CN104821751A

CN104821751A - 一种变频器快速启停机控制系统

Info

Publication number: CN104821751A
Application number: CN201510147385.9A
Authority: CN
Inventors: 孙文
Original assignee: Zhejiang Nouveaux Riches Insult Electric Inc Co
Current assignee: Zhejiang Nouveaux Riches Insult Electric Inc Co
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-08-05

Abstract

本发明提供一种变频器快速启停机控制机系统，其包括：采样模块，用于采集输出电压值或电流值；标准电压产生模块，用于产生硬件限流点电压和硬件过流点电压；比较输出模块，用于将采样电压值与硬件限流点电压和硬件过流点电压比较分别输出硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号；限流保护模块，用于当接收到硬件限流保护信号时切断SPWM波传输；过流保护模块，用于当接收到硬件过流保护信号时切断SPWM波传输；控制模块，用于当接收到硬件过流保护信号和/或硬件限流保护信号时切断SPWM波生成。本发明利用软件和硬件同时控制SPWM波的产生和中断，效率更高。

Description

一种变频器快速启停机控制系统

技术领域

本发明属于变频器控制技术领域，涉及一种变频器快速启停机控制系统。

背景技术

目前，数控雕刻机逐渐成为各行业生产的必备专业工具。随着CNC数控技术配合高性能的变频控制器和伺服驱动设备在各生产行业的发展应用，数控雕刻机日益成为当今雕刻行业的主流配置。主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。变频器作为主轴系统中的心脏，更是不可或缺的关键部件。而作为变频器核心性能之一的启停加减速时间就显得尤其重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种可优化变频器启停加减速时间的变频器快速启停机控制机系统。

本发明解决技术问题采用的技术方案是，提出一种变频器快速启停机控制机系统，其包括：

采样模块，用于采集输出电压值或电流值；

标准电压产生模块，用于产生硬件限流点电压和硬件过流点电压；

比较输出模块，用于将采样电压值与硬件限流点电压和硬件过流点电压比较分别输出硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号；

限流保护模块，用于当接收到硬件限流保护信号时切断SPWM波传输；

过流保护模块，用于当接收到硬件过流保护信号时切断SPWM波传输；

控制模块，用于当接收到硬件过流保护信号和/或硬件限流保护信号时切断SPWM波生成。

进一步地，还包括延时模块，所述延时模块接收硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号后延时预设时间在分别输出。

进一步地，所述延时模块中，硬件过流保护信号延时时间长于硬件限流保护信号延时时间。

进一步地，所述标准电压产生模块中，硬件限流点电压低于硬件过流点电压。

进一步地，所述控制模块包括逐波限流模块；当接收到硬件限流保护信号时，关闭SPWM波生成，当硬件限流保护信号消失时，恢复SPWM波生成；当在预设时间内接收到超过预设数目的硬件限流保护信号时，永久关闭SPWM波生成；当接收到硬件过流保护信号时，永久关闭SPWM波生成。

进一步地，所述逐波限流模块中还包括检测预设时间是否到达，若预设时间到达则清除逐波限流模块接收到的硬件限流保护信号计数值。

进一步地，所述控制模块还包括过励磁模块，当变频器减速运行且母线电压高于预设电压时，增加变频器V/F比值。

进一步地，所述过励磁模块中，当变频器减速运行且母线电压高于预设电压时，变频器的V/F比值满足如下公式：

{VF}_{1} = 1 + {VF}_{0} \cdot \frac{\frac{V_{1} - V_{0}}{V_{0}} \cdot f \cdot 0.28}{64.4096}

其中，VF₁为变化后的变频器V/F比值，VF₀为原V/F值，V₁为实时母线电压值，V₀为预设电压值，f为过励磁模块内置励磁参数。

进一步地，所述控制模块还包括直流制动模块，当变频器运行频率达到预设频率时，计算采样模块输出的采样电流与设定电流的偏差，根据该偏差进行PID调节；在首次PID计算时，先根据设定电流与定子阻值计算出输出电压值。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、利用软件和硬件同时控制SPWM波的产生和中断，效率更高。

2、采用逐波限流模块不仅能极大提升低频转矩：使变频器加速时间设为0.1S也能照常启动，还能极大的增强变频器的抗干扰性能：即便遇到瞬时尖峰干扰电流也不会误报故障。变频器本身能自主判定是干扰信号还是真正过流信号从而进行不同处理，更符合人性化设计理念；

3、采用过励磁模块能在减速过程中大量消耗母线电压，从而极大地延缓变频器母线电压在减速过程中的上升趋势，从而使变频器能在更短的时间内停机，大大提高现场加工的工作效率。；

4、采用直流制动模块，能恒定的输出想要的电流而不会造成由于过流而损坏电机的现象。将此方式直流制动与过励磁功能相结合，在高频的时候采用过励磁功能，在频率较低时采用直流制动方式直接稳定、快速的停机，能大幅度提升现场加工的工作效率。

附图说明

图1为本发明变频器快速启停控制系统的原理框图

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1，本发明一较佳实施例中，变频器快速启停机控制系统，包括用于采集输出电压值或电流值的采样模块10；用于产生标准硬件限流点电压和标准硬件过流点电压的标准电压产生模块20；用于将采样电压值与硬件限流点电压和硬件过流点电压比较分别输出硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号的比较输出模块30；用于当接收到硬件限流保护信号时切断SPWM波传输的限流保护模块40；用于当接收到硬件过流保护信号时切断SPWM波传输的过流保护模块50；用于当接收到硬件过流保护信号和/或硬件限流保护信号时切断SPWM波生成的控制模块60。

