一种振荡抑制方法、系统、装置及可读存储介质与流程

本发明涉及电动机驱动和变频调速领域，特别涉及一种振荡抑制方法、系统、装置及可读存储介质。

背景技术：

vvvf(variablevoltageandvariablefrequency，可变电压及可变频率)控制模式是变频器应用很广泛的一种控制方式，其优点是不依赖电机参数，就能够适应大多数的应用场合；缺点是由于采用逆变器供电，该控制模式会导致电机在某些频率段发生电流振荡，严重时会产生跳闸保护。这种电流振荡和死区时间、电机绕组阻尼强度以及负载变化都有关系。对于永磁同步电动机来讲，这种振荡引起的转矩波动，还很容易引起失步。电流的持续振荡，限制了vvvf控制模式的应用范围，是使用pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)逆变器驱动电机时需要面临的关键问题之一。

vvvf开环控制模式下，针对感应电机和永磁同步电动机的振荡产生机理及其抑制方法，学术界和工程界都进行了广泛深入的研究。普遍认为，pwm供电方式以及电机与逆变器的无功交换是引起振荡的主要原因，抑制措施的主要思路是在vvvf纯开环的基础上，增加振荡量的计算，并将振荡量放大以负反馈的形式修正逆变器的输出频率或输出电压。目前采用的方法主要有以下两类：

一是根据瞬时有功电流的变化，实时调整逆变器的输出频率，其原理是认为振荡将导致电机输出转矩的同向变化，而输入侧的有功电流变化可以反映输出转矩的变化。瞬时有功电流较输出转矩更容易获取，因此，用有功电流的变化以反馈的形式可以对电流振荡进行抑制。但是这种方法在负载大范围变化时，通过有功电流修正输出频率，需要根据负载的变化强度调整振荡抑制系数，参数的一致性不好。

另一种是根据瞬时无功电流的变化，实时调整逆变器的输出电压。该方法的出发点是认为电流的高频振荡反映了电机气隙磁通的变化，而无功电流与气隙磁通具有对应关系，而且更容易获取，因此根据无功电流的变化修正逆变器的输出电压，根本目的是维持气隙磁通的恒定，也符合vvvf控制的初衷。这种方法对于感应电机的参数一致性较好，但对永磁同步电机的振荡抑制效果很差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种振荡抑制方法、系统、装置及可读存储介质，从而能够实现感应电机和永磁同步电机上，全频段的电流振荡抑制控制。其具体方案如下：

