專利名稱：電力變換部控制裝置、電動機特性測定方法
技術領域：
本發明涉及能夠應用于對變換向交流電動機供給的電力的電力變換部進行控制來測定交流電動機的電動機特性的情況的電力變換部控制裝置、電動機特性測定方法以及程序。
背景技術：
一般而言，對使鋼板移動到軋制機的軋制輥等進行旋轉驅動的交流電動機進行向量控制來驅動已經成為主流。在此，為了利用向量控制裝置來進行交流電動機的向量控制， 需要基于成為控制對象的交流電動機特有的電動機常數來設定向量控制所需要的控制常數。為此，操作員預先獲取電動機常數的設計值，并且在根據各種電阻測定試驗、無負載試驗、鎖定試驗的測定結果運算出電動機常數的基礎上設定控制常數。電動機常數例如包括: 作為初級側的直流電阻的初級電阻(A)、作為次級側的直流電阻的次級電阻OV )、初級和次級的合成電阻(ro = Γ!+Γ2;)、初級和次級的合成漏電感(Lo =L1+!^')等。另夕卜，為了對交流電動機進行向量控制，需要對額定轉矩電流和額定勵磁電流進行設定，因而在以下的說明中，將電動機常數以及后述的額定轉矩電流以及勵磁電流特性總稱為“電動機特性”。
然而，即便是同一規格的交流電動機，有時也會按每個產品產生電動機常數的誤差，但是按每一臺交流電動機運算電動機常數的作業非常復雜。因此，要求一種能夠自動運算電動機常數從而設定控制常數的技術。例如，在專利文獻I中公開了如下技術:在電力變換部控制裝置上連接了交流電動機的狀態下賦予各種測定條件，基于按照交流電壓指令值和電流檢測值運算出的電動機常數來設定控制常數。
另外，在專利文獻 2中公開了利用電力變換部控制裝置來運算電動機常數的方法。該專利文獻2所記載的技術為:保持停止交流電動機的狀態不變，將設為任意頻率的電壓施加給交流電動機，根據該施加的電壓的電壓值與從PWM轉換器取出的電流檢測值之間的關系，運 算電動機常數從而設定控制常數。
而且，在專利文獻3中公開了向電力變換部控制裝置賦予初級角頻率指令值以及初級電壓指令值，基于從以穩定狀態運轉的交流電動機檢測到的電流檢測值來運算交流電動機的互感的技術。
在先技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開昭62-262697號公報
專利文獻2:日本特開平7-55899號公報
專利文獻3:日本特開平6-265607號公報發明內容
(發明所要解決的課題)
然而，在對電動機常數不明確的交流電動機進行驅動時，有時只能根據粘貼于交 流電動機的框體上的銘牌所記載的信息(以下稱作“銘牌信息”)來掌握交流電動機的特 性。該銘牌信息一般僅限于記載額定頻率、額定電壓、額定電流等特性。因此，難以根據銘 牌信息來設定額定轉矩電流和額定勵磁電流。
另外，有時在交流電動機通常運轉的運轉范圍內會進行磁場削弱的控制。此時，因 為交流電動機具有磁飽和的特性(以下略記為“飽和特性”)，所以必須在考慮磁飽和的影 響的情況下變更勵磁電流來進行磁場削弱。但是，在該磁場削弱的控制中，難以按交流電動 機的每個速度來設定勵磁電流。
本發明的目的在于，能夠運算交流電動機的電動機常數，并且能夠通過簡便方法 根據有限的信息來設定作為交流電動機的向量控制所需要的控制常數的額定轉矩電流和 額定勵磁電流、以及進行磁場削弱的控制時的勵磁電流。
(用于解決課題的技術方案)
為了達成上述目的，在本發明中，第I坐標變換部將初級角頻率指令、d軸電壓指 令以及q軸電壓指令變換成三相交流電壓指令，脈沖生成部根據三相交流電壓指令來對從 交流電源輸入的交流電力的電壓以及頻率進行變換，生成用于對驅動交流電動機的電力變 換部進行控制的脈沖信號。而且，第2坐標變換部基于初級角頻率指令將由電流檢測部檢 測到的電力變換部輸出的交流電流的檢測值變換成d軸的勵磁電流以及q軸的轉矩電流。 并且，電動機特性測定部通過向第I坐標變換部輸出初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q 軸電壓指令，來進行改變電力變換部向交流電動機輸出的電壓與頻率之比的控制，并且基 于從第2坐標變換部輸入的d軸的勵磁電流以及q軸的轉矩電流，在對交流電動機的電動 機特性進行測定的第I測定模式下對交流電動機的初級電阻進行測定，在第2測定模式下 對交流電動機的合成電阻以及合成漏電感進行測定，在第3測定模式下根據對交流電動機 的勵磁電感、額定轉矩電流以及額定勵磁電流進行運算的結果，來求出至少包括額定轉矩 電流以及額定勵磁電流在內的交流電動機的電動機特性。
