CN111756303A - 变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法。其中，变频器输出电压的控制方法包括:在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；在所述输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。本申请所提供的变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法，其可以较佳的避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

Description

变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法

技术领域

本发明涉及变频器控制技术领域，尤其涉及一种变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

变频器是控制电机运转的常用设备，其可通过整流、滤波、逆变等一系列操作，调整输出的电压和频率，以适应负载变化对电机的电压需求。

变频器的输出电压，即为电机的电源电压。欲使变频器实现对电机的控制，该电源电压不能超过变频器的输入电压。然而，负载变化会导致电机的电源电压随之变化。例如，当负载在短时间内快速增大时，电机为维持相对应的输出扭矩，以承受该突增的负载，则其电源电压需相应的增大。如此，将可能导致该电源电压超过变频器的输入电压，变频器失去对电机的控制。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法，其可以较佳的避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种变频器输出电压的控制方法，包括以下步骤:

在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

在所述输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

一种变频器，所述变频器包括处理器、以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：

在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

一种变频器，包括:

负载转矩提升模块，用于在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

d轴电流施加模块，用于在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

一种真空系统的控制方法，所述真空系统包括变频器、马达、以及真空泵；所述真空泵连通有真空室；所述真空室具有用于开放进气的阀门；在该真空系统的控制方法中，所述变频器通过如上任一实施方式所述的控制方法控制所述马达运转。

有益效果：

本发明实施例的控制变频器输出电压的方法，通过获取变频器的输出电压，并以该输出电压是否增大至对应的电压预设阈值以上作为引入d轴电流Id的判断时机。从而，d轴电流Id可以与q轴电流Iq一起配合作用，降低变频器的输出电压，使变频器的输出电压不至于超过输入电压。由此，避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的变频器由于负载突入而导致输出电压上升但仍小于输入电压进而变频器仍能对电机执行正常控制时的曲线图；

图2为现有技术的变频器由于负载突入而导致输出电压上升至超过输入电压进而导致变频器无法再对电机执行正常控制时的曲线图；

图3A为变频器对电机执行正常控制时的电机矢量图；

图3B为电机的负载增大导致变频器的输出电压大于输入电压时的电机矢量图；

图3C为电机的负载增大导致变频器的输出电压大于输入电压时引用本发明实施例的d轴电流后的电机矢量图；

图4A为与图3A相对应的电机电流与变频器的q轴电流之间的示意图；

图4B为与图3B相对应的电机电流与变频器的q轴电流之间的示意图；

图4C为与图3C相对应的电机电流与变频器的q轴电流之间的示意图；

图5A为实施本发明第一较佳实施例的控制变频器输出电压的方法后变频器的输出电压与输入电压之间的曲线图；

图5B为图5A中的局部放大示意图；

图6A为实施本发明第二较佳实施例的控制变频器输出电压的方法后变频器的输出电压与输入电压之间的曲线图；

图6B为图6A中的局部放大示意图；

图7为实施本发明第三较佳实施例的控制变频器输出电压的方法后变频器的输出电压与输入电压之间的曲线图；

图8为本发明第一较佳实施例的控制变频器输出电压的方法的流程图；

图9为本发明第一较佳实施例的变频器的模块示意图；

图10为本发明实施例的真空系统的模块图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以真空系统为例进行说明。该真空系统包括顺次连接的变频器、电机(马达)以及真空泵。真空泵连通真空室，真空室配置有用于开放进气的阀门。电机驱动真空泵运转，使真空室内的气体通过真空泵排出，或者将真空室内的气体在真空泵内部蓄积等方式，使真空室维持预定真空度。

当阀门打开时，真空室内欲维持相同的真空度，则电机的负载将会上升。如此，变频器的输出电压也上升。如图1所示，在一种情形下，当变频器的输出电压上升，但仍低于输入电压时，则变频器仍可以对电机实现正常的控制。而如图2所示，在另一种情形中，当变频器的输出电压上升至超过其输入电压时，则变频器则会失去对电机的控制。此时，变频器将停止输出电压，电机停转。

有鉴于此，本发明实施例中提供了一种变频器及其输出电压的控制方法、真空系统的控制方法，其可以较佳的避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

如图8所示，本发明实施例中提供的一种控制变频器输出电压的方法，包括如下步骤：

S101、在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值。其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩。所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩。

