專利名稱：交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用電力變換器控制交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械 的控制裝置，特別涉及進(jìn)行在自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)等下起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的 起動(dòng)控制的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置。
背景技術(shù)：
在不使用交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角速度檢測(cè)器，而利用電力變換器 進(jìn)行交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的可變速控制的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置中，可以 省略旋轉(zhuǎn)角速度檢測(cè)器所需的價(jià)格以及布線。但是，由于未使用旋轉(zhuǎn) 角速度檢測(cè)器，所以在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)、即電力變換 器停止電力變換動(dòng)作，且交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械以任意旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下 起動(dòng)時(shí)，無(wú)法得知交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速度，因此，在交流^走轉(zhuǎn)機(jī)械 的轉(zhuǎn)矩以及旋轉(zhuǎn)速度中不會(huì)發(fā)生大的變動(dòng)，而難以進(jìn)行穩(wěn)定的起動(dòng)。
在日本特開(kāi)昭63 - 77397號(hào)(專利文獻(xiàn)l)中，公開(kāi)出不4吏用旋 轉(zhuǎn)角速度檢測(cè)器，而起動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法。在該專利文獻(xiàn)1中， 使用指令電力變換器的各相輸出電壓的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)、直流電壓源的 電壓檢測(cè)值和電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)值來(lái)運(yùn)算出電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)磁通向量信 號(hào)以及瞬時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)矩信號(hào)，并使用這些電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)磁通向量信號(hào)和 瞬時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)矩信號(hào)，發(fā)生3個(gè)控制標(biāo)志。利用這些3個(gè)控制標(biāo)志的組 合，指定電力變換器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以發(fā)生使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)最佳化的電壓向 量，進(jìn)行控制以使電動(dòng)機(jī)的發(fā)生轉(zhuǎn)矩追隨指令值，并且進(jìn)行控制以使 磁通向量描繪出近似的圓軌跡，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)^皮起動(dòng)。 在該起動(dòng)控制中，在將電力變換器中的交流電壓的角頻率設(shè)定成比在 正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的最高角頻率高之后，接通電力變換器的直流輸入側(cè) 的開(kāi)閉器4，而進(jìn)行同步引入。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)昭63 - 77397號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)l中，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的初級(jí)端子電壓向量值、初 級(jí)端子電流向量和初級(jí)繞組電阻運(yùn)算出感應(yīng)電動(dòng)才幾的瞬時(shí)》茲通向量 信號(hào)，校正針對(duì)電力變換器的電壓指令，以使該瞬時(shí)磁通向量信號(hào)保 持規(guī)定的值。但是，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)例如配置于室外的情況下，其溫度 較大地變動(dòng)，例如在嚴(yán)冬處于水點(diǎn)以下，并且在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)載 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，超過(guò)100。C。專利文獻(xiàn)1的控制裝置在該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 溫度變化下，校正針對(duì)電力變換器的電壓指令而起動(dòng)，以使感應(yīng)電動(dòng) 機(jī)的瞬時(shí)磁通向量信號(hào)保持期望的值，但伴隨感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的溫度變 化，在流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)坤幾的交流相電流的振幅中也產(chǎn)生大的變化，存在 當(dāng)起動(dòng)時(shí)交流相電流變大的不合理情況，在最差的情況下，發(fā)生保護(hù) 功能動(dòng)作的事態(tài)，而成為無(wú)法起動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的事態(tài)。另外，在專利 文獻(xiàn)l的控制裝置中，校正針對(duì)電力變換器的電壓指令以使瞬時(shí)磁通 向量信號(hào)保持期望的值，所以由于校正的延遲，在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩混亂，存在引起振動(dòng)以及轉(zhuǎn)速變動(dòng)的不合理情況。
本發(fā)明提出 一種交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，可以改善這樣的不合 理情況，而進(jìn)行穩(wěn)定的起動(dòng)。
本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置具備控制單元，根據(jù)電流指 令發(fā)生電壓指令，根據(jù)該電壓指令發(fā)生開(kāi)關(guān)指令；電力變換器，發(fā)生 根據(jù)上述開(kāi)關(guān)指令控制了振幅和角頻率的交流輸出電壓；至少l個(gè)交 流旋轉(zhuǎn)機(jī)械，與該電力變換器連接；以及電流檢測(cè)器，根據(jù)從上述電 力變換器流過(guò)上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的交流相電流輸出檢測(cè)電流，該交流 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的特征在于，上述控制單元構(gòu)成為進(jìn)行包括針對(duì) 上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的起動(dòng)控制的控制，上述控制單元在上述起動(dòng)控制 中，根據(jù)上述檢測(cè)電流運(yùn)算出與上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電阻降低對(duì)應(yīng)的 電阻降低分量，根據(jù)從上述電壓指令減去上述電阻降低信號(hào)而得到的 減法輸出調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的角頻率， 一并地，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的振幅，以使上述交流相電 流的振幅按照規(guī)定的函數(shù)而變化。
