CN1196248C - 感应电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种感应电动机的控制装置，包括：输出电力转换电路；电流检测器；电流成分计算电路；以及一次电压指令计算电路，其特征在于还包括：计算磁通量指令值，以使第一电流成分的二次方与第二电流成分的二次方的振幅比为预定值的、与上述电流成分计算电路相连接的磁通量指令计算电路；以及根据频率指令值和磁通量指令值计算一次电压成分指令值的、与上述磁通量指令计算电路相连接的电压成分指令计算电路；且上述电流成分计算电路用来计算与一次电压成分指令值同相位的第一电流成分以及与其相位偏离90°的第二电流成分。

Description

感应电动机的控制装置

技术领域

本发明涉及感应电动机的控制装置，尤其涉及可不依赖于负载状态地保持感应机最大效率的控制装置。

背景技术

图1是日本专利特开昭62-89493号公报公开的现有的控制装置结构图。图中，1a为反相器，2是感应电动机，3是电流检测器，21是顺变换部，22为电容器，23是逆变换部，24是整流器，25是低流滤波器，26是A/D转换器，27是微电脑控制电路，28是PWM电路。其中，反相器1a是具有电容器22和PWM电路28的公知电压型PWM反相器，用来向感应电动机2供给电压可变、频率可变的三相交流电压。

图2是现有感应电动机控制装置中的高效控制方式的动作原理说明图。下面参照图2说明其动作原理：首先，感应电动机的输出电流(一次电流)振幅和输出电压(一次电压)振幅的关系，在负载转矩一定时，如图2的特性曲线A所示。换言之，若输入电压太高，则因励磁电流增加导致的一次铜损及铁损增加而使感应电动机效率降低。相反地，若输出电压过度降低，则因转差率增大而增加二次电流，使一次铜损和二次铜损增加降低感应电动机效率。且感应电动机的一次电流用励磁电流和二次电流的向量和表示，所以在该一次电流最小的部位(图的B点)损失最小。所以，通过控制一次电压的振幅，使一次电流的振幅显示为最小值，就可以以最大效率运转感应电动机。

下面，对动作进行说明。

首先，若把电流检测器3检测的一次电流向低通滤波器25输出，则可输出一次电流的平均值。然后，通过A/D转换器26将该平均值取入到控制电路27。控制电路27根据上述动作原理，计算使一次电流平均值减少的一次电压指令值，输出到PWM电路28。结果，由PWM电路28和反相器1构成的电压型PWM反相器，将与控制电路27输出的一次电压指令值一致的一次电压提供给感应电动机2。

现有的感应电动机，如上所述，是检测感应电动机的一次电流，以控制一次电压振幅使其振幅为最小，所以用于控制的信息仅仅是一次电流，所以可用廉价装置实现控制。但是，在可变速运转感应电动机的情况下，在可变速运转中，一次电压振幅应相应于电压型PWM反相器的频率指令值变化，无法以使一次电流振幅为最小的方式进行控制一次电压振幅。因此，在现有的控制装置中，存在在可变速运转时无法以最大效率运转感应电动机的问题。

而且，即使在恒速运转时，也会因一次电压振幅变化过快，使感应电动机的发生转距变为低于负载转矩，而感应电动机转速开始下降时，感应电压也与转速成比例减少。结果，在减小一次电压振幅时一次电流振幅也下降，最严重时会出现感应电动机停机的问题。因此，必须使一次电压振幅缓慢变化。但是，在恒定旋转时，如果有频繁的负载转矩变化用途时，存在无法跟随负载转矩变动以最大效率运转的问题。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的。其目的在于提供一种检测一次电流、以廉价装置构成，不仅在恒速运转而且在加减速运转时也能以高效率控制感应电动机，且在负载转矩变化剧烈的用途中，也可在无损控制稳定性的状态下以高效率运转感应电动机的控制装置。