S102、在所述输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流。所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下。其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

本发明实施例所提供的控制变频器输出电压的方法，通过获取变频器的输出电压，并以该输出电压是否增大至对应的电压预设阈值以上作为引入d轴电流Id的判断时机。从而，d轴电流Id可以与q轴电流Iq一起配合作用，降低变频器的输出电压，使变频器的输出电压不至于超过输入电压。由此，避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

同时，通过判断q轴电流Iq是否增大至所对应的第一预定值以上作为逐渐提升转矩限制值的判断时机，通过将第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值，便于降低在负载突入情况下(例如真空系统中大气开关开启的情况下)输出电压的增长率，从而在输出电压超过电压设定阈值时形成更多的时间加载d轴电流Id，进一步降低变频器输出电压超出其输入电压而引起失调问题的产生。

如图3A至图3C所示，在电机中，与磁极轴线相合称为纵轴，也叫直轴或d轴。与磁极轴线垂直称为横轴，也叫交轴或q轴。

在电枢绕组有电流时，将产生电枢反应。电枢反应有纵轴电枢反应和横轴电枢反应。其中，产生纵轴电枢反应的电流为纵轴电流，即d轴电流Id。产生横轴电枢反应的电流称为横轴电流，也即q轴电流Iq。

如图4A至图4C所示，在电机矢量图中，可以把电流分解为两个部分：与电势同向的称为d轴电流Id，与电势垂直的称为q轴电流Iq。

在电气参数增大至对应的设定阈值以上时，则变频器的输出电压已经接近其输入电压。此时，向变频器加载d轴电流Id。

在本实施例中，d轴电流Id与q轴电流Iq的方向垂直，极性相反。具体的，在图4A至图4C中，q轴电流Iq为正，d轴电流Id为负。

d轴电流Id与q轴电流Iq配合，使得变频器的输出电压V(out)不超过其输入电压V(in)。具体可以为，d轴电流Id与q轴电流Iq通过矢量运算，使变频器的输出电压V(out)降低至其输入电压V(in)以下。

如图3A至图3C所示，在电机矢量图中，圆形虚线为变频器的输入电压V(in)。V1为变频器的最大输出电压，对应为电机的电源电压为最大的情形。ω·Ke为诱启电动势，ω为电机转速(单位为krpm)，Ke为反电动势常数(单位为V/krpm)。ωLqIq和ωLdId分别为q轴电感电压和d轴电感电压，Lq和Ld分别为q轴电感和d轴电感。RIq和RId分别为q轴损耗电压和d轴损耗电压，R为电阻。

如图3A和图4A所示，当q轴电流Iq与电机电流I1相等时，电机的变频器的最大输出电压不超过变频器的输入电压V(in)。此时，变频器仍可以对电机正常控制。

如图3A和图3B所示，在没有d轴电流Id介入的情况下，诱启电动势ω·Ke、q轴损耗电压RIq、q轴电感电压ωLqIq的矢量和与变频器的最大输出电压相等。

如图3B和图4B所示，当电机的负载增加，导致q轴电流Iq增大。此时，q轴损耗电压RIq、q轴电感电压ωLqIq均增大。从而，诱启电动势ω·Ke、q轴损耗电压RIq、q轴电感电压ωLqIq的矢量和，即变频器的最大输出电压将超过变频器的输入电压V(in)。此时，变频器将失去对电机的控制。

如图3C和图4C所示，当变频器出现如图3B所示意的情况时，向变频器加载d轴电流Id。则d轴电流Id与q轴电流Iq一起，通过矢量运算，使变频器的最大输出电压，重新回归或降低至变频器的输入电压V(in)以下。

如图3C所示，在有d轴电流Id介入的情况下，诱启电动势ω·Ke、q轴损耗电压RIq、q轴电感电压ωLqIq、d轴损耗电压RId、d轴电感电压ωLdId的矢量和与变频器的最大输出电压相等。

如上述，本实施例中可以通过监控变频器的输出电压V(out)或者q轴电流Iq的大小，来判断是否向变频器加载d轴电流Id。

如图5A和图5B所示，在本发明第一较佳实施例中，当电气参数为变频器的q轴电流Iq时，对应的用于判断的设定阈值为第一预定值Iq1。由上文可知，电流可直接检测得到，而无需电压那样由检测到的电流进行换算得到。因此，检测到的q轴电流值与实际电流值基本不存在滞后问题。

