CN113939993A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力转换装置,能够减小输出电流、实现高效的输出电流特性。电力转换装置对感应电动机进行驱动控制,包括电压指令修正运算部,其基于转矩轴的电流检测值和磁通轴的电流检测值,计算用于对转矩轴的电压指令进行修正的电压指令修正值,所述电压指令修正运算部基于修正转矩电流与所述磁通轴的电流检测值之间的偏差,来计算所述电压指令修正值,其中,所述修正转矩电流是对转矩轴的电流检测值的绝对值乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数而得到的。
Description
技术领域
本发明涉及用于驱动感应电动机的电力转换装置的驱动控制,涉及一种能够减小输出电流、高效运转的电力转换装置。
背景技术
作为感应电动机的高效率控制方法,例如有日本特开2010-220331号公报(专利文献1)记载的技术中,其中,按照励磁电流指令为饱和电流限制阈值以下的情况和超过该饱和电流限制阈值的情况,变更为第一和第二磁通指令。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-220331号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1记载的方法设置了磁通饱和点,按照励磁电流指令为饱和电流限制阈值以下的情况和超过该饱和电流限制阈值的情况,用2个点近似第一和第二磁通指令的斜率。因此,应用于其他型号的感应电动机可能输出电流并不会变得最小。
本发明的目的在于提供一种电力转换装置,即使使用了通用逆变器也能够减小输出电流、实现高效的输出电流特性。
解决问题的技术手段
用于解决上述技术问题的本发明的“电力转换装置”之一例如下。一种对感应电动机进行驱动控制的电力转换装置,包括电压指令修正运算部,其基于转矩轴的电流检测值和磁通轴的电流检测值,计算用于对转矩轴的电压指令进行修正的电压指令修正值,所述电压指令修正运算部基于修正转矩电流与所述磁通轴的电流检测值之间的偏差,来计算所述电压指令修正值,其中,所述修正转矩电流是对转矩轴的电流检测值的绝对值乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数而得到的。
发明效果
采用本发明,可提供一种能够减小输出电流、实现高效的输出电流特性的电力转换装置。
上述以外的技术问题、技术特征和技术效果可通过下文实施方式的说明而变得明确。
附图说明
图1是实施例1的电力转换装置的结构图。
图2是实施例1的电压指令修正运算部的结构图。
图3是实施例1的电流矢量图。
图4是实施例1的d轴电流检测值与磁通饱和系数的关系图。
图5是表示使用了本发明的输出电流的实测结果的图。
图6是实施例1的电压指令修正运算部的变形例的结构图。
图7是用于确认实施例1的突显性(salience)的结构图。
图8是实施例2的电力转换装置的结构图。
图9是实施例2的电压指令修正运算部的结构图。
图10是实施例3的电力转换装置的结构图。
图11是实施例3的励磁电流指令修正运算部的结构图。
图12是实施例4的电力转换装置的结构图。
具体实施方式
下面使用附图详细说明本发明的实施例。其中,对用于说明实施例的各图中共通的结构标注同一名称和附图标记,省略其重复的说明。另外,以下说明的各实施例并不限定于图示例。
实施例1
图1表示实施例1的电力转换装置的结构图。本实施例应用于V/f控制的电力转换装置。
感应电动机1利用磁通轴(d轴)成分的电流(励磁电流)产生磁通,并利用与磁通轴正交的转矩轴(q轴)成分的电流(转矩电流)产生转矩。
电力转换器2例如由逆变器构成,输出与三相交流的电压指令Vu*、Vv*、Vw*成正比的电压值,调节感应电动机1的输出电压值和输出频率值。
直流电源3对电力转换器2供给直流电压EDC。
电流检测器4输出感应电动机1的三相交流电流iu、iv、iw的检测值iuc、ivc、iwc。电流检测器4也可以检测感应电动机1的三相中的两相、例如u相和w相的线电流,并根据交流条件(iu+iv+iw=0)按iv=-(iu+iw)求出v相的线电流。
坐标变换部5根据三相交流电流iu、iv、iw的检测值iuc、ivc、iwc和相位运算值θdc,输出d轴电流检测值(励磁电流检测值)idc和q轴电流检测值(转矩电流检测值)iqc。
