Устройство управления и способ управления электромотором

Авторы патента:


Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
Устройство управления и способ управления электромотором
H02P27/08 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2707178:

НИССАН МОТОР КО., ЛТД. (JP)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромотором. Техническим результатом является обеспечение стабильности управления моментом. Способ управления электромотором представляет собой способ управления электромотором посредством управления фазой напряжения, приложенного к электромотору через инвертор. Способ управления включает в себя вычисление значения команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор; вычисление значения команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения на основе напряжения приведения в действие инвертора; вычисление значения команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой и этап приложения напряжения из инвертора к электромотору на основе значения команды управления напряжением. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления и способу управления электромотором.

Уровень техники

[0002] Способ управления фазой напряжения известен как один из способов управления для электромотора и т.п. В способе управления фазой напряжения, значение команды управления фазой вычисляется на основе значения команды управления крутящим моментом, и значение команды управления амплитудой вычисляется посредством использования предварительно определенной скорости модуляции. Напряжение, соответствующее значению команды управления фазой и значению команды управления амплитудой, прикладывается к электромотору. Обычно, в таком способе управления фазой напряжения, чтобы повышать точность управления вращением для электромотора, управление с обратной связью выполняется для значения команды управления фазой. Более конкретно, оцененное значение крутящего момента находится из тока, протекающего в электромотор, и значение команды управления фазой управляется таким образом, что отклонение между значением команды управления крутящим моментом и оцененным значением крутящего момента уменьшается (JP 2013-137129 A).

Сущность изобретения

[0003] При управлении с обратной связью, ток, протекающий в электромотор, измеряется сначала, и значение команды управления фазой управляется на основе измеренного тока. Такое управление с обратной связью основано на измеренном значении тока, так что скорость отклика не является достаточно высокой. Например, когда шум возникает в токе, протекающем в электромотор, шум не уменьшается, а усиливается, так что управление вращением может становиться нестабильным.

[0004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы стабильно выполнять управление вращением для электромотора.

[0005] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способ управления электромотором настоящего изобретения представляет собой способ управления электромотором для управления, посредством управления фазой напряжения, приложенным напряжением, прикладываемым к электромотору через инвертор. Способ управления включает в себя: этап вычисления значений команд управления фазой для вычисления значения команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью, на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор; этап вычисления значений команд управления амплитудой для вычисления значения команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения, на основе напряжения приведения в действие для инвертора; этап вычисления значений команд управления напряжением для вычисления значения команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой; и этап приложения напряжения для приложения приложенного напряжения из инвертора к электромотору на основе значения команды управления напряжением.

Краткое описание чертежей

[0006] Фиг. 1 является блок-схемой устройства управления электромотором в первом варианте осуществления.

Фиг. 2 является блок-схемой устройства управления электромотором во втором варианте осуществления.

Фиг. 3 является видом, иллюстрирующим корреляцию между значением T* команды управления крутящим моментом и значением α* команды управления фазой.

Фиг. 4 является видом, иллюстрирующим корреляцию между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой.

Фиг. 5 является блок-схемой устройства управления электромотором в третьем варианте осуществления.

Фиг. 6 является блок-схемой устройства управления электромотором в четвертом варианте осуществления.

Фиг. 7 является видом, иллюстрирующим корреляцию между сигналом ωT* и значением α* команды управления фазой.

Подробное описание вариантов осуществления

[0007] Со ссылкой на прилагаемые чертежи, далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения.

[0008] Первый вариант осуществления

Фиг. 1 является блок-схемой устройства управления электромотором в первом варианте осуществления.

[0009] Устройство 100 управления прикладывает трехфазные напряжения vu, vv, vw к электромотору 200 на основе ввода значения M* команды управления скоростью модуляции и значения T* команды управления крутящим моментом. Значение M* команды управления скоростью модуляции является значением, определенным посредством конструкции и т.п. электромотора 200, и используется, например, предварительно определенное значение, такое как "1,0". Дополнительно, значение T* команды управления крутящим моментом изменяется в соответствии со степенью открытия акселератора и т.п.

[0010] Устройство 100 управления включает в себя фазовый генератор 1, амплитудный генератор 2, преобразователь 3 напряжения dq-оси, стабилизационный фильтр 4, фазовый преобразователь 5, PWM-преобразователь 6, инвертор 7, аккумулятор 8, датчик 9 напряжения, датчик 10 вращения и блок 11 вычисления угловой скорости. Дополнительно, позиция ротора электромотора 200 определяется посредством датчика 10 вращения.

[0011] Фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью, на основе значения T* команды управления крутящим моментом, вводимого из-за пределов из устройства 100 управления, и выводит вычисленное значение α* команды управления фазой в преобразователь 3 напряжения dq-оси. Более конкретно, фазовый генератор 1 имеет сохраненную таблицу и вычисляет значение α* команды управления фазой посредством использования таблицы. Управление с прямой связью выполняется на основе передаточной функции, которая моделирует управление фазой напряжения электромотора 200 и т.п. Следует отметить, что фазовый генератор 1 представляет собой один пример узла вычисления значений команд управления фазой, который выполняет этап вычисления значений команд управления фазой.