也就是说，当变频器的输出电压V(out)达到电压设定阈值V1，向变频器加载(施加)d轴电流Id。或者，也可以说，将变频器的输出电压V(out)达到电压设定阈值V1作为向变频器加载d轴电流Id的判断条件。

在本实施例中，电压设定阈值V1可根据实际情况进行设定，例如可根据变频器的型号、规格不同，而适配性变化，本发明实施例对此不作限定。优选的，电压设定阈值V1小于变频器的输入电压V(in)。

在一个具体的实施例中，电压设定阈值V1可以为在变频器能够对电机执行正常控制的前提下，变频器的最大输出电压(如图3A所示意的情形)。在如图5A所示的实施例中，在大气连通开关处于开启状态下，变频器的输出电压V(out)与电压设定阈值V1相等，而在大气连通开关处于关闭状态下，变频器的输出电压V(out)低于压设定阈值V1，与电压设定阈值V1有较大差距。

实际中，电压设定阈值V1小于变频器的输入电压V(in)。为了充分发挥变频器的性能，作为电压设定阈值V1的变频器的最大输出电压优选接近或略小于变频器的输入电压V(in)。例如，变频器的最大输出电压为其输入电压V(in)的95％左右。

进一步地，在该实施例中，d轴电流Id与q轴电流Iq相配合，变频器的输出电压V(out)下降至电压设定阈值V1以下。由于电压设定阈值V1小于变频器的输入电压V(in)，那么变频器的输出电压V(out)自然也小于变频器的输入电压V(in)。

由于实际上，变频器的输出电压V(out)是通过检测电流后换算得来的。因此，通过变频器的输出电压V(out)作为判断条件，在时间上会稍有滞后。即变频器在检测到电流之后，才能计算得到输出电压V(out)。因此，通过上述方式获得的变频器的输出电压V(out)比实际输出电压要滞后。因此，预定时间t为获取变频器输出电压V(out)的响应时间。

在本实施例中，随着负载的增加，变频器的实际负载转矩也会提升，相应的，变频器会增加输出电压V(out)。在变频器中，变频器通过转矩限制值来限制变频器的实际负载转矩。在实际负载转矩超出转矩限制值的情况下，变频器会降低输出电压。

如图5A、图5B所示，变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应第二负载的第二实际负载转矩。其中，第一负载和第二负载可以对应变频器所驱动马达的两种工作状态，例如，在图5A所示实施例中，第一实际负载转矩对应大气连通开关关闭状态，第二实际负载转矩对应大气连通开关开启状态，在大气连通开关开启时，第一实际负载转矩提升至第二实际负载转矩。

结合参阅图5A、图5B。在输出电压V(out)超出电压设定阈值V1时开始加载d轴电流Id，如输出电压增长过快，则有可能还未加载完毕d轴电流时输出电压V(out)超出输入电压V(in)而引起失调问题。从而通过将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值，来降低输出电压V(out)在负载突入时的增长率，延长输出电压V(out)从超出电压设定阈值V1至到达输入电压V(in)的时长，保证在该时长内d轴电流可以加载完毕，从而可以有效地避免输出电压超出输入电压V(out)而引起失调问题，进一步降低失调的几率。

在本实施例中，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值，而不是瞬时提升至第二转矩限制值。其中，第一转矩限制值可以在预设时间中提升至第二转矩限制值，其逐渐增长的形式可以为线性增长、也可以为其他渐增函数形式的增长，本申请并不作限制。

具体的，为具有更多的加载时间，保证d轴电流在输出电压V(out)达到输入电压V(in)前能够加载完毕，所述第一转矩限制值提升至所述第二转矩限制值的增长率可以小于所述第一实际负载转矩提升至第二实际负载转矩的增长率。优选的，在将第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值的步骤中，所述第一转矩限制值按照预定增长率线性提升至所述第二转矩限制值。其中，所述输出电压的增长率小于恒定转矩限制值下的输出电压的增长率。恒定转矩限制值下仅依靠输出电压超出电压设定阈值V1的判断条件进行d轴电流的施加。

在本实施例中，如图5A、图5B所示，该变频器的输出电压用于驱动真空泵。真空系统具有大气连通开关(阀门)，在大气连通开关的开启和关闭分别对应负载的突入以及卸除，相对应的对应第一实际负载转矩和第二负载转矩。

