一種交流電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。該方法包括：1、估算當(dāng)前的磁鏈角度；2、對(duì)定子電流矢量進(jìn)行坐標(biāo)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(yùn)算得到一個(gè)電壓；以第二電流值和0作為輸入，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到一個(gè)電壓；4、對(duì)電壓和進(jìn)行脈寬調(diào)制生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)；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(shí)間；對(duì)當(dāng)前的磁鏈角度進(jìn)行微分運(yùn)算，得到交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明還公開了一種交流電機(jī)的調(diào)速裝置及交流電機(jī)。本發(fā)明具有快速準(zhǔn)確且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機(jī)，屬于交流電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工業(yè)運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行時(shí)的性能要求外，還要求具備對(duì)不正常運(yùn)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(jī)自由逆轉(zhuǎn)，大慣量負(fù)載遇到突然停電后，電機(jī)會(huì)自由旋轉(zhuǎn)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，可長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘；若此時(shí)直接啟動(dòng)電機(jī)，會(huì)因電機(jī)可能處于較大的轉(zhuǎn)差狀態(tài)而使啟動(dòng)失敗(過電流保護(hù))。為了防止這一現(xiàn)象，在供電恢復(fù)正常后，要求電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)具備交流電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤再起動(dòng)功能。
[0003]一篇中國(guó)專利文獻(xiàn)(申請(qǐng)?zhí)枮?01110077358.0，
【公開日】為2012-09-26)公開了一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(cè)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(shí)，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(hào)至開關(guān)的該控制端，以讓開關(guān)傳送該第一控制信號(hào)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(hào)后控制逆變器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，反之該頻率搜尋模塊則傳送該第二控制信號(hào)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?cè)摳袘?yīng)電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)頻率，并再次進(jìn)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(xiàn)中還記載了以下內(nèi)容:提供一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率大于或等于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)當(dāng)時(shí)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(yùn)作，如此可提高搜尋到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的成功率。
[0005]上述文獻(xiàn)中所記載的技術(shù)方案存在以下問題:1)第一控制信號(hào)的確定是比較不容易的，若設(shè)置不合適，很有可能會(huì)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(chǎng)頻率與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速差距大，尤其是定子磁場(chǎng)頻率與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速方向相反時(shí)，那么，轉(zhuǎn)速搜尋裝置的搜尋時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。因此，這種方案在實(shí)際運(yùn)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(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法、調(diào)速裝置及交流電機(jī)，能夠快速而有效地估算出交流電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速大小和方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)再起動(dòng)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(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速跟蹤方法包括:
[0009]步驟1、交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)，先估算出所述交流電機(jī)當(dāng)前的磁鏈角度；
[0010]步驟2、對(duì)所述交流電機(jī)的定子電流矢量進(jìn)行坐標(biāo)變換，分別得到一個(gè)與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個(gè)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(dòng)電流調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到一個(gè)電壓％ ;以第二電流值和0作為輸入，經(jīng)自動(dòng)電流調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到一個(gè)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(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)；
[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(shí)間；對(duì)所述交流電機(jī)當(dāng)前的磁鏈角度進(jìn)行微分運(yùn)算，即得到所述交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
[0014]一種交流電機(jī)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(hào)調(diào)制為逆變器模塊的控制信號(hào)，所述逆變器模塊根據(jù)PWM模塊輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)，所述電壓重構(gòu)模塊用于計(jì)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(biāo)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(jī)再起動(dòng)時(shí)，磁鏈角度估算器先估算出所述交流電機(jī)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(biāo)變換模塊；坐標(biāo)變換模塊對(duì)所述交流電機(jī)的定子電流矢量進(jìn)行坐標(biāo)變換，分別得到一個(gè)與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個(gè)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(yùn)算得到一個(gè)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(yùn)算得到 一個(gè)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(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)；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(shí)間t，所述微分模塊對(duì)磁鏈角度估算器估算出的當(dāng)前的磁鏈角度進(jìn)行微分運(yùn)算，得到所述交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)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(cè)模型/計(jì)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(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤方法，用于跟蹤交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)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(jī)再起動(dòng)時(shí)，先估算出所述交流電機(jī)當(dāng)前的磁鏈角度； 步驟2、對(duì)所述交流電機(jī)的定子電流矢量進(jìn)行坐標(biāo)變換，分別得到一個(gè)與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個(gè)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(yùn)算得到一個(gè)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(yùn)算得到一個(gè)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(dòng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)；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(shí)間；對(duì)所述交流電機(jī)當(dāng)前的磁鏈角度進(jìn)行微分運(yùn)算，即得到所述交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述交流電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(hào)調(diào)制為逆變器模塊的控制信號(hào)，所述逆變器模塊根據(jù)PWM模塊輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)，所述電壓重構(gòu)模塊用于計(jì)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(biāo)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(jī)再起動(dòng)時(shí)，磁鏈角度估算器先估算出所述交流電機(jī)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(biāo)變換模塊；坐標(biāo)變換模塊對(duì)所述交流電機(jī)的定子電流矢量進(jìn)行坐標(biāo)變換，分別得到一個(gè)與所估算出的磁鏈角度方向相同的第一電流值，以及一個(gè)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(yùn)算得到一個(gè)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(yùn)算得到一個(gè)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(hào)驅(qū)動(dòng)所述交流電機(jī)；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(shí)間t，所述微分模塊對(duì)磁鏈角度估算器估算出的當(dāng)前的磁鏈角度進(jìn)行微分運(yùn)算，得到所述交流電機(jī)再起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求5所述交流電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，包括如權(quán)利要求5~9任一項(xiàng)所述調(diào)速裝置。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK103795319SQ201310723403
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）