(發明效果)
根據本發明，對電力變換部進行改變向交流電動機輸出的電壓與頻率之比的控 制。而且，基于從第2坐標變換部輸入的d軸的勵磁電流以及q軸的轉矩電流，可以在第 I 第3測定模式下求出至少包括額定轉矩電流以及額定勵磁電流在內的交流電動機的電 動機特性。因而，例如能夠根據從銘牌信息獲得的有限的信息來自動地設定額定轉矩電流 和額定勵磁電流，由此能夠大幅度減輕直到驅動交流電動機為止的勞力和時間，并能夠通 過適當的控制常數來進行交流電動機的向量控制。
圖1是表示本發明的第I實施方式例中的電力變換部控制裝置的內部構成的框 圖。
圖2是表示本發明的第I實施方式例中的電動機特性測定部的內部構成的框圖。
圖3是表示本發明的第I實施方式例中的電動機特性測定部對交流電動機的電動 機特性進行測定之際被切換的第I 第3測定模式(model 3)的例子的流程圖。
圖4是表示本發明的第I實施方式例中的保持額定頻率不變的狀態下變更V/f比的例子的說明圖。
圖5是表示在本發明的第I實施方式例中的額定速度(最高速度)下，使交流電 動機以v/f —定速運轉的同時運算額定轉矩電流IT、勵磁電流Id以及勵磁電感Lm’的處理 的例子的流程圖。
圖6是表示在本發明的第2實施方式例中的基礎速度下使交流電動機以V/f —定 速運轉的同時變更V/f比來測定電壓的情形的說明圖。
圖7是表示使本發明的第2實施方式例中的交流電動機以磁場削弱的方式運轉時 的電壓、磁通和勵磁電流的關系的說明圖。
圖8是表示本發明的第2實施方式例中的交流電動機的飽和特性的例子的說明 圖。
圖9是表示在使本發明的第2實施方式例中的交流電動機以V/f —定速運轉的同 時變更了 V/f比的情況下所測定的電壓、勵磁電感和勵磁電流的關系的說明圖。
圖10是表示在本發明的第2實施方式例中的基礎速度下使交流電動機以V/f — 定速運轉所測定的勵磁電流Id和磁通運算值Φ的關系的流程圖。
圖11是表示本發明的第3實施方式例中的電動機特性測定部的內部構成的框圖。
圖12是表示在本發明的第3實施方式例中的基礎速度下使交流電動機以V/f — 定速運轉所測定的勵磁電流Id和磁通運算值Φ的關系的說明圖。
圖13是表示在本發明的第3實施方式例中的基礎速度下進行交流電動機的V/f 一定速運轉的情況下、決定基礎速度下的勵磁電感LmB’和勵磁電流IdB的處理的例子的流 程圖。
圖14是表示根據本發明的第3實施方式例中的磁通飽和特性所獲得的磁場削弱 運轉時的磁通Φ和勵磁電流Id的關系的說明圖。
圖15是表示在本發明的第4實施方式例中的基礎速度下使交流電動機以V/f — 定速運轉所測定的勵磁電流Id和磁通運算值Φ的關系的說明圖。
圖16是表示在本發明的第4實施方式例中的基礎速度與最高速度之間，使交流電 動機以V/f —定速運轉所測定的勵磁電流Id和磁通運算值Φ的關系的說明圖。
圖17是表示在本發明的第4實施方式例中的基礎速度與最高速度之間，使交流電 動機以V/f —定速運轉來決定基礎速度下的勵磁電感LmB’和勵磁電流IdB的處理的例子 的流程圖。
圖18是表示本發明的第4實施方式例中的交流電動機的飽和特性的例子的說明 圖。
符號說明:1-交流電源；2-電力變換部；3_交流電動機；4-電力變換部控制裝 置；5-電流檢測部；6_輸入部；10_交流電動機控制系統；11_向量控制部；12_第I坐標 變換部；13-脈沖生成部；14_第2坐標變換部；15_電動機特性測定部；16-控制常數運算 部；17-切換部；18-模式切換部；20_控制部；21_勵磁電流測定部；22_勵磁電感測定部； 23-額定轉矩電流運算部；24_額定電壓運算部；25_測定條件判定部。
具體實施方式
[第I實施方式例]
