電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng)及方法，方法為S1、選取目標變量；S2、判斷目標變量是否大于第一閾值，若是，執(zhí)行S3，若否，執(zhí)行S6；S3、控制第一計數(shù)器將計數(shù)值加1；S4、判斷計數(shù)值是否等于第三閾值，若是，執(zhí)行S5，若否，返回S2；S5、減小轉子角速度，結束流程；S6、控制第一計數(shù)器將計數(shù)值清零；S7、判斷目標變量是否小于第二閾值，若是，S8、控制第二計數(shù)器將計數(shù)值加1，然后執(zhí)行S10，若否，控制第二計數(shù)器將計數(shù)值清零，并返回S2；S10、判斷計數(shù)值是否等于第四閾值，若是，增大轉子角速度，若否，返回S7。本發(fā)明預防并解決了電機在弱磁運行時會發(fā)生失速故障的問題。
【專利說明】電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種能夠在檢測出電機帶過重的負載時自動降低電機速度從而預防電機失速的電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng)以及一種利用所述系統(tǒng)實現(xiàn)的電機帶負載弱磁運行時控制速度的方法。
【背景技術】
[0002]如圖1示出了現(xiàn)有技術中異步電動機在弱磁區(qū)運行時的系統(tǒng)控制框圖，在本領域中電機在所述弱磁區(qū)一般都是恒功率運行，即基本上功率是不變的。如圖1所示，在現(xiàn)有技術中對于電機弱磁運行時的控制主要包括弱磁控制、速度調節(jié)以及電流控制，其中弱磁控制為電壓給定1C與電壓反饋Us經過電壓PI調節(jié)器(具有比例調節(jié)和積分調節(jié)作用的調節(jié)器)的作用后輸出電機的勵磁電流改變量△ id，△ id與電機的勵磁電流原始給定量idMf的和作為電流控制中的電機的定子電流直軸分量i/。而其中的速度控制和電流控制構成雙閉環(huán)矢量控制，w；, i；與分別為電機的轉子角速度、電機的定子電流直軸分量與交軸分量的給定值，K、id與i,分別為電機的轉子角速度、電機的定子電流直軸分量與交軸分量的反饋值，ud、Uq分別為電機的定子電壓直軸分量與交軸分量。
[0003]電機在弱磁運行時，電機的定子電壓幅值保持不變，電機的反電動勢Eg、磁鏈與頻率fs的關系公式如下:
[0004]Eg = NWrfs，其中 N 為常數(shù)。
[0005]反電動勢Eg與電機電壓Us的關系公式如下:
[0006]Us = Rsis+Eg，其中Rs為電機的定子電阻，其阻值通常很小，電機高速運行時反電動勢4比電機的定子電阻壓降Rsis (Rs為定子電阻，is為定子電壓，二者乘積Rsis為定子電阻上的電壓，通常表述為定子電阻壓降)大很多，所以定子電阻壓降可以忽略不計，此時電機電壓約等于反電動勢。
[0007]電機轉子磁鏈方程如下:
【權利要求】
1.一種電機帶負載弱磁運行時控制速度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: S1、選取一與所述電機的電磁轉矩呈正相關的電機的參數(shù)變量作為目標變量； S2、判斷所述目標變量是否大于一第一閾值，若是，則執(zhí)行步驟S3,若否，則執(zhí)行步驟S6; S3、控制一初始計數(shù)值為零的第一計數(shù)器將計數(shù)值加I; S4、判斷所述第一計數(shù)器的計數(shù)值是否等于一第三閾值，若是，則執(zhí)行步驟S5,若否，則返回步驟S2 ； S5、減小所述電機的轉子角速度，然后結束流程； S6、控制所述第一計數(shù)器將計數(shù)值清零； S7、判斷是否所述目標變量小于一第二閾值且所述轉子角速度的改變量小于零，若是，則執(zhí)行步驟S8,若否，則執(zhí)行步驟S9 ； S8、控制一初始計數(shù)值為零的第二計數(shù)器將計數(shù)值加1，然后執(zhí)行步驟Sltl； S9、控制所述第二計數(shù)器將計數(shù)值清零，并返回步驟S2； Sltl、判斷所述第二計數(shù)器的計數(shù)值是否等于一第四閾值，若是，則執(zhí)行步驟S11,若否，則返回步驟S7; sn、增大所述轉子角速度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中還控制所述第一計數(shù)器將計數(shù)值清零，并返回步驟S2,和/或步驟S11中還控制所述第二計數(shù)器將計數(shù)值清零，并返回步驟S7。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轉子角速度根據以下公式計算得出:
wr = Wref+ Δ wk ； 其中Vtr為所述轉子角速度，Wref為所述電機的原始給定速度，Awk小于或等于O ; Awk根據以下公式計算得出:
iAwk^1 -R1Ix- Xi), X > X1
= j且 Awh < O
