一种矢量启动自动切VF控制的变频软起控制方法与流程

本发明涉及变频调速控制领域，具体涉及一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法。

背景技术：

1、以控制速度为目的，控制精度不需要太高的风机、泵类节能型变频器大多采用vf控制，其特点是控制电路结构简单、成本低，能够满足一般传动的平滑调速要求。但是这种方法采用开环控制方式，在低频时由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响，使输出最大转矩减小，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性，同时在低频时因定子电阻和逆变器死区效应的存在，还导致性能下降，稳定性变差。而矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制，在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近励直流电机的控制性能。矢量控制在低速时还可以输出100%的力矩，可解决v/f控制在低速时因力矩不够而无法工作的问题，但控制算法较为复杂，获取电机实时空间矢量的信息需要较高的计算量。

技术实现思路

1、本发明提出的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，旨在解决在风机、泵类节能型变频器等应用场合，低频时使用vf控制性能下降，稳定性变差，而使用矢量控制在高频下又存在控制复杂，获取电机实时空间矢量信息需要较高计算量等缺点。

2、为实现以上目的，本发明提供的方案是：

3、一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，矢量控制启动变频器，计算矢量控制下转子磁链观测值、、控制矢量角度；

5、步骤s2，根据当前运行频率计算vf控制下的输出电压、电压切换系数；

6、步骤s3，判断当前运行频率是否满足频率切换条件，满足频率切换条件进行步骤s4，否则进行步骤s1；

7、步骤s4，计算vf控制下的控制矢量角度，电压过渡系数，过渡电压 u；

8、步骤s5，判断是否满足电压切换条件，不满足电压切换条件，进入步骤s4；满足电压切换条件，矢量控制平滑切换至vf控制完成。

9、进一步的，所述步骤s1中，矢量控制下转子磁链观测值、、控制矢量角度的计算公式如下：

10、，

11、，

12、，

13、其中，、为矢量控制下转子磁链观测值，、为矢量控制下输出电压在αβ坐标轴下的分量，为定子电阻，、为矢量控制下输出电流在αβ坐标轴下的分量，为电机漏感，为矢量控制下的控制矢量角度， d为微分算子， t为时间，为积分符号， arctan为反正切函数。

14、进一步的，所述步骤s2中，vf控制下的输出电压、电压切换系数的计算公式如下：

15、，

16、，

17、其中，为vf控制下的输出电压，为当前运行频率，为电机额定电压，为电机额定频率，为电压切换系数，为矢量控制下的输出电压幅值。

18、进一步的，所述步骤s3中，频率切换条件为：当前运行频率 f大于等于频率切换值 a， a为设定频率切换值，a的取值范围为0.1~50。

19、进一步的，所述步骤s4中，vf控制下的控制矢量角度，电压过渡系数、过渡电压u的计算公式如下：

20、，

21、，

22、，

23、其中，为vf控制下的控制矢量角度，为矢量控制下的控制矢量角度，为积分符号， π为圆周率，为当前状态下的运行频率， d为微分算子， t为时间，为电压过渡系数其初始值为， m为过渡系数步长， u为过渡电压，为vf控制下的输出电压。

24、进一步的，所述步骤s5中，电压切换条件为：等于1，其中，为电压过渡系数。

25、本发明具有的有益效果是：风机、泵类节能型变频器由矢量启动自动切vf控制，实现变频软起功能，切换过程平滑，冲击小；低频下采用矢量控制，输出100%的力矩，解决了低速时v/f控制力矩不够而无法工作问题；高频下采用v/f控制，控制电路结构简单、成本低。

技术特征：

1.一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述方法为：

2.根据权利要求1所述的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述步骤s1中，矢量控制下转子磁链观测值、、控制矢量角度的计算公式如下：

3.根据权利要求1所述的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，vf控制下的输出电压、电压切换系数的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，频率切换条件为：当前运行频率f大于等于频率切换值a，a为设定频率切换值，a的取值范围为0.1~50。

5.根据权利要求1所述的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述步骤s4中，vf控制下的控制矢量角度，电压过渡系数、过渡电压u的计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的一种矢量启动自动切vf控制的变频软起控制方法，其特征在于，所述步骤s5中，电压切换条件为：等于1，其中，为电压过渡系数。

技术总结
本发明提出一种矢量启动自动切VF控制的变频软起控制方法，涉及变频调速控制领域，本发明通过矢量控制启动变频器，根据矢量控制下的转子磁链观测值、控制矢量角度、当前运行频率等数据计算VF控制下的输出电压U<subgt;1</subgt;、电压切换系数K<subgt;1</subgt;；同时判断当前运行频率是否满足切换条件，满足切换条件后计算VF控制下的控制矢量角度θ<subgt;2</subgt;，电压过渡系数K<subgt;2</subgt;，过渡电压U，通过调整电压过渡系数K<subgt;2</subgt;完成矢量控制平滑切换至VF控制。本发明实现了变频器在低速下的平滑启动，应用于以控制速度为目的，控制精度不需要太高的风机、泵类等节能型变频器。

技术研发人员：张树林,陈忠强,张正松,宋玉明
受保护的技术使用者：希望森兰科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15