專利名稱：電壓矢量閉環(huán)補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓大功率變頻器，尤其涉及電壓矢量閉環(huán)補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
對于通用型VVVF變頻器，電機(jī)定子電壓的控制是以開環(huán)方式進(jìn)行的，控制器根據(jù)一定的方法，輸出電機(jī)定子電壓的期望值，經(jīng)PWM調(diào)制環(huán)節(jié)調(diào)制后輸出PWM指令，然后通過驅(qū)動電路連接到系統(tǒng)逆變單元功率開關(guān)器件的控制極上，控制逆變單元的輸出電壓，顯然當(dāng)PWM調(diào)制環(huán)節(jié)和逆變單元都能夠按照期望的方式理想地工作的話，定子電壓的這種開環(huán)控制方式可以得到比較理想的控制效果，然而受到以下兩個(gè)原因的影響可能輸出的電壓有所偏差一是交流母線電壓偏高，二是輸出負(fù)載致使電流有所波動，致使電壓有所波動；原 因一的影響如下由于主控是按照一定的VVVF曲線根據(jù)給定的頻率輸出相應(yīng)的電壓，而輸出的電壓是根據(jù)相應(yīng)的調(diào)制比所給出的，例如相對于6kV的系統(tǒng)，負(fù)載電機(jī)額定為50Hz，那么如果給定頻率為50Hz，輸出的調(diào)制比就應(yīng)為1，即最大調(diào)制比，如果此時(shí)交流母線為6000V，輸出的線電壓也是6000V，如果交流母線為6500V此時(shí)輸出的線電壓也為6500V，可以這么說一旦VVVF曲線確定，不記負(fù)載的影響，輸出的電壓只跟交流母線和給定頻率決定的，所以當(dāng)交流母線過高時(shí)，會造成電機(jī)的過勵(lì)磁現(xiàn)象，不利于電機(jī)的長期運(yùn)行，原因二具體的影響來自于，由于負(fù)載電流由于負(fù)載工況所決定的，所以負(fù)載波動會引起電流的波動，當(dāng)電流波動比較嚴(yán)重時(shí)，會影響到輸出電壓的穩(wěn)定性，而輸出電壓的不穩(wěn)定又加劇了電流的波動，從而形成一種惡性循環(huán)，會影響電機(jī)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。在以前的變頻器產(chǎn)品中，由于開關(guān)頻率較低，死區(qū)影響還可以容忍，但隨著開關(guān)頻率的提高，其對電壓畸變的影響也大大提高，尤其在低頻段更為嚴(yán)重，甚至?xí)斐呻娏饔縿樱绻姍C(jī)長期運(yùn)行在低頻下，將縮短電機(jī)的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供電壓矢量閉環(huán)補(bǔ)償，它借助檢測定子各相電流的極性進(jìn)而分析死區(qū)對目標(biāo)波形造成的正負(fù)影響，并根據(jù)這個(gè)結(jié)果在CPU中波形實(shí)時(shí)計(jì)算程序中加入抵消死區(qū)的正負(fù)影響，從而減小或消除未補(bǔ)償?shù)妮敵鲭妷旱母叽沃C波含量，防止電機(jī)產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩或更為嚴(yán)重的某個(gè)特定頻率下的系統(tǒng)振蕩。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案它的補(bǔ)償方法是啟動變頻器在指定頻率下Π，采集AB和BC兩個(gè)線電壓，分解兩個(gè)線電壓為三個(gè)相電壓，然后根據(jù)3/2變換和矢量值計(jì)算公式算出矢量值U，根據(jù)負(fù)載電機(jī)的額定運(yùn)行頻率、額定電壓及現(xiàn)在的運(yùn)行頻率算出此時(shí)應(yīng)該輸出的電壓標(biāo)準(zhǔn)值U'標(biāo)準(zhǔn)值U*和反饋值U進(jìn)行比較，做PI調(diào)節(jié)，輸出的值直接加上原有電壓輸出幅值A(chǔ)MP，最后進(jìn)行調(diào)制輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明借助檢測輸出線電壓的幅值，從而算出此時(shí)的電壓矢量，然后根據(jù)實(shí)際需要輸出的電壓矢量與之作比較，控制調(diào)節(jié)后使之逼近或等于實(shí)際所需輸出的電壓矢量。本發(fā)明借助檢測定子各相電流的極性進(jìn)而分析死區(qū)對目標(biāo)波形造成的正負(fù)影響，并根據(jù)這個(gè)結(jié)果在CPU中波形實(shí)時(shí)計(jì)算程序中加入抵消死區(qū)的正負(fù)影響，從而減小或消除未補(bǔ)償?shù)妮敵鲭妷旱母叽沃C波含量，防止電機(jī)產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩或更為嚴(yán)重的某個(gè)特定頻率下的系統(tǒng)振蕩。


圖I是本發(fā)明濾波處理后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)曲線值的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的控制框圖。
