一种工频逆变器启动电动机的方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工频逆变器启动电动机的方法及控制装置，包括：电动机启动过程中，限制工频逆变器的输出电压和输出电流，同时，控制工频逆变器输出电压与输出频率的比值小于等于预设的常数。本发明专利技术通过降压限流的方式控制较大的瞬时启动电流，同时控制工频逆变器输出电压与工频逆变器输出频率比值小于等于预设的常数，降压的同时降低频率，增大启动转矩，提高电动机带负载的能力；降频的同时又保证了工频变压器和电动机的磁通不会饱和，减小励磁电流。

A Method and Control Device for Starting Motor with Power Frequency Inverter

The invention discloses a method and a control device for starting a motor by a power frequency inverter, which includes: during the starting process of the motor, the output voltage and current of the power frequency inverter are limited, and the ratio of the output voltage to the output frequency of the control power frequency inverter is less than or equal to the preset constant. The invention controls large instantaneous starting current by reducing voltage and limiting current, and at the same time controls the ratio of output voltage of power frequency inverters to output frequency of power frequency inverters to be less than or equal to the preset constant, reduces voltage while lowering frequency, increases starting torque, and improves the ability of motor with load; at the same time, it ensures that the flux of power frequency transformers and motors is not saturated and reduces. Excitation current.

【技术实现步骤摘要】
一种工频逆变器启动电动机的方法及控制装置
本专利技术涉及电机及电力拖动
，更具体涉及以工频逆变器输出为启动电源的电动机启动方法及控制装置。
技术介绍
工频一般指市电的频率，在我国是50HZ，其他国家有的为60HZ。而可以改变这个频率交流电的电压的变压器称作工频变压器。采用工频变压器的逆变器即为工频逆变器。如图1所示，是以工频逆变器输出为启动电源的电动机的启动控制电路的拓扑结构图，所述以工频逆变器输出为启动电源的电动机的启动控制电路包括蓄电池组、工频逆变器和异步电动机，工频逆变器包括逆变电路和工频变压器，所述逆变电路的输入端连接蓄电池组，蓄电池组两端并联连接电容，所述逆变电路的输出端连接所述工频逆变器的输入端，工频变压器的输出端分别连接异步电动机的三相定子绕组，逆变电路的A相桥臂为串联的开关管V1和V4，逆变电路的B相桥臂为串联的开关管V3和V6，逆变电路的C相桥臂为串联的开关管V5和V2，开关管V1、开关管V3以及开关管V5的漏极连接并且接到蓄电池组的正极，开关管V4、开关管V6以及开关管V2的源极连接并且接到蓄电池组的负极，逆变电路将蓄电池组的直流电转化成三相交流电，并经工频变压器隔离升压后，为异步电动机提供启动电能。工频变压器为电动机提供启动电能，由于电机拖动系统在启动过程中既要求有足够大的启动转矩，使其尽快达到正常运行状态，又要求启动电流不能太大，以免引起电源电压下降，影响其它电气设备的正常工作。现有技术中，一般通过降压启动来限制较大的启动电流。但是，在降压的同时，启动转矩也会减小。因此，对于负载转矩较大(例如等于额定转矩)的拖动系统，不能满足启动要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术的工频逆变器启动电动机主要通过降压启动来限制较大的启动电流易导致启动转矩减小，不能满足启动要求的问题。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种工频逆变器启动电动机的方法，包括：电动机启动过程中，限制工频逆变器的输出电压和输出电流，同时，控制工频逆变器输出电压与输出频率的比值小于等于预设的常数。由异步电动机的机械特性可知，工频逆变器为异步电机提供启动电能，限制工频逆变器的输出电压和输出电流即限制异步电动机的启动电压和启动电流，控制工频逆变器输出电压与输出频率即控制异步电机的启动电压和电源频率；异步电动机启动电流与启动电压成正比，降低启动电压可以相应地限制启动电流，从而保证工频逆变器和异步电动机的安全；但是，异步电动机的启动转矩与启动电压的平方成正比，降低启动电压的同时导致了启动转矩减小；为了尽快启动系统，电动机需要运行在较高的启动转矩下，且保持恒转矩运行；已知降低电源频率有利于增加启动转矩，但是要保持恒转矩运行，必须保持电机主磁通不变。所以，降低电源频率的同时必须降低启动电压，才能保持电机主磁通基本不变。优选的，所述预设的常数等于工频逆变器输出的额定电压与额定频率的比值，或者所述预设的常数等于异步电动机的额定电压与额定频率的比值。优选的，所述限制工频逆变器的输出电压和输出电流，包括以下步骤：步骤31：将工频逆变器的输出电流与预设的最大电流值进行比较；步骤32：对步骤31中的比较结果(工频逆变器的输出电流与预设的最大电流值的差值)经过限幅后与预设的电压指令值叠加；步骤33：叠加后的值与工频逆变器输出电压进行比较；步骤34：对步骤33中的比较结果进行偏差调节；步骤35：对偏差调节后的输出进行调制以生成开关管控制信号。进一步地，所述步骤31包括：将工频逆变器输出电流的峰值与预设的最大峰值电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流进行Clark变换后以α轴、β轴的分量分别与预设的最大峰值电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流进行Park变换后以q轴的分量与预设的最大q轴电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流的平均值与预设的最大均值电流进行比较。进一步地，所述步骤33包括：将叠加后的值与工频逆变器输出电压的峰值进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压的平均值进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压进行Clark变换后α轴、β轴的分量进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压进行Park变换后q轴的分量进行比较。进一步地，所述步骤34中，所述偏差调节为PI调节或PID调节。优选的，所述电动机启动过程中还包括过载控制，所述过载控制是根据工频逆变器输出电流值与预设的过载电流参考值的偏差值，控制过载保护的时间。进一步地，所述过载控制包括以下步骤：步骤一：运行过载控制程序，等待预设的时间间隔；步骤二：预设的时间间隔结束后，判断工频逆变器负载电流值是否大于预设的过载电流参考值，若是，则进入步骤三，若否，则进入步骤七；步骤三：以工频逆变器负载电流值减去所述过载电流参考值作为时基；步骤四：过载时间从0开始，并以时基与预设调节系数的乘积为步长进行累加；步骤五：判断过载时间是否超过预设的过载时间参考值，若是，则进入步骤六，若否，则返回步骤一；步骤六：触发过载保护，返回步骤一；步骤七：令时基为0；步骤八：令过载时间为0，返回步骤一。本专利技术还提供一种工频逆变器启动电动机控制装置，包括：压频比控制模块，用于控制工频逆变器输出电压与输出频率的比值小于等于预设的常数；第一比较模块，用于将工频逆变器输出电流与预设的最大电流值进行比较；限幅模块，用于对所述第一比较模块输出的结果进行限幅；叠加模块，用于将所述限幅模块输出的结果与预设的电压指令值进行叠加；第二比较模块，用于将所述叠加模块的输出与所述压频比控制模块输出的电压进行比较；偏差调节模块，用于对所述第二比较模块的输出进行偏差调节；调制模块，用于对所述偏差调节模块的输出进行调制以生成工频逆变器开关管的控制信号。进一步地，所述控制装置还包括：A/D采样模块，用于对工频逆变器的输出电压和输出电流进行采样；坐标变换模块，用于对A/D采样模块输出的电流和电压进行坐标变换。进一步地，所述坐标变换模块包括：Clark变换单元，用于将所述A/D采样模块输出的电流或电压数据转换至两相静止坐标下；Park变换单元，用于将所述Clark变换单元的输出的两相静止坐标系下的电流或电压数据变换至Park系下。优选的，所述偏差调节模块为PID控制器或PI控制器。本专利技术相比现有技术具有以下优点：(1)电动机启动过程中，通过降低工频逆变器输出电压的方式控制较大的瞬时启动电流，同时，控制工频逆变器输出电压与工频逆变器输出频率的比值小于等于预设的常数，也即，降压的同时降低频率，增大了启动转矩，提高电动机带负载的能力，满足电机启动要求，同时又保证了工频变压器和电动机的磁通不会饱和，减小励磁电流；(2)启动电动机的过程中及启动后均进行过载保护控制，负载电流超限时会触发过载保护逻辑，以保护工频逆变器和电动机不受损害。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对专利技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1是现有技术的以工频逆变器输出作为启动电源的电动机启动控制电路的拓扑结构图；图2是本专利技术实施例所公开的工频逆变器启动电动机的方法的控制框图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，包括：电动机启动过程中，限制工频逆变器的输出电压和输出电流，同时，控制工频逆变器输出电压与输出频率的比值小于等于预设的常数。

