一種控制變頻電機運行的方法及裝置與流程
2023-06-08 13:16:52 2

本發明涉及電氣工程技術領域,特別涉及一種控制變頻電機運行的方法及裝置。
背景技術:
變頻電機可以根據用戶實際業務需求以不同的頻率發生轉動。為了確保變頻電機能夠以不同頻率穩定運行,通常需要根據變頻電機的各個運行參數來實現對變頻電機進行控制。
目前,變頻電機運行時的實際反電動勢常數、相電阻、直軸電感及交軸電感等運行參數均由變頻電機的廠商直接提供,當需要控制變頻電機以相應頻率轉動時,則可根據廠商提供的各個運行參數控制變頻電機運行。
但是,當變頻電機運行較長時間之後,其運行參數可能發生改變(比如,變頻電機的相電阻可能在長時間運行之後發生增大或減小、反電動勢常數也可能發生增大或減小),直接根據廠商提供的各個運行參數則可能發生不準確,通過廠商提供的各個運行參數控制變頻電機運行時,則可能導致變頻電機無法穩定運行。
技術實現要素:
本發明實施例提供了一種控制變頻電機運行的方法及裝置,變頻電機能夠更為穩定的運行。
第一方面,本發明提供了一種控制變頻電機運行的方法,包括:
檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數;
根據各個所述固定運行參數以及預先設置的初始反電動勢常數控制所述目標變頻電機以初始頻率運行;
在所述目標變頻電機以初始頻率運行設定時長之後,檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數;
根據各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行。
優選地,
所述至少一個固定運行參數包括:相電阻、直軸電感和交軸電感中的任意一個或多個。
優選地,
在所述至少一個固定參數包括相電阻時,所述檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數,包括:
輸出設定pwm(pulsewidthmodulation,脈衝寬度調製)信號以控制所述目標變頻電機中相互對應的一個上橋臂和一個下橋臂周期性連通或斷開;
檢測所述目標變頻電機的三相電阻所對應的負載電壓和輸入電流;
通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻;
所述公式1包括:
其中,rs表徵目標變頻電機的相電阻、vd表徵負載電壓、vs表徵上橋臂中開關管的導通電壓、t0表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間、toff表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的斷開時間、vdiod表徵下橋臂中續流二極體的導通電壓、t表徵設定pwm信號的信號周期、i表徵輸入電流。
優選地,
在所述通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻之後,進一步包括:
向目標變頻電機施加矢量電壓;
控制所述目標變頻電機轉動,其中,在所述目標變頻電機的直軸方向與所述矢量電壓的方向相同時,所述目標變頻電機停止轉動;
檢測所述目標變頻電機所對應的直軸穩態電流;
確定至少一個樣本直軸電流,其中,每一個所述樣本直軸電流均不大於所述直軸穩態電流;
針對於每一個所述樣本直軸電流,均執行a1和a2:
a1:確定所述目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至所述樣本直軸電流所對應的第一突變時間;
a2:根據所述樣本直軸電流和所述第一突變時間,確定所述目標變頻電機的參考直軸電感,其中,所述樣本直軸電流、所述第一突變時間和所述參考直軸電感滿足公式2;
所述公式2包括:
其中,id(tn)表徵第n個樣本直軸電流、tn表徵目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至第n個樣本直軸電流時所對應的第一突變時間、ud表徵直軸穩態電壓、rs表徵相電阻、ldn表徵第n個樣本直軸電流所對應的參考直軸電感;
將各個所述參考直軸電感的均值確定為所述目標變頻電機的直軸電感,並將所述直軸電感確定為固定運行參數。
優選地,
在所述將所述直軸電感確定為固定運行參數,進一步包括:
控制所述目標變頻電機的轉子沿順時針方向旋轉270度後停止轉動,以使所述目標變頻電機的交軸方向與所述矢量電壓的方向相同;
檢測所述目標變頻電機所對應的交軸穩態電流;
