CN1976213B - 用于控制ac电机的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了以下元件：向感应电机提供期望初级电压(v1)的逆变器，检测从逆变器到感应电机的初级电流(i1)的电流感应器，生成电压指定值(v1 *)以便生成电压v1的电压指定值计算单元，计算感应电机处于空载时的旋转速度的估算值(ωr #)的空载时间速度估算单元，以及控制这些单元工作的时序电路。空载时间速度估算单元基于在感应电机处于空载时绕组之间形成短路的情形中的电流值而转换用于导出估算值的方法。

Description

用于控制AC电机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制AC电机的方法，其中在从变压变频逆变器向AC电机提供电源时执行AC电机的变速控制，尤其涉及用于在电机空载时导出旋转速度估算值的方法。
背景技术
近来，日本专利No.3,636,340与JP-A-11-346500中所公开的方法已成为公知的方法，这些方法用于在驱动AC电机的变压变频逆变器(在下文中简称为逆变器)停止、且AC电机空载的状态下重新启动时，例如在从作为逆变器输入电源的商用电源的瞬间服务中断等中恢复之后重新启动时控制AC电机。
在一种控制方法中，其中当AC电机处于空载时，构成主电路的半导体开关器件的至少之一闭合和断开以在电机的绕组之间形成短路，并且电机的旋转速度的估算值根据此时流过的绕组电流来计算，例如，在No.3,636,340中所公开的控制方法中，使用此时AC电机的感生电压。因此，它可应用于具有永磁场的同步电机、或存在残余电压的感应电机，但是它不能应用于残余电压被衰减的感应电机中。
在一种控制方法中，其中当AC电机处于空载时，电机旋转速度的估算值根据从逆变器向电机提供的电压或电流来计算，例如在JP-A-11-346500所公开的控制方法中，如果此时在感应电机中存在残余电压，则它会影响旋转速度估算值的计算。因此，必须在残余电压充分衰减后执行计算。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于控制AC电机的方法，以便不管AC电机处于空载时的状态如何都能够估算电机的旋转速度。
根据本发明第一方面，一种用于控制AC电机的方法，其中在从变压变频逆变器向AC电机提供电源时执行AC电机的变速控制，该方法包括：闭合和断开构成主电路的半导体开关器件的至少之一以在电机处于空载时，在电机的绕组之间形成短路；基于此时流过的绕组电流值转换导出电机的旋转速度估算值的方法；以及基于结果旋转速度估算值从逆变器指定电源以重新启动电机。
根据本发明的第二方面，在根据本发明第一方面的用于控制AC电机的方法中，当绕组电流等于或大于预定下限值时，半导体开关器件再次闭合和断开，以在电机的绕组之间形成短路，并基于两个绕组电流值导出电机的旋转速度估算值。
此外，根据本发明的第三方面，在根据本发明第一或第二方面的用于控制AC电机的方法中，当绕组电流值小于预定下限值时，基于逆变器新向电机提供的电压或电流导出电机的旋转速度估算值。
根据本发明，闭合和断开构成逆变器主电路的半导体开关器件的至少之一以在电机的绕组之间形成短路，并且用于导出电机的旋转速度估算值的方法在此时流过的绕组电流值等于或大于预定下限值的情形与绕组电流值小于下限值的情形之间转换。
附图说明
图1是示出本发明一实施例的电路图。
图2是用于说明图1操作的流程图。
图3示出用于说明图2操作的波形。
图4示出用于说明图2操作的波形。
具体实施方式
图1是示出本发明一实施例的电路图。标号1表示作为AC电机的感应电机，2表示向感应电机1提供期望初级电压(v1)的逆变器，3表示检测从逆变器2到感应电机1的初级电流(i1)的电流检测器，4表示生成电压指定值(v1 *)以便生成以上电压v1的电压指定值计算单元，5表示计算当感应电机1处于空载时旋转速度的估计值(ωr #)的空载时间速度估算单元，而6表示命令逆变器2、电压指定值计算单元4、空载时间估算单元5等的操作的时序电路。
