DE69007601T2

DE69007601T2 - Induktionsmotorregler mit Temperaturkompensation.

Info

Publication number: DE69007601T2
Application number: DE69007601T
Authority: DE
Inventors: Tetsuaki Nagano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07110160B2; US5160878A; HK1007040A1; DE69007601D1; JPH03195386A; EP0436138A1; EP0436138B1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Induktionsmotor- Antriebsregler und insbesondere einen Antriebsregler, der die Durchführung einer exakten Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit eines Induktionsmotors unter Anwendung von Vektorsteuerung ohne einen Geschwindigkeitsdetektor erlaubt, wenn ein primärer Widerstandswert oder ein sekundärer Widerstandswert des Induktionsmotors sich aufgrund der Temperatur ändert.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das einen Induktionsmotor- Antriebsregler zeigt, der in JP Patent Disclosure Bulletin Nr. 1989-043097 angegeben ist. Bei diesem Antriebsregler ist ein Dreiphasen-Induktionsmotor 1 geschaltet, um das Ausgangssignal eines Leistungsverstärkers 2 zu empfangen, der unter Steuerung eines Koordinatenumrechners 3 arbeitet. Der Koordinatenumrechner 3 rechnet Primärspannungsbefehlswerte vde*s und vqe*s (nachstehend bezeichnen die unteren Indizes de*s und qe*s primäre Komponenten entlang de- und qe-Achsen) entlang orthogonalen Koordinatenachse (de-qe-Achsen) um, die sich mit einer primären Kreisfrequenz ω drehen. Der Leistungsverstärker 2 und der Koordinatenumrechner 3 bilden eine Stromversorgungseinrichtung. Ein zweiter Koordinatenumrechner 4 ist wirksam, um den Drehstrom am Eingang (d. h. die Primärströme iu, iv, iw) in eine Erregerstromkomponente ides und eine Drehmomentstromkomponente iqes, d. h. in Primärströme entlang den de-qe-Achsen, umzurechnen. Ein dritter Koordinatenumrechner 5 ist wirksam, um die Drehstromspannungen am Motoreingang (d. h. die Primärspannungen vu, vv, vw) in Primärspannungen vdes und vqes entlang den de-qe-Achsen umzurechnen. Eine Erzeugungseinrichtung 6 für aquivalenten Fluß ist wirksam, um Äquivalenzwerte des sekundären verketteten Magnetflusses (SLMF) λ'der, λ'qer (nachstehend bedeuten die unteren Indizes der und qer sekundäre Komponenten entlang der de- und qe-Achse) aufgrund der Primärspannungen zu erzeugen. Eine Magnetfluß/Schlupffrequenz-Schätzeinrichtung 7 ist aufgrund der Erregerstromkomponente und der Drehmomentstromkomponente wirksam, um einen Schätzwert der des sekundären verketteten Magnetflusses und einen Schätzwert ωs der Schlupffrequenz in einem vektorgesteuerten Zustand zu erzeugen. Eine Flußschätzeinrichtung 8 erzeugt Schätzwerte 'der und 'qer der Äquivalenzwerte des sekundären verketteten Magnetflusses. Eine Drehgeschwindigkeits- Schätzeinrichtung 9 ist aufgrund der Schätzwerte von der Flußschätzeinrichtung 8 und der Erzeugungseinrichtung 6 für äquivalenten Fluß wirksam, um einen Schätzwert ωr der Drehwinkelgeschwindigkeit des Induktionsmotors 1 zu erzeugen. Der Wert ω wird an einem Addierer 12 gebildet durch Addition von ωr und ωs und wird einem Integrierer 10 zugeführt, dessen Ausgangssignal Θ einem trigonometrischen Funktionsgenerator 11 zugeführt wird, dessen Sinus- und Cosinus-Ausgangssignale dem Umrechner 5 zugeführt werden. Ein Addierglied 12, Subtrahierglieder 13 und 14 und PI(Proportional-Integral)-Kompensatoren 15 und 16 vervollständigen die Schaltung.
Im Betrieb empfängt die Erzeugungseinrichtung 6 für äquivalenten Fluß die Primärspannungen vdes, vqes, die Primärströme ides, iqes und die primäre Kreisfrequenz ω und erzeugt Äquivalenzwerte λ'der und λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses nach Maßgabe der Matrixgleichung (1):
wobei s , Ls, Lr, M und Festwerte des Primärwiderstands, der Primärinduktivität, der Sekundärinduktivität, der gegenseitigen Induktivität und der Streuzahl des Induktionsmotors 1 sind. Ferner ist P ein Differentialoperator, und T ist eine Zeitkonstante der Verzögerung erster Ordnung. Die Magnetfluß/Schlupffrequenz-Schätzeinrichtung 7 empfängt die Primärströme ides, iqes und erzeugt einen Schätzwert der des sekundären verketteten Magnetefluses (SLMF) und den Schätzwert ωs der Schlupffrequenz im vektorgesteuerten Zustand nach Maßgabe der Gleichungen (2) und (3):
wobei r der Festwert des Sekundärwiderstands des Induktionsmotors 1 ist.
Die Flußschätzeinrichtung 8 empfängt den Schätzwert der des sekundären verketteten Magnetflusses und die primäre Kreisfrequenz ω und erzeugt die Schätzwerte 'der und 'qer der Äquivalenzwerte des sekundären verketteten Magnetflusses nach Maßgabe der Matrixgleichung (4):
