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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung
für einen
Asynchronmotor, und spezieller betrifft sie eine Asynchronmotor-Steuervorrichtung,
die einen Asynchronmotor auch in einem Rückgewinnungs-Betriebszustand,
in dem er mit einer Synchrondrehzahl oder darüber betrieben wird, stabil
steuert.
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Als Steuerverfahren einer Asynchronmotor-Steuervorrichtung
zum Steuern eines Asynchronmotors mit variabler Drehzahl ist eine
V/f-Steuerung (Spannung/Geschwindigkeit-Regelung) bekannt. Bei diesem
Verfahren kann mit einem einfachen Aufbau eine Steuerung für variable
Drehzahl an einem Asynchronmotor ausgeführt werden. Jedoch wird der
Fluss innerhalb des Asynchronmotors bei niedriger Drehzahl wegen
Einflüssen
wie eines Spannungsabfalls durch den Primärwiderstand klein, wodurch
das Abtriebs-Drehmoment verringert ist. Ein Verfahren zum Verbessern
der Drehmomentcharakteristik bei niedriger Drehzahl ist in der japanischen
Patentoffenlegung Nr. Hei 6-225574 (1994) offenbart.
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Die 3 zeigt
ein Beispiel aus dem Stand der Technik. In der Figur verfügt eine
Steuervorrichtung über
eine Spannungsversorgung 1, einen Spannungswandler 2 zum
Ausführen
einer Spannungswandlung auf Grundlage dreiphasiger Bezugsspannungen
Vu, Vv und Vw, einen Asynchronmotor 3, der Gegenstand der Steuerung
ist, einen Stromkomponentendetektor 4 zum Erfassen eines
Erregungsstroms Id und eines Drehmomentstroms Iq aus durch den Asynchronmotor 3 fließenden Strömen Iu und
Iv, eine Frequenzsteuerung 16 zum Ausgeben einer Bezugs-Winkelfrequenz ω aus dem
durch den Stromkomponentendetektor 4 erfassten Drehmomentstrom
Iq sowie einer Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ω r*, eine Spannungssteuerung 5 zum
Ausgeben einer d-Achse-Bezugsspannung Vd und einer q-Achse-Bezugsspannung
Vq aus dem Erregungsstrom Id, dem Drehmomentstrom Iq und der Bezugs-Winkelfrequenz Θ, einen
Integrierer 11 zum Integrieren der Bezugs-Winkelfrequenz ω zum Ausgeben
einer Phase Θ,
und einen 2-Phase-auf-3-Phase-Winkelkoordinatenwandler 15 zum
Ausführen
einer 2-Phase-auf-3-Phase-Wandlung betreffend die d-Achse-Bezugsspannung Vd
und die q-Achse-Bezugsspannung Vq auf Grundlage der Phase Θ, um die
dreiphasigen Bezugsspannungen Vu, Vv und Vw auszugeben.
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Die Frequenzsteuerung 16 schätzt den
Schlupf des Asynchronmotors aus dem Drehmomentstrom ab, und sie
steuert die Bezugs-Winkelfrequenz ω durch Addieren der Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ωr', um dadurch Übereinstimmung
zwischen der Ist-Winkelgeschwindigkeit ωr und der Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ωr' zu erzielen.
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Die Spannungssteuerung 5 verfügt über einen
Addierer 13 zum Erhalten der Abweichung zwischen einem
Bezugs-Erregungsstrom Id* und dem Erregungsstrom Id, eine Steuerung 12 zum
Steuern eines Spannungskorrekturwerts ΔV in solcher Weise, dass diese
Abweichung null wird und eine Spannungsvektor-Recheneinheit 14 zum
Erhalten einer Bezugsspannung auf Grundlage der unten angegebenen
Gleichung 1 und zum Erhalten, unter Verwendung des Spannungskorrekturwerts ΔV, der d-Achse-Bezugsspannung
Vd und der q-Achse-Bezugsspannung Vq aus der unten angegebenen Gleichung
2, um die Ergebnisse auszugeben.