確定至少一個樣本交軸電流,其中,每一個所述樣本交軸電流均不大於所述交軸穩態電流;
針對於每一個所述樣本交軸電流,均執行b1和b2:
b1:確定所述目標變頻電機的實時交軸電流由0突變至所述樣本交軸電流所對應的第二突變時間;
b2:根據所述樣本交軸電流和所述第二突變時間,確定所述目標變頻電機的參考交軸電感,其中,所述樣本交軸電流、所述第二突變時間和所述參考交軸電感滿足公式3;
所述公式3包括:
其中,iq(tm)表徵第m個樣本交軸電流、tm表徵目標變頻電機的實際交軸電流由0突變至第m個樣本交軸電流時所對應的第二突變時間、lqm表徵第m個樣本交軸電流所對應的參考交軸電感、uq表徵交軸穩態電壓;
將各個所述參考交軸電感的均值確定為所述目標變頻電機的交軸電感,並將所述交軸電感確定為固定運行參數。
優選地,
所述檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數,包括:
檢測所述目標變頻電機的實際角速度、實際交軸電壓、實際直軸電流和實際交軸電流;
通過公式4計算所述目標變頻電機的實際反電動勢常數;
所述公式4包括:
其中,ke表徵實際反電動勢常數、uq表徵實際交軸電壓、id表徵實際直軸電流、iq表徵實際交軸電流、ωr表徵實際角速度。
優選地,
所述根據檢測的各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行,包括:
根據所述直軸電感、所述交軸電感和所述相電阻確定所述目標變頻電機的目標交軸電流;
根據所述目標交軸電流和所述實際反電動勢常數確定所述目標變頻電機的目標直軸電流;
根據所述目標直軸電流確定直軸控制電壓,根據所述目標交軸電流確定交軸控制電壓,並根據確定的所述直軸控制電壓和所述交軸控制電壓控制所述目標變頻電機運行。
優選地,
所述根據所述目標交軸電流和所述實際反電動勢常數確定所述目標變頻電機的目標直軸電流,包括:
通過公式5計算所述目標變頻電機的目標直軸電流;
所述公式5包括:
其中,id表徵目標直軸電流、iq表徵目標交軸電流。
第二方面,本發明實施例提供了一種控制變頻電機運行的裝置,包括:
固定參數檢測模塊,用於檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數,並將各個所述固定運行參數傳輸至所述控制模塊;
控制模塊,根據接收的各個所述固定運行參數以及預先設置的初始反電動勢常數控制所述目標變頻電機以初始頻率運行;在接收到所述反電動勢檢測模塊發送的實際反電動勢常數時,根據各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行;
反電動勢檢測模塊,用於在所述目標變頻電機以初始頻率運行設定時長之後,檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數,並將所述反電動勢常數發送至所述控制模塊。
優選地,
在所述至少一個固定參數包括相電阻時,所述固定參數檢測模塊,包括:信號輸出單元、檢測單元和計算單元;其中,
所述信號輸出單元,用於向所述目標變頻電機輸出設定pwm信號以控制所述目標變頻電機中相互對應的一個上橋臂和一個下橋臂周期性連通或斷開;
所述檢測單元,用於檢測所述目標變頻電機的三相電阻所對應的負載電壓和輸入電流;
所述計算單元,用於通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻;
所述公式1包括:
其中,rs表徵目標變頻電機的相電阻、vd表徵負載電壓、vs表徵上橋臂中開關管的導通電壓、t0表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間、toff表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的斷開時間、vdiod表徵下橋臂中續流二極體的導通電壓、t表徵設定pwm信號的信號周期、i表徵輸入電流。
