CN1107624A - 用于可变速感应电动机的高效电源控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于可变速感应电动机的电源控制装置，在 给定频率下把交流电源电压转换为电动机电源电压， 根据电动机负载控制电动机电源电压的幅值，使转差 率与预定的最佳转差特性相符，从而在整个负载值的 宽范围内保持高效和稳定性。检测电动机电源电压 幅值以提供电动机负载指示，随转差率变化的电动机 运行参数的最佳值是基于给定频率和检测的电压幅 值而得到的，用相应该频率的给定函数和受控的电动 机电源电压幅值以减少在运行参数的最佳值和该参 数检测值间的差别量。

Description

本发明涉及感应电动机电源控制装置，特别是保证感应电动机可变速运行，同时高效率且在电动机整个负载范围内运行完全稳定性的感应电动机电源控制装置。

在现有技术中，已揭示了用于对感应电动机供电的电源进行控制的各种建议，该电动机必需驱动变化的负载水平，一般借控制DC-AC电源变换器（下简称电源变换器）的运行，以确定电动机电源电压。在这些建议中借控制电源电压得到感应电动机运行提高了的效率，所以电动机运行有固定值的功率因数（典型地，近似值80%）而不管电动机所加负载的变化。但实际上发现用这样的方法尽管当电动机驱动水平负载时其运行是令人满意的，但当电动机在中等水平负载或轻载运行时其功率因数过分高。也就是说，用这样的方法造成在中等负载或轻载情况下，加到电动机的电源电压值过低，其可能引起过度的电动机转差率，过度的电动机电流，且由此在中等负载运行情况下增加了功率消耗。要实现提高效率的目的因此失效，同时当电动机在轻载或无载运行时电动机速度将变得不稳定，且该电动机可能失效。

在可变速感应电动机的情况下，现有技术中这样的问题变得特别严重，其应该不仅与效率和整个宽负载值范围内的稳定性相关而且应该与若干不同的电源频率值有关。一用于控制可变速感应电动机的感应电动机控制装置，如在日本专利（公开号NO.64-50792）做了描述，其中对各种电动机电源频率值分别建立了种自不同的最佳功率因数值。感应电动机的电源电压受控运行，在任意驱动频率特定值下，固定地在对该频率已预定好的功率因数下，但由于上述原因，这样的方法对必需在宽范围内变动负载值驱动的电动机不能保证高效率和稳定的运行。

本发明的目的是通过提供感应电动机电源控制装置来克服上述现有技术的问题，从而感应电动机可在变化负载水平的整个宽范围内可变速地被驱动，有高度的效率，且有完全的稳定性和免于失速。

上述目的是借提供用于控制可变速感应电动机电源电压的感应电动机电源电压控制装置来实现的，使电动机转差率在任何电动机负载特定值时与在电动机负载和转差值间的预定关系相一致。该关系（下面称之为最佳转差特性）被预定，使对电动机一般运行负载。感应电动机将总是运行在保证与稳定性相协调的最大程度效率的电源电压值的情况下。相应于电动机转差率的值借检测按电动机转差值而变，它电动机运行参数值而得到，在电动机一般运行情况下的如电动机导纳，阻抗或功率因数。借监视感应电动机的电源电压和电流可以检测各个这样的运行参数。检测到的运行参数值再与运行参数的量佳值（即电动机转差根据前述的最佳转差特性该运行参数的具有的值）相比。再用任何在运行参数的检测和最佳值间的误差来控制功率变换器，使调整电动机电源电压，以导致运行参数的检测值靠近最佳值。

在这样的最佳运行参数值和在最转差特性上相应值间的关系将根据电动机电源频率而变化。加到感应电动机的电源电压根据电动机负载变化，由此，根据本发明，设置多个相关的运行参数值和电动机电源电压的函数（即存储在记忆装置中），有建立运行参数最佳值由电动机电源电压相应值有关的函数，和有用于电动机电源频率各不同的预定值的各种函数。由此对在该频率下一般运行的电动机借选择这些函数（下面称之为运行参数函数）中合适的一个，并从根据电动机运行下电源电压值的函数中得到运行参数值，从而可得到电动机一般运行负载情况下的最佳运行参数值。电动机电源电压可被这样改变，使在运行参数的最佳值和实现值间的差别量减小。

