito de controle de ativação 53 de um circuito de controle 52, desse modo possibilitando comutação de controle de ativação para controle vetorial sem sensores sem choque.

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 32/100 / 26 [00107] Uma vez que a configuração é a mesma que aquela da modalidade 1, exceto para a unidade de ajuste de fase de partida 54, a operação da unidade de ajuste de fase de partida 54 será descrita.

[00108] Como descrita na modalidade 1, a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada pelo controle de ativação. No entanto, na configuração da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 mostrada na fig. 4, se os sinais do sentido de rotação e a direção de correção de Vcmp forem diferentes entre si no cálculo da expressão (12) (ou seja, um sentido de rotação é oposto a uma instrução), a fase de rotação de partida de operação estimada pela unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 inclui erro. Se o controle estacionário é iniciado com a fase incluindo o erro definido como uma fase de rotação de partida de operação para o controle estacionário, corrente de torque desnecessário flui e ocorre choque binário. No pior dos casos, há circulação de corrente em excesso, e o controle estacionário não pode ser iniciado.

[00109] A fim de solucionar o problema provocado quando o controle de ativação passa para o controle estacionário, a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida.

[00110] Doravante, a configuração e operação da unidade de ajuste de fase de partida 54 será descrita.

[00111] A unidade de ajuste de fase 54 opera apenas em um período de ciclo de controle Ts ao passar para controle vetorial sem sensores normal após o período de controle de ativação SP ter finalizado.

[00112] A fig. 13 mostra a relação entre vetores de instrução de tensão no caso em que controle de corrente zero é executado pelo controle de ativação. A fim de controlar a corrente da máquina rotativa de CA 4 que está rotacionando de modo a chegar a zero, tensão correspondente a tensão induzida sem carga da máquina rotativa de CA 4 deve ser transmitida a partir do conversor de potência 3, apenas no eixo-Q do eixo do motor. No entanto,

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 33/100 / 26 como mostrado na fig. 13, se o controle de corrente zero é executado com o eixo de controle deslocado por Δθ a partir do eixo atual, a instrução de tensão de eixo-d vd*'e a instrução de tensão de eixo-q vq*' são transmitidas sobre o eixo de controle, como mostrado na fig. 3. A relação entre a instrução de tensão de eixo-d vd*'e a instrução de tensão de eixo-q vq*' é representada pelas expressões (14) e (15).

[Expressão 10] vd*'= vq sin Δθ (14) vq*'= vq cos Δθ (15) [00113] Portanto, o erro de fase Δθ é calculado usando a expressão (16) a partir das instruções de tensão vd*'e vq*'no controle de ativação, e o erro de fase Δθ é adicionado à fase de rotação estimada θ1'^ momento de passagem do controle de ativação para o controle estacionário obtido pelo controle de ativação, como mostrado pela expressão (17). Assim, a fase de rotação de partida de operação θ1 para o controle estacionário é calculada, e a fase θ1 é definida como a fase de rotação de partida de operação do controle estacionário, para o integrador 16.

[Expressão 11]

Δθ = arctan (vd*'/ vq*')...........(16) θ1 = θ1'+ Δθ ...........(17) [00114] A fig. 14 mostra um exemplo de configuração da unidade de ajuste de fase de partida 54.

[00115] A fase de rotação de partida de operação θ1 é calculada a partir das instruções de tensão vd* e vq* e a fase de rotação estimada θ1'através de um somador-subtrador 101, um divisor 102 e uma unidade de cálculo 103.

[00116] A seguir, uma série de operações no controle de ativação da modalidade 3 será descrita com base na fig. 15.

[00117] Na fig. 15, variação na fase real está indicada por uma linha pontilhada, e variação na fase de rotação estimada está indicada por uma linha

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 34/100 / 26 sólida.

[00118] Durante um certo período a partir de reativação do inversor, o aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 3 executa o controle de ativação descrito na modalidade 1, antes de executar controle vetorial sem sensores estacionário.

[00119] Em uma operação específica na ativação, primeiro, condução é iniciada recebendo uma instrução de operação em um ponto A, a unidade de ajuste de fase de partida 20 opera em um ponto B, e depois a fase de rotação de início de condução Θ0 é fixada com base em corrente obtida logo após o início da condução, em um ponto C.

[00120] Posteriormente, enquanto é iniciada condução, no controle de ativação, a amplitude da tensão CA é ajustada, de tal modo que a corrente de fase CA tem uma amplitude de corrente predeterminada, e ao mesmo tempo, a frequência angular de rotação e a fase de rotação da máquina rotativa de CA são estimadas com base na corrente detectada e na instrução de tensão.

[00121] Depois, ao passar para o controle estacionário, em um ponto D, a sinalizador de controle de ativação altera-se, de modo que o controle de ativação passa para o controle estacionário, e a unidade de ajuste de fase de partida 54 opera. A unidade de ajuste de fase de partida 54 calcula a fase de rotação real Θ0 da máquina rotativa de CA a partir do ângulo de fase de rotação estimado 01' e a instrução de tensão no momento de passar do controle de ativação para o controle estacionário, e depois em um ponto E, ajusta a fase Θ1.

[00122] Uma instrução de torque surge após o controle estacionário ser iniciado.