在将阀门(大气连通开关)打开时，负载突入，输出电压V(out)增加，第一实际负载转矩逐渐增大，直至实际负载转矩达到负载转矩限制值，此时，输出电压V(out)达到第一局部电压最大值V1(top1)，该峰值V1(top1)小于电压设定阈值V1。在该过程中，负载转矩限制值在提升，直至负载转矩限制值达到实际负载转矩。由于该过程中实际负载转矩处于超过负载转矩限制值的状态，输出电压V(out)降低直至达到最低峰值V1(bottom)。

随着负载转矩限制值的继续增加直至超过实际负载转矩，由于负载转矩限制值已经超过实际负载转矩，输出电压V(out)由V1(bottom)开始增加。在变频器的输出电压V(out)增大达到电压设定阈值V1时，开始施加d轴电流Id。在变频器的输出电压V(out)增大至电压设定阈值V1后的预定时间t内，变频器的输出电压V(out)继续增大至第二局部电压最大值V1(top2)。第二局部电压最大值V1(top2)介于电压设定阈值V1与变频器的输入电压V(in)之间。

虽然在预定时间t内，变频器的实际输出电压已经超过电压设定阈值V1。但由于变频器的输出电压V(out)的检测值滞后于实际输出电压。因此，在预定时间t内，至变频器的实际输出电压达到第二局部电压最大值V1(top2)之前，d轴电流Id尚未加载至变频器。这也是变频器的输出电压V(out)在超过电压设定阈值V1后，仍持续上升的原因。

而一旦检测到变频器的输出电压V(out)超过电压设定阈值V1后，将d轴电流Id加载至变频器中，变频器的输出电压V(out)随后下降。

也就是说，d轴电流Id于变频器的输出电压V(out)在持续增大至电压设定阈值V1后的预定时间t，才被加载至变频器中。或者，d轴电流Id于变频器的输出电压V(out)超过电压设定阈值V1并到达第二局部电压最大值V1(top2)时，方被加载至变频器中。随后，如图5B所示，变频器的输出电压V(out)由第二局部电压最大值V(out)逐渐下降至电压设定阈值V1以下(包括下降到电压设定阈值V1)。

虽然d轴电流Id的值越大，可以使得变频器的输出电压V(out)降的越低，其越不容易超过输入电压V(in)。但变频器的输出电压V(out)作为电机的电源电压，还要满足电机所拖动的负载要求。因此，d轴电流Id的值，既要使变频器的输出电压V(out)降低至输入电压V(in)以下，又不能使变频器的输出电压V(out)降的过低。从而，不同情形下，d轴电流Id的值可能是不同的。

通常情况下，d轴电流Id的值与电机电流I1相关联。具体可以为，d轴电流Id为电机电流I1的-80％。由于不同电机的特性不同，因此d轴电流Id可以根据不同的电机进行适配性调整或变化，本发明实施例对此不作限定。

d轴电流Id的加载方式可以为升值加载，也可以是定值加载。其中，升值加载可以为d轴电流Id的值由0开始逐渐增加至稳定值的加载方式。则变频器的输出电压V(out)由第二局部电压最大值V1(top2)逐渐下降，直至降至电压设定阈值V1以下。如图5B所示意的即为该种加载方式。

而定值加载可以为d轴电流Id的值由0突变至一定值的加载方式。则变频器的输出电压V(out)可以由第二局部电压最大值V1(top2)短时间内快速下降至电压设定阈值V1以下。

由于不同情形下，d轴电流Id的值也是不同的。因此，d轴电流Id的值的计算也需要相应的时间(一般情况下，在100ms以上)。而计算应该加载的d轴电流Id的值的这段时间内，变频器的输出电压V(out)仍会继续上升，有可能会超过输入电压(in)。因此，d轴电流Id优选可采用升值加载的方式。

请参阅图6A和图6B。在本申请第二较佳实施例中，为在防止马达失调的同时降低耗能，达到省电节能的目的，在所述q轴电流Iq增大至第一预定值以上时，将所述变频器的第一目标速度提升至第二目标速度。所述目标速度可以用于调整所述马达的实际转速，其对应图中变频器的速度指令。

