DE19618492A1 - Vorrichtung zum Erzeugen des magnetischen Flusses von Induktionsmotoren - Google Patents

Vorrichtung zum Erzeugen des magnetischen Flusses von Induktionsmotoren

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DE19618492A1
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Ho Geun Kim
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/141—Flux estimation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetflusses eines Induktionsmotors, und insbesondere auf eine verbes­ serte Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetflusses eines Induktionsmotors, die in der Lage ist, den magnetischen Fluß präziser durch Verarbeiten eines Stromes eines Drehkoordinatensystems und einer Phase des magnetischen Flusses zum Erzeugen eines Bezugsmagnetflusses zu erzeugen, sowie einen Magnetfluß-Fehlerwert zu kompensieren, der sich auf einen Differenzwert zwischen dem Bezugsmagnetfluß und dem tatsächlich erzeugten Magnetfluß bezieht.
Fig. 1 zeigt ein Vektorsteuersystem für einen herkömmlichen Induktions­ motor, das aufweist: einen Codierer 20 zum Erfassen der Umdrehungs­ geschwindigkeit ωr eines Induktionsmotors 10; ein Geschwindigkeitssteuerge­ rät 30 zum Erzeugen eines Bezugsstromes Ieqs* eines Drehkoordinatensy­ stems, derart, daß die vom Codierer 20 ausgegebene Umdrehungsgeschwin­ digkeit ωr des Induktionsmotors 10 mit einer extern angelegten Bezugs­ geschwindigkeit ωr* in Übereinstimmung gebracht wird; ein Umdrehungs­ stromsteuergerät 40 zum Erzeugen von Spannungen Veqs und Vsds eines Koordinatensystems, derart, daß Drehkoordinatensystemströme Ieqs und Ieds des Induktionsmotors 10 jeweils entsprechend mit einem vom Geschwindig­ keitssteuergerät 30 ausgegebenen Bezugsstrom Ieqs* des Drehkoordinatensy­ stems und einem extern angelegten Bezugsstrom Ieds* des Drehkoordinaten­ systems in Übereinstimmung gebracht werden; ein Drehkoordinatensystem und einen extern angelegten Bezugsstrom Ieds* des Drehkoordinatensystems; einen Koordinatenwandler 50 zum Umwandeln von Spannungen Veqs und Veds des Drehkoordinatensystems, ausgegeben vom Stromsteuergerät 40 gemäß einer darin eingegebenen Phase Θe des Magnetflusses in Spannungen Vsqs und Vsds eines statischen Koordinatensystems; einen Zwei-/Drei-Phasen­ spannungswandler 60 zum Umwandeln der beiden Phasenspannungen Vsqs und Vsds des vom Koordinatenwandler 50 ausgegebenen statischen Koor­ dinatensystems in drei Phasenspannungen Vas, Vbs und Vcs; ein PWM- Steuergerät 70 zum Umwandeln der drei vom Zwei-/Drei-Phasenspannungs­ wandler 60 ausgegebenen Phasenspannungen Vas, Vbs und Vcs in ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal), das für das Steuern bzw. An­ treiben des Induktionsmotors 10 geeignet ist; einen Stromdetektor 80 zum Erfassen von Strömen Ias und Ics, die durch den Induktionsmotor 10 fließen; einen Drei-/Zwei-Stromphasenwandler 90 zum Umwandeln der vom Stromdetektor 80 ausgegebenen Ströme Ias und Ics in zwei Phasenströme Isqs und Isds; einen Koordinatenwandler 100 zum Umwandeln der zwei vom Drei-/Zwei-Stromphasenwandler 90 ausgegebenen beiden Phasenströme Isqs und Isds in Ströme Ieqs und Ieds des Drehkoordinatensystems in Überein­ stimmung mit dem Phasenwinkel Θe eines darin eingegebenen Magnetflusses, mit anschließendem Ausgeben der umgewandelten Ströme Ieqs und Ieds des Drehkoordinatensystems an das Stromsteuergerät 40; einen Magnetflußgenera­ tor 110 zum Verarbeiten der vom Koordinatenwandler 50 ausgegebenen Spannungen Vsqs und Vsds und der vom Drei-/Zwei-Phasenwandler 90 eingegebenen Ströme Ieqs und Ieds, und zum Erzeugen von Magnetflüssen λsqr, λsdr des statischen Koordinatensystems durch Verarbeiten der vom Koordinatenwandler 50 ausgegebenen Spannungen Vsqs und Vsds und der vom Drei-/Zwei-Phasenwandler 90 ausgegebenen Ströme Isqs und Isds; einen Koordinatenwandler 120 zum Umwandeln der Magnetflüsse λsqr und λsdr des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Magnetflußgenerator 110 in einen Magnetfluß λsdr des Drehkoordinatensystems, in Übereinstimmung mit der Phase Θe des darin eingegebenen Magnetflusses; einen Schlupffre­ quenzgenerator 130 zum Erzeugen einer Schlupffrequenz ωr durch Verarbei­ ten des vom Koordinatenwandler 120 ausgegebenen Magnetflusses λsdr, des vom Stromwandler 100 ausgegebenen Stromes Ieqs, der Erregerinduktivität Lm des Induktionsmotors 10, und der Motorzeitkonstanten Tr; und einen Magnetflußphasengenerator 140 zum Verarbeiten der vom Codierer 20 ausgegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit ωr des Induktionsmotors 10 und einer vom Schlupffrequenzgenerator 130 ausgegebenen Schlupffrequenz ωs1, sowie zum Erzeugen der Magnetflußphase Θe und Ausgeben der Phase Θe jeweils an die Koordinatenwandler 50 und 100.
