Procedimiento para la detección de la corriente de fase, procedimiento de control de inversor, procedimiento de control de motor y aparatos utilizados en estos procedimientos.

Procedimiento para el cálculo de corrientes de fase de un motor (4) por utilización de vectores de voltaje y ladetección de la corriente de un enlace CC,

cuyo procedimiento es utilizado en un aparato de control de un motorpara controlar un motor (4), suministrando salidas desde un inversor PWM (3) al motor (4), cuyo procedimientocomprende las siguientes etapas:

a) estimar una dirección de dichas corrientes de fase en tiempo muerto, utilizando dichas corrientes de fasepreviamente detectadas,

b) evaluar si una de dichas corrientes de fase aparece en un enlace CC o no en dicho tiempo muerto, en base a unestado de conmutación de dicho inversor y dichas direcciones de dichas corrientes de fase, y

c) llevar a cabo detección de corriente de dicho enlace CC como una de dichas corrientes de fase en un periodo queincluye dicho tiempo muerto como respuesta al resultado de evaluación positivo.

Procedimiento para la detección de la corriente de fase, procedimiento de control de inversor, procedimiento de control de motor y aparatos utilizados en estos procedimientos.

SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento de detección de corriente de fase, a un procedimiento de control de inversor, a un procedimiento de control de motor y a aparatos para llevar a cabo estos procedimientos. Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la detección de corriente de fase, a un procedimiento para el control de un inversor, a un procedimiento de control de un motor y a aparatos para llevar a cabo estos procedimientos, que están incluidos en un aparato de control de un motor, para controlar un motor suministrándole las salidas de un inversor PWM al motor y que son adecuados para detectar la corriente de fase del motor basándose en una corriente de enlace CC y a un modelo de vector a aplicar y para llevar a cabo control de corriente o control de posición sin detector.

TÉCNICA RELACIONADA

Con anterioridad, se ha procedido de modo general de forma que las corrientes de fase de un motor son detectadas, a efectos de llevar a cabo el control de la corriente en un aparato de control de un motor para controlar un motor, suministrándole las salidas de un inversor PWM al motor.

Para detectar corrientes de fase de un motor, se han propuesto los siguientes procedimientos:

(1) Procedimiento de detección de corriente de fase utilizando un transformador de corriente CC; y

(2) Procedimiento para la detección de la corriente de fase basándose en el voltaje entre terminales de una resistencia en derivación.

Aparece una desventaja por el hecho de que se incrementa el coste del aparato de control del motor de modo global, puesto que el transformador de corriente CC es caro, cuando se utiliza el procedimiento (1) .

Cuando se utiliza el procedimiento (2) , la amplitud del impulso resulta extremadamente reducida, dependiendo de la situación de control, de manera que el error de medición de la corriente de fase se hace importante. Por lo tanto, se lleva a cabo restricción en la amplitud del impulso, de manera que la amplitud del impulso no resulta más estrecha, en cierto grado. Cuando se lleva a cabo esta medida, aparecen desventajas por el hecho de que se distorsiona la forma de la onda de la corriente y es imposible detectar la corriente de fase en el momento del arranque del motor. De manera específica, cuando se detecta la corriente de fase basándose en la entrada de inversor, tal como se muestra en la publicación “Method For Detecting Three Phase Output Current Of PWM Inverter At DC Side” por Tanizawa y otros, IEA-94-17 (a la que se hará referencia a continuación como documento citado) , la amplitud del impulso se hace estrecha en una parte en la que las salidas de voltaje de fase son adyacentes, de manera que se presentan desventajas por el hecho de que se genera un error importante en la detección de la corriente de fase y que resulta imposible detectar la corriente de fase. Por lo tanto, se han considerado medidas en el sentido de que PWM se deforma en una parte en la que la amplitud del impulso se hace más estrecha a efectos de no emitir impulsos que tienen una amplitud de impulso estrecha. No obstante, aparece una desventaja por el hecho de que la forma de onda de la corriente es distorsionada debido a la deformación de PWM.

Cuando el voltaje es extremadamente bajo, tal como en una velocidad de rotación baja, la parte en la que el impulso tiene una anchura reducida se amplía, y se genera de manera continua con respecto a una parte como centro, en la que los voltajes de fase son adyacentes.

