一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，根據(jù)預(yù)設(shè)的追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線，不斷改變變頻器的輸出頻率和電壓，實(shí)施監(jiān)控定子電流各分量，根據(jù)定子電流有功分量判斷當(dāng)前電機(jī)是否運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)，進(jìn)而得到電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。本發(fā)明還提供一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。
【專利說(shuō)明】一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變頻器領(lǐng)域，特別涉及一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法及其裝置。 [0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 變頻器是將固定頻率的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置，變頻調(diào)速已 被公認(rèn)為時(shí)最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，在節(jié)能、自動(dòng)化系統(tǒng)以及提高工藝水平 和產(chǎn)品質(zhì)量等方面有廣泛的應(yīng)用。
[0004] 用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的初始狀態(tài)可能不是靜止?fàn)顟B(tài)，由于某些原因處于轉(zhuǎn) 動(dòng)狀態(tài)，比如風(fēng)機(jī)在外界風(fēng)力作用下的自轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器故障停機(jī)等。變頻器若直接從0Hz直接 啟動(dòng)運(yùn)行，由于輸出頻率與電機(jī)當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行頻率存在差異，導(dǎo)致電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，啟 動(dòng)前電機(jī)自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速越快，則變頻器的輸出電流越大，可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)過(guò)流或者過(guò)壓 故障。
[0005] 因此在某些應(yīng)用場(chǎng)合，變頻器運(yùn)行前需要檢測(cè)出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，然后再?gòu)淖粉?到的頻率啟動(dòng)。這種自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)稱為轉(zhuǎn)速追蹤技術(shù)。
[0006] 目前，市場(chǎng)上產(chǎn)品主要有以下幾種轉(zhuǎn)速追蹤方法： 硬件電路檢測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的方法：該方法的原理是利用反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，檢測(cè)電 機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)的頻率推算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0007] 該方法的缺點(diǎn)是，需要額外配置轉(zhuǎn)速跟蹤硬件電路，同時(shí)監(jiān)控該電路需要占用變 頻器處理器的I/O資源，同時(shí)增加了系統(tǒng)的硬件成本和軟件資源的開(kāi)銷。
[0008] 利用直流母線電流的方法：該方法的原理是當(dāng)變頻器處于發(fā)電或者電動(dòng)狀態(tài)時(shí)， 母線上的電流不為0,當(dāng)變頻器的輸出頻率等于電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，母線電流為0,具體實(shí)施 方法：通過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率和電壓，使母線電流為0,此時(shí)的變頻器的輸出頻率 等于電機(jī)的實(shí)際頻率。
[0009] 該方法的缺點(diǎn)，首先需要增加母線電流的檢測(cè)裝置，增加了成本，機(jī)型越大成本越 高，同時(shí)降低系統(tǒng)可靠性；其次，母線電壓存在波動(dòng)，導(dǎo)致母線電流也隨之波動(dòng)，因此很難判 斷母線電流是否為0。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種控制簡(jiǎn)單且成本低的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法。
[0011] 本發(fā)明還提供一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。
[0012] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的 方法，根據(jù)預(yù)設(shè)的追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線，不斷改變變頻器的輸出頻率和電壓，實(shí)施監(jiān)控 定子電流各分量，根據(jù)定子電流有功分量判斷當(dāng)前電機(jī)是否運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換 點(diǎn)，進(jìn)而切換點(diǎn)的頻率得到電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
[0013] 所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其具體包括如下步驟： a、 當(dāng)設(shè)置變頻器為轉(zhuǎn)速追蹤再啟動(dòng)時(shí)，變頻器首先給出轉(zhuǎn)速追蹤命令，執(zhí)行步驟b ; b、 預(yù)勵(lì)磁：根據(jù)設(shè)定追蹤方向、追蹤起始頻率、追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線輸出相應(yīng)的電 壓，保持起始頻率和當(dāng)前輸出電壓一段時(shí)間，等待勵(lì)磁電流穩(wěn)定，執(zhí)行步驟c ; c、 根據(jù)定子電流閉環(huán)調(diào)節(jié)頻率增量，得到輸出頻率，執(zhí)行步驟d ; d、 根據(jù)設(shè)定的追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線，輸出相應(yīng)的電壓，執(zhí)行步驟e ; e、 采樣定子電流，并對(duì)其進(jìn)行解耦運(yùn)算，得到有功電流分量Id，執(zhí)行步驟f ; f、 根據(jù)有功電流分量Id判斷當(dāng)前電機(jī)是否運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)，如果是 則運(yùn)行步驟g，如果不是則運(yùn)行步驟i ; g、 保持當(dāng)前的運(yùn)行頻率，輸出電壓從當(dāng)前的追蹤用V/F曲線設(shè)定值，提升到正常V/F曲 線電壓值，運(yùn)行步驟h; h、 追111示過(guò)程結(jié)束； i、 判斷當(dāng)前運(yùn)行頻率是否達(dá)到頻率上限值，如果是則運(yùn)行步驟j，否則運(yùn)行步驟c ; j、 將電機(jī)運(yùn)行的方向取反，追蹤頻率置零，運(yùn)行步驟k ; k、 追蹤循環(huán)次數(shù)是否超過(guò)設(shè)定的次數(shù)，如果是則運(yùn)行步驟1，如果不是則運(yùn)行步驟a ; l、 追蹤失敗，變頻器輸出頻率設(shè)為0,按照設(shè)定的運(yùn)行方向，從OHz開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。
