專利名稱：：基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力拖動(dòng)技術(shù)，尤其是涉及一種異步電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)。屬于電機(jī)及電力拖動(dòng)
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景變頻器應(yīng)用具有降低異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的作用，以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。普通異步電機(jī)的正常啟動(dòng)電流為額定電流的7-8倍，當(dāng)使用通用變頻器拖動(dòng)后，啟動(dòng)電流可以降低至額定電流的1-2倍。但針對(duì)慣量特別大的負(fù)載，如重量較大的風(fēng)機(jī)、重物提升等負(fù)載，開環(huán)型的通用變頻器拖動(dòng)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流依舊較大，甚至超過兩倍的額定電流值而導(dǎo)致變頻器的過流保護(hù)。因此可以得出結(jié)論通用變頻器啟動(dòng)特性在負(fù)載慣量較大時(shí)仍不夠理想。具體表現(xiàn)為啟動(dòng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作頻繁，前端變壓器的容量必須超過變頻器和電動(dòng)機(jī)的額定容量，造成設(shè)備資源浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種基于磁鏈觀測(cè)和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)的小計(jì)算量變頻器啟動(dòng)算法，改善目前開環(huán)型變頻器在啟動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)矩不受控而導(dǎo)致的大慣量負(fù)載啟動(dòng)電流偏大的問題的基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是釆取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于其包括(1)、釆樣電動(dòng)機(jī)定子三相電壓，并將三相靜止坐標(biāo)系的電壓值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；(2)、釆樣電動(dòng)機(jī)定子三相電流，并將三相靜止坐標(biāo)系的電流值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；(3)、通過依據(jù)交直交變頻器直流環(huán)節(jié)電壓和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行積分、并無需電壓檢測(cè)的磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行磁鏈觀測(cè)；(4)、通過轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩觀測(cè)；(5)、進(jìn)行基于磁通控制和轉(zhuǎn)矩控制的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法；(6)、進(jìn)行SVP麗算法，即空間電壓矢量脈寬調(diào)制算法；(7)、進(jìn)行處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法；所述的三相電壓從三相靜止坐標(biāo)系至兩相靜止坐標(biāo)系變換的輸入接口為直流環(huán)節(jié)電壓和開關(guān)狀態(tài)，輸出接口為磁鏈觀測(cè)環(huán)節(jié)；所述的磁鏈觀測(cè)器的輸入接口與電壓坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)相連；所述的三相電流從三相靜止坐標(biāo)系至兩相靜止坐標(biāo)系的變換環(huán)節(jié)的輸入接口為電機(jī)三相電流采樣信號(hào)；所述的轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的輸入接口為磁鏈觀測(cè)值與兩相靜止坐標(biāo)系下的變頻器輸出電流值；所述的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法的輸入接口為由經(jīng)兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器處理磁鏈與轉(zhuǎn)矩偏差量后的輸出接口；所述的處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法的輸入接口為svp麗算法與軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法的輸出接口，處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法的輸出接口為半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)接口。前述的基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于所述的變頻器在啟動(dòng)時(shí)釆用針對(duì)啟動(dòng)的磁鏈與轉(zhuǎn)矩閉環(huán)算法，啟動(dòng)完成后釆用通用算法。