一种改善v/f输出电流波动的控制算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机变频调速技术领域，具体涉及一种改善V/F输出电流波动的控制 算法。
【背景技术】
[0002] 异步电动机变频调速运行时，在一定的频率范围和负载发生变化的情况下，都有 可能发生转速不稳定的现象，这时系统输出电流会产生波动。这种波动影响电机运行平稳 性，转矩稳定性。当振荡电流达到一定值会引起逆变器保护动作，会影响变频器的带载能 力，甚至可能会损坏功率器件。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提出了一种改善V/F输出电流波动的控制算法。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种改善V/F输出电流波动的控制算法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一：
[0007] 采集感应电机三相电流，利用park变换将三相电流变换到定子同步旋转坐标轴， 得到有功电流iq;
[0011] 其中0为定子电压矢量的旋转角度，0=J2JIfdt，即对角速度积分得到电压 角度；dt为单片机计算电压角度的单位周期时间，由定时器设定；
[0012] 步骤二：
[0013] 对有功电流iq进行一阶低通滤波，再与输入有功电流iq相减，得到有功电流iq 的高通滤波分量iqflt;
[0014] 其中一阶低通滤波，用单片机执行离散化的数字低通滤波器，具体如下：
[0015] Ck=a*rk+l-a^H
[0016] 将上式稍作变形，方便单片机处理： _7]Ck-C^a^k-a^
[0018]wrk=Ck-Ck-i
[0019] Ck=wrk+Ck_!
[0020] 其中rk为滤波器输入量，Ck为滤波器输出结果，C^为上一次滤波器的输出结果， a为滤波系数，当采样周期T足够小时，a~T/RC，则滤波器的截至频率为f~a/2JrT;
[0021] 步骤三：
[0022] 高通滤波分量iqflt用增益放大或缩小，辅以输出限制，得到电压补偿量Vcomp;
[0023] 步骤四：
[0024] 对于V/F控制系统，对于给定频率f，其输出电压为f*V/f曲线斜率；在此基础上 加上电压补偿量Vcomp，产生最终的定子矢量电压命令值Vcmd;
[0025] 最后借由SVPWM算法输出占空比可变的方波驱动IGBT，带动电机运转。
[0026] 本发明的有益技术效果是：
[0027] 实验表明，本发明可明显降低V/F输出电流波动，保证电机运行平稳性，转矩稳定 性，保证变频器的带载能力，避免功率器件损坏，具有良好的推广价值。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明步骤一的示意图。
[0029] 图2是本发明步骤二的控制框图。
[0030] 图3是本发明步骤三的控制框图。
[0031] 图4是本发明步骤四的控制框图。
[0032] 图5是本发明的整体控制框图。
[0033]图6是未使用本发明的满载时定子电流波形图。
[0034]图7是使用本发明的满载时定子电流波形图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0036] 本发明提供的改善V/F输出电流波动的控制算法，主要适用于感应电机。通过采 集电机三相电流，利用park变换将三相电流变换到定子同步旋转坐标轴，得到有功电流 iq;对有功电流iq进行高通滤波后，再乘以增益值，然后做限幅处理，得到补偿电压，与V/F 曲线电压相加得到最终的电压命令。具体步骤如下。
[0037]步骤一：
[0038] 采集感应电机三相电流，利用park变换将三相电流变换到定子同步旋转坐标轴 (如图1)，得到有功电流iq;
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 其中〇为足于电压天重的屁转角度，〇 =j2jtfdt，叫对角運度枳分得到电压 角度；dt为单片机计算电压角度的单位周期时间，由定时器设定。
[0043]步骤二：
[0044] 对有功电流iq进行一阶低通滤波与输入有功电流iq相减，即为有功电流iq的高 通滤波分量iqflt(如图2)。
