電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)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(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)控制速度的系統(tǒng)及方法，方法為S1、選取目標(biāo)變量；S2、判斷目標(biāo)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(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值加1；S4、判斷計(jì)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(zhuǎn)子角速度，結(jié)束流程；S6、控制第一計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零；S7、判斷目標(biāo)變量是否小于第二閾值，若是，S8、控制第二計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值加1，然后執(zhí)行S10，若否，控制第二計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并返回S2；S10、判斷計(jì)數(shù)值是否等于第四閾值，若是，增大轉(zhuǎn)子角速度，若否，返回S7。本發(fā)明預(yù)防并解決了電機(jī)在弱磁運(yùn)行時(shí)會發(fā)生失速故障的問題。
【專利說明】電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)控制速度的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)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(jī)帶過重的負(fù)載時(shí)自動(dòng)降低電機(jī)速度從而預(yù)防電機(jī)失速的電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)控制速度的系統(tǒng)以及一種利用所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)控制速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中異步電動(dòng)機(jī)在弱磁區(qū)運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)控制框圖，在本領(lǐng)域中電機(jī)在所述弱磁區(qū)一般都是恒功率運(yùn)行，即基本上功率是不變的。如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中對于電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)的控制主要包括弱磁控制、速度調(diào)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(jīng)過電壓PI調(diào)節(jié)器(具有比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)器)的作用后輸出電機(jī)的勵(lì)磁電流改變量△ id，△ id與電機(jī)的勵(lì)磁電流原始給定量idMf的和作為電流控制中的電機(jī)的定子電流直軸分量i/。而其中的速度控制和電流控制構(gòu)成雙閉環(huán)矢量控制，w；, i；與分別為電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度、電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)子角速度、電機(jī)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(jī)的定子電壓直軸分量與交軸分量。
[0003]電機(jī)在弱磁運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的定子電壓幅值保持不變，電機(jī)的反電動(dòng)勢Eg、磁鏈與頻率fs的關(guān)系公式如下:
[0004]Eg = NWrfs，其中 N 為常數(shù)。
[0005]反電動(dòng)勢Eg與電機(jī)電壓Us的關(guān)系公式如下:
[0006]Us = Rsis+Eg，其中Rs為電機(jī)的定子電阻，其阻值通常很小，電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)反電動(dòng)勢4比電機(jī)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(jì)，此時(shí)電機(jī)電壓約等于反電動(dòng)勢。
[0007]電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈方程如下:
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)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(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩呈正相關(guān)的電機(jī)的參數(shù)變量作為目標(biāo)變量； S2、判斷所述目標(biāo)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(jì)數(shù)值為零的第一計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值加I; S4、判斷所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)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(jī)的轉(zhuǎn)子角速度，然后結(jié)束流程； S6、控制所述第一計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零； S7、判斷是否所述目標(biāo)變量小于一第二閾值且所述轉(zhuǎn)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(jì)數(shù)值為零的第二計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值加1，然后執(zhí)行步驟Sltl； S9、控制所述第二計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并返回步驟S2； Sltl、判斷所述第二計(jì)數(shù)器的計(jì)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(zhuǎn)子角速度。
2.如權(quán)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(jì)數(shù)器將計(jì)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(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并返回步驟S7。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子角速度根據(jù)以下公式計(jì)算得出:
wr = Wref+ Δ wk ； 其中Vtr為所述轉(zhuǎn)子角速度，Wref為所述電機(jī)的原始給定速度，Awk小于或等于O ; Awk根據(jù)以下公式計(jì)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(biāo)變量、所述第一閾值和所述第二閾值，Rp R2均為正數(shù)； 當(dāng)X>Xl時(shí)，Awk為第k次判斷出所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于所述第三閾值時(shí)所述轉(zhuǎn)子角速度的改變量； 當(dāng)x〈x2時(shí)，Awk為第k次判斷出所述第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于所述第四閾值時(shí)所述轉(zhuǎn)子角速度的改變量。
4.如權(quán)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(biāo)變量進(jìn)行低通濾波。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)變量同時(shí)與所述電磁轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)子角速度或所述轉(zhuǎn)子角速度的平方成正比； 較佳地，所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電流幅值、所述電機(jī)的定子電流交軸分量幅值或所述電機(jī)的定子電壓直軸分量幅值； 較佳地，當(dāng)所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電流幅值時(shí)，所述第一閾值為所述電機(jī)的過電流保護(hù)值，所述第二閾值為所述電機(jī)的額定電流值； 當(dāng)所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電壓直軸分量幅值時(shí)，所述第一閾值為所述電機(jī)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(jī)帶負(fù)載弱磁運(yùn)行時(shí)控制速度的系統(tǒng),其特征在于，所述系統(tǒng)包括一目標(biāo)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(jì)數(shù)值為零的第一計(jì)數(shù)器、一初始計(jì)數(shù)值為零的第二計(jì)數(shù)器以及一速度控制模塊； 所述目標(biāo)變量選取模塊用于選取一與所述電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩呈正相關(guān)的電機(jī)的參數(shù)變量作為目標(biāo)變量； 所述第一判斷模塊用于判斷所述目標(biāo)變量是否大于一第一閾值，若是，則控制所述第一計(jì)數(shù)器將計(jì)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(jì)數(shù)器將計(jì)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(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是否等于一第三閾值，若是，則調(diào)用所述速度控制模塊減小所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度，若否，則調(diào)用所述第一判斷模塊重新進(jìn)行判斷； 所述第三判斷模塊用于判斷是否所述目標(biāo)變量小于一第二閾值且所述轉(zhuǎn)子角速度的改變量小于零，若是，則控制所述第二計(jì)數(shù)器將計(jì)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(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并調(diào)用所述第一判斷模塊重新進(jìn)行判斷； 所述第四判斷模塊用于判 斷 所述第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是否等于一第四閾值，若是，則調(diào)用所述速度控制模塊增大所述轉(zhuǎn)子角速度，若否，則調(diào)用所述第三判斷模塊重新進(jìn)行判斷。
7.如權(quán)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(zhuǎn)子角速度后，控制所述第一計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并調(diào)用所述第一判斷模塊重新進(jìn)行判斷；和/或所述速度控制模塊還用于在增大所述轉(zhuǎn)子角速度后，控制所述第二計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)值清零，并調(diào)用所述第三判斷模塊重新進(jìn)行判斷。
8.如權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子角速度根據(jù)以下公式計(jì)算得出:
wr = Wref+ Δ wk ； 其中Vfr為所述轉(zhuǎn)子角速度，Wref為所述電機(jī)的原始給定速度，Awk小于或等于O ; Awk根據(jù)以下公式計(jì)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(biāo)變量、所述第一閾值和所述第二閾值，Rp R2均為正數(shù)； 當(dāng)X>Xl時(shí)，Awk為第k次判斷出所述第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于所述第三閾值時(shí)所述轉(zhuǎn)子角速度的改變量；當(dāng)x〈x2時(shí)，Awk為第k次判斷出所述第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于所述第四閾值時(shí)所述轉(zhuǎn)子角速度的改變量。
9.如權(quán)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(biāo)變量選取模塊還用于在選取所述目標(biāo)變量后調(diào)用所述低通濾波器對所述目標(biāo)變量進(jìn)行低通濾波。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)變量同時(shí)與所述電磁轉(zhuǎn)矩及所述轉(zhuǎn)子角速度或所述轉(zhuǎn)子角速度的平方成正比； 較佳地，所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電流幅值、所述電機(jī)的定子電流交軸分量幅值或所述電機(jī)的定子電壓直軸分量幅值； 較佳地，當(dāng)所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電流幅值時(shí)，所述第一閾值為所述電機(jī)的過電流保護(hù)值，所述第二閾值為所述電機(jī)的額定電流值； 當(dāng)所述目標(biāo)變量為所述電機(jī)的定子電壓直軸分量幅值時(shí)，所述第一閾值為所述電機(jī)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(quán)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(shí)達(dá)電氣股份有限公司, 上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司