Procedimiento para determinar las corrientes de fase de un inversor PWM en un periodo de conmutación durante el cual se aplica una serie de vectores de voltaje, se describe en el documento “Single current sensor technique in the DC link of 3-phase PWM-VS inverters: A review and a novel solution”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, Vol. 33, No. 5, (1997) . Durante un periodo de conmutación, se determina la corriente del enlace CC para dos de tres corrientes de fase, de manera que durante un periodo de estado de vector de voltaje, no se lleva a cabo más de una medición. De este modo, para un periodo de estado de vector de voltaje se determina la corriente de enlace CC como máximo para una corriente de fase. Además, la medición de corriente del enlace CC tiene lugar en el centro del periodo del estado de vector de voltaje. De las correspondientes mediciones de corriente del enlace CC se determinan dos corrientes de fase para el periodo de conmutación mediante promedio. La tercera corriente de fase del periodo de conmutación es determinada a partir de las otras dos corrientes de fase.

Un método para la compensación de tiempo muerto para mantener la estabilidad de la corriente por estimación de un factor de compensación para un convertidor CC a CA es facilitado por el documento de patente DE19935713 A1.

Un elemento de realimentación está conectado a la entrada y a la salida del convertidor y se efectúa la estimación de una corriente de salida. Basándose en un voltaje estándar, el voltaje de entrada, la corriente de entrada y la corriente de salida estimada del convertidor se determina el factor de compensación por el que se compensa la corriente de salida.

Un procedimiento para ajustar la amplitud de impulso de una señal de generador PWM se describe en el documento de patente JP2151265. En este procedimiento, la amplitud de impulso de la señal de generador PWM es determinada por la duración en la que la señal de salida de un amplificador es superior a la señal de salida del oscilador en forma de diente de sierra. Una exigencia para esta determinación es que la señal de salida del amplificador es superior a un límite inferior (VL) pero inferior a un valor de restricción límite superior (VH) . Si la señal de salida del amplificador se encuentra por debajo de VL o por encima de VH, la amplitud del impulso se determina por la duración durante la que la señal de salida del oscilador se encuentra por debajo de VL o por encima de VH, la amplitud del impulso se determina por la duración durante la que la señal de salida del oscilador se encuentra por debajo de VL o por debajo de VH. De este modo, se restringen la amplitud mínima y máxima de impulso.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención ha sido llevada a cabo teniendo en cuenta los anteriores problemas. Estos problemas son solucionados por el procedimiento, según la reivindicación 1, y el aparato, según la reivindicación 6. Se definen realizaciones preferentes en las reivindicaciones dependientes.

Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un procedimiento de detección de la corriente de fase, un procedimiento de control de un inversor, un procedimiento de control de un motor y aparatos para llevar a cabo estos procedimientos que puede llevar a cabo una reducción de los costes, pueden detectar corriente de fase con estabilidad en un momento de tiempo deseado y que reducen notablemente la distorsión de la forma de onda de voltaje.

Un procedimiento de detección de corriente de fase es un procedimiento que detecta una corriente de fase de un motor basándose en la corriente de enlace CC y una forma del vector a aplicar, y que restringe la amplitud mínima de impulso, cuyo procedimiento está incluido en un aparato de control de un motor para el control de un motor al suministrar las salidas de un inversor PWM al motor, comprendiendo el procedimiento la etapa de ajustar el voltaje a aplicar por adición de voltaje positivo o inverso como respuesta al hecho de que la potencia deseada tiene un valor reducido.

Un procedimiento de detección de corriente de fase es un procedimiento que detecta la corriente de fase de un motor basándose en la corriente de un enlace CC y una forma de vector a aplicar y que restringe la amplitud mínima del impulso, cuyo procedimiento está incluido en un aparato de control de un motor para controlar un motor al suministrar salidas de un inversor PWM al motor, cuyo procedimiento comprende la etapa de ajustar el voltaje a aplicar al variar el intervalo de aplicación de impulso como respuesta al hecho de que la potencia deseada tiene un valor pequeño.

Un procedimiento de detección de corriente de fase es un procedimiento que detecta la corriente de un enlace CC y calcula la corriente de fase de un motor, cuyo procedimiento está incluido en el aparato de control de un motor para el control de un motor al suministrar al mismo las salidas de un inversor PWM, cuyo procedimiento comprende las etapas de evaluar si la dirección de corriente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el cálculo de corrientes de fase de un motor (4) por utilización de vectores de voltaje y la detección de la corriente de un enlace CC, cuyo procedimiento es utilizado en un aparato de control de un motor para controlar un motor (4) , suministrando salidas desde un inversor PWM (3) al motor (4) , cuyo procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) estimar una dirección de dichas corrientes de fase en tiempo muerto, utilizando dichas corrientes de fase previamente detectadas,

b) evaluar si una de dichas corrientes de fase aparece en un enlace CC o no en dicho tiempo muerto, en base a un estado de conmutación de dicho inversor y dichas direcciones de dichas corrientes de fase, y

c) llevar a cabo detección de corriente de dicho enlace CC como una de dichas corrientes de fase en un periodo que incluye dicho tiempo muerto como respuesta al resultado de evaluación positivo.

