TW544524B - Method for measuring motor constant of induction motor - Google Patents

Description

544524 五、發明說明（1) 【發明所屬技術領j：或 本發明係有關於—種感應馬逹之馬達常數測定方法。 【習知 習 組電阻 法，併 知例2 ) 數之方 流檢測 馬達常 之速度 在 之間需 不適合 試，需 要暫時 又 展開計 需要大 技術】 =技術中，習知例i係如j3 7所示般，將施行繞 里/則三鎖定測試、空載測試以求取馬達常數之方 ^到變頻器之控制軟體。又，特開平7-5 5899號（習 係關於在感應馬達保持停止之狀態調整感應馬達常 法。在此方法，供給感應馬達單相交流，對d軸電 值或q轴電流檢測值進行傅立葉級數展開，求感應 數。在此’ d-q軸座標係以和馬達之旋轉磁場相同 旋轉之旋轉座標。 習知例1所示之方法，在鎖定測試和空載電流測試 要進行感應馬達之轉子之固定及解除固定之作業， 利用變頻器驅動之自動量測。又，在空載電流測 要感應馬達單獨運轉，在已和負載結合之情況，需 分開而變成馬達單體之作業，有效率差之問題。 ，在習知例2，因施加單相交流後利用傅立葉級數 异’有軟體變得複雜、軟體之處理時間變長、軟體 的記憶容量之問題。 【發明之揭示内容】 因此’本發明之目的在於提供一種感應馬達之馬達常 數測定方法’在感應馬達和負載結合之狀態也可高精度的

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v 一refWivdjref + vqjref2) ，自d軸 檢測值 電流檢測值id_fb 及q轴電流檢測值i q一 f b產生 電流 。將在該第二時間内之任咅 . μ之日寸間内記錄之v_ref之平％ 值和i —fb之平均值設為第一彻次 、十均 甘“ > 勺昂 個貧料v_ref 1和i —fbl 〇 ,,:人^ μ兩比例積分控制器之增益回到原來之信 後，將以第二個指令值提供 之值 颅此人 — 寬机指令值U —ref2，將d軸輔肋帝 ί，曰1// —Γ” —C和q轴辅助電壓指令”-ref-c都設為零" 亥向里控制裝置動作。在經過預設之第-時間後， i“二電流比例積分控制器之比例增益及"1軸電流比例積分 =1态之比例增盈設為零。自此時刻開始經過預設之第二 守間後’將在该第二時間内之任意之時間内記錄iv_ref 之平均值和i — fb之平均值設為第二個資料v_ref2和 1 -fb2，自下式求馬達之一次電阻，

Rl={(v_ref2 -v^ref1)/y^3}/(i_fb2-i_fbl) 及自RL — L = 2 · R1求馬達之線間電阻值。 或者’將比例積分控制器之增益、輸出、d轴輔助電

第10頁 544524 五、發明說明（4) 壓指令以及q軸輔助電壓指令設為 ^ ^ ^ ^ 7馬零，將電壓相位0 v設為 預先6又：之任意定值’卩馬達之韻定轉動頻率之十分之— 以上之適當之頻率fh及電壓之振、 ./9 p wvamP 之v—ref二vamp · 111(2冗.fh .t)供應電壓指令之大小、ref。對於 vamp ’邊監視i_fb邊將vam_整成自d軸電流檢測值id—fb 和q轴電流檢測值iq —fb求得之電流值 (id^fb2+iq_fb2) 變成預先任意設定之電流設定值。在i_fb變成該電流設定 值並再經過了任意之設定時間後，將電壓指令之大小 v_ref之絕對值之平均值設gv_ref_avel、將電流檢測值 i —fb之大小之絕對值之平均值設gi_fb_avei以及以v —ref 為基準之i__fb之相位設為0difl。 其次，將vamp調整成預設之第二電流設定值並再經過 該設定時間後，將此時之電壓指令之大小v_ref之絕對值 之平均值設為v_ref_ave2、將電流檢測值Lfb之大小之絕 對值之平均值設為i_fb_ave2以及以v_ref為基準之i 一 fb之 相位設為Θ d i f 2後，計算

Zx={(v —ref_ave2 - v —ref —avel)//"3}/(i_fb —ave2 - i_fb—avel) 0dif —L=( 0dif 1+ 0dif2)/2

Zx —r= Zx · cos 0dif—L，Zx—i= Zx · sin (9dif一L

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。由這些值，以R2 = Zx_r—R1求馬達之二次電阻，以卜 · 7Γ · fh)求漏電感。 或者，將比例積分控制器之增益、輸出、d軸輔助電 壓指令以及q軸輔助電壓指令設為零，將電壓相位0 V設為 預先設定之任意定值，以馬達之額定轉動頻率之五分ς二 以下之適當之頻率fl及電壓之振幅vamp之[ref师· sin(2 κ .t)供應電壓指令之大小v — ref。對於 vamp，邊監視i_fb邊將vamp調整成自d軸電流檢測值id fb 和q軸電流檢測值i q_ f b求得之電流值

1 «fb-/TTd..fbz+iq fb2) 變成預先任意設定之第一電流設定值。在i — fb變成該第一 電流設定值並再經過了任意之第一設定時間後，將電壓指 令之大小v —ref之絕對值之平均值設為v —ref —ave3、將電 流檢測值i —fb之大小之絕對值之平均值設為i —fb —ave3以 及以v —ref為基準之i —之相位設為Θ di f 3。 其次，將vamp調整成預設之第二電流設定值並再經過 任意之弟二設定時間後，將此時之電壓^曰令之大小v __ r e f 之絕對值之平均值設為v —ref —ave4、將電流檢測值i —fb之 大小之絕對值之平均值設為i —f b一ave4以及以v —ref為基準 之i — f b之相位設為0 d i f 4後，計算

