CN114008912A - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电力转换装置包括：具有开关元件的电力转换器；和基于感应电动机的电压信息和电流信息来控制电力转换器的控制部，控制部运算从感应电动机的电压信息和电流信息运算得到的第一电功率信息，并从感应电动机的电路常数、电流指令值、输出频率指令值和磁通推算值运算第二电功率信息，控制部以使第二电功率信息追随第一电功率信息的方式运算磁通推算值。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及驱动感应电动机的电力转换装置。

背景技术

作为感应电动机的高精度的控制方法，如专利文献1的记载，存在基于从电力转换部对感应电动机的输出电压与因电动机的绕组电阻而产生的电压降低量的差，来推算感应电动机的定子磁通矢量的技术的记载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-32364

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中记载的技术中，使用静止坐标系α、β来推算磁通矢量。αβ各轴成分中，磁通矢量以正弦波的形状变化。因此，在高速区间中，检测正弦波的变化的采样周期不充分短时，不能准确地检测正弦波的振幅的值。但是，采样周期存在极限，所以在超过该极限的高速区间中难以提高磁通的推算精度。

因为磁通推算的精度不充分，所以专利文献1中认为速度指令值与实际的感应电动机的旋转速度产生偏差、速度特性变差。另外，在高速区间中推算磁通的情况下，存在速度特性因电路常数的误差而变差的课题。

本发明的目的在于提供一种在高速区间中防止速度特性恶化的电力转换装置。

用于解决课题的技术方案

作为本发明的优选的一例，一种电力转换装置，其包括：

具有开关元件的电力转换器；和

控制部，其从感应电动机的电压信息和电流信息来控制所述电力转换器，

所述控制部运算从所述感应电动机的电压信息和电流信息运算得到的第一电功率信息，并从所述感应电动机的电路常数、电流指令值、输出频率指令值和磁通推算值运算第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算所述磁通推算值。

发明效果

根据本发明，能够在高速区间中防止速度特性恶化。

附图说明

图1是实施例1中的电力转换装置的结构图。

图2是实施例1中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图3是表示使用比较例的情况下的控制特性的图。

图4是表示使用实施例1的情况下的控制特性的图。

图5是作为实施例1的变形例的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图6是用于确认实施例1中的显现性的结构图。

图7是实施例2中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图8是实施例3中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图9是实施例4中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图10是实施例5中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。

图11是实施例6中的具有电力转换装置和感应电动机的系统的结构图。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明实施例。

实施例1

图1表示实施例1中的电力转换装置的结构图。感应电动机1用因磁通轴(d轴)成分的电流而产生的磁通和与磁通轴正交的转矩轴(q轴)成分的电流来产生转矩。

电力转换器2具备作为开关元件的半导体元件。电力转换器2输入三相交流的电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*，输出与三相交流的电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*成比例的电压值。基于电力转换器2的输出，调节感应电动机1的输出电压值和输出频率值。可以使用IGBT作为开关元件。

直流电源3对电力转换器2供给直流电压和直流电流。

电流检测器4输出感应电动机1的三相的交流电流i_u、i_v、i_w的检测值即i_uc、i_vc、i_wc。另外，电流检测器4可以检测感应电动机1的三相中的2相、例如u相和w相的交流电流，并根据交流条件(i_u+i_v+i_w＝0)按i_v＝-(i_u+i_w)求出v相的交流电流。本实施例中，示出了电流检测器4设置在电力转换装置内的例子，但也可以设置在电力转换装置的外部。

控制部具备以下说明的坐标变换部5、速度控制运算部6、d轴二次磁通推算运算部7、矢量控制运算部8、频率相位推算运算部9、坐标变换部10。然后，控制部对电力转换器2进行控制。

控制部由微机(微型计算机)或DSP(Digital Signal Processor)等半导体集成电路(运算控制单元)构成。控制部中，能够用ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)或FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件构成一部分或全部。

接着，对于对电力转换器2进行控制的控制部的各构成要素进行说明。

坐标变换部5根据三相的交流电流i_u、i_v、i_w的交流电流检测值i_uc、i_vc、i_wc和相位运算值θ_dc输出d轴电流检测值i_dc和q轴电流检测值i_qc。

