CN1759529A - 交流电动机的不使用传感器的向量控制方法与向量控制器 - Google Patents

Abstract

一种用于交流电动机的无速度传感器的控制方法和控制器，可以使全维磁通量速度观测器的速度估算值或者磁通量估算值与实际交流电动机的速度值和磁通量值相一致。交流电动机控制器包括：向量控制和计算单元(7)，用于通过根据通过励磁电流命令计算电路(5)计算的励磁电流命令、通过转矩电流命令计算电路(6)计算的转矩电流命令、通过坐标变换电路(4)坐标变换的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值进行控制向量控制，来输出输出电压命令；开关模式生成电路(8)，用于根据该输出电压命令来生成用于PWM驱动电力转换器(1)的信号；以及全维磁通量速度观测器(9)，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来确定速度估算值和磁通量相位估算值。该交流电动机控制器还包括系数校正单元10，用于根据磁通量命令来校正由全维磁通量速度观测器(9)使用的行列式系数。

Description

交流电动机的不使用传感器的向量控制方法与向量控制器

技术领域

本发明涉及一种用于交流电动机，尤其是感应电动机的不使用速度传感器的向量控制方法与向量控制器。

背景技术

作为一种通常的用于感应电动机的速度估算方法和用于感应电动机的驱动装置，例如，日本专利特开平08-205599号公报(专利文献1)提出通过根据次级互联磁通量的估算值获取的次级互联磁通量的绝对值，来校正速度的估算值，以减小在全维磁通量速度观测器(all-dimensional magnetic flux speed observer)中速度估算值的误差。

此外，日本专利特开2002-136196号公报(专利文献2)提出，为了抑制由于在次级磁通量升高之前流入过大的转矩电流量的现象引起的冲击，在从用于生成转矩命令值的命令值生成单元到电压命令值计算电路的路径中插入有定时器、限制器设置计算单元和转矩限制器，通过该定时器对在使来自启动信号生成电路的启动信号生效之后经过的时间进行测量，通过限制器设置值计算单元基于所测量的值来计算转矩限制器值，并且将通过将转矩命令值限制到不高于转矩限制器值所获得的值设置为新的转矩命令值来执行平滑启动。

此外，日本专利特开平08-70599号公报(专利文献3)提出了一种方法，其中当速度估算值高于最大速度时，通过防止过度旋转的装置来将初级转轴的电流命令值设置为零，从而在感应电动机的无速度传感器的向量控制器中不产生加速方向的转矩，并且不过度旋转感应电动机，其中通过同维观测器和包括速度适应机制的速度适应次级磁通量观测器来估算感应电动机的实际速度值，并且通过电动机速度的估算值与电动机速度命令值的比较误差信号来控制电流控制部分，以控制向量。

将在上述专利文献1中提出的全维磁通量速度观测器的矩阵A，B和G(以下说明)的元素分别计算为在除了通常速度以外的速度不变的固定值。然而，当感应电动机具有容易磁饱和的性质时，互感随磁通量命令的水平(level)而变化。因此，若保持固定值，则速度估算值或者所估算的磁通量的相位就不精确，从而不能执行满足命令的操作。

此外，在上述专利文献1中提出的全维磁通量速度观测器中，磁通量或者速度是在离散值处理中估算的。为了简化观测器的计算，使用油滴初级近似(oiler primary approximation)。此外，假设在很短的时间(抽样时间)速度具有固定值，根据对这些固定值的计算来执行计算。然而，当具有小容量和小惯量的感应电动机在没有负载的状态下被突然加速时，速度在很短的时间(抽样时间)发生变化。在这种情况下，全维磁通量速度观测器中的速度估算值与感应电动机的实际速度相偏离。因此，出现了不稳定的控制状态，大量电流流入，或者在过滑状态(excessively slipping state)下运转，从而不能使感应电动机以稳定的方式运转。当加速时间短或者速度变化大时，尤其易于出现上述情况。另一方面，如果速度改变小，那么即使当加速时间短时，也难以出现上述情况。

此外，专利文献2中所述的方法用来处理具有大容量的感应电动机，其中次级磁通量的升高慢，从而不能解决上述在具有小容量和小惯量的感应电动机中的问题。通常，可以如专利文献2中一样在启动后立即降低转矩限制值。通过这种方法，即使当速度的变化慢时，也不能理想地操作转矩限制。

此外，在专利文献3中所述的方法用来通过速度适应次级磁通量观测器来估算并控制感应电动机的实际速度值。然而，这种方法是用于防止过速的方法，从而不能解决上述具有小容量和小惯量的感应电动机中的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于交流电动机的不使用速度传感器的向量控制方法和向量控制器，其中可以使全维磁通量速度观测器的速度估算值或者磁通量估算值与实际交流电动机的速度或者磁通量相一致。

此外，本发明的第二个目的是提供一种用于交流电动机的不使用速度传感器的向量控制方法和向量控制器，其中当速度变化大时，能实现没有不稳定控制的快速加速。

为了实现第一个目的，权利要求1中限定的发明提供了一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，该交流电动机包括：电力转换器，用于向交流电动机输出电能；励磁电流命令计算单元，用于针对任意磁通量命令，根据交流电动机的磁饱和性质来计算励磁电流命令；转矩电流命令计算单元，用于根据任意转矩命令和磁通量命令计算转矩电流命令；电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；坐标变换单元，用于将检测的电流变换到定子坐标系；向量控制和计算单元，用于根据励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；开关模式生成单元，用于根据输出电压命令产生用于PWM驱动电力转换器的信号；以及全维磁通量速度观测器，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中根据磁通量命令来校正全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

