專利名稱：高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于高壓電機變頻控制系統(tǒng)中高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法。
背景技術(shù)：
大功率高壓變頻器廣泛的應(yīng)用于石油化工、電力、冶金、城市建設(shè)等行業(yè)的各種風(fēng)機、泵類設(shè)備，在降耗節(jié)能、改善工藝等方面起著重要作用。在許多大型的電機拖動系統(tǒng)中，特別是在風(fēng)機應(yīng)用場合，其轉(zhuǎn)子及所帶設(shè)備的轉(zhuǎn)動慣量都很 大，從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)到靜止?fàn)顟B(tài)的自由停車時間從幾十分鐘到幾個小時。如果出現(xiàn)變頻器掉電，電機自由旋轉(zhuǎn)立即重新上電直接啟動往往由于轉(zhuǎn)矩電流過大引起電機過流，不僅不能完成設(shè)備的連續(xù)運行還將引起設(shè)備的損害和損耗。某些應(yīng)用場合中電機的停止運行將導(dǎo)致整個系統(tǒng)停產(chǎn)，意外的停機會給用戶帶來不可估量的經(jīng)濟損失。其它在高壓變頻器“一拖多”的泵類應(yīng)用場合和“工頻-變頻”切換場合，都需要電機自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下平滑啟動技術(shù)。目前實現(xiàn)該功能的方法有多種如有在高壓電機上安裝速度傳感器的方法追蹤電機自由旋轉(zhuǎn)頻率、通過對電機反饋電壓的硬件頻率檢測方法，這些方法都需要額外安裝測速設(shè)備。對于無速度傳感器的VVVF控制方式，西門子應(yīng)用手冊中提到轉(zhuǎn)子頻率的搜索方式有兩種一種稱為“定子輸入恒定VF曲線比較法”。該方法理論上可行，但實際應(yīng)用中這種方法難以保證精確度。另一種稱為“直流母線最小電流法”。該方法理論可行，但在高壓變頻器功率單元內(nèi)無直流母線電流檢測，因此不能采用檢測直流母線電流間接檢測轉(zhuǎn)子頻率的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 跟蹤方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，在高壓電機自由旋轉(zhuǎn)時，利用數(shù)字信號處理芯片DSP給高壓電機輸入掃描電壓，所述的掃描電壓與高壓電機正常運行時的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，米樣高壓電機的輸出電流，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時值計算出第三相的瞬時值，根據(jù)三相電流的瞬時值計算出總的電流矢量值，并保證電流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時值計算出當(dāng)前掃描頻率下的電機功率，當(dāng)電機功率由正值變化到負(fù)值的零界點處時則判斷高壓電機空轉(zhuǎn)時頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機平滑的啟動。所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至OHZ。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明不需要使用速度傳感器，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子非靜止條件下高壓電機的平滑啟動，啟動平穩(wěn)，算法簡單，易于實現(xiàn)，不需增加成本。


圖1為本發(fā)明軟件流程圖。圖2為高壓電機的UF曲線。
具體實施例方式如圖1所不，一種聞壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，在聞壓電機自由旋轉(zhuǎn)時，利用數(shù)字信號處理芯片DSP給高壓電機輸入掃描電壓,所述的掃描電壓與高壓電機正常運行時的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率一一對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，UF曲線如圖2所示，采樣高壓電機的輸出電流，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時值計算出第三相的瞬時值，根據(jù)三相電流的瞬時值計算出總的電流矢量值，并保證電 流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時值計算出當(dāng)前掃描頻率下的電機功率，當(dāng)電機功率由正值變化到負(fù)值的零界點處時則判斷高壓電機空轉(zhuǎn)時頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機平滑的啟動。