CN109617495A - 一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法及装置，其中，装置包括CPU、整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，所述整流器的输出端与滤波器的输入端电连接，滤波器的输出端与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与变频驱动器的输入端电连接，变频驱动器的输出端与电机电连接，所述电机上安装有用于检测转速的编码器，所述编码器与CPU的信号端连接，所述CPU的信号控制端分别与降压电路和变频驱动器的信号输入端连接。本发明通过调整动态调节母线电压的方式，在启动和低速运行的时候使用较低的母线电压，达到设定的速度以后设置为正常工作的母线电压。

Description

一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法及装置
技术领域
本发明涉及变频器技术领域，具体为一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法及装置。
背景技术
目前降低电机噪声的电气方法有如下的方式：
1）提高变频器载波频率，但是如果载波频率设置过高，又会对其他的设备造成干扰，同时提高载波频率，也降低了变频器的工作效率。
2）加装输入输出电抗器，减少变频器高次谐波谐波，这样会显著增加成本，效果也有限。
本发明通过动态调整母线电压的方式，降低了启动和低转速条件下的电机噪声，在高转速的时候也能满负载运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，硬件包括CPU以及依次电连接的整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，方法包括如下步骤：
S1、通过CPU读取电机的转速-母线电压对应表；
S2、通过CPU分别采集滤波器输出端的输出电压Ud1、变频驱动器的母线电压Ud2、变频驱动器的输出电流以及电机的转速，若电机处于启动状态，设置一个启动母线电压设定值，执行步骤S5；若电机不是处于启动状态，执行步骤S3；
S3、若当前电机的转速大于低速速度设定值，设置一个最大母线电压设定值，执行步骤S5；若当前电机的转速小于低速速度设定值，执行步骤S4；
S4、通过插值方式计算出目标母线电压设定值，接着，执行步骤S5；
S5、CPU的PI控制器根据母线电压设定值和测量值，调整降压电路PWM和变频驱动器PWM的占空比，从而控制实际的母线电压。
优选的，所述降压电路采用不隔离的Buck降压电路。
优选的，所述CPU通过编码器检测电机的转速。
优选的，所述CPU通过第一电压信号采集电路采集滤波器的输出端的输出电压Ud1。
优选的，所述CPU通过第二电压信号采集电路采集变频驱动器的输入端的母线电压Ud2。
一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置，包括CPU、整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，所述整流器的输出端与滤波器的输入端电连接，滤波器的输出端与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与变频驱动器的输入端电连接，变频驱动器的输出端与电机电连接，所述电机上安装有用于检测转速的编码器，所述编码器与CPU的信号端连接，所述滤波器的输出端通过第一电压信号采集电路与CPU的第一信号采集通道AD1连接，所述变频驱动器的输入端通过第二电压信号采集电路与CPU的第二信号采集通道AD2连接，所述变频驱动器通过电流信号采集电路与CPU的信号采集通道连接，所述CPU的信号控制端分别与降压电路和变频驱动器的信号输入端连接。
优选的，所述降压电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1和输出电容C1，所述输出电容C1的接地端分别与二极管D1的正极、滤波器的输出接地端以及变频驱动器的输入接地端连接，所述输出电容C1的另一端分别与变频驱动器的输入火线端和电感L1的右端连接，电感L1的另一端分别与二极管D1的负极和开关管Q1的右端连接，开关管Q1的左端连接火线端，开关管Q1的信号控制端与CPU的信号控制端连接。
优选的，所述电机采用Y型三相异步电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的关键点是高母线电压产生的高次谐波分量多，在低转速的时候特别明显（这个时候电机的机械噪声比较低）；但是变频器的输入电压往往是固定的，本发明通过调整动态调节母线电压的方式，在启动和低速运行的时候使用较低的母线电压，达到设定的速度以后设置为正常工作的母线电压。
附图说明
图1为一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置的电路原理图；
图2为一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置中降压电路的具体原理图；
图3为一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法流程图。
图中：1-整流器，2-滤波器，3-降压电路，4-变频驱动器，5-电机，6-CPU。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，硬件包括CPU以及依次电连接的整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，方法包括如下步骤：
S1、通过CPU读取电机的转速-母线电压对应表；
S2、通过CPU分别采集滤波器输出端的输出电压Ud1、变频驱动器的母线电压Ud2、变频驱动器的输出电流以及电机的转速，若电机处于启动状态，设置一个启动母线电压设定值，执行步骤S5；若电机不是处于启动状态，执行步骤S3；
S3、若当前电机的转速大于低速速度设定值，设置一个最大母线电压设定值，执行步骤S5；若当前电机的转速小于低速速度设定值，执行步骤S4；
S4、通过插值方式计算出目标母线电压设定值，接着，执行步骤S5；
S5、CPU的PI控制器根据母线电压设定值和测量值，调整降压电路PWM和变频驱动器PWM的占空比，从而控制实际的母线电压。
其中，所述降压电路采用不隔离的Buck降压电路；所述CPU通过编码器检测电机的转速；所述CPU通过第一电压信号采集电路采集滤波器的输出端的输出电压Ud1；所述CPU通过第二电压信号采集电路采集变频驱动器的输入端的母线电压Ud2。
