[發(fā)明專利]一種多功能變頻電機試驗用變頻電源及波形產(chǎn)生方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310132245.5
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103267945A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮東升;徐靜;徐燕
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司;上海格立特電力電子有限公司;上海電器科學研究所(集團)有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;H02P27/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有三種控制方式的變頻電機試驗用變頻電源及波形產(chǎn)出方法，屬于電機測試系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)《GBT22670-2008變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動機試驗方法》中要求變頻電機試驗電源：“電動機的性能與變頻器特性密切相關(guān)。電動機應(yīng)由適合的變頻器供電，并在同一個載波頻率下進行試驗。”變頻器的輸出波形類型主要有PWM載波頻率不同，脈寬調(diào)制方式不同等。現(xiàn)代變頻器產(chǎn)品的控制技術(shù)主要有3種：v/f控制正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式、矢量控制(vc)方式和直接轉(zhuǎn)矩控制(dtc)方式。采用不同的控制方式，就可得到不同的輸出波形和控制方式下的變頻器。這三種控制方式由于具有控制方法上的差異，在實際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點，各有側(cè)重的應(yīng)用領(lǐng)域。

v/f控制就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制，這樣可以使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。v/f控制正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式輸出波形如圖1所示。

矢量控制(vc)方式變頻調(diào)速是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Iα、Ib、Ic通過三相-兩相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1、Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。矢量控制(VC)方式的輸出波形如圖2所示。

直接轉(zhuǎn)矩控制(dtc)方式是利用空間矢量坐標概念，在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制復雜的變換計算，計算速度和精度比矢量控制有所提高。即使在開環(huán)狀態(tài)下，也能輸出100％額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負荷平衡功能。直接轉(zhuǎn)矩控制(dtc)方式的輸出波形更為復雜。

如圖3所示，為現(xiàn)有的變頻電源控制方式結(jié)構(gòu)示意圖，包括由主控單元控制的整流單元及逆變單元，整流單元與逆變單元之間連接有儲能單元。其結(jié)構(gòu)缺點在于，主控單元只能控制整流單元及逆變單元產(chǎn)生一種控制方式的波形，要么是v/f控制正弦脈寬調(diào)制控制方式輸出波形，要么是矢量控制方式輸出波形，要么是直接轉(zhuǎn)矩控制輸出波形，因此應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠選擇輸出三種控制波形中任意一種的變頻電源。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述變頻電源的波形產(chǎn)生方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供了一種多功能變頻電機試驗用變頻電源，包括整流單元、儲能單元、逆變單元及控制單元，控制單元分別控制整流單元及逆變單元，儲能單元串接在整流單元與逆變單元之間，外部電源輸入整流單元，逆變單元連接被試電機，其特征在于：在控制單元內(nèi)集成有v/f控制正弦脈寬調(diào)制控制方式模塊，矢量控制方式模塊和直接轉(zhuǎn)矩控制方式模塊，通過設(shè)定功能碼選擇v/f控制正弦脈寬調(diào)制控制方式模塊、矢量控制方式模塊或直接轉(zhuǎn)矩控制方式模塊中的一個模塊發(fā)生作用，控制整流單元及逆變單元產(chǎn)生相應(yīng)的輸出波形。

本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種上述的多功能變頻電機試驗用變頻電源的波形發(fā)生方法，其特征在于，步驟為：

設(shè)定功能碼n，當功能碼n＝0時，僅v/f控制正弦脈寬調(diào)制控制方式模塊發(fā)生作用，控制整流單元及逆變單元產(chǎn)生v/f控制正弦脈寬調(diào)制控制方式輸出波形；當功能碼n＝1時，僅矢量控制方式模塊發(fā)生作用，控制整流單元及逆變單元產(chǎn)生矢量控制方式輸出波形；當功能碼n＝2時，僅直接轉(zhuǎn)矩控制方式模塊發(fā)生作用，控制整流單元及逆變單元產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩控制方式輸出波形。

采用本發(fā)明后，無需購買不同種類變頻電源的變頻器與電機相匹配，只需一臺變頻器就能達到與多種電機相匹配的效果，節(jié)省成本，提高效益，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為v/f控制正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式輸出波形；

圖2為矢量控制(VC)方式的輸出波形；

圖3為現(xiàn)有的變頻電源控制方式結(jié)構(gòu)；

圖4為本發(fā)明的變頻電源控制方式原理示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。