一种电机低频驱动控制算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于供水、排水、灌溉和污水处理的变频技术领域，具体涉及一种电机低频 驱动控制算法。
【背景技术】
[0002] 软起动器通常采用通过可控硅的调压方式，电机电压逐渐升高，从而电机转速逐 渐升高，达到软起动电机目的，降低电机起动电流，但是常采用调压方式，电机力矩变小，电 机曲线特性变软，起动电流在3~4倍，对电网还有一定的冲击。在不改变硬件可控硅结构的 情况下，如常采用变频控制算法，电机力矩变大，起动电流在2倍，减少对电网冲击，如电机 是重载起动的话，调压控制不合适，不能重载起动，而变频控制能更好发挥电机性能，带动 重载电机。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的提供一种电机低频驱动控制算法，首先构建可控硅驱动控制电机装 置，即通过反向并联的第一可控硅VTl和第二可控硅VT4、反向并联的第三可控硅VT3和第四 可控硅VT6、反向并联的第五可控硅VT5和第六可控硅VT2分别构成第一可控硅组、第二可控 硅组、第三可控硅组，A相线通过第一可控硅组同电机的A相端子相连接，B相线通过第二可 控硅组同电机的B相端子相连接，C相线通过第三可控硅组同电机的C相端子相连接，另外用 Ua、Ub、Uc分别为A相电压、B相电压、C相电压。这样的结构避免了现有技术的电流也均不连 续、在低频时电机发热较严重的缺陷。
[0004] 为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种电机低频驱动控制算法的解决方 案，具体如下：
[0005] -种电机低频驱动控制算法，步骤如下：
[0006] 步骤1:首先构建可控硅驱动控制电机装置，即通过反向并联的第一可控硅VTl和 第二可控硅VT4、反向并联的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并联的第五可控硅VT5 和第六可控硅VT2分别构成第一可控硅组、第二可控硅组、第三可控硅组，A相线通过第一可 控硅组同电机的A相端子相连接，B相线通过第二可控硅组同电机的B相端子相连接，C相线 通过第三可控硅组同电机的C相端子相连接，另外用Ua、Ub、Uc分别为A相电压、B相电压、C相 电压；
[0007] 步骤2:根据电机等效数学模型，得到如公式(1)所示的等式：
[0009] 其中：Te:转矩，Pe:电机功率，Ω ::电源角速度，R1:电机定子阻抗X1。：电机定子漏 抗，< :电机转子等效阻抗，:电机转子等效感抗，S:转差率,U1为定子绕组端电压，由公 式(1)计算得出:转矩与电压，转差率关系，根据此关系进行软起动器变频控制，具体如下：
[0010] 当需要输出设定频率时，通过采集外部的电压相位信号，电流信号，功率因数角， 进入内部所述的电机等效数学模型，通过模糊计算，得出在该相位点应该触发几号硅(ντι ~VT6)，根据等式U1 ? E1 = 4.44 X fi X N1 X Φ i X Kwl，其中Π 为电源频率，Nl为定子绕组每相 串联匝数，Kwl为基波绕组系数，Φ1为电机每极磁通量，凭借频率下降，El也要下降，即Ε1/Π =常数，否则电机会过磁，引起震动和发热，由该公式计算电机在该相位需要多大的起动电 压，从而转化成可控硅的触发角，Eg:设定频率触发，El也因减半，满足El/Π =常数，实测电 压，功率因数角，触发等效波形的面积也应减半，满足El也因减半。
[0011] 所述的设定频率数值是50/n. .. .50/3,50/2,50。
[0012] 所述的电极低频驱动算法采用分级变频，且电流、电压不连续。
[0013] 本发明结合了变频器和软起动器两者的优点，如软起动器的成本低和变频器的变 频控制，在一些不需要变频精确的应用行业或场合，又需要电机低频运行，如消防行业。达 到同样的目的，但成本大大降低了。成本下降50%以上
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的可控硅的连接示意图。
[0015] 图2为本发明的电机的等效电路图。
[0016] 图3为本发明的效果图。
【具体实施方式】
[0017] 软起动器变频控制，只能将交流进行η分频，频率不连续，如50/n. .. .50/3,50/2， 50.方法是将η个周期交流合并，其正半周只让正向半波导通，负半周只让反向半波导通。这 样软起动器变频控制，只能将交流进行η分频，频率不连续，如50/n. .. .50/3,50/2,50,电 压，电流也均不连续，在低频时，电机发热较严重。
[0018] 下面结合附图对
【发明内容】
作进一步说明：
[0019] 参照图1、图2和图3所示，电机低频驱动控制算法，步骤如下：
[0020] 步骤1:首先构建可控硅驱动控制电机装置，即通过反向并联的第一可控硅VTl和 第二可控硅VT4、反向并联的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并联的第五可控硅VT5 和第六可控硅VT2分别构成第一可控硅组、第二可控硅组、第三可控硅组，A相线通过第一可 控硅组同电机的A相端子相连接，B相线通过第二可控硅组同电机的B相端子相连接，C相线 通过第三可控硅组同电机的C相端子相连接，另外用Ua、Ub、Uc分别为A相电压、B相电压、C相 电压；
[0021] 步骤2:根据电机等效数学模型，得到如公式(1)所示的等式：
