一种变频器飞车启动方法与流程

本发明属于电力电子领域，涉及一种变频器飞车启动方法。

背景技术：

变频器具备电压，频率可调的特点，在运动控制系统中能够优化启动性能，提高运行效率，起到节电，节能的作用。随着变频器的广泛应用，越来越多的功能需要完善，在很多工业应用场合，电机启动前转子处于转动状态，因此，飞车启动便是比不可少的功能。

飞车启动，即在电机无供电状态下，电机转子处于转动状态，但转速随机不确定时，将变频器接入电机定子，拖动电机转子进入正常驱动的过程。当电机转差较大时，会产生很大的电流而电磁转矩却不大，如果电机定子磁场转速远高于转子转速时容易造成变频器过流故障，如果电机定子磁场转速低于电机转子转速时，电机处于制动状态，容易造成直流电容过压故障。因此，快速准确的搜索到转子转速是飞车启动成功的关键。

目前已具备多种实现飞车启动的方法，其实现原理和效果也都不同，有的要加装更多硬件检测和复杂的算法来实现，如先进行激磁处理，再利用线电压检测计算当前转子转速，又如采用了双dsp等大量复杂的运算来获得转子转速，这些方法需要更多的硬件设备，增加了设备成本；还有采用定子输入恒定电流的v/f曲线电压比较法，该方法搜索转速时始终保持定子为恒定电流，比较变频器输出电压与v/f曲线上电压相等时判定为输出频率就是转子频率，该方法物理概念不明确，极易出现输出频率低于实际转子频率而使电机处于发电状态的情况，且无法判断转子转动方向。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变频器飞车启动方法，该方法利用软件控制方式实现，只进行过流时的限制调节，使变频器能够在不过载的前提下按照设定转速运行，通过调节器输出限幅避免频率的超调，使得该方法能应用于各种vf控制的变频器。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变频器飞车启动方法，该方法包括以下步骤：

s00：参数初始化设置；

设定使能变频器飞车启动功能，设定限制电流iset，设定搜索速率flytime；

启动变频器；

s01：恒频升压；

设定变频器输出频率为1.2倍电机额定频率freq1；

按预设斜坡速率从0增大输出电压uout；

判断实际电流有效值iact>限制电流iset时，记录输出电压为uout1；

s02：转子频率搜索，其中包括频率搜索和转速方向判断两个步骤；

输出频率freq按照设定的搜索速率flytime从freq1开始减小，调整输出电压使其不大于限制电流iset；

综合转矩电流it和输出电压相序判断输出频率freq2到达转子频率附近；

根据直流电压闭环调整输出频率为freq3；

根据输出频率最小限制判断转子实际转动方向与搜索方向是否一致，进一步判断转子实际转动方向；

s03：频率搜索完成后飞车至vf控制过渡；

保持输出频率freq3不变，在额定电流限制下升高输出电压到输出频率按vf曲线计算的电压值uout3；

输出频率按照常规运行模式运行至目标转速。

进一步，所示飞车启动功能为可选择的，用户根据实际情况选择是否飞车启动，设定限制电流iset通常选择电机额定电流的40％～100％，设定搜索速率flytime是指输出频率从0斜坡变化至额定频率所用时间，单位为s，设置为5～360。

进一步，在所述方法中，当输出频率为freq1时，输出电压越大，则输出电流越大，从0按预设斜坡速率增大输出电压uout，从而得到达到设定电流限制时的uout1。

进一步，当所述输出频率按照设定搜索速率从freq1减小的过程中，调整输出电压的方法为：当输出频率大于0.5倍额定频率时，输出电压从uout1跟随freq同比例减小，当输出频率小于0.5倍额定频率时，输出电压保持，同时判断实际电流>0.8*iset时，调小输出电压保持值。

进一步，在所述方法中，判断输出频率freq2到达转子频率附近的方法为：输出电压为正序，即正转时，判断转矩电流it小于0时搜索到转子频率，输出电压为负序，即反转时，判断转矩电流it大于0时搜索到转子频率。

进一步，在所述方法中，测量变频器输出电流iinva，iinvb，转矩电流按发出的定子电压角度并做延时补偿后的theta_u做旋转变换得到，转矩电流it的计算公式为：

it＝is_alpha*cos(theta_u)+is_belta*sin(theta_u)

进一步，在所述方法中，根据直流电压闭环调整输出频率的方法为：将实际单元平均电压与设定过压阈值比较得到两者差值，对差值进行pid调节，freq2-调节器的输出得到输出频率freq3，以此来避免输出频率低于实际转子频率造成的单元过压。

进一步，在所述方法中，保持输出频率freq3不变，升高电压时，以斜坡形式快速升压，同时在实际电流＞电机额定电流时暂时保持电压不变。

进一步，在所述方法中，当从一个方向搜索到输出频率<2hz时还未能判断已搜索到转子频率，则启动另一方向的搜索；当两个方向搜索到输出频率<2hz时都未能判断已搜索到转子频率，则变频器从零速开始启动；若搜索到的转速方向与目标转速方向不一致，则将电机先降速为0，再向目标转速加速运行。

本发明的有益效果在于：本发明能有效避免传统方法搜索转子频率过程中容易过压的缺点；能够明确区分转子频率的转向；能够快速精确的搜索到转子频率并完成变频器拖动电机的启动过程。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明所述的飞车启动详细流程图；

图2为本发明所述的飞车启动流程简述图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明方法包括以下步骤：

s00：初始化阶段

设定使能变频器飞车启动功能，设定限制电流iset，设定搜索速率flytime；

启动变频器；

s01：恒频升压阶段，包括以下步骤：

设定变频器输出频率为1.2倍电机额定频率freq1；

按预设斜坡速率从0增大输出电压uout；

判断实际电流有效值iact>限制电流iset时，记录输出电压为uout1；

s02.1：转子频率搜索阶段，包括以下步骤：

输出频率freq按照设定的搜索速率flytime从freq1开始减小；

当输出频率大于0.5倍额定频率时，输出电压从uout1跟随freq同比例减小，当输出频率小于0.5倍额定频率时，输出电压保持，同时判断实际电流>0.8*iset时，调小输出电压保持值。

按下面方法计算转矩电流：测量变频器输出电流iinva，iinvb，发出的定子电压角度theta为a相向量角，做延时补偿后的角度为theta_u。

theta_u＝theta-π/2-freq*π/3

其中：freq为输出频率

π/3为300hz开关频率计算的延时补偿系数

π/2为相量角转换矢量角的补偿

it＝is_alpha*cos(theta_u)+is_belta*sin(theta_u)

其中

输出电压为正序，即正转时，判断转矩电流it小于0时搜索到转子频率，输出电压为负序，即反转时，判断转矩电流it大于0时搜索到转子频率。

将实际单元平均电压与设定过压阈值比较得到两者差值，对差值进行pid调节，freq2-调节器的输出得到输出频率freq3。

s02.2：转子转动方向判断阶段，包括以下判断：

当从一个方向搜索到输出频率<2hz时还未能判断已搜索到转子频率，则启动另一方向的搜索；当两个方向搜索到输出频率<2hz时都未能判断已搜索到转子频率，则变频器从零速开始启动。

s03：从飞车到vf控制的过度阶段

保持输出频率freq3不变，按vf曲线计算目标电压为uout3，以斜坡形式快速升压，同时在实际电流＞电机额定电流时暂时保持电压不变；

输出电压升至uout3时，输出频率按照常规运行模式运行至目标转速，若搜索到的转速方向与目标转速方向不一致，则将电机先降速为0，再向目标转速加速运行。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。