[0012] Значение M* команды управления скоростью модуляции вводится в амплитудный генератор 2 из-за пределов устройства 100 управления, и постоянное напряжение vdc аккумулятора 8, измеряемое посредством датчика 9 напряжения, также вводится в него. Следует отметить, что аккумулятор 8 подает, в инвертор 7, постоянное напряжение vdc в качестве напряжения приведения в действие. Амплитудный генератор 2 вычисляет значение va* команды управления амплитудой на основе этих вводов и выводит вычисленное значение va* команды управления амплитудой в преобразователь 3 напряжения dq-оси. Более конкретно, вычисление значения va* команды управления амплитудой выполняется посредством использования следующего уравнения. Следует отметить, что амплитудный генератор 2 представляет собой один пример узла вычисления значений команд управления амплитудой, который выполняет этап вычисления значений команд управления амплитудой.

[0013] Математическая формула 1

[0014] Преобразователь 3 напряжения dq-оси вычисляет значение vd* команды управления напряжением d-оси и значение vq* команды управления напряжением q-оси посредством использования значения α* команды управления фазой и значения va* команды управления амплитудой на основе следующего уравнения. Преобразователь 3 напряжения dq-оси затем выводит значение vd* команды управления напряжением d-оси и значение vq* команды управления напряжением q-оси в стабилизационный фильтр 4.

[0015] Математическая формула 2

[0016] Стабилизационный фильтр 4 представляет собой фильтр, который уменьшает колебания тока, протекающего в электромотор 200 в полосе резонансных частот, посредством использования известной технологии. Стабилизационный фильтр 4 выполняет фильтрацию для значения vd* команды управления напряжением d-оси и значения vq* команды управления напряжением q-оси на основе частоты ω вращения электромотора 200, выводимой из блока 11 вычисления угловой скорости. Более конкретно, стабилизационный фильтр 4 выполняет фильтрацию таким образом, чтобы кратковременно ограничивать изменения амплитуды и фазы, и вычисляет конечное значение vd** команды управления напряжением d-оси и конечное значение vq** команды управления напряжением q-оси. Стабилизационный фильтр 4 затем выводит конечное значение vd** команды управления напряжением d-оси и конечное значение vq** команды управления напряжением q-оси в фазовый преобразователь 5. Следует отметить, что в случае, если частоты значения vd* команды управления напряжением d-оси и значения vq* команды управления напряжением q-оси являются достаточно небольшими по сравнению с резонансной частотой тока, протекающего в электромотор 200, имеется очень незначительный риск того, что ток, протекающий в электромотор, 200 резонирует, так что стабилизационный фильтр 4 может не предоставляться.

[0017] Фазовый преобразователь 5 выполняет фазовое преобразование из dq-осей в uvw-фазы для конечного значения vd** команды управления напряжением d-оси и конечного значения vq** команды управления напряжением q-оси на основе фазы θ ротора, выводимой из датчика 10 вращения. Более конкретно, фазовый преобразователь 5 выполняет фазовое преобразование на основе следующего уравнения таким образом, чтобы вычислять значения vu*, vv*, vw* команд управления трехфазным напряжением. Затем фазовый преобразователь 5 выводит значения vu*, vv*, vw* команд управления трехфазным напряжением в PWM-преобразователь 6.

[0018] Математическая формула 3

[0019] PWM-преобразователь 6 выполняет известную обработку компенсации времени работы вхолостую, обработку повышения коэффициента использования напряжения и т.п. на основе значений vu*, vv*, vw* команд управления трехфазным напряжением и постоянного напряжения vdc, с тем чтобы формировать сигналы Duu*, Dul*, Dvu*, Dvl*, Dwu*, Dwl* приведения в действие. Следует отметить, что сигналы Duu*, Dul*, Dvu*, Dvl*, Dwu*, Dwl* приведения в действие вводятся в соответствующие переключающие элементы инвертора 7, состоящего из шести трехфазных плеч.

[0020] Инвертор 7 приводит в действие переключающие элементы на основе сигналов Duu*, Dul*, Dvu*, Dvl*, Dwu*, Dwl* приведения в действие посредством использования постоянного напряжения vdc, подаваемого из аккумулятора 8, и формирует трехфазные напряжения vu, vv, vw, которые являются псевдопеременными напряжениями. Инвертор 7 прикладывает трехфазные напряжения vu, vv, vw к электромотору 200. Другими словами, трехфазные напряжения vu, vv, vw представляют собой приложенные напряжения к электромотору 200.

[0021] При такой конфигурации, вращательный привод электромотора 200 управляется посредством управления фазой напряжения на основе значения α* команды управления фазой и значения va* команды управления амплитудой.

[0022] При использовании первого варианта осуществления, можно обеспечивать следующие преимущества.

[0023] В способе управления первого варианта осуществления, фазовый генератор 1 выполняет этап с прямой связью и вычисляет значение α* команды управления фазой. Амплитудный генератор 2 выполняет этап вычисления амплитуды и вычисляет значение va* команды управления амплитудой. Преобразователь 3 напряжения dq-оси, стабилизационный фильтр 4 и фазовый преобразователь 5 представляют собой пример узла вычисления значений команд управления напряжением. Узел вычисления значений команд управления напряжением выполняет этап вычисления значений команд управления напряжением на основе ввода значения α* команды управления фазой и значения va* команды управления амплитудой и вычисляет значения vu*, vv*, vw* команд управления трехфазным напряжением. PWM-преобразователь 6 представляет собой один пример узла приложения напряжения и прикладывает трехфазные напряжения vu, vv, vw, соответствующие значениям vu*, vv*, vw* команд управления трехфазным напряжением, к электромотору 200 в качестве приложенных напряжений через инвертор 7.