Zx2={(v—ref—ave4 —v_ —ref—ave3)/ fb-ave4 -

第12頁 544524 &、發明說明（7) 制器之增只^ 固定之為零，在將積分值保持定值且將電壓指令值 之ΐ流電流指令值'電流檢測值，對於2種大小 值）。 自那時之斜率求一次電阻值（或線間電阻 將電壓輪出相位<9 ν設為預設之任意之定值，以 電壓指令之大/j、v-ref，對於2種頻率各自計算 值和電流檢測值】Γ、電流”值之平均值以及電壓指令 抗，再依據相。自電 令值和電流檢測值求阻 實數成分气瞀將阻抗分解成實數成分和虛數成分後，自 算漏電尸一次電阻值+二次電阻值），自虛數成分計 對於空載i、i自這些值求二次電阻值及漏電感值。 制裝置將馬達I'：：值，以馬達控制裝置為對象，該馬達控 矩成分U軸成八）次電流分離成磁通成分（d軸成分）和扭 軸成分之電流^八具有d軸電流比例積分控制器，輪入d 者之偏差變成^ :軸成分之電流檢測值，控制成使兩 壓指令值；q軸^雷4夺本比例積分控制器之輸出設為ύ軸電 指令和q軸成分之二匕例積分控制器，輸入q軸成分之電流 零，將本比例積八電^檢測值，控制成使兩者之偏差變成 及電力轉換哭，、:^制器之輸出設為q軸電壓指令值；以 壓指令之大小V re=電壓指令值及q軸電壓指令值計算電 和電壓相位將直流辕Λ壓相位/v:剩壓指令之大小 指令及q軸電流指^、:、、、二相父流後輸出；控制d轴電流 轉。 9 7 ’使付和任意之速度指令一致的運

第14頁 544524 五、發明說明（9) Μ

RhR2 RI + R2 求互感Μ。按照需要，使用該互感Μ或時間常數、利 用別的裝置提供之一次電阻值…、漏電感L、二次電阻值 R2以及在馬達之規格上提供之額定電壓Vrate、額定頻率 frate和該互感^|求空載電流值1〇。 或者、’在輪入了電壓指令乂_^ f之情況，將一次電流 1 1收放為定值時之值設為丨丨⑺時，使用該一次電流值土 i 的裝置提供之_次電阻細、二次電阻值R2，不 1史用電壓值而利用 推測在互感Μ流動之電流im。 若依據本發明，在該感應馬達和 ::精度的調整高精度的控制感應馬達*也 -人電阻、二次電阻、漏電感 ：：感應馬達之 夂及玖或空載電流。 發明之最佳實施例 圖1係表示在本發明之感應馬達 咬〈控制裝置之一實施 第16頁 544524 五、發明說明（10) 例之構造之方塊圖。比例積分控制器丨〇控制成q 令id —ref和q軸電流檢測值iq —fb之偏差變成零，〃=曰± 分控制器10之輸出加上(1軸輔助電壓指令vq ref =比例/貝 軸電壓指令vq — ref。-樣的，比例積分控制器“控 / 軸電流指令丨^^^以軸電流檢測值丨^之偏差^， 在比例積分控制裔1 0之輸出加上d軸辅助電壓指令 vq—^ef 一c，產生d軸電壓指令vd —ref。比例積分=之比 增盈以Κι、積分增益以（ι/t)表示。電壓指令運曾器a vd —ref及vd — ref計算電壓指令之大小v — ref及電立0 v，再對Θ v加上磁通之相位0 fphi，計算在三相交流 之電壓相位。又，對電壓指令之大小v — ref加上電壓指八不 偏置值v_ref —ofs。在此，iq —ref、id —ref 以及 0fphi^ 由按照一般之感應馬達之運轉狀態分別設置之計算電路供 給的。電力轉換态2係用以供應感應馬達3依照該 v — ref + v —ref 一 ofs及0ref之三相交流電壓之電力X轉換器。 用電流檢測器4及5檢測在感應馬達3流動之電流後，'輸\ 座標轉換器6，轉換為d-q座標，變成iq—fb及id__fb。 iQ_fb及id_fb利用電流運算器7轉換為其合成向量之大小 i —fb。平均值•相差運异器8係自v —ref + v — ref —ofs及i fb 計算在感應馬達3之馬達常數之計算所需之電壓指令、電 流檢測值之平均值以及電壓指令和電流檢測值之相差之運 算器，馬達常數運算器1係依據用平均值•相差運算器8所 計算之信號計算感應馬達3之馬達常數之運算器。 圖2表示平均值•相差運算器8之具體構造。自

第17頁 544524 五、發明說明（12) 對積分器之輸入變成〇，比例控制器之輸出固定為將比例 增益設為零之正前之輸出值，電壓指令保持固定值而穩 定。在此狀態等待固定時間，在此期間測定電壓指令 v —ref及電流檢測值i —fb之平均值後，各自設為v —r^fl& i一f bl。其次，使比例積分控制器丨〇、丨丨之比例增益回到 原來之值，將電流指令值iq —ref及id —ref作為第二電流設 定值，進行一樣之操作，求此時之電壓指令及電流指令值 之平均，分別设為v —ref2、i_fb2。此時之電壓指令v ref 及電流檢測值i —fb之時間變化如圖5所示。v_ref丨、_ i —fbl、v — ref2、i —fb2之關係變成如圖β所示，由這直線 之斜率求一次電阻值R1。若考慮^^于係在線間之變 成下式。 且文 R1 二{(V. 茲說明 在以上 11之比例增 ®指令各自 將比例積分 以及比例積 指令，其他 茲說明 在以上 I為了提高 點以上之情 —ref2 -V一refl)//3}/(1 —fb2 -i —fbl) 實施例2 — :說明之實施，,n，在將比例積分控制器U、 ,設為零時，藉著將在那時 =辅助電壓指令vq_r(uvd—ref 控制器10、1丨之比例增益Ki、積分/ 门" 分控制器10、11之輸出t An 曰皿（1/τ) 夕走田3 f出口又為0 ’使得供給電壓 之處理和貫施例1相同。 實施例3 所說明之實施例1和2 ’電流之位準係2點“曰 測定精度而使得對於3 u u ' 仁 況，在久白^ 上測定。說明關於3 在各自之測定設為i、2、3之情況，對於

第19頁 544524 五、發明說明（16) 對於實數部分比較，求Μ，得到下式。 ^R2 | Zr-Rl V/?l + /?2-Zr 在此，除了將fh設為低頻以外和實施例4 一樣的計 算，設阻抗為1 Zx2 1 、相差為0dif_m時，