第一目标速度可以对应第一负载，第二目标速度可以对应第二负载。第一目标速度可以瞬时变化值第二目标速度。变频器在负载转矩限制值变化的情况下其实际速度经过短暂变化直至达到第二目标速度。在运行稳定的状态下，变频器的实际速度在第一目标速度下运行。第一目标速度对应低负载下马达的转速，在第一目标速度下马达的转速即可满足负载的需求，第二目标速度可以对应高负载下马达的转速，以满足高负载的要求。

请对比查看图5A、图5B和图6A、图6B。其中，图5A、图5B的目标速度(速度指令)维持不变，在第一负载下依然输出较高的输出电压V(out)，马达在高转速下运转，而在图6A、图6B中，在第一目标速度下变频器的输出电压V(out)降低，以此使得马达的转速在第一目标速度下运行，并满足大气开关关闭下的抽真空需求，如此可以降低系统用电量，节省耗能。

在本第二实施例中，为进一步降低能耗，在负载卸除后可以将第二目标速度恢复至第一目标速度，避免马达高转速运行。具体的，在所述q轴电流Iq降低至第二预定值以下时，将所述变频器的第二目标速度降低至第一目标速度。为使得马达的运转稳定，在所述q轴电流Iq降低至第二预定值时起第三预定时间t3后，将所述变频器的第二目标速度降低至第一目标速度。

请参阅图7，在本申请第三较佳实施例中，在q轴电流Iq增大至第一预定值时起第四预定时间t4后，将第一负载转矩限制值提升至第二负载转矩限制值。在本实施中，可以在所述q轴电流Iq增大至第一预定值以上的时刻，将所述变频器的第一目标速度提升至第二目标速度。其中，第一目标速度所对应的输出电压V(out)较低，从而输出电压V(out)提升至超出输出电压V(out)的时间较长，如此，提升负载转矩限制值的时机可以向后延迟第四预定时间。

此外，如图3C和图4C所示，d轴电流Id的引入虽然能够降低变频器的输出电压V(out)，但会增大电机电流I1。从而，变频器的耗电量会增大。

有鉴于此，如图5A、图6A、图7所示，在负载卸除后，负载降低，负载转矩限制值在第一负载转矩限制值下即可维持系统正常运转。相应的，在所述q轴电流降低至第二预定值以下时，将第二负载转矩限制值降低至第一负载转矩限制值。为了使得马达的运转更加稳定，在所述q轴电流降低至第二预定值时起第一预定时间后，将第二负载转矩限制值降低至第一负载转矩限制值。

在所述q轴电流Iq降低到第二预定值以下时，停止施加d轴电流Id。这样，d轴电流Id的引入已经达到降低变频器输出电压V(out)的目的后，再撤去d轴电流Id，降低变频器的耗电量，实现节能。为使得马达的运转更加稳定，在q轴电流降低至第二预定值时起第二预定时间后，停止施加d轴电流。

在本实施例中，第一预定值Iq1、第二预定值Iq2的决定方式可以为，只要比负载突入时变频器的q轴电流Iq的幅度大即可。即第一预定值Iq1、第二预定值Iq2大于变频器在其负载增加时所对应的q轴电流Iq的幅度。

由于q轴电流Iq为交变电流，其具有振动幅值，即最大值。则第一预定值Iq1只要大于负载突入时(例如大气开关开启的时刻)，变频器的q轴电流Iq的振动幅值即可。一般情况下，第一预定值Iq1大于负载突入时变频器的q轴电流Iq的振动幅值的20％-40％。

在本申请实施例中，第一预定值和第二预定值可以相等，也可以不相等。如图5、图6所示的实施例中，第一预定值和第二预定值相等。其中，所述第一实际负载转矩对应第一q轴电流值；所述第一预定值、第二预定值大于所述第一q轴电流值的幅度。较佳的，所述第一预定值为所述第一q轴电流值的1.2倍至1.4倍。

在本申请实施例中，第一预定时间t1、第二预定时间t2、第三预定时间t3、第四预定时间t4可根据实际工况进行设定，本发明实施例对此不作限定。

在图5、图6所示的实施例中，所述变频器的目标速度维持不变。所述目标速度用于调整所述变频器的实际速度。

本发明实施例的控制变频器输出电压的方法，通过获取变频器的电气参数(q轴电流和输出电压)，并以该电气参数是否增大至对应的预设阈值以上作为引入d轴电流Id的判断时机。从而，d轴电流Id可以与q轴电流Iq一起配合作用，降低变频器的输出电压V(out)，使变频器的输出电压V(out)不至于超过输入电压V(in)。由此，避免变频器失去对包括电机在内的工作单元的控制的情况发生。