更具体地说，根据本发明的一个方面提供感应电动机电源控制装置，用于控制AC电压的频率和幅值，该AC电压来自AC电源电压并供给感应电动机作为电动机电源电压，该装置包括：

变换装置用于把AC电源电压转换成电动机电源电压;

用于得到电动机电源检测值和该感应电动机电源电流相应检测值的装置;

负载指示参数检测装置，用于得到该感应电动机负载指示参数的检测值，该负载指示参数依施加于该感应电动机的负载水平的变化;

响应电动机电源电压和电源电流用于得到运行参数检测值的运动参数检测装置，该运行参数依该感应电动驱动该负载时的转差率而变化;

电源频率给定装置，可操作用于产生表示一给定频率值的频率给定信号，该给定频率值是预定频率值组中之一，和用于把该频率给定信号加到该变换装置，该变换装置响应频率给定信号用于在给定频率值调整电动机电源电压的频率;

响应频率给定信号的最佳运行参数导出装置，用于选出预定的多个运行参数函数之一个，各该函数建立了最佳运行参数值与负载指示参数值间的关系，最佳运行参数导出装置响应检测到的负载指示参数值，用于根据该选出运行参数函数之一个产生最佳运行参数值;和

比较器装置用于得出误差值，该误差值表示在从最佳运行参数导出装置产生的最佳运行参数值和检测运行参数值间的差别量，和用于把该误差值加到该变换装置，该变换装置响应该误差值，用于这样改变电动机电源电压幅值使该差别量减小;

各运行参数函数预定的相应于最佳电动机转差特性，该特性表示在转差值和负载相应值间的预定关系。

该运行参数如可以是该感应电动机运行时的功率因数，在该情况下，运行参数检测装置包括用于靠电动机电源电压和电源电流检测值工作的装置，以得到功率因数的检测值，且运行参数函数分别地建立最佳功率因数值和负载指示参数值的关系。

另一方面，运行参数可以是由电动机的消耗的功率量，在该情况下运行参数检测装置包括用于靠电动机电源电压和电源电流检测值工作的装置，以得到由电动机的消耗功率的检测值，且运行参数函数分别地建立最佳功率值和负载指示参数值的关系。

对运行参数也可以是电动机在绕组的阻抗，在该情况下运行参数检测装置包括用于靠电动机电源电压和电源流检测值工作以得到该阻抗检测值的装置，且运行参数函数分别地建立该最佳阻抗值和该负载指示参数值的关系。

还有电动机绕组导纳作为运行参数的可能性，在该情况下运行参数检测装置包括用于靠电动机电源电压和电源电流检测值工作以得到该导纳检测值的装置，且运行参数函数分别地建立该最佳导纳值和该负载指示参数值的关系。

这样的感应电动机电源控制装置的变换装置最好包括用于把电源电压转换为DC电压的整流电路装置，DC-AC变换器装置用于把DC电压转换为电动机电源电压，和耦合的脉宽调制控制装置以接收频率给定信号和误差信号，用于产生根据误差值控制调制程度且调制频率等于给定频率值的脉宽调制信号，把该脉宽调制信号加到该DC-AC变换器装置，用于控制电动机电源电压的幅值和频率。

另外，电动机电源电压的检测值最好用作上述的负载指示参数。

该最佳运行参数导出装置最好包括：

用于产生预置的参数运行参数值的装置;

补偿函数装置用于存储代表多个补偿函数的数据，该函数预定为相应于前述频率值组的各函数，各补偿建立预定的补偿值和各负载指示参数值的关系;

响应频率给定信号的选择器装置，用于选择该补偿函数之一，响应检测到的负载指示参数值的补偿函数装置，用于产生根据检测的负载指示参数值和该选出的补偿函数之一以限定的补偿值;和