本發明實施例提供了一種控制變頻電機運行的方法及裝置,該方法中,首先對需要控制的目標變頻電機進行檢測,以得到目標變頻電機的至少一個固定運行參數(比如相電阻),由於變頻電機的各個固定運行參數可能因長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的各個固定參數比廠商提供的相應參數更為準確;然後則可結合得到的各個固定運行參數和預先設置的初始反電動勢常數控制目標電機以初始頻率運行,在電機以初始頻率運行設定時長之後,則可對運行的目標電機進行檢測以得到目標電機的實際反電動勢常數,由於變頻電機的反電動勢常數可能因變頻電機長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的實際反電動勢常數比廠商提供的反電動勢常數更為準確;相應的,後續通過檢測得到的各個固定參數和檢測得到的實際反電動勢常數控制目標變頻電機運行時,則可使目標變頻電機能夠更為穩定的運行。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發明的一些實施例,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明一實施例提供的一種控制變頻電機運行的方法的流程圖;
圖2是本發明一實施例提供的另一種控制變頻電機運行的方法的流程圖;
圖3是本發明一實施例提供的一種控制變頻電機運行的裝置的結構示意圖;
圖4是本發明一實施例提供的另一種控制變頻電機運行的裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例,基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示,本發明實施例提供了一種控制變頻電機運行的方法,包括:
步驟101,檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數;
步驟102,根據各個所述固定運行參數以及預先設置的初始反電動勢常數控制所述目標變頻電機以初始頻率運行;
步驟103,在所述目標變頻電機以初始頻率運行設定時長之後,檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數;
步驟104,根據各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行。
本發明上述實施例中,首先對需要控制的目標變頻電機進行檢測,以得到目標變頻電機的至少一個固定運行參數(比如相電阻),由於變頻電機的各個固定運行參數可能因長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的各個固定參數比廠商提供的相應參數更為準確;然後則可結合得到的各個固定運行參數和預先設置的初始反電動勢常數控制目標電機以初始頻率運行,在電機以初始頻率運行設定時長之後,則可對運行的目標電機進行檢測以得到目標電機的實際反電動勢常數,由於變頻電機的反電動勢常數可能因變頻電機長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的實際反電動勢常數比廠商提供的反電動勢常數更為準確;相應的,後續通過檢測得到的各個固定參數和檢測得到的實際反電動勢常數控制目標變頻電機運行時,則可使目標變頻電機能夠更為穩定的運行。
本發明一個實施例中,所述至少一個固定運行參數包括:相電阻、直軸電感和交軸電感中的任意一個或多個。
具體地,本發明一個實施例中,在所述至少一個固定參數包括相電阻時,所述檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數,包括:
輸出設定pwm信號以控制所述目標變頻電機中相互對應的一個上橋臂和一個下橋臂周期性連通或斷開;
檢測所述目標變頻電機的三相電阻所對應的負載電壓和輸入電流;
通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻;
所述公式1包括:
其中,rs表徵目標變頻電機的相電阻、vd表徵負載電壓、vs表徵上橋臂中開關管的導通電壓、t0表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間、toff表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的斷開時間、vdiod表徵下橋臂中續流二極體的導通電壓、t表徵設定pwm信號的信號周期、i表徵輸入電流。
本發明實施例中,由於變頻電機通常包括有三相線圈,三相線圈分別連接有一組相互對應的上橋臂和下橋臂。這裡,具體可以選擇相互對應的一個上橋和一個下橋臂,通過逆變器等信號輸出單元輸出設定pwm信號,使得選擇的上橋臂及其對應的下橋臂周期性連通或斷開,實現對直流母線進行高頻斬波。向目標變頻電機的三相電阻提供一個特定的電壓矢量和零矢量,在選擇的上橋臂和下橋臂根據設定pwm信號周期性連通或斷開期間,則可同時採集目標變頻電機中三相電阻的負載電壓和三相電阻所對應的輸入電流,在預先得到設定pwm信號的信號周期、佔空比的情況下,則可推算出選擇的上橋臂中開關管在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間和斷開時間,同時在預先得知上橋臂中開關管的導通電壓及下橋臂中續流二極體的導通電壓的情況下,則可通過上述公式計算出三相線圈中一個線圈的電阻,即目標變頻電機的相電阻。由於目標變頻電機的相電阻可能由於其長時間工作而發生改變,因此,通過實際檢測及計算得到目標變頻電機的相電阻比廠商提供的參數更為準確。
