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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein keinen Drehzahlsensor aufweisendes
Steuersystem für elektromechanische Maschinen oder Steuersystem
ohne einen Drehzahlsensor für elektromechanische Maschinen zur
Drehzahlsteuerung einer elektromechanischen Maschine über
eine Sollsteuerreaktion unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung.
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[Stand der Technik]
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Herkömmlich
gibt es als ein Betriebsverfahren ohne Drehzahlsensor für
eine elektromechanische Maschine ein V/f-Steuerverfahren zum Steuern
einer elektromechanischen Maschine durch Zumessen einer Spannung,
mit welcher die elektromechanische Maschine versorgt wird, in Abhängigkeit
von der Frequenz. Für die V/f-Steuerung wird ein System
vorgeschlagen, bei welche eine an die elektromechanische Maschine
abgegebene Spannung entsprechend einem Strom eingestellt wird, der
bei einem Stator der elektromechanischen Maschine festgestellt wird,
zu dem Zweck, um einen Nachlauf zu verhindern, oder Energie zu sparen, während
die elektromechanische Maschine in Betrieb ist.
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Bei
einem Steuersystem für eine elektromechanische Maschine,
welches ein erstes, herkömmliches Beispiel darstellt, wird
ein Blindwertstrom von einer elektromechanischen Maschine und einer
Drehphase abgenommen, und wird eine Fehlerspannung von dem Blindwertstrom
und einem Blindwertstrom-Bezugswert erhalten, um eine V/f-Charakteristik
der elektromechanischen Maschine zu kompensieren. (Vgl. beispielsweise Patentdokument
Nr. 1). Weiterhin weist ein Steuersystem für eine elektromechanische
Maschine, welches ein zweites, herkömmliches Beispiel darstellt,
einen Stromkoordinatentransformator zur Koordinatentransformation
eines Statorstroms für zwei Phasen in eine Stromkomponente
auf, welche um 90 Grad gegenüber einem Positionsbezugswert
voreilt, eine erste Spannungskorrekturvorrichtung zur Erzeugung
eines Spannungskorrekturwertes, der proportional zu einem Strom
ist, der von einem Tiefpassfilter abgegeben wird, durch welches ein
Strom von dem Stromkoordinatentransformator hindurchgeht, und eine
zweite Spannungskorrekturvorrichtung zur Erzeugung eines Spannungskorrekturwertes,
der proportional einem Strom ist, der von einem Hochpassfilter abgegeben
wird, durch welches ein von dem Stromkoordinatentransformator ausgegebener
Strom hindurchgeht, wodurch eine Spannung zur Versorgung einer elektromechanischen
Synchronmaschine durch einen Strom einer δ-Achsenkomponente
einer Steuerachse erhalten wird. (Vgl. beispielsweise Patentdokument
Nr. 2).
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3 ist
ein schematisches Blockschaltbild des Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß dem ersten,
herkömmlichen Beispiel. In der Figur bezeichnet
2 eine
Wechselrichterschaltung,
4 eine Stromdetektoreinheit der
elektromechanischen Maschine,
5 eine Wechselrichtersteuerung,
6 ein
Frequenzeinstellteil,
7 ein Signalformerzeugungsteil,
8 ein
Blindwertstrom-Betätigungsteil,
9 ein Blindwertstrom- Bezugsteil,
10 ein
Fehlerspannungs-Betätigungsteil,
11 ein V/f-Transformatorteil,
12 ein
Ausgangsbezugswert-Betätigungsteil, und
31,
32 ein
Addiererteil. Weiterhin bezeichnet
1 eine Stromversorgung
und
3 eine elektromechanische Maschine. Bei der Wechselrichtersteuerung
5 wird
die Frequenz eines Eingangssignals, welches die Wechselrichterschaltung
2 steuert,
in dem Frequenzeinstellteil
6 eingestellt, und wird ein
Eingangssignal mit der eingestellten Frequenz an das Signalformerzeugungsteil
7 und
das V/f-Transformatorteil
11 ausgegeben. Das Signalformerzeugungsteil
7 erzeugt
ein Drehphasensignal unter Verwendung des Ausgangssignals von dem
Frequenzeinstellteil
6 als Eingangssignal, und gibt das
so erzeugte Drehphasensignal an das Blindwertstrom-Betätigungsteil
8 und
das Ausgangsbezugswert-Betätigungsteil
12 aus.
