矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置製造方法
2023-06-15 00:08:51
矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置製造方法
【專利摘要】本發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；對檢測信號進行求和運算，得到求和信號；將求和信號的A/D轉換值與預設值相比較，若未超過預設值，判斷三相輸出電流檢測信號沒有斷線，採用求和信號進行矢量計算和控制；若超過預設值，則判斷三相輸出電流檢測信號出現斷線，計算出斷線的那一相的電流，從而進行矢量計算和控制。本發明當檢測到某一相輸出電流檢測有斷線時，通過控制器判斷和計算對電流檢測有斷線相的電流再進行矢量控制，保證電機輸出良好的機械特性。
【專利說明】矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及級聯型高壓變頻器控制領域，更具體地說，涉及矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置。
技術背景
[0002]級聯型高壓變頻調速技術近些年在負載為風機、水泵的節能改造場合中得到大量應用，這種採用恆壓頻比及低頻電壓補償控制的變頻調速技術針對風機、水泵等應用場合能取得顯著的節能效果，具有廣泛的發展空間。然而在一些調速系統動態性能、低頻輸出轉矩特性要求高的場合，矢量控制的級聯高壓變頻調速逐漸成為關注的焦點。
[0003]矢量控制的一個重要部分是坐標變換，即通過檢測電機定子三相旋轉坐標系下的三相電流，經過3r/2r及2r/2s變換計算出兩相靜止坐標系下的轉矩電流和勵磁電流，以兩相靜止坐標系下的轉矩直流分量、勵磁等直流分量作為控制對象，實現電機的轉矩和轉速控制，提高電機的動態性能。從矢量控制的過程來看，電機定子三相電流檢測的可靠性直接影響矢量控制的效果，當高壓變頻器在運行過程中某相電流檢測信號有斷線時，若繼續按檢測值進行矢量控制，則電機輸出的機械特性會出現波動，這不僅影響電機的使用壽命還影響工業生產效率。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種當輸出電流檢測值有斷線時仍能準確進行矢量控制高壓變頻器的方法及其裝置，當檢測到某一相輸出電流檢測有斷線時，通過控制器判斷和計算對電流檢測有斷線相的電流值再進行矢量控制，保證電機輸出良好的機械特性，解決了現有技術中當電流檢測信號有斷線時若繼續按檢測值進行矢量控制會使得電機輸出的機械特性出現較大波動的技術問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明方法採用如下技術方案: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；
[0007]S2、對所述三相輸出電流檢測信號進行求和運算，得到求和信號；
[0008]S3、對所述求和信號A/D轉換後得到的A/D轉換值與預設值相比較，若求和信號的A/D轉換值未超過預設值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號沒有斷線，採用所述求和信號進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號的A/D轉換值超過預設值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，通過軟體判斷和計算出三相輸出電流檢測信號中出現斷線的那一相的電流，從而進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0009]為解決上述技術問題，本發明裝置採用如下技術方案: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連接，用於檢測高壓變頻器的輸出電流，輸出三相輸出電流檢測信號；
[0011]輸出電流求和器，用於對所述三相輸出電流檢測信號進行求和運算，輸出求和信號；以及
[0012]主控DSP，分別與電流檢測模塊、輸出電流求和器連接，用於對所述求和信號進行A/D轉換，將所述求和信號的A/D轉換值與預設值相比較，若求和信號的A/D轉換值未超過預設值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號沒有斷線，採用所述求和信號進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號的A/D轉換值超過預設值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，通過軟體判斷和計算出三相輸出電流檢測信號中出現斷線的那一相的電流，從而進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0013]與現有技術相比，本發明具有如下技術效果:當輸出電流檢測信號有斷線時，控制器能判斷出存在檢測信號出現斷線的相，並通過軟體計算、校正該斷線相的輸出電流的實際值，保證輸出電流計算的正確性，提高矢量控制的可靠性，從而使電機輸出良好的機械特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例中矢量控制高壓變頻器的裝置的結構示意圖；
[0015]圖2為控制器的結構框圖；
[0016]圖3為矢量控制高壓變頻器主控DSP的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不局限於此。
[0018]實施例
[0019]圖1所示，本發明實施例中採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、硬體保護模塊、開關量輸入輸出模塊、IGBT驅動模塊及人機界面，若干功率單元分別與移相變壓器、控制器連接，圖2為本發明實施例中控制器內部結構框圖。下面結合圖1、圖2和圖3所示實施例為例，對本發明的最佳實施方式作詳細描述:
[0020]移相變壓器一次側為一組星型繞組；二次側為若干組延邊三角型繞組，二次側繞組個數與功率單元個數相同，二次側同時還設有輔助抽頭作為輸入電壓測量點。