在权利要求1限定的发明中，由于可以使全维磁通量速度观测器中的速度估算值或者磁通量估算值与实际交流电动机的速度或者磁通量相一致，因此即使在易于磁饱和的交流电动机中也能精确地估算速度。

权利要求2限定的发明提供了一种根据权利要求1的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中基于交流电动机的互感的磁饱和性质的变化来校正行列式系数。

在权利要求2限定的发明中，通过考虑以下事实进行计算，即，当分别计算行列式系数时，需要进行基于交流电动机的互感的磁饱和性质的大量计算。于是，可以实现近似计算并且精确地估算速度。

权利要求3中限定的发明提供了一种根据权利要求1或2的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中根据磁通量水平来校正在全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数，所述磁通量水平是根据励磁电流命令而计算的。

在权利要求3限定的发明中，由于通过根据励磁电流命令计算磁通量模来计算磁通量水平，因此即使当磁通量命令突然变化时，也能充分跟随实际的磁通量。

权利要求4限定的发明提供了一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，包括：电力转换器，用于向交流电动机输出电能；励磁电流命令计算单元，用于针对任意磁通量命令，根据交流电动机的磁饱和性质来计算励磁电流命令；转矩电流命令计算单元，用于根据任意转矩命令和磁通量命令来计算转矩电流命令；电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；坐标变换单元，用于将检测的电流变换到定子坐标系；向量控制和计算单元，用于根据励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于PWM驱动电力转换器的信号；以及全维磁通量速度观测器，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中设置有系数校正单元，用于根据磁通量命令来校正全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

在权利要求4限定的发明中，由于可以使全维磁通量速度观测器的速度估算值或者磁通量估算值与实际交流电动机的速度或者磁通量相一致，因此即使在易于磁性饱和的交流电动机中也能精确地估算速度。

在权利要求5中限定的发明提供了一种根据权利要求4的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其中系数校正单元基于交流电动机的互感的磁饱和性质的变化来校正所述系数。

在权利要求5限定的发明中，通过考虑以下事实进行计算，即，当分别计算行列式系数时，需要基于交流电动机的互感的磁饱和性质的大量计算。于是，可以实现近似计算并且精确地估算速度。

在权利要求6中限定的发明提供了一种根据权利要求4或5的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其还包括：磁通量模计算单元，用于根据励磁电流命令来计算磁通量水平；以及系数校正单元，用于根据磁通量水平来校正在全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

在权利要求6限定的发明中，由于通过根据励磁电流命令计算磁通量模来计算磁通量水平，因此即使当磁通量命令突然变化时，也能充分跟随实际的磁通量。

此外，为了实现第二个目的，在权利要求7中限定的发明提供了一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，该交流电动机包括：电力转换器，用于向交流电动机输出电能；电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；坐标变换单元，用于将检测的电流变换到定子坐标系；速度控制单元，用于输出转矩电流命令，使得任意速度命令与交流电动机的速度估算值相一致；向量控制和计算单元，用于根据任意励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于PWM驱动电力转换器的信号；以及速度估算单元，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中当将速度偏差(即作为速度控制单元的输入的任意速度命令与速度估算值之间的偏差)输入速度控制单元时，限制该速度偏差，以不生成不低于速度估算单元的能力的加速，并且将该速度偏差输入速度控制单元。

在权利要求7限定的发明中，根据交流电动机可以以最短时间被加速的时间和速度估算单元可以以最短时间被加速的时间来限制输入速度控制单元的速度偏差值。因此，即使当将交流电动机突然加速或者减速时，也能以稳定的方式控制速度。

权利要求8中限定的发明提供了一种根据权利要求7的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中速度估算单元是包括全维观测器和速度估算器的全维磁通量速度观测器。

在权利要求8限定的发明中，通过全维磁通量速度观测器估算速度，使得可以使速度估算值与任意速度命令相一致。

权利要求9中限定的发明提供了一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其包括：电力转换器，用于向交流电动机输出电能；电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；坐标变换单元，用于将检测的电流变换到定子坐标系；速度控制单元，用于输出转矩电流命令，使得任意速度命令与交流电动机的速度估算值相一致；向量控制和计算单元，用于根据任意励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于PWM驱动电力转换器的信号；以及速度估算单元，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中设置有速度偏差限制单元，用于在将速度偏差(即作为速度控制单元的输入的任意速度命令与速度估算值之间的偏差)输入速度控制单元时，限制该速度偏差，以不生成不低于速度全维磁能量速度观测器的估算单元的能力的加速，并且将所限制的速度偏差输入速度控制单元。

在权利要求9限定的发明中，通过速度限制单元，根据可以以最短时间将交流电动机加速的时间和可以以最短时间将速度估算单元加速的时间来限制输入速度控制单元的速度偏差值。因此，即使当将交流电动机突然加速或者减速时，也能以稳定的方式控制速度。

权利要求10中限定的发明提供了一种根据权利要求9的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中速度估算单元是包括全维观测器和速度估算器的全维磁通量速度观测器。

在权利要求10限定的发明中，通过全维磁通量速度观测器估算速度，使得速度估算值可以与任意速度命令相一致。

如上所述，在根据本发明的第一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器中，由于可以使得全维磁通量速度观测器的速度估算值或者磁通量估算值与实际交流电动机的速度或者磁通量相一致，因此即使在易于磁性饱和的交流电动机中也能精确地估算速度，并且可以有效地提高速度精确度或者转矩精确度。