Das Geschwindigkeitssteuergerät 30 umfaßt: einen Subtrahierer 31 zum Subtrahieren der vom Codierer 20 ausgegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit ωr des Induktionsmotors 100 von der extern angelegten Bezugsgeschwindig­ keit ωr*, sowie zum Ausgeben des Umdrehungsgeschwindigkeits-Fehlerwertes des Induktionsmotors 10; und einen PI-Regler 32 zum proportionalen Ver­ arbeiten und Erzeugen des vom Subtrahierer 31 ausgegebenen Fehlerwertes, so daß der Fehlerwert kompensiert wird, sowie zum Ausgeben des Bezugs­ stromes Ieqs* des Drehkoordinatensystems.
Das Steuergerät 40 umfaßt: einen Subtrahierer 41 zum Subtrahieren des vom Koordinatenwandler 100 ausgegebenen Stromes Ieqs* des Drehkoor­ dinatensystems, ausgeben vom Geschwindigkeitssteuergerät 30, vom Bezugs­ strom Ieqs* des Drehkoordinatensystems, sowie zum Ausgeben eines Strom­ fehlerwertes; einen Subtrahierer 42 zum Subtrahieren des Stromes Ieds* des Drehkoordinatensystems, ausgegeben vom Koordinatenwandler 100, vom extern angelegten Bezugsstrom Ieds* des Drehkoordinatensystems, sowie zum Ausgeben des Stromfehlerwertes; einen PI-Regler 43 zum proportionalen Verarbeiten und Integrieren des vom Subtrahierer 41 ausgegebenen Strom­ fehlerwertes, sowie zum Ausgeben der Spannung Veqs des Drehkoordinaten­ systems; und einen PI-Regler 44 zum proportionalen Verarbeiten und Inte­ grieren des vom Subtrahierer 42 ausgegebenen Stromfehlerwertes, so daß der Stromfehlerwert korrigiert wird, sowie zum Ausgeben der Spannung Veds des Drehkoordinatensystems.
Der Magnetflußphasengenerator 140 umfaßt: einen Addierer 141 zum Addieren der vom Schlupffrequenzgenerator 130 ausgegebenen Schlupffre­ quenz ωs1 und der vom Codierer 20 ausgegebenen Umdrehungsgeschwindig­ keit ωr des Induktionsmotors 10; und eine Integriereinheit 142 zum Integrie­ ren der vom Addierer 141 ausgegebenen Frequenz ωe sowie zum Ausgeben der Phase Θe des Magnetflusses jeweils an die Koordinatenwandler 50 und 100.