Zx_r2= | Zx2 | · cos 6>dif_m 由上式和已求得之R1、R2，利用下式求得互感Μ。 ly R2 Zx」*2-Rl Λ/ =------— 2 * 7Γ · fl ^ /?1 + R2 — Ζχ _ r2 茲說明實施例8及9 和實施例5和6所示的一樣，係對電壓指令v ref加上 偏置值ν — ref一of S的。處理之内交4 樣。實施例7時，因頻率低，如本方二施例5和6所示的一 偏置值可防止馬達不必要的動作。’所示藉著供給直流 茲說明實施例1 0 544524 五、發明說明（17) 圖1 0表示如申請專利範圍第1 0項之發明之實施例之方 塊圖。自進行一般之向量控制之構造取出Q軸電壓指令 vq —ref、d軸電摩指令v〇j_ref、q軸電流檢測值iq —f b、d軸 電，檢測值id—fb以及輸出頻率值fphi後，輸入馬達常數 運=為、1 ’求互感Μ及空載電流值I 〇。速度控制器1 4依照速 二^曰7 5十异^1軸電流指令iq_ref、d軸電流指令id_ref以及 =出頻，值fph i，係一般使用之向量控制方式，因和本發 檢^特徵無關，簡略的記載。座標轉換器6係將相電流之 ^ =值轉換為dq座標系之座標轉換器，q軸耵電流控制器 一致之電流控制器11係使得電流指令值和電流檢測值 壓指入】制器，、電壓指令運算器12自01軸電壓指令、d軸電 大小:和及雷磁:★相位θpM計算三相交流電壓之電壓之 磁通相位^ h ·=目位0 V。藉著將輸出頻率值f ph i積分求 達3三相交二‘力電力轉換器2依照、1^和“供給感應馬 刻開=過自感應馬達3加速完了之時 吹…、❻電壓於/人輸出頻率值、d輪電壓指令 軸電流檢測值iq f::V】-二、d軸電流檢測值id_fb以及q v ba^ « 使用預設之馬達之基底®颅 甚：se、基底頻率f_base以及 &電堡 漏電感L，藉著計算卜求侍之—次電阻值R1、 1〇。 式求侍馬達之互感Μ及空載電流值

544524 五、發明說明（18) '/(iq 二 ~ ^ - h一介 -, fpH· L' id一 fb Vdd = —一 R\id 一 fb 七 2π· fphi‘L，iq 一 fb Q = Vqcj、ic[一 E = +Vdd2 E2

M JO.

2k · fphi · Q V _base I 27Γ · f—base(M + L) 在此，設為加速完了之時刻，但是在運轉中之任意時 刻測定也無妨。 本發明之方法在平常之運轉狀態，因抽出各部之信號 計算，可和有無PG等所引起之速度控制器之構造之 ^ : 關的應用。 ^ 圖1 1係表示實施實施例11〜1 3之感應馬達之馬達常數 測疋方法馬達控制裝置之構造之方塊圖。馬達常數運曾哭 1輸出電流指令i 一 r e f。關於在感應馬達3流動之電流值， 以設於U相之電流檢測器4所檢測之i u和設於V相之電流檢 測器5所檢測之i v取入，利用三相二相轉換器6進式（1)及 式（2)之計算後，轉換為二相交流電流i α、i冷。 iw = -(iu ^hv) 一 2 一 1、 ΊιΓ ia 2 2 一 3 〇邊 _ 2 一涇 iv iw — 0) (2)

第25頁 544524 五、發明說明（20) 行電流控制之區間A之寬度。因至變成穩定為止之時間和 控制特性相關，一般只要等待2秒就足夠，但是在由於負 載機器等之特性電流p I控制器i 3之增益無法提高之情況， 延長該時間。經過2秒後，藉著將電流p I控制器1 3之增益 Ki設為零，將積分器所積存之值設為v_ref後輸出，固定 電流指令值v — r e f。再等待固定時間（在此設為1秒）後，讀 入 v —ref 之平均值v —ref —ave 及 i_fb —ave，設為v —refl 及 i —fbl。將v — ref之值輸入平均值•相差運算器8，計算 v__ref —ave。接著供給感應馬達額定電流之4〇%，作為電流 才曰令丨-’ 一樣的控制’讀入電壓指令及電 流檢測值1 — :^_3乂6，設為[1^{2及匕；^2。將該2點之資料 晝成圖形，如圖1 5所示。其斜率表示一次電阻值R1。利用 下式計算。

Rl={(v_ref2 ~v^ref1)/}/(i_fb2 -i_fbl) 然後’將2 x R1设為線間電阻值r — L。電流值在此設為感 應馬達額定電流之2 0 %、4 〇 %，但是設為不同之值也可，對 於3點以上之電流值執行也可。 實施例1 2之方法在測定3點以上之情況，例如以2 〇 %、 40%、6 0%3種電流值測定之情況，在2〇% — 4〇%、4〇% 一 6 0 %、2 0 % — 6 0 %之間分別計算斜率後，取其斜率之平均值 使用即可。 茲說明貫施例1 3。如圖1 5所示，以一次式將前面所量 測之資料近似後延長，把電流值為零時之v_re f之值記錄 為電壓偏置值v —ref 〇。這相當於在電力轉換器2使用之元

第27頁 544524 五、發明說明（21) 件等所引起之壓降量。在3種以上之電流值測定之情況， 利用依據任意2點之直線近似或均方誤差法之退縮曲線計 算即可。 茲說明實施例1 4。圖1 6和圖1 7係實 第1 4項及1 5項所記載之方法之方塊圖 在圖15，自馬達常數運算器1供給電力轉換器2輸出電 壓指令v一ref和輸出電壓相位6» v，據此輸出三相交流，使 感應馬達3運轉。用設於U相之電流檢測器4所檢測之電流 i u和用設於V相之電流檢測器5所檢測之電流i v取入在感應 馬達3流動之電流值，利用座標轉換器6進行式（丨）及式（2 ) 之计异’轉換為二相交流電流i α、i召。檢測電流之相未 限定為U相和V相之組合，檢測任意二相或三相全部也可。 在電流運异器7计异一相父流電流j α、丨石之平方和 之平方根，求電流檢測值i-fb。在平均值•相差運算器8 輸入電壓指令v_ref、電流檢測值i__fb以及供給利用"'馬1 常數運算器1供給之v_ref之振幅之瞬間值之相位0 h， —ref之平均值v_ref_ave、i —fb之平均值丨―fb a”以°及 相差Θ di f後，輸入馬達常數運算器i，計 圖11之相異點在於，不是供給電流指令而供給電壓指令〇 v —ref及將以電壓指令v_ref供給之頻率成分之相位θ 7 入平均值•相差運算器8。圖17係表示平均值· : 器6之構造之方塊圖。藉由圖17之方塊圖3理運二 之平均值v —ref ave、i f b之平均佶i fl — dif。 - - +勺Have以及相差0 544524 五、發明說明（23) 2 0所示，以複數處理時，由下式可得到阻抗及其實數成分 和虛數成分。 Z X1 二（v — r e f _ a v e 1 / /" 3 ) / (i — f b — a v e 1 ) ’ Z x 2 = (v — r e f — a v e 2 / /" 3 ) / ( i 一 f b _ a v e 2 )