在本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置中，控制單元在起動(dòng)控制 中，根據(jù)檢測(cè)電流運(yùn)算出與交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電阻降低對(duì)應(yīng)的電阻降低 分量，根據(jù)從電壓指令減去電阻降低信號(hào)而得到的減法輸出調(diào)節(jié)交流 輸出電壓的角頻率，所以不會(huì)伴隨用于校正針對(duì)電力變換器的電壓指 令以使瞬時(shí)磁通向量信號(hào)保持期望的值的以往的控制裝置那樣的延 遲，而可以調(diào)節(jié)電力變換器的交流輸出電壓的角頻率， 一并地，調(diào)節(jié) 電力變換器的交流輸出電壓的振幅以使從電力變換器流向交流旋轉(zhuǎn) 機(jī)械的交流相電流的振幅按照規(guī)定的函數(shù)而變化，所以即使在交流旋 轉(zhuǎn)機(jī)械的溫度變化下，也可以抑制交流相電流的振幅的大的變化，而 穩(wěn)定地起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械。


圖1是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式1的框圖。
圖2是示出實(shí)施方式1中的函數(shù)發(fā)生器和帶通濾波器的輸出波形 的波形圖。
圖3是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式3的框圖。
圖4是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式4的框圖。
圖5是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式5的框圖。
圖6是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式6的框圖。
圖7是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式7的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行i兌明。 實(shí)施方式1
圖1是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式1的框 圖。本實(shí)施方式1的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置包括電力變換器1、交
流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2、電流檢測(cè)器3、控制電路IO。電力變換器l例如是三 相電力變換器，進(jìn)行直流電力與三相的交流電力的電力變換。電力變 換器1包括向直流電源相互并聯(lián)連接的U、 V、 W的三相變^:電路。 U、 V、 W的各變換電路如公知，分別包括正側(cè)和負(fù)側(cè)的一對(duì)開(kāi)關(guān)， 在各變換電路的一對(duì)開(kāi)關(guān)之間，連接有三相的交流供給路徑lu、 lv、 lw。
電力變換器1具體而言構(gòu)成為可變電壓可變頻率型的三相電力
變換器。該電力變換器1從控制電路10接收開(kāi)關(guān)指令Su*、 Sv*、 Sw*， 在將直流電力變換成三相交流電力時(shí)，根據(jù)該開(kāi)關(guān)指令Su*、 Sv*、 Sw*,發(fā)生具有被控制的輸出電壓和被控制的角頻率的三相交流電力。 開(kāi)關(guān)指令S"、 Sv*、 SwA分別被供給到U、 V、 W相的變換電路，通 過(guò)被控制的相位接通、斷開(kāi)各變換電路的一對(duì)開(kāi)關(guān)。
交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2在實(shí)施方式1中是交流感應(yīng)電才幾21，具體而言， 是三相的感應(yīng)電動(dòng)才幾，經(jīng)由三相的交流供電路徑lu、 lv、 lw與電力 變換器1連接。電流檢測(cè)器3例如被配置于交流供電路徑lu、 lv，根 據(jù)從電力變換器1流向交流感應(yīng)電才幾21的交流相電流、即U相電流 iu和V相電流iv，發(fā)生檢測(cè)電流idet。該檢測(cè)電流idet包含U相檢 測(cè)電流iudet和V相電流分量ivdet。 U相電流分量iudet對(duì)應(yīng)于流過(guò) U相交流供電路徑lu的U相電流iu， V相電流分量ivdet對(duì)應(yīng)于流過(guò) V相交流供電^徑lv的V相電流iv。 在實(shí)施方式l中，由于交流旋 轉(zhuǎn)機(jī)械2是交流感應(yīng)電機(jī)21,所以在其起動(dòng)期間從電力變換器1流向 交流感應(yīng)電機(jī)21的交流相電 流iu、 iv、 iw 是針對(duì)交流感應(yīng)電才幾21的 勵(lì)磁電流。
控制電路IO包括電壓指令發(fā)生單元11、坐標(biāo)變換器31、 32、相位信號(hào)發(fā)生單元40。電壓指令發(fā)生單元11在包括所正交的d軸和q 軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)上，發(fā)生電壓指令W。該電壓指令vA包括d軸電 壓指令vc^和q軸電壓指令vq氣電壓指令發(fā)生單元11包括起動(dòng)電流 指令單元12、起動(dòng)后的電流指令單元15、切換單元18、電流控制器 20。
起動(dòng)電流指令單元12是在由控制電路10進(jìn)4亍交流感應(yīng)電機(jī)21 的起動(dòng)控制時(shí)使用的。該起動(dòng)控制是在電力變換器l停止電力變換動(dòng) 作，且交流感應(yīng)電機(jī)2I處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，起動(dòng)電力變換器1而開(kāi) 始其電力變換動(dòng)作，而由該電力變換器1起動(dòng)交流感應(yīng)電機(jī)21時(shí)使用 的。該起動(dòng)控制是直到在交流感應(yīng)電機(jī)21中產(chǎn)生電4區(qū)磁通①為止的 起動(dòng)期間SP的期間中執(zhí)行的。該起動(dòng)期間SP具體而言是幾10毫秒 至幾百毫秒，在實(shí)施方式1中，例如設(shè)定成100毫秒、即100( msec)。 起動(dòng)電流指令單元12在該起動(dòng)期間SP中，發(fā)生起動(dòng)電流指令il、
起動(dòng)電流指令單元12包括函數(shù)發(fā)生器13和帶通濾波器14，發(fā) 生起動(dòng)電流指令il*。起動(dòng)電流指令iP包括d軸起動(dòng)電流指令k!l* 和q軸電流指令iqP。帶通濾波器14與函數(shù)發(fā)生器13連接，發(fā)生d 軸起動(dòng)電流指令idl、 q軸起動(dòng)電流指令iqP在實(shí)施方式1中，例如 被設(shè)成零，iql* = 0。該q軸起動(dòng)電流指令iqP-O是從外部提供的。
起動(dòng)后的電流指令單元15通過(guò)在起動(dòng)完成后對(duì)切換單元18進(jìn)行 切換，而代替起動(dòng)電流指令單元12。該起動(dòng)后的電流指令單元15發(fā) 生起動(dòng)后的電流指令i2*。該起動(dòng)后的電流指令12*包括d軸電流指令 142*和q軸電流指令iq2*。電流指令電路15具有d軸電流指令器16 和比例增益乘法器17。 d軸電流指令器16發(fā)生起動(dòng)后的d軸電流指 令id2^比例增益乘法器17接收轉(zhuǎn)矩指令"，對(duì)該轉(zhuǎn)矩指令"乘上 比率增益K，而發(fā)生q軸電流指令I(lǐng)q2、 iq2* = T*xK