速度控制运算部6输出基于频率指令值ω_r ^*和频率推算值ω_r^运算得到的q轴电流指令值i_q ^*。

d轴二次磁通推算运算部7输出基于d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**、电流检测值i_dc、i_qc、电流指令值i_d ^*、i_q ^*和输出频率指令值ω₁ ^*运算得到的d轴磁通推算值φ_2d ^**。

矢量控制运算部8输出基于d轴二次磁通推算值φ_2d ^**、d轴和q轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*、电流检测值i_dc、i_qc和输出频率指令值ω₁ ^*运算得到的d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**。

频率相位推算运算部9输出基于q轴电压指令值v_qc ^**、d轴电流指令值i_d ^*、q轴电流指令值i_q ^*和电流检测值i_qc和d轴二次磁通推算值φ_2d ^**运算得到的频率推算值ω_r^、输出频率指令值ω₁ ^*和相位运算值θ_dc。

坐标变换部10根据d轴电压指令值v_dc ^**和q轴电压指令值v_qc ^**、相位运算值θ_dc输出三相交流的电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

首先，对于使用d轴二次磁通推算运算部7的情况下的无传感器矢量控制的基本动作进行说明。

速度控制运算部6以使频率推算值ω_r^追随频率指令值ω_r ^*的方式，用比例控制和积分控制按照(数1)运算转矩电流指令即q轴电流指令值i_q ^*。

[数学式1]

此处，K_sp是速度控制的比例增益，K_si是速度控制的积分增益。

矢量控制运算部8中，第一，使用d轴二次磁通推算值φ_2d ^**、d轴和q轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*和输出频率指令值ω₁ ^*按照(数学式2)输出d轴和q轴电压指令值v_dc ^*、v_qc ^*。

[数学式2]

此处，T_acr是相当于电流控制滞后的时间常数，R₁是一次电阻值，L_σ是漏电感值，M是互感值，L₂是二次侧电感值。

第二，以使各成分的电流检测值i_dc、i_qc追随d轴和q轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*的方式，用比例控制和积分控制按照(数学式3)运算d轴和q轴电压修正值Δv_dc、Δv_qc。

[数学式3]

此处，K_pd是d轴电流控制的比例增益，K_id是d轴电流控制的积分增益，K_pq是q轴电流控制的比例增益，K_iq是q轴电流控制的积分增益。

进而，按照(数学式4)运算d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**。

[数学式4]

频率相位推算运算部9中，基于q轴电压指令值v_qc ^**、d轴电流指令值i_d ^*、q轴电流指令值i_q ^*和电流检测值i_qc和d轴二次磁通推算值φ_2d ^**，分别按照(数学式5)运算频率推算值ω_r^，按照(数学式6)运算输出频率指令值ω₁ ^*，按照(数学式7)运算相位运算值θ_dc。

[数学式5]

此处，R^*是将一次电阻与二次电阻相加的设定值，T_obs是速度推算的时间常数。

[数学式6]

[数学式7]

在图2中示出作为本实施例的特征的d轴二次磁通推算运算部7的模块。

L.P.F(Low Pass Filter)71增益是互感M，时间常数是二次时间常数T₂，输入d轴电流指令值i_d ^*，运算d轴二次磁通指令值φ_2d ^*。

第一有功电功率运算部72使用d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**和电流检测值i_dc、i_qc，按照(数学式8)运算第一有功电功率P_c。

[数学式8]

P_c＝v_dc ^**i_dc+v_qc ^**i_qc……(8)

为了应对动力/再生双方的运转模式，而使第一有功电功率运算部72的输出经过绝对值运算部73，运算第一有功电功率P_c的绝对值|P_c|。

第二有功电功率运算部74使用d轴和q轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*、输出频率指令值ω₁ ^*、感应电动机1的电路常数R₁、M、L₂、和d轴二次磁通推算值φ_2d ^**，按照(数学式9)运算第二有功电功率P_c^。

[数学式9]

P_c^＝R₁ ^*(i_d ^*2+i_q ^*2)+ω₁ ^*M^*/L₂ ^*φ_2d ^**i_q ^*……(9)