V/f控制运算部6基于频率指令ωr*,输出值为“0”(零)的d轴电压指令Vdc*和与频率指令ωr*成正比的q轴电压指令Vqc*。
电压指令修正运算部7输出基于q轴电流检测值iqc和d轴电流检测值idc运算得到的q轴电压指令修正值ΔVqc*。
相位运算部8对频率指令ωr*积分而输出相位运算值θdc。
加法部9将q轴电压指令Vqc*与q轴电压指令修正值ΔVqc*相加,输出q轴修正电压指令Vqc**。
坐标变换部10根据d轴电压指令Vdc*、q轴修正电压指令Vqc**和相位运算值θdc,输出三相交流的电压指令Vu*、Vv*、Vw*。
首先,对使用了本实施例的特征性的电压指令修正运算部7的情况下的V/f控制方式的基本动作进行说明。
V/f控制运算部6按照式(1)使用值为“0”的d轴电压指令Vdc*、频率指令ωr*和直流电压EDC输出q轴电压指令Vqc*。
此处,ωr_max是基本角频率。
相位运算部8按照式(2)根据频率指令ωr*计算感应电动机1的磁通轴的相位θdc。
图2表示本实施例的特征性的电压指令修正运算部7的模块结构。
绝对值运算部71以q轴电流检测值(转矩电流检测值)iqc为输入,输出iqc的绝对值|iqc|。
表72中存储了励磁电流与感应电动机的互感值M^的关系,以d轴电流检测值(励磁电流检测值)idc为输入,输出对应的互感值M^。低通滤波器73以互感值M^为输入,输出其一阶滞后信号M^^。设定部74输出作为按基本频率进行测量时的基准的、感应电动机的互感值M0。除法部75以互感值M^^和作为基准的互感值M0为输入,通过式(3)所示的运算输出磁通饱和系数G。
另外,表72是通过改变励磁电流并测量感应电动机的互感而预先生成的。图2的表72表示励磁电流与互感M^的关系,但也可以使用式(3)基于互感计算磁通饱和系数G,从而使表72为表示励磁电流与磁通饱和系数G的关系的表。另外,也可以基于励磁电流使用近似公式来计算磁通饱和系数G,而不是查表参照。
乘法部76以q轴电流检测值iqc的绝对值|iqc|和磁通饱和系数G为输入,输出式(4)所示的q轴修正电流(修正转矩电流)iqc′。
iqc′=|iqc|·G……(4)
减法部77以q轴修正电流iqc′和d轴电流检测值idc为输入,输出电流偏差Δi。电流偏差Δi被输入至具有由常数构成的比例增益Kp1的比例运算部78和具有由常数构成的积分增益Ki1的积分运算部79,它们的输出信号被输出至加法部791。结果是,通过式(5)所示的运算,计算q轴电压指令Vqc*的电压指令修正值ΔVqc*。
对本发明之所以效率高的原理进行说明。图3表示感应电动机的电流矢量图。将因励磁电流id而产生的磁通的方向称为d轴,将与其相比前进π/2的方向称为转矩轴即q轴,令输出电流i1与励磁电流id的相位角为θi,则励磁电流id和转矩电流iq由式(6)给出。
当式(6)中相位角θi=π/4时,同一转矩下输出电流i1按照式(7)的关系达到最小。
感应电动机的转矩由式(8)给出。
此处,M是互感,L2是二次电感,φ2d是d轴磁通,φ2q是q轴磁通。
此处,在电动机控制中磁通的理想条件是式(9)。
将式(9)代入式(8),得到式(10)。
进而,将式(7)代入式(10),得到输出电流最小时的转矩式即式(11)。
但是,实际上互感M具有随电流值相应变化的饱和特性。d轴磁通φ2d也存在因发生饱和现象而不增加的情况,可以考虑到,在d轴电流(励磁电流)id过大的状态下存在输出电流i1的最小点偏移。于是,本发明如上所述引入磁通饱和系数G,设法使得不会有必要以上的d轴电流(励磁电流)id流动。
本发明中,为了兼顾动力运转和再生运转这两者,以使得d轴电流检测值idc跟踪由q轴电流检测值iqc的绝对值|iqc|乘以磁通饱和系数G得到的q轴修正电流iqc′的方式,对q轴电压指令Vqc*进行修正。
图4表示本实施例的d轴电流检测值idc和磁通饱和系数G的特性。该图是式(3)的运算结果,本实施例是在16个点进行了测量的例子。如图所示,磁通饱和系数G在d轴电流检测值idc较小的范围为固定值,当超过某一值后随d轴电流检测值idc相应地逐渐减小。可知该特性不是能够用2个点近似的特性。