此外，在根据本发明的第二种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器中，根据可以以最短时间将交流电动机加速的时间和可以以最短时间将速度估算单元加速的时间来限制输入速度控制单元的速度偏差值。因此，即使当交流电动机被突然加速或者减速时，也能以稳定的方式有效地控制速度。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

图2是第一实施例中的励磁电流命令计算电路的框图。

图3是第一实施例中的转矩电流命令计算电路的框图。

图4是示出了根据本发明第二实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

图5是示出了根据本发明第三实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

图6是示出了根据本发明第四实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

在公式和附图中，在附图标记的下标中hut代表估算值，而ref代表命令值。

具体实施方式

现在将参照附图说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图1是示出了本发明中的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的第一实施例的结构框图。图2是示出了励磁电流命令计算电路的框图。图3是示出了转矩电流命令计算电路的框图。

在本实施例中的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器包括：电力转换器1，用于通过电力元件将三相交流电转换为直流电压，通过PWM(脉宽调制)控制系统将该直流电压转换为具有任意频率和电压的交流电，并且输出该交流电；感应电动机2，作为由从电力转换器1输出的交流电驱动的交流电动机的一种；电流检测电路3，用于检测提供给感应电动机的电流；坐标变换电路4，用于输出初级电流检测值i_sα、i_sβ，该检测值通过在定子坐标系中将在电流检测电路中检测的电流进行三相到两相的变换获得；励磁电流命令计算电路5，其输入图2中所示的任意磁通量命令Φ_ref，并且根据从铁心饱和系数计算单元11输出的磁饱和系数k_Φ与在磁通量命令100％时的无负载电流I_m0的乘积来计算励磁电流命令i_dref；转矩电流命令计算电路6，在转矩电流命令计算电路6中，如图3中所示，将任意转矩命令T_ref除以任意磁通量命令Φ_ref，根据该所得到的值和转矩电流转换因子k_it的乘积来计算出转矩电流命令i_qref；向量控制和计算单元7，用于根据励磁电流命令i_dref、转矩电流命令i_qref、初级电流检测值i_sα、i_sβ，和从下述全维磁通量速度观测器9输出的速度估算值ω_rhat以及磁通量相位估算值θ_hat来控制并计算向量，以输出输出电压命令V_sα、V_sβ；开关模式生成电路8，用于根据输出电压命令V_sα、V_sβ来生成用于驱动电力转换器1的信号；全维磁通量速度观测器9，其使用输出电压命令V_sα、V_sβ和初级电流检测值i_sα、i_sβ作为输入，并且通过全维观测器的连续形式解出感应电动机的电压和电流方程，以估算初级电流估算值i_sαhat、i_sβhat和磁通量估算值Φ_rαhat、Φ_rβhat；以及系统校正电路10，用于根据任意磁通量命令Φ_ref，校正和输出根据全维磁通量速度观测器9的矩阵A、B和G的元素中的各自的磁饱和性质改变的系数。

在本实施例中，全维磁通量速度观测器9包括全维观测器和根据感应电动机的电压和电流方程导出的速度估算器。该全维观测器包括下述分量。

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{r11}& 0& a_{r12}& -a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\\ 0& a_{r11}& a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}& a_{r12}\\ a_{r21}& 0& a_{r22}& -a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\\ 0& a_{r21}& a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}& a_{r22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\end{array}\right]...\left(1\right)$

$+\left[\begin{array}{cc}{b}_{11}& 0\\ 0& b_{11}\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{s\α}}\\ V_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{g}_1& -g_2\\ g_2& g_1\\ g_3& -g_4\\ g_4& g_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{s\α}}& -i_{\mathrm{s\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\β}}& -i_{\mathrm{s\βhat}}\end{array}\right]$

其中，

a_r11＝-R_s/(σL_s)-(1-σ)/(στ_r)

a_r12＝-(1/ρ)·1/τ_r

a_i12＝1/ρ

a_r21＝L_m/τ_r

a_r22＝-1/τ_r

a_i22＝1

b₁₁＝1/σL_s

g₁＝(L-1)(1/σ)(R_s/L_s+1/τ_r)

g₂＝-(L-1)

g₃＝L(L-1)(L_rR_s/L_m)-(L-1)(L_sR_r/L_m)

g₄＝-(L-1)ρ

σ＝1-L_m ²/(L_s·L_r)

τ_r＝L_r/R_r

ρ＝-(σ·L_s·L_r)/L_m

R_s：初级电阻

R_r：次级电阻

L_m：互感

L_s：初级自感

L_r：次级自感

ω_rhat：速度估算值

L：观测器增益

i_sα：初级电流检测值的α轴分量

i_sβ：初级电流检测值的β轴分量

V_sα：初级电压的α轴分量

V_sβ：初级电压的β轴分量

i_sαhat：初级电流估算值的α轴分量

i_sβhat：初级电流估算值的β轴分量

Φ_rαhat：磁通量估算值的α轴分量

Φ_rβhat：磁通量估算值的β轴分量

可以如下述公式所示，根据初级电流检测值i_sα和i_sβ、初级电流估算值i_sαhat和i_sβhat以及磁通量估算值Φ_rαhat和Φ_rβhat来估算出速度估算值ω_rhat。

ω_rhat＝k_ωp{Φ_rβhat(i_sα-i_sαhat)-Φ_rαhat(i_sβ-i_sβhat)}     …(2)