[0024] При управлении с обратной связью, выполняется управление на основе значения определения тока, протекающего в электромотор 200. С учетом этого, по сравнению с управлением с прямой связью, которое не использует значение определения, скорость отклика управления с обратной связью является низкой. Соответственно, посредством выполнения только управления с прямой связью, скорость отклика может задаваться выше случая, в котором управление с обратной связью выполняется. Вследствие этого, даже когда шум возникает в токе, протекающем в электромотор 200, например, шум уменьшается до того, как шум усиливается, в силу этого позволяя повышать стабильность электромотора 200.

[0025] Второй вариант осуществления

Первый вариант осуществления направлен на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой на основе значения T* команды управления крутящим моментом. Второй вариант осуществления направлен на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой дополнительно на основе значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения.

[0026] Фиг. 2 является блок-схемой устройства управления электромотором во втором варианте осуществления.

[0027] Фазовый генератор 1 состоит из преобразователя 21 входных сигналов и генератора 22 значений команд управления.

[0028] В дополнение к значению T* команды управления крутящим моментом, значение va* команды управления амплитудой, выводимое из амплитудного генератора 2, и частота ω вращения, выводимая из блока 11 вычисления угловой скорости, вводятся в преобразователь 21 входных сигналов. Преобразователь 21 входных сигналов вычисляет первый сигнал Pv на основе этих входных значений в соответствии со следующим уравнением. Преобразователь 21 входных сигналов выводит вычисленный первый сигнал Pv в генератор 22 значений команд управления.

[0029] Математическая формула 4

[0030] Генератор 22 значений команд управления вычисляет значение α* команды управления фазой, соответствующее первому сигналу Pv, посредством обращения к таблице, сохраненной заранее. Следует отметить, что один пример взаимосвязи между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой, заданной в таблице, проиллюстрирован на фиг. 4.

[0031] Здесь, со ссылкой на фиг. 3 и 4, далее описывается способ вычисления значения α* команды управления фазой в настоящем варианте осуществления.

[0032] Фиг. 3 является видом, иллюстрирующим корреляцию между значением T* команды управления крутящим моментом и значением α* команды управления фазой в общем синхронном электромоторе. Фиг. 4 является видом, иллюстрирующим корреляцию между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой. Следует отметить, что на этих чертежах, случай, в котором частота ω вращения составляет ω1, и значение va* команды управления амплитудой составляет va1*, указывается посредством непрерывной линии, случай, в котором частота ω вращения составляет ω2, и значение va* команды управления амплитудой составляет va2*, указывается посредством штрихпунктирной линии, и случай, в котором частота ω вращения составляет ω1, и значение va* команды управления амплитудой составляет va2*, указывается посредством двойной штрихпунктирной линии.

[0033] Как проиллюстрировано на фиг. 3, корреляция между значением T* команды управления крутящим моментом и значением α* команды управления фазой варьируется в зависимости от значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. С учетом этого, в случае если значение α* команды управления фазой находится только на основе значения T* команды управления крутящим моментом, фазовый генератор 1 должен сохранять корреляцию между значением T* команды управления крутящим моментом и значением α* команды управления фазой для каждого значения из значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения.

[0034] В связи с тем, когда три параметра (значение T* команды управления крутящим моментом, значение va* команды управления амплитудой и частота ω вращения) используются для вычисления значения α* команды управления фазой, нагрузка по обработке в фазовом генераторе 1 является большой. С учетом этого, в настоящем варианте осуществления, первый сигнал Pv используется для вычисления значения α* команды управления фазой.

[0035] Фиг. 4 является видом, иллюстрирующим корреляцию между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой в общем синхронном электромоторе. В этой корреляции, даже если значение va* команды управления амплитудой и частота ω вращения изменяются, корреляция между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой имеют очень небольшие варьирования. Соответственно, значение α* команды управления фазой может выражаться посредством использования линейной функции с применением первого сигнала Pv в качестве переменной, как указано посредством пунктирной линии. С учетом этого, фазовый генератор 1 может точно вычислять значение α* команды управления фазой посредством использования первого сигнала Pv и линейной функции, указываемой посредством пунктирной линии на фиг. 4.

[0036] Далее описывается корреляция между первым сигналом Pv и значением α* команды управления фазой.

[0037] В общем синхронном электромоторе, устойчивая взаимосвязь между током i и напряжением v и взаимосвязь между током i и крутящим моментом T в dq-координате могут выражаться посредством следующих уравнений.

[0038] Математическая формула 5

[0039] Математическая формула 6

[0040] Следует отметить, что R указывает сопротивление обмотки, φ указывает сопряженный поток, Ld указывает индуктивность d-оси, и Lq указывает индуктивность q-оси.

[0041] Здесь, если предполагается, что ωLd и ωLq существенно превышают R, уравнение (5) может аппроксимироваться в следующее уравнение.

[0042] Математическая формула 7

[0043] Следующее уравнение извлекается из уравнения (6) и уравнения (7).

[0044] Математическая формула 8

[0045] В правой стороне уравнения (8), первый член больше второго члена, так что второй член может быть исключен. В этой связи, уравнение (8) приблизительно равняется следующему уравнению.

[0046] Математическая формула 9

[0047] Здесь, левая сторона уравнения (9) соответствует Pv, так что следующее уравнение извлекается из уравнения (9).

