可抑制开环系统振荡的变频器控制方法及装置制造方法及图纸

一种可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，包括以下步骤：产生参考频率；将参考频率与频率修正量叠加得到修正后的频率；利用修正后的频率控制脉宽调制波的相位；由上述脉宽调制波控制所述变频器；其特征在于，所述频率修正量是通过以下步骤产生的：检测逆变器的母线电压；对所述的母线电压作比例－微分变换，得到频率修正量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
可抑制开环系统振荡的变频器控制方法及装置
本专利技术涉及变频器控制技术，具体涉及一种可对VVVF开环系统中空载或轻载情况下的振荡进行抑制的变频器控制方法及装置。
技术介绍
VVVF系统是当前使用最为广泛的变频器控制系统，根据用户选择的V/F特性可方便地实现变频变压调速。此类开环系统尽管存在低速力矩不足、动态响应欠佳等缺点，但由于使用时不依赖于电机参数，使用简单，并可方便实现多机拖动，因此在风机、泵类驱动上应用十分广泛。图1示出典型的通用变频器VVVF控制系统。该类开环系统中同时存在固有的不稳定性，在某些运行频段，特别是半基频附近(20Hz～30Hz)，易出现持续振荡以至跳闸。在空、轻载运行情况下，这一问题尤为突出，限制了此类开环系统的运行调速范围。研究表明，VVVF系统中的振荡特性与电机定子电阻、瞬态漏抗的大小有关，并与逆变回路的死区时间设置存在密切的关系。常规的VSI驱动VVVF系统中，死区时间内一个相上下桥臂均处于关断状态，负载侧能量向主回路电容侧回馈，因此稳定运行时仍然存在有功及无功能量的波动。这一波动导致转矩波动及电机转速波动，在空载、轻载等阻尼较轻的情况下，激发电机转子持续振荡，变频器输出电流大幅振荡，继而引起跳闸，因此，必须采取措施抑制的振荡。当已知电机参数时，引入速度环或电流环来抑制振荡是容易的；但是VVVF控制的通用变频器驱动-->极数及容量各不相同的感应电机，没有任何依赖于电机参数的调节器，此时要抑制振荡则较为困难。从目前的技术发展来看，通用变频器中无须电机参数，在不引入任何与之相关的转速、电流调节器的条件下，主要存在以下几种振荡抑制方法：1)逆变器直流侧电流检测，根据直流侧电流的方向判断振荡是否存在，并通过频率调节主动控制有功、无功能量流动来抑制振荡。这种方法由于需要检测直流侧电流，因此必须在直流侧串接采样电阻，同时增加相应的振荡鉴别电路。这一方案在通常直接检测交流侧输出电流的变频器中无法实现。2)直接根据变频器交流侧输出电流幅值变化，通过微分负反馈控制进行频率调节，依此进行振荡抑制。如图2所示。这种方法基于以下认识：振荡发生时电流矢量相对电压矢量相位角出现一定形式的波动，因此通过电压矢量位置角的扰动来抑制电流矢量相位的变化。这种方法缺乏严格的理论证明，无法保证在驱动不同功率及极对数的电机时均能有效。本专利技术人对不同功率电机的实验结果亦证明了这一点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可抑制开环系统振荡的变频器控制方法及装置，可以在独立于相关转速、电流调节器的条件下抑制回路中轻载或空载时的振荡问题。本专利技术上述技术问题的解决基于以下分析：电机运行振荡时，变频器输出侧电流幅值及相位均呈现大幅波动，因此，如能通过采样逆变器母线电压，对电流幅值及相位的进行适当的反馈控制，亦即通过变频器输出电压、频率的协调控制，进而有效抑制振荡。基于这一思想，本专利技术这样解决上述技术问题，构造一种可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，即一种微分负反馈电压矢量相位、幅值协调的控制方案，具体包括以下步骤：产生参考频率；将参考频率与频率修正量-->叠加得到修正后的频率；利用修正后的频率控制脉宽调制波的相位；由上述脉宽调制波控制所述变频器；其特征在于，所述频率修正量是通过以下步骤产生的：检测逆变器的母线电压；对所述的母线电压作比例一微分变换，得到频率修正量。在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法中，还包括：由所述参考频率产生控制所述脉宽调制波幅值的电压的步骤。    在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法中，对所述母线电压作比例一微分变换，包括以Kp1为比例因数、以τ1为时间常数对所述母线电压Udc进行低通滤波变换得到第一调节量的步骤；以Kp2为比例因数、以τ2为时间常数对母线电压Udc进行低通滤波变换得到第二调节量的步骤；将第一和第二调节量进行合成，得到频率修正量。在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法中，τ1》τ2，Kp2＝Kp1。