用于补偿值和参数运行参数值相乘的装置，以得到由最佳运行参数导出装置产生的上述最佳运行参数值。

图1是基本原理系统图，以说明根据本发明感应电动机电源控制装置的基本运行;

图2示出用于各不同感应电动机电源频率值的函数，其建立电动机运行参数最佳值和电动机电源电压值的关系;

图3示出用于各不同感应电动机电源频率值的函数，其建立电动机电源电压值和电动机负载值的关系;

图4示出用于感应电动机的最佳转差特性，其建立保证效率和稳定性的最佳转差值和相应电动机负载水平的关系;

图5示出用于可变速感应电动机电压/频率模式的实例，其建立满载电动机电源电压值和各电动机电源频率值的关系;

图6是说明得出最佳运行参数值方式的原理图，在本发明的实施例中，借补偿值乘预置的参数运行参数值;

图7是根据本发明感应电动机电源控制装置的第一实施例的框图，其中感应电动机运行下的功率因数用作运行参数;

图8是供说明图7实施例中脉宽调制电路运行的波形图;

图9是根据本发明感应电动机电源控制装置第二实施例的框图，其中由感应电动机所耗费的功率用作运行参数;

图10是根据本发明感应电动机电源控制装置的第三实施例的框图，其中感应电动机绕组的阻抗用作运行参数;和

图11是根据本发明感应电动机电源控制装置的第四实施例的框图，其中感应电动机绕组的导纳用作运行参数。

在说明本发明最佳实施例之前，将首先参照基本原理图1和图2、3和4的曲线来说明本发明的基本概念，在图4中，沿纵轴标出感应电动机的转差值（从转差示数为1到转差为0的情况），沿横轴标出电动机负载值（从0负载到近似于满载，表示为100%），如对所有负载值转差是0，转差特性将是如A所示的一条水平线。在由固定电源电压值供电的感应电动机的情况下，将有如曲线B所示的转差特性，而在电动机负载是任意特定值时电动机转差量定为S。但在感应电动机的供电电压是由根据本发明的装置加以控制的情况下，其转差特性表现为曲线C的形式，在这种情况下，电动机和负载时电动机转差量要大于固定电源电压运行情况下相应的转差值用△S示出。如电动机负载是从满载朝无负载减少，△S量逐渐增加。由曲线C的表示的转差值相应于电动机运行的各功率因数值，在各负载值时，其已预定保证在整个负载范围内的高效率，且有该整个范围内完全稳定地运行以及在低载或无载运行时无失速发生。

为控制电动机电源电压使滑差特性有呈图4中曲线C所示的（S+△S）的形式，不仅要改变电动机负载，也要改变电动机电源频率是必要的。用根据本发明的感应电动机电源控制装置，在电源频率各特定值时电动机电源电压是随电动机负载变化的，如图3中曲线所示。譬如电动机电源频率设定为50Hz，则电动机电源电压将相应于电动机负载从0到满载而变化，用“50Hz”曲线加以表示。可看出：对各频率，电源电压是随电动机负载增加而增加的。由于对各电源频率在电动机电源电压和电动机负载的数值间存在这样的已知关系，在通常运行情况下电动机的负载水平可基于当时电源电压水平加以检测。由此，对电动机电源电压的各种值（在电动机电源频率任一给定值情况下-有相应的最佳转差值，因此有相应的最佳运行参数值，其随电动机转差而变化。有可能对可由用户给定的多个不同预定电源频率值建立多个相应的函数，这些函数的每一个表示运行参数的最佳值和电动机电源电压的相应值间的关系，用于在该给定频率下运行。

如上所述，随转差而变化的运行参数之一是功率因数，感应电动机在该功率因数的情况下运行。图2表示把功率因数用作运行参数的情况，对多个不同的电源频率值时各自的特性，各特性建立了功率因数最佳值（在0-1的范围）与相应电动机电源电压值（表示出最大电源电压的百分数）的关系。下面，这样的一组对各自不同的电源频率值的特性，有表示为电动机电源电压的函数的最佳功率因数值，将称为运行参数函数。