Weiter umfaßt der Magnetflußgenerator 110, der sich auf die Magnetfluß- Erzeugungsvorrichtung des herkömmlichen Induktionsmotors bezieht, gemäß Fig. 2, eine Rechen- bzw. Operationseinheit 111 zum Multiplizieren des Stromes Isqds des statischen Koordinatensystems Isqs und Isds, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90, mit dem Äquivalenzwiderstand Rs des Stators; eine Operationseinheit 112 zum Multiplizieren des Stromes Isqds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Phasenstrom­ wandler 90, mit einer Streuinduktivität Lσ zum Ausgeben des magnetischen Streuflusses; einen Subtrahierer 113 zum Subtrahieren der von der Opera­ tionseinheit 111 ausgegebenen Spannung von der vom Koordinatenwandler 50 ausgegebenen Spannung Vsqds des statischen Koordinatensystems, sowie zum Ausgeben einer elektromotorischen Rückstellkraft; eine Integriereinheit 114 zum Integrieren der vom Subtrahierer 113 ausgegebenen elektromotorischen Rückstellkraft, sowie zum Ausgeben des Magnetflusses λsqds des Statorkoor­ dinatensystems durch Integrieren der vom Subtrahierer 113 ausgegebenen elektromotorischen Rückstellkraft; einen Subtrahierer 115 zum Subtrahieren des von der Operationseinheit 112 ausgegebenen magnetischen Streuflusses vom Statormagnetfluß λsqds des Statorkoordinatensystems, ausgegeben von der Integriereinheit 114; und eine Operationseinheit 116 zum Multiplizieren des vom Subtrahierer 115 ausgegebenen Magnetflusses mit einer Konstanten Lr/Lm, sowie zum Ausgeben des Rotormagnetflusses λsqdr des statischen Koordinatensystems.
Nachfolgend wird die Betriebsweise der Vektorsteuervorrichtung des her­ kömmlichen Induktionsmotors unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich­ nungen beschrieben.
Am Anfang, wenn der Codierer die aktuelle Umdrehungsgeschwindigkeit ωr des Induktionsmotors 10 während des Betriebs des Induktionsmotors 10 erfaßt, gibt der Subtrahierer 31 des Geschwindigkeitssteuergerätes 30 einen Geschwindigkeitsfehlerwert durch Subtrahieren der aktuell angelegten, vom Codierer 20 erfaßten Bezugsgeschwindigkeit ωr von einer extern angelegten Bezugsgeschwindigkeit ωr*, und der PI-Regler 32 integriert proportional den Geschwindigkeitsfehlerwert, um den vom Subtrahierer 31 ausgegebenen Geschwindigkeitsfehlerwert zu kompensieren, und er gibt den Bezugsstrom Ieqs* des Drehkoordinatensystems aus.
Danach subtrahiert im Stromsteuergerät 40 der Subtrahierer 41 den vom Koordinatenwandler 32 ausgegebenen Strom Ieqs des Drehkoordinatensystems von dem Bezugsstrom Ieqs* des Drehkoordinatensystems, ausgegeben vom PI-Regler 32 des Geschwindigkeitssteuergerätes 30, und er gibt den Strom­ fehlerwert aus; und der Subtrahierer 42 subtrahiert den Strom Ieds des Drehkoordinatensystems, ausgegeben vom Koordinatenwandler 100 vom extern angelegten Bezugsstrom Ieds* des Drehkoordinatensystems, und gibt den subtrahierten Stromfehlerwert aus.
Danach integriert der PI-Regler 43 des Stromsteuergerätes 40 proportional den Stromfehlerwert, um den vom Subtrahierer 41 ausgegebenen Stromfehler­ wert zu kompensieren, und gibt dann die Spannung Veqs des Drehkoor­ dinatensystems aus; und der PI-Regler 41 integriert proportional den Strom­ fehlerwert, um den vom Subtrahierer 42 ausgegebenen Stromfehlerwert zu kompensieren, und gibt dann die Spannung Veds des Drehkoordinatensystems aus.
Der Koordinatenwandler 50 wandelt die Spannungen Veqs und Veds des Drehkoordinatensystems, jeweils ausgegeben von den PI-Reglern 43 und 44 des Stromsteuersystems in Übereinstimmung mit der Phase Θe des von der Integriereinheit 142 des Magnetflußphasengenerators 140 ausgegebenen Ma­ gnetflusses; und die so ausgegebenen Spannungen Vsqs und Vsds werden durch den Zwei-/Drei-Phasenspannungswandler 60 in drei Phasenspannungen Vas, Vbs und Vcs umgewandelt.
Das PWM-Steuergerät 70 empfängt die vom Zwei-/Drei-Spannungswandler 60 ausgegebenen drei Phasenspannungen Vas, Vbs und Vcs, und wandelt die drei Phasenspannungen Vas, Vbs und Vcs in ein Pulsbreiten-Modulationssignal zum Steuern des Induktionsmotors 10 um.