Die Drehwinkelgeschwindigkeits-Schätzeinrichtung 9 empfängt die Äquivalenzwerte λ'der, λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses, die geschätzten Äquivalenzwerte 'der, 'qer des sekundären verketteten Magnetflusses, einen festen Sekundärwiderstandswert r und den Schlupffrequenz-Schätzwert ω und bestimmt den Schätzwert ωr der Drehwinkelgeschwindigkeit des Induktionsmotors 1 entsprechend Gleichung (5):
wobei K eine positive Konstante ist.
Das Addierglied 12 addiert den Schätzwert ωr der Drehwinkelgeschwindigkeit und den Schätzwert ωs der Schlupfkreisfrequenz und gibt die primäre Kreisfrequenz ω ab. Der Integrierer 10 integriert die primäre Kreisfrequenz ω und gibt ein Phasensignal Θ ab. Der trigonometrische Funktionsgenerator 11 erhält das Phasensignal Θ und gibt einen entsprechenden sinΘ- und cosΘ-Wert ab.
Das Subtrahierglied 13 und der PI-Kompensator 15 führen eine Rückkopplungsregelung aus, so daß die Erregungsstromkomponente ides einem Befehlswert ides* folgen kann. Das Subtrahierglied 14 und der PI-Kompensator 16 führen eine Rückkopplungsregelung aus, so daß die Drehmomentstromkomponente iqes einem Befehlswert iqes* folgen kann.
Wenn jedoch der tatsächliche Induktionsmotor mit diesem Induktionsmotor-Antriebsregler geregelt wird, sind die Temperaturen des Primärwiderstandswerts Rs (der Index s bezieht sich auf den Stator als die Widerstandsquelle) und des Sekundärwiderstandswerts Rr (der Index r bezieht sich auf den Rotor als die Widerstandsquelle) des Induktionsmotors zwischen 0 ºC und ca. 120 ºC veränderlich nach Maßgabe des Lastzustands, der Umgebungstemperatur und anderer Bedingungen. Angenommen, daß die Widerstandswerte bei beispielsweise 60 ºC zentriert sind, variieren sie um ungefähr 20 % höher oder niedriger. Wenn man den Differentialterm im stabilen Zustand wegläßt, wird der Ausdruck der Äquivalenzwerte λ'der, λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses, repräsentiert durch die Gleichung (1), in die Gleichung (6) umgewandelt:
Bei Nichtbeachtung des Differentialterms wird der Schätzwert pωs der Schlupfkreisfrequenz im stabilen Zustand nach Maßgabe der Gleichungen (2) und (3) zu Gleichung (7):
Da die Gleichung (6) einen festen Primärwiderstandswert s und die Gleichung (7) einen festen Sekundärwiderstandswert r enthält, wird bei Auftreten eines Fehlers infolge von Temperaturänderungen zwischen den festen Primär- und Sekundärwiderstandswerten s, r und den tatsächlichen Primär- und Sekundärwiderstandswerten Rs, Rr des Induktionsmotors 1 die Betriebsgenauigkeit der Äquivalenzwerte λ'der, λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses und des Schätzwerts ωs der Schlupffrequenz herabgesetzt. Außerdem hat in Glei-chung (6), da ω Ls kleiner als der feste primäre Widerstandswert s in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich wird, der Fehler im Primärwiderstandswert Rs einen größeren Einfluß auf die Äquivalenzwerte λ'der, λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses. Da somit die Drehwinkelgeschwindigkeits-Schätzeinrichtung 9 ihre Werte unter Anwendung der Gleichung (5) berechnet, die die Äquivalenzwerte λ'der, λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses, den Schätzwert ωs der Schlupffrequenz und den festen Sekundärwiderstandswert r enthält, tritt ein Schätzfehler, der im niedrigen Geschwindigkeitsbereich besonders groß ist, in dem Schätzwert ωr der Drehwinkelgeschwindigkeit auf. Der Fehler ergibt sich aufgrund der Änderungen des Primärwiderstandswerts Rs und des Sekundärwiderstandswerts Rr entsprechend der Temperatur und resultiert in einer instabilen Regelung.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des vorstehenden Systems durch Bereitstellen eines Induktionsmotor-Antriebsreglers zu überwinden, der eine genaue Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit des Induktionsmotors zuläßt, und zwar ungeachtet irgendeiner Änderung des primären oder des sekundären Widerstandswerts des Induktionsmotors mit der Temperatur.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Induktionsmotor-Antriebsregler anzugeben, der eine genaue Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit bei niedrigen Motordrehzahlen zuläßt.
Gemäß der Erfindung wird ein Induktionsmotor-Antriebsregler angegeben, der folgendes aufweist: eine Erzeugungseinrichtung für äquivalenten Fluß, die auf einen vorgegebenen primären Widerstandswert anspricht und wirksam ist, um eine Flußmenge zu bestimmen, die einem sekundären verketteten Magnetfluß eines Induktionsmotors äquivalent ist, der einen Vektor in der gleichen Richtung wie eine Drehmomentkomponente eines dem Induktionsmotor zugeführten Primärstroms hat, und eine Erzeugungseinrichtung für geschätzten Fluß, um Werte der Flußmengen zu schätzen, die äquivalent dem sekundären verketteten Magnetfluß des Induktionsmotors sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung vorgesehen ist, um den vorgegebenen primären Widerstandswert des Induktionsmotors nach Maßgabe einer Differenz zwischen dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung für äquivalenten Fluß und dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung für geschätzten Fluß zu modifizieren.