當然,這裡還可以通過逆變器等信號輸出單元輸出具有不同佔空比的pwm信號以檢測不同佔空比的pwm信號下分別得到的測試相電阻,最終將得到的多個測試相電阻的均值作為目標變頻電機的相電阻。
本發明一個實施例中,在所述通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻之後,進一步包括:
向目標變頻電機施加矢量電壓;
控制所述目標變頻電機轉動,其中,在所述目標變頻電機的直軸方向與所述矢量電壓的方向相同時,所述目標變頻電機停止轉動;
檢測所述目標變頻電機所對應的直軸穩態電流;
確定至少一個樣本直軸電流,其中,每一個所述樣本直軸電流均不大於所述直軸穩態電流;
針對於每一個所述樣本直軸電流,均執行a1和a2:
a1:確定所述目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至所述樣本直軸電流所對應的第一突變時間;
a2:根據所述樣本直軸電流和所述第一突變時間,確定所述目標變頻電機的參考直軸電感,其中,所述樣本直軸電流、所述第一突變時間和所述參考直軸電感滿足公式2;
所述公式2包括:
其中,id(tn)表徵第n個樣本直軸電流、tn表徵目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至第n個樣本直軸電流時所對應的第一突變時間、ud表徵直軸穩態電壓、rs表徵相電阻、ldn表徵第n個樣本直軸電流所對應的參考直軸電感;
將各個所述參考直軸電感的均值確定為所述目標變頻電機的直軸電感,並將所述直軸電感確定為固定運行參數。
本發明上述實施例中,通過相應的微處理器向目標變頻電機施加矢量電壓,然後通過變頻器等信號輸出單元發出一些列的pwm信號以控制目標變頻電機發生轉動,當目標變頻電機的直軸方向與矢量電壓的方向相同時,電機停止轉動,實現對變頻電機的直軸進行定位。在定位結束後,即目標變頻電機的直軸與施加的矢量電壓方向一致時,可檢測得到目標變頻電機的直軸穩態電流及直軸穩態電壓,然後停止發出pwm信號,使得直軸電流過渡至0。實時直軸電流由0突變至直軸穩態電流時,實時直軸電流與突變時間成指數變化關係,因此,通過確定出至少一個不大於直軸穩態電流的樣本直軸電流,然後再次輸出相應的pwm信號以使直軸的實時直軸電流由0向直軸穩態電流突變,並針對實時直軸電流的突變過程進行監控,監控到實時直軸電流由0突變至各個樣本直軸電流時所分別對應的第一突變時間,則可通過公式2計算出各個樣本直軸電流所分別對應的參考直軸電感,各個參考直軸電感的均值則可被確定為目標變頻電機的直軸電感,該直軸電感可同時被確定為目標變頻電機的一個固定運行參數。
本發明一個實施例中,在所述將所述直軸電感確定為固定運行參數,進一步包括:
控制所述目標變頻電機的轉子沿順時針方向旋轉270度後停止轉動,以使所述目標變頻電機的交軸方向與所述矢量電壓的方向相同;
檢測所述目標變頻電機所對應的交軸穩態電流;
確定至少一個樣本交軸電流,其中,每一個所述樣本交軸電流均不大於所述交軸穩態電流;
針對於每一個所述樣本交軸電流,均執行b1和b2:
b1:確定所述目標變頻電機的實時交軸電流由0突變至所述樣本交軸電流所對應的第二突變時間;
b2:根據所述樣本交軸電流和所述第二突變時間,確定所述目標變頻電機的參考交軸電感,其中,所述樣本交軸電流、所述第二突變時間和所述參考交軸電感滿足公式3;
所述公式3包括:
其中,iq(tm)表徵第m個樣本交軸電流、tm表徵目標變頻電機的實際交軸電流由0突變至第m個樣本交軸電流時所對應的第二突變時間、lqm表徵第m個樣本交軸電流所對應的參考交軸電感、uq表徵交軸穩態電壓;
將各個所述參考交軸電感的均值確定為所述目標變頻電機的交軸電感,並將所述交軸電感確定為固定運行參數。
