高压异步电机转速追踪启动方法与流程

本技术涉及一种变频器，属于高压异步电机控制，尤其是一种高压异步电机转速追踪启动方法。

背景技术：

1、变频器是将固定频率的交流市电变成频率连续可调的交流电的装置，变频器调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，在节能、自动化系统以及提高工艺水平和质量等方面有广泛的应用，不仅可以提高我国装备制造业的水平，也可以在某些行业达到明显节能的效果。

2、在变频器驱动电机运行之前，电机的初始状态可能不是静止状态，而是处于旋转状态，如果在上述情况下变频器起动还是从0hz直接启动运行，则由于输出频率与电机当前的实际运行频率存在较大差异，导致电机处于发电状态，启动前电机自转的速度越快，则变频器的输出电流越大，可能导致变频器出现过流或过压故障，或因变频器长时间处于失速过流状态而损坏电机。具体地，在重工业领域有许多大惯量负载应用，比如大型风机等，需要实时进行启停。因为各种原因变频器需要主动或者被动停机，风机等大惯量负载一旦高速运行后，停机时间较长，一方面风机完全停稳后再次启动需要等待较长的时间；另一方面如果不等待电机完全停稳直接从零速启动，容易引起变频器过流、过压等故障。这两方面都极大影响生产效率，为了解决这个问题，转速追踪启动方法就出现了。转速追踪启动方法就是在电机没有完全停止运转的情况下通过一定方法获取当前电机的转速，并在当前转速下进行启动。转速追踪启动时间短，节约等待时间，可提高生产效率，广泛应用于大惯量负载。

3、目前，转速追踪再启动主要有以下两种方法：第一、硬件电路检测电机反电动势频率：该方法的原理是在电机停止后一段时间里，电机上还有剩磁，异步电机运转的时候可产生反电动势。如果停机时间较长剩磁逐渐减少直到完全没有剩磁，这种情况下可以通过注入一定的电压产生磁场，产生反电动势，通过硬件电路检测到反电动势的频率，从而获取电机的当前旋转频率。该方法需要变频器配置额外的反电动势硬件检测电路，占用了一定的硬件资源，对于已经开发好的变频器就不能实施该方法，需要重新开发硬件，增加了设计成本且周期长。第二、通过有功电流或者有功功率的正负符号来检测启动频率：该方法的原理是从设定频率开始搜索频率，实时检测变频器的有功功率或者有功电流，当发现有功功率或者有功电流处于正值和负值切换点时，获取电机真实运行频率。该方法存在一定缺陷，如果电机负载较重，本身可能就有较大的有功功率或者有功电流，容易出现判断错误。

4、因此，在现有技术中的转速追踪再启动具有需要变频器配置额外的反电动势硬件检测电路，占用了一定的硬件资源，对于已经开发好的变频器就不能实施该方法，需要重新开发硬件，增加了设计成本且周期长的问题以及容易出现判断错误的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本技术实施例提供一种高压异步电机转速追踪启动方法，不需要新增加硬件电路而采用纯软件的控制方法，可以获取准确的当前电机转速，使高压异步电机平稳快速的启动。

2、本发明实施例提供了一种高压异步电机转速追踪启动方法，所述方法包括：

3、设置参考电压，并设置起始搜索频率；

4、所述起始搜索频率按照设定的斜率减小并实时输出的搜索频率；设定频率搜索过程中的最大限定电流，并将所述最大限定电流作为给定限幅电流输入给pi调节器；实时检测获取高压电机的三相电流，并输入给所述pi调节器；

5、所述pi调节器输出搜索频率过程中的所述变频器的实时输出电压；

6、对比所述pi调节器输出的实时电压和所述搜索频率所对应的电压；

7、在所述起始搜索频率的降频过程中，若所述单元母线电压高于所设定的阈值时，冻结此时的所述搜索频率，并停止降频；

8、冻结所述搜索频率并停止降频后，所述pi调节器输出电压达到根据v/f曲线所计算出的所述所搜频率对应的输出电压；

9、当冻结的所述搜索频率和所述变频器的实时输出电压满足v/f曲线对应关系，完成所述搜索频率过程；

10、完成转速追踪启动。

11、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，所述参考电压为冻结后的高压变频器启动时功率单元的母线电压。

12、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，所述起始搜索频率为所述变频器停机时的频率。

13、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，所述实时检测获取高压电机的三相电流为所述高压电机定子的三相电流。

14、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，实时监测获取高压电机的三相电流的元件为霍尔传感检测器。

15、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，在所述实时检测获取高压电机的三相电流，并输入给所述pi调节器的步骤中，包括：根据所述实时检测获取高压电机的三相电流并计算出三相电流的有效值，并将所述三相电流有效值作为反馈值输入给所述pi调节器。

16、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，在对比所述pi调节器输出的实时电压和所述搜索频率所对应的电压的步骤中，所述搜索频率所对应的电压是根据v/f曲线计算得出。

17、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，在若所述单元母线电压升高到所设定的阈值时的步骤中，所述阈值为高于参考电压的设定值。

18、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，在冻结所述搜索频率并停止降频后，所述pi调节器输出电压达到根据v/f曲线所计算出的所述所搜频率对应的输出电压的步骤中，还包括：冻结的所述搜索频率和所述高压电机真实输出的电压符合所述v/f曲线的对应关系，并满足磁通恒定的条件，所述高压电机正常运行。

19、根据本发明实施例所提供的高压异步电机转速追踪启动方法，所述完成转速追踪启动还包括：

20、将冻结的所述搜索频率作为所述高压电机正常启动的起始频率，按照设定的加速曲线从起始频率加速到目标频率。

21、本发明的有益效果为：本发明实施例所提供的一种高压异步电机转速追踪启动方法，通过设定参考电压和起始搜索频率，并按照一定的斜率减小搜索频率。在搜索过程中实时检测高压变频器的单元母线电压，当搜索频率高于电机当前运行频率时，电机处于电动状态，当搜索频率低于电机当前运行频率时电机处于发电状态，而且不论电机运行过程中负载大小，通过单元母线电压的大小判断电机电动和发电状态都是可行的。当电机处于发电状态下，高压变频器单元母线电压就会升高，通过变频器单元母线电压来判断电机从电动状态到发电状态的切换，处于切换点时的搜索频率就是电机当前运行的频率，这样就完成频率搜索，并冻结搜索频率，然后从冻结的搜索频率开始启动电机，再按照设定的加减速斜率上升，运行频率最终达到目标频率，这样转速追踪启动完成。本发明实施例所提供的一种高压异步电机转速追踪启动方法，通过单元母线电压来锁定搜索频率的方法，不论电机运行过程中负载大小，通过单元母线电压大小来判断电机运行在电动状态还是发电状态是可靠的，获取的搜索频率也是准确的。该转速追踪速方法原理简单且算法实现容易，启动快速且稳定性高。