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In der obigen Gleichung 1 ist R1
ist ein Primärwiderstand
des Asynchronmotors, L σ ist
die Streuinduktivität
bei der Primärwandlung
des Asynchronmotors (Lσ =
(L1·L2 – M·M)/L2),
L1 ist die Primär-Selbstinduktion
des Asynchronmotors, L2 ist die Sekundär-Selbstinduktion des Asynchronmotors
und M ist die Gegeninduktivität
des Asynchronmotors.
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Dabei ist K2 eine Verstärkung zum
Bestimmen eines Korrekturwerts von Vq für Vd.
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Die Gleichung 3 ist eine Zustandsgleichung
des Asynchronmotors in einem Koordinatensystem, das sich mit der
Winkelgeschwindigkeit ω dreht.
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In der Gleichung 3 ist R2 der Sekundärwiderstand
des Asynchronmotors, ωr
ist die Winkelgeschwindigkeit des Asynchronmotors, ωs ist die
Schlupf-Winkelfrequenz des Asynchronmotors, s ist ein Differenzialoperator, Φd ist der
d-Achse-Fluss, des Asynchronmotors und Φq ist der q-Achse-Fluss des
Asyn chronmotors. R2' ist
der primär-gewandelte
Sekundärwiderstand
des Asynchronmotors, der durch die folgende Gleichung 4 angegeben
ist: R2' = (M/L2)2·R2 (4)
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Wenn der d-Achse-Fluss Φd und der
q-Achse-Fluss Φq
für den
Stationärzustand
(s = 0) gelöst
werden, wobei die Gleichung 1 in die Gleichung 3 eingesetzt wird,
werden Gleichungen 5 und 6 hergeleitet, da der Erregungsstrom Id
mit dem Bezugs-Erregungsstrom Id* übereinstimmt (Id = Id*). Φd = M·Id* (5) Φd = 0 (6)
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Aus den Gleichungen 5 und 6 ergibt
es sich, dass eine konstante Flussstärke und eine Übereinstimmung
des Flusses mit der d-Achse erzielt werden, ohne dass eine Abhängigkeit
von der Bezugs-Winkelfrequenz ω und
der Last bestünde.
Dies zeigt an, dass bei niedriger Drehzahl das Abtriebs-Drehmoment
nicht verringert ist. Ferner kann, da der Schlupf durch die Gleichung
7 gegeben ist, derselbe aus dem Drehmomentstrom Iq abgeschätzt werden. ωs = (R2/L2·Id*)/Iq (7)
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Andererseits werden durch den Spannungskorrekturwert ΔV die Effekte
einer Spannungsabweichung im Spannungswandler 2 sowie Fehler konstanter
Werte in der Spannungssteuerung 5 und im Asynchronmotor 3 dadurch
eliminiert, dass die Abweichung zwischen dem Bezugs-Erregungsstrom
und dem Erregungsstrom zu null gemacht wird.
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Beim oben angegebenen Steuerverfahren
kann jedoch kein ausreichendes Dreh moment erzielt werden, wenn
sich der Asynchronmotor mit einer Drehzahl über der Synchron-Drehzahl dreht,
d. h., wenn er rückgewinnend
läuft.
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Nachfolgend wird der Betrieb für den Fall
einer Vorwärtsansteuerung,
bei der die Winkelgeschwindigkeit ωr positiv ist, beschrieben.
Für eine
Rückwärtsdrehung,
bei der die Winkelgeschwindigkeit ωr negativ ist, werden die Vorzeichen
der Schlupf-Winkelfrequenz ωs,
des Drehmomentstroms Iq, des Drehmoments T und des q-Achse-Flusses Φq nur umgekehrt.
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Die 4 zeigt
ein der Gleichung 3 entsprechendes Blockdiagramm. Die Ver-stärkung G
des Gleichstroms in einer offenen Schleife, die dadurch erhalten wird,
dass die Schleife a im Punkt A durchgetrennt wird, ist durch die
Gleichung 8 gegeben.
