專利名稱：交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置，其特征在于，在起動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)的速度，通過使其以所推測(cè)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而能夠平穩(wěn)地起動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)人在特開2001-161094號(hào)公報(bào)中提出了一種交流電動(dòng)機(jī)的控制方法，該控制方法用于控制具備電流控制部而不具備速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)，所具備的電流控制部具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)與電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該控制方法包括具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器的電流控制部，電流控制部根據(jù)電流指令信號(hào)與所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，僅提供所設(shè)定的時(shí)間的任意直流電流，檢測(cè)出所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)中所出現(xiàn)的頻率成分，根據(jù)該頻率充分推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度。
并且，還公開了下述控制方法，在交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，并以使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出來(lái)計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)為基準(zhǔn)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小、相位及角速度，從而推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，由此來(lái)平穩(wěn)地起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)。
并且，還公開了下述控制方法，在使用通過電流控制使所述電流指令信號(hào)為零時(shí)的所述電流控制部的輸出而計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)低于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，停止電流控制，以設(shè)定的時(shí)間，向任意方向施加任意大小的直流電流指令，然后向與所述直流電壓的指令方向改變180°制，檢測(cè)出電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分及其相位關(guān)系，把該頻率成分推測(cè)為交流電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)相位關(guān)系推測(cè)旋轉(zhuǎn)方向。
但是，在上述特開2001-161094號(hào)公報(bào)記載的方法中，在所述交流電動(dòng)機(jī)殘留有大量剩余電壓的情況下，受該剩余電壓的影響，所推測(cè)出的速度有時(shí)與實(shí)際交流電動(dòng)機(jī)的速度不同。在該情況下，在設(shè)定了相當(dāng)于由電力轉(zhuǎn)換器推測(cè)的速度的頻率進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，在所述交流電動(dòng)機(jī)中流過了使所述交流電動(dòng)機(jī)以接近錯(cuò)誤檢測(cè)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)的較大電流，有時(shí)不能再次平穩(wěn)起動(dòng)。
在電流控制器部的響應(yīng)性差的情況下，很難使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，因此使所述電力轉(zhuǎn)換器成為過電流狀態(tài)，不能進(jìn)行平穩(wěn)起動(dòng)。
另外，在所述交流電動(dòng)機(jī)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的情況下，由于自由運(yùn)轉(zhuǎn)中的剩余電壓逐漸變小，所以容易使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流為零，但是在所述交流電動(dòng)機(jī)為永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的情況下，在高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，不容易使永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的電流為零。
另外，在所述交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)于電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率的檢測(cè)分辯率變差，電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分的信號(hào)的振幅變小，不能檢測(cè)出頻率。
另外，在所述特開2001-161094號(hào)公報(bào)中，對(duì)于所記載的交流電動(dòng)機(jī)的控制方法，只說(shuō)明了在交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，以所設(shè)定的時(shí)間提供任意的直流電流，然而沒有具體說(shuō)明該設(shè)定的時(shí)間的決定方法。
另外，特愿2002-80891號(hào)公報(bào)記載的交流電動(dòng)機(jī)的控制方法，在頻率調(diào)整電路設(shè)定預(yù)先設(shè)定的頻率和檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)方向，以轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值為輸入，如果轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值為正，則降低輸出頻率，如果轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值為負(fù)，則提高輸出頻率，調(diào)整輸出頻率使轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值接近0，使自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)和所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出頻率一致，以此來(lái)進(jìn)行平穩(wěn)起動(dòng)。
但是，在該情況下，雖然調(diào)整輸出頻率使轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值接近0，但有時(shí)還不能進(jìn)行平穩(wěn)的再起動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決這些問題而提出的，其第1目的在于，提供一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置，在處于自由狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向或速度推測(cè)錯(cuò)誤的情況下，可以迅速判斷其為錯(cuò)誤推測(cè)，可以使自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)地再次起動(dòng)，并且，通過正確設(shè)定處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)時(shí)施加給交流電動(dòng)機(jī)的直流電流的施加時(shí)間，同樣可以平穩(wěn)地再起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)。
并且，其第2目的在于，提供一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置，在電流控制器部的響應(yīng)性差的情況下，或者所述交流電動(dòng)機(jī)不是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而是永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的情況下，能夠可靠、平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，其第3目的在于，提供一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，在該情況下，提高電流控制器的響應(yīng)性，使所述電力轉(zhuǎn)換器不形成過電流狀態(tài)，可以平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；在向交流電動(dòng)機(jī)提供直流電流指令，并推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，在所述交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，提高頻率檢測(cè)精度；即使在交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也能夠平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明之一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，是一種對(duì)于不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令計(jì)算出交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算出通過對(duì)所提供的輸出頻率指令進(jìn)行積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算出輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差。
本發(fā)明之二的特征在于，在本發(fā)明之一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差的基準(zhǔn)為，流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間。
本發(fā)明之三的特征在于，在本發(fā)明之一或二的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差，然后中斷所述交流電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)，在再次向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中再次設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率，并再次起動(dòng)。
本發(fā)明之四的特征在于，在本發(fā)明之三的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，并根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度時(shí)，將該速度的推測(cè)值推測(cè)為比前次推測(cè)的速度僅降低了設(shè)定的速度的值、或者使頻率調(diào)整電路的最終輸出值成為上限值，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定與該推測(cè)值相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)。
本發(fā)明之五的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令運(yùn)算交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算通過將所提供的輸出頻率指令積分得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，該裝置是對(duì)從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位相加從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的控制裝置，并且交流電動(dòng)機(jī)不具有所述處理用的速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，具有誤設(shè)定推測(cè)單元，根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差。
本發(fā)明之六的特征在于，在本發(fā)明之五的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，所述誤設(shè)定推測(cè)單元根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小推測(cè)為錯(cuò)誤設(shè)定的基準(zhǔn)為，流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間。
本發(fā)明之七的特征在于，在本發(fā)明之五或六的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，所述誤設(shè)定推測(cè)單元在推測(cè)為錯(cuò)誤設(shè)定后，中斷所述交流電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)，在再次向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中再次設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率，并再次起動(dòng)。