其中，采样模块可由采样电阻、光耦、运放电路等构成。标准电压产生模块可由标准稳压电源与阻容元件构成，可产生多个稳定的电压信号，例如0.85V、1.1V、3.9V、4.1V等；过流保护模块与限流保护模块均可由多路比较器与缓存器构成。控制模块可采用DSP芯片或其他控制芯片。

当检测到硬件过流保护信号时，控制模块永久关断SPWM波的生成并生成故障信息，同时过流保护模块关闭缓存器切断SPWM波传输。当检测到硬件限流保护信号时，控制模块暂时关断SPWM波的生成，限流保护模块关闭缓存器切断SPWM波传输，当硬件限流保护信号消失时，控制模块打开SPWM波生成，限流保护模块打开缓存器。

利用软硬件同时关闭SPWM波使得控制精度提高、控制时间降低。

优选地，还包括延时模块70，硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号经过延时模块延时预设时间后在分别输出。在一优选实施例中，硬件过流保护信号的延时时间长于硬件限流保护信号的延时时间，如此可以更方便、有效地使得控制模块执行逐波限流功能，还可防止尖峰电流信号带来的干扰。

优选地，标准电压产生模块中，硬件限流点电压低于硬件过流点电压以便于控制模块执行逐波限流功能。

控制模块还包括逐波限流模块，逐波限流模块的控制流程如下：当接收到硬件限流保护信号时，关闭SPWM波生成，当硬件限流保护信号消失时，恢复SPWM波生成；当在预设时间内接收到超过预设数目的硬件限流保护信号时，永久关闭SPWM波生成；当接收到硬件过流保护信号时，永久关闭SPWM波生成。

其中，关闭SPWM波生成可采用调用关驱动处理子模块的方式进行。在预设时间内接收到超过预设数目的硬件限流保护信号时，永久关闭SPWM波生成是为了消除短时间内多次处理限流功能而引发的功率模块受损的隐患。永久关闭的SPWM波直至复位信号产生并接收到运行命令后才重新打开。

为了避免数据溢出对逐波限流模块功能造成影响，本实施例中，逐波限流模块还包括检测预设时间是否到达，若预设时间到达则清除逐波限流模块接收到的硬件限流保护信号计数值。例如假设100ms为预设时间，当100ms时间到达时，将之前逐波限流次数清零。

本实施例中，控制模块还包括过励磁模块，过励磁模块可以修正变频器标准V/F模式的输出电压。过励磁模块仅在变频器减速运行且母线电压过高时才进行过励磁计算。

过励磁计算后得到的变频器V/F值满足如下公式：

{VF}_{1} = 1 + {VF}_{0} \cdot \frac{\frac{V_{1} - V_{0}}{V_{0}} \cdot f \cdot 0.28}{64.4096};

通过改变内置励磁参数还可使得变频器适应不同的工作环境。

本实施例还提供直流制动模块，用于与过励磁模块配合，当高频时采用过励磁功能，当低频时采用直流制动功能。直流制动模块包括：检测变频器运行频率是否达到预设频率，计算采样模块输出的采样电流与设定电流的偏差，根据该偏差进行PID计算。PID计算中，Kp与Ki可由人为设定，可根据不同现场环境进行自行调节，符合人性化设定。由于第一次计算中，输出电压不确定，导致无法根据输出电压与反馈电压调节PID参数值，使得PID调节偏差较大。本实施例中，在第一次执行PID计算之前，先根据设定电流值与定子阻值大致计算出输出电压值，以有效减少首次PID计算的误差，优化控制性能，可以在频率较低情况下直接稳定停机，大幅缩短减速时间，优化减速性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：包括：

采样模块，用于采集输出电压值或电流值；

2.根据权利要求1所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：还包括延时模块，所述延时模块接收硬件限流保护信号和/或硬件过流保护信号后延时预设时间在分别输出。

3.根据权利要求2所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述延时模块中，硬件过流保护信号延时时间长于硬件限流保护信号延时时间。

4.根据权利要求1所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述标准电压产生模块中，硬件限流点电压低于硬件过流点电压。

5.根据权利要求1所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述控制模块包括逐波限流模块；当接收到硬件限流保护信号时，关闭SPWM波生成，当硬件限流保护信号消失时，恢复SPWM波生成；当在预设时间内接收到超过预设数目的硬件限流保护信号时，永久关闭SPWM波生成；当接收到硬件过流保护信号时，永久关闭SPWM波生成。

6.根据权利要求5所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述逐波限流模块中还包括检测预设时间是否到达，若预设时间到达则清除逐波限流模块接收到的硬件限流保护信号计数值。

7.根据权利要求1所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述控制模块还包括过励磁模块，当变频器减速运行且母线电压高于预设电压时，增加变频器V/F比值。

8.根据权利要求7所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述过励磁模块中，当变频器减速运行且母线电压高于预设电压时，变频器的V/F比值满足如下公式：

{VF}_{1} = 1 + {VF}_{0} \cdot \frac{\frac{V_{1} - V_{0}}{V_{0}} \cdot f \cdot 0.28}{64 \cdot 4096}

9.根据权利要求1所述的变频器快速启停机控制机系统，其特征在于：所述控制模块还包括直流制动模块，当变频器运行频率达到预设频率时，计算采样模块输出的采样电流与设定电流的偏差，根据该偏差进行PID调节；在首次PID计算时，先根据设定电流与定子阻值计算出输出电压值。