以下，參照圖1 圖5，對本發明的第I實施方式例進行說明。在本實施方式例中， 說明基于由交流電力驅動的交流電動機3的電動機特性來求出電動機常數以及控制常數的交流電動機控制系統10。交流電動機控制系統10通過由計算機執行程序，來實現后述的內部塊協作地運算交流電動機3的電動機常數從而測定至少包括額定轉矩電流和額定勵磁電流在內的電動機特性的電動機特性測定方法。
圖1是表示交流電動機控制系統10的內部構成的框圖。
交流電動機控制系統10具備:輸出交流電力的交流電源1、將從交流電源I輸入的交流電力變換成所期望的頻率的交流電力以及電壓并輸出的電力變換部2、以及對電力變換部2的動作進行控制的電力變換部控制裝置4。另外，交流電動機控制系統10還具備: 將電力變換部2輸出的交流電流的檢測值進行輸出的電流檢測部5、操作員輸入銘牌信息用的輸入部6、對后述的各種模式進行切換的模式切換部18、以及交流電動機3。電力變換部2具備晶體管等開關元件，由脈沖寬度調制(PWM:pulsewidth modulation)轉換器等構成。此外，操作員從輸入部6輸入的銘牌信息中例如包括:交流電動機3的容量P (瓦特)、 額定頻率、額定電壓V1、額定電流I1。
電力變換部控制裝置4具備對交流電動機3的電動機特性進行測定的電動機特性測定部15。電動機特性測定部15通過向第I坐標變換部12輸出初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q軸電壓指令，由此進行改變電力變換部2向交流電動機輸出的電壓與頻率之比的控制。而且，電動機特性測定部15作為交流電動機3的電動機常數，設定用于以額定頻率、額定電壓驅動交流電動機3的額定轉矩電流和額定勵磁電流。
另外，電力變換 部控制裝置4具備向量控制部11和控制常數運算部16。向量控制部11按照使交流電動機3的輸出轉矩、速度滿足所期望的電動機特性的方式運算向交流電動機3輸出的各種指令，并進行交流電動機3的向量控制。控制常數運算部16將基于從電動機特性測定部15輸入的電動機常數而運算出的控制常數輸出至向量控制部11。
此外，電力變換部控制裝置4具備:對來自電動機特性測定部15或向量控制部11 的輸入進行切換的切換部17、和第I坐標變換部12。第I坐標變換部12基于從切換部17 輸入的初級角頻率指令c^ref,將d軸電壓指令Vdref和q軸電壓指令Vqref坐標變換成三相交流電壓指令。
另外，電力變換部控制裝置4具備向電力變換部2輸出脈沖信號的脈沖生成部13。 脈沖生成部13根據從第I坐標變換部12輸入的三相交流電壓指令來生成脈沖信號。而且， 能夠根據該脈沖信號，控制構成電力變換部2的開關元件的接通或斷開，變換從交流電源I 輸入的交流電力的電壓以及頻率，從而控制驅動交流電動機3的電力變換部2。該脈沖信號按照使電力變換部2輸出的交流電壓的值與第I坐標變換部12輸出的三相交流電壓指令的值一致的方式被運算出。
此外，電力變換部控制裝置4具備第2坐標變換部14。第2坐標變換部14基于從切換部17輸入的初級角頻率指令oiref，將由電流檢測部5檢測到的電力變換部2輸出的交流電流的檢測值變換成d軸的勵磁電流Id、q軸的轉矩電流Iq(以下也略記為“Id、 Iq”。)。而且，第2坐標變換部14將變換后的Id、Iq輸出至電動機特性測定部15。電動機特性測定部15基于從第2坐標變換部14輸入的IcUIq來求出交流電動機3的電動機特性。
下面，對各部分的具體動作例進行說明。
電力變換部控制裝置4控制電力變換部2來驅動交流電動機3。此時，電力變換部控制裝置4運算交流電動機3的電動機常數來求出電動機特性，設定交流電動機3的額定轉矩電流以及額定勵磁電流。
電力變換部控制裝置4按照使電力變換部2輸出的交流電壓的值與第I坐標變換部12輸出的三相交流電壓指令值一致的方式控制電力變換部2。而且，電流檢測部5將從電力變換部2輸出的交流電力中檢測到的交流電流的檢測值輸出至第2坐標變換部14。
在此，電動機特性測定部15在對交流電動機3的電動機特性進行測定的第I 第 3測定模式(分別標記為model mode3)下,按照向交流電動機3施加規定的交流電壓以及交流頻率的方式控制電力變換部2。關于第I 第3測定模式，后面將敘述其詳細的處理例。而且，電動機特性測定部15測定為了以額定電壓、額定頻率控制交流電動機3而需要的電動機常數、額定轉矩電流、額定勵磁電流的特性(以下也稱作“勵磁電流特性”)。