根据本发明的一种感应电动机的控制装置，包括：输出电压可变频率可变的交流一次电压以驱动感应电动机的电力转换电路；检测从上述电力转换电路向上述感应电动机提供的一次电流的电流检测器；根据上述一次电流和预先设定的上述交流一次电压的频率指令值计算第一及第二电流成分的、与上述电流检测器相连接的电流成分计算电路；以及根据上述频率指令值和上述一次电压成分指令值计算上述感应电动机的一次电压指令值，并输出到上述电力转换电路的一次电压指令计算电路，其特征在于还包括：计算磁通量指令值，以使上述第一电流成分的二次方与上述第二电流成分的二次方的振幅比为预定值的、与上述电流成分计算电路相连接的磁通量指令计算电路；以及根据上述频率指令值和上述磁通量指令值计算一次电压成分指令值的、与上述磁通量指令计算电路相连接的电压成分指令计算电路；且上述电流成分计算电路用来计算与上述一次电压成分指令值同相位的第一电流成分以及与其相位偏离90°的第二电流成分。

根据上述构成，不仅在恒速运转而且在加减速运转时也能以高效率控制感应电动机，且在负载转矩变化剧烈的用途中，也可在无损控制稳定性的状态下以高效率运转感应电动机的控制装置。并且，因为控制所需的信息只提供给感应电动机的一次电流，所以具有能廉价地构成控制装置的效果。

根据本发明的一种感应电动机的控制装置，包括：输出电压可变频率可变的交流一次电压以驱动感应电动机的电力转换电路；检测从上述电力转换电路向上述感应电动机提供的一次电流的电流检测器；根据上述一次电流和预先设定的上述交流一次电压的频率指令值计算第一及第二电流成分的、与上述电流检测器相连接的电流成分计算电路；以及根据上述频率指令值和上述一次电压成分指令值计算上述感应电动机的一次电压指令值，并输出到上述电力转换电路的一次电压指令计算电路，其特征在于还包括：计算磁通量指令值，以使上述第一电流成分的二次方与上述第二电流成分的二次方的振幅比为预定值，并基于该磁通量指讼值的微分来计算磁通量微分指令值的、与上述电流成分计算电路相连接的磁通量指令计算电路；以及根据上述频率指令值、上述磁通量指令值和上述磁通量微分指令值计算一次电压成分指令值的、与上述磁通量指令电路计算电路相连接的电压成分指令计算电路；且上述电流成分计算电路用来计算与上述一次电压成分指令值同相位的第一电流成分以及与其相位偏离90°的第二电流成分。

根据上述构成，不仅在恒速动转时而且在加减速运转时也能高效率控制感应电动机。而且，在负载转矩急速变化的用途中，也能提高对磁通量指令的磁通量响应性，以抑制负载转矩急剧变化时的过大的一次电流，而进行稳定控制，故能以高速率运转感应电动机。并且，因为控制所需的信息只提供给感应电动机的一次电流，所以具有能廉价地构成控制装置的效果。

根据本发明的感应电动机的控制装置，其中，在上述磁通量指令计算电路中，设置有用来限制磁通量指令值振幅的最大值和最小值中的至少一个的限制电路。

根据上述构成，在限制其最大值时，负载增加时在最大效率点的一次磁通量振幅增加结果，因磁性饱和使感应电动机的一次磁通量不能依指定值增加，所以一次电流增加使铁损增加，因而有防止效率下降的效果。且有限制最小值时，若在轻负载使一次磁通量振幅为最小，在负载转矩急剧变化时，一次磁通量的变化无法跟随负载转矩的变化，具有防止过大的一次电流过渡性流通的效果。