切換單元18在經(jīng)過(guò)起動(dòng)期間SP之后，從起動(dòng)電流指令單元12 進(jìn)行向起動(dòng)后的電流指令單元15的切換。該切換單元18在起動(dòng)期間 SP，從起動(dòng)電流指令單元12向電流控制器20供給起動(dòng)電流指令il* 而作為電流指令i、在經(jīng)過(guò)了起動(dòng)期間SP之后，從起動(dòng)后的電流指令單元15向電流控制器20供給電流指令12*而作為電流指令i*。該 切換單元18包括d軸切換開(kāi)關(guān)18d和q軸切換開(kāi)關(guān)18q。 d軸切換開(kāi) 關(guān)18d進(jìn)行d軸起動(dòng)電流指令idP與起動(dòng)后的d軸電流指令id2A的切 換。q軸切換開(kāi)關(guān)18q進(jìn)行q軸起動(dòng)電流指令iqP與起動(dòng)后的q軸電 流指令iq2+的切換。這些切換開(kāi)關(guān)18d、 18q是相互連動(dòng)地切換的。 在起動(dòng)期間SP中，切換開(kāi)關(guān)18d選擇d軸起動(dòng)電流指令id",向電 流控制器20供給該d軸起動(dòng)電流指令idP而作為d軸電流指令id*， 并且切換開(kāi)關(guān)18q選擇q軸起動(dòng)電流指令iql*，向電流控制器20供 給該q軸起動(dòng)電流指令iqP而作為q軸電流指令iq、在經(jīng)過(guò)了起動(dòng) 期間SP之后，切換開(kāi)關(guān)18d、 18q都被切換，切換開(kāi)關(guān)18d選擇起動(dòng) 后的d軸電流指令id2、向電流控制器20供給該d軸電流指令id2A 而作為d軸電流指令id、并且切換開(kāi)關(guān)18q選擇起動(dòng)后的q軸電流 指令iq2、向電流控制器20供給該q軸電流指令iq2A而作為q軸電 流指令iq*。
圖2 U)示出從起動(dòng)電流指令單元12的函數(shù)發(fā)生器13輸出的 階梯狀函數(shù)指令is^圖2 (b)例示出據(jù)此從帶通濾波器14輸出的濾 波函數(shù)指令iP。在實(shí)施方式l中，輸出濾波函數(shù)指令iP而作為d軸 起動(dòng)電流指令idl、在圖2(a) (b)中，橫軸為公共的時(shí)間軸。函 數(shù)發(fā)生器31的階梯狀函數(shù)指令i"在時(shí)刻0.1 (秒)是上升的階梯狀 波形，但從帶通濾波器14輸出的濾波函數(shù)指令iP隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而減 少。在實(shí)施方式1中，將交流感應(yīng)電才幾2I的角頻率的控制范圍i殳為1~ 60 (Hz)，帶通濾波器14的通過(guò)頻帶寬度也與其對(duì)應(yīng)地設(shè)為1~60 (Hz)。
在未使用帶通濾波器14時(shí)，向電流控制器20供給函數(shù)發(fā)生器 13的階梯狀函數(shù)指令18*而作為d軸起動(dòng)電流指令idl、但例如在交 流4t轉(zhuǎn)機(jī)械2是交流感應(yīng)電機(jī)21，并起動(dòng)該感應(yīng)電才幾21的情況下， 指令包括交流感應(yīng)電機(jī)21的旋轉(zhuǎn)角頻率分量的電壓以及電流即可，即 使供給了這些指令所需的頻率以外的頻率分量，也可以起動(dòng)交流感應(yīng) 電機(jī)2L在圖2 (a)所示的函數(shù)發(fā)生器13的階梯狀函數(shù)指令is^中，關(guān)于所有的頻帶成為相等的振幅，但從帶通濾波器14輸出的濾波函 數(shù)指令iP僅抽取起動(dòng)中所需的頻帶，所以與將函數(shù)發(fā)生器13的階梯 狀函數(shù)指令is+設(shè)為d軸起動(dòng)電流指令idP相比，可以將電力變換器1 的電流振幅抑制得更小。
在電力變換器1的電流容量特性相對(duì)在短時(shí)間發(fā)生的電流寬大 的情況下，與將函數(shù)發(fā)生器13的階梯狀函數(shù)指令is^殳為d軸起動(dòng)電 流指令idP相比，在將帶通濾波器14的濾波函數(shù)指令iP設(shè)為d軸起 動(dòng)電流指令idP時(shí)，可以提供更大的d軸起動(dòng)電流指令idl、可以提 高從交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2得到的檢測(cè)電流idet的精度，且可以提高利用相 位信號(hào)發(fā)生電路40的角頻率(o的運(yùn)算精度。這樣帶通濾波器14生成 截?cái)嗔藷o(wú)需的信號(hào)分量的濾波函數(shù)指令if、所以在起動(dòng)期間SP中， 不供電起動(dòng)中無(wú)需的浪費(fèi)的電流指令分量，而可以高效地起動(dòng)交流旋 轉(zhuǎn)機(jī)械2。
另夕卜，函數(shù)發(fā)生器13設(shè)為發(fā)生階梯狀函數(shù)指令is、但也可以代 替階梯狀函數(shù)指令is、而發(fā)生利用了 M序列信號(hào)或隨機(jī)數(shù)表的假噪 聲信號(hào)。在該情況下，帶通濾波器14也僅使起動(dòng)中無(wú)需的頻率分量 通過(guò)，而發(fā)生濾波函數(shù)指令if、所以不供給用于起動(dòng)的浪費(fèi)的電流分 量，而可以高效地進(jìn)行起動(dòng)。
坐標(biāo)變換器31是從包括所正交的d軸和q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)向 三相時(shí)間坐標(biāo)的坐標(biāo)變換器，接收電壓指令"，發(fā)生開(kāi)關(guān)指令Su^ Sv*、 Sw*。該開(kāi)關(guān)指令Su、 Sv*、 Sw^皮供給到電力變換器1。坐標(biāo) 變換器32是從三相時(shí)間坐標(biāo)向包括所正交的d軸和q軸的S走轉(zhuǎn)二軸 坐標(biāo)的坐標(biāo)變換器，從電流檢測(cè)器3接收檢測(cè)電流idet，將其變換成 包括所正交的d軸和q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)上的檢測(cè)電流i。該旋轉(zhuǎn)二 軸坐標(biāo)上的檢測(cè)電流i包括d軸檢測(cè)電流id和q軸檢測(cè)電流iq。
d軸檢測(cè)電流id和q軸檢測(cè)電流iq都被供給到電壓指令發(fā)生單 元11的電流控制器20。電流控制器20與d軸電流指令I(lǐng)dA和q軸電 流指令iqA—起，接收d軸檢測(cè)電流id和q軸檢測(cè)電流iq，以使d軸 檢測(cè)電流id與d軸電流指令id女相等，并且使q軸檢測(cè)電 流iq與.q軸電流指令iqA相等的方式，發(fā)生d軸電壓指令vW和q軸電壓指令 vq頭。
如上所述在起動(dòng)期間SP中，控制單元10 l吏用起動(dòng)電流指令單 元12，根據(jù)該起動(dòng)電流指令單元12的起動(dòng)電流指令i(P發(fā)生電壓指令 v*，根據(jù)該電壓指令"，利用坐標(biāo)變換器31發(fā)生開(kāi)關(guān)指令Su、 Sv*、 Sw*，而起動(dòng)電力變換器l。在該起動(dòng)期間SP中，從電力變才灸器l流 向交流感應(yīng)電才幾21的交流相電 流iu、 iv、 iw 是針對(duì)交流感應(yīng)電才幾21 的勵(lì)磁電流，該交流相電流iu、 iv、 iw的振幅是利用起動(dòng)電流指令i* 決定的。在起動(dòng)電流指令11*中，d軸起動(dòng)電流指令idP被設(shè)為從帶 通濾波器14輸出的濾波函數(shù)指令if*，并且q軸電流指令iql"皮設(shè)成 零。
如果將交流相電流iu、 iv、 iw的振幅i殳為ia，則該振幅ia用下 式(1)來(lái)表示。
<formula>formula see original document page 12</formula> (1)
其中，a是常數(shù)。
在起動(dòng)期間SP中，idl* = id*， #JLiql* = iq*-0,所以振幅ia 成為下式(2)。
<formula>formula see original document page 12</formula>( 2 )