Die Blindwertstrom-Betätigungseinheit
8 erhält
einen Blindwert auf Grundlage der Erfassung durch die Stromdetektoreinheit
4 der
elektromechanischen Maschine, und ein Ausgangssignal von dem Signalformerzeugungsteil
7,
und führt den so erhaltenen Blindwertstrom einem Ende des
Addiererteils
31 zu. Ein Blindwertstrom-Bezugswert, der
von dem Blindwertstrom-Bezugsteil
9 ausgegeben wird, wird
dem anderen Ende des Addiererteils
31 zugeführt.
Das addierte Ausgangssignal des Addiererteils
31 wird dem
Fehlerspannungs-Betätigungsteil
10 zugeführt,
um eine Fehlerspannung zu erhalten. Ein Ausgangssignal des Fehlerspannungs-Betätigungsteils
10 wird
zu einem Ausgangssignal des V/f-Transformatorteils
11 in
dem Addiererteil
32 addiert, und ein sich aus der Addition
ergebendes Ausgangssignal wird dem Ausgangsbezugswert-Betätigungsteil
12 zugeführt.
Ein Ausgangssignal des Ausgangsbezugswert-Betätigungsteils
12 wird
der Wechselrichterschaltung
2 zugeführt, um die
Wechselrichterschaltung
2 zu betreiben. Weiterhin führt
unter der Annahme, dass Erfassungssignale, die ausgegeben werden, wenn
die Stromdetektoreinheit
4 für die elektromechanische
Maschine den Strom der Phase U, der Phase V und der Phase W erfasst,
gleich Iu, Iv bzw. Iw sind, das Blindwertstrom-Betätigungsteil
8 einen
Betriebsablauf durch, der durch den nachstehenden Ausdruck (1) angegeben
wird, um einen Blindwertstrom-Erfassungswert Ir zu erhalten. [Gleichung
1]
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4 ist
ein schematisches Blockschaltbild des Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß dem zweiten,
herkömmlichen Beispiel. In der Figur bezeichnet 1 einen
FV-Transformator, 2 eine Wechselrichterschaltung, 3 eine
elektromechanische Synchronmaschine, 4 einen Integrierer, 5 einen
Stromkoordinatentransformator, 6, 7 Spannungskorrekturvorrichtungen, 8 ein
Tiefpassfilter, und 9 ein Hochpassfilter. Eine Drehzahlbezugsgröße ωrm_ref
wird dem FV-Transformator 1 zugeführt, und der
FV-Transformator 1 gibt einen Spannungsbezugswert E_ref
aus. Weiterhin wird der Drehzahlbezugswert ωrm_ref dem
Integrierer 4 zugeführt, der einen Positionsbezugswert θ_ref
ausgibt. Andererseits werden Ankerströme Iu, Iw der elektromechanischen
Synchronmaschine 3 dem Stromkoordinatentransformator 5 zugeführt,
der einen δ-Achsenstrom Iδ ausgibt, der durch
Koordinatentransformation der Ströme in einer Achse erhalten
wird, welche der Positionsbezugsgröße θ_ref
um 90 Grad voreilt. Durch Hindurchleiten des δ-Achsenstroms
durch das Tiefpassfilter 8 wird LPF_out ausgegeben. Die
Spannungskorrekturvorrichtung 6 führt eine Proportionalsteuerung
oder -regelung durch, unter Verwendung von LPF_out als Eingangsgröße,
um einen Spannungskorrekturwert ΔV1 auszugeben. Weiterhin
wird durch Hindurchleiten des δ-Achsenstroms durch das
Hochpassfilter 9 HPF_out ausgegeben. Die Spannungskorrekturvorrichtung 7 führt
eine Proportionalsteuerung oder -regelung unter Verwendung von HPF_out
als Eingangsgröße durch, um einen Spannungskorrekturwert ΔV2
auszugeben. Diese Spannungskorrekturwerte Δ1 und Δ2
für die Spannungsbezugsgröße E_ref, und
ein Spannungsbezugswert V_ref nach der Korrektur, und der Positionsbezugswert θ_ref
werden der Wechselrichterschaltung 2 zugeführt, für
den Betrieb der Wechselrichterschaltung 2.
