一種變頻器斷電續(xù)航方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電機(jī)的控制技術(shù)，公開了一種變頻器斷電續(xù)航方法。本發(fā)明中，包含以下步驟：在電機(jī)斷電時，檢測預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式；其中，預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式包含速度斷電續(xù)航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式；若檢測結(jié)果為速度斷電續(xù)航模式，則電機(jī)進(jìn)入速度斷電續(xù)航模式；否則，電機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在電機(jī)斷電時，切換至預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式，無論預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式是速度斷電續(xù)航模式還是轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式，都可以延長電機(jī)的續(xù)航時間，也就是可以讓電機(jī)保持更長時間的運行狀態(tài)；同時，可以減小電機(jī)的損害，延長電機(jī)的使用壽命，節(jié)約成本。
【專利說明】一種變頻器斷電續(xù)航方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)的控制技術(shù)，特別涉及一種變頻器斷電續(xù)航方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 變頻器斷電續(xù)航，是指變頻器在運行過程中，電網(wǎng)側(cè)突然出現(xiàn)斷電情況時，變頻器 及時調(diào)整控制，使得變頻器和電機(jī)能盡可能長的維持運行狀態(tài)。
[0003] 然而，目前大多數(shù)變頻器還不具備該功能；或者是，在斷電時，停止運行，當(dāng)來電 后，再次啟動，這種被動處理方式，會讓電機(jī)在自由停車過程中，在高速滯留時間較長，導(dǎo)致 短時間內(nèi)能量消耗較多，很快停止運行，續(xù)航時間短，且電機(jī)易損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種變頻器斷電續(xù)航方法，可以在電機(jī)斷電時延長其續(xù)航 時間，并降低對電機(jī)的損壞，節(jié)約成本。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種變頻器斷電續(xù)航方法，包含 以下步驟：
[0006] 在電機(jī)斷電時，檢測預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式；其中，所述預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式包含速 度斷電續(xù)航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式；
[0007] 若檢測結(jié)果為所述速度斷電續(xù)航模式，則所述電機(jī)進(jìn)入所述速度斷電續(xù)航模式； 否則，所述電機(jī)進(jìn)入所述轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式。
[0008] 本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，在電機(jī)斷電時，切換至預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模 式，其中，預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式包含速度斷電續(xù)航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式；無論是在速度 斷電續(xù)航模式下還是在轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式下，都可以減少電機(jī)的機(jī)械動能功率輸出，以及 減少變頻器與電機(jī)的熱能損耗，從而延長電機(jī)的續(xù)航時間，也就是可以讓電機(jī)保持更長時 間的運行狀態(tài)；同時，減小了電機(jī)在斷電后因速度急劇變化對電機(jī)的損害，延長了電機(jī)的使 用壽命,節(jié)約了成本。
[0009] 另外，在所述電機(jī)斷電時，還包含以下步驟：降低所述變頻器的開關(guān)頻率。降低變 頻器的開關(guān)頻率，可以減少開關(guān)損壞，延長開關(guān)的使用壽命，同時，減少變頻器的損耗，進(jìn)一 步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0010] 另外，在所述電機(jī)斷電時，還包含以下步驟：判斷所述變頻器是否采用空間矢量脈 寬調(diào)制SVPWM ;若是，則采用五段式調(diào)制算法。采用五段式調(diào)制算法進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào) 制，可以減少變頻器的損耗，進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0011] 另外，在所述電機(jī)斷電時，還包含以下步驟：降低所述變頻器的勵磁電流與輸出電 壓。降低變頻器的勵磁電流與輸出電壓，可以降低電機(jī)的損耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的變頻器斷電續(xù)航方法流程圖；