根据本发明的感应电动机电源控制装置的基本运行将参照图1的基本原理图予以说明，其中，交流（AC）电源10对整流电路16提供交流（AC）电压（或3相交流电压）以转换为直流（DC）电压。该DC电压供给DC-AC变换器18，其由自PCM（脉码调制）控制部分1的PCM信号的控制，以把DC电压变换为AC电动机电源电压，其有由PCM信号的确定的频率和幅值。该电动机电源电压借到感应电动机12，且如所示如用电流互感器22和电压互感器19检测该电动机电源电压和电源电流水平。运行参数检测部分2靠电压和电流的这些值来工作，以得到感应电动机12特定运行参数的相应值。所测得的运行参数的值送到比较器40的一输入端。最佳运行参数值导出部分3有在其中存储（如只读存储器）的如上所述代表运行参数函数组4的数据。频率给定值（自频率给定部分8产生，已给定电动机电源频率）供到PCM控制部分1，使该PCM控制部在给定频率值调制PCM信号，并送到最佳运行参数值导出部分3，以选出运行参数函数相应的一个。电动机电源电压的检测值用作负载指示参数，即指示电动机12在一段驱动情况下的负载水平，且检测到的电动机电源电压值亦送到最佳运行参数值导出部分3，以从运行参数函数选出的一个中得到最佳运行参数值，其相应于感应电动机12在一般运行情况下的负载。该最佳运行参数值送到比较器40的另一输入端。由此，从比较器40得到差值，其一般将近于0。如有电动机负载到所负载水平的变化，则电动机电流有相应变化，因此将有检测到的运行参数值。由此将瞬间发生检测到的运行参数值不同于自最佳运行参数值导出部分3的产生的最佳运行参数值的情况，且在运行参数检测值与最佳运行参数值间差别的合成量，即来自比较器40的差值，送到PCM控制部分1，其通过使电动机电源电压发生在方向上趋于降低该差的量的变化而加以响应。这样的反馈操作继续直到电动机电源电压值达到在该情况下，最佳运行参数值相应于电动机电源电压值与运行参数的检测值相等。这就表明电动机负载发生变化后，该感应电动机按图4中所示的（S+△S）转差特性C的方式以校正3的转差值（相应于所负载值）运行。

从图2的函数特性可以明白，根据本发明的感应电动机电源控制装置控制电动机电源电压在给定的上和下限值间变化，其由功率因数所确定（在该功率因数下电动机分别运行在最大和最小负载值的情况下）和由电动机电源电压所确定，如以图2中所示的函数特性，控制电源电压（而电动机电源频率无关）使电动机运行在最大负载（即满载）时最佳功率因数将接近于0.8，而电动机运行在轻载（或无载）时功率因数接近于0.10电动机电源频率值与电动机电源电压间的相互关系示于图5中。在图5中，可这样假定，电动机电源频率为50Hz，在满载运行时电动机电源电压将为其最大值V₀，而在25%满载运行时将有低的给定值V₀′。对运行于电源频率为40Hz时的相应值是V₁和V₁′，此处V₁小于V₀，对运行于电源频率为30Hz时是V₂和V₂′，此处V₂小于V₁。涉及满载电动机电源电压值（V₀、V₁、V₂）在电动机电源频率不同值时的这样的特性通常称为感应电动机的V/F模式。

从上述可以明白，根据本发明的感应电动机电源控制装置基本组成为：

一变换器部分（构成在图1中为整流器电路16、DC-AC变换器18和PCM控制部分1的组合）其把AC电源电压转换为电动机电源频率，

运行参数检测部分2其靠电动机电源电压和相应水平的电动机电源电流（即响应电动机电源电压流过电动机中的电流）的检测值来工作以得到运行参数的检测值。

电源频率给定部分8其从预定的电动机电源频率值组中给定一个，

最佳运行参数值导出部分3其按电动机电源电压的检测值产生最佳运行参数值（由于电动机电源电压值用作反映一般施加于感应电动机12的负载水平），和

比较器20其得到在运行参数检测值和最佳运行参数值间的差，借这个差（即误差量）送到变换器部分以控制电动机电源电压的幅值，这样使该差的量得以减少。电动机电源电压幅值由此变化（如在增加方向，若该电动机负载已增加的话）以使电动机电源电压幅值到一新值，在这样的情况下运行参数的检测值将靠近（新）最佳运行参数值（相应于电动机电源电压的新幅值）。