[0014] 步驟a中，設(shè)定好首次追蹤時(shí)變頻器的運(yùn)行方向、輸出頻率的初始值、輸出電壓的 初始值和追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)的V/F曲線。
[0015] 步驟c中，采用定子電流反饋值閉環(huán)調(diào)節(jié)追蹤頻率的增量的調(diào)節(jié)量，追蹤頻率的 增量的調(diào)節(jié)量與頻率追蹤單位時(shí)間增量以及上一拍的輸出頻率累加得到當(dāng)前的輸出頻率。
[0016] 步驟e中，計(jì)算定子電流有功分量和無(wú)功分量的計(jì)算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)的追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的ν/F曲 線，不斷改變變頻器的輸出頻率和電壓，實(shí)施監(jiān)控定子電流各分量，根據(jù)定子電流有功分量 判斷當(dāng)前電機(jī)是否運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)，進(jìn)而根據(jù)切換點(diǎn)的頻率得到電機(jī)的實(shí) 際轉(zhuǎn)速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，具體包括如下步 驟： a、 當(dāng)設(shè)置變頻器為轉(zhuǎn)速追蹤再啟動(dòng)時(shí)，變頻器首先給出轉(zhuǎn)速追蹤命令，執(zhí)行步驟b ; b、 預(yù)勵(lì)磁：根據(jù)設(shè)定的追蹤方向、追蹤起始頻率、追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線輸出相應(yīng)的 電壓，保持起始頻率和當(dāng)前輸出電壓一段時(shí)間，等待勵(lì)磁電流穩(wěn)定，執(zhí)行步驟c ; c、 根據(jù)定子電流閉環(huán)調(diào)節(jié)頻率增量，得到輸出頻率，執(zhí)行步驟d; d、 根據(jù)設(shè)定的追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的V/F曲線，輸出相應(yīng)的電壓，執(zhí)行步驟e ; e、 采樣定子電流，并對(duì)其進(jìn)行解耦運(yùn)算，得到有功電流分量Id，執(zhí)行步驟f ; f、 根據(jù)有功電流分量Id判斷當(dāng)前電機(jī)是否運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)，如果是 則運(yùn)行步驟g，如果不是則運(yùn)行步驟i ; g、 保持當(dāng)前的運(yùn)行頻率，輸出電壓從當(dāng)前的追蹤用V/F曲線設(shè)定值，提升到正常V/F曲 線電壓值，運(yùn)行步驟h; h、 追111示過(guò)程結(jié)束； i、 判斷當(dāng)前運(yùn)行頻率是否達(dá)到頻率上限值，如果是則運(yùn)行步驟j，否則運(yùn)行步驟c ; j、 將電機(jī)運(yùn)行的方向取反，追蹤頻率置零，運(yùn)行步驟k ; k、 判斷追蹤循環(huán)次數(shù)是否超過(guò)設(shè)定的次數(shù)，如果是則運(yùn)行步驟1，如果不是則運(yùn)行步驟 a ； l、 追蹤失敗，變頻器輸出頻率設(shè)為〇,按照設(shè)定的運(yùn)行方向，從OHz開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，步驟a中，設(shè)定好 首次追蹤時(shí)變頻器的運(yùn)行方向、輸出頻率的初始值、輸出電壓的初始值和追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí) 的V/F曲線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，步驟c中，采用定 子電流反饋值閉環(huán)調(diào)節(jié)追蹤頻率增量的調(diào)節(jié)量，追蹤頻率增量的調(diào)節(jié)量與頻率追蹤單位時(shí) 間增量以及上一拍的輸出頻率累加得到當(dāng)前的輸出頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，步驟e中，計(jì)算定 子電流有功分量和無(wú)功分量的計(jì)算公式如下：
其中，Id是定子電流的有功分量，Iq時(shí)定子電流的無(wú)功分量，Iu、Iv為相電流、Θ為電 壓向量與電流向量的夾角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，步驟f中，電流有 功分量ld=0時(shí)，電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)。
7. -種變頻器控制電機(jī)過(guò)轉(zhuǎn)速追蹤的裝置，其特征在于，包括： 用于根據(jù)變頻器的輸出頻率和設(shè)定的V/F曲線計(jì)算輸出電壓值的V/F電壓運(yùn)算裝置； 用于對(duì)電機(jī)定子電流運(yùn)算，得到定子電流反饋值和定子電流有功分量的電流運(yùn)算裝 置； 用于根據(jù)定子電流反饋值對(duì)追蹤頻率增量進(jìn)行調(diào)節(jié)的PI調(diào)節(jié)裝置； 用于根據(jù)定子電流有功分量判斷電機(jī)狀態(tài)的電機(jī)狀態(tài)識(shí)別裝置； 用于追蹤成功后的保持當(dāng)前的輸出頻率，快速將輸出電壓由追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)的V/F曲 線電壓提升到正常運(yùn)行時(shí)的V/F曲線電壓的電機(jī)啟動(dòng)裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻器追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于，電流有功分量 ld=0時(shí)，電機(jī)狀態(tài)識(shí)別裝置判斷電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的切換點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H02P23/00GK104113259SQ201410366074
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】魯凡水, 王茂峰 申請(qǐng)人:深圳市步科電氣有限公司