[0048] Математическая формула 10

[0049] Здесь, сопряженный поток φ и индуктивность Ld d-оси определяются посредством конфигурации электромотора 200. Соответственно, обнаружено, что значение α* команды управления фазой изменяется только в соответствии с первым сигналом Pv. В связи с этим, значение α* команды управления фазой может находиться только на основе первого сигнала Pv, так что значение α* команды управления фазой может находиться точно при том, что нагрузка в фазовом генераторе 1 уменьшается.

[0050] Обычно, ширина флуктуации значения va* команды управления амплитудой меньше ширины флуктуации частоты ω вращения, так что значение va* команды управления амплитудой может считаться постоянным. С учетом этого, сигнал может находиться посредством использования значения T* команды управления крутящим моментом и частоты ω вращения из числа параметров, составляющих первый сигнал Pv, и значение α* команды управления фазой может вычисляться на основе сигнала. Между тем, в случае если частота ω вращения не изменяется, сигнал может находиться посредством использования значения T* команды управления крутящим моментом и значения va* команды управления амплитудой, и значение α* команды управления фазой может вычисляться на основе сигнала.

[0051] При использовании второго варианта осуществления, можно обеспечивать следующие преимущества.

[0052] В способе управления второго варианта осуществления, первый сигнал Pv, вычисленный посредством преобразователя 21 входных сигналов, представляет собой параметр, пропорциональный значению T* команды управления крутящим моментом и частоте ω вращения электромотора 200 и обратно пропорциональный значению va* команды управления амплитудой. Как проиллюстрировано на фиг. 4, можно считать, что значение α* команды управления фазой изменяется не в соответствии со значением va* команды управления амплитудой и частотой ω вращения, а только в соответствии с первым сигналом Pv. С учетом этого, нагрузка по обработке может задаваться меньшей в случае, если первый сигнал Pv вычисляется, и значение α* команды управления фазой вычисляется посредством использования первого сигнала Pv, чем в случае, если значение α* команды управления фазой вычисляется посредством использования трех параметров, т.е. значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Более конкретно, таблица на основе экспериментов и анализа может легко формироваться, и дополнительно, CPU-ресурс (емкость записи данных и вычислительная нагрузка) может уменьшаться.

[0053] Способ управления второго варианта осуществления может осуществляться таким образом, что одно из значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения предполагается постоянным, сигнал находится на основе другого из них, и значение T* команды управления крутящим моментом и значение α* команды управления фазой могут находиться на основе сигнала. Например, в случае если ширина флуктуации значения va* команды управления амплитудой является небольшой и считается постоянной, сигнал может находиться на основе частоты ω вращения и значения T* команды управления крутящим моментом, и значение α* команды управления фазой может вычисляться на основе сигнала. При такой конфигурации, нагрузка по обработке фазового генератора 1 дополнительно может задаваться небольшой.

[0054] Третий вариант осуществления

Второй вариант осуществления направлен на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой посредством использования первого сигнала Pv. Третий вариант осуществления направлен на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой посредством использования второго сигнала ωv в дополнение к первому сигналу.

[0055] Фиг. 5 является схемой принципиальной конфигурации устройства управления электромотором в третьем варианте осуществления.

[0056] Преобразователь 21 входных сигналов дополнительно вычисляет второй сигнал ωv на основе значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения посредством использования следующего уравнения. Преобразователь 21 входных сигналов выводит вычисленный второй сигнал ωv в генератор 22 значений команд управления.

[0057] Математическая формула 11

[0058] Здесь, со ссылкой на уравнение (8), второй член в правой стороне изменяется в соответствии с инверсией второго сигнала ωv. Таким образом, второй сигнал ωv способствует изменению значения α* команды управления фазой. С учетом этого, точность вычисления значения α* команды управления фазой может повышаться посредством использования второго сигнала ωv в дополнение к первому сигналу Pv.

[0059] Следует отметить, что второй сигнал ωv на основе значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения используется в качестве второго сигнала, но второй сигнал не ограничен этим. Например, в случае если значение va* команды управления амплитудой предполагается постоянным, частота ω вращения может использоваться в качестве второго сигнала. Альтернативно, в случае если частота ω вращения предполагается постоянной, значение va* команды управления амплитудой может использоваться в качестве второго сигнала.

[0060] С использованием третьего варианта осуществления, можно обеспечивать следующие преимущества.

[0061] В способе управления третьего варианта осуществления, фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой посредством использования второго сигнала ωv, пропорционального частоте ω вращения и обратно пропорционального значению va* команды управления амплитудой, в дополнение к первому сигналу Pv. Как показано во втором члене в правой стороне в уравнении (8), второй сигнал ωv способствует значению α* команды управления фазой. С учетом этого, точность вычисления значения α* команды управления фазой может дополнительно повышаться посредством использования второго сигнала ωv.

[0062] Четвертый вариант осуществления

Первый-третий варианты осуществления направлены на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой посредством управления с прямой связью. Четвертый вариант осуществления направлен на пример, в котором фазовый генератор 1 выполняет управление с обратной связью в дополнение к управлению с прямой связью.

[0063] Фиг. 6 является блок-схемой устройства управления электромотором в четвертом варианте осуществления.

[0064] Поскольку электромотор 200 приводится в действие посредством трехфазных напряжений, инвертор 7 и электромотор 200 соединяются между собой через три линии обмотки, соответствующие трем фазам. Трехфазное напряжение vu вводится в электромотор 200 через токопроводящую линию u-фазы, трехфазное напряжение vv вводится в него через токопроводящую линию v-фазы, и трехфазное напряжение vw вводится в него через токопроводящую линию w-фазы. Датчик 31u тока предоставляется в токопроводящей линии u-фазы, и датчик 31v тока предоставляется в токопроводящей линии v-фазы. Значение iu тока u-фазы, определенное посредством датчика 31u тока, и значение iv тока v-фазы, определенное посредством датчика 31v тока, выводятся в фазовый преобразователь 32.

[0065] Фазовый преобразователь 32 выполняет преобразование координат из UVW-фаз в dq-осе посредством выполнения преобразования координат, показанного в следующем уравнении. Следует отметить, что сумма iu, iv, iw в качестве трехфазных токов равна нулю, так что ток iw w-фазы может выражаться как "-iu-iv".

[0066] Математическая формула 12

[0067] Как выражается в уравнении (12), фазовый преобразователь 32 выполняет преобразование координат для значения iu тока u-фазы и значения iv тока v-фазы на основе фазы θ вращения, которая представляет собой электрический угол, выводимый из датчика 10 вращения, с тем чтобы вычислять значение id тока d-оси и значение iq тока q-оси. Фазовый преобразователь 32 выводит значение id тока d-оси и значение iq тока q-оси в блок 33 вычисления крутящего момента.

[0068] Блок 33 вычисления крутящего момента сохраняет таблицу, иллюстрирующую взаимосвязь значений тока d-оси и q-оси с крутящим моментом в электромоторе 200. Блок 33 вычисления крутящего момента вычисляет оцененный крутящий момент Tcal посредством использования таблицы на основе значения id тока d-оси и значения iq тока q-оси. Другими словами, оцененный крутящий момент Tcal представляет собой крутящий момент, соответствующий значению тока электромотора 200.

[0069] Фазовый генератор 1 включает в себя вычитатель 34, блок 35 PI-вычисления и сумматор 36 в дополнение к преобразователю 21 входных сигналов и генератору 22 значений команд управления.

[0070] Вычитатель 34 вычитает оцененный крутящий момент Tcal из значения T* команды управления крутящим моментом и выводит результат вычитания в блок 35 PI-вычисления в качестве разности Tdiff крутящих моментов.

[0071] Когда блок 35 PI-вычисления принимает разность Tdiff крутящих моментов, блок 35 PI-вычисления выполняет вычисление PI-усиления и выводит результат вычисления в сумматор 36. Следует отметить, что значение команды управления фазой, которое должно использоваться для управления с обратной связью, формируется посредством вычитателя 34 и блока 35 PI-вычисления.

[0072] Сумматор 36 суммирует значение команды управления фазой, сформированное посредством генератора 22 значений команд управления, и значение команды управления фазой, сформированное посредством блока 35 PI-вычисления, и выводит дополнительное значение в преобразователь 3 напряжения dq-оси в качестве значения α* команды управления фазой. Настоящим, фазовый генератор 1 выполняет управление с обратной связью в дополнение к управлению с прямой связью.

[0073] С использованием четвертого варианта осуществления, можно обеспечивать следующие преимущества.

[0074] В способе управления четвертого варианта осуществления, фазовый генератор 1 выполняет управление с обратной связью посредством вычитателя 34 и блока 35 PI-вычисления в дополнение к управлению с прямой связью.

[0075] Более конкретно, блок 33 вычисления крутящего момента оценивает оцененный крутящий момент Tcal из тока, протекающего в электромотор 200, и вычитатель 34 вычисляет разность Tdiff крутящих моментов, которая является отклонением между значением T* команды управления крутящим моментом и оцененным крутящим моментом Tcal. Блок 35 PI-вычисления вычисляет значение команды управления фазой таким образом, чтобы уменьшать разность Tdiff крутящих моментов. Управление с обратной связью выполняется таким способом. Здесь, в присутствии флуктуации или возмущений силовой установки, устойчивое отклонение может формироваться в крутящем моменте электромотора 200. Тем не менее, посредством выполнения управления с обратной связью таким способом, устойчивое отклонение в электромоторе 200 уменьшается, в силу этого позволяя стабилизировать управление вращением.

[0076] Пятый вариант осуществления

Первый-четвертый варианты осуществления направлены на пример, в котором фазовый генератор 1 вычисляет значение α* команды управления фазой посредством использования одного или более сигналов, состоящих из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Пятый вариант осуществления подробно описывает конфигурации сигналов.

[0077] Во втором варианте осуществления, первый член в правой стороне уравнения (8) фокусируется, и значение α* команды управления фазой вычисляется посредством использования первого сигнала Pv, пропорционального значению T* команды управления крутящим моментом, пропорциональному частоте ω вращения и обратно пропорциональному значению va* команды управления амплитудой. В связи с этим, сигнал, выводимый из преобразователя 21 входных сигналов, должен состоять из комбинации, которая включает в себя все значение T* команды управления крутящим моментом, значение va* команды управления амплитудой и частоту ω вращения.

[0078] Рассмотрение комбинации означенного приводит к трем группам, как проиллюстрировано в таблице 1.

[0079] Табл. 1

A ωT*/va*
B ωT*, T*/va*, ω/va*
C T*, ω, va*

[0080] Группа A указывает сигнал, состоящий из комбинации всех из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Группа A имеет один тип сигнала.

[0081] Группа B указывает сигнал, состоящий из любых двух из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Группа B имеет три типа сигналов.

[0082] Группа C указывает сигнал с использованием любого из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения как есть. Группа C имеет три типа сигналов.

