專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，使變頻電機(jī)無(wú)論拖動(dòng)何種實(shí)際負(fù)載,都能避免在某個(gè)固有頻率點(diǎn)發(fā)生共振。
背景技術(shù)：
目前的變頻電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下，普遍支持在一個(gè)較 寬的頻率范圍譬如IOHz至IOOHz內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行。但是在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景下，當(dāng)變頻電機(jī)被固定在機(jī)器上，并接上負(fù)載后，變頻電機(jī)與應(yīng)用對(duì)象共同構(gòu)成了一個(gè)整體，該整體的共振頻率點(diǎn)往往有可能落在變頻電機(jī)的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)。為了避免變頻電機(jī)與應(yīng)用對(duì)象發(fā)生共振而引起的危害，變頻器應(yīng)具備一定的防止共振發(fā)生的能力。目前市面的變頻器往往通過(guò)禁止變頻電機(jī)運(yùn)行在共振頻率點(diǎn)的做法來(lái)避免共振的發(fā)生，但是共振頻率點(diǎn)會(huì)因具體應(yīng)用場(chǎng)景而異，因此無(wú)法通用，具體操作起來(lái)也不方便。于是需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種無(wú)論變頻電機(jī)被用于何種對(duì)象和場(chǎng)景，使用同一套策略即可避免共振的驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法如下一種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法每隔固定的時(shí)間間隔t，在變頻器的原輸出頻率上疊加一個(gè)具有確定邊界的隨機(jī)數(shù)；所述時(shí)間間隔t大于等于變頻電機(jī)速度閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路如下電機(jī)在工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子每秒鐘回轉(zhuǎn)固定的圈數(shù)，記為運(yùn)行頻率f·。當(dāng)電機(jī)被安裝到工作臺(tái)上，電機(jī)軸接上負(fù)載后，電機(jī)-機(jī)臺(tái)-負(fù)載共同構(gòu)成一個(gè)整體，該整體因物理形狀、質(zhì)量分布不同而通常呈現(xiàn)出不同的共振頻率點(diǎn)fftjS。譬如變頻空調(diào)中，壓縮機(jī)-箱體-熱交換管路所組成的室外機(jī)整體，其共振頻率點(diǎn)fftjs通常在28Hz至40Hz。當(dāng)某種工況下電機(jī)運(yùn)行頻率剛好與室外機(jī)整體的共振頻率點(diǎn) * 重合時(shí)，室外機(jī)整體包括電機(jī)本體都將發(fā)生共振而產(chǎn)生不良后果。經(jīng)過(guò)對(duì)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大量分析后，我們發(fā)現(xiàn)單個(gè)結(jié)構(gòu)整體的振動(dòng)幅度的頻譜以共振頻率點(diǎn)fftjs為中心，快速地向兩側(cè)衰減，呈現(xiàn)的特性如圖I所示?？梢?jiàn)在共振頻率點(diǎn)的±1Ηζ處，共振的能量已經(jīng)極大地衰減。鑒于目前很多變頻應(yīng)用場(chǎng)合允許電機(jī)的運(yùn)行頻率精度在±1Ηζ甚至更低要求，如應(yīng)用在變頻空調(diào)、變頻風(fēng)機(jī)的場(chǎng)合。于是我們?cè)O(shè)計(jì)在變頻器的原輸出頻率上每隔固定的時(shí)間間隔t，就疊加一個(gè)具有確定邊界的隨機(jī)數(shù)，使得變頻器的實(shí)際輸出頻率每隔固定的時(shí)間間隔t就變化一次。由于所疊加的隨機(jī)數(shù)具有邊界，即隨機(jī)數(shù)的值只處在某預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，因此變頻器的實(shí)際輸出頻率也只會(huì)在有限的范圍內(nèi)作離散性的變化。電機(jī)的運(yùn)行頻率f_始終追隨著變化的變頻器實(shí)際輸出頻率，而不是固定于一個(gè)頻點(diǎn)上。這樣的做法使得即使變頻器的原輸出頻率與共振頻率點(diǎn)fftJS相同，電機(jī)的運(yùn)行頻率最多只會(huì)短時(shí)在共振頻率點(diǎn)fftjs工作，而更多的時(shí)候會(huì)在共振頻率點(diǎn)fftjs附近的頻率工作，從而避免可能性的電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作于共振頻率點(diǎn)fftjs而引起的長(zhǎng) 時(shí)間共振。所述隨機(jī)數(shù)可以通過(guò)在一個(gè)有確定邊界的隨機(jī)數(shù)序列I中連續(xù)取值而獲得。如圖2所示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在采用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法后，變頻電機(jī)振動(dòng)幅度的頻譜在共振頻率點(diǎn)fftjs以及共振頻率點(diǎn)fftjs附近的振動(dòng)幅度被極大地?cái)偙?，電機(jī)的振動(dòng)位移明顯減小。本發(fā)明具有避免變頻電機(jī)與其所在的結(jié)構(gòu)整體之間發(fā)生共振的效果，且該效果的獲得與結(jié)構(gòu)整體的共振頻點(diǎn)無(wú)關(guān)，共振頻點(diǎn)不同的各結(jié)構(gòu)整體均適用。本發(fā)明還具有易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。


