一种智能矢量控制变频器制造技术

一种智能矢量控制变频器，由智能单元构成并进结构的智能单元网络，与比较调节运算器和电动机组成网络运算系统，当电机的实际转速与转矩反馈信号进入网络运算系统时，网络运算系统便即时跟踪对电机的设定值，进行内部循环运算，使输出估计值与设定值之间的差距逐渐趋于一致。对输出电源的正弦波进行调制选在正弦波过零时，以减少逆变器的开关损耗，从而降低逆变器温升，在调制中，产生一组与谐波分量幅值相当，相位相差１８０度的波以尽可能抵消输出电流的低次谐波和高次谐波的影响，使波形畸变率明显减小，实现逼真的正弦波形输出。功效高，结构简洁，操作方便、使用简单，输出稳定，制作成本低。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种智能矢量控制变频器
本专利技术涉及一种矢量控制变频调速器。
技术介绍
变频调速器自二十世纪七十年代末问世以来，经过二十年的发展演变，历经四次革新，目前在世界上生产与生活的各个领域已得到较为广泛的应用，国内外对矢量控制变频器技术也有大量的报道。但是，现在普遍使用的变频调速器使用寿命短、体积大、成本高，逆变模块开关损耗大。现有的变频调速技术，在根据需要设定了电机的转速、转矩数值后，对电机的实际反馈值进行一次性采样、一次性比较运算和实现矢量控制，使得输出值与设定值的差距较大，难以满足设计要求和使用要求，能耗较大，功效较低，并且由于在对输出电源波形进行调制的技术不能突破，使得调制效果也较差，波形失真度较大，抗干扰能力不强，并且无法降低变频器的温升，从而难以保证变频器的使用寿命，由于增设散热装置，增大了变频器的体积，降低了功率，传导干扰也难于控制。专利技术目的本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种操作方便、使用程序简单，能够满足多种使用设计要求，调制效果好，使用寿命长，体积小和制作成本低的新型矢量控制变频调速器。本专利技术的目的是这样实现的：由具有快速运算和处理信息功能，并具有容错功能的智能单元，按照并行方向排列连接起来，构成并进结构的智能单元网络；再由智能单元网络、比较调节运算器和电动机组成网络运算系统；由智能单元网络、网-->络协处理器和高速运算器构成本专利技术的主控制系统。在使用中，根据需要预先设定电机的转速和转矩，运行时，当电机的实际转速、转矩反馈信号进入网络运算系统时，网络运算系统便通过比较运算调节器来进行比较运算和调节智能单元网络的权位，智能单元网络及时跟踪对电机的设定值，进行内部循环运算，智能单元网络的一个智能单元运算后自动按照预设的方向传输到另一个智能单元进行运算，运算中各智能单元之间没有反馈信息，通过上述比较运算调节器和智能单元网络的运算产生智能网络的输出估计值，其与期望值之间的误差反馈到比较运算调节器，比较运算调节器再次进行比较运算和调节智能单元网络的权位，在输出估计值与设定值之间差距较大时，比较调节运算器将反复调节智能单元网络的权位，智能单元网络在此期间没有实际输出值而只有输出估计值。经过多次循环运算，上述输出估计值与设定值之间的差距逐渐缩小、趋于一致，通过比较运算调节器，智能单元网络的权位得以确定，比较运算调节器停止运算，上述输出估计值即作为输出值输出，再经过网络协处理器进行调制，驱动逆变器至电机，实现无速度传感器矢量控制。调节智能单元网络权位的过程就是调节逆变器输出的电流、电压的过程。当电机负载发生变化时，可以通过运算和控制系统来自动调节变频器的输出电压，用以调节电机的出力，使电机的转矩保持恒定。当人们根据需要改变电机的速度时，即改变设定值时，运算和控制系统又开始运行，使新的估计值与期望值趋于一致，达到新的平衡，使电机转速达到设定值。用均值PWM过零调制技术对逆变器输出的波形进行调制，通过变频器主控制系统识别波形过零时的信号，调制的时间选在正弦波刚过零时，以减少逆变器的开关损耗，从而达到降低逆变器温升的目的，提高变频器的输出功率，并且，随着散热器体积的减小，变频器的体积也随之减小。同时，在调制中，用均值PWM抑制谐波调制技术，根据谐波情况产生一组与谐波分量幅值相当，-->相位相差180度的波形以抵消输出电流中的低次谐波和高次谐波的影响，使正弦波的波形畸变率明显减小，实现逼真的正弦波形输出，提高变频器的抗干扰能力。变频技术的核心就是其控制系统，本专利技术的控制系统通过网络内部的循环运算，跟踪设定值和网络输出的估计值与设定值的误差，跟踪运算速度快，误差小，精度高，从而使变频器的出力提高，驱动电机能力强，并可以根据使用条件和负载的变化，调节电机的出力，保持电机的恒转矩，功效高，能耗低，保护电机，延长电机使用寿命；智能单元网络具有并行运算和容错的特点，即使某一个单元失灵或在运算中出现差错，也不影响整个网络运算的正确性，从而保证了运算结果的可靠性；本专利技术运用智能单元网络使主控系统结构更为简洁，操作方便、使用程序简单；输出波形稳定，适用范围更加广泛，能够满足多种高精度的使用设计要求，调制效果好，通过成功控制温升，达到了降低能耗，延长使用寿命的目的，并且体积小、制作成本低，为变频调速模块化、小型化创造了条件。附图说明以下结合附图对本专利技术作详细叙述：图1是本专利技术智能单元网络运算结构图。