Zxrl= Zxl -cos^dif^l 5Zxr2= Zx2 -cos^dif_2 Zxil 二 Zxl -sin^dif — l，Zxi2= Zx2 ιίηθίΗί —2 此時，實數成分Zxrl、Zxr2表示電阻R1+R2，虛數成 分Zxil、Zxi2表示電感oL。首先’考慮實數成分。以圖 形表示fhl(15Hz)時之Zxrl及fh2(30Hz)時之Zxr2，變成如 圖2 1所示，隨頻率變化。這是由於受到集膚效應等之影 響。由R2 = Zxr — R1求得，但是因在使直流流動下測定R1， 如圖21所示，以直線近似測定值，將頻率fh= fhl · fh2/( fhl+ fh2) = 15 .3(^(15 + 30)二 10 Hz 時之值用作 Zxr。其 次，考慮虛數成分。因虛數成分和頻率成分大致成正比， 使用 fh2(30Hz)時之值，設 Zxi=Zxi2、fh_l= fh2，自 L = Zxi/(2 · 7Γ · fh—1 )求漏電感。在此，使用fh2係因頻率高 的電壓值比較大，測定誤差可變小。使用較低之頻率也 可，自在2個頻率之斜率計算也可。 其次，說明實施例1 5。在該二次電阻及漏電感之測 定，使用前面求得之電壓偏置值乂_ref 0利用下式計算 Zxl 、 Zx2 〇

Zxl = (v_ref — avel/ /~3 -v —ref 〇V(i —fb_avel)，

Zx2 = (v —ref—ave2/ —v一ref0)/(i_fb_ave2) 以後之計算和上述的一樣。

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在實施例1 4，在和上述一樣之頻率，以使大小和在上 述之測定時流動之電流值不同之電流i — fb2流動之狀態進 行一樣之測定。在此，例如設i — fb2為感應馬達額定電流 之4 0%(上述之二分之一）、在15112之電壓指令值之平均^ 為v —ref— ave3、電流檢測值之絕對值之平均值為 i — fb_ave3、在30Hz之電壓指令值之平均值為 v — ref —ave4、電流檢測值之絕對值之平均值為 ijb_ave4。如圖22(a)、（b)所示，在15Hz、3〇Hz 各自以2 個電流值直線近似，求電流值為零時之值，作為在丨 電壓偏置值v —ofsl5、在30Hz之電壓偏置值v —〇fs3Q。= 藉著將這些偏置值替代實施例13之電壓偏置值、〇 在1 5Hz、30Hz之電壓指令使用，補償電壓偏置之方法。 又，不求電壓偏置值，而自改變了電流值時之斜率求 15Hz、3 0Hz各自之阻抗也可。又，對於用以求阻抗之每 部、虛部之相位使用2個電流值之平均值也可。 只 ，…過低通滤波器而= 電平？值·，電 利，圍第13項之貫施例所述之電壓偏置值^^“係自

值得到的’因係有效值或JL女枯 — ' /；，L v ^估γ I 值次最大值，使用將trefo平均值換 异後之值。在此，採用平均•，但 配，使用有效值、平均值、f女枯+ /目之換斤取侍匹 円門孫本取大值之任一個都可。 圖23係表不貫施本發明之實施例16 馬達常數測定方法之裝置M i 7之感應馬達之 友I衣置之構造之方塊圖。在圖23，電力 544524 五、發明說明（26) 到下式。 Γ ·ι ν = R\-i\ + L — + em (3) di e.”S=Rl.n (4) il=im+i2(5) 漏電感L因比互感M小，為了簡單而忽略漏電感L時， 式（3 )變成下式。 V=R1 · il+em(6) 又，自式（4)、（5)求式（7)， 將式（4 )、（ 7 )代入式（6 )，整理後得到下式 m . M{RU-R2) dim /〇、 v = /?i-//7/ + —-------— * (8) R2 dl 設起始條件在時刻t = Ο，i m Ο = Ο，對於i m求解，得到下 式。 (10) (11) im =--(1 —e R1 τ

第33頁 544524 五、發明說明（27) 在此，r係時間常數。 因而，變成下式，自在互感Μ流動之電流i m求時間常 數τ後，代 R\'R2 Μ =-—·τ (12) Λ1 + Λ2 入式（12)，可求互感Μ。 茲說明實施例1 7之原理。 在互感Μ流動之電流i m係在感應馬達内部流動之電 流，自感應馬達輸入端子側無法直接測定。因此，接著說 明推測在互感Μ流動之電流i m之方法。 自式（4 )和式（6 )得到下式。 (13) 魯/1 R2 ~ 將式（13)代入式（5) ^ ，V — 7?1々1 /Ί/1、 //7； -/1-/2 = /1--(14) R2 將式（1 4)整理後變成下式

第34頁 544524 五、發明說明（29) /〇 = -7—，V (19) V^I'+oj^L + M)2 ，求得空載電流值I 0。 在式（16)、（18)、（19)考慮R1及L，但是為了簡化也 可能忽略R1及L。 θ 在圖2 5表示在以步級供給電壓ν = V1之情況之_ 4電、、宁 il、在互感流動之電流im及使用一次電流"和以、R2利用 式（1 5 )求付之i in之推測值之時間變化之波形。η i m、之收歛值11 〇〇係（V1 / R1 )，可確認自0變化至π Μ為止時之波形和i m之波形大致一致。因此，自此時之 之變化求時間常數即可。 接著，依照圖2 3說明實現基於上述原理之方法。 以下將U相變成尖峰值時之相位設為〇。說明之。 在本實施例將電壓相位（9 V設為0 ° 。 首先，說明供給感應馬達3既定之電壓VI之大小之決 定方法。作用於感應馬達3之電壓V 1可為任意值，但是實 際上由於電流所引起之發熱，需要設為使感應馬達3不過 熱之範圍。因此，在此，舉例說明使得電流值變成感應馬 達額定電流之50%之供應電壓VI之決定方法。首先，輸入 零之電壓指令v_ref後，邊測定電流檢測值il邊將v —ref逐 次增加感應馬達額定電壓之千分之一下去。然後，當電流