[0021]電壓電流檢測模塊與移相變壓器的二次側連接，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的輔助抽頭獲取高壓變頻器的三相輸入電壓檢測信號；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；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；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。上述這些三相輸入電壓檢測信號、三相輸入電流檢測信號、三相輸出電壓檢測信號及三相輸出電流檢測信號分別進入控制器的A/D採樣預處理電路。電壓電流檢測模塊通過A/D採樣預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、人機界面接口、模擬採樣輸入/輸出端、數字量輸入/輸出端以及發送和接收各功率單元PWM觸發脈衝的光纖接口。主控DSP主要用於實現高壓變頻器矢量控制算法，產生PWM信號控制高壓變頻器的各功率單元；輔控DSP用於實現電量實時監控和保護、開關量的輸入和輸出處理、與人機界面通信等，主控DSP和輔控DSP之間通過雙口 RAM實現數據交換。FPGA的主要功能是對主控DSP產生的PWM信號進行移相形成各個功率單元所需的PWM脈衝信號。CPLD的主要作用是實現對開入量、開出量及其他數字量信號進行邏輯處理。
[0023]控制器中的輸出電流求和器，其產生的信號用於判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號是否有斷線；輸出電流求和器的輸入信號為三相輸出電流檢測信號，輸出電流求和器產生的求和信號進入主控DSP，在主控DSP內進行A/D轉換。若輸出電流求和器產生的求和信號的A/D轉換值未超過預設值，此時主控DSP認為高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號沒有斷線，主控DSP採用三相輸出電流的A/D轉換值進行矢量計算和控制；若輸出電流求和器產生的求和信號的A/D轉換值超過預設值，此時主控DSP認為高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，主控DSP將根據三相瞬時輸出電流和為零計算出電流檢測信號出現斷線那一相的電流值，再配合另兩相輸出電流的A/D轉換值進行矢量計算和控制。
[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行控制:(I)，檢測三相輸出電流，對三相輸出電流檢測信號進行A/D轉換，並通過輸出電流求和器對三相輸出電流檢測信號進行求和運算，獲取求和信號，對求和信號進行A/D轉換；(2)計算三相輸出電流上一周期的有效值；(3)根據輸出電流求和器輸出的求和信號的A/D轉換值判斷三相輸出電流檢測信號是否有斷線，若有斷線根據三相輸出電流有效值最小(接近零)的原則判斷出檢測信號有斷線的那一相；(4)若輸出電流檢測信號沒有斷線，主控DSP採用三相輸出電流的A/D轉換值進行矢量計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出現斷線，根據三相電流瞬時值和為零的關係計算檢測信號有斷線那一相的電流值，再根據另兩相輸出電流的A/D轉換值進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元。
[0025]上述實施例為本發明的一種實施方式，但本發明的實施方式並不限定與此，從事該領域技術人員在未背離本發明精神和原則下所做的任何修改、替換、改進，均包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.矢量控制高壓變頻器的方法，其特徵在於，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； 52、對所述三相輸出電流檢測信號進行求和運算，得到求和信號； 53、對所述求和信號A/D轉換後得到的A/D轉換值與預設值相比較，若求和信號的A/D轉換值未超過預設值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號沒有斷線，採用所述求和信號進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號的A/D轉換值超過預設值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，通過軟體判斷和計算出三相輸出電流檢測信號中出現斷線的那一相的電流，從而進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元。
2.根據權利要求1所述的矢量控制高壓變頻器的方法，其特徵在於，所述步驟S3根據三相瞬時輸出電流和為零計算出三相輸出電流檢測信號中出現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，其特徵在於，還包括: 電流檢測模塊，與移相變壓器的二次側連接，用於檢測高壓變頻器的輸出電流，輸出三相輸出電流檢測信號； 輸出電流求和器，用於對所述三相輸出電流檢測信號進行求和運算，輸出求和信號；以及 主控DSP，分別與電流檢測模塊、輸出電流求和器連接，用於對所述求和信號進行A/D轉換，將所述求和信號的A/D轉換值與預設值相比較，若求和信號的A/D轉換值未超過預設值，判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號沒有斷線，採用所述求和信號進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元；若求和信號的A/D轉換值超過預設值，則判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，通過軟體判斷和計算出三相輸出電流檢測信號中出現斷線的那一相的電流，從而進行矢量計算和控制高壓變頻器的各功率單元。
4.根據權利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特徵在於，所述主控DSP輸出PWM信號以控制高壓變頻器的各功率單元。
5.根據權利要求4所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特徵在於，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用於對主控DSP產生的PWM信號進行移相形成高壓變頻器各個功率單元所需的PWM脈衝信號。
6.根據權利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特徵在於，所述主控DSP若判斷高壓變頻器的三相輸出電流檢測信號出現斷線，則根據三相瞬時輸出電流和為零計算出三相輸出電流檢測信號中出現斷線的那一相的電流。
7.根據權利要求3所述的矢量控制高壓變頻器的裝置，其特徵在於，還包括A/D採樣預處理電路，所述電流檢測模塊通過A/D採樣預處理電路分別與輸出電流求和器、主控DSP連接。
【文檔編號】H02P21/00GK104300862SQ201410521654
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】袁俊波, 劉衛軍, 孫開發 申請人:廣州智光電氣股份有限公司