专利名称：一种变频电机负载的惯量检测方法
技术领域：
本发明专利涉及负载惯量的测量方法，特别是一种变频电机负载的惯量检测方法。
背景技术：
变频电机包括电机和变频器。随着电力电子技术和微控制技术的发展，变频器价格越来越低，它现在不仅大量用在工业控制中，而且已大量进入民用设备中，如白色家电中的变频洗衣机、空调、冰箱等。为了提高变频器本身的动态性能和稳定性，就需要根据电机负载惯量的大小调整变频器的PI控制器的参数；系统也可以根据检测到的电机负载惯量的大小，自动调整系统的动作流程，从而使系统获得最佳的效果。下面以洗衣机为例进行说明全自动洗衣机工作时，希望能够获得洗衣机内衣物的容量，从而可以据此自动选择合适的洗涤水位和洗涤时间等，实现洗衣过程的模糊控制。而洗衣机内衣物的容量可以通过测量洗衣机转筒的惯量获得，因此，如何实现洗衣机转筒惯量的检测是洗衣机领域的重要技术之一，而洗衣机作为负载其为不规则形状，其转矩的确定比较复杂，因此如何检测该类负载的惯量目前还是洗衣机领域的一项技术难点。因此，如何实现电机负载的惯量检测，是电机和变频器领域的技术人员需要解决的一项重要的关键技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能实现电机负载的惯量检测的变频电机负载的惯量检测方法。本发明为了解决上述技术问题，提供了一种技术方案变频电机负载的惯量检测方法采用变频器的PI控制器的输出信号，结合电机转速来测量负载的惯量，包括以下步骤控制变频电机转到一定速度SPEEDl ；根据PI控制器的输出信号和电机转速计算电机输出的平均转矩Tl ；控制变频电机转到一定速度SPEED2 ；根据PI控制器的输出信号和电机转速计算电机输出的平均转矩T2 ；根据转矩Tl和转矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之间的加速度大小计算变频电机负载的惯量J。所述PI控制器的输出信号为电压、电流、功率信号中的一个。控制变频电机转到一定速度SPEED2的过程为勻加速过程。计算电机输出的平均转矩时，采样点数与采样周期的乘积等于电机负载的转动周期的整数倍。采用了上述技术方案后，本发明带来的有益效果(1)本发明根据变频器的PI控制器的输出信号和电机转速计算负载的惯量，不需要额外的硬件电路，具有成本低的优势。 检测结果可用于自动调节变频器的PI控制器的参数，还可用于控制系统根据惯量大小对系统的运行进行智能控制或模糊控制，从而提高系统的性能、效率、自适应和稳定性。(2)由于可以根据PI控制器的多种输出信号进行负载惯量的检测，从而具有良好的适配性。(3)由于在检测负载惯量过程中，控制变频电机转速的过程为勻加速过程，因此具有检测精度高、稳定性好的优点。(4)由于在计算平均转矩时采样周期与采样点数的乘积等于负载的转动周期的整数倍，从而具有检测精度高的优势，可以广泛应用于白色家电变频器、工业变频器等技术领域。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为应用系统框图。图2为PI控制器框图。图3为惯量检测速度曲线。图4为变频电机负载惯量检测流程图。
具体实施例方式(实施例1)应用系统框图如图1所示，本发明应用于一变频电机及其负载组成的系统，该系统包括变频器、电机和负载，变频器包括PI控制器这一软件模块。PI控制器框图如图2所示，PI控制器的输入信号为目标速度和反馈速度的误差， 通过PI算法得到输出信号，即电机的控制电压，再按公式1根据电机的控制电压计算电机的输出转矩，然后按公式2根据电机的输出转矩和电机速度计算电机负载的惯量。
Prt k-j Vc2T =
ω^(1)J = (T2_Tl)/(dco/dt)(2)式中J是电机的负载惯量，T是电机的输出转矩，ω是电机转速，dco/dt是电机的加速度，h是常数。惯量检测过程的速度控制曲线如图3所示，在tl t2之间测量平均转矩Tl，在 t3 t4之间测量平均转矩T2，时间长度要求采样周期与采样点数的乘积等于负载设备的转动周期的整数倍；本发明的检测流程如图4所示，具体步骤如下首先控制变频电机转到一定速度SPEEDl ；等待电机转速稳定到SPEEDl ；根据PI控制器的输出电压和电机转速计算电机输出的平均转矩Tl ；控制变频电机勻加速到速度SPEED2 ；根据变频器的PI控制器的输出电压和转速计算电机勻加速过程中输出的平均转矩T2 ；最后根据转矩Tl和转矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之间的加速度大小计算变频电机负载的惯量J。(实施例2)本实施例的检测流程如实施例1，所不同的是本实施例的PI控制器输出为电流信号，再按公式3根据电机的电流计算电机的输出转矩，然后按公式2根据电机的输出转矩和
4电机速度计算电机负载的惯量。
权利要求
1.一种变频电机负载的惯量检测方法，其特征在于采用变频器的PI控制器的输出信号，结合电机转速来计算负载的惯量，包括以下步骤51.控制变频电机转到一定速度SPEEDl；52.根据PI控制器的输出信号和电机转速计算电机输出的平均转矩Tl；53.控制变频电机转到一定速度SPEED2；54.根据PI控制器的输出信号和电机转速计算电机输出的平均转矩T2；55.根据转矩Tl和转矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之间的加速度大小计算变频电机负载的惯量J。
2.根据权利要求1所述的一种变频电机负载的惯量检测方法，其特征在于所述PI控制器的输出信号为电压、电流、功率信号中的一个。
3.根据权利要求1所述的一种变频电机负载的惯量检测方法，其特征在于控制变频电机转到一定速度SPEED2的过程为勻加速过程。
4.根据权利要求1所述的一种变频电机负载的惯量检测方法，其特征在于计算电机输出的平均转矩时，采样点数与采样周期的乘积等于电机负载的转动周期的整数倍。
全文摘要
本发明涉及一种变频电机负载的惯量检测方法，其检测过程如下首先控制变频电机转到一定速度SPEED1，根据变频器的PI控制器的输出信号和电机转速计算电机输出的平均转矩T1；然后控制变频电机均匀加速到速度SPEED2，根据变频器的PI控制器的输出信号和转速计算电机输出的平均转矩T2；最后根据转矩T1和转矩T2的差值和加速度大小计算变频电机负载的惯量J。本发明根据变频器的PI控制器的输出信号和电机转速计算负载的惯量，不需要额外的硬件电路，具有成本低的优势；又由于在计算平均转矩时采样周期与采样点数的乘积等于负载的转动周期的整数倍，从而具有检测精度高的优势。
文档编号G01M1/10GK102455240SQ20111006017
公开日2012年5月16日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者何志明, 周文忠, 王明仁, 王红兴 申请人:无锡艾柯威科技有限公司