尽管就图1的基本原理图在上述假定中已说明，代表固定的函数特性组的数据在最佳运行参数值导出部分3中，对实际的感应电动机电源控制装置能调整该函数特性是必要的，以能适应各种不同感应电动机控制的需要。基于此，在根据本发明的感应电动机电源控制装置中，最佳运行参数值最好用可预置的运行参数参考值来产生，且对该参考值根据检测到的电源电压来加以补偿，用图2所示形成的补偿功能，但用这些补偿系数值的每一个表示为所检测电动机电源电压幅值的函数。从图6的基本原理图对图1的最佳运行参数值导出部分3的实际运行的说明可明白这种安排。补偿函数部分5，其可以是例如基于一记忆装置（如一ROM），有存储在其中代表函数组的数据，下面称为运行参数补偿函数，其有类似于图2运行参数函数的形式，即其相应于电动机电源频率的各不同的值。这些补偿函数之一是根据上述频率给定值选出的。运行参数补偿值是根据电动机电源电压的检测值从所选函数得到的。该补偿值和参考运行参数值在乘法器6中在一起相乘，以得到最佳运行参数值，其相应于电动机电源电压检测值和给定的电动机电源频率值。

本发明的第一实施例将参照图7予以说明。在本实施例中，功率因数，在该功率因数下感应电动机12的运行用作上述运行参数。图7的内容如图1基本原理相关的如下。最佳功率因数值导出部分38相应于图1最佳运行参数值导出部分，即有存储在其中的功率因数补偿函数组用于电动机电源频率的各不同值，其中之一由选择信号根据电源频率的通常给定值自函数选择器部分50选出的。参考功率因数是借参数功率因数给定装置46而加以预置的。电压检测部分20和功率因数检测部分36的组合相应于图1运行参数检测部分2。频率给定信号值24a是自频率给定装置24产生的，相应于图1电源频率给定值。载波信号产生部分30，电压-频率变换部分28，乘法器44，积分器42和相应图1PCM控制部分1的PWNM电路32的组合。功率因数检测部分36相应于图1的运行参数检测部分2。

频率给定装置24可由用户产生频率给定信号而加以预置，其规定了用于感应电动机12的多个电源频率预定值的一个，以得到感应电动机12的可变速运行。自频率给定装置24产生的频率给定性24a送到电压-频率变换器部分28，其在给定频率下产生交流电压信号28a。该信号28a送到乘法器44的一个输入端。从电压互感器19来的输出信号送到电压检测部分20，以变换为检测的电源电压值20a，其用于功率因数检测部分36和补偿函数电路48是合适的信号形式。从该检测电源电压值20a和由产生于电流互感器22的检测信号的表示的电动机电源电流值，功率因数检测部分36得出该感应电动机在一盘运行情况下的功率因数值，并输出代表该功率因数的信号值36a，该功率因数值36a送到比较器40的一输入端。

检测部电源电压值20a送到在最佳功率因数值导出部分38内的补偿函数电路48。补偿函数电路48相应于图6的补偿函数部分5，即有存纳在其内的用于各电源频率不同值表示功率因数补偿函数组的数据。检测电源电压值20a送到该补偿函数电路48，由此得到相应的功率因数补偿值，其送至乘法器52的一输入端，同时参数功率因数值46a送到该乘法器52的另一输入端，由此得到作为输出的最佳功率因数值52a。

