[发明专利]用于感应电动机的无传感器向量控制装置

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于感应电动机的控制装置，并且更具体地涉及一种包括用于在无传感器向量运算期间实时地估算感应电动机的参数变化的方法的用于感应电动机的无传感器向量控制装置。

背景技术

通常，感应电动机包括缠绕有绕组的定子和由铝导体或铁芯形成的转子。感应电动机是一种配置为通过产生安装在定子上的绕组的电流的周期性变化和响应于电流变化而根据磁场的恒定变化产生转子上的转矩来获得旋转力的机器。

一般来说，通用逆变器通常用于驱动三相感应电动机，并且特别地，通用逆变器通常用于使用感应电动机、吊装负荷或电动车辆的牵引负荷的变速驱动领域。通常基于向量控制或FOC（场定向控制（Field Oriented Control））算法来实施感应电动机的操作，并且不使用位置传感器的无位置传感器向量控制在空间上存在约束或需要降低系统成本的应用领域中主要用作用于感应电动机的控制方法。

然而，在鼠笼式感应电机（squirrel case induction machine）的参数之中，当响应于负载和速度的变化而改变感应电动机内的温度时，由于内部电路引起定子电阻值和转子电阻值变化，并且感应电动机的温度上升导致定子电阻的变化。因为通常用作感应电动机驱动方法的向量控制在很大程度上取决于电动机参数，所以转子电阻的波动会使控制性能降级。

发明内容

本公开的示例性方案是基本上解决至少上述问题和/或缺点并且是提供至少下面提到的优势。因此，本公开旨在提供用于感应电动机的无传感器向量控制装置，所述用于感应电动机的无传感器向量控制装置能够通过实时地估算感应电动机的参数的变化来增强无传感器向量控制性能。

在本发明的一个总的方案中，提供了一种用于感应电动机的无传感器向量控制装置（下文中称为“装置”），所述装置包括：

电流控制器，其配置为使用同步参考系中的d轴电流参考和q轴电流参考而输出同步参考系中的d轴电压和q轴电压；

第一相位转换单元，其配置为将来自所述电流控制器的输出电压转换成固定参考系中的电压；

逆变器，其配置为通过接收所述第一相位转换单元的所述输出而施加电压至感应电动机；

第二相位转换单元，其配置为将基于自所述逆变器施加至所述感应电动机的所述电压所测量到的相电流转换成所述同步参考系中的d轴电流和q轴电流；

转子速度与位置估算器，其被配置为测量所述感应电动机的转子速度和转子磁通并且通过使用所述相电流和所述第一相位转换单元的输出值来估算转子位置并且使用所述输出值来估算转子位置；以及

定子电阻与角误差估算器，其被配置为通过接收从所述电流控制器输入的同步参考系的d轴电流指令和q轴电流指令和从所述电流控制输出的所述同步参考系的d轴电压和q轴电压来计算所述感应电动机的定子电阻和角误差，并且被配置为将所述定子电阻提供给所述转子速度与位置估算器。

优选地，但不是必要的，所述装置可以进一步包括用于每相的电流测量器，所述电流测量器配置为使用所述逆变器的输出电压来测量施加至所述感应电动机的相电流。

优选地，但不是必要的，所述装置可以进一步包括第一磁通角补偿器，其配置为通过使用所述定子电阻与角误差估算器所提供的每个误差来补偿所述第一相位转换单元所使用的转子磁通角。

优选地，但不是必要的，所述装置可以进一步包括第二磁通角补偿器，其配置为通过使用所述定子电阻与角误差估算器所提供的每个误差来补偿所述第二相位转换单元所使用的转子磁通角。

优选地，但不是必要的，所述定子电阻与角误差估算器可以包括：角速度误差估算器，其配置为使用所述电流控制器的输出电压和从所述第二相位转换单元施加至所述电流控制器的反馈电流来估算所述感应电动机的角速度误差；以及定子电阻估算器，其配置为使用所述电流控制器的输出电压和从所述第二相位转换单元施加至所述电流控制器的反馈电流来实时地估算定子电阻值。

优选地，但不是必要的，所述定子电阻与角误差估算器可以进一步包括：第一开关，其配置为选择性地提供所述角速度误差估算器所估算的角速度误差；补偿器，其配置为确定由所述第一开关所提供的所述角速度误差所确定的角速度补偿量；积分器，其配置为根据所述角速度补偿量来计算角误差，所述角速度补偿量是所述补偿器的输出；以及第二开关，其配置为将所述定子电阻估算器所提供的定子电阻值选择性地提供给所述转子速度与位置估算器。