DE10140033A1

DE10140033A1 - Sensorloses Vektorsteuergerät und Verfahren für dasselbe

Info

Publication number: DE10140033A1
Application number: DE10140033A
Authority: DE
Inventors: Seung Ho Na
Original assignee: LG Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2002-05-08
Also published as: KR20020014507A; US6528966B2; JP2002136197A; KR100371370B1; CN1339870A; US20020021105A1; CN1197235C

Abstract

Ein sensorloses Vectorsteuergerät enthält ein Geschwindigkeitssteuergerät zum Empfangen eines Geschwindigkeit-Befehlswertes von einem Benutzer und zum Ausgeben einer Synchrongeschwindigkeit; eine 'd'-'q'-Achsenspannung-Befehlseinheit zum Empfang der Synchrongeschwindigkeit und zum Ausgeben einer 'd'-Achsenspannung und einer 'q'-Achsenspannung; einen Spannungsumsetzer zum Empfangen der 'q'-Achsenspannung und der 'd'-Achsenspannung und zum Umsetzen der beiden Phasenspannungen in drei Phasenspannungen; und einen Inverter zum Empfangen der drei Phasenspannungen und zum Steuern der Geschwindigkeit eines Induktionsmotors. Da die Vectorsteuerung möglicherweise im gesamten Geschwindigkeitsbereich durchgeführt wird, selbst ohne Benutzen eines Geschwindigkeitssensors, kann das sensorlose Vectorsteuergerät als ein Industrieerzeugnis hergestellt werden. Da die Menge an arithmetischen Operationen zum Implementieren eines Algorithmus nicht groß ist, kann darüber hinaus der Algorithmus sogar mit der üblichen CPU oder dem DSP implementiert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vektorsteuergerät, und ins besondere auf ein sensorloses Vektorsteuergerät sowie ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit und des Betriebs eines Induktionsmotors mit variabler Geschwindigkeit.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Allgemein ist der Induktionsmotor bisher hauptsächlich für einen Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit benutzt worden, und zwar wegen der Schwierigkeit seiner Steuerung, verglichen mit einem Gleichstrommotor. Seitdem aber die Vektorsteuertheorie eingeführt worden ist und eine Hoch leistungs-Zentraleinheit (CPU) oder der digitale Signalprozessor (DSP) entwickelt wurde, kann der Induktionsmotor zur Durchführung des Betriebs mit variabler Geschwindigkeit gesteuert werden.

Bei der Vektorsteuertheorie handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Dreiphasen-Wechselströme ("a"-Phase, "b"-Phase und "c"-Phase), eingespeist in Intervallen von 120°, durch eine nicht versetzte Achse und eine Quadra turachse mit 90°-Intervallen zerlegt (umgewandelt) werden, und ihre Größe wird auf einen gewünschten Wert eingestellt und auf die drei Phasenströme zurückgebracht (invertiert), um so die drei Wechselströme zu steuern. Die ses Verfahren wird hauptsächlich dazu benutzt, den Induktionsmotor zu steuern.

Um den Induktionsmotor vektoriell zu steuern, ist eine Geschwindigkeitsin formation oder Magnetflussinformation des Induktionsmotors erforderlich. Um die Geschwindigkeitsinformation oder die Magnetflussinformation zu messen, ist ein Geschwindigkeitssensor oder ein Magnetflusssensor, wie etwa ein Tachogenerator, Resolver oder ein Impulscodierer, erforderlich.

Da aber die Sensoren eine elektronische Schaltung enthalten, ist die Ver wendung des Induktionsmotors mit den Sensoren aufgrund des Benutzungs temperaturbereichs der elektronischen Schaltung eingeschränkt, und die Signalverdrahtung zwischen dem Geschwindigkeitssensor und dem Inverter ist mit großen Kosten verbunden.

Aber selbst wenn die Geschwindigkeitssensoren möglicherweise installiert werden, werden die Sensoren vorzugsweise zur Benutzung im Hinblick die Zuverlässigkeit der Anlage vermieden, weil der Kupplungsabschnitt zwi schen dem Induktionsmotor und den Geschwindigkeitssensoren gegen Stoß empfindlich ist.

Dementsprechend sind neuerdings verschiedenartige Geschwindigkeitsab schätzmethoden für den Induktionsmotor ohne Geschwindigkeitssensor im Hinblick auf die sensorlose Vektorsteuerung vorgeschlagen worden. Unter ihnen wird als Hochgeschwindigkeits-Algorithmusmethode eine Methode benutzt, die auf einem adaptiven Referenzmodellsystem, als adaptiver Be obachter, benutzt, d. h. ein Verfahren zum Abschätzen der Geschwindigkeit oder der Schlupffrequenz, unabhängig von einem Hauptsteuersystem, aus Gründen der Stabilität der Geschwindigkeitsabschätzung benutzt, während als Algorithmusverfahren für niedrige Geschwindigkeit ein Hochfre quenzeingabeverfahren benutzt wird.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Geschwindigkeits steuergerätes, das eine synchrone Geschwindigkeit gemäß einer Span nung/Frequenz-Methode in Übereinstimmung mit dem Stande der Technik liefert.

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das herkömmliche Geschwindigkeitssteu ergerät einen Winkelgeschwindigkeitsgenerator 1, der eine Befehlsfrequenz (F) durch eine Benutzereingabe empfängt; der sie in die bei dem Motor an zuwendende elektrische Winkelgeschwindigkeit (We) umwandelt und aus gibt; einen Spannungsgenerator 2, der die Befehlsfrequenz (F) empfängt und eine Spannung (V) gemäß dem Spannung/Frequenz-Verhältnis (V/F- Verhältnis) erzeugt und dieses ausgibt; und einen Inverter 3, der die Ge schwindigkeit des Induktionsmotors (IM) durch Benutzung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (We) steuert, ausgegeben von dem Winkelge schwindigkeitsgenerator 1 und der von dem Spannungsgenerator 2 gelie ferten Spannung.

Die Betriebsweise des herkömmlichen Geschwindigkeitssteuergerätes, auf gebaut wie oben beschrieben, soll nun erklärt werden.

Im Allgemeinen wird bei einer Industrieanlage die Geschwindigkeitserken nungseinheit nicht benötigt, sondern stattdessen wird ein üblicher Inverter variabler Spannung und variabler Frequenz (VVVF), der in einfacher Weise gesteuert wird, weithin verwendet.

