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一體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng)及其工作方法

文檔序號(hào):9566740閱讀:907來源:國(guó)知局
一體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種啟動(dòng)系統(tǒng),尤其涉及一體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著高效節(jié)能等級(jí)要求的提高,風(fēng)機(jī)用高效變頻電機(jī)必然成為趨勢(shì)。為了降低成本,去除變頻器的電機(jī)位置傳感器,由于無傳感算法在逆風(fēng)啟動(dòng)時(shí)無法準(zhǔn)確獲得逆風(fēng)能量信息,在啟動(dòng)條件較惡劣時(shí),容易導(dǎo)致啟動(dòng)失敗,甚至燒毀變頻器。同時(shí),無傳感矢量采用180°控制,與120°方波方式相比,180°矢量控制控制時(shí)三相都要導(dǎo)通,無法根據(jù)反電勢(shì)采樣轉(zhuǎn)子位置和速度信息,特別是在逆風(fēng)啟動(dòng)場(chǎng)合,由于無法檢測(cè)到轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)子速度,故給無傳感矢量控制帶來一定的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn),提供一體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng)及其工作方法,以達(dá)到無位置傳感器且在逆風(fēng)環(huán)境下正常啟動(dòng)的目的。為此,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
[0004]—體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng),包括設(shè)于電機(jī)上的變頻器,其特征在于:所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊,所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連;電源模塊用于給主控模塊提供電源;電流采樣模塊用于檢測(cè)電機(jī)的電流,并將電流信息輸出到主控模塊;所述的逆風(fēng)采樣模塊用于獲得電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度,主控模塊根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度大小進(jìn)行可控剎車,保證在逆風(fēng)條件且無傳感器的模式下使電機(jī)正常啟動(dòng);逆變器模塊根據(jù)主控模塊輸出的PWM,將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供電機(jī)運(yùn)行。本發(fā)明系統(tǒng)節(jié)省了位置傳感器,控制時(shí)采用無傳感矢量控制策略,這樣可以保證輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn),波動(dòng)較小。為了在逆風(fēng)環(huán)境下正常啟動(dòng),設(shè)逆風(fēng)采樣模塊;控制模塊根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊,在逆風(fēng)條件下可以準(zhǔn)確檢測(cè)到轉(zhuǎn)子方向和速度大小,并可采用三相短路可控剎車方式,將電機(jī)轉(zhuǎn)速控制到某一較小速度范圍內(nèi);然后采用永磁同步電機(jī)無傳感矢量控制方案,控制電機(jī)正常啟動(dòng);與帶位置傳感器方式相比,本技術(shù)方案具有成本較低,安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)與變頻器為一體式結(jié)構(gòu),為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有效的保證;同時(shí)一體式變頻電機(jī)系統(tǒng)降低了通用變頻器復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置,便于操作和維護(hù),同時(shí)成本低廉,為行業(yè)的普遍推廣提供了有效的基礎(chǔ)。
[0005]作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充,本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。
[0006]所述的變頻器設(shè)于電機(jī)的后端,電機(jī)的軸端連接風(fēng)機(jī)。具有整體體積較小的特點(diǎn),對(duì)于維護(hù)和安裝都提供了一定的便利。
[0007]所述的逆風(fēng)采樣模塊包括采樣電路,然后采樣信號(hào)進(jìn)入主控模塊,經(jīng)過計(jì)算獲取轉(zhuǎn)子方向和速度大小。該方案可以替代價(jià)格較貴的位置傳感器。不僅電路簡(jiǎn)單,成本較低,且系統(tǒng)可靠性高。
[0008]還包括報(bào)警模塊,報(bào)警模塊用于提示用戶目前不能正常啟動(dòng),在啟動(dòng)失敗時(shí)進(jìn)行故障自恢復(fù),重新進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的啟動(dòng),直到啟動(dòng)正常,若規(guī)定次數(shù)內(nèi)不能啟動(dòng),則報(bào)啟動(dòng)失敗故障;在發(fā)生故障時(shí),封鎖系統(tǒng)PWM輸出,并采用通訊方式和LED閃爍方式通知用戶系統(tǒng)存在故障。提高系統(tǒng)工作的安全性、可靠性。
[0009]所述的風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)或離心類風(fēng)機(jī)。
[0010]所述的電機(jī)為PMSM永磁同步電機(jī),磁瓦采用稀土永磁材料。系統(tǒng)提出的采用永磁稀土材料的超超高效電機(jī)工作在風(fēng)機(jī)額定負(fù)載時(shí),整機(jī)效率可達(dá)到90%以上,在效率指標(biāo)上達(dá)到了現(xiàn)有異步電機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的性能指標(biāo)水平,且具有較寬的高效率輸出功率區(qū)間和較高的高效率轉(zhuǎn)速區(qū)間運(yùn)行優(yōu)勢(shì),既滿足風(fēng)機(jī)實(shí)際工況運(yùn)行,又具有卓越的高效節(jié)能性能。[0011 ] 電流采樣模塊檢測(cè)電機(jī)的電流,并將其輸出到主控模塊的內(nèi)部AD單元,使主控模塊根據(jù)獲得的電流信息通過采用滑模方式計(jì)算無傳感矢量控制PWM輸出。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,一體式變頻電機(jī)用逆風(fēng)啟動(dòng)系統(tǒng)的逆風(fēng)啟動(dòng)方法,包括以下步驟:
1)在逆風(fēng)啟動(dòng)前,根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊獲得當(dāng)前的轉(zhuǎn)向和速度;
2)判斷電機(jī)是否處于停止?fàn)顟B(tài):若電機(jī)停止,則進(jìn)入步驟5);否則進(jìn)入步驟3);
3)主控模塊根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速,采用三相短路的方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行制動(dòng),控制輸出PWM占空比,達(dá)到控制電機(jī)電流在較小的范圍內(nèi);
4)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否小于設(shè)定值;當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值時(shí),返回步驟3),否則進(jìn)入步驟5);
5)根據(jù)速度指令,采用無傳感矢量,輸出PWM控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),控制電機(jī)啟動(dòng)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0013]在電機(jī)啟動(dòng)前,當(dāng)電機(jī)不處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),主控模塊根據(jù)逆風(fēng)采樣模塊提供的速度,采用三相短路的方式輸出PWM,對(duì)電機(jī)進(jìn)行剎車;在輸出PWM時(shí),根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速,先輸出較小的PWM,控制電機(jī)電流在較小的范圍內(nèi);隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降,逐漸增大三相短路PWM輸出,并保證電機(jī)電流在系統(tǒng)能夠承受的范圍內(nèi),逐漸增大剎車力矩,保證剎車在較短時(shí)間內(nèi)電機(jī)能夠停止下來;當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值時(shí),按照三段式控制方案控制電機(jī)啟動(dòng)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。三段式控制方案為定位、加速、再切同步閉環(huán)工作。
[0014]還包括報(bào)警步驟,當(dāng)電機(jī)無法正常啟動(dòng),進(jìn)行報(bào)警;在啟動(dòng)失敗時(shí)進(jìn)行故障自恢復(fù):重新進(jìn)行規(guī)定次數(shù)內(nèi)的啟動(dòng),直到啟動(dòng)正常,若在遠(yuǎn)見定次數(shù)內(nèi),無法正常啟動(dòng),則報(bào)啟動(dòng)失敗故障;在發(fā)生故障時(shí),封鎖PWM輸出,并采用通訊方式和LED閃爍方式通知用戶系統(tǒng)存在故障。
[0015]有益效果:
本技術(shù)方案節(jié)省了位置傳感器,控制時(shí)采用無傳感矢量控制策略,保證輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性,波動(dòng)較小。
[0016]設(shè)逆風(fēng)采樣模塊以在逆風(fēng)條件下可以準(zhǔn)確檢測(cè)到轉(zhuǎn)子方向和速度大小,與帶位置傳感器方式相比,具有成本較低,安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]電機(jī)與變頻器為一體式結(jié)構(gòu),為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有效的保證;同時(shí)一體式變頻電機(jī)系統(tǒng)降低了通用變頻器復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置,便于操作和維護(hù),同時(shí)成本低廉,為行業(yè)的普遍推廣提供了有效的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。
[0019]圖2是本發(fā)明逆風(fēng)啟動(dòng)流程圖。
[0020]圖3是本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例一:
如圖1所示,本發(fā)明包括設(shè)于電機(jī)上的變頻器,所述的變頻器設(shè)有主控模塊、逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊,所述的逆變器模塊、電流采樣模塊、逆風(fēng)采樣模塊、電源模塊、速度指令輸入模塊與主控模塊相連;系統(tǒng)采用交直交的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主控模塊包含智能控制單元DSP,DSP根據(jù)速度指令輸出PWM控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。逆變器模塊根據(jù)DSP輸出的PWM,將直流母線電壓逆變輸出三相交流電供PMSM電機(jī)運(yùn)行。電源模塊用于給主控模塊提供電源。電流采樣模塊用于檢測(cè)PMSM電機(jī)的電流,并將其輸出到主控模塊DSP內(nèi)部AD單元,用于采用滑模方式計(jì)算無傳感矢量控制PWM輸出。逆風(fēng)采樣模塊用于在逆風(fēng)啟動(dòng)時(shí),準(zhǔn)確獲得當(dāng)前的轉(zhuǎn)向和速度信息。
[0023]其中逆風(fēng)采樣模塊可采用高精度采樣電阻,采取差分采樣的方法來代替價(jià)格較貴的位置傳感器;不僅電路簡(jiǎn)單,成本較低,且系統(tǒng)可靠性高。
[0024]風(fēng)機(jī)可為軸流風(fēng)機(jī)或離心類風(fēng)機(jī)。
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