附图说明

图1为表示现有感应电动机控制装置的构成的框图；

图2为现有感应电动机控制装置的高效率控制方式的动作原理说明图；

图3为根据本发明实施方案1的感应电动机控制装置的整体结构框图；

图4为根据本发明实施方案1的电流成分计算电路的构成框图；

图5为根据本发明实施方案1的磁通量指令计算电路的构成框图；

图6为根据本发明实施方案1的电压成分指令计算电路的构成框图；

图7为根据本发明实施方案1的一次电压指令值计算电路的构成框图；

图8为根据本发明的高效率控制方式的动作原理说明图；

图9为根据本发明实施方案1的和现有控制方式的感应电动机效率特性说明图；

图10为根据本发明实施方案1的高效率控制系的负载转矩的阶段变化响应波形示意图；

图11为根据本发明实施方案2的电压成分指令计算电路的构成框图；

图12为根据本发明实施方案2的高效率控制系的负载转矩的阶段变化响应波形示意图；

图13为根据本发明实施方案3的高效率控制系的负载转矩的阶段变化响应波形示意图；

图14为根据本发明实施方案3的磁通量指令计算电路的构成框图；

图15为根据本发明实施方案3的电压成分指令计算电路的构成框图；

图16为根据本发明实施方案4的一次电压指令值计算电路的构成框图。

具体实施方式

下面，为详细说明本发明，结合附图对实施本发明的最佳方案进行描述。

图3中，1是在感应电动机2前段设置的输出电压可变频率可变的交流电压用电力转换电路，该电路由现有装置中的反相器1和PWM电路28构成。2是感应电动机，3是电流检测器，它们与现有装置中的完全相同。8是输出例如由使用者预先设定的频率指令值的频率指令发生器。4是根据频率指令发生器8输出的频率指令值和向感应电动机2提供的一次电流计算第一和第二电流成分的电流成分计算电路。5是与电流成分计算电路4相连、且根据第一和第二电流成分计算磁通量指令值的磁通量指令计算电路。6是与磁通量指令计算电路5和频率指令发生器8相连、以计算一次电压成分指令值的电压成分指令计算电路。7是与电压成分指令计算电路6和频率指令发生器8相连、以计算一次电压指令值的一次电压指令计算电路。

图4表示上述电流成分计算电路4的详细构成框图。在图4中，电流成分计算电路4由：连接于电流传感器3的输入端子40，41；连接于频率指令发生器8的输入端子42；系数器43～45；加法器46，55；V/F转换器47；计数器48；ROM49；乘法型D/A转换器50，51，53，54及分别连接于减法器52及加法器55的输出端子56和57的构成。

另外，图5是表示上述磁通量指令计算电路5的详细构成的框图。在图5中，磁通量指令计算电路5由：连接于电流成分计算电路4的输入端子60，61；乘法器62，63；系数器64；减法器65；积分器66；限制器67及连接于限制器67的输出端子68构成。

另外，图6是表示上述电压成分指令计算电路6的详细构成的框图。在图6中，电压成分指令计算电路6由：连接于频率指令发生器8的输入端子70；连接于磁通量指令计算电路5的输入端子71；系数器72；乘法器73及连接于乘法器73的输出端子74构成。

另外，图7是表示上述一次电压指令计算电路7的详细构成的框图。在图7中，一次电压指令值计算电路7由：连接于电压成分指令计算电路6的输入端子75；连接于频率指令发生器8的输入端子76；V/F转换器77；计数器78；ROM79；乘法型D/A转换器80，81；系数器82，83，85，87；加法器84；减法器86；系数器83；连接于系数器83的输出端子88；连接于系数器85的输出端子89及连接于系数器87的输出端子90构成。

在说明实施方案1的动作前，先就本发明的感应电动机高效率控制方式说明如下：

首先，公知的不用检测器的可变速控制方式有已知的V/F恒定控制方式。在本控制方式中，用式(1)所示的关系式控制感应电动机的一次电压振幅V₁：

V₁＝φ₁·ω₁.                                        (1)