Außerdem umfaßt die Erfindung einen Induktionsmotor-Antriebsregler, der die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist, und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Bevorzugt ist ein Ausgleichselement mit der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung verbunden, und eine Einrichtung zum Bestimmen der Polarität einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors ist vorgesehen, wobei die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung wirksam ist, um die Polarität der Differenz zwischen dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung für äquivalenten Fluß und dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung für geschätzten Fluß nach Maßgabe der Polarität einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors zu ändern und das Resultat über das Ausgleichselement abzugeben.
Bevorzugt ist außerdem eine Einrichtung vorgesehen zum Bestimmen der Größe einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors, und die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung spricht auf die Bestimmungseinrichtung an und ist wirksam, um den vorgegebenen Primärwiderstandswert nur dann zu modifizieren, wenn der Betrag der primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.
Ebenfalls bevorzugt ist die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung wirksam, um einen vorhergehenden modifizierten Primärwiderstandswert zu speichern und den vorhergehenden Wert abzugeben, wenn die primäre Kreisfrequenz den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Sekundärwiderstandsvorgabeeinrichtung vorgesehen, um einen vorgegebenen Sekundärwiderstandswert des Induktionsmotors nach Maßgabe eines modifizierten Primärwiderstands auszugleichen, der von der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung abgegeben wird. Die Einrichtung zur Erzeugung einer äquivalenten Flußmenge erzeugt bei der Erfindung Flußmengen, die dem sekundären verketteten Magnetfluß des Induktionsmotors äquivalent sind, der einen Vektor in der gleichen Richtung wie die Drehmomentstromkomponente des Primärstroms hat, der dem Induktionsmotor zugeführt wird, und die Schätzwerterzeugungseinrichtung erzeugt Schätzwerte von Mengen, die dem sekundären verketteten Magnetfluß des Induktionsmotors äquivalent sind. Die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung gleicht den vorbestimmten festen Primärwiderstandswert des Induktionsmotors nach Maßgabe der Differenz zwischen dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung für die äquivalente Menge und dem Ausgang der Schätzwerterzeugungseinrichtung aus, um den Vorgabewiderstandswert an den tatsächlichen Primärwiderstandswert des Induktionsmotors anzupassen.
Die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung kann den Primärwiderstandsvorgabebetrieb anhalten und den Ausgang der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung zum Zeitpunkt eines solchen Anhaltens abgeben, wenn ein Absolutwert der primären Kreisfrequenz oder ein geschätzter Drehwinkelgeschwindigkeitswert des Induktionsmotors gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dieses Merkmal vermeidet den Ausgleichsbetrieb in einem Bereich, in dem die Änderung des Primärwiderstandswerts des Induktionsmotors infolge der Temperatur vernachlässigt werden kann. Die Sekundärwiderstandsvorgabeeinrichtung zum Ausgleich des vorbestimmten unveränderlichen Sekundärwiderstandswerts des Induktionsmotors nach Maßgabe des Ausgangs der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung paßt den unveränderlichen Sekundärwiderstandswert an den Sekundärwiderstandswert des Induktionsmotors an.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das einen Induktionsmotor- Antriebsregler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das eine Schaltungseinzelheit einer Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 3(a) und 3(b) Diagramme, die die Beziehung zwischen Motorstrom- und Magnetflußwerten zeigen, wenn ein fester Primärwiderstandsvorgabewert nicht mit einem Ist-Primärwiderstandswert übereinstimmt;
Fig. 4(a) und 4(b) Diagramme, die die Beziehungen zwischen den Parametern von Fig. 3 zeigen, wenn sie nach Maßgabe der Polarität einer primären Kreisfrequenz umgewandelt sind;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das einen Induktionsmotor- Antriebsregler gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Schaltungseinzelheit einer Sekundärwiderstandsvorgabeeinrichtung gemaß Fig. 5;
