CN102487264A - 用于感应电动机的磁通控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于感应电动机的磁通控制器，尤其公开了一种用于在低速区中保持可靠的磁通估计性能的磁通控制器，所述控制器包括：速度控制器；转矩电流控制器，其用于输出转矩电压指令；磁通控制器，其用于输出磁通电流指令；磁通电流控制器，其用于接收磁通电流指令以输出磁通电压指令；三相转换器，其用于将转矩电压指令和磁通电压指令转换为施加至感应电动机的三相电压指令以输出三相电压指令；磁通估计器，其用于输出感应电动机的转子的旋转角度、转子的磁通估计值和转子的估计速度；以及磁通调节器，其用于接收转矩电压指令和估计速度以输出调节磁通指令的量值的增益值。

Description

用于感应电动机的磁通控制器

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月30日提交的申请号为10-2010-0120433的韩国专利申请的权益，其公开的全文通过引用合并于此。

技术领域

本发明一般涉及一种用于感应电动机的磁通控制器，特别是涉及一种能够利用无传感器矢量控制方法使得在感应电动机的驱动逆变器系统的低速区中的磁通估计性能的下降最小化的磁通控制装置。

背景技术

通常，不使用速度传感器或位置传感器而以可变速度驱动感应电动机的方法包括作为开环控制方法的恒定电压/频率(VF)控制方法，以及无传感器矢量控制方法，该无传感器矢量控制方法通过对电压、电流和电动机参数的测量来估计电动机转子的磁通位置。因为后一种方法在控制速度和负载变化方面的性能优良，因此所述无传感器矢量控制方法已被广泛地应用。

然而，所述无传感器矢量控制方法存在一定的问题，其在低速区中驱动电动机所需的电压被降低，使得输入到电动机中的电压(逆变器输出电压)会由于偏差或停滞时间而被错误地估计，因此使磁通估计性能劣化。因此，与高速区相比较，所述无传感器矢量控制方法未能在低速区中充分地发挥其性能。

图1为示出不使用速度(位置)传感器而通过无传感器矢量控制方法以可变速度驱动的感应电动机系统的方框图。

逆变器101输出电压到无传感器感应电动机102，以使无传感器感应电动机102依据用户输入的速度指令W^* _m工作。

减法器103计算从外部输入的速度指令W^* _m与估计速度W_m之间的差，从而检测速度误差，其中估计速度W_m为无传感器磁通估计器115的输出中的一个。

速度控制器104用于输出电流指令。K_{p_s}表示比例增益，K_{i_s}表示积分增益，而s表示拉普拉斯算子。

减法器105计算转矩电流指令i^* _q与转矩电流i_d之间的差以检测转矩电流误差。

在转矩电流控制器106中，K_{p_q}表示比例增益而K_{i_q}表示积分增益。

减法器107计算磁通指令λ^* _dr与估计磁通λ_dr之间的差以检测磁通误差，其中估计磁通λ_dr为无传感器磁通估计器115的输出。

在磁通控制器108中，K_{p_f}表示比例增益而K_{i_f}表示积分增益。

减法器109计算磁通电流指令i^* _d与磁通电流i_d之间的差以检测磁通电流误差。

在磁通电流控制器110中，K_{p_d}表示比例增益而K_{i_d}表示积分增益。

三相转换器111从无传感器磁通估计器115接收感应电动机102的转子磁通的电旋转角度θ_e，并且将磁通电压指令V^* _d以及作为电流控制器106和110的输出的转矩电压指令V^* _q转换为三相指令电压V^* _a、V^* _b和V^* _c。

电压控制器112包括功率半导体器件(IGBT)，并且接收三相电压指令，即V^* _a、V^* _b和V^* _c，从而通过脉冲宽度调制(PWM)将由电压指令V^* _a、V^* _b和V^* _c控制的三相输出电压施加至感应电动机102。