式中，φ₁为一次磁通量振幅，ω₁为一次角频率(＝2λf₁，f₁为一次频率)。

也就是说，如果能使一次电压振幅V₁与一次角频率W₁成正比，就能控制感应电动机的一次磁通量振幅φ₁。

下面，说明本发明的电流成分计算方式。

众所周知，向感应电动机2供应的一次电流I_1u、I_1v、I_1w是由直角坐标系(a-b坐标轴)上的成分I_1a、I_1b以式(2)的关系式进行变换得到的：

$I_{1a}=\sqrt{2/3}\·I_{1u}$

$I_{1b}=I_{1u}/\sqrt{2}+\sqrt{2}\·I_{1v}---\left(2\right)$

而且，还知道a-b坐标轴上的电流成分I_1a、I_1b是一次角频率ω₁旋转的旋转坐标轴(d-q坐标轴)上的成分I_1d、I_1q以式(3)的关系式变换得到的：

I_1d＝I_1acosθ₁+I_1bsinθ₁

I_1q＝-I_1asinθ₁+I_1bcosθ₁

(其中，θ₁＝∫ω₁dt)                             (3)

另一方面，电压也有同样的关系成立，如以(2)式从(a-b坐标轴上的电压成分V_1a、V_1b来求一次电压V_1u、V_1v、V_1w时，可导出(4)式：

$V_{1u}=\sqrt{2/3}\·V_{1a}$

$v_{1v}=-(V_{1a}-\sqrt{3}{V}_{1b})/\sqrt{6}$

$V_{1w}=-(V_{1u}+V_{1w})=-(V_{1a}-\sqrt{3}{V}_{1b})/\sqrt{6}---\left(4\right)$

同样地，利用(3)式从d-q坐标上的电压成分V_1d、V_1q导出求a-b坐标轴上的电压成分V_1a、V_1b的关系式时，可获得(5)式：

V_1a＝V_1dcosθ₁-V_1qsinθ₁

                                                 (5)

V_1b＝V_1dsinθ₁+V_1qcosθ₁

因此，从电压成分指令计算电路6输出的一次电压成分指令值，为q轴上的电压成分指令值V_1q ^*时，一次电流的q轴成分I_1q就是与一次电压成分指令值相位相同的电流成分，称为第一电流成分。另外，d轴成分与q轴成分的相位差90°，所以一次电流的d轴成分I_1d就是与一次电压成分指令值相位相差90°的电流成分，称为第二电流成分。

在这里，一次电流的d轴成分I_1d和q轴成分I_1q可由(2)和(3)式中的一次电流I_1u、I_1v和一次频率f₁计算出来。

另外，已知感应电动机的铜损和电流的三次方成正比。在图8(a)、(b)中分别示出设定感应电动机的一次频率f₁为60Hz(恒定)、发生转矩为额定转矩的20％(恒定)，研究一次磁通量振幅φ₁变化时的感应电动机效率和第一、第二电流成分的二次方的关系的计算例。计算时，仅考虑了铜损和铁损。另外，一次电压成分指令值V_1q ^*可用式(1)求得，且假定由式(4)和(5)求得的一次电压V_1u，V_1V和V_1W施加在感应电动机上。其中设V_1d ^*＝0。

从图8可了解，感应电动机的效率最大时，第1电流成分I_1q的二次方与第2电流成分I_1d的二次方的关系也可确定。换言之，感应电动机的效率在图中的A点为最大，但此时，I_1q ²＝62A，I_1d ²＝21A，1_1d之二次方对I_1d之二次方振幅比K(＝I_1d ²/I_1q ²)为0.34(＝21/62)。因此，控制一次磁通量振幅φ₁使振幅比K为0.34，即可使感应电动机的效率为最大。

如上述，若知一次频率与发生转矩，就可求得感应电动机效率为最大时的振幅比K值。而且，从图8中可知该最大效率点(A点)附近的效率变化较为缓和，故K值稍偏离于最大效率点的数值，感应电动机的效率并无多大变化。从计算研究一次频率与发生转矩变化时的感应电动机效率为最大时的振幅比K值变化结果，可知K值变化较小。由上所述，可认为假定振幅比K值为一定时在实用中没有问题。

