用于控制變頻器的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種用于控制變頻器(inverter)的裝置。
【背景技術】
[0002]變頻器是一種電力變換器，其將輸入的交流(AC)電力轉換為直流(DC)電力，將直流電力轉換為具有電動機所要求的幅值和頻率的電壓，并輸出該電壓至電動機。
[0003]常規的變頻器運行控制是這樣一種方法，在基頻下不斷地控制所有頻率范圍內的氣隙磁通，也就是，控制定子電流的磁通成分電流。由于低速下的定子電阻，受電壓降的影響使總電流增加。然而，在初始階段需要大量起動轉矩的情況下，僅用一般性電壓/頻率的關系的控制就能得到優良的性能。
[0004]但是，存在問題在于，當這種控制方法被應用于工業變頻器的操作的情況下，該方法很大程度上依賴于電動機參數(定子電阻、定子電感，空載電流)，由于相關的參數的誤差使得轉矩提升補償電壓發生誤差，由此在大的起動轉矩下運行可能出故障。
[0005]具體地，一定電壓/頻率的控制是輸出對應于由電壓和頻率的預定比率所要求的頻率的電壓。因此，當低速下要求大的起動轉矩或者當負載有大的變化時，仍然存在運行可能出故障的問題。

【發明內容】

[0006]本發明旨在實現的其中一個目的是提供一種變頻器控制器，所述變頻器控制器使得，即使當驅動變頻器需要大的起動轉矩時，或即使當負載有大的變化時，變頻器也能夠穩定地運行。
[0007]在本公開的總方案中，提供了一種控制器，該控制器包括:第一產生單元，其配置為根據指令頻率來產生電壓指令；第一轉換單元，其配置為將變頻器的輸出電流轉換為同步參考坐標系(synchronous reference frame)上的轉矩電流；以及第二產生單元，其配置為使用轉矩電流與電動機信息來產生補償電壓指令的補償電壓，其中，該補償電壓可被施加到第一產生單元。
[0008]在本公開的一些示例性實施例中，控制器可以進一步包括:第二轉換單元，其配置為將電壓指令轉換為靜止參考坐標系(stat1nary reference frame)上的電壓指令；調制單元，其配置為根據電動機額定值來調制靜止參考坐標系上的電壓指令；以及第三產生單元，其配置為根據調制后的靜止參考坐標系上的電壓指令來產生脈沖寬度調制(PWM)信號以便控制變頻器的多個功率開關元件。
[0009]在本公開的一些示例性實施例中，控制器可以進一步包括:低通濾波器(LPF)，其配置為控制轉矩電流的諧波成分。
[0010]在本公開的一些示例性實施例中，第二產生單元可以包括:第四產生單元，其配置為根據電動機信息和預定的電壓增益來產生升壓電壓；和第一乘法單元，其配置為通過升壓電壓乘以轉矩電流的K-因數來產生補償電壓。
[0011]在本公開的一些示例性實施例中，第二產生單元可以包括:比較單元，其配置為比較轉矩電流與轉矩電流基準。
[0012]在本公開的一些示例性實施例中，當轉矩電流大于轉矩電流基準時，比較單元可以輸出值1，并且當轉矩電流不大于轉矩電流基準時，比較單元可以輸出值O。
[0013]在本公開的一些示例性實施例中，第二產生單元可以進一步包括:第二乘法單元，其配置為將比較單元的輸出乘以第四產生單元的輸出。
[0014]在本公開的一些示例性實施例中，第二產生單元可以進一步包括:限制單元，其配置為將補償電壓限制到預定電壓以下。
[0015]在本公開的一些示例性實施例，電動機信息可以包括電動機的轉差頻率和電動機的容量。
[0016]根據本公開的示例性實施例，存在穩定地驅動變頻器的有益效果，這是因為即使當需要大的起動轉矩時，或者即使當負載有大的變化時，也能根據負載的狀態來確定補償電壓。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出根據本公開的示例性實施例的變頻器系統的結構的示例圖。
[0018]圖2是示出常規變頻器系統的控制器的框圖。
[0019]圖3是示出根據本公開的示例性實施例的圖1的變頻器系統的控制器的示例圖。