- Patentdokument
Nr. 1: JP-A-2003-204694 (Seiten
6 bis 8, 2)
- Patentdokument Nr. 2: JP-A-2005-151610 (Seite 3, 1).
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[Beschreibung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösende
Probleme]
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Bei
dem Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß dem
ersten, herkömmlichen Beispiel wird zwar der Blindstrom
eingestellt, und der Energiewirkungsgrad verbessert, aber trat infolge
der Tatsache, dass die Steuerreaktion und die Stabilisierung des
Steuersystems von der Trägheit und dem elektrischen Parameter
der elektromechanischen Maschine abhängen, abhängig
von der elektromechanischen Maschine, das Problem auf, dass die
Sollsteuerreaktion nicht erzielt werden kann. Weiterhin ist bei
der elektromechanischen Maschine gemäß dem zweiten,
herkömmlichen Beispiel, obwohl die Sollsteuerreaktion in dem
Fall erzielt werden kann, dass die Verstärkungen der Spannungskorrekturvorrichtungen
von Hand eingestellt werden, da das Einstellverfahren eine Einstellung
von Hand durch Untersuchung der tatsächlichen Maschine
ist, Zeit erforderlich, um eine optimale Einstellung zu erzielen,
und bestand das Risiko, dass das Steuersystem zum Zeitpunkt der
Einstellung zu schwingen beginnt, so dass das System beschädigt
wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Tatsache, dass die Steuerreaktion
und die Stabilisierung des Steuersystems von der Trägheit
und dem elektrischen Parameter der elektromechanischen Maschine
abhängen, nachstehend erläutert wird.
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Die
Erfindung wurde angesichts dieser Probleme entwickelt, und ihr Vorteil
besteht in der Bereitstellung eines Steuersystems für eine
elektromechanische Maschine, welches eine gewünschte Steuerreaktion und
ein stabiles Steuersystem erzielen kann, durch Einstellung Online
der Verstärkung einer linearen differentiellen Steuerung
durch Stromrückkopplung durch den elektrischen Parameter
oder den mechanischen Parameter einer elektromechanischen Maschine.
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[Maßnahmen zur Lösung
der Probleme]
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Zur
Lösung des Problems ist die Erfindung folgendermaßen
ausgebildet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem für eine
elektromechanische Maschine zur Verfügung gestellt, bei
welchem vorgesehen sind:
ein FV-Transformator zur Ausgabe eines
Bezugswertes für die induzierte elektromotorische Kraft,
welcher proportional zur Frequenz eines Drehzahlbezugswertes ist,
ein
Integrierer zum Integrieren des Drehzahlbezugswertes zur Erzeugung
eines Positionsbezugswertes,
eine Wechselrichterschaltung zur
Lieferung von Betriebsenergie auf Grundlage des Positionsbezugswertes
an eine elektromechanische Maschine,
ein Stromkoordinatentransformator
zur Koordinatentransformation eines Stromerfassungswertes der elektromechanischen
Maschine, der zugeführt wird, in einen γ-Achsenstrom,
welcher dieselbe Phase aufweist wie der Positionsbezugswert, und
einen δ-Achsenstrom, der eine Phase aufweist, welcher um
90 Grad dem Positionsbezugswert voreilt,
ein δ-Achsenstabilisator
zur linearen differentiellen Steuerung des δ-Achsenstroms,
der zugeführt wird, zur Ausgabe eines δ-Achsenspannungskorrekturwertes,
und
ein δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
zur Einstellung einer linearen differentiellen Steuerverstärkung
des δ-Achsenstabilisators, wobei
eine Drehzahl der
elektromechanischen Maschine variabel gesteuert bzw. geregelt wird,
auf Grundlage des Bezugswertes für die induzierte elektromotorische
Kraft und des δ-Achsenspannungskorrekturwertes.
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Weiterhin
wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung
das Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß dem
ersten Aspekt zur Verfügung gestellt, bei welchem
der δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
die lineare differentielle Steuerverstärkung auf Grundlage
eines elektrischen Parameters oder eines mechanischen Parameters
der elektromechanischen Maschine einstellt.