本發明上述實施例中,在給定矢量電壓的情況下,在實現對目標變頻電機的直軸進行定位之後,可再次發出相應的pwm信號,以控制目標變頻電機的轉子沿順時針方向旋轉270度後停止轉動(或,控制目標變頻電機的轉子沿逆時針方向旋轉90度後停止轉動),以使目標變頻電機的交軸方向與矢量電壓的方向相同,實現對目標變頻電機的交軸進行定位,並檢測出目標變頻電機的交軸穩態電流及交軸穩態電壓。一定時長之後停止輸出pwm信號,使得交軸電流過渡至0。與上述實施例相似地,實時交軸電流由0突變至交軸穩態電流時,實時交軸電流與突變時間成指數變化關係,因此,通過確定出至少一個不大於交軸穩態電流的樣本交軸電流,然後再次輸出相應的pwm信號以使交軸的實時交軸電流由0向交軸穩態電流突變,並針對實時交軸電流的突變過程進行監控,監控到實時交軸電流由0突變至各個樣本交軸電流時所分別對應的第二突變時間,則可通過公式3計算出各個樣本交軸電流所分別對應的參考交軸電感,各個參考交軸電感的均值則可被確定為目標變頻電機的交軸電感,該交軸電感可同時被確定為目標變頻電機的一個固定運行參數。
相應的,本發明一個實施例中,所述檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數,包括:
檢測所述目標變頻電機的實際角速度、實際交軸電壓、實際直軸電流和實際交軸電流;
通過公式4計算所述目標變頻電機的實際反電動勢常數;
所述公式4包括:
其中,ke表徵實際反電動勢常數、uq表徵實際交軸電壓、id表徵實際直軸電流、iq表徵實際交軸電流、ωr表徵實際角速度。
相應的,本發明一個實施例中,所述根據檢測的各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行,包括:
根據所述直軸電感、所述交軸電感和所述相電阻確定所述目標變頻電機的目標交軸電流;
根據所述目標交軸電流和所述實際反電動勢常數確定所述目標變頻電機的目標直軸電流;
根據所述目標直軸電流確定直軸控制電壓,根據所述目標交軸電流確定交軸控制電壓,並根據確定的所述直軸控制電壓和所述交軸控制電壓控制所述目標變頻電機運行。
具體地,本發明一個實施例中,所述根據所述目標交軸電流和所述實際反電動勢常數確定所述目標變頻電機的目標直軸電流,包括:
通過公式5計算所述目標變頻電機的目標直軸電流;
所述公式5包括:
其中,id表徵目標直軸電流、iq表徵目標交軸電流。
為了更加清楚的說明本發明的技術方案及優點,下面以檢測目標電機的相電阻、直軸電感、交軸電感和實際反電動勢常數等多個運行參數,並根據檢測得到的各個運行參數控制目標變頻電機運行為例,如圖2所示,具體可以包括如下各個步驟:
步驟201,對目標變頻電機上電,通過逆變器等信號控制單元向目標變頻電機輸出設定pwm信號。
變頻電機通常包括有三相線圈,三相線圈分別連接有一組相互對應的上橋臂和下橋臂。這裡,具體可以選擇相互對應的一個上橋臂和一個下橋臂,通過逆變器輸出設定pwm信號,使得選擇的上橋臂和下橋臂周期性連通或斷開,實現對直流母線進行高頻斬波。
步驟202,檢測目標變頻電機的三相電阻所對應的負載電壓和輸入電流。
這裡,通過向目標變頻電機的三相電阻提供一個特定的電壓矢量和零矢量,在選擇的上橋臂和下橋臂根據設定pwm信號周期性連通或斷開期間,則可同時採集目標變頻電機三相電阻的負載電壓和三相電阻所對應的輸入電流,在預先得到設定pwm信號的信號周期、佔空比的情況下,則可推算出選擇的上橋臂中開關管在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間和斷開時間,同時在預先得知上橋臂中開關管的導通電壓及下橋臂中續流二極體的導通電壓的情況下,則可通過上述公式計算出三相線圈中一個線圈的電阻,即目標變頻電機的相電阻。
公式1包括:
其中,rs表徵目標變頻電機的相電阻、vd表徵負載電壓、vs表徵上橋臂中開關管的導通電壓、t0表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間、toff表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的斷開時間、vdiod表徵下橋臂中續流二極體的導通電壓、t表徵設定pwm信號的信號周期、i表徵輸入電流。
步驟203,向目標變頻電機施加矢量電壓。
步驟204,控制目標變頻電機轉動,以實現對目標變頻電機的直軸進行定位。
步驟205,檢測目標電機的之後穩態電流,並確定出至少一個樣本直軸電流。
這裡,在給定矢量電壓之後,可以通過輸出一系列的pwm信號控制目標變頻電機轉動,其中,在目標變頻電機的直軸方向與矢量電壓的方向相同時,目標變頻電機停止轉動並維持其直軸方向與矢量電壓的方向相同,實現對目標變頻電機的直軸進行定位,此時檢測直軸的直軸穩態電流和直軸穩態電壓;同時,還可確定出至少一個不大於直軸穩態電流的樣本直軸電流。