另外，電動機特性測定部15在第I 第3測定模式下，輸出用于對電動機特性進行測定的測定信號。該測定信號包含初級角頻率指令《11*社、(1軸電壓指令￥(11'社、(1軸電壓指令Vqref等。此時，電動機特性測定部15基于從第2坐標變換部14輸入的Id、IqjP 向第I坐標變換部12輸出的初級角頻率指令oiref，求出電動機常數、額定轉矩電流以及勵磁電流特性。
控制常數運算部16在對交流電動機3進行向量控制的向量控制模式下，根據電動機特性測定部15運算出的電動機常數、額定轉矩電流以及勵磁電流特性等電動機特性而求出的電動機常數來運算向量控制部11的控制常數。向量控制部11通過基于從第2坐標變換部14輸入的Id、Iq、以及從控制常數運算部16輸入的控制常數而生成的初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q軸電壓指令，使電力變換部2對交流電動機3進行向量控制。
此外，在對電動機常數、額定轉矩電流以及勵磁電流特性進行測定時，電力變換部控制裝置4將向切換部17的輸入從向量控制部11切換成電動機特性測定部15。而且，電動機特性測定部15在第I 第3測定模式下，將以各種形式改變了測定條件的測定信號賦予給交流電動機3。此時，電動機特性測定部15將基于測定條件而改變后的初級角頻率指令c^ref'd軸電壓指令Vdref、q軸電壓指令Vqref輸出至第I坐標變換部12。另一方面， 在對交流電動機3進行向量控制時，電力變換部控制裝置4將向切換部17的輸入從電動機特性測定部15切換成向量控制部11，并根據適當的控制常數對交流電動機3進行向量控制。
而且，切換部17在第I 第3測定模式下將從電動機特性測定部15輸入的初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q軸電壓指令輸出至第I坐標變換部12。另一方面，切換部 17按照將在向量控制模式下從向量控制部11輸入的初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q 軸電壓指令輸出至第I坐標變換部12的方式切換輸入。
圖2是表示電動機特性測定部15的內部構成的框圖。在圖2中簡化圖示了交流電動機控制系統10中的電動機特性測定部15以外的構成。
電動機特性測 定部15具備在對交流電動機3的電動機常數、額定轉矩電流、額定勵磁電流特性進行測定時，將初級角頻率指令c^ref、d軸電壓指令Vdref、q軸電壓指令 Vqref輸出至切換部17的控制部20。控制部20上連接了模式切換部18，根據向量控制模式或第I 第3測定模式的切換來切換向控制常數運算部16或切換部17輸出的各指令。 另外，從輸入部6向控制部20輸入了銘牌信息。另外，從第2坐標變換部14向控制部20 輸入了 Id、Iq的數據。
另外，電動機特性測定部15具備:根據Id、Iq的數據來測定勵磁電流的勵磁電流測定部21、測定勵磁電感Lm’的勵磁電感測定部22、和運算額定轉矩電流的額定轉矩電流運算部23。勵磁電感測定部22根據向交流電動機3施加的電流及電壓的關系來測定勵磁電感Lm’。額定轉矩電流運算部23利用后述的運算式，根據從第2坐標變換部14輸入的 Id、Iq來運算額定轉矩電流。
此外，電動機特性測定部15具備額定電壓運算部24。額定電壓運算部24在將向交流電動機3施加的電壓與頻率的V/f比保持為一定不變的狀態下，改變測定電壓來運算交流電動機3的額定電壓運算值V。在以下的說明中，將向交流電動機3輸出的交流電源I 的電壓與頻率之比稱作“V/f比”。而且，將設V/f比為一定來使交流電動機3運轉的情況稱作“ V/f —定速運轉”。
另外，電動機特性測定部15具備測定條件判定部25。測定條件判定部25判定額定電壓運算值V與從銘牌信息獲得到的額定電壓V1 —致的時點下的交流電動機3的測定條件。此外，額定電壓運算部24根據由操作員從銘牌信息中讀出并從輸入部6輸入的額定電壓V1、和從額定轉矩電流運算部23輸入的Id、Iq,運算額定電壓運算值V。測定條件判定部25在額定電壓V1與額定電壓運算值V —致的情況下，確定交流電動機3的測定條件，求出額定勵磁電流以及額定轉矩電流，由此實現交流電動機3的額定運轉。