本發(fā)明之八的特征在于，在本發(fā)明之七的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，并根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度時(shí)，將該速度推測(cè)值推測(cè)為比前次推測(cè)的速度僅降低了設(shè)定的速度的值、或者頻率調(diào)整電路的最終輸出值成為上限值，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定與該推測(cè)值相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)。
本發(fā)明之九的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，是一種對(duì)于不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令計(jì)算出交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算出通過對(duì)所提供的輸出頻率指令進(jìn)行積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算出輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加設(shè)定的時(shí)間的直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，施加直流電流或直流電壓的時(shí)間被設(shè)定為，所述交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)下限值或根據(jù)二次電路時(shí)間常數(shù)的設(shè)定值計(jì)算出的值中較大的一方。
本發(fā)明之十的特征在于，在本發(fā)明之九的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在施加所述直流電流或直流電壓的時(shí)間內(nèi)不能推測(cè)出二次電流的頻率的情況下，判斷所述交流電動(dòng)機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)，向頻率調(diào)整電路輸入預(yù)先設(shè)定的最低頻率或零頻率。
本發(fā)明之十一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令運(yùn)算交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算通過將所提供的輸出頻率指令積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，該裝置是將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的控制裝置，并且交流電動(dòng)機(jī)不具有所述處理用的速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加設(shè)定的時(shí)間的直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，施加直流電流或直流電壓的時(shí)間被設(shè)定為，所述交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)下限值或根據(jù)二次電路時(shí)間常數(shù)的設(shè)定值計(jì)算出的值中較大的一方。
本發(fā)明之十二的特征在于，在本發(fā)明之十一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，在施加所述直流電流或直流電壓的時(shí)間內(nèi)不能推測(cè)二次電流的頻率的情況下，判斷所述交流電動(dòng)機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)，向頻率調(diào)整電路輸入預(yù)先設(shè)定的最低頻率或零頻率。
本發(fā)明之十三的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)與電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該方法用于控制不具備速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小、相位及角速度，以此推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，根據(jù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)，決定到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間。
本發(fā)明之十四的特征在于，在本發(fā)明之十三的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低于任意設(shè)定的頻率時(shí)，將到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間設(shè)定為零。
本發(fā)明之十五的特征在于，在本發(fā)明之十三或十四的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓大，難以把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，停止使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的控制，通過由電力轉(zhuǎn)換器在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)切換成使所述交流電動(dòng)機(jī)的輸入三相均短路，對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)力，在使所述交流電動(dòng)機(jī)減速后，再次把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
本發(fā)明之十六的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，根據(jù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)，決定到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間。
本發(fā)明之十七的特征在于，在本發(fā)明之十六的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，在自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低于任意設(shè)定的頻率時(shí)，將到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間設(shè)定為零。
本發(fā)明之十八的特征在于，在本發(fā)明之十六或十七的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，在所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓大，難以把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，停止使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的控制，通過由電力轉(zhuǎn)換器在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)切換成使所述交流電動(dòng)機(jī)的輸入三相均短路，對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)力，在使所述交流電動(dòng)機(jī)減速后，再次把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
本發(fā)明之十九的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)與電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短。
本發(fā)明之二十的特征在于，在本發(fā)明之十九的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率。
本發(fā)明之二十一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出運(yùn)算的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，具有在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短的單元。
本發(fā)明之二十二的特征在于，在本發(fā)明之二十一的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，具有在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通常控制時(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率的單元。
本發(fā)明之二十三的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，同時(shí)在使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)低于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，停止電流控制，向任意方向施加設(shè)定的時(shí)間的任意大小的直流電流指令，然后向相對(duì)所述直流電壓的指令方向改變180°電流指令，再進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的電流控制，速度推測(cè)電路檢測(cè)電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分及其相位關(guān)系，把該頻率成分推測(cè)為交流電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)相位關(guān)系推測(cè)其旋轉(zhuǎn)方向，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通常控制時(shí)的短。
本發(fā)明之二十四的特征在于，在本發(fā)明之二十三的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率。
本發(fā)明之二十五的特征在于，在本發(fā)明之二十三或二十四的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且使用可以檢測(cè)不同于正?？刂茣r(shí)的較小電流的高靈敏度的電流檢測(cè)器。
本發(fā)明之二十六的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，并且在使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)低于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，停止電流控制，向任意方向施加設(shè)定的時(shí)間的任意大小的直流電流指令，然后向相對(duì)所述直流電壓的指令方向改變180°電流指令，再進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的電流控制，此時(shí)，由速度推測(cè)電路檢測(cè)電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分及其相位關(guān)系，把該頻率充分推測(cè)為交流電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)相位關(guān)系推測(cè)其旋轉(zhuǎn)方向，其特征在于，具有在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短的單元。
本發(fā)明之二十七的特征在于，在本發(fā)明之二十六的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置中，具有在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率的單元。
本發(fā)明之二十八的特征在于，在本發(fā)明之二十六或二十七的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法中，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且使用可以檢測(cè)不同于正?？刂茣r(shí)的較小電流的高靈敏度的電流檢測(cè)器。


圖1是表示本發(fā)明交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示交流電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行正向自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被施加直流電流的情況下，其轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的變化的曲線圖。
圖3是表示交流電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行反向自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被施加直流電流的情況下，其轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的變化的曲線圖。
圖4是表示交流電動(dòng)機(jī)在進(jìn)行低速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被施加直流電流的情況下，其轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的變化的曲線圖。
圖5是表示在交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)的示例中，被施加直流電流時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的變化的曲線圖。
圖6是表示第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制的第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和再起動(dòng)前的等待時(shí)間。