为了应对动力/再生双方的运转模式，而使第二有功电功率运算部74的输出经过绝对值运算部75，运算第二有功电功率P_c^的绝对值|P_c^|。

PI控制部76以使第二有功电功率P_c^的绝对值|P_c^|追随第一有功电功率P_c的绝对值|P_c|的方式，进行P(比例)控制和I(积分)控制，运算d轴二次磁通指令修正值Δφ_2d0 ^*。

L.P.F77具有时间常数是T的增益，输入二次磁通指令修正值Δφ_2d0 ^*，输出d轴二次磁通修正值Δφ_2d ^*。使用上述Δφ_2d ^*和d轴二次磁通指令值φ_2d ^*，按照(数学式10)运算d轴二次磁通推算值φ_2d ^**。

[数学式10]

φ_2d ^**＝Δφ_2d ^*+φ_2d ^*……(10)

接着，对于本实施例控制特性精度高的原理进行说明。

图3表示不使用d轴二次磁通推算运算部7(Δφ_2d ^*＝0)的比较例的控制特性。是(数学式2)所示的d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_dc ^**的运算式、和(数学式5)所示的频率推算值(速度推算值)ω_r^的运算式中包括的漏电感的设定值L_σ ^*中存在+20％的误差的情况下的模拟结果。

上部的纵轴表示负载转矩T_L(N·m)，中部的纵轴表示频率推算值ω_r^(Hz)和感应电动机的频率ω_r(Hz)，下部的纵轴表示d轴二次磁通φ_2d(p.u)及其指令值φ_2d ^*(p.u)，横轴表示时间(秒)。

从图中的A点起开始施加斜坡状的负载转矩T_L，在图中的B点达到额定转矩(100％)转矩的2倍的大小，B点右方保持施加200％转矩的状态。可知感应电动机的频率ω_r与频率指令值ω_r ^*即30Hz相比速度增加。

另一方面，频率推算值ω_r^是约30Hz，因为用(数学式6)运算输出频率指令值ω₁ ^*，所以频率的推算误差是Δω＝(ω_r-ω_r^)，感应电动机的转差误差Δω_s是(ω_s-ω_s^)。d轴二次磁通φ_2d因该转差误差Δω_s而增加。这样时，控制特性(速度ω的特性)因漏电感的设定值L_σ ^*而劣化。即，存在发生感应电动机的旋转速度偏离速度指令值这样的速度特性的恶化的问题。

本实施例中，使用作为感应电动机的电压信息的d轴电压指令值v_dc ^**和q轴电压指令值v_qc ^**、作为感应电动机的电流信息的d轴电流检测值i_dc、q轴电流检测值i_qc，用(数学式8)运算不包括作为电路常数的漏电感L_σ的信息的第一有功电功率P_c。

另外，使用d轴电流指令值i_d ^*和q轴电流指令值i_q ^*、输出频率指令值ω₁ ^*、感应电动机的电路常数R₁、M、L₂和d轴二次磁通的推算值φ_2d ^**，用(数学式9)运算也不包括漏电感L_σ的信息的第二有功电功率信息P_c^。

以上述P_c^的绝对值|P_c^|追随P_c的绝对值|P_c|的方式推算上述φ_2d ^**，将推算值φ_2d^用于矢量控制运算部8、频率相位推算运算部9，由此能够改善控制特性。

在图4中示出实施例1中的控制特性。图4与图3的横轴和纵轴相同。使d轴二次磁通推算运算部7工作，并施加与图3同样的负载转矩T_L。因为高精度地推算d轴二次磁通φ_2d(φ_2d≈φ_2d ^**)，所以频率推算值ω_r^与感应电动机的频率ω_r大致一致，可知本实施例的效果是明确的。

另外，上述实施例中，d轴二次磁通推算运算部7中，将比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)设为固定值，但也可以如图5所示地使其与输出频率指令值ω₁ ^*和q轴电流指令值i_q ^*相应地变化。