参考功率因数值46a用参数功率因数给定装置46加以预置，以致电源电压/最佳功率因数值（输入/输出）关系（由最佳功率因数值导出部分38的建立）表示运行参数函数组（图2所示形式），其与感应电动机12的运行特性正确地配合。函数选择器部分50响应频率给定值24a产生选择信号，用于从存纳在补偿函数电路48内的运行参数补偿函数中选出一个，相应于电动机电源频率的一般给定值。

根据检测电源电压值20a所得到的最佳功率因数值52a送到比较器40的另一输入端，以得到给定为Err的误差信号。该误差信号再送到积分器，且该总的积分误差值42a送到乘法器44的另一输入端。由最佳功率因数值导出部分38的产生的交流电压信号28a的幅值由此乘法积分误差值42a，以得到将称其为调制参数信号28′a的交流电压信号，并送至PWM电路32。

载波信号发生部分30提供固定频率载波信号30a到PWM电路32，其根据调制参考信号28′a被调制，以得到PWM（脉宽调制）信号32a，它是在交流电压信号28a的频率下调制，调制深度随积分误差信号42a的增加而增加。用PWM信号32a来控制DC-AC变换器18，以得到电动机电源电压，其频率是由频率给定值24a的规定而幅值是根据由比较器40产生的误差信号值加以控制。

PWM电路32的运行将参照图8的波形图来加以说明。在图8中，图（a）说明比较器40输出信号的波形，图（b）示出积分器42输出信号的相应波形，图（c）示出从电压-频率变换器28产生的交流电压信号28a的波形，图（d）示出自载波信号发生部分30产生的固定幅值三角波信号30a，和自乘法器44产生的调制参考信号28′a的波形，以及自PWM电路产生的完成PWM信号。

图8中假定电动机负载在所示时间点T时变化阶段跃该变化导执在电动机12功率因数的最佳和检测值间差别量（Err）的增加。由此，在时间点T后，该误差信号从标号70所示值变为标号71所示值。积分误差信号相应变化如标号72和73所示。结果调制参考信号28′a的幅值在时间点T后增加了，从标号76所示水平到标号75的手水平。在PWM电路32内，PWM信号32a的得出，在各间隔当调制参考信号28′a比载波信号30a更高（即更正）时是在高（H）水平，而在各间隔当调制参考信号28′a比载运信号30a更低（即更负）时是在低（L）水平。结果，PWM信号32a调制深度随时间点T而增加，即PCM信号32a的脉冲宽度在该信号的各自半周比起在时间点T前的脉冲宽度（如标号77所示）来在时间点T后增加3（如标号78所示）。这样可以明白，PCM信号32a在叔率与交流电压信号28a相等的情况下调制，调制程度由在功率周数最佳值和功率因数检测值间相差的量来控制。DC-AC变换器这样构成，与该PCM信号32a成比例地变化电动机电源电压的幅值，以致该电动机电源电压幅值是基于功率因数的最佳和检测值间相差的量来控制的。

本发明的第二实施例将参照图9予以说明，该实施例与第一实施例不同点在于检测感应电动机的消耗的功率并作出运行参数。该功率是由功率检测部分36′检测，且检测的功率信号值36a′送到比较器40的一个输入端。最佳功率值导出部分38′，补偿函数电路48′有存储在其内代表多个功率补偿函数的数据，其中之一是根据由频率给定值24a的规定的频率来选定的。根据感应电动机12一般运行的电源电压值20a由此得到的补偿值48′送到乘法器52，与由参考功率给定装置46′的产生的参考功率值46′a相乘。由此自乘法器52产生了最佳功率值52′a，其送到比较器40的另一输入端。

存储在补偿函数电路48′的组成补偿函数值的各组，如与参考功率值相乘，形成与电动机电源电压相关的最佳功率值函数。这就是说，各函数值代表感应电动机12的功率耗费值（与电动机电源电压相应值有关），该电动机在由上述的（S+△S）转差特性的规定的合适转差值下运行。由此，根据误差值控制感应电动机12的电动机电源电压，该误差值是用所述第一实施例同样的方式从比较器40得到的，感应电动机12被控制而按上述预定的（S+△S）转差特性运行，以致实现了高效的稳定运行。