第36頁 544524 五、發明說明（30) 檢測值i 1達到感應馬達額定電流之50%時，將那時之v_ref 值記憶為V1後，切斷對感應馬達3之電力供應。電壓指令 之增加量只要任意的設為電流不激烈變化之程度之大小即 可。又，在具備電流控制器之情況，在電壓指令上輸入額 定電流之5 0 %之值，在電流檢測值和電流指令值一致之階 段，將那時之電流指令值設為V1即可，在本發明所述之互 感或空載電流值之鑑別之前，使直流電流流動而測定一次 電阻之情況，使用那時之電流值及電壓指令值也可。當 然’電流值設為額定電流之5 0 %以外之值也可。 其次，在電壓指令v_ref上輸入VI，對感應馬達3施加 步級電壓。測定此時之一次電流i 1，利用上述之式（1 5 )求 /’m 。在此，在式（15)之v相當於v —ref，im相當於 。R1、R 2使用利用感應馬達之測試性能表或既有之別的鏗 別裝置提供之值。

自^ 之上升波形求時間常數r，將此時之值設為 rim 。將代入式（1 2)所示之r ，求互感Μ。求時間常 數Tim 之方法一般係ΐ測jm 自〇達到最終（收欽）值之 (1 — Ι/e)与0· 632倍為止之時間，但是測定在任意之電流 值之電流變化和其變化時間後，進行該時間和時間常數一 致之換算也可。在後者之情況，因可進行在多點之測定， 藉著測定幾個資料後取平均，可令變動降低。 茲說明實施例1 7。 因感應馬達額定電壓Vrate及額定頻率frate以感應馬 達之規格提供，使用額定電壓、額定頻率、利用感應馬達

第37頁 544524 五、發明說明（32) 在此，因i m係推測值，記為，以後和上述之實施 例1 6 —樣的計算。照這樣做，因在計算時不使用電壓值， 可進行和驅動裝置之電壓精度無關之測定。在使得如上述 所示電壓指令之供給方法使用一次電阻測定時之值之情 況，i 1 〇〇之值只要使用在電阻測定時所讀取之值即可。 實施例1 9係使用實施例1 8之 hi 之計算方法，而實 施實施例1 7者。

第39頁 544524 圖式簡單說明 LPF :低通濾波器 HPF :高通濾波器

第42頁

Claims (1)

1. Ss_jm7035 L----------— 六 修iE 申請專利範I ------日 1 · 一種向量控制裝 ^ 該馬達之向量控制壯9感應馬達之馬達常數測定方法， 輸入馬達之一次電=包含·· d軸電流比例積分控制器， 流檢測值，控制成軸成分之電流指令和d軸成分之電 該比例積分控制哭私者之偏差變成零；第一加法器，將 加，得到d軸電壓人二出和任意之d軸辅助電壓指令值相 馬達之一次雷&曰:，q軸電流比例積分控制器，輸入 例積分控制器之輪出：偏，成零’ 加法器，將該比 得到C1軸電逐指人值任思之q轴輔助電壓指令值相加， iq Ιώ f Ϊ I 以及電力轉換器，自d軸電壓# + I 及Q軸電壓指令值計算電壓 二:：： 流德於中和電壓相位將直流轉換為三相交 ’别出，猎者將馬達轉換為三相Y(星型）接緣之耸4 f 路加以處理而施行控制； 彡接線之4效電 該馬達常數測定方法具有如下步驟： 以第一個指令值提供預先任意設定之定值之4 指令值id —refl和q軸電流指令值iq —refl，將d軸辅助電”壓 指令vd_ref — C和q軸辅助電壓指令vq 一ref —〇都設為零，人 該向量控制裝置動作之步驟； 飞 1 在經過預設之第一時間後，將d轴電流比例積分控 器之比例增益及Q軸電流比例積分控制器之比例增益設 零，自此時刻開始經過預設之第二時間後，自d ^ ; 令vd —ref和q軸電壓指令vq—ref產生如下之電壓指令 曰

   1 第43頁 544524

   Ά 90117035 六、申請專利範圍 jcf=7 (vd^rcf+vq 之 ===〜電流檢測值心產生如下 i^fb=y (id fbz+iq ft»1) 將在該第二時間内之任意之時間内記錄之V r :值和i_fb之平均值設為第一個資料v —㈤和⑽之步 id一ref 2和q軸電流指令值iq_ref 2 第制器之增益回到原來之值後，將以 .弟個」曰令值，供預先任意設定之定值之d軸電流指令值 將d轴辅助電壓指令 vd — ref —C和q軸輔助電壓指令vq_ref〜c都設為零後，令該 向量控制裝置動作之步驟； 在經過預設之第一時間後，將d軸電流比例積分控制 器之比例增盈及q軸電流比例積分控制器之比例增益設為 零，自此時刻開始經過預設之第二時間後，將在該第二時 間内4任思之日守間内記錄之v — r e f之平均值和丨—f b之平均 值設為第二個資料v〜ref2和;i_Jb2，自下式求馬達之一次 電阻， R1二{(v —ref2 re⑴—