+ R2 (X2 — X), X < X2 其中k為正整數(shù)，且Awtl = 0，1、4和X2分別表示所述目標變量、所述第一閾值和所述第二閾值，Rp R2均為正數(shù)； 當X>Xl時，Awk為第k次判斷出所述第一計數(shù)器的計數(shù)值等于所述第三閾值時所述轉子角速度的改變量； 當x〈x2時，Awk為第k次判斷出所述第二計數(shù)器的計數(shù)值等于所述第四閾值時所述轉子角速度的改變量。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S1和步驟S2之間還包括一步驟Stll:對所述目標變量進行低通濾波。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述目標變量同時與所述電磁轉矩及所述轉子角速度或所述轉子角速度的平方成正比； 較佳地，所述目標變量為所述電機的定子電流幅值、所述電機的定子電流交軸分量幅值或所述電機的定子電壓直軸分量幅值； 較佳地，當所述目標變量為所述電機的定子電流幅值時，所述第一閾值為所述電機的過電流保護值，所述第二閾值為所述電機的額定電流值； 當所述目標變量為所述電機的定子電壓直軸分量幅值時，所述第一閾值為所述電機的變頻器最大輸出電壓值的0.69-0.7倍，所述第二閾值為所述變頻器最大輸出電壓值的，0.65-0.68 倍。
6.—種電機帶負載弱磁運行時控制速度的系統(tǒng),其特征在于，所述系統(tǒng)包括一目標變量選取模塊、一第一判斷模塊、一第二判斷模塊、一第三判斷模塊、一第四判斷模塊、一初始計數(shù)值為零的第一計數(shù)器、一初始計數(shù)值為零的第二計數(shù)器以及一速度控制模塊； 所述目標變量選取模塊用于選取一與所述電機的電磁轉矩呈正相關的電機的參數(shù)變量作為目標變量； 所述第一判斷模塊用于判斷所述目標變量是否大于一第一閾值，若是，則控制所述第一計數(shù)器將計數(shù)值加1，并啟用所述第二判斷模塊，若否，則控制所述第一計數(shù)器將計數(shù)值清零，并啟用所述第三判斷模塊； 所述第二判斷模塊用于判斷所述第一計數(shù)器的計數(shù)值是否等于一第三閾值，若是，則調用所述速度控制模塊減小所述電機的轉子角速度，若否，則調用所述第一判斷模塊重新進行判斷； 所述第三判斷模塊用于判斷是否所述目標變量小于一第二閾值且所述轉子角速度的改變量小于零，若是，則控制所述第二計數(shù)器將計數(shù)值加1，并啟用所述第四判斷模塊，若否，則控制所述第二計數(shù)器將計數(shù)值清零，并調用所述第一判斷模塊重新進行判斷； 所述第四判斷模塊用于判 斷 所述第二計數(shù)器的計數(shù)值是否等于一第四閾值，若是，則調用所述速度控制模塊增大所述轉子角速度，若否，則調用所述第三判斷模塊重新進行判斷。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述速度控制模塊還用于在減小所述轉子角速度后，控制所述第一計數(shù)器將計數(shù)值清零，并調用所述第一判斷模塊重新進行判斷；和/或所述速度控制模塊還用于在增大所述轉子角速度后，控制所述第二計數(shù)器將計數(shù)值清零，并調用所述第三判斷模塊重新進行判斷。
8.如權利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉子角速度根據以下公式計算得出:
wr = Wref+ Δ wk ； 其中Vfr為所述轉子角速度，Wref為所述電機的原始給定速度，Awk小于或等于O ; Awk根據以下公式計算得出:
[Awfc-1 + R2 fe — xX I < 其中k為正整數(shù)，且Awtl = 0，1、4和X2分別表示所述目標變量、所述第一閾值和所述第二閾值，Rp R2均為正數(shù)； 當X>Xl時，Awk為第k次判斷出所述第一計數(shù)器的計數(shù)值等于所述第三閾值時所述轉子角速度的改變量；當x〈x2時，Awk為第k次判斷出所述第二計數(shù)器的計數(shù)值等于所述第四閾值時所述轉子角速度的改變量。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一低通濾波器，所述目標變量選取模塊還用于在選取所述目標變量后調用所述低通濾波器對所述目標變量進行低通濾波。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標變量同時與所述電磁轉矩及所述轉子角速度或所述轉子角速度的平方成正比； 較佳地，所述目標變量為所述電機的定子電流幅值、所述電機的定子電流交軸分量幅值或所述電機的定子電壓直軸分量幅值； 較佳地，當所述目標變量為所述電機的定子電流幅值時，所述第一閾值為所述電機的過電流保護值，所述第二閾值為所述電機的額定電流值； 當所述目標變量為所述電機的定子電壓直軸分量幅值時，所述第一閾值為所述電機的變頻器最大輸出電壓值的0.69-0.7倍，所述第二閾值為所述變頻器最大輸出電壓值的`0.65-0.68 倍。`
【文檔編號】H02P29/02GK103490702SQ201310357132
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2013年8月15日
【發(fā)明者】金辛海, 付鳳超, 陳偉 申請人:上海新時達電氣股份有限公司, 上海辛格林納新時達電機有限公司