图5中的7a相当于图2的d轴二次磁通推算运算部7。图5中的7a1、7a2、7a3、7a4、7a5、7a7分别与图2的L.P.F71、第一有功电功率运算部72、绝对值运算部73、第二有功电功率运算部74、绝对值运算部75、L.P.F77相同。

在图5的PI控制部7a6中，与输出频率指令值ω₁ ^*的大小和q轴电流指令值i_q ^*大致成正比地，使比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)变化，由此第一有功电功率P_c的绝对值|P_c|与频率和电流值相应地变化为第二有功电功率P_c^的绝对值|P_c^|。即，从低速区间到高速区间、从轻负载到重负载中，都能够在更短时间内实现高精度的控制特性。

此处，使用图6对于采用本实施例的情况下的验证方法进行说明。在驱动感应电动机1的电力转换装置20中安装电压检测器21、电流检测器22，在感应电动机1的轴上安装编码器23。

对于矢量电压/电流成分的计算部24，输入电压检测器21的输出即三相交流的电压检测值(v_uc、v_vc、v_wc)、三相交流的电流检测值(i_uc、i_vc、i_wc)和编码器的输出即位置θ，运算矢量电压成分的v_dc、v_qc、矢量电流成分的i_dc、i_qc、和对位置θ进行微分得到的检测值ω_r。

在各部波形的观测部25中，使用(数学式11)运算d轴二次磁通推算值φ_2d^。

[数学式11]

变更对电力转换器2设定的漏电感L_σ ^*的大小时，如果上述φ_2d^的大小被变更，检测值ω_r与指令值大致一致，则可知采用了本实施例。

另外，本实施例中对频率推算值ω_r^进行了运算，但也可以在感应电动机1中安装编码器，检测出频率ω_r。因为能够高精度地推算d轴二次磁通，所以通过修正转差指令值能够实现高精度的控制特性。

实施例2

图7是实施例2中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。本实施例中，d轴二次磁通推算运算部以外的结构与实施例1相同。实施例1中，根据d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**和电流检测值i_dc、i_qc运算第一有功电功率P_c。

实施例2中，使用作为感应电动机的电压信息的三相交流的电压指令的振幅值V₁ ^*和作为感应电动机的电流信息的电流检测的振幅值i₁和相位θ_vi的余弦信号，运算有功电功率P_c。

图7中的7b相当于图2中的d轴二次磁通推算运算部7。另外，图7中的7b1、7b3、7b4、7b5、7b6、7b7分别与图2的L.P.F71、绝对值运算部73、第二有功电功率运算部74、绝对值运算部75、PI控制部76、L.P.F77相同。

图7中，在第一有功电功率运算部7b2中用(数学式12)求出三相交流的电压指令的振幅值V₁ ^*，用(数学式13)求出电流检测值的振幅值i₁，用(数学式14)求出相位θ_vi，用(数学式15)运算有功电功率P_c。

[数学式12]

[数学式13]

[数学式14]

[数学式15]

P_c＝v₁ ^*i₁ cos[θ_vi]……(15)

使用本实施例也能够与实施例1同样地实现高精度的控制特性。

另外，实施例2中，也可以与图5同样地，在PI控制部7b6中，与输出频率指令值ω₁ ^*的大小和q轴电流指令值i_q ^*大致成比例地，改变比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)。通过这样，从低速区间到高速区间、从轻负载到重负载中，都能够在更短时间内实现高精度的控制特性。

实施例3

图8是实施例3中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。本实施例中，d轴二次磁通推算运算部以外的结构与实施例1相同。实施例1中，根据d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**和电流检测值i_dc、i_qc运算第一有功电功率P_c。

实施例3中，使用作为感应电动机的电压信息的对电力转换器2供给直流电压的直流电源3的直流电压值E_DC、和作为感应电动机的电流信息的从直流电源3供给的直流电流值I_DC来运算有功电功率P_c。

图8中的7c相当于图2中的d轴二次磁通推算运算部7。图7中的7c1、7c3、7c4、7c5、7c6、7c7与图2的L.P.F71、绝对值运算部73、第二有功电功率运算部74、绝对值运算部75、PI控制部76、L.P.F77相同。

