变频器电缆长度计算方法、系统、电机驱动方法及机构技术方案

本发明专利技术涉及碳纤维生产技术领域，尤其涉及变频器电缆长度计算方法，包括:确定瞬间浪涌电流和瞬间峰值电压的极限值；计算变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的容抗参考值；确定变频器PWM调制中所产生的高频谐波的极限频率值；计算变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的分布电容参考值；计算变频器输出端到电机之间的电缆的最大长度。本发明专利技术给出了变频器输出端到电机输入端之间电缆长度计算的新方式，且通过上述方式可分析获得延长电缆长度的新途径，即通过降低极限频率值的方式来满足电缆获得更大分布电容仍有效驱动电机的情况，从而使得电缆的长度能够有效提升。同时，本发明专利技术中还请求保护变频器电缆长度计算系统、电机驱动方法及机构。机驱动方法及机构。机驱动方法及机构。

【技术实现步骤摘要】
变频器电缆长度计算方法、系统、电机驱动方法及机构


[0001]本专利技术涉及碳纤维生产
，尤其涉及一种变频器电缆长度计算方法、系统、电机驱动方法及机构。

技术介绍

[0002]碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料；它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
[0003]在碳纤维生产线中，出于成本及控制精度的考虑，采用变频器+异步电机的方式进行动力的输出。在正常的情况下，电机的控制与驱动柜往往安装在靠近电机的生产线旁，但是在碳纤维的生产线中，由于碳纤维丝具有导电性，一旦导电的碳纤维丝进入电柜会使电路短路，甚至曝炸。
[0004]因此，针对碳纤维的生产线，往往将电机的控制和驱动柜集中安装在控制室内，从而使得电缆的传输长度延长；例如，在实际的生产中，当采用两条相距30米的碳纤维生产线，每条产线长度350米，且为了保证安全而将控制室设置在产线所在场所的至少两层以上时，从控制室到控制电机的最大距离往往会达到200米以上，上述对于电机的长距离控制在实际的工作过程中会产生以下问题：变频器的输出是由可设定的载波（即基准频率，一般在4K—16K间由用户设置，以配置不同电机）调制大功率晶体管产生等幅、等周期但不等宽的PWM脉冲序列，根据脉冲波频谱分析，该PWM波形中含有大量的高频高压、甚至超高频的大量谐波成分，该谐波一般由从几百K至几百MHZ的许多正弦波系列组成。
[0005]另外，由于变频器中的大功率开关器件IGBT工作在开与关状态，器件的高速开关动作使得电压和电流在短时间内发生跳变，这使得电压、电流波形中含有大量的高频谐波成分。
[0006]以上两方面都会直接影响变频器输出到电机的电缆长度，使得电机的控制与驱动柜与电机难以实现位置的长距离分离。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种变频器电缆长度计算方法、系统、电机驱动方法及机构，有效解决了
技术介绍
中所指出的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：变频器电缆长度计算方法，用于对变频器输出端到电机输入端之间电缆长度的计算，包括以下步骤：确定电缆产生的瞬间浪涌电流和瞬间峰值电压的极限值；根据所述瞬间峰值电压和瞬间浪涌电流的极限值的比值计算所述变频器输出端
到电机之间的电缆总长度范围的容抗参考值；确定变频器PWM调制中所产生的高频谐波的极限频率值；根据所述容抗参考值和所述极限频率值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的分布电容参考值；根据所述分布电容参考值以及所述电缆的电容值，计算所述变频器输出端到电机之间的电缆的最大长度。
[0009]进一步地，所述瞬间峰值电压取电机工作电压的1~2倍。
[0010]变频器电缆长度计算系统，包括：输入模块，用于输入电缆产生的瞬间浪涌电流和瞬间峰值电压的极限值，以及，PWM调制中所产生的高频谐波的极限频率值；计算模块，根据所述瞬间峰值电压和瞬间浪涌电流的极限值的比值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的容抗参考值，以及，根据所述容抗参考值和所述极限频率值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的分布电容参考值，以及，根据所述分布电容参考值以及所述电缆的电容值，计算所述变频器输出端到电机之间的电缆的最大长度。
[0011]进一步地，所述瞬间峰值电压取电机工作电压的1~2倍。
