矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置，其方法包括以下步驟：檢測高壓變頻器的輸出電流，獲取三相輸出電流檢測信號(hào)；對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，得到求和信號(hào)；將求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值與預(yù)設(shè)值相比較，若未超過預(yù)設(shè)值，判斷三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，采用求和信號(hào)進(jìn)行矢量計(jì)算和控制；若超過預(yù)設(shè)值，則判斷三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，計(jì)算出斷線的那一相的電流，從而進(jìn)行矢量計(jì)算和控制。本發(fā)明當(dāng)檢測到某一相輸出電流檢測有斷線時(shí)，通過控制器判斷和計(jì)算對(duì)電流檢測有斷線相的電流再進(jìn)行矢量控制，保證電機(jī)輸出良好的機(jī)械特性。
【專利說明】矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及級(jí)聯(lián)型高壓變頻器控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置。
技術(shù)背景
[0002]級(jí)聯(lián)型高壓變頻調(diào)速技術(shù)近些年在負(fù)載為風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能改造場合中得到大量應(yīng)用，這種采用恒壓頻比及低頻電壓補(bǔ)償控制的變頻調(diào)速技術(shù)針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等應(yīng)用場合能取得顯著的節(jié)能效果，具有廣泛的發(fā)展空間。然而在一些調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能、低頻輸出轉(zhuǎn)矩特性要求高的場合，矢量控制的級(jí)聯(lián)高壓變頻調(diào)速逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]矢量控制的一個(gè)重要部分是坐標(biāo)變換，即通過檢測電機(jī)定子三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的三相電流，經(jīng)過3r/2r及2r/2s變換計(jì)算出兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流，以兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)矩直流分量、勵(lì)磁等直流分量作為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速控制，提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。從矢量控制的過程來看，電機(jī)定子三相電流檢測的可靠性直接影響矢量控制的效果，當(dāng)高壓變頻器在運(yùn)行過程中某相電流檢測信號(hào)有斷線時(shí)，若繼續(xù)按檢測值進(jìn)行矢量控制，則電機(jī)輸出的機(jī)械特性會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，這不僅影響電機(jī)的使用壽命還影響工業(yè)生產(chǎn)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種當(dāng)輸出電流檢測值有斷線時(shí)仍能準(zhǔn)確進(jìn)行矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置，當(dāng)檢測到某一相輸出電流檢測有斷線時(shí)，通過控制器判斷和計(jì)算對(duì)電流檢測有斷線相的電流值再進(jìn)行矢量控制，保證電機(jī)輸出良好的機(jī)械特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)電流檢測信號(hào)有斷線時(shí)若繼續(xù)按檢測值進(jìn)行矢量控制會(huì)使得電機(jī)輸出的機(jī)械特性出現(xiàn)較大波動(dòng)的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方法采用如下技術(shù)方案:矢量控制高壓變頻器的方法，包括以下步驟:
[0006]S1、檢測高壓變頻器的輸出電流，獲取三相輸出電流檢測信號(hào)；
[0007]S2、對(duì)所述三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，得到求和信號(hào)；
[0008]S3、對(duì)所述求和信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換后得到的A/D轉(zhuǎn)換值與預(yù)設(shè)值相比較，若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值未超過預(yù)設(shè)值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，采用所述求和信號(hào)進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值超過預(yù)設(shè)值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，通過軟件判斷和計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流，從而進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明裝置采用如下技術(shù)方案:矢量控制高壓變頻器的裝置，包括移相變壓器，還包括:
[0010]電流檢測模塊，與移相變壓器的二次側(cè)連接，用于檢測高壓變頻器的輸出電流，輸出三相輸出電流檢測信號(hào)；
[0011]輸出電流求和器，用于對(duì)所述三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，輸出求和信號(hào)；以及