圖9是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制的第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置的第4實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖中的符號(hào)說(shuō)明1電力轉(zhuǎn)換器；2交流電動(dòng)機(jī)；3電流檢測(cè)器；4電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；5轉(zhuǎn)矩電流控制電路；6激磁電流控制電路；7相位運(yùn)算電路；8V/f轉(zhuǎn)換電路；9輸出電壓運(yùn)算電路；10開關(guān)模式生成電路；11頻率調(diào)整電路；12、13、14、17開關(guān)；15速度推測(cè)電路(第3實(shí)施方式)；15B速度推測(cè)電路(第4實(shí)施方式)；16加法器。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明。
首先，說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。
第1實(shí)施方式是在交流電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)時(shí)，在流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了所設(shè)定的時(shí)間的情況下，判斷為旋轉(zhuǎn)方向或速度的推測(cè)錯(cuò)誤，再次施加直流電流或直流電壓，推測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
圖1是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置具有電力轉(zhuǎn)換器1；交流電動(dòng)機(jī)2；電流檢測(cè)器3；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4；轉(zhuǎn)矩電流控制電路5；激磁電流控制電路6；相位運(yùn)算電路7；V/f轉(zhuǎn)換電路8；輸出電壓運(yùn)算電路9；開關(guān)模式生成電路10；頻率調(diào)整電路11。
電力轉(zhuǎn)換器1通過功率元件把三相交流轉(zhuǎn)換成直流電壓，將該直流電壓通過PWM控制轉(zhuǎn)換為任意頻率和電壓的交流，供給交流電動(dòng)機(jī)2。
電流檢測(cè)器3檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)2的電流。
電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4把在所述電流檢測(cè)器3檢測(cè)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb和激磁電流檢測(cè)值idfb。
轉(zhuǎn)矩電流控制電路5計(jì)算出第一q軸電壓指令值V’qref，以使所提供的轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb一致。
激磁電流控制電路6運(yùn)算d軸電壓指令值dref，以使所提供的激磁電流指令值idref和所述激磁電流檢測(cè)值idfb一致。
相位運(yùn)算電路7通過將所提供的頻率f1積分而計(jì)算出相位θ。
V/f轉(zhuǎn)換電路8根據(jù)所述提供的頻率f1計(jì)算出相當(dāng)于交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的電壓Eref。
輸出電壓運(yùn)算電路9將所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路5的輸出即第一q軸電壓指令值V’qref、和所述V/f轉(zhuǎn)換電路8的輸出即電壓Eref進(jìn)行加法運(yùn)算，計(jì)算第二q軸電壓指令值Vqref，從所述第二q軸電壓指令值Vqref和所述d軸電壓指令值dref，輸出輸出電壓指令值Vlref及其電壓相位θv。
開關(guān)模式生成電路10根據(jù)將所述輸出電壓指令值Vlref及所述電壓相位θv和所述相位θ相加后的電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg，決定電力轉(zhuǎn)換器1的開關(guān)模式。
頻率調(diào)整電路11在再次起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)2的情況下，調(diào)整從所述電力轉(zhuǎn)換器1輸出的頻率，從而可以平穩(wěn)地起動(dòng)。
為了推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在向激磁電流指令值idref提供任意設(shè)定的時(shí)間的直流電流指令后，改變直流電流指令的符號(hào)和大小，進(jìn)行電流控制，推測(cè)轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的變化。
在本發(fā)明中，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。圖2表示交流電動(dòng)機(jī)2在進(jìn)行正向自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，圖3表示交流電動(dòng)機(jī)2在進(jìn)行反向自由運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，在各圖中，(a)表示交流電動(dòng)機(jī)2的激磁電流檢測(cè)值idfb的時(shí)間變化，(b)表示交流電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的時(shí)間變化。
在圖2中，在(a)所示的時(shí)間t1，負(fù)矩形波的激磁電流檢測(cè)值idfb流過交流電動(dòng)機(jī)2時(shí)，如進(jìn)行正向自由運(yùn)轉(zhuǎn)的交流電動(dòng)機(jī)2的情況(b)那樣，產(chǎn)生波形朝向正方向上升的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb。
相反，如圖(3)所示，在(a)所示的時(shí)間t1，負(fù)矩形波的激磁電流檢測(cè)值idfb流過交流電動(dòng)機(jī)2時(shí)，如進(jìn)行反向自由運(yùn)轉(zhuǎn)的交流電動(dòng)機(jī)2的情況(b)那樣，同樣產(chǎn)生波形朝向負(fù)方向的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb。
因此，通過著眼于此點(diǎn)，可以根據(jù)所檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的時(shí)間變化檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)方向，并且通過測(cè)量出該轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率，可以推測(cè)出所述交流電動(dòng)機(jī)的速度。
把這樣推測(cè)的交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)方向和速度推測(cè)值設(shè)定在頻率調(diào)整電路11中進(jìn)行使用。頻率調(diào)整電路11通過調(diào)整頻率使轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb為0，使交流電動(dòng)機(jī)2的自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的速度和所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出頻率一致，可以平穩(wěn)地起動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)2。
在本發(fā)明中，在發(fā)生了速度推測(cè)值或旋轉(zhuǎn)方向的誤檢測(cè)的情況下，自動(dòng)地檢測(cè)到該情況，并再次施加直流電流，根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的時(shí)間變化推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。即，根據(jù)流過交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小，推測(cè)在頻率調(diào)整電路設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率偏離實(shí)際交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，具體講，以流過交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間為主要條件。并且，在符合該主要條件的情況下，停止交流電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)，再次向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。在進(jìn)行該重新推測(cè)時(shí)，該速度的推測(cè)值是將比前次推測(cè)的速度降低了所設(shè)定的速度的值、或者將頻率調(diào)整電路的最終輸出值推測(cè)為上限值，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定相當(dāng)于該推測(cè)值的頻率，進(jìn)行起動(dòng)。
下面，結(jié)合圖1和圖6詳細(xì)說(shuō)明再次起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)的本實(shí)施方式的動(dòng)作。
在交流電動(dòng)機(jī)2處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，圖1中的3個(gè)開關(guān)S1～S3從A側(cè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)锽側(cè)的自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)狀態(tài)。因此，轉(zhuǎn)矩電流直流值iqref＝0，從所述V/f轉(zhuǎn)換電路8輸出激磁電流指令，輸出頻率f1成為所述頻率調(diào)整電路11的輸出。但是，在所述頻率調(diào)整電路11把零頻率設(shè)定為初始值。這樣，向交流電動(dòng)機(jī)2提供設(shè)定的時(shí)間的任意直流電流(參照?qǐng)D2或圖3(a))(步驟S1)。根據(jù)此時(shí)流過的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb(參照?qǐng)D2或圖3(b))，推測(cè)頻率和旋轉(zhuǎn)方向(步驟S2)。根據(jù)該推測(cè)結(jié)果，在所述頻率調(diào)整電路11重新設(shè)定該頻率和旋轉(zhuǎn)方向(步驟S3)。
在所述頻率調(diào)整電路11重新設(shè)定該頻率和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，所述V/f轉(zhuǎn)換電路8計(jì)算出使磁通按照二次電路時(shí)間常數(shù)上升的激磁電流指令，根據(jù)所述磁通量和所述設(shè)定的頻率f1，計(jì)算出相當(dāng)于交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的電壓Eref并輸出。
在頻率調(diào)整電路11進(jìn)行下述調(diào)整，以使轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb接近0，即，如果轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb為正，則降低頻率，如果轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值為iqfb負(fù)，則提高輸出頻率。
在磁通量達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的水平后，當(dāng)轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb達(dá)到接近0的設(shè)定水平時(shí)(即，流過交流電動(dòng)機(jī)的電流不再以大于等于設(shè)定水平的狀態(tài)持續(xù)任意時(shí)間時(shí)，(在步驟S4中為否))，判斷為可以正常起動(dòng)，3個(gè)開關(guān)S1～S3被切換到A側(cè)(步驟S7)。
可是，在頻率調(diào)整電路11調(diào)整頻率時(shí)，在流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于任意設(shè)定水平的狀態(tài)持續(xù)任意時(shí)間的情況下(在步驟S4中為是)，根據(jù)本實(shí)施方式判斷為明顯異常狀態(tài)(步驟S5)。該狀態(tài)表示所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和在所述頻率調(diào)整電路11設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向不同，或者所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和在所述頻率調(diào)整電路11設(shè)定的頻率設(shè)定值大大偏離的情況。
在檢測(cè)到該狀態(tài)的情況下，暫且停止所述電力轉(zhuǎn)換器(步驟S6)，返回再次施加直流電流的步驟S1，重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在所述頻率調(diào)整電路重新進(jìn)行設(shè)定。
此處，作為所述交流電動(dòng)機(jī)的速度推測(cè)值的上限值，采用從前次推測(cè)的頻率減少任意水平值后的值，或者所述頻率調(diào)整電流最后輸出的頻率。由此，可以抑制再次推測(cè)時(shí)的誤檢測(cè)。
并且，在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了把流過交流電動(dòng)機(jī)2的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，進(jìn)行分別獨(dú)立控制的矢量控制的電力轉(zhuǎn)換裝置，但是，在進(jìn)行V/f恒定控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，只要追加把在自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)流過交流電動(dòng)機(jī)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，并分別獨(dú)立進(jìn)行控制的電流控制電路，可以利用完全相同的處理實(shí)施本發(fā)明。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變形例。