Um den Fluss des Induktionsmotors konstant zu halten, steuert der übliche Inverter das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung des Inverters und der Ausgangsfrequenz auf einen konstanten Wert (V/F = konstant); und die Synchrongeschwindigkeit (rpm, d. h. Umdrehung pro Minute) des rotieren den magnetischen Feldes wird durch Verändern der ausgegebenen Frequenz gesteuert.

Die Synchrongeschwindigkeit

(U/min. = 120.F/P (1)

wobei "P" die Anzahl der Pole der Statorwicklung anzeigt und "F" die Be fehlsfrequenz des durch die Statorwicklung fließenden Stromes anzeigt.

Die Spannung des Induktionsmotors zum Erzielen einer Eingabespannung (Vs) lautet wie folgt:

Vs = Rs.Is + (LIs + Lm).dIs/dt (2)

es bezeichnet: "Rs" den Statorwiderstand; "Is" den eingegebenen Strom des Induktionsmotors; "Lls" bezeichnet die Statorstreureaktanz, und "Lm" be zeichnet die magnetisierte Reaktanz.

Wenn der Statorwiderstand (Rs) des Induktionsmotors in der Gleichung (2) vernachlässigt wird, gilt:

Vs = (Lls + Lm).dIs/dt (3)

Allgemein ist die Statorstreureaktanz (Lls) relativ klein im Vergleich zu der magnetisierten Reaktanz (Lm) in Gleichung (3). Dementsprechend erfolgt die Berechnung gemäß einer Gleichung (4):

Vs = Lm.dIs/dt = We.Lm.Is = 2πF.ϕ (4)

Gemäß Gleichung (4) kann der Motor, bei Vs/F = 2πF.ϕ, durch konstantes Vorsehen des Verhältnisses Vs/F gesteuert werden, unter Konstanthaltung des Flusses.

Wenn die Befehlsfrequenz (F) bestimmt wird, wird sie entsprechend in eine Synchrongeschwindigkeit (We = 2πF) umgewandelt und an den Indukti onsmotor angelegt. Um den Fluss des Induktionsmotors konstant zu halten, wird dann eine Spannung entsprechend der Befehlsfrequenz (F) erzeugt, so dass das Verhältnis V/F konstant ist, und sie wird an den Inverter ausgege ben.

Dann erzeugt der Inverter drei Phasenspannungen durch Benutzen der Syn chrongeschwindigkeit (We) und der Spannung, und liefert sie an den Induk tionsmotor (IM). Das heißt, dass wenn das Verhältnis von V/F konstant ge halten wird, der Induktionsmotor gesteuert werden kann, weil der Fluss konstant gehalten wird.

Weil der Induktionsmotor mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die der Synchrongeschwindigkeit in Drehung versetzt wird, wird deshalb ein Schlupf gemäß der folgenden Gleichung (5) erhalten:

Schlupf = (We - Wr)/We

Dabei bezeichnet in "We" die Synchrongeschwindigkeit und "Wr" die Ge schwindigkeit des Induktionsmotors.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Schlupf-Drehmoment-Wellenkurve für eine Last und einen Motor gemäß dem V/F-Verfahren des Standes der Technik zeigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Induktionsmotor im Schnittpunkt der Last- und der Schlupf-Drehmoment-Kurve des Induktionsmotors gesteuert, so dass ein entsprechender Strom schließt.

Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Vektorsteuergerätes ge mäß dem Stande der Technik.

Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält ein Vektorsteuergerät, das einen Inverter zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlswertes (wr*) von einem Be nutzer aufweist und die für einen Induktionsmotor benötigten Dreiphasen ströme liefert: einen ersten Proportionalintegrierer 5 zum Empfangen des Fehlers zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert (wr*), eingegeben von einem Benutzer, und der Geschwindigkeit (wr), tatsächlich erfasst am In duktionsmotor und zum Erzeugen eines Strombefehlswertes der "q"- Achsenkomponente (iqse*); ein zweites Proportionalsteuergerät 8 zum Empfangen des Fehlers, d. h. der Differenz zwischen dem Strombefehlswert der "q"-Achse (iqse*) gemäß dem Nennwert des Motors und einem tatsächli chen Strom der "q"-Achse (iqse), der durch den Motor fließt, und Erzeugen und Ausgeben einer Spannung (vqse) zum Steuern des Motors mit dem Ge schwindigkeitsbefehlswert (wr*); einen dritten Proportionalintegrierer 9 zum Empfangen des Fehlers zwischen dem Strombefehlswert der "d"- Achsenkomponente (idse*) gemäß dem Nennwert des Motors und dem tat sächlichen Strom der "d"-Achse (idse), der zum Motor fließt, und Erzeugen und Ausgeben einer Spannung (vdse) zum Betreiben des Motors mit der Be fehlsgeschwindigkeit; einen statischen Koordinatensystemumsetzer 10 zum Empfangen von zwei Phasenspannungen (vqse und vdse) und Ausgeben von drei Phasenspannungen Va, Vb und Vc; einen Synchronkoordinatensys temwandler 12 zum Messen der Dreiphasenströme (ias, ibs und ics), einge geben in den Induktionsmotor, zum Ändern des tatsächlichen Stroms (idse) der "d"-Achse, welcher zum Motor fließt sowie des tatsächlichen Stroms (iq se) der "q"-Achse, welcher zum Motor fließt, und Ausgeben desselben; einen Schlupffrequenzgenerator 13 zum Empfangen eines Strombefehlswertes der "q"-Achsenkomponente (iqse*) sowie eines Strombefehlswertes der "d"- Achsenkomponente (idse*), und Erzeugen einer Schlupffrequenz; einen arith metischen Steuersignalgenerator 14 zum Empfangen der Schlupffre quenz (W-Schlupf) des Schlupffrequenzgenerators 13 und der tatsächlichen detektierten Geschwindigkeit (Wr) des Induktionsmotors, und Erzeugen der Winkelgeschwindigkeit (We); einen Inverter 11 zum Empfangen der Drei phasenspannungen Va, Vb und Vc sowie Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors; und einen Geschwindigkeitssensor 15, der an die Welle des Induktionsmotors angeschlossen ist, zum Detektieren der Geschwindig keit des Induktionsmotors.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des herkömmlichen Vektorsteuergerä tes, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, erklärt.

Zuerst erfasst eine erste Operatoreinheit den Fehler zwischen dem Ge schwindigkeitsbefehlswert (Wr*) und der tatsächlich detektierten Ge schwindigkeit (Wr) und liefert ihn an den ersten Proportionalintegrierer 5. Der erste Proportionalintegrierer 5 erzeugt einen Strombefehlswert der "q"- Achsenkomponente (iqse*) (eine Drehmomentkomponente) und liefert sie an eine nicht invertierende Anschlussklemme (+) einer zweiten Opera toreinheit 6, und einen Strombefehlswert der "d"-Achsenkomponente, er zeugt gemäß dem Nennwert des Motors (idse*), wird an die nicht invertie rende Anschlussklemme (+) einer dritten Operatoreinheit 7 geliefert.

