一種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于供水、排水、灌溉和污水處理的變頻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機(jī)低頻 驅(qū)動(dòng)控制算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟起動(dòng)器通常采用通過(guò)可控硅的調(diào)壓方式，電機(jī)電壓逐漸升高，從而電機(jī)轉(zhuǎn)速逐 漸升高，達(dá)到軟起動(dòng)電機(jī)目的，降低電機(jī)起動(dòng)電流，但是常采用調(diào)壓方式，電機(jī)力矩變小，電 機(jī)曲線特性變軟，起動(dòng)電流在3~4倍，對(duì)電網(wǎng)還有一定的沖擊。在不改變硬件可控硅結(jié)構(gòu)的 情況下，如常采用變頻控制算法，電機(jī)力矩變大，起動(dòng)電流在2倍，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊，如電機(jī) 是重載起動(dòng)的話，調(diào)壓控制不合適，不能重載起動(dòng)，而變頻控制能更好發(fā)揮電機(jī)性能，帶動(dòng) 重載電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的提供一種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，首先構(gòu)建可控硅驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)裝 置，即通過(guò)反向并聯(lián)的第一可控硅VTl和第二可控硅VT4、反向并聯(lián)的第三可控硅VT3和第四 可控硅VT6、反向并聯(lián)的第五可控硅VT5和第六可控硅VT2分別構(gòu)成第一可控硅組、第二可控 硅組、第三可控硅組，A相線通過(guò)第一可控硅組同電機(jī)的A相端子相連接，B相線通過(guò)第二可 控硅組同電機(jī)的B相端子相連接，C相線通過(guò)第三可控硅組同電機(jī)的C相端子相連接，另外用 Ua、Ub、Uc分別為A相電壓、B相電壓、C相電壓。這樣的結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有技術(shù)的電流也均不連 續(xù)、在低頻時(shí)電機(jī)發(fā)熱較嚴(yán)重的缺陷。
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法的解決方 案，具體如下：
[0005] -種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，步驟如下：
[0006] 步驟1:首先構(gòu)建可控硅驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)裝置，即通過(guò)反向并聯(lián)的第一可控硅VTl和 第二可控硅VT4、反向并聯(lián)的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并聯(lián)的第五可控硅VT5 和第六可控硅VT2分別構(gòu)成第一可控硅組、第二可控硅組、第三可控硅組，A相線通過(guò)第一可 控硅組同電機(jī)的A相端子相連接，B相線通過(guò)第二可控硅組同電機(jī)的B相端子相連接，C相線 通過(guò)第三可控硅組同電機(jī)的C相端子相連接，另外用Ua、Ub、Uc分別為A相電壓、B相電壓、C相 電壓；
[0007] 步驟2:根據(jù)電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，得到如公式(1)所示的等式：
[0009] 其中：Te:轉(zhuǎn)矩，Pe:電機(jī)功率，Ω ::電源角速度，R1:電機(jī)定子阻抗X1。：電機(jī)定子漏 抗，< :電機(jī)轉(zhuǎn)子等效阻抗，:電機(jī)轉(zhuǎn)子等效感抗，S:轉(zhuǎn)差率,U1為定子繞組端電壓，由公 式(1)計(jì)算得出:轉(zhuǎn)矩與電壓，轉(zhuǎn)差率關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系進(jìn)行軟起動(dòng)器變頻控制，具體如下：
[0010] 當(dāng)需要輸出設(shè)定頻率時(shí)，通過(guò)采集外部的電壓相位信號(hào)，電流信號(hào)，功率因數(shù)角， 進(jìn)入內(nèi)部所述的電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模糊計(jì)算，得出在該相位點(diǎn)應(yīng)該觸發(fā)幾號(hào)硅(ντι ~VT6)，根據(jù)等式U1 ? E1 = 4.44 X fi X N1 X Φ i X Kwl，其中Π 為電源頻率，Nl為定子繞組每相 串聯(lián)匝數(shù)，Kwl為基波繞組系數(shù)，Φ1為電機(jī)每極磁通量，憑借頻率下降，El也要下降，即Ε1/Π =常數(shù)，否則電機(jī)會(huì)過(guò)磁，引起震動(dòng)和發(fā)熱，由該公式計(jì)算電機(jī)在該相位需要多大的起動(dòng)電 壓，從而轉(zhuǎn)化成可控硅的觸發(fā)角，Eg:設(shè)定頻率觸發(fā)，El也因減半，滿足El/Π =常數(shù)，實(shí)測(cè)電 壓，功率因數(shù)角，觸發(fā)等效波形的面積也應(yīng)減半，滿足El也因減半。