图7中，在7c2中使用电力转换器的直流电压检测值E_DC、直流电流检测值I_DC，使用(数学式16)运算有功电功率P_c。

[数学式16]

P_c＝2/3E_DCI_DC……(16)

使用本实施例，也能够与实施例1同样地实现高精度的控制特性。

实施例3中，也可以与图5同样地，在PI控制部7c6中，与输出频率指令值ω₁ ^*的大小和q轴电流指令值i_q ^*大致成比例地，改变比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)。

实施例4

图9是实施例4中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。本实施例中，d轴二次磁通推算运算部以外的结构与实施例1相同。实施例1中，使用2个有功电功率信息，但从本实施例起，使用2个无功电功率信息。

图9中的7d相当于图2中的d轴二次磁通推算运算部7。另外，图7中的7d1、7d3、7d5、7d6、7d7与图2的L.P.F71、绝对值运算部73、绝对值运算部75、PI控制部76、L.P.F77相同。

第一无功电功率运算部7d2使用作为感应电动机的电压信息的d轴电压指令值v_dc ^**和q轴电压指令值v_qc ^**、和作为感应电动机的电流信息的电流检测值i_dc、i_qc，按照(数学式17)运算第一无功电功率Q_c。

[数学式17]

Q_c＝v_dc ^**i_qc-v_qc ^**i_dc……(17)

为了应对动力/再生双方的运转模式，而使第一无功电功率运算部7d2的输出经过绝对值运算部7d3，运算第一无功电功率Q_c的绝对值|Q_c|。

第二无功电功率运算部7d4使用d轴和q轴电流指令值i_d ^*、i_q ^*、输出频率指令值ω₁ ^*、感应电动机1的电路常数R1、M、L₂、d轴磁通推算值φ_2d ^**，按照(数学式18)运算第二无功电功率Q_c^。

[数学式18]

Q_c^＝-ω₁ ^*L_σ ^*(i_d ^*2+i_q ^*2)-ω₁ ^*M^*/L₂ ^*φ_2d ^**i_d ^*……(18)

为了应对动力/再生双方的运转模式，而使第二无功电功率运算部7d4的输出经过绝对值运算部7d5，运算第二无功电功率Q_c^的绝对值|Q_c^|。

PI控制部7d6以使第二无功电功率Q_c^的绝对值|Q_c^|追随第一无功电功率Q_c的绝对值|Q_c|的方式，进行P(比例)+I(积分)控制，运算d轴二次磁通指令修正值Δφ_2d0 ^*。

L.P.F7d7具有时间常数是T的增益，输入d轴二次磁通指令修正值Δφ_2d0 ^*，运算d轴二次磁通修正值Δφ_2d ^*。使用上述Δφ_2d ^*和d轴二次磁通指令值φ_2d ^*，按照上述(数学式10)运算d轴二次磁通推算值φ_2d ^**。

本实施例以第二无功电功率Q_c^的绝对值|Q_c^|追随第一无功电功率Q_c的绝对值|Q_c|的方式，对d轴二次磁通指令值φ_2d ^*进行修正，由此即使在作为电路常数的电阻的设定值R₁ ^*中存在误差，也能够在动力/再生运转模式中都实现高精度的控制特性。

实施例4中，也可以与图5同样地，在PI控制部7d6中，与输出频率指令值ω₁ ^*的大小和q轴电流指令值i_q ^*大致成比例地，改变比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)。通过这样，从低速区间到高速区间、从轻负载到重负载中，都能够在更短时间内实现高精度的控制特性。

实施例5

图10是实施例5中的d轴二次磁通推算运算部的结构图。本实施例中，d轴二次磁通推算运算部以外的结构与实施例1相同。实施例4中，根据d轴和q轴电压指令值v_dc ^**、v_qc ^**和电流检测值i_dc、i_qc，运算第一无功电功率Q_c。

实施例5中，使用作为感应电动机的电压信息的三相交流的电压指令的振幅值V₁ ^*、作为感应电动机的电流信息的电流检测的振幅值i₁、相位θ_vi的余弦信号，来运算无功电功率Q_c。

