CN104300862A - 矢量控制高压变频器的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为矢量控制高压变频器的方法及其装置，其方法包括以下步骤：检测高压变频器的输出电流，获取三相输出电流检测信号；对检测信号进行求和运算，得到求和信号；将求和信号的A/D转换值与预设值相比较，若未超过预设值，判断三相输出电流检测信号没有断线，采用求和信号进行矢量计算和控制；若超过预设值，则判断三相输出电流检测信号出现断线，计算出断线的那一相的电流，从而进行矢量计算和控制。本发明当检测到某一相输出电流检测有断线时，通过控制器判断和计算对电流检测有断线相的电流再进行矢量控制，保证电机输出良好的机械特性。
Description
技术领域
本发明涉及级联型高压变频器控制领域，更具体地说，涉及矢量控制高压变频器的方法及其装置。
技术背景
级联型高压变频调速技术近些年在负载为风机、水泵的节能改造场合中得到大量应用，这种采用恒压频比及低频电压补偿控制的变频调速技术针对风机、水泵等应用场合能取得显著的节能效果，具有广泛的发展空间。然而在一些调速系统动态性能、低频输出转矩特性要求高的场合，矢量控制的级联高压变频调速逐渐成为关注的焦点。
矢量控制的一个重要部分是坐标变换，即通过检测电机定子三相旋转坐标系下的三相电流，经过3r/2r及2r/2s变换计算出两相静止坐标系下的转矩电流和励磁电流，以两相静止坐标系下的转矩直流分量、励磁等直流分量作为控制对象，实现电机的转矩和转速控制，提高电机的动态性能。从矢量控制的过程来看，电机定子三相电流检测的可靠性直接影响矢量控制的效果，当高压变频器在运行过程中某相电流检测信号有断线时，若继续按检测值进行矢量控制，则电机输出的机械特性会出现波动，这不仅影响电机的使用寿命还影响工业生产效率。
发明内容
本发明提供一种当输出电流检测值有断线时仍能准确进行矢量控制高压变频器的方法及其装置，当检测到某一相输出电流检测有断线时，通过控制器判断和计算对电流检测有断线相的电流值再进行矢量控制，保证电机输出良好的机械特性，解决了现有技术中当电流检测信号有断线时若继续按检测值进行矢量控制会使得电机输出的机械特性出现较大波动的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明方法采用如下技术方案：矢量控制高压变频器的方法，包括以下步骤：
S1、检测高压变频器的输出电流，获取三相输出电流检测信号；
S2、对所述三相输出电流检测信号进行求和运算，得到求和信号；
S3、对所述求和信号A/D转换后得到的A/D转换值与预设值相比较，若求和信号的A/D转换值未超过预设值，判断高压变频器的三相输出电流检测信号没有断线，采用所述求和信号进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元；若求和信号的A/D转换值超过预设值，则判断高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，通过软件判断和计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流，从而进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元。
为解决上述技术问题，本发明装置采用如下技术方案：矢量控制高压变频器的装置，包括移相变压器，还包括：
电流检测模块，与移相变压器的二次侧连接，用于检测高压变频器的输出电流，输出三相输出电流检测信号；
输出电流求和器，用于对所述三相输出电流检测信号进行求和运算，输出求和信号；以及
主控DSP，分别与电流检测模块、输出电流求和器连接，用于对所述求和信号进行A/D转换，将所述求和信号的A/D转换值与预设值相比较，若求和信号的A/D转换值未超过预设值，判断高压变频器的三相输出电流检测信号没有断线，采用所述求和信号进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元；若求和信号的A/D转换值超过预设值，则判断高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，通过软件判断和计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流，从而进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：当输出电流检测信号有断线时，控制器能判断出存在检测信号出现断线的相，并通过软件计算、校正该断线相的输出电流的实际值，保证输出电流计算的正确性，提高矢量控制的可靠性，从而使电机输出良好的机械特性。
附图说明
图1为本发明实施例中矢量控制高压变频器的装置的结构示意图；
图2为控制器的结构框图；
图3为矢量控制高压变频器主控DSP的控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不局限于此。
实施例
图1所示，本发明实施例中采用的矢量控制高压变频器的装置，包括移相变压器、若干功率单元及控制器，控制器中含有电流电压检测模块、输出电流求和器、硬件保护模块、开关量输入输出模块、IGBT驱动模块及人机界面，若干功率单元分别与移相变压器、控制器连接，图2为本发明实施例中控制器内部结构框图。下面结合图1、图2和图3所示实施例为例，对本发明的最佳实施方式作详细描述：
移相变压器一次侧为一组星型绕组；二次侧为若干组延边三角型绕组，二次侧绕组个数与功率单元个数相同，二次侧同时还设有辅助抽头作为输入电压测量点。
电压电流检测模块与移相变压器的二次侧连接，包括高压变频器的输入电流检测部分、输入电压检测部分、输出电压检测部分及输出电流检测部分。输入电压检测部分通过移相变压器二次侧的辅助抽头获取高压变频器的三相输入电压检测信号；输入电流检测部分通过电流互感器(CT)，获取三相输入电流检测信号；输出电压检测部分通过电压互感器(PT)，获取三相输出电压检测信号；输出电流检测部分通过霍尔电流互感器，获取三相输出电流检测信号。上述这些三相输入电压检测信号、三相输入电流检测信号、三相输出电压检测信号及三相输出电流检测信号分别进入控制器的A/D采样预处理电路。电压电流检测模块通过A/D采样预处理电路分别与输出电流求和器、主控DSP连接。