Währenddessen erfaßt der Stromdetektor 80 die im Induktionsmotor 10 fließenden Ströme Ias und Ibs; und die Ströme Ias und Ibs werden durch den Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90 in zwei Phasenströme Isqs und Isds des statischen Koordinatensystems umgewandelt.
Die beiden Phasenströme Isqs und Isds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90, werden in die Ströme Isqs und Isds des Drehkoordinatensystems in Übereinstimmung mit der Phase Θe des von der Integriereinheit 142 des Magnetflußphasengenerators 140 ausgegebenen Magnetflusses umgewandelt und dann jeweils entsprechend an die Subtrahierer 41 und 42 des Stromsteuergerätes 40 angelegt.
Währenddessen verarbeitet der Magnetflußgenerator 110, der für eine ex­ aktere Vektorsteuerung angepaßt ist, die Spannung Vsqds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Koordinatenwandler 50, sowie den Strom Isqds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei- Phasenstromwandler 90, und erzeugt den Magnetfluß λsqds.
Nachfolgend wird die obige Beschreibung noch näher erläutert.
Zunächst wird der Strom Isqds des statischen Koordinatensystems, ausgege­ ben vom Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90, durch die Operationseinheit 111 mit dem Widerstandswert Rs des Stators multipliziert und als Spannung in den Subtrahierer 113 eingegeben. Der Strom Isqds des statischen Koor­ dinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Stromwandler 90, wird durch die Operationseinheit 112 mit dem magnetischen Streufluß des Induktionsmotors 10 multipliziert und in den Subtrahierer 115 eingegeben.
Der Subtrahierer 113 subtrahiert die von der Operationseinheit 111 in ihn eingegebene Spannung von der Spannung Vsqds des statischen Koordinatensy­ stems, ausgegeben vom Koordinatenwandler 50.
Danach integriert die Integriereinheit 114 die vom Subtrahierer 113 ausgege­ bene elektromotorische Rückstellkraft, und gibt dann den Statormagnetfluß λsqds des statischen Koordinatensystems aus; und der Subtrahierer 115 subtrahiert den von der Operationseinheit 112 ausgegebenen magnetischen Streufluß von dem von der Integriereinheit 114 ausgegebenen Magnetfluß λsqds.
Die Operationseinheit 116 multipliziert den vom Subtrahierer 115 ausgegebe­ nen Magnetfluß mit einer Konstanten Lr/Lm und gibt den Magnetfluß λsqdr des Rotors aus.
Hierbei bezeichnet Lr die Induktivität des Rotors, und Lm die Erregerinduk­ tivität.
Der Magnetflußgenerator 110 verarbeitet die Spannungen Vsqs und Vsds des statischen Koordinatensystems, sowie die Ströme Isqs und Isds des statischen Koordinatensystems gemäß den nachfolgenden Formeln (1) und (2)
λeqr = Lr/Lm [∫ (Vsqs-RsIsqs)dt-Lσsqs] (1)
λedr = Lr/Lm [∫ (Vsds-RsIsds)dt-Lσsds] (2),
und er gibt anschließend die Magnetflüsse λeqr und λedr aus.
Danach verarbeitet der Koordinatenwandler 120 die Magnetflüsse λeqr und λedr des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Magnetflußgenerator 110, in Übereinstimmung mit der Phase Θe des von der Integriereinheit 142 des Magnetflußphasengenerators 140 gelieferten Magnetflusses gemäß der Formel (3). Er wandelt dann diesen Wert in den Wert des Magnetflusses λedr des Drehkoordinatensystems um.
λedr = SinΘe × λsqr + CosΘe × λsdr (3).
Anschließend verarbeitet der Schlupffrequenzgenerator 130: den vom Koor­ dinatenwandler 120 ausgegebenen Magnetfluß λedr des Rotors, den vom Koordinatenwandler 100 ausgegebenen Strom Ieqs, und die Konstante Lm/Tr entsprechend der nachstehenden Formel (4), und gibt dann die Schlupf­ frequenz ωs1 aus.
ωs1 = (Lm/Tr) × (ieqs/λedr) (4).
Die vom Schlupffrequenzgenerator 130 ausgegebene Schlupffrequenz ωs1 wird der vom Codierer 20 erfaßten Umdrehungsgeschwindigkeit ωr des Induktions­ motors 10 durch den Addierer 141 des Magnetflußphasengenerators 140 hinzuaddiert, woraufhin das Ergebnis als Winkelfrequenz ωe ausgegeben wird. Die so ausgegebene Kreisfrequenz ωe wird durch die Integriereinheit 142 integriert, und das Ergebnis wird dann an die Koordinatenwandler 50 und 100 in Übereinstimmung mit der Phase Θe des Magnetflusses ausge­ geben.