Fig. 7 ein Blockdiagramm, ds einen Induktionsmotor-Antriebsregler gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Schaltungseinzelheit einer Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung gemäß Fig. 7; und
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Induktionsmotor-Antriebsreglers als Hintergrund für die Erörterung der Erfindung.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Induktionsmotor-Antriebsreglers gemäß der Erfindung zeigt. Gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 9 bezeichnen gleiche Teile, die nicht erneut beschrieben werden. Fig. 1 weist jedoch außerdem eine Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 auf, die Eingänge von der SLMF-Schätzeinrichtung 8, der SLMF-Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung 6 und dem Addierglied 12 empfängt, um einen Primärwiderstandsvorgabewert s zu erzeugen.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Einzelheit der Schaltung der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 zeigt, wobei ein Vergleicher 19 das Vorzeichen der primären Kreisfrequenz ω beurteilt und -1 für eine positive Frequenz und +1 für eine negative Frequenz und Null abgibt, wenn sie Null ist. Ein Subtrahierglied 20 empfängt die Ausgangssignale von der SLMF-Schätzeinrichtung 8 und der SLMF-Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung 6, gibt die Differenz in ein Multiplizierglied 21 ein, das außerdem das Frequenzvorzeichensignal ω empfängt, und gibt sein Ausgangssignal an einen Integrierer 22 ab, der als Ausgleichselement wirkt. Der Integrierer 22 empfängt außerdem Rso, einen Anfangswert für den Integrierer 22. Wenn das Ausgangssignal des Multiplizierglieds 21 negativ ist, wird s verringert, und wenn das Ausgangssignal positiv ist, wird s erhöht.
Im Betrieb besteht eine Beziehung zwischen den Äquivalenzmengen des sekundären verketteten Magnetflusses λ'der, λ'qer und den Schätzwerten λ'der, λ'qer der Äquivalenzmengen des sekundären verketteten Magnetflusses. Es besteht eine Differenz zwischen Komponenten, die den gleichen Vektor wie der Drehmomentkomponentenstrom iqes haben, d. h. λ'qer - 'qer. Diese Differenz hat eine Beziehung relativ zu Rs - s, wie durch die Gleichung (8) angegeben ist, in einem stabilen Zustand, wenn ein Primärwiderstandsvorgabewert s dem Ist- Primärwiderstandswert Rs des Induktionsmotors 1 nicht entspricht.
In dieser Gleichung wird das obere Vorzeichen von (± oder&supmin;+) bei ω> 0 verwendet, und das untere Vorzeichen wird bei ω< 0 verwendet.
In der Gleichung ist pωs die Ist-Schlupffrequenz und ist gegeben als die Lösung der Gleichung in Gleichung (9):
wobei das obere Vorzeichen von (± oder&supmin;+) bei ω> 0 und das untere Vorzeichen bei ω< 0 verwendet wird.
Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen eine Beziehung zwischen iqes/ides und λ'qer - λ'qer, wenn die primäre Kreisfrequenz ω auf einen Konstantwert geregelt wird, wenn der unveränderliche Primärwiderstandswert s dem Ist-Primärwiderstandswert Rs nicht entspricht. Fig. 3(a) zeigt den Fall von s> Rs, und Fig. 3(b) zeigt den Fall von s< Rs. Aus den Fig. 3(a) und 3(b) geht folgendes hervor: Wenn der unveränderliche Primärwiderstandswert s durch die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 eingestellt wird und die Größe λ'qer - 'qer zu Null vorgibt, entspricht der unveränderliche Primärwiderstandswert s dem Ist-Primärwiderstandswert Rs des Induktionsmotors 1. Auf diese Weise können die Äquivalenzmengen des sekundären verketteten Magnetflusses λ'der, λ'qer exakt erzeugt werden.
Aus den Fig. 3(a) und 3(b) und aufgrund des Betriebs gemäß Fig. 2 können Korrekturalgorithmen für den Primärwiderstandsvorgabewert Rs speziell wie folgt ausgelegt werden:
i) Verringern von s bei ω> 0 und (λ'qer - 'qer)> 0
ii) Erhöhen von s bei ω> 0 und (λ'qer - 'qer)< 0
iii) Erhöhen von s bei ω< 0 und (λ'qer - 'qer)> 0
iv) Verringern von s bei ω< 0 und (λ'qer - 'qer)< 0
Durch Eingeben der Äquivalenzmenge λ'qer des sekundären verketteten Magnetflusses, d. h. eines Ausgangswerts der SLMF-Äquivalenzerzeugungseinrichtung 6; des Schätzwerts 'qer der Äquivalenzmenge des sekundären verketteten Magnetflusses, d. h. eines Ausgangssignals der SLMF-Schätzwerterzeugungseinrichtung 8; und der primären Kreisfrequenz ω in die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 und Operieren auf diesen Werten nach Maßgabe der obigen Algorithmen (i)-(iv) kann die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 an die SLMF-Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung 6 einen unveränderlichen Primärwiderstandswert Rs liefern, der dem Ist-Primärwiderstandswert Rs des Induktionsmotors 1 entspricht. Eine Schaltung gemäß dem Blockdiagramm von Fig. 2 wird zur Durchführung der Algorithmen verwendet. In dieser Schaltung wird ein Ausgangssignal des Multiplizierglieds 21 erhalten durch Ändern der Polarität des Ausgangssignals λ'qer - 'qer des Subtrahierglieds 20 nach Maßgabe des Vorzeichens der primären Kreisfrequenz ω.