[0013] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的輸出三相電流的變頻器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的輸出兩相電流的變頻器結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實 施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中， 為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基 于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方 案。
[0016] 本發(fā)明的第一實施方式涉及一種變頻器斷電續(xù)航方法，具體流程如圖1所示，包 含以下步驟：
[0017] 步驟101，判斷電機(jī)是否輸入斷電。若是，則執(zhí)行步驟102,若否，則繼續(xù)執(zhí)行步驟 101。
[0018] 步驟102,檢測預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式。其中，預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式包含速度斷電續(xù) 航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式。在判定電機(jī)斷電時，檢測用戶或者系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的斷電續(xù)航 模式，以供根據(jù)檢測結(jié)果使電機(jī)進(jìn)入預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式。
[0019] 步驟103,判斷檢測結(jié)果是否為速度斷電續(xù)航模式。若是，則執(zhí)行步驟104,若否， 則執(zhí)行步驟105。
[0020] 步驟104,電機(jī)進(jìn)入速度斷電續(xù)航模式。具體地說，在本步驟中，閉環(huán)母線電壓（母 線電壓只保持在安全范圍內(nèi)的最大值），在母線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，降低轉(zhuǎn)速， 直至電機(jī)的轉(zhuǎn)速降至預(yù)設(shè)的最低轉(zhuǎn)速。
[0021] 需要說明的是，本步驟的目標(biāo)是盡量減少能量的損耗，因此，需要此過程轉(zhuǎn)速只能 降不能升。即當(dāng)母線電壓超出閉環(huán)目標(biāo)控制值時，不要通過提高轉(zhuǎn)速來將母線電壓迅速拉 下，可考慮以某一較低減速度，進(jìn)行減速（理論上，該減速度即是慣性停車（即變頻器停止 工作時，電機(jī)自身會逐步自由減速停止的過程）的減速度）。
[0022] 在本步驟中，實時預(yù)測電機(jī)慣性停車的減速度，該減速度可以認(rèn)為是母線電壓不 變時對應(yīng)的減速度（絕對值），接近于（實際稍大于，部分動能轉(zhuǎn)化成電機(jī)及開關(guān)器件的熱 損耗）慣性停車的減速度（絕對值）。當(dāng)母線電壓恒定不變（即至少在兩個連續(xù)的采樣點 確定母線電壓正常且恒定）時，實時記錄當(dāng)前速度Spd N、減速度DecN，其中，N為自然數(shù)。此 處速度、減速度均用絕對值表示。
[0023] 假設(shè)記錄值如下（每相鄰時刻時間間隔為t):
[0024] 第N-2時刻：運行速度SpdN_2，減速度Dec N_2 ;
[0025] 第N-1時刻：運行速度Spd^，減速度DecN_i ;
[0026] 第N時刻：運行速度SpdN，減速度DecN ;
[0027] 則有兩種：預(yù)測N+1時刻，最大速度（絕對值）及最小減速度（絕對值）的方法：
[0028] 方法⑴：（SpdN+1)max = SpdN_DecN*t ;
[0029] (DecN+1)min = 2*DecN_DecN_1 ;
[0030] 其中，（SpdN+1)max表示預(yù)測N+1時刻的最大速度，（Dec N+1)min表示預(yù)測N+1時刻的最 小減速度。
[0031] 方法（2):每一步再計算減減速度（減速度求導(dǎo)），方法1相當(dāng)于假定減減速度為 定值。
[0032] 即第N-2時刻：運行速度SpdN_2，減速度Dec N_2，計算減減速度DDecN_2 ;
[0033] 第N-1時刻：運行速度Spb，減速度DecH，計算減減速度DDec^ ;
[0034] 第N時刻：運行速度SpdN，減速度DecN，計算減減速度DDec N ;
[0035] 貝lj : (SpdN+1)max = SpdN_DecN*t ;
[0036] (DDecN+1)min = 2*DDecN_DDecN_1 ;
[0037] (DecN+1)fflin =DecN-DDecN*t ;
[0038] 其中，（DDecN+1)min表示預(yù)測N+l時刻的最小減減速度。
[0039] 下面進(jìn)行進(jìn)一步說明：
[0040] 如果第N+1時刻出現(xiàn)母線電壓升高，第N、N-1時刻出現(xiàn)電壓穩(wěn)定在閉環(huán)控制的目 標(biāo)值，則N+2時刻：
[0041] 對于第方法（1):
[0042] (DecN+1)fflin =2氺DecN_DecN-i ;
[0043] (SpdN+2)max = max{SpdN-DecN*t-(DecN+1)min*t, SpdN+1};表示 N+2 時刻允許的最大速 度是"SpdN-DecN*2t "與"SpdN+1 "中的較大速度，其中，max {}為取最大值。
[0044] (DecN+2)min = 2* (DecN+1) min-DecN ；
[0045] 若N+3時刻母線電壓仍偏高，則：
[0046] (SpdN+3)max = max{SpdN+2-(DecN+2)min*t, (SpdN+2)max}；
[0047] (DecN+3)min = 2* (DecN+2) min-DecN+1 ；
[0048] 對于N+4時刻可以以此類推，直至母線電壓小于或者等于閉環(huán)目標(biāo)控制值，即母 線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，在此不再贅述。
[0049] 對于第方法（2):
[0050] (DDecN+1)min = 2*DDecN_DDecN_1 ;
[0051] (DecN+1)fflin =DecN-DDecN*t ;
[0052] (SpdN+2)max = SpdN-DecN*t-(DecN+1)min*t ；