一种振荡抑制方法，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：

获取电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流；

通过所述瞬时有功电流和所述瞬时无功电流，得到瞬时有功振荡分量和瞬时无功振荡分量；

将所述瞬时有功振荡分量和所述瞬时无功振荡分量相加，得到瞬时振荡分量；

通过所述瞬时振荡分量，得到振荡抑制补偿频率；

利用所述振荡抑制补偿频率，调制所述电动机的供电电路。

优选的，所述通过所述瞬时有功电流得到瞬时有功振荡分量，通过所述瞬时无功电流得到瞬时无功振荡分量的过程，包括：

将所述瞬时有功电流通过第一有功电流滤波器，得到第一有功分量；

将所述瞬时有功电流通过第二有功电流滤波器，得到第二有功分量；

将所述第一有功分量与所述第二有功分量相减，得到所述瞬时有功振荡分量；

将所述瞬时无功电流通过第一无功电流滤波器，得到第一无功分量；

将所述瞬时无功电流通过第二无功电流滤波器，得到第二无功分量；

将所述第一无功分量与所述第二无功分量相减，得到所述瞬时无功振荡分量；

其中，所述第一有功电流滤波器的滤波系数小于所述第二有功电流滤波器的滤波系数，所述第一无功电流滤波器的滤波系数小于所述第二无功电流滤波器的滤波系数。

优选的，所述通过所述瞬时振荡分量，得到振荡抑制补偿频率的过程，包括：

通过对所述瞬时振荡分量进行比例控制和饱和限幅，得到所述振荡抑制补偿频率。

优选的，所述获取电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流的过程，包括：

对所述电动机的三相电流按照调整电压的矢量相位进行正交解耦，得到所述瞬时有功电流和所述瞬时无功电流。

优选的，所述利用所述振荡抑制补偿频率，调制所述电动机的供电电路的过程，包括：

将所述振荡抑制补偿频率以负反馈形式返回斜坡频率，得到调整频率；

对所述调整频率进行角度积分，得到所述调整电压的矢量相位；

根据所述调整电压的矢量相位和矢量幅值，利用空间矢量pwm对所述电动机的供电电路进行调制，以实现对所述电动机的稳定控制。

优选的，在所述将所述振荡抑制补偿频率以负反馈形式返回斜坡频率的动作之前，还包括：

生成对应所述电动机的操作频率；

利用所述操作频率，按设定加减速时间生成所述斜坡频率；

按设定vf曲线生成对应所述斜坡频率的所述调整电压的矢量幅值。

相应的，本发明还公开了一种振荡抑制系统，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：

获取模块，用于获取电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流；

处理模块，用于通过所述瞬时有功电流得到瞬时有功振荡分量，通过所述瞬时无功电流得到瞬时无功振荡分量，再将所述瞬时有功振荡分量和所述瞬时无功振荡分量相加，得到瞬时振荡分量，最后通过所述瞬时振荡分量，得到振荡抑制补偿频率；

调整模块，用于利用所述振荡抑制补偿频率，调制所述电动机的供电电路。

优选的，所述调整模块包括：

调整频率单元，用于将所述振荡抑制补偿频率以负反馈形式返回斜坡频率，得到调整频率；

角度积分单元，用于对所述调整频率进行角度积分，得到所述调整电压的矢量相位；

空间矢量pwm单元，用于根据所述调整电压的矢量相位和矢量幅值，对所述电动机的供电电路进行调制，以实现对所述电动机的稳定控制。

相应的，本发明还公开了一种振荡抑制装置，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述振荡抑制方法的步骤。

相应的，本发明还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述振荡抑制方法的步骤。

本发明公开了一种振荡抑制方法，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：获取电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流；通过所述瞬时有功电流得到瞬时有功振荡分量，通过所述瞬时无功电流得到瞬时无功振荡分量；将所述瞬时有功振荡分量和所述瞬时无功振荡分量相加，得到瞬时振荡分量；通过所述瞬时振荡分量，得到振荡抑制补偿频率；利用所述振荡抑制补偿频率，调制所述电动机的供电电路。本发明根据电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流，对电动机的相位进行调整，从而抑制vvvf开环控制下会产生的电流振荡。本方法对感应电机和永磁同步电机均适用，而且参数一致性较好，可以实现全频段的电流振荡抑制控制。本发明只需要在原vvvf开环控制系统的基础上增加简单的软件模块即可实现，无需增加硬件成本，耗时和成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种振荡抑制方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例中一种振荡抑制方法中的电流分解示意图；

图3为本发明实施例中一种振荡抑制方法的子步骤流程图；

图4为本发明实施例中一种振荡抑制方法的子步骤流程图；

图5为本发明实施例中一种振荡抑制方法的子步骤流程图；

图6为本发明实施例中一种振荡抑制系统的结构分布图；

图7为本发明实施例中一种具体的振荡抑制系统的结构分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种振荡抑制方法，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，参见图1所示，包括以下步骤：

步骤s1：获取电动机的瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d；

其中，这里的电动机包括感应电动机和永磁同步电动机。

一般的，对所述电动机的三相电流按照预设的调整电压的矢量相位进行正交解耦，得到所述瞬时有功电流i_q和所述瞬时无功电流i_d，可参见图2所示。具体的，在进行正交解耦时，可以先获取电动机的三相电流中的两相，然后进行三相两相变换，再经过旋转变换，即可得到与调整电压的矢量相位对应的瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d。当然，还可以通过其他方法或手段来获取电动机的瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d，此处不作限制。