控制器的核心主要由主控DSP(简称主DSP)、辅控DSP(简称辅DSP)、FPGA及CPLD组成，如图2所示，控制器的外部接口包括通讯接口、人机界面接口、模拟采样输入/输出端、数字量输入/输出端以及发送和接收各功率单元PWM触发脉冲的光纤接口。主控DSP主要用于实现高压变频器矢量控制算法，产生PWM信号控制高压变频器的各功率单元；辅控DSP用于实现电量实时监控和保护、开关量的输入和输出处理、与人机界面通信等，主控DSP和辅控DSP之间通过双口RAM实现数据交换。FPGA的主要功能是对主控DSP产生的PWM信号进行移相形成各个功率单元所需的PWM脉冲信号。CPLD的主要作用是实现对开入量、开出量及其他数字量信号进行逻辑处理。
控制器中的输出电流求和器，其产生的信号用于判断高压变频器的三相输出电流检测信号是否有断线；输出电流求和器的输入信号为三相输出电流检测信号，输出电流求和器产生的求和信号进入主控DSP，在主控DSP内进行A/D转换。若输出电流求和器产生的求和信号的A/D转换值未超过预设值，此时主控DSP认为高压变频器的三相输出电流检测信号没有断线，主控DSP采用三相输出电流的A/D转换值进行矢量计算和控制；若输出电流求和器产生的求和信号的A/D转换值超过预设值，此时主控DSP认为高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，主控DSP将根据三相瞬时输出电流和为零计算出电流检测信号出现断线那一相的电流值，再配合另两相输出电流的A/D转换值进行矢量计算和控制。
如图3所示，本矢量控制高压变频器的方法主要按以下步骤进行控制：(1)，检测三相输出电流，对三相输出电流检测信号进行A/D转换，并通过输出电流求和器对三相输出电流检测信号进行求和运算，获取求和信号，对求和信号进行A/D转换；(2)计算三相输出电流上一周期的有效值；(3)根据输出电流求和器输出的求和信号的A/D转换值判断三相输出电流检测信号是否有断线，若有断线根据三相输出电流有效值最小(接近零)的原则判断出检测信号有断线的那一相；(4)若输出电流检测信号没有断线，主控DSP采用三相输出电流的A/D转换值进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元；(5)若输出电流检测信号出现断线，根据三相电流瞬时值和为零的关系计算检测信号有断线那一相的电流值，再根据另两相输出电流的A/D转换值进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元。
上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不限定与此，从事该领域技术人员在未背离本发明精神和原则下所做的任何修改、替换、改进，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.矢量控制高压变频器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、检测高压变频器的输出电流，获取三相输出电流检测信号；
S2、对所述三相输出电流检测信号进行求和运算，得到求和信号；
S3、对所述求和信号A/D转换后得到的A/D转换值与预设值相比较，若求和信号的A/D转换值未超过预设值，判断高压变频器的三相输出电流检测信号没有断线，采用所述求和信号进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元；若求和信号的A/D转换值超过预设值，则判断高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，通过软件判断和计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流，从而进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元。
2.根据权利要求1所述的矢量控制高压变频器的方法，其特征在于，所述步骤S3根据三相瞬时输出电流和为零计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流。
3.矢量控制高压变频器的装置，包括移相变压器，其特征在于，还包括：
电流检测模块，与移相变压器的二次侧连接，用于检测高压变频器的输出电流，输出三相输出电流检测信号；
输出电流求和器，用于对所述三相输出电流检测信号进行求和运算，输出求和信号；以及
主控DSP，分别与电流检测模块、输出电流求和器连接，用于对所述求和信号进行A/D转换，将所述求和信号的A/D转换值与预设值相比较，若求和信号的A/D转换值未超过预设值，判断高压变频器的三相输出电流检测信号没有断线，采用所述求和信号进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元；若求和信号的A/D转换值超过预设值，则判断高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，通过软件判断和计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流，从而进行矢量计算和控制高压变频器的各功率单元。
4.根据权利要求3所述的矢量控制高压变频器的装置，其特征在于，所述主控DSP输出PWM信号以控制高压变频器的各功率单元。
5.根据权利要求4所述的矢量控制高压变频器的装置，其特征在于，还包括连接在主控DSP与高压变频器各功率单元之间的FPGA，所述FPGA用于对主控DSP产生的PWM信号进行移相形成高压变频器各个功率单元所需的PWM脉冲信号。
6.根据权利要求3所述的矢量控制高压变频器的装置，其特征在于，所述主控DSP若判断高压变频器的三相输出电流检测信号出现断线，则根据三相瞬时输出电流和为零计算出三相输出电流检测信号中出现断线的那一相的电流。
7.根据权利要求3所述的矢量控制高压变频器的装置，其特征在于，还包括A/D采样预处理电路，所述电流检测模块通过A/D采样预处理电路分别与输出电流求和器、主控DSP连接。
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