[0053] (DDecN+2) min = 2* (DDecN+1) min_DDecN ;
[0054] (DecN+2)min = (DecN+1)min-DDecN+1*t ；
[0055] 若N+3時刻母線電壓仍偏高，則：
[0056] (SpdN+3)max = (SpdN+2)max-(DecN+2)min*t ；
[0057] (DDecN+3)min = 2* (DDecN+2)min-DDecN+1 ；
[0058] (DecN+3)min = (DecN+2)min-DDecN+2*t ；
[0059] 對于N+4時刻可以以此類推，直至母線電壓小于或者等于閉環(huán)目標(biāo)控制值，即母 線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，在此不再贅述。
[0060] 通過實時預(yù)測的電機(jī)慣性停車的減速度，并根據(jù)該減速度進(jìn)行減速，可以避免電 能轉(zhuǎn)化為電機(jī)的動能，節(jié)約能耗，進(jìn)而可以進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0061] 另外，需要說明的是，在實際應(yīng)用中，采用的減速度也可以稍大于電機(jī)慣性停 車的減速度，或者稍小于電機(jī)慣性停車的減速度，即采用比預(yù)測的N+1時刻的最大速度 ((Spd N+1)max)稍大的值，或者，比（(SpdN+1)max)稍小的值，并不局限于的（Spd N+1)max值。總之， 當(dāng)母線電壓超出閉環(huán)目標(biāo)控制值時，不通過提高轉(zhuǎn)速來將母線電壓迅速拉下，可以某一較 高減速度進(jìn)行減速，或者以某一較低減速度進(jìn)行減速。
[0062] 步驟105,電機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式。具體地說，在本步驟中，閉環(huán)母線電壓（母 線電壓只保持在安全范圍內(nèi)的最大值），在母線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，確定負(fù)轉(zhuǎn) 矩，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)速降至預(yù)設(shè)的最低轉(zhuǎn)速。具體地說，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降至預(yù)設(shè)的最低轉(zhuǎn)速之后 可以選擇轉(zhuǎn)為速度控制，即以預(yù)設(shè)的最低轉(zhuǎn)速運行。其中，最低轉(zhuǎn)速由工況決定，可由用戶 預(yù)先設(shè)置，即現(xiàn)場運行的最低運行轉(zhuǎn)速（或頻率）。
[0063] 另外，需要說明的是，本步驟的目標(biāo)是盡量減少能量的損耗，因此，需要此過程盡 量保證轉(zhuǎn)矩為負(fù)或零，最好不要為正，否則讓系統(tǒng)輸出有功，浪費能量。即當(dāng)母線電壓超出 閉環(huán)目標(biāo)控制值時，不要通過變?yōu)檎D(zhuǎn)速來將母線電壓迅速拉下，可考慮以零轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控 制，以實現(xiàn)類似于，變頻器停止工作時，電機(jī)自身會逐步自由減速停止的過程。
[0064] 這樣，無論電機(jī)是進(jìn)入速度斷電續(xù)航模式還是轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式，都可以將電機(jī) 的轉(zhuǎn)速降至預(yù)設(shè)的最低轉(zhuǎn)速，更大程度地減少電機(jī)的機(jī)械動能功率輸出，以及減少變頻器 與電機(jī)的熱能損耗，從而讓變頻器和電機(jī)保持更長時間的運行狀態(tài)。而且，該方法可以直接 在如圖2A、2B所示的普通變頻器（不包括四象限變頻器）上實現(xiàn)，而不需要增加額外硬件 成本。
[0065] 其中，在圖2A、2B中，01、02、03、04、05與06均為二極管，(：1、02與03均為電容， R1、R2 與 R3 均為電阻，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5 與 Q6 均為開關(guān)器件 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）。圖2A中的變頻器，輸出三相電流；圖2B中的變頻器， 輸出兩相電流。
[0066] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，在電機(jī)斷電時，切換至預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式，其中，預(yù)設(shè)的斷電 續(xù)航模式包含速度斷電續(xù)航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式；無論是在速度斷電續(xù)航模式下還是 在轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式下，都可以減少電機(jī)的機(jī)械動能功率輸出，以及減少變頻器與電機(jī)的 熱能損耗，從而延長電機(jī)的續(xù)航時間；同時，減小電機(jī)在斷電后因速度急劇變化對電機(jī)的損 害，延長電機(jī)的使用壽命，節(jié)約成本。