【技术特征摘要】
1.一种工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，包括：电动机启动过程中，限制工频逆变器的输出电压和输出电流，同时，控制工频逆变器输出电压与输出频率的比值小于等于预设的常数。2.根据权利要求1所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述预设的常数等于工频逆变器输出的额定电压与额定频率的比值，或者所述预设的常数等于异步电动机的额定电压与额定频率的比值。3.根据权利要求1所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述限制工频逆变器的输出电压和输出电流，包括以下步骤：步骤31：将工频逆变器的输出电流与预设的最大电流值进行比较；步骤32：对步骤31中的比较结果经过限幅后与预设的电压指令值叠加；步骤33：叠加后的值与工频逆变器输出电压进行比较；步骤34：对步骤33中的比较结果进行偏差调节；步骤35：对偏差调节后的输出进行调制以生成开关管控制信号。4.根据权利要求3所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述步骤31包括：将工频逆变器输出电流的峰值与预设的最大峰值电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流进行Clark变换后以α轴、β轴的分量分别与预设的最大峰值电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流进行Park变换后以q轴的分量与预设的最大q轴电流进行比较，或者，将工频逆变器输出电流的平均值与预设的最大均值电流进行比较。5.根据权利要求3所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述步骤33包括：将叠加后的值与工频逆变器输出电压的峰值进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压的平均值进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压进行Clark变换后α轴、β轴的分量进行比较，或者，将叠加后的值与工频逆变器输出电压进行Park变换后q轴的分量进行比较。6.根据权利要求3所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述步骤34中，所述偏差调节为PI调节或PID调节。7.根据权利要求1-6任一项所述的工频逆变器启动电动机的方法，其特征在于，所述电动机启动过程中还包括过载控制，所述过载控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为民，周一晨，
申请(专利权)人：合肥为民电源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34