根据本发明感应电动机电源控制装置的第三实施例将参照图10予以说明。本实施例不同于前述实施例之处在于检测感应电动机绕组的阻抗，并用作运行参数。用阻抗检测部分36″来检测电动机阻抗，检测是基于自电压检测部分20和电流到感器22送来的电动机电源电压和电流值，由此以得到检测阻抗值36a″并送到比较器40的一输入端。由最佳阻抗值导出部分38″导出最佳阻抗值52a″，其中补偿函数电路48″已在其内存储了代表多个阻抗补偿函娄的数据，其中之一是根据由频率给定值24a的规定的频率而选定的。根据感应电动机12一般运行的电源频率值24a而得到的补偿值48a″送到乘法器52，与由参数阻抗给定装置46″产生的参考阻抗值46a″相乘。由此自乘法器52产生了最佳阻抗值52a″，并送到比较器40的另一输入端。

存储在补偿函数电路48″中构成阻抗补偿函数值的各组，如与参考阻抗值46″相乘，形成与电动机电源电压相关的最佳阻抗函数。也就是说，该函数的各值代表了该感应电动机12的阻抗值（与相庆的电动机电源电压值有关），该电动机在由上述的（S+△S）转差特性的规定的合适转差值下运行。由此，根据误差值控制感应电动机12的电动机电源电压，该误差值是用所述第一实施例同样的方式从比较器40得到的，感应电动机12被控制而按上述预定的（S+△S）转差特性运行，如上述实施例。

根据本发明感应电动机电源控制装置的第四实施例将参照图11予以说明。本实施例不同于前述实施例之处在于检测感应电动机绕组导纳，并用作运行参数。用导纳检测部分36

来检测电动机导纳，检测是基于目电压检测部分20和电流上感器22分别送来的电动机电源电压和电流值，由此以得到检测导纳值36

并送到比较器40的一输入端，由最佳导纳值导出部分38

导出最佳导纳值52a ，其中补偿函数电路48 已在其内存储了代表多个导纳补偿函数的数据，其中之一是根据由频率给定值24a的规定的频率而选定的。根据感应电动机12一般运行的电源电压值24a而得到的补偿值48

送到乘法器52，与由参考导纳给定装置46 产生的参考导纳值46

相乘，由此自乘法器52产生了产生了最佳导纳值52a

，并送到比较器40的另一输入端。

存储在补偿函数电路48 中构成导纳补偿函数值的各组，如与参考导纳值46

相乘，形成与电动机电源电压相关的最佳功率值函数。也就是说，该函数的各值代表了该感应电动机12的导纳值（与相应的电动机电源电压值有关），该电动机在由上述的（S+△S）转差特性的规定的合适转差值下运行。由此，根据误差值控制感应电动机12的电动机电源电压，该误差值是用前述实施例同样的方式从比较器40得到的，感应电动机12被控制而按上述预定的（S+△S）转差特性运行。

从图11可以看出，由于为响应电动机负载的变化。电动机导纳的变化方向与该电动机功率因数、功率或阻抗的变化方向相反，有必要对比较器40的各自输入端使用最佳导纳值52a

和检测导纳值36a ，其与上述实施例相应接至比较器40有相反的极性。

从上面的描述可以清楚，根据本发明感应电动机电源控制装置保证感应电动机可变速运行，从而达到在整个电动机负载的宽范围内的高效率，同时有完全的稳定性和免于齿槽效应或失速即使当电动机负载降到低值时也是这样。这样的优点通过根据电动机的负载水平控制电动机电源电压而加以实现，以使在任意负载特定值的转差率将适应预定的特性，该特性使最佳转差值与电动机负载值有关。

尽管本发明就上面提到的具体实施例做了说明，应该知道对这些实施例的各种变化是能想像到的，其仍将落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1、感应电动机电源控制装置，用于控制AC电压的频率和幅值，该AC电压来自AC电源电压并供给感应电动机作为电动机电源电压，该装置包括：