[00123] Note-se que também a configuração onde a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida no circuito de controle de ativação 11 do aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 2 pode obter o mesmo efeito que no aparelho de controle 51 para

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 35/100 / 26 uma máquina rotativa de CA da modalidade 3.

[00124] Assim, de acordo com a modalidade 3, ao passar do controle de ativação para o controle estacionário pelo aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA, mesmo se existe erro entre a fase de rotação estimada e a fase de rotação real, a fase de rotação de partida de operação para o controle estacionário pode ser apropriadamente definida, através do que o inversor pode ser delicadamente reativado. Por conseguinte, mesmo logo após a partida de condução ou logo após a partida de operação estacionária, ocorrência de corrente excessiva ou choque binário pode ser impedida, por meio disso, o efeito de permitir reativação segura e estável é obtido.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00125] A presente invenção refere-se a controle por inversor sem o uso de sensores de posição, particularmente, controle de ativação para uma máquina síncrona rotativa CA usando ímã permanente, e é aplicável a vários aparelhos de controle para uma máquina rotativa de CA.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, o aparelho de controle compreendendo:

- um circuito de controle (2) que gera uma instrução de tensão baseada em uma instrução de corrente, e gera uma instrução de comutação baseada na instrução de tensão;

- um conversor de potência (3) que gera tensão CA tendo amplitude controlada e frequência angular controlada, com base na instrução de comutação; e

- um detector de corrente (5) que detecta corrente de fase CA fluindo na máquina rotativa de CA (4) acionada pela saída do conversor de potência (3), o aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA (4) caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (2) executa, para a máquina rotativa de CA (4) em estado de funcionamento livre, controle de ativação de ativação do conversor de potência (3) para ativar a máquina rotativa de CA (4) com base na instrução de corrente para impedir a máquina rotativa de CA (4) de causar torque, e tem uma unidade de ajuste de fase de partida (20) que ajusta uma fase de rotação no início do controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA (4) no início do controle de ativação e na polaridade da corrente detectada pelo detector de corrente (5) no início do controle de ativação.
2. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma instrução de corrente de eixo-q da instrução de corrente é estabelecida como zero.
3. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que no início do controle de ativação, a unidade de ajuste de fase de partida (20) seleciona uma

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 37/100 das seis fases que fazem uma fase de rotação estimada inicial adiantar, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA (4) na polaridade da corrente para cada fase detectada pelo detector de corrente (5), e ajusta a fase selecionada como a fase de rotação inicial.
4. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que no início do controle de ativação, a unidade de ajuste de fase de partida (44) seleciona uma das duas fases que fazem uma fase de rotação estimada inicial adiantar, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA (4), e na polaridade da corrente para uma fase específica detectada pelo detector de corrente (5), e ajusta a fase selecionada como a fase de rotação inicial.
5. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (2) tem:

- uma unidade de cálculo de taxa de rotação de partida (19) que, em um período de controle de ativação a partir do tempo de ativação do conversor de potência (3) até um período predeterminado decorrer, executa controle PI usando a diferença entre uma instrução de tensão de eixo-d e zero como a introdução para o controle PI, e estima uma frequência angular de rotação da máquina rotativa de CA (4), com base em um resultado de cálculo do controle PI, a corrente detectada pelo detector de corrente (5), e uma instrução de tensão de eixo-q.
6. Aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (2) tem ainda uma unidade de ajuste de fase de partida (54) que calcula, no momento de deslocar para controle estacionário após o controle de ativação ter-se finalizado, uma fase de rotação na partida do controle estacionário, a partir de uma relação de valores de instrução de tensão de dois eixos durante o controle de ativação e uma fase de rotação estimada calculada

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 38/100 durante o controle de ativação.
7. Método de controle de ativação para uma máquina rotativa de CA, que executa, para a máquina rotativa de CA (4) em estado de funcionamento livre, controle de ativação de ativação do conversor de potência (3) para ativar a máquina rotativa de CA (4), com base na instrução de corrente para impedir a máquina rotativa de CA (4) de causar torque, o método caracterizado por compreender as etapas de:

- uma primeira etapa de ajustar uma fase de rotação no início do controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA (4) na partida do controle de ativação, e na polaridade de corrente de fase de CA fluindo na máquina rotativa de CA (4) no início do controle de ativação, e de ativar um conversor de potência (3) que aciona a máquina rotativa de CA (4); e

- uma segunda etapa de, em um período de controle de ativação a partir do tempo de ativação do conversor de potência (3) até um período predeterminado decorrer, executar controle PI usando a diferença entre uma instrução de tensão de eixo-d e zero como a entrada para o controle PI, e estima uma frequência angular de rotação da máquina rotativa de CA (4), com base em um resultado de cálculo do controle PI, a corrente de fase de CA fluindo na máquina rotativa de CA, e uma instrução de tensão de eixo-q.
8. Método de controle de ativação para uma máquina rotativa de CA de acordo com a reivindicação 7, o método de controle de ativação caracterizado por executar ainda:

- uma terceira etapa de calcular, no momento de passar para controle estacionário após o controle de ativação ter-se finalizado, uma fase de rotação na partida do controle estacionário a partir de uma relação de valores de instrução de tensão de dois eixos durante o período de controle de ativação e uma fase de rotação estimada calculada durante o período de controle de ativação.