換言之，交流相電流iu、 iv、 iw的振幅是按照式(2)利用d軸 起動(dòng)電流指令iqP來(lái)決定的。在交流感應(yīng)電機(jī)21等交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2 例如配置于屋外的情況下，其溫度較大地變動(dòng)，例如在嚴(yán)冬處于冰點(diǎn) 以下，并且在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的過(guò)負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，超過(guò)100。C，所 以交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞電阻R伴隨該溫度變換而較大地變動(dòng)。但是， 在實(shí)施方式l中，在起動(dòng)期間SP中，交流相電流iu、 iv、 iw的振幅 是利用d軸起動(dòng)電流指令idP來(lái)決定的，并且由電流控制器20進(jìn)行 電流控制，所以不受到交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的溫度變化的影響。因此，在 起動(dòng)期間SP中，該交流相電流iu、 iv、 iw的振幅不會(huì)伴隨交流旋轉(zhuǎn) 機(jī)械2的溫度變換而較大地變化，不發(fā)生保護(hù)功能動(dòng)作那樣的事態(tài)， 而可以穩(wěn)定地起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)才幾械2。接下來(lái)對(duì)相位信號(hào)發(fā)生單元40進(jìn)行說(shuō)明。該相位信號(hào)發(fā)生單元 40包括交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電阻降低運(yùn)算單元41、減法單元43、積分 器45、除法器46、積分器47。電阻降低運(yùn)算單元41包括d軸電阻降 低運(yùn)算器41d和q軸電阻降低運(yùn)算器41q。從坐標(biāo)變換器32向d軸 電阻降低運(yùn)算器41d供給d軸檢測(cè)電流id，對(duì)該d軸檢測(cè)電流id乘 上交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞電阻R,而輸出d軸電阻降低分量(Rxid)。 從坐標(biāo)變換器32向q軸電阻降低運(yùn)算器41q供給q軸檢測(cè)電流iq， 對(duì)該q軸檢測(cè)電流iq乘上交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞電阻R，而輸出q 軸電阻降低分量(Rxiq)。
減法單元43包括d軸減法器43d和q軸減法器43q。向d軸減 法器43d，從電流控制器20供給d軸電壓指令vd、并且從d軸電阻 降低運(yùn)算器41d供給d軸電阻降低分量(Rxid)。該d軸減法器43d 從d軸電壓指令vd"咸去d軸電阻降低分量(Rxid),而輸出這些減 法輸出(vd*_Rxid)。向q軸乘法器43q，從電流控制器20供給q 軸電壓指令vq*，并且從q軸電阻降低運(yùn)算器41q供給q軸電阻降低 分量(Rxiq)。該q軸減法器43q從d軸電壓指令vq"咸去q軸電阻 降《氐分量(Rxiq),而輸出這些減法輸出(vq*-Rxiq)。
從d軸減法器43d向積分器45供給減法輸出(vd*-Rxid)。 積分器45對(duì)該積分輸出(vd* - Rxid )進(jìn)行積分，而輸出積分輸出①d。 該積分輸出①d將交流旋轉(zhuǎn)才幾械2的電樞》茲通①分解成包括所正交的 d軸和q軸的4t轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)上的d軸分量①d和q軸分量①q,相當(dāng) 于將該q軸分量①qi殳為零時(shí)的d軸分量①d。向除法器46，從q軸 減法器43q供給減法輸出(vq*-Rxiq),并且從積分器45供給積分 輸出Od。除法器46用減法輸出(vq*-Rxiq)除以積分輸出①d，而 發(fā)生除法輸出w。即，該除法輸出co用下式(3)來(lái)表示。
co = ( vq* — Rxiq ) /①d
=(vq"Rxiq) /( ( vd" Rxid )…(3)
該除法輸出co相當(dāng)于在將交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞磁通①的q軸 分量①q設(shè)為零時(shí)，從電力變換器l輸出的交流輸出電壓的角頻率(O。從除法器46向積分器47供給除法輸出co，對(duì)該除法輸出co進(jìn) 行積分，而發(fā)生相位信號(hào)e。該除法輸出o相當(dāng)于在將交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械 2的電樞磁通①的q軸分量①q設(shè)為零時(shí)，從電力變換器1輸出的交 流輸出電壓的相位e。該相位信號(hào)e被供給到坐標(biāo)變換器31、 32。坐 標(biāo)變換器31利用該相位信號(hào)0將包括所正交的d、 q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐 標(biāo)上的電壓指令vA變換成三相時(shí)間坐標(biāo)上的開(kāi)關(guān)指令Su、Sv、Sw、 并且坐標(biāo)變換器32利用相位信號(hào)0將三相時(shí)間軸上的檢測(cè)電流iudet、 ivdet變換成包括所正交的d、 q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)的d、 q軸上的檢 測(cè)電;充id、 iq。
這樣，在相位信號(hào)發(fā)生單元40中，根據(jù)由電流檢測(cè)器3檢測(cè)出 的檢測(cè)電流idet運(yùn)算出交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的d軸電阻降低分量(Rxid ) 以及q軸電阻降低分量(Rxiq),從d軸電壓指令v(P以及q軸電壓 指令vqA分別減去這些d軸電阻降低分量(Rxid)以及q軸電阻降低 分量(Rxiq)，并才艮據(jù)該減法輸出(vd*-Rxid) 、 ( vq* - Rxiq ) 運(yùn)算出流過(guò)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的交流相電 流iu、 iv、 iw的角步貞率co， 所 以可以將從電力變換器1輸出的交流輸出電壓的角頻率調(diào)節(jié)成與流過(guò) 該交流萬(wàn)走轉(zhuǎn)才幾械的交流相電流iu 、 iv 、 iw的角頻率 一致。
進(jìn)而對(duì)由相位信號(hào)發(fā)生單元40運(yùn)算的角頻率co進(jìn)行說(shuō)明。在包 括所正交的d軸和q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)以任意的角頻率to旋轉(zhuǎn)的情況 下，交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞磁通€>的d軸分量①d和q軸分量①q用 下式(4) (5)表示。
= ( vd* - Rxid + ox①q ) dt…(4 )
①q = H vq* - Rxiq + cox①d ) dt…(5 )
其中，vd*、 vq*是由電壓指令發(fā)生單元11的電流控制器20發(fā)生 的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)上的電壓指令，id、 iq是由坐標(biāo)變換器32將與流過(guò) 交流;效轉(zhuǎn)4幾械2的交流相電流iu、 iv對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電流iudet、 ivdet變 換成旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)軸上的檢測(cè)電流。
另外，交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn)矩Tm用下式(6)表示。
Tm = Pmx (①dxiq —①qxid )…(6)其中，Pm是交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的極對(duì)數(shù)。