[0083] Посредством выбора одного или более сигналов из сигналов в этих группах определяется сигнал, используемый для вычисления значения α* команды управления фазой. Чтобы точно находить значение α* команды управления фазой, сигнал, выбранный таким способом, должен включать в себя, по меньшей мере, одно из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Таблица 2 иллюстрирует выбор сигналов.

[0084] Табл. 2

(i) Выбор одного из A <1> ωT*/va*
(ii) Выбор одного из A и одного из B <2> ωT*/va*, ωT*
<3> ωT*/va*, T*/va*
<4> ωT*/va*, ω/va*
(iii) Выбор одного из A и одного из C <5> ωT*/va*, T*
<6> ωT*/va*, ω
<7> ωT*/va*, 1/va*
(iv) Выбор двух из B <8> ωT*, T*/va*
<9> ωT*, ω/va*
<10> T*/va*, ω/va*
(V) Выбор одного из B и одного из C <11> ωT*, 1/va*
<12> T*/va*, ω
<13> ω/va*, T*

[0085] Когда один сигнал выбирается, как проиллюстрировано в (i), "<1> ωT*/va*" выбирается из группы A таким образом, что значение T* команды управления крутящим моментом, значение va* команды управления амплитудой и частота ω вращения включены. Следует отметить, что пример с использованием <1> описывается во втором варианте осуществления.

[0086] Случаи, в которых два сигнала выбираются, проиллюстрированы в (ii)-(v).

[0087] Случай, в котором один сигнал выбирается из группы A, и один сигнал выбирается из группы B, проиллюстрирован в (ii). В этом случае, рассматриваются три случая, т.е. "<02> ωT*/va*, ωT*", "<03> ωT*/va*, T*/va*" и"<04> ωT*/va*, ω/va*".

[0088] Случай, в котором один сигнал выбирается из группы A, и один сигнал выбирается из группы C, проиллюстрирован в (iii). В этом случае, рассматриваются три случая, т.е. "<05> ωT*/va*, T*", "<06> ωT*/va*, ω" и"<07> ωT*/va*, 1/va*".

[0089] Случай, в котором два сигнала выбираются из группы B, проиллюстрирован в (iv). В этом случае, выбранные сигналы должны включать в себя, по меньшей мере, одно из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. С учетом этого, рассматриваются три случая, т.е. "<08> ωT*, T*/va*", "<09> ωT*, ω/va*" и"<10> T*/va*, ω/va*". Следует отметить, что пример с использованием <09> описывается в третьем варианте осуществления.

[0090] Случай, в котором один сигнал выбирается из группы B, и один сигнал выбирается из группы C, проиллюстрирован в (v). В этом случае, рассматриваются три случая, т.е. "<11> ωT*, 1/va*", "<12>T*/va*, ω" и"<13> ω/va*, T*".

[0091] Следует отметить, что один сигнал выбирается в <01>, и два сигнала выбираются в <02>-<13>, но настоящее изобретение не ограничено этим. Три сигнала могут выбираться таким образом, что они включают в себя, по меньшей мере, одно из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения.

[0092] В связи с этим, посредством выбора сигнала таким образом, что он включает в себя, по меньшей мере, одно из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения, по меньшей мере, первый член определяется в правой стороне уравнения (8) таким образом, что значение α* команды управления фазой может точно вычисляться.

[0093] Здесь, подробно описывается случай <11>.

[0094] Фиг. 7 является видом, иллюстрирующим корреляцию между ωT* и значением α* команды управления фазой.

[0095] В отношении чертежа, "случай, в котором частота ω вращения составляет ω1, и значение va* команды управления амплитудой составляет va1*", как указано посредством непрерывной линии, и "случай, в котором частота ω вращения составляет ω2, и значение va* команды управления амплитудой составляет va2*", как указано посредством штрихпунктирной линии, в общем, имеют идентичный уклон. С учетом этого, эти случаи могут аппроксимироваться в линейную функцию, которая применяет ωT* в качестве переменной, как указано посредством пунктирной линии. Уклон линейной функции отличается от уклона "случая, в котором частота ω вращения составляет ω1, и значение va* команды управления амплитудой составляет va2*", как указано посредством двойной штрихпунктирной линии. Соответственно, обнаружено, что уклон на чертеже определяется в зависимости от значения va* команды управления амплитудой, а именно, 1/va*.

[0096] С учетом этого, когда корреляция между ωT* и значением α* команды управления фазой сохраняется в ассоциации с 1/va*, α* может находиться с большей точностью посредством использования двух сигналов в <11>.

[0097] С использованием пятого варианта осуществления, можно обеспечивать следующие преимущества.

[0098] В пятом варианте осуществления, когда сигнал, вводимый в генератор 22 значений команд управления, выбирается, сигналы выбираются таким образом, что они включают в себя, по меньшей мере, одно из значения T* команды управления крутящим моментом, значения va* команды управления амплитудой и частоты ω вращения. Сигналы, выбранные таким способом, включают в себя все элементы, исходящие из значения α* команды управления фазой, проиллюстрированного в первом члене в правой стороне уравнения (8). Соответственно, можно точно вычислять значение α* команды управления фазой.

[0099] Выше описываются варианты осуществления настоящего изобретения, но варианты осуществления примерно иллюстрируют некоторые примеры вариантов применения настоящего изобретения и не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения конкретными конфигурациями вариантов осуществления. Дополнительно, варианты осуществления могут комбинироваться надлежащим образом.

1. Способ управления электромотором для управления посредством управления фазой напряжения, приложенным напряжением, которое должно прилагаться к электромотору через инвертор, причем способ управления электромотором содержит этапы, на которых:

- вычисляют значение команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор;

- вычисляют значение команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения на основе напряжения приведения в действие для инвертора;

- вычисляют значение команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой; и

- прикладывают приложенное напряжение из инвертора к электромотору на основе значения команды управления напряжением, при этом

- вычисление значения команды управления фазой включает в себя этапы, на которых:

- формируют первый сигнал, пропорциональный значению команды управления крутящим моментом, пропорциональному частоте вращения электромотора и обратно пропорциональному значению команды управления амплитудой, и

- вычисляют значение команды управления фазой посредством использования функции с применением первого сигнала в качестве переменной.

2. Способ управления электромотором по п. 1, в котором:

- вычисление значения команды управления фазой включает в себя этапы, на которых:

- формируют второй сигнал, пропорциональный частоте вращения электромотора и обратно пропорциональный значению команды управления амплитудой, и

- вычисляют значение команды управления фазой на основе первого сигнала и второго сигнала.

3. Способ управления электромотором для управления, посредством управления фазой напряжения, приложенным напряжением, которое должно прилагаться к электромотору через инвертор, причем способ управления электромотором содержит этапы, на которых:

- вычисляют значение команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью, на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор;

- вычисляют значение команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения, на основе напряжения приведения в действие для инвертора;

- вычисляют значение команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой; и

- прикладывают приложенное напряжение из инвертора к электромотору на основе значения команды управления напряжением, при этом

- вычисление значения команды управления фазой включает в себя этап, на котором формируют сигналы посредством выбора одного или более параметров из значения команды управления крутящим моментом, значения команды управления амплитудой и частоты вращения электромотора таким образом, чтобы вычислять значение команды управления фазой посредством использования одного или двух сигналов; и

- сигналы, используемые для вычисления значения команды управления фазой, используют по меньшей мере одно или более из значения команды управления крутящим моментом, значения команды управления амплитудой и частоты вращения электромотора.

4. Способ управления электромотором по любому из пп. 1-3, в котором:

- вычисление значения команды управления фазой включает в себя этап, на котором вычисляют значение команды управления фазой посредством управления с прямой связью и управления с обратной связью на основе разности между значением команды управления крутящим моментом и оцененным значением крутящего момента электромотора.

5. Устройство управления электромотором для управления, посредством управления фазой напряжения, приложенным напряжением, которое должно прилагаться к электромотору через инвертор, причем устройство управления электромотором содержит:

- модуль вычисления значений команд управления фазой, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью, на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор;

- модуль вычисления значений команд управления амплитудой, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения, на основе напряжения приведения в действие для инвертора;

- модуль вычисления значений команд управления напряжением, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой;

- модуль приложения напряжения, выполненный с возможностью формировать сигнал приведения в действие в инвертор на основе значения команды управления напряжением; и

- инвертор, выполненный с возможностью работать в ответ на сигнал приведения в действие таким образом, чтобы прикладывать приложенное напряжение к электромотору, при этом

- модуль вычисления значений команд управления фазой формирует первый сигнал, пропорциональный значению команды управления крутящим моментом, пропорциональному частоте вращения электромотора и обратно пропорциональному значению команды управления амплитудой; и

- модуль вычисления значений команд управления фазой вычисляет значение команды управления фазой посредством использования функции с применением первого сигнала в качестве переменной.

6. Устройство управления электромотором для управления, посредством управления фазой напряжения, приложенным напряжением, которое должно прилагаться к электромотору через инвертор, причем устройство управления электромотором содержит:

- модуль вычисления значений команд управления фазой, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью, на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор;

- модуль вычисления значений команд управления амплитудой, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения, на основе напряжения приведения в действие для инвертора;

- модуль вычисления значений команд управления напряжением, выполненный с возможностью вычислять значение команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой;

- модуль приложения напряжения, выполненный с возможностью формировать сигнал приведения в действие в инвертор на основе значения команды управления напряжением; и

- инвертор, выполненный с возможностью работать в ответ на сигнал приведения в действие таким образом, чтобы прикладывать приложенное напряжение к электромотору, при этом

- модуль вычисления значений команд управления фазой формирует сигналы посредством выбора одного или более параметров из значения команды управления крутящим моментом, значения команды управления амплитудой и частоты вращения электромотора таким образом, чтобы вычислять значение команды управления фазой посредством использования одного или двух сигналов; и

- сигналы, используемые для вычисления значения команды управления фазой, используют по меньшей мере одно или более из значения команды управления крутящим моментом, значения команды управления амплитудой и частоты вращения электромотора.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к контроллеру транспортного средства с электрическим приводом. Причем контроллер устанавливается в транспортном средстве с электрическим приводом, включающем в себя мотор для движения, инвертор, который приводит в действие мотор, и устройство аккумулирования электричества, которое обменивается электричеством с мотором через инвертор, причем контроллер содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью выполнять управление переключением по переключающему элементу инвертора посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольным сигналом согласно коэффициенту модуляции, при этом электронный блок управления выполнен с возможностью выполнять управление переключением посредством управления с прямоугольным сигналом в первом режиме переключения, когда скорость вращения мотора равна или выше первой предварительно определенной скорости вращения, электронный блок управления выполнен с возможностью выполнять управление переключением посредством управления с прямоугольным сигналом во втором режиме переключения, когда скорость вращения мотора ниже первой предварительно определенной скорости вращения, первая предварительно определенная скорость вращения является скоростью вращения ниже первой резонансной области, первый режим переключения является режимом последовательности переключения, который подавляет LC-резонанс в первой резонансной области, и второй режим переключения является режимом последовательности переключения, который подавляет LC-резонанс во второй резонансной области ниже первой предварительно определенной скорости вращения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в машиностроении, электромашиностроении, измерительной, испытательной технике, трибологии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления двигателем. Техническим результатом является обеспечение защиты двигателя в области низких частот вращения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам защиты асинхронных электродвигателей от аварийных режимов. Технический результат заключается в обеспечении беспрерывной работы двигателей переменного тока, управляемых частотными преобразователями, при кратковременном пропадании электропитания.