   第44頁 W 年月 90117035 修上 六、申請專利範圍 ^ —--±5一日 及自RL^2 · R1求馬達 2.如申請專利範電阻值之步驟。 之馬達常數翊定方法，^1項之向量控制裝置的感應馬達 電流比例積分控制器二中，在經過第一時間後，將d軸 將d軸電流比例積分控翰。出設為d軸辅助電壓指令’同時 電流比例積分控制哭之盗之比例增益、積分增益以及己軸 控制器之輸出設為(3軸辅為零，將q軸電流比例積分 積分控制器之比例增兴 電壓指令，同時將q軸電流比例 控制器之輪出設為零$，、ί分增益以及q軸電流比例積分 動作。 樣的進行經過該第一時間後之 3 ·如申凊專利範圍第1 達之馬達常數測定方法，龙战j項之向量控制裝置的感應馬 指令值之d軸電流指令值和=2丄將預先任意設定之定值之 位準，求在各自之區間所^ /曰電流指令值設為3種以上之 作為一次電阻值。 传之一次電阻之值之平均值， 4· 一種向量控制裝置的咸 法，該馬達之向量控制裝 ^應馬達之馬達常數測定方 器，輸入馬達之一次電流之;;含：d軸電流比例積分控制 之電流檢測值，控制成使兩袖成分之電流指令和d軸成分 器，將該比例積分控制器之 偏差變成零；第一加法 令值相加，得到d軸電壓指八j和任意之d軸輔助電壓指 器，輸入馬達之一次電流之π 2 ;、q軸電流比例積分控制 之電流檢測值，控制成使兩成分之電流指令和q軸成分 器，將該比例積分控制器之=偏差變成零；第二加法 别出和任意之Q軸輔助電 544524 92. 2. 26 fr iL 年月日 -- 修_Ε 曰 案號901170邠 六、申請專利範圍 ___ Ϊ么 '值相加’知到Q軸電壓指令值；以及電力轉換器， v cl,電壓指令值及q軸電壓指令值計算電壓指令之大小 壓相广θν ’依照電壓指令之大小和電壓相位將 為三相交流後輪出；藉著將馬達轉換為三相Υ(星 ^ )接線之等效電路加以處理而施行控制； 該馬達常數測定方法具有如下步驟： 將該兩比例積分控制器之增益、輸出、d軸輔助電壓 :曰令以及〇由輔助電壓指令設為零，將電壓相她設為預 先設定之任意定值，以馬達之額定轉動頻率之十分之一以 上之頻率fh及電壓之振幅vamp<v—ref=vamp · 冗· fh · t)供應電壓指令之大小v —ref之步驟； 對於vamp ’邊監視m邊將vamp調整成自d軸電流檢 測值id—fb和q軸電流檢測值iq_fb求得之電流值 ijb^ (idJbz+icL.ib2) 變成預先任意設定之第一電流設定值之步驟；

   在i b變成該第一電流設定值並再經過了任意之設定 時間後，將電壓指令之大小v_ref之絕對值之平均值設為 v一ref — avel、將電流檢測值i_fb之大小之絕對值之平均值 設為i — fb — avel以及以v — ref為基準之之相位設為Θ d i f 1之步驟； 將vamp調整成預設之第二電流設定值並再經過該設定

   第46頁

   544524 __案號90117035_年月 六、申請專利範圍 時間後，將此時之電壓指令之大小v_re f之絕對值之平均 值設為v__ref_ave2、將電流檢測值i_fb之大小之絕對值之 平均值設為i_f b_ave2以及以v_ref為基準之b之相位設 為0 d i f 2後，計算 Zx= {(v_ref _ave2 — v_ref _ave 1) /} /( i-f t)_ave2 — i—fb—avel) 0dif_L = ( 0dif 1+ (9dif2)/2 Zx_r = Zx · cos 0dif —L，Zx—i= Zx · sin 0dif一L 之步驟； 以及由這些值，依R2 = Zx_r —R1求取馬達之二次電 阻，及依L= Zx—i/(2 · 7Γ ·ί!ι)求取漏電感之步驟。 5 ·如申請專利範圍第4項之向量控制裝置的感應馬達 之馬達常數測定方法，其中，對電壓指令加上直流偏置成 分ν —ref —ofs，供給v一ref = vamp · sin(2 · 7Γ · fh · t) + v_ref —〇fs之電壓指令，將電流檢測值^輸入設計成除 去直流成分且f h成分之信號無法通過之高通濾波器，將其 輸出再用作i — fb，一樣的輸入具有和將v_ref用於i_fb的 一樣之特性之高通濾波器，將其輸出再用作i _ f b，使用上 述之計算式求馬達之二次電阻R 2及漏電感l。 6 ·如申請專利範圍第5項之向量控制裝置的感應馬達 之馬達常數測定方法，其中，使用輸入在第一電流設定值 之高通濾波器之前之電壓指令v一re f之平均值^^丨及 電流檢測值i —fb之平均值i —fb —del、輸入在第二電流設定

   第47頁 年月 -^ 544524 修η _η 曰 案盤 90117035 六 申請專利範圍 值之高通濾波器之前之電壓指令ν ref之平均值V一ref — dc2 及電流檢測值i—fb之平均值m dc2，求一次電阻 R1 二{(v —ref — dc2 -v —ref —del)//3}〆（i-f b-dc2 一 i Jb〜del ) — 後’使用該一次電阻值求二次電阻R2。 、7 · 一種向量控制裝置的感應馬達之馬達常數測定方 f ’該馬達之向量控制裝置包含：d軸電流比例積分控制 為’輸入馬達之一次電流之d軸成分之電流指令和d軸成分 岔電流檢測值，控制成使兩者之偏差變成零；帛一加法 二將該比例積分控制斋之輸出和任意之d軸辅助電壓指 :值=加2到d軸電壓指令值；q軸電流比例積分控制 I電、=二二信之二次電流之q轴成分之電流指令和q軸成分 成使兩者之偏差變成零；第二加法 :值！制器之輸出和任意之q軸辅助電壓指 7值相加，侍到q軸電壓指入· ^ 電壓指令值及q軸電壓指入&丄以及電力轉換器，自d軸 電屋相㈣V，依：令之大小一 換為三相交流後輸出藉電壓相位將直流轉 線之等效電路加以處理匕:：；；轉換為三相Υ(星型)接 定方法具有如下步驟： 將該兩比例積分控制器之拇尹 先設定之任意定值， 7 將電壓相位0 V設為預 疋值U馬達之領定轉動頻率之五分之_以 544524 案號 90117035 曰 修J. 之.2‘ 26 鉻 π: 年Λ日，少一 — 六、申請專利範圍 下之頻率fl及電塵之振幅vamp之v—ref=vamp ·5!η(2 · 7Γ ·Π ·1：)供應電壓指令之大小v_ref之步驟； 對於vamp，邊監視i — fb邊將vamp調整成自d軸電流檢 測值id—fb和q軸電流檢測值iq_fb求得之電流值 (idjbz+iqjbz) 變成預先任意設定之第一電流設定值之步驟； 在i — f b變成該第一電流設定值並再經過了任意之第一 設定時間後，將電壓指令之大小v__ref之絕對值之平均值 設為v —ref_ave3、將電流檢測值i —fb之大小之絕對值之平 均值設為i —fb —ave3以及以v_ref為基準之丨-几之相位設為 0 d i f 3之步驟； 、 參 將vamp調整成預設之第二電流設定值’並再經過前述 第一設定時間後，將此時之電壓指令之大小v-ref之絕對 值之平均值設為v __ r e f _ a v e 4、將電流檢則值m之大小之 絕對值之平均值設為i_fb_ave4以及以v一ref為基準之i —fb 之相位設為0 d i f 4後，計算 Zx2={(v —ref一ave4 -v —ref、—ave3)/ — — —i — fb —ave3) 0dif_m-( 0 dif3+ Θ dif4)/2 Zx_r2= Zx · cos (9 di f — m 之步驟；