Die Charakteristiken des Ausgangssignals des Multiplizierglieds 21 sind in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt. Wie Fig. 4(b) zeigt, ist insbesondere der Ausgang des Multiplizierglieds 21 positiv, wenn der Primärwiderstandsvorgabewert s kleiner als der Primärwiderstandswert Rs des Induktionsmotors 1 ist. Wie Fig. 4(a) zeigt, ist der Ausgang negativ, wenn der Primärwiderstandsvorgabewert s größer als der Primärwiderstandswert Rs ist. Wenn der Ausgang des Multiplizierglieds 21 vom Integrierer 22 empfangen wird und der Ausgang des Integrierers 22 als der Primärwiderstandsvorgabewert s genutzt wird, ist der Integrierer 22 wirksam, um den Primärwiderstandsvorgabewert s zu erhöhen, wenn er kleiner als der Primärwiderstandswert Rs ist, und zu ver-ringern, wenn er größer als der Primärwiderstandswert Rs ist. Da also das Vorhandensein einer Differenz und ihr Vor-zeichen ohne weiteres bestimmt werden, kann der Primärwiderstandsvorgabewert s leicht gleich dem Primärwiderstandswert Rs des Induktionsmotors 1 gemacht werden. Bei der vorstehenden Ausführungsform ist zu beachten, daß jede Einrichtung, die eine Integrationsoperation ermöglicht, z. B. ein Proportional-Integrierer, der einen Integrierer und eine Proportionalitätskonstante in parallelen Zweigen hat, anstelle des Integrierers 22 verwendet werden kann.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Induktionsmotor- Antriebsregler gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei eine Sekundärwiderstandsvorgabeeinrichtung 18 hinzugefügt ist. Da gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 5 gleiche Teile bezeichnen, werden diese nicht erneut beschrieben.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das im einzelnen Schaltungselemente der Sekundärwiderstandsvorgabeeinrichtung 18 zeigt, in der ein Multiplizierglied 23 verwendet wird.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben. Die Korrektur des Primärwiderstandsvorgabewerts s braucht nicht beschrieben zu werden, da sie mit dem obigen Vorgang identisch ist.
Der Primärwiderstandswert Rs und der Sekundärwiderstandswert Rr des Induktionsmotors 1 können durch die Ausdrücke (10) und (11) repräsentiert werden unter der Annahme, daß ihre Werte bei einer bestimmten Referenztemperatur t* (ºC) jeweils Rs* bzw. Rr* sind:
wobei t1 (ºC) die Temperatur des Primärwiderstandswerts Rs, t2 (ºC) die Temperatur des Sekundärwiderstandswerts Rr und α (1/ºC) der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands des (primären oder sekundären) Widerstands ist. In diesen Gleichungen ist eine Konstante, die auf das leitfähige Material bezogen ist. Wenn man annimmt, daß t1 und t2 nahezu gleich sind, erhält man die Beziehung in Gleichung (12) aus den Gleichungen (10) und (11) zwischen dem Primärwiderstandswert Rs und dem Sekundärwiderstandswert Rr:
Durch Erzeugen eines Sekundärwiderstandsvorgabewerts Rr entsprechend der Gleichung (12) unter Nutzung des Primärwiderstandsvorgabewerts s, d. h. des Ausgangswerts der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17, wird der Sekundärwiderstandsvorgabewert r ungefähr an den Sekundärwiderstandswert Rr des Induktionsmotors 1 angepaßt, und die Erzeugung der Schlupffrequenz kann exakt durchgeführt werden.
Diese Operation wird in dem Element 18 ausgeführt, wie Fig. 6 zeigt. Dabei empfängt das Multiplizierglied 23 den Primärwiderstandsvorgabewert Rs, d. h. das Ausgangssignal der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17, multipliziert ihn mit einer Konstanten Rr*/Rs*, die in Gleichung (12) angegeben ist, und gibt das Resultat als einen Sekundärwiderstandsvorgabewert r ab.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Induktionsmotor-Antriebsreglers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei 24 eine Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung bezeichnet. Auch hier werden die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 5 verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen, die nicht erneut beschrieben werden.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das eine Schaltungseinzelheit der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 24 zeigt, wobei ein Schalter 26 verwendet wird. Gleiche Bezugszeichen in den Fig. 8 und 2 bezeichnen identische Teile.