2. Procedimiento de detección de corriente de fase, según la reivindicación 1, en el que la detección de la corriente es llevada a cabo por muestreo de la corriente en el centro de un periodo cuando se observa a través de una resistencia en derivación una corriente que corresponde a un vector de voltaje.

3. Procedimiento de detección de corriente de fase, según la reivindicación 1, en el que la detección de la corriente es llevada a cabo por muestreo de la corriente en el centro de un periodo cuando se emite un vector de voltaje.

4. Procedimiento de detección de corriente de fase, según la reivindicación 1, en el que la detección de la corriente es llevada a cabo por muestreo de la corriente en el centro de un periodo que es un periodo obtenido eliminando un periodo para que el hardware pase a ser estable empezando en el periodo cuando se observa una corriente que corresponde a un vector de voltaje con intermedio de la resistencia en derivación, desde el periodo en el que se observa una corriente que corresponde a un vector de voltaje a través de la resistencia en derivación.

5. Procedimiento de detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la detección de la corriente es llevada a cabo por muestreo de la corriente en un momento que ha superado un tiempo de respuesta desde el inicio del periodo en respuesta al hecho de que el muestreo en el centro del periodo es imposible debido a la restricción del tiempo de respuesta.

6. Aparato de detección de la corriente de fase configurado para calcular corrientes de fase de un motor (4) , cuyo aparato detecta una corriente de un enlace CC y está incluido en un aparato de control de un motor para controlar un motor (4) suministrando salidas desde un inversor PWM (3) al motor (4) , cuyo aparato comprende:

una sección (7b) de cálculo del modelo de corriente, para estimar la dirección de dichas corrientes de fase en tiempo muerto utilizando dichas corrientes de fase anteriormente detectadas,

medios de detección de corriente (5, 7e, 7f) para evaluar si una de dichas corrientes de fase aparece o no en un enlace CC en dicho tiempo muerto, en base a un estado de conmutación de dicho inversor y dichas direcciones de dichas corrientes de fase y para llevar a cabo detección de la corriente de dicho enlace CC como una de dichas corrientes de fase en un periodo que incluye dicho tiempo muerto en respuesta al resultado de evaluación positivo.

7. Aparato de detección de la corriente de fase, según la reivindicación 6, en el que los medios (5, 7e, 7f) de detección de la corriente son medios para muestreo de la corriente en el centro de un periodo cuando se observa una corriente correspondiente a un vector de voltaje a través de una resistencia en derivación (5a) .

8. Aparato de detección de la corriente de fase, según una de las reivindicaciones 6 a 7, en el que los medios de detección de corriente (5, 7e, 7f) son medios de muestreo de la corriente en el centro de un periodo se emite un vector de voltaje como medio de detección de corriente.

9. Aparato de detección de la corriente de fase, según una de las reivindicaciones 6 a 7, en el que el medio de detección de corriente (5, 7e, 7f) es un medio para muestreo de la corriente en el centro de un periodo que es un periodo obtenido por eliminación de un periodo para estabilización del hardware empezando en el periodo en el que una corriente correspondiente a un vector de voltaje es observada a través de la resistencia en derivación (5a) , desde el periodo cuando se observa una corriente que corresponde a un vector de voltaje a través de la resistencia en derivación (5a) .

10. Aparato de detección de la corriente de fase, según una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que los medios de detección de corriente (5, 7e, 7f) son medios de muestreo de la corriente en el momento en el que ha transcurrido un

tiempo de respuesta desde el inicio del periodo como respuesta al hecho de que es imposible el muestreo en el centro del periodo debido a la restricción del tiempo de respuesta como medio de detección de corriente.

11. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 1, en el que se detecta una corriente de un motor (4) basándose en la corriente de un enlace CC y un modelo de vector a aplicar y que restringe la amplitud mínima de impulso, cuyo procedimiento es utilizado en un aparato de control de un motor (4) suministrando salidas de un inversor PWM (3) al motor (4) , cuyo procedimiento comprende las etapa de:

- estimar la dirección de la corriente en el tiempo de detección de la corriente, y

- basándose en el resultado de estimación, llevar a cabo dicha etapa (b) ; y

- variar la amplitud mínima de impulso, de manera que la corriente pueda ser detectada dentro de dicho periodo de aplicación del vector de voltaje y dicho periodo de tiempo muerto en dicha etapa (c) , y

- llevar a cabo la etapa (c) .

12. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 11, en el que la amplitud de impulso es una amplitud de impulso de puerta.

13. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 12, en el que se calcula un periodo cuando aparece corriente en el enlace CC a partir de la dirección de flujo de la corriente y del modelo del vector a emitir y la amplitud del impulso de puerta es determinada de manera que el periodo calculado pasa a ser el periodo mínimo de salida del vector para detección de corriente en el enlace CC.

Procedimiento para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 12 ó 13, en el que se estima el modelo de la operación de conmutación para provocar la variación en el vector de salida y la amplitud mínima de impulso de puerta es variada basándose en el resultado de estimación.

15. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el tiempo de respuesta es determinado en correspondencia con los dispositivos de conmutación que constituyen el inversor PWM, y la amplitud mínima de impulso de puerta se varía para adaptarse a los dispositivos de conmutación que provocan variación de corriente.

16. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 15, en el que la dirección de la corriente es estimada a partir de la información de fase de la corriente.

17. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 15, en el que la dirección de la corriente es estimada a partir de la secuencia de los valores de la corriente.

18. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 15, en el que el proceso para estimar la dirección de la corriente a partir de la información de fase de la corriente y el proceso para estimar la dirección de la corriente a partir de la secuencia de los valores de corriente son cambiados como respuesta a la velocidad de rotación de un motor.

19. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 18, en el que se aplica restricción de amplitud de impulso al periodo de salida del vector excluyendo el tiempo muerto, como respuesta al hecho de que la corriente estimada se encuentra dentro del error de estimación de corriente.

20. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 18, en el que uno de los dispositivos de conmutación que constituye el inversor PWM es desconectado durante un tiempo requerido para detección de la corriente.

21. Procedimiento para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 12 a 15, en el que la amplitud de impulso de puerta es calculada de manera que la longitud del vector de voltaje de instrucción y el periodo de salida del vector son iguales entre sí, como respuesta al hecho de que el periodo de salida del vector es más largo que el periodo mínimo de salida del vector.

22. Aparato para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 6, que comprende además:

medios para la variación de la amplitud mínima del impulso para estimar la dirección de la corriente en el tiempo de detección de la corriente y basándose en el resultado de la estimación, dejar que dichos medios de detección de la corriente lleven a cabo la evaluación y para variar la amplitud mínima de impulso, de manera que la corriente pueda

ser detectada dentro de dicho periodo de aplicación del vector de voltaje y dicho periodo de tiempo muerto y dejando que dichos medios de detección de la corriente lleven a cabo la detección de la corriente.

23. Aparato para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 22, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para calcular el periodo en el que la corriente aparece en el enlace CC desde la dirección de flujo de la corriente y el modelo del vector a emitir y para determinar la amplitud de impulso de puerta de manera que el periodo calculado pasa a ser el periodo mínimo de salida del vector para detección de corriente en el enlace CC.

24. Aparato para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 22 ó 23, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para la estimación del modelo de la operación de conmutación para provocar la variación en el vector de salida y para variar la amplitud mínima del impulso de puerta basándose en el resultado de la estimación.

25. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 24, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para determinar un tiempo de respuesta en correspondencia con los dispositivos de conmutación que constituyen el inversor PWM, y para variar la amplitud mínima de impulso de puerta para adecuar los dispositivos de conmutación que provocan variación de la corriente.

26. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 25, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para la estimación de la dirección de la corriente a partir de la información de fase de la corriente.

27. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 25, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para la estimación de la dirección de la corriente a partir de la secuencia de los valores de la corriente.

28. Aparato para la detección de corriente de fase, según la reivindicación 22 a 25, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para el cambio del proceso para estimación de la dirección de la corriente a partir de la estimación de fase de la corriente y el proceso para la estimación de la dirección de la corriente a partir de la secuencia de valores de corriente, en respuesta a la velocidad de rotación del motor.

29. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 28, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para aplicar restricción de amplitud del impulso al periodo de salida del vector excluyendo el tiempo muerto, como respuesta al hecho de que la corriente estimada se encuentra dentro del error de estimación de la corriente.

30. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 28, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para desconectar uno de los dispositivos de conmutación que constituyen el inversor PWM durante el tiempo requerido para la detección de la corriente, como medio de variación de la amplitud mínima de impulso.

31. Aparato para la detección de corriente de fase, según una de las reivindicaciones 22 a 29, en el que los medios de variación de la amplitud mínima de impulso son medios para calcular la amplitud del impulso de puerta, de manera que la longitud del vector de voltaje de instrucción y el periodo de salida del vector son iguales entre sí, como respuesta al hecho de que el periodo de salida del vector es más largo que el periodo mínimo de salida del vector.