Die beschriebene Magnetfluß-Erzeugungsvorrichtung des herkömmlichen Induktionsmotors hat jedoch den Nachteil, daß zur Erzeugung des Magnet­ flusses, wie er durch die Formeln (1) und (2) ausgedrückt ist, eine reine Integration erforderlich ist, so daß ein unpräziser Magnetfluß erzeugt wird, weil die Integriereinheit durch das Spannungs-Offset oder das Rauschen des Systems gesättigt wird.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetflusses eines Induktionsmotors zu schaffen, welche die bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetflusses eines Induktionsmotors auftretenden Probleme überwindet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetflusses eines Induktions­ motors, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, den Magnetfluß durch Verarbeiten des auf einem Drehkoordinatensystem basierenden Stromes sowie der Phase des Magnetflusses zum Erzeugen eines Bezugsmagnetflusses präziser zu erzeugen, und weiter den Magnetfluß-Fehlerwert zu kompensie­ ren, der auf den Differenzwert zwischen dem Bezugsmagnetfluß und dem tatsächlich erzeugten Magnetfluß bezogen ist.
Um diese Ziele zu erreichen ist eine Vorrichtung zum Erzeugen des Ma­ gnetflusses eines Induktionsmotors vorgesehen, welche aufweist: einen Statormagnetflußgenerator zum Ausgeben eines Statormagnetflusses durch Verarbeiten eines Stromes eines eingegebenen statischen Koordinatensystems, einer Spannung eines statischen Koordinatensystems und einer Kompensations­ spannung; einen Rotormagnetflußgenerator zum Ausgeben eines Rotormagnet­ flusses durch Verarbeiten eines Stromes eines statischen Koordinatensystems, eingegeben in den Statormagnetflußgenerator, und ein Statormagnetfluß, ausgegeben an den Statormagnetflußgenerator; einen Bezugsmagnetflußge­ nerator zum Ausgeben eines Bezugsmagnetflusses durch Verarbeiten eines Stromes eines eingegebenen Drehkoordinatensystems und einer Phase eines Magnetflusses; und einen Kompensationsspannungsgenerator zum Erzeugen einer Kompensationsspannung, derart, daß ein Magnetfluß-Fehlerwert kom­ pensiert wird, der sich auf einen Differenzwert zwischen einem von dem Bezugsmagnetflußgenerator ausgegebenen Bezugsmagnetfluß und einen vom der Rotormagnetflußgenerator ausgegebenen Rotormagnetfluß bezieht, sowie zum anschließenden Ausgeben an den Statormagnetflußgenerator.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende detaillierte Beschrei­ bung verständlicherer gemacht, wobei die beigefügten Zeichnungen nur der Veranschaulichung der Erfindung dienen, sie also nicht beschränken. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vektorsteuervorrichtung eines üblichen Induktionsmotors;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Magnetfluß-Operationseinheit der Fig. 1; und
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Magnetfluß-Erzeugungsvorrichtung für einen Induktionsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Magnetfluß-Erzeugungsvorrichtung eines Induktionsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung, die aufweist: einen Statormagnetflußge­ nerator 101 zum Erzeugen eines Stromes Isqds eines statischen Koordinaten­ systems; eine Spannung Vsqds des statischen Koordinatensystems, und eine Kompensationsspannung ΔVqd, sowie zum Erzeugen eines Statormagnetflusses λsqds; einen Rotormagnetflußgenerator 102 zum Verarbeiten des Stromes Isqds des statischen Koordinatensystems und eines Statormagnetflusses λsqds, sowie zum Erzeugen eines Rotormagnetflusses λsqdr; einen Bezugsmagnet­ flußgenerator 103 zum Verarbeiten des Stromes Isds des Drehkoordinatensy­ stems und einer Phase Θ2 eines Magnetflusses, sowie zum Erzeugen eines Bezugsmagnetflusses λsqdr*; und einen Kompensationsspannungsgenerator 104 zum Erzeugen einer Kompensationsspannung ΔVqd zum Kompensieren eines Magnetfluß-Fehlerwertes, der auf den Differenzwert zwischen dem Bezugs­ magnetfluß Δsqdr* des Bezugsmagnetflußgenerators 103 und den Drehmagnet­ fluß λsqdr des Rotormagnetflußgenerators 102 bezogen ist, und anschließend zum Ausgeben derselben an den Statormagnetflußgenerator 101.