[0012]电机驱动方法，包括以下步骤：对变频器PWM调制中所产生的高频谐波成分的浪涌尖脉冲进行抑制；对变频器PWM调制中所产生的剩余的高频谐波进行隔离；经过上述步骤重新确定变频器PWM波形，且根据新的所述PWM波形确定高频谐波的极限频率值;根据所述极限频率值，采用如上所述的变频器电缆长度计算方法，确定变频器输出端到电机输入端之间的电缆的最大长度；通过等于所述最大长度或小于所述最大长度设定范围的电缆连接所述变频器的输出端和所述电机的输入端，且执行电机的驱动控制。
[0013]进一步地，所述变频器降额30％~50％使用。
[0014]进一步地，所述电缆的线径预留30％~50％的余量使用。
[0015]电机驱动机构，包括依次连接的交流输入电路、PWM控制电路和变频器IGBT输出电路；其特征在于，还包括依次连接的输出滤波器和输出电抗器，设置于所述变频器IGBT输出电路和电机之间；还包括如上所述的变频器电缆长度计算系统，对所述变频器IGBT输出电路的输出端与所述电机输入端之间的电缆的最大长度进行计算。
[0016]进一步地，所述变频器IGBT输出电路的输出端与所述输出滤波器输入端之间的距离小于0.1m。
[0017]进一步地，所述输出滤波器的输出端与所述输出电抗器输入端之间的距离小于0.1m。
[0018]通过本专利技术的技术方案，可实现以下技术效果：1.通过本专利技术，给出了变频器输出端到电机输入端之间电缆长度计算的新方式，
且通过上述方式可分析获得延长电缆长度的新途径，即通过降低极限频率值的方式来满足电缆获得更大分布电容仍有效驱动电机的情况，从而使得电缆的长度能够有效提升。
[0019]2.在对电缆进行选择的过程中，当实际完成计算后，可直接按照计算的最大长度结果进行电缆的选择，在电缆连接完成后，可使得变频器稳定可靠驱动250米外的普通的三相异步电机。
[0020]3.在工作的过程中，各种频率的谐波会向空间发射不同频率的无线电干扰，可能导致其它设备误动作，通过本专利技术系统形式也同样的解决了上述问题。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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中记载的一些实施例，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。
[0022]图1为变频器电缆长度计算方法的流程图；图2为电机驱动方法的流程图；图3为经过大功率开关器件IGBT开关后实际的PWM波形图；图4为经过浪涌尖脉冲的抑制后的PWM波形图；图5为剩余的高频谐波被隔离后的PWM波形图；图6为目前驱动电机的长电缆的分布电容示意图；图7为本专利技术中电机驱动机构的框架图；附图标记：01、交流输入电路；02、PWM控制电路；03、变频器IGBT输出电路；04、分布电容；05、电机；06、地线PE；07、输出滤波器；08、输出电抗器。
具体实施方式
[0023]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变频器电缆长度计算方法，用于对变频器输出端到电机输入端之间电缆长度的计算，其特征在于，包括以下步骤：确定电缆产生的瞬间浪涌电流和瞬间峰值电压的极限值；根据所述瞬间峰值电压和瞬间浪涌电流的极限值的比值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的容抗参考值；确定变频器PWM调制中所产生的高频谐波的极限频率值；根据所述容抗参考值和所述极限频率值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的分布电容参考值；根据所述分布电容参考值以及所述电缆的电容值，计算所述变频器输出端到电机之间的电缆的最大长度。2.根据权利要求1所述的变频器电缆长度计算方法，其特征在于，所述瞬间峰值电压取电机工作电压的1~2倍。3.变频器电缆长度计算系统，其特征在于，包括：输入模块，用于输入电缆产生的瞬间浪涌电流和瞬间峰值电压的极限值，以及，PWM调制中所产生的高频谐波的极限频率值；计算模块，根据所述瞬间峰值电压和瞬间浪涌电流的极限值的比值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的容抗参考值，以及，根据所述容抗参考值和所述极限频率值计算所述变频器输出端到电机之间的电缆总长度范围的分布电容参考值，以及，根据所述分布电容参考值以及所述电缆的电容值，计算所述变频器输出端到电机之间的电缆的最大长度。4.根据权利要求3所述的变频器电缆长度计算系统，其特征在于，所述瞬间峰值电压取电机工作电压的1~2倍。5.电机驱动方法，其特征在于,包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈源，蒋国中，王加飞，蒋驭城，张军，
申请(专利权)人：新创碳谷集团有限公司，
类型：发明
国别省市：