[0020]圖4是示出根據本公開的示例性實施例的圖3的補償電壓產生單元的詳細框圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將參考附圖更全面地描述各種示例性實施例，在所述附圖中示出了一些示例性實施例。然而，本發明的構思可以許多不同的形式來具體實現且不應該被解釋為局限于本文中所闡述的示例性實施例。相反，所描述的方案旨在涵蓋落在本公開的范圍和新穎思想之內的所有這樣的變更、修改、變化和等同物。
[0022]本公開中使用的術語，包括諸如“第一”或“第二”的序數詞，可用于各種元件的描述。然而，本公開的元件不應該受這樣的術語限制。
[0023]除非在上下文具有明顯不同的含義，否則采用單數形式的表達包含復數的表示。在本說明書中，應該理解的是，諸如“包括”或“具有”等的術語旨在表示存在說明書中所公開的特征、數字、操作、動作、部件、部分或它們的組合，而并不旨在排除一個或多個其它特征、數字、操作、動作、部件、部分或它們的組合可以存在或者可以添加的可能性。
[0024]在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的示例性實施例。
[0025]圖1是示出根據本公開的示例性實施例的變頻器系統的結構的示例圖。
[0026]如圖1所示，變頻器2可以接收來自三相電力供應器I的三相電力，將三相電力轉換為具有預定的量和頻率的電壓，并提供該電壓給電動機3，并且可以包括整流單元10，直流(DC)端電容器20，逆變器單元(inverter unit) 30以及控制器40。
[0027]整流單元10可以將輸入的交流(AC)電壓轉換為直流(DC)電壓。整流單元10可以由多個二極管構成。
[0028]當由電源供給的輸入電力大于在負載處消耗的輸出電力時，DC端電壓升高。在相反的情況下，DC端電壓降低。為解決在輸入/輸出端的瞬時電力失衡，可以使用DC端電容器20。
[0029]另外，逆變器單元30可包括多個功率開關元件。多個功率開關元件的開/關可以由控制器40的脈沖寬度調制(PffM)信號來控制，使得逆變器單元30可以輸出具有預定的量和頻率的電壓給電動機3。在此，功率開關元件可以是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，但并不限于此，因此，可以使用各種功率開關元件。
[0030]電流檢測單元4可以檢測變頻器2的輸出，也就是，可以檢測電動機3的輸入電流。由電流檢測單元4檢測出的電流可用于電動機3的保護操作。例如，電流檢測單元4可以是電流互感器(CT)，但并不局限于此。執行這樣功能的各種裝置都可以作為電流檢測單元4而被應用。
[0031]在下文中，將描述常規的控制器的結構。此外，將參考附圖描述根據本公開的示例性實施例的控制器的結構。
[0032]圖2是示出常規的變頻器系統的控制器的框圖。
[0033]如該圖所示，控制變頻器的常規的控制器400可包括電壓指令產生單元410、坐標轉換單元420、調制單元430、PffM產生單元440和補償電壓產生單元450。控制器400為用于電壓-頻率恒定控制的控制裝置，其在當沒有配置轉子位置傳感器的情況下來控制變頻器。
[0034]電壓指令產生單元410可以根據指令頻率來產生電壓指令。坐標轉換單元420可以將從電壓指令產生單元410接收到的電壓指令坐標轉換為靜止參考坐標系上的三相電壓指令。
[0035]調制單元或自動電壓調節器(AVR) 430可以控制坐標轉換單元420的電壓，使之符合電動機額定值。PWM產生單元440可以根據電壓指令來產生用于控制逆變器單元30的多個功率開關元件的PffM信號。
[0036]這里，當進行電壓-頻率恒定控制時，由于在低速下定子電阻引起的電壓降，氣隙磁通減小并且由此輸出轉矩減小。低速下升高電壓以便補償減小的轉矩稱為轉矩增幅器(torque booster)。補償電壓產生單元450通過使用電動機參數(定子電阻、定子電感、空載電流)計算轉矩提升量來產生補償電壓，并提供補償電壓給指令電壓產生單元410，以便當起動轉矩量較大時補償電壓指令。
[0037]但是，存在的問題在于，由常規的補償電壓產生單元產生的補償電壓在很大程度上依賴于電動機的參數，則由于相關參數的這種誤差而導致發生補償電壓的誤差，并且由此在大的起動轉矩下運行可能出故障。
[0038]根據本公開的示例性實施例的控制器40的一個