      +k_ωi∫{Φ_rβhat(i_sα-i_sαhat)-Φ_rαhat(i_sβ-i_sβhat}dt

实际上，为了在软件中实现，进行离散处理。可以根据通过根据初级电流检测值i_sα(k)和i_sβ(k)、初级电流估算值i_sαhat(k)和i_sβhat(k)以及磁通量估算值Φ_rαhat(k)和Φ_rβhat(k)对公式(2)进行离散处理而获得的下述公式来估算在kT_s(T_s：抽样时间)时间的速度估算值ω_rhat(k)。

ω_rhat＝k_ωp(k){Φ_rβhat(k)(i_sα(k)-i_sαaht(k))-Φ_rαhat(k)

$(i_{\mathrm{s\β}}\left(k\right)-i_{\mathrm{s\βhat}}\left(k\right))\}+\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{\mathrm{\ωi}}\{{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\left(n\right)\left(i_{\mathrm{s\α}}\right(n)...\left(3\right)$

        -i_sαhat(n))-Φ_rαhat(n)(i_sβ(n)-i_sβhat(n))}

类似地，根据通过公式(1)的全维磁通量观测器1的后向差分获得的下述公式(4)的连续公式，估算在(k+1)T_s时的初级电流估算值i_sαhat(k+1)和i_sβhat(k+1)，以及磁通量估算值Φ_rαhat(k+1)和Φ_rβhat(k+1)。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}(k+1)\\ i_{\mathrm{s\βhat}}(k+1)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}(k+1)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}(k+1)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1+a_{r11}{T}_s& 0& a_{r12}{T}_s& -a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& 1+a_{r11}{T}_s& a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r12}{T}_s\\ a_{r21}{T}_s& 0& 1+a_{r22}{T}_s& -a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& a_{r21}{T}_s& a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r22}{T}_s\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\left(k\right)\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\left(k\right)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\left(k\right)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\left(k\right)\end{array}\right]$

$+\left[\begin{array}{cc}{b}_{11}{T}_s& 0\\ 0& b_{11}{T}_s\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{s\α}}\left(k\right)\\ V_{\mathrm{s\β}}\left(k\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{g}_1{T}_s& -g_2{T}_s\\ g_2{T}_s& g_1{T}_s\\ g_3{T}_s& -g_4{T}_s\\ g_4{T}_s& g_3{T}_s\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{s\α}}\left(k\right)& -i_{\mathrm{s\αhat}}\left(k\right)\\ i_{\mathrm{s\β}}\left(k\right)& -i_{\mathrm{s\βhat}}\left(k\right)\end{array}\right]...\left(4\right)$

此外，通过下述公式(5)来估算磁通量相位估算值θ_hat(k+1)。

θ_hat(k+1)＝tan^-1(Φ_rβhat(k+1)/Φ_rαhat(k+1))      …(5)

在全维观测器中，将矩阵A、B和G分别如下定义。

$A=\left[\begin{array}{cccc}1+a_{r11}{T}_s& 0& a_{r12}{T}_s& -a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& 1+a_{r11}{T}_s& a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r12}{T}_s\\ a_{r21}{T}_s& 0& 1+a_{r22}{T}_s& -a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& a_{r21}{T}_s& a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r22}{T}_s\end{array}\right]...\left(6\right)$

$B=\left[\begin{array}{cc}{b}_{11}{T}_s& 0\\ 0& b_{11}{T}_s\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]...\left(7\right)$

$G=\left[\begin{array}{cc}{g}_1{T}_s& -g_2{T}_s\\ g_2{T}_s& g_1{T}_s\\ g_3{T}_s& -g_4{T}_s\\ g_4{T}_s& g_3{T}_s\end{array}\right]...\left(8\right)$

其中，如公式(1)中定义的，通过初级电阻R_s、次级电阻R_r、互感L_m、初级自感L_s和次级自感L_r计算a_r11，a_r12，a_i12，a_r21，a_r22，a_i22，b₁₁，g₁，g₂，g₃和g₄。通常，在初始化处理期间这些系数作为常数计算，并在全维观测器的计算中作为固定值计算。

通常，使用全维磁通量速度观测器9从而可以精确地估算感应电动机的速度。然而，当感应电动机易于磁性饱和时，全维磁通量观测器9的速度估算值或者磁通量估算值与电动机的实际值不一致。结果，感应电动机不稳定，这是不理想的，并且不能临时启动。

前面在磁饱和系数计算电路中定义了感应电动机的磁饱和性质。在此，假设在磁通量命令为100％时磁饱和系数为1.0，通过使用磁通量命令为70％时的磁饱和系数k_Φ1和磁通量命令为130％时的磁饱和系数k_Φ2的线性近似，来表示磁饱和性质。当感应电动机难以磁性饱和时，k_Φ1＝0.7，以及k_Φ2＝1.3。然而，当感应电动机易于磁性饱和时，k_Φ1＜0.7，并且k_Φ2＞1.3。当感应电动机更容易磁性饱和时，k_Φ1变得更小而k_Φ2变得更大。其中，当如下述公式(9)所示的磁通量命令Φ_ref与磁饱和系数k_Φ之比k_m接近1时，难以出现磁饱和，而当k_m小于1时，易于出现磁饱和。

k_m＝Φ_ref/k_Φ               …(9)

磁通量命令Φ_ref与磁饱和系数k_Φ的比值k_m表示互感L_m的磁饱和性质。

本实施例旨在通过考虑互感L_m的磁饱和性质来进行全维磁通量速度观测器9的计算。

通过下述公式(10)表示与任意磁通量命令Φ_ref相关的互感L_m。

L_m＝L_m0k_m                                         …(10)

