[发明专利]一种变频器追踪电机转速的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于变频器领域，特别涉及一种变频器追踪电机转速的方法及其装置。

 

背景技术

变频器是将固定频率的交流电变换成频率连续可调的交流电的装置，变频调速已被公认为时最理想、最有发展前途的调速方式之一，在节能、自动化系统以及提高工艺水平和产品质量等方面有广泛的应用。

用变频器驱动电机时，电机的初始状态可能不是静止状态，由于某些原因处于转动状态，比如风机在外界风力作用下的自转，驱动器故障停机等。变频器若直接从0Hz直接启动运行，由于输出频率与电机当前的实际运行频率存在差异，导致电机处于发电状态，启动前电机自转的转速越快，则变频器的输出电流越大，可能导致变频器出现过流或者过压故障。

因此在某些应用场合，变频器运行前需要检测出电机的实际转速，然后再从追踪到的频率启动。这种自动检测电机转速的技术称为转速追踪技术。

目前，市场上产品主要有以下几种转速追踪方法：

硬件电路检测电机反电动势的方法：该方法的原理是利用反电动势检测电路，检测电机的反电动势，根据反电动势的频率推算出电机的转速。

   该方法的缺点是，需要额外配置转速跟踪硬件电路，同时监控该电路需要占用变频器处理器的I/O资源，同时增加了系统的硬件成本和软件资源的开销。

利用直流母线电流的方法：该方法的原理是当变频器处于发电或者电动状态时，母线上的电流不为0，当变频器的输出频率等于电机实际转速时，母线电流为0，具体实施方法：通过闭环调节变频器的输出频率和电压，使母线电流为0，此时的变频器的输出频率等于电机的实际频率。

   该方法的缺点，首先需要增加母线电流的检测装置，增加了成本，机型越大成本越高，同时降低系统可靠性；其次，母线电压存在波动，导致母线电流也随之波动，因此很难判断母线电流是否为0。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制简单且成本低的变频器追踪电机转速的方法。

本发明还提供一种变频器追踪电机转速的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变频器追踪电机转速的方法，根据预设的追踪电机转速的V/F曲线，不断改变变频器的输出频率和电压，实施监控定子电流各分量，根据定子电流有功分量判断当前电机是否运行在电动和发电状态的切换点，进而切换点的频率得到电机的实际转速。

所述的变频器追踪电机转速的方法，其具体包括如下步骤：

a、当设置变频器为转速追踪再启动时，变频器首先给出转速追踪命令，执行步骤b；

b、预励磁：根据设定追踪方向、追踪起始频率、追踪电机转速的V/F曲线输出相应的电压，保持起始频率和当前输出电压一段时间，等待励磁电流稳定，执行步骤c； 

c、根据定子电流闭环调节频率增量，得到输出频率，执行步骤d；

d、根据设定的追踪电机转速的V/F曲线，输出相应的电压，执行步骤e；

e、采样定子电流，并对其进行解耦运算，得到有功电流分量Id，执行步骤f；

f、根据有功电流分量Id判断当前电机是否运行在电动和发电状态的切换点，如果是则运行步骤g，如果不是则运行步骤i；

g、保持当前的运行频率，输出电压从当前的追踪用V/F曲线设定值，提升到正常V/F曲线电压值，运行步骤h；

h、追踪过程结束；

i、判断当前运行频率是否达到频率上限值，如果是则运行步骤j，否则运行步骤c；

j、将电机运行的方向取反，追踪频率置零，运行步骤k；

k、追踪循环次数是否超过设定的次数，如果是则运行步骤l，如果不是则运行步骤a； 

l、追踪失败，变频器输出频率设为0，按照设定的运行方向，从0Hz开始启动运行。

步骤a中，设定好首次追踪时变频器的运行方向、输出频率的初始值、输出电压的初始值和追踪电机转速时的V/F曲线。

步骤c中，采用定子电流反馈值闭环调节追踪频率的增量的调节量，追踪频率的增量的调节量与频率追踪单位时间增量以及上一拍的输出频率累加得到当前的输出频率。

步骤e中，计算定子电流有功分量和无功分量的计算公式如下：

其中，Id是定子电流的有功分量，Iq时定子电流的无功分量，Iu、Iv为相电流、θ为电压向量与电流向量的夹角。

步骤f中，电流有功分量Id=0时，电机运行在电动和发电状态的切换点。