图5表示使用了本发明的实测结果。横轴表示磁通饱和系数G,纵轴表示感应电动机的输出电流的大小。(A)G=0.0是没有应用本发明时、不进行式(3)的运算的情况下的输出电流的测量结果,(B)是按G=0.3、(C)是按G=0.6、(D)是按G=0.8、(E)是按G=1.0进行式(4)的运算的情况下的输出电流的测量结果。令G=0.0时的输出电流为1.0进行了归一化。G=1.0是不考虑磁通饱和的情况,可知与(C)G=0.6和(D)G=0.8时相比输出电流更大。(F)是进行了本发明的式(3)的运算的情况。(F)时输出电流最小,本发明的效果明显。
采用本实施例,以使得d轴电流检测值idc跟踪由q轴电流检测值iqc的绝对值|iqc|乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数G而得到的q轴修正电流iqc′的方式修正q轴电压指令Vqc*,由此,与(A)G=0.0的V/f控制相比,能够使电流值更小,实现高效的电流特性。
另外,上述本实施例中,电压指令修正运算部7中的比例运算和积分运算的增益(Kp1、Ki1)为固定值,但也可以如图6的变形例所示,使它们随频率指令ωr*相应变化。
图6的电压指令修正运算部7a相当于图2的电压指令修正运算部7。另外,图6中的附图标记7a1、7a2、7a3、7a4、7a5、7a6、7a7、7a91与图2的附图标记71、72、73、74、75、76、77、791为相同部分。
图6中,q轴修正电流iqc′与d轴电流检测值idc的偏差Δi被输入至具有随频率指令ωr*的大小相应变化的比例增益Kp1的比例运算部7a8,和具有积分增益Ki1的积分运算部7a9,它们的输出值被加法部7a91相加后,作为q轴电压指令Vqc*的电压指令修正值ΔVqc**输出。该图中,与频率指令ωr*的大小大致成正比地改变Kp1、Ki1,由此,d轴电流检测值idc跟踪q轴修正电流iqc′的作用按照频率而相应地变化。即,从低速区间到高速区间,使涉及高效控制的反馈环路的稳定性高速响应,由此能够在更短时间内实现输出电流的最小化。
此处,使用图7对采用本实施例的情况下的验证方法进行说明。其中,在用于驱动感应电动机1的电力转换装置20中安装电流检测器21,并在感应电动机1的轴上安装编码器22。
矢量电流成分的计算部23以电流检测器21的输出即三相交流的电流检测值(iuc、ivc、iwc)和编码器的输出即位置θ为输入,按照式(12)计算矢量电流成分idc、iqc。
磁通饱和系数的运算部24按照式(13)计算磁通饱和系数G的推算值G^。如果推算值G^与使用了本发明的逆变器中测得的磁通饱和系数G相同,则可以得知采用了本发明。
实施例2
图8是实施例2的电力转换装置的结构图。本实施例也是应用于V/f控制的电力转换装置。第一实施例中,采用了计算q轴修正电流(修正转矩电流)iqc′并使励磁电流id跟踪该修正电流的方式,而本实施例是使无效功率的绝对值|Qc|跟踪有效功率的绝对值|Pc|的方式。
图中,附图标记1~6、8~10所示的部件与图1中的相同。
电压指令修正运算部7b基于由有效功率运算值的绝对值|Pc|乘以磁通饱和系数G得到的修正有效功率Pc′和无效功率运算值的绝对值|Qc|,输出用于修正q轴电压指令Vqc*的电压指令修正值ΔVqc***。
图9表示电压指令修正运算部7b的结构。附图标记7b2、7b3、7b4、7b5、7b6、7b7、7b8、7b9、7b91与图2的附图标记72、73、74、75、76、77、78、79、791为相同部分。
乘法部7b92以q轴电压指令Vqc**和q轴电流检测值iqc为输入,输出其相乘值即有效功率运算值Pc。绝对值运算部7b93以乘法部7b92的输出即有效功率运算值Pc为输入,输出Pc的绝对值|Pc|。
乘法部7b6以有效功率运算值Pc的绝对值|Pc|和磁通饱和系数G为输入,输出修正有效功率Pc′。
乘法部7b94以q轴电压指令Vqc**和d轴电流检测值idc为输入,输出其相乘值即无效功率运算值Qc。绝对值运算部7b95以无效功率运算值Qc为输入,输出绝对值|Qc|。
减法部7b7以修正有效功率Pc′和无效功率运算值Qc的绝对值|Qc|为输入,输出功率偏差Δp。
功率偏差Δp被输入至具有由常数构成的比例增益Kp2的比例运算部7b8和具有由常数构成的积分增益Ki2的积分运算部7b9,它们的输出信号被输出至加法部7b91。结果是,通过式(14)所示的运算,计算q轴电压指令Vqc**的电压指令修正值ΔVqc***。
此处,对本实施例之所以效率高的原理进行说明。当d轴电压指令Vdc*=0时,控制轴上计算出的有效功率Pc由式(15)给出。
有效功率Pc的绝对值为式(16)。