前述的基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于所述的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法中，以六邊形矢量為選取對(duì)象，不進(jìn)行矢量合成，磁鏈控制滯環(huán)寬度較轉(zhuǎn)矩控制滯環(huán)寬度寬。本技術(shù)是基于簡(jiǎn)單的磁鏈觀測(cè)電壓模型，在啟動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)磁鏈觀測(cè)和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)的磁鏈閉環(huán)控制和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。因?yàn)樵撍惴▋H在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)使用，持續(xù)時(shí)間短，不存在積分器的使用而導(dǎo)致的嚴(yán)重積累誤差。同時(shí)，磁鏈觀測(cè)器僅相當(dāng)與一個(gè)電壓純積分器，算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小。由于該技術(shù)的目的是為了減小電機(jī)的啟動(dòng)電流，所以轉(zhuǎn)矩觀測(cè)的目的不是為了進(jìn)行精確的轉(zhuǎn)矩控制，以致對(duì)于電流釆樣和磁鏈計(jì)算值的處理無須設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格的濾波器，因此該技術(shù)是以較小的CPU計(jì)算量來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的電機(jī)軟啟動(dòng)。本發(fā)明可進(jìn)一步提高目前開環(huán)型通用變頻器啟動(dòng)時(shí)的安全可靠性、進(jìn)一步降低大慣量負(fù)載的啟動(dòng)電流、進(jìn)一步降低由于啟動(dòng)電流超過額定值而預(yù)留的前端電源設(shè)計(jì)裕量。圖i為本發(fā)明所采用變頻逆變器控制硬件原理閣；圖2為基于轉(zhuǎn)矩控制和磁鏈控制的變頻軟啟動(dòng)算法系統(tǒng)圖；圖3為逆變器空間電壓矢量。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作具體的介紹如下圖l為本發(fā)明所采用變頻逆變器控制硬件原理圖，如圖所示，V1一V6為變頻器開關(guān)器件，DC為逆變器的直流供電環(huán)節(jié)，G為半導(dǎo)體開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)輸入端口，CTU、CTV、CVW為變頻器輸出的電流傳感器。圖2為基于轉(zhuǎn)矩控制和磁鏈控制的變頻軟啟動(dòng)算法系統(tǒng)圖，如圖所示，在轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)模式下，采樣電動(dòng)機(jī)M的定子三相電流，并將三相靜止坐標(biāo)系的電流值轉(zhuǎn)換到兩相靜值坐標(biāo)系，同時(shí)將三相靜止坐標(biāo)系的輸出電壓值轉(zhuǎn)換到兩相沐靜止坐標(biāo)系。具體計(jì)算方法如公式(1)和公式(2)所式。圖中Te為轉(zhuǎn)矩給定值、？"為定子磁鏈給定值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>磁鏈觀測(cè)由定子電壓模型觀測(cè)可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>電磁轉(zhuǎn)矩觀測(cè)由公式2公式中各量定義如下定子a相電流幅值；定子b相電流幅值；定子c相電流幅值；定子a相電壓幅值；定子b相電壓幅值；定子c相電壓幅值；兩相靜止坐標(biāo)系下a軸電流分量；兩相靜止坐標(biāo)系下卩軸電流分量；兩相靜止坐標(biāo)系下定子a軸電流分量;兩相靜止坐標(biāo)系下定子(3軸電流分量;兩相靜止坐標(biāo)系下a軸電壓分量；WA兩相靜止坐標(biāo)系下卩軸電壓分量；空間電壓矢量；空間電流矢量；定子電阻；電磁轉(zhuǎn)矩；兩相靜止坐標(biāo)系下a軸磁鏈分量；兩相靜止坐標(biāo)系下P軸磁鏈分量；uR磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制策略釆用Bang-bang控制，控制策略如下詳細(xì)描述令^為磁鏈空間矢量角度，選取磁鏈控制優(yōu)先級(jí)高于轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)先級(jí)，為保證轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，設(shè)定磁鏈控制器滯環(huán)寬度寬于轉(zhuǎn)矩控制器滯環(huán)。令磁鏈增加標(biāo)志為,^，磁鏈減小標(biāo)志為y^，轉(zhuǎn)矩增加標(biāo)志為n,轉(zhuǎn)矩減小標(biāo)志為。逆變器空間電壓矢量如圖3所示，磁鏈控制矢量電壓選取策略見表l,轉(zhuǎn)矩控制矢量電壓選取策略見表2。此軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法共有大優(yōu)點(diǎn)1、以六邊形矢量為選取對(duì)象，不進(jìn)行矢量合成的運(yùn)算，計(jì)算量??