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Wenn sich der Asynchronmotor mit
einer Drehzahl unter der Synchron-Drehzahl, d. h. im Leistungsbetrieb,
dreht, stimmen die Vorzeichen der Schlupf-Winkelfrequenz ωs und der Winkelgeschwindigkeit ωr überein,
so dass die Verstärkung
G einen negativen Wert erhält.
Im Rückgewinnungsbetrieb
sind die Vorzeichen der Schlupf-Winkelfrequenz ωs und der Winkelgeschwindigkeit ωr voneinander
verschieden, so dass die Verstärkung
G einen positiven Wert einnimmt. Da darüber hinaus der Absolutwert
der Schlupf-Winkelfrequenz ωs
erhöht
ist, ist auch die Verstärkung
G erhöht.
Wie es allgemein bekannt ist, konvergiert, wenn eine Verstärkung in
einer offenen Schleife kleiner als eins ist, die Schleife; wenn
sie größer als
eins ist, divergiert die Schleife. D. h., dass, da der Absolutwert
der Schlupf-Winkelfrequenz ωs
im Rückgewinnungsbetrieb
ansteigt, der q-Achse-Fluss Φq
divergiert.
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Die 5 zeigt
einen Teil eines der Gleichung 3 entsprechenden Blockdiagramms.
Aus der in der 5 dargestellten
Beziehung b ergibt sich, dass dann, wenn der Absolutwert der Schlupf-Winkelfrequenz ωs im Rückgewinnungsbetrieb
zunimmt, der q-Achse-Fluss Φq,
der von Natur aus null ist, zeitweilig in der positiven Richtung
zunimmt, da der d-Achse-Fluss positiv ist. Wenn der Absolutwert
des Schlupfs groß ist,
tritt die oben beschriebenen Divergenz auf, so dass der Absolutwert
des q-Achse-Flusses Φq
zunimmt. Andererseits nimmt, da die Schlupf-Winkelfrequenz ωs im Rückgewinnungsbetrieb
negativ ist, der d-Achse-Fluss Φd
wegen der in der 5 dargestellten
Beziehung c zu.
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Das Drehmoment T des Asynchronmotors
wird aus der Gleichung 9 erhalten. T = (3P/4)·(M/L2)·(Φd·Iq – Φq·Id) (9)
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In der obigen Gleichung kennzeichnet
P die Anzahl der Pole des Asynchronmotors. Wenn der q-Achse-Fluss Φq zunimmt
und der d-Achse-Fluss Φd
abnimmt, erhält
der d-Achse-Strom Id im Rückgewinnungsbetrieb
einen positiven Wert, und der Absolutwert des Drehmoments fällt, da
der q-Achse-Strom einen negativen Wert hat. Die 6 zeigt die zeitliche Variation des d-Achse-Flus ses φd und des
q-Achse-Flusses φq
zu diesem Zeitpunkt.
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In der obigen Beschreibung wurde
der Vorwärtslauf
des Asynchronmotors erläutert.
Es ist ersichtlich, dass der Absolutwert des Drehmoments auch bei
Rückwärtsdrehung
abnimmt.
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EP-A-0598921 offenbart eine Steuervorrichtung
für einen
dreiphasigen Asynchronmotor, die einen Drehmomentstrom orthogonal
zum Fluss des enthaltenen Motors aus der erfassten Stromstärke erfasst,
eine Bezugs Ausgangsspannung verwendet und Leistungsbetrieb und
Rückgewinnung
des Motors erfasst. So entspricht dieses Dokument dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. In EP-A-0598921 Winkelgeschwindigkeit erfolgt die
Erfassung einer Erzeugung auf Strombasis.
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FR-A-2438372 offenbart ebenfalls
eine Steuerungsabtrennung für
einen Asynchronmotors, durch die der Motor dazu gezwungen wird,
zwangsweise auf einer vorbestimmten Drehmoment-Schlupffrequenz-Charakteristik
zu arbeiten.
