DE112004000414T5

DE112004000414T5 - Vektorsteuerungsverfahren und Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors

Info

Publication number: DE112004000414T5
Application number: DE112004000414T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kitakyushu Iura; Yoichi Kitakyushu Yamamoto; Shigekazu Kitakyushu Nakamura
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2006-02-23
Also published as: US7463005B2; US20070018606A1; WO2004082120A3; CN1759529A; WO2004082120A2; JP2004282807A; CN100379142C; JP4613475B2

Abstract

Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors,
wobei der Wechselstrommotor aufweist:
einen Stromrichter zum Ausgeben elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor;
eine Erregungsstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Erregungsstrombefehls aus der magnetischen Sättigungseigenschaft des Wechselstrommotors für einen beliebigen Magnetflussbefehl;
eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Drehmomentstrombefehls aus einem beliebigen Drehmomentbefehl und dem Magnetflussbefehl;
eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird;
eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem;
eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, einem Geschwindigkeitsschätzwert und einem Magnetflussphasenschätzwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben;
eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für einen PWM-Antrieb des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und
einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter zum Schätzen des Geschwindigkeitsschätzwertes und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin ein Koeffizient einer Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet...

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vektorsteuerverfahren und eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor, insbesondere einen Induktionsmotor, ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssensors.

Als ein gewöhnliches Geschwindigkeitsermittlungsverfahren für einen Induktionsmotor und eine Antriebsvorrichtung für einen Induktionsmotor schlägt zum Beispiel die JP-A-Hei08-205599 (Patentdokument 1) vor, dass ein geschätzter Geschwindigkeitswert durch den Absolutwert eines sekundären, magnetischen Zwischenverbindungsflusses korrigiert wird, der aus dem geschätzten Wert des sekundären, magnetischen Zwischenverbindungsflusses erhalten wird, um den Fehler des ermittelten Geschwindigkeitswertes in einem alldimensionalen Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachter vermindern zu können.

Zudem schlägt die JP-A-2002-136196 (Patentdokument 2) vor, um einen Stoß aufgrund eines Phänomens zu unterdrücken, dass ein zu starker, großer Wert des Drehmomentstromes fließt, bis ein sekundärer Magnetfluss ansteigt, dass ein Zeitgeber, eine Begrenzersetzwert-Berechnungseinheit und ein Drehmomentbegrenzer in einen Weg von einer Befehlswerterzeugungseinheit zum Erzeugen eines Drehmomentbefehlswertes zu einer Spannungsbefehlswert-Berechnungsschaltung eingefügt werden, wobei eine Zeit, die abläuft, nachdem ein Startsignal von einer Startsignalerzeugungsschaltung validiert worden ist, durch den Zeitgeber gemessen wird, wobei ein Drehmomentbegrenzungswert durch die Begrenzersetzwert-Berechnungseinheit auf der Basis des gemes senen Wertes und eines Wertes berechnet wird, der durch Begrenzen des Drehmomentbefehlswertes auf einen Wert erhalten wird, der nicht höher als der Drehmomentbegrenzungswert ist, als ein neuer Drehmomentbefehlswert gesetzt wird, um einen glatten bzw. weichen Start ausführen zu können.

Zudem schlägt die JP-A-Hei08-70599 (Patentdokument 3) ein Verfahren vor, in dem, wenn ein ermittelter Geschwindigkeitswert höher als eine maximale Geschwindigkeit ist, ein Strombefehlswert einer Primärdrehmomentwelle auf Null durch eine Vorrichtung zum Verhindern einer zu starken Drehung derart gesetzt wird, dass kein Drehmoment in einer Beschleunigungsrichtung erzeugt wird und dass keine zu starke Drehung eines Induktionsmotors in einer Vektorsteuereinheit für den Induktionsmotor ausgeführt wird, die keinen Geschwindigkeitssensor hat, indem ein tatsächlicher Geschwindigkeitswert des Induktionsmotors durch den gleichen Dimensionsbeobachter und einen geschwindigkeitsadaptiven, sekundären Magnetflussbeobachter ermittelt bzw. abgeschätzt wird, der einen geschwindigkeitsadaptiven Mechanismus enthält, und indem ein Stromsteuerteil durch ein Vergleichsfehlersignal des ermittelten Motorgeschwindigkeitswertes und eines Motorgeschwindigkeitsbefehlwertes gesteuert wird, um einen Vektor steuern zu können.

Elemente der Matrizen A, B und G (unten stehend beschrieben) des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters, der in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument 1 vorgeschlagen wird, werden jeweils als festgelegte Werte berechnet, die sich bei einer anderen Geschwindigkeit als der gewöhnlichen Geschwindigkeit nicht ändern. Wenn der Induktionsmotor jedoch die Eigenschaft hat, dass er leicht magnetisch gesättigt werden kann, ändert sich jedoch eine gegenseitige Induktanz in Übereinstimmung mit dem Wert bzw. Pegel des Magnetflussbefehls. Dementsprechend ist bei den festgelegten Werten, die aufrechterhalten werden, der Geschwindigkeitsschätzwert oder die Phase eines geschätzten Magnetflusses derart ungenau, dass ein Betrieb nicht so ausgeführt werden kann, dass der Befehl bzw. die Steuerung eingehalten wird.

In dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter, der in dem vorstehenden Patentdokument 1 vorgeschlagen wird, wird der Magnetfluss oder die Geschwindigkeit in einem Diskretwertprozess ermittelt bzw. abgeschätzt. Um die Berechnung des Beobachters vereinfachen zu können, wird eine Oiler-Primärapproximation bzw. Euler-Approximation oder Approximation verwendet. Zudem wird unter der Annahme, dass die Geschwindigkeit einen festgelegten Wert während einer sehr kleinen Zeit (Abtastzeit) hat, eine Berechnung auf ihre Berechnung hin ausgeführt. Wenn der Induktionsmotor, der eine geringe Kapazität und ein geringes Trägheitsmoment hat, jedoch plötzlich in einem Zustand ohne Last beschleunigt wird, ändert sich die Geschwindigkeit während einer sehr kleinen Zeit (Abtastzeit). In diesem Fall unterscheidet sich der ermittelte Geschwindigkeitswert in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Induktionsmotors. Somit entsteht ein instabiler Steuerzustand, fließt eine große Menge von elektrischem Strom oder wird ein Betrieb in einem stark gleitenden Zustand derart ausgeführt, dass der Induktionsmotor nicht stabil betrieben werden kann. Insbesondere, wenn eine Beschleunigungszeit kurz ist oder die Änderung der Geschwindigkeit groß ist, ist es wahrscheinlich, dass der vorstehend beschriebene Zustand auftritt. Andererseits tritt, auch wenn die Beschleunigungszeit kurz ist, wenn die Änderung der Geschwindigkeit klein ist, der vorstehend beschriebene Zustand kaum auf.

Zudem dient das Verfahren, das in dem Patentdokument 2 beschrieben wird, dazu, den Induktionsmotor, der eine große Kapazität hat und in dem der Anstieg des sekundären Magnetflusses langsam ist, derart zu behandeln, dass das zuvor be schriebene Problem in dem Induktionsmotor, der die kleine Kapazität und das kleine Trägheitsmoment hat, nicht gelöst werden kann. Für gewöhnlich kann der Drehmomentbegrenzungswert auf den Start hin unterdrückt werden, wie in dem Patentdokument 2. Auf diese Art und Weise arbeitet eine Drehmomentbegrenzung unerwünscht, auch wenn die Änderung der Geschwindigkeit niedrig ist.

