控制逆变器驱动器的功率输出的方法_2

文档序号:9671624阅读:来源:国知局
器的输出频率W抵消运种波动来消除或减少任何运样的波动。
[0023] 部件在操作期间产生的可变力可被表达为q=Qw+QeyeSin(CO。^山,其中:q是力的 大小;Qav,Qcyc和Weye是常数;t是时间。Qav可W是抵消力(offsetforce),Qpuis可W是力 的每个循环或周期的最大力,COpulS可W是马达轴速度或频率。
[0024] 逆变器驱动器的输入电流可W连接到干线供电。如果是运样,则通过本发明可W 减少或消除负载功率的任何波动,从而可W防止转矩波动被复制或W其他方式被传送到干 线供电。
[00巧]在本发明的第二方面,提供了一种机电系统。该系统包括:逆变器驱动器;部件, 该部件在操作期间被设置为产生具有一个或更多个周期频率分量的可变力;W及处理电 路。处理电路被设置成:确定逆变器驱动器的功率输出;确定功率输出和参考功率输出之 间的差;W及根据差来控制逆变器驱动器的输出频率,W在部件的操作期间稳定功率输出。 [00%] 在本发明的第=方面,提供了一种包括处理电路的逆变器驱动器。当逆变器驱动 器通过电机工作上连接到在操作期间被设置为产生具有一个或更多个周期频率分量的可 变力的部件时,处理电路被设置为:确定逆变器驱动器的功率输出;确定功率输出和参考 功率输出之间的差;W及根据差来控制逆变器驱动器的输出频率,W在部件的操作期间稳 定功率输出。
[0027] 本发明可进一步具体化为软件(例如在逆变器驱动器本身内),软件在由计算机 执行时使任意上述方法的步骤被执行。因此,本发明可W采取控制技术的形式,该控制技术 可在可编程控制器中或在可编程变速驱动器中作为算法被实现,或由诸如电子电路的模拟 控制系统来实现。
【附图说明】
[0028] 现在将结合附图对本发明的详细实施例进行描述,在附图中:
[0029] 图1是操作负载的逆变器驱动器的示意图;
[0030] 图2A是根据本发明的实施例的用于控制逆变器驱动器的功率输出的电气驱动系 统的示意图;
[0031] 图2B是根据本发明的实施例的平均速度控制器的示意图;W及
[0032] 图3是根据本发明的实施例的控制逆变器驱动器的功率输出的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033] 本发明寻求提供一种控制逆变器驱动器的功率输出的改进方法。虽然下面描述了 本发明的各种实施例,但是本发明并不局限于运些实施例,并且运些实施例的变型恰能落 在仅由所附权利要求限定的本发明的范围之内。
[0034] 为了将本发明适当置于上下文中,接下来是对现有技术中使用的典型的逆变器驱 动器系统的简要说明。图1示出了用于如累或压缩机的旋转机器的运样的逆变器驱动器系 统。逆变器驱动器系统10包括由频率交流电源12驱动的逆变器驱动器14。逆变器驱动 器14向马达16提供可调电压和交流供电11,W控制马达轴17的速度(例如,旋转频率)。 马达16通过马达轴17被连接到诸如累的负载18。负载18可包括负载18的机械部分中的 齿轮箱(未示出),W减小轴速来适应负载18。
[0035] 在每分钟1500转或更多转的范围内的轴速度的情况下,电动马达是最具成本效 益的,其中,周期轴转矩脉动处于超过人眼的闪烁敏感区域的频率。当周期负载轴频率低于 该范围时,转矩倾向于在轴旋转内变化,并且有可能导致不可接受的闪烁。
[0036] 通常,运样的系统被常规设计,使得逆变器驱动器14试图保持马达轴17的恒定但 可控的速度,W适应负载18的需求。最常见地,运是通过控制从逆变器驱动器14到马达16 的交流电供电11的频率而实现的,马达16可W是同步的或异步的,但在任何情况下,其速 度与来自逆变器驱动器14的供电的频率密切相关。可应用闭环速度控制,但是其通常不被 认为是必要的。
[0037] 如果马达轴速度是恒定的,则传递到负载18的机械功率与转矩成比例,且假设在 系统10中不存在显著的能量存储,则电输入功率密切追踪该机械功率,外加在系统10的部 件中的少量损耗。因此,任何转矩波动基本上如实地复制到干线输入电流,从而导致干线输 入电流的波动。如上面所讨论的,运会导致不期望的照明闪烁。
[0038] 为了解决运个问题,本发明允许马达轴速度改变,W使从逆变器驱动器14到负载 18的功率流显著恒定。由于在逆变器驱动器14的输入处功率通过固定的供电电压和输入 电流的有功分量的乘积被给出,则在功率吞吐量恒定的情况下,输入电流是恒定的且可W 消除照明闪烁。
[0039] 一个简单的脉动负载可W由下面的表达式表示: W40] q=Qav+QpuisSin(Wpuist)
[0041]其中,q是瞬时转矩,Qw是抵消转矩,Qpuls是每周期的最大转矩,Wpuls是马达轴速 度,且t是时间。因此,为了要求来自逆变器驱动器14的恒定输出功率,马达轴17的速度 必须遵循与转矩的倒数关系:
[0043] 其中,P是逆变器驱动器14的瞬时功率输出。
[0044] 所需的变量通常是不容易用作系统中的数据W用开环形式产生运种关系。然而, 使用矢通量或类似算法的逆变器驱动器,无论是开环还是闭环,可W直接地或W产生转矩 的(有功)电流变量的形式提供马达轴转矩的相对快速响应估计。因此,可W创建闭环控 制结构,其中马达轴转矩被估计W调制瞬时轴速度,并因此在整个轴旋转中提供与理想的 恒定功率情形的非常近似。运样的布置还固有地利用系统的机械惯性,由此降低速度也产 生惯性转矩,其降低了出现在马达轴处的波动。第二慢动控制环可W将整体平均速度保持 在驱动过程所需要的值,同时允许在每个轴旋转内的明显速度变化。下面将更详细地描述 运些控制环。
[0045] 图2AW示意图形式示出了根据本发明的实施例的功率调节控制器20的结构。功 率调节控制器20可被用于减弱照明闪烁,如上面所说明的。
[0046] 功率调节控制器20包括逆变器驱动器22、乘法器块23、减法块24和PID控制器 25。应当理解的是,乘法器块23、减法块24和PID控制器25可W具体化为软件和/或硬 件,并且可W构成逆变器驱动器22的一部分。尽管未示出,逆变器驱动器22被设置成将功 率传递到电动马达W用于驱动脉动负载,如图1所示。
[0047] 图2B示出了根据本发明的实施例的平均速度控制器26。平均速度控制器26包 括减法块27和PI控制器28。再者,减法块27和PI控制器28可W具体化为软件和/或 硬件,并且例如可W构成逆变器驱动器22的一部分。PI控制器28的输出用作到减法块24 的输入。 W4引图3示出了参照图2A和2B、根据本发明的实施例的方法30所采取的步骤。
[0049] 通过在乘法器块23中将逆变器驱动器22的输出电压估计有功电流估计I相乘(步骤31),基本上连续地估计由逆变器驱动器22传送的瞬时功率输出P*。可替代地, 通过在乘法器块23中将逆变器驱动器22的瞬时速度估计《"1;日瞬时转矩估计(1"^相乘(步 骤32),来估计瞬时功率输出P*。如上所述,估计优选地作为快速响应的实时数据从逆变器 驱动器22中获得。
[0050] 在减法块24中,将估计的瞬时功率输出P*与参考功率Pw比较,W给出功率误差 变量
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