[发明专利]通用变频器转矩提升系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种通用变频器转矩提升系统及方法。

背景技术

通用变频器的VVVF（变压变频）控制技术具有对电机参数依赖小，操作简单、可靠、成本低等优点，在交流传动领域获得了广泛的应用。然而，在进行电机调速时，如果磁通太弱，无法充分利用电机的铁心，造成浪费；如果磁通过大，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。因此，实现感应电机调速的关键在于保持电机中每极磁通量Φ_m为额定值不变。

感应电机定子每相电动势的有效值为：E₁=kf₁Φ_m，其中E₁和f₁分别为电机的相反电动势和频率，k为一常数。上式也可以写为：Φ_m=k′E₁/f₁，其中k′=1/k，当保持E₁和f₁之比（即E₁/f₁）为常数时，即可保持恒磁通调速。

然而，绕组中的感应电动势是难以直接测量与控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降（简称定子压降），而采用相电压V₁来近似代替E₁，即保持V₁/f₁为常数；低频时，由于V₁与E₁都较小，定子漏磁阻抗压降所占的份量就比较显著，不能忽略，这时就需要人为的把相电压V₁抬高，以便近似地补偿定子压降。

实际应用中，由于负载大小不同，所需要补偿的定子压降值也不一样，如果补偿值不准确，很容易造成过补偿或者欠补偿，进而造成过流或者过载等故障。

常用的提高通用变频器启动转矩，改善低频带载能力并对定子压降进行补偿的方法主要有：1）矢量补偿；2）标量补偿。

矢量补偿主要是根据电机输入电压和输入电流之间的三角关系来计算定子压降的给定值，从幅值和相角两方面来修正定子电压V₁，虽然计算相对复杂，但补偿值非常准确。然而目前实现的矢量补偿方法较乱，缺乏条理性，不易理解、难于实现。

标量补偿只修正定子电压矢量的幅值，即V₁=E^*₁+V_b，式中，E^*₁是定子反电动势的给定值，由给定频率f₁和压频比V/f相乘产生，V_b是电压幅值的补偿值；而V_b的计算方法有很多，例如：取V_b＝i₁R₁，这种方式很容易导致过补偿；取V_b＝i_dR₁，其中i_d为基于有功电流的分量，这种补偿方式很不准确，时常处于过补偿与欠补偿两种边缘状态；取V_b＝i_1qR₁，其中i_1q是定子电流解耦后的转矩电流，此法虽然能提高电机的低频带载能力，但需要通过转子磁链定向来实现电流的解耦，同时对电机参数敏感，远远超出了VVVF控制简单、可靠、低成本的范畴。

综上所述，现有的提高通用变频器启动转矩，改善低频带载能力，对定子压降进行补偿的方法普遍存在难于实现、计算复杂、容易发生过补偿与欠补偿的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述提高变频器启动转矩时对定子压降补偿的方法难于实现、计算复杂、容易发生过补偿与欠补偿的问题，提供一种通用变频器转矩提升系统及方法。