Das Verfahren, das in dem Patentdokument 3 beschrieben wird, dient zudem dazu, den tatsächlichen Geschwindigkeitswert des Induktionsmotors durch den geschwindigkeitsadaptiven Beobachter für sekundären Magnetfluss abzuschätzen bzw. zu ermitteln und zu steuern. Dieses Verfahren ist jedoch ein Verfahren zum Verhindern der zu großen Geschwindigkeit derart, dass das vorstehende Problem in dem Induktionsmotor nicht gelöst werden kann, der eine geringe Kapazität und das kleine Trägheitsmoment hat.

[Offenbarung der Erfindung]

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vektorsteuerverfahren und eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssensors bereitzustellen, in denen der geschätzte bzw. ermittelte Geschwindigkeitswert oder der geschätzte bzw. ermittelte Magnetflusswert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters derart eingestellt werden kann, dass er dem eines tatsächlichen Wechselstrommotors entspricht.

Zudem ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vektorsteuerverfahren und eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssensors bereitzustellen, in denen, wenn eine Geschwindigkeitsabweichung groß ist, eine schnelle Beschleunigung ohne eine instabile Steuerung realisiert werden kann.

Um die erste Aufgabe lösen zu können, stellt die Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, ein Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors bereit, wobei der Wechselstrommotor aufweist: einen Energiewandler bzw. Stromrichter zum Ausgeben einer elektrischen Energie bzw. eines elektrischen Stromes zu dem Wechselstrommotor; eine Erregungsstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Erregungsstrombefehls bzw. -steuerbefehls aus der magnetischen Sättigungseigenschaft des Wechselstrommotors für einen beliebigen Magnetflussbefehl; eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Drehmomentstrombefehls aus einem beliebigen Drehmomentbefehl und dem Magnetflussbefehl; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, einem geschätzten bzw. ermittelten Geschwindigkeitswert und einem geschätzten bzw. ermittelten Magnetflussphasenwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter zum Ermitteln bzw. Abschätzen des geschätzten Geschwindigkeitswertes und des geschätzten Magnetflussphasenwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin ein Koeffizient einer Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflussbefehl korrigiert wird.

In der Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, kann, da der geschätzte Geschwindigkeitswert oder der geschätzte Magnetflusswert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeits beobachters so gemacht bzw. eingestellt werden, dass er der Geschwindigkeit oder dem Magnetfluss eines tatsächlichen Wechselstrommotors entspricht, die Geschwindigkeit genau geschätzt bzw. ermittelt werden, auch in dem Wechselstrommotor, der einer magnetischen Sättigung unterliegt.

Die Erfindung, die in Anspruch 2 definiert ist, stellt das Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 1 bereit, worin der Koeffizient der Determinante auf der Basis der Änderung der Magnetsättigungseigenschaft der Gegeninduktivität bzw. der gegenseitigen Induktivität des Wechselstrommotors korrigiert wird.

In der Erfindung, die in Anspruch 2 definiert ist, wird eine Berechnung durchgeführt, indem die Tatsache bedacht wird, dass, wenn die Koeffizienten der Determinante jeweils berechnet werden, eine enorme Berechnungsmenge auf der Basis der magnetischen Sättigungseigenschaft der gegenseitigen Induktanz des Wechselstrommotors notwendig ist. Somit kann eine angenäherte Berechnung realisiert werden und die Geschwindigkeit kann genau ermittelt werden.

Die Erfindung, die in Anspruch 3 definiert ist, stellt das Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 bereit, worin der Koeffizient der Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit einem Magnetflusswert bzw. -pegel korrigiert wird, der aus dem Erregungsstrombefehl berechnet wird.

In der Erfindung, die in Anspruch 3 definiert ist, kann, da der Magnetflusspegel berechnet wird, indem ein Magnetflussmodell aus dem Erregungsstrombefehl berechnet wird, auch wenn sich der Magnetflussbefehl plötzlich ändert, einem tatsächlichen Magnetfluss adäquat gefolgt werden.

Die Erfindung, die in Anspruch 4 definiert ist, stellt eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors bereit, die enthält: einen Stromrichter zum Ausgeben einer elektrischen Energie bzw. eines elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor; eine Erregungsstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Erregungsstrombefehls aus der magnetischen Sättigungseigenschaft des Wechselstrommotors für einen beliebigen Magnetflussbefehl; eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Drehmomentstrombefehls aus einem beliebigen Drehmomentbefehl und dem Magnetflussbefehl; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, einem ermittelten bzw. geschätzten Geschwindigkeitswert und einem geschätzten bzw. ermittelten Magnetflussphasenwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Energiewandlers aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter zum Ermitteln bzw. Schätzen des geschätzten Geschwindigkeitswertes und des geschätzten Magnetflussphasenwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem Koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin eine Koeffizientenkorrektureinheit zum Korrigieren eines Koeffizienten einer Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflussbefehl bereitgestellt wird.

In der Erfindung, die in Anspruch 4 definiert ist, kann, da der geschätzte Geschwindigkeitswert und der geschätzte Magnet flusswert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters übereinstimmend mit der Geschwindigkeit oder dem Magnetfluss des tatsächlichen Wechselstrommotors gemacht werden kann, die Geschwindigkeit genau ermittelt werden, auch in dem Wechselstrommotor, der einer magnetischen Sättigung unterliegt.

Die Erfindung, die in Anspruch 5 definiert ist, stellt die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 4 bereit, worin die Koeffizientenkorrektureinheit den Koeffizienten auf der Basis der Änderung der Magnetsättigungseigenschaft der Gegeninduktivität des Wechselstrommotors korrigiert.

In der Erfindung, die in Anspruch 5 definiert ist, wird eine Berechnung durchgeführt, indem die Tatsache berücksichtigt wird, dass, wenn die Koeffizienten der Determinante jeweils berechnet werden, eine enorme Berechnungsmenge auf der Basis der Magnetsättigungseigenschaft der Gegeninduktivität des Wechselstrommotors notwendig ist. Eine angenäherte Berechnung kann somit realisiert werden und die Geschwindigkeit kann genau geschätzt beziehungsweise ermittelt werden.

Die Erfindung, die in Anspruch 6 definiert ist, stellt die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 4 oder 5 bereit, die weiterhin enthält: eine Magnetflussmodell-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Magnetflusspegels bzw. -wertes aus dem Erregungsstrombefehl; und eine Koeffizientenkorrektureinheit zum Korrigieren des Koeffizienten der Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflusspegel.

In der Erfindung, die in Anspruch 6 definiert ist, kann, da der Magnetflusspegel berechnet wird, indem ein Magnetflussmo dell aus dem Erregungsstrombefehl berechnet wird, auch wenn sich der Magnetflussbefehl plötzlich ändert, einem tatsächlichen Magnetfluss adäquat gefolgt werden.