在方走轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)的d軸方向與電樞》茲通①的方向一致的情況下， 電樞磁通①的q軸分量①q成為零，<J>q = 0。此處，如果向式(4) (5)分別代入①q-0，則得到下式(7) (8) (9)。 ①d-J (vd"Rxid) dt…(7) vq* - Rxiq - (ox①d = 0…(8) w= ( vq* - Rxiq ) H. ( 9 )
換言之，如果使包括所正交的d、 q軸的旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)與按照式 (7) (8) (9)運(yùn)算出的角頻率w同步地旋轉(zhuǎn)，則可以使旋轉(zhuǎn)二軸 坐標(biāo)的d軸方向與電樞》茲通①的方向一致，可以將電樞》茲通①的q 軸分量①q設(shè)為零、即設(shè)為①q-0。
相位信號(hào)發(fā)生單元40按照該式(7) (8) (9)運(yùn)算出角頻率co。 d軸減法器43d運(yùn)算式(7 )中的(vd* - Rxid ),積分器45運(yùn)算用 式(7 )表示的電樞磁通①的d軸分量①d。 q軸減法器43q運(yùn)算式(9 ) 中的(vq*-Rxiq),除法器47運(yùn)算用式(9)表示的角頻率co。相 位信號(hào)e是根據(jù)角頻率co計(jì)算出，而對(duì)坐標(biāo)變換器31、 32的坐標(biāo)變 換進(jìn)行控制的參數(shù)，所以其結(jié)果，包括所正交的d、 q軸的旋轉(zhuǎn)二軸 坐標(biāo)可以與按照式(9)運(yùn)算出的角頻率co同步地旋轉(zhuǎn)，而使旋轉(zhuǎn)二 軸坐標(biāo)的d軸方向與電樞》茲通①的方向一致，可以將電樞》茲通<D的 q軸分量①q設(shè)為零、即設(shè)為①q-0。從電力變換器1輸出的交流輸 出電壓的角頻率被控制成與旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角頻率(0對(duì)應(yīng)地與 該旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)的角頻率相等，所以從該電力變換器l輸出的交流輸 出電壓的角頻率^皮調(diào)節(jié)成與流過(guò)交流旋轉(zhuǎn)才幾械的交流相電流iu、 iv、 iw的角頻率一致。
另夕卜，在實(shí)施方式1中，與從電力變換器l輸出的交流輸出電壓 的角頻率的控制一并地，起動(dòng)電流指令電路12在起動(dòng)期間SP向電流 控制器20供給q軸起動(dòng)電流指令iql* = 0而作為q軸電流指令iq*。 因此，在起動(dòng)期間SP中，與①q —起iq論也被設(shè)成零。即iq* = 0， €>q =0。因此，在起動(dòng)期間SP，式(6)的(Odxiq-①qxid)成為零，交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn)矩成為Tm、即被4呆持成Tm = 0。
如上所述在實(shí)施方式1中，旋轉(zhuǎn)二軸坐標(biāo)的角頻率co是利用針 對(duì)坐標(biāo)變換器31、 32的相位信號(hào)e而控制的，所以不會(huì)產(chǎn)生延遲， 而可以使從電力變換器l輸出的交流輸出電壓的角頻率與流過(guò)交流旋 轉(zhuǎn)沖/L械2的交流相電流iu、 iv、 iw的角頻率一致， 一并在起動(dòng)期間 SP中，通過(guò)使交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn)矩Tm成為零，并起動(dòng)處于自 由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2，而可以防止交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn) 矩在起動(dòng)期間SP變動(dòng)的現(xiàn)象，可以抑制在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2中發(fā)生振 動(dòng)以及轉(zhuǎn)速變動(dòng)的現(xiàn)象。在專利文獻(xiàn)l的以往的控制裝置中，根據(jù)角 頻率(O，對(duì)電力變換器的輸出電壓的角頻率進(jìn)行校正，所以由于校正 延遲而發(fā)生軸偏移，但在實(shí)施方式l中，可以消除由于該校正延遲引 起的軸偏移，抑制振動(dòng)以及轉(zhuǎn)速變動(dòng)而起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2 。
另外，在實(shí)施方式l中，與交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的電樞電阻R無(wú)關(guān) 地，從起動(dòng)電流指令電路12提供對(duì)電流控制器20供給的起動(dòng)電流指 令il*，而決定交流相電流iu、 iv、 iw的振幅。因此，即^f吏交流錄j爭(zhēng) 機(jī)械2的電樞電阻R根據(jù)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的溫度條件而變化，起動(dòng)電 流指令i"也不會(huì)受到該電樞電阻R的影響。因此，在起動(dòng)期間SP 中，即使該電樞電阻R根據(jù)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的溫度條件而變化，流過(guò) 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的交流電流的振幅也不會(huì)變動(dòng)，其結(jié)果，可以在起動(dòng) 期間SP中回避過(guò)電流保護(hù)等保護(hù)功能動(dòng)作那樣的事態(tài)，而進(jìn)行穩(wěn)定 的起動(dòng)。
另外，在實(shí)施方式l中，由起動(dòng)電流指令電路12將起動(dòng)期間SP 中的q軸起動(dòng)電流指令iqlM呆持成零，并且將由電流控制器20發(fā)生 的q軸電壓指令vqA的起動(dòng)期間SP中的初始值設(shè)為零而進(jìn)行起動(dòng)。 在該情況下，在起動(dòng)期間SP的開(kāi)始時(shí)刻，成為iqP-0、 vq*-0。因 此，在起動(dòng)期間SP的開(kāi)始時(shí)刻，q軸減法器43q的減法輸出(vq*-Rxiq)也成為零，除法器46的除法輸出co也成為零。換言之，在起 動(dòng)期間SP的開(kāi)始時(shí)刻，角頻率co成為零，該角頻率(o隨著起動(dòng)期間 SP的經(jīng)過(guò)而上升。在專利文獻(xiàn)l的控制裝置中，在起動(dòng)期間的開(kāi)始時(shí)刻，將電力變 換器的角頻率設(shè)定成比電力變換器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的最高角頻率 高，所以在起動(dòng)期間的開(kāi)始時(shí)刻，電力變換器的角頻率需要選擇正或 負(fù)中的任意一個(gè)后，設(shè)定成最高角頻率以上的頻率，成為起動(dòng)響應(yīng)根 據(jù)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)方向而不同的結(jié)果。在實(shí)施方式l中，在起動(dòng)
期間SP的開(kāi)始時(shí)刻，將電力變換器1的角頻率o設(shè)為零而進(jìn)行起動(dòng)， 所以可以與交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)地進(jìn)行總是穩(wěn)定的起動(dòng)。
