[发明专利]一种提高异步电机驱动效率的控制方法

说明书

一种提高异步电机驱动效率的方法，包括：预设置电机的目标速度和电机的PWM占空比和频率的关系曲线、MCU根据PWM占空比和频率的关系曲线和电机速度输出PWM占空比、测量电机电压电流相位差、调整PWM输出占空比。其中MCU会根据电机的电压频率曲线输出PMW的占空比，使得电机输出正弦波电压，由于电机是感性负载，因此电机电压产生的电流与电压会有一个相位差，通过调整PWM的占空比减小电压电流相位差，电压电流相位差的存在会导致无功功率增加，本发明的方法可有效降低电机的无功功率，提高电机的驱动效率。

技术领域

本发明属于电机驱动领域，具体为一种提高异步电机驱动效率的控制方法。

背景技术

异步电机又称感应电动机，由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机，按照转子结构可以将异步电机分为两种形式：鼠笼式异步电机、线绕式异步电机。异步电机是感性负载，感性负载就是带有电感参数的负载，负载的电流滞后负载电压一个相位差的特性。如图1所示，为异步电机在未增加补偿和增加补偿时候的相位差的示意图，由于电机是惯性负载，导致在t1或者t2时间段施加的电压和电流存在相位差，也就是(t2-t1)，也就是说电机产生的电压和电流是不同步的。相位差的存在导致电机在消耗有功功率的同时还存在无功功率，电机的效率明显降低。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述电机效率低、电器所需供电波形要求高的问题，本发明提出一种提高异步电机驱动效率的控制方法，采用本发明的控制方法，可以有效降低电机的无功功率，提高异步电机的驱动效率。

一种提高异步电机驱动效率的方法，包括：

预设置电机的PWM占空比和频率的关系曲线：根据电机具体的所要达到的工作状态来设置电机的目标速度，预设电机的PWM占空比和频率曲线。

进一步的，所述的电机速度范围为0～50Hz，即电机的速度范围为0～50Hz；所述的PWM占空比和频率的关系曲线可设置为正比例斜线、抛物线等由用户定义的关系曲线，即每一个频率对应一个固定PWM占空比，而PWM占空比是调节电机电压的，这种方法叫V/F控制。

MCU根据PWM占空比和频率的关系曲线和电机目标速度输出PWM占空比：根据电机的目标速度，即电机的频率以及PWM占空比和频率的关系曲线，MCU运行，通过调节输出PWM占空比，输出电机电压，再根据SVPWM调制算法，将电机电压调制为正弦波输出。

进一步的，所述的MCU控制PWM占空比的输出，不同的PWM占空比对应不同的电压，因此MCU通过调制输出PWM的占空比来调整电机电压。

测量电机电压电流相位差：当电机上施加电压后，由于电机是感性负载，因此电压和电流之间存在相位差，MCU采集电机电压和电流的相位差。

进一步的，所述的MCU中设有过零检测电路，可以实时检测电机电压和电流过零点时的时间，根据所采集的电压电流过零点的时间差来计算电压和电流之间的相位差，所述的相位差的计算方式为：360°*(时间差/电机当前周期)。

调整PWM输出占空比：根据MCU所采集到的电压电流之间的相位差来调整PWM输出占空比，进而调整电机电压，从而调节电机电压和电流的相位差。进一步的，当采集到的电机电压电流相位差大于某一个阈值时，可以减小施加在电机上的电压，从而减小电压和电流的相位差，相反的，当采集到的电机电压和电流的相位差小于某一个阈值时，可以增大施加在电机上的电压，从而增大电压和电流的相位差，所述的相位差的某一个阈值根据电机的具体应用需求以及实际结果来设定。优选的是，通过MCU调节输出PWM的占空比来调节施加在电机上的电压。

进一步优选的是，所述的MCU在电机运行的过程中是实时检测电机电压和电流的相位差的，及时调整MCU输出PWM的占空比，有效将电机电压和电流的相位差控制在一定阈值范围内。