[0067] 本發(fā)明的第二實施方式涉及一種變頻器斷電續(xù)航方法。第二實施方式在第一實施 方式的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于：在本發(fā)明第二實施方式中，在電機(jī)斷電 時，降低變頻器的開關(guān)頻率，這樣，以減少開關(guān)損壞，延長開關(guān)的使用壽命，同時，可以減少 變頻器的損耗，進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0068] 具體地說，變頻器的開關(guān)可以以一定頻率導(dǎo)通或關(guān)斷。通過降低變頻器的開關(guān) 頻率，開關(guān)器件發(fā)熱就會變小，這樣，可以減少開關(guān)消耗的能量（這是由開關(guān)器件（比如， IGBT(絕緣柵雙極型晶體管）等）決定的），所以，可以進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0069] 本發(fā)明第三實施方式涉及一種變頻器斷電續(xù)航方法。第三實施方式在第一實施 方式的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于：在本發(fā)明第三實施方式中，在電機(jī)斷電 時，還判斷變頻器是否采用空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM);若是，則采用五段式調(diào)制算法。采 用五段式調(diào)制算法進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，可以減少變頻器的損耗，進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù) 航時間。
[0070] 具體而言，采用五段式調(diào)制算法時，變頻器有兩個開關(guān)器件〈上下橋〉在一個開關(guān) 周期內(nèi)是不動作的，如此，開關(guān)器件的耗能就會減少一些，這樣，就可以進(jìn)一步延長電機(jī)的 續(xù)航時間。
[0071] 需要說明的是，在實際應(yīng)用時，還可以采用其他更節(jié)能的調(diào)制算法。由于變頻器的 調(diào)制算法是現(xiàn)有成熟的技術(shù)，在此不再贅述。
[0072] 本發(fā)明第四實施方式涉及一種變頻器斷電續(xù)航方法。第四實施方式在第一實施 方式的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于：在本發(fā)明第四實施方式中，在電機(jī)斷電 時，降低變頻器的勵磁電流與輸出電壓。這樣，可以降低電機(jī)的損耗，延長電機(jī)的使用壽命。
[0073] 具體地說，降低變頻器的勵磁電流，可以降低變頻器的輸出電流及輸出電壓；輸出 電流及輸出電壓越小，變頻器本身的能耗越??；而且，變頻器的輸出電流越小，電機(jī)的電流 就越小，即降低了電機(jī)的損耗，這樣，可以進(jìn)一步延長電機(jī)的續(xù)航時間。
[0074] 上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現(xiàn)時可以合并為一個步驟或者 對某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍 內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計，但不改變其算法 和流程的核心設(shè)計都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0075] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例， 而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，包含以下步驟： 在電機(jī)斷電時，檢測預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式；其中，所述預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式包含速度斷 電續(xù)航模式與轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式； 若檢測結(jié)果為所述速度斷電續(xù)航模式，則所述電機(jī)進(jìn)入所述速度斷電續(xù)航模式；否則， 所述電機(jī)進(jìn)入所述轉(zhuǎn)矩斷電續(xù)航模式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)進(jìn)入所述速 度斷電續(xù)航模式的步驟中， 閉環(huán)母線電壓，在母線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，降低轉(zhuǎn)速，直至所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速 降至預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)進(jìn)入所述速 度斷電續(xù)航模式的步驟中，還包含以下步驟： 實時預(yù)測所述電機(jī)慣性停車的減速度，并根據(jù)該減速度進(jìn)行減速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)進(jìn)入所述轉(zhuǎn) 矩斷電續(xù)航模式的步驟中， 閉環(huán)母線電壓，在母線電壓值在母線電容承受范圍內(nèi)，確定負(fù)轉(zhuǎn)矩，直至所述電機(jī)的轉(zhuǎn) 速降至預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述檢測預(yù)設(shè)的斷電 續(xù)航模式的步驟之前，還包含以下步驟： 判斷所述電機(jī)是否輸入斷電； 若是，則檢測預(yù)設(shè)的斷電續(xù)航模式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)斷電時，還包 含以下步驟： 降低所述變頻器的開關(guān)頻率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)斷電時，還包 含以下步驟： 判斷所述變頻器是否采用空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM ; 若是，則采用五段式調(diào)制算法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器斷電續(xù)航方法，其特征在于，在所述電機(jī)斷電時，還包 含以下步驟： 降低所述變頻器的勵磁電流與輸出電壓。
【文檔編號】H02P29/00GK104104307SQ201410312776
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】李興鶴, 金辛海, 宋吉波, 張震宇 申請人:上海新時達(dá)電氣股份有限公司, 上海辛格林納新時達(dá)電機(jī)有限公司