变频器转矩提升系统、方法及变频器技术方案

本发明专利技术公开一种变频器转矩提升系统、方法及变频器。该变频器转矩提升系统，包括：电流采样单元，用于采样与变频器电性连接的电机的三相电流，并将三相电流转换成两相的d轴电流与q轴电流；低通滤波单元，与电流采样单元电性连接，用于接收自动转矩补偿滤波增益，并根据自动转矩补偿滤波增益，对电流采样单元输入的q轴电流进行低频滤波，获得经滤波后的q轴电流；以及补偿电压生成单元，与低通滤波单元电性连接，用于接收额定滑差、电机的马达容量、自动转矩补偿电压增益及电机的相关参数，并根据额定滑差、电机的马达容量、自动转矩补偿电压增益、电机的相关参数及低通滤波单元输入的经滤波后的q轴电流，确定变频器的自动转矩补偿电压。确定变频器的自动转矩补偿电压。确定变频器的自动转矩补偿电压。

【技术实现步骤摘要】
变频器转矩提升系统、方法及变频器


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体而言，涉及一种变频器转矩提升系统、方法及变频器。

技术介绍

[0002]转矩提升又称为转矩补偿，是为了补偿电机低速运行时，因其定子绕组电阻引起的转矩降低而造成的低频范围内V/F增大的方法。变频器将电机在一定时间内从静止状态驱动到一定的运转速度，需要克服机械装置的静态转矩阻力和运行加速度转矩阻力。由于低速运行时电机的励磁电压降低，需要对电机的欠励磁状态进行补充，以使电机低速运行时增大转矩，克服两种转矩阻力的阻碍。
[0003]转矩提升功能用于改变变频器启动阶段的低速性能，使电机输出转矩满足生产机械的启动要求。当变频器以V/F方式运行时，变频器的输出电压与输出频率成比例改变。当变频器运行在低频区域时，输出电压也成比例变小。由于定子电阻和漏电抗的分压，励磁电流下降，输出转矩下降。由于这个原因，需要对低频区域由于定子电阻分压导致的电压降落进行补偿。除了电机的漏电抗不仅与频率有关，还和电机电流有关，精确的补偿较为困难。
[0004]目前，变频器行业根据电压补偿的方式，将转矩补偿分为手动转矩补偿和自动转矩补偿两种。
[0005]在手动转矩补偿的控制方法下，由于补偿量固定，在某些时刻容易造成励磁电流过大导致电机过热，甚至烧损的情况。
[0006]自动转矩补偿通过分解d轴(磁通)和q轴(转矩)电压分量进行电压补偿。也即补偿电压V
qse
计算分为两部分，一部分是由电子电阻导致的，这部分可以通过定子电阻的阻值R
s
与q轴电流分量I
qse
相乘得到；另一部分是由漏电抗造成的，这部分可以通过d轴电流分量I
dse
与定子电感L
s
和电角速度ω
e
相乘得到。两部分共同构成了输出电压的补偿。具体地，补偿电压V
qse
可以根据下述公式(1)计算：
[0007]V
qse
＝R
s
×
I
qse
+ω
e
×
L
s
×
I
dse
ꢀꢀ
(1)
[0008]虽然这种转矩补偿方式可以使马达自动获得合适的转矩提升，有效的减少电机过励磁和欠励磁的现象。但这种方法需要依赖精确的电机参数。如果电机参数不够精确，则不能获得较好的控制。从上述公式(1)可以看出，其使用了电机的定子电阻和电感等参数。但由于绝大多数电机的名牌上都没有电机内部的相关参数信息，因此对于很多应用场合，在调试的时候不能得到准确的产品信息。需要对电机进行参数辨识，如果辨识的参数不够准确，就会使补偿电压的计算不够精确，从而影响了驱动的效果。
[0009]此外，上述补偿方式中还加入了PI控制器。由于PI控制器内部的增益是固定的，不能根据负载的变动调整PI控制器的增益，因此当负载减小时，会出现应答延迟的情况。
[0010]在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本专利技术提供一种变频器转矩提升系统、方法及变频器。
[0012]本专利技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本专利技术的实践而习得。
[0013]根据本专利技术的一方面，提供一种变频器转矩提升系统，包括：电流采样单元，用于采样与变频器电性连接的电机的三相电流，并将所述三相电流转换成两相的d轴电流与q轴电流；低通滤波单元，与所述电流采样单元电性连接，用于接收自动转矩补偿滤波增益，并根据所述自动转矩补偿滤波增益，对所述电流采样单元输入的所述q轴电流进行低频滤波，获得经滤波后的q轴电流；以及补偿电压生成单元，与所述低通滤波单元电性连接，用于接收额定滑差、所述电机的马达容量、自动转矩补偿电压增益及所述电机的相关参数，并根据所述额定滑差、所述电机的马达容量、所述自动转矩补偿电压增益、所述电机的相关参数及所述低通滤波单元输入的所述经滤波后的q轴电流，确定所述变频器的自动转矩补偿电压。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，补偿电压生成单元包括：第一子单元，用于根据下述公式确定所述自动转矩补偿电压：
[0015]V
comp
＝f
Slip
*V
Max
*V
GainAtb
/f
base
*I
q_filter
/I
rated
[0016]f
Slip
＝s*f
out
[0017]s＝N/(60*f
base
/p)
[0018]N＝(60*f
base
/p)
–
n