而且，測定條件判定部25將所確定的測定條件下的額定勵磁電流以及額定轉矩電流通知給控制部20。控制部20在對交流電動機3的動作進行控制之際，將所通知的額定勵磁電流以及額定轉矩電流輸出至控制常數運算部16。然后，將控制常數運算部16運算出的控制常數輸出至向量控制部11，由此向量控制部11進行交流電動機3的向量控制。
圖3是表示電動機特性測定部15對交流電動機3的電動機特性進行測定之際被切換的、對交流電動機3的電動機特性進行測定的第I 第3測定模式(model 3)的例子的流程圖。
首先，操作員對輸入部6進行操作，以將交流電動機3的銘牌信息預先輸入至電動機特性測定部15的控制部20(步驟SI)，在第I 第3測定模式中加以利用。該銘牌信息在確定向交流電動機3施加的多個測定電壓(Vmodel (I)、Vmodel (2)、……)的設定范圍、 交流電流檢測值的基準、額定轉矩電流IT的運算基準、測定條件的判定基準等時被使用。
然后，切換部17切換成第I測定模式，對交流電動機3進行單相直流勵磁，測定交流電動機3的初級電阻Γι的值(步驟S2)。在第I測定模式下，控制部20作為測定條件而設定初級角頻率指令ω iref = O、設定q軸電壓指令Vqref = O、對d軸電壓指令Vdref設定多個測定電壓(Vmodel (I)、Vmodel (2)、......)，并將它們賦予給交流電動機3。而且,控制部20向第I坐標變換部12輸出d軸電壓指令Vdref。然后，電力變換部2將變換了 d軸電壓指令Vdref后的測定電壓施加給交流電動機3。
此時，第2坐標變換部14將電流檢測部5檢測到的交流電流的檢測值變換成Id、 Iq,并輸出給電動機特性測定部15。電動機特性測定部15根據施加給交流電動機3的測定電壓、和與該測定電壓相對應地對由電力變換部2輸出的交流電流進行了變換后的Id、Iq的關系，運算交流電動機3的初級電阻Γι的值。
然后，切換部17切換成第2測定模式，對交流電動機3進行單相交流勵磁(步驟 S3)。在第2測定模式下，控制部20作為測定條件，將初級角頻率指令oiref = O、q軸電壓指令Vqref = O、用于進行單相交流勵磁的d軸電壓指令Vdref作為正弦波的測定電壓 (Vmode2 X sin (ω mode2 X t))賦予給交流電動機3。而且,控制部20向第I坐標變換部12 輸出作為正弦波的測定電壓的d軸電壓指令Vdref。然后，電力變換部2將變換了 d軸電壓指令Vdref后的測定電壓施加給交流電動機3。
電動機特性測定部15根據施加給電力變換部2的電壓、和對電力變換部2輸出的交流電流進行了變換后的IcUIq的關系，運算交流電動機3的合成電阻ro ( = ri+r2’)、合成漏電感Lo ( = LAL/ )的值。
然后，切換部17切換成第3測定模式，將交流電動機3的最高速度設為一定，在將 V/f比保持為一定的同時使交流電動機3運轉(步驟S4)。在第3測定模式下，控制部20 作為測定條件而設為d軸電壓指令Vdref = O、初級角頻率指令ω jef = ωροι θ〗、。軸電壓指令Vqref = Vmode3,并將進行V/f—定速運轉的電壓指令輸出至第I坐標變換部12。 而且，控制部20向第I坐標變換部12輸出測定電壓。然后，電力變換部2將對進行V/f — 定速運轉的電壓指令進行變換后的測定電壓施加給交流電動機3。
電動機特性測定部15基于為了運算電動機常數而施加給電力變換部2的電壓、和從第2坐標變換部14輸入的Id、Iq的關系，運算最高速度下的電壓運算值V。而且，反復進行使電壓運算值V接近于用作判定基準的額定電壓V1的控制。而且，在最高速度下的電壓運算值V與額定電壓V1 —致的情況下,確定最高速度下的勵磁電感Lm’，將d軸的勵磁電流Id設定為額定勵磁電流,設定根據額定勵磁電流Id運算出的額定轉矩電流IT。而且,將交流電動機3的勵磁電感Lm’、額定轉矩電流以及額定勵磁電流作為最高速度下的交流電動機3的電動機特性來求出，求出考慮了磁通飽和影響的勵磁電流特性。