步骤s2：通过所述瞬时有功电流i_q得到瞬时有功振荡分量i_q_osc，通过所述瞬时无功电流i_d得到瞬时无功振荡分量i_d_osc；

可以理解的是，由于逆变器供电，此时的瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d中均含有振荡分量和正常工作的电流分量，可以通过一定的方法将其中的振荡分量分离出来，再利用振荡分量进行下一步。

步骤s3：将所述瞬时有功振荡分量i_q_osc和所述瞬时无功振荡分量i_d_osc相加，得到瞬时振荡分量i_osc；

步骤s4：通过所述瞬时振荡分量i_osc，得到振荡抑制补偿频率△f；

一般的，通过对所述瞬时振荡分量i_osc进行比例控制和饱和限幅，即可以得到所述振荡抑制补偿频率△f。

步骤s5：利用所述振荡抑制补偿频率△f，调制所述电动机的供电电路。

其中，电动机的供电电路包括依次连接的三相电源、整流单元、逆变桥单元和电动机。步骤s5主要是利用振荡抑制补偿频率△f，通过空间矢量pwm单元调制上述逆变桥单元，从而实现对电动机的稳定控制。

本发明公开了一种振荡抑制方法，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：获取电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流；通过所述瞬时有功电流得到瞬时有功振荡分量，通过所述瞬时无功电流得到瞬时无功振荡分量；将所述瞬时有功振荡分量和所述瞬时无功振荡分量相加，得到瞬时振荡分量；通过所述瞬时振荡分量，得到振荡抑制补偿频率；利用所述振荡抑制补偿频率，调制所述电动机的供电电路。本发明根据电动机的瞬时有功电流和瞬时无功电流，对电动机的相位进行调整，从而抑制vvvf开环控制下会产生的电流振荡。本方法对感应电机和永磁同步电机均适用，而且参数一致性较好，可以实现全频段的电流振荡抑制控制。本发明只需要在原vvvf开环控制系统的基础上增加简单的软件模块即可实现，无需增加硬件成本，耗时和成本较低。

本发明实施例公开了一种具体的振荡抑制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，步骤s2可以进一步分为获取瞬时有功振荡分量的步骤s21和获取瞬时无功振荡分量的步骤s22，其中，参见图3所示，步骤s21包括：

s211：将所述瞬时有功电流i_q通过第一有功电流滤波器，得到第一有功分量i_q_l；

s212：将所述瞬时有功电流i_q通过第二有功电流滤波器，得到第二有功分量i_q_h；

s213：将所述第一有功分量i_q_l与所述第二有功分量i_q_h相减，得到所述瞬时有功振荡分量i_q_osc。

其中，考虑通过滤波器进行滤波后获得的波形成分，所述第一有功电流滤波器的滤波系数小于所述第二有功电流滤波器的滤波系数。在经过第一有功电流滤波器滤波后，得到的第一有功分量i_q_l包括瞬时有功振荡分量和正常工作的电流分量，而经过第二有功电流滤波器后得到的第二有功分量i_q_h中只包含正常工作的电流分量，因此第一有功分量i_q_l与第二有功分量i_q_h作差，即可获得瞬时有功振荡分量i_q_osc。