图10中的7e相当于图9中的d轴二次磁通推算运算部7d。另外，图10中的7e1、7e3、7e4、7e5、7e6、7e7与图9的L.P.F7d1、绝对值运算部7d3、第二无功电功率运算部7d4、绝对值运算部7d5、PI控制部7d6、L.P.F7d7相同。

图10中，在7e2中用上述(数学式12)运算三相交流的电压指令的振幅值V₁ ^*，用上述(数学式13)运算电流检测值的振幅值i₁，且使用相位θ_vi的正弦信号，用(数学式19)运算无功电功率Q_c。

[数学式19]

Q_c＝v₁ ^*i₁ sin[θ_vi]……(19)

使用本实施例，也能够与实施例4同样地，即使电阻的设定值R₁ ^*中存在误差，也能够在动力/再生双方的转矩模式中都实现高精度的控制特性。

实施例5中，也可以与图5同样地，在PI控制部7e6中，与输出频率指令值ω₁ ^*的大小和q轴电流指令值i_q ^*大致成比例地，改变比例控制和积分控制的增益(K_p、K_i)。通过这样，从低速区间到高速区间、从轻负载到重负载中，都能够在更短时间内实现高精度的控制特性。

实施例6

图11是实施例6中的具有电力转换装置和感应电动机的系统的结构图。本实施例在感应电动机驱动系统中应用了本实施例。图11中，感应电动机1、坐标变换部5、速度控制运算部6、d轴二次磁通推算运算部7、矢量控制运算部8、频率相位推算运算部9与图1的结构相同。

作为图1的构成要素的感应电动机1被电力转换装置20驱动。电力转换装置20分为软件20a和硬件。图1的坐标变换部5、速度控制运算部6、d轴二次磁通推算运算部7、矢量控制运算部8、频率相位推算运算部9、坐标变换部10是软件20a。对于图11的软件20a的与图1相同的部分省略部分记载。

图1的电力转换器2、直流电源3、电流检测器4是作为硬件实现的。另外，能够用进行电力转换装置20的操作和显示的数字操作器20b、和个人计算机28、平板电脑29、智能手机30等上级装置，对控制部的记录部设定软件20a的规定的比例增益31、规定的积分增益32，或者进行已记录的增益的变更。

例如，能够从外部设定d轴二次磁通推算运算部7中的PI控制部76的比例增益Kp1或积分增益Ki1，或者变更该增益。

如果将本实施例应用于感应电动机驱动系统，则能够在无速度传感器矢量控制中实现高精度的控制特性。另外，规定的比例增益31、规定的积分增益32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。

实施例6是使用实施例1公开的，但也可以使用实施例2至实施例5中的任一者。

实施例1至实施例5中，进行根据电流指令值i_d ^*、i_q ^*和电流检测值i_dc、i_qc生成电压修正值Δv_dc、Δv_qc、并将该电压修正值与矢量控制的电压基准值相加的(数学式3)所示的运算。

可以根据电流指令值i_d ^*、i_q ^*和电流检测值i_dc、i_qc生成矢量控制运算中使用的(数学式20)所示的中间电流指令值i_d ^**、i_q ^**，使用输出频率指令值ω₁ ^*和感应电动机1的电路常数进行(数学式21)所示的矢量控制运算。

[数学式20]

此处，K_pd1是d轴电流控制的比例增益，K_id1是d轴电流控制的积分增益，K_pq1是q轴电流控制的比例增益，K_iq1是q轴电流控制的积分增益，T_d是d轴电气时间常数(L_σ/R)，T_q是q轴电气时间常数(L_σ/R)。

[数学式21]

可以根据电流指令值i_d ^**、i_q ^*和电流检测值i_dc、i_qc，用(数学式22)生成矢量控制运算中使用的d轴比例运算成分的电压修正值Δv_{d_p} ^*、d轴积分运算成分的电压修正值Δv_{d_i} ^*、q轴比例运算成分的电压修正值Δv_{q_p} ^*、q轴积分运算成分的电压修正值Δv_{q_i} ^*，进行使用输出频率指令值ω₁ ^*和感应电动机1的电路常数的(数学式23)所示的矢量控制运算。

[数学式22]