变换装置用于把AC电源电压转换成电动机电源电压；

用于得到所说电动机电源电压检测值和所说感应电动机电源电流相应检测值的装置；

负载指示参数检测装置，用于得到所说感应电动机负载指示参数的检测值，所说负载指示参数依施加于所说感应电动机的负载水平而变化；

响应所说电动机电源电压和电源电流用于得到运行参数检测值的运行参数检测装置，所说运行参数依所说感应电动机驱动该负载时的转差率而变化；

电源频率给定装置，可操作用于产生表示一给定频率值的频率给定信号，该给定频率值是预定频率值组中之一，和用于把所说频率给定信号加到所说变换装置，所说变换装置响应所说频率给定信号用于在所说给定频率值调整该电动机电源电压频率；

响应所说频率给定信号的最佳运行参数导出装置，用于选出预定的多个运行参数函数之一个，各所说函数建立了最佳运行参数值和所说负载指示参数值间的关系，所说最佳运行参数导出装置响应所说检测到的负载指示参数值，用于根据所说选出运行参数函数之一个产生最佳运行参数值；和

比较器装置用于得出误差值，该误差值表示在从所说最佳运行参数导出装置产生的所说最佳运行参数值和所说的检测到的运行参数值间的差别量，和用于把所说误差值加到所说变换装置，所说变换装置响应所说误差值，用于改变所说电动机电源电压幅值而使所说差别量减小；

各所说运行参数函数预定为相应于最佳电动机转差特性，该特性表示在所说转差值和所说负载相应值间的预定关系。

2、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说运行参数是所说感应电动机在运行时的功率因数，所说运行参数检测装置包括用于靠所说电动机电源电压和电源电流检测值工作以得到功率因数检测值的装置，且所说运行参数函数分别地建立最佳功率因数值和所说负载指示参数值的关系。

3、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说运行参数是由所说感应电动机所消耗的功率量，所说运行参数检测装置包括用于靠所说电动机电源电压和电源电流检测值工作以得到由所说电动机所消耗功率的检测值的装置，且所说运行参数函数分别地建立最佳功率值和所说负载指示参数的关系。

4、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说运行参数是所说感应电动机绕组阻抗，所说运行参数检测装置包括用于靠所说电动机电源电压和电源电流检测值工作以得到所说阻抗检测值的装置，且所说的运行参数函数分别地建立最佳阻抗值和所说负载指示参数值的关系。

5、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说运行参数是所说感应电动机绕组的导纳，所说运行参数检测装置包括用于靠所说电动机电源电压和电源电流工作以得到所说导纳检测值的装置，且运行参数函数分别地建立最佳导纳值和所说负载指示参数值的关系。

6、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说变换装置包括：

用于把所说电源电压变换为DC电压的整流电路装置;

DC-AC变换器装置用于把所说DC电压转换为所说电动机电源电压;和

耦合的脉宽调制装置以接收所说频率给定信号和所说误差信号，用于产生根据所说误差值控制调制程度且调制频率等于所说给定频率值的脉宽调制信号;

把所说脉宽调制信号加到所说DC-AC变换器装置，用于控制所说电动机电源电压的所说频率和幅值。

7、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说负载指示参数是所说电动机电源电压的检测值。

8、按权利要求1的感应电动机电源控制装置，其中所说最佳运行参数导出装置包括：

用于产生预置的参考运行参数的值装置;

补偿函数装置用于存储代表多个补偿函数的数据，该函数预定为相应于所说预定频率值组的各函数，各所说补偿函数建立预定的补偿值和各所说负载指示参数值的关系;

响应所说频率给定信号的选择器装置，用于选出所说补偿函数之一，响应所说检测到的负载指示参数值的所说补偿函数装置，用于产生根据所说检测负载指示参数值和所说选出的补偿函数之一的限定的补偿值;和

用于所说补偿值和所说参考运行参数值相乘的装置，以得到由所说最佳运行参数导出装置产生的所说最佳运行参数值。

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