一种交流电机的转速跟踪方法、调速装置及交流电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种交流电机的转速跟踪方法，用于跟踪交流电机再起动时的转速。该方法包括：1、估算当前的磁链角度；2、对定子电流矢量进行坐标变换，分别得到与磁链角度方向相同、正交的第一电流值、第二电流值；3、以第一电流值和一非零的预设电流值作为输入，经电流调节器运算得到一个电压；以第二电流值和0作为输入，经电流调节器运算得到一个电压；4、对电压和进行脉宽调制生成驱动控制信号驱动交流电机；5、重复执行步骤1～4，直到第二电流值低于一电流阈值并维持一段预设的时间；对当前的磁链角度进行微分运算，得到交流电机再起动时的转速。本发明还公开了一种交流电机的调速装置及交流电机。本发明具有快速准确且成本低的优点。
【专利说明】一种交流电机的转速跟踪方法、调速装置及交流电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交流电机的转速跟踪方法、调速装置及交流电机，属于交流电机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于工业运用现场的复杂和工艺要求多样，决定了变频调速系统除正常运行时的性能要求外，还要求具备对不正常运行状态有足够的处理能力。如:大型通风设备因风道残存风量可能造成电机自由逆转，大惯量负载遇到突然停电后，电机会自由旋转相当长的时间，可长达几十分钟；若此时直接启动电机，会因电机可能处于较大的转差状态而使启动失败(过电流保护)。为了防止这一现象，在供电恢复正常后，要求电机的调速系统具备交流电机转速跟踪再起动功能。
[0003]一篇中国专利文献(申请号为201110077358.0，
【公开日】为2012-09-26)公开了一种感应电动机的转速跟踪方法，其主要内容是:当直流总线电压误差判断模块判断该检测直流总线电压大于或等于设定直流总线电压，或当电流误差判断模块判断反馈电流小于或等于设定电流时，直流总线电压误差判断模块或电流误差判断模块发出一开关控制信号至开关的该控制端，以让开关传送该第一控制信号至该电压调变模块，该电压调变模块收到该第一控制信号后控制逆变器驱动感应电动机，反之该频率搜寻模块则传送该第二控制信号至电压调变模块，以使该电压调变模块控制该逆变器改变该感应电动机的定子磁场频率，并再次进行前述直流总线电压误差判断模块与该电流误差判断模块的判断。
[0004]又，该文献中还记载了以下内容:提供一种感应电动机的转速搜寻装置，其借由一直流总线电压，误差判断模块搭配一输出电流判断模块，来判断是否有感应电动机的转子磁场频率大于或等于变频器的输出电压频率，亦即是否有感应电动机的转子频率大于或等于感应电动机的定子磁场频率情形发生，借此让转速搜寻装置能够寻找出感应电动机当时的转速，并由此转速开始控制逆变器的开关单元切换运作，如此可提高搜寻到感应电动机转速的成功率。
[0005]上述文献中所记载的技术方案存在以下问题:1)第一控制信号的确定是比较不容易的，若设置不合适，很有可能会导致过流或过压故障现象的发生。2)若当前搜寻的定子磁场频率与感应电动机实际转速差距大，尤其是定子磁场频率与感应电动机实际转速方向相反时，那么，转速搜寻装置的搜寻时间会比较长。因此，这种方案在实际运用中存在一定的局限性。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种交流电机的转速跟踪方法、调速装置及交流电机，能够快速而有效地估算出交流电动机再起动时的转速大小和方向，进而实现电机的平稳再起动功能。
[0007]本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:[0008]一种交流电机的转速跟踪方法，用于跟踪交流电机再起动时的转速，所述转速跟踪方法包括:
[0009]步骤1、交流电机再起动时，先估算出所述交流电机当前的磁链角度；
[0010]步骤2、对所述交流电机的定子电流矢量进行坐标变换，分别得到一个与所估算出的磁链角度方向相同的第一电流值，以及一个与所估算出的磁链角度方向正交的第二电流值；
[0011]步骤3、以第一电流值和一非零的预设电流值作为输入，经自动电流调节器运算得到一个电压％ ;以第二电流值和0作为输入，经自动电流调节器运算得到一个电压Ut ;
[0012]步骤4、以电压Um和Ut作为输入，利用脉宽调制生成驱动控制信号驱动所述交流电机；
[0013]步骤5、重复执行步骤I~步骤4，直到所述第二电流值低于预设的电流阈值并维持一段预设的时间；对所述交流电机当前的磁链角度进行微分运算，即得到所述交流电机再起动时的转速。
