專利名稱：同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置及速度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步磁阻電動(dòng)機(jī)(Synchronous Reluctance Motor)(SynRM)，具體涉及同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置。
圖2是

圖1中的轉(zhuǎn)子的剖視圖，其中，參考編號(hào)201表示轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽用于造成通過‘d’軸和‘q’軸的磁通量的差別，202表示其中填充有硅鐵素體的銷孔。
具有該結(jié)構(gòu)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速由檢測轉(zhuǎn)子位置的同步磁阻電動(dòng)機(jī)控制裝置予以控制。
圖3示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，整流器320用于接收交流電源310，并將其轉(zhuǎn)換成直流電源；逆變器330，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成三相電流，并驅(qū)動(dòng)同步磁阻電動(dòng)機(jī)340；控制單元350，用于控制逆變器330；檢測單元360，用于檢測同步磁阻電動(dòng)機(jī)340的轉(zhuǎn)速。
檢測單元360包括電流檢測器361，用于檢測流到同步磁阻電動(dòng)機(jī)340的三個(gè)相電流中的兩個(gè)相電流；轉(zhuǎn)子位置檢測器363，用于檢測同步磁阻電動(dòng)機(jī)340的轉(zhuǎn)子的角速度；磁通量角度運(yùn)算單元362，用于接收從轉(zhuǎn)子位置檢測器363輸出的轉(zhuǎn)子角速度(ωr)，并計(jì)算磁通量角度(θ)；以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器364，用于接收磁通量角度(θ)以及檢測的兩個(gè)相電流，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的磁通量電流值(ids)和轉(zhuǎn)矩電流值iqs。
控制單元350包括比較器358，用于接收從轉(zhuǎn)子位置檢測器363輸出的角速度值(ωr)和速度指令值(ωr*)，并計(jì)算差速度指令值；速度控制器356，用于接收差速度指令值并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電流指令值(iqs*)；比較器354，用于接收轉(zhuǎn)矩電流指令值(iqs*)以及從檢測單元360的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器364輸出的轉(zhuǎn)矩電流值(iqs)，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差電流指令值；磁通量指令發(fā)生器357，用于產(chǎn)生磁通量電流指令值(ids*)，以便根據(jù)從檢測單元360的轉(zhuǎn)子位置檢測器363輸出的轉(zhuǎn)子角速度值(ωr)，區(qū)分正轉(zhuǎn)矩區(qū)和正輸出區(qū)；比較器355，用于接收電流指令值(ids*)以及從檢測單元360的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器364輸出的磁通量電流值(ids)，并產(chǎn)生磁通量差電流指令值；磁通量控制器353，用于接收磁通量差電流指令值，并產(chǎn)生磁通量指令值；電流控制器352，用于接收磁通量指令值和轉(zhuǎn)矩差電流指令值，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓指令值(Vqs*)和磁通量電壓指令值(Vds*)；以及電壓發(fā)生器351，用于接收轉(zhuǎn)矩電壓指令值(Vqs*)、磁通量電壓指令值(Vds*)和磁通量角度(θ)，產(chǎn)生三個(gè)相電壓指令值(Vas，Vbs，Vcs)，并將它們輸出到逆變器330。
下文將對(duì)上述結(jié)構(gòu)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的常規(guī)速度控制裝置的工作加以說明。
為了根據(jù)速度指令值(ωr*)控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)340的轉(zhuǎn)速，當(dāng)速度指令值(ωr*)被輸入到控制單元350時(shí)，控制單元350的比較器358便將速度指令值(ωr*)與從轉(zhuǎn)子位置檢測器363輸出的轉(zhuǎn)子角速度值(ωr)進(jìn)行比較，并將產(chǎn)生的誤差輸出到速度控制器356。
然后，控制單元350的比較器355接收角速度值(ωr)，接收從磁通量指令發(fā)生器357產(chǎn)生的磁通量電流指令值(ids*)以及從坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器364輸出的磁通量電流值(ids)，將這兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生磁通量差電流指令值，并將其輸出到磁通量控制器353。
電流控制器352接收轉(zhuǎn)矩差電流指令值以及從磁通量控制器353輸出的磁通量指令值，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓指令值(Vqs*)和磁通量電壓指令值(Vds*)，并將它們輸出到電壓發(fā)生器351。
然后，電壓發(fā)生器351接收轉(zhuǎn)矩電壓指令值(Vqs*)和磁通量電壓指令值(Vds*)以及從檢測單元360的磁通量角度運(yùn)算單元362輸出的磁通量角度(θ)，并把用于接通/斷開逆變器330的三個(gè)相電壓指令值(Vas，Vbs，Vcs)輸出到逆變器330。
這樣，同步磁阻電動(dòng)機(jī)340就依靠從逆變器330輸出的三相交流電源進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
檢測單元360的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器364把從電流檢測器361檢測的a相電流(Ias)和b相電流(Ibs)轉(zhuǎn)換成d軸電流或磁通量電流值(ids)和q軸電流或轉(zhuǎn)矩電流值(iqs)。電流檢測器361對(duì)從逆變器330流到同步磁阻電動(dòng)機(jī)340的電流進(jìn)行檢測。
轉(zhuǎn)子位置檢測器363使用編碼器或霍爾傳感器(Hall Sensor)來檢測轉(zhuǎn)子位置。
然而，同步磁阻電動(dòng)機(jī)的常規(guī)速度控制裝置存在下列問題。
即，為了控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，要使用編碼器或霍爾傳感器來檢測同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，這就造成產(chǎn)品成本的增加。尤其是，轉(zhuǎn)子位置檢測器不適用于冰箱、空調(diào)或加熱器的壓縮機(jī)。
發(fā)明綜述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能對(duì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供能通過對(duì)供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測，對(duì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的速度控制裝置。
為獲得這些和其他優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，正如本文所具體包含和全面說明的那樣，提供了同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，包括整流器，用于接收交流電源，并將其轉(zhuǎn)換成直流電源；逆變器，用于接收直流電源以及將其轉(zhuǎn)換成交流電源，并將其提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)；檢測單元，用于通過對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測，以及對(duì)從電流產(chǎn)生的估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行檢測，從而對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生同步磁阻電動(dòng)機(jī)的估計(jì)角速度；以及控制器，用于接收估計(jì)的角速度以及由用戶輸入的速度指令值，并通過逆變器控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，還提供了同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制方法，包括步驟對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行檢測；對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行檢測；通過對(duì)檢測的電流以及從該電流產(chǎn)生的估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，從而對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生同步磁阻電動(dòng)機(jī)的估計(jì)角速度；根據(jù)估計(jì)角速度以及由用戶輸入的速度指令值，控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
通過下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)說明，將對(duì)本發(fā)明的上述和其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)有更加清楚的了解。
在附圖中圖1是一般同步磁阻電動(dòng)機(jī)的剖視圖；圖2是圖1中的轉(zhuǎn)子的剖視圖；圖3示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的結(jié)構(gòu)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的結(jié)構(gòu)；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4中的相電流轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4中的估計(jì)角速度運(yùn)算單元的詳細(xì)視圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的按照同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的操作的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電感變化圖；以及圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的按照同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的操作，在同步磁阻電動(dòng)機(jī)處形成的電流/電壓矢量圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置包括整流器420，用于接收交流電源410，并將其轉(zhuǎn)換成直流電源；逆變器430，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成三個(gè)相電流，以驅(qū)動(dòng)同步磁阻電動(dòng)機(jī)；控制器，用于控制逆變器430；以及檢測單元460，用于檢測同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的速度。
檢測單元460包括電流檢測單元461，用于檢測從整流器420流到逆變器430的電流(idc)，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電流值(iqs)和磁通量電流值(ids)；電壓檢測單元462，用于檢測從逆變器430輸入到同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的電壓，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓值(Vqs)和磁通量電壓值(Vds)；估計(jì)角速度運(yùn)算單元464，用于接收轉(zhuǎn)矩電流值(iqs)、磁通量電流值(ids)、轉(zhuǎn)矩電壓值(Vqs)和磁通量電壓值(Vds)，并對(duì)估計(jì)角速度值 進(jìn)行運(yùn)算；以及磁通量角度運(yùn)算單元463，用于接收估計(jì)角速度值 ，并對(duì)磁通量角度(θ)進(jìn)行運(yùn)算。
電壓檢測單元462包括電壓檢測器462-1，用于檢測從逆變器430輸入到同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的電壓；電壓轉(zhuǎn)換器462-2，用于接收從電壓檢測器462-1輸出的信號(hào)，并產(chǎn)生第一相電壓值V(as)和第二相電壓值V(bs)；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器462-3，用于接收第一相電壓值V(as)和第二相電壓值V(bs)，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓值Vqs和磁通量電壓值Vds。
電流檢測單元461包括電流檢測器461-1，用于檢測從整流器420流到逆變器430的電流(idc)；相電流轉(zhuǎn)換器461-2，用于接收從電流檢測器461-1輸出的信號(hào)，并產(chǎn)生三個(gè)相電流值i(a)、i(b)和i(c)；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3，用于接收三個(gè)相電流值i(a)、i(b)和i(c)，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電流值iqs和磁通量電流值ids。
控制單元450包括比較器458，用于接收速度指令值(ωr*)以及從檢測單元460的估計(jì)角速度運(yùn)算單元464輸出的估計(jì)角速度值 并對(duì)差速度指令值進(jìn)行運(yùn)算；速度控制器456，用于接收差速度指令值，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電流指令值iqs*；比較器454，用于接收轉(zhuǎn)矩電流指令值iqs*以及從檢測單元460的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3輸出的轉(zhuǎn)矩電流值iqs，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差電流指令值；磁通量指令發(fā)生器457，用于接收估計(jì)角速度值 以及從檢測單元460的估計(jì)角速度運(yùn)算單元464輸出的速度指令值(ωr*)，并產(chǎn)生磁通量電流指令值ids*；比較器455，用于接收磁通量電流指令值ids*以及從電流檢測單元461的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3輸出的磁通量電流值ids，并產(chǎn)生磁通量差電流指令值；磁通量控制器453，用于接收磁通量差電流指令值，并產(chǎn)生磁通量指令值；電流控制器452，用于接收磁通量指令值和轉(zhuǎn)矩差電流指令值，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vqs*和磁通量電壓指令值Vds*；電壓發(fā)生器451，用于接收轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vqs*、磁通量電壓指令值Vds*和磁通量角度(θ)，產(chǎn)生三個(gè)相電壓值Vas、Vbs和Vcs，并將它們輸出到逆變器430。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4中的相電流轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖。
如圖5所示，相電流轉(zhuǎn)換器461-2包括第一復(fù)用器1A，用于接收從電流檢測器461-1輸出的信號(hào)，并根據(jù)脈寬調(diào)制狀態(tài)輸出正相電流+ia、+ib和+ic；第二復(fù)用器1B，用于輸出負(fù)相電流-ia、-ib和-ic；第一低通濾波器2A，用于接收正相電流+ia、+ib和+ic，并消除噪聲；以及第二低通濾波器2B，用于接收負(fù)相電流-ia、-ib和-ic，并消除噪聲；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4中的估計(jì)角速度運(yùn)算單元的詳細(xì)視圖；如圖6所示，估計(jì)角速度運(yùn)算單元464包括感應(yīng)電壓運(yùn)算器11，用于接收轉(zhuǎn)矩電流值iqs、磁通量電流值ids、轉(zhuǎn)矩電壓值Vqs和磁通量電壓值Vds；電感運(yùn)算器14，用于接收轉(zhuǎn)矩電流值iqs和磁通量電流值ids，并對(duì)磁通量電感Ld和轉(zhuǎn)矩電感Lq進(jìn)行運(yùn)算；估計(jì)感應(yīng)電壓運(yùn)算器15，用于接收來自電感運(yùn)算器14的電感，并對(duì)估計(jì)感應(yīng)電壓值 進(jìn)行運(yùn)算；比較器12，用于將從感應(yīng)電壓運(yùn)算器11輸出的感應(yīng)電壓(e)與從估計(jì)感應(yīng)電壓運(yùn)算器15輸出的估計(jì)感應(yīng)電壓值 進(jìn)行比較，并產(chǎn)生誤差感應(yīng)電壓值；以及比例積分調(diào)節(jié)器13，用于接收誤差感應(yīng)電壓值并對(duì)估計(jì)角速度值 進(jìn)行運(yùn)算。
下文將對(duì)上述結(jié)構(gòu)的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置加以說明。
參照?qǐng)D2，首先，為了控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度，‘d’軸和‘q’軸的位置由定子各繞組的磁通量予以檢測。換句話說，由于磁阻大小在‘d’軸和‘q’軸上是不同的，因而可通過對(duì)磁阻大小進(jìn)行檢測來控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的按照同步磁阻電動(dòng)機(jī)速度控制裝置的操作的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電感變化圖；當(dāng)控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的速度時(shí)，應(yīng)在定子繞組中的每一相檢測‘d’軸和‘q’軸的位置。
為此，當(dāng)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電感便隨著旋轉(zhuǎn)角度而變化。這樣，根據(jù)電感變化，對(duì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的定子的輸入電壓和電流進(jìn)行檢測，并將該輸入電壓和電流代入等式(1)，從而可求出轉(zhuǎn)子位置，并可通過使用計(jì)算值求出轉(zhuǎn)子速度，進(jìn)而也就可控制轉(zhuǎn)子速度。
當(dāng)轉(zhuǎn)子的‘q’軸被設(shè)置為參考軸時(shí)，磁通量在‘d’軸上最大，‘d’軸的位置角度與‘q’軸之間相差45°。
此時(shí)，同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(Te)與磁阻差(Ld-Lq)以及定子磁通量電流值ids和轉(zhuǎn)矩電流值iqs的乘積成比例。Te=32·ids·iqs·(Ld-Lq)---(1)]]>同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電壓等式表示為下列等式(2)和(3)Vds=rsids+d(λqs)dt-ωrλqs---(2)]]>Vqs=rsiqs+d(λds)dt+ωrλds---(3)]]>式中，Vds表示‘d’軸的定子電壓，Vqs表示‘q’軸的定子電壓，rs表示定子電阻，ids表示‘d’軸的定子電流，iqs表示‘q’軸的定子電流，λds和λqs分別表示‘d’軸和‘q’軸的磁通量，ωr表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度值。
由于λds＝Ldis以及λqs＝Lqis，因而可通過對(duì)電壓和電流進(jìn)行檢測，計(jì)算出‘d’軸和‘q’軸的電感Ld和Lq。計(jì)算量的變化與同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置相對(duì)應(yīng)，而且電感變化量如圖7所示。在同步磁阻電動(dòng)機(jī)處形成的電流/電壓矢量之間的關(guān)系如圖8所示。
下文將在同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制方法的基礎(chǔ)上，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置加以說明。
參照?qǐng)D4，當(dāng)整流器420將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電壓(Vdc)并將其輸入到逆變器430時(shí)，整流器430在控制器450的控制下，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并將其提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)440，從而驅(qū)動(dòng)同步磁阻電動(dòng)機(jī)440。
此時(shí)，檢測單元460的電流檢測器461-1檢測從整流器420流到逆變器430的電流，并將其輸出到相電流轉(zhuǎn)換器461-2。然后，相電流轉(zhuǎn)換器461-2通過使用空間矢量法，對(duì)從電流檢測器461-1接收的三個(gè)相電流ia、ib和ic進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便采用下列方式進(jìn)行脈寬調(diào)制。
該方式如圖5所示，從電流檢測器461-1輸出的三個(gè)相電流ia、ib和ic由復(fù)用器(1A和1B)劃分成001＝+ia、010＝+ib、100＝+ic、110＝-ia、101＝-ib和011＝-ic。因此，當(dāng)在整流器420和逆變器430之間的直流線路處流動(dòng)的電流被檢測時(shí)，電流檢測單元461可檢測流到同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的各相的電流。
當(dāng)相電流轉(zhuǎn)換器461-2計(jì)算三個(gè)相的相電流并將其輸出到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3時(shí)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3將其轉(zhuǎn)換成‘d’軸或磁通量電流值ids以及‘q’軸或轉(zhuǎn)矩電流值iqs，然后將其輸出到比較器455和454。
電壓檢測單元462的電壓檢測器462-1檢測從逆變器430提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的電壓，并將其輸出到電壓轉(zhuǎn)換器462-2，電壓轉(zhuǎn)換器462-2檢測來自輸入電壓的第一相電壓值V(as)和第二相電壓值V(cs)，并將它們輸出到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器462-3。
然后，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器462-3將它們轉(zhuǎn)換成‘d’軸定子電壓Vds和‘q’軸定子電壓Vqs，并將它們輸出到估計(jì)角速度運(yùn)算單元464。
如圖6所示，估計(jì)角速度運(yùn)算單元464的感應(yīng)電壓運(yùn)算器11接收轉(zhuǎn)矩電流值iqs、磁通量電流值ids、轉(zhuǎn)矩電壓值Vqs和磁通量電壓值Vds，對(duì)感應(yīng)電壓(e)進(jìn)行運(yùn)算，并將其輸出到比較器12。
估計(jì)感應(yīng)電壓運(yùn)算器15接收轉(zhuǎn)矩電流值iqs、磁通量電流值ids、以及估計(jì)角速度值 ，接收來自電感運(yùn)算器14的‘d’軸電感Ld和‘q’軸電感Lq，對(duì)估計(jì)感應(yīng)電壓 進(jìn)行運(yùn)算，并將其輸出到比較器12。
然后，比較器12產(chǎn)生感應(yīng)電壓誤差，并將其輸出到比例積分調(diào)節(jié)器13。然后，比例積分調(diào)節(jié)器13產(chǎn)生估計(jì)角速度值 ，并將其輸出到磁通量角度運(yùn)算單元463、磁通量指令發(fā)生器457和比較器458。
然后，為了控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度，控制器450的比較器458接收速度指令值(ωr*)和估計(jì)角速度值 ，并將產(chǎn)生的誤差輸出到速度控制器456。
然后，比較器454將從電流檢測單元461的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3輸出的轉(zhuǎn)矩電流值iqs與從速度控制器456輸出的轉(zhuǎn)矩電流指令值iqs*進(jìn)行比較，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差電流指令值。
比較器455接收估計(jì)角速度值 ，而且還接收從磁通量指令發(fā)生器457輸出的磁通量電流指令值ids*以及從坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器461-3輸出的磁通量電流值ids，將這兩者進(jìn)行比較以產(chǎn)生磁通量差電流指令值，并將其輸出到磁通量控制器453。
電流控制器452接收從比較器454輸出的轉(zhuǎn)矩差電流指令值以及從磁通量控制器453輸出的磁通量指令值，通過使用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vqs*和磁通量電壓指令值Vas*，并將它們輸出到電壓發(fā)生器451。
然后，電壓發(fā)生器451接收轉(zhuǎn)矩電壓指令值Vqs*、磁通量電壓指令值Vas*，以及從磁通量運(yùn)算單元463輸出的磁通量角度(θ)，產(chǎn)生用于接通/斷開逆變器430的三個(gè)相電壓指令值Vas、Vbs和Vcs，并將它們輸出到逆變器430。
因此，對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的電流和電壓進(jìn)行檢測，然后，通過使用由此產(chǎn)生的估計(jì)角速度，可控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)440的速度。
正如到目前為止所述，根據(jù)本發(fā)明的同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，由于同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制是通過對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測來實(shí)現(xiàn)，而不是通過使用編碼器或霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn)，因而可降低同步磁阻電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本。
此外，相電流由一個(gè)電流檢測器進(jìn)行計(jì)算，從而控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
并且，在幾乎無法安裝轉(zhuǎn)子位置檢測器的地方，例如冰箱、空調(diào)或加熱器，可容易地對(duì)壓縮機(jī)速度進(jìn)行控制。
由于本發(fā)明可采用幾種形式予以實(shí)施，而不背離本發(fā)明的精神或主要特點(diǎn)，因此也應(yīng)理解成，如果未有其他規(guī)定，上述實(shí)施例不受前面任何一種詳細(xì)說明的限制，而是應(yīng)在按照所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作廣義解釋。因此，凡是落入權(quán)利要求界限和范圍或其等同物內(nèi)的全部變動(dòng)和修改，都將包含在所附權(quán)利要求之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置，包括整流器，用于接收交流電源，并將其轉(zhuǎn)換成直流電源；逆變器，用于接收直流電源以及將其轉(zhuǎn)換成交流電源，并將其提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)；檢測單元，用于通過對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測，以及對(duì)從電流產(chǎn)生的估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行檢測，從而對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生同步磁阻電動(dòng)機(jī)的估計(jì)角速度；以及控制器，用于接收估計(jì)角速度以及由用戶輸入的速度指令值，并通過逆變器控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，檢測單元包括電流檢測單元，用于檢測在整流器和逆變器之間流動(dòng)的電流，并產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流；電壓檢測單元，用于檢測從逆變器提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電壓，并產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓；以及估計(jì)角速度運(yùn)算單元，用于接收與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓，并對(duì)估計(jì)角速度進(jìn)行運(yùn)算。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，電流檢測單元包括電流檢測器，用于檢測在整流器和逆變器之間流動(dòng)的電流；相電流轉(zhuǎn)換器，用于接收檢測的電流，并將其轉(zhuǎn)換成三個(gè)相電流；以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用于接收和檢測三個(gè)相電流，并將其轉(zhuǎn)換成與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，相電流轉(zhuǎn)換器包括第一復(fù)用器，用于接收檢測的電流，并根據(jù)脈寬調(diào)制狀態(tài)輸出三個(gè)正相電流+ia、+ib和+ic；第二復(fù)用器，用于輸出三個(gè)負(fù)相電流-ia、-ib和-ic；第一低通濾波器，用于接收三個(gè)正相電流，并消除噪聲；以及第二低通濾波器，用于接收三個(gè)負(fù)相電流，并消除噪聲。
5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，電壓檢測單元包括電壓檢測器，用于檢測從逆變器提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電壓；電壓轉(zhuǎn)換器，用于接收從電壓檢測器檢測的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成兩個(gè)相電壓；以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用于接收兩個(gè)相電壓，并產(chǎn)生與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓。
6. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，估計(jì)角速度運(yùn)算單元包括感應(yīng)電壓運(yùn)算器，用于接收與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓，并產(chǎn)生感應(yīng)電壓；估計(jì)感應(yīng)電壓發(fā)生器，用于接收與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及先前的估計(jì)角速度，并產(chǎn)生估計(jì)感應(yīng)電壓；以及估計(jì)速度發(fā)生器，用于接收感應(yīng)電壓和估計(jì)感應(yīng)電壓，并產(chǎn)生估計(jì)角速度。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，估計(jì)感應(yīng)電壓發(fā)生器包括電感運(yùn)算器，用于接收與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及先前的估計(jì)角速度，并對(duì)與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電感進(jìn)行運(yùn)算；以及估計(jì)感應(yīng)電壓運(yùn)算器，用于接收與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電感，并對(duì)估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，估計(jì)速度發(fā)生器包括比較器，用于接收感應(yīng)電壓和估計(jì)感應(yīng)電壓，并產(chǎn)生誤差感應(yīng)電壓；以及比例積分調(diào)節(jié)器，用于接收誤差感應(yīng)電壓并產(chǎn)生估計(jì)角速度。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括磁通量運(yùn)算器，用于接收估計(jì)角速度，對(duì)磁通量進(jìn)行運(yùn)算，并將其輸出到電流檢測單元。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，檢測單元通過使用與同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的磁阻差來產(chǎn)生估計(jì)角速度。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，當(dāng)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生磁阻。
12.一種同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制方法，包括步驟對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行檢測；對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行檢測；通過對(duì)檢測的電流以及從該電流產(chǎn)生的估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，從而對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算；以及產(chǎn)生同步磁阻電動(dòng)機(jī)的估計(jì)角速度；并根據(jù)估計(jì)角速度以及由用戶輸入的速度指令值，控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在檢測電流的步驟中，檢測與同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在檢測電壓的步驟中，檢測與同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，產(chǎn)生估計(jì)角速度的步驟包括對(duì)與同步磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生感應(yīng)電壓；對(duì)與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及先前的估計(jì)角速度進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生估計(jì)感應(yīng)電壓；以及對(duì)感應(yīng)電壓和估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生估計(jì)角速度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，產(chǎn)生估計(jì)感應(yīng)電壓的步驟包括對(duì)與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電流以及先前的估計(jì)角速度進(jìn)行運(yùn)算，并對(duì)與‘d’軸和‘q’軸相對(duì)應(yīng)的電感進(jìn)行運(yùn)算；以及接收經(jīng)過運(yùn)算的‘d’軸和‘q’軸電感，并對(duì)估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，產(chǎn)生估計(jì)角速度的步驟包括對(duì)感應(yīng)電壓和估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算，并產(chǎn)生誤差感應(yīng)電壓；以及對(duì)誤差感應(yīng)電壓進(jìn)行比例積分。
全文摘要
同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制裝置包括:整流器,用于接收交流電源,并將其轉(zhuǎn)換成直流電源;逆變器,用于接收直流電源以及將其轉(zhuǎn)換成交流電源,并將其提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī);檢測單元,用于對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測,對(duì)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓以及從電流產(chǎn)生的估計(jì)感應(yīng)電壓進(jìn)行運(yùn)算,并產(chǎn)生同步磁阻電動(dòng)機(jī)的估計(jì)角速度;以及控制器,用于接收估計(jì)角速度以及由用戶輸入的速度指令值,并通過逆變器控制同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度。由于同步磁阻電動(dòng)機(jī)的速度控制是通過對(duì)提供給同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電流和電壓進(jìn)行檢測來實(shí)現(xiàn),而不是通過使用編碼器或霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn),因而可降低同步磁阻電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H02P6/16GK1350364SQ0113103
公開日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者鄭達(dá)浩 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社