一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置，包括CPU、整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，所述电机采用Y型三相异步电机，所述整流器的输出端与滤波器的输入端电连接，滤波器的输出端与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与变频驱动器的输入端电连接，变频驱动器的输出端与电机电连接，所述电机上安装有用于检测转速的编码器，所述编码器与CPU的信号端连接，所述滤波器的输出端通过第一电压信号采集电路与CPU的第一信号采集通道AD1连接，所述变频驱动器的输入端通过第二电压信号采集电路与CPU的第二信号采集通道AD2连接，所述变频驱动器通过电流信号采集电路与CPU的信号采集通道连接，采集到的输出电压为Ud1，所述CPU的信号控制端分别与降压电路和变频驱动器的信号输入端连接，采集到的母线电压为Ud2。
其中，所述降压电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1和输出电容C1，所述输出电容C1的接地端分别与二极管D1的正极、滤波器的输出接地端以及变频驱动器的输入接地端连接，所述输出电容C1的另一端分别与变频驱动器的输入火线端和电感L1的右端连接，电感L1的另一端分别与二极管D1的负极和开关管Q1的右端连接，开关管Q1的左端连接火线端，开关管Q1的信号控制端与CPU的信号控制端连接。
当开关管Q1闭合的时候，电流开始流过输出端，电压稳定上升，当电压达到预定的极限的时候，CPU把开关管Q1关闭，因为电感的电流不能突变，电流通过二极管D1继续向负载输出电流，直到开关再次闭合。这个循环不断重复，CPU通过PI控制，调整母线电压到预设定的数值。
本发明的工作原理是：硬件上：本发明采用不隔离的降压电路的原因是电路简单，效率高，在需要最大输出的情况下可以直接开通开关管，损耗极低；CPU采集滤波器的输出电压Ud1，根据当前的电机状态，如果是启动或者低转速状态下，通过Buck降压电路降低输入到变频器的母线电压Ud2, CPU通过采集的Ud2反馈电压，采用PI（比例积分）控制，根据调节PWM的占空比，从而实现输出电压的稳定控制。
软件上：系统启动的时候将会读取转速-母线电压对应表，然后检查当前的运行状态，如果系统处于启动状态，将会根据软件的配置设置一个目标母线电压。当系统在运行模式的时候，如果目标转速大于低速速度设定值，软件将会设置一个最大的母线电压设置值，这个时候，PWM将会输出一个占空比100%的波形，开关管相当于直通。
当系统处于低转速的时候，为了降低母线电压的波动，目标母线电压将通过插值方式计算出来。
PI控制器根据设定的母线电压和测量值，调整PWM的占空比，控制实际的母线电压。
根据电机的特性，用户可以调节转速-母线电压对应表和启动母线电压设置值，更好的匹配电机的特性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，硬件包括CPU以及依次电连接的整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，其特征在于：方法包括如下步骤：
S1、通过CPU读取电机的转速-母线电压对应表；
S2、通过CPU分别采集滤波器输出端的输出电压Ud1、变频驱动器的母线电压Ud2、变频驱动器的输出电流以及电机的转速，若电机处于启动状态，设置一个启动母线电压设定值，执行步骤S5；若电机不是处于启动状态，执行步骤S3；
S3、若当前电机的转速大于低速速度设定值，设置一个最大母线电压设定值，执行步骤S5；若当前电机的转速小于低速速度设定值，执行步骤S4；
S4、通过插值方式计算出目标母线电压设定值，接着，执行步骤S5；
S5、CPU的PI控制器根据母线电压设定值和测量值，调整降压电路PWM和变频驱动器PWM的占空比，从而控制实际的母线电压。
2.根据权利要求1所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，其特征在于：所述降压电路采用不隔离的Buck降压电路。
3.根据权利要求1所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，其特征在于：所述CPU通过编码器检测电机的转速。
4.根据权利要求1所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，其特征在于：所述CPU通过第一电压信号采集电路采集滤波器的输出端的输出电压Ud1。
5.根据权利要求1所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的方法，其特征在于：所述CPU通过第二电压信号采集电路采集变频驱动器的输入端的母线电压Ud2。
6.一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置，其特征在于：包括CPU、整流器、滤波器、降压电路、变频驱动器和电机，所述整流器的输出端与滤波器的输入端电连接，滤波器的输出端与降压电路的输入端电连接，所述降压电路的输出端与变频驱动器的输入端电连接，变频驱动器的输出端与电机电连接，所述电机上安装有用于检测转速的编码器，所述编码器与CPU的信号端连接，所述滤波器的输出端通过第一电压信号采集电路与CPU的第一信号采集通道AD1连接，所述变频驱动器的输入端通过第二电压信号采集电路与CPU的第二信号采集通道AD2连接，所述变频驱动器通过电流信号采集电路与CPU的信号采集通道连接，所述CPU的信号控制端分别与降压电路和变频驱动器的信号输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置，其特征在于：所述降压电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1和输出电容C1，所述输出电容C1的接地端分别与二极管D1的正极、滤波器的输出接地端以及变频驱动器的输入接地端连接，所述输出电容C1的另一端分别与变频驱动器的输入火线端和电感L1的右端连接，电感L1的另一端分别与二极管D1的负极和开关管Q1的右端连接，开关管Q1的左端连接火线端，开关管Q1的信号控制端与CPU的信号控制端连接。
8.根据权利要求6所述的一种通过动态调节母线电压降低变频器噪声的装置，其特征在于：所述电机采用Y型三相异步电机。
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