[發明專利]適用于振動時效的交流變頻控制方法

無效

• 申請號: 201110437328.6
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102497159A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 趙顯華;郝俊山;李繼東;傅世嘉
• 申請（專利權）人: 山東華云機電科技有限公司
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種交流電機在振動時效中應用的變頻控制方法。

背景技術

振動時效（Vibrating?Stress?Relief，簡稱VSR）,旨在通過專業的振動時效設備，使被處理的工件產生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件的所有部位，使工件內部發生微觀的塑性變形--被歪曲的晶格逐漸回復平衡狀態、位錯重新滑移并釘扎，從而使工件內部的殘余應力得以消除和均化，最終防止工件在加工和使用過程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩定性。

傳統的振動時效是通過使用直流有刷電機的旋轉帶動固定在工件上的激振器的偏心塊產生周期性激振力，使工件共振。但這種直流電機由于采用電刷換向，在轉動時有噪音，同時由于在振動時效時電機需承受強烈振動，會造成電刷和電樞頭之間產生間隙，電刷處就很容易產生火花，從而燒毀電刷和電樞頭。由于這些缺點和普通交流異步電機的許多優良特性，人們一直在積極研究將普通交流異步電機用于振動時效，如中國專利文獻CN1105706公開的《交流電動機驅動式振動時效處理零件的方法及設備》和CN200945478Y公開的《一種新型振動裝置》，都是通過中央處理器（單片機或微機）對變頻電路的電源進行控制，對振動時效的指令進行處理，將產生的電信號直接控制變頻電路，變頻電路對工頻電壓進行變頻后輸出給交流電動機。普通異步交流電機用于振動時效，它可獲得較直流電機更大的激振力，可承受較直流電機更強的振動，更寬的頻帶，同時可以恒轉矩工作，使其在低頻下即可獲得很大的激振力，有效解決了高剛性工件和超大型工件振動時效的難題。同時由于交流電機無刷，在工作時無噪音，無火花，使其使用壽命更長，還有免維護的優點。但用普通的變頻器驅動交流電機存在穩速精度低、過峰能力不足、成本高等問題，所以一直以來沒有得到應用。

目前，交流電機的轉速控制是通過單片機控制功率模塊（IGBT）輸出一個頻率和電壓都受控的標準交流信號給交流電機，交流電機上設置有與單片機連接的轉速傳感器，形成一個閉環控制回路。其中單片機控制功率模塊IGBT的信號是由通過單片機的CPU（中央處理器）計算正弦函數y=Asinx（y為驅動信號電壓，A為電壓幅值，X為相位角）發出的，電機運轉時單片機按設定輸出對應頻率和電壓的交流信號驅動交流電機轉動，交流電機上轉速傳感器將轉速信號反饋給單片機，單片機通過對交流電機即時轉速和控制轉速的不斷比較來穩速。

眾所周知，交流電機的穩速是個復雜過程，穩速的時間取決于多種因素（IGBT的響應速度，CPU處理速度，函數y=Asinx的運算速度和轉速比較速度等等），由于這些原因，用傳統變頻控制方法無法滿足振動時效設備對調速和穩速的要求。同時由于受IGBT開關速度和死區時間的影響，實際輸出并不是正弦波。在變頻驅動交流電機的定子繞組時還會產生高次諧波，使變頻器的驅動能力并沒有理論計算的那么高，無法滿足在共振峰時電機能量的輸出要求。

中國專利文獻CN101232270公開了一種《交流變頻器的變頻控制方法》，是在磁通跟蹤脈寬調制實現磁通和轉矩的雙閉環控制過程中導入基波降音調控制，即載波自動調制技術，控制過程如下：檢測逆變器與電動機之間的電壓和電流物理量，到變換器計算后送入基波控制器，經計算脈沖寬度調制的基頻幅寬后控制磁鏈和電磁轉矩比較器，實現載頻與脈寬的自動調制。該《交流變頻器的變頻控制方法》是使交流電機轉矩的動態和穩態性能都得到改善，是基于磁通電流矢量和直接轉矩控制的變頻控制方法。不能用于振動時效時的穩速，與v/f（電壓/頻率）控制模式相差甚遠。