[发明专利]感应电机控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应电机的控制方法及其实现装置。

背景技术

当前技术条件下，控制感应电机在负载大范围变化的情况下运转以提高运行效率的基本方法是针对电机的实时负载施加相应适当的驱动电压。如果电机轻负载时对应过高的电压值(相对所需的电机扭矩而言)，则电机工作电流过大，工作效率降低。但是如果在这样的状况下电压过低，则突然增加的电机负载可能导致停机或其他不稳定的工作状况。现有技术中已经提出多种方案用来控制感应电机的功率供应，以便最大化工作效率。然而，通常这些方案要么很难在感应电机低负载时防止停机或其他不稳定状况，要么在中低负载条件下过度消耗功率。

当前技术已经提供了一个感应电机控制方法，该方法基于检测电机运转时的功率因素，以此控制电机的电源电压，将功率因素保持在预设值。如果电机是在高负载条件下工作，电压适当，则相应功率因素也是适当的。如果增加负载，则电机电流和电压之间的滞后量将增加，因此，功率因素将减小。相反，电机负载的减小将导致功率因素的增加。因此，电机负载的改变可通过功率因素的改变进行检测，进而根据检测负载的改变控制电源电压，以便将功率因素保持在预设值。然而在实际操作中，对于这样的方法，如果选择满负载电机运转的功率因素为预设最佳值，则电机轻负载运转时施加的电压对于该负载值来说不是最佳的。同样，当电机工作于中等水平负载时，对于该负载值电压不是适当的。

当前感应电机控制的另一个方法是变频驱动。对于任一特定驱动频率，其控制原理与以上描述相同。区别在于根据不同驱动频率需要选择功率因素的不同预设值。但是，在任一特定驱动频率下，依然存在上述问题，即仅仅当施加特定负载(称为“标准负载”)时，电机将以最优功率因素运转。不可能在大范围的电机可变负载上确保操作的高效和稳定性。

上述论述将参考图1说明，其中曲线B表示从无负载到满负载(100％)的感应电机的功率因素的最优值。假定满负载操作的最优功率因素为80％。对于上述现有技术的感应电机控制系统，功率因子被控制保持在80％的值(即，虚线部分A)。然而，当以满负载50％的负载操作，最优功率因子实际上是64％，且在无负载条件下，系统仍将功率因子保持在80％。可见，现有技术中的最优功率因素预设值只是特定频率标准负载下的最优值，而不是任何当前频率和当前负载下的最优值，这种控制方法不能在大范围变化的电机负载上提供最优操作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种感应电机的控制方法及其实现装置，保证电机工作在不同频率，工作负载大范围变化时，电机的实际功率因素始终为当前频率和当前负载的最优功率因素，从而使得电机能够连续地在大范围内变化的负载上工作于最优功率因素值，确保在大范围变化的负载状况下都以最大工作效率运转。

本发明所采用的技术方案是：

感应电机控制方法，通过DC-AC反相器将DC电压转换为AC电压并提供给电机，AC电压的电平可变，且可以选择多个适合的频率。

实时检测感应电机在当前工作频率和当前工作负载下的实际功率因素值。

将检测到的实际功率因素值与该当前工作频率和当前工作负载条件下的最优功率因素值比较。

根据比较结果实时调整感应电机的工作电压，使实际功率因素值与最优功率因素值相等。

其中，通过实时检测感应电机的工作电流和工作电压获得电机当前工作频率和当前工作负载下的实际功率因素值。

根据不同的工作负载和工作频率确定不同的功率因素预设值和功率因素补偿值，将当前工作频率和当前工作负载下的功率因素预设值和功率因素补偿值的乘积作为最优功率因素值。

根据比较实际功率因素值和最优功率因素值所得差值调节输出AC电压的振幅，使实际功率因素值与当前最优功率因素值趋于相等。

实现所述方法的装置包括电流互感器CT1，CT2、加法器、功率因素检测和处理部件、功率因素预设部件、函数转换电路、乘法器、功率因素比较器、输出信号发生电路、驱动电路。

电流互感器CT1，CT2和加法器分别与感应电机的三相供电线路连接，电流互感器和加法器的输出信号输入功率因素检测和处理部件，功率因素预设部件产生的功率因素预设值输出与函数转换电路产生的功率因素补偿值输出一起输入乘法器，乘法器输出的最优功率因素值和功率因素检测和处理部件输出的实际功率因素值一起输入功率因素比较器，功率因素比较器输出的送到输出信号发生电路，输出信号发生电路的输出送驱动电路并控制感应电机。

本发明的积极效果是：