对有效功率Pc的绝对值乘以磁通饱和系数G得到式(17)。
另外,在控制轴上计算出的无效功率Qc由式(18)给出。
无效功率Qc的绝对值为式(19)。
使用Pc′和|Qc|修正q轴电压指令值Vqc*。以式(17)=式(19)的方式进行控制,得到式(20)。
其结果,能够实现与第一实施例同样的高效率的运转。
采用本实施例,以使得无效功率的绝对值|Qc|跟踪由有效功率Pc的绝对值|Pc|乘以随励磁电流相应变化的磁通饱和系数G而得到的修正有效功率Pc′的方式修正q轴电压指令Vqc*,由此,能够使电流值更小,实现高效率的电流特性。
实施例3
图10是实施例3的电力转换装置的结构图。本实施例应用于矢量控制的电力转换装置。第一和第二实施例是对感应电动机1进行V/f控制的方式,但本实施例是进行速度控制和电流控制以及矢量控制的运算的方式。
图中附图标记1~5、8、10所示的部件与图1中的相同。
反馈控制运算部11以修正励磁电流指令id**、d轴和q轴电流检测值idc、iqc、频率指令ωr*、推算频率ωr^和输出频率ω1*为输入。在反馈控制运算部11的内部,对速度控制、电流控制和矢量控制的反馈控制进行运算。
修正励磁电流指令id**是可变值,在感应电动机1内部产生变化的d轴磁通φ2d。
在速度控制中,以使得推算频率ωr^跟踪频率指令ωr*的方式,通过比例控制和积分控制按照式(21)来计算转矩电流指令即q轴电流指令iq*。
此处,Ksp:速度控制的比例增益,Ksi:速度控制的积分增益。
在矢量控制中,使用d轴和q轴电流指令id**、iq*、感应电动机1的电路常数(R1、Lσ、M、L2)、d轴磁通指令φ2d*和输出频率ω1*,按照式(22)计算电压指令Vdc*、Vqc*。
此处,Tacr:相当于电流控制滞后的时间常数,R1:一次电阻值,Lσ:漏感值,M:互感值,L2:二次侧电感值。
在电流控制中,以使得各成分的电流检测值idc、iqc跟踪d轴和q轴电流指令id**、iq*的方式,通过比例控制和积分控制按照式(23)计算d轴和q轴电压修正值ΔVdc、ΔVqc。
此处,Kpd:d轴电流控制的比例增益,Kid:d轴电流控制的积分增益,Kpq:q轴电流控制的比例增益,Kiq:q轴电流控制的积分增益。
进而,按照式(24)计算d轴和q轴电压指令Vdc**、Vqc**。
图11表示本实施例的特征性的励磁电流指令修正运算部12的模块结构。
励磁电流指令修正运算部12中,基于由q轴电流指令iq*的绝对值|iq*|乘以磁通饱和系数G得到的q轴修正电流指令iq*′和d轴电流指令id*,输出d轴修正电压指令id**。
图中,附图标记121、122、123、124、125、126、127、128、129、1291与图2的附图标记71、72、73、74、75、76、77、78、79、791为相同部分。
绝对值运算部121以q轴电流指令iq*为输入,输出iq*的绝对值|iq*|。表122中存储了励磁电流与感应电动机的互感值M^的关系,以d轴修正电流指令id**为输入,输出对应的互感值M^。低通滤波器123以互感值M^为输入,输出其一阶滞后信号M^^。设定部124输出作为按基本频率进行测量时的基准的、感应电动机的互感值M0。除法部125以互感值M^^和M0为输入,通过上述式(3)所示的运算输出磁通饱和系数G。
另外,表122是通过改变励磁电流并测量感应电动机的互感而预先生成的。图11的表122表示励磁电流与互感M^的关系,但也可以使用式(3)基于互感计算磁通饱和系数G,从而使表122为表示励磁电流与磁通饱和系数G的关系的表。另外,也可以基于励磁电流使用近似公式来计算磁通饱和系数G,而不是查表参照。
乘法部126以q轴电流指令iq*的绝对值|iq*|和磁通饱和系数G为输入,按照式(25)输出q轴修正电流指令iq*′。
iq *′=|iq *|·G……(25)
减法部127以q轴修正电流指令iq*′和d轴修正电流指令id**为输入,输出电流偏差Δi*。电流偏差Δi*被输入至具有作为常数的比例增益Kp3的比例运算部128,和具有作为常数的积分增益Ki3的积分运算部129,它们的输出信号被输出至加法部1291。结果是,按照式(26)输出电流指令修正值Δid*。
加法部1292按照式(27)将d轴电流指令id*与电流指令修正值ΔId*相加,输出d轴修正电流指令Id**。
id **=id **+Δid *……(27)
