一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。該方法包括：1、估算當(dāng)前的磁鏈角度；2、對定子電流矢量進行坐標變換，分別得到與磁鏈角度方向相同、正交的第一電流值、第二電流值；3、以第一電流值和一非零的預(yù)設(shè)電流值作為輸入，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓；以第二電流值和0作為輸入，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓；4、對電壓和進行脈寬調(diào)制生成驅(qū)動控制信號驅(qū)動交流電機；5、重復(fù)執(zhí)行步驟1～4，直到第二電流值低于一電流閾值并維持一段預(yù)設(shè)的時間；對當(dāng)前的磁鏈角度進行微分運算，得到交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明還公開了一種交流電機的調(diào)速裝置及交流電機。本發(fā)明具有快速準確且成本低的優(yōu)點。
【專利說明】一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機，屬于交流電機【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工業(yè)運用現(xiàn)場的復(fù)雜和工藝要求多樣，決定了變頻調(diào)速系統(tǒng)除正常運行時的性能要求外，還要求具備對不正常運行狀態(tài)有足夠的處理能力。如:大型通風(fēng)設(shè)備因風(fēng)道殘存風(fēng)量可能造成電機自由逆轉(zhuǎn)，大慣量負載遇到突然停電后，電機會自由旋轉(zhuǎn)相當(dāng)長的時間，可長達幾十分鐘；若此時直接啟動電機，會因電機可能處于較大的轉(zhuǎn)差狀態(tài)而使啟動失敗(過電流保護)。為了防止這一現(xiàn)象，在供電恢復(fù)正常后，要求電機的調(diào)速系統(tǒng)具備交流電機轉(zhuǎn)速跟蹤再起動功能。
[0003]一篇中國專利文獻(申請?zhí)枮?01110077358.0，
【公開日】為2012-09-26)公開了一種感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其主要內(nèi)容是:當(dāng)直流總線電壓誤差判斷模塊判斷該檢測直流總線電壓大于或等于設(shè)定直流總線電壓，或當(dāng)電流誤差判斷模塊判斷反饋電流小于或等于設(shè)定電流時，直流總線電壓誤差判斷模塊或電流誤差判斷模塊發(fā)出一開關(guān)控制信號至開關(guān)的該控制端，以讓開關(guān)傳送該第一控制信號至該電壓調(diào)變模塊，該電壓調(diào)變模塊收到該第一控制信號后控制逆變器驅(qū)動感應(yīng)電動機，反之該頻率搜尋模塊則傳送該第二控制信號至電壓調(diào)變模塊，以使該電壓調(diào)變模塊控制該逆變器改變該感應(yīng)電動機的定子磁場頻率，并再次進行前述直流總線電壓誤差判斷模塊與該電流誤差判斷模塊的判斷。
[0004]又，該文獻中還記載了以下內(nèi)容:提供一種感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速搜尋裝置，其借由一直流總線電壓，誤差判斷模塊搭配一輸出電流判斷模塊，來判斷是否有感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子磁場頻率大于或等于變頻器的輸出電壓頻率，亦即是否有感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子頻率大于或等于感應(yīng)電動機的定子磁場頻率情形發(fā)生，借此讓轉(zhuǎn)速搜尋裝置能夠?qū)ふ页龈袘?yīng)電動機當(dāng)時的轉(zhuǎn)速，并由此轉(zhuǎn)速開始控制逆變器的開關(guān)單元切換運作，如此可提高搜尋到感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速的成功率。
[0005]上述文獻中所記載的技術(shù)方案存在以下問題:1)第一控制信號的確定是比較不容易的，若設(shè)置不合適，很有可能會導(dǎo)致過流或過壓故障現(xiàn)象的發(fā)生。2)若當(dāng)前搜尋的定子磁場頻率與感應(yīng)電動機實際轉(zhuǎn)速差距大，尤其是定子磁場頻率與感應(yīng)電動機實際轉(zhuǎn)速方向相反時，那么，轉(zhuǎn)速搜尋裝置的搜尋時間會比較長。因此，這種方案在實際運用中存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機，能夠快速而有效地估算出交流電動機再起動時的轉(zhuǎn)速大小和方向，進而實現(xiàn)電機的平穩(wěn)再起動功能。
[0007]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:[0008]一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速跟蹤方法包括:
[0009]步驟1、交流電機再起動時，先估算出所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度；
[0010]步驟2、對所述交流電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到一個與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個與所估算出的磁鏈角度方向正交的第二電流值；
[0011]步驟3、以第一電流值和一非零的預(yù)設(shè)電流值作為輸入，經(jīng)自動電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓％ ;以第二電流值和0作為輸入，經(jīng)自動電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓Ut ;
[0012]步驟4、以電壓Um和Ut作為輸入，利用脈寬調(diào)制生成驅(qū)動控制信號驅(qū)動所述交流電機；
[0013]步驟5、重復(fù)執(zhí)行步驟I~步驟4，直到所述第二電流值低于預(yù)設(shè)的電流閾值并維持一段預(yù)設(shè)的時間；對所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度進行微分運算，即得到所述交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。
