应用于感应伺服电动机之具精准转子磁场导向控制方法

摘要

本发明系提出一转子磁场失调指标及一精准转子时间常数估测器，以经由线上计算而获得精确之转子时间常数，俾方便精准控制转子磁场之大小与方向，而使驱动装置达到最佳之稳态与动态性能。本发明系由一全数位控制器，一知电流控制型PWM反流器、知电流感测器、及知电压感测器所组成。其中全数位控制器可用一般知之微控制器单元(MCU)、数位信号处理器(DSP)或个人电脑(PC)来实现，而其内部功能方块包括本发明之精准转子时间常数估测器，与知速度控制器，知电流控制器，知转子磁场速度及角度计算器，以及知转子速度计算器。本发明可以使驱动装置不受电机温度变化或磁饱和影响，并且仅在转子磁场失调时，才进行转子时间常数之修正，可以保持该伺服驱动系统最佳性能。

主权项

1.一种具精准转子磁场导向控制之方法,其特征包 括由一全数位控制器、一习知电流控制型PWM反流 器、习知电流感测器、习知电压感测器所构成之 驱动装置,而全数位控制器内则包括一习知速度控 制器、一习知电流控制器、一习知转子磁场速度 及角度计算器、一习知转子速度计算器、以及一 精准转子时间常数估测器;精准转子时间常数估测 器使用一可判断转子磁场导向是否调适不良之指 标来适时对转子时间常数进行估测及修正之演算 法则;此演算法则包括以下步骤: (1)计算出转子磁场旋转速度以及实际输入至转子 磁场导向控制下之等效激磁电感之虚功,再依据额 定激磁状态之虚功标称値将前述虚功之数値予以 正规化,以此正规化之数値做为失调指标,判断转 子磁场导向是否处于调适不良之状态; (2)若判断转子磁场导向处于调适正常之状态,则可 以毋须执行转子时间常数之估测及更新而结束转 子时间常数估测演算步骤; (3)若判断转子磁场导向处于调适不良之状态,则依 失调指标来计算出修正之定子电感,并据以计算出 实际交轴电流与实际直轴电流之比値,再将上述比 値除以滑差频率,估测出转子时间常数,并据以更 新转子时间常数参考値; 具上述特征之驱动装置须搭配一直流电源,一三相 感应伺服电动机,以及连接于该电动机转子之一增 量式编码器来形成一感应伺服驱动系统。 2.如申请专利范围第1项所述之具精准转子磁场导 向控制之方法,其中省掉原搭配之增量式编码器, 并将全数位控制器内之习知转子速度计算器以一 转子速度估测器来取代,而其输入信号则为电流感 测器量得之相电流及电压感测器量得之相电压,如 此即形成一无需增量式编码器搭配之另一种具精 准转子磁场导向控制之方法。 图式简单说明: 第一图:表示感应伺服电动机之精准间接场导控制 方式与驱动装置之系统方块图。 第二图:表示无增量式编码器之感应伺服电动机之 精准间接场导控制方式与驱动装置之系统方块图 。 第三图:表示转子磁场导向控制下的感应电动机之 稳态等效电路图。 第四图:表示在Tr