Um die zweite Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung, die in Anspruch 7 definiert ist, ein Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors bereit, wobei der Wechselstrommotor enthält: einen Stromrichter zum Ausgeben eines elektrischen Stromes zu dem Wechselstrommotor; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Geschwindigkeitssteuereinheit zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass ein beliebiger Geschwindigkeitsbefehl dem geschätzten Geschwindigkeitswert des Wechselstrommotors entspricht; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus einem beliebigen Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, dem geschätzten Geschwindigkeitswert und einem geschätzten Magnetflussphasenwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und eine Geschwindigkeitsschätzeinheit zum Schätzen des Geschwindigkeitsschätzwertes und des geschätzten Magnetflussphasenwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin, wenn eine Geschwindigkeitsabweichung als eine Abweichung zwischen dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl als ein Eingangssignal der Geschwindigkeitssteuereinheit und dem geschätzten Geschwindigkeitswert in die Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, die Geschwindigkeitsabweichung derart begrenzt wird, dass eine Beschleunigung nicht erzeugt wird, die nicht niedriger als die Fähigkeit der Geschwindigkeitsschätzeinheit ist, und der Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird.

In der Erfindung, die in Anspruch 7 definiert ist, wird der Geschwindigkeitsabweichungswert, der in die Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, von einer Zeit, während der der Wechselstrommotor in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und einer Zeit begrenzt, während der die Geschwindigkeitsschätzeinheit in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Dementsprechend kann, auch wenn der Wechselstrommotor abrupt beschleunigt oder verzögert wird, die Geschwindigkeit stabil gesteuert werden.

Die Erfindung, die in Anspruch 8 definiert ist, stellt das Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 7 bereit, worin die Geschwindigkeitsschätzeinheit ein alldimensionaler Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter ist, der einen alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer enthält.

In der Erfindung, die in Anspruch 8 definiert ist, wird die Geschwindigkeit durch den alldimensionalen Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachter derart geschätzt, dass der geschätzte Geschwindigkeitswert so erzeugt werden kann, dass er dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl entspricht.

Die Erfindung, die in Anspruch 9 definiert ist, stellt eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors bereit, die enthält: einen Stromrichter zum Ausgeben eines elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Geschwindigkeitssteuereinheit zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass ein beliebiger Geschwindigkeitsbefehl dem geschätzten Geschwindigkeitswert des Wechselstrommotors entspricht; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus einem beliebigen Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, dem geschätzten Geschwindigkeitswert und einem geschätzten Magnetflussphasenwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und eine Geschwindigkeitsschätzeinheit zum Schätzen bzw. Ermitteln des geschätzten Geschwindigkeitswertes und des geschätzten Magnetflussphasenwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin eine Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungseinheit zum Begrenzen einer Geschwindigkeitsabweichung derart, dass eine Beschleunigung nicht erzeugt wird, die nicht kleiner als das Geschwindigkeitsschätzvermögen eines alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters ist, wenn die Geschwindigkeitsabweichung als eine Abweichung zwischen dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl als eine Eingabe der Geschwindigkeitssteuereinheit und dem geschätzten Geschwindigkeitswert in die Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, und zum Eingeben der begrenzten Geschwindigkeitsabweichung in die Geschwindigkeitssteuereinheit vorgesehen ist.

In der Erfindung, die in Anspruch 9 definiert ist, wird der Geschwindigkeitsabweichungswert, der in die Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, durch die Geschwindigkeits-Begrenzungseinheit von einer Zeit, während der der Wechselstrommotor in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und einer Zeit begrenzt, während der die Geschwindigkeitsschätzeinheit in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit stabil gesteuert werden, auch wenn der Wechselstrommotor abrupt beschleunigt oder abgebremst wird.

Die Erfindung, die in Anspruch 10 definiert ist, stellt eine Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 9 bereit, worin die Geschwindigkeitsschätzeinheit ein alldimensionaler Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter ist, der einen alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer enthält.

In der Erfindung, die in Anspruch 10 definiert ist, wird die Geschwindigkeit durch den alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter derart geschätzt, dass der Geschwindigkeitsschätzwert in Übereinstimmung mit dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl gebracht werden kann.

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann in dem ersten Vektorsteuerverfahren und der Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung, da der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert des alldimensionalen Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachters derart erzeugt werden kann, dass er der Geschwindigkeit oder dem Magnetfluss eines tatsächlichen Wechselstrommotors entspricht, die Geschwindigkeit genau geschätzt werden, auch in dem Wechselstrommotor, der einer magnetischen Sättigung unterliegt, und eine Geschwindigkeitsgenauigkeit oder eine Drehmomentgenauigkeit können wirksam verbessert werden.

Zudem wird in dem zweiten Vektorsteuerverfahren und der Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung der Geschwindigkeitsabweichungswert, der der Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, von einer Zeit, während der der Wechselstrommotor in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und ei ner Zeit, während der die Geschwindigkeitsschätzeinheit in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, begrenzt werden. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit wirksam stabil gesteuert werden, auch wenn der Wechselstrommotor abrupt beschleunigt oder verzögert wird.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm einer Erregungsstrombefehl-Berechnungsschaltung in der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm einer Drehmomentstrombefehl-Berechnungsschaltung in der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem unteren Index bezeichnet "hat" des Bezugszeichens einen Schätzwert und "ref" bezeichnet einen Befehlswert bzw. Steuerwert in den Formeln und den Zeichnungen.
[Bester Modus zum Ausführen der Erfindung]
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors in der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Erregungsstrombefehl-Berechnungsschaltung zeigt. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Drehmomentstrombefehl-Berechnungsschaltung zeigt.
Die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors in dieser Ausführungsform enthält einen Stromrichter 1 bzw. Stromwandler zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstromes in eine Gleichspannung durch ein Leistungselement, zum Wandeln einer Gleichspannung in einen Wechselstrom mit einer beliebigen Frequenz und Spannung durch ein PWM-Steuersystem und zum Ausgeben des Wechselstromes, einen Induktionsmotor 2 als eine Art des Wechselstrommotors, der durch den Wechselstrom angetrieben wird, der von dem Stromrichter 1 ausgegeben wird, eine Stromdetektionsschaltung 3 zum Detektieren des Stromes, der dem Induktionsmotor zugeführt wird, eine Koordinatentransformationsschaltung 4 zum Ausgeben von Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ, die durch Durchführen einer Dreiphasen-zu-Zweiphasen-Transformation des Stromes erhalten werden, der in der Stromdetektionsschaltung detektiert wird, in einem Statorkoordinatensystem, eine Erregungsstrombefehl-Berechnungsschaltung 5, in die ein beliebiger Magnetflussbefehl Φ_ref, wie in 2 gezeigt wird, eingegeben wird und die einen Erregungsstrombefehl i_dref aus dem Produkt eines Magnetsättigungskoeffizienten k_ϕ, der von einer Berechnungsschaltung 11 für einen Eisenkernsättigungskoeffizienten ausgegeben wird, mit einem Nicht-Laststrom I_m0 zur Zeit eines Magnetflussbefehls von 100% ausgegeben wird, eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungsschaltung 6, in der ein beliebiger Drehmomentbefehl T_ref durch den beliebigen Magnetflussbefehl Φ_ref, wie in 3 gezeigt wird, geteilt wird, um einen Drehmomentstrombefehl i_qref aus dem Produkt des erhaltenen Wertes und eines Drehmomentstromwandelfaktors k_it zu berechnen, eine Vektorsteuer- und Berechnungsschaltung 7 zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl i_dref, dem Drehmomentstrombefehl i_qref, den Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ, und einem Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat und einem Magnetflussphasenschätzwert θ_hat, ausgegeben von einem unten beschriebenen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9, um Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ auszugeben, eine Schaltmustererzeugungsschaltung 8 zum Erzeugen eines Signals zum Antreiben des Stromrichters 1 aus den Ausgangsspannungsbefehlen V_sα, V_sβ, einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9, der die Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ und die Primärstromdetektionswerte i_sα, i_sβ als Eingangsgrößen verwendet und die Spannungs- und Stromgleichung des Induktionsmotors durch die sukzessiven Formen bzw. Formeln eines alldimensionalen Beobachters löst, um Primärstromschätzwerte i_sαhat, i_sβhat und Magnetflussschätzwerte Φ_rαhat, Φ_rβhat zu schätzen bzw. zu ermitteln und um den Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat und den Magnetflussphasenschätzwert θ_hat aus den Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ, den Primärstromschätzwerten i_sαhat, i_sβhat und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat, Φ_rβhat ZU Schätzen bzw. zu ermitteln, und eine Koeffizientenkorrekturschaltung 10 zum Korrigieren und Ausgeben eines Koeffizienten, der sich in Übereinstimmung mit einer Magnetsättigungseigenschaft ändert, jeweils in Elementen der Matrizen A, B und G des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters 9 in Übereinstimmung mit dem beliebigen Magnetflussbefehl Φ_ref.
In dieser Ausführungsform enthält der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 den alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer, der aus der Spannungs- und Stromgleichung des Induktionsmotors abgeleitet wird. Der alldimensionale Beobachter enthält die unten beschriebenen Komponenten.
Hier sind:

a_r11: = –Rs/(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: : Primärwiderstand
R_r: : Sekundärwiderstand
L_m: : Gegeninduktivität
L_s: : primäre Eigeninduktivität
L_r: : sekundäre Eigeninduktivität
ω_rhat: :Geschwindigkeitsschätzwert
L: : Beobachtergewinn
i_sα: : α-Wellekomponente des Primärstromdetektionswertes
i_sβ: : β-Wellekomponente des Primärstromdetektionswertes
v_sα: : α-Wellekomponente der Primärspannung
v_sβ: : β-Wellekomponente der Primärspannung
i_sαhat: : α-Wellekomponente des Primärstromschätzwertes
i_sβhat: : β-Wellekomponente des Primärstromschätzwertes
Φ_rαhat: : α-Wellekomponente des Magnetflussschätzwertes
Φ_rβhat: : β-Wellekomponente des Magnetflussschätzwertes

Der Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat kann aus den Primärstromdetektionswerten i_sα und i_sβ, den Primärstromschätzwerten i_sαhat und i_sβhat und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat und Φ_rβhat, wie in einer unten stehend beschriebenen Formel gezeigt wird, geschätzt bzw. ermittelt werden. ωrhat = kωp{Φrβhat(isα – isαhat) – Φrαhat(isβ – isβhat)} kωi∫{Φrβhat(isα – isαhat) – Φrαhat(isβ – isβhat)dt (2)
Tatsächlich wird in einer Softwarerealisierung ein diskreter Prozess ausgeführt. Ein Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat (k) zur Zeit von kT_s (T_s: eine Abtastzeit) kann in Übereinstimmung mit der unten beschriebenen Formel, die durch Durchführen eines diskreten Prozesses der Formel (2) erhalten wird, aus den Primärstromdetektionswerten i_sα(k) und i_sβ(k), den Primärstrom schätzwerten i_sαhat(k) und i_sβhat(k) und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat(k) und Φ_rβhat(k) geschätzt bzw. ermittelt werden.
Ähnlich werden in Übereinstimmung mit den hintereinander folgenden Formeln einer unten beschriebenen Formel (4), die aus regressiven Differenzen des alldimensionalen Magnetflussbeobachters der Formel (1) erhalten wird, Primärstromschätzwerte i_sαhat(k+1) und i_sβhat(k+1) und Magnetflussschätzwerte Φ_rαhat(k+1) und Φ_rβhat(k+1) zu der Zeit von (k+1) T_s geschätzt.
Zudem wird ein Magnetflussphasenschätzwert θ_hat(k+1) durch eine unten stehende Formel (5) geschätzt bzw. ermittelt. θhat(k+1) = tan-1(Φrβhat(k+1)/Φrαhat(k+1)) (5)
In dem alldimensionalen Beobachter sind die Matrizen A, B und G jeweils definiert, wie unten stehend folgt.
Hier werden, wie in der Formel (1) definiert wird, a_r11, a_r12, a_i12, a_r21, a_r22, a_i22, b₁₁, g₁, g₂, g₃ und g₄ durch den primären Widerstand R_s, den sekundären Widerstand R_r, die Gegeninduktivität L_m, die primäre Eigeninduktivität L_s und die sekundäre Eigeninduktivität L_r berechnet. Für gewöhnlich werden diese Koeffizienten als konstante Werte während des Anfangsprozesses berechnet und als feste Werte auf die Berechnung des alldimensionalen Beobachters hin berechnet.
Im Allgemeinen wird der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 derart verwendet, dass die Geschwindigkeit des Induktionsmotors genau geschätzt bzw. ermittelt werden kann. Wenn der Induktionsmotor der magnetischen Sättigung unterliegt, entsprechen der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert des alldimensionalen Magnetflussbeobachters 9 jedoch nicht dem tatsächlichen Wert des Motors. Der Induktionsmotor ist deshalb unerwünscht instabil und kann gegebenenfalls nicht gestartet werden.
Die magnetische Sättigungseigenschaft des Induktionsmotors wird zuvor in der Berechnungsschaltung für den Magnetsättigungskoeffizienten definiert. Hier wird unter der Annahme, dass ein Magnetsättigungskoeffizient zur Zeit des Magnetflussbefehls von 100 gleich 1,0 ist, die Magnetsättigungseigenschaft durch eine lineare Approximation unter Verwendung eines Magnetsättigungskoeffizienten k_ϕ1 zur Zeit des Magnetflussbefehls von 70% und eines Magnetflusskoeffizienten k_ϕ2 zur Zeit des Magnetflussbefehls von 130% wiedergegeben. Wenn der Induktionsmotor kaum magnetisch gesättigt wird, ist k_ϕ1 = 0,7 und ist k_ϕ2 = 1,3. Wenn der Induktionsmotor der magnetischen Sättigung unterliegt, ist jedoch k_ϕ1 < 0, 7 und k_ϕ2 > 1, 3. Wenn der Induktionsmotor mehr einer magnetischen Sättigung unterliegt, wird k_ϕ1 kleiner und wird k_ϕ2 größer. Wenn das Verhältnis K_m des Magnetflussbefehls Φ_ref zu dem Magnetsättigungskoeffizienten k_ϕ, wie durch die unten stehende Formel (9) gezeigt wird, nahe 1 wird, tritt die magnetische Sättigung hier kaum auf und, wenn das Verhältnis K_m kleiner als 1 ist, tritt die magnetische Sättigung wahrscheinlich auf. km = Φref/kϕ (9)
Das Verhältnis K_m des Magnetflussbefehls Φ_ref ZU dem Magnetsättigungskoeffizienten k_ϕ gibt die Magnetsättigungseigenschaft der Gegeninduktivität L_m an.
Diese Ausführungsform zielt darauf ab, die Berechnung des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters 9 durch Berücksichtigen der Magnetflusseigenschaft der Gegeninduktivität L_m durchzuführen.
Die Gegeninduktivität L_m relativ zu einem beliebigen Magnetflussbefehl Φ_ref wird durch die nachfolgend beschriebene Formel (10) ausgedrückt. Lm = Lm0km (10)
In diesem Fall wird L_m0 als die Gegeninduktivität zu der Zeit des Magnetflussbefehls Φ_ref von 100 berechnet. Wenn die vorstehend beschriebene Formel durch a_r11, a_r12, a_i12, a_r21, a_r22, a_i22, b₁₁, g₁, g₂, g₃ und g₄ ersetzt wird, um eine Berechnung durchzuführen, ist eine enorme Berechnungsmenge erforderlich. Deshalb werden a_r110, a_r120, a_i120, a_r210, a_r220, a_i220, b₁₁₀, g₁₀, g₂₀, g₃₀ und g₄₀ zur Zeit des Magnetflussbefehls Φ_ref = 100% früher aus der Gegeninduktivität L_m0 zur Zeit des Magnetflussbefehls Φ_ref = 100 berechnet. Wenn der Magnetflussbefehl Φ_ref gegeben ist, werden die früher bzw. zuvor berechneten Werte approximiert und derart geändert, dass die unten stehend beschriebene Formel (11) erhalten wird. ar11 = ar110 ar12 = ar120/km ai12 = ai120 ar21 = ar210 ar22 – ar220/km ai22 = ai220 b11 = b110 g1 = g10 g2 = g20 g3 = g30 g4 = g40 (11)
Der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters 9 kann somit in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Geschwindigkeit oder dem tatsächlichen Magnetfluss des Induktionsmotors gebracht werden. Das Vektorsteuerverfahren und die Vektorsteuereinheit für den Induktionsmotor ohne Verwendung eines Sensors können dementsprechend erhalten werden, in denen die Geschwindigkeit genau ermittelt bzw. geschätzt werden kann, auch wenn der Induktionsmotor einer magnetischen Sättigung unterliegt.
<Zweite Ausführungsform>
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors in der zweiten Ausführungsform zeigt.
Ein Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin, dass eine Magnetflussmodellberechnungsschaltung 12 zum Berechnen eines Magnetflusspegels Φ_1v1 bereitgestellt wird, indem ein Erregungsstrombefehl i_dref als eine Ausgangsgröße einer Erregungsstrombefehl-Berechnungsschaltung 5 verwendet wird, um den Magnetflusspegel einer Koeffizientenkorrekturschaltung 10 zuzuführen. Weitere Aufbauten sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, und deshalb kann hier eine diesbezügliche Erläuterung weggelassen werden.
