[发明专利]变频器动态负载跟踪的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频器动态负载跟踪的方法。

背景技术

大家知道变频器可调节电机的转速节能。是所有交流电机调速节能中节能效果最好的。但是遗憾的是现在世面上销售的变频器，只能在工频以下实现节能，在工频状态下却没有节能功能了。甚至还要多耗能。而在许多场合电机是必须工作在工频状态下的。。例如扶梯的变频器节能方面。现在的也有安装了变频器的扶梯。其技术方案是在无人的情况下把速度降低，实现节能的。其不足之处在于：无法区分负载情况，无论负载一个人或许多人的情况下，都要工作在同样的工频状态下，在只有较少人乘梯时电机的功率因数很低，因此其节能效果不够明显。并且现有技术方案不能在负载变化较大或较频繁的起重机、风机、水泵、机加设备(如磨床，车床，铣床，刨床等)的使用中获得节能的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频器动态负载跟踪的方法，从而可以在负载变化较大或较频繁的情况下实现明显的节能效果。

本发明所述的变频器动态负载跟踪的方法，包括如下内容：

1、检测电机实际工作电流；

2、根据实际工作电流和输出频率，计算出变频器输出电压(即电机的工作电压)，计算公式为：

其中：

Uz：为电机最低电压

U：变频器输出的电压

Ue：电动机的额定电压

I0：为电动机空载时的电流

I：为电动机实际工作时的电流

Ie：电动机的额定电流

3、按照计算结果调整变频器输出电压。

其工作原理为：当负载较轻时，电机工作电流小于额定电流，其工作电压可以小于额定电压，而不影响电机的转速，同时可以提高功率因数。

本发明的优点在于：负载跟踪速度快和可实现动态跟踪，可应用于负载功率变化快的场合的节能。在起重机、风机、水泵，冲床，机加设备(如磨床，车床，铣床，刨床等)中均可应用。

此方法通过和普通变频器的对比，在工频状态工作情况下，如果实际负载小于额负载，其小于的部分90％以上都可以节省掉。

在50HZ的工频下，实验证明在电机处于空载情况下，电机的电压可以降低50％，电流降低30％。不仅减少了视在功率还提高了功率因数。在非工频状态下，10HZ以上的任何频率上均可以取得明显的节能效果。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

附图说明

图1是；本发明的原理示意图

具体实施方式

实施例一：参见附图1，一种变频器动态负载跟踪的方法，包括：

1、通过人机界面输入电机的额定电流、空载电流，以及Uz：电机最低电压、Ue：电动机的额定电压。

2、利用霍耳元件或线性光偶分别检测变频器输出的电流，得到相应的0-±4V的电压模拟信号；

3、将上述各电压模拟信号送到电平移动电路，转换成为0-3.3V电压模拟信号，送到DSP的模拟量输入端，由DSP完成A/D转换，得到数字形式的电流参数。

4、根据电机的额定电流、空载电流和实际工作电流信号，由DSP计算出最适合的电机的节能工作电压，计算公式为：

本实施例中采用TI的DSP2808实现上述算法，由于32位的TI DSP2808有高速的运算能力100万次/S，为此算法的应用提供了保障，从而实现了输出电压的快速跟踪，输出电压对负载电流的跟踪速度可达200ms，完全可以适用于各种负载变化频繁的环境中。

5、按照计算结果，改变变频器的PWM波形，调整变频器输出电压。

由于电机在加速时需要较大的能量，为保证迅速加速。可以由DSP或者CPU控制首先测试变频器频率变化情况，在进行加速时取消自动负载跟踪功能。当速度达到稳态时立即进入负载跟踪状态。

如：一台7.5KW的三相异步电机，在某工作状态下，其额定电流为18A，实际工作有功电流为9A，额定电压为380V。如不加入节能算法其有功功率为5824W。

设其最小工作电压为130V，空载电流为1.8A，并按照本发明所述的方法对其进行负载跟踪，则根据公式：