在这种情况下，计算L_m0作为在磁通量命令Φ_ref是100％时的互感。当上述公式代入a_r11、a_r12、a_i12、a_r21、a_r22、a_i22、b₁₁、g₁、g₂、g₃和g₄进行计算时，需要大量的计算。于是，根据在磁通量命令Φ_ref＝100％时的互感L_m0预先计算在磁通量命令Φ_ref＝100％时的a_r110、a_r120、a_i120、a_r210、a_r220、a_i220、b₁₁₀、g₁₀、g₂₀、g₃₀和g₄₀。当给出磁通量命令Φ_ref时，对预先计算的值进行近似改变以得到下述公式(11)。

a_r11＝a_r110

a_r12＝a_r120/k_m

a_i12＝a_i120

a_r21＝a_r210

a_r22＝a_r220/k_m

a_i22＝a_i220

b₁₁＝b₁₁₀

g₁＝g₁₀

g₂＝g₂₀

g₃＝g₃₀

g₄＝g₄₀

                                             …(11)

于是，可以使全维磁通量速度观测器9的速度估算值或者磁通量估算值与感应电动机的实际速度或者磁通量相一致。因此，可以获得用于感应电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器，其中即使在感应电动机易于被磁性饱和时，也可以精确地估算速度。

(第二实施例)

现在，将参照附图说明本发明的第二实施例。图4是示出了第二实施例中用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

本实施例的特征在于设置有磁通量模计算电路12，其通过使用作为励磁电流命令计算电路5的输出的励磁电流命令i_dref计算磁通量水平Φ_lvl，以向系数校正电路10提供该磁通量水平。其他结构与图1中示出的第一实施例的结构相同，不再赘述。

在上述第一实施例中，对于任意磁通量命令Φ_ref，根据公式(8)计算磁通量命令Φ_ref与磁饱和系数k_Φ的比k_m。于是，根据公式(11)对通过全维磁通量速度观测器9的矩阵A、B和G的各个元素的磁饱和性质而变化的系数进行校正。然而，第二实施例考虑到由于感应电动机的磁通量仅由第二电路的时间常数改变，因此即使磁通量命令Φ_ref急剧改变，也不能跟随实际磁通量。

计算从磁通量模计算电路12输出的磁通量水平Φ_lvl与磁饱和系数k_Φ的下述比值k_m。

k_m＝Φ_lvl/k_Φ                                    …(12)

然后，预先计算在磁通量水平Φ_lvl＝100％时的a_r110、a_r120、a_i120、a_r210、a_r220、a_i220、b₁₁₀、g₁₀、g₂₀、g₃₀和g₄₀。当给出Φ_lvl时，近似和改变预先计算的值以得到下述公式(13)。

a_r11＝a_r110

a_r12＝a_r120/k_m

a_i12＝a_i120

a_r21＝a_r210

a_r22＝a_r220/k_m

a_i22＝a_i220

b₁₁＝b₁₁₀

g₁＝g₁₀

g₂＝g₂₀

g₃＝g₃₀

g₄＝g₄₀

                                                 …(13)

于是，可以使全维磁通量速度观测器9的速度估算值或者磁通量估算值与感应电动机的实际速度或者磁通量相一致。因此，可以获得用于的感应电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器，其中即使在易于磁性饱和的感应电动机中，也可以精确地估算速度。

在上述第一实施例和第二实施例中，在全维磁通量速度观测器中估算初级电流估算值和磁通量估算值。然而，即使当变形电压和电流方程以计算作为用于形成初级电流估算值和磁通量的电流的次级场电流估算值时，也可以实现与上述相同的效果。

此外，在上述实施例中，使用全维磁通量速度观测器的输入作为输出电压命令，然而，可以通过使用电压检测器的电压检测值来将其代替，并具有相同的效果。

此外，上述实施例提出不使用速度传感器的控制器。然而，即使当在具有速度传感器的控制器中使用全维磁通量速度观测器来控制磁通量时，也可以实现相同的效果。此外，当速度估算方法使用了在日本专利特开平08-205599号公报中提出的方法时，可以得到相同的效果。此外，在上述实施例中，在任意三点处近似铁心饱和系数计算电路的磁饱和性质。然而，当在多点处近似磁饱和性质时，当通过任意函数给出磁饱和性质时，或者当对磁饱和性质列表以使用表格时，可以获得更好的效果。

(第三实施例)

图5是示出根据第三实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构框图。

在本实施例中用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器包括：电力转换器1，用于通过电力元件将三相交流电转换为直流电压，通过PWM控制系统将该直流电压转换为具有任意频率和电压的交流电，并且输出该交流电；感应电动机2，作为一种由从电力转换器1输出的交流电驱动的交流电动机；电流检测电路3，用于检测提供给感应电动机的电流；坐标变换电路4，用于输出初级电流检测值i_sα、i_sβ，该检测值通过在定子坐标系中将电流检测电路中检测的电流进行三相到两相的变换获得；速度偏差限制电路21，用于限制任意速度命令与感应电动机的速度估算值之间的偏差；速度控制电路22，用于输出转矩电流命令使得速度偏差为零，即，任意速度命令与感应电动机的速度估算值相一致；向量控制和计算单元7，用于根据励磁电流命令i_dref、转矩电流命令i_qref、初级电流检测值i_sα、i_sβ和从下述全维磁通量速度观测器9输出的速度估算值ω_rhat以及磁通量相位估算值θ_hat来控制并计算向量，以输出输出电压命令V_sα、V_sβ；开关模式生成电路8，用于由输出电压命令V_sα、V_sβ产生驱动电力转换器1的信号；全维磁通量速度观测器9，其使用输出电压命令V_sα、V_sβ和初级电流检测值i_sα、i_sβ作为输入，并且通过全维观测器的连续形式解出感应电动机的电压和电流方程，以根据初级电流检测值i_sα、i_sβ、初级电流估算值i_sαhat、i_sβaht和磁通量估算值Φ_rαhat、Φ_rβhat来估算初级电流估算值i_sαhat、i_sβhat和磁通量估算值Φ_rαhat、Φ_rβhat，以及速度估算值ω_rhat和磁通量相位估算值θ_aht。