   第49頁 544524

   以及由這些值，以下式 R2 r^Zx^2-Rl 2·7Γ·Α vi?l + jR2-Zx_r2 求馬達之互感。 Λ ΐ:請專利範圍第7項之向量控制裝置的感應馬達 =馬達吊數測定方法’其中，對電壓指令加上直流偏置#

   分 v_ref_ofs，供給v_ref=：vamp .sin(2 · π ·η .t) + ν —ref-ofs之電壓指令，將電流檢測值i_fb輸入設計成除 去直流成分且fh成分之信號無法通過之高通濾波器，將另 輸出再用作i — fb，一樣的輸入具有和將v — ref用於^的、 一樣之特性之高通濾波器，將其輪出再用作v—ref，使用 上述之計算式求馬達之互感Μ。 —

   9·如申請專利範圍第8項之向量控制裝置的感應馬達 之馬達常數測定方法，其中，使用輸入在第一電流設定值 之尚通滤波态之前之電壓指令ν —ref之平均值ν ref del及 電流檢測值i —fb之平均值i —fb-dcl、輸入在第^二電流設定 值之高通濾波器之前之電壓指令v一ref之平均值v —ref一dc2 及電流檢測值i —fb之平均值i —fb —dc2，求一次電阻 Rl = {(v_ref _dc2 - v_re f ^.dc2 ) /} / (ib_dc2 -i —fb — dcl)

   第50頁

   __案號 90117035 六、申請專利範圍 後，使用該一次電阻值灰_ 1 -種在馬達控制袭—置人:㈣2。 方法，該馬達控制裝置包含：H =應馬達之馬達常數測定 輸入馬達之一次電流之4軸·八電流比例積分控制器， 流檢測值，控制成使兩者之刀之代電流指令和d軸成分之電 分控制器，輸入馬達之—次交成零；q軸電流比例積 軸成分之電流檢測值，控制轴成分之電流指令和q 電力轉換器，自係㈣電/^^、之偏差變成零，·以及 壓指令值及係q軸電流比例積分』：：輸出之d軸電 ，值計算電壓指令之大小v_r心電二 ==壓指 二令i之大小和電壓相位將直流轉換為三相交流後检:：電Ϊ 該馬達常數測定方涞具有如下之步驟： ^以任意之負載狀態、任意之速度運轉馬達之狀態， 在任意時刻，藉著使用輸出頻率值fphi、d軸電壓指令 Vd〜ref、q轴電壓指令vq — ref、d軸電流檢測值id —fb、q軸 電流檢測值iq〜fb、馬達之基底電壓v —base '基底頻率 f—base、一次電阻值R1以及漏電感L·計算下式， Vdd vd ref~Tr •Rl.id 一 fb + hfphi，lriq一 fb

   544524 案號 90Π7035 曰 .正 年為曰 六'申請專利範圍 Q^Vqq.id _fb-Vqq.iq — fh E ^ yjVqq2 ^Vdd1 El 揚 Μ /0 2κ· fphi.Q V _base/^3 2丌· f一base(M + L) 求馬達之互感M及空載電流值10之雙方或其中一方。 11· 一種在馬達控制裝置的感應馬達之馬達常數測定 方法，該馬達控制裝置包含：電流檢測器，檢測變頻器^ 出之任意之二相或三相之電流；比例積分控制器，輸入在 ί ί ϊ ΐ之—次電流之電流指令和自該電流檢測器所檢測 g ί Γ 得到之一次電流檢測器之一次電流值i fb後， ^出電壓指令值v—ref控制成使兩者之偏差-後 以值一電壓輪^二 效電路後處； 轉換為三相γ(星型)接線之等 常數測定方法具有如下之步驟： 個指令值提供預弁杯為 之任意之相位，以第一 後，令意設定之定值之電流指♦值i refl作之步驟； 例増益設為零，自fb日±: ;a; * ’將該比例積分控制器之比 在該第二時間内始經過預設之第二時間後，將 W之平均值設為第：個二 1冗;之平均值和 tv — ref^tri — fbl 之步驟；

   第52頁 544524

   月 曰 修JE 使該比例積分控制器之增益回到原來之值後，以第二 個指令值提供預先任意設定之定值之電流指令值i(Lref2 後，令該比例積分控制器動作之步驟； 在i過預β又之第—時間後，將該比例積分控制器 例增益設為零，自卩士 w ηθ … 此日寸刻開始經過預設之第二時間後，將 在^弟二時間内之任意之時間内記錄之v —ref之平均值和 1 一 '^平均值没為第二個資料v —ref 2和i_fb2之步驟； 下式求馬達之_次電阻後， R 1 — { Γ V Γ 0 f 9 _ Λ7 η λ \ 白 ρτ τ—0 — vJefl)//~3}/(i —fb2 —i —fbl) 一 · R1求馬達之線間電阻值之步驟。 馬達申Λ專利範圍第11項之在馬達控制裝置的感應 值之指令值之電中，將係預先任意設定之定 之區門所值設為3種以上之位準，求在各自 值 未侍之-次電阻之值之平均值，作為—次電阻 馬達之^達^數#卜11第11項之在馬達控制裝置的感應 二i二定方法，其中’由自所量測之值 流檢測值i fb為灾之堂共八盾 人方式计异電 值。~為零之電流才曰令值v-ref。後’設為電屋偏置 14. 種在馬達控制裝置的感應馬達之# :法’利用變頻器供應感應馬達三相交流而：達：數測疋 變速運轉’該馬達控制裝置包含仃忒馬達之 器輸出之任音之-如々—如·仏/电抓々双剔斋，設於變頻 一相或二相’比例積分控制器，輸入在馬

