用在變頻器上的三相/二相坐標變換方法
2024-01-19 21:57:15 2
專利名稱：用在變頻器上的三相/二相坐標變換方法
技術領域：
本發明涉及一種三相/二相坐標變換方法，尤其是一種用在變頻器上的三相 /二相坐標變換方法。
背景技術：
在工業變頻器技術中，將靜止坐標系下的三相電壓信號等效轉換為靜止坐 標系下的兩相電壓信號，通常是採用軟體方式進行轉換。在變頻器中普遍利用
中央處理器DSP對三相電壓信號進行處理。由於中央處理器DSP需要通過編程 實時處理多項操作任務，如電源同歩信號、電流信號和母線電壓信號等多個信 號的採集、運算、通訊、P麗波的發生等工作，佔用DSP大部分資源，因此，變 頻器對DSP的實時處理能力要求很高，而DSP的實時處理能力的改善常常是從 DSP的本身性能著手，如增加多處理系統，但是其技術難度很高，投入的成本也 很高。而利用電子電路方法是改善中央處理器DSP實時處理能力的迂迴解決途 徑，該方法可以節約中央處理器DSP的資源，提高系統的實施性、改善變頻器 的響應速度。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種不佔用中央處理器資源，並能改善中 央處理器實時處理能力的三相電壓信號的變換方法。
為解決上述技術問題，本發明提供一種用在變頻器上的三相/二相坐標變
換方法，所述變換方法用以下步驟可將Ua、 Ub、 Ue三相靜止坐標系下電壓信號轉
換為VD+和VQ+兩相靜止坐標系下電壓信號步驟一將Ua Ub兩相電壓信號和UbUc兩相電壓信號分別進行差分比例運算；步驟二將步驟一完成的差分比例運 算電壓信號，分別進行同相比例運算和同相求和比例運算；步驟三完成步驟 二運算結果的電壓信號輸出兩相靜止坐標系下電壓信號VD+和VQ+。
作為本發明的進一歩改進，所述的差分比例運算是在差分比例運算器中完 成的，所述同相比例運算是在同相比例運算器中完成的，所述同相求和運算是 在同相求和運算器中完成的。
作為本發明的另一種改進，在Ua Ub兩相電壓信號和Ub仏兩相電壓信號之
間分別連接由一個正向二極體和一個反向二極體組成的輸入保護電路，該輸入 保護電路可防止差分比例運算器輸入端電壓差太大損壞運算放大電路。
本發明的有益效果在於
1、 利用電子電路解決了將靜止坐標系下的三相電壓信號等效轉換為靜止坐 標系下的兩相電壓信號問題；
2、 節約了中央處理器的資源，改善了變頻器中央處理器的實時處理能力，
提高系統的實施性、改善變頻器的響應速度。
下面結合附圖和本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明 圖1是本發明三相/二相坐標變換方法的原理框圖； 圖2是本發明靜止坐標系下三相電壓波形轉換為兩相電壓波形圖； 圖3是本發明靜止坐標系下兩相電壓波形圖。
具體實施例方式
圖1是本發明三相/二相坐標變換方法的原理框圖。本發明所述三相/二相 坐標變換方法是採用差分比例運算、同相比例運算和同相求和運算的方法完成了靜止坐標系下Ua、 Ub、 Ue三相電壓信號轉換為VD+和VQ+兩相靜止坐標系下電 壓信號。該方法分以下步驟步驟一將Ua Ub兩相電壓信號和Ub Ue兩相電壓 信號分別進行差分比例運算；歩驟二將歩驟一完成的差分比例運算電壓信號， 分別進行同相比例運算和同相求和比例運算；步驟三完成步驟二運算結果的
電壓信號輸出兩相靜止坐標系下電壓信號VD+和VQ+。
下面運用理論推算的方式證明上述方法可以完成靜止坐標系下三相電壓信
號轉換為靜止坐標系下兩相電壓信號。假設輸入的三相電壓信號方程是
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採用空間坐標變換方法，將上述方程變換到兩相靜止坐標系中，其變換矩