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Weiterhin
wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung
das Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß dem
ersten Aspekt zur Verfügung gestellt, bei welchem
der δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
die lineare differentielle Steuerverstärkung auf Grundlage
einer Eigenschwingungsfrequenz und eines Dämpfungsparameters
eines Steuersystems einstellt.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem für
eine elektromechanische Maschine zur Verfügung gestellt,
bei welchem vorgesehen sind:
ein FV-Transformator zur Ausgabe
eines Bezugswertes für die induzierte elektromotorische
Kraft, welcher proportional zur Frequenz eines Drehzahlbezugswertes
ist,
ein Integrierer zum Integrieren des Drehzahlbezugswertes,
um einen Positionsbezugswert zu erzeugen,
eine Wechselrichterschaltung
zum Liefern von Antriebsenergie auf Grundlage des Positionsbezugswertes
an eine elektromechanische Maschine,
ein Stromkoordinatentransformator
zur Koordinatentransformation eines Stromerfassungswertes der elektromechanischen
Maschine, der eingegeben wird, in einen γ-Achsenstrom,
der dieselbe Phase aufweist wie der Positionsbezugswert, und einen δ-Achsenstrom,
der eine Phase aufweist, welche dem Positionsbezugswert um 90 Grad
voreilt,
ein γ-Achsenstabilisator zur linearen differentiellen
Steuerung des γ-Achsenstroms, der zugeführt wird,
zur Ausgabe eines γ-Achsenspannungskorrekturwertes,
ein δ-Achsenstabilisator
zur linearen differentiellen Steuerung des δ-Achsenstroms,
der zugeführt wird, um einen δ-Achsenspannungskorrekturwert
auszugeben,
ein γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
zur Einstellung einer linearen differentiellen Steuerverstärkung
des γ-Achsenstabilisators, und
ein δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
zur Einstellung einer linearen differentiellen Steuerverstärkung
des δ-Achsenstabilisators, wobei
die Drehzahl der
elektromechanischen Maschine variabel auf Grundlage des Bezugswertes
für die induzierte elektromotorische Kraft, des γ-Achsenspannungskorrekturwertes
und des δ-Achsenspannungskorrekturwertes gesteuert wird.
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Weiterhin
wird gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung
das Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß dem
vierten Aspekt zur Verfügung gestellt, bei welchem
der γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
und der δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
die lineare differentielle Steuerverstärkung auf Grundlage
eines elektrischen Parameters oder eines mechanischen Parameters
der elektromechanischen Maschine einstellen.
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Weiterhin
wird gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung
das Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß dem
vierten Aspekt zur Verfügung gestellt, bei welchem
der γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
und der δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
die lineare differentielle Steuerverstärkung auf Grundlage
einer Eigenschwingungsfrequenz und eines Dämpfungsparameters
eines Steuersystems einstellen.
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[Vorteil der Erfindung]
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Bei
der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 oder 4 angegeben ist,
können eine gewünschte Steuerreaktion und ein
stabilisiertes Steuersystem erzielt werden. Weiterhin kann eine
Verstärkungsregelung, bei der nicht das Risiko vorhanden
ist, dass das System ausfällt, Online implementiert werden.
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Weiterhin
können gemäß der Erfindung, wie sie im
Patentanspruch 2 oder 5 angegeben ist, der bekannte elektrische
Parameter und der bekannte mechanische Parameter der elektromechanischen
Maschine verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, eine
Verstärkungsregelung einfach und über einen kurzen
Zeitraum zu implementieren. Weiterhin werden in jenem Fall, in welchem
zu steuernde elektromechanische Maschinen ausgetauscht werden, der
elektrische Parameter und der mechanische Parameter einer ausgetauschten
elektromechanischen Maschine verwendet, kann mit dem Austausch elektromechanischer
Maschinen umgegangen werden, und kann die Vielseitigkeit des Steuersystems
für elektromechanische Maschinen erhöht werden.
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Weiterhin
kann gemäß der Erfindung, wie sie im Patentanspruch
3 oder 6 angegeben ist, eine Verstärkungsregelung implementiert
werden, welche die Steuerreaktion und die Stabilisierung des Steuersystems
berücksichtigt. Darüber hinaus kann das Risiko
unterdrückt werden, dass das System zum Zeitpunkt der Verstärkungsregelung
ausfällt.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß einem ersten
herkömmlichen Beispiel.
