CN102130648A - 用于控制逆变器系统的运行的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制逆变器系统的运行的装置，所述逆变器系统配置为通过使用逆变器来驱动电动机，并且如果发生共振也可在产生共振的频带中正常地操作所述电动机，并公开了其方法，其中所述方法包括如果电动机的运行频率在共振频带中，则检测由逆变器系统输出到所述电动机的电流；将检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流；计算转换得到的d轴电流和预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值；将计算出的差值乘以预设的比较控制增益以计算比较控制电压；以及将计算出的比较控制电压加到响应于所述电动机的运行频率的扭矩部分电压上以生成所述电动机的驱动电压。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制逆变器系统的操作的装置和方法，更加特别地涉及用于控制逆变器系统的运行的装置及其方法，该逆变器系统被配置为通过使用逆变器来驱动电动机的，并且如果共振发生时，在产生共振的频带中正常地操作电动机。
背景技术
通常，在电动机中存在由电动机自身产生的机械共振频率。精确地驱动电动机和诸如安装在逆变器系统上的变压器的部件的逆变器系统也具有固有电共振频率。
在由包括通用的逆变器和级联H-桥型高电压逆变器来驱动电动机的情形下，既产生了每个部件固有的共振频率又产生了由部件之间的相互作用引起的新的共振频率。
在由逆变器系统以上文提到的共振频率来驱动电动机的情形下，逆变器系统由于过电流而没有正常地运行。此外，过电流可能损坏电动机，而在更坏的情形下，电动机的旋转轴可能被扭转或者断裂。
虽然考虑到耐用性和机械组合而在逆变器系统的制造/设计中进行了许多尝试以消除共振频率，但是没有完全消除共振频率的方法。
因此，作为在常规逆变器系统中避免操作在共振频率下的方法，使得电动机不在产生共振频率的频带中常规地运行，而是忽略产生共振频率的频带。
也就是说，避免共振频率的常规系统使用了频率跳过法。在频率跳过法中，共振频带即最低频率和最高频率被检测到，当电动机被驱动而此处逆变器系统无负载时，在该共振频带中产生了电流振荡，然后，使得逆变器系统驱动电动机的目标频率不被设定在该最低和最高频率之间。
然而，频率跳过法的缺陷在于其不将目标频率设定在共振频带上，因此很难防止电动机忽略共振频带以避免电流振荡。频率跳过法的另一个缺陷在于其不是消除共振频率而是避开共振频率，因此延长了电动机的加速时间，而且如果电动机在共振频带中运行，就会持续过电流振荡。
发明内容
提供了一种用于控制逆变器系统的运行的装置作为本发明的一个概括的方案，该装置包括：检流器，其被配置为检测由逆变器系统输出到电动机的电流；d轴/q轴电流转换器，其被配置为将由检流器检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流；减法器，其被配置为计算预采样的d轴电流(磁通量部分)和d轴电流之间的差值；比较控制器，其被配置为将来自减法器的输出电流乘以预设的比较控制增益以生成比较控制电压；以及加法器，其被配置为将比较控制电压加到响应于电动机的运行频率的扭矩部分电压上以输出和值作为电动机的驱动电压。
提供了一种用于控制逆变器系统的运行的方法作为本发明的另一个概括的方案，该方法包括：如果电动机的运行频率在共振频带中，则检测由逆变器系统输出到电动机的电流；将检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流；计算转换后的d轴电流和预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值；将计算出的差值乘以预设的比较控制增益以计算比较控制电压；以及将计算出的比较控制电压加到响应于电动机的运行频率的扭矩部分电压上以生成电动机的驱动电压。
在本发明的一些示意性实施例中，所述方法进一步包括：如果电动机的运行频率不在共振频带中，则使用响应于电动机的运行频率的扭矩部分电压来驱动电动机。
本发明的其他优点、目的和特征将部分地在下文的描述中得到阐释，并且通过对下文的理解或从本发明的实践中获知而部分地对于本领域技术人员变得显而易见。本发明的目的和其他优点可以通过在书面的说明书及其权利要求和附图中特别指明的结构实现和获得。
应当理解的是本发明的上述一般描述和下文的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供主张的本发明的进一步解释。
附图说明
所包含的附图提供对本公开的进一步理解，其被并入说明书中并构成说明书的一部分，说明本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明的示意性实施例的用于控制逆变器系统的运行的装置的构造的框图；以及
图2是示出根据本发明的示意性实施例的用于控制逆变器系统的运行的方法的信号流程图。
具体实施方式
下文中，参照附图详细描述了本发明的示意性实施例。在附图中，为了清楚和方便而放大了组成元件的尺寸或者形状。
可以定义特定的术语来以为发明人所知的最好的方式描述本发明。因此，在说明书和权利要求中所使用的特定术语或者词语的意思不应当限于其字面或者通常采用的意义，而是应当根据本发明的精神和范围来理解。因此可以基于整个说明书的内容来确定这些术语的定义。
图1是示出根据本发明的示意性实施例的用于控制逆变器系统的运行的装置的构造的框图，其中附图标记100是检流器。
