CN109525105A - 一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法 - Google Patents

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张燕燕
冯科
徐浩
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Abstract

本发明公开了一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法，通过实时监测变频器母线电压变化情况，采用母线电压构成调节外环，外环输出值与反馈转矩电流构成内环的输入值，把内环的输出值作为系统频率的调节量，及时调整变频器输出频率，从而根据母线电压控制电机转速，以缓解母线电压泵升。本发明能够快速地把母线电压稳定在抑制电压点的水平上。

Description

一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法
技术领域
本发明涉及一种抑制变频器母线电压泵升的方法。
背景技术
目前在大部分工业应用场合，都使用变频器驱动电机，以满足其生产工艺及调速需求。但是在某些领域，比如油田用磕头机、冲床等设备，电机在正常工作过程中，时而处于电动状态，时而处于再生状态，并且变频器在减速过程中，当减速时间较短时，电机也处于再生状态。
在不使用变频器的情况下，所馈电能可以直接回馈电网，但使用普通两象限变频器后，其再生能量只能回馈到变频器电容组，从而引起变频器母线电压泵升，可能造成变频器过压保护或者直接损坏变频器电容组，影响正常生产。
针对变频器母线电压泵升问题，现有技术中的处理方法主要是增大电容组容量、采用四象限变频器、增加能耗制动单元或者增加回馈单元等。但上述方法都会增加设备成本，采用能耗制动单元更是额外损耗电能。
发明内容
本发明提出了一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其目的在于：在不增加设备额外成本的情况下，解决设备在运行生产过程中因电机馈能引起变频器母线电压泵升的问题。
本发明技术方案如下：
一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于：实时监测变频器母线电压变化情况，根据母线电压控制电机转速，以缓解母线电压泵升。
作为本发明的进一步改进，该方法的具体步骤为：
步骤1、根据变频器已有的母线电压检测电路，通过AD转换检测出当前母线电压，然后经过滤波处理得出当前实时母线电压V_dc；
步骤2、根据变频器电容组耐压等级，设置抑制电压点V_ref；
步骤3、判断实时母线电压V_dc是否大于抑制电压点V_ref，如果成立则执行步骤4，否则结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的检测调节；
步骤4、计算抑制电压点V_ref与实时母线电压V_dc的差值V_delta，将V_delta送入电压PI调节器，对电压进行调节，电压PI调节器的输出值为Iq_ref；
步骤5、采样电机的反馈电流并经过坐标变换，得到在旋转坐标系下的转矩电流Iq_fdb，当电机处于发电状态时，所述转矩电流Iq_fdb即为再生转矩电流；
步骤6、将电压环输出值Iq_ref与转矩电流Iq_fdb做差，得Iq_delta；
步骤7、设有电流PI调节器，根据实时母线电压V_dc的单位时间变化率△V_dc，调整电流PI调节器的响应速度；
步骤8、将转矩电流差值Iq_delta送入电流PI调节器，将电流PI调节器的输出值Frq_delta作为系统频率的调节步长；
步骤9、通过Frq_delta调整系统输出频率，使输出频率接近电机实际频率，从而达到限制母线电压的目的；
步骤10、然后结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的实时检测调节。
作为本发明的进一步改进：电机减速过程中，若调节步长Frq_delta大于由减速时间得出的调节步长Frq_delta’，则按照减速调节步长Frq_delta’调整输出频率，防止减速时间小于所设定减速时间。
作为本发明的进一步改进：步骤7中，当母线电压变化率△V_dc增大时增大电流PI调节器比例系数，反之则减小电流PI调节器比例系数。
作为本发明的进一步改进：所述电压PI调节器带有前馈控制：根据实时母线电压V_dc计算出单位时间变化率△V_dc，计算前馈调节输出FFD_out=△V_dc * K_ffd，所述K_ffd为前馈控制系数，将FFD_out累加到电压PI调节器中，以使电压PI调节器针对母线电压突变做出快速响应。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：采用母线电压构成调节外环，外环输出值与反馈转矩电流构成内环的输入值，把内环的输出值作为系统频率的调节量，及时调整变频器输出频率，从而快速地把母线电压稳定在抑制电压点的水平上。
附图说明
图1为本发明方法的控制框架图。
图2为本发明方法的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其主体思路是，实时监测变频器母线电压变化情况，根据母线电压控制电机转速，以缓解母线电压泵升。
如图1和2，本方法的具体步骤为：
步骤1、根据变频器已有的母线电压检测电路，通过AD转换检测出当前母线电压，然后经过滤波处理得出当前实时母线电压V_dc；
步骤2、根据变频器电容组耐压等级，设置抑制电压点V_ref；检查程序中预设的Run_flag变量，如果为真，则继续执行以下步骤以启动电压泵升抑制功能；
步骤3、判断实时母线电压V_dc是否大于抑制电压点V_ref，如果成立则执行步骤4，否则结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的检测调节；
步骤4、计算抑制电压点V_ref与实时母线电压V_dc的差值V_delta，将V_delta送入电压PI调节器，对电压进行调节，电压PI调节器的输出值为Iq_ref；
优选的，所述电压PI调节器带有前馈控制，前馈控制主要针对母线电压突变做出快速响应，避免母线电压冲击过高，具体方式为：根据实时母线电压V_dc计算出单位时间变化率△V_dc0,计算前馈调节输出FFD_out=△V_dc * K_ffd，其中K_ffd为前馈控制系数，将FFD_out累加到电压PI调节器中；
步骤5、采样电机的反馈电流并经过坐标变换，得到在旋转坐标系下的转矩电流Iq_fdb，当电机处于发电状态时，所述转矩电流Iq_fdb即为再生转矩电流；
步骤6、将电压环输出值Iq_ref与转矩电流Iq_fdb做差，得Iq_delta；
步骤7、设有电流PI调节器，根据实时母线电压V_dc的单位时间变化率△V_dc，当母线电压变化率△V_dc增大时增大电流PI调节器的比例系数，反之则减小电流PI调节器的比例系数，调整电流PI调节器的响应速度；
步骤8、将转矩电流差值Iq_delta送入转矩环的电流PI调节器，将电流PI调节器的输出值Frq_delta作为系统频率的调节步长；
步骤9、通过Frq_delta调整系统输出频率，使输出频率接近电机实际频率，从而达到限制母线电压的目的；
步骤10、结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的实时检测调节。
电机减速过程中，若调节步长Frq_delta大于由减速时间得出的调节步长Frq_delta’，则按照减速调节步长Frq_delta’调整输出频率，防止减速时间小于所设定减速时间。