振幅比K值为一定(0.34)时，一次效率f₁或发生转矩变化时感应电动机的效率计算结果，如图9中的实线表示。图中，以虚线表示现有的以一次磁通量之振幅φ₁为一定额定值的V/F控制时的效率特性，以供比较。从该图可知，虽使振幅比K值为一定，但与现有的V/F控制比较，可大幅度改善其轻负载时的效率。

另外，根据本控制方式，因轻负载时感应电动机的一次磁通量振幅减少，使一次电流减少，故铜损及铁损减少而提高效率。相反地，负载增加则使最大效率点的一次磁通量振幅增加。其结果，由于磁性饱和而感应电动机的一次磁通量未能依指令值增加时，将使一次电流增加而增加铜损，故发生效率下降问题。因此，最好对一次磁通量振幅Φ₁设立限制。在图9中，是把用本发明控制时的一次磁通量振幅Φ₁ ^*的最大值作为额定值。其结果，使感应电动机负荷增加，可在本发明的控制和现有的V/F控制显示同样的效率特性。另外，因后述理由，设一次磁通量振幅Φ₁ ^*为最小值。因此，根据本发明控制时，在极轻负载时，使感应电动机的效率下降。

下面，图10示出负载转矩以台阶状急速变化时，响应波应的一例。图10中，(a)是效率，(b)是转矩，(c)是转速随时间变化的关系。图中示出的是转速为1760rmp，负载转矩在10％～30％之间以台阶状急剧变化时的情形。从图中，可知本发明的控制方式在负载转矩急速变化时也不损害其控制稳定性。可实现高效率运转，对应一次电压变化的一次磁通量的响应，有因感应电动机的电感所导致的迟延。因此，在轻负载时，若使一次磁通量振幅过小，则在负载转矩急速变化时，因一次磁通量的变化无法跟随负载转矩的变化，存在过渡性的过大一次电流流通的问题。此时，可将一次磁通量振幅Φ₁ ^*设定为最小值。

下面，参考图4至图7，将上述实施方案1的动作说明如下：

首先，如图4所示，由电流成分计算电路4输出第1及第2电流成分，即，一次电流的q轴成分I_1q及d轴成分I_1d从电流成分计算电路4输出。也就是说，由电流检测器3经输入端子40及41分别输入一次电流I_1u及I_1v时，由系数器43～45及加法器46进行(2)式的计算，再从系数器43及加法器46分别输出一次电流的a轴成分I_1a及b轴成分I_1b。

另一方面，将频率指令发生器8输出的类比量一次频率指令值f₁ ^*经输入端子42输到V/F转换器47时，可获得频率与一次频率指令值f₁ ^*成正比的脉冲列信号，而由计数器48求得一次频率指令值f₁ ^*的时间积分值的数位量角度θ₁，作为存储sinθ₁及cosθ₁数值的RPM49的地址。于是，可从RPM49输出sinθ₁及cosθ₁的数位量。

接着，从系数器43与加法器46分别输出的一次电流a轴成分I_1a，及b轴成分_1b，以及从ROM49输出的sinθ₁及cosθ₁数位量输到乘法型D/A转换器50，51，53，54进行乘法和类比转换后，输到减法器52及加法器55，进行(3)式计算，可从输出端子56及57分别输出第1及第2电流成分I_1q及d轴成分I_1d。

接着，如图5所示，从磁通量指令计算电路5输出一次磁通量振幅Φ₁ ^*。换言之，从电流成分计算电路4经输入端子60及61输入第1及第2电流成分I_1q及I_1d时，从乘法器62及63输出各电流成分的二次方。接着，从乘法器62输出第1电流成分I_1q的二次方值输到系数器64而乘以K倍后，由减法器65求得与第2电流成分I_1d二次方值的偏差。再将该偏差输到积分器66输出一次磁通量指令值Φ₁ ^*，由限制器67限制为预定最小值以下且不是最大值以上值之后，从输出端子68输出一次磁通量指令值Φ₁ ^*。