[0019]V
Max
＝(1<<12)*2/1.732*V
motor
/V
inv
[0020]其中，V
comp
为所述自动转矩补偿电压，f
Slip
为滑差频率，s为转差率，f
out
为所述变频器的实际输出频率，N为所述额定滑差，f
base
为所述电机的基本频率，p为所述电机的电机极对数，n为所述电机的电机额定转速，V
Max
为所述变频器的最大输出电压，V
motor
为所述电机的额定电压，V
inv
为所述变频器的额定电压，V
GainAtb
为所述自动转矩补偿电压增益，I
q_filter
为所述经滤波后的q轴电流，I
rated
为所述电机的额定电流，所述电机的额定电流与所述电机的马达容量相关。
[0021]根据本专利技术的一实施方式，所述自动转矩补偿电压增益包括：电动状态转矩补偿电压增益与发电状态转矩补偿电压增益；所述电动状态转矩补偿电压增益用于在所述电机处于电动状态时作为所述自动转矩补偿电压增益，计算所述自动转矩补偿电压；所述发电状态转矩补偿电压增益用于在所述电机处于发电状态时作为所述自动转矩补偿电压增益，计算所述自动转矩补偿电压。
[0022]根据本专利技术的一实施方式，所述系统还包括：电压指令生成单元，与所述补偿电压生成单元电性连接，用于接收所述变频器的给定频率，并根据所述变频器的给定频率及所述补偿电压生成单元输入的所述自动转矩补偿电压，生成用于驱动所述电机的电压。
[0023]根据本专利技术的一实施方式，所述电压指令生成单元包括：第二子单元及第三子单元，所述第二子单元用于接收经手动补偿后的所述给定频率；所述第三子单元用于根据经手动补偿后的所述给定频率及所述自动转矩补偿电压，生成用于驱动所述电机的电压。
[0024]根据本专利技术的另一方面，提供一种变频器转矩提升方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频器转矩提升系统，其特征在于，包括：电流采样单元，用于采样与变频器电性连接的电机的三相电流，并将所述三相电流转换成两相的d轴电流与q轴电流；低通滤波单元，与所述电流采样单元电性连接，用于接收自动转矩补偿滤波增益，并根据所述自动转矩补偿滤波增益，对所述电流采样单元输入的所述q轴电流进行低频滤波，获得经滤波后的q轴电流；以及补偿电压生成单元，与所述低通滤波单元电性连接，用于接收额定滑差、所述电机的马达容量、自动转矩补偿电压增益及所述电机的相关参数，并根据所述额定滑差、所述电机的马达容量、所述自动转矩补偿电压增益、所述电机的相关参数及所述低通滤波单元输入的所述经滤波后的q轴电流，确定所述变频器的自动转矩补偿电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，补偿电压生成单元包括：第一子单元，用于根据下述公式确定所述自动转矩补偿电压：V
comp
＝f
Slip
*V
Max
*V
GainAtb
/f
base
*I
q_filter
/I
rated
f
Slip
＝s*f
out
s＝N/(60*f
base
/p)N＝(60*f
base
/p)
–
nV
Max
＝(1<<12)*2/1.732*V
motor
/V
inv
其中，V
comp
为所述自动转矩补偿电压，f
Slip
为滑差频率，s为转差率，f
out
为所述变频器的实际输出频率，N为所述额定滑差，f
base
为所述电机的基本频率，p为所述电机的电机极对数，n为所述电机的电机额定转速，V
Max
为所述变频器的最大输出电压，V
motor
为所述电机的额定电压，V
inv
为所述变频器的额定电压，V
GainAtb
为所述自动转矩补偿电压增益，I
q_filter
为所述经滤波后的q轴电流，I
rated
为所述电机的额定电流，所述电机的额定电流与所述电机的马达容量相关。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述自动转矩补偿电压增益包括：电动状态转矩补偿电压增益与发电状态转矩补偿电压增益；所述电动状态转矩补偿电压增益用于在所述电机处于电动状态时作为所述自动转矩补偿电压增益，计算所述自动转矩补偿电压；所述发电状态转矩补偿电压增益用于在所述电机处于发电状态时作为所述自动转矩补偿电压增益，计算所述自动转矩补偿电压。4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，还包括：电压指令生成单元，与所述补偿电压生成单元电性连接，用于接收所述变频器的给定频率，并根据所述变频器的给定频率及所述补偿电压生成单元输入的所述自动转矩补偿电压，生成用于驱动所述电机的电压。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压指令生成单元包括：第二子单元及第三子单元，所述第二子单元用于接收经手动补偿后的所述给定频率；所述第三子单元用于根据经手动补偿后的所述给定频率及所述自动转矩补偿电压，生成用于驱动所述电机的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，吴小萍，
申请(专利权)人：乐星电气无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：