Claims (5)

1.一种快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于：实时监测变频器母线电压变化情况，根据母线电压控制电机转速，以缓解母线电压泵升。
2.如权利要求1所述的快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤1、根据变频器已有的母线电压检测电路，通过AD转换检测出当前母线电压，然后经过滤波处理得出当前实时母线电压V_dc；
步骤2、根据变频器电容组耐压等级，设置抑制电压点V_ref；
步骤3、判断实时母线电压V_dc是否大于抑制电压点V_ref，如果成立则执行步骤4，否则结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的检测调节；
步骤4、计算抑制电压点V_ref与实时母线电压V_dc的差值V_delta，将V_delta送入电压PI调节器，对电压进行调节，电压PI调节器的输出值为Iq_ref；
步骤5、采样电机的反馈电流并经过坐标变换，得到在旋转坐标系下的转矩电流Iq_fdb，当电机处于发电状态时，所述转矩电流Iq_fdb即为再生转矩电流；
步骤6、将电压环输出值Iq_ref与转矩电流Iq_fdb做差，得Iq_delta；
步骤7、设有电流PI调节器，根据实时母线电压V_dc的单位时间变化率△V_dc，调整电流PI调节器的响应速度；
步骤8、将转矩电流差值Iq_delta送入电流PI调节器，将电流PI调节器的输出值Frq_delta作为系统频率的调节步长；
步骤9、通过Frq_delta调整系统输出频率，使输出频率接近电机实际频率，从而达到限制母线电压的目的；
步骤10、然后结束当前循环，返回步骤1开始下一循环的实时检测调节。
3.如权利要求2所述的快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于：电机减速过程中，若调节步长Frq_delta大于由减速时间得出的调节步长Frq_delta’，则按照减速调节步长Frq_delta’调整输出频率，防止减速时间小于所设定减速时间。
4.如权利要求2所述的快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于：步骤7中，当母线电压变化率△V_dc增大时增大电流PI调节器比例系数，反之则减小电流PI调节器比例系数。
5.如权利要求2至4任一所述的快速抑制变频器母线电压泵升的方法，其特征在于所述电压PI调节器带有前馈控制：根据实时母线电压V_dc计算出单位时间变化率△V_dc，计算前馈调节输出FFD_out=△V_dc * K_ffd，所述K_ffd为前馈控制系数，将FFD_out累加到电压PI调节器中，以使电压PI调节器针对母线电压突变做出快速响应。
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