；2、基于轉(zhuǎn)矩控制的軟啟動(dòng)方式使得對(duì)于大慣量的負(fù)載優(yōu)勢(shì)明顯；3、算法模型簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2轉(zhuǎn)矩控制電壓矢量選取表以上已以較佳實(shí)施例公布本發(fā)明如上，然其并非用以限制本發(fā)明，凡釆用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于其包括(1)、采樣電動(dòng)機(jī)定子三相電壓，并將三相靜止坐標(biāo)系的電壓值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；(2)、釆樣電動(dòng)機(jī)定子三相電流，并將三相靜止坐標(biāo)系的電流值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；(3)、通過依據(jù)交直交變頻器直流環(huán)節(jié)電壓和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行積分、并無需電壓檢測(cè)的磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行磁鏈觀測(cè)；(4)、通過轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩觀測(cè)；(5)、進(jìn)行基于磁通控制和轉(zhuǎn)矩控制的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法；(6)、進(jìn)行SVPWM算法，即空間電壓矢量脈寬調(diào)制算法；(7)、進(jìn)行處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法；所述的三相電壓從三相靜止坐標(biāo)系至兩相靜止坐標(biāo)系變換的輸入接口為直流環(huán)節(jié)電壓和開關(guān)狀態(tài)，輸出接口為磁鏈觀測(cè)環(huán)節(jié)；所述的磁鏈觀測(cè)器的輸入接口與電壓坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)相連；所述的三相電流從三相靜止坐標(biāo)系至兩相靜止坐標(biāo)系的變換環(huán)節(jié)的輸入接口為電機(jī)三相電流釆樣信號(hào)；所述的轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的輸入接口為磁鏈觀測(cè)值與兩相靜止坐標(biāo)系下的變頻器輸出電流值；所述的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法的輸入接口為由經(jīng)兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器處理磁鏈與轉(zhuǎn)矩偏差量后的輸出接口；所述的處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法的輸入接口為SVPWM算法與軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法的輸出接口，處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法的輸出接口為半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)接口。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于所述的變頻器在啟動(dòng)時(shí)釆用針對(duì)啟動(dòng)的磁鏈與轉(zhuǎn)矩閉環(huán)算法，啟動(dòng)完成后釆用通用算法。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于所述的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法中，以六邊形矢量為選取對(duì)象，不進(jìn)行矢量合成，磁鏈控制滯環(huán)寬度較轉(zhuǎn)矩控制滯環(huán)寬度寬。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于轉(zhuǎn)矩控制的變頻軟啟動(dòng)策略，其特征在于其包括采樣電動(dòng)機(jī)定子三相電壓，并將三相靜止坐標(biāo)系的電壓值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；采樣電動(dòng)機(jī)定子三相電流，并將三相靜止坐標(biāo)系的電流值轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系；通過依據(jù)交直交變頻器直流環(huán)節(jié)電壓和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行積分、并無需電壓檢測(cè)的磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行磁鏈觀測(cè)；通過轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩觀測(cè)；進(jìn)行基于磁通控制和轉(zhuǎn)矩控制的軟啟動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)算法；進(jìn)行SVPWM算法，即空間電壓矢量脈寬調(diào)制算法；進(jìn)行處于啟動(dòng)狀態(tài)的判別算法。本發(fā)明解決了開環(huán)型變頻器在負(fù)載慣量大時(shí)啟動(dòng)電流大的問題，降低大慣量負(fù)載的啟動(dòng)電流以及預(yù)留的前端電源設(shè)計(jì)裕量，提高了其可靠性。文檔編號(hào)H02P1/26GK101145746SQ200710025999公開日2008年3月19日申請(qǐng)日期2007年8月21日優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日發(fā)明者馮永峰,陽曹,志楊,旺竇,錢詩寶,皓駱申請(qǐng)人:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司