CN102647142A

CN102647142A - 高压变频器电流振动抑制控制系统

Info

Publication number: CN102647142A
Application number: CN2011104405431A
Authority: CN
Inventors: 张峻; 赖成毅; 张川; 唐斌; 付权伟
Original assignee: Dongfang Hitachi Chengdu Electric Control Equipment Co Ltd
Current assignee: Dongfang Hitachi Chengdu Electric Control Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-08-22

Abstract

高压变频器电流振动抑制控制系统，它涉及变频调速技术领域。它的工作流程为：上位机给定输出电压的频率，即需要的电机转速，然后根据给定的频率由VVVF曲线计算出所需输出的电压有效值AMP，然后根据输出有效值的指令得到三相调制正弦波；最后进入多重PWM计算模块，算出每一个单元的PWM波形，直接控制每一级的单元输出期望的三相正弦电压。它针对由于现场的特殊工况引起的高压大功率变频器输出电流波动，采用一种电流反馈来抑制这种电流波动；从而减小或消除未补偿的输出电压的高次谐波含量，防止电机产生脉动转矩或更为严重的某个特定频率下的系统振荡。

Description

高压变频器电流振动抑制控制系统

技术领域：

本发明涉及变频调速技术领域，具体涉及长期运行在电流波动的高压变频器电流振动抑制控制系统。

背景技术：

对于通用型VVVF变频器，电机定子电压的控制是以开环方式进行的。控制器根据一定的方法，输出电机定子电压和频率的期望值，经PWM调制环节调制后输出PWM指令，然后通过驱动电路连接到系统逆变单元功率开关器件的控制极上，控制逆变单元的输出电压。显然变频器作为一个电压源，电流的大小和波动情况是由负载决定的。由于高压变频器大部分使用的对象是火电厂的风机类负载，所以负载有可能存在转矩波动，而且电机与风机的轴连接有可能存在扭振的情况，上述的两种情况都会造成高压变频器输出电流的波动。而这种波动会影响高压变频器和负载电机的寿命。

发明内容：

本发明的目的是提供高压变频器电流振动抑制控制系统，它针对由于现场的特殊工况引起的高压大功率变频器输出电流波动，一种电流反馈来抑制这种电流波动。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的工作流程为：上位机给定输出电压的频率，即需要的电机转速，然后根据给定的频率由VVVF曲线计算出所需输出的电压有效值AMP，然后根据输出有效值的指令得到三相调制正弦波；最后进入多重PWM计算模块，算出每一个单元的PWM波形，直接控制每一级的单元输出期望的三相正弦电压。

本发明的工作原理为：把波动的电流采样回来进行分解，分解成转矩电流和励磁电流分量，然后把转矩分量乘以一个系数加入到电压分量里面，以抵消电流的波动。

本发明设计合理，结构简单，它针对由于现场的特殊工况引起的高压大功率变频器输出电流波动，采用一种电流反馈来抑制这种电流波动；从而减小或消除未补偿的输出电压的高次谐波含量，防止电机产生脉动转矩或更为严重的某个特定频率下的系统振荡。

附图说明：

图1为本发明的工作流程图。

图2为本发明中检测到的三相电流i_u、i_v、i_w在空间位置的坐标图。

图3为本发明通过带通滤波的过程得到的转矩电流的波形图。

具体实施方式：

参照图1-图3，本具体实施方式采用以下技术方案：它的工作流程为：上位机给定输出电压的频率，即需要的电机转速，然后根据给定的频率由VVVF曲线计算出所需输出的电压有效值AMP，(例如给定频率为50Hz，如果电机是6kV的电机，则此时输出电压就是6kV的三相交流电压)；然后根据输出有效值的指令得到三相调制正弦波；最后进入多重PWM计算模块，算出每一个单元的PWM波形，直接控制每一级的单元输出期望的三相正弦电压。

由于波动电流含有次谐波，输出的电压波形谐波含量很小，所以拟把电流的次谐波加入到输出电压里从而抑制电流的波动，使之次谐波含量减小。由于电机系统在稳态工作时，三相定子电流的基波分量在同步旋转坐标系中表现为直流分量。如果三相交流都是完美正弦波的情况下，则在同步旋转坐标系中体现的励磁分量和转矩分量都是稳定的直流，但如果电流中存在次谐波的话，则一定会在同步旋转坐标系下转矩分量中体现出来，励磁分量由于只跟电机本身磁路有关联，所以不会反映出来。由于同步坐标下的转矩分量是一个直流分量，如果乘以一个系数加入到AMP中，则会改变此时输出电压的正确VVVF幅值，采用一个带通滤波，带通滤波能在某个次谐波下相位移为零，即不存在任何的相位滞后。

通过三二变换与旋转变换可以将三相电流变换到以同步转速旋转的坐标系dq上，从而得到dq轴上的电流分量id、iq，如下式所示。

\{\begin{matrix} i_{α} = \sqrt{\frac{3}{2}} i_{u} \\ i_{β} = \frac{\sqrt{2}}{2} i_{u} + \sqrt{2} i_{v} \end{matrix}

\{\begin{matrix} i_{d} = i_{α} \cos θ + i_{β} \sin θ \\ i_{q} = - i_{α} \sin θ + i_{β} \cos θ \end{matrix}

对于角度θ的初始取值可以是任意的，只要使其在以后的计算中按同步速度旋转即可，但对其初始值应该做一定的规定，以利于程序的编制。由于电机是感性负载，所以初始值采用了在变频器PWM的波形数据的计算过程中用到的相电压电角度加上90度。这样程序编写比较方便简单，而且也比较合理。

本具体实施方式把分解出的转矩电流包涵了负载电流振动的频率和幅值信息，使这种信息在电压波形中有所反应，从而反向拟制电流的振动。

本具体实施方式设计合理，结构简单，它针对由于现场的特殊工况引起的高压大功率变频器输出电流波动，采用一种电流反馈来抑制这种电流波动；从而减小或消除未补偿的输出电压的高次谐波含量，防止电机产生脉动转矩或更为严重的某个特定频率下的系统振荡。

Claims

1.高压变频器电流振动抑制控制系统，其特征在于它的工作流程为：上位机给定输出电压的频率，即需要的电机转速，然后根据给定的频率由VVVF曲线计算出所需输出的电压有效值AMP，然后根据输出有效值的指令得到三相调制正弦波；最后进入多重PWM计算模块，算出每一个单元的PWM波形，直接控制每一级的单元输出期望的三相正弦电压。

2.高压变频器电流振动抑制控制系统，其特征在于它的工作原理为：把波动的电流采样回来进行分解，分解成转矩电流和励磁电流分量，然后把转矩分量乘以一个系数加入到电压分量里面，以抵消电流的波动。

3.根据权利要求1所述的高压变频器电流振动抑制控制系统，其特征在于所述的抑制控制系统把分解出的转矩电流包涵了负载电流振动的频率和幅值信息，使这种信息在电压波形中有所反应，从而反向拟制电流的振动。