相应的电流传感器113a、113b和113c分别联接到电压控制器112的三相输出电缆以检测流经感应电动机102的三相电流i_a、i_b和i_c。

二相转换器114接收感应电动机102的转子的磁通角度θ_e，并且将电动机的三相电流i_a、i_b和i_c转换为转矩电流i_q和磁通电流i_d。

所述无传感器磁通估计器115从电流传感器113a、113b和113c接收感应电动机102的三相电流，并且从转矩电流控制器106和磁通电流控制器110接收电压指令，从而输出转子磁通的旋转角度θ_e、转子磁通的量值λ_dr以及电动机转子的速度W_m。

下面将详细描述上述部件的操作。如果用户输入用于使感应电动机102旋转的速度指令W^* _m，则所述减法器103测量速度指令W^* _m与从无传感器磁通估计器115输出的估计速度W_m之间的差以计算速度误差，并且将计算出的所述速度误差输入到速度控制器104中。所述速度控制器104基于输入的速度误差来计算用于使感应电动机102依据所述速度指令W^* _m旋转的转矩电流指令i^* _q。

所述减法器105测量作为速度控制器104的输出的转矩电流指令i^* _q与作为二相转换器114的输出的转矩电流i_q之间的差以计算转矩电流误差，并且将计算出的误差输入到转矩电流控制器106中。

所述转矩电流控制器106基于输入的转矩电流误差来计算用于使对应于指令i^* _q的转矩电流i_q在感应电动机102中流动的转矩电压指令V^* _q。

减法器107测量磁通指令λ^* _dr与从无传感器磁通估计器115输入的估计值λ_dr之间的差以计算磁通误差。磁通指令λ^* _dr的值是被预先计算出的，此后被存储在安装于逆变器101中的存储器单元(未示出)中。在等式(1)中，V_rate和Freq_rate分别为电动机的额定电压和额定频率。

$\mathrm{\λ}*\mathrm{dr}=\frac{\sqrt{\left(2\right)}\·V_{\mathrm{rate}}}{\sqrt{\left(2\right)}\·2\mathrm{\π}\·{\mathrm{Freq}}_{\mathrm{rqte}}}...\left(1\right)$

所述磁通控制器108基于磁通误差来计算用于根据λ^* _dr建立感应电动机102的内部磁通的磁通电流指令i^* _d。减法器109计算磁通电流误差，也就是，磁通电流指令i^* _d与作为二相转换器114的输出的磁通电流i_d之间的差，并且减法器109将磁通电流误差传送到磁通电流控制器110。

所述磁通电流控制器110基于磁通电流误差来计算用于使对应于指令i^* _d的磁通电流在感应电动机102中流动的磁通电压指令V^* _d。所述电流控制器106和110的输出V^* _q和V^* _d通过三相转换器111被转换为三相电压指令V^* _a、V^* _b和V^* _c并且之后被输入到电压控制器112中。

所述三相转换器111接收转矩/磁通电压指令V^* _q和V^* _d以及感应电动机102的转子磁通的旋转角度θ_e，并且利用等式(2)和(3)将转矩/磁通的二相电压指令转换为三相电压指令。在等式(2)和(3)中，SIN和COS分别表示正弦以及余弦三角函数。

V*ds＝-SIN(θe)·V*q+COS(θe)·V*d

V*qs＝COS(θe)·V*q+SIN(θe)·V*d.........................(2)

V*a＝V*ds

$V*b=-0.5\·(V*\mathrm{ds}-\sqrt{3}\·V*\mathrm{qs})$

$V*c=-0.5\·(V*\mathrm{ds}+\sqrt{3}\·V*\mathrm{qs})...\left(3\right)$

所述电压控制器112通过脉冲宽度调制来控制输出电压以将来自三相转换器111的电压V^* _a、V^* _b和V^* _c施加至感应电动机102。感应电动机102的三相电流i_a、i_b和i_c由三个电流检测器113a、113b和113c检测，并且通过二相转换器114被转换为转矩电流i_q以及磁通电流i_d。所述二相转换器114利用等式(4)和(5)将电动机的三相电流i_a、i_b和i_c转换为与电动机的输出转矩成比例的转矩电流i_q以及与转矩电流呈90度且与电动机的磁通成比例的电流i_d。此处，i_d和i_q表示同步坐标系中的转矩/磁通电流，而ids^s和iqs^s表示固定坐标系中的转矩/磁通电流。

