CN116633126B - 一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法 - Google Patents

一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，基于变频器的有功功率与无功功率实现对变频器功率因数的控制输出，其控制方法为：根据网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值、网侧有功功率计算值、网侧无功功率计算值得到dq旋转坐标轴下用于变频器调制的电压矢量v d、v q，以及电网V in2侧的电压相位角φ1，将v d、v q、φ1通过坐标变换公式得到用于调制发波的vα、v β ，再经过SVPWM调制作用于待老化变频器的逆变模块调制发波。本方法无需网压传感器，节省硬件成本，系统结构简单，实现了变频器老化系统的功率因数可控。

Description

一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法
技术领域
本发明涉及变频器性能测试领域，具体涉及一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，被广泛应用于各行各业。老化测试是一种检测产品可靠性和寿命的测试方法，通过老化测试评估产品的可靠性、稳定性和耐久性等性能指标，从而发现产品潜在的质量问题，以便作出纠正和改进。变频器出厂前必须对其各个性能进行老化测试，将变频器带负载运行，模拟其在实际使用中的寿命，通过测试数据分析，评估变频器的可靠性和产品质量，发现并解决潜在的质量问题。
目前变频器老化系统功率因数控制方法大部分采用带网压传感器的方式完成其闭环控制，通过比较反馈信号和设定值实现对待老化变频器输出频率和电压的自动调节，从而控制待老化变频器输出功率因数，但其系统结构复杂，安装调试难度大，同时网压传感器也增加了待老化变频器系统的硬件成本。
发明内容
为解决以上问题，本发明提出一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，不带网压传感器，节省硬件成本，系统结构简单，实现变频器老化系统的功率因数可控。
为实现以上目的，本发明采用的方案是：
一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1，根据变频器视在功率和老化所需功率因数计算网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>；
S2，采集变频器输出侧三相电流、/>、/>，通过abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式得到变频器输出侧电流在αβ静止坐标轴下的电流/>、/>；
S3，根据变频器输出侧电流、/>，变频器当前控制电压/>、/>，输出电抗器电感L和输出等效电阻/>得到网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q；
S4，根据网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>、网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q计算得到网侧有功功率误差/>，网侧无功功率误差/>；
S5, 根据网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q、网侧有功功率误差、网侧无功功率误差/>计算dq旋转坐标轴下用于变频器调制的电压矢量/>、/>；
S6，根据电网相位角公式求出电网侧的电压相位角/>；
S7，将、/>、/>通过ab两相静止坐标系公式转dq两相旋转坐标系公式，求得用于调制发波的/>、/>；
S8，将、/>作为最优发波矢量通过SVPWM调制，作用于待老化变频器的逆变模块调制发波。
进一步的，所述S1中，网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>公式如下：
，
，
其中，为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，/>为视在功率，/>为功率因数角，sin为正弦三角函数，cos为余弦三角函数。
进一步的，所述S2中，采集变频器输出侧三相电流、/>、/>，通过abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式得到变频器输出侧电流在αβ静止坐标轴下的电流/>、/>，abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式为：
，
其中，、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，/>、/>、/>为变频器输出侧三相电流。
进一步的，所述S3中，网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q公式如下：
，
，
其中，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值，、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，/>为输出等效电阻，L为输出电抗器电感，d为微分算子，t为时间。
进一步的，所述S4中，网侧有功功率误差，网侧无功功率误差/>计算公式如下：
，
，
其中，为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，/>为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值。
进一步的，所述S5中，用于变频器调制的电压矢量、/>计算公式如下：
，
其中，为d轴控制电压矢量，/>为q轴控制电压矢量，/>为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，/>为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，L为输出电抗器电感，/>为控制周期，/>为电网/>侧的电压幅值，/>为电网/>侧的电网角频率，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值。
进一步的，所述S6中，电网侧的电压相位角/>公式如下：
，
其中，为电网/>侧的电压相位角，/>、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，L为输出电抗器电感，arctan为反正切函数，d为微分算子，t为时间。
进一步的，所述S7中，ab两相静止坐标系公式转dq两相旋转坐标系公式为：
，
其中，为α轴控制电压矢量，/>为β轴控制电压矢量，/>为d轴控制电压矢量、为q轴控制电压矢量，/>为电网/>侧的电压相位角，cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数。
附图说明
图1为本发明提供的功率因数控制方法的算法框图；
图2为本发明提供的功率因数控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下所述仅是本发明的优选实施方式。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
图1为本发明提供的功率因数控制方法的算法框图，如图1所示，变频器老化系统包括：电网、电网/>、待老化变频器、输出电抗器、线路等效电阻。所述待老化变频器包括二极管整流桥、直流支撑电容C1、逆变器；所述二极管整流桥与所述直流支撑电容C1相连、所述直流支撑电容C1与所述逆变器相连；所述电网/>与所述待老化变频器相连、所述待老化变频器与所述老化电感相连、所述老化电感与所述线路等效电阻相连、所述线路等效电阻与所述电网/>相连；其中2s表示ab两相静止坐标系，2r表示dq两相旋转坐标系，SVPWM表示SVPWM调制发波模块。
图2为本发明提供的功率因数控制方法的步骤流程图，如图2所示，一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1，根据变频器视在功率和老化所需功率因数计算网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>；