最后，控制常數運算部16利用運算出的電動機常數和額定轉矩電流、勵磁電流特性來運算控制常數(步驟S5)，向未圖示的存儲器寫入控制常數。在結束了以上處理之后， 電動機特性測定部15結束第I 第3測定模式。而且，切換部17從測定模式切換成向量控制模式，向量控制部11通過向量控制對交流電動機3進行可變速驅動。
下面，針對在圖3的步驟S4中實施的第3測定模式下的測定額定轉矩電流和勵磁電流特性的處理例進行說明。
為了對交流電動機3進行向量控制，需要在正交的d軸和q軸上確定額定轉矩電流(q軸電流Iq)和額定勵磁電流(d軸電流Id)。但是，在無法預先獲取交流電動機3的設計值的情況下，交流電動機3的信息限于銘牌信息。為了對這種交流電動機3進行向量控制，按照上述的圖3的流程圖來運算電動機常數，設定在向量控制中使用的控制常數。但是，在現有技術中難以適當地設定額定轉矩電流IT、勵磁電流Id。
在本實施方式例中，如圖3的步驟S4所示那樣，進行交流電動機3的V/f —定速運轉來測定勵磁電感Lm’。在該測定之際,如下述那樣設定額定轉矩電流IT和額定勵磁電流 IdT0在此，利用從銘牌信息獲得到的最高速度下的額定頻率來進行交流電動機3的V/f 一定速運轉，由此測定最高速度下的勵磁電感LmT’ 和d軸的勵磁電流IdT。在以下的說明中，將交流電動機3的最高(Top)速度(也稱作“最大旋轉速度”)下測定的勵磁電感Lm’表示為“LmT’ ”，將d軸的勵磁電流Id表示為“ IdT”。另外，將交流電動機3的基礎(Base) 速度(也稱作“基本旋轉速度”)下測定的勵磁電感Lm’表示為“LmB’”，將d軸的勵磁電流 Id表示為“IdB”。
如上述那樣，勵磁電感Lm’已經由勵磁電感測定部22根據向交流電動機3施加的電流與電壓的關系測定出。而且，額定轉矩電流運算部23利用從銘牌信息中讀出的額定電流I1、和測定出的勵磁電流IdT，根據下面的(I)式來運算額定轉矩電流IT。
[數I]
權利要求
1.一種電力變換部控制裝置，具備:第I坐標變換部，其將初級角頻率指令、d軸電壓指令以及q軸電壓指令坐標變換成三相交流電壓指令；脈沖生成部，其根據所述三相交流電壓指令來對從交流電源輸入的交流電力的電壓以及頻率進行變換，生成用于對驅動交流電動機的電力變換部進行控制的脈沖信號；第2坐標變換部，其基于所述初級角頻率指令，將由電流檢測部檢測到的所述電力變換部輸出的交流電流的檢測值變換成d軸的勵磁電流以及q軸的轉矩電流；和電動機特性測定部，其通過向所述第I坐標變換部輸出所述初級角頻率指令、所述d軸電壓指令以及所述q軸電壓指令，來進行改變所述電力變換部向所述交流電動機輸出的電壓與頻率之比的控制，并且基于從所述第2坐標變換部輸入的所述d軸的勵磁電流以及所述q軸的轉矩電流，來求出至少包括額定轉矩電流以及額定勵磁電流在內的所述交流電動機的電動機特性，所述電動機特性測定部在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第I測定模式下，對所述交流電動機的初級電阻進行測定，在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第2測定模式下，對所述交流電動機的合成電阻以及合成漏電感進行測定，在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第3測定模式下，對所述交流電動機的勵磁電感、額定轉矩電流以及額定勵磁電流進行運算。
2.根據權利要求1所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在所述第3測定模式下，將所述交流電動機的最高速度設為一定，變更向所述交流電動機施加的電壓與頻率之 t匕，反復進行使基于從所述第2坐標變換部輸入的所 述d軸的勵磁電流及所述q軸的轉矩電流而運算出的最高速度下的電壓運算值接近于用作判定基準的額定電壓的控制，在所述電壓運算值與所述額定電壓一致的情況下，確定最高速度下的勵磁電感，將所述d軸的勵磁電流設定為額定勵磁電流，設定根據所述額定勵磁電流而運算出的額定轉矩電流，將所述額定勵磁電流以及所述額定轉矩電流作為最高速度下的所述交流電動機的電動機特性來求出。