${\mathrm{ids}}^S=\frac{2\·\mathrm{ia}-\mathrm{ib}-\mathrm{ic}}{3}$

${\mathrm{iqs}}^{S=}\frac{\mathrm{ib}-\mathrm{ic}}{\sqrt{3}}...\left(4\right)$

id＝SIN(θe)·iqs^S+COS(θe)·ids^S

iq＝COS(θe)·iqs^S-COS(θe)·ids^S...................................(5)

所述无传感器磁通估计器115接收感应电动机102的三相电流i_a、i_b和i_c、转矩电流控制器106的输出V^* _q、磁通电流控制器110的输出V^* _d，并且输出感应电动机102的转子磁通的旋转角度θ_e、转子磁通的量值λ_dr以及电动机转子的速度W_m。如图2所示，所述无传感器磁通估计器115中包括两个单元，即，磁通估计单元202以及旋转角度和速度估计单元203。

V*ds＝-SIN(θe)·V*q+COS(θe)·V*d

V*qs＝COS(θe)·V*q+SIN(θe)·V*d.........................(6)

${\mathrm{ids}}^S=\frac{2\·\mathrm{ia}-\mathrm{ib}-\mathrm{ic}}{3}$

${\mathrm{iqs}}^S=\frac{\mathrm{ib}-\mathrm{ic}}{\sqrt{3}}...\left(7\right)$

当使用感应电动机的定子电路等式时，d轴(磁通轴)与q轴(转矩轴)的定子磁通估计值可如由下述等式(8)和(9)所示而获得。在等式(8)和(9)中，r_s表示感应电动机的定子电阻。在等式中使用的字母上方的符号“∧”不表示实际测量值而是表示估计值。通常，等式(8)和(9)中使用的电压值不是实际测量值而是由等式(6)计算出的指令值。

${\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{ds}}^s=\∫({V^{*}}_{\mathrm{ds}}-r_s{i}_{\mathrm{ds}}^s)\mathrm{dt}...\left(8\right)$

${\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qs}}^s=\∫({V^{*}}_{\mathrm{qs}}-r_s{i}_{\mathrm{qs}}^s)\mathrm{dt}...\left(9\right)$

通过利用基于从等式(8)和(9)获得的定子磁通的感应电动机的定子和转子之间的关系，转子磁通可如由等式(10)和(11)所示被计算出。在等式(10)和(11)中，σL_s为定子漏电感并且如等式(12)中所示被给出。在等式(12)中，L_s为感应电动机的定子电感，L_r为转子电感，而L_m为互感。

${\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{ds}}^s=\frac{L_r}{L_m}({\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{ds}}^s-\mathrm{\σ}{L}_s{i}_{\mathrm{ds}}^s)...\left(10\right)$

${\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qr}}^s=\frac{L_r}{L_m}({\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qs}}^s-\mathrm{\σ}{L}_s{i}_{\mathrm{qs}}^s)...\left(11\right)$

$\mathrm{\σ}{L}_s=L_s-\frac{L_m^2}{L_r}...\left(12\right)$

利用等式(11)和(12)计算出的转子磁通被提供给旋转角度和速度估计单元203，并且转子磁通的旋转角度θ_e如等式(13)所示被计算出。在等式(13)中，tan^-1为反正切三角函数。依据无传感器控制器的种类，等式(13)的值可无需校正而被应用，或者锁相环(PLL)的计算可被添加到等式(13)的值中。

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_e={\tan }^{-1}\frac{{\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{dr}}^s}{{\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qr}}^s}...\left(13\right)$

转子磁通的量值λ_dr为磁通估计单元201的输出中的一个，其利用从等式(11)和(12)获得的固定坐标系的转子磁通以及等式(13)的旋转角度如由下述等式(14)所示被计算出。

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{dr}}=\mathrm{COS}\left({\mathrm{\θ}}_e\right){\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qr}}^s-\mathrm{SIN}\left({\mathrm{\θ}}_e\right){\widehat{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{dr}}^s...\left(14\right)$