在图10的频率推算运算部13中,按照式(28)输出感应电动机1的推算频率ωr^和输出频率ω1*。
此处,R*:一次电阻值与二次电阻换算到一次侧的值的相加值,Tobs:观测器时间常数,T2:二次时间常数值。
在代替V/f控制进行速度控制、电流控制和矢量控制的运算的本实施例中,同样地,通过以使得d轴修正电流指令Id**跟踪q轴修正电流指令iq*′的方式进行控制,也能实现高效率的运转。另外,本实施例中通过计算得到推算频率ωr^,但也可以在感应电动机1上安装编码器来检测速度。
采用本实施例,通过以使得d轴修正电流指令id**跟踪由q轴电流指令iq*的绝对值|iq*|乘以随励磁电流相应变化的磁通饱和系数G而得到的q轴修正电流指令iq*′的方式进行控制,能够使电流值更小,实现高效率的电流特性。
第三实施例中进行的运算是,根据电流指令id**、iq*和电流检测值idc、iqc生成电压修正值ΔVdc、ΔVqc(式(23)),并将该电压修正值与矢量控制的电压指令相加(式(24)),但也可以是,根据电流指令id**、iq*和电流检测值idc、iqc生成矢量控制运算中使用的式(29)所示的中间电流指令id***、iq**,并使用输出频率ω1*和感应电动机1的电路常数进行式(30)所示的矢量控制运算。
此处,Kpd1:d轴电流控制的比例增益,Kid1:d轴电流控制的积分增益,Kpq1:q轴电流控制的比例增益,Kiq1:q轴电流控制的积分增益,Td:d轴电气时间常数(Lσ/R),Tq:q轴电气时间常数(Lσ/R)。
或者,也可以根据电流指令id**、iq*和电流检测值idc、iqc,通过式(31)计算矢量控制运算中使用的d轴比例运算成分的电压修正值ΔVd_p*、d轴积分运算成分的电压修正值ΔVd_i*、q轴比例运算成分的电压修正值ΔVq_p*、q轴积分运算成分的电压修正值ΔVq_i*,并使用输出频率ω1*和感应电动机1的电路常数,进行式(32)所示的矢量控制运算。
此处,Kpd2:d轴电流控制的比例增益,Kid2:d轴电流控制的积分增益,Kpq2:q轴电流控制的比例增益,Kiq2:q轴电流控制的积分增益。
另外,也可以使用d轴电流指令id**、q轴电流检测值iqc的一阶滞后信号iqctd、频率指令ωr*和感应电动机1的电路常数,计算式(33)所示的输出频率指令ω1**和式(34)所示的矢量控制运算。
此处,iqctd是iqc通过一阶滞后滤波器得到的信号。
上述第三实施例中,在频率推算运算部13中按照式(28)对速度推算值ωr^进行了运算,但也可以是在q轴电流控制中同时使用电流控制和速度推算的方式。如式(35)所示地计算速度推算值ωr^^。
此处,Kpq3是电流控制的比例增益,Kiq3是电流控制的积分增益。
进而,在第三实施例的反馈控制运算部11中,按照式(28)或式(35)计算得到速度推算值ωr^、ωr^^,但也可以在感应电动机1上安装编码器,根据编码器信号计算速度检测值。
实施例4
图12是实施例4的电力转换装置的结构图。
本实施例在感应电动机驱动***中应用了本实施例。图中,构成要素的附图标记1~5、10所示的部件与图1中的相同。
感应电动机1被电力转换装置20驱动。电力转换装置20中,图1的附图标记5~10的构成要素由软件20a实现,图1的附图标记2、3、4的构成要素由硬件实现。另外,能够用数字操作器20b、个人计算机28、平板电脑29、智能手机30等上级装置对软件20a的规定的比例增益Kp125和规定的积分增益Ki126进行设定、变更。
通过将本实施例应用于感应电动机驱动***,在V/f控制和无速度传感器矢量控制中能够实现高效率的运转。另外,规定的比例增益Kp125、规定的积分增益Ki126也可以在与可编程逻辑控制器、计算机连接的局域网、控制装置的现场总线上设定。
进而,本实施例公开的是使用了第一实施例的情况,但也可以是第二或第三实施例。
另外,第一至第四实施例中,作为构成电力转换器2的开关元件,可以是Si(硅)半导体元件,也可以是SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)等宽带隙半导体元件。
附图标记说明
