[发明专利]一种电机能量回馈的控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机能量回馈控制技术领域，尤其涉及电机能量回馈的控制方法及控制装置。

背景技术

在变频器带动电机运行时，有可能运行于电机的发电状态，尤其是在带大惯量负载以及处于快速减速运行状态时，或者在快速加速频率并进行动态调整的过程时，或者在运行过程中负载引起转速波动等场合时，电机都有可能进入发电状态，此时电机相当于一个发电机，电机在发电时产生的能量回馈会流向变频器，引起母线电压剧烈上升。由于变频器前端一般为二极管整流，不具有可控整流的能力，如果此时系统没有配备制动电阻或者能量回馈单元，能量就没有消耗的地方，产生的能量回馈就有可能冲高母线电压，达到变频器的母线电压保护点，引起变频器过压保护而停机，这在工业应用场合是绝对不允许的。而增加制动电阻或者能力回馈单元会大幅增加设备成本和降低系统可靠性，因而变频驱动场合的能量回馈的回避功能必不可少，这在某些时候严重制约了变频器的实际应用效果。

对能量回馈进行回避，目前采用的最直接的抑制方法是引入母线电压负反馈控制，如图1和图2所示，整个控制环路中包含一个大电容的积分环节1/SC，即母线电容环节。因为电容值在各个功率等级时是不相同的，不同应用场合下的负载惯量也是不一样的，因而PID的参数难以确定，同时，环路中大电容的积分环节必然引起整个环路的振荡调节，而让运行频率大幅度振荡会使母线电压的振荡超调，极容易达到母线的过压点，引起变频器过压保护而停机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机能量回馈的控制方法及控制装置，旨在解决针对现有技术中在控制环路中由于存在大电容的积分环节引起整个环路的振荡调节，使母线电压的振荡超调的问题。

本发明是这样实现的，一种电机能量回馈的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

A.当检测到电机能量回馈处于临界状态时，根据电机的当前输出电压相位和当前输出电流相位获取电压相位控制变化量；

B.根据电机的当前预设运行频率获取输出电压相位设定量；

C.根据所述电压相位控制变化量与所述输出电压相位设定量获取新的输出电压相位；

D.根据所述新的输出电压相位得到新的预设运行频率，并返回执行所述步骤A。

在所述步骤A之前还包括以下步骤：

将电机的三相输出电流进行坐标变换以得到所述三相输出电流的瞬时相位；

将当前的输出电压相位与所述三相输出电流的瞬时相位进行减法运算得到功率角度；

当所述功率角度为90°时，判定电机的能量回馈处于临界状态。

所述步骤A中的根据电机的当前输出电压相位和当前输出电流相位获取电压相位控制变化量的步骤具体为：

根据以下关系式计算所述电压相位控制变化量：

其中，θ_V为输出电压相位，θ_I为输出电流相位，K为相位控制增益，且0.5≤K≤1。

所述步骤C具体为：

将所述电压相位控制变化量与所述输出电压相位设定量进行加法运算后得到新的输出电压相位。

所述步骤D中的根据所述新的输出电压相位得到新的预设运行频率的步骤具体为：

将所述新的输出电压相位进行微分计算和滤波后得到实际运行频率；

根据斜坡时间计算得到斜坡变化量；

将所述实际运行频率与斜坡变化量进行加法运算后得到新的预设运行频率。

本发明另一种实施例还提供一种电机能量回馈的控制装置，所述控制装置包括：

第一获取单元，用于在电机能量回馈处于临界状态时，根据电机的当前输出电压相位和当前输出电流相位获取电压相位控制变化量；

第二获取单元，用于根据电机的当前预设运行频率获取输出电压相位设定量；

第三获取单元，用于根据所述电压相位控制变化量与所述输出电压相位设定量获取新的输出电压相位；

第四获取单元，用于根据所述新的输出电压相位得到新的预设运行频率并驱动所述第一获取单元工作。

所述控制装置还包括能量回馈检测单元，用于检测能量回馈是否处于临界状态；

所述能量回馈检测单元包括：

电流相位计算器，用于对三相输出电流进行坐标变换得到所述三相输出电流的瞬时相位；

减法器，用于将所述当前的输出电压相位与所述三相输出电流的瞬时相位进行减法运算得到功率角度；

角度测量器，用于当所述减法器计算得到的所述功率角度为90°时，判断能量回馈处于临界状态。