之後,則可停止輸出一系列的pwm信號,以使直軸的電流由直軸穩態電流過渡至0。
步驟206,針對於每一個樣本直軸電流,確定目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至樣本直軸電流所對應的第一突變時間。
步驟207,根據各個樣本直軸電流分別對應的第一突變時間,確定樣本參考直軸電感。
在實現對目標變頻電機的直軸進行定位之後,則可停止輸出一系列的pwm信號,以使直軸的電流過渡至0。
由於直軸的實時直軸電流由0突變至直軸穩態電流時,實時直軸電流與突變時間成指數變化關係,可再次輸出相應的pwm信號以使直軸的實時直軸電流由0向直軸穩態電流突變,並針對實時直軸電流的突變過程進行監控,監控到實時直軸電流由0突變至各個樣本直軸電流時,記錄各個樣本直軸電流所分別對應的第一突變時間,後續則可通過公式2計算出各個樣本直軸電流所分別對應的參考直軸電感。
公式2包括:
其中,id(tn)表徵第n個樣本直軸電流、tn表徵目標變頻電機的實時直軸電流由0突變至第n個樣本直軸電流時所對應的第一突變時間、ud表徵直軸穩態電壓、rs表徵相電阻、ldn表徵第n個樣本直軸電流所對應的參考直軸電感。
步驟208,將各個參考直軸電感的均值確定為目標變頻電機的直軸電感。
這裡,得到的直軸電感則可被確定為目標變頻電機的其中一個固定運行參數。
步驟209,在給定矢量電壓不變的情況下,控制目標變頻電機的轉子沿順時針方向旋轉270度後停止轉動,使得目標變頻電機的交軸方向與矢量電壓的方向相同,以實現對目標變頻電機的交軸進行定位。
當然,這裡也可以在給定矢量電壓不變的情況下,控制目標變頻電機的轉子沿逆時針方向旋轉90度後停止轉動,使得目標變頻電機的交軸方向與矢量電壓的方向相同,以實現對目標變頻電機的交軸進行定位。
步驟210,確定目標變頻電機的交軸電感。
這裡,可利用與步驟205至步驟208中相似的方法,確定出目標變頻電機的交軸電感,確定的交軸電感則可被確定為目標變頻電機的其中一個固定運行參數。
步驟211,根據得到的相電阻、直軸電感、交軸電感和預先設置的初始反電動勢常數控制目標變頻電機以初始頻率運行。
這裡,初始反電動勢常數可以通過相應數量的樣本分析以確定;初始頻率可以是目標變頻電機能夠正常運行的最低頻率。
步驟212,在目標變頻電機以初始頻率運行設定時長之後,檢測目標變頻電機的實際角速度、實際交軸電壓、實際直軸電流和實際交軸電流。
步驟213,根據得到的直軸電感、實際角速度、實際交軸電壓、實際直軸電流和實際交軸電流,確定目標變頻電機的實際反電動常數。
這裡,具體可以通過公式4計算目標變頻電機的實際反電動勢常數。
公式4包括:
其中,ke表徵實際反電動勢常數、uq表徵實際交軸電壓、id表徵實際直軸電流、iq表徵實際交軸電流、ωr表徵實際角速度。
步驟214,根據得到的直軸電感、交軸電感和相電阻確定目標變頻電機的目標交軸電流。
步驟215,根據得到的目標交軸電流和實際反電動勢常數確定目標變頻電機的目標直軸電流。
這裡,可以通過公式5計算目標變頻電機的目標直軸電流;
公式5包括:
其中,id表徵目標直軸電流、iq表徵目標交軸電流。
步驟216,根據得到的目標直軸電流確定直軸控制電壓,根據得到的目標交軸電流確定交軸控制電壓,並根據確定的直軸控制電壓和交軸控制電壓控制目標變頻電機運行。
如圖3所示,本發明實施例提供了一種控制變頻電機運行的裝置,包括:
固定參數檢測模塊301,用於檢測目標變頻電機,以獲取所述目標變頻電機的至少一個固定運行參數,並將各個所述固定運行參數傳輸至所述控制模塊302;
控制模塊302,根據接收的各個所述固定運行參數以及預先設置的初始反電動勢常數控制所述目標變頻電機以初始頻率運行;在接收到所述反電動勢檢測模塊303發送的實際反電動勢常數時,根據各個所述固定運行參數和所述實際反電動勢常數,控制所述目標變頻電機運行;
反電動勢檢測模塊303,用於在所述目標變頻電機以初始頻率運行設定時長之後,檢測所述目標變頻電機的實際反電動勢常數,並將所述反電動勢常數發送至所述控制模塊302。
如圖4所示,本發明一個優選實施例中,在所述至少一個固定參數包括相電阻時,所述固定參數檢測模塊301,包括:信號輸出單元3011、檢測單元3012和計算單元3013;其中,
所述信號輸出單元3011,用於向所述目標變頻電機輸出設定pwm信號以控制所述目標變頻電機中相互對應的一個上橋臂和一個下橋臂周期性連通或斷開;
所述檢測單元3012,用於檢測所述目標變頻電機的三相電阻所對應的負載電壓和輸入電流;
所述計算單元3013,用於通過公式1計算所述目標變頻電機的相電阻;
所述公式1包括:
其中,rs表徵目標變頻電機的相電阻、vd表徵負載電壓、vs表徵上橋臂中開關管的導通電壓、t0表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間、toff表徵上橋臂在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的斷開時間、vdiod表徵下橋臂中續流二極體的導通電壓、t表徵設定pwm信號的信號周期、i表徵輸入電流。
上述裝置內的各單元之間的信息交互、執行過程等內容,由於與本發明方法實施例基於同一構思,具體內容可參見本發明方法實施例中的敘述,此處不再贅述。
綜上所述,本發明各個實施例至少具有如下有益效果:
1、本發明一實施例中,首先對需要控制的目標變頻電機進行檢測,以得到目標變頻電機的至少一個固定運行參數(比如相電阻),由於變頻電機的各個固定運行參數可能因長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的各個固定參數比廠商提供的相應參數更為準確;然後則可結合得到的各個固定運行參數和預先設置的初始反電動勢常數控制目標電機以初始頻率運行,在電機以初始頻率運行設定時長之後,則可對運行的目標電機進行檢測以得到目標電機的實際反電動勢常數,由於變頻電機的反電動勢常數可能因變頻電機長時間運行而發生改變,因此,檢測得到的實際反電動勢常數比廠商提供的反電動勢常數更為準確;相應的,後續通過檢測得到的各個固定參數和檢測得到的實際反電動勢常數控制目標變頻電機運行時,則可使目標變頻電機能夠更為穩定的運行。
2、本發明一實施例中,在選擇的上橋臂和下橋臂根據設定pwm信號周期性連通或斷開期間,同時採集目標變頻電機中三相電阻的負載電壓和三相電阻所對應的輸入電流,在預先得到設定pwm信號的信號周期、佔空比的情況下,則可推算出選擇的上橋臂中開關管在設定pwm信號的一個信號周期內所對應的連通時間和斷開時間,同時在預先得知上橋臂中開關管的導通電壓及下橋臂中續流二極體的導通電壓的情況下,則可計算出三相線圈中一個線圈的電阻,即目標變頻電機的相電阻。由於目標變頻電機的相電阻可能由於其長時間工作而發生改變,因此,通過實際檢測及計算得到目標變頻的相電阻比廠商提供的參數更為準確。
3、本發明一實施例中,在實現對目標變頻電機的直軸進行定位之後,即目標變頻電機的直軸與施加的矢量電壓方向一致時,可檢測得到目標變頻電機的直軸穩態電流及直軸穩態電壓,然後停止發出pwm信號,使得直軸電流過渡至0;確定出至少一個不大於直軸穩態電流的樣本直軸電流,然後再次輸出相應的pwm信號以使直軸的實時直軸電流由0向直軸穩態電流突變,並針對實時直軸電流的突變過程進行監控,監控到實時直軸電流由0突變至各個樣本直軸電流時所分別對應的第一突變時間,則可計算出各個樣本直軸電流所分別對應的參考直軸電感,各個參考直軸電感的均值則可被確定為目標變頻電機的直軸電感,由於目標變頻電機的相電阻、直軸電感等可能由於其長時間工作而發生改變,因此,通過實際檢測及計算得到目標變頻電機的直軸電感比廠商提供的參數更為準確。
4、本發明一實施例中,實現對目標變頻電機的交軸進行定位之後,即目標變頻電機的交軸與施加的矢量電壓方向一致時,可檢測得到目標變頻電機的交軸穩態電流及交軸穩態電壓,一定時長之後停止輸出pwm信號,使得交軸電流過渡至0;確定出至少一個不大於交軸穩態電流的樣本交軸電流,然後再次輸出相應的pwm信號以使交軸的實時交軸電流由0向交軸穩態電流突變,並針對實時交軸電流的突變過程進行監控,監控到實時交軸電流由0突變至各個樣本交軸電流時所分別對應的第二突變時間,則可計算出各個樣本交軸電流所分別對應的參考交軸電感,各個參考交軸電感的均值則可被確定為目標變頻電機的交軸電感,由於目標變頻電機的相電阻、交軸電感等可能由於其長時間工作而發生改變,因此,通過實際檢測及計算得到目標變頻電機的交軸電感比廠商提供的參數更為準確。
需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且,術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句「包括一個······」限定的要素,並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同因素。
最後需要說明的是:以上所述僅為本發明的較佳實施例,僅用於說明本發明的技術方案,並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等,均包含在本發明的保護範圍內。