1……感应电动机,2……电力转换器,3……直流电源,4……电流检测器,5……坐标变换部,6……V/f控制运算部,7、7a、7b……电压指令修正运算部,8……相位运算部,9……加法部,10……坐标变换部,11……反馈控制运算部,12……励磁电流指令修正运算部,13……频率推算运算部,20……电力转换装置,20a……电力转换装置的软件部,20b……电力转换装置的数字操作器,21……电流检测器,22……编码器,23……矢量电流成分的计算部,24……磁通饱和系数的运算部,25……规定的比例增益,26……规定的积分增益,28……个人计算机,29……平板电脑,20……智能手机,72……表,73……低通滤波器(LPF),74……设定部,75……除法部,76……乘法部,77……减法部,78……比例运算部,79……积分运算部,
G……磁通饱和系数,id*、id**……d轴电流指令,iq*……q轴电流指令,ωr*……频率指令,ω1*……输出频率,ωr……感应电动机的速度,ωr^……速度推算值,ωs*……转差频率指令,Vdc*、Vdc**、Vdc***、Vdc****……d轴电压指令,Vqc*、Vqc**、Vqc***、Vqc****……q轴电压指令,ΔVqc*……q轴电压指令修正值,Δid*……d轴电流指令修正值。
Claims (15)
1.一种对感应电动机进行驱动控制的电力转换装置,其特征在于:
包括电压指令修正运算部,其基于转矩轴的电流检测值和磁通轴的电流检测值,计算用于对转矩轴的电压指令进行修正的电压指令修正值,
所述电压指令修正运算部基于修正转矩电流与所述磁通轴的电流检测值之间的偏差,来计算所述电压指令修正值,其中,所述修正转矩电流是对转矩轴的电流检测值的绝对值乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数而得到的。
2.一种对感应电动机进行驱动控制的电力转换装置,其特征在于:
包括电压指令修正运算部,其基于转矩轴的电流检测值和磁通轴的电流检测值,计算用于对转矩轴的电压指令进行修正的电压指令修正值,
所述电压指令修正运算部基于修正有效功率与无效功率之间的偏差,来计算所述电压指令修正值,其中,所述修正有效功率是对由所述转矩轴的电压指令与所述转矩轴的电流检测值相乘得到的有效功率的绝对值乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数而得到的,所述无效功率是由所述转矩轴的电压指令与所述磁通轴的电流检测值相乘得到的。
3.如权利要求1所述的电力转换装置,其特征在于:
包括V/f控制运算部,其对感应电动机的输出电压与输出频率的比(V/f比)乘以输出频率来计算转矩轴的电压指令,并将磁通轴的电压指令设定为零,
利用所述电压指令修正值对所述转矩轴的电压指令进行修正。
4.如权利要求2所述的电力转换装置,其特征在于:
包括V/f控制运算部,其对感应电动机的输出电压与输出频率的比(V/f比)乘以输出频率来计算转矩轴的电压指令,并将磁通轴的电压指令设定为零,
利用所述电压指令修正值对所述转矩轴的电压指令进行修正。
5.如权利要求1或2所述的电力转换装置,其特征在于:
所述磁通饱和系数是使励磁电流变化而测得的感应电动机的多个互感值与在通常的励磁电流下测得的感应电动机的互感值的比。
6.如权利要求5所述的电力转换装置,其特征在于:
所述磁通饱和系数是参照与励磁电流对应的表而求得的,或者是根据励磁电流使用近似公式进行运算而求得的。
7.如权利要求3所述的电力转换装置,其特征在于:
在计算所述转矩轴的电压指令时,以使得所述修正转矩电流与所述磁通轴的电流检测值的偏差成为零的方式,通过比例控制和积分控制进行运算。
8.如权利要求4所述的电力转换装置,其特征在于:
在计算所述转矩轴的电压指令时,以使得所述修正有效功率的绝对值与所述无效功率的绝对值的偏差成为零的方式,通过比例控制和积分控制进行运算。
9.如权利要求7或8所述的电力转换装置,其特征在于:
基于所述感应电动机的输出频率,自动修正所述比例控制和所述积分控制的控制增益。
10.一种进行矢量控制的电力转换装置,在所述矢量控制中,使用感应电动机的励磁电流指令和转矩电流指令、磁通轴和转矩轴的电流检测值、以及速度检测值或速度推算值,来计算磁通轴和转矩轴的电压指令,所述电力转换装置的特征在于:
包括励磁电流指令修正运算部,其基于所述励磁电流指令和所述转矩电流指令计算修正励磁电流指令,
所述励磁电流指令修正运算部以使得所述修正励磁电流指令跟踪修正转矩电流指令的方式对所述励磁电流指令进行修正,其中,所述修正转矩电流指令是对所述转矩电流指令的绝对值乘以随励磁电流变化的磁通饱和系数而得到的。