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Gemäß einer ersten Erscheinungsform
der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Asynchronmotor zum
Steuern des Asynchronmotors durch Regeln einer Ausgangswinkelfrequenz
und einer Ausgangsspannung aufgrund einer Referenzwinkelgeschwindigkeit
(ωr*) mit
Folgendem geschaffen:
einem Stromkomponentendetektor zum Erfassen
eines zum Fluss des Asynchronmotors senkrechten Drehmomentstroms
aus einem Messwert des Motorstroms,
einem Frequenzregler zum
Berechnen einer Referenzwinkelfrequenz (ω) unter Verwendung der Referenzwinkelgeschwindigkeit
(ωr*),
einem
Spannungsregler zum Berechnen der Ausgangsspannung unter Verwendung
der Referenzwinkelfrequenz (ω)
und
einem Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
zur Ermittlung von Leistungsbetrieb und Nutzbremsung des Asynchronmotors,
wobei
der
Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
so ausgelegt ist, dass er den Betrieb aufgrund des Drehmomentstroms aus
dem Stromkomponentendetektor und der Referenzwinkelfrequenz (ω) ermittelt
und
die Vorrichtung ferner einen Winkelfrequenz-Korrekturteil
aufweist, der zu der Referenzwinkelfrequenz (ω) einen zum Drehmomentstromausgang
des Stromkomponentenmotors proportionalen Wert nur dann hinzuaddiert,
wenn der Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
einen Rückgewinnungsbetrieb
feststellt, wobei das Additionsergebnis als Ausgangswinkelfrequenz
verwendet wird.
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Gemäß einer zweiten Erscheinungsform
der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für einen Asynchronmotor zum
Steuern des Asynchronmotors durch Regeln einer Rusgangswinkelfrequenz
und einer Ausgangsspannung aufgrund einer Referenzwinkelgeschwindigkeit
(ωr*) mit
Folgendem geschaffen:
einem Stromkomponentendetektor zum Erfassen
eines zum Fluss des Asynchronmotors senkrechten Drehmomentstroms
aus einem Messwert des Motorstroms,
einem Frequenzregler zum
Berechnen einer Referenzwinkelfrequenz (ω) unter Verwendung der Referenzwinkelgeschwindigkeit
(ωr*),
einem
Spannungsregler zum Berechnen der Ausgangsspannung unter Verwendung
der Referenzwinkelfrequenz (ω)
und
einem Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
zur Ermittlung von Leistungsbetrieb und Nutzbremsung des Asynchronmotors,
wobei
der
Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
so ausgelegt ist, dass er den Betrieb aufgrund des Drehmomentstroms aus
dem Stromkomponentendetektor und der Referenzwinkelfrequenz (ω) ermittelt
und
die Vorrichtung ferner eine Korrekturbetrag-Recheneinheit
aufweist, die einen Korrekturbetrag entsprechend einem durch einen
Primärwiderstand
des Asynchronmotors verursachten Spannungsabfall aufgrund der Bestimmung
eines Rückgewinnungsbetriebs
durch den Rückgewinnungs-Bestimmungsteil
auswählt,
wobei der Spannungsregler diesen Korrekturbetrag bei seiner Berechnung
der Ausgangsspannung verwendet.
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So kann durch die Erfindung eine
Steuervorrichtung für
einen Asynchronmotor geschaffen werden, die verhindert, dass das
Drehmoment des Asynchronmotors im Rückgewinnungsbetrieb niedriger
wird, um die Ausgabe eines ausreichenden Drehmoments im Rückgewinnungsbetrieb
zu gewährleisten.
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Demgemäß nimmt, wenn im Rückgewinnungsbetrieb
die Geschwindigkeit und/oder die Spannung korrigiert wird, der q-Achse-Fluss Φq aufgrund
der oben genannten Divergenz ab, da der Wert des q-Achse-Flusses Φq negativ
ist, während
der d-Achse-Fluss Φd
aufgrund der Beziehung d in der 5 zunimmt,
wodurch der Absolutwert des Drehmoments aus der Gleichung zunimmt.