陣為:formula see original document page 5
變換方程為:
formula see original document page 5
用上述方程和矩陣計算
formula see original document page 5=Umcos t
可見VD+和Ua是同相的。
VQ+=2/3
二O, 289 Umcos ( " t—2/3 n ) —0. 289Umcos ( co t+2/3兀) 二 Umsincot
因此，靜止坐標系下三相電壓信號通過差分比例運算器U3B、同相比例運 算器U3C、差分比例運算器U3A和同相求和運算器U3D的組合運算可以得到靜止 坐標系下兩相電壓信號VD+和VQ+。
從理論推算得知，該方法正好實現了三相靜止坐標系下的三相電壓信號(Ua、 Ub、Uc)到兩相靜止坐標系下的電壓信號(VD+和VQ+)的轉換。可參考圖2和圖 3。
圖2中A、 B、 C分別是輸入的三相電壓信號；VD+是輸出的D軸電壓信號。 圖3中VD+和VQ+分別是輸出的D軸和Q軸電壓信號，相位正好相差90度。
本發明三相/二相坐標變換方法的實現是在運算器中完成的，也就是說，所 述的差分比例運算是在差分比例運算器中完成的，所述同相比例運算是在同相 比例運算器中完成的，所述同相求和運算是在同相求和運算器中完成的。
本發明中為了防止差分比例運算器輸入端電壓差太大損壞運算放大電路， 在兩相電壓之間加入一個輸入保護電路，該輸入保護電路的組成是在Ua Ub兩相 電壓信號和Ub Uc兩相電壓信號之間分別連接一個正向二極體和一個反向二極 管。
本發明不局限於上述具體實施方式
，凡是依據本發明技術方案所作的顯而 易見的技術變形，均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種用在變頻器上的三相/二相坐標變換方法，其特徵在於所述變換方法用以下步驟可將Ua、Ub、Uc三相靜止坐標系下電壓信號轉換為VD+和VQ+兩相靜止坐標系下電壓信號步驟一將Ua Ub兩相電壓信號和Ub Uc兩相電壓信號分別進行差分比例運算；步驟二將步驟一完成的差分比例運算電壓信號，分別進行同相比例運算和同相求和比例運算；步驟三完成步驟二運算結果的電壓信號輸出兩相靜止坐標系下電壓信號VD+和VQ+。
2、 根據權利要求1所述的三相/二相坐標變換方法，其特徵在於所述的差分比例運算是在差分比例運算器中完成的，所述同相比例運算是在同相比例 運算器中完成的，所述同相求和運算是在同相求和運算器中完成的。
3、 根據權利要求2所述的三相/二相坐標變換方法，其特徵在於在UaUb兩相電壓信號和Ub Ue兩相電壓信號之間分別連接由一個正向二極體和一個反向二極體組成的輸入保護電路。
全文摘要
本發明提供一種用在變頻器上的三相/二相坐標變換方法，所述變換方法用以下步驟可將Ua、Ub、Uc三相靜止坐標系下電壓信號轉換為VD+和VQ+兩相靜止坐標系下電壓信號步驟一將UaUb兩相電壓信號和UbUc兩相電壓信號分別進行差分比例運算；步驟二將步驟一完成的差分比例運算電壓信號，分別進行同相比例運算和同相求和比例運算；步驟三完成步驟二運算結果的電壓信號輸出兩相靜止坐標系下電壓信號VD+和VQ+。本發明利用電子電路解決了將靜止坐標系下的三相電壓信號等效轉換為靜止坐標系下的兩相電壓信號問題；節約了中央處理器的資源，改善了變頻器中央處理器的實時處理能力。
文檔編號H02M5/00GK101442255SQ200810187480
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者劉東耀, 賈小衛, 傑 趙, 輝 趙, 靳寶會, 見 高 申請人:焦作市明株自動化工程有限責任公司