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4 ist
ein schematisches Substrat eines Steuersystems für eine
elektromechanische Maschine gemäß einem zweiten
herkömmlichen Beispiel.
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[Beschreibung von Bezugszeichen]
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- 11 FV-Transformator; 12 Wechselrichterschaltung; 13 elektromechanische
Synchronmaschine; 14 Integrierer; 15, 21 Stromkoordinatentransformator; 16 δ-Achsenstabilisator; 17 δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler; 18 Addierer; 22 γ-Achsenstabilisator; 23 γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler.
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[Beste Art und Weise zur Ausführung
der Erfindung]
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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(Ausführungsform 1)
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Zuerst
wird die Tatsache beschrieben, dass die Steuerreaktion und die Stabilität
eines Steuersystems von der Trägheit und dem elektrischen
Parameter einer elektromechanischen Maschine abhängen.
Eine Übertragungsfunktion von einem Drehzahlbezugswert ωref
zu einer tatsächlichen Drehzahl ω wird durch Ausdruck (2)
ausgedrückt, und ausgehend von Ausdruck (2) werden eine
Eigenschwingungsfrequenz ωn und ein Dämpfungskoeffizient ξ des
Steuersystems durch Ausdruck (3) ausgedrückt. [Gleichung
2]
wobei ϕ einen Magnetfluss [Wb] einer
elektromechanischen Maschine bezeichnet, R einen Widerstand [Ω] der
elektromechanischen Maschine, L eine Induktivität ([H]
der elektromechanischen Maschine, J eine Trägheit [kg·m
2] der elektromechanischen Maschine, und
pole die Anzahl der Polaritäten der elektromechanischen Maschine.
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Daher
wird aus Ausdruck (3) deutlich, dass sich die Steuerreaktion und
die Stabilität in Abhängigkeit von der Kombination
eines elektrischen Parameters oder eines mechanischen Parameters
einer elektromechanischen Maschine ändern.
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1 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung. In der Figur bezeichnet 11 einen
FV-Transformator, 12 eine Wechselrichterschaltung, 13 eine
elektromechanische Synchronmaschine, 14 einen Integrierer, 15 einen
Stromkoordinatentransformator, 16 einen δ-Achsenstabilisator, 17 einen δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler,
und 18 einen Addierer.
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Die
Erfindung unterscheidet sich vom Patentdokument Nr. 1 in der Hinsicht,
dass bei der Erfindung der Integrierer 14 vorgesehen ist,
der Stromkoordinatentransformator 15, der δ-Achsenstabilisator,
und der δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 17,
und nicht das Blindwertstrom-Bezugswertteil 9 vorgesehen
ist, das Signal vom Erzeugungsteil 7, das Blindwertstrom-Betätigungsteil 8,
und das Fehlerspannungs-Betätigungsteil 10, die
in 3 des Patentdokuments Nr. 1 gezeigt sind.
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Weiterhin
unterscheidet sich die Erfindung vom Patentdokument Nr. 2 in der
Hinsicht, dass die Erfindung den δ-Achsenstabilisator und
den δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 17 aufweist,
und nicht die Spannungskorrekturvorrichtungen 6, 7 aufweist,
das Tiefpassfilter 8, und das Hochpassfilter 9,
die in 4 des Patentdokuments Nr. 2 gezeigt sind.
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Ein
Drehzahlbezugswert ωref wird dem FV-Transformator 11 zugeführt,
und der FV-Transformator gibt einen Bezugswert Eref für
die induzierte elektromotorische Kraft aus. Weiterhin wird der Drehzahlbezugswert ωref
an den Integrierer 14 ausgegeben, der einen Positionsbezugswert θref
ausgibt. Andererseits implementiert der δ-Achsenstabilisator 16 eine
lineare differentielle Steuerung, unter Verwendung eines δ-Achsenstroms als
Eingangsgröße, der durch Koordinatentransformation
von Ankerströmen Iu, Iw der elektromechanischen Synchronmaschine
in eine Phase erhalten wird, welche um 90 Grad dem Positionsbezugswert θref
voreilt, durch den Stromkoordinatentransformator 16, und
gibt einen δ-Achsenspannungs-Korrekturwert ΔVδ aus.