在第1實(shí)施方式的變形例是關(guān)于向激磁電流指令值idref提供直流電流指令的任意時(shí)間的設(shè)定方法，通過把任意直流電流的施加時(shí)間設(shè)定為交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)速度的下限值或二次電路時(shí)間常數(shù)中較大的一方，能夠可靠地推測(cè)出交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
作為轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值的頻率的測(cè)定方法，有測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期的方法。
可是，如圖4所示，在不能測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期T1或過零點(diǎn)間的周期T2的情況下，將不能檢測(cè)頻率。因此，為了能夠檢測(cè)出頻率，必須持續(xù)流過直流電流。
但是，在所述交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行低速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即使從零頻率或可以輸出的最低頻率起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器，也可以幾乎沒有沖擊地平穩(wěn)地起動(dòng)，通過著眼于這點(diǎn)，可以預(yù)先把下限值設(shè)為所述交流電動(dòng)機(jī)自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度推測(cè)值，在小于該速度時(shí)判斷為停止，把速度推測(cè)值作為預(yù)先設(shè)定的值或零頻率，在所述頻率調(diào)整電路中進(jìn)行設(shè)定。
另外，在二次電路時(shí)間常數(shù)較大的交流電動(dòng)機(jī)中，受剩余電壓的影響，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb成為圖5所示的波形，有時(shí)不能正確檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)方向。因此，為了消除剩余電壓的影響，僅施加對(duì)應(yīng)二次電路時(shí)間常數(shù)的時(shí)間或與二次電路時(shí)間常數(shù)成比例的時(shí)間的直流。
這樣，利用所施加的直流消除剩余電壓，使圖5所示波形成為如圖2(或圖3)所示那樣的容易被檢測(cè)的波形，從而可以準(zhǔn)確地推測(cè)旋轉(zhuǎn)方向。
因此，提供直流電流指令的任意時(shí)間的設(shè)定方法，優(yōu)選設(shè)定為在根據(jù)預(yù)先設(shè)定的速度推測(cè)值的下限值計(jì)算出的時(shí)間、對(duì)應(yīng)二次電路時(shí)間常數(shù)的時(shí)間或與二次電路時(shí)間常數(shù)成比例的時(shí)間中較長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)間。
關(guān)于再次起動(dòng)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)的動(dòng)作，在第1實(shí)施方式中已詳細(xì)說(shuō)明，在此省略。
另外，在本發(fā)明的說(shuō)明中，說(shuō)明了把流過交流電動(dòng)機(jī)2的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，進(jìn)行分別獨(dú)立控制的矢量控制的電力轉(zhuǎn)換裝置，但是，在進(jìn)行V/f恒定控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，只要追加把在自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)流過交流電動(dòng)機(jī)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，并分別獨(dú)立進(jìn)行控制的電流控制電路，可以利用完全相同的處理實(shí)施本發(fā)明。
并且，在本發(fā)明的說(shuō)明中，作為頻率的測(cè)定方法，說(shuō)明了測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期的方法，但即使使用一般確立的頻率檢測(cè)方法，也能夠推測(cè)出交流電動(dòng)機(jī)的速度。
圖7是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置的第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置具有電力轉(zhuǎn)換器1；交流電動(dòng)機(jī)2；電流檢測(cè)器3；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4；轉(zhuǎn)矩電流控制電路5；激磁電流控制電路6；相位運(yùn)算電路7；V/f轉(zhuǎn)換電路8；輸出電壓運(yùn)算電路9；開關(guān)模式生成電路10；開關(guān)12、13、14；速度推測(cè)電路15。
電力轉(zhuǎn)換器1通過功率元件將三相交流順序轉(zhuǎn)換成直流電壓，通過按照PWM控制方式控制主電路功率元件的開關(guān)，將該直流電壓轉(zhuǎn)換成任意頻率和電壓的交流，并供給交流電動(dòng)機(jī)2。電流檢測(cè)器3檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)2的電流。電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4把在所述電流檢測(cè)器3檢測(cè)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb和激磁電流檢測(cè)值idfb。轉(zhuǎn)矩電流控制電路5計(jì)算出第一q軸電壓指令值V’qref，以使所提供的轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb一致。激磁電流控制電路6計(jì)算出d軸電壓指令值Vdref，以使所提供的激磁電流指令值idref和所述激磁電流檢測(cè)值idfb一致。
相位運(yùn)算電路7通過將所提供的頻率f1積分而計(jì)算出相位θ。V/f轉(zhuǎn)換電路8根據(jù)所述提供的頻率f1計(jì)算出相當(dāng)于交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的電壓Eref。
輸出電壓運(yùn)算電路9將所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路5的輸出即第一q軸電壓指令值V’qref、和所述V/f轉(zhuǎn)換電路8的輸出即電壓Eref進(jìn)行加法運(yùn)算，計(jì)算出第二q軸電壓指令值Vqref，根據(jù)所述第二q軸電壓指令值和所述d軸電壓指令值，輸出輸出電壓指令值Vlref及其電壓相位θV。開關(guān)模式生成電路10根據(jù)所述輸出電壓指令值Vlref、和把所述電壓相位θV與所述相位θ相加后的電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg，來(lái)決定電力轉(zhuǎn)換器1的開關(guān)模式。
速度推測(cè)電路15是推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)2的速度f(wàn)r的電路。開關(guān)12是把轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref切換到零側(cè)即B側(cè)或成為轉(zhuǎn)矩電流控制電路5的輸入的A側(cè)的開關(guān)。開關(guān)13是把激磁電流指令值idref切換到零側(cè)即B側(cè)或成為激磁電流控制電路6的輸入的A側(cè)的開關(guān)。開關(guān)14是把頻率f1切換到零側(cè)即B側(cè)或成為V/f轉(zhuǎn)換電路8的輸入的A側(cè)的開關(guān)。
下面，詳細(xì)說(shuō)明再次起動(dòng)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)的動(dòng)作。在所述交流電動(dòng)機(jī)2為自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，圖7中的3個(gè)開關(guān)12、13、14從A側(cè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)锽側(cè)的自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)狀態(tài)。由此，轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref＝0，激磁電流指令值idref＝0。并且，在正?？刂茣r(shí)，由于所述交流電動(dòng)機(jī)為自由運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有成為基準(zhǔn)的相位，所以在把積累的相位也固定為零的狀態(tài)下，根據(jù)輸出頻率把流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零。這是由于在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓，所述感應(yīng)電壓以所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以如果與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度和感應(yīng)電壓的大小無(wú)關(guān)地使所述電力轉(zhuǎn)換器1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，則在所述交流電動(dòng)機(jī)2和所述電力轉(zhuǎn)換器1之間流過電流。如果利用所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路5和所述激磁電流控制電路6把電流控制為零，則能夠使所述交流電動(dòng)機(jī)2的感應(yīng)電壓和所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的大小、相位、頻率相一致。把這種使流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的動(dòng)作稱為零電流控制。
零電流控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的輸出，即第一q軸電壓指令值V’qref、d軸電壓指令值Vqref，成為頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致的正弦波狀電壓指令值。輸出電壓運(yùn)算電路9把所述第一q軸電壓指令值V’qref和所述d軸電壓指令值作為輸入，輸出輸出電壓指令值Vlref及其電壓相位θV。所述輸出電壓指令值Vlref表示所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的大小，所述電壓相位θV表示感應(yīng)電壓的相位。因此，所述速度推測(cè)電路15通過每隔一定時(shí)間測(cè)定該感應(yīng)電壓的相位的時(shí)間變化來(lái)進(jìn)行感應(yīng)電壓的頻率測(cè)定。所述感應(yīng)電壓的頻率如前面說(shuō)明的那樣，與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致。因此，可以推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度。在所述交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)，相位的變化率為負(fù)，所以能夠推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。這樣，如果采用零電流控制觀測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓，可以推測(cè)包括交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)速度。
下面，說(shuō)明在停止零電流控制并切換為正常控制時(shí)，在所述電力轉(zhuǎn)換器中設(shè)定所推測(cè)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的方法。在從零電流控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移為正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，如果僅使頻率一致來(lái)起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器1，在所述交流電動(dòng)機(jī)流過過大電流，有可能不能進(jìn)行平穩(wěn)起動(dòng)。為了防止這種情況，零電流控制中的感應(yīng)電壓的大小和相位，即使在轉(zhuǎn)移為正常控制的瞬間也必須保持連續(xù)。因此，必須對(duì)電力轉(zhuǎn)換器的輸出電壓指令值Vlref和電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg和輸出頻率f1設(shè)定初始值。具體講，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所述電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg被控制成以所述交流電動(dòng)機(jī)2的磁通相位為基準(zhǔn)，但在零電流控制中，是輸出與所述交流電動(dòng)機(jī)2的感應(yīng)電壓一致的相位。所以，在零電流控制中，相對(duì)正?？刂频南辔?，在正轉(zhuǎn)時(shí)相位超前90° 90°力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg的初始值被設(shè)定為，在對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)方向從零電流控制的最后相位校正90°15輸出的交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度的推測(cè)值fr換算為相位并加算校正后的值。這樣，確保相位的連續(xù)性。
