专利名称：一种防止变频电机共振的驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种变频电机的驱动方法，使变频电机无论拖动何种实际负载,都能避免在某个固有频率点发生共振。
背景技术：
目前的变频电机在变频器的驱动下，普遍支持在一个较 宽的频率范围譬如IOHz至IOOHz内平稳运行。但是在实际的应用场景下，当变频电机被固定在机器上，并接上负载后，变频电机与应用对象共同构成了一个整体，该整体的共振频率点往往有可能落在变频电机的运行频率范围内。为了避免变频电机与应用对象发生共振而引起的危害，变频器应具备一定的防止共振发生的能力。目前市面的变频器往往通过禁止变频电机运行在共振频率点的做法来避免共振的发生，但是共振频率点会因具体应用场景而异，因此无法通用，具体操作起来也不方便。于是需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明旨在提供一种无论变频电机被用于何种对象和场景，使用同一套策略即可避免共振的驱动方法。本发明的驱动方法如下一种防止变频电机共振的驱动方法每隔固定的时间间隔t，在变频器的原输出频率上叠加一个具有确定边界的随机数；所述时间间隔t大于等于变频电机速度闭环的响应时间。本发明的设计思路如下电机在工作状态下，转子每秒钟回转固定的圈数，记为运行频率f·。当电机被安装到工作台上，电机轴接上负载后，电机-机台-负载共同构成一个整体，该整体因物理形状、质量分布不同而通常呈现出不同的共振频率点fftjS。譬如变频空调中，压缩机-箱体-热交换管路所组成的室外机整体，其共振频率点fftjs通常在28Hz至40Hz。当某种工况下电机运行频率刚好与室外机整体的共振频率点 * 重合时，室外机整体包括电机本体都将发生共振而产生不良后果。经过对电机实际运行数据进行大量分析后，我们发现单个结构整体的振动幅度的频谱以共振频率点fftjs为中心，快速地向两侧衰减，呈现的特性如图I所示。可见在共振频率点的±1Ηζ处，共振的能量已经极大地衰减。鉴于目前很多变频应用场合允许电机的运行频率精度在±1Ηζ甚至更低要求，如应用在变频空调、变频风机的场合。于是我们设计在变频器的原输出频率上每隔固定的时间间隔t，就叠加一个具有确定边界的随机数，使得变频器的实际输出频率每隔固定的时间间隔t就变化一次。由于所叠加的随机数具有边界，即随机数的值只处在某预设范围内，因此变频器的实际输出频率也只会在有限的范围内作离散性的变化。电机的运行频率f_始终追随着变化的变频器实际输出频率，而不是固定于一个频点上。这样的做法使得即使变频器的原输出频率与共振频率点fftJS相同，电机的运行频率最多只会短时在共振频率点fftjs工作，而更多的时候会在共振频率点fftjs附近的频率工作，从而避免可能性的电机长时间工作于共振频率点fftjs而引起的长 时间共振。所述随机数可以通过在一个有确定边界的随机数序列I中连续取值而获得。如图2所示，经实验测试，在采用本发明的驱动方法后，变频电机振动幅度的频谱在共振频率点fftjs以及共振频率点fftjs附近的振动幅度被极大地摊薄，电机的振动位移明显减小。本发明具有避免变频电机与其所在的结构整体之间发生共振的效果，且该效果的获得与结构整体的共振频点无关，共振频点不同的各结构整体均适用。本发明还具有易于实现的特点。
图I是常规情况下结构整体的“变频电机运行频率一震动幅度”图像；图2是采用本发明方法后结构整体的“变频电机运行频率一震动幅度”图像。
具体实施例方式实施例I假设某结构整体的共振频率点f共振为40Hz，某工况下变频器的原输出频率也是40Hz，于是变频电机的运行频率f·非常接近40Hz，此时变频电机与该结构整体之间将发生共振。假设本例的变频电机的速度闭环响应时间为200ms。为解决本例的共振问题，每隔200ms就在变频器的原输出频率上叠加一个在±1Ηζ范围内的随机数，使得变频器的实际输出频率在39Hz至41Hz之间变化，例如每隔200ms，所叠加的随机数为-O. 5Hz，+0. 1Hz,
+0. 6Hz，-0. 3Hz，0Hz，IHz，-O. 7Ηζ，_1Ηζ......,则此时变频器的实际输出频率对应为39. 5Hz,
40.1Hz, 40. 6Ηζ，39· 7Hz, 40Hz, 41Hz, 39. 3Ηζ, 39Ηζ......。由于变频电机的运行频率始终
追随着变化的变频器的实际输出频率，于是该工况下即使变频器的原输出频率与共振频率
相同，但由于变频器的实际输出频率的上述特性，使得变频电机与该结构整体之间的共振效应被大大降低。本例的变频电机实际应用时通常会采用RPM (转每分钟)的方式来描述其转速。±1Ηζ范围的随机数转换为RPM，即需要获得在-60至59范围内的随机数，然后再将该_60至59范围内的随机数叠加到变频器的原输出转速上。这等效于在一个O至119范围内的随机数序列I中连续取值，然后叠加到变频器的原输出转速上。这样的随机数列I可采用以下公式计算得出IJ+1=(IjXa+c)mod(120)其中a和c是可随便选定的一个正整数，I0作为本数列的第一个随机数称为“种子”，我们可以从变频器CPU的时钟数值获取。实施例2本实施例与实施例I的不同之处在于根据所要求的精度，在变频器的原输出频率上叠加一个在-O. 8Hz至+0. 5Hz范围内的随机数。本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所 做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。
权利要求
1.ー种防止变频电机共振的驱动方法，其特征是每隔固定的时间间隔t，在变频器的原输出频率上叠加ー个具有确定边界的随机数；所述时间间隔t大于等于变频电机速度闭环的响应时间。
2.如权利要求I所述的ー种防止变频电机共振的驱动方法，其特征是所述随机数通过在ー个有确定边界的随机数序列I中连续取值而获得。
3.如权利要求2所述的ー种防止变频电机共振的驱动方法，其特征是所述随机数序列I采用如下公式计算得出I.+i=(IjXa+c)mod(120) 其中a和c是可随便选定的ー个正整数，I0作为本序列的第一个随机数称为“种子”，I0从变频器CPU的时钟数值获取。
4.如权利要求I所述的ー种防止变频电机共振的驱动方法，其特征是所述随机数的边界为±1Ηζ。
全文摘要
本发明提供一种无论变频电机被用于何种对象和场景，使用同一套策略即可避免共振的驱动方法。一种防止变频电机共振的驱动方法每隔固定的时间间隔t，在变频器的原输出频率上叠加一个具有确定边界的随机数；所述时间间隔t大于等于变频电机速度闭环的响应时间。本发明具有避免变频电机与其所在的结构整体之间发生共振的效果，且该效果的获得与结构整体的共振频点无关，共振频点不同的各结构整体均适用。本发明还具有易于实现的特点。
文档编号H02P23/00GK102843092SQ201210364579
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者冯建宏, 李有兴 申请人:佛山市顺德区和而泰电子科技有限公司