[0012]主控DSP，分別與電流檢測模塊、輸出電流求和器連接，用于對(duì)所述求和信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將所述求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值與預(yù)設(shè)值相比較，若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值未超過預(yù)設(shè)值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，采用所述求和信號(hào)進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值超過預(yù)設(shè)值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，通過軟件判斷和計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流，從而進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:當(dāng)輸出電流檢測信號(hào)有斷線時(shí)，控制器能判斷出存在檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線的相，并通過軟件計(jì)算、校正該斷線相的輸出電流的實(shí)際值，保證輸出電流計(jì)算的正確性，提高矢量控制的可靠性，從而使電機(jī)輸出良好的機(jī)械特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中矢量控制高壓變頻器的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖3為矢量控制高壓變頻器主控DSP的控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此。
[0018]實(shí)施例
[0019]圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中采用的矢量控制高壓變頻器的裝置，包括移相變壓器、若干功率單元及控制器，控制器中含有電流電壓檢測模塊、輸出電流求和器、硬件保護(hù)模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊及人機(jī)界面，若干功率單元分別與移相變壓器、控制器連接，圖2為本發(fā)明實(shí)施例中控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。下面結(jié)合圖1、圖2和圖3所示實(shí)施例為例，對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式作詳細(xì)描述:
[0020]移相變壓器一次側(cè)為一組星型繞組；二次側(cè)為若干組延邊三角型繞組，二次側(cè)繞組個(gè)數(shù)與功率單元個(gè)數(shù)相同，二次側(cè)同時(shí)還設(shè)有輔助抽頭作為輸入電壓測量點(diǎn)。
[0021]電壓電流檢測模塊與移相變壓器的二次側(cè)連接，包括高壓變頻器的輸入電流檢測部分、輸入電壓檢測部分、輸出電壓檢測部分及輸出電流檢測部分。輸入電壓檢測部分通過移相變壓器二次側(cè)的輔助抽頭獲取高壓變頻器的三相輸入電壓檢測信號(hào)；輸入電流檢測部分通過電流互感器(CT)，獲取三相輸入電流檢測信號(hào)；輸出電壓檢測部分通過電壓互感器(PT)，獲取三相輸出電壓檢測信號(hào)；輸出電流檢測部分通過霍爾電流互感器，獲取三相輸出電流檢測信號(hào)。上述這些三相輸入電壓檢測信號(hào)、三相輸入電流檢測信號(hào)、三相輸出電壓檢測信號(hào)及三相輸出電流檢測信號(hào)分別進(jìn)入控制器的A/D采樣預(yù)處理電路。電壓電流檢測模塊通過A/D采樣預(yù)處理電路分別與輸出電流求和器、主控DSP連接。
[0022]控制器的核心主要由主控DSP (簡稱主DSP)、輔控DSP (簡稱輔DSP) ,FPGA及CPLD組成，如圖2所示，控制器的外部接口包括通訊接口、人機(jī)界面接口、模擬采樣輸入/輸出端、數(shù)字量輸入/輸出端以及發(fā)送和接收各功率單元PWM觸發(fā)脈沖的光纖接口。主控DSP主要用于實(shí)現(xiàn)高壓變頻器矢量控制算法，產(chǎn)生PWM信號(hào)控制高壓變頻器的各功率單元；輔控DSP用于實(shí)現(xiàn)電量實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)、開關(guān)量的輸入和輸出處理、與人機(jī)界面通信等，主控DSP和輔控DSP之間通過雙口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。FPGA的主要功能是對(duì)主控DSP產(chǎn)生的PWM信號(hào)進(jìn)行移相形成各個(gè)功率單元所需的PWM脈沖信號(hào)。CPLD的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)開入量、開出量及其他數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行邏輯處理。
[0023]控制器中的輸出電流求和器，其產(chǎn)生的信號(hào)用于判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)是否有斷線；輸出電流求和器的輸入信號(hào)為三相輸出電流檢測信號(hào)，輸出電流求和器產(chǎn)生的求和信號(hào)進(jìn)入主控DSP，在主控DSP內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。若輸出電流求和器產(chǎn)生的求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值未超過預(yù)設(shè)值，此時(shí)主控DSP認(rèn)為高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，主控DSP采用三相輸出電流的A/D轉(zhuǎn)換值進(jìn)行矢量計(jì)算和控制；若輸出電流求和器產(chǎn)生的求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值超過預(yù)設(shè)值，此時(shí)主控DSP認(rèn)為高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，主控DSP將根據(jù)三相瞬時(shí)輸出電流和為零計(jì)算出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線那一相的電流值，再配合另兩相輸出電流的A/D轉(zhuǎn)換值進(jìn)行矢量計(jì)算和控制。