并且，如果把在零電流控制中輸出的輸出電壓指令值Vlref設(shè)定為感應(yīng)電壓，則保持輸出電壓的連續(xù)性。這樣，可以平穩(wěn)地從零電流控制轉(zhuǎn)為正?？刂?。
在所述交流電動(dòng)機(jī)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，感應(yīng)電壓隨著二次電路時(shí)間常數(shù)而衰減，因此在根據(jù)二次電路時(shí)間常數(shù)使感應(yīng)電壓與正常的V/f水平一致的時(shí)間點(diǎn)，判斷為可以正常起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)，3個(gè)開關(guān)12、13、14被切換到A側(cè)。
在所述交流電動(dòng)機(jī)為永磁鐵式同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于感應(yīng)電壓不衰減，所以在進(jìn)行確保所述相位的連續(xù)性和輸出電壓的連續(xù)性的處理的時(shí)間點(diǎn)，判斷為可以正常起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)，3個(gè)開關(guān)12、13、14被切換到A側(cè)。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的再起動(dòng)電力轉(zhuǎn)換器前的等待時(shí)間的決定方法。為了推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的速度，零電流控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的輸出，即第一q軸電壓指令值V’qref、d軸電壓指令值Vqref必須與所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓一致。此處，在轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6充分發(fā)揮作用，并能夠把流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，不會(huì)成為問題。
但是，在轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的增益較低或所述交流電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情況下，由于產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，在起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器后馬上流過過大的電流，所述電力轉(zhuǎn)換器跳閘，不能進(jìn)行平穩(wěn)的起動(dòng)。為了防止這種情況，如果預(yù)先了解轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的響應(yīng)性，使所述交流電動(dòng)機(jī)在自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中產(chǎn)生的電壓電平小于任意值，則可以實(shí)現(xiàn)零電流控制，可以推測(cè)速度。即，只要使所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓小于任意設(shè)定的電壓電平即可。
作為該方法之一，可以通過控制再起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器前的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓由處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)前的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率決定，所以在以感應(yīng)電壓小于所述任意設(shè)定的電壓電平的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不需要等待時(shí)間。而以大于等于該頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則需要等待時(shí)間，但是可以根據(jù)成為自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)前的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。利用所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)計(jì)算最長(zhǎng)必要等待時(shí)間，在達(dá)到該時(shí)間時(shí)，按照?qǐng)D8所示，對(duì)應(yīng)所述交流電動(dòng)機(jī)成為自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)前的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率來(lái)決定必要的等待時(shí)間即可。
下面，說(shuō)明作為本發(fā)明之一的所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓變大，難以把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零時(shí)的對(duì)策方法。在所述交流電動(dòng)機(jī)為二次電路時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，如上所述，即使已過等待時(shí)間，感應(yīng)電壓也有可能不會(huì)小于任意設(shè)定的電壓電平。該情況下，在中途停止零電流控制，在所述電力轉(zhuǎn)換器進(jìn)行開關(guān)以使所述交流電動(dòng)機(jī)三相均短路，并使三相短路持續(xù)任意設(shè)定的時(shí)間。這樣，在所述交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力，所述交流電動(dòng)機(jī)減速。
由此，所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓減少。在經(jīng)過任意時(shí)間后，再次開始零電流控制，在感應(yīng)電壓小于任意設(shè)定的電壓電平后，可以利用零電流控制推測(cè)速度。但是，在感應(yīng)電壓不小于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，再次進(jìn)行任意時(shí)間的使三相電路的開關(guān)動(dòng)作。這樣，反復(fù)進(jìn)行該處理，直到所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓小于任意設(shè)定的電壓電平，由此防止流過過大電流，防止所述電力轉(zhuǎn)換器跳閘，能夠平穩(wěn)地再次起動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)。
并且，在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了把流過交流電動(dòng)機(jī)2的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，進(jìn)行分別獨(dú)立控制的矢量控制的電力轉(zhuǎn)換裝置，但是，在進(jìn)行V/f恒定控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，只要追加把在自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)流過交流電動(dòng)機(jī)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，并分別獨(dú)立進(jìn)行控制的電流控制電路，可以利用完全相同的處理實(shí)施本發(fā)明。
圖9是表示本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置的第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置具有電力轉(zhuǎn)換器1；交流電動(dòng)機(jī)2；電流檢測(cè)器3；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4；轉(zhuǎn)矩電流控制電路5；激磁電流控制電路6；相位運(yùn)算電路7；V/f轉(zhuǎn)換電路8；輸出電壓運(yùn)算電路9；開關(guān)模式生成電路10；速度推測(cè)電路15；加法器16。電力轉(zhuǎn)換器1把通過功率元件進(jìn)行了三相交流轉(zhuǎn)換的直流電壓以PWM控制方式轉(zhuǎn)換為任意的頻率和交流電壓，供給交流電動(dòng)機(jī)2。
電流檢測(cè)器3檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)2的電流，向電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4輸入該電流檢測(cè)信號(hào)。
電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4把在所述電流檢測(cè)器3檢測(cè)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb和激磁電流檢測(cè)值idfb，向轉(zhuǎn)矩電流控制電路5輸入所分離的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb，向激磁電流控制電路6輸入所分離的激磁電流檢測(cè)值idfb。轉(zhuǎn)矩電流控制電路5運(yùn)算第一q軸電壓指令值V’qref，以使所提供的轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb一致。
激磁電流控制電路6運(yùn)算d軸電壓指令值Vdref，以使所提供的激磁電流指令值idref和所述激磁電流檢測(cè)值idfb一致。
相位運(yùn)算電路7通過將所提供的頻率f1積分，運(yùn)算相位θ，向電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4和加法器16輸入相位θ。
V/f轉(zhuǎn)換電路8根據(jù)所輸入的頻率f1運(yùn)算相當(dāng)于交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的電壓Eref。該電壓Eref被預(yù)先設(shè)定成使Eref/f1＝一定值。
輸出電壓運(yùn)算電路9將所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路5的輸出即第一q軸電壓指令值V’qref、和所述V/f轉(zhuǎn)換電路8的輸出即電壓Eref進(jìn)行加法運(yùn)算，計(jì)算出第二q軸電壓指令值Vqref，從所述第二q軸電壓指令值Vqref和所述d軸電壓指令值dref，輸出輸出電壓指令值Vlref及其電壓相位θV。
Vlref＝[(Vdref)2+(Vqref)2]1/2 ……(1)θV＝tan-1(Vqref/Vdref) ……(2)開關(guān)模式生成電路10根據(jù)將所述輸出電壓指令值Vlref及所述電壓相位θV和所述相位θ加算后的電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg，決定電力轉(zhuǎn)換器1的開關(guān)模式。
速度推測(cè)電路15是根據(jù)所述電壓相位θV的每單位時(shí)間的變化，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)2的速度f(wàn)r及其旋轉(zhuǎn)方向的電路。
下面，詳細(xì)說(shuō)明再次起動(dòng)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)的動(dòng)作。在所述交流電動(dòng)機(jī)2為自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，圖9中的3個(gè)開關(guān)12、13、14從A側(cè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)锽側(cè)的自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)狀態(tài)。由此，轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref＝0，激磁電流指令值idref＝0。并且，在正?？刂茣r(shí)，由于所述交流電動(dòng)機(jī)為自由運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有成為基準(zhǔn)的相位，所以在把積累的相位也固定為零的狀態(tài)下，根據(jù)輸出頻率把流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零。這是由于在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓，所述感應(yīng)電壓以所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以如果與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度和感應(yīng)電壓的大小無(wú)關(guān)地使所述電力轉(zhuǎn)換器1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，則在所述交流電動(dòng)機(jī)2和所述電力轉(zhuǎn)換器1之間流過電流。如果利用所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路5和所述激磁電流控制電路6把電流控制為零，則能夠使所述交流電動(dòng)機(jī)2的感應(yīng)電壓和所述電力轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的大小、相位、頻率一致。把這種使流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的動(dòng)作稱為零電流控制。
零電流控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的輸出，即第一q軸電壓指令值V’qref、d軸電壓指令值Vqref，成為與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致的頻率的正弦波狀電壓指令值。輸出電壓運(yùn)算電路9以所述第一q軸電壓指令值V’qref和所述d軸電壓指令值Vdref為輸入，輸出輸出電壓指令值Vlref及其電壓相位θV。所述輸出電壓指令值Vlref表示所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的大小，所述電壓相位θV表示感應(yīng)電壓的相位。因此，所述速度推測(cè)電路15通過每隔一定時(shí)間測(cè)定該感應(yīng)電壓的相位的時(shí)間變化，來(lái)進(jìn)行感應(yīng)電壓的頻率測(cè)定。所述感應(yīng)電壓的頻率如前面說(shuō)明的那樣，與所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度一致。因此，可以推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度。在所述交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)，相位的變化率為負(fù)，所以能夠推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。這樣，如果采用零電流控制觀測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓，可以推測(cè)出包括交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)速度。
下面，說(shuō)明在停止零電流控制并切換為正?？刂茣r(shí)，在所述電力轉(zhuǎn)換器中設(shè)定所推測(cè)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的方法。
在從零電流控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移為正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，如果僅使頻率一致來(lái)起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器1，則在所述交流電動(dòng)機(jī)流過過大電流，有可能不能進(jìn)行平穩(wěn)起動(dòng)。為了防止這種情況，零電流控制中的感應(yīng)電壓的大小和相位即使在轉(zhuǎn)移為正?？刂频乃查g也必須保持連續(xù)。因此，必須對(duì)電力轉(zhuǎn)換器的輸出電壓指令值Vlref和電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg和輸出頻率f1設(shè)定初始值。具體講，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，所述電力轉(zhuǎn)換器輸出相位θdeg被控制成以所述交流電動(dòng)機(jī)2的磁通相位為基準(zhǔn)，但在零電流控制中，輸出與所述交流電動(dòng)機(jī)2的感應(yīng)電壓一致的相位。所以，在零電流控制中，相對(duì)正常控制的相位，在正轉(zhuǎn)時(shí)相位超前90°滯后90° deg的初始值被設(shè)定為，在根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向從零電流控制的最后相位校正90°電路15輸出的交流電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度的推測(cè)值fr換算為相位并加算校正后的值。這樣，可確保相位的連續(xù)性。
并且，如果把在零電流控制中輸出的輸出電壓指令值Vlref設(shè)定為感應(yīng)電壓，則保持輸出電壓的連續(xù)性。這樣，可以平穩(wěn)地從零電流控制轉(zhuǎn)為正?？刂?。
在使所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓隨著二次電路時(shí)間常數(shù)而逐漸稍微上升，并且與正常的V/f水平一致的時(shí)間點(diǎn)，判斷為可以正常起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)，3個(gè)開關(guān)切換到A側(cè)。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的提高零電流控制中的電流響應(yīng)性的方法。為了推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的速度，零電流控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的輸出，即第一q軸電壓指令值V’qref、d軸電壓指令值Vqref，必須與所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓一致。
此處，在轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6充分發(fā)揮作用，并能夠把流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，不會(huì)成為問題。但是，在轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的增益較低或所述交流電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情況下，由于產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，所以在起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器后馬上流過過大的電流，使所述電力轉(zhuǎn)換器跳閘，不能進(jìn)行平穩(wěn)的起動(dòng)。為了防止這種情況，必須提高轉(zhuǎn)矩電流控制電路5、激磁電流控制電路6的響應(yīng)性。如果縮短處理電流控制的掃描時(shí)間，相應(yīng)地滯后消失，能夠按照指令控制電流。因此，如果在零電流控制中省略其他運(yùn)算，對(duì)于正?？刂?，可以縮短電流控制用掃描時(shí)間，所以能夠提高電流控制的響應(yīng)性。另外，在零電流控制時(shí)縮短電流控制的掃描時(shí)間時(shí)，如果電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)模式的生成發(fā)生滯后，縮短電流控制的掃描時(shí)間的效果減半。因此，在實(shí)施零電流控制時(shí)，為了使電力轉(zhuǎn)換器也能夠快速動(dòng)作，通過提高成為基準(zhǔn)的載波頻率，可以提高電流控制的響應(yīng)性。
這樣，在正常控制時(shí)，通過縮短零電流控制中的電流控制的掃描時(shí)間，或提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率，可以提高電流控制的響應(yīng)性，防止在零電流控制中流過過大電流，防止所述電力轉(zhuǎn)換器跳閘，平穩(wěn)地再起動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)。
下面，結(jié)合圖10對(duì)本發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置的第4實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置具有電力轉(zhuǎn)換器1；交流電動(dòng)機(jī)2；電流檢測(cè)器3；電流坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路4；轉(zhuǎn)矩電流控制電路5；激磁電流控制電路6；相位運(yùn)算電路7；V/f轉(zhuǎn)換電路8；輸出電壓運(yùn)算電路9；開關(guān)模式生成電路10；速度推測(cè)電路15B。由于除速度推測(cè)電路15B以外均相同，所以只對(duì)速度推測(cè)電路15B進(jìn)行說(shuō)明。
速度推測(cè)電路15B是根據(jù)施加直流電流時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb和激磁電流檢測(cè)值idfb，推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)2的速度和旋轉(zhuǎn)方向的電路。
下面，詳細(xì)說(shuō)明再起動(dòng)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)時(shí)的動(dòng)作。在第3實(shí)施方式中，在零電流控制時(shí)，在從所述輸出電壓運(yùn)算電路9輸出的輸出電壓指令值Vlref低于所設(shè)定的任意水平時(shí)，由于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)幾乎停止或二次電路時(shí)間常數(shù)較短，所以不能判斷剩余電壓是否消失。因此，在這種狀態(tài)下，停止第3實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)，切換為第4實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖10中的3個(gè)開關(guān)(12、14、17)從A側(cè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)锽側(cè)的自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)狀態(tài)。由此，轉(zhuǎn)矩電流指令值iqref＝0。并且，在正?？刂茣r(shí)，由于所述交流電動(dòng)機(jī)為自由運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有成為基準(zhǔn)的相位，所以在把積累的相位也固定為零的狀態(tài)下，根據(jù)輸出頻率把流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零。并且，由于是使用所述交流電動(dòng)機(jī)為自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb來(lái)推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向，所以把第二q軸電壓指令值Vqref設(shè)為零。
為了激磁所述交流電動(dòng)機(jī)，激磁電流指令值idref被提供某設(shè)定值，由激磁電流控制電路6僅進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的控制，使激磁電流檢測(cè)值idfb與激磁電流指令值idref達(dá)到一致。然后，變更激磁電流指令值idref的符號(hào)和大小，進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的控制。
此時(shí)，向自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)通過施加直流電流而產(chǎn)生磁通。此時(shí)，利用轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb檢測(cè)過度流過所述交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的二次電流。并且，通過檢測(cè)該轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率和施加直流電流時(shí)的相位信息，推測(cè)出所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向。
在所述交流電動(dòng)機(jī)2進(jìn)行正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb按圖2所示變化。在激磁電流檢測(cè)值idfb的符號(hào)為負(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb變?yōu)橄辔粡?° idfb的符號(hào)為正時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb變?yōu)橄辔粡?80°iqfb的正弦波頻率與自由運(yùn)轉(zhuǎn)中的交流電動(dòng)機(jī)2的速度一致，所以通過測(cè)出轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率，可以檢測(cè)出所述交流電動(dòng)機(jī)2的速度。并且，在所述交流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，按圖3所示變化，在激磁電流檢測(cè)值idfb的符號(hào)為負(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb變?yōu)橄辔粡?80°波，在激磁電流檢測(cè)值idfb的符號(hào)為正時(shí)，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb變?yōu)橄辔粡?°這樣，通過檢測(cè)出向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流時(shí)的激磁電流檢測(cè)值idfb以及轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的相位關(guān)系和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率，可以推測(cè)出速度和旋轉(zhuǎn)方向。
下面，說(shuō)明在經(jīng)過任意時(shí)間后從直流電流施加狀態(tài)被切換為正?？刂茣r(shí)，在所述電力轉(zhuǎn)換器中設(shè)定所推測(cè)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的方法。在該情況下，與第3實(shí)施方式不同，由于在所述交流電動(dòng)機(jī)幾乎沒有殘留感應(yīng)電壓，所以重新形成磁通即可，因此使旋轉(zhuǎn)方向和頻率一致并起動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器1即可。在使所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓隨著二次電路時(shí)間常數(shù)而逐漸稍微上升，并且與正常的V/f水平一致的時(shí)間點(diǎn)，判斷為可以正常起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)，3個(gè)開關(guān)切換到A側(cè)。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的在通過檢測(cè)直流電流施加過程中的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率來(lái)推測(cè)速度時(shí)提高檢測(cè)精度的方法。
在所述交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，圖2和圖3的轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率提高。作為轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的頻率的一個(gè)測(cè)定方法，有測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期的方法。在測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期時(shí)，如果電流控制的掃描遲緩，則周期的測(cè)定精度變差，所以頻率的檢測(cè)精度也變差。并且，在高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)直流電流，所述交流電動(dòng)機(jī)的頻率差變大，由于該頻率差，阻抗變大，流過轉(zhuǎn)子側(cè)的電流變小。因此，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb變小，難以測(cè)定轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期。
因此，如果在施加直流電流過程中省略其他運(yùn)算，則對(duì)于正?？刂?，可以縮短電流控制用掃描時(shí)間，所以可提高測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期的分辨率，能夠提高頻率檢測(cè)精度。并且，通過在施加直流電流過程中縮短電流控制的掃描時(shí)間，或提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率，可以提高電流控制的響應(yīng)性，所以能夠?qū)⒓ご烹娏鳈z測(cè)值idfb控制為矩形波狀，所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電流全部出現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb中。并且，自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)的速度越高，轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb就越小，利用通常的電流檢測(cè)方法難以檢測(cè)，所以在施加直流電流時(shí)，只要將電流檢測(cè)電路的檢測(cè)靈敏度增大數(shù)倍，使其能夠檢測(cè)到小電流，則即使在高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也能夠測(cè)定正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期。
這樣，在正?？刂茣r(shí)，通過縮短施加直流電流過程中的電流控制的掃描時(shí)間，或提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率，可以提高電流控制的響應(yīng)性，因此能夠提高測(cè)定轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值iqfb的正側(cè)峰值和負(fù)側(cè)峰值的周期或過零點(diǎn)間的周期的測(cè)定分辨率，能夠正確測(cè)定自由運(yùn)轉(zhuǎn)中的交流電動(dòng)機(jī)的速度，在正?？刂茣r(shí)，通過提高施加直流電流過程中的電流檢測(cè)電路的檢測(cè)靈敏度，即使在高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也能夠檢測(cè)出速度，可以平穩(wěn)地再起動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)。
并且，在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了把流過交流電動(dòng)機(jī)2的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，進(jìn)行分別獨(dú)立控制的矢量控制的電力轉(zhuǎn)換裝置，但是，在進(jìn)行V/f恒定控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，只要追加把在自由運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)流過交流電動(dòng)機(jī)的電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和激磁電流，并分別獨(dú)立進(jìn)行控制的電流控制電路，可以利用完全相同的處理實(shí)施本發(fā)明。
以上，結(jié)合特定的實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但很明顯，對(duì)于本行業(yè)技術(shù)人員來(lái)講，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變更和修改。
本申請(qǐng)以2002年7月08日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2002-198712)、2002年10月30日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2002-315177)、2003年4月25日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2003-121733)為基礎(chǔ)，其內(nèi)容作為參考記述在本申請(qǐng)中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式，在交流電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)時(shí)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷為是對(duì)旋轉(zhuǎn)方向或速度的推測(cè)錯(cuò)誤，通過再次施加直流電流或直流電壓，來(lái)推測(cè)出所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，所以能夠平穩(wěn)地再起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)。
并且，根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變形例，通過把施加任意的直流電流的時(shí)間設(shè)定為所述交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)速度的下限值或二次電路時(shí)間常數(shù)中較大的一方，由于根據(jù)最佳的直流電流施加時(shí)間，可正確地推測(cè)出所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，所以同樣能夠平穩(wěn)地再起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式，是一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，具備電流控制部，其具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，從而推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，根據(jù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)，決定至使用為零的所述電流指令信號(hào)開始電流控制的等待時(shí)間，即使在電流控制器部的響應(yīng)性差的情況下，或者所述交流電動(dòng)機(jī)不是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)而是永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)的情況下，也能夠提供可以可靠地平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的交流電動(dòng)機(jī)的控制方法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式，在強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的情況下，提高電流控制器的響應(yīng)性，使所述電力轉(zhuǎn)換器不會(huì)成為過電流狀態(tài)，能夠平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式，在向交流電動(dòng)機(jī)提供直流電流指令并推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，提高所述交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的頻率檢測(cè)精度。具有即使交流電動(dòng)機(jī)高速自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也能夠平穩(wěn)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。
權(quán)利要求
1.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，是一種對(duì)于不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令計(jì)算出交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算出通過對(duì)所提供的輸出頻率指令進(jìn)行積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算出輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差的基準(zhǔn)為，流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差，然后中斷所述交流電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)，在再次向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中再次設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率，并再次起動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，并根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度時(shí)，將該速度的推測(cè)值推測(cè)為比前次推測(cè)的速度僅降低了設(shè)定的速度的值、或者頻率調(diào)整電路的最終輸出值成為上限值，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定與該推測(cè)值相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)。
5.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令運(yùn)算交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算通過將所提供的輸出頻率指令積分得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，該裝置是對(duì)從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位相加從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的控制裝置，并且交流電動(dòng)機(jī)不具有所述處理用的速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，具有誤設(shè)定推測(cè)單元，根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小，推測(cè)在所述頻率調(diào)整電路中設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和頻率與實(shí)際的交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，所述誤設(shè)定推測(cè)單元根據(jù)流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的大小推測(cè)為錯(cuò)誤設(shè)定的基準(zhǔn)為，流過所述交流電動(dòng)機(jī)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，所述誤設(shè)定推測(cè)單元在推測(cè)為錯(cuò)誤設(shè)定后，中斷所述交流電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)，在再次向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中再次設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率，并再次起動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流或直流電壓，并根據(jù)此時(shí)流過的二次電流重新推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度時(shí)，將該速度推測(cè)值推測(cè)為比前次推測(cè)的速度僅降低了設(shè)定的速度的值、或者頻率調(diào)整電路的最終輸出值成為上限值，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定與該推測(cè)值相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)。
9.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，是一種對(duì)于不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令計(jì)算出交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算出通過對(duì)所提供的輸出頻率指令進(jìn)行積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算出輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加設(shè)定的時(shí)間的直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，施加直流電流或直流電壓的時(shí)間被設(shè)定為，所述交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)下限值或根據(jù)二次電路時(shí)間常數(shù)的設(shè)定值計(jì)算出的值中較大的一方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在施加所述直流電流或直流電壓的時(shí)間內(nèi)不能推測(cè)出二次電流的頻率的情況下，判斷所述交流電動(dòng)機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)，向頻率調(diào)整電路輸入預(yù)先設(shè)定的最低頻率或零頻率。
11.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出任意電力的電力轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流的電流檢測(cè)電路；把供給所述交流電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為激磁電流檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值并輸出的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路；控制激磁電流方向電壓，以使所述激磁電流指令值和所述激磁電流檢測(cè)值一致的激磁電流控制電路；控制轉(zhuǎn)矩電流方向電壓，以使所述轉(zhuǎn)矩電流指令值和所述轉(zhuǎn)矩電流檢測(cè)值一致的轉(zhuǎn)矩電流控制電路；根據(jù)所提供的輸出頻率指令運(yùn)算交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的V/f轉(zhuǎn)換電路；計(jì)算通過將所提供的輸出頻率指令積分而得到的相位角的相位角運(yùn)算電路；根據(jù)從所述激磁電流控制電路、所述轉(zhuǎn)矩電流控制電路和所述V/f轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓指令，計(jì)算輸出電壓的大小和相位的輸出電壓運(yùn)算電路，該裝置是將從所述輸出電壓運(yùn)算電路輸出的電壓的大小和相位與從所述相位角運(yùn)算電路輸出的相位角相加，并決定所述電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的控制裝置，并且交流電動(dòng)機(jī)不具有所述處理用的速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，向所述交流電動(dòng)機(jī)施加設(shè)定的時(shí)間的直流電流或直流電壓，根據(jù)此時(shí)流過的二次電流推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，在頻率調(diào)整電路中設(shè)定該旋轉(zhuǎn)方向和與該速度相當(dāng)?shù)念l率并進(jìn)行起動(dòng)，由頻率調(diào)整電路使輸出頻率與所述交流電動(dòng)機(jī)的速度一致，其特征在于，施加直流電流或直流電壓的時(shí)間被設(shè)定為，所述交流電動(dòng)機(jī)的推測(cè)下限值或根據(jù)二次電路時(shí)間常數(shù)的設(shè)定值計(jì)算出的值中較大的一方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，在施加所述直流電流或直流電壓的時(shí)間內(nèi)不能推測(cè)二次電流的頻率的情況下，判斷所述交流電動(dòng)機(jī)為停止?fàn)顟B(tài)，向頻率調(diào)整電路輸入預(yù)先設(shè)定的最低頻率或零頻率。
13.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)與電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該方法用于控制不具備速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器的交流電動(dòng)機(jī)，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小、相位及角速度，以此推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，根據(jù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)，決定到用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低于任意設(shè)定的頻率時(shí)，將到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間設(shè)定為零。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓大，難以把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，停止使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的控制，通過由電力轉(zhuǎn)換器在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)切換成使所述交流電動(dòng)機(jī)的輸入三相均短路，對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)力，在使所述交流電動(dòng)機(jī)減速后，再次把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
16.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，其具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，根據(jù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和所述交流電動(dòng)機(jī)的二次電路時(shí)間常數(shù)，決定到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，在自由運(yùn)轉(zhuǎn)前的所述電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低于任意設(shè)定的頻率時(shí)，將到使用為零的所述電流指令信號(hào)開始進(jìn)行電流控制的等待時(shí)間設(shè)定為零。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，在所述交流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓大，難以把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零的情況下，停止使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的控制，通過由電力轉(zhuǎn)換器在任意設(shè)定的時(shí)間內(nèi)切換成使所述交流電動(dòng)機(jī)的輸入三相均短路，對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)力，在使所述交流電動(dòng)機(jī)減速后，再次把所述交流電動(dòng)機(jī)的電流控制為零，推測(cè)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
19.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)與電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通常控制時(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率。
21.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，根據(jù)使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出運(yùn)算的輸出電壓指令信號(hào)，求出所述交流電動(dòng)機(jī)的剩余電壓的大小和相位及角速度，以此推測(cè)出自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的所述交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，其特征在于，具有在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短的單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，具有在進(jìn)行使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零的處理時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率的單元。
23.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，同時(shí)在使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)低于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，停止電流控制，向任意方向施加設(shè)定的時(shí)間的任意大小的直流電流指令，然后向相對(duì)所述直流電壓的指令方向改變180°再進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的電流控制，速度推測(cè)電路檢測(cè)電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分及其相位關(guān)系，把該頻率成分推測(cè)為交流電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)相位關(guān)系推測(cè)其旋轉(zhuǎn)方向，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且使用可以檢測(cè)不同于正?？刂茣r(shí)的較小電流的高靈敏度的電流檢測(cè)器。
26.一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，包括電流控制部，具有向交流電動(dòng)機(jī)輸出電力的電力轉(zhuǎn)換器，根據(jù)電流指令信號(hào)和電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流檢測(cè)信號(hào)的偏差信號(hào)，控制電力轉(zhuǎn)換器的輸出電流，該交流電動(dòng)機(jī)不具有速度檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器，在所述交流電動(dòng)機(jī)處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)制地將所述電流指令信號(hào)設(shè)為零進(jìn)行電流控制，以使所述交流電動(dòng)機(jī)的電流為零，并且在使用此時(shí)的所述電流控制部的輸出計(jì)算出的輸出電壓指令信號(hào)低于任意設(shè)定的電壓電平時(shí)，停止電流控制，向任意方向施加設(shè)定的時(shí)間的任意大小的直流電流指令，然后向相對(duì)所述直流電壓的指令方向改變180°再進(jìn)行設(shè)定的時(shí)間的電流控制，此時(shí)，由速度推測(cè)電路檢測(cè)電流檢測(cè)值中出現(xiàn)的頻率成分及其相位關(guān)系，把該頻率充分推測(cè)為交流電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)相位關(guān)系推測(cè)其旋轉(zhuǎn)方向，其特征在于，具有在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通常控制時(shí)的短的單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，具有在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且提高電力轉(zhuǎn)換器的載波頻率的單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制裝置，其特征在于，在向所述交流電動(dòng)機(jī)施加直流電流指令，推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，使電流控制的處理的掃描時(shí)間比通?？刂茣r(shí)的短，并且使用可以檢測(cè)不同于正常控制時(shí)的較小電流的高靈敏度的電流檢測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制方法及其控制裝置，其可以平穩(wěn)地再次起動(dòng)自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的交流電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明在交流電動(dòng)機(jī)(2)再起動(dòng)時(shí)流過所述交流電動(dòng)機(jī)(2)的電流以大于等于所設(shè)定的電流水平的狀態(tài)持續(xù)了設(shè)定的時(shí)間時(shí)，判斷為對(duì)旋轉(zhuǎn)方向或速度的推測(cè)是錯(cuò)誤的推測(cè)，通過再次施加直流電流或直流電壓，來(lái)推測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)(2)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1669213SQ0381632
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月8日
發(fā)明者井浦英昭, 野中和浩, 寺園裕一, 山本陽(yáng)一, 末島賢志, 寺園勝志, 澤村光次郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)