圖I是常規(guī)情況下結(jié)構(gòu)整體的“變頻電機(jī)運(yùn)行頻率一震動(dòng)幅度”圖像；圖2是采用本發(fā)明方法后結(jié)構(gòu)整體的“變頻電機(jī)運(yùn)行頻率一震動(dòng)幅度”圖像。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I假設(shè)某結(jié)構(gòu)整體的共振頻率點(diǎn)f共振為40Hz，某工況下變頻器的原輸出頻率也是40Hz，于是變頻電機(jī)的運(yùn)行頻率f·非常接近40Hz，此時(shí)變頻電機(jī)與該結(jié)構(gòu)整體之間將發(fā)生共振。假設(shè)本例的變頻電機(jī)的速度閉環(huán)響應(yīng)時(shí)間為200ms。為解決本例的共振問(wèn)題，每隔200ms就在變頻器的原輸出頻率上疊加一個(gè)在±1Ηζ范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，使得變頻器的實(shí)際輸出頻率在39Hz至41Hz之間變化，例如每隔200ms，所疊加的隨機(jī)數(shù)為-O. 5Hz，+0. 1Hz,
+0. 6Hz，-0. 3Hz，0Hz，IHz，-O. 7Ηζ，_1Ηζ......,則此時(shí)變頻器的實(shí)際輸出頻率對(duì)應(yīng)為39. 5Hz,
40.1Hz, 40. 6Ηζ，39· 7Hz, 40Hz, 41Hz, 39. 3Ηζ, 39Ηζ......。由于變頻電機(jī)的運(yùn)行頻率始終
追隨著變化的變頻器的實(shí)際輸出頻率，于是該工況下即使變頻器的原輸出頻率與共振頻率
相同，但由于變頻器的實(shí)際輸出頻率的上述特性，使得變頻電機(jī)與該結(jié)構(gòu)整體之間的共振效應(yīng)被大大降低。本例的變頻電機(jī)實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常會(huì)采用RPM (轉(zhuǎn)每分鐘)的方式來(lái)描述其轉(zhuǎn)速。±1Ηζ范圍的隨機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)換為RPM，即需要獲得在-60至59范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，然后再將該_60至59范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)疊加到變頻器的原輸出轉(zhuǎn)速上。這等效于在一個(gè)O至119范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)序列I中連續(xù)取值，然后疊加到變頻器的原輸出轉(zhuǎn)速上。這樣的隨機(jī)數(shù)列I可采用以下公式計(jì)算得出IJ+1=(IjXa+c)mod(120)其中a和c是可隨便選定的一個(gè)正整數(shù)，I0作為本數(shù)列的第一個(gè)隨機(jī)數(shù)稱(chēng)為“種子”，我們可以從變頻器CPU的時(shí)鐘數(shù)值獲取。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于根據(jù)所要求的精度，在變頻器的原輸出頻率上疊加一個(gè)在-O. 8Hz至+0. 5Hz范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。本說(shuō)明書(shū)列舉的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，凡在本發(fā)明的工作原理和思路下所 做的等同技術(shù)變換，均視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是每隔固定的時(shí)間間隔t，在變頻器的原輸出頻率上疊加ー個(gè)具有確定邊界的隨機(jī)數(shù)；所述時(shí)間間隔t大于等于變頻電機(jī)速度閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是所述隨機(jī)數(shù)通過(guò)在ー個(gè)有確定邊界的隨機(jī)數(shù)序列I中連續(xù)取值而獲得。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是所述隨機(jī)數(shù)序列I采用如下公式計(jì)算得出I.+i=(IjXa+c)mod(120) 其中a和c是可隨便選定的ー個(gè)正整數(shù)，I0作為本序列的第一個(gè)隨機(jī)數(shù)稱(chēng)為“種子”，I0從變頻器CPU的時(shí)鐘數(shù)值獲取。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是所述隨機(jī)數(shù)的邊界為±1Ηζ。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)論變頻電機(jī)被用于何種對(duì)象和場(chǎng)景，使用同一套策略即可避免共振的驅(qū)動(dòng)方法。一種防止變頻電機(jī)共振的驅(qū)動(dòng)方法每隔固定的時(shí)間間隔t，在變頻器的原輸出頻率上疊加一個(gè)具有確定邊界的隨機(jī)數(shù)；所述時(shí)間間隔t大于等于變頻電機(jī)速度閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明具有避免變頻電機(jī)與其所在的結(jié)構(gòu)整體之間發(fā)生共振的效果，且該效果的獲得與結(jié)構(gòu)整體的共振頻點(diǎn)無(wú)關(guān)，共振頻點(diǎn)不同的各結(jié)構(gòu)整體均適用。本發(fā)明還具有易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P23/00GK102843092SQ201210364579
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者馮建宏, 李有興 申請(qǐng)人:佛山市順德區(qū)和而泰電子科技有限公司