[0024]如圖3所示，本矢量控制高壓變頻器的方法主要按以下步驟進(jìn)行控制:(I)，檢測三相輸出電流，對(duì)三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并通過輸出電流求和器對(duì)三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，獲取求和信號(hào)，對(duì)求和信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；(2)計(jì)算三相輸出電流上一周期的有效值；(3)根據(jù)輸出電流求和器輸出的求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值判斷三相輸出電流檢測信號(hào)是否有斷線，若有斷線根據(jù)三相輸出電流有效值最小(接近零)的原則判斷出檢測信號(hào)有斷線的那一相；(4)若輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，主控DSP采用三相輸出電流的A/D轉(zhuǎn)換值進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元；(5)若輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，根據(jù)三相電流瞬時(shí)值和為零的關(guān)系計(jì)算檢測信號(hào)有斷線那一相的電流值，再根據(jù)另兩相輸出電流的A/D轉(zhuǎn)換值進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0025]上述實(shí)施例為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定與此，從事該領(lǐng)域技術(shù)人員在未背離本發(fā)明精神和原則下所做的任何修改、替換、改進(jìn)，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.矢量控制高壓變頻器的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、檢測高壓變頻器的輸出電流，獲取三相輸出電流檢測信號(hào)； 52、對(duì)所述三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，得到求和信號(hào)； 53、對(duì)所述求和信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換后得到的A/D轉(zhuǎn)換值與預(yù)設(shè)值相比較，若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值未超過預(yù)設(shè)值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，采用所述求和信號(hào)進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值超過預(yù)設(shè)值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，通過軟件判斷和計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流，從而進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量控制高壓變頻器的方法，其特征在于，所述步驟S3根據(jù)三相瞬時(shí)輸出電流和為零計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流。
3.矢量控制高壓變頻器的裝置，包括移相變壓器，其特征在于，還包括: 電流檢測模塊，與移相變壓器的二次側(cè)連接，用于檢測高壓變頻器的輸出電流，輸出三相輸出電流檢測信號(hào)； 輸出電流求和器，用于對(duì)所述三相輸出電流檢測信號(hào)進(jìn)行求和運(yùn)算，輸出求和信號(hào)；以及 主控DSP，分別與電流檢測模塊、輸出電流求和器連接，用于對(duì)所述求和信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將所述求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值與預(yù)設(shè)值相比較，若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值未超過預(yù)設(shè)值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)沒有斷線，采用所述求和信號(hào)進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換值超過預(yù)設(shè)值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，通過軟件判斷和計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流，從而進(jìn)行矢量計(jì)算和控制高壓變頻器的各功率單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特征在于，所述主控DSP輸出PWM信號(hào)以控制高壓變頻器的各功率單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特征在于，還包括連接在主控DSP與高壓變頻器各功率單元之間的FPGA，所述FPGA用于對(duì)主控DSP產(chǎn)生的PWM信號(hào)進(jìn)行移相形成高壓變頻器各個(gè)功率單元所需的PWM脈沖信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特征在于，所述主控DSP若判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號(hào)出現(xiàn)斷線，則根據(jù)三相瞬時(shí)輸出電流和為零計(jì)算出三相輸出電流檢測信號(hào)中出現(xiàn)斷線的那一相的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特征在于，還包括A/D采樣預(yù)處理電路，所述電流檢測模塊通過A/D采樣預(yù)處理電路分別與輸出電流求和器、主控DSP連接。
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK104300862SQ201410521654
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】袁俊波, 劉衛(wèi)軍, 孫開發(fā) 申請(qǐng)人:廣州智光電氣股份有限公司