Dann ermitteln die zweite Operatoreinheit 6 und die dritte Operatoreinheit 7 den Fehler zwischen den "d"- und "q"-Achsen-Strombefehlswerten (idse* und iqse*) und den tatsächlichen "d"- und "q"-Achsenströmen (idse und iqse) und liefern den Fehlerwert an den zweiten Proportionalintegrierer 8 und den dritten Proportionalintegrierer 9.

Anschließend erzeugen der zweite und der dritte Proportionalintegrierer 8 und 9 "d"-Achsen- und "q"-Achsen-Spannungen vdse und vqse und übermit teln sie jeweils entsprechend an das Steuergerät 10 des statischen Koordi natensystems (10).

In diesem Zeitpunkt erhält der Schlupffrequenzgenerator 13 den Wert W- Schlupf unter Verwendung der "d"- und "q"-Achsen-Strombefehlswerte (idse* und iqse*) und liefert sie an die nicht invertierende Anschlussklemme (+) des arithmetischen Steuersignalgenerators 14.

Der Geschwindigkeitssensor 15 zum Erfassen der Geschwindigkeit des In duktionsmotors 5 liefert die erfasste Motorgeschwindigkeit (Wr) an die an dere nicht invertierende Anschlussklemme (+) des arithmetischen Steuersi gnalgenerators 14.

Dann erhält der arithmetische Steuersignalgenerator 14 die Schlupffrequenz (W-Schlupf) und den Wert der Motorgeschwindigkeit (Wr); er berechnet die Synchronwinkelgeschwindigkeit (We) des Induktionsmotors; erzeugt ein arithmetisches Steuersignal zum Umsetzen der beiden Phasenspannungen in drei Phasenspannungen oder aber der Dreiphasenspannungen in zwei Pha senspannungen unter Benutzung der berechneten Synchronwinkelgeschwin digkeit (We); und er liefert sie an den Umsetzer 10 des statischen Referenz rahmensystems sowie an den Umsetzer 12 des Synchronreferenzrahmensy stems.

Wenn der Umsetzer 10 des statischen Referenzrahmensystems die beiden Phasenspannungen vqse und vdse in die drei Phasenspannungen va, vb und vc umwandelt und sie an den Inverter 11 liefert, empfängt der Inverter 11 die drei Phasenleistungen und treibt den Induktionsmotor an.

Das sensorlose Vektorsteuersystem benutzt einen Geschwindigkeitsabschät zungsalgorithmus statt eines Geschwindigkeitssensors, der die Geschwin digkeit des Induktionsmotors detektiert.

Nun ist das herkömmliche Verfahren auf der Basis: variable Spannung - va riable Frequenz (V.V.V.F), das kein Geschwindigkeitsdetektiergerät erfor dert und lediglich eine Geschwindigkeitssteuerung durchführt, ein V/F- Verfahren zum bloßen Konstanthalten des Flusses des Induktionsmotors.

Allerdings hat das Vektorsteuerverfahren der herkömmlichen Technik meh rere Nachteile.

Als Erstes gilt, dass, selbst wenn der Geschwindigkeitsbefehlswert als Fre quenz (F) geliefert wird, der an den Induktionsmotor gelieferte Wert die Synchrongeschwindigkeit (We) ist, wobei die tatsächliche Motorgeschwin digkeit gegeben ist durch "Wr = We (1-Schlupf)", wodurch das Problem ver ursacht wird, dass die tatsächliche Motorgeschwindigkeit durch die Schlupf frequenz verändert wird, die gemäß der Belastung geändert wird.

Zweitens gilt, dass, obwohl das Verhältnis V/F konstant gehalten wird, um den Fluss konstant zu steuern, dies zu dem Problem führt, dass der Motor nicht das gewünschte Ausgabedrehmoment erzeugt, weil der in der Span nungsgleichung (2) enthaltene Statorwiderstand (Rs) vernachlässigt wird, so dass der bei niedriger Geschwindigkeit zugeführte Fluss kleiner ist.

Drittens besteht das herkömmliche Vektorsteuerverfahren darin, dass beim Steuern der Geschwindigkeit des Motors gemäß einem Algorithmus für niedrige Geschwindigkeit die Absolutposition des magnetischen Flusses des Motors durch Hinzufügen einer Hochfrequenzspannung oder eines Stroms zu der Basiswellenspannung gesucht wird. Dieses Verfahren ist als solches bei niedriger Geschwindigkeit wirksam, kann aber nicht bei hoher Ge schwindigkeit angewandt werden. Umgekehrt gilt, dass im Falle der Steue rung der Geschwindigkeit des Motors mit einem Algorithmus für hohe Ge schwindigkeit das Verfahren zwar bei hoher Geschwindigkeit wirksam ist, doch ist das Implementieren des Algorithmus' selber bei niedriger Ge schwindigkeit sehr schwierig, wodurch das Problem entsteht, dass das Ver fahren nicht benutzt werden kann, um den gesamten Geschwindigkeitsbe reich abzudecken.

Viertens sollte der Parameter eines Motors exakt ermittelt werden, um den Algo rithmus für hohe Geschwindigkeit und für niedrige Geschwindigkeit zu verwen den. Wenn der Parameter nicht exakt ist, wird das System instabil, weshalb zahl reiche arithmetische Operationen zum Implementieren des Algorithmus' erforder lich sind. Aus diesem Grunde wird eine Zentraleinheit (CPU) oder ein Digitalpro zessor (DSP) hoher Leistung erforderlich, was im Allgemeinen nur schwer durch führbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vektorsteuergerät zu schaf fen, das in der Lage ist, die Geschwindigkeitsänderung gemäß der Belastung zu verhindern sowie die Verringerung des Drehmoments aufgrund der Verringerung des Flusses bei niedriger Geschwindigkeit zu verhindern, um so das Problem einer anfänglichen Drehmomentverringerung zu lösen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Vektorsteuer system zu schaffen, das in der Lage ist, eine sensorlose Vektorsteuerung im ge samten Geschwindigkeitsbereich durchzuführen.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen leicht umsetzbaren Algorithmus ohne Verwendung einer Hochleistungs-Hauptbetriebs einheit zu schaffen, indem die Abhängigkeit von einem Induktionsmotorparame ter und der Betriebsbelastung verringert wird.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Vektorsteuergerätes, das es einem System ermöglicht, unter allen möglichen Umständen im stabilen Bereich betrieben zu werden, und zwar durch Lösen des Problems des herkömmlichen Systems, das darin besteht, im instabilen Bereich der Geschwindigkeit-Drehmoment-Kurve betrieben zu werden.