此处，K_pd2是d轴电流控制的比例增益，K_id2是d轴电流控制的积分增益，K_pq2：q轴电流控制的比例增益，K_iq2：q轴电流控制的积分增益。

[数学式23]

可以使用d轴电流指令值i_d ^*和q轴电流检测值i_qc的一阶滞后信号i_qctd、频率指令值ω_r ^*和感应电动机1的电路常数，进行(数学式24)所示的输出频率指令值ω₁ ^**和(数学式25)所示的矢量控制运算。

[数学式24]

[数学式25]

此处，i_qctd是使i_qc经过一阶滞后滤波器得到的信号。

实施例1至实施例5中，用频率相位推算运算部9按照(数学式5)运算频率推算值。也可以在q轴电流控制中同时使用电流控制和速度推算。如(数学式26)所示地运算频率推算值ω_r^^。

[数学式26]

此处，K_pq3是电流控制的比例增益，K_iq3是电流控制的积分增益。

进而，在频率相位推算运算部9中，按照(数学式5)或(数学式26)运算频率推算值，但也可以在感应电动机1中安装编码器，根据编码器信号运算频率检测值。

实施例1至实施例6中，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…速度控制运算部，7…d轴二次磁通推算运算部，8…矢量控制运算部，9…频率相位推算运算部，10…坐标变换部。

Claims (12)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：

具有开关元件的电力转换器；和

控制部，其基于感应电动机的电压信息和电流信息来控制所述电力转换器，

所述控制部运算从所述感应电动机的电压信息和电流信息运算得到的第一电功率信息，并从所述感应电动机的电路常数、电流指令值、输出频率指令值和磁通推算值运算第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算所述磁通推算值。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述第一电功率信息和所述第二电功率信息是有功电功率。

3.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部从d轴和q轴的电压指令值以及d轴和q轴的检测电流运算所述第一电功率信息，并从所述感应电动机的所述电路常数、d轴和q轴的所述电流指令值、所述输出频率指令值以及d轴的所述磁通推算值运算所述第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算d轴的所述磁通推算值。

4.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部从三相交流的电压指令值和电流检测值的振幅值运算所述第一电功率信息，并从所述感应电动机的电路常数、d轴和q轴的所述电流指令值、所述输出频率指令值以及d轴的所述磁通推算值运算所述第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算d轴的所述磁通推算值。

5.如权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部从所述电力转换器的直流电压值和直流电流值运算所述第一电功率信息，并从所述感应电动机的所述电路常数、d轴和q轴的所述电流指令值、所述输出频率指令值以及d轴的所述磁通推算值运算所述第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算d轴的所述磁通推算值。

6.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述第一电功率信息和所述第二电功率信息是无功电功率。

7.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部从d轴和q轴的电压指令值以及d轴和q轴的检测电流运算所述第一电功率信息，并从所述感应电动机的所述电路常数、d轴和q轴的所述电流指令值、所述输出频率指令值以及d轴的所述磁通推算值运算所述第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算d轴的所述磁通推算值。

8.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部从三相交流的电压指令值和电流检测值的振幅值运算所述第一电功率信息，并从所述感应电动机的所述电路常数、d轴和q轴的所述电流指令值、所述输出频率指令值以及d轴的所述磁通推算值运算所述第二电功率信息，

所述控制部以使所述第二电功率信息追随所述第一电功率信息的方式运算d轴的所述磁通推算值。

9.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部以使所述第一电功率信息与所述第二电功率信息的偏差成为零的方式，用比例控制和积分控制运算所述磁通推算值。

10.如权利要求9所述的电力转换装置，其特征在于：

基于所述感应电动机的所述输出频率指令值和q轴的所述电流指令值中的至少一者，来修正所述比例控制和所述积分控制的控制增益。

11.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

从数字操作器、个人计算机或平板电脑、智能手机将比例控制或积分控制中设定的控制增益设定于记录部或者变更已设定的控制增益。

12.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，包括：

基于所述磁通推算值输出电压指令值的矢量控制运算部；和

频率相位推算运算部，其基于所述磁通推算值输出所述输出频率指令值和频率推算值。

Images