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Hierbei
wird dann, wenn mit dem Strom eine lineare differentielle Steuerung
durchgeführt wird, und deren Ausgangssignal auf den Spannungsbezugswert
zurückgekoppelt wird, um die Steuerreaktion und die Stabilität
einzustellen, eine Übertragungsfunktion des Steuersystems
durch den Ausdruck (4) ausgedrückt, und werden eine Eigenschwingungsfrequenz ωn
und ein Dämpfungskoeffizient ξ des Steuersystems
durch Ausdruck (5) ausgedrückt. [Gleichung
3]
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Aus
dem Ausdruck (5) wird deutlich, dass die Steuerreaktion und die
Stabilität durch eine Proportionalverstärkung
K1 und eine differentielle Verstärkung K2 der linearen
differentiellen Steuerung bzw. Regelung eingestellt werden können.
Wenn daher die Steuerreaktion gleich ωn[rad/sec] ist, können
dann, damit der Dämpfungskoeffizient ξ zu ξ =
1 wird, was eine kritische Dämpfung darstellt, die Proportionalverstärkung
K1 und die differentielle Verstärkung K2 gemäß Ausdruck
(6) eingestellt werden. [Gleichung
4]
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Die
Proportionalverstärkung K1 und die differentielle Verstärkung
K2 des δ-Achsenstabilisators 16, der eine lineare
differentielle Steuerung bzw. Regelung durchführt, werden
durch den δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 17 eingestellt,
welcher die Betriebsverarbeitung gemäß Ausdruck
(6) implementiert. Dann werden eine Summe des Bezugswertes Eref
für die induzierte elektromotorische Kraft, welcher die
Ausgangsgröße des FV-Transformators 11 darstellt,
und des δ-Achsenspannungs-Korrekturwertes ΔVδ,
der die Ausgangsgröße des δ-Achsenstabilisators 16 darstellt,
durch den Addierer 18, und der δ-Achsenspannungs-Bezugswert
Vδref, der die Ausgangsgröße des Addierers 18 darstellt,
und der Positionsbezugswert θref, der die Ausgangsgröße
des Integrierers 14 darstellt, der Wechselrichterschaltung 12 zugeführt,
um das Unterdrücken von Überschwingen zu implementieren.
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(Ausführungsform 2)
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2 ist
ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems für
eine elektromechanische Maschine gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung. In der Figur bezeichnet 21 einen
Stromkoordinatentransformator, 22 einen γ-Achsenstabilisator,
und 23 einen γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler.
Es wird darauf hingewiesen, dass infolge der Tatsache, dass mit
gleichen Bezugszeichen wie in 1 von Ausführungsform
1 bezeichnete Bauelemente dieselbe Funktionsweise und Vorteile zur
Verfügung stellen, wie bei der Ausführungsform
1, auf deren Beschreibung verzichtet wird.
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Die
zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform in der Hinsicht, dass die zweite
Ausführungsform den Stromkoordinatentransformator 21 zum
Empfang von Ankerströmen Iu, Iw einer elektromechanischen
Synchronmaschine als Eingangsgrößen aufweist,
zur Ausgabe eines γ-Achsenstroms Iγ und eines δ-Achsenstroms
Iδ, anstelle des in 1 gezeigten
Stromkoordinatentransformators 5, den γ-Achsenstabilisator 22 zur
Ausgabe eines γ-Achsenspannungs-Korrekturwertes unter Verwendung
des γ-Achseristroms als Eingangsgröße,
und den γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 23 zur
Einstellung einer Steuerverstärkung des γ-Achsenstabilisators.
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Ein
Drehzahlbezugswert ωref wird dem FV-Transformator 11 zugeführt,
und der FV-Transformator gibt einen Bezugswert Eref für
die induzierte elektromotorische Kraft aus. Weiterhin wird der Drehzahlbezugswert ωref
an den Integrierer 14 ausgegeben, der einen Positionsbezugswert θref
ausgibt. Andererseits implementiert der γ-Achsenstabilisator 22 eine
lineare differentielle Steuerung bzw. Regelung, unter Verwendung,
als Eingangsgröße, eines γ-Achsenstroms,
der durch Koordinatentransformation von Ankerströmen Iu,
Iw der elektromechanischen Synchronmaschine in dieselbe Phase wie
jene des Positionsbezugswertes θref durch den Stromkoordinatentransformator 21 erhalten
wird, und gibt einen γ-Achsenspannungs-Korrekturwert ΔVγ aus.