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к электроприводу с многофазным вентильно-индукторным двигателем (ВИД), и предназначено для приведения в движение машин и механизмов.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Приводная система содержит многофазный электромотор, инвертор и электронный блок управления.

Группа изобретений относится к схемам защиты преобразователей. Оборудование управления защитой для схемы преобразования мощности содержит компьютер, контроллер связи и схему выключения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования мощности. Техническим результатом является улучшение работы устройства за счет уменьшения потерь на коммутацию.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным трехуровневым активным выпрямителем высоковольтного преобразователя частоты, система управления которого при кратковременных несимметричных провалах напряжения сети переключает режим работы ключей активного выпрямителя с широтно-импульсного способа управления на релейно-векторное управление.

Группа изобретений отсносится к управлению тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ управления для электрического транспортного средства, который выполнен с возможностью управления крутящим моментом мотора, заключается в следующем.

Настоящее изобретение относится к контроллеру транспортного средства с электрическим приводом. Причем контроллер устанавливается в транспортном средстве с электрическим приводом, включающем в себя мотор для движения, инвертор, который приводит в действие мотор, и устройство аккумулирования электричества, которое обменивается электричеством с мотором через инвертор, причем контроллер содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью выполнять управление переключением по переключающему элементу инвертора посредством переключения между управлением с широтно-импульсной модуляцией и управлением с прямоугольным сигналом согласно коэффициенту модуляции, при этом электронный блок управления выполнен с возможностью выполнять управление переключением посредством управления с прямоугольным сигналом в первом режиме переключения, когда скорость вращения мотора равна или выше первой предварительно определенной скорости вращения, электронный блок управления выполнен с возможностью выполнять управление переключением посредством управления с прямоугольным сигналом во втором режиме переключения, когда скорость вращения мотора ниже первой предварительно определенной скорости вращения, первая предварительно определенная скорость вращения является скоростью вращения ниже первой резонансной области, первый режим переключения является режимом последовательности переключения, который подавляет LC-резонанс в первой резонансной области, и второй режим переключения является режимом последовательности переключения, который подавляет LC-резонанс во второй резонансной области ниже первой предварительно определенной скорости вращения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромеханических системах на производстве, на транспорте и строительстве. Технический результат заключается в повышении точности регулирования частоты вращения.

Изобретение относится к измерительной технике и электротехнике. Технический результат: повышение точности измерения неравномерности мгновенной частоты вращения вала и увеличение информации о ее поведении в пределах оборота вала.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным трехуровневым активным выпрямителем высоковольтного преобразователя частоты, система управления которого при кратковременных несимметричных провалах напряжения сети переключает режим работы ключей активного выпрямителя с широтно-импульсного способа управления на релейно-векторное управление.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и транспорта и может быть использовано в качестве системы управления электроприводом унифицированной машины технологического электротранспорта.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления реактивной электрической машиной без демпферной клетки. Способ определения частоты (f) ротора и/или угла (ϕ) ротора реактивной электрической машины (2), которая имеет статор со статорной обмоткой (10) и ротор с магнитно анизотропным роторным пакетом, осуществляют посредством приложения временной последовательности импульсов напряжения (Uk) к статорной обмотке (10), определения ответной последовательности импульсов протекающего в статорной обмотке (10) электрического тока (Ik), который возникает вследствие импульсов напряжения (Uk) и последовательно наводимого потока (Φk) вследствие магнитно анизотропного роторного пакета, при этом определение частоты (f) ротора и/или угла (ϕ) ротора осуществляют на основе измеряемой ответной последовательности импульсов электрического тока (Ik) с помощью оценочного блока (3).

Изобретение относится к насосным узлам. Технический результат – обеспечение насосного узла с дополнительно оптимизированной конструкцией, за счет уменьшения размера приводного мотора, которая является эффективной даже для работы не с полной, а с частичной нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами, применяемым в качестве линейного привода для электропогружной насосной установки.
Изобретение относится к ручному бытовому электрическому прибору. Технический результат заключается в создании ручного бытового прибора с более точной активизацией электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромотором. Техническим результатом является обеспечение стабильности управления моментом. Способ управления электромотором представляет собой способ управления электромотором посредством управления фазой напряжения, приложенного к электромотору через инвертор. Способ управления включает в себя вычисление значения команды управления фазой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения посредством управления с прямой связью на основе значения команды управления крутящим моментом в электромотор; вычисление значения команды управления амплитудой, которое должно использоваться для управления фазой напряжения на основе напряжения приведения в действие инвертора; вычисление значения команды управления напряжением в электромотор на основе значения команды управления фазой и значения команды управления амплитудой и этап приложения напряжения из инвертора к электромотору на основе значения команды управления напряжением. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

Наверх