Um diese und weitere Vorteile zu erreichen und gemäß dem Zweck der vorlie genden Erfindung, wie sie hier verkörpert und umfänglich beschrieben wird, ist ein sensorloses Vektorsteuergerät vorgesehen, das enthält: ein Geschwindigkeits steuergerät zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlwertes (Wr*) von einem Benutzer, und Ausgeben der Synchrongeschwindigkeit (We); eine "d"- Achsenspannung-Befehlseinheit zum Empfangen des tatsächlichen Stromes (ids) der in "d"-Achse, und des Stromes (iqs) der "q"-Achse, die durch den Motor fließen, und Erzeugen einer "d"-Achsenspannung (Vds); eine "q"-Achsenspannung- Befehlseinheit zum Empfangen der Synchrongeschwindigkeit (We) von der Ge schwindigkeitssteuereinheit; Empfangen eines Strombefehlswertes der "d"- Achsenkomponente (ids*) gemäß der Nennleistung des Motors und Erzeugen der "q"-Achsenspannung (Vqs); einen Spannungsumsetzer zum Empfangen der "q"- Achsenspannung (Vqs) von der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit und der "d"- Achsenspannung (Vds) von der "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit, und Umwan deln der beiden Phasenspannungen (Vqs und Vds) in drei Phasen (Va, Vb, Vc); und einen Inverter zum Empfangen der drei Phasenströme von dem Spannungs umsetzer, und Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors.

Um die genannten Ziele zu erreichen, ist weiter ein sensorloses Vektorsteuerver fahren zum Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlswertes von einem Benutzer und Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors vorgesehen, das folgende Schritte aufweist: Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlswertes (Wr*) durch das Geschwindigkeitsteuergerät; Steuern der Geschwindigkeit durch Benutzen des Geschwindigkeitssteuergerätes, um die Geschwindigkeitsänderung gemäß einer Laständerung zu kompensieren; Verarbeiten der Synchrongeschwindigkeit (We), ausgegeben von dem Geschwindigkeitssteuergerät, und des Strombefehlswertes (ids*) einer Flusskomponente sowie des tatsächlichen Stromes der "d"-Achse (ids) und des tatsächlichen Stromes der "q"-Achse (iqs) sowie Erzeugen einer "q"- Achsenspannung (Vqs) und einer "d"-Achsenspannung (Vds); eine Dreiphasenum setzung der erzeugten "q"-Achsenspannung und der "d"-Achsenspannung sowie Liefern der drei Phasenleitungen an den Inverter.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Beschreibung aufgenommen worden sind, um ein tieferes Verständnis der Erfindung zu schaffen und die einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Geschwindigkeitssteuergerä tes zum Liefern einer Synchrongeschwindigkeit gemäß einem VlF-Verfahren ge mäß dem Stande der Technik;

Fig. 2 veranschaulicht die Schlupfdrehmoment-Kurvenwellenformen einer Bela stung und eines Motors gemäß dem V/F-Verfahren des Standes der Technik;

Fig. 3 ist schematisches Blockdiagramm eines Vektorsteuergerätes gemäß dem Stande der Technik;

Fig. 4 ist schematisches Blockdiagramm des sensorlosen Vektorsteuergerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt die Struktur einer Geschwindigkeitssteuereinheit zum Liefern der Synchrongeschwindigkeit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 6 ist eine detaillierte Ansicht des Schaltungsaufbaus des sensorlosen Vek torsteuergerätes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines sensorlosen Vektorsteuerge rätes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8A zeigt eine Wellenform, die erzeugt wird, wenn eine Last an das sensor lose Vektorsteuergerät gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angelegt wird; und

Fig. 8B zeigt eine Wellenform, die erzeugt wird, wenn ein Laststoß (ein Drehmomentstrom) an das sensorlose Vektorsteuergerät gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angelegt wird.

Fig. 9A bis 9D zeigen Wellenformen der Geschwindigkeit, des Flussstroms und der Last gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend wird im Einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines sensorlosen Vektorsteuerge rätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 4 dargestellt enthält ein sensorloses Vektorsteuergerät gemäß der Erfindung, das einen Induktionsmotor gemäß der Eingabe eines Benutzers an treibt: ein Geschwindigkeitssteuergerät 50 zum Empfangen des Geschwindig keitsbefehlswertes (Wr*) vom Benutzer, und zum Ausgeben einer Synchronge schwindigkeit (We); eine "d"- und "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit 60 zum Empfang der Synchrongeschwindigkeit (We) des Geschwindigkeitssteuergerätes, und zum Ausgeben der "d"-Achsenspannung (Vds) und der "q"-Achsenspannung (Vqs); einen Spannungsumsetzer 70 zum Empfangen der "q"-Achsenspannung (Vqs) der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit, und der "d"-Achsenspannung (Vds) der "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit, und zum Umsetzen der beiden Phasen spannungen Vqs und Vds in drei Phasenspannungen (Va, Vb, Vc); und einen In verter 80 zum Empfangen der drei Phasenspannungen vom Spannungsumsetzer und zum Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des sensorlosen Vektorsteuergerätes, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, erklärt.

Das sensorlose Vektorsteuergerät zum Steuern der Geschwindigkeit des Indukti onsmotors nach Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlswertes (Wr*) von einem Benutzer steuert, wenn das Geschwindigkeitssteuergerät 50 einen Geschwindig keitsbefehlswert (Wr*) vom Benutzer empfängt, die Geschwindigkeit und kom pensiert eine Geschwindigkeitsänderung gemäß einer Laständerung. Die von dem Geschwindigkeitssteuergerät 50 ausgegebene Synchrongeschwindigkeit (We), der Strombefehlswert (ids*) der Flusskomponente, der tatsächliche Strom der "d"- Achse (ids), und der tatsächliche Strom der "q"-Achse (iqs) wirken in der Weise, dass eine "q"-Achsenspannung (Vqs) und eine "d"-Achsenspannung (Vds) erzeugt wird. Dann wandelt der Spannungsumsetzer die erzeugte "q"-Achsenspannung und die "d"-Achsenspannung in drei Phasenspannungen um und liefert sie an den In verter, so dass der Flussstrom konstant aufrecht erhalten und der Induktionsmotor konstant gesteuert werden kann.

Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Geschwindigkeitssteuergerätes zum Zuführen der Synchrongeschwindigkeit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Wie in Fig. 5 dargestellt, enthält das Geschwindigkeitssteuergerät zum Zuführen einer Synchrongeschwindigkeit eine Operatoreinheit 21 zum Erhalten des Diffe renzwertes zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert (Wr*) gemäß der Eingabe eines Benutzers, und die tatsächliche Motorgeschwindigkeit (Wr*) des Indukti onsmotors; einen Proportionalintegrierer 22 zum Empfangen des von der Opera toreinheit 21 ausgegebenen Differenzwertes, und zum Durchführen einer Propor tionalintegrieroperation sowie zum Erhalten der Schlupffrequenz (We-Schlupf) des Motors; und eine Operatoreinheit 23 zum Empfangen des Geschwindigkeits befehlswertes und der Schlupffrequenz (W-Schlupf), und zum Ausgeben der Syn chrongeschwindigkeit.

Nachfolgend wird das wie oben beschrieben strukturierte Geschwindigkeitssteu ergerät erläutert.

Die Operatoreinheit 21 empfängt den Geschwindigkeit-Befehlswert (Wr*) gemäß der Eingabe des Benutzers; es ermittelt die Differenz zwischen dem Geschwin digkeitsbefehlswert (Wr*) und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit (Wr) und liefert sie an den Proportionalintegrierer 22.

Der Proportionalintegrierer 22 führt dann eine Proportionalintegrationoperation aus, erhält dabei die Schlupffrequenz (W-Schlupf) des Motors und liefert sie an die Operatoreinheit 23.

Die Operatoreinheit 23 addiert die Schlupffrequenz (W-Schlupf) und den Be fehlswert (Wr*), um die Synchrongeschwindigkeit (We) zu erzeugen; und sie lie fert die erzeugte Synchrongeschwindigkeit (We) an die "q"-Achsenspannung- Befehlseinheit.

Das Geschwindigkeitssteuergerät ermittelt die Synchrongeschwindigkeit (We) unter Benutzung der Schlupffrequenz (W-Schlupf) gemäß der folgenden Glei chung (6):

W-Schlupf = (Rr/Lr).iqs/ids (6)

wobei: "Rr" den Sekundärwiderstand des Induktionsmotors anzeigt; in "Lr" die Motorreaktanz anzeigt; "ids" den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (den Fluss strom), der zum Motor fließt, anzeigt; und "iqs" zeigt den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (den Drehmomentenstrom) an, der zum Motor fließt.

Die Motorgeschwindigkeit (Wr) wird gemäß der nachfolgenden Gleichung (7) unter Benutzung der Gleichung (6) und der Synchrongeschwindigkeit (We) abge schätzt:

Wr = We - W-Schlupf (7)

Da das Geschwindigkeitssteuergerät die Schlupffrequenz (W-Schlupf) und die Geschwindigkeitsänderung gemäß der Last steuert, kann das Problem des V/F- Verfahrens verhindert werden und die Geschwindigkeitsänderung gemäß der La ständerung wird kompensiert.

Fig. 6 ist eine detaillierte Ansicht, welche die Struktur des sensorlosen Vektor steuergerätes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigt.

Wie in Fig. 6 dargestellt, enthält das sensorlose Vektorsteuergerät der vorliegen den Erfindung eine "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit 200 mit einem Tiefpass filter (LPT) 203 zum Empfangen des tatsächlichen Strom der "q"-Achse (iqs), der zum Motor fließt, indem durch den Tiefpass der nicht benötigte Anteil beseitigt und der gefilterte Strom (iqs) ausgegeben wird; einen ersten Multiplizierer 204 zum Empfangen des gefilterten Stromes (iqs), der den Tiefpassfilter 203 durchlau fen hat, und zum Multiplizieren des Stromes mit dem Statorwiderstand, und Aus geben der Spannung; eine Spannungsoperatoreinheit 205 zum Empfangen des Stromes (iqs), der durch den Tiefpassfilter 203 gefiltert worden ist, und zum Mul tiplizieren desselben mit der Synchrongeschwindigkeit (We) und einem Induk tanzwert δL, und zum Erzeugen einer Spannung; ein Tiefpassfilter 201 zum Emp fangen des tatsächlichen Stroms der "d"-Achse (ids), der zum Motor fließt; Durchleiten des Stroms durch den Tiefpass, um den nicht benötigten Anteil zu beseitigen, und Ausgeben des gefilterten Stroms; einen zweiten Multiplizierer 202 zum Multiplizieren des gefilterten Stroms, der den Tiefpassfilter durchflossen hat mit dem Statorwiderstand, und Ausgeben der Spannung; und einen dritten Ope rator zur Einheit 206 zum Ermitteln der von dem zweiten Multiplizierer 202 aus gegebenen Spannung sowie der von der Spannungsoperatoreinheit 205 ausgege benen Spannung, und Erzeugen der "d"-Achsenspannung (Vds); eine "q"- Achsenspannung-Befehlseinheit 100 mit einem Spannungsgenerator 111 zum Empfangen der Synchronspannung (We) von dem Geschwindigkeitssteuergerät und Erzeugen einer Spannung entsprechend der Synchrongeschwindigkeit, so dass das V/F-Verhältnis konstant gehalten werden kann; ein "d"- Achsenstromsteuergerät 101 zum Steuern des "d"-Achsenstromes, um den Fluss konstant zu halten; und eine zweite Operatoreinheit 112 zum Ermitteln der ausge gebenen Spannung des Spannungsgenerators 111 sowie der von dem "d"- Achsenstromsteuergerät 101 ausgegebenen Spannung, und Erzeugen der "q"- Achsenspannung (Vqs); einen Spannungsumsetzer 300 zum Umsetzen der "q"- Achsenspannung (Vqs) der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit (100), der "d"- Achsenspannung (Vds) der "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit 200 in drei Pha senspannungen (Va, Vb, Vc) und Ausgeben derselben; und einen Inverter 400 zum Empfangen der drei Phasenspannungen (Va, Vb, Vc) von dem Spannungs umsetzer 300 und Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors.

Das "d"-Achsenstromsteuergerät 101 enthält eine erste Operatoreinheit 113 zum Empfangen des Strombefehlswertes der "d"-Achsenkomponente (ids*) gemäß der Nennleistung des Motors und des tatsächlichen Stroms (ids), der in das "d"- Achsenstromsteuergerät 101 fließt, und Erhalten des Fehlers; und eine erste Pro portional/Integralschaltung 114 zum Empfangen des Fehlerwertes von der ersten Operatorseinheit, und Erzeugen der Spannung proportional zu dem tatsächlichen Fehler.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des, wie oben beschrieben, aufgebauten sen sorlosen Vektorsteuergerätes erläutert.