Der Statormagnetflußgenerator 101 umfaßt: eine Operationseinheit 1 zum Multiplizieren des Stromes Isqds des statischen Koordinatensystems mit dem äquivalenten Widerstand Rs des Stators, sowie zum Ausgeben des Ergebnis­ ses als Spannung; einen Subtrahierer 11 zum Addieren der Spannung Vsqds des statischen Koordinatensystems und einer Kompensationsspannung ΔVqd, sowie zum Subtrahieren der von der Operationseinheit 1 ausgegebenen Spannung von der, wie erwähnt, addierten Spannung; und eine Integrier­ einheit 21 zum Integrieren der vom Subtrahierer 11 ausgegebenen Spannung, sowie zum Ausgeben des Statormagnetflusses λsqds.
Der Rotormagnetflußgenerator 102 umfaßt: eine Operationseinheit 2 zum Multiplizieren des Stromes Isqds des statischen Koordinatensystems mit der Streuinduktivität Lσ, und zum Ausgeben des magnetischen Streuflusses; einen Subtrahierer 12 zum Subtrahieren des von der Operationseinheit 2 ausgegebe­ nen Magnetstreuflusses von dem vom Statormagnetflußgenerator 101 ausgebe­ nen Statormagnetfluß λsqdr; und eine Operationseinheit 22 zum Multiplizie­ ren des vom Subtrahierer 12 ausgegebenen Statormagnetflusses mit einer Konstanten Lr/Lm, und zum anschließenden Ausgeben des Rotormagnetflusses λsqdr.
Der Bezugsmagnetflußgenerator 103 umfaßt eine Operationseinheit 3 zum Multiplizieren des Stromes Isds des Drehkoordinatensystems mit einem vorbestimmten Operator Lm/(TrS + 1), und zum Ausgeben des Magnetfluß- Bezugswertes λ*; sowie einen Multiplizierer 13 zum Multiplizieren des von der Operationseinheit 3 ausgegebenen Magnetfluß-Bezugswertes λ* mit einer eingegebenen Magnetflußphase Θe und Ausgeben des Bezugsmagnet­ flusses λsqdr*.
Der Kompensationsspannungsgenerator 104 umfaßt einen Subtrahierer 4 zum Subtrahieren des vom Rotormagnetflußgenerator 102 ausgegebenen Rotorma­ gnetflusses λsqdr von dem vom Bezugsmagnetflußgenerator 103 ausgegebenen Bezugsmagnetfluß λsqdr*; sowie einen PI-Regler 14 zum proportionalen Integrieren des Magnetfluß-Fehlerwertes, so daß der vom Subtrahierer 4 ausgegebene Magnetfluß-Fehlerwert kompensiert wird, und zum Ausgeben einer Kompensationsspannung ΔVqd.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Magnetflußgenerators eines Induk­ tionsmotors der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg­ ten Zeichnungen beschrieben.
Zunächst multipliziert die Operationseinheit 1, wie in Fig. 1 dargestellt, im Falle, daß ein Strom Isqds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90, jeweils an die Operationseinheit 1 des Statormagnetflußgenerators 101 und die Operationseinheit 2 des Rotor­ magnetflußgenerators 102 geliefert wird, den Strom Isqds des eingegebenen statischen Koordinatensystems mit dem Äquivalenzwiderstand Rs des Stators und gibt dann das Ergebnis an den Subtrahierer 11 aus.
Der Subtrahierer 11 addiert die Spannung Vsqds des vom Koordinatenwand­ ler 50 der Fig. 1 ausgegebenen statischen Koordinatensystems und die vom PI-Regler 14 des Kompensationsspannungsgenerators 104 ausgegebene Kom­ pensationsspannung ΔVqd, subtrahiert dann die von der Operationseinheit 1 ausgegebene Spannung von der Additionsspannung, und liefert die subtrahier­ te elektromotorische Rückstellkraft an die Integriereinheit 21.
Die Integriereinheit 21 integriert die vom Subtrahierer 11 ausgebene elek­ tromotorische Rückstellkraft, erzeugt den Statormagnetfluß λsqds, und gibt dann das Ergebnis an den Subtrahierer 12 des Rotormagnetflußgenerators 102 aus.