Demgemäß verhindert
der Aufbau, dass das Drehmoment kleiner wird.
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In den Zeichnungen ist Folgendes
dargestellt:
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1 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Asynchronmotor-Steuervorrichtung,
die als eine Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist.
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2 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Asynchronmotor-Steuervorrichtung,
die als andere Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist.
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3 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer bekannten Asynchronmotor-Steuervorrichtung.
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4 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen von Betriebsweisen eines
Asynchronmotors.
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5 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen von Betriebsweisen eines
Asynchronmotors.
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6 ist
ein Diagramm zum Veranschaulichen von Flusssignalverläufen zum
Beschreiben von Betriebsweisen eines Asynchronmotors.
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7 ist
ein Diagramm zum Veranschaulichen von Flusssignalverläufen zum
Beschreiben der Prinzipien der Betriebsweisen eines Asynchronmotors.
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8 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Aufbaus des Regenerations-Bestimmungsteils.
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9 ist
ein Kurvenbild, das Regenerations-Bestimmungsgebiete zeigt.
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10 ist
ein Kurvenbild, das Regenerations-Bestimmungsgebiete zeigt.
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11 ist
ein Kurvenbild, das Regenerations-Bestimmungsgebiete zeigt.
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12 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Aufbaus der Geschwindigkeitssteuerung.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die Steuervorrichtungen
für einen
Asynchronmotor gemäß den Ausführungsformen
werden unter Bezugnahme auf die einschlägigen Blockdiagramme beschrieben.
Die Steuervorrichtungen können
aus einem Mikroprozessor bestehen.
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Es wird auf die 1 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm
zum Veran schaulichen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt
ist. Die Steuervorrichtung der 1 unterscheidet
sich von der der 3 dadurch,
dass das Eingangssignal für
den Integrierer 11 nicht die Bezugs-Winkelfrequenz ω sondern eine zweite Bezugs-Winkelfrequenz ω' ist, wie sie vom
Frequenzkorrekturabschnitt 10 zum Korrigieren der Bezugs-Winkelfrequenz ω ausgegeben
wird. Der Frequenzkorrekturabschnitt 10 der 1 verfügt über einen Regenerations-Bestimmungsteil 6 für eine Erfassung,
auf Grundlage der Bezugs-Winkelfrequenz ω und eines Drehmomentstroms
Iq, dahingehend, dass sich der Asynchronmotor im Rückgewinnungsbetrieb befindet,
einen Korrekturwert-Ausgabeteil 7 zum Ausgeben eines Korrekturwerts
proportional zum Drehmomentstrom Iq, einen Selektor 9 zum
Ausgeben des Ausgangssignals des Korrekturwert-Ausgangsteils nur
bei Rückgewinnung
auf Grundlage des Ausgangssignals des Regenerations-Bestimmungsteils 6 sowie
einen Subtrahierer 8 zum Subtrahieren des Ausgangssignals
des Selektors 9 von der Bezugs-Winkelfrequenz ω.
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Als Nächstes werden die durch die
oben genannte Steuervorrichtung auszuführenden Betriebsweisen beschrieben.
Im Leistungsbetrieb werden dieselben Vorgänge ausgeführt, wie sie vom bekannten
Gegenstück der 3 ausgeführt werden. Daher werden nachfolgend
nur die im Regenerationsbetrieb auszuführenden Betriebsweisen beschrieben.
Außerdem
wird nur der Fall beschrieben, bei dem die Winkelgeschwindigkeit ωr einen
positiven Wert einnimmt, d. h., sich der Asynchronmotor vorwärts dreht.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit ωr
negativ ist, d. h. sich der Asynchronmotor rückwärts dreht, sind nur die Vorzeichen
der Schlupf-Winkelfrequenz ωs,
des Drehmomentstroms Iq, des Drehmoments T und des q-Achse-Flusses Φq umgekehrt.