In der vorstehend beschriebenen, ersten Ausführungsform wird für einen beliebigen Magnetflussbefehl Φ_ref das Verhältnis km des Magnetflussbefehls Φ_ref zu dem Magnetsättigungskoeffizienten K_ϕ in Übereinstimmung mit der Formel (8) berechnet. Die Koeffizienten, die sich durch die Magnetsättigungseigenschaft jeweils in den Elementen der Matrizen A, B und G des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters 9 ändern, werden in Übereinstimmung mit der Formel (11) korrigiert. Die zweite Ausführungsform berücksichtigt jedoch, dass, da der Magnetfluss eines Induktionsmotors nur durch die Zeitkonstante einer zweiten Schaltung geändert werden kann, auch wenn sich der Magnetflussbefehl Φ_ref plötzlich ändert, einem tatsächlichen Magnetfluss nicht gefolgt werden kann.
Ein unten stehendes Verhältnis km des Magnetflusspegels Φ_1v1, der von der Magnetflussmodellberechnungsschaltung 12 ausgegeben wird, zu einem Magnetsättigungskoeffizienten k_ϕ wird berechnet. km = Φ1v1/kϕ (12)
Dann werden a_r110, a_r120, a_i120, a_r210, a_r220, a_i220, b₁₁₀, g₁₀, g₂₀, g₃₀ und g₄₀ zur Zeit des Magnetflusspegels Φ_1v1 = 100 zuvor berechnet. Wenn der Magnetflusspegel Φ_1v1 gegeben ist, werden die früher berechneten Werte approximiert und derart geändert, dass die unten beschriebene Formel (13) erhalten wird. ar11 = ar110 ar12 = ar120/km ai12 = ai120 ar21 = ar210 ar22 = ar220/km ai22 = ai220 b11 = b110 g1 = g10 g2 = g20 g3 = g30 g4 = g40 (13)
Der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters 9 können somit in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Geschwindigkeit oder dem tatsächlichen Magnetfluss des Induktionsmotors gebracht werden. Dementsprechend kann das Vektorsteuerverfahren und die Vektorsteuereinheit für den Induktionsmotor ohne Verwendung eines Sensors erhalten werden, in denen die Geschwindigkeit genau geschätzt bzw. ermittelt werden kann, auch wenn der Induktionsmotor einer magnetischen Sättigung unterliegt.
In der vorstehend beschriebenen, ersten Ausführungsform und der vorstehend beschriebenen, zweiten Ausführungsform werden der Primärstromschätzwert und der Magnetflussschätzwert in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter geschätzt. Es kann jedoch, auch wenn die Spannungs- und Stromgleichung verändert werden, um den sekundären Feldstromschätzwert als einen Strom zum Ausbilden des Primärstromschätzwertes und des Magnetflusses zu berechnen, der gleiche Effekt, wie vorstehend beschrieben wurde, realisiert werden.
Zudem wird in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Eingang des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters als Ausgangsspannungsbefehl verwendet. Es kann jedoch ein Spannungsdetektionswert unter Verwendung eines Spannungsdetektors anstelle davon mit dem gleichen Effekt verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen schlagen zudem eine Steuereinheit ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssensors vor. Auch wenn der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, um einen Magnetfluss in einer Steuereinheit mit einem Geschwindigkeitssensor zu steuern, kann jedoch der gleiche Effekt realisiert werden. Zudem kann der gleiche Effekt erhalten werden, wenn ein Geschwindigkeitsschätzverfahren ein Verfahren verwendet, das in der JP-A-Hei08-205599 vorgeschlagen wird. In den vorstehend beschriebe nen Ausführungsformen wird zudem die magnetische Sättigungseigenschaft der Eisenkernsättigungskoeffizienten-Berechnungsschaltung in beliebigen drei Punkten approximiert. Wenn die magnetische Sättigungseigenschaft in vielen Punkten approximiert wird, wenn die magnetische Sättigungseigenschaft durch eine beliebige Funktion gegeben wird oder wenn die magnetische Sättigungseigenschaft in Tabellenform unter Verwendung einer Tabelle gegeben ist, kann jedoch ein verbesserter Effekt erhalten werden.
<Dritte Ausführungsform>
5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
Die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors in dieser Ausführungsform enthält einen Stromrichter 1 zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstromes in eine Gleichspannung durch ein Leistungselement, zum Wandeln der Gleichspannung in einen Wechselstrom mit einer beliebigen Frequenz und Spannung durch ein PWM-Steuersystem und zum Ausgeben des Wechselstromes, einen Induktionsmotor 2 als eine Art des Wechselstrommotors, der durch den Wechselstrom angetrieben wird, der von dem Stromrichter 1 ausgegeben wird, eine Stromdetektionsschaltung 3 zum Detektieren des Stromes, der dem Induktionsmotor zugeführt wird, eine Koordinatentransformationsschaltung 4 zum Ausgeben von Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ, die durch Durchführen einer Dreiphasen-zu-Zweiphasen-Transformation des Stromes erhalten werden, der in der Stromdetektionsschaltung detektiert wird, in einem Statorkoordinatensystem, eine Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 zum Begrenzen einer Abweichung zwischen einem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl und dem Geschwindigkeitsschätzwert des Induktionsmotors, eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 22 zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass die Geschwindigkeitsabweichung Null ist, das heißt, dass der beliebige Geschwindigkeitsbefehl dem Geschwindigkeitsschätzwert des Induktionsmotors entspricht, eine Vektorsteuer- und Berechnungsschaltung 7 zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl i_dref, dem Drehmomentstrombefehl i_qref, den Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ und einem Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat und einem Magnetflussphasenschätzwert θ_hat, der von dem unten beschriebenen, alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 ausgegeben wird, um Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ auszugeben, eine Schaltmustererzeugungsschaltung 8 zum Erzeugen eines Signals zum Antreiben des Stromrichters 1 aus den Ausgangsspannungsbefehlen V_sα, V_sβ, einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9, der die Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ und die Primärstromdetektionswerte i_sα, i_sβ als Eingänge verwendet und die Spannungs- und Stromgleichung des Induktionsmotors durch die sukzessiven Formen bzw. Formeln eines alldimensionalen Beobachters löst, um Primärstromschätzwerte i_sαhat, i_sβhat und Magnetflussschätzwerte Φ_rαhat, Φ_rβhat ZU schätzen bzw. zu ermitteln und um den Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat und den Magnetflussphasenschätzwert θ_hat aus den Primärstromdetektionswerten i_sα, ⁱsβ, den Primärstromschätzwerten i_sαhat, i_sβhat und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat, Φ_rβhat zu schatzen oder zu ermitteln.
In dieser Ausführungsform enthält der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 den alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer, die aus der Spannungs- und Stromgleichung des Induktionsmotors abgeleitet sind. Der alldimensionale Beobachter enthält die unten stehenden Komponenten.
Hier sind:

a_r11: = –Rs/(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: : Primärwiderstand
R_r: : Sekundärwiderstand
L_m: : Gegeninduktivität
L_s: : primäre Eigeninduktivität
L_r: : sekundäre Eigeninduktivität
ω_rhat: :Geschwindigkeitsschätzwert
L: : Beobachtergewinn
i_sα: : α-Wellekomponente des Primärstromdetektionswertes
i_sβ: : β-Wellekomponente des Primärstromdetektionswertes
v_sα: : α-Wellekomponente der Primärspannung
v_sβ: : β-Wellekomponente der Primärspannung
i_sαhat: : α-Wellekomponente des Primärstromschätzwertes
i_sβhat: : β-Wellekomponente des Primärstromschätzwertes
Φ_rαhat: : α-Wellekomponente des Magnetflussschätzwertes
Φ_rβhat: : β-Wellekomponente des Magnetflussschätzwertes

Der Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat kann aus den Primärstromdetektionswerten i_sα und i_sβ, den Primärstromschätzwerten i_sαhat ^und ⁱsβhat und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat und Φ_rβhat in Übereinstimmung mit der unten stehend, beschriebenen Formel g_eschätzt bzw. ermittelt werden. ωrhat = kωp{Φrβhat(isα – isαhat) – Φrαhat(isβ – isβhat)} + kωi ∫ {Φrβhat(isα – isαhat)Φrαhat(isβ – isβhat)}dt (15)
Tatsächlich wird, um eine Software zu realisieren, ein diskreter Prozess ausgeführt. Ein Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat(k) zur Zeit von kT_s (T_s: eine Abtastzeit) kann in Übereinstimmung mit der unten stehenden Formel, die durch Durchführen eines diskreten Prozesses der Formel (15) erhalten wird, aus den Primärstromdetektionswerten i_sα(k) und i_sβ(k), den Primärstromschätzwerten i_sαhat(k) und i_sβhat(k) und den Magnetflussschätzwerten Φ_rαhat(k) und Φ_rβhat(k) ermittelt werden.
Ähnlich werden in Übereinstimmung mit den hintereinander folgenden Formeln der unten stehend beschriebenen Formel (17), die aus regressiven Differenzen des alldimensionalen Magnetflussbeobachters der Formel (14) erhalten werden, die Primärstromschätzwerte i_sαhat(k+1) und i_sβhat(k+1) und die Magnetflussschätzwerte Φ_rαhat(k+1) und Φ_rβhat(k+1) zur Zeit von (k+1) T_s geschätzt bzw. ermittelt.
Zudem wird ein Magnetflussphasenschätzwert θ_hat(k+1) mit der unten stehend beschriebenen Formel (18) ermittelt. θhat(k+1) = tan-1(Φrβhat(k+1)/Φrαhat(k+1)) (18)
Nachfolgend wird ein Merkmal dieser Ausführungsform beschrieben. In dieser Steuereinheit schätzt der alldimensionale Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachter 9, um zu ermöglichen, dass die Geschwindigkeit des Induktionsmotors 2 dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl entspricht, die Geschwindigkeit, um zu ermöglichen, dass der Geschwindigkeitsschätzwert dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl entspricht. Dieses Verfahren hat für gewöhnlich kein Problem. Wenn der Induktionsmotor 2, der eine kleine Kapazität und ein niedriges Trägheitsmoment hat, jedoch unter einem Zustand mit keiner Last abrupt beschleunigt wird, ändert sich die Geschwindigkeit während einer sehr klei nen Zeit (einer Abtastzeit). Der Geschwindigkeitsschätzwert in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 unterscheidet sich deshalb von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Induktionsmotors 2. Ein instabiler Steuerzustand tritt dann auf, eine großer Wert elektrischen Strom fließt oder ein Betrieb wird unter einem zu stark gleitenden Zustand derart ausgeführt, dass der Induktionsmotor 2 nicht stabil betrieben werden kann. Für gewöhnlich wird eine Abtastzeit verkürzt oder ein Verfahren zum Verbessern eines Geschwindigkeitsschätzsystems wird verwendet. Es wird jedoch ein Fall angenommen, dass das vorstehend beschriebene Verfahren aufgrund von verschiedenen Beschränkungen nicht realisiert werden kann. Dieses Phänomen tritt insbesondere dann auf, wenn eine Beschleunigungszeit kurz ist oder wenn die Änderung der Geschwindigkeit groß ist. Andererseits tritt der zuvor beschriebene Zustand kaum auf, wenn die Geschwindigkeitsänderung klein ist. Eine Zeit, während der der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, wird somit zuvor gemessen.
Dann wird eine Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, aus dem Trägheitsmoment des einfachen Körpers des Induktionsmotors 2 und dem maximalen Drehmoment berechnet, das ausgegeben werden kann. Die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, wird mit der zuvor erhaltenen Zeit verglichen, während der der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Wenn die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, länger als die Letztere ist, wird der Grenzwert der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 als ein maximaler Wert gesetzt. Wenn die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, kürzer als die Letztere ist, kann die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt wird, von der zuvor erhaltenen Zeit subtrahiert werden, während der der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter 9 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Der erhaltene Wert wird durch die Zeit dividiert, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Der maximale Wert des Grenzwertes der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 wird mit dem erhaltenen Wert multipliziert. Ein erhaltener Wert wird deshalb als der Grenzwert der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 gesetzt. So kann nicht nur die Beschleunigung in einer Zeit, die kürzer als die Zeit ist, während der der alldimensionale Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, verhindert werden, sondern es kann auch das Beschleunigungsvermögen soweit wie möglich verwendet werden, wenn die Geschwindigkeitsabweichung klein ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Geschwindigkeitsabweichungswert, der der Geschwindigkeitssteuerschaltung 22 eingegeben wird, durch die Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 von der Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und der Zeit begrenzt, während der der alldimensionale Magnetflussgeeschwindigkeitsbeobachter 9 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Das Vektorsteuerverfahren und die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors kann somit erhalten werden, in denen, auch wenn der Induktionsmotor 2 abrupt beschleunigt und verzögert wird, die Geschwindigkeit stabil gesteuert werden kann.
<Vierte Ausführungsform>
6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors in dieser Ausführungsform enthält einen Stromrichter 1 zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstromes in eine Gleichspannung durch ein Leistungselement, zum Wandeln der Gleichspannung in einen Wechselstrom mit einer beliebigen Frequenz und Spannung durch ein PWM-Steuersystem und zum Ausgeben des Wechselstromes, einen Induktionsmotor 2 als eine Art des Wechselstrommotors, der durch den Wechselstrom angetrieben wird, der von dem Stromrichter 1 ausgegeben wird, eine Stromdetektionsschaltung 3 zum Detektieren des Stromes, der dem Induktionsmotor 2 zugeführt wird, eine Koordinatentransformationsschaltung 4 zum Ausgeben von Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ, die durch Durchführen einer Dreiphasen-zu-Zweiphasen-Transformation des Stromes erhalten werden, der in der Stromdetektionsschaltung detektiert wird, in einem Statorkoordinatensystem, eine Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 zum Begrenzen einer Abweichung zwischen dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl und dem Geschwindigkeitsschätzwert des Induktionsmotors, eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 22 zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass die Geschwindigkeitsabweichung Null ist, das heißt, dass der beliebige Geschwindigkeitsbefehl dem Geschwindigkeitsschätzwert des Induktionsmotors entspricht, eine Vektorsteuer- und Berechnungsschaltung 7 zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl i_dref, dem Drehmomentstrombefehl i_qref, den Primärstromdetektionswerten i_sα, i_sβ und dem Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat, der von dem unten stehenden Geschwindigkeitsschätzer 23 ausgegeben wird, um Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ auszugeben, und eine Schaltmustererzeugungsschaltung 8 zum Erzeugen eines Signals zum Antreiben des Stromrichters 1 aus den Ausgangsspannungsbefehlen V_sα, V_sβ und den Geschwindigkeitsschätzer 23, der die Ausgangsspannungsbefehle V_sα, V_sβ und die Primärstromdetektionswerte i_sα, i_sβ als Eingänge verwendet, um den Geschwindigkeitsschätzwert ω_rhat des Induktionsmotors 2 zu schätzen.