In der Zwischenzeit multipliziert die Operationseinheit 2 den Strom Isqds des statischen Koordinatensystems, angelegt vom Drei-/Zwei-Phasenstromwandler 90, wie in Fig. 1 gezeigt, mit der Streuinduktivität Lσ, erzeugt den Streu­ magnetfluß IsqdsLσ und liefert den entsprechenden Wert an den Subtrahierer 12.
Anschließend subtrahiert der Subtrahierer 12 den von der Operationseinheit 2 ausgegebenen magnetischen Streufluß von dem von der Integriereinheit 21 ausgegebenen Statormagnetfluß λsqds, und gibt dann den Statormagnetfluß aus. Der so ausgegebene Statormagnetfluß wird mit einer Konstanten Lr/Lm multipliziert, und das Ergebnis wird als Rotormagnetfluß λsqdr ausgegeben.
Der Rotormagnetflußgenerator 102 verarbeitet den vom Statormagnetflußgene­ rator 101 ausgegebenen Statormagnetfluß λsqds sowie den Strom Isqds des statischen Koordinatensystems, ausgegeben vom Drei-/Zwei-Phasenstromwand­ ler 90, wie in Fig. 1 dargestellt, entsprechend den nachfolgenden Formeln (5) und (6), und er erzeugt dann den Rotormagnetfluß λsqdr.
λsqr = Lr/Lm [∫ (Vsqs-RsIsqs+ΔVq)dt-LσIsqs] (5)
λsdr = Lr/Lm [∫ (Vsds-RsIsds+ΔVd)dt-LσIsds] (6).
Währenddessen multipliziert die Operationseinheit 3 des Bezugsmagnetflußge­ nerators 103 den Strom Ieds des Drehkoordinatensystems, ausgegeben vom Koordinatenwandler 100, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einem vorbestimmten Operator Lm/(TrS + 1) und gibt den so erhaltenen Magnetfluß-Bezugswert λ* an den Multiplizierer 13 aus. Der Multiplizierer 13 multipliziert den von der Operationseinheit 3 ausgegebenen Magnetfluß-Bezugswert λ* mit der von einer Integriereinheit 142 des Magnetflußphasengenerators 140 ausgegebenen Magnetflußphase Θe, wie in Fig. 1 dargestellt, gemäß den nachfolgenden Formeln (7) und (8); und er gibt dann den Bezugsmagnetfluß λsqdr* aus.
λsqr = λ* sinΘe (7)
λsdr = λ* cosΘe (8)
Anschließend subtrahiert der Subtrahierer 4 des Kompensationsspannungs­ generators 104 den von der Operationseinheit 22 ausgegebenen Rotormagnet­ fluß λsqdr von dem vom Multiplizierer 13 ausgegebenen Bezugsmagnetfluß λsqdr*, und gibt dann den Magnetfluß-Fehlerwert an den PI-Regler 14 aus.
Der PI-Regler 14 integriert den Magnetfluß-Fehlerwert proportional ent­ sprechend den weiter unten angegebenen Formeln (9) und (10), um den vom Subtrahierer 4 ausgegebenen Magnetfluß-Fehlerwert zu kompensieren; gibt dann die Kompensationsspannung ΔVqd aus; und liefert denselben an den Subtrahierer 11 des Statormagnetflußgenerators 101.
ΔVq = Kp(λsqr*-λsqr) + Ki ∫ (λsqr*-λsqr)dt (9)
ΔVd = Kp(λsqr*-λsdr) + Ki ∫ (λsdr*-λsdr)dt (10)
Wie oben beschrieben bezieht sich die Magnetflußerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung für einen Induktionsmotor auf das Multiplizieren eines Magnetfluß-Bezugswertes mit der Phase des Magnetflusses, dem Erzeu­ gen eines Bezugsmagnetflusses, dem Erzeugen einer Kompensationsspannung, so daß der Magnetfluß-Fehlerwert kompensiert wird, der auf den Differenz­ wert des tatsächlichen Magnetflusses zwischen dem Bezugsmagnetfluß, der nicht zerstreut wird, und dem Bezugsmagnetfluß, der gemäß dem Offset zer­ streut werden muß, bezogen wird; sodann auf das Rückkoppeln des Prozes­ ses, der auf das Erzeugen des tatsächlichen Magnetflusses gerichtet ist; und auf das Erzeugen eines präziseren wirklichen bzw. tatsächlichen Magnet­ flusses und somit auf die Durchführung einer genauen und stabilen Vektor­ steuerung.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung beschrieben, doch sind für Fachleute ver­ schiedene Änderungen, Ergänzungen und Auswechselungen möglich, ohne vom Umfang und Konzept der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetflusses eines Induktionsmotors, umfassend:
eine Statormagnetfluß-Erzeugungseinrichtung zum Ausgeben eines Stator­ magnetflusses durch Verarbeiten eines Stromes eines eingegebenen stati­ schen Koordinatensystems, einer Spannung eines statischen Koordinaten­ systems und einer Kompensationsspannung;
eine Rotormagnetfluß-Erzeugungseinrichtung zum Ausgeben eines Rotor­ magnetflusses durch Verarbeiten eines Stromes eines statischen Koor­ dinatensystems, eingegebenen in die Statormagnetfluß-Erzeugungsein­ richtung, und ein Statormagnetfluß, ausgegeben an die Statormagnetfluß- Erzeugungseinrichtung;
eine Bezugsmagnetfluß-Erzeugungseinrichtung zum Ausgeben eines Bezugsmagnetflusses durch Verarbeiten eines Stromes eines eingegebenen Drehkoordinatensystems und einer Phase eines Magnetflusses; und
eine Kompensationsspannungs-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kompensationsspannung, derart, daß ein Magnetfluß-Fehlerwert kom­ pensiert wird, der sich auf einen Differenzwert zwischen einem von der Bezugsmagnetfluß-Erzeugungseinrichtung ausgegebenen Bezugsmagnetfluß und einen von der Rotormagnetfluß-Erzeugungseinrichtung ausgegebenen Rotormagnetfluß bezieht, sowie zum anschließenden Ausgeben an die Statormagnetfluß-Erzeugungseinrichtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Statormagnetfluß-Erzeugungs­ einrichtung umfaßt:
eine Operationseinheit zum Multiplizieren des Stromes eines eingegebe­ nen statischen Koordinatensystems durch den äquivalenten Widerstand eines Stators, sowie anschließendes Ausgeben als Spannung;
einen Subtrahierer zum Addieren einer Spannung eines eingegebenen statischen Koordinatensystems sowie einer von der Kompensationsspan­ nungs-Erzeugungseinrichtung ausgegebenen Kompensationsspannung, und
zum Subtrahieren der von der Operationseinheit ausgegebenen Spannung von der addierten Spannung; und
eine Integriereinheit zum Integerieren der vom Subtrahierer ausgegebe­ nen Spannung sowie zum Ausgeben eines Statormagnetflusses.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Rotormagnetfluß-Erzeugungs­ einrichtung umfaßt:
eine erste Operationseinheit zum Multiplizieren des Stromes eines eingegebenen statischen Koordinatensystems durch die Streuinduktivität eines Induktionsmotors, sowie zum Ausgeben des Streumagnetflusses;
einen Subtrahierer zum Subtrahieren des von der ersten Operationsein­ heit ausgegebenen Streumagnetflusses von dem von der Statormagnetfluß- Erzeugungseinrichtung ausgegebenen Statormagnetfluß; und
eine zweite Operationseinheit zum Multiplizieren des vom Subtrahierer ausgegebenen Statormagnetflusses und einer vorbestimmten Konstanten, sowie zum Ausgeben des Rotormagnetflusses.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bezugsmagnetfluß-Erzeu­ gungseinrichtung umfaßt:
eine Operationseinheit zum Multiplizieren des Stromes eines eingegebe­ nen Drehkoordinatensystems mit einem vorbestimmten Operator, sowie zum Ausgeben des Magnetfluß-Bezugswertes; und
einen Multiplizierer zum Multiplizieren des von der Operationseinheit ausgegebenen Magnetfluß-Bezugswertes mit einer eingegebenen Magnet­ flußphase, sowie zum Ausgeben des Bezugsmagnetflusses.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kompensationsspannungs- Erzeugungseinrichtung umfaßt:
einen Subtrahierer zum Subtrahieren des von der Rotormagnetfluß-Erzeu­ gungseinrichtung ausgegebenen Rotormagnetflusses von dem von der Bezugsmagnetfluß-Erzeugungseinrichtung ausgegebenen Bezugsmagnetfluß, sowie zum Ausgeben des Magnetfluß-Fehlerwertes; und
einen PI-Regler zum Proportionalintegrieren des Magnetfluß-Fehlerwertes, derart, daß der vom Subtrahierer ausgegebene Magnetfluß-Fehlerwert kompensiert wird, sowie zum Ausgeben der Kompensationsspannung.
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