在旋转角度和速度估计单元203中，等式(13)被计算以估计旋转角度和速度。从等式(13)获得的磁通的电旋转角度利用电动机极数通过下述等式(15)被转换为机械旋转角度。在等式(15)中，P表示感应电动机极数。此外，利用等式(16)来计算转子的当前的电旋转角度。而且，可通过锁相环来更加精确地计算转子速度。在等式(16)中，s表示拉普拉斯算子。

${\mathrm{\θ}}_m={\mathrm{\θ}}_e\·\frac{2}{P}...\left(15\right)$

W_m＝sθ_m  ...................................................................(16)

为了计算等式(13)至(15)的磁通和旋转角度估计单元203的结果值，必须计算出等式(8)和(9)中的定子磁通。在这个过程中，需要进行积分运算。然而，如果在等式(8)和(9)中使用的电压和电流值包括偏差，则积分器会导致发散，因此很难在实际中应用。通常，为了解决这种发散问题，在已经如下述等式(17)和(18)所示执行了积分运算之后应用高通滤波器以消除DC(频率为0)分量的影响。在等式(16)和(17)中，T表示高通滤波器的时间常数。

${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{ds}}^s=\frac{\mathrm{Ts}}{1+\mathrm{Ts}}\∫({V^s}_{\mathrm{ds}}-r_s{i}_{\mathrm{ds}}^s)\mathrm{dt}...\left(17\right)$

${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qs}}^s=\frac{\mathrm{Ts}}{1+\mathrm{Ts}}\∫({V^s}_{\mathrm{qs}}-r_s{i}_{\mathrm{qs}}^s)\mathrm{dt}...\left(18\right)$

图3示出了旋转角度和速度估计单元203的配置。此单元由旋转角度计算单元302和速度计算单元303构成。所述旋转角度计算单元302从磁通估计单元202接收由等式(17)和(18)计算出的固定坐标系的转子磁通，并且通过等式(13)中的反三角函数来计算磁通的旋转角度θ_e。

所述速度计算单元303将磁通的旋转角度θ_e转换为机械旋转角度并且求微分，从而获得转子的机械旋转速度W_m。在速度计算单元303中，P表示电动机极数并且被存储在附加的存储器单元(未示出)中。

在通过无传感器矢量控制方法来驱动感应电动机的情况下，一种如等式(8)和(9)中使用的通过对电动机的反电动势(定子电压-电阻×电流)求积分来获得电动机磁通的方法已被广泛使用。由逆变器输出到感应电动机的电压与电动机的旋转速度成比例。因此，在高速旋转的情况下需要高电压，而在低速旋转的情况下需要低电压。如电流传感器113a、113b和113c的各种模拟器件(见图1)被用于控制逆变器。在这个过程中，计算/测量出的电压和电流中通常包含偏差。

由于逆变器输出电压的量值充分大于在具有大的反电动势的高速区中的偏差的量值，因此可毫无困难地执行等式(8)和(9)的积分运算。然而，在反电动势小且因此逆变器输出电压的量值不充分大于偏差电压的量值的低速区中，等式(8)和(9)的运算受偏差影响，因此导致发散。因此，等式(8)和(9)的积分运算不能在实际应用中使用，并且高通滤波器与如等式(17)和(18)中的积分运算被一起频繁地使用以使偏差(频率为0)的影响最小化。在使用高通滤波器的情况下，能够克服电压和电流的偏差。然而，等式(17)和(18)的计算在很大程度上受到高通滤波器的时间常数的影响。为了获得所需的磁通估计性能，滤波器的时间常数必须充分大于电动机的旋转速度。因此，必须考虑到电动机的主运转区和滤波器的相位误差特性来适当地选择所述高通滤波器的时间常数。然而，这种方法存在的问题在于，必须在具有极低频率的区域中减小滤波器的时间常数，从而由于高通滤波器的诸如由时间常数的减小导致的相位延迟的特性而很难期待良好的磁通估计性能。