所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至OHZ。因為高壓電機定子旋轉(zhuǎn)磁場速度低于轉(zhuǎn)子速度時，高壓電機為發(fā)電狀態(tài)，高壓電機轉(zhuǎn)子將向定子側(cè)反送能量給變頻器電容充電，使變頻器電容電壓泵升過壓，故搜索過程必須從高于高壓電機轉(zhuǎn)子頻率起，考慮所有可能性從+50HZ起始高壓變頻器對自由旋轉(zhuǎn)的電機開始掃描，如果直接按照高壓電機正常運行的UF曲線將輸出“滿度”電壓，這就類似于“全壓啟動”，電流和轉(zhuǎn)矩沖擊極大。因此電壓取滿度的59Γ20%輸出即按比例縮小UF曲線電壓值后確定各掃描頻率所對應(yīng)掃描電壓。因為一般高壓電機自由旋轉(zhuǎn)時，相當(dāng)于發(fā)電機，可以在電機輸出端測量到一個幾十伏大小的電壓，這個電壓值這樣一個較低的掃描電壓輸入電機不會影響電機的自由旋轉(zhuǎn)并且使得變頻器電機電流采樣電路能夠監(jiān)測到電機電流的變化波形。掃描頻率的變化趨勢為先從+50ΗΖ逐步減小頻率到0ΗΖ，在從-50ΗΖ逐步掃描到0ΗΖ，在這個掃描頻率的變化范圍內(nèi)以O(shè). 5ΗΖ作為搜索變化步長。再根據(jù)以下條件作為電機自由轉(zhuǎn)速點的判斷。首先，對每項采樣電流的瞬時值進(jìn)矢量計算，并將該值與設(shè)定的范圍作比較，只有電流矢量小于該范圍即表示當(dāng)前電機自由旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)時再進(jìn)行功率計算。通過采樣的電機電流瞬時值可以準(zhǔn)確計算出當(dāng)前電機運行功率，該功率值為正時表明電機處于發(fā)電狀態(tài)，當(dāng)電機功率為負(fù)時則認(rèn)為變頻器向電機輸入功率電機處于電動狀態(tài)，故取功率由正值到負(fù)值的零界點處為追蹤到得轉(zhuǎn)速點。從該點開始升高變頻器輸出電壓，直到電壓升至正常UF曲線。然后再根據(jù)目標(biāo)頻率加速，最終實現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)的電機的平滑再啟動。
權(quán)利要求
1.一種高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于在高壓電機自由旋轉(zhuǎn)時，利用數(shù)字信號處理芯片DSP給高壓電機輸入掃描電壓,所述的掃描電壓與高壓電機正常運行時的UF曲線成比例關(guān)系，掃描電壓與掃描頻率一一對應(yīng)并且隨著掃描頻率的變化而變化，采樣高壓電機的輸出電流，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)采樣出的兩相電流瞬時值計算出第三相的瞬時值，根據(jù)三相電流的瞬時值計算出總的電流矢量值，并保證電流的變化的在設(shè)定的范圍之內(nèi)，數(shù)字信號處理芯片DSP根據(jù)三相電流的瞬時值計算出當(dāng)前掃描頻率下的電機功率，當(dāng)電機功率由正值變化到負(fù)值的零界點處時則判斷高壓電機空轉(zhuǎn)時頻率為當(dāng)前掃描頻率，在該掃描頻率點將電壓從掃描電壓逐步增加到正常UF曲線的電壓值，以正常UF曲線的電壓為目標(biāo)，逐步的將變頻器輸出電壓升高，使得高壓電機平滑的啟動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，其特征在于所述的掃描頻率的變化范圍為從+50HZ起以O(shè). 5HZ步長遞減到0ΗΖ，再由-50HZ以O(shè). 5HZ步長遞增至 OHZ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓變頻電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤方法，無需速度傳感器，通過對正在自由旋轉(zhuǎn)的電機輸入掃描電壓然后檢測轉(zhuǎn)矩電流，在控制電流大小的前提下利用微處理器計算電機功率，當(dāng)電機功率從正值轉(zhuǎn)向負(fù)值的零界點時，則認(rèn)為檢測到轉(zhuǎn)速。通過間接判斷轉(zhuǎn)子頻率從而達(dá)到定子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步的目的。本發(fā)明不需要使用速度傳感器，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子非靜止條件下高壓電機的平滑啟動，啟動平穩(wěn)，算法簡單，易于實現(xiàn)，不需增加成本。
文檔編號H02P21/14GK103001569SQ20121045369
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者唐韋韋, 楊春正, 蔡珊珊, 趙娟, 沈慶, 趙潔, 欒振虎, 姚俊, 馬志保 申請人:安徽頤和新能源科技股份有限公司