[0045] 其中一阶低通滤波，用单片机执行离散化的数字低通滤波器，具体如下：
[0046] Ck=a^rk+1-a^C^
[0047] 将上式稍作变形，方便单片机处理：
[0048]Q-Ch=a*rk_a*Ck_i
[0049]wrk=CfCH
[0050]Ck=wrk+Ch
[0051] 其中rk为滤波器输入量，Ck为滤波器输出结果，(:^为上一次滤波器的输出结果， a为滤波系数，当采样周期T足够小时，a~T/RC，则滤波器的截至频率为f~a/2JrT。
[0052] 步骤三：
[0053] 高通输出iqflt可以用增益放大或缩小，辅以输出限制（如图3)，得到电压补偿量 Vcomp，可以有很好的抑制电压补偿效果。
[0054] 步骤四：
[0055] 对于V/F控制系统，对于给定频率f，其输出电压为f*V/f曲线斜率。在此基础上 加上步骤三计算得到的电压补偿量Vcomp，产生最终的定子矢量电压命令值Vcmd(如图4)。 最后借由SVPWM算法输出占空比可变的方波驱动IGBT，带动电机运转。
[0056] 综上所述，本算法阐述的整体控制框图如图5所示。
[0057] 采用实验对比测试三相输出电流，验证本算法效果。2.2KW变频器（额定电流 10. 5A)带2. 2KW感应电机，V/F开环控制，载波频率设置为5K。未使用本算法，满载时定子电 流波形如图6所示。三相电流有效值分别为10. 8A、10. 6A、9. 5A，最小电流峰峰值为27. 1A， 最大电流峰峰值为 34. 1A。用公式ACripple= (P-Pmax-P-Pmin)/((P-Pmax+P-Pmin)/2) 计算输出电流波动性。ACripple为22. 88%。
[0058]
[0059] 使用本算法，满载时定子电流波形如图7所示。三相电流有效值分别为10. 3A、 10. 3A、11. 3A，最小电流峰峰值为28. 65A，最大电流峰峰值为33. 6A。ACripple为15. 9%， 可以看出满载电流波动明显降低。
[0060]
[0061] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变 化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种改善V/F输出电流波动的控制算法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一： 采集感应电机三相电流，利用park变换将三相电流变换到定子同步旋转坐标轴，得到 有功电流iq ;其中Θ为定子电压矢量的旋转角度，Θ =J 231 fdt，即对角速度积分得到电压角度； dt为单片机计算电压角度的单位周期时间，由定时器设定； 步骤二： 对有功电流iq进行一阶低通滤波，再与输入有功电流iq相减，得到有功电流iq的高 通滤波分量iqflt ; 其中一阶低通滤波，用单片机执行离散化的数字低通滤波器，具体如下： Qt= a打 k+l-a氺Ck_i 将上式稍作变形，方便单片机处理：其中rk为滤波器输入量，Ck为滤波器输出结果，ClrtS上一次滤波器的输出结果，a为 滤波系数，当采样周期T足够小时，a ~ T/RC，则滤波器的截至频率为f ~ a/2 π T ; 步骤三： 高通滤波分量iqflt用增益放大或缩小，辅以输出限制，得到电压补偿量Vcomp ; 步骤四： 对于V/F控制系统，对于给定频率f，其输出电压为f*V/f曲线斜率；在此基础上加上 电压补偿量Vcomp，产生最终的定子矢量电压命令值Vcmd ; 最后借由SVPWM算法输出占空比可变的方波驱动IGBT，带动电机运转。
【专利摘要】本发明公开了一种改善V/F输出电流波动的控制算法，主要适用于感应电机。通过采集电机三相电流，利用park变换将三相电流变换到定子同步旋转坐标轴，得到有功电流；对有功电流进行高通滤波后，再乘以增益值，然后做限幅处理，得到补偿电压，与V/F曲线电压相加得到最终的电压命令。本发明可以显著降低V/F输出电流波动，保证电机运行平稳性，转矩稳定性，保证变频器的带载能力，避免功率器件损坏。
【IPC分类】H02P21/12
【公开号】CN104980077
【申请号】CN201510427636
【发明人】任梦蕊, 刘林
【申请人】台安科技(无锡)有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月20日