变频软起动控制单元及方法技术

本发明专利技术公开了一种变频软起动控制单元及方法，用于根据电机的三相电压信号驱动导通桥臂，所述系统包括：采样元件，采集电机端的三相电压信号；控制单元，根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置且根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂。本发明专利技术提供一种变频软起动控制单元，通过采样元件分别对电机端的三相电压信号进行采集，再由电压信号判断电枢的实时角度位置，进而实现对大功率同步电机的软起动控制。

【技术实现步骤摘要】
变频软起动控制单元及方法
本专利技术涉及电子
，具体而言，涉及一种用于对大功率同步电机软起动的系统及方法。
技术介绍
在大型重载设备拖动领域，大功率同步电机应用普遍。由于同步电机直接起动电流大，会造成电网电压下降，所以同步电机通常采用同步变频软起动装置进行软起动。传统的同步变频软起动装置需要通过机械式位置传感器获得电枢位置，再通过转子位置控制逆变桥臂的导通。逆变桥臂的换相控制能够改变频器的负载转矩。现有的安装机械式转子位置传感器成本高，如何在同步变频软起动装置中不依赖转子位置传感器对转子位置进行判断，已成为核心问题。
技术实现思路
本专利技术实施例至少提供一种变频软起动控制单元，能够代替传统软起动装置在电机中安装机械式转子位置传感器以获取转子位置，进而实现对导通桥臂控制的高成本方案。上述实施例的具体实现，如下所述。所述系统包括：采样元件，采集电机端的三相电压信号；控制单元，根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置且根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂。在本专利技术较佳的实施例中，所述控制单元根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置配置为：设定所述电枢位于ab相间时，ab相的反电动势与线电压的关联条件；根据所述关联条件求取所述电枢的角度位置与三个所述的电压信号的关联性。在本专利技术较佳的实施例中，所述关联条件为所述电枢的角度位置的0时，所述电枢绕组输出的反电动势εab等于ab相间的线电压Uab且所述电枢相对a相的夹角为x；根据所述关联条件建立三相交流同步电机的电压方程，根据所述电压方程求得，其中，εab、εbc、εca分别为a、b、c三相中两相间的反电动势，即线电压的瞬时值，A电压幅值。在本专利技术较佳的实施例中，所述控制单元根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂包括：所述控制单元预先将控制域划分为数量是三倍数的多个子域且根据所述电枢的角度位置在多个所述子域的切换，驱动所述导通桥臂。在本专利技术较佳的实施例中，所述控制单元将控制域划分为六个范围跨度相同的子域。在本专利技术较佳的实施例中，所述采样元件包括，三个霍尔元件，分别采集电机的三相电压信号；放大电路，对所述霍尔元件输出的电压信号进行放大，A/D转换电路，对放大的电压信号进行模数转换；所述控制单元为单片机，所述单片机根据模数转换后的电压信号驱动所述导通桥臂。本专利技术实施例至少另提供一种变频软起动控制方法，所述方法包括：Step100、分别实时采集电机端的三相电压信号；Step200、根据三个所述电压信号实时计算电枢的角度位置；Step300、根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂；在本专利技术较佳的实施例中，所述的Step200包括：Step210、设定所述电枢位于ab相间时，ab相的反电动势与线电压的关联条件；Step220中，根据所述关联条件求取所述电枢的角度位置与三个所述的电压信号的关联性。在本专利技术较佳的实施例中，所述的Step210中，所述关联条件为所述电枢的角度位置的0时，所述电枢绕组输出的反电动势εab等于ab相间的线电压Uab且所述电枢相对a相的夹角为x；所述的Step220中，根据所述关联条件建立三相交流同步电机的电压方程，根据所述电压方程求得，其中，εab、εbc、εca分别为a、b、c三相中两相间的反电动势，即线电压的瞬时值，A电压幅值。在本专利技术较佳的实施例中，所述的Step300包括：Step310、将控制域划分为六个范围跨度相同的子域；Step320、根据所述电枢的角度位置在多个所述子域的切换，驱动所述导通桥臂。针对上述方案，本专利技术通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本专利技术实施例的其它特征及其优点清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为实施例一的系统图；图2为实施例一的相位图；图3为控制域的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例1请参照图1，本实施例提供一种变频软起动控制单元，通过霍尔传感器分别对电机端的三相电压信号进行采集，再由电压信号判断电枢的实时角度位置，进而实现对大功率同步电机的软起动控制。本实施例的系统包括采样元件，用于对电机端的三相电压信号进行采集；采样元件在本实施例优选是霍尔传感器、放大电路与A/D转换电路的组合，霍尔传感器采集每一相的电压信号，放大电路对霍尔传感器输出的电压信号进行放大，再由A/D转换电路，对放大的电压信号进行模数转换输出符合输入要求的数字信号。本实施例的系统进一步包括作为控制单元的单片机，其主要是根据数字信号驱动导通桥臂。具体地，本实施例的单片机能够三个前述的数字信号计算电枢的角度位置且根据电枢的角度位置对导通桥臂进行驱动。请参考图2，本实施例配置的三相同步电机，包括Y形连接的a相、b相及c相。为了求取电枢的角度位置与三个数字信号的关联性。本实施例设定电枢位于ab相间时，ab相的反电动势与线电压的关联条件，关联条件是在电枢的角度位置的0时，电枢绕组输出的反电动势εab等于ab相间的线电压Uab且电枢相对a相的夹角为x。在上述关联条件的前提下，可以建立建立三相交流同步电机的电压方程，在对前述的电压方程进行变换后，求得其中，εab、εbc、εca分别为a、b、c三相中两相间的反电动势，即线电压的瞬时值，A电压幅值。通过上述方案，本实施例的单片机能够通过电机内置霍尔传感器输出的电压洗好求取电枢的角度位置。进一步参考图3，本实施例单片机将控制域划分为六个范围跨度相同的子域(1到6)。分别是电枢位于180度到240度、240度到300度、300度到360度、0到60度、60度到120度、120度到180度。单片机在判断电枢的角度位置后匹配上述的六个子域，以导通对应的晶闸管。另外请参考图3，本实施例优选地调整逆向超前角y＝60度，以增加同步电机软起动时逆变器的输出功率，以增加电机的起动转矩。实施例二本实施例另提供一种变频软起动控制方法，其步骤如下：Step100、分别实时采集同步电机的三相电压信号；Step200、根据三个电压信号实时计算电枢的角度位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变频软起动控制单元，用于根据电机的三相电压信号驱动导通桥臂，其特征在于，所述系统包括：采样元件，采集电机端的三相电压信号；控制单元，根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置且根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂。