此外，在通常的无传感器矢量控制中，不是通过输入到电动机中的真实电压而是通过控制器的指令电压来估计磁通。在电压的量值被减小的低速区中，由停滞时间导致的电压的误差影响磁通的估计，因此会在用于磁通计算的指令电压与实际输入到电动机中的电压之间存在差别。所述差别导致磁通估计的误差。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于电动机的磁通控制器，其被安装在用于以可变速度驱动不具有速度或位置传感器的感应电动机的逆变器-电动机驱动系统上，因此即使在电压的量值小的低速区中也可保持无传感器磁通估计的性能。

为了实现这个目的，提供了一种利用无传感器矢量控制方法的用于感应电动机的磁通控制器，所述控制器包括：速度控制器，其用于接收速度指令与估计速度之间的速度差以输出转矩电流指令；转矩电流控制器，其用于接收转矩电流指令以输出转矩电压指令；磁通控制器，其用于接收磁通指令与磁通估计值之间的磁通差以输出磁通电流指令；磁通电流控制器，其用于接收磁通电流指令以输出磁通电压指令；三相转换器，其用于将转矩电压指令和磁通电压指令转换为施加至感应电动机的三相电压指令以输出三相电压指令；磁通估计器，其用于接收感应电动机的三相电流、转矩电压指令以及磁通电压指令以输出感应电动机的转子的旋转角度、转子的磁通估计值和转子的估计速度；以及磁通调节器，其用于接收转矩电压指令和估计速度以输出调节磁通指令的量值的增益值，其中，当转子的旋转速度低时，磁通调节器增大磁通指令的量值。因此，所述磁通控制器的优点在于，转矩指令电压的量值不会被降低到预定值以下，因此即使在低速下也能够保持磁通估计性能的可靠性。

所述磁通控制器还包括乘法器，所述乘法器用于接收磁通调节器的增益值以输出通过将增益值与磁通指令相乘所产生的值。

此外，所述磁通调节器包括：磁通调节控制器，其用于接收转矩电压指令与预设的最小磁通指令电压之间的差以控制增益；比较器，其用于判定估计速度是否为预设速度或更小；以及选择器，当通过比较器判定出估计速度为预设速度或更小时，所述选择器用于输出增益值。

所述磁通调节器还包括限制器，所述限制器用于将来自磁通调节控制器的增益限制在预设范围内以输出增益值。

此外，所述预设范围的下限为100％，并且其上限为200％。

此外，所述最小磁通指令电压被设置为感应电动机的额定电压的10％。

此外，当通过比较器判定出估计速度为预设速度或更大时，所述选择器输出不影响磁通指令的值的增益值。

本发明提供了一种用于感应电动机的磁通控制器，其被配置为产生转矩电压指令和磁通电压指令，以通过速度指令与估计速度之间的速度差以及磁通指令与估计磁通之间的磁通差来控制感应电动机，所述磁通控制器包括磁通调节器，当估计速度为预设值或更小时，磁通调节器用于输出通过将估计速度与磁通指令相乘而增大的增益值。

附图说明

图1为示出利用无传感器矢量控制方法的用于感应电动机的常规磁通控制器的方框图；

图2为示出常规无传感器磁通估计器的方框图；

图3为示出常规无传感器磁通估计器的旋转角度和速度估计单元的方框图；

图4为示出依据本发明的配备有磁通调节器的用于感应电动机的磁通控制器的方框图；以及

图5为示出依据本发明的包含在磁通控制器中的磁通调节器的方框图。

具体实施方式

下面将结合附图对依据本发明的磁通控制器进行详细的描述。

图4为示出感应电动机系统的配置的方框图，感应电动机系统配备有依据本发明的磁通调节器，并且在无速度和位置传感器的情况下通过无传感器矢量控制方法以可变速度来驱动感应电动机系统。

依据本发明的构思，磁通调节器416被布置在逆变器401中以在低速区中保持磁通估计性能。所述磁通调节器416从无传感器磁通估计器415接收当前电动机速度W_m，并且从磁通电流控制器406接收转矩电压指令V^* _q。此外，所述磁通调节器416输出增益到乘法器417。此处，所述增益调节被输入到减法器407中的磁通指令的量值以计算磁通误差。

所述乘法器417将从磁通调节器416输入的增益与磁通指令λ^* _dr相乘以获得最终的磁通指令。

如图4所示，从减法器403到无传感器磁通估计器415的运算保持与现有技术中描述的运算相同，因此其重复的描述将被省略。将主要描述所述磁通调节器416的运算。

由于依据本发明的无传感器磁通估计器415的配置保持与现有的配置相同，所述磁通估计器415限制了在低速区中的磁通估计性能，这是反电动势的积分+高通滤波器方法的特征。

依据本发明的磁通调节器416的特征在于，其调节在低速区中磁通指令的量值以使对常规无传感器磁通估计器的性能的限制最小化。

如果在不考虑定子的电阻项的情况下针对等式(17)执行拉普拉斯变换，则获得了电压与磁通之间的关系，如下述的等式(19)所示。

通常，所述感应电动机控制磁通以在额定速度以下保持磁通恒定。因此，为了保持磁通恒定，可以看出，当在等式(19)中将s替换为jw时，在高速情况下需要高电压，而在低速情况下需要低电压，其中s为拉普拉斯算子而w为角频率。

${\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{ds}}^s=\∫({V^s}_{\mathrm{ds}}-r_s{i}_{\mathrm{ds}}^s)\mathrm{dt}\≈\∫{V^s}_{\mathrm{ds}}\mathrm{dt}\⇒{\stackrel{\·}{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{qs}}^s\left(s\right)=\frac{{V^s}_{\mathrm{ds}}}{s}...\left(19\right)$

当在恒定磁通控制下估计无传感器磁通时，在电压的量值小的低速区中产生估计误差。如果在低速区中有意地增大磁通的量值，则被输入到电动机中的电压如由等式(19)所示也会增大，用于无传感器计算的电压也会增大。电压的量值越大，诸如偏差或停滞时间的影响越小。因此，有利于估计无传感器磁通。

图5为示出磁通调节器416的配置的方框图。

如上所述，磁通调节器416的目的在于保持转矩指令电压的量值以使其不会下降到预定值以下，从而增大在低速区中的磁通并且因此将施加至电动机的电压的量值保持为大。

所述转矩磁通指令电压由于下述理由而使用：因为在通常状态下的转矩指令电压的量值可在忽略定子的电阻值的情况下近似于下述等式(20)，所述转矩磁通指令电压的量值可作为与旋转速度成比例的物理量使用，而不考虑在运转中可能发生的负载变化(q轴电流的变化)。

$V_q^{*}\≈W_e{L}_s{i}_{\mathrm{ds}}^e...\left(20\right)$

减法器502计算最小磁通指令电压V_min与磁通电流控制器410的输出之间的差，并将所述差输入到磁通调节控制器503中。

所述最小磁通指令电压V_min为允许用于无传感器磁通估计的反电动势的积分在不受偏差影响的情况下平稳进行的最小转矩电压，其在实验中通过将额定电压的10％作为初始值而被确定，然后被存储在另外的存储单元(未示出)中。

当转矩指令电压V^* _q小于作为基准值的最小磁通指令电压V_min时，所述磁通调节控制器503通过乘法器417增大与磁通指令λ^* _dr相乘的增益，因此引起指令磁通水平增加并且因此将转矩指令电压保持为恒定。K_{p_m}为比例增益，K_{i_m}为积分增益，而s为拉普拉斯算子。

同时，限制器504限制磁通调节控制器503以使磁通调节控制器503运行时仅仅增大磁通，即电压。所述限制器504设置下限为100％，设置上限为小于200％。由于本发明的磁通调节器旨在改善在低速区中的无传感器性能，因此在高速区中无需运行所述磁通调节器。

比较器506将当前速度与预定速度进行比较，并且依据比较结果来改变选择器507的状态。响应于比较器506的值，选择器507的输出与输入“A”连接，使得当速度为预定值或更小时，通过乘法器417将磁通调节控制器503的输出与磁通指令λ^* _dr相乘。同时，当速度为预定值或更大时，选择器507的输出与输入“B”连接以忽略磁通调节控制器503的作用。

当由比较器506判定出所述电动机速度为预定值或更大时，存储单元508预先存储值(100％)，这样避免了磁通调节控制器503的输出影响磁通指令λ^* _dr。

依据本发明的磁通调节器416能够使同步坐标系的转矩电压指令V^* _q保持为预定值或更大。应当注意的是，无传感器磁通计算不使用同步坐标系的基准电压，而是使用固定坐标系的基准电压。

如由等式(6)所示，当V^* _q的值保持为预定值或更大时，在等式(17)和(18)的无传感器磁通估计中使用的固定坐标系的基准电压的量值也增大，这样补偿了在电压低的低速区不完善的磁通估计。

因此，所述磁通控制器的优点在于，可以忽略速度而保持磁通估计性能。

本发明涉及一种用于电动机的磁通控制器，其被安装在用于以可变速度驱动不具有速度或位置传感器的感应电动机的逆变器-电动机驱动系统上，以防止转矩指令电压下降到预定值以下，从而即使在低速区中也可防止施加至电动机的电压的量值下降到预定值以下，因此即使在电压的量值小并且在无传感器磁通估计中产生误差的低速区中也可保持无传感器磁通估计性能。

已经结合附图详细地描述了本发明的优选实施例。尽管为了示例的目的公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如随附的权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下可以进行各种变型、添加和替代。

Claims (8)

1.一种利用无传感器矢量控制方法的用于感应电动机的磁通控制器，包括：

速度控制器，其用于接收速度指令与估计速度之间的速度差以输出转矩电流指令；

转矩电流控制器，其用于接收所述转矩电流指令以输出转矩电压指令；

磁通控制器，其用于接收磁通指令与磁通估计值之间的磁通差以输出磁通电流指令；

磁通电流控制器，其用于接收所述磁通电流指令以输出磁通电压指令；

三相转换器，其用于将所述转矩电压指令和所述磁通电压指令转换为施加至感应电动机的三相电压指令以输出所述三相电压指令；

磁通估计器，其用于接收所述感应电动机的三相电流、所述转矩电压指令以及所述磁通电压指令以输出所述感应电动机的转子的旋转角度、所述转子的磁通估计值和所述转子的估计速度；以及

磁通调节器，其用于接收所述转矩电压指令和所述估计速度以输出调节磁通指令的量值的增益值，

其中，当所述转子的旋转速度低时，所述磁通调节器增大所述磁通指令的量值。

2.如权利要求1所述的磁通控制器，还包括：

乘法器，其用于接收所述磁通调节器的所述增益值以输出通过将所述增益值与所述磁通指令相乘所生成的值。

3.如权利要求1或2所述的磁通控制器，其中，所述磁通调节器包括：

磁通调节控制器，其用于接收所述转矩电压指令与预设的最小磁通指令电压之间的差以控制增益；

比较器，其用于判定所述估计速度是否为预设速度或更小；以及

选择器，当通过所述比较器判定出所述估计速度为所述预设速度或更小时，所述选择器用于输出增益值。

4.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，所述磁通调节器还包括：

限制器，其用于将来自所述磁通调节控制器的增益限制在预设范围内以输出增益值。

5.如权利要求4所述的磁通控制器，其中，所述预设范围的下限为100％，并且其上限为200％。

6.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，所述最小磁通指令电压被设置为所述感应电动机的额定电压的10％。

7.如权利要求3所述的磁通控制器，其中，当通过所述比较器判定出所述估计速度为所述预设速度或更大时，所述选择器输出不影响磁通指令的值的增益值。

8.一种用于感应电动机的磁通控制器，其被配置为产生转矩电压指令和磁通电压指令，以通过速度指令与估计速度之间的速度差以及磁通指令与估计磁通之间的磁通差来控制所述感应电动机，所述磁通控制器包括：

磁通调节器，当所述估计速度为预设值或更小时，所述磁通调节器用于输出通过将所述估计速度与所述磁通指令相乘而增大的增益值。

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