作为基于来自时序电路6的序列信号的感应电机1的正常操作，电压指定值计算单元4以从外部等指定的感应电机1的初级角频率指定值(ω1)和通过对ω1进行时间积分所获得的相位角指定值(θ1)为基础，根据对电流检测器3检测到的感应电机1的电流i1进行坐标变换得到的d-q轴上的各个电流及感应电机1的电机常数，计算出d-q轴上的各个电压指定值。该电压指定值计算单元4通过基于以上值θ1的坐标变换生成上述电压v1。
接着，在下文中将参考图2所示空载时间速度估算单元5的操作的流程图以及图3和4所示的工作波形，来描述当感应电机1处于空载时用于导出以上值ωr #的方法。
在图2中，例如，当时序电路6检测到作为逆变器2的输入电源的商用电源等的瞬间服务中断，关断逆变器2的主电路的脉冲，然后检测到该瞬间服务中断的恢复时，主电路的半导体器件的至少之一被闭合和断开以在定子绕组上形成短路(例如，闭合主电路上支路上的半导体开关器件、并断开下支路上的半导体开关器件)。在下文中，这些上支路和下支路的状态被称为零电压(步骤S1)。因为定子绕组被短路，所以反电动势使电流流过绕组。因此，存储由电流检测器3在零电压时段T1过去之前立即检测到的感应电机1的绕组电流的检测值i1(T1)，如图3所示，并确定该值与下限值ith之间的关系(步骤S2)。当保持i1(T1)≥ith时，逆变器2的主电路的脉冲被关断且过程跳转到步骤S3。当保持i1(T1)<ith时，逆变器2的主电路的脉冲被关断且过程跳转到步骤S5。
接着，在步骤S3，在从出现前一(第一)零电压开始过了时段T2之后，再次设置零电压状态(第二次)。如图3所示，存储由电流检测器3在T2之后的零电压时段过了T1之前立即检测到的感应电极1的绕组电流的检测值i1(T1+T2)(步骤S4)。根据下面公式(1)和(2)，根据将存储值i1(T1)与i1(T1+T2)转换到α-β轴所获得的值来计算电流矢量相位角(Θ1)。
Θ1(T1)＝tan-1{i1β(T1)/i1α(T1)}(1)
Θ1(T1+T2)＝tan-1{i1β(T1+T2)/i1α(T1+T2)}(2)
根据公式(1)和(2)，感应电机1在(T1+T2)的旋转速度的估算值(ωr #)通过下面公式(3)来表达。
ωr #(T1+T2)＝{Θ1(T1+T2)-Θ1(T1)}/T2(3)
在步骤S5，由电流检测器3在第一零电压时段检测到的感应电机1的绕组电流的检测值i1(T1)小于下限值ith。因为感应电机1的旋转速度的估算值(ωr #)是根据基于零电压时的电流的公式(1)到(3)导出的，所以该值包括许多错误。为了避免这些，向感应电机1提供电压或电流的电压指定值是根据来自时序电路6的命令从电压指定值计算单元4到逆变器2新生成的，并持续一段预定时间。因而，由感应电机1、电压值定值计算单元4、以及逆变器2构成的闭合回路是自振荡的。因为在此时，例如图4所示I(α)的正弦波的一个周期，测量将通过电流检测器3检测的感应电机1的初级电流的检测值i1变换到α-β轴所获得的值，所以该测量值对应于此时感应电机1的旋转速度的估算值(ωr #)。
即，从逆变器2向感应电机1提供初级电压，该初级电压具有基于由空载时间速度估算单元5在感应电机1处于空载时所获得的感应电机1的旋转速度估算值的电压与频率，由此能够重新启动感应电机1而不引起任何冲击。
在以上实施例中，描述了使用感应电机的情形。然而，当也使用永磁同步电机时，根据本发明的控制方法能够在空载时重新启动同步电机而不引起任何冲击。

Claims (1)

1.一种控制AC电机的方法，其中在从变压变频逆变器向所述AC电机提供电源时执行所述AC电机的变速控制，其特征在于，所述方法包括：
闭合和断开构成所述逆变器的主电路的半导体开关器件的至少之一，以在所述电机处于空载时在所述电机的绕组之间形成短路；
基于此时流过的第一绕组电流值选择导出所述电机的旋转速度估算值的方法，其中
当所述第一绕组电流值等于或大于预定下限值时，所述半导体开关器件再次闭合和断开以在所述电机的所述绕组之间形成短路，此时检测到第二绕组电流值，并基于两个绕组电流值导出所述电机的所述旋转速度估算值；
当所述第一绕组电流值小于预定下限值时，基于所述逆变器新向所述电机提供的电压或电流导出所述电机的所述旋转速度估算值；以及
基于所导出的旋转速度估算值从所述逆变器指定电源以重新启动所述电机。
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