Eine Proportionalverstärkung K1γ und eine differentielle
Verstärkung K2γ des γ-Achsenstabilisators 22 werden
durch den γ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 23 eingestellt,
welcher die Betriebsverarbeitung gemäß Ausdruck
(6) durchführt. Weiterhin implementiert ein δ-Achsenstabilisator
16 eine lineare differentielle Steuerung bzw. Regelung, unter Verwendung
als Eingangsgröße eines δ-Achsenstroms,
der durch Koordinatentransformation der Ankerströme Iu,
Iw der elektromechanischen Synchronmaschine in einer Phase erhalten
wird, die um 90 Grad gegenüber dem Positionsbezugswert θref
vorteilt, durch eine Stromkoordinatentransformator 15,
und gibt einen δ-Achsenspannungs-Korrekturwert ΔVδ aus.
Eine Proportionalverstärkung K1δ und eine differentielle
Verstärkung K2δ des δ-Achsenstabilisators 16 werden
durch einen δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler 17 eingestellt,
welcher die Betriebsverarbeitung gemäß Ausdruck
(6) durchführt. Dann werden eine Summe des Bezugswertes
Eref für die induzierte elektromotorische Kraft, welcher
die Ausgangsgröße des FV-Transformators 11 ist,
und des δ-Achsenspannungs-Korrekturwertes ΔVδ,
der die Ausgangsgröße des δ-Achsenstabilisators 16 ist,
durch den Addierer 18, und der δ-Achsenspannungsbezugswert
Vδref, der die Ausgangsgröße des Addierers 18 ist,
der γ-Achsenspannungs-Korrekturwert ΔVγ,
und der Positionsbezugswert θref der Wechselrichterschaltung 12 zugeführt,
um eine Unterdrückung von Überschwingen durchzuführen.
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[Gewerbliche Anwendbarkeit]
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Das
Steuersystem für eine elektromechanische Maschine gemäß der
Erfindung ist ein Steuersystem für elektromechanische Maschinen,
welches das Betriebsverfahren ohne Einsatz eines Drehzahlsensors
einsetzt, und infolge der Tatsache, dass das Steuersystem für
eine elektromechanische Maschine die gewünschte Steuerreaktion
und ein stabiles Steuersystem durch Drehzahlsteuerung bzw. -regelung
der elektromechanischen Maschine durch die Sollsteuerreaktion unter
Verwendung der Wechselrichterschaltung erzielen kann, kann das Steuersystem
für elektromechanische Maschinen auf dem Gebiet von Aufzügen,
Kranen, Klimaanlagen und dergleichen eingesetzt werden, zum Zwecke
des Verhinderns von Nachlauf und zur Energieeinsparung, während
es im Betrieb ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird ein Steuersystem für elektromechanische Maschinen
zur variablen Drehzahleinstellung einer elektromechanischen Maschine
zur Verfügung gestellt, welches eine gewünschte
Steuerreaktion und ein stabiles Steuersystem erzielen kann, durch
Online-Einstellung der Verstärkung einer linearen differentiellen
Steuerung mittels Stromrückkopplung auf Grundlage eines
elektrischen Parameters oder eines mechanischen Parameters der elektromechanischen
Maschine.
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Das
Steuersystem für elektromechanische Maschinen weist einen
Stromkoordinatentransformator auf, zur Koordinatentransformation
eines Stromerfassungswertes der elektromechanischen Maschine, der
eingegeben wird, in einen γ-Achsenstrorn, der dieselbe
Phase aufweist wie ein Positionsbezugswert, und in einen δ-Achsenstrom,
welcher dem Positionsbezugswert um 90 Grad voreilt, einen δ-Achsenstabilisator
zur Implementierung einer linearen differentiellen Steuerung des
zugeführten δ-Achsenstroms, um einen δ-Achsenstromspannungs-Korrekturwert
auszugeben, und einen δ-Achsen-Stabilisierungsverstärkungsregler
zur Einstellung der linearen differentiellen Steuerverstärkung
des δ-Achsenstabilisators.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-204694
A [0005]
- - JP 2005-151610 A [0005]