S2，采集变频器输出侧三相电流、/>、/>，通过abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式得到变频器输出侧电流在αβ静止坐标轴下的电流/>、/>；
S3，根据变频器输出侧电流、/>，变频器当前控制电压/>、/>，输出电抗器电感L和输出等效电阻/>得到网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q；
S4，根据网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>、网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q计算得到网侧有功功率误差/>，网侧无功功率误差/>；
S5, 根据网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q、网侧有功功率误差、网侧无功功率误差/>计算dq旋转坐标轴下用于变频器调制的电压矢量/>、/>；
S6，根据电网相位角公式求出电网侧的电压相位角/>；
S7，将、/>、/>通过ab两相静止坐标系公式转dq两相旋转坐标系公式，求得用于调制发波的/>、/>；
S8，将、/>作为最优发波矢量通过SVPWM调制，作用于待老化变频器的逆变模块调制发波。
其中，所述S1中，网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>公式如下：
，
，
其中，为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，/>为视在功率，/>为功率因数角，sin为正弦三角函数，cos为余弦三角函数。
其中，所述S2中，采集变频器输出侧三相电流、/>、/>，通过abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式得到变频器输出侧电流在αβ静止坐标轴下的电流/>、/>，abc三相静止坐标系转ab两相静止坐标系公式为：
，
其中，、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，/>、/>、/>为变频器输出侧三相电流。
其中，所述S3中，网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q公式如下：
，
，
其中，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值，、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，/>为输出等效电阻，L为输出电抗器电感，d为微分算子，t为时间。
其中，所述S4中，网侧有功功率误差，网侧无功功率误差/>计算公式如下：
，
，
其中，为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，/>为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值。
其中，所述S5中，用于变频器调制的电压矢量、/>计算公式如下：
，
其中，为d轴控制电压矢量，/>为q轴控制电压矢量，/>为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，/>为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，L为输出电抗器电感，/>为控制周期，/>为电网/>侧的电压幅值，/>为电网/>侧的电网角频率，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值。
其中，所述S6中，电网侧的电压相位角/>公式如下：
，
其中，为电网/>侧的电压相位角，/>、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，L为输出电抗器电感，arctan为反正切函数，d为微分算子，t为时间。
其中，所述S7中，ab两相静止坐标系公式转dq两相旋转坐标系公式为：
，
其中，为α轴控制电压矢量，/>为β轴控制电压矢量，/>为d轴控制电压矢量、为q轴控制电压矢量，/>为电网/>侧的电压相位角，cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数。
本发明通过网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>、网侧有功功率计算值p和网侧无功功率计算值q得到dq旋转坐标轴下用于变频器调制的电压矢量/>、，以及电网/>侧的电压相位角/>；将/>、/>、/>通过坐标变换公式得到用于调制发波的/>、/>，再经过SVPWM调制作用于待老化变频器的逆变模块调制发波。本发明无需网压传感器即可实现变频器老化系统的功率因数可控，硬件成本低，系统结构简单。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1，根据变频器视在功率和老化所需功率因数计算网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>；
S2，采集变频器输出侧三相电流、/>、/>，通过abc三相静止坐标系转αβ两相静止坐标系公式得到变频器输出侧电流在αβ静止坐标轴下的电流/>、/>；
S3，根据变频器输出侧电流、/>，变频器当前控制电压/>、/>，输出电抗器电感L和输出等效电阻/>得到网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q；其中，网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q公式如下：
,
,
其中，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值，、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，/>为输出等效电阻，L为输出电抗器电感，d为微分算子，t为时间；
S4，根据网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>、网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q计算得到网侧有功功率误差/>、网侧无功功率误差/>；
S5, 根据网侧有功功率计算值p、网侧无功功率计算值q、网侧有功功率误差、网侧无功功率误差/>计算dq旋转坐标轴下用于变频器调制的电压矢量/>、/>；其中，用于变频器调制的电压矢量/>、/>计算公式如下：
，
其中，为d轴控制电压矢量，/>为q轴控制电压矢量，/>为网侧有功功率参考值，为网侧无功功率参考值，/>为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，L为输出电抗器电感，/>为控制周期，/>为电网/>侧的电压幅值，/>为电网/>侧的电网角频率，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值；
S6，根据电网相位角公式求出电网侧的电压相位角/>；其中，电网/>侧的电压相位角/>公式如下：
，
其中，为电网/>侧的电压相位角，/>、/>为变频器当前控制电压，/>、/>为变频器输出侧在αβ静止坐标轴下的电流，L为输出电抗器电感，arctan为反正切函数，d为微分算子，t为时间；
S7，将、/>、/>通过αβ两相静止坐标系公式转dq两相旋转坐标系公式，求得用于调制发波的/>、/>；
S8，将、/>作为最优发波矢量通过SVPWM调制，作用于待老化变频器的逆变模块调制发波。
2.根据权利要求1所述的一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，其特征在于，所述S1中，网侧有功功率参考值、网侧无功功率参考值/>公式如下：
，
，
其中，为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，/>为视在功率，/>为功率因数角，sin为正弦三角函数，cos为余弦三角函数。
3.根据权利要求1所述的一种无网压传感器的变频器老化系统功率因数控制方法，其特征在于，所述S4中，网侧有功功率误差，网侧无功功率误差/>计算公式如下：
,
,
其中，为网侧有功功率误差，/>为网侧无功功率误差，/>为网侧有功功率参考值，/>为网侧无功功率参考值，p为网侧有功功率计算值，q为网侧无功功率计算值。
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