[0011] 所述的設(shè)定頻率數(shù)值是50/n. .. .50/3,50/2,50。
[0012] 所述的電極低頻驅(qū)動(dòng)算法采用分級(jí)變頻，且電流、電壓不連續(xù)。
[0013] 本發(fā)明結(jié)合了變頻器和軟起動(dòng)器兩者的優(yōu)點(diǎn)，如軟起動(dòng)器的成本低和變頻器的變 頻控制，在一些不需要變頻精確的應(yīng)用行業(yè)或場(chǎng)合，又需要電機(jī)低頻運(yùn)行，如消防行業(yè)。達(dá) 到同樣的目的，但成本大大降低了。成本下降50%以上
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的可控硅的連接示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明的電機(jī)的等效電路圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 軟起動(dòng)器變頻控制，只能將交流進(jìn)行η分頻，頻率不連續(xù)，如50/n. .. .50/3,50/2， 50.方法是將η個(gè)周期交流合并，其正半周只讓正向半波導(dǎo)通，負(fù)半周只讓反向半波導(dǎo)通。這 樣軟起動(dòng)器變頻控制，只能將交流進(jìn)行η分頻，頻率不連續(xù)，如50/n. .. .50/3,50/2,50,電 壓，電流也均不連續(xù)，在低頻時(shí)，電機(jī)發(fā)熱較嚴(yán)重。
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0019] 參照?qǐng)D1、圖2和圖3所示，電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，步驟如下：
[0020] 步驟1:首先構(gòu)建可控硅驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)裝置，即通過(guò)反向并聯(lián)的第一可控硅VTl和 第二可控硅VT4、反向并聯(lián)的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并聯(lián)的第五可控硅VT5 和第六可控硅VT2分別構(gòu)成第一可控硅組、第二可控硅組、第三可控硅組，A相線通過(guò)第一可 控硅組同電機(jī)的A相端子相連接，B相線通過(guò)第二可控硅組同電機(jī)的B相端子相連接，C相線 通過(guò)第三可控硅組同電機(jī)的C相端子相連接，另外用Ua、Ub、Uc分別為A相電壓、B相電壓、C相 電壓；
[0021] 步驟2:根據(jù)電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，得到如公式(1)所示的等式：
[0023] 其中：Te:轉(zhuǎn)矩，Pe:電機(jī)功率，Ω ::電源角速度，R1:電機(jī)定子阻抗X1。：電機(jī)定子漏 抗，<:電機(jī)轉(zhuǎn)子等效阻抗，XL :電機(jī)轉(zhuǎn)子等效感抗，S:轉(zhuǎn)差率,U1為定子繞組端電壓，由公 式(1)計(jì)算得出:轉(zhuǎn)矩與電壓，轉(zhuǎn)差率關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系進(jìn)行軟起動(dòng)器變頻控制，具體如下：
[0024]當(dāng)需要輸出設(shè)定頻率時(shí)，通過(guò)采集外部的電壓相位信號(hào)，電流信號(hào)，功率因數(shù)角， 進(jìn)入內(nèi)部所述的電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模糊計(jì)算，得出在該相位點(diǎn)應(yīng)該觸發(fā)幾號(hào)硅(VT1 ~VT6)，根據(jù)等式U1 ? E1 = 4.44 X f! X N1 X Φ ! X Kwl，其中Π 為電源頻率，Nl為定子繞組每相 串聯(lián)匝數(shù)，Kwl為基波繞組系數(shù)，φ 1為電機(jī)每極磁通量，憑借頻率下降，El也要下降，即El/f I =常數(shù)，否則電機(jī)會(huì)過(guò)磁，引起震動(dòng)和發(fā)熱，由該公式計(jì)算電機(jī)在該相位需要多大的起動(dòng)電 壓，從而轉(zhuǎn)化成可控硅的觸發(fā)角，Eg:設(shè)定頻率觸發(fā)，El也因減半，滿足El/Π =常數(shù)，實(shí)測(cè)電 壓，功率因數(shù)角，觸發(fā)等效波形的面積也應(yīng)減半，滿足El也因減半。所述的設(shè)定頻率數(shù)值是 50/n....50/3,50/2,50〇
[0025] 所述的電極低頻驅(qū)動(dòng)算法采用分級(jí)變頻，且電流、電壓不連續(xù)。
[0026] 本發(fā)明根據(jù)軟起動(dòng)器通常采用通過(guò)可控硅的調(diào)壓方式，電機(jī)電壓逐漸升高，從而 電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，達(dá)到軟起動(dòng)電機(jī)目的，降低電機(jī)起動(dòng)電流，但是常采用調(diào)壓方式，電機(jī) 力矩變小，電機(jī)曲線特性變軟，起動(dòng)電流在3~4倍，對(duì)電網(wǎng)還有一定的沖擊。而在不改變硬 件可控硅結(jié)構(gòu)的情況下，如常采用變頻控制算法，電機(jī)力矩變大，起動(dòng)電流在2倍，減少對(duì)電 網(wǎng)沖擊，如電機(jī)是重載起動(dòng)的話，調(diào)壓控制不合適，不能重載起動(dòng)，而變頻控制能更好發(fā)揮 電機(jī)性能，帶動(dòng)重載電機(jī)。