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Gemäß der Steuervorrichtung der 1 existiert, da der Drehmomentstrom
Iq im Rückgewinnungsbetrieb
negativ ist, die Beziehung ω < ω', wobei ω die in
der Spannungssteuerung 5 verwendete Bezugs-Winkelfrequenz
kennzeichnet und ω' eine in den Integrierer 11 einzugebende
zweite Bezugs-Winkelfrequenz kennzeichnet. Dies entspricht dem Zustand,
in dem die Schlupf-Winkelfrequenz ωs in der aus der dritten Linie der
Gleichung 3 hergeleiteten Gleichung 10 zugenommen hat.
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Es ist ersichtlich, dass dann, wenn
die Schlupf-Winkelfrequenz ωs
zunimmt, der q-Achse-Fluss Φq, der
für die
Steuervorrichtung der 3 null
ist, negativ wird. Selbst in einem solchen Zustand, wenn der Absolutwert
des Schlupfs groß ist,
tritt die oben genannte Divergenz auf, und der Absolutwert des q-Achse-Flusses Φq nimmt
zu. Andererseits nimmt, da die Schlupf-Winkelfrequenz ωs im Rückgewinnungsbetrieb negativ ist,
der d-Achse-Fluss Φd
aufgrund der oben genannten Beziehung c der 5 zu. Wenn der q-Achse-Fluss Φq abnimmt
und der d-Achse-Fluss Φd
zunimmt, nimmt der Absolutwert des Drehmoments wegen der Gleichung
9 für das
Drehmoment zu, und im Rückgewinnungsbetrieb
ist der d-Achse-Strom Id positiv und der q-Achse-Strom ist negativ.
Demgemäß kann ein
zu geringes Drehmoment vermieden werden.
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Die 7 zeigt
zeitliche Variationen des d-Achse-Flusses Φd und des q-Achse-Flusses Φq.
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Vorstehend ist der Fall einer Vorwärtsansteuerung
erläutert.
Bei Rückwärtsansteuerung
werden nur die Vorzeichen der Schlupf-Winkelfrequenz %s, des Drehmomentstroms
Iq, des Drehmoments T und des q-Achse-Flusses Φq umgekehrt, und es kann derselbe
Effekt wie bei Vorwärtsansteuerung
erzielt werden.
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Die 2 zeigt
eine andere Ausführungsform
der Erfindung. Die Steuervorrichtung der Erfindung unterscheidet
sich vom Stand der Technik der 3 dadurch,
dass, für
den Primärwiderstand
R1 des Asynchronmotors zur Verwendung in der Spannungsvektor-Recheneinheit 14,
der korrigierte Primärwiderstand,
d. h. das Ausgangssignal einer Korrekturbetrag-Recheneinheit 20,
verwendet wird. Die Korrekturbetrag-Recheneinheit 20 der 2 verfügt über einen Regenerations-Bestimmungsteil 6 zum
Erkennen, aus der Bezugs-Winkelfrequenz ω und dem Drehmomentstrom Iq,
dass sich der Asynchronmotor im Rückgewinnungsbetrieb befindet, einen
Selektor 18 zum Ausgeben eines korrigierten Primärwiderstandswert 17 nur
im Rückgewinnungsfall
auf Grundlage des Ausgangssignals des Regenerations-Bestimmungsteils 6 und
einen Addierer 19 zum Addieren eines Primärwiderstands-Einstellwerts
R1* zum Ausgangssignal des Selektors 18, um den Primärwiderstand R1
zur Verwendung in der Spannungsvektor-Recheneinheit 14 auszugeben.
Einzelheiten des Regenerations-Bestimmungsteils 6 werden
später
beschrieben.
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Nachfolgend werden die Betriebsvorgänge der
oben genannten Steuervorrichtung der 2 beschrieben.