检流器100可以检测由逆变器系统输出的用于驱动电动机的电流。例如，检流器100可以通过将变流器连接到逆变器系统和电动机之间连接的电缆上以检测由逆变器系统输出到电动机的三相电流。
附图标记110是d轴/q轴电流转换器，其将检流器100的检测电流转换成d轴电流和q轴电流。附图标记120是d轴电流(磁通量部分)设定单元，其设定响应于用户操作的预采样d轴电流(磁通量部分)。
附图标记130是减法器，其计算由d轴电流(磁通量部分)设定单元120输出的预采样的d轴电流(磁通量部分)和由d轴/q轴电流转换器110转换的d轴电流之间的差值。附图标记140是比较控制器，其将来自减法器130的输出电流乘以预设的比较控制增益以生成比较控制电压。附图标记150是加法器，其将比较控制器140的比较控制电压加到响应于电动机的运行频率的扭矩部分电压上以输出和值作为电动机的驱动电压。
如果电动机在共振频率运行，如此配置的用于控制逆变器系统的运行的装置通过检流器100检测由逆变器系统输出到电动机的电流，并由d轴/q轴电流转换器将检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流。此时，即使电动机在共振频率中运行，q轴电流也是常数。但是，如果电动机在共振频率上运行，则d轴电流产生电流振荡。
因此，根据本发明的减法器130计算d轴电流和由d轴电流(磁通量部分)设定单元120输出的预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值。即，在d轴电流大于预采样d轴电流(磁通量部分)的情形下，减法器130从d轴电流中减去预采样d轴电流(磁通量部分)以计算差值。在d轴电流小于预采样d轴电流(磁通量部分)的情形下，减法器130从预采样d轴电流(磁通量部分)中减去d轴电流以计算差值。
在由减法器130计算出d轴电流和预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值的情形下，比较控制器140将减法器130的输出电流乘以预设的比较控制增益以生成比较控制电压。
将比较控制器140生成的比较控制电压输出到加法器150以允许电动机的驱动频率加到扭矩部分电压上，而将扭矩部分电压加上比较控制电压后得到的驱动电压输出到逆变器系统以用于驱动电动机。
图2是示出根据本发明的示意性实施例的用于控制逆变器系统的运行的方法的信号流程图。
参照图2，安装在逆变器系统上的控制器判定逆变器系统操作电动机的运行频率是不是共振频带(S200)。
作为判定的结果，如果判定当前逆变器系统操作电动机的运行频率不是共振频带，则控制器基于电动机被操作的运行频率确定扭矩部分电压(S202)，并输出所确定的扭矩部分电压以允许逆变器系统响应于扭矩部分电压来驱动电动机(S216)。
作为判定的结果(S200)，如果判定当前逆变器系统操作电动机的运行频率是共振频带，则检流器100检测由逆变器系统输出到电动机的电流(S204)，而d轴/q轴电流转换器110将检测电流转换成d轴电流和q轴电流(S206)。
如果在步骤S206完成了电流转换，控制器比较d轴电流和由d轴电流(磁通量部分)设定单元120输出的预采样d轴电流(磁通量部分)的大小(S208)。
作为比较的结果，如果d轴电流大于预采样d轴电流(磁通量部分)，则减法器130从d轴电流中减去预采样d轴电流(磁通量部分)，而比较控制器140将减后的电流乘以预设的比较控制增益以计算比较控制电压(A)(S210)。
作为比较的结果，如果d轴电流小于预采样d轴电流(磁通量部分)，则减法器130从预采样d轴电流(磁通量部分)中减去d轴电流，而比较控制器140将减后的电流乘以预设的比较控制增益以计算比较控制电压(A)(S212)。
在计算出了比较控制电压(A)的情形下，加法器将比较控制电压(A)加上响应于电动机被操作的运行频率的扭矩部分电压以生成驱动电压(S214)，并将生成的驱动电压输出到逆变器系统以在驱动电动机中使用。
然而，根据本发明的用于控制逆变器系统的运行的上述装置和方法可以以许多不同的形式来实施，而不应当理解为限于这里所阐释的实施例。因此，本发明的实施例旨在覆盖本发明的各种改进和变化，只要它们是在随附的权利要求及其等同替换的范围内即可。
Claims (3)
1.一种用于控制逆变器系统的运行的装置，包括：
检流器，其被配置为检测由逆变器系统输出到电动机的电流；
d轴/q轴电流转换器，其被配置为将由所述检流器检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流；
减法器，其被配置为计算所述d轴电流和预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值；
比较控制器，其被配置为将来自所述减法器的输出电流乘以预设的比较控制增益以生成比较控制电压；以及
加法器，其被配置为将所述比较控制电压加到响应于所述电动机的运行频率的扭矩部分电压上以输出和值作为所述电动机的驱动电压。
2.一种用于控制逆变器系统的运行的方法，包括：
如果电动机的运行频率在共振频带中，则检测由逆变器系统输出到所述电动机的电流；
将检测到的电流转换成d轴电流和q轴电流；
计算转换后的d轴电流和预采样的d轴电流(磁通量部分)之间的差值；
将计算出的差值乘以预设的比较控制增益以计算比较控制电压；以及
将计算出的比较控制电压加到响应于所述电动机的运行频率的扭矩部分电压上以生成所述电动机的驱动电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：如果所述电动机的运行频率不是在所述共振频带中，则使用响应于所述电动机的所述运行频率的所述扭矩部分电压来驱动所述电动机。
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