3.根據權利要求2所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部反復進行使向所述交流電動機施加的電壓從低于所述額定電壓的值增加、或者從所述額定電壓減少的控制，直到最高速度下的所述電壓運算值與所述額定電壓一致為止。
4.根據權利要求3所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部將因所述交流電動機的溫度上升而變化的所述初級電阻的值取入到最高速度下的所述電壓運算值的運算中。
5.根據權利要求4所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電力變換部控制裝置還具備:控制常數運算部，其在對所述交流電動機進行向量控制的向量控制模式下，根據基于所述電動機特性而求出的電動機常數來運算控制所述交流電動機的動作的向量控制部的控制常數；向量控制部，其通過基于從所述第2坐標變換部輸入的d軸的勵磁電流和q軸的轉矩電流以及從所述控制常數運算部輸入的所述控制常數而生成的所述初級角頻率指令、所述 d軸電壓指令及所述q軸電壓指令，使所述電力變換部對所述交流電動機進行向量控制；和切換部，其按照如下方式對輸入進行切換:在所述第I測定模式 第3測定模式下，將從所述電動機特性測定部輸入的所述初級角頻率指令、所述d軸電壓指令及所述q軸電壓指令輸出至所述第I坐標變換部，在所述向量控制模式下，將從所述向量控制部輸入的所述初級角頻率指令、所述d軸電壓指令及所述q軸電壓指令輸出至所述第I坐標變換部。
6.根據權利要求1所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在所述第3測定模式下，維持使所述交流電動機的基礎速度一定的頻率，變更向所述交流電動機施加的電壓與頻率之比，使所述交流電動機以磁場削弱的方式驅動，反復進行使基于從所述第2坐標變換部輸入的所述d軸的勵磁電流及所述q軸的轉矩電流而運算出的基礎速度下的電壓運算值接近于用作判定基準的額定電壓的控制，在所述電壓運算值與所述額定電壓一致的情況下，確定基礎速度下的勵磁電感以及勵磁電流，將所述勵磁電感以及所述勵磁電流作為基礎速度下的所述交流電動機的電動機特性來求出。
7.根據權利要求6所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部反復進行使向所述交流電動機施加的電壓從低于所述額定電壓的值增加、或者從所述額定電壓減少的控制，直到所述電壓運算值與所述額定電壓一致為止。
8.根據權利要求7所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部將因所述交流電動機的溫度上升而變化的所述初級電阻的值取入到所述額定電壓的運算中。
9.根據權利要求1所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在所述第3測定模式下，維持使所述交流電動機的基礎速度一定的頻率，變更向所述交流電動機施加的電壓與頻率之比，進行如下控制:使得讓所述交流電動機以磁場削弱的方式驅動而運算出的磁通運算值，接近于根據最高速度下的磁通并以基礎速度與最高速度的比率運算出的判定基準磁通，將所述磁通運算值與所述判定基準磁通一致的情況下的所述勵磁電感以及所述勵磁電流，作為基礎速度下的所述交流電動機的電動機特性來求出。
10.根據權利要求9所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部反復進行使向所述交流電動機施加的電壓從低于所述額定電壓的值增加的控制，直到所述磁通運算值與所述判定基準磁通一致為止。
11.根據權利要求10所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在反復進行使向所述交流電動機施加的電壓從低于所述額定電壓的值增加的控制直到所述磁通運算值與所述判定基準磁通一致為止的過程中，根據所述磁通運算值的飽和特性來運算從基礎速度到最高速度之間的勵磁電流特性。
