一种多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法与流程

本发明涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法。

背景技术：

逆变器广泛应用于工程机械传动领域，例如：石油钻井、隧道施工等，大型传动设备必须具备超大功率的驱动电机驱动。由于受条件限制，很多情况都会采用多台电机驱动同一主轴运行，多台电机的输出轴之间采用机械直接与主轴硬连接，参阅图1，主传动轴5由多台电机1拖动，每台电机1连接有用于控制电机转速的逆变器2，每台电机1通过加减速齿轮箱3与主传动轴5传动连接，当然，主传动轴5还通过加减速齿轮箱3传动连接有被拖动的设备4，被拖动的设备4如吊机、泥浆泵等。多台电机驱动同一主轴运行时，在输出同一速度时，由于机械差异和其他原因，很可能导致每台电机的输出功率存在较大差异，甚至有些电机会存在发电现象。

多拖一工程传动中，为了避免各电机出现较大的功率偏差和电机拖电机出现发电现象，这就使得逆变设备对功率均衡处理提出了要求。

目前，多拖一传动领域应用上，连接于各电机上的逆变器采取的功率均衡方式时需要硬件互联，例如通信互联或高速脉冲和数字端口互联，由于进行数据交互，增加了系统的复杂性和成本，使得需调节较多参数，增大了系统调试难度。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法，应用于工程传动多台电机拖动同一主轴时，进行功率均衡处理，无需设备间互联，系统得以简化，且调节参数少。

本发明提供的一种多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法，包括以下步骤：

s1，获取逆变器在vf控制或矢量控制时的功率分配电流ip；

s2，将功率分配电流ip与下垂率通过下垂算法得到fdroop1，并将fdroop1经n阶滤波得到下垂频率fdroop，所述下垂率为输入的可调参数；

s3，将给逆变器的定频率fgive减去下垂频率fdroop得到逆变器的输出频率fout，所述输出功率fout用于输出给与所述逆变器对应连接的电机。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤s1中获取逆变器在vf控制或矢量控制时的功率分配电流ip，具体包括：

当逆变器在vf控制时，通过电流霍尔采样采集逆变器输出的u，v，w相电流iu，iv，iw，将采集的电流经clark变换得到两相电流iα，iβ，并将得到的两相电流经过矢量旋转变换到im，it，则功率分配电流ip＝it；

当逆变器在矢量控制时，获取逆变器基于速度环asr的输出电流it^*，则功率分配电流ip＝it^*。

作为本发明的进一步优选技术方案，逆变器输出的u，v，w相电流iu，iv，iw经clark变换得到两相电流iα，iβ的计算公式如下：

作为本发明的进一步优选技术方案，两相电流iα，iβ经矢量旋转变换到im，it的计算公式如下：

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤s2中，下垂算法的计算公式为：

fdroop1＝ip*下垂率；

其中，下垂率为可调参数。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤s2中，fdroop1经n阶滤波得到下垂频率fdroop的计算公式为：

fdroop＝fdroop+(fdroop1-fdroop)>>n；

其中，fdroop1经下垂算法所得，n为滤波阶数。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述步骤s3中，输出频率fout的计算公式为：

fout＝fgive-fdroop；

其中，fgive为逆变器输出的给定频率，fdroop为下垂频率。

本发明的多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法，通过采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1)、采用本发明的逆变器下垂方法，无需各逆变器间的互联，使得系统得以简化；

2)、本发明中，在电流霍尔采样环节，由于逆变器原本就具备电流采样霍尔，无需新增硬件，减少了设备成本；

3)、采用本发明的逆变器下垂方法，逆变器可根据电流大小和下垂率(唯一的设置参数)，可计算下垂程度，调整电机输出频率，从而实现功率均衡，电机无发电现象，维持母线电压稳定不过压。

附图说明

图1为多台电机拖动同一主轴的系统框图；

图2为多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法的流程图。

图中：1、电机，2、逆变器，3、加减速齿轮箱，4、被拖动的设备，5、主传动轴。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

多拖一的结构框图参阅图1所示，主传动轴5由多台电机1拖动，每台电机1连接有用于控制电机转速的逆变器2，每台电机1通过加减速齿轮箱3与主传动轴5传动连接，当然，主传动轴5还通过加减速齿轮箱3传动连接有被拖动的设备4，被拖动的设备4如吊机、泥浆泵等。

为了避免多台电机驱动同一主轴运行(简称多拖一)时，因机械差异和其他原因，很可能因每台电机的输出功率存在较大差异，而有些电机出现发电现象，本发明提出了一种多拖一传动下实现均载的逆变器下垂方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤s1，获取逆变器在vf控制或矢量控制时的功率分配电流ip；

具体实施中，逆变器可通过vf控制或矢量控制以对电机转速控制，其电机可为永磁同步电机或异步电机，而矢量控制是可为开环矢量或闭环矢量，具体可根据实际设备及应用环境进行选择。

当逆变器在vf控制时，通过电流霍尔采样采集逆变器输出的u，v，w相电流iu，iv，iw，将采集的电流经clark变换得到两相电流iα，iβ，并将得到的两相电流经过矢量旋转变换到im，it，则功率分配电流ip＝it；

当逆变器在矢量控制时，获取逆变器基于速度环asr的输出电流it^*，则功率分配电流ip＝it^*。

其中，逆变器输出的u，v，w相电流iu，iv，iw经clark变换得到两相电流iα，iβ的计算公式如下：

两相电流iα，iβ经矢量旋转变换到im，it的计算公式如下：

步骤s2，将功率分配电流ip与下垂率通过下垂算法得到fdroop1，并将fdroop1经n阶滤波得到下垂频率fdroop，所述下垂率为输入的可调参数；

具体实施中，步骤s2中，下垂算法的计算公式为：

fdroop1＝ip*下垂率；

其中，下垂率为可调参数，下垂率的设置依据，是在保证母线压接近的情况下，使电机输出力矩偏差小于5％，则下垂率越好。

具体实施中，步骤s2中，fdroop1经n阶滤波得到下垂频率fdroop的计算公式为：

fdroop＝fdroop+(fdroop1-fdroop)>>n；

其中，fdroop1经下垂算法所得，n为滤波阶数。

步骤3，将逆变器的给定频率fgive减去下垂频率fdroop得到逆变器的输出频率fout，所述输出功率fout输出给与所述逆变器对应连接的电机，以控制电机转速。

具体实施中，步骤s3中，输出频率fout的计算公式为：

fout＝fgive-fdroop；

其中，fgive为逆变器输出的给定频率，fdroop为下垂频率。

本发明的逆变器下垂方法，应用于工程传动多台电机拖动同一主轴时，使得逆变器的软件可根据自身电流计算运行需要下降的频率，输出实际运行频率。而且无需设备间(即各逆变器间)的互联，使得系统得以简化。在电流霍尔采样环节，由于逆变器原本就具备电流采样霍尔，无需新增硬件，减少了设备成本。

本发明中，采用逆变器下垂方法，逆变器可根据电流大小和下垂率(唯一的设置参数)，可计算下垂程度，调整电机输出频率，从而实现功率均衡，电机无发电现象，维持母线电压稳定不过压。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。