Wenn das Geschwindigkeitssteuergerät den Geschwindigkeitsbefehlswert (Wr*) gemäß der Eingabe des Benutzers empfängt, liefert es die hinsichtlich der Ge schwindigkeitsänderung kompensierte Synchrongeschwindigkeit (We) an die "q"- Achsenspannung-Befehlseinheit 100.

Dann erzeugt der Spannungsgenerator 111 der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit 100 eine Spannung entsprechend der Synchrongeschwindigkeit (We), damit das Verhältnis von V/F konstant bleibt, und liefert sie an die zweite Operatoreinheit 112.

In diesem Zeitpunkt erfasst die erste Operatoreinheit 113 einen Fehler zwischen dem Stromsbefehlswert (ids*) der "d"-Achsenkomponente (der Drehmomentkom ponente) gemäß der Nennleistung des Motors und dem tatsächlichen Strom (ids) der "q"-Achse (eine Magnestisierungskomponente), der zum Motor fließt und lie fert ihn an das erste Proporfionalsintegralsteuergerät 114.

Dann erzeugt der erste Proportionalintegralregler 114 eine Spannung proportional zu dem Stromfehler und gibt ihn an die zweite Operatoreinheit 112 aus.

Wenn die "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit 100, wie beschrieben, betätigt wird, empfängt der Tiefpassfilter 203 der "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit 200 den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (iqs), der zum Motor fließt; sie leitet ihn durch den Tiefpass, um den nicht benötigten Teil zu entfernen, und übermitteln den ge filterten Strom (iqs) an den ersten Multiplizierer 204.

Dann multipliziert der erste Multiplizierer 204 den gefilterten Strom (iqs), der den Tiefpassfilter durchflossen hat, mit dem Statorwiderstand (Rs), um die entspre chende Spannung zu erzeugen, und liefert dann die erzeugte Spannung an die zweite Operatoreinheit 112 der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit 100.

Dementsprechend addiert die zweite Operatoreinheit 112 die ausgegebene Span nung des Spannungsgenerators 111, die ausgegebene Spannung der ersten Pro portionalintegralschaltung 114 sowie die von dem ersten Multiplizierer 204 aus gegebene Spannung, um die "q"-Achsenspannung (Vqs) zu erzeugen und sie dann an den Spannungsumsetzer 300 zu liefern.

Wenn die in "q"-Achsenspannung (Vqs) von der "q"-Achsenspannung- Befehlseinheit 100 erzeugt und in den Spannungsumsetzer 300 eingegeben wor den ist, multipliziert der durch den Tiefpassfilter 203 gefilterte Strom den Strom (iqs), der von dem Tiefpassfilter 203 gefiltert worden ist mit der Synchronge schwindigkeit (We) und dem Induktanzwert (δL) und gibt dann die erzeugte Spannung an die dritte Operatoreinheit 206 aus.

Jetzt empfängt der Tiefpassfilter 201 den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (ids), der in den Induktionsmotor fließt, und entfernt den nicht benötigten Teil dessel ben; und dann multipliziert der zweite Multiplizierer 202 den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (ids) mit dem Statorwiderstand (Rs) und gibt ihn an die dritte Ope ratoreinheit 206 aus.

Die dritte Operatoreinheit 206 subtrahiert die von der Spannungs-Operatorseinheit 223 ausgegebene Spannung von der von dem zweiten Multiplizierer 202 ausgege benen Spannung, um eine "d"-Spannung (Vds) zu erzeugen und liefert sie an den Spannungsumsetzer 300.

Dann setzt der Spannungsumsetzer 300 die beiden Phasenspannungen (Vqs und Vds) der "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit 100 sowie der "d"-Achsenspannung- Befehlseinheit 200 in drei Phasenspannungen (Va, Vb, Vc) um und liefert sie an den Inverter 400 zum Steuern der Geschwindigkeit des Induktionsmotors.

Auf diese Weise kann der "d"-Achsenstrom und der "q"-Achsenstrom unabhängig voneinander gesteuert werden, und dann ist die Drehmoment- Reaktionsgeschwindigkeit schneller, verglichen mit dem Fall der Steuerung des magnetischen Flusses, weil der Strom durch das "d"-Achsenstromsteuergerät 101 gesteuert wird.

Die "q"-Achsenspannung (Vqs) und die "d"-Achsenspannung (Vds), die jeweils entsprechend von der zweiten Operatoreinheit 112 und der dritten Operatoreinheit 206 erzeugt werden, werden gemäß den folgenden Gleichungen berechnet:

Vqs = Rs.iqs + We.Ls.ids = Rs.iqs + E (8)

Vds = Rs.ids - We.δLs.iqs (9)

δLs = Ls - Lm2/Lr ≈ Lls + Llr (10)

wobei "Rs" den Statorwiderstand, "Ls" die Statorreaktanz, "Lm" die Magnetisie rungsreaktanz, "Lr" die Rotorreaktanz, "Lls" die Statorstreureaktanz, "Llr" die Rotor streureaktanz, "ids" den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (den Flussstrom, der zum Motor fließt und "iqs" den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (der Drehmo mentenstrom), der zum Motor fließt, bezeichnen.

Die Gleichung (8) kann auch wie folgt ausgedrückt werden:

Vqs = Rs.iqs + E (11)

E = We.Ls.ids (12)

wobei "E" die gegenelektromotorische Kraftkomponente des Motors bezeichnet.

Dementsprechend kann durch Steuern der gegenelektromotorischen Kraftkompo nente (E) der Gleichung (11) der Fluss konstant gehalten werden.

Fig. 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines sensorlosen Vektorsteuerge rätes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 7 dargestellt, enthält das sensorlose Vektorsteuergerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich einen Span nungsgenerator 115 zum Liefern einer vorbestimmten Spannung gemäß der Syn chrongeschwindigkeit (We) an die "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit; sowie weiter einen Multiplizierer 116 zum Multiplizieren der Spannung, ausgegeben von dem ersten Proportional/Integralsteuergerät und der Spannung, ausgegeben vom Spannungsgenerator 115.

Das in dieser Weise strukturierte sensorlose Vektorsteuergerät soll nunmehr be schrieben werden.

Der Multiplizierer 116 multipliziert die Spannung im Verhältnis zum Stromfehler, ausgegeben von dem ersten Proportionalintegrierer 114 und der von dem Span nungsgenerator 115 ausgegebenen Spannung und gibt sie an die zweite Opera toreinheit 112 aus, wodurch die "q"-Achsenspannung (Vqs) erhalten wird.