11.如权利要求10所述的电力转换装置,其特征在于:
在计算所述修正励磁电流指令时,以使得所述修正转矩电流指令与所述修正励磁电流指令的偏差成为零的方式,通过比例控制和积分控制进行运算。
12.如权利要求11所述的电力转换装置,其特征在于:
基于所述感应电动机的输出频率,自动修正所述比例控制和所述积分控制的控制增益。
13.如权利要求10所述的电力转换装置,其特征在于:
所述磁通饱和系数是使励磁电流变化而测得的感应电动机的多个互感值与在通常的励磁电流下测得的感应电动机的互感值的比。
14.如权利要求13所述的电力转换装置,其特征在于:
所述磁通饱和系数是参照与励磁电流对应的表而求得的,或者是根据励磁电流使用近似公式进行运算而求得的。
15.如权利要求7、8或11所述的电力转换装置,其特征在于:
能够与数字操作器、个人计算机、平板电脑、智能手机这样的上级装置连接,对所述比例控制或所述积分控制中设定的控制的响应频率或控制增益进行设定、变更。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0512155A (ja) * | 1991-07-04 | 1993-01-22 | Toshiba Corp | 誘導電動機の制御装置 |
JPH0870598A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Meidensha Corp | 誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置 |
JPH1141995A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Shinko Electric Co Ltd | エンジン駆動発電機の統合制御方法とその装置 |
CN101729007A (zh) * | 2008-10-29 | 2010-06-09 | 株式会社日立制作所 | 电力变换装备以及使用该电力变换装置的电梯 |
JP2010172060A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 永久磁石モータのベクトル制御装置、永久磁石モータのベクトル制御システム、及びスクリュー圧縮器 |
JP2010246318A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
JP2010273400A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Nippon Reliance Kk | 誘導電動機制御装置 |
JP2013042630A (ja) * | 2011-08-18 | 2013-02-28 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | モータ制御装置 |
WO2016139998A1 (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | 株式会社 日立産機システム | 電力変換装置およびその制御法 |
JP2017070118A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置およびそのオートチューニング法 |
WO2018193697A1 (ja) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | 株式会社日立産機システム | 誘導モータの速度推定方法およびそれを用いた電力変換装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11197897A (ja) * | 1998-01-13 | 1999-07-27 | Fanuc Ltd | プレス機械 |
JP4613475B2 (ja) * | 2003-03-12 | 2011-01-19 | 株式会社安川電機 | 交流電動機のセンサレスベクトル制御方法及び制御装置 |
JP4798639B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2011-10-19 | 日本輸送機株式会社 | 誘導電動機の制御装置、制御方法および該制御装置を用いた車両 |