相应的，参见图4所示，步骤s22包括：

s221：将所述瞬时无功电流i_d通过第一无功电流滤波器，得到第一无功分量i_d_l；

s222：将所述瞬时无功电流i_d通过第二无功电流滤波器，得到第二无功分量i_d_h；

s223：将所述第一无功分量i_d_l与所述第二无功分量i_d_h相减，得到所述瞬时无功振荡分量i_d_osc；

与步骤s21类似，所述第一无功电流滤波器的滤波系数小于所述第二无功电流滤波器的滤波系数。

当然，步骤s21和步骤s22没有必须的顺序先后，一般是同步进行的。

本发明实施例公开了一种具体的振荡抑制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

参见图5所示，步骤s5具体包括以下步骤：

s51：将所述振荡抑制补偿频率△f以负反馈形式返回斜坡频率f_ramp，得到调整频率f_theta；

s52：对所述调整频率进行角度积分，得到所述调整电压的矢量相位v_theta；

s53：根据所述调整电压的矢量相位v_theta和矢量幅值v_amp，利用空间矢量pwm对所述电动机的供电电路进行调制，以实现对所述电动机的稳定控制。

进一步的，在步骤s5之前，还可以包括：

生成对应所述电动机的操作频率f_set；

利用所述操作频率f_set，按设定加减速时间生成所述斜坡频率f_ramp；

按设定vf曲线生成对应所述斜坡频率f_ramp的所述调整电压的矢量幅值v_amp。

相应的，本发明实施例还公开了一种振荡抑制系统，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，参见图6所示，包括：

获取模块1，用于获取电动机的瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d；

处理模块2，用于通过所述瞬时有功电流i_q得到瞬时有功振荡分量i_q_osc，通过所述瞬时无功电流i_d得到瞬时无功振荡分量i_d_osc，然后将所述瞬时有功振荡分量i_q_osc和所述瞬时无功振荡分量i_d_osc相加，得到瞬时振荡分量i_osc，最后通过所述瞬时振荡分量i_osc，得到振荡抑制补偿频率△f；

调整模块3，用于利用所述振荡抑制补偿频率△f，调制所述电动机的供电电路4。

本方法对感应电机和永磁同步电机均适用，而且参数一致性较好，可以实现全频段的电流振荡抑制控制。本发明只需要在原vvvf开环控制系统的基础上增加简单的软件模块即可实现，无需增加硬件成本，耗时和成本较低。

本发明实施例公开了一种具体的振荡抑制系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，参见图7所示。

具体的，所述获取模块1包括：

三相两相变换单元11，用于将供电电路6中三相电流中的电流ias和ibs转为i_alfa和i_beta；

旋转变换单元12，用于将i_alfa和i_beta转为瞬时有功电流i_q和瞬时无功电流i_d。

具体的，所述调整模块3包括：

调整频率单元31，用于将所述振荡抑制补偿频率以负反馈形式返回斜坡频率，得到调整频率；

角度积分单元32，用于对所述调整频率进行角度积分，得到所述调整电压的矢量相位；

空间矢量pwm单元33，用于根据所述调整电压的矢量相位和矢量幅值，对所述电动机的供电电路进行调制，以实现对所述电动机的稳定控制。

具体的，所述供电电路4包括：

依次连接的三相交流电源41、整流单元42、逆变桥单元43和电动机44。

另外，该振荡抑制系统还可以包括：

生成对应所述电动机的操作频率f_set的频率指令单元5；

利用所述操作频率f_set，按设定加减速时间生成所述斜坡频率f_ramp的斜坡频率生成单元6；

按设定vf曲线生成对应所述斜坡频率f_ramp的所述调整电压的矢量幅值v_amp的vf曲线计算单元7。

可以理解的是，除去本实施例中具体规定的电路和模块外，还可以通过其他方法完成本实施例中对电流振荡的抑制控制。

本实施例具有与上述实施例相应的有益效果。

相应的，本发明实施例还公开了一种振荡抑制装置，应用于变频器在vvvf模式驱动电动机时，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述振荡抑制方法的步骤。

其中，有关振荡抑制方法的具体细节可以参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。

本实施例具有与上述实施例中振荡抑制方法相应的有益效果。

相应的，本发明实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述振荡抑制方法的步骤。

其中，有关振荡抑制方法的具体细节可以参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。

本实施例具有与上述实施例中振荡抑制方法相应的有益效果。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种振荡抑制方法、系统、装置及可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。