[发明专利]用于确定感应电动机的转矩的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定感应电动机的转矩的方法，其中，由定子端电压和定子端电流通过积分并随后进行高通滤波，求出定子的交链式磁通量经滤波后无直流分量的空间矢量。此外本发明还涉及一种附属的实施本发明方法的装置，它具有一个用于测量定子端电压和定子端电流的测量装置，以及一个用于计算定子的交链式磁通量经滤波后的空间矢量的计算装置。

对于感应电动机的驱动任务来说，有关感应电动机输出转矩的认识是比较重要的，因为只有在具备这样一种认识的前提下，才能有针对性地调节感应电动机的转矩。例如由DE4229554C2以及JP56-79223A公开了一些用于确定在上述类型的感应电动机中的转矩的装置，其中，借助于电子器件在一个所谓的计算线路中算出转矩。在上述两个专利文献中，为了在确定定子的交链式磁通量时抑制直流分量，采用电子式高通滤波器。

由EP0621680A1公开了一种转矩间接调节装置，其中，在三相中的至少一相中的有功功率被调节到一个恒定值。其缺点是，在有功功率和转矩间没有直接关系，因此利用公知的方法只能被迫不精确地对转矩进行调节。

利用定子的交链式磁通量和定子电流用于确定转矩的另一种方法(亦即通过测量纯粹的电量值而不另外采用一个转矩传感器)，例如已由德国专利申请公开。其目的在于，通过使定子和转子的磁通同步，将转矩调节为0。此时，定子的交链式磁通量的空间矢量按转子角速度旋转，这样间接地利用变频器电压的基频就能计算出电机的转速。但这篇文献却没有描述怎样确定定子的交链式磁通量，以及怎样不会积累在获取和处理测量值时被迫产生的误差，从而避免在确定转矩时有不能容忍的误差出现。

本发明的目的在于，提供一种仅仅采用电量值尽可能简单和精确的用于确定感应电动机的转矩的方法，其中，因数字积分和必要的高通滤波引起的误差在很大程度上会得到校正。

此外，本发明的目的还在于提供一种实施本发明方法的装置。

本发明的第一个目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。在本发明的用于确定感应电动机的转矩的方法中，由定子端电压和定子端电流通过数字积分和随后进行高通滤波，计算出定子的交链式磁通量的空间矢量，然后乘上一个复合校正系数计算出转矩。通过乘上复合校正系数，由数字积分和高通滤波引起的关于电网电压的基波的幅值和相位误差得以校正。由此计算出一个在电网电压的基波的幅值和相位方面比较精确的交链磁通量值。

本发明的目的基于前言所述类型的方法这样来实现，即，使空间矢量乘上一个复合校正系数，之后再计算出转矩。在相应的装置中，设置一个计算装置，利用它，除了计算出经滤波后得到的空间矢量外，它还将该空间矢量直接乘以一个复合校正系数，并同时可由该乘积计算出转矩。

通过高通滤波可一方面补偿在测量电流和电压值时产生的误差，另一方面补偿因下列情况产生的误差，即，由于温度随不同的运行条件改变，计算定子磁通量所需的定子绕组的欧姆电阻值无法精确获知。此外，通过高通滤波对积分时的剩余误差予以补偿，避免了所计算出的定子的交链磁通量值有残余的偏差或漂移。而这样的偏差或漂移可能会导致在确定转矩时有残余的或扩大的误差。

在本发明方法的一个优选的设计中，具体实施下列步骤：

a)按预定的时间间隔对定子的端电压和端电流进行测量，

b)由定子的端电压和端电流的测量值计算出定子电压或定子电流的空间矢量，

c)由定子电压或定子电流的空间矢量和一个用于定子交链磁通量的空间矢量的初始值，通过数字积分求出定子交链磁通量的一个未滤波的空间矢量，

d)定子交链磁通量的未滤波的空间矢量为了高通滤波乘上一个预定的滤波系数，

e)以这种方法求得的定子交链磁通量的滤波后的空间矢量被用作下面数字积分的初始值，并

f)为了计算出感应电动机的实际转矩而乘上一个复合校正系数。

在上述方法中，采用一种利用按预定的时间间隔扫描的电流和电压信号来确定交链磁通量的数字积分方法。