[0014]一種交流電機的調(diào)速裝置，包括:PWM模塊、逆變器模塊和電壓重構(gòu)模塊；所述？麗模塊將輸入的電壓信號調(diào)制為逆變器模塊的控制信號，所述逆變器模塊根據(jù)PWM模塊輸出的控制信號驅(qū)動所述交流電機，所述電壓重構(gòu)模塊用于計算定子電壓矢量；所述調(diào)速裝置還包括轉(zhuǎn)速搜索模塊，所述轉(zhuǎn)速搜索模塊包括坐標變換模塊、第一電流調(diào)節(jié)器、第二電流調(diào)節(jié)器、磁鏈角度估算器以及微分模塊；當(dāng)所述交流電機再起動時，磁鏈角度估算器先估算出所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度，并將估算出的當(dāng)前磁鏈角度輸入坐標變換模塊；坐標變換模塊對所述交流電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到一個與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個與所估算出的磁鏈角度方向正交的第二電流值，并將第一電流值和第二電流值分別輸入第一電流調(diào)節(jié)器、第二電流調(diào)節(jié)器；第一電流調(diào)節(jié)器以第一電流值和一非零的預(yù)設(shè)電流值作為輸入，運算得到一個電壓uM ;第二電流調(diào)節(jié)器以第二電流值和0作為輸入，運算得到 一個電壓Ut ;所述PWM模塊以電壓Um和Ut作為輸入，生成逆變器模塊的控制信號驅(qū)動所述交流電機；當(dāng)所述第二電流值低于預(yù)設(shè)的電流閾值并維持一段預(yù)設(shè)的時間t，所述微分模塊對磁鏈角度估算器估算出的當(dāng)前的磁鏈角度進行微分運算，得到所述交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述磁鏈角度可以是定子磁鏈角度，也可以是轉(zhuǎn)子磁鏈角度，可以利用現(xiàn)有或?qū)⒂械母鞣N磁鏈觀測模型/計算方法得到，本發(fā)明優(yōu)選以下三種方案:
[0016]第一種優(yōu)選方案:所述磁鏈角度為所述交流電機的定子磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
【權(quán)利要求】
1.一種交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速跟蹤方法包括: 步驟1、交流電機再起動時，先估算出所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度； 步驟2、對所述交流電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到一個與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個與所估算出的磁鏈角度方向正交的第二電流值；步驟3、以第一電流值和一非零的預(yù)設(shè)電流值作為輸入，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓uM ;以第二電流值和O作為輸入，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運算得到一個電壓uT ； 步驟4、以電壓Um和Ut作為輸入，利用脈寬調(diào)制生成驅(qū)動控制信號驅(qū)動所述交流電機；步驟5、重復(fù)執(zhí)行步驟I~步驟4，直到所述第二電流值低于預(yù)設(shè)的電流閾值并維持一段預(yù)設(shè)的時間；對所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度進行微分運算，即得到所述交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于，所述磁鏈角度為所述交流電機的定子磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
3.如權(quán)利要求1所述交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于，所述磁鏈角度為所述交流電機的轉(zhuǎn)子磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
4.如權(quán)利要求1所述交流電機的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于，所述磁鏈角度為所述交流電機的無定子電阻磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
5.一種交流電機的調(diào)速裝置，包括:PWM模塊、逆變器模塊和電壓重構(gòu)模塊；所述PWM模塊將輸入的電壓信號調(diào)制為逆變器模塊的控制信號，所述逆變器模塊根據(jù)PWM模塊輸出的控制信號驅(qū)動所述交流電機，所述電壓重構(gòu)模塊用于計算定子電壓矢量；其特征在于，所述調(diào)速裝置還包括轉(zhuǎn)速搜索模塊，所述轉(zhuǎn)速搜索模塊包括坐標變換模塊、第一電流調(diào)節(jié)器、第二電流調(diào)節(jié)器、磁鏈角度估算器以及微分模塊；當(dāng)所述交流電機再起動時，磁鏈角度估算器先估算出所述交流電機當(dāng)前的磁鏈角度，并將估算出的當(dāng)前磁鏈角度輸入坐標變換模塊；坐標變換模塊對所述交流電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到一個與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個與所估算出的磁鏈角度方向正交的第二電流值，并將第一電流值和第二電流值分別輸入第一電流調(diào)節(jié)器、第二電流調(diào)節(jié)器；第一電流調(diào)節(jié)器以第一電流值和一非零的預(yù)設(shè)電流值作為輸入，運算得到一個電壓Um ;第二電流調(diào)節(jié)器以第二電流值和O作為輸入，運算得到一個電壓Ut ;所述PWM模塊以電壓Um和Ut作為輸入，生成逆變器模塊的控制信號驅(qū)動所述交流電機；當(dāng)所述第二電流值低于預(yù)設(shè)的電流閾值并維持一段預(yù)設(shè)的時間t，所述微分模塊對磁鏈角度估算器估算出的當(dāng)前的磁鏈角度進行微分運算，得到所述交流電機再起動時的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求5所述交流電機的調(diào)速裝置，其特征在于，所述磁鏈角度估算器輸出的磁鏈角度為所述交流電機的定子磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
7.如權(quán)利要求5所述交流電機的調(diào)速裝置，其特征在于，所述磁鏈角度估算器輸出的磁鏈角度為所述交流電機的轉(zhuǎn)子磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
8.如權(quán)利要求5所述交流電機的調(diào)速裝置，其特征在于，所述磁鏈角度估算器輸出的磁鏈角度為所述交流電機的無定子電阻磁鏈角度，根據(jù)以下公式估算得到:
9.如權(quán)利要求5所述交流電機的調(diào)速裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速搜索模塊還包括濾波模塊，其輸入與所述微分模塊的輸出連接。
10.—種交流電機，包括如權(quán)利要求5~9任一項所述調(diào)速裝置。
【文檔編號】H02P21/14GK103795319SQ201310723403
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】唐雪峰, 顧鳴剛, 劉奕騁, 李志鵬, 管瑞良 申請人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）