   第53頁 544524 2B

   曰 年月 修正I 補真 L =動之一次電流之電流指令和自該電流檢測器所檢測之 電流值所得到之一次電流檢測器之一次電流值i__fb後，將 輪出電壓指令值v—ref控制成使兩者之偏差變成零；以及 電力轉換器，依照電壓指令值V_ref和電壓輸出相位61 V輸 出二相交流；藉著將馬達轉換為三相Y (星型）接線之等效 電路後處理； 該馬達常數測定方法具有如下之步驟： 將電壓相位（9 v設為預先設定之任意定值，以馬達之 基底轉動頻率之十分之一以上之頻率fhl及電壓之振幅 vamp 之 v — ref 二 vamp ·3ίη(2 · 7Γ .fhl .1:)供應電壓指令之 大小v —ref之步驟； 邊監視i —f b邊將vamp調整成電流檢測值i__f b變成預先 任意設定之電流檢’測值之步驟； 在i — fb變成該電流設定值並再經過了任意之設定時間 後’將電壓指令之大小v__re f之絕對值之平均值設為 v一ref —avel、將電流檢測值i_fb之大小之絕對值之平均值 设為i —fb —avel以及以v — ref為基準之i —fb之相位設為0 d i f 1之步驟； 將頻率設為馬達之基底轉動頻率之十分之一以上且和 fhl不同之頻率fh2，將vamp調整成變成該電流設定值並再 經過該設定時間後，將電壓指令之大小v_ref之絕對值之 平均值設為v —refve2、將電流檢測值m之大小之絕對 值之平均值設為i〜fb —ave2以及以v —ref為基準之i —fb之相 位設為0 d i f 2後，計算

   第54頁 544524 _案號90117035__年月曰 修正 六、申請專利範圍 Zx 1 二（v —re f — a ve 1 / /3 ) / (i — f b —ave 1 ) ’ Zx2 = (v —ref一ave2 / /"3)/(i — fb — ave2) Z x r 1 = Z x 1 · c o s Θ d i f — 1 ’ Z x r 2 = Z x 2 · c o s 0 d i f 一 2 Zxil= Zxl .sin0dif — l，Zxi2= Zx2 ιίηθίϋί —2 之步驟； 自使用頻率fhl時之Zxrl及頻率fh2時之Zxr2所得到之 一次方程式計算頻率fh為fhl · fh2/(fhl + fh2)時之Zxr之 值，使用Zxr之值和馬達之一次電阻值R1利用R2= Zxr —R1 求馬達之二次電阻之步驟；及 在设fhl及fh2之而的頻率為fh — 1、此時之Zxi之值為 Zxi之情況，自L= Zxi/(2 · 7Γ .fh —1)求漏電感之步驟。 1 5·如申請專利範圍第丨4項之在馬達控制裝置的感應 馬達之馬達常數測定方法，其中，利用以如申請專利範圍 第13項之方法所求得之電壓偏置值v_ref〇，藉著計算 Zxl=(v—ref—avel//3 -v一ref0)/(i—fb—avel) Zx2一（v —ref —ave2/ /~3 -v —ref0)/(i_fb — ave2) ，而求取馬達之二次電阻R2及漏電感L。 1 6· —種在馬達控制裝置的感應馬達之馬達常數測定 方法，利用變頻器供應感應馬達三相交流而進行該馬達之 變速運轉，該馬達控制裝置包含：電力轉換器，依照輸出 電壓私=值v一ref和電壓輸出相位0 v輸出三相交流；及 流檢測器，檢測在該感應馬達流動之一次電流；輸入自兮 電流檢測器所檢測之電流值得到之一次電流檢測值U ; μ 該馬達常數測定方法具有如下之步驟··

   第55頁 544524 案號 90117035 年 月 修正 祖 年 月曰 補充 六、申請專利範圍 將感應馬達之每一相之等效電路設為T-1型等效電路 之步驟； 將電壓相位0 v設為預先設定之任意定值，在電壓指 令v_ref上供給既定之定值後，讀取此時在感應馬達流動 之一次電流i 1，使用該一次電流i 1及利用別的裝置提供之 一次電阻值R1、二次電阻值R2，利用下式推測在互感Μ流 動之電流i m之步驟； ιτη v 一 ref R2 ❿ 自該電流推測植『m(i) 之上升波形求時間常數 之步驟；及 、 利用下式 Μ RVR2 ^ R1 + K2 .求互感Μ之步驟。， 1 7.如申請專利範圍第1 6項之感應馬達之馬達常數測 定方法，其中，使用互感Μ或時間常數、利用別的裝 置提供之一次電阻值R1、漏電感L、二次電阻值R2以及在

   第56頁 544524

   ΐ ΪμΥΛ上Λ供之額定電壓Vrate、額定頻率卜…和該 互感Μ求空載電流值丨〇。 18. 一種在馬達控制裝置的感應馬達之馬達常數 方法，利用變頻哭供岸咸雁民、杳一 4 >、六 '、疋 辦、*1絲二娟仏應戍應馬達二相父流而進行該馬達之 、交速運轉，该馬達控制裝置包令· 雷懕如入姑 r《刺衣直包3 ·電力轉換斋，依照輸出 電指7值V-ref和電壓輸出相位0 v輸出三相交流；及雷 流檢測器，檢測在該感應馬達流動之一次電流，·輸入自今 電流檢測器所檢測之電流值得到之一次電流檢测值丨丨；^ 該馬達常數測定方法具有如下之步驟：

   將感應馬達之每一相之等效電路設為τ —丨型等效 之步驟； 、> 將電壓相位0 V設為預先設定之任意定值，在電壓指 令^以丨上供給既定之定值後，讀取此時在感應馬達流動 之一次電流值il，而且在輸入了電壓指令^ref之情況， 將一次電流值i 1收歛為定值時之值設為i丨w時，使用該一 次電流值i 1及利用別的裝置提供之一次電阻值R丨、二次電 阻值R2 ’利用下式推測在互感μ流動之電流i m之步驟； 自遠電流推測值^(〇之上升波形求時間常數‘

   第57頁 544524

   之步驟；及 利用下式 H1+R2 101 求互感Μ之步驟。

   1 9·如申請專利範圍第丨8項之在馬達控制裝置的感應 馬達之馬達常數測定方法，其中，使用所求得之互感Μ或 時間常數、利用別的裝置提供之一次電阻值R1、漏 電感L、二次電阻值R 2以及在馬達之規格上提供之額定電 壓Vrate、額定頻率frate和該矣感11求空載電流值1〇。