[发明专利]电压矢量闭环补偿

说明书

技术领域：

本发明涉及高压大功率变频器，尤其涉及电压矢量闭环补偿。

背景技术：

对于通用型VVVF变频器，电机定子电压的控制是以开环方式进行的，控制器根据一定的方法，输出电机定子电压的期望值，经PWM调制环节调制后输出PWM指令，然后通过驱动电路连接到系统逆变单元功率开关器件的控制极上，控制逆变单元的输出电压，显然当PWM调制环节和逆变单元都能够按照期望的方式理想地工作的话，定子电压的这种开环控制方式可以得到比较理想的控制效果，然而受到以下两个原因的影响可能输出的电压有所偏差：一是交流母线电压偏高，二是输出负载致使电流有所波动，致使电压有所波动；原因一的影响如下：由于主控是按照一定的VVVF曲线根据给定的频率输出相应的电压，而输出的电压是根据相应的调制比所给出的，例如相对于6kV的系统，负载电机额定为50Hz，那么如果给定频率为50Hz，输出的调制比就应为1，即最大调制比，如果此时交流母线为6000V，输出的线电压也是6000V，如果交流母线为6500V此时输出的线电压也为6500V，可以这么说一旦VVVF曲线确定，不记负载的影响，输出的电压只跟交流母线和给定频率决定的，所以当交流母线过高时，会造成电机的过励磁现象，不利于电机的长期运行，原因二具体的影响来自于，由于负载电流由于负载工况所决定的，所以负载波动会引起电流的波动，当电流波动比较严重时，会影响到输出电压的稳定性，而输出电压的不稳定又加剧了电流的波动，从而形成一种恶性循环，会影响电机的长期稳定运行。

在以前的变频器产品中，由于开关频率较低，死区影响还可以容忍，但随着开关频率的提高，其对电压畸变的影响也大大提高，尤其在低频段更为严重，甚至会造成电流涌动，如果电机长期运行在低频下，将缩短电机的使用寿命。

发明内容：

本发明的目的是提供电压矢量闭环补偿，它借助检测定子各相电流的极性进而分析死区对目标波形造成的正负影响，并根据这个结果在CPU中波形实时计算程序中加入抵消死区的正负影响，从而减小或消除未补偿的输出电压的高次谐波含量，防止电机产生脉动转矩或更为严重的某个特定频率下的系统振荡。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的补偿方法是：启动变频器在指定频率下f1，采集AB和BC两个线电压，分解两个线电压为三个相电压，然后根据3/2变换和矢量值计算公式算出矢量值U，根据负载电机的额定运行频率、额定电压及现在的运行频率算出此时应该输出的电压标准值U^*，标准值U^*和反馈值U进行比较，做PI调节，输出的值直接加上原有电压输出幅值AMP，最后进行调制输出到执行机构。

本发明借助检测输出线电压的幅值，从而算出此时的电压矢量，然后根据实际需要输出的电压矢量与之作比较，控制调节后使之逼近或等于实际所需输出的电压矢量。

本发明借助检测定子各相电流的极性进而分析死区对目标波形造成的正负影响，并根据这个结果在CPU中波形实时计算程序中加入抵消死区的正负影响，从而减小或消除未补偿的输出电压的高次谐波含量，防止电机产生脉动转矩或更为严重的某个特定频率下的系统振荡。

附图说明：

图1是本发明滤波处理后的结构示意图；

图2是本发明标准曲线值的结构示意图；

图3是本发明系统的控制框图。

具体实施方式：

参照图1-图3，本具体实施方式采用以下技术方案：它的补偿方法是：启动变频器在指定频率下f1，采集AB和BC两个线电压，分解两个线电压为三个相电压，然后根据3/2变换和矢量值计算公式算出矢量值U，根据负载电机的额定运行频率、额定电压及现在的运行频率算出此时应该输出的电压标准值U^*，标准值U^*和反馈值U进行比较，做PI调节，输出的值直接加上原有电压输出幅值AMP，最后进行调制输出到执行机构。

本具体实施方式借助检测输出线电压的幅值，从而算出此时的电压矢量，然后根据实际需要输出的电压矢量与之作比较，控制调节后使之逼近或等于实际所需输出的电压矢量。

具体分析如下：

电机运行时有以下公式：

E＝4.44kfφ_m                                (1)

式(1)中E为电动机感应电动势，k为系数，f为电动机定子电动势频率，φ_m为气隙磁场，在电机控制中，我们希望电机基频以下保持φ_m恒定，所以就要求不变，而忽略电机定子漏感和电阻就有