Die Betriebsweise zum Erhalten der "d"-Achsenspannung (Vds) ist die gleiche wie die gemäß Fig. 6, wie oben beschrieben.

Die Fig. 8A und 8B zeigen Wellenformen, die gemäß einem experimentellen Ergebnis des sensorlosen Vektorsteuergerätes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurden.

Verglichen mit dem Stande der Technik, bei dem der Fall auftritt, dass der Induk tionsmotor nicht in einem Intervall gesteuert wird, bei dem die Geschwindigkeit "0" ist, wenn 100% Last angeschlossen sind, wird der Induktionsmotor unter Be zugnahme auf Fig. 8A mit dem Schaltungsaufbau der vorliegenden Erfindung entsprechend konstant gesteuert, weil der Flussstrom konstant gehalten wird.

Bezugnehmend auf Fig. 8B wird nach einem Lastsprung von 100% (der Drehmomentenstrom), selbst wenn er auf 0% Belastung zurückfällt, der Indukti onsmotor stabil angetrieben, so dass der Flussstrom konstant ist.

Die Fig. 9A bis 9D zeigen Wellenformen betreffend die Geschwindigkeit, den Flussstrom und die Belastung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung.

Wie in den Fig. 9A bis 9D dargestellt ist, gibt es keine Geschwindigkeitsände rung entsprechend der Belastung, selbst wenn der Induktionsmotor mit hoher Ge schwindigkeit oder mit niedriger Geschwindigkeit angetrieben wird, so dass sich der Fluss als konstant erweist.

Wie beschrieben, haben das sensorlose Vektorsteuergerät und sein Verfahren viele Vorteile, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen.

Erstens: weil die Vektorsteuerung im gesamten Geschwindigkeitsbereich möglich ist, ohne dass ein Geschwindigkeitssensor benutzt wird, kann das sensorlose Vektorsteuergerät als eigenständiges Erzeugnis hergestellt werden.

Zweitens: weil der Umfang arithmetischer Operationen zum Implementieren des Algorithmus' nicht groß ist, kann der Algorithmus sogar mit einer üblichen CPU oder einem DSP implementiert werden.

Drittens: das Gerät ist nicht besonders abhängig von dem Parameter und das Sy stem wird im konstantstabilen Bereich betrieben. Es kann leicht an die Bedürfnis se des industriellen Sektors angepasst werden.

Viertens: das Gerät kann auf dem Gebiete der Geschwindigkeitssteuerung ange wandt werden oder auf einem Sektor, der ein Anfangsdrehmoment erfordert.

Schließlich kann in Übereinstimmung mit der großen Kapazität des Inverters der Fluss durch Beschleunigen oder Verlangsamen der Geschwindigkeit des Indukti onsmotors reduziert werden, und somit wird das Problem des Auftretens eines Pendelns des Drehmoments gelöst. Dementsprechend kann der übliche Inverter auf jedem industriellen Gebiet angewandt werden.

Weil die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ohne Abweichen von der Idee oder den wesentlichen Merkmalen derselben verkörpert werden kann, ist davon auszugehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht durch irgendwelche Einzelheiten der obigen Beschreibung eingeschränkt werden, es sei denn, dass etwas anderes gesagt ist. Vielmehr müssen sie nach Idee und Umfang breit ausgelegt werden, wie dies in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Da her sollen alle Abänderungen und Umgestaltungen, die in die Grenzen des Um fangs der Ansprüche oder der Äquivalenzen einer solchen Materie fallen, so be trachtet werden, dass sie von den beigefügten Ansprüchen abgedeckt werden.

Claims

1. Sensorloses Vectorsteuergerät, umfassend:
ein Geschwindigkeitssteuergerät zum Empfangen eines Geschwindigkeits befehlswertes von einem Benutzer und zum Ausgeben einer Synchronge schwindigkeit;
eine "d"- und "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit zum Empfang des Syn chrongeschwindigkeitbefehlswertes und zum Umwandeln in eine "d"- Achsenspannung und eine "q"-Achsenspannung;
einen Spannungsumsetzer zum Empfangen der "q"-Achsenspannung und der "d"-Achsenspannung und zum Umsetzen der beiden Phasenspannungen in drei Phasenspannungen; und
einen Inverter zum Empfangen der drei Phasenspannungen und zum Steuern der Geschwindigkeit eines Induktionsmotors.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Geschwindigkeitssteuergerät umfasst:
eine erste Operatoreinheit zum Berechnen des Fehlerwertes zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert des Benutzer und der tatsächlichen Spannung des Induktionsmotors;
einen Proportionalintegrierer zum Empfangen des Fehlers zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der tatsächlichen Spannung und zum Be rechnen der Schlupffrequenz des Induktionsmotors; und
eine zweite Operatoreinheit zum Addieren der Schlupffrequenz und des Geschwindigkeitsbefehlswerts und zum Erhalten der Synchrongeschwin digkeit.

3. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit umfasst:
einen Tiefpassfilter zum Empfangen des tatsächlichen Stroms der "q"-Achse (iqs), der in den Induktionsmotor fließt, Durchleiten des Stroms durch einen Tiefpass, um einen nicht benötigten Teil zu entfernen; und Ausgeben des gefilterten Stroms (iqs);
einen ersten Multiplizierer 204 zum Empfangen des gefilterten Stroms (iqs) zum Multiplizieren desselben mit einem Statorwiderstandswert (Rs) und Ausgeben der Spannung;
eine Spannungsoperatoreinheit zum Empfangen des gefilterten Stroms (iqs) zum Multiplizieren desselben mit der Synchrongeschwindigkeit (We) und einem Induktanzwert δL, und Erzeugen der Spannung;
einen Tiefpassfilter zum Empfangen des tatsächlichen Stroms der "d"-Achse (ids), der in den Induktionsmotor fließt; Leiten desselben durch einen Tief pass, um einen nicht benötigten Teil zu entfernen; und Ausgeben des gefil terten Stroms;
einen zweiten Multiplizierer zum Multiplizieren des gefilterten Stromwerts mit einem Statorwiderstandswert (Rs) und Ausgeben der Spannung; und
eine dritte Operatoreinheit zum Ermitteln des Spannungswertes, ausgegeben von dem zweiten Multiplizierer, und der Spannung, ausgegeben von der Spannungoperatoreinheit, und Erzeugen der "d"-Achsenspannung (Vds).

4. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit umfasst:
einen Spannungsgenerator zum Empfangen der Synchrongeschwindigkeit (We) von der Geschwindigkeitssteuereinheit und zum Erzeugen einer Span nung entsprechend der Synchrongeschwindigkeit, so dass das Spannungs-/Fre quenzverhältnis konstant sein kann;
ein "d"-Achsenstromsteuergerät zum Steuern des "d"-Achsenstroms, um kon stant einen Fluss zu steuern; und
eine zweite Operatoreinheit zum Ermitteln der Ausgabespannung des Span nungsgenerators, der Spannung, die von dem "d"-Achsenstromsteuergerät ausgegeben wird, und der Ausgabespannung der "q"-Achsenkomponente des Induktionsmotors, und Erzeugen der "q"-Achsenspannung (Vqs).

5. Gerät nach Anspruch 4, bei dem das "d"-Achsenstromsteuergerät umfasst:
eine erste Operatoreinheit zum Empfangen des Strombefehlswertes der "d"- Achsenkomponente gemäß der Nennleistung des Induktionsmotors und des tatsächlichen Stromflusses in den Induktionsmotor, und Ermitteln eines Fehlers; und
eine erste Proportional-/Integralschaltung zum Empfangen des Fehlerwertes von der ersten Operatoreinheit und zum Erzeugen einer Spannung propor tional zum Stromfehler.

6. Gerät nach Anspruch 4, bei dem die "d"-Achsenstromoperatoreinheit eine Antwortgeschwindigkeit durch Steuern des Stromes erhält.

7. Gerät nach Anspruch 4, bei dem die "q"-Achsensparmung-Befehlseinheit umfasst:
einen Spannungsgenerator zum Empfangen der Synchrongeschwindigkeit und zum Liefern einer vorbestimmten Spannung; und
einen Multiplizierer zum Multiplizieren der von dem "d"- Achsenstromsteuergerät ausgegebenen Spannung und der von dem Span nungsgenerator ausgegebenen Spannung.

8. Sensorloses Vectorsteuerverfahren zum Empfangen eines Geschwindig keitsbefehlswertes von einem Benutzer und zum Steuern der Geschwindig keit eines Induktionsmotors, umfassend die folgenden Schritte:
Empfangen des Geschwindigkeitsbefehlswertes gemäß der Benutzereingabe durch ein Geschwindigkeitssteuergerät;
Kompensieren der Geschwindigkeitsänderung gemäß der Belastungsände rung durch das Geschwindigkeitssteuergerät;
Empfangen der Synchrongeschwindigkeit, des Strombefehlswertes der "d"- Achsenkomponente, des tatsächlichen Stroms der "d"-Achse und des tat sächlichen Stroms der "q"-Achse, und Erzeugen der "q"-Achsenspannung durch die "q"-Achsenspannung-Befehlseinheit sowie der "d"-Achsenspannung durch die "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit;
Umsetzen der "q"-Achsenspannung und der "d"-Achsenspannung in drei Pha senspannungen; und
Liefern der drei Phasenspannungen an den Inverter.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die "d"-Achsenspannung-Befehlseinheit den "d"-Achsenstrom und den "q"-Achsenstrom getrennt steuert.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem in der "q"-Achsenspannung- Befehlseinheit die "q"-Achsenspannung unter Benutzung der Gleichungen Vqs = Rs.iqs + We.Ls.ids = Rs.iqs + E, E = We.Ls.ids erzeugt wird, wo bei "Rs" den Statorwiderstand, "Ls" die Statorreaktanz, "ids" den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (der Flussstrom) bezeichnet, der zum Motor fließt, und bei der "iqs" den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (den Drehmomenten strom) bezeichnet, der zum Motor fließt, und bei der "E" die gegenelektro motorische Kraft des Motors bezeichnet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Fluss durch Steuern der gegen elektromotorischen Kraftkomponente (E) konstant gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die "d"-Achsenspannung der "d"- Achsenspannung-Befehlseinheit erzeugt wird durch die Gleichungen Vds = Rs.ids - We.δLs.iqs, δLs = Ls - Lm2/Lr ≈ Ls + Llr, wobei "Rs" den Ro torwiderstand, "Ls" die Statorreaktanz, "Lm" die Magnetisierungsreaktanz, "Lr" die Rotorreaktanz, "Lls" die Motorstreureaktanz, "Llr" die Rotorstreureaktanz, "ids" den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (der Flussstrom) anzeigt, der zum Motor fließt, und wobei "iqs" den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (der Drehmomentenstrom) anzeigt, der zum Motor fließt.

13. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Algorithmus, der die "d"- Achsenspannung und die "q"-Achsenspannung erzeugt, unter Benutzung ei ner Zentraleinheit oder eines Digitalsignalprozessors implementiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Kompensierens der Geschwindigkeitsänderung entsprechend einer Laständerung beim Ge schwindigkeitssteuergerät die Geschwindigkeitsänderung durch Steuern der Schlupffrequenz mit dem Geschwindigkeitssteuergerät kompensiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Kompensierens der Geschwindigkeitsänderung gemäß einer Laständerung durch Benutzen des Geschwindigkeitssteuergerätes umfasst:
ein Schritt, bei dem die erste Operatoreinheit des Geschwindigkeitssteuerge rätes einen Geschwindigkeitsbefehlswert gemäß der Benutzereingabe emp fängt und den Fehler zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und der tatsächlichen Spannung ermittelt und dann den Fehler an den Proportional integrierer liefert;
ein Schritt, bei dem der Proportionalintegrierer eine proportionale/integrale Operation durchführt, um die Schlupffrequenz des Motors zu ermitteln und dieselbe einer zweiten Operatoreinheit zuführt; und
ein Schritt, bei dem die Schlupffrequenz und der Geschwindigkeitsbefehls wert addiert werden, um die Synchrongeschwindigkeit zu erhalten.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Synchrongeschwindigkeit durch die Gleichung (2) unter der Benutzung der Gleichung (1):
W-Schlupf = (Rr/Lr).iqs/ids (1)
Wr = We - W-Schlupf (2)
erhalten wird,
wobei "Rr" den Sekundärwiderstand des Induktionsmotors anzeigt, "Lr" die Motorreaktanz anzeigt, "ids" den tatsächlichen Strom der "d"-Achse (der Flussstrom) anzeigt, der zum Motor fließt, "iqs" den tatsächlichen Strom der "q"-Achse (den Drehmomentenstrom) anzeigt, der zum Motor fließt, "Wr" die Geschwindigkeit des Motors anzeigt und "We" die Synchrongeschwindigkeit anzeigt.