[發明專利]一種變頻器追蹤電機轉速的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410366074.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104113259B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 魯凡水;王茂峰
• 申請（專利權）人: 深圳市步科電氣有限公司
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P27/04
• 代理公司: 深圳市中原力和專利商標事務所(普通合伙)44289
• 代理人: 王英鴻

技術領域

本發明屬于變頻器領域，特別涉及一種變頻器追蹤電機轉速的方法及其裝置。

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背景技術

變頻器是將固定頻率的交流電變換成頻率連續可調的交流電的裝置，變頻調速已被公認為時最理想、最有發展前途的調速方式之一，在節能、自動化系統以及提高工藝水平和產品質量等方面有廣泛的應用。

用變頻器驅動電機時，電機的初始狀態可能不是靜止狀態，由于某些原因處于轉動狀態，比如風機在外界風力作用下的自轉，驅動器故障停機等。變頻器若直接從0Hz直接啟動運行，由于輸出頻率與電機當前的實際運行頻率存在差異，導致電機處于發電狀態，啟動前電機自轉的轉速越快，則變頻器的輸出電流越大，可能導致變頻器出現過流或者過壓故障。

因此在某些應用場合，變頻器運行前需要檢測出電機的實際轉速，然后再從追蹤到的頻率啟動。這種自動檢測電機轉速的技術稱為轉速追蹤技術。

目前，市場上產品主要有以下幾種轉速追蹤方法：

硬件電路檢測電機反電動勢的方法：該方法的原理是利用反電動勢檢測電路，檢測電機的反電動勢，根據反電動勢的頻率推算出電機的轉速。

???該方法的缺點是，需要額外配置轉速跟蹤硬件電路，同時監控該電路需要占用變頻器處理器的I/O資源，同時增加了系統的硬件成本和軟件資源的開銷。

利用直流母線電流的方法：該方法的原理是當變頻器處于發電或者電動狀態時，母線上的電流不為0，當變頻器的輸出頻率等于電機實際轉速時，母線電流為0，具體實施方法：通過閉環調節變頻器的輸出頻率和電壓，使母線電流為0，此時的變頻器的輸出頻率等于電機的實際頻率。

???該方法的缺點，首先需要增加母線電流的檢測裝置，增加了成本，機型越大成本越高，同時降低系統可靠性；其次，母線電壓存在波動，導致母線電流也隨之波動，因此很難判斷母線電流是否為0。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種控制簡單且成本低的變頻器追蹤電機轉速的方法。

本發明還提供一種變頻器追蹤電機轉速的裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種變頻器追蹤電機轉速的方法，根據預設的追蹤電機轉速的V/F曲線，不斷改變變頻器的輸出頻率和電壓，實施監控定子電流各分量，根據定子電流有功分量判斷當前電機是否運行在電動和發電狀態的切換點，進而切換點的頻率得到電機的實際轉速。

所述的變頻器追蹤電機轉速的方法，其具體包括如下步驟：

a、當設置變頻器為轉速追蹤再啟動時，變頻器首先給出轉速追蹤命令，執行步驟b；

b、預勵磁：根據設定追蹤方向、追蹤起始頻率、追蹤電機轉速的V/F曲線輸出相應的電壓，保持起始頻率和當前輸出電壓一段時間，等待勵磁電流穩定，執行步驟c；?

c、根據定子電流閉環調節頻率增量，得到輸出頻率，執行步驟d；

d、根據設定的追蹤電機轉速的V/F曲線，輸出相應的電壓，執行步驟e；

e、采樣定子電流，并對其進行解耦運算，得到有功電流分量Id，執行步驟f；

f、根據有功電流分量Id判斷當前電機是否運行在電動和發電狀態的切換點，如果是則運行步驟g，如果不是則運行步驟i；

g、保持當前的運行頻率，輸出電壓從當前的追蹤用V/F曲線設定值，提升到正常V/F曲線電壓值，運行步驟h；

h、追蹤過程結束；

i、判斷當前運行頻率是否達到頻率上限值，如果是則運行步驟j，否則運行步驟c；

j、將電機運行的方向取反，追蹤頻率置零，運行步驟k；

k、追蹤循環次數是否超過設定的次數，如果是則運行步驟l，如果不是則運行步驟a；?

l、追蹤失敗，變頻器輸出頻率設為0，按照設定的運行方向，從0Hz開始啟動運行。

步驟a中，設定好首次追蹤時變頻器的運行方向、輸出頻率的初始值、輸出電壓的初始值和追蹤電機轉速時的V/F曲線。

步驟c中，采用定子電流反饋值閉環調節追蹤頻率的增量的調節量，追蹤頻率的增量的調節量與頻率追蹤單位時間增量以及上一拍的輸出頻率累加得到當前的輸出頻率。

步驟e中，計算定子電流有功分量和無功分量的計算公式如下：

其中，Id是定子電流的有功分量，Iq時定子電流的無功分量，Iu、Iv為相電流、θ為電壓向量與電流向量的夾角。

步驟f中，電流有功分量Id=0時，電機運行在電動和發電狀態的切換點。