專利名稱：高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于高壓電機(jī)變頻控制系統(tǒng)中高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法。
背景技術(shù)：
大功率高壓變頻器廣泛的應(yīng)用于石油化工、電力、冶金、城市建設(shè)等行業(yè)的各種風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備，在降耗節(jié)能、改善工藝等方面起著重要作用。在許多大型的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，特別是在風(fēng)機(jī)應(yīng)用場合，其轉(zhuǎn)子及所帶設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都很 大，從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)到靜止?fàn)顟B(tài)的自由停車時(shí)間從幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)。如果出現(xiàn)變頻器掉電，電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)立即重新上電直接啟動(dòng)往往由于轉(zhuǎn)矩電流過大引起電機(jī)過流，不僅不能完成設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行還將引起設(shè)備的損害和損耗。某些應(yīng)用場合中電機(jī)的停止運(yùn)行將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停產(chǎn)，意外的停機(jī)會(huì)給用戶帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。其它在高壓變頻器“一拖多”的泵類應(yīng)用場合和“工頻-變頻”切換場合，都需要電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下平滑啟動(dòng)技術(shù)。目前實(shí)現(xiàn)該功能的方法有多種如有在高壓電機(jī)上安裝速度傳感器的方法追蹤電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)頻率、通過對電機(jī)反饋電壓的硬件頻率檢測方法，這些方法都需要額外安裝測速設(shè)備。對于無速度傳感器的VVVF控制方式，西門子應(yīng)用手冊中提到轉(zhuǎn)子頻率的搜索方式有兩種一種稱為“定子輸入恒定VF曲線比較法”。該方法理論上可行，但實(shí)際應(yīng)用中這種方法難以保證精確度。另一種稱為“直流母線最小電流法”。該方法理論可行，但在高壓變頻器功率單元內(nèi)無直流母線電流檢測，因此不能采用檢測直流母線電流間接檢測轉(zhuǎn)子頻率的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 跟蹤方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，在高壓電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP給高壓電機(jī)輸入掃描電壓，所述的掃描電壓與高壓電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，米樣高壓電機(jī)的輸出電流，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時(shí)值計(jì)算出第三相的瞬時(shí)值，根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出總的電流矢量值，并保證電流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出當(dāng)前掃描頻率下的電機(jī)功率，當(dāng)電機(jī)功率由正值變化到負(fù)值的零界點(diǎn)處時(shí)則判斷高壓電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點(diǎn)將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機(jī)平滑的啟動(dòng)。所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至OHZ。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明不需要使用速度傳感器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子非靜止條件下高壓電機(jī)的平滑啟動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)，算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，不需增加成本。


圖1為本發(fā)明軟件流程圖。圖2為高壓電機(jī)的UF曲線。
具體實(shí)施例方式如圖1所不，一種聞壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，在聞壓電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP給高壓電機(jī)輸入掃描電壓,所述的掃描電壓與高壓電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率一一對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，UF曲線如圖2所示，采樣高壓電機(jī)的輸出電流，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時(shí)值計(jì)算出第三相的瞬時(shí)值，根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出總的電流矢量值，并保證電 流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出當(dāng)前掃描頻率下的電機(jī)功率，當(dāng)電機(jī)功率由正值變化到負(fù)值的零界點(diǎn)處時(shí)則判斷高壓電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點(diǎn)將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機(jī)平滑的啟動(dòng)。所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至OHZ。因?yàn)楦邏弘姍C(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場速度低于轉(zhuǎn)子速度時(shí)，高壓電機(jī)為發(fā)電狀態(tài)，高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子將向定子側(cè)反送能量給變頻器電容充電，使變頻器電容電壓泵升過壓，故搜索過程必須從高于高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率起，考慮所有可能性從+50HZ起始高壓變頻器對自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)開始掃描，如果直接按照高壓電機(jī)正常運(yùn)行的UF曲線將輸出“滿度”電壓，這就類似于“全壓啟動(dòng)”，電流和轉(zhuǎn)矩沖擊極大。因此電壓取滿度的59Γ20%輸出即按比例縮小UF曲線電壓值后確定各掃描頻率所對應(yīng)掃描電壓。因?yàn)橐话愀邏弘姍C(jī)自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，可以在電機(jī)輸出端測量到一個(gè)幾十伏大小的電壓，這個(gè)電壓值這樣一個(gè)較低的掃描電壓輸入電機(jī)不會(huì)影響電機(jī)的自由旋轉(zhuǎn)并且使得變頻器電機(jī)電流采樣電路能夠監(jiān)測到電機(jī)電流的變化波形。掃描頻率的變化趨勢為先從+50ΗΖ逐步減小頻率到0ΗΖ，在從-50ΗΖ逐步掃描到0ΗΖ，在這個(gè)掃描頻率的變化范圍內(nèi)以O(shè). 5ΗΖ作為搜索變化步長。再根據(jù)以下條件作為電機(jī)自由轉(zhuǎn)速點(diǎn)的判斷。首先，對每項(xiàng)采樣電流的瞬時(shí)值進(jìn)矢量計(jì)算，并將該值與設(shè)定的范圍作比較，只有電流矢量小于該范圍即表示當(dāng)前電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)時(shí)再進(jìn)行功率計(jì)算。通過采樣的電機(jī)電流瞬時(shí)值可以準(zhǔn)確計(jì)算出當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行功率，該功率值為正時(shí)表明電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)功率為負(fù)時(shí)則認(rèn)為變頻器向電機(jī)輸入功率電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，故取功率由正值到負(fù)值的零界點(diǎn)處為追蹤到得轉(zhuǎn)速點(diǎn)。從該點(diǎn)開始升高變頻器輸出電壓，直到電壓升至正常UF曲線。然后再根據(jù)目標(biāo)頻率加速，最終實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的平滑再啟動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于在高壓電機(jī)自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP給高壓電機(jī)輸入掃描電壓,所述的掃描電壓與高壓電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率一一對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，采樣高壓電機(jī)的輸出電流，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時(shí)值計(jì)算出第三相的瞬時(shí)值，根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出總的電流矢量值，并保證電流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時(shí)值計(jì)算出當(dāng)前掃描頻率下的電機(jī)功率，當(dāng)電機(jī)功率由正值變化到負(fù)值的零界點(diǎn)處時(shí)則判斷高壓電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點(diǎn)將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機(jī)平滑的啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至 OHZ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓變頻電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，無需速度傳感器，通過對正在自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)輸入掃描電壓然后檢測轉(zhuǎn)矩電流，在控制電流大小的前提下利用微處理器計(jì)算電機(jī)功率，當(dāng)電機(jī)功率從正值轉(zhuǎn)向負(fù)值的零界點(diǎn)時(shí)，則認(rèn)為檢測到轉(zhuǎn)速。通過間接判斷轉(zhuǎn)子頻率從而達(dá)到定子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步的目的。本發(fā)明不需要使用速度傳感器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子非靜止條件下高壓電機(jī)的平滑啟動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)，算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，不需增加成本。
文檔編號(hào)H02P21/14GK103001569SQ20121045369
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者唐韋韋, 楊春正, 蔡珊珊, 趙娟, 沈慶, 趙潔, 欒振虎, 姚俊, 馬志保 申請人:安徽頤和新能源科技股份有限公司