Nachfolgend wird ein Merkmal dieser Ausführungsform unten stehend beschrieben. In dieser Steuereinheit schätzt bzw. ermittelt der Geschwindigkeitsschätzer 23, um die Geschwindigkeit des Induktionsmotors 2 mit dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl in Übereinstimmung zu bringen, die Geschwindigkeit, um den Geschwindigkeitsschätzwert mit dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl in Übereinstimmung zu bringen. Dieses Verfahren hat für gewöhnlich keine Probleme. Jedoch, wenn der Induktionsmotor 2, der die kleine Kapazität und das niedrige Trägheitsmoment hat, abrupt in einem Zustand mit keiner Last abrupt beschleunigt wird, unterscheidet sich der Geschwindigkeitsschätzwert von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Induktionsmotors 2. Dann tritt ein instabiler Steuerzustand auf, ein großer Wert des elektrischen Stromes fließt oder ein Betrieb unter einem Außer-Schritt-Zustand wird derart ausgeführt, dass der Induktionsmotor 2 nicht stabil betrieben werden kann, was nicht erwünscht ist. Dieses Phänomen tritt insbesondere dann auf, wenn eine Beschleunigungszeit kurz ist oder die Geschwindigkeitsänderung groß ist. Andererseits tritt der vorstehend beschriebene Zustand kaum auf, auch wenn die Beschleunigungszeit kurz ist, wenn die Geschwindigkeitsänderung klein ist.
Eine Zeit, während der der Geschwindigkeitsschätzer in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, wird somit zuvor gemessen. Dann wird eine Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, aus dem Trägheitsmoment des einfachen Körpers des Induktionsmotors 2 und dem maximalen Drehmoment, das ausgegeben werden kann, berechnet. Die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, wird mit der vorher erhaltenen Zeit verglichen, während der der Geschwindigkeits schätzer in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Wenn die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, länger als die Letztere ist, wird der Grenzwert der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 als ein Maximalwert gesetzt. Wenn die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, kürzer als die Letztere ist, wird die Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, von der zuvor erhaltenen Zeit subtrahiert, während der der Geschwindigkeitsschätzer in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Der erhaltene Wert wird durch die Zeit dividiert, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Der maximale Wert des Grenzwertes der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 wird mit dem erhaltenen Wert multipliziert. Ein erhaltener Wert wird somit als der Grenzwert der Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 gesetzt.
Auf diese Art und Weise kann nicht nur die Beschleunigung in einer Zeit, die kürzer als die Zeit ist, während der der Geschwindigkeitsschätzer in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, verhindert werden, sondern es kann auch auch ein Beschleunigungsvermögen soweit wie möglich verwendet werden, wenn die Geschwindigkeitsabweichung klein ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Geschwindigkeitsabweichungswert, der in die Geschwindigkeitssteuerschaltung 22 eingegeben wird, durch die Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungsschaltung 21 von der Zeit, während der der Induktionsmotor 2 in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und der Zeit begrenzt, während der der Geschwindigkeitsschätzer in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Das Vektorsteuerverfahren und die Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors kann somit erhalten werden, in denen auch dann, wenn der Induktionsmotor 2 abrupt beschleu nigt oder verzögert wird, die Geschwindigkeit stabil gesteuert werden kann.
[Industrielle Anwendbarkeit)
Gemäß dem ersten Vektorsteuerverfahren und der ersten Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors kann, da der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert des alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Geschwindigkeit oder dem tatsächlichen Magnetfluss des Wechselstrommotors gebracht werden kann, die Geschwindigkeit genau geschätzt bzw. ermittelt werden, auch wenn der Wechselstrommotor einer magnetischen Sättigung unterliegt. Eine Geschwindigkeitsgenauigkeit oder eine Drehmomentgenauigkeit kann wirksam somit verbessert werden.
Zudem wird der Geschwindigkeitsabweichungswert, der der Geschwindigkeitssteuereinheit zugeführt wird, von der Zeit, während der der Wechselstrommotor in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann, und der Zeit begrenzt, während der die Geschwindigkeitsschätzeinheit in der kürzesten Zeit beschleunigt werden kann. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit effektiv stabil gesteuert werden, auch wenn der Wechselstrommotor abrupt beschleunigt oder verzögert wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden Beispiele erläutert, in denen der Induktionsmotor als Wechselstrommotor verwendet wird. Es können jedoch beliebige Wechselstrommotoren einschließlich eines Synchronmotor mit einem Permanentmagneten darin oder andere Wechselstrommotoren, die eine Vektorsteuerung realisieren können, mit den gleichen Effekten verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Steuerverfahren und eine Steuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssensors werden bereitgestellt, in denen der Geschwindigkeitsschätzwert oder der Magnetflussschätzwert eines alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachters so erzeugt werden können, dass sie jenen eines tatsächlichen Wechselstrommotors entsprechen.
Eine Steuereinheit für einen Wechselstrommotor enthält eine Vektorsteuer- und Berechnungsschaltung (7) zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus einem Erregungsstrombefehl, der in einer Erregungsstrombefehl-Berechnungsschaltung (5) berechnet wird, einem Drehmomentstrombefehl, der in einer Drehmomentstrombefehl-Berechnungsschaltung (6) berechnet wird, einem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, der in einer Koordinatentransformationsschaltung (4) erhalten wird, einem Geschwindigkeitsschätzwert und einem Magnetflussphasenschätzwert und zum Ausgeben eines Ausgangsspannungsbefehls, und eine Schaltmustererzeugungsschaltung (8) zum Erzeugen eines Signals für den PWM-Antrieb eines Stromrichters (1) aus dem Ausgangsspannungsbefehl und einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter (9) zum Schätzen des Geschwindigkeitsschätzwertes und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert. In der Steuereinheit für den Wechselstrommotor ist eine Koeffizientenkorrekturschaltung (10) zum Korrigieren des Koeffizienten einer Determinante vorgesehen, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter (9) in Übereinstimmung mit einem Magnetflussbefehl verwendet wird.