[0014]一种交流电机的调速装置，包括:PWM模块、逆变器模块和电压重构模块；所述？丽模块将输入的电压信号调制为逆变器模块的控制信号，所述逆变器模块根据PWM模块输出的控制信号驱动所述交流电机，所述电压重构模块用于计算定子电压矢量；所述调速装置还包括转速搜索模块，所述转速搜索模块包括坐标变换模块、第一电流调节器、第二电流调节器、磁链角度估算器以及微分模块；当所述交流电机再起动时，磁链角度估算器先估算出所述交流电机当前的磁链角度，并将估算出的当前磁链角度输入坐标变换模块；坐标变换模块对所述交流电机的定子电流矢量进行坐标变换，分别得到一个与所估算出的磁链角度方向相同的第一电流值，以及一个与所估算出的磁链角度方向正交的第二电流值，并将第一电流值和第二电流值分别输入第一电流调节器、第二电流调节器；第一电流调节器以第一电流值和一非零的预设电流值作为输入，运算得到一个电压uM ;第二电流调节器以第二电流值和0作为输入，运算得到 一个电压Ut ;所述PWM模块以电压Um和Ut作为输入，生成逆变器模块的控制信号驱动所述交流电机；当所述第二电流值低于预设的电流阈值并维持一段预设的时间t，所述微分模块对磁链角度估算器估算出的当前的磁链角度进行微分运算，得到所述交流电机再起动时的转速。
[0015]本发明的技术方案中，所述磁链角度可以是定子磁链角度，也可以是转子磁链角度，可以利用现有或将有的各种磁链观测模型/计算方法得到，本发明优选以下三种方案:
[0016]第一种优选方案:所述磁链角度为所述交流电机的定子磁链角度，根据以下公式估算得到:
【权利要求】
1.一种交流电机的转速跟踪方法，用于跟踪交流电机再起动时的转速，其特征在于，所述转速跟踪方法包括: 步骤1、交流电机再起动时，先估算出所述交流电机当前的磁链角度； 步骤2、对所述交流电机的定子电流矢量进行坐标变换，分别得到一个与所估算出的磁链角度方向相同的第一电流值，以及一个与所估算出的磁链角度方向正交的第二电流值；步骤3、以第一电流值和一非零的预设电流值作为输入，经电流调节器运算得到一个电压uM ;以第二电流值和O作为输入，经电流调节器运算得到一个电压uT ； 步骤4、以电压Um和Ut作为输入，利用脉宽调制生成驱动控制信号驱动所述交流电机；步骤5、重复执行步骤I~步骤4，直到所述第二电流值低于预设的电流阈值并维持一段预设的时间；对所述交流电机当前的磁链角度进行微分运算，即得到所述交流电机再起动时的转速。
2.如权利要求1所述交流电机的转速跟踪方法，其特征在于，所述磁链角度为所述交流电机的定子磁链角度，根据以下公式估算得到:
3.如权利要求1所述交流电机的转速跟踪方法，其特征在于，所述磁链角度为所述交流电机的转子磁链角度，根据以下公式估算得到:
4.如权利要求1所述交流电机的转速跟踪方法，其特征在于，所述磁链角度为所述交流电机的无定子电阻磁链角度，根据以下公式估算得到:
5.一种交流电机的调速装置，包括:PWM模块、逆变器模块和电压重构模块；所述PWM模块将输入的电压信号调制为逆变器模块的控制信号，所述逆变器模块根据PWM模块输出的控制信号驱动所述交流电机，所述电压重构模块用于计算定子电压矢量；其特征在于，所述调速装置还包括转速搜索模块，所述转速搜索模块包括坐标变换模块、第一电流调节器、第二电流调节器、磁链角度估算器以及微分模块；当所述交流电机再起动时，磁链角度估算器先估算出所述交流电机当前的磁链角度，并将估算出的当前磁链角度输入坐标变换模块；坐标变换模块对所述交流电机的定子电流矢量进行坐标变换，分别得到一个与所估算出的磁链角度方向相同的第一电流值，以及一个与所估算出的磁链角度方向正交的第二电流值，并将第一电流值和第二电流值分别输入第一电流调节器、第二电流调节器；第一电流调节器以第一电流值和一非零的预设电流值作为输入，运算得到一个电压Um ;第二电流调节器以第二电流值和O作为输入，运算得到一个电压Ut ;所述PWM模块以电压Um和Ut作为输入，生成逆变器模块的控制信号驱动所述交流电机；当所述第二电流值低于预设的电流阈值并维持一段预设的时间t，所述微分模块对磁链角度估算器估算出的当前的磁链角度进行微分运算，得到所述交流电机再起动时的转速。
6.如权利要求5所述交流电机的调速装置，其特征在于，所述磁链角度估算器输出的磁链角度为所述交流电机的定子磁链角度，根据以下公式估算得到:
7.如权利要求5所述交流电机的调速装置，其特征在于，所述磁链角度估算器输出的磁链角度为所述交流电机的转子磁链角度，根据以下公式估算得到:
8.如权利要求5所述交流电机的调速装置，其特征在于，所述磁链角度估算器输出的磁链角度为所述交流电机的无定子电阻磁链角度，根据以下公式估算得到:
9.如权利要求5所述交流电机的调速装置，其特征在于，所述转速搜索模块还包括滤波模块，其输入与所述微分模块的输出连接。
10.—种交流电机，包括如权利要求5~9任一项所述调速装置。
【文档编号】H02P21/14GK103795319SQ201310723403
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】唐雪峰, 顾鸣刚, 刘奕骋, 李志鹏, 管瑞良 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂）