Устройство управления вектором асинхронного двигателя, способ управления вектором асинхронного двигателя и устройство управления приводом асинхронного двигателя

Устройство управления вектором асинхронного двигателя, способ управления вектором асинхронного двигателя и устройство управления приводом асинхронного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству управления вектором асинхронного двигателя, подключенного к обратному преобразователю, который преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение с произвольной частотой для вывода переменного напряжения, способу управления вектором асинхронного двигателя и устройству управления приводом асинхронного двигателя.

Уровень техники

Основная технология управления вектором асинхронного двигателя с использованием обратного преобразователя представляет собой предмет предшествующего уровня техники, который широко используется в отрасли промышленности. Эта технология состоит в мгновенном управлении крутящим моментом двигателя с высокой скоростью, управляя током компонента крутящего момента, ортогонального к вторичному магнитному потоку внутри двигателя, путем регулирования, по отдельности, величины и фазы выходного напряжения обратного преобразователя.

Управление вектором асинхронного двигателя представляет собой технологию, которую также используют в последние годы на электрических железных дорогах.

Обратный преобразователь привода электрического транспортного средства характеризуется тем, что режим переключения обратного преобразователя переключают таким образом, что многоимпульсный PWM (ШИМ, широтно-импульсная модуляция) режим, который обычно используют во многих случаях, применяют в диапазоне низких скоростей, и одноимпульсный режим используют в диапазоне средних и высоких скоростей, в котором выходное напряжение обратного преобразователя насыщается и фиксируется на максимальном значении.

Многоимпульсный ШИМ (широтно-импульсная модуляция) режим, упомянутый здесь, в общем, представляет собой хорошо известный способ ШИМ, и представляет собой режим генерирования сигнала ШИМ путем сравнения треугольного колебания, имеющего частоту приблизительно 1 кГц, с командой напряжения.

Одноимпульсный режим, упомянутый здесь, относится к форме выходного линейного междуфазного напряжения обратного преобразователя для формы колебаний с прямоугольной волной проводимости 120°. Поскольку эффективное значение основной волны выходного напряжения обратного преобразователя может быть повышено до максимума, и количество импульсов в половине цикла выходного напряжения основной волны может быть уменьшено до одного, что представляет собой минимум, он характеризуется тем, что может быть получен компактный и легкий обратный преобразователь в результате минимизации потерь на переключения обратного преобразователя и благодаря исполнению устройства охлаждения с меньшими размерами.

Форма колебаний с прямоугольной волной проводимости 120°, упомянутая здесь, представляет собой форму колебаний напряжения, которая представляет собой линейное междуфазное напряжение, при котором обратный преобразователь имеет один импульс в половине цикла, и ширина проводимости составляет 120° электрического угла.

Для обратного преобразователя в электрическом транспортном средстве важно обеспечить возможность обеспечения стабильного управления вектором во всем диапазоне от многоимпульсного ШИМ режима в диапазоне малых скоростей до одноимпульсного режима в диапазоне средних и высоких скоростей, при котором выходное напряжение обратного преобразователя входит в режим насыщения и фиксируется на максимальном значении, и при этом методика управления вектором в диапазоне насыщения выходного напряжения обратного преобразователя и технология переключения импульсного режима представляют собой ключевые элементы.

В частности, величина выходного напряжения обратного преобразователя фиксирована на максимальном напряжении, соответствующем входному напряжению обратного преобразователя в диапазоне насыщения выходного напряжения обратного преобразователя. Поэтому необходимо разработать технологию установления управления вектором.

В диапазоне насыщения выходного напряжения обратного преобразователя, в случае когда команда выходного напряжения обратного преобразователя, рассчитанная устройством управления вектором, превышает максимальное напряжение, которое фактически может выводит обратный преобразователь, обратный преобразователь не способен выводить напряжение в соответствии с командой выходного напряжения обратного преобразователя.

В соответствии с этим, существует несоответствие между командой вторичного магнитного потока для асинхронного двигателя и вторичным магнитным потоком внутри двигателя, что затрудняет выполнение соответствующего управления вектором.

Для исключения такого явления необходимо регулировать команду вторичного магнитного потока таким образом, чтобы команда выходного напряжения обратного преобразователя не превышала максимальное напряжение, которое фактически может выдавать на выходе обратный преобразователь.

Более конкретно, в случае когда команда выходного напряжения обратного преобразователя превышает максимальное напряжение, которое обратный преобразователь может фактически выводить, команда выходного напряжения обратного преобразователя должна быть уменьшена путем уменьшения команды вторичного магнитного потока.

В непатентном документе 1, упомянутом ниже, раскрыт способ управления вектором, который решает описанные выше проблемы.

В непатентном документе 1 раскрыто, что команда выходного напряжения обратного преобразователя может быть скорректирована так, чтобы она совпадала с максимальным выходным напряжением, которое обратный преобразователь может фактически выводить, и, следовательно, обеспечивается возможность управления вектором даже в диапазоне насыщения выходного напряжения обратного преобразователя благодаря изменению конфигурации таким образом, что, когда команда выходного напряжения обратного преобразователя, рассчитанная устройством управления вектором, превышает максимальное напряжение, которое может выводить обратный преобразователь, разность между командой выходного напряжения обратного преобразователя и напряжением, которое может фактически выводить обратный преобразователь, вводят в контроллер коррекции магнитного потока, таким образом, что команда вторичного магнитного потока уменьшается на выходе контроллера коррекции магнитного потока.

Непатентный документ 1: "Denatsu kotei moudo deno yuuden dendouki no bekutoro seigyo", Journal of IEEJ, Vol.118-D No. 9, 1998.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Однако в соответствии со способом управления вектором асинхронного двигателя, раскрытого в Непатентном документе 1, после того, как команда выходного напряжения обратного преобразователя отклоняется от напряжения, которое фактически может выводить обратный преобразователь, контроллер коррекции магнитного потока выполняет операции регулировки команды вторичного магнитного потока таким образом, чтобы уменьшить команду выходного напряжения обратного преобразователя, и выполняет операции для уравнивания команды выходного напряжения обратного преобразователя с максимальным напряжением, которое фактически может выводить обратный преобразователь.

Вкратце, управление вектором асинхронного двигателя, раскрытое в непатентном документе 1, выполнено с возможностью коррекции команды выходного напряжения обратного преобразователя с использованием так называемого контура обратной связи.

В соответствии с этим, существует несоответствие между командой выходного напряжения обратного преобразователя и выходным напряжением обратного преобразователя до тех пор, пока команда выходного напряжения обратного преобразователя не будет соответствующим образом скорректирована, в результате чего возникает проблема, состоящая в том, что нельзя выполнять стабильное управление вектором.

Кроме того, необходимо добавить контур обратной связи и добавить контроллер коррекции магнитного потока как компонент контура обратной связи. Поэтому необходимо разработать константы управления, в результате чего возникает другая проблема, состоящая в необходимости затрат времени и труда.

Изобретение разработано для решения описанных выше проблем, и его цель состоит в создании устройства управления вектором асинхронного двигателя, способа управления вектором асинхронного двигателя и устройства управления приводом асинхронного двигателя, которые позволяют выполнять стабильное управление вектором во всем диапазоне от диапазона низких скоростей до диапазона высоких скоростей работы асинхронного двигателя, без использования контура обратной связи.

Средство решения проблем

Устройство управления вектором асинхронного двигателя в соответствии с изобретением представляет собой устройство управления вектором, которое управляет приводом асинхронного двигателя через обратный преобразователь, включающее в себя средство расчета команды вторичного магнитного потока, предназначенное для расчета команды вторичного магнитного потока асинхронного двигателя, учитывая максимальное напряжение, которое может генерировать обратный преобразователь, на основе команды крутящего момента, поступающей извне, постоянного напряжения, подаваемого в обратный преобразователь, и угловой частоты обратного преобразователя, которая представляет собой угловую частоту переменного напряжения, выводимого обратным преобразователем; средство генерирования команды тока оси q/оси d, предназначенное для генерирования команды тока оси q и команды тока оси d во вращающейся системе координат осей d-q, относительно вторичного магнитного потока асинхронного двигателя, на основе команды крутящего момента и команды вторичного магнитного потока; средство расчета выходного напряжения, предназначенное для расчета выходного напряжения, которое должен выводить обратный преобразователь, на основе команды тока оси q, команды тока оси d и постоянной цепи асинхронного двигателя; и средство генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ, предназначенное для управления обратным преобразователем, для вывода обратным преобразователем выходного напряжения.

Кроме того, способ управления вектором асинхронного двигателя в соответствии с изобретением представляет собой способ управления вектором, состоящий в управлении приводом асинхронного двигателя через обратный преобразователь, характеризующийся тем, что рассчитывают команду вторичного магнитного потока для асинхронного двигателя, учитывая максимальное напряжение, которое может генерировать обратный преобразователь, на основе команды крутящего момента, поступающей извне, постоянного напряжения, подаваемого в обратный преобразователь, и угловой частоты обратного преобразователя, которая представляет собой угловую частоту переменного напряжения, выводимого из обратного преобразователя; генерируют команду тока оси q и команду тока оси d во вращающейся системе координат осей d-q, относительно вторичного магнитного потока асинхронного двигателя на основе команды крутящего момента и команды вторичного магнитного потока; рассчитывают выходное напряжение, которое должен выводить обратный преобразователь, на основе команды тока оси q, команды тока оси d и постоянной цепи асинхронного двигателя; и управляют обратным преобразователем для вывода обратным преобразователем выходного напряжения.

Устройство управления приводом асинхронного двигателя в соответствии с изобретением включает в себя: обратный преобразователь, выполненный с возможностью управления приводом асинхронного двигателя; средство расчета команды вторичного магнитного потока, предназначенное для расчета команды вторичного магнитного потока асинхронного двигателя с учетом максимального напряжения, которое может генерировать обратный преобразователь, на основе команды крутящего момента, поступающей извне, постоянного напряжения, подаваемого в обратный преобразователь, и угловой частоты обратного преобразователя, которая представляет собой угловую частоту переменного напряжения, выводимого из обратного преобразователя; средство генерирования команды тока оси q/оси d, предназначенное для генерирования команды тока оси q и команды тока оси d во вращающейся системе координат осей d-q относительно вторичного магнитного потока асинхронного двигателя, на основе команды крутящего момента и команды вторичного магнитного потока; средство расчета выходного напряжения, предназначенное для расчета выходного напряжения, которое должен выводить обратный преобразователь, на основе команды тока оси q, команды тока оси d и постоянной цепи асинхронного двигателя; и средство генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ для управления обратным преобразователем, для вывода обратным преобразователем выходного напряжения.

Эффекты изобретения

В соответствии с изобретением команду вторичного магнитного потока в асинхронном двигателе генерируют по схеме упреждения, независимо от состояния насыщенности выходного напряжения обратного преобразователя. Таким образом, становится возможным выполнять стабильное управление вектором во всем диапазоне от диапазона низких скоростей до диапазона высокой скорости асинхронного двигателя, без использования контура обратной связи для генерирования команды вторичного магнитного потока.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема, представляющая конфигурацию устройства управления вектором асинхронного двигателя в соответствии с первым вариантом воплощения изобретения.

На фиг.2 показана блок-схема, представляющая пример конфигурации участка расчета команды вторичного магнитного потока в первом варианте воплощения.

На фиг.3 показан вид, используемый для описания поведения внутреннего сигнала участка расчета команды вторичного магнитного потока в первом варианте воплощения.

На фиг.4 показана блок-схема, представляющая пример конфигурации участка генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ в первом варианте воплощения.

На фиг.5 показан вид, используемый для описания операций устройства управления вектором асинхронного двигателя в первом варианте воплощения.

На фиг.6 показан вид, представляющий смоделированную форму колебаний в первом варианте воплощения.

На фиг.7 показан вид, представляющий смоделированную форму колебания отклика крутящего момента в первом варианте воплощения.

Описание позиций и обозначений

1: источник постоянного тока

2: дроссель

3: конденсатор

4: обратный преобразователь

5а-5с: детекторы тока

6: двигатель

7: детектор скорости

8: участок генерирования команды тока оси q

9: участок генерирования команды тока оси d

10 и 11: вычитатели

12: контроллер тока оси q

13: контроллер тока оси d

14: участок расчета отсутствия взаимной помехи по напряжению

17 и 18: сумматоры

19: участок генерирования команды угловой частоты проскальзывания

20: участок коррекции вторичного сопротивления

21: сумматор

22: интегратор

23: преобразователь трехфазного напряжения/координаты d-q

40: участок расчета команды вторичного магнитного потока

41: участок расчета максимального значения выходного напряжения

42: участок расчета команды вторичного магнитного потока для максимального напряжения

43: переключатель

44: участок предпочтений младшего порядка

50: участок генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ

51: участок расчета коэффициента модуляции

52: участок расчета угла фазы напряжения

53: умножитель

54: таблица приращения регулирования

55: участок расчета команды напряжения

56: сумматор

57: участок генерирования многоимпульсного несущего сигнала

58: участок генерирования синхронного трехимпульсного несущего сигнала

59: переключатель

60: участок обработки переключения импульсного режима

61-63: компараторы

64-66: инвертирующие цепи

100: устройство управления вектором

Подробное описание изобретения

Ниже на основе чертежей будет описан один вариант воплощения изобретения.

Одинаковыми номерами позиций и знаками на соответствующих чертежах обозначены одинаковые или эквивалентные компоненты.

Первый вариант воплощения

На фиг.1 показана блок-схема, представляющая пример конфигурации устройства управления вектором асинхронного двигателя в соответствии с первым вариантом воплощения изобретения.

Как показано на чертеже, основная цепь имеет источник 1 питания постоянного тока, цепь LC фильтра, сформированную из дросселя 2 и конденсатора 3, для подавления протекания гармонического тока на сторону источника питания, обратный преобразователь 4, который преобразует постоянное напряжение Efc конденсатора 3 в переменное напряжение с произвольной частотой, и устройство 100 управления вектором, которое выполняет управление вектором асинхронного двигателя (ниже называется просто двигателем) 6.

Можно считать, что обратный преобразователь 4 и устройство 100 управления вектором вместе составляют устройство управления приводом, которое управляет приводом двигателя 6 с помощью управления вектором.

Устройство 100 управления вектором выполнено таким образом, что сигнал от детектора 7 скорости, который детектирует скорость вращения двигателя 6, сигналы от детекторов 5а-5с тока, которые детектируют токи, напряжение Efc конденсатора 3 (более конкретно, постоянное напряжение, которое представляет собой напряжение, прикладываемое от источника 1 питания постоянного тока, к обратному преобразователю 4, после его сглаживания конденсатором 3) подают в него, а также команду Tm* крутящего момента из не представленного на иллюстрации внешнего устройства управления (например, участка управления системой) вводят в него, управляя, таким образом, крутящим моментом Tm, генерируемым двигателем 6, так, чтобы он совпадал с командой Tm* крутящего момента.

Благодаря предоставлению детекторов тока, по меньшей мере, для двух фаз, ток в оставшейся одной фазе можно рассчитывать путем вычислений.

Кроме того, в настоящее время вводят в практическое использование "способа управления вектором без использования датчика скорости", в котором скорость вращения двигателя 6 рассчитывают путем вычислений без предоставления детектора 7 скорости. В таком случае детектор скорости 7 будет исключен.

Устройство 100 управления вектором управляет двигателем во вращающейся системе координат осей d-q путем определения оси, совпадающей с осью вторичного магнитного потока двигателя 6 как оси d, и оси, ортогональной оси d, как оси q, и которое выполнено с возможностью выполнения, так называемого управления вектором.

Ниже будут описаны конфигурации и работа соответствующих компонентов, формирующих устройство 100 управления вектором.

Как показано на фиг.1, участок 8 генерирования команды тока оси q и участок 9 генерирования команды тока оси d рассчитывают соответственно команду Id* тока оси d (возбуждение) и команду Iq* тока оси q (крутящий момент) соответственно, в соответствии с Уравнениями (1) и (2), приведенными ниже, используя команду Tm* крутящего момента, вводимую из внешнего устройства управления (не показано), команду φ2* вторичного магнитного потока, генерируемую участком 40 расчета вторичного магнитного потока, и постоянные цепи двигателя 6:

Здесь в Уравнениях (1) и (2), приведенных выше, L2 представляет собой вторичную самоиндукцию двигателя и выражено как L2=М+12. Кроме того, М представляет собой взаимную индуктивность, 12 представляет собой вторичную индуктивность рассеяния, s представляет собой оператор дифференциала, РР представляет собой пары полюсов двигателя 6 и R2 представляет собой вторичное сопротивление двигателя 6.

Участок 40 расчета команды вторичного магнитного потока представляет собой участок, формирующий центральную часть изобретения, и ниже будет описана его подробная конфигурация и работа.

Таким образом, участок 19 генерирования команды частоты углового проскальзывания рассчитывает команду ωs* частоты углового проскальзывания, которую передают в двигатель 6 в соответствии с Уравнением (3), приведенным ниже, используя команду Id* тока оси d, команду Iq* тока оси q и постоянные цепи двигателя 6:

В Уравнении (3), приведенном выше, R2 представляет собой вторичное сопротивление двигателя.

Участок 20 коррекции вторичного сопротивления выполнен с возможностью получения значения PFS коррекции вторичного сопротивления, в соответствии с приведенным ниже Уравнением (4), выполняя пропорционально-интегральное управление разностью между командой Iq* тока оси q и тока Iq оси q.

Эта конфигурация направлена на компенсацию для постоянных двигателя 6 "изменения вторичного сопротивления R2 с температурой", которое оказывает существенное влияние на характеристики управления крутящим моментом.

Значение PFS коррекции вторичного сопротивления выводят в соответствии с Уравнением (4), представленным ниже, только в режиме 2 управления, описанном ниже, и его устанавливают равным 0 в режиме 1 управления, описанном ниже.

В Уравнении (4), приведенном выше, s представляет собой оператор дифференциала, К3 представляет собой пропорциональный прирост и К4 представляет собой интегральный прирост. Пропорциональный прирост К3 представляет собой коэффициент, на который умножают отклонение между Iq* и Iq и интегральный прирост К4 представляет собой коэффициент, который умножают на интегральный член девиации между Iq* и Iq.

Команду ωs* угловой частоты проскальзывания рассчитывают в соответствии с Уравнением (3), приведенным выше, угловую частоту ωr вращения как выход детектора 7 скорости, закрепленного на осевом конце двигателя 6, и корректирующее значение PFS вторичного сопротивления как выход участка 20 коррекции вторичного сопротивления, суммируют с помощью сумматора 21 и представляют эту сумму как угловую частоту ω обратного преобразователя, которая должна быть выведена из обратного преобразователя 4. Затем угловую частоту ω обратного преобразователя интегрируют с помощью интегратора 22, и результат интегрирования, описанный ниже, как основной фазовый угол 6 преобразования координаты, вводят в участок 50 генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ и преобразователь 23 трехфазного напряжения/координаты по осям d-q.

Преобразователь 23 трехфазного напряжения/координаты по осям d-q преобразует ток Iu фазы U, ток Iv фазы V, ток Iw фазы W, детектируемые детекторами тока 5а-5с, соответственно, в ток Id оси d и ток Iq оси q координат d-q, рассчитанных в соответствии с Уравнением (5), приведенным ниже.

Следовательно, вычитатель 10 получает разность между командой Iq* тока оси q и током Iq оси q и выводит результат (то есть разность между Iq* и Iq) в контроллер 12 тока оси q на следующем этапе.

Контроллер 12 тока оси q выполняет пропорционально-интегральное управление для входного значения (то есть разности между Iq* и Iq) и выводит компенсированное значение qe напряжения по оси q.

Кроме того, другой вычитатель 11 находит разность между командой Id* тока оси d и током Id оси d и выводит результат (то есть разность между Id* и Id) в контроллер 13 тока оси d на следующем этапе.

Контроллер 13 тока оси d выполняет пропорционально-интегральное управление входным значением (то есть разности между Id* и Id), и выводит значение de компенсации напряжения оси d.

Значение компенсации qe тока оси q и текущее значение компенсации de тока оси d выражены соответственно, Уравнениями (6) и (7), приведенными ниже:

В Уравнениях (6) и (7), приведенных выше, s представляет собой оператор дифференциала, K1 представляет собой пропорциональный прирост и К2 представляет собой интегральный прирост.

Как будет описано ниже, после переключения режима 1 управления (описанного ниже) в режим 2 управления (описан ниже) значения qe и de постепенно уменьшаются до 0.

Вследствие этого участок 14 расчета отсутствия взаимных помех напряжения рассчитывает прямое напряжение Ed* питания оси d и прямое напряжение Eq* питания оси q, соответственно, в соответствии с Уравнениями (8) и (9), приведенными ниже, используя команду Id* тока оси d, команду Iq* тока оси q и постоянные цепи двигателя 6:

В Уравнениях (8) и (9), приведенных выше, σ представляет собой коэффициент рассеяния, определенный как σ=1-М²/(L1·L2).

Кроме того, R1 представляет собой первичное сопротивление двигателя 6, и L1 представляет собой первичную собственную индуктивность двигателя 6, рассчитанную как L1=М+11.

L2 представляет собой вторичную собственную индуктивность двигателя 6, рассчитанную как L2=М+12.

Здесь 11 представляет собой первичную индуктивность рассеяния, и 12 представляет собой вторичную индуктивность рассеяния.

Ed* и Eq*, выраженные соответственно Уравнениями (8) и (9), приведенными выше, состоят из постоянных двигателя и команд (Iq* и Id*) тока, причем обе известны заранее и не включают в себя какие-либо элементы обратной связи. Следовательно, они называются напряжениями прямой связи.

Следовательно, значение qe компенсации напряжения оси q и значение Eq* напряжения упреждения по оси q суммируют с помощью сумматора 17, а значение de компенсации напряжения оси d и напряжение Ed* упреждения питания по оси d суммируют с помощью другого сумматора 18. Сумму первых и сумму последних вводят в участок 50 генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ в качестве команды Vq* напряжения оси q и команды Vd* напряжения оси d соответственно.

Команда Vq* напряжения оси q и команда Vd* напряжения оси d выражены, соответственно, с помощью Уравнений (10) и (11), приведенных ниже:

Команда VM* выходного напряжения обратного преобразователя в этом случае выражена Уравнением (12), приведенным ниже:

Здесь VM* представляет величину вектора команды выходного напряжения обратного преобразователя.

Следует отметить, что участок 14 расчета отсутствия взаимных помех напряжения и сумматоры 17 и 18 вместе составляют средство расчета выходного напряжения для расчета выходного напряжения, которое выводит обратный преобразователь 4.

Наконец, сигналы шлюза в переключающие элементы U-Z (не показаны) обратного преобразователя 4 выводят из участка 50 генерирования напряжения команды/сигнала ШИМ.

Поскольку обратный преобразователь 4 представляет собой известный преобразователь ШИМ - источник напряжения, подробная конфигурация его здесь не приведена. Переключающие элементы U, V и W представляют собой переключающие элементы, расположенные соответственно в фазе U, фазе V и фазе W по верхнему плечу обратного преобразователя 4, и переключающие элементы X, Y и Z представляют собой переключающие элементы, расположенные соответственно в фазе U, фазе V и фазе W нижнего плеча обратного преобразователя 4.

Конфигурации участка 40 расчета команды вторичного магнитного потока и участка 50 генерирования команды напряжения/сигнала ШИМ, которые представляют собой важные компоненты изобретения, будут описаны ниже.

На фиг.2 показан вид, представляющий пример конфигурации участка 40 расчета команды вторичного магнитного потока в соответствии с данным вариантом воплощения.

Как показано на фиг.2, напряжение Efc конденсатора, команду Tm* крутящего момента, угловую частоту ω обратного преобразователя, команду φ2Р* включения вторичного магнитного потока и команду φ2В* вторичного магнитного потока торможения вводят в участок 40 расчета команды вторичного магнитного потока.

Участок 41 расчета максимального выходного напряжения рассчитывает максимальное значение VMmax выходного напряжения VM обратного преобразователя в соответствии с Уравнением (13), приведенным ниже, используя напряжение Efc конденсатора.

Здесь VMmax представляет собой максимальное напряжение, которое обратный преобразователь может выводить из напряжения Efc конденсатора, и оно представляет собой значение, когда обратный преобразователь 4 работает в одноимпульсном режиме, в котором форма колебаний выходного линейного межфазного напряжения представляет собой колебания с прямоугольной волной проводимости 120°.

Уравнение (13), показанное выше, представляет собой уравнение, также раскрытое в Непатентном документе 1, указанном выше, и оно было получено как компонент основной волны, когда колебания с прямоугольной волной проводимости 120° разлагают с помощью ряда Фурье.

Команда φ2Н* вторичного магнитного потока, которая требуется как раз для того, чтобы уравнять выходное напряжение VM обратного преобразователя так, чтобы оно совпало с максимальным значением VMmax, рассчитывают с помощью участка 42 расчета команды вторичного магнитного потока максимального напряжения, в соответствии с Уравнением (14), приведенным ниже, используя максимальное значение VMmax выходного напряжения VM обратного преобразователя, рассчитанного в соответствии с Уравнением (13), приведенным выше, команду Tm* крутящего момента, угловую частоту ω обратного преобразователя и постоянные двигателя 6.

где определены

Поскольку Уравнение (14), приведенное выше, представляет собой важное уравнение для построения изобретения, ниже будет кратко описан процесс его вывода.

При условии, что изменение времени вторичного магнитного потока оси d является умеренным, переходным членом из уравнения цепи (известно) двигателя 6 пренебрегают в состоянии, когда управление вектором устанавливают по осям d-q, затем напряжение Vd оси d двигателя 6 может быть получено в соответствии с Уравнением (15), приведенным ниже, и напряжение Vq оси q двигателя 6 может быть получено в соответствии с Уравнением (16), приведенным ниже:

где Vd представляет собой напряжение оси d двигателя 6, и Vq представляет собой напряжение оси q двигателя 6.

Кроме того, находим приведенное ниже Уравнение (17) из уравнения цепи (известно) двигателя 6:

Здесь, в Уравнении (17), приведенном выше, ϕ2 представляет собой вторичный магнитный поток по оси d двигателя 6.

Здесь, пренебрегая переходным членом Уравнения (17), приведенным выше, при условии, что изменение вторичного магнитного потока ϕ2 по оси d умеренное, получаем Уравнение (18), приведенное ниже, которое представляет собой реляционное выражение тока Id оси d и вторичного магнитного потока ϕ2 оси d:

В случае когда управление вектором установлено, определяем Уравнение (19), приведенное ниже (известно), которое представляет собой реляционное выражение тока Iq оси q и крутящего момента Tm:

В результате модификации приведенного выше Уравнения (19) получаем Уравнение (20), приведенное ниже:

Путем подстановки Уравнения (18), приведенного выше, которое представляет собой реляционное выражение тока Id оси d и вторичного магнитного потока ϕ2 оси d, в Уравнение (20), приведенное выше, которое представляет собой реляционное выражение тока Iq оси q и крутящего момента Tm, в Уравнение (15) и Уравнение (16), получаем Уравнение (21) и Уравнение (22), приведенные ниже, как напряжение осей d-q двигателя 6:

Здесь пусть VM² представляет собой значение суммы квадрата Уравнения (21), приведенного выше, и квадрата Уравнения (22), приведенного выше, тогда получаем приведенное ниже Уравнение (23).

Следует отметить, что VM представляет собой напряжение двигателя 6 и, поскольку напряжение двигателя 6 равно выходному напряжению обратного преобразователя 4, в следующем описании используется термин "выходное напряжение VM обратного преобразователя".

Путем умножения обеих сторон Уравнения (23), приведенного выше, на ϕ2² для преобразования получаем квадратное уравнение в отношении вторичного магнитного потока ϕ2 оси d двигателя 6.

При поиске решения получаем Уравнение (24), приведенное ниже.

где определяем

Следует понимать, что Уравнение (24) выражает взаимосвязь между вторичным магнитным потоком ϕ2 оси d двигателя 6, выходным напряжением VM обратного преобразователя и угловой частотой ω обратного преобразователя, крутящим моментом Tm двигателя 6 и постоянными (R1, L1, L2 и М) двигателя 6.

Путем подстановки максимального значения VMmax, как выходного напряжения VM обратного преобразователя, в Уравнение (24), приведенное выше, выражают взаимосвязь между генерируемым крутящим моментом Tm двигателя 6 при VMmax, вторичным магнитным потоком ϕ2 по оси d и угловой частотой ω обратного преобразователя.

Для применения этой взаимосвязи в конце управления путем замены вторичного магнитного потока ϕ2 оси d в Уравнении (24), приведенном выше, командой ϕ2Н* вторичного магнитного потока максимальным напряжением и замены крутящего момента Tm командой Tm* крутящего момента получаем Уравнение (14), приведенное выше.

Как можно понять из приведенного выше, команда ϕ2Н* вторичного магнитного потока максимального напряжения, полученная в соответствии с Уравнением (14), приведенным выше, представляет собой команду вторичного магнитного потока, которая требуется как раз для того, чтобы уравнять выходное напряжение VM обратного преобразователя с максимальным значением VMmax, которое может выводить обратный преобразователь, при условии, что двигатель 6 работает с командой Tm* крутящего момента при угловой частоте ω обратного преобразователя.

Другими словами, команда VM* выходного напряжения обратного преобразователя, рассчитываемая устройством 100 управления вектором, с использованием команды ϕ2Н* вторичного магнитного потока максимального напряжения принимает значение, которое необходимо как раз для того, чтобы уравнять выходное напряжение VM обратного преобразователя с максимальным значением VMmax, которое может выводить обратный преобразователь, и команда VM* выходного напряжения обратного преобразователя никогда не будет отклоняться от максимального значения VMmax, которое может выводить обратный преобразователь.

Обычно применяют определенное номинальное значение вторичного магнитного потока в двигателе 6 с момента включения двигателя 6 до тех пор, пока не произойдет насыщение выходного напряжения обратного преобразователя.

Обычно гарантируют, чтобы номинальный вторичный магнитный поток был наибольшим возможным при условии, когда в центральном сердечнике двигателя 6 не происходит магнитное насыщение.

Оптимальное значение отличается во время подачи питания и во время регенерации двигателя 6. В соответствии с этим, как показано на фиг.2, команду ϕ2Р* номинального вторичного магнитного потока при включенном питании используют во время работы с подачей питания, а команду ϕ2В* номинального вторичного магнитного потока в режиме регенерации используют во время регенерации путем переключения с одного режима на другой с помощью переключателя 43, а вывод переключателя 43 определен как команда ϕ2С* номинального