[发明专利]一种抑制感应电动机电流振荡的V/F控制方法

说明书

本发明提供一种感应电动机的V/F控制方法，包括：提取无功电流和有功电流，分别对它们做微分处理后得到微分后的无功电流和有功电流；将微分处理后的无功电流和微分处理后的有功电流分别乘以第一系数和第二系数；将经过微分处理并分别乘以第一系数、第二系数后的无功电流和有功电流取和；将取和的结果进行低通滤波，得到补偿量；将补偿量叠加到原始给定角频率，以进行V/F控制。

技术领域

本发明涉及一种感应电动机的控制方法，尤其涉及一种感应电动机的V/F控制方法。

背景技术

感应电动机又称异步电动机，是一种由定子绕组形成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场相互作用而产生电磁转矩驱动转子旋转的交流电动机。感应电动机的等效电路如图1所示。

在进行感应电动机调速时，通常要保持气隙磁通为额定值不变。如果磁通太弱，电动机的铁芯没有得到充分利用，不能输出大转矩；如果磁通太大，又会使电动机铁芯饱和，导致励磁电流过大，严重时会损坏电机。因此，必须以保持气隙磁通恒定为前提来进行变频调速控制。

根据电机学原理，三相感应电动机定子每相电势的有效值为

|e_s|＝4.44f_lN_sk_Nsψ_m (1-1)

式中

e_s表示气隙(或互感)磁通在定子每相绕组中的感应电动势幅值；

f_l表示当前运行频率或定子电流频率；

N_s表示定子每相绕组串联匝数；

k_Ns表示定子基波绕组系数；

ψ_m表示每极气隙磁通幅值。

由式(1-1)可知，只要控制：

就可以保持气隙磁链恒定。由于基于气隙磁通的反电动势无法直接测到，通常用定子电压来代替，也就是：

其中|u_s|为定子电压u_s的幅值，这就是著名的V/F控制原理，通过频率来改变转速，保持|u_s|/f_l不变来维持磁链恒定。

基本的V/F控制如图2所示。设定频率后，根据V/F曲线设定电压幅值，然后通过PWM调制控制逆变器输出三相交流电压，控制电机运行。基本V/F具体控制方法如图3所示。其中为根据用户设定频率得到的角速度。根据前文所述，要保持|U_s|f_l不变来维持磁链恒定，只需要保持U_b/ω_b值不变即可(U_b代表电压基值，ω_b代表角频率基值)。因此，乘以U_b/ω_b得到需要给定的定子电压。上面对进行积分得到定子电压矢量旋转角θ。由此两个量作坐标变换(包括旋转正交坐标系dq到静止两相正交坐标系αβ的变换和两相正交坐标系αβ到三相ABC坐标系间的变换)，变换后得到三相定子相电压U_A、U_B、U_C经电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术输出6路PWM波形。此6路PWM波控制三相逆变器的开关管，实现对感应电机的控制。

理想状态下运行的电机是不存在振荡问题的。但是由于以下几方面的原因，使得变频器控制电机时，输出电流出现振荡。

1）PWM波形输出中，除了基波分量外还包括低、高次谐波，谐波电流会产生转矩脉动特别是在低频时，由于电机及机械负载转动惯量小，转速脉动偏大容易发生振荡。