Im Leistungsbetrieb werden dieselben Vorgänge ausgeführt, wie sie durch den Stand
der Technik gemäß der 3 ausgeführt werden. Daher werden unten
nur die im Rückgewinnungsbetrieb
auszuführenden
Betriebsvorgänge
beschrieben. Außerdem
wird der Fall beschrieben, bei dem die Winkelgeschwindigkeit ωr einen
positiven Wert aufweist, d. h., sich der Asynchronmotor vorwärts dreht.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit ωr
negativ ist, d. h., sich der Asynchronmotor rückwärts dreht, sind die Vorzeichen
der Schlupf-Winkelfrequenz ωs,
des Drehmomentstroms Iq, des Drehmoments T und des q-Achse-Flusses Φq umgekehrt.
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Bei der Steuervorrichtung der 2 nimmt, da der Primärwiderstand
R1 der Spannungssteuerung 5 zunimmt und da der Drehmomentstrom
Iq im Rückgewinnungsbetrieb
negativ ist, < 0,
Spannungssteuerung 5, ab. Demgemäß nimmt der Drehmomentstrom
Iq ab, und gemäß der Gleichung
10 wird der q-Achse-Fluss Φq, der 1, wobei verhindert wird,
dass das Drehmoment unzureichend wird.
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Oben ist der Betrieb bei Vorwärtsansteuerung
beschrieben. Bei Rückwärtsansteuerung
werden, um denselben Effekt zu erzielen, wie er oben genannt ist,
nur die Vorzeichen der Schlupf-Winkelfrequenz ωs, des Drehmomentstroms Iq,
des Drehmoments T und des q-Achse-Flusses Φq umgekehrt.
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Der Regenerations-Bestimmungsteil 6 der
oben genannten Ausführungsformen
der 1 und 2 kann z. B. durch den Aufbau
der 8 realisiert werden.
Der Regenerations-Bestimmungsteil 6 der 8 verfügt über einen Geschwindigkeits-Abschätzteil 100 zum
Ausgeben einer abgeschätzten
Winkelgeschwindigkeit ωre,
die aus der unten angegebenen Gleichung 11 auf Grundlage der Bezugs-Winkelfrequenz ω und des Drehmomentstroms
Iq erhalten wurde, und einen Regenerations-Bestimmungsteil 101 zum
Ermitteln des Rückgewinnungsfalls
aus der abgeschätzten
Winkelgeschwindigkeit ωre
und dem Drehmomentstrom Iq. ωre
= ω – K3·Iq (11)
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Dabei ist K3 eine Schlupfkonstante,
die durch K3 = R2/(L2·Id*)
gegeben ist. Wenn das Vorzeichen der abgeschätzten Winkelgeschwindigkeit ωre und dasjenige
des Drehmomentstroms Iq voneinander verschieden sind, ermittelt
der Bestimmungsteil 101, dass sich der Asynchronmotor im
Zustand der 9 im Rückgewinnungsbetrieb
befindet.
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Der Regenerations-Bestimmungsteil 6 kann
einen anderen Aufbau einnehmen, um zu ermitteln, dass sich der Asynchronmotor,
im Zustand der 10, im
Rückgewinnungsbetrieb
befindet, d. h. im Zustand, in dem das Vorzeichen der Bezugs-Winkelfrequenz ω und dasjenige
des Drehmomentstroms Iq verschieden sind. Dieser Aufbau ist einfacher
als die oben genannten Aufbauten.
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Ferner kann, wenn die Winkelfrequenz
des Asynchronmotors erfasst werden kann, der Drehmomentteil 6 noch
einen anderen Aufbau aufweisen, um zu ermitteln, dass sich der Asynchronmotor,
im Zustand der 11, im
Rückgewinnungszustand
befindet, d. h. im Zustand, in dem das Vorzeichen der erfassten
Bezugs-Winkelfrequenz ωr
und dasjenige des Drehmomentstroms Iq verschieden sind. In diesem
Fall kann der Rückgewinnungsbetrieb
genauer als bei den oben genannten Aufbauten erkannt werden.