在本实施例中，全维磁通量速度观测器9包括全维观测器和根据感应电动机的电压和电流方程导出的速度估算器。该全维观测器包括下述分量。

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{r11}& 0& a_{r12}& -a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\\ 0& a_{r11}& a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}& a_{r12}\\ a_{r21}& 0& a_{r22}& -a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\\ 0& a_{r21}& a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}& a_{r22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\end{array}\right]...\left(14\right)$

$+\left[\begin{array}{cc}b11& 0\\ 0& b_{11}\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{s\α}}\\ V_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{g}_1& -g_2\\ g_2& g_1\\ g_3& -g_4\\ g_4& g_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{s\α}}& i_{\mathrm{s\αhat}}\\ i_{\mathrm{s\β}}& i_{\mathrm{s\βhat}}\end{array}\right]$

其中，

a_r11＝-R_s/(σL_s)-(1-σ)/(στ_r)

a_r12＝-(1/ρ)·1/τ_r

a_i12＝1/ρ

a_r21＝L_m/τ_r

a_r22＝-1/τ_r

a_i22＝1

b₁₁＝1/σL_s

g₁＝(L-1)(1/σ)(R_s/L_s+1/τ_r)

g₂＝-(L-1)

g₃＝L(L-1)(L_rR_s/L_m)-(L-1)(L_sR_r/L_m)

g₄＝-(L-1)ρ

σ＝1-L_m ²/(L_s·L_r)

τ_r＝L_r/R_r

ρ＝-(σ·L_s·L_r)/L_m

R_s：初级电阻

R_r：次级电阻

L_m：互感

L_s：初级自感

L_r：次级自感

ω_rhat：速度估算值

L：观测器增益

i_sα：初级电流检测值的α轴分量

i_sβ：初级电流检测值的β轴分量

V_sα：初级电压的α轴分量

V_sβ：初级电压的β轴分量

i_sαhat：初级电流估算值的α轴分量

i_sβhat：初级电流估算值的β轴分量

Φ_rαhat：磁通量估算值的α轴分量

Φ_rβhat：磁通量估算值的β轴分量

可以根据下述公式，通过初级电流检测值i_sα和i_sβ、初级电流估算值i_sαhat和i_sβhat以及磁通量估算值Φ_rαhat和Φ_rβaht来估算出速度估算值ω_rhat。

ω_rhat＝k_ωp{Φ_rβhat(i_sα-i_sαhat)-Φ_rαhat(i_sβ-i_sβhat)}

+k_ωi∫{Φ_rβhat(i_sα-i_sαhat)-Φ_rahat(i_sβ-i_sβhat)}dt

                                                         …(15)

实际上，为了在软件中实现，进行离散处理。可以按照通过根据初级电流检测值i_sα(k)和i_sβ(k)、初级电流估算值i_sαhat(k)和i_sβhat(k)以及磁通量估算值Φ_rαhat(k)和Φ_rβhat(k)进行公式(15)的离散处理而获得的下述公式，来估算在kT_s(T_s：抽样时间)时的速度估算值ω_rhat(k)。

ω_rhat＝k_ωp(k){Φ_rβhat(k)(i_sα(k)-i_sαhat(k))-Φ_rαhat(k)(i_sβ(k)-i_sβhat(k))}

$+\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{\mathrm{\ωi}}\{{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\left(n\right)(i_{\mathrm{s\α}}\left(n\right)-i_{\mathrm{s\αhat}}\left(n\right))-{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\left(n\right)(i_{\mathrm{s\β}}\left(n\right)-i_{\mathrm{s\βhat}}\left(n\right))\}...\left(16\right)$

类似地，根据通过公式(14)的全维磁通量观测器1的后向差分获得的下述公式(17)的连续公式，来估算在(k+1)T_s时的初级电流估算值i_sαhat(k+1)和i_sβaht(k+1)，以及磁通量估算值Φ_rαhat(k+1)和Φ_rβhat(k+1)。

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}(k+1)\\ i_{\mathrm{s\βhat}}(k+1)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}(k+1)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}(k+1)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}1+a_{r11}{T}_s& 0& a_{r12}{T}_s& -a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& 1+a_{r11}{T}_s& a_{i12}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r12}{T}_s\\ a_{r21}{T}_s& 0& 1+a_{r22}{T}_s& -a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s\\ 0& a_{r21}{T}_s& a_{i22}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rhat}}\left(k\right)T_s& a_{r22}{T}_s\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{a\αhat}}\left(k\right)\\ i_{\mathrm{s\βhat}}\left(k\right)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\αhat}}\left(k\right)\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{r\βhat}}\left(k\right)\end{array}\right]$

$+\left[\begin{array}{cc}{b}_{11}{T}_s& 0\\ 0& b_{11}{T}_s\\ 0& 0\\ 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{s\α}}\left(k\right)\\ V_{\mathrm{s\β}}\left(k\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{g}_1{T}_s& -g_2{T}_s\\ g_2{T}_s& g_1{T}_s\\ g_3{T}_s& -g_4{T}_s\\ g_4{T}_s& g_3{T}_s\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{s\α}}\left(k\right)& -i_{\mathrm{s\αhat}}\left(k\right)\\ i_{\mathrm{s\β}}\left(k\right)& -i_{\mathrm{s\βhat}}\left(k\right)\end{array}\right]...\left(17\right)$

此外，通过下述公式(18)来估算磁通量相位估算值θ_hat(k+1)。

θ_hat(k+1)＝tan^-1(Φ_rβhat(k+1)/Φ_rαhat(k+1))      …(18)

现在，下面将说明本实施例的特征。在该控制器中，为了使得感应电动机2的速度能够与任意速度命令相一致，全维磁通量速度观测器9估算速度，以使得速度估算值能够与任意速度命令相一致。这一方法通常不存在问题。然而，当具有小容量和小惯量的感应电动机2在没有负载的状态下突然加速时，速度会在非常短的时间(抽样时间)段内发生改变。于是，全维磁通量速度观测器9中的速度估算值偏离了感应电动机2的实际速度。于是，出现不稳定的控制状态，流入大量电流或者在过滑状态下进行运转，从而感应电动机2不能以稳定的方式运转。通常，将抽样时间缩短或者采用用于改进速度估算系统的方法。然而，存在着由于各种限制不能实现上述方法的情况。当加速时间短或速度变化大时，该现象尤其易于出现。另一方面，即使当加速时间短时，如果速度变化小，那么难以出现上述情况。于是，预先测量能够以最短时间将全维磁通量速度观测器9加速的时间。

然后，根据感应电动机2的单体惯量和可输出的最大转矩来计算出能够以最短时间将感应电动机2加速的时间。将感应电动机2能够以最短时间被加速的时间与预先获得的全维磁通量速度观测器9能够以最短时间被加速的时间进行比较。当感应电动机2能够以最短时间被加速的时间比后者大时，将速度偏差限制电路21的限制值设置为最大值。当感应电动机2能够以最短时间被加速的时间比后者短时，用先前获得的全维磁通量速度观测器9能够以最短时间被加速的时间减去感应电动机2能够以最短时间被加速的时间。将所得值除以感应电动机2能够以最短时间被加速的时间。用所得值乘以速度偏差限制电路21的限制值的最大值。于是，将所得到的值设置为速度偏差限制电路21的限制值。通过这种方法，不仅可以防止在比全维磁通量速度观测器9能够以最短时间被加速的时间短的时间内加速，而且当速度改变小时可以尽可能多地使用加速能力。

如上所述，根据感应电动机2能够以最短时间被加速的时间和全维磁通量速度观测器9能够以最短时间被加速的时间，通过速度偏差限制电路21来限制输入速度控制电路12的速度偏差值。于是，可以获得用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器，其中即使当感应电动机2突然加速和减速时，也能以稳定的方式控制速度。

(第四实施例)

图6是示出了根据本实施例的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器的结构。

本实施例中的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器包括：电力转换器1，用于通过电力元件将三相交流电转换为直流电压，通过PWM控制系统将该直流电压转换为具有任意频率和电压的交流电，并且输出该交流电；感应电动机2，作为一种由从电力转换器1输出的交流电驱动的交流电动机；电流检测电路3，用于检测提供给感应电动机2的电流；坐标变换电路4，用于输出初级电流检测值i_sα和i_sβ，该检测值通过在定子坐标系中对在电流检测电路中检测的电流进行三相到两相的变换而获得；速度偏差限制电路21，用于限制任意速度命令与感应电动机的速度估算值之间的偏差；速度控制电路22，用于输出转矩电流命令使得速度偏差为零，即，任意速度命令与感应电动机的速度估算值相一致；向量控制和计算单元7，用于根据励磁电流命令i_dref、转矩电流命令i_qref、初级电流检测值i_sα和i_sβ，和从下述速度估算器23输出的速度估算值ω_rhat来控制并计算向量，以输出输出电压命令V_sα、V_sβ；开关模式生成电路8，用于根据输出电压命令V_sα、V_sβ生成驱动电力转换器1的信号；以及速度估算器23，其使用输出电压命令V_sα、V_sβ和初级电流检测值i_sα、i_sβ作为输入，来估算感应电动机2的速度估算值ω_rhat。

现在，下面将说明本实施例的特征。在该控制器中，为了使得感应电动机2的速度与任意的速度命令相一致，速度估算器23估算速度以使得速度估算值与任意速度命令相一致。这种方法通常没有问题。然而，当将具有小容量和小惯量的感应电动机2在没有负载的状态下突然加速时，速度估算值会偏离感应电动机2的实际速度。于是，出现不稳定的控制状态，流入大量电流或者在过滑状态下进行运转，从而感应电动机2不能以稳定的方式运转。当加速时间短或速度变化大时，该现象尤其易于出现。另一方面，即使当加速时间短时，如果速度变化小，那么也难以出现上述情况。

于是，对速度估算器能够以最短时间加速的时间进行预先测量。然后，根据感应电动机2的单体惯量和可输出的最大转矩来计算出感应电动机2能够以最短时间加速的时间。将感应电动机2能够以最短时间加速的时间与先前获得的速度估算器能够以最短时间加速的时间进行比较。当感应电动机2能够以最短时间加速的时间比后者长时，将速度偏差限制电路21的限制值设置为最大值。当感应电动机2能够以最短时间加速的时间比后者短时，用先前获得的速度估算器能够以最短时间被加速的时间减去感应电动机2能够以最短时间被加速的时间期间。用所得值除以感应电动机2能够以最短时间加速的时间。用所得值乘以速度偏差限制电路21的限制值的最大值。然后，将所得值设置为速度偏差限制电路21的限制值。

