CN105322858B - 一种抵制母线电压波动的方法及装置 - Google Patents

一种抵制母线电压波动的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电机领域，提供了一种抵制母线电压波动的方法及装置，所述抵制母线电压波动的方法包括：获取交流市电经整流后输出的母线电压；采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围。本发明使得电机中的变频器能抵制母线电压的波动变化，保证在母线电压波动情况下且调制深度很大时，仍能输出标准的正弦波电压，彻底消除了母线电压波动带来的不稳定现象，一方面可以提高电机的平稳性和效率，另一方面可以大量减少停机故障的出现次数，降低了停机率。

Description

一种抵制母线电压波动的方法及装置
技术领域
本发明属于电机领域，尤其涉及一种抵制母线电压波动的方法及装置。
背景技术
电机简称电动机，或者发电机。电机(PMSM)的控制采用经典的矢量控制算法，其中一个重要的步骤是空间矢量调制。如果用VDC表示直流母线电压，那么在线性区，空间矢量调制器输出最大只能达到0.866*VDC，即变频器在深度调制时，根据母线电压，向马达线圈端子输出的正弦波电压。
然而，现有电机中母线电压的波动较大，变频器在深度调制时，无法抵制母线电压波动，无法向马达线圈端子输出标准的正弦波电压，影响了电机运行平稳性和效率，容易产生停机故障，增加了停机率。其原因在于，实际上，大多数应用母线电压来自50Hz或60Hz交流市电经整流后的输出，它总是包含100Hz或120Hz的周期性波动分量，几乎不可能是平直不变的母线电压，比较严重的情况是，在一些低成本方案中或马达负载较重时，母线电压波动可达数十伏甚至更多。要让变频器输出在深度调制时输出稳定的正弦波电压变得不可能。当输出的母线电压包含大量谐波时，它会影响电机运行平稳性和效率，甚至停机。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种抵制母线电压波动的方法，旨在解决现有电机中母线电压的波动较大，变频器在深度调制时，无法抵制母线电压波动，无法向马达线圈端子输出标准的正弦波电压，影响了电机运行平稳性和效率，容易产生停机故障，增加了停机率的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种抵制母线电压波动的方法，包括：
获取交流市电经整流后输出的母线电压；
采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围。
本发明实施例的另一目的在于提供一种抵制母线电压波动的装置，包括：
母线电压获取模块，用于获取交流市电经整流后输出的母线电压；
虚拟母线电压生成模块，用于采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
限制模块，用于根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围。
在本发明实施例中，根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围，解决了在现有电机中母线电压的波动较大，变频器在深度调制时，无法抵制母线电压波动，无法向马达线圈端子输出标准的正弦波电压，影响了电机运行平稳性和效率，容易产生停机故障，增加了停机率的问题。使得电机中的变频器能抵制母线电压的波动变化，保证在母线电压波动情况下且调制深度很大时，仍能输出标准的正弦波电压，彻底消除了母线电压波动带来的不稳定现象，一方面可以提高电机的平稳性和效率，另一方面可以大量减少停机故障的出现次数，降低了停机率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的限制参考电压较佳的波形图；
图3是本发明实施例提供的配置传递函数的原理框图；
图4是本发明实施例提供的第一传输方框图；
图5是本发明实施例提供的第二传输方框图；
图6是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法步骤S102的实现流程图；
图7是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法中步骤S602的实现流程图；
图8是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法在实际应用的较佳实现流程图；
图9是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法的实现流程图，详述如下：
在步骤S101中，获取交流市电经整流后输出的母线电压；
在步骤S102中，采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
其中，所述传递函数包括波峰传递函数和波谷传递函数。
其中，采用预配置的波谷传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，采用预配置的波峰传递函数，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压。
在步骤S103中，根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围。
采用矢量控制算法，根据虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围，所述输出范围包括了参考电压的上限值和下限值。
参考图2，图2是本发明实施例提供的限制参考电压较佳的波形图。
在波形图中，包括了母线电压VDC的波形和虚拟母线电压VDC_FLT的波形。
其中，将母线电压的波谷“连接”起来，在内存中生成一个虚拟母线电压，用VDC_FLT表示，VDC_FLT几乎是平直的，然后限制参考电压的输出范围为0到0.866*VDC_FLT，0.866*VDC_FLT为参考电压的上限值，0为参考电压的下限值。只要变频器请求的输出电压限制在0.866*VDC_FLT以内，马达线圈端子均可得到标准的正弦波电压输出。
在本发明实施例中，在电机正常使用的情况下，控制母线电压处于平直状态，使得电压在0到0.866*VDC之间变化，变频器在深度调制可得到线性输出，向马达线圈端子输出稳定的正弦波电压，彻底消除了母线电压波动带来的不稳定现象，一方面可以提高电机的平稳性和效率，另一方面可以大量减少停机故障的出现次数，降低了停机率。
实施例二
本发明实施例描述了配置传递函数的实施流程，详述如下：
采用预配置的一阶低通滤波器，配置传递函数。
参考图3，图3是本发明实施例提供的配置传递函数的原理框图。