接着，如图6所示，从电压成分指令计算电路6输出一次电压成分指令值V_1q ^*。换言之，从频率指令发生器8经输入端子70输出的一次频率指令值f₁ ^*输入系数值为2π的系数器72时，可输出一次角频率指令ω₁ ^*。接着，从磁通量指令计算电路5通过输入端子71输出的一次磁通量指令Φ₁ ^*及上述一次角频率指令ω₁ ^*，由乘法器74进行(1)式的计算后，从输出端子74输出一次电压成分指令值V_1q。

其次，如图7所示，从一次电压指令值计算电路7输出一次电压指令值值V_1u ^*，V_1v ^*，V_1w ^*。换言之，从电压成分指令计算电路6经由输入端子75将一次电压成分指令值V_1q ^*输入。另一方面，从频率指令发生电路8经输入端子76输入一次频率指令值f₁ ^*时，可由与上述电流成分计算电路4一样动作，从ROM79输出sinθ₁及cosθ₁的数位值。

然后，将一次电压成分指令值V_1q ^*，sinθ₁及cosθ₁的数位值输入乘法型D/A转换器80，81进行乘法计算、类比变换，则可进行(5)式计算输出一次电压之a轴及b轴成分指令值V_1a ^*，V_1b ^*。此时，一次电压的d轴成分指令值V_1d ^*之值为0。接着，由系数器82，83，85，87，加法器84，减法器86进行(4)式计算，从输出端子88至90分别输出一次电压指令值V_1u ^*，V_1v ^*，V_1w ^*。

接着，将该一次电压指令值V_1u ^*，V_1v ^*，V_1w ^*输入电力转换电路1，则可由常规操作进行控制使施加于感应电动机2的一次电压实际值分别跟随一次电压指令。

由上述动作，得以控制为使感应电动机2的一次磁通量振幅Φ₁跟随于磁通量指令计算电路5输出的指令值Φ₁ ^*。其结果，可将第1电流成分I_1q的二次方和第2电流成分I_1d的二次方振幅比控制为可满足(6)式的关系。

$\frac{{I_{1d}}^2}{{I_{1q}}^2}=K---\left(6\right)$

实施方案2

另外，在一次频率f₁低的范围内，存在因感应电动机的一次卷线电阻R₁的电压降低，无法按指令值控制一次磁通量振幅Φ₁，从而不能获得所希望的效率改善的效果的问题。在这种情况下，可把电压指令计算电路6的构成改变成如图11所示，由电流成分计算电路4输出的第一和第二电流成分I_1q和I_1d补偿上述电压降低部分。

换言之，在图11所示框图的电压成分指令计算电路6a中，从电流成分计算电路4经输入端子91，92输出的第1及第2电流成分I_1q及I_1d，被分别输入具有与感应电动机2的一次卷线电阻R₁相等系数值的系数器93，94，求得一次卷线电阻R₁导致的电压低减量R₁I_1q，R₁I_1d。然后，从乘法器73输出的q轴电压成分指令值(与图6中电压成分指令计算电路输出的一次电压成分指令值相同的电压)及系数器93输出的一次线圈电阻R₁的电压下降量R₁I_1q，由加法器95相加为q轴一次电压成分指令值V_1q，由输出端子96输出。另一方面，由一次线圈电阻R₁导致的电压下降量R₁I_1d作为d轴一次电压成分指令值V_1d ^*从输出端子97输出。

另外，该q轴及d轴的一次电压成分指令值V_1q ^*，V_1d ^*输到一次电压指令计算电路7，用(4)式及(5)式的关系式变换为一次电压指令值V_1u ^*，V_1v ^*，V_1w ^*，输到电力转换电路1。

实施方案3

下面，对本发明实施方案3的感应电动机控制装置进行说明。图12为在实施方案1中负载转矩以较大幅度急速变换时的响应波形的一例，其中(a)是效率，(b)是转矩，(c)是转速，(d)是一次电流随时间的变化。图中表示的是转速900rpm时，负载转矩以台阶状从0％快速增至80％时的情形。

若一次磁通量指令值Φ₁ ^*的最小值过小，则如上所述有过渡性的过大电流流过。因此，负载转矩的变化幅度较大时，为改善过渡响应，可从磁通量指令计算电路5输出磁通量指令值Φ₁ ^*加上磁通量微分指令值SΦ₁ ^*，电压成分指令计算电路6根据一次频率指令值f₁ ^*及上述Φ₁ ^*及SΦ₁ ^*补偿该微分项磁通量即可。在同步于磁通量Φ₁ ^*旋转的感应电动机座标轴上，有下式成立：

V_1d＝R₁I_1d+SΦ₁

V_1q＝R₁I_1q+ωΦ₁       (7)

其中S是微分计算子(拉普拉斯计算子)。

对一次电压的d轴成分指令值V_1d ^*考虑磁通量微分指令值，即可提高磁通量Φ₁的响应。因此，能抑制负载转矩急速变化时的过大一次电流，提高旋转速度的响应性。

图13表示与图12同样的负载变动时的d轴一次电压成分指令值V_1d ^*，考虑磁通量微分指令值后的本发明实施方案3的装置中的响应波形的一例。图13中，(a)是效率，(b)是转矩，(c)是转速，(d)是一次电流随时间的变化。与图12比较可知，若考虑d轴一次电压成分指令值V_1d ^*磁通量微分指令值，可抑制负载转矩快速变化时的过大一次电流，还可提高转速的响应性。

图14是根据本发明实施方案3的磁通量指令计算电路5b的框图，图14中，101是一次迟延计算器，102是磁通量微分指令值输出端子。其它构成与实施方案1相同，不再赘述。

若磁通量微分指令值SΦ₁ ^*处于未由限制器67限制的范围内时，积分器66的输入和磁通量指令值Φ₁ ^*的微分值成正比。因此，依积分器66的输入(即减法器65的输出)可求出磁通量微分指令值。

由一次迟延计算器101输入乘以K倍后的第1之电流成分I_1q的二次方值和第2电流成分I_1d的二次方的偏差，进行下式所示的一次迟延计算。

SΦ₁ ^*＝K_x/(1+T_xS)U₁             (8)

式中：U₁为减法器65的输出

      K_x为增益设定值

      T_x为时间常数设定值

然后，将一次迟延计算器101的计算结果，作为磁通量微分指令值SΦ₁ ^*从输出端子102输出。

图15表示根据本发明实施方案3的电压成分指令计算电路6b的框图。在图15中，110为磁通量微分指令值输入端子，111是d轴一次电压成分指令值输出端子。其他构成都和实施方案1相同，因此省略其说明。

如上所述，d轴及q轴的一次电压成分指令值V_1d ^*，V_1q ^*从输出端子111，74输出。然后，该q轴及d轴一次电压成分指令值V_1d ^*，V_1q ^*与上述实施形态2一样变换为一次电压指令值V_1u ^*，V_1v ^*，V_1w ^*，输向电力变换电路1。

由此，可提高对磁通量指令的磁通量响应性，以抑制负载转矩急速变化时的过大一次电流。

实施方案4

另外，若一次频率指令值f₁在较低范围内，在因感应电动机一次线圈电阻R₁的电压下降导致一次磁通量振幅Φ₁ ^*无法根据指令值控制，而不能获得所希望的效率改善的效果时，可将上述实施方案3的电压成分指令计算电路6b的构成变成如图16所示，则可与实施方案2一样，由电流成分计算电路4输出的第1及第2电流成分I_1q及_1d补偿上述电压下降部分。在图16中，120为连接于磁通量指令计算电路5b的输入端子，121、122为加法器，123为q轴一次电压成分指令值输出端子，124为d轴一次电压成分指令值输出端子。其他构成都和实施方案2的图11相同，因此省略其说明。

可由加法器121修正(8)式中因一次电阻导致的q轴电压下降R₁I_1q，也可用加法器122修正(7)式中，因一次电阻导致的q轴电压下降量R₁I_1d。

由此可修正感应电动机因一次电阻R₁导致的电压下降量，因此，若一次频率指令值f₁ ^*在低范围内，可依指令值控制一次磁通量振幅Φ₁ ^*以获得希望的效率改善效果，同时，也可抑制负载转矩急速变化时的过大一次电流。

另外，在上述各实施方案中，都是对将本发明用于V/F恒定控制的场合进行说明的，但本发明也可适用于其它控制，如控制感应电动机马达的磁通量的向量控制或一次磁通量恒定控制等。

如上所述，根据本发明的感应电动机控制装置，是在加速运转和负载转矩急速变化等时，也能适于将其效率保持为最大的感应电动机控制装置。

Claims (4)

1.一种感应电动机的控制装置，包括：

输出电压可变频率可变的交流一次电压以驱动感应电动机的电力转换电路；

检测从上述电力转换电路向上述感应电动机提供的一次电流的电流检测器；

根据上述一次电流和预先设定的上述交流一次电压的频率指令值计算第一及第二电流成分的、与上述电流检测器相连接的电流成分计算电路；以及

根据上述频率指令值和上述一次电压成分指令值计算上述感应电动机的一次电压指令值，并输出到上述电力转换电路的一次电压指令计算电路，

其特征在于还包括：

计算磁通量指令值，以使上述第一电流成分的二次方与上述第二电流成分的二次方的振幅比为预定值的、与上述电流成分计算电路相连接的磁通量指令计算电路；以及

根据上述频率指令值和上述磁通量指令值计算一次电压成分指令值的、与上述磁通量指令计算电路相连接的电压成分指令计算电路，且

上述电流成分计算电路用来计算与上述一次电压成分指令值同相位的第一电流成分以及与其相位偏离90°的第二电流成分。

2.如权利要求1所述的感应电动机的控制装置，其中，在上述磁通量指令计算电路中，设置有用来限制磁通量指令值振幅的最大值和最小值中的至少一个的限制电路。

3.一种感应电动机的控制装置，包括：

输出电压可变频率可变的交流一次电压以驱动感应电动机的电力转换电路；

检测从上述电力转换电路向上述感应电动机提供的一次电流的电流检测器；

根据上述一次电流和预先设定的上述交流一次电压的频率指令值计算第一及第二电流成分的、与上述电流检测器相连接的电流成分计算电路；以及

根据上述频率指令值和上述一次电压成分指令值计算上述感应电动机的一次电压指令值，并输出到上述电力转换电路的一次电压指令计算电路，

其特征在于还包括：

计算磁通量指令值，以使上述第一电流成分的二次方与上述第二电流成分的二次方的振幅比为预定值，并基于该磁通量指令值的微分来计算磁通量微分指令值的、与上述电流成分计算电路相连接的磁通量指令计算电路；以及

根据上述频率指令值、上述磁通量指令值和上述磁通量微分指令值计算一次电压成分指令值的、与上述磁通量指令电路计算电路相连接的电压成分指令计算电路，且

上述电流成分计算电路用来计算与上述一次电压成分指令值同相位的第一电流成分以及与其相位偏离90°的第二电流成分。

4.如权利要求3所述的感应电动机的控制装置，其中，在上述磁通量指令计算电路中，设置有用来限制磁通量指令值振幅的最大值和最小值中的至少一个的限制电路。

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