【技术特征摘要】
1.一种变频软起动控制单元，用于根据电机的三相电压信号驱动导通桥臂，其特征在于，所述系统包括：采样元件，采集电机端的三相电压信号；控制单元，根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置且根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂。2.如权利要求1所述的变频软起动控制单元，其特征在于，所述控制单元根据三个所述的电压信号计算电枢的角度位置配置为：设定所述电枢位于ab相间时，ab相的反电动势与线电压的关联条件；根据所述关联条件求取所述电枢的角度位置与三个所述的电压信号的关联性。3.如权利要求2所述的变频软起动控制单元，其特征在于，所述关联条件为所述电枢的角度位置的0时，所述电枢绕组输出的反电动势εab等于ab相间的线电压Uab且所述电枢相对a相的夹角为x；根据所述关联条件建立三相交流同步电机的电压方程，根据所述电压方程求得，其中，εab、εbc、εca分别为a、b、c三相中两相间的反电动势，即线电压的瞬时值，A电压幅值。4.如权利要求2所述的变频软起动控制单元，其特征在于，所述控制单元根据所述电枢的角度位置驱动所述导通桥臂包括：所述控制单元预先将控制域划分为数量是三倍数的多个子域且根据所述电枢的角度位置在多个所述子域的切换，驱动所述导通桥臂。5.如权利要求4所述的变频软起动控制单元，其特征在于，所述控制单元将控制域划分为六个范围跨度相同的子域。6.如权利要求1所述的变频软起动控制单元，其特征在于，所述采样元件包括，三个霍尔元件，分别采集电机的三相电压信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁业庭，肖钧，刘小康，王惠亮，
申请(专利权)人：大力电工襄阳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42