具體實(shí)施例方式參照圖I-圖3，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案它的補(bǔ)償方法是啟動變頻器在指定頻率下π，采集AB和BC兩個(gè)線電壓，分解兩個(gè)線電壓為三個(gè)相電壓，然后根據(jù)3/2變換和矢量值計(jì)算公式算出矢量值U，根據(jù)負(fù)載電機(jī)的額定運(yùn)行頻率、額定電壓及現(xiàn)在的運(yùn)行頻率算出此時(shí)應(yīng)該輸出的電壓標(biāo)準(zhǔn)值U'標(biāo)準(zhǔn)值U*和反饋值U進(jìn)行比較，做PI調(diào)節(jié)，輸出的值直接加上原有電壓輸出幅值A(chǔ)MP，最后進(jìn)行調(diào)制輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本具體實(shí)施方式
借助檢測輸出線電壓的幅值，從而算出此時(shí)的電壓矢量，然后根據(jù)實(shí)際需要輸出的電壓矢量與之作比較，控制調(diào)節(jié)后使之逼近或等于實(shí)際所需輸出的電壓矢量。具體分析如下電機(jī)運(yùn)行時(shí)有以下公式E = 4. 44kf Φ,,,(I)式⑴中E為電動機(jī)感應(yīng)電動勢，k為系數(shù)，f為電動機(jī)定子電動勢頻率，(K為氣隙磁場，在電機(jī)控制中，我們希望電機(jī)基頻以下保持Φ m恒定，所以就要求f不變，而忽略電機(jī)定子漏感和電阻就有U = E = 4. 44kf Φ,,(2)式⑵中U為電機(jī)定子側(cè)輸入電壓，如果電機(jī)此時(shí)由變頻器拖動，則也為變頻器輸出電壓，以上分析就是VVVF調(diào)速的基本原理?？梢悦黠@看出當(dāng)輸出U過高時(shí)，f不變的情況下，0 >就會過大，而Φπ&大會引起過勵(lì)磁反應(yīng)，一旦磁飽和，就會發(fā)生過流，嚴(yán)重致使電機(jī)損壞，所以在變頻調(diào)速中，控制變頻器輸出電壓就尤為重要，而一般的電壓控制都是采用有效值來，有效值由于是一個(gè)周期才能算出來課件時(shí)效性不好。本具體實(shí)施方式
采用一種新型電壓采樣計(jì)算來參與控制，對于級聯(lián)式高壓變頻器而言，頻率越高電壓諧波越小，也就是說在頻率低的情況下檢測的電壓含有較高的諧波，而這種諧波對于控制計(jì)算是有害的，容易造成偏差，所以我們需要對電壓采樣做相應(yīng)的處理，普通方式是對電壓信號進(jìn)行濾波，但由于電壓信號是一個(gè)交流量，對交流量進(jìn)行低通濾波的話，又造成一定的延時(shí)，不利于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，我們所采用的是對直流進(jìn)行低通濾波，由于是對直流進(jìn)行濾波所以不會帶來延時(shí)，由于高壓變頻器輸出的是三相交流電壓，所以我們采集兩個(gè)線電壓，就可以得到三相電壓的信號，再通過計(jì)算就可以得到電壓矢量值。假定采集兩個(gè)線電壓的值電壓的Uab和Ub。，由于三相平衡的系統(tǒng)，可以由式⑶求、出相電壓的值；
權(quán)利要求
1.電壓矢量閉環(huán)補(bǔ)償，其特征在于它的補(bǔ)償方法是啟動變頻器在指定頻率下Π，采集AB和BC兩個(gè)線電壓，分解兩個(gè)線電壓為三個(gè)相電壓，然后根據(jù)3/2變換和矢量值計(jì)算公式算出矢量值U，根據(jù)負(fù)載電機(jī)的額定運(yùn)行頻率、額定電壓及現(xiàn)在的運(yùn)行頻率算出此時(shí)應(yīng)該輸出的電壓標(biāo)準(zhǔn)值U'標(biāo)準(zhǔn)值U*和反饋值U進(jìn)行比較，做PI調(diào)節(jié)，輸出的值直接加上原有電壓輸出幅值A(chǔ)MP，最后進(jìn)行調(diào)制輸 出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
全文摘要
電壓矢量閉環(huán)補(bǔ)償，它涉及高壓大功率變頻器。啟動變頻器在指定頻率下f1，采集AB和BC兩個(gè)線電壓，分解兩個(gè)線電壓為三個(gè)相電壓，然后根據(jù)3/2變換和矢量值計(jì)算公式算出矢量值U，根據(jù)負(fù)載電機(jī)的額定運(yùn)行頻率、額定電壓及現(xiàn)在的運(yùn)行頻率算出此時(shí)應(yīng)該輸出的電壓標(biāo)準(zhǔn)值U*，標(biāo)準(zhǔn)值U*和反饋值U進(jìn)行比較，做PI調(diào)節(jié)，輸出的值直接加上原有電壓輸出幅值A(chǔ)MP，最后進(jìn)行調(diào)制輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它借助檢測定子各相電流的極性進(jìn)而分析死區(qū)對目標(biāo)波形造成的正負(fù)影響，并根據(jù)這個(gè)結(jié)果在CPU中波形實(shí)時(shí)計(jì)算程序中加入抵消死區(qū)的正負(fù)影響，從而減小或消除未補(bǔ)償?shù)妮敵鲭妷旱母叽沃C波含量，防止電機(jī)產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩或更為嚴(yán)重的某個(gè)特定頻率下的系統(tǒng)振蕩。
文檔編號H02P21/05GK102647141SQ20111044051
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者唐斌, 張峻, 張川, 賴成毅 申請人:東方日立(成都)電控設(shè)備有限公司