[0027] 具體說(shuō)來(lái)，本發(fā)明能夠達(dá)到變頻控制目的，將交流進(jìn)行η分頻，頻率不連續(xù)，如50/ n. . . .50/3,50/2,50.方法是將η個(gè)周期交流合并，其正半周只讓正向半波導(dǎo)通，負(fù)半周只讓 反向半波導(dǎo)通。如圖3所示:實(shí)線為外部實(shí)際電壓信號(hào)，虛線為控制電機(jī)變頻效果包絡(luò)線。
[0028] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍 屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，其特征在于，步驟如下： 步驟1:首先構(gòu)建可控硅驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)裝置，即通過(guò)反向并聯(lián)的第一可控硅VT1和第二 可控硅VT4、反向并聯(lián)的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并聯(lián)的第五可控硅VT5和第 六可控硅VT2分別構(gòu)成第一可控硅組、第二可控硅組、第三可控硅組，A相線通過(guò)第一可控硅 組同電機(jī)的A相端子相連接，B相線通過(guò)第二可控硅組同電機(jī)的B相端子相連接，C相線通過(guò) 第三可控硅組同電機(jī)的C相端子相連接，另外用Ua、Ub、Uc分別為A相電壓、B相電壓、C相電 壓； 步驟2:根據(jù)電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，得到如公式(1)所示的等式： r Pe 1 * 3U^*RUs (1) e Ω, Ω, (R.+Ri/sf+iX^+Xi)2 其中：Te :轉(zhuǎn)矩，Pe :電機(jī)功率，Ω ::電源角速度，心：電機(jī)定子阻抗Χ:。：電機(jī)定子漏抗， 電機(jī)轉(zhuǎn)子等效阻抗，XL:電機(jī)轉(zhuǎn)子等效感抗，S:轉(zhuǎn)差率，山為定子繞組端電壓，由公式 (1)計(jì)算得出:轉(zhuǎn)矩與電壓，轉(zhuǎn)差率關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系進(jìn)行軟起動(dòng)器變頻控制，具體如下： 當(dāng)需要輸出設(shè)定頻率時(shí)，通過(guò)采集外部的電壓相位信號(hào)，電流信號(hào)，功率因數(shù)角，進(jìn)入 內(nèi)部所述的電機(jī)等效數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模糊計(jì)算，得出在該相位點(diǎn)應(yīng)該觸發(fā)幾號(hào)硅(VT1~ VT6)，根據(jù)等式U! ? E! = 4.44 X f! X Ν! X Φ ! X Kwl，其中Π為電源頻率，N1為定子繞組每相串 聯(lián)匝數(shù)，Kwl為基波繞組系數(shù)，Φ1為電機(jī)每極磁通量，憑借頻率下降，E1也要下降，即El/fl = 常數(shù)，否則電機(jī)會(huì)過(guò)磁，引起震動(dòng)和發(fā)熱，由該公式計(jì)算電機(jī)在該相位需要多大的起動(dòng)電 壓，從而轉(zhuǎn)化成可控硅的觸發(fā)角，Eg:設(shè)定頻率觸發(fā)，E1也因減半，滿足El/fl =常數(shù)，實(shí)測(cè)電 壓，功率因數(shù)角，觸發(fā)等效波形的面積也應(yīng)減半，滿足E1也因減半。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，其特征在于所述的設(shè)定頻率數(shù)值是 50/n....50/3,50/2,50〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，其特征在于所述的電極低頻驅(qū)動(dòng)算 法采用分級(jí)變頻，且電流、電壓不連續(xù)。
【專(zhuān)利摘要】一種電機(jī)低頻驅(qū)動(dòng)控制算法，首先構(gòu)建可控硅驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)裝置，即通過(guò)反向并聯(lián)的第一可控硅VT1和第二可控硅VT4、反向并聯(lián)的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并聯(lián)的第五可控硅VT5和第六可控硅VT2分別構(gòu)成第一可控硅組、第二可控硅組、第三可控硅組，A相線通過(guò)第一可控硅組同電機(jī)的A相端子相連接，B相線通過(guò)第二可控硅組同電機(jī)的B相端子相連接，C相線通過(guò)第三可控硅組同電機(jī)的C相端子相連接，另外用Ua、Ub、Uc分別為A相電壓、B相電壓、C相電壓。這樣的結(jié)構(gòu)避免了現(xiàn)有技術(shù)的電流也均不連續(xù)、在低頻時(shí)電機(jī)發(fā)熱較嚴(yán)重的缺陷。
【IPC分類(lèi)】H02P1/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105471327
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510585415
【發(fā)明人】卞光輝
【申請(qǐng)人】蘇州艾克威爾科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日