通过这种方法，不仅可以防止在比速度估算器能够以最短时间被加速的时间短的时间内加速，而且当速度偏差小的时候可以尽可能多地使用加速能力。

如上所述，根据感应电动机2能够以最短时间被加速的时间和速度估算器能够以最短时间加速的时间，通过速度偏差限制电路21限制输入速度控制电路22的速度偏差值。由此，可以获得用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器，其中即使当感应电动机2突然加速和减速时，也能以稳定的方式控制速度。

产业可应用性

根据第一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法和向量控制器，由于可以使全维磁通量速度观测器的速度估算值或者磁通量估算值与交流电动机的实际速度或者磁通量相一致，因此即使在易于磁性饱和的交流电动机中也可以精确估算速度。可以有效地提高速度精度或者转矩精度。

此外，根据交流电动机能够以最短时间加速的时间和速度估算单元能够以最短时间被加速的时间，来限制输入速度控制单元的速度偏差值。因此，即使当交流电动机被突然加速或者减速时，也能以稳定的方式有效地控制速度。

在上述实施例中，说明了采用感应电动机作为交流电动机的示例。然而，可以使用任一种包括其中具有永磁铁的同步电动机的交流电动机或者其他可以实现向量控制的交流电动机，并会具有相同的效果。

Claims (10)

1.一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，

该交流电动机包括：

电力转换器，用于向交流电动机输出电力；

励磁电流命令计算单元，用于针对任意磁通量命令，根据交流电动机的磁饱和性质来计算励磁电流命令；

转矩电流命令计算单元，用于根据任意转矩命令和磁通量命令来计算转矩电流命令；

电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；

坐标变换单元，用于将检测的电流变换到定子坐标系；

向量控制和计算单元，用于根据励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；

开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于脉宽调制驱动电力转换器的信号；以及

全维磁通量速度观测器，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中

根据磁通量命令来校正全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

2.根据权利要求1所述的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中

基于交流电动机的互感的磁饱和性质的变化来校正行列式系数。

3.根据权利要求1或2所述的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中

根据通过励磁电流命令计算的磁通量水平，来校正在全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

4.用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其包括：

电力转换器，用于向交流电动机输出电力；

励磁电流命令计算单元，用于针对普通磁通量命令，根据交流电动机的磁饱和性质来计算励磁电流命令；

转矩电流命令计算单元，用于根据任意转矩命令和磁通量命令来计算转矩电流命令；

电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；

坐标变换单元，用于将检测的电流变换成定子坐标系；

向量控制和计算单元，用于根据励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；

开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于脉宽调制驱动电力转换器的信号；以及

全维磁通量速度观测器，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，在其中

设置有系数校正单元，用于根据磁通量命令来校正全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

5.根据权利要求4所述的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其中

系数校正单元，其基于交流电动机的互感的磁饱和性质的变化来校正所述系数。

6.根据权利要求4或5所述的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，还包括：

磁通量模计算单元，用于根据励磁电流命令来计算磁通量水平；以及

系数校正单元，用于根据磁通量水平来校正在全维磁通量速度观测器中使用的行列式系数。

7.用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，

该交流电动机包括：

电力转换器，用于向交流电动机输出电力；

电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；

坐标变换单元，用于将检测的电流变换成定子坐标系；

速度控制单元，用于输出转矩电流命令，使得任意速度命令与交流电动机的速度估算值相一致；

向量控制和计算单元，用于根据任意励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；

开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于脉宽调制驱动电力转换器的信号；以及

速度估算单元，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，其中

当将作为任意速度命令与速度估算值之间的偏差的速度偏差输入速度控制单元时，限制该速度偏差，以不生成不低于速度估算单元的能力的加速，并且将该速度偏差输入速度控制单元，所述任意速度命令作为速度控制单元的输入。

8.根据权利要求7的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制方法，其中

速度估算单元是包括全维观测器和速度估算器的全维磁通量速度观测器。

9.一种用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其包括：

电力转换器，用于向交流电动机输出电力；

电流检测单元，用于检测提供给交流电动机的电流；

坐标变换单元，用于将检测的电流变换成定子坐标系；

速度控制单元，用于输出转矩电流命令，使得任意速度命令与交流电动机的速度估算值相一致；

向量控制和计算单元，用于根据任意励磁电流命令、转矩电流命令、坐标变换后的电流检测值、速度估算值和磁通量相位估算值来控制并计算向量，以输出输出电压命令；

开关模式生成单元，用于根据输出电压命令来生成用于脉宽调制驱动电力转换器的信号；以及

速度估算单元，用于根据输出电压命令和坐标转换后的电流检测值来估算速度估算值和磁通量相位估算值，在其中

设置有速度偏差限制单元，用于当将作为任意速度命令与速度估算值之间的偏差的速度偏差输入速度控制单元时，限制该速度偏差，以不生成不低于速度估算单元的能力的加速，并且将该速度偏差输入速度控制单元，所述任意速度命令作为速度控制单元的输入。

10.根据权利要求9所述的用于交流电动机的不使用传感器的向量控制器，其中

速度估算单元是包括全维观测器和速度估算器的全维磁通量速度观测器。

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