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Bei den oben genannten Ausführungsformen
wird der Drehmomentstrom Iq verwendet. Wenn die Geschwindigkeitssteuerung 16 z.
B. über
den Aufbau der 12 verfügt, erfolgt
die Steuerung in solcher Weise, dass der Drehmomentstrom Iq mit
dem Bezugs-Drehmomentstrom Iq* übereinstimmt,
so dass in der Spannungssteuerung 5, im Geschwindigkeitskorrekturteil 10,
in der Korrekturbetrag-Recheneinheit 20 und im Geschwindigkeitsabschätzteil 100 anstelle
des Drehmomentstroms Iq der Bezugs-Drehmomentstrom Iq* teilweise
oder insgesamt verwendet werden kann. Die Geschwindigkeitssteuerung 16 der 12 verfügt über einen Geschwindigkeitsabschätzteil 100 zum
Berechnen der abgeschätzten
Winkelgeschwindigkeit ωre
entsprechend der Gleichung 11, eine Geschwindigkeitssteuerung 110 zum
Steuern des Bezugs-Drehmomentstroms Iq* auf Grundlage der Abweichung
zwischen der Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ωr* und der abgeschätzten Winkelgeschwindigkeit ωre in solche
Weise, dass die abgeschätzte
Winkelgeschwindigkeit ωre
mit der Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ωr* übereinstimmt, und eine Stromsteuerung 111 zum
Steuern der Bezugs-Winkelfrequenz ω auf Grundlage der Abweichung
zwischen dem Bezugs-Drehmomentstrom Iq* und dem Drehmomentstrom
Iq in solcher Weise, dass der Drehmomentstrom Iq mit dem Bezugs-Drehmomentstrom
Iq* übereinstimmt.
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Wenn zur Berechnung in der Spannungssteuerung 5,
im Frequenzkorrekturteil 10, in der Korrekturbetrag-Arithmetikeinheit 20 und
im Geschwindigkeitsabschätzteil 100 nur
der Drehmomentstrom Iq verwendet wird, kann jede der oben genannten
Ausführungsformen
einen Aufbau aufweisen, bei dem die Bezugs-Winkelfrequenz ω anstelle
der Bezugs-Winkelgeschwindigkeit ωr* angegeben wird, wozu der
Bezugsgeschwindigkeitsabschnitt 16 weggelassen wird.
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Wie oben angegeben, kann durch die
erfindungsgemäße Asynchronmotor-Steuervorrichtung
zu wenig Drehmoment im Rückgewinnungsbetrieb
verhindert werden.
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1) Übersetzung von nach Bezugszeichen
geordnetem Beschriftungstext
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- 1
- Spannungsversorgung
- 2
- Spannungswandler
- 3
- Asynchronmotor
- 4
- Stromkomponentendetektor
- 6
- Regenerations-Bestimmungsteil
- 11
- Integrierer
- 12
- Steuerung
- 14
- Spannungsvektor-Recheneinheit
- 15
- 2-Phase-auf-3-Phase-Winkelkoordinatenwandler
- 16
- Frequenzsteuerung
- 101
- Regenerations-Bestimmungsteil
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2) Übersetzung alphabetisch geordneten
Beschriftungstexts
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- Current Controller // Stromsteuerung
- Estimated Rotational Angular Velocity // abgeschätzte Winkelgeschwindigkeit
- Excitation Current Reference // Bezugs-Erregungsstrom Flux //
Fluss
- Primary Resistance Setting Value // Primärwiderstand-Einstellwert
- Reference Angular Frequency // Bezugs-Winkelfrequenz
- Reference Angular Velocity // Bezugs-Winkelgeschwindigkeit
- Regeneration // Rückgewinnung
- Relationship // Beziehung
- Time // Zeit
- Torque // Drehmoment
- Torque Current // Drehmomentstrom
- Torque Current Reference // Bezugs-Drehmomentstrom
- Velocity Controller // Geschwindigkeitssteuerung