12.根據權利要求1所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在所述第3測定模式下，維持使所述交流電動機的基礎速度一定的頻率，在變更向所述交流電動機施加的電壓與頻率之比，來進行使得讓所述交流電動機以磁場削弱的方式驅動而運算出的磁通運算值接近于根據最高速度下的磁通并以基礎速度與最高速度的比率運算出的判定基準磁通的控制的過程中，在從所述第2坐標變換部輸入的所述d軸的勵磁電流超過了勵磁電流限制器的情況下，在從所述基礎速度到所述最高速度之間變更所述交流電動機的速度，將所述磁通運算值和以變更后的速度與最高速度的比率并根據最高速度下的磁通運算出的判定基準磁通一致的情況下的變更后的速度設為基礎速度，并將所述勵磁電感以及所述勵磁電流作為基礎速度下的所述交流電動機的電動機特性來求出。
13.根據權利要求12所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部根據表示相對于最高速度下的所述勵磁電流的變化的磁通變化的值來設定飽和度判定基準值，該飽和度判定基準值表示相對于基礎速度下的勵磁電流的變化的磁通變化，所述電動機特性測定部，將相對于變更所述交流電動機的速度而測定出的所述d軸的勵磁電流的變化的磁通變化的值與所述飽和度判定基準值一致的情況下的所述交流電動機的速度確定為基礎速度，并將所述勵磁電流確定為基礎速度下的勵磁電流。
14.根據權利要求13所述的電力變換部控制裝置，其中，所述電動機特性測定部在變更所述交流電動機的速度來反復求出所述d軸的勵磁電流及磁通運算值的過程中，根據運算出的磁通的飽和特性來求出從基礎速度到最高速度下的所述d軸的勵磁電流的勵磁電流特性。
15.一種電動機特性測定方法，包括:第I坐標變換部將初級 角頻率指令、d軸電壓指令以及q軸電壓指令坐標變換成三相交流電壓指令的步驟；脈沖生成部根據所述三相交流電壓指令來對從交流電源輸入的交流電力的電壓以及頻率進行變換，生成用于對驅動交流電動機的電力變換部進行控制的脈沖信號的步驟；第2坐標變換部基于所述初級角頻率指令將由電流檢測部檢測到的所述電力變換部輸出的交流電流的檢測值變換成d軸的勵磁電流以及q軸的轉矩電流的步驟；和電動機特性測定部通過向所述第I坐標變換部輸出所述初級角頻率指令、所述d軸電壓指令以及所述q軸電壓指令，來進行改變所述電力變換部向所述交流電動機輸出的電壓與頻率之比的控制，并且基于從所述第2坐標變換部輸入的所述d軸的勵磁電流以及所述 q軸的轉矩電流來求出至少包括額定轉矩電流以及額定勵磁電流在內的所述交流電動機的電動機特性的步驟，在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第I測定模式下，對所述交流電動機的初級電阻進行測定，在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第2測定模式下，對所述交流電動機的合成電阻以及合成漏電感進行測定，在對所述交流電動機的電動機特性進行測定的第3測定模式下，對所述交流電動機的勵磁電感、額定轉矩電流以及額定勵磁電流進行運算。
全文摘要
本發明提供一種電力變換部控制裝置、電動機特性測定方法。電動機特性測定部(15)針對使向交流電動機(3)供給的交流電源的電力的電壓以及頻率可變的電力變換部(2)，進行改變電壓與頻率之比的控制。而且，在第1以及第2測定模式下對交流電動機(3)的初級電阻、合成電阻以及合成漏電感進行測定。進而，在第3測定模式下根據對交流電動機(3)的勵磁電感、額定轉矩電流以及額定勵磁電流進行運算的結果來求出交流電動機(3)的電動機特性。由此，運算交流電動機的電動機常數，作為交流電動機的向量控制所需的控制常數，來求出額定轉矩電流和額定勵磁電流。
文檔編號G01R31/34GK103208964SQ201310004360
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月7日 優先權日2012年1月12日
發明者秋田佳稔, 田村崇廣, 永田寬 申請人:株式會社日立制作所