其中，在图3中，周期性地采集母线电压VDC，用VDC减去VDC_FLT生成一个电压误差量ERROR，将误差量乘以系数K1或者K2，再累加生成新的输出VDC_FLT，
参考图4，图4是本发明实施例提供的第一传输方框图。
当VDC大于等于VDC_FLT时，S1闭合，S2分开，形成的传递函数为：
一个时间常传递函数是时间常数为1/K1的跟踪器，S是复数频率。
参考图5，图5是本发明实施例提供的第二传输方框图，详述如下：
当VDC小于VDC_FLT时，S2闭合，S1分开，形成如下的传递函数：
传递函数是一个时间常数为1/K2的跟踪器，S是复数频率。
其中，K2和K1可通过系统设定或者手动设定，让K2远大于K1，在充分利用母线电压的前提下，输出虚拟母线电压。
在本发明实施例中，让K2远大于K1，那么滤波器呈现这样的表现：它能快速跟踪至母线直流电压的波谷，慢速跟踪至母线直流电压的波峰，其输出VDC_FLT几乎是一条轻微波动，连接母线电压波谷的直线。一旦生成VDC_FLT，变频器请求的输出电压只要限制在0.866*VDC_FLT以内，均可得到标准的正弦波电压输出。
实施例三
图6是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法步骤S102的实现流程图，详述如下：
在步骤S601中，采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成传递的虚拟母线电压；
在步骤S602中，采用预配置的虚拟母线电压生成模型，根据预配置的传递函数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压，所述虚拟母线电压生成模型包括波峰传递模型和波谷传递模型。
在本发明实施例中，采用波峰传递模型和波谷传递模型，可以很好地抵制母线电压波动，消除母线电压波动带来的不稳定现象。
实施例四
图7是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法中步骤S602的实现流程图，详述如下：
在步骤S701中，当母线电压大于或者等于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波峰传递模型，根据预配置的波峰参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
在步骤S702中，当母线电压小于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波谷传递模型，根据预配置的波谷参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压。
在本发明实施例中，生成虚拟母线电压，可以得到参考电压的输出范围，通过参考电压的输出范围可以稳定地输出正弦波电压。
实施例五
本发明实施例描述了配置波谷传递模型和波峰传递模型较佳的应用流程，详述如下：
配置波谷传递模型和波峰传递模型；
所述波峰传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT+K1*(VDC–VDC_FLT)；
其中，在所述波峰传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，在所述波峰传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K1为波峰参考系数，VDC为母线电压；
所述波谷传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT–K2*(VDC_FLT–VDC)；
其中，在所述波谷传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，在所述波谷传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K2为波谷参考系数，VDC为母线电压。
在本发明实施例中，让K2远大于K1，后续输出VDC_FLT几乎是一条轻微波动，连接母线电压波谷的直线。变频器请求的输出电压只要限制在0.866*VDC_FLT以内，均可得到标准的正弦波电压输出。
实施例六
图8是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的方法在实际应用的较佳实现流程图，详述如下：
S801，采集母线电压得到VDC；
S802，判断VDC–VDC_FLT是否小于0，当小于0时执行步骤S803，当大于或者等于0时，执行步骤S804；
S803，VDC_FLT＝VDC_FLT+K1*(VDC–VDC_FLT)；
S804，VDC_FLT＝VDC_FLT–K2*(VDC_FLT–VDC)。
在本发明实施例中，变频器请求的输出电压只要限制在0.866*VDC_FLT以内，均可得到标准的正弦波电压输出。
实施例七
图9是本发明实施例提供的抵制母线电压波动的装置的结构框图，该装置可以运行于电机中。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
参照图9，该抵制母线电压波动的装置，包括：
母线电压获取模块，用于获取交流市电经整流后输出的母线电压；
虚拟母线电压生成模块，用于采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
限制模块，用于根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围。
在本实施例的一种实现方式中，所述抵制母线电压波动的装置，还包括：
传递函数配置模块，采用预配置的一阶低通滤波器，配置传递函数。
在本实施例的一种实现方式中，所述虚拟母线电压生成模块，还包括：
第一生成模块，用于采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成传递的虚拟母线电压；
第二生成模块，用于采用预配置的虚拟母线电压生成模型，根据预配置的传递函数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压，所述虚拟母线电压生成模型包括波峰传递模型和波谷传递模型。
在本实施例的一种实现方式中，所述第二生成模块，包括：
第一生成单元，用于当母线电压大于或者等于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波峰传递模型，根据预配置的波峰参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
第二生成单元，用于当母线电压小于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波谷传递模型，根据预配置的波谷参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压。
