CN201156718Y - 功率单元串联型高压变频器的矢量控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用矢量控制技术的功率单元串联型高压变频器，各个功率单元与矢量控制器相连接，所述的矢量控制器为采用矢量技术对速度信号和电流信号进行解耦处理的装置；矢量控制器与各个功率单元相连。采用上述技术方案的功率单元串联型高压变频器的矢量控制技术及其装置，可以使驱动的高压交流电动机在各频率段获得与直流电动机相似的输出转矩特性，有效的改善了高压交流电动机的输出转矩特性，该技术为高压大功率交流异步电动机的四象限变频运行提供了解决方案，有效改善了电动机的转矩特性。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，特别是涉及一种将矢量控制技术应用于串联型高压变频器的装置。
背景技术
目前，功率单元串联型高压变频器，普遍采用的VVVF控制方式，这一控制方式的动态响应速度慢、低频输出转矩特性差，只能适用于风机、水泵类负载的变频调速。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种控制精度高、响应精度快功率单元串联型高压变频器。
本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型中，各个功率单元与矢量控制器相连接，所述的矢量控制器为采用矢量技术对速度信号和电流信号进行解耦处理的装置；矢量控制器与各个功率单元相连。
在电动机的轴上设有速度传感器，速度传感器与矢量控制器相连，由此构成反馈闭环电路。
采用上述技术方案的功率单元串联型高压变频器的矢量控制技术及其装置，可以使驱动的高压交流电动机在各频率段获得与直流电动机相似的输出转矩特性，有效的改善了高压交流电动机的输出转矩特性，该技术为高压大功率交流异步电动机的四象限变频运行提供了解决方案，有效改善了电动机的转矩特性。
附图说明
图1为本实用新型的异步电动机的相量图；
图2为本实用新型的矢量控制原理框图；
图3为本实用新型的整体结构原理图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型将经过功率单元的电信号送到矢量控制器中，在矢量控制器中采用矢量技术对速度信号和电流信号进行解耦处理；矢量控制器与各个功率单元相连。
具体地说，采用矢量控制技术，将采集的速度数据和电流数据送到高压变频器的控制电路，通过将交流异步电动机的励磁电流和转矩电流解耦后分别控制，然后将输出数据送到各个功率单元的控制端。
从异步电动机的转矩公式T＝GTφmI2cosψ2可以看出，异步电动机的转矩是由异步电动机气隙磁通φm和转子电流的有功分量I2cosψ2相互作用产生的。异步电动机的转子电流I2的大小取决于功率因数cosψ2，而功率因数跟电动机的转差率有关系。从图1异步电动机的相量图可以看出，转子磁链ψ2和转子电流I2在相位相差90°，由于磁通和磁链成固定的比例关系，所以存在φ2＝φmcosψ2，代入转矩公式可得：T＝GTφmI2cos ψ2＝GTφ2I2，如果设法保持异步电动机的转子磁链ψ2恒定，则电机的转矩T就和转子电流I2成正比，异步电动机也同样可以达到较高的动态调速性能。
如图1所示，当把三相静止坐标系下异步电动机的定子电流、电压和主磁链，变换到以转子磁链定向的二相旋转坐标系，即M-T坐标系，可实现转子磁链ψ2恒定。M-T坐标系中T轴与M轴正交，M轴取转子磁链ψ2的相量方向，T轴和电流It1＝-I2的方向相同。
通过数学推导，在M-T坐标系下，定子电流被分解为两个正交分量Im1和It1，转子磁链ψ2对Im1的响应是一阶惯性环节，转矩T对It1是即时响应，因此将Im1称为定子电流的激磁分量，It1称为定子电流的转矩分量。在调速过程中只要设法保持转子磁链ψ2恒定，就存在转矩T正比于It1，即以通过调节It1来控制电机的输出转矩。各功率单元通过移相载波技术形成频率连续可变相位互差120度的三相对称交流电源，该电源可驱动电动机在0～50Hz运转，这就是单元串联型高压变频器矢量控制的基本原理。
如图1、图2所示，将三相异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic通过三相-二相转换器的变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Iα、Iβ，再通过转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Id、Iq(Id相当于直流电动机的励磁电流、即图1中的Im1；Iq相当于与转矩成正比的电枢电流，即图1中的It1)，然后再与给定的励磁电流Id*和转矩电流Iq*分别相减，其差值分别经过PI调节后形成同步旋转坐标系下的直流电压Vd和Vq，Vd和Vq再经过转子磁场定向旋转的反变换，形成两相静止坐标系下的直流电压Vα和Vβ，这两个直流电压通过SVPWM后，再经移相控制电路，分别控制每一相的各个功率单元，从而调节高压变频器的三相输出，控制电动机的运行。
矢量控制的实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链ψ2，然后分解定子电流而获得转矩Iq和磁场Id两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
如图2、图3所示，本实用新型中，还可以在电动机的轴上设有速度传感器，速度传感器与矢量控制器相连，由此构成反馈闭环电路，避免由于输出波形不稳定而带来的误差。
Claims (2)
1、一种功率单元串联型高压变频器的矢量控制装置，其特征在于：各个功率单元与矢量控制器相连接，所述的矢量控制器为采用矢量技术对速度信号和电流信号进行解耦处理的装置；矢量控制器与各个功率单元相连。
2、根据权利要求1所述的功率单元串联型高压变频器的矢量控制装置，其特征在于：在电动机的轴上设有速度传感器，速度传感器与矢量控制器相连，由此构成反馈闭环电路。
Priority Applications (1)
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| CNU2008200693325U CN201156718Y (zh) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | 功率单元串联型高压变频器的矢量控制装置 |
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| CN (1) | CN201156718Y (zh) |
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2008
- 2008-02-13 CN CNU2008200693325U patent/CN201156718Y/zh not_active Expired - Fee Related
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