TWI654827B (zh) * | 2016-09-05 | 2019-03-21 | 日商東芝股份有限公司 | 換流器控制裝置及馬達驅動系統 |
JP6982448B2 (ja) * | 2017-08-24 | 2021-12-17 | サンデンホールディングス株式会社 | 電力変換装置 |
-
2019
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2020
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0512155A (ja) * | 1991-07-04 | 1993-01-22 | Toshiba Corp | 誘導電動機の制御装置 |
JPH0870598A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Meidensha Corp | 誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置 |
JPH1141995A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Shinko Electric Co Ltd | エンジン駆動発電機の統合制御方法とその装置 |
CN101729007A (zh) * | 2008-10-29 | 2010-06-09 | 株式会社日立制作所 | 电力变换装备以及使用该电力变换装置的电梯 |
JP2010172060A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 永久磁石モータのベクトル制御装置、永久磁石モータのベクトル制御システム、及びスクリュー圧縮器 |
JP2010246318A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
JP2010273400A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Nippon Reliance Kk | 誘導電動機制御装置 |
JP2013042630A (ja) * | 2011-08-18 | 2013-02-28 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | モータ制御装置 |
WO2016139998A1 (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | 株式会社 日立産機システム | 電力変換装置およびその制御法 |
CN107223306A (zh) * | 2015-03-05 | 2017-09-29 | 株式会社日立产机*** | 电力转换装置及其控制方法 |
JP2017070118A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置およびそのオートチューニング法 |
WO2018193697A1 (ja) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | 株式会社日立産機システム | 誘導モータの速度推定方法およびそれを用いた電力変換装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
唐瑶等: "《电气控制与PLC应用技术》", 煤炭工业出版社, pages: 68 - 72 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4075665A4 (en) | 2024-01-03 |
EP4075665A1 (en) | 2022-10-19 |
JP7286528B2 (ja) | 2023-06-05 |
CN113939993B (zh) | 2023-10-27 |
JP2021097446A (ja) | 2021-06-24 |
WO2021117279A1 (ja) | 2021-06-17 |
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