[发明专利]一种防止变频电机共振的驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频电机的驱动方法，使变频电机无论拖动何种实际负载，都能避免在某个固有频率点发生共振。

背景技术

目前的变频电机在变频器的驱动下，普遍支持在一个较宽的频率范围譬如10Hz至100Hz内平稳运行。但是在实际的应用场景下，当变频电机被固定在机器上，并接上负载后，变频电机与应用对象共同构成了一个整体，该整体的共振频率点往往有可能落在变频电机的运行频率范围内。为了避免变频电机与应用对象发生共振而引起的危害，变频器应具备一定的防止共振发生的能力。

目前市面的变频器往往通过禁止变频电机运行在共振频率点的做法来避免共振的发生，但是共振频率点会因具体应用场景而异，因此无法通用，具体操作起来也不方便。于是需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明旨在提供一种无论变频电机被用于何种对象和场景，使用同一套策略即可避免共振的驱动方法。

本发明的驱动方法如下：

一种防止变频电机共振的驱动方法：每隔固定的时间间隔t，在变频器的原输出频率上叠加一个具有确定边界的随机数；所述时间间隔t大于等于变频电机速度闭环的响应时间。

本发明的设计思路如下：

电机在工作状态下，转子每秒钟回转固定的圈数，记为运行频率f_run。当电机被安装到工作台上，电机轴接上负载后，电机-机台-负载共同构成一个整体，该整体因物理形状、质量分布不同而通常呈现出不同的共振频率点f_共振。譬如变频空调中，压缩机-箱体-热交换管路所组成的室外机整体，其共振频率点f_共振通常在28Hz至40Hz。当某种工况下电机运行频率f_run刚好与室外机整体的共振频率点f_共振重合时，室外机整体包括电机本体都将发生共振而产生不良后果。

经过对电机实际运行数据进行大量分析后，我们发现单个结构整体的振动幅度的频谱以共振频率点f_共振为中心，快速地向两侧衰减，呈现的特性如图1所示。

可见在共振频率点f_共振的±1Hz处，共振的能量已经极大地衰减。鉴于目前很多变频应用场合允许电机的运行频率精度在±1Hz甚至更低要求，如应用在变频空调、变频风机的场合。于是我们设计在变频器的原输出频率上每隔固定的时间间隔t，就叠加一个具有确定边界的随机数，使得变频器的实际输出频率每隔固定的时间间隔t就变化一次。由于所叠加的随机数具有边界，即随机数的值只处在某预设范围内，因此变频器的实际输出频率也只会在有限的范围内作离散性的变化。电机的运行频率f_run始终追随着变化的变频器实际输出频率，而不是固定于一个频点上。这样的做法使得即使变频器的原输出频率与共振频率点f_共振相同，电机的运行频率f_run最多只会短时在共振频率点f_共振工作，而更多的时候会在共振频率点f_共振附近的频率工作，从而避免可能性的电机长时间工作于共振频率点f_共振而引起的长时间共振。

所述随机数可以通过在一个有确定边界的随机数序列I中连续取值而获得。

如图2所示，经实验测试，在采用本发明的驱动方法后，变频电机振动幅度的频谱在共振频率点f_共振以及共振频率点f_共振附近的振动幅度被极大地摊薄，电机的振动位移明显减小。

本发明具有避免变频电机与其所在的结构整体之间发生共振的效果，且该效果的获得与结构整体的共振频点无关，共振频点不同的各结构整体均适用。本发明还具有易于实现的特点。

附图说明

图1是常规情况下结构整体的“变频电机运行频率--震动幅度”图像；

图2是采用本发明方法后结构整体的“变频电机运行频率--震动幅度”图像。

具体实施方式

实施例1

假设某结构整体的共振频率点f_共振为40Hz，某工况下变频器的原输出频率也是40Hz，于是变频电机的运行频率f_run非常接近40Hz，此时变频电机与该结构整体之间将发生共振。