另外，在實(shí)施方式1中，在起動(dòng)期間SP中，將q軸起動(dòng)電流iqP 保持成零，但在起動(dòng)期間SP中，即使將q軸起動(dòng)電流指令iqlM呆持 成零以外的規(guī)定值，也可以得到同樣的效果。在該情況下，電樞》茲通 ①的d軸分量①d伴隨d軸起動(dòng)電流指令idP的增加而從零增大，交 流-迭轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn)矩Tm隨著電樞》茲通的d軸分量①d的增減而 增大。但是，在起動(dòng)期間SP中，由于d軸起動(dòng)電流指令idP從零增 大，所以成為交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的輸出轉(zhuǎn)矩Tm也從零增大的結(jié)果，可 以 一邊抑制大的振動(dòng)以及急劇的轉(zhuǎn)速變動(dòng)， 一邊穩(wěn)定地起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn) 機(jī)械2。
實(shí)施方式2
在實(shí)施方式1中，在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2成為自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，起動(dòng) 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2，但在本實(shí)施方式2中，在無(wú)法判別交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2 處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)、還是處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2?？?制電路10與實(shí)施方式1同樣地構(gòu)成，起動(dòng)電力變換器l，并起動(dòng)交流 旋轉(zhuǎn)機(jī)械2。交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的起動(dòng)控制與實(shí)施 方式1相同，并且即使在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2處于停止?fàn)顟B(tài)的情況下，也 可以與其同樣地進(jìn)行穩(wěn)定的起動(dòng)。
在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在起動(dòng)期間SP的開(kāi)始時(shí)刻， 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的旋轉(zhuǎn)角頻率為零，由相位信號(hào)發(fā)生電路40運(yùn)算的 角頻率o)也成為零，但伴隨電力變換器l被起動(dòng)，交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2的 電樞磁通①逐漸提高，而可以進(jìn)行穩(wěn)定的起動(dòng)。
實(shí)施方式3圖3是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式2的框 圖。在本實(shí)施方式3中，實(shí)施方式1中的控制單元10被置換成控制 單元IOA，在該控制單元10A中，實(shí)施方式1的起動(dòng)電流指令單元 12被置換成起動(dòng)電流指令單元12A。在該起動(dòng)電流指令單元12A中， 帶通濾波器14被去除，從函數(shù)發(fā)生器13通過(guò)切換單元18的d軸切 換開(kāi)關(guān)18d向電流控制器20供給階梯狀函數(shù)指令18*而作為d軸起動(dòng) 電流指令idl、其他與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?同樣地構(gòu)成。
在本實(shí)施方式3中，無(wú)法利用帶通濾波器14截?cái)嗥饎?dòng)電流指令 1(11*的浪費(fèi)的分量，但其他可以得到與實(shí)施方式1或2相同的效果。
實(shí)施方式4
圖4是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式4的框 圖。在本實(shí)施方式4中，將同步電機(jī)2S用作交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2。該同步 電機(jī)2S具體而言例如是三相同步電動(dòng)機(jī)。
即使交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2是同步電機(jī)2S，式(l) 式(9)也同樣 地成立，所以在本實(shí)施方式4中，也基本上與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行 起動(dòng)控制。在本實(shí)施方式4中，伴隨使用同步電機(jī)2S,實(shí)施方式1 的控制單元10被置換成控制單元10B,在該控制單元10B中，實(shí)施 方式1的起動(dòng)電流指令單元12被置換成起動(dòng)電流指令單元12B。在 該起動(dòng)電流指令單元12B中，將q軸起動(dòng)電流指令iqP設(shè)為零，并且 d軸起動(dòng)電流指令idP也設(shè)為零、即idP-O,通過(guò)切換單元18的d 軸切換開(kāi)關(guān)18d向電流控制器20供給該idl*-0。 q軸起動(dòng)電流指令 iql* = 0與實(shí)施方式1同樣地通過(guò)切換單元的q軸切換開(kāi)關(guān)18q而被 供給到電流控制器20。其他與實(shí)施方式1同樣地構(gòu)成。
在實(shí)施方式1中交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械2為感應(yīng)電機(jī)21，為了起動(dòng)該處 于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的感應(yīng)電機(jī)21,需要對(duì)感應(yīng)電機(jī)21進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角速度 分量的電壓以及電流的供電，但在起動(dòng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的同步電機(jī) 2S的情況下，由于在同步電機(jī)2S中發(fā)生起因于轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓，所 以無(wú)需從電力變換器l供給旋轉(zhuǎn)角速度分量的電壓以及電流，因此使 d軸起動(dòng)電流指令idP成為零。在起動(dòng)同步電機(jī)2S時(shí)，在該起動(dòng)期間SP的開(kāi)始時(shí)刻，在極其短時(shí)間內(nèi)流過(guò)交流相電流iu、 iv、 iw以消 除在同步電機(jī)2S中發(fā)生的感應(yīng)電壓，所以相位信號(hào)發(fā)生單元40根據(jù) 該交流相電流iu、 iv、 iw與實(shí)施方式1同樣地運(yùn)算出角頻率o,根據(jù) 該角頻率co對(duì)電力變換器1的交流輸出電壓的角頻率進(jìn)行控制。在本 實(shí)施方式4中，通過(guò)使d軸起動(dòng)電流指令idP成為零，無(wú)需對(duì)同步電 機(jī)2S供電無(wú)需的電流，而可以高效地起動(dòng)同步電機(jī)2S。另外，q軸 起動(dòng)電流指令iqP與實(shí)施方式1同樣地設(shè)為零，但還可以設(shè)為零以外 的規(guī)定值。
實(shí)施方式5
圖5是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式5的框 圖。在本實(shí)施方式5中，也與實(shí)施方式4同樣地將同步電機(jī)2S用作 交流:旋轉(zhuǎn)一幾械2。
在實(shí)施方式5中，實(shí)施方式4中的控制單元10B^皮置換成控制 單元10C,在該控制單元10C中，實(shí)施方式4的起動(dòng)電流指令單元 12B被置換成起動(dòng)電流指令單元12C。在該起動(dòng)電流指令單元12C中， 使用d軸起動(dòng)電流指令器19，在起動(dòng)期間SP中，d軸起動(dòng)電流指令 idl+通過(guò)切換單元18的d軸切換開(kāi)關(guān)18d被供給到電流控制器20。 向該d軸起動(dòng)電流指令器19，供給設(shè)為d軸起動(dòng)電流指令idP-O的 外部指令iO-O,并且從相位信號(hào)發(fā)生單元40的除法器46供給角頻 率co。其他與實(shí)施方式4同樣地構(gòu)成。
d軸起動(dòng)電流指令器19在來(lái)自除法器46的角頻率co的絕對(duì)值小 于規(guī)定值coBASE的情況下，根據(jù)外部指令i0，將d軸起動(dòng)電流指令 idP設(shè)為零、即設(shè)為idl* = 0。另外，d軸起動(dòng)電流指令器13A在來(lái) 自除法器46的角頻率co的絕對(duì)值為規(guī)定值o)BASE以上的情況下， 根據(jù)外部指令i0，將d軸起動(dòng)電流指令idP設(shè)為(A-B/co)。
如果將其用式表示，則成為下式(10)。
idl* - 0 (|w|<coBASE時(shí))
idl* - A - B/co ( KwBASE時(shí))…(10 )
其中，A、 B為常數(shù)，oBASE = B/A。通過(guò)使用該d軸起動(dòng)電流指令器19，在角頻率co的絕對(duì)值小于 oBASE時(shí)，無(wú)需為了起動(dòng)同步電機(jī)2S向同步電機(jī)2S供給浪費(fèi)的電 流，而高效地起動(dòng)同步電機(jī)2，并且在角頻率co的絕對(duì)值為coBASE 以上時(shí)，將A-B/co作為負(fù)值，而進(jìn)4亍弱磁通控制?？梢苑乐闺娏ψ?換器l的電壓飽和。另外，q軸起動(dòng)電流指令iqP與實(shí)施方式1同樣 地設(shè)為零，但還可以設(shè)為零以外的規(guī)定值。
實(shí)施方式6
圖6是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式6的框 圖。在本實(shí)施方式6中，對(duì)電力變換器1并聯(lián)連接了 2臺(tái)交流旋轉(zhuǎn)機(jī) 械，具體而言并聯(lián)連接了 2臺(tái)感應(yīng)電才幾211、 212。感應(yīng)電機(jī)211、 212 是額定相互相等的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，例如搭載于電車上，而驅(qū)動(dòng)電車。
感應(yīng)電機(jī)211 、 212具有相互相等的電樞電阻R。該感應(yīng)電機(jī)211 、 212由于相互并聯(lián)地與電力變換器1連接，所以從電力變換器1觀察 的合成電樞電阻成為(R/2)。在本實(shí)施方式6中，實(shí)施方式1中的 控制單元10被置換成控制單元IOD，在該控制單元10D中，實(shí)施方 式1的相位信號(hào)發(fā)生單元40被置換成相位信號(hào)發(fā)生單元40D。該相 位信號(hào)發(fā)生單元40D具有電阻降低運(yùn)算電路41D,該電阻降低運(yùn)算單 元41D具有d軸電阻降低運(yùn)算器411d和q軸電阻降低運(yùn)算器411q。 其他與實(shí)施方式1同樣地構(gòu)成。
d軸電阻降低運(yùn)算器411d從坐標(biāo)變換器32接收d軸檢測(cè)電流id 的供給，對(duì)該d軸檢測(cè)電流id乘上(R/2)，輸出d軸電阻降低((R/2) xid}。 q軸電阻降低運(yùn)算器411q從坐標(biāo)變換器32接收q軸檢測(cè)電流 iq的供給，對(duì)該q軸檢測(cè)電流iq乘上(R/2),而輸出q軸電阻降低 {(R/2)xiq}。根據(jù)這些d軸電阻降低和q軸電阻降低，d軸減法器 43d輸出減法輸出(v『-(R/2) xid}， q軸減法器43q輸出減法輸出 {vq*- (R/2)xiq}。另夕卜，積分器45由于輸出積分輸出f(v^ - (R/2) xid}dt，所以本實(shí)施方式6中的除法器46的除法輸出(o成為下式(11 )。
o) = J{vd*- (R/2) xid}dt+{vq*_ (R/2) xid}... (11)
實(shí)施方式6的相位信號(hào)發(fā)生單元40D按照式(11)運(yùn)算出角頻率CO,電力變換器1的交流輸出電壓的角頻率被控制成與該角頻率CD
相等。在本實(shí)施方式6中，也可以與實(shí)施方式1同樣地，穩(wěn)定地起動(dòng) 處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的2臺(tái)感應(yīng)電機(jī)211、 212。在與電力變換器l并聯(lián) 地連接3臺(tái)以上的感應(yīng)電機(jī)的情況下，通過(guò)根據(jù)該連接臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電 阻降低運(yùn)算電路41D中的乘法系數(shù)，同樣地，可以穩(wěn)定地起動(dòng)處于自 由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的3臺(tái)以上的感應(yīng)電機(jī)。 實(shí)施方式7
圖7是示出本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的實(shí)施方式7的框 圖。在本實(shí)施方式7中，向電力變換器l相互并聯(lián)地連接了 2臺(tái)交流 旋轉(zhuǎn)機(jī)械、具體而言相互并聯(lián)連接了 2臺(tái)同步電機(jī)2S1、 2S2。同步電 機(jī)2S1、 2S2例如是額定相互相等的三相同步電動(dòng)機(jī)。伴隨使用同步 電機(jī)2S1、 2S2，實(shí)施方式6的控制單元10D^皮置換成控制單元10E, 在該控制單元10E中，控制單元10D的起動(dòng)電流指令單元12被置換 成起動(dòng)電流指令單元12B。該起動(dòng)電流指令單元12B與實(shí)施方式4相 同。其他與實(shí)施方式6同樣地構(gòu)成。
在起動(dòng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的同步電機(jī)2S1、 2S2時(shí)，如果同步電 機(jī)2S1、 2S2的磁極位置一致，則在這些同步電機(jī)2S1、 2S2之間不流 過(guò)循環(huán)電流。在起動(dòng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的同步電機(jī)2S1、 2S2的情況 下，如果同步電機(jī)2S1、 2S2為無(wú)負(fù)栽，則在這些同步電機(jī)2S1、 2S2 中不流過(guò)循環(huán)電流的狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)，在該穩(wěn)定狀態(tài)下，起動(dòng)同步電 機(jī)2S1、 2S2。在該情況下，從電力變換器l觀察的合成電樞電阻成為 (R/2)，所以可以使用與實(shí)施方式6相同的相位信號(hào)發(fā)生單元40D， 與實(shí)施方式4同樣地，穩(wěn)定地起動(dòng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的2臺(tái)同步電機(jī) 2S1、 2S2。在向電力逆變器1并聯(lián)連接了 3臺(tái)以上的同步電機(jī)的情況 下，通過(guò)根據(jù)該連接臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)電阻降低運(yùn)算電路41D中的乘法系數(shù)， 同樣地，可以穩(wěn)定地起動(dòng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的3臺(tái)以上的同步電機(jī)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置利用于感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)等 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
權(quán)利要求
1. 一種交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，具備控制單元，根據(jù)電流指令發(fā)生電壓指令，根據(jù)該電壓指令發(fā)生開(kāi)關(guān)指令；電力變換器，發(fā)生根據(jù)上述開(kāi)關(guān)指令控制了振幅和角頻率的交流輸出電壓；至少1個(gè)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械，與該電力變換器連接；以及電流檢測(cè)器，根據(jù)從上述電力變換器流過(guò)上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的交流相電流而輸出檢測(cè)電流，該交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置的特征在于，上述控制單元構(gòu)成為進(jìn)行包括針對(duì)上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的起動(dòng)控制的控制，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，根據(jù)上述檢測(cè)電流運(yùn)算出與上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電阻降低對(duì)應(yīng)的電阻降低分量，根據(jù)從上述電壓指令減去上述電阻降低信號(hào)而得到的減法輸出，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的角頻率，一并地，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的振幅，以使上述交流相電流的振幅按照規(guī)定的函數(shù)變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，在起動(dòng)期間的開(kāi)始時(shí)刻，將上 述交流輸出電壓的角頻率控制成零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，根據(jù)上述電流措令，調(diào)節(jié)上述 交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的輸出轉(zhuǎn)矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，將上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的輸出轉(zhuǎn) 矩調(diào)節(jié)成零。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在于，在無(wú)法判別上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械處于停止?fàn)顟B(tài)和自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)中的 哪一個(gè)狀態(tài)時(shí)，上述控制單元進(jìn)行上述起動(dòng)控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，在上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，上述控制單元進(jìn)行上 述起動(dòng)控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，在上述電壓指令包含包括與上述交流輸出電壓的角頻率同步地旋 轉(zhuǎn)的d軸和q軸的正交二軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸上的d軸電壓指令和q軸電壓 指令時(shí)，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，根據(jù)上述檢測(cè)電流，發(fā)生 與上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電阻降低對(duì)應(yīng)的d軸電阻降^f氐分量和q軸電阻 降低分量，根據(jù)從上述d軸電壓指令減去上述d軸電阻降低分量而得 到的d軸減法輸出、和從上述q軸電壓指令減去上述q軸電阻分量而 得到的q軸減法輸出，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的角頻率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，根據(jù)上述d軸減法輸出運(yùn)算出 上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的》茲通振幅，用上述q軸減法輸出除以上述》茲通振 幅，根據(jù)該除法輸出調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的角頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元具有函數(shù)發(fā)生器；以及從來(lái)自該函數(shù)發(fā)生器的起 動(dòng)電流指令僅抽取起動(dòng)所需的頻帶的帶通濾波器，從上述帶通濾波器 輸出規(guī)定的函數(shù)指令而作為上述電流指令，根據(jù)該函數(shù)指令，調(diào)節(jié)上 述交流輸出電壓的振幅。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的振幅， 以使上述交流相電流的振幅成為零。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，在上述交流輸出電壓的角頻率 為規(guī)定值以下的情況下，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的振幅，以使上述交 流相電流的振幅成為零，并且在上述交流輸出電壓的角頻率超過(guò)上述規(guī)定值的情況下，調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的振幅，以使上述交流相電 流的振幅成為零以外的規(guī)定值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述交流旋轉(zhuǎn)才幾械為感應(yīng)電才幾。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械為同步電機(jī)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，其特征在 于，上述電力變換器連接有并聯(lián)連接的多個(gè)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
全文摘要
本發(fā)明提供一種交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制裝置，即使在交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的溫度變化下，也可以抑制交流相電流的振幅的大的變化，而穩(wěn)定地起動(dòng)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械?？刂茊卧獦?gòu)成為進(jìn)行包括針對(duì)交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的起動(dòng)控制的控制，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，根據(jù)檢測(cè)電流運(yùn)算出與上述交流旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電阻降低對(duì)應(yīng)的電阻降低分量，根據(jù)從上述電壓指令減去上述電阻降低信號(hào)而得到的減法值調(diào)節(jié)上述交流輸出電壓的角頻率，一并地，上述控制單元在上述起動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)交流輸出電壓的振幅，以使交流相電流的振幅按照規(guī)定的函數(shù)而變化。
文檔編號(hào)H02P21/00GK101443995SQ20068005464
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者有澤浩一, 江口清, 河野雅樹(shù), 畠中啟太, 金原義彥, 鹿島美津夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社