[0023] 其中：Te:转矩，Pe:电机功率，Ω ::电源角速度，R1:电机定子阻抗X1。：电机定子漏 抗，<:电机转子等效阻抗，XL :电机转子等效感抗，S:转差率,U1为定子绕组端电压，由公 式(1)计算得出:转矩与电压，转差率关系，根据此关系进行软起动器变频控制，具体如下：
[0024]当需要输出设定频率时，通过采集外部的电压相位信号，电流信号，功率因数角， 进入内部所述的电机等效数学模型，通过模糊计算，得出在该相位点应该触发几号硅(VT1 ~VT6)，根据等式U1 ? E1 = 4.44 X f! X N1 X Φ ! X Kwl，其中Π 为电源频率，Nl为定子绕组每相 串联匝数，Kwl为基波绕组系数，φ 1为电机每极磁通量，凭借频率下降，El也要下降，即El/f I =常数，否则电机会过磁，引起震动和发热，由该公式计算电机在该相位需要多大的起动电 压，从而转化成可控硅的触发角，Eg:设定频率触发，El也因减半，满足El/Π =常数，实测电 压，功率因数角，触发等效波形的面积也应减半，满足El也因减半。所述的设定频率数值是 50/n....50/3,50/2,50〇
[0025] 所述的电极低频驱动算法采用分级变频，且电流、电压不连续。
[0026] 本发明根据软起动器通常采用通过可控硅的调压方式，电机电压逐渐升高，从而 电机转速逐渐升高，达到软起动电机目的，降低电机起动电流，但是常采用调压方式，电机 力矩变小，电机曲线特性变软，起动电流在3~4倍，对电网还有一定的冲击。而在不改变硬 件可控硅结构的情况下，如常采用变频控制算法，电机力矩变大，起动电流在2倍，减少对电 网冲击，如电机是重载起动的话，调压控制不合适，不能重载起动，而变频控制能更好发挥 电机性能，带动重载电机。
[0027] 具体说来，本发明能够达到变频控制目的，将交流进行η分频，频率不连续，如50/ n. . . .50/3,50/2,50.方法是将η个周期交流合并，其正半周只让正向半波导通，负半周只让 反向半波导通。如图3所示:实线为外部实际电压信号，虚线为控制电机变频效果包络线。
[0028] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在 本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍 属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电机低频驱动控制算法，其特征在于，步骤如下： 步骤1:首先构建可控硅驱动控制电机装置，即通过反向并联的第一可控硅VT1和第二 可控硅VT4、反向并联的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并联的第五可控硅VT5和第 六可控硅VT2分别构成第一可控硅组、第二可控硅组、第三可控硅组，A相线通过第一可控硅 组同电机的A相端子相连接，B相线通过第二可控硅组同电机的B相端子相连接，C相线通过 第三可控硅组同电机的C相端子相连接，另外用Ua、Ub、Uc分别为A相电压、B相电压、C相电 压； 步骤2:根据电机等效数学模型，得到如公式(1)所示的等式： r Pe 1 * 3U^*RUs (1) e Ω, Ω, (R.+Ri/sf+iX^+Xi)2 其中：Te :转矩，Pe :电机功率，Ω ::电源角速度，心：电机定子阻抗Χ:。：电机定子漏抗， 电机转子等效阻抗，XL:电机转子等效感抗，S:转差率，山为定子绕组端电压，由公式 (1)计算得出:转矩与电压，转差率关系，根据此关系进行软起动器变频控制，具体如下： 当需要输出设定频率时，通过采集外部的电压相位信号，电流信号，功率因数角，进入 内部所述的电机等效数学模型，通过模糊计算，得出在该相位点应该触发几号硅(VT1~ VT6)，根据等式U! ? E! = 4.44 X f! X Ν! X Φ ! X Kwl，其中Π为电源频率，N1为定子绕组每相串 联匝数，Kwl为基波绕组系数，Φ1为电机每极磁通量，凭借频率下降，E1也要下降，即El/fl = 常数，否则电机会过磁，引起震动和发热，由该公式计算电机在该相位需要多大的起动电 压，从而转化成可控硅的触发角，Eg:设定频率触发，E1也因减半，满足El/fl =常数，实测电 压，功率因数角，触发等效波形的面积也应减半，满足E1也因减半。2. 根据权利要求1所述的电机低频驱动控制算法，其特征在于所述的设定频率数值是 50/n....50/3,50/2,50〇3. 根据权利要求2所述的电机低频驱动控制算法，其特征在于所述的电极低频驱动算 法采用分级变频，且电流、电压不连续。
【专利摘要】一种电机低频驱动控制算法，首先构建可控硅驱动控制电机装置，即通过反向并联的第一可控硅VT1和第二可控硅VT4、反向并联的第三可控硅VT3和第四可控硅VT6、反向并联的第五可控硅VT5和第六可控硅VT2分别构成第一可控硅组、第二可控硅组、第三可控硅组，A相线通过第一可控硅组同电机的A相端子相连接，B相线通过第二可控硅组同电机的B相端子相连接，C相线通过第三可控硅组同电机的C相端子相连接，另外用Ua、Ub、Uc分别为A相电压、B相电压、C相电压。这样的结构避免了现有技术的电流也均不连续、在低频时电机发热较严重的缺陷。
【IPC分类】H02P1/28
【公开号】CN105471327
【申请号】CN201510585415
【发明人】卞光辉
【申请人】苏州艾克威尔科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月15日