Der Betrieb der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Es ist dabei zuerst zu beachten, daß in der Gleichung (6), wie bereits beschrieben, ω Ls erheblich größer als der Primärwiderstandsvorgabewert s wird, wenn der Absolutwert ºwº der primären Kreisfrequenz ω größer wird. In diesem Fall braucht der Primärwiderstandsvorgabewert s nicht korrigiert zu werden, wenn ω einen bestimmten Wert erreicht oder überschritten hat, weil die Änderungen des Primärwiderstands infolge der Temperatur nahezu keinen Einfluß auf die Operationsgenauigkeit der Äquivalente des sekundären verketteten Magnetflusses λ'der, λ'qer haben.
Gemäß Fig. 7 wirkt die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 24 wie die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung 17 nach Fig. 1, wenn ω kleiner als ein vorgegebener Wert (ω0> 0) ist, und unterbricht die Operation und hält den Ausgangswert zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Operation, wenn ω gleich wie oder größer als ω0 ist. Insbesondere, wie Fig. 8 zeigt, vergleicht der Vergleicher 25 den Absolutwert ω der primären Kreisfrequenz ω mit dem Vorgabewert ω0 und liefert ein Betätigungssignal an den Schalter 26, wenn ω gleich wie oder größer als ω0 ist. Der Shalter 26 liefert also Null, wenn der Vergleicher 25 ein Signal abgibt, und liefert das Ausgangssignal des Multiplizierglieds 21, wenn der Vergleicher 25 kein Ausgangssignal abgibt. Wenn daher der Absolutwert ω der primären Kreisfrequenz ω den Vorgabewert ω0 erreicht oder überschreitet, unterbricht der Integrierer 22 seine Integrationsoperation und hält den Ausgangswert zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Operation.
Es versteht sich, daß ein Vergleich durch den Vergleicher 25 zwischen dem Absolutwert ωr des Schätzwerts ωr der Drehwinkelgeschwindigkeit und dem Vorgabewert ω0 anstelle des Vergleichs zwischen dem Absolutwert ω der primären Kreisfrequenz ωω und dem Vorgabewert ω0 durchgeführt werden kann.
Es ist ersichtlich, daß die Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung einen Induktionsmotor-Antriebsregler angibt, der eine exakte Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit eines Induktionsmotors erlaubt durch Anpassen eines Primärwiderstandsvorgabewerts an einen Ist-Primärwiderstandswert des Induktionsmotors. Dieser exakte Betrieb erfolgt, weil der Antriebsregler eine Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung verwendet, um einen Wert zu erzeugen, der dem sekundären verketteten Magnetfluß des Induktionsmotors äquivalent ist, der einen Vektor in der gleichen Richtung wie eine Drehmomentkomponente eines dem Induktionsmotor zugeführten Primärstroms hat. Eine Schätzwerterzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Schätzwerten des Äquivalenzwerts des sekundären verketteten Magnetflusses des Induktionsmotors wird ebenfalls verwendet. Außerdem wird ein Primärwiderstandswert verwendet, der den vorbestimmten Primärwiderstand des Induktionsmotors nach Maßgabe der Differenz zwischen einem Ausgangswert einer Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung und dem einer Schätzwerterzeugungseinrichtung ausgleicht.
Ferner ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein Induktionsmotor-Antriebsregler angegeben wird, der eine genaue Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit des Induktionsmotors gewährleistet, weil die Primärwiderstandsvorgabeschaltung die Polarität der Differenz zwischen dem Operationsergebnis der Äquivalenzwerterzeugungseinrichtung und dem der Schätzwerterzeugungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Polarität der primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors ändert und dieses Ergebnis dann über ein Ausgleichselement abgibt.
Durch die Erfindung wird ferner ein Induktionsmotor-Antriebsregler angegeben, der die selektive Durchführung eine exakten Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit je nach Erfordernis ermöglicht, weil die Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung die Primärwiderstandsvorgabeoperation stoppt und den Ausgangswert des Primärwiderstands zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Operation hält, wenn ein Absolutwert der primären Kreisfrequenz oder ein Drehwinkelgeschwindigkeits- Schätzwert des Induktionsmotors gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Außerdem wird durch die Erfindung ein Induktionsmotor- Antriebsregler angegeben, der die exaktere Durchführung der Schätzung der Drehwinkelgeschwindigkeit ermöglicht durch Anpassen eines abgeleiteten Primärwiderstandswerts an einen Ist-Primärwiderstandswerts des Induktionsmotors und außerdem durch Anpassen eines abgeleiteten Sekundärwiderstandswerts an einen Ist-Sekundärwiderstandswert. Der Antriebsregler ist mit einem Sekundärwiderstandsvorgabeelement ausgestattet, um den vorgegebenen Sekundärwiderstandswert des Induktionsmotors nach Maßgabe eines Ausgangswerts der Primärwiderstandsvorgabeeinrichtung auszugleichen.

Claims

1. Induktionsmotor-Antriebsregler, der folgendes aufweist: eine Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß, die auf einen vorgegebenen primären Widerstandswert anspricht und wirksam ist, um eine Flußmenge zu bestimmen, die einem sekundären verketteten Magnetfluß eines Induktionsmotors (1) äquivalent ist, der einen Vektor in der gleichen Richtung wie eine Drehmomentkomponente eines dem Induktionsmotor (1) zugeführten Primärstroms hat, und eine Erzeugungsinrichtung (8) für geschätzten Fluß, um Werte der Flußmengen zu schätzen, die äquivalent dem sekundären verketteten Magnetfluß des Induktionsmotors (1) sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) vorgesehen ist, um den vorgegebenen primären Widerstandswert des Induktionsmotors (1) nach Maßgabe einer Differenz zwischen dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß und dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung (8) für geschätzten Fluß zu modifizieren.

2. Antriebsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichselement (22) mit der primären Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) verbunden ist und eine Einrichtung (19) zum Bestimmen der Polarität einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors (1) vorgesehen ist, wobei die primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) wirksam ist, um die Polarität der Differenz zwischen dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß und dem Ausgang der Erzeugungseinrichtung (8) für geschätzten Fluß nach Maßgabe der Polarität einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors (1) zu ändern und das Resultat über das Ausgleichselement (22) abzugeben.

3. Antriebsregler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (25) zum Bestimmen der Größe einer primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors (1) vorgesehen ist und die primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) auf die Bestimmungseinrichtung (25) anspricht und wirksam ist, um den vorgegebenen primären Widerstandswert nur dann zu modifizieren, wenn der Betrag der primären Kreisfrequenz des Induktionsmotors (1) einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.

4. Antriebsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) wirksam ist, um einen vorhergehenden modifizierten primären Widerstandswert zu speichern und den vorhergehenden Wert abzugeben, wenn die primäre Kreisfrequenz den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

5. Antriebsregler nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sekundäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (18) vorgesehen ist, um einen vorgegebenen sekundären Widerstandswert des Induktionsmotors (1) nach Maßgabe eines modifizierten primären Widerstands auszugleichen, der von der primären Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) abgegeben wird.

6. Antriebsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (18) einen Ausgleichsbetrag abgibt, der erhalten ist durch Multiplikation des Ausgangs der primären Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) mit einer vorbestimmten Konstanten.

7. Antriebsregler nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) wirksam ist, um den vorgegebenen primären Widerstandswert nur dann zu modifizieren, wenn der Absolutwert des geschätzten Werts der Drehwinkelgeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.

8. Antriebsregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) wirksam ist, um einen früheren modifizierten primären Widerstandswert zu speichern und den frühreren Wert abzugeben, wenn die primäre Kreisgeschwindigkeit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

9. Antriebsregler für einen Induktionsmotor (1), der aufgrund eines Dreiphaseneingangs wirksam ist und folgendes aufweist: eine erste Umrichtereinrichtung (3, 4, 5), um den Dreiphaseneingang in orthogonale Spannungs- und Stromwerte umzurichten, eine Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß, die auf die orthogonalen Spannungs- und Stromwerte anspricht, um Flußmengen zu erzeugen, die einem sekundären Verkettungsmagnetfluß des Motors (1) äquivalent sind, eine Erzeugungseinrichtung (8) für geschätzten Fluß, die auf die orthogonalen Stromwerte und einen sekundären Widerstandswert anspricht, um einen Schätzwert des äquivalenten sekundären Verkettungsmagnetflusses zu erzeugen, und eine Einrichtung (9), die auf die Erzeugungseinrichtung (8) für geschätzten Fluß und die Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß anspricht, um einen Schätzwert der Drehwinkelgeschwindigkeit zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Widerstandsvorgabeeinrichtung (17, 24) vorgesehen ist, die auf die Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß, die Erzeugungseinrichtung (8) für geschätzten Fluß und den primären Kreisfrequenzwert anspricht, um einen primären Widerstandswert zu erzeugen, der dem primären Ist-Widerstandswert des Induktionsmotors (1) im wesentlichen entspricht, wobei der primäre Widerstandswert in die Erzeugungseinrichtung (6) für äquivalenten Fluß eingegeben wird.

10. Verfahren zum Vorsehen einer dynamischen Vektorsteuerung eines Induktionsmotors (1), der aufgrund eines Dreiphaseneingangs wirksam ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Umrichten des Dreiphaseneingangs (iu, iv, iw, vu, vv, vw) in orthogonale Strom- bzw. orthogonale Spannungswerte (ides, iqes, vdes, vqes); Erzeugen von äquivalenten sekundären Verkettungsmagnetflußwerten (λ'der, λ'qer) aufgrund der orthogonalen Spannungswerte (vdes, vqes) und der orthogonalen Stromwerte (ides, iqes) und eines primären Widerstandswerts (Rs) des Induktionsmotors (1); Erzeugen von Schätzwerten von sekundärem Verkettungsmagnetfluß ( 'der, 'qer) aufgrund von mindestens den orthogonalen Stromwerten (ides, iqes); und Erzeugen eines Schätzwerts der Drehwinkelgeschwindigkeit ( ωr) des Motors (1) aufgrund von mindestens dem Schätzwert ( 'der, 'qer) des äquivalentem sekundären Verkettungsmagnetflusses und des äquivalenten sekundären Verkettungsmagnetflusses (λ'der, λ'qer); gekennzeichnet durch den Schritt: Erzeugen eines modifizierten vorbestimmten primären Widerstandswerts ( s) aufgrund von mindestens dem äquivalenten Wert des sekundären Verkettungsmagnetflusses (λ'der, λ'qer) und des Schätzwerts des äquivalenten sekundären Verkettungsmagnetflusses ( 'der, 'qer) und anschließendes Nutzen des modifizierten Werts bei der Erzeugung des äquivalenten Flußwerts (λ'der, λ'qer).

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Feststellen der Differenz zwischen dem äquivalenten Sekundärmagnetfluß (λ'der, λ'qer) und dem geschätzten äquivalenten Sekundärmagnetfluß ( 'der, 'qer), Feststellen der Polarität einer primären Kreisfrequenz (ω) des Induktionsmotors (1), Modifizieren der Differenz auf der Grundlage der festgestellten Polarität und Modifizieren des primären Widerstandswerts ( s) nach Maßgabe des modifizierten Differenzwerts.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert mit einem Vorzeichen auf der Basis des Polaritätsfeststellungsschritts versehen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Erzeugen eines sekundären Widerstandswerts ( r) nach Maßgabe des modifizierten primären Widerstandswerts ( s) und Modifizieren eines Schätzwerts der Drehwinkelgeschwindigkeit ( ωr) und eines Schätzwerts der Schlupfkreisfrequenz ( ωs) auf der Grundlage des sekundären Widerstandswerts ( r).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: Detektieren, ob der Drehwinkelgeschwindigkeitswert ( ωr ) oder der primäre Winkelfrequenzwert ( ω ) gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (ωo) ist, und, wenn er größer ist, Unterbrechen des Primärwiderstands-Modifizierungsvorgangs und Halten und Abgeben des Ausgangssignals der Operation zu dem Zeitpunkt, zu dem die Operation unterbrochen worden ist.