本专利技术另一目的这样实现，构造一种可抑制开环系统振荡的变频器控制装置，包括：参考频率产生装置；用于将参考频率与频率修正量叠加的加法器；根据修正后的频率控制逆变器的脉宽调制器；其特征在于，还包括：用于采样逆变器母线电压的采样装置；将母线电压比例微分变换后，输出频率修正量的频率修正装置。在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制装置中，还包括：接收参考频率信号，产生控制脉宽调制器控制电压的电压转换装置。在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制装置中，所述频率修正装置包括：接收母线电压信号，分别进行两个不同的低通滤波变换，并输出第一频率修正量、第二频率修正量的第一频率修正装置和第二频率修正装置；将第一频率修正量和第二频率修正量相加，输出频率修正量的第二加法器。-->在上述可抑制开环系统振荡的变频器控制装置中，所述第一、第二频率修正装置中微分环节的时间系数分别为τ1和τ2，比例环节的比例系数分别为Kp1和Kp2，其中τ1＞＞τ2，Kpi＝Kp2。实施本专利技术提供的可抑制开环系统振荡的变频器控制方法及装置，由于无须使用电机参数，不需要通常的转速及电流调节器，通过母线电压微分反馈控制，有效地解决了VVVF控制系统中存在的振荡问题。因为没有采用常规的电流、转速调节器，使得系统实现十分简单，鲁棒性强，可以适应不同种类的感应电机。理论分析及实践均表明，本专利技术的这种控制方法和装置简单而实用，具有广泛的应用前景。附图说明图1是现有技术中典型通用变频器VVVF控制系统；图2是现有技术基于逆变器输出电流幅值的控制框图；图3是电压定向的坐标系统的示意图；图4是母线电容充电电流示意图；图5是本专利技术的振荡抑制方法的原理性示意图；图6是本专利技术的振荡抑制方法实施例逻辑框图；图7是实现本专利技术方法的程序流程示意图；图8是变频器载波频率为6K情况下，电机空载运行在24.70Hz的电流波形图；图9是采用本专利技术方法后变频器载波频率为6K情况下，电机空载运行在24.70Hz的电流波形图。具体实施方式本专利技术是为解决轻载情况下VVVF系统的振荡问题，本专利技术控制方法及装置是基于图3所示的电压矢量定向的坐标系统进行。该坐标系中，电流矢量与电压矢量的夹角为功率因数角。电流矢量在电压矢量方向的投影即-->电机有功电流，而在垂直方向上的投影即电机无功电流。在运行频率较高时，电机有功电流即反映了电机转矩电流的大小。由于VVVF方式下电机振荡运行点通常大于5Hz，因此分析时可以认为电流矢量的d轴分量即反映了电机瞬时转矩电流，检测该分量的变化就能间接的检测电磁转矩的波动情况。根据电机的机电平衡方程：Te-Tl=Jdωrdt---(1)]]>           Te＝K1isd             (2)由(2)可得：           ΔTe＝K1Δisd         (3)    这里假设负载恒定，综合(1)、(3)采用小信号分析可以得到在稳定运行平衡点附近有：ΔTe=Jdωrdt=K1Δisd---(4)]]>亦即：dωrdt=K1JΔisd---(5)]]>显然，如果运行频率恒定，则有： dωsdt=-dωrdt=-K1J&Del本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，包括以下步骤：产生参考频率；将参考频率与频率修正量叠加得到修正后的频率；利用修正后的频率控制脉宽调制波的相位；由上述脉宽调制波控制所述变频器；其特征在于，所述频率修正量是通过以下步骤产生的：检测逆变器的母线电压；对所述的母线电压作比例-微分变换，得到频率修正量。2、根据权利要求1所述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，其特征在于，还包括：由所述参考频率产生控制所述脉宽调制波幅值的电压的步骤。3、根据权利要求1或2所述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，其特征在于，对所述母线电压作比例-微分变换，包括以Kp1为比例因数、以τ1为时间常数对所述母线电压Udc进行低通滤波变换得到第一调节量的步骤；以KD2为比例因数、以τ2为时间常数对母线电压Udc进行低通滤波变换得到第二调节量的步骤；将第一和第二调节量进行合成，得到频率修正量。4、根据权利要求3所述可抑制开环系统振荡的变频器控制方法，其特征在于，τ1》τ2，Kp2＝Kp1。5、一...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖海平，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：