具体实施方式参照图1，由具有快速运算和处理信息功能，并具有容错功能的基本智能单元1-7，按照并行方向排列连接起来，构成并进结构的智能单元网络；再由智能单元网络、比较调节运算器和电动机组成网络运算系统；由智能单元网络、ADMC200网络协处理器和DSP高速运算器构成智能单元网络控制系统，也就是本专利技术的主控制系统，其中，其中，ADMC200网络协处理器主要完成电流采样、A/D转换、三相定子坐标系到同步旋转坐标系的变换与逆变换、三相PWM调制工作；DSP高速运算器-->的作用是协助智能单元网络完成转速调节、IMC自适应电流调节、内模参数辩识的各种运算工作，并完成过压、欠压、过流、过载、短路、过热、对地的保护。在使用中，根据需要预先设定电机的转速与转矩，运行时，当电机的实际转速与转矩反馈信号进入网络运算系统时，网络运算系统便通过比较运算调节器来调节智能单元网络的权位，智能单元网络即时跟踪对电机的设定值，进行内部循环运算，智能单元1完成电机设定值的采样与坐标变换，智能单元2完成反馈电流和电压的辩识和坐标变换，智能单元3完成电流磁通估计和内模自适应IMC电流调节，智能单元4完成模糊控制运算，智能单元5完成电压磁通估计和内模自适应电压调节，智能单元6完成转矩估计值的输出，智能单元7完成转速估计值输出。智能单元网络的一个智能单元运算后自动按照预设的方向传输到另一个智能单元进行运算，运算中没有反馈信息，通过上述比较运算调器和智能单元网络的运算产生智能网络的输出估计值，其与期望值之间的误差反馈到比较运算调节器来再次调节智能单元网络的权位，在输出估计值与设定值之间差距较大时，比较调节运算器将反复调节智能单元网络的权位，智能单元网络在此期间没有输出值而只有输出估计值。经过多次循环运算，上述输出估计值与设定值之间的差距逐渐缩小、趋于一致，通过比较运算调节器智能单元网络的权位得以确定，比较运算调节器停止运算，上述输出估计值作为智能单元网络的输出值经过ADMC200调制，再驱动IGBT或TPM逆变器至电机，实现无速度传感器矢量控制。调节智能单元网络权位的过程就是调节逆变器输出的电流、电压的过程。当电机负载发生变化时，可以通过运算和控制系统来自动调节变频器的输出电压，用以调节电机的出力，使电机的转矩保持恒定。当人们根据需要改变电机的速度时，即改变设定值时，运算和控制系统又开始运行，使新的估计值与期望值趋于一致，达到新的平衡，使电机转速达到设定值。用均值PWM过零调-->制技术对逆变器输出的波形进行调制，通过变频器主控制系统识别波形过零时的信号，调制的时间选在正弦波刚过零时，以减少逆变器的开关损耗，从而达到降低逆变器温升的目的，提高变频器的输出功率，并且，随着散热器体积的减小，变频器的体积也随之减小。同时，在调制中，用均值PWM抑制谐波调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能矢量控制变频器，包括控制系统和逆变器，其特征在于：由具有快速运算和处理信息功能的智能单元，按并行方向构成智能单元网络，由智能单元网络、比较调节运算器和电机组成网络运算系统，由智能单元网络、网络协处理器和高速运算器构成主控制系统。根据需要预先设定电机的转速和转矩后，电机运行的实际转速、转矩反馈信号进入网络运算系统，比较运算调节器完成比较运算和调节智能单元网络的权位，智能单元网络跟踪对电机的设定值，进行内部循环运算，智能单元网络的输出估计值与期望值之间的误差反馈到比较运算调节器，经过多次循环运算，上述输出估计值与设定值之间的差距逐渐缩小、趋于一致，比较运算调节器停止运算和调节权位，上述输出估计值即作为输出值输出，再经过网络协处理器进行调制，再经过高速运算器，驱动逆变器至电机。网络协处理器完成电流采样、Ａ／Ｄ转换、三相定子坐标系到同步旋转坐标系的变换与逆变换、三相ＰＷＭ调制，高速运算器完成转速调节、ＩＭＣ自适应电流调节、内模参数辩识的各种运算和快速保护。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种智能矢量控制变频器，包括控制系统和逆变器，其特征在于：由具有快速运算和处理信息功能的智能单元，按并行方向构成智能单元网络，由智能单元网络、比较调节运算器和电机组成网络运算系统，由智能单元网络、网络协处理器和高速运算器构成主控制系统。根据需要预先设定电机的转速和转矩后，电机运行的实际转速、转矩反馈信号进入网络运算系统，比较运算调节器完成比较运算和调节智能单元网络的权位，智能单元网络跟踪对电机的设定值，进行内部循环运算，智能单元网络的输出估计值与期望值之间的误差反馈到比较运算调节器，经过多次循环运算，上述输出估计值与设定值之间的差距逐渐缩小、趋于一致，比较运算调节器停止运算和调节权位，上述输出估计值即作为输出值输出，再经过网络协处理器进行调制，再经过高速运算器，驱动逆变器至电机。网络协处理器完成电流采样、A/D转换、三相定子坐标系到同步旋转坐标系的变换与逆变换、三相PWM调制，高速运算器完成转速调节、IMC自适应电流调节、内模参数辩识的各种运算和快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学琴，
申请(专利权)人：四川电气设备成套厂，广汉海纽特电子电力变频器厂，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]