在本实施例的一种实现方式中，所述抵制母线电压波动的装置，还包括：
配置模块，用于配置波谷传递模型和波峰传递模型；
所述波峰传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT+K1*(VDC–VDC_FLT)；
其中，在所述波峰传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，在所述波峰传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K1为波峰参考系数，VDC为母线电压；
所述波谷传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT–K2*(VDC_FLT–VDC)；
其中，在所述波谷传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，
在所述波谷传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K2为波谷参考系数，VDC为母线电压。
本发明实施例提供的装置可以应用在前述对应的方法实施例中，详情参见上述实施例的描述，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种抵制母线电压波动的方法，其特征在于，包括：
获取交流市电经整流后输出的母线电压；
采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围；
所述采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压，具体为：
采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成传递的虚拟母线电压；
采用预配置的虚拟母线电压生成模型，根据预配置的传递函数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压，所述虚拟母线电压生成模型包括波峰传递模型和波谷传递模型；
所述采用预配置的虚拟母线电压生成模型，根据预配置的传递函数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压，具体为：
当母线电压大于或者等于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波峰传递模型，根据预配置的波峰参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
当母线电压小于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波谷传递模型，根据预配置的波谷参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
配置波谷传递模型和波峰传递模型；
所述波峰传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT+K1*(VDC–VDC_FLT)；
其中，在所述波峰传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，
在所述波峰传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K1为波峰参考系数，VDC为母线电压；
所述波谷传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT–K2*(VDC_FLT–VDC)；
其中，在所述波谷传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，
在所述波谷传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K2为波谷参考系数，VDC为母线电压。
2.如权利要求1所述抵制母线电压波动的方法，其特征在于，还包括：
采用预配置的一阶低通滤波器，配置传递函数。
3.一种抵制母线电压波动的装置，其特征在于，包括：
母线电压获取模块，用于获取交流市电经整流后输出的母线电压；
虚拟母线电压生成模块，用于采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成虚拟母线电压；
限制模块，用于根据所述虚拟母线电压，限制参考电压的输出范围；
所述虚拟母线电压生成模块，还包括：
第一生成模块，用于采用预配置的传递函数，快速传递所述母线电压的波谷，慢速传递所述母线电压的波峰，生成传递的虚拟母线电压；
第二生成模块，用于采用预配置的虚拟母线电压生成模型，根据预配置的传递函数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压，所述虚拟母线电压生成模型包括波峰传递模型和波谷传递模型；
所述第二生成模块，包括：
第一生成单元，用于当母线电压大于或者等于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波峰传递模型，根据预配置的波峰参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
第二生成单元，用于当母线电压小于传递的虚拟母线电压时，采用预配置的波谷传递模型，根据预配置的波谷参考系数、所述母线电压以及所述传递的虚拟母线电压，生成虚拟母线电压；
配置模块，用于配置波谷传递模型和波峰传递模型；
所述波峰传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT+K1*(VDC–VDC_FLT)；
其中，在所述波峰传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，
在所述波峰传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K1为波峰参考系数，VDC为母线电压；
所述波谷传递模型为：
VDC_FLT＝VDC_FLT–K2*(VDC_FLT–VDC)；
其中，在所述波谷传递模型的左侧中，VDC_FLT为虚拟母线电压，
在所述波谷传递模型的右侧中，VDC_FLT为传递的虚拟母线电压，K2为波谷参考系数，VDC为母线电压。
4.如权利要求3所述抵制母线电压波动的装置，其特征在于，还包括：
传递函数配置模块，采用预配置的一阶低通滤波器，配置传递函数。
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