Claims

Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors, wobei der Wechselstrommotor aufweist: einen Stromrichter zum Ausgeben elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor; eine Erregungsstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Erregungsstrombefehls aus der magnetischen Sättigungseigenschaft des Wechselstrommotors für einen beliebigen Magnetflussbefehl; eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Drehmomentstrombefehls aus einem beliebigen Drehmomentbefehl und dem Magnetflussbefehl; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, einem Geschwindigkeitsschätzwert und einem Magnetflussphasenschätzwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für einen PWM-Antrieb des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter zum Schätzen des Geschwindigkeitsschätzwertes und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin ein Koeffizient einer Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflussbefehl korrigiert wird.
Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 1, worin der Koeffizient der Determinante auf der Basis der Änderung der magnetischen Sättigungseigenschaft der Gegeninduktivität des Wechselstrommotors korrigiert wird.
Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der Koeffizient der Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit einem Magnetflusspegel korrigiert wird, der aus dem Erregungsstrombefehl berechnet wird.
Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors, die aufweist: einen Stromrichter zum Ausgeben elektrischer Energie zu dem Wechselstrommotor; eine Erregungsstrombefehl-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Erregungsstrombefehls aus der magnetischen Sättigungseigenschaft des Wechselstrommotors für einen gewöhnlichen Magnetflussbefehl; eine Drehmomentstrombefehl-Berechnungseinheit für das Berechnen eines Drehmomentstrombefehls aus einem beliebigen Drehmomentbefehl und dem Magnetflussbefehl; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus dem Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, einem Geschwindigkeitsschätzwert und einem Magnetflussphasenschätzwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und einen alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter zum Schätzen bzw. Ermitteln des Geschwindigkeitsschätzwerts und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin eine Koeffizientenkorrektureinheit zum Korrigieren eines Koeffizienten einer Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflussbefehl bereitgestellt ist.
Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 4, worin die Koeffizientenkorrektureinheit den Koeffizienten auf der Basis der Änderung der magnetischen Sättigungseigenschaft der Gegeninduktivität des Wechselstrommotors korrigiert.
Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 4 oder 5, die weiterhin aufweist: eine Magnetflussmodellberechnungseinheit zum Berechnen eines Magnetflusspegels aus dem Erregungsstrombefehl; und eine Koeffizientenkorrektureinheit zum Korrigieren des Koeffizienten der Determinante, die in dem alldimensionalen Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Magnetflusspegel.
Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors, wobei der Wechselstrommotor enthält: einen Stromrichter zum Ausgeben elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Geschwindigkeitssteuereinheit zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass ein beliebiger Geschwindigkeitsbefehl dem Geschwindigkeitsschätzwert des Wechselstrommotors entspricht; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus einem beliebigen Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, dem Geschwindigkeitsschätzwert und einem Magnetflussphasenschätzwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für den PWM-Antrieb des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und eine Geschwindigkeitsschätzeinheit zum Schätzen bzw. Ermitteln des Geschwindigkeitsschätzwertes und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin, wenn eine Geschwindigkeitsabweichung als eine Abweichung zwischen dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl als ein Eingang der Geschwindigkeitssteuereinheit und dem Geschwindigkeitsschätzwert der Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, die Geschwindigkeitsabweichung derart begrenzt wird, dass eine Beschleunigung nicht kleiner als die Fähigkeit der Geschwindigkeitsschätzeinheit nicht erzeugt wird, und der Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird.
Vektorsteuerverfahren für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 7, worin die Geschwindigkeitsschätzeinheit ein alldimensionaler Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter ist, der einen alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer enthält.
Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors, die aufweist: einen Stromrichter zum Ausgeben elektrischen Stroms zu dem Wechselstrommotor; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren des Stromes, der dem Wechselstrommotor zugeführt wird; eine Koordinatentransformationseinheit zum Transformieren des detektierten Stromes in ein Statorkoordinatensystem; eine Geschwindigkeitssteuereinheit zum Ausgeben eines Drehmomentstrombefehls derart, dass ein beliebiger Geschwindigkeitsbefehl dem Geschwindigkeitsschätzwert des Wechselstrommotors entspricht; eine Vektorsteuerungs- und Berechnungseinheit zum Steuern und Berechnen eines Vektors aus einem beliebigen Erregungsstrombefehl, dem Drehmomentstrombefehl, dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, dem Geschwindigkeitsschätzwert und dem Magnetflussphasenschätzwert, um einen Ausgangsspannungsbefehl auszugeben; eine Schaltmustererzeugungseinheit zum Erzeugen eines Signals für das PWM-Antreiben des Stromrichters aus dem Ausgangsspannungsbefehl; und eine Geschwindigkeitsschätzeinheit zum Schätzen bzw. Ermitteln des Geschwindigkeitsschätzwertes und des Magnetflussphasenschätzwertes aus dem Ausgangsspannungsbefehl und dem koordinatentransformierten Stromdetektionswert, worin eine Geschwindigkeitsabweichung-Begrenzungseinheit zum Begrenzen einer Geschwindigkeitsabweichung derart bereitgestellt wird, dass eine Beschleunigung nicht niedriger als das Geschwindigkeitsschätzvermögen eines alldimensionalen Magnetfluss-Geschwindigkeitsbeobachters nicht erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeitsabweichung als eine Abweichung zwischen dem beliebigen Geschwindigkeitsbefehl als ein Eingang der Geschwindigkeitssteuereinheit und dem Geschwindigkeitsschätzwert in die Geschwindigkeitssteuereinheit eingegeben wird, und zum Eingeben der begrenzten Geschwindigkeitsabweichung in die Geschwindigkeitssteuereinheit.
Vektorsteuereinheit für einen Wechselstrommotor ohne Verwendung eines Sensors gemäß Anspruch 9, worin die Geschwindigkeitsschätzeinheit ein alldimensionaler Magnetflussgeschwindigkeitsbeobachter ist, der einen alldimensionalen Beobachter und einen Geschwindigkeitsschätzer enthält.