基于同一构思，本发明还提供了一种变频器，如下面的实施例所述。由于该变频器解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与控制变频器输出电压的方法相似，因此该变频器的实施可以参见上述控制变频器输出电压的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。

如图9所示，本申请一个实施例中还提供一种变频器，可以包括:

负载转矩提升模块200，用于在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩。

d轴电流施加模块300，用于在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

本申请另一个实施例中还提供了一种变频器，所述变频器包括处理器、以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流。所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下。其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

如图10所示，本发明实施例中还提供了一种真空系统。所述真空系统包括变频器1、马达(电机)2、以及真空泵3。所述真空泵连通有真空室。所述真空室具有用于开放进气的阀门5(上述实施例中称为大气连通开关)。在该真空系统的控制方法中，所述变频器通过如权利要求1至13中任一实施例或实施方式所述的控制方法控制所述马达运转。

当阀门5打开而使真空室4与外界大气连通时，变频器1可在如本发明第一至第三较佳实施例中任意一个所述方法的控制下向电机2输出电压，以驱动电机2运转。

这样，当阀门5打开时，电机2的负载突入，变频器1的输出电压V(out)增大。而通过本发明第一至第三较佳实施例中任意一个所述方法的控制，可向变频器1中引入d轴电流Id，从而使变频器的输出电压V(out)保持在输入电压V(in)以下。由此，避免变频器1对马达2失去控制的情况发生。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (16)

1.一种变频器输出电压的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

在所述输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：在所述q轴电流降低至第二预定值以下时，或者，在所述q轴电流降低至第二预定值时起第一预定时间后，将第二负载转矩限制值降低至第一负载转矩限制值。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：在所述q轴电流降低到第二预定值以下时，或者，在q轴电流降低至第二预定值时起第二预定时间后，停止施加d轴电流。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在将第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值的步骤中，所述第一转矩限制值按照预定增长率线性提升至所述第二转矩限制值。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述输出电压的增长率小于恒定转矩限制值下的输出电压的增长率。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一转矩限制值提升至所述第二转矩限制值的增长率小于所述第一实际负载转矩提升至第二实际负载转矩的增长率。

7.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，第一预定值和第二预定值相等。

8.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述第一实际负载转矩对应第一q轴电流值；所述第一预定值大于所述第一q轴电流值的幅度。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第一预定值为所述第一q轴电流值的1.2倍至1.4倍。

10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述变频器的目标速度维持不变；所述目标速度用于调整所述变频器的实际速度。

11.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述q轴电流增大至第一预定值以上时，将所述变频器的第一目标速度提升至第二目标速度；所述第一目标速度对应所述第一负载；所述第二目标速度对应所述第二负载。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述q轴电流降低至第二预定值以下时，或者，在所述q轴电流降低至第二预定值时起第三预定时间后，将所述变频器的第二目标速度降低至第一目标速度。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，在q轴电流增大至第一预定值时起第四预定时间后，将第一负载转矩限制值提升至第二负载转矩限制值。

14.一种变频器，其特征在于，所述变频器包括处理器、以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：

在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

15.一种变频器，其特征在于，包括:

负载转矩提升模块，用于在q轴电流增大至第一预定值以上时，将负载转矩的第一转矩限制值逐渐提升至第二转矩限制值；其中，所述变频器具有对应第一负载的第一实际负载转矩、以及对应大于第一负载的第二负载的第二实际负载转矩；所述第一转矩限制值大于第一实际负载转矩小于第二实际负载转矩；所述第二转矩限制值大于所述第二实际负载转矩；

d轴电流施加模块，用于在所述变频器的输出电压超过电压设定阈值时，施加d轴电流；所述d轴电流与所述q轴电流相配合使所述输出电压降低至所述变频器的输入电压以下；其中，所述电压设定阈值在所述变频器的输入电压以下。

16.一种真空系统的控制方法，所述真空系统包括变频器、马达、以及真空泵；所述真空泵连通有真空室；所述真空室具有用于开放进气的阀门；其特征在于，在该真空系统的控制方法中，所述变频器通过如权利要求1至13中任一所述的控制方法控制所述马达运转。

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