CN106357102A - 用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法 - Google Patents

用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，包括以下步骤，开启PFC；设定目标电压饱和率Ratio_target以及读取实际母线电压值Ed；计算得到实际电压饱和率Ratio_v_e；计算得到目标母线电压值Ed_target；调节PFC；改变实际母线电压值Ed以趋近于目标母线电压值Ed_target。该母线电压控制方法能够根据电机的负载而实时调整电压。

Description

用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法
技术领域
本发明涉及无刷直流电机驱动变频器控制技术领域，具体讲是一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法。
背景技术
在无刷直流电机(以下简称电机)的正弦波驱动中，一般使用PFC技术来提高电机的母线电压(以下简称电压)。正常情况下，先开启PFC，然后随着电机转速的提高或负荷增加，电机功率也逐渐增大，相电压也随之增大。当相电压增大到超过电源电压的情况时，达到电压饱和状态，即无论负荷频率如何变动，该电压都保持恒定不变。当电机在高负荷状态下工作时，该电压得到了有效的利用，电压的利用率较高。而当电机在低负荷状态下使用时，只需要较低的电压即能够正常工作，这不仅造成了该电压的浪费，而且会导致功率器件的热损耗增大，不仅不利于变频器的散热导致温升问题，其次不利于***能耗的减少。因此，基于上述原因，亟待需要一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，该母线电压控制方法能够根据电机的负载而实时调整电压，以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，该母线电压控制方法能够根据电机的负载而实时调整电压。
本发明的技术方案是，提供一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，包括以下步骤，
(1)、开启PFC；
(2)、设定目标电压饱和率Ratio_target以及读取实际母线电压值Ed；
(3)、计算得到实际电压饱和率Ratio_v_e；
(4)、计算得到目标母线电压值Ed_target；
(5)、调节PFC；
(6)、改变实际母线电压值Ed以趋近于目标母线电压值Ed_target。
所述的步骤(2)还可以是：读取d轴电压指令Vd、q轴电压指令Vq以及直流电压Ed，将上述三个值代入计算出实际电压饱和率Ratio_v_e。
所述的步骤(3)还可以是：a、将实际电压饱和率Ratio_v_e与目标电压饱和率Ratio_target相除，得到一比值P；b、1减去比值P经过PI算法得到一个偏置系数C；c、将该系数乘以直流电压值Ed，得到一个偏置电压值E′；d、目标母线电压值Ed_target＝直流电压值Ed+偏置电压值E′。
步骤a与步骤b之间还包括以下步骤：增加一个值限制器，限定比值P的最大值和最小值。
步骤d后还包括一个步骤：增加一个值限制器，以用以限制目标母线电压的最大值和最小值。
采用以上方法后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法通过实时比较实际电压饱和率和目标电压饱和率来确定调整的电压幅度，开启PFC后再通过改变实际直流电压值以使得实际直流电压值与目标直流电压值相同或大致相同。因此，可以看出本发明的实际直流电压值是实时变化的，通过改变实际电压值以使得实际电压饱和率较高，这就保持了电压的利用率较高。由于电压的利用率较高，因此不仅避免了电压的浪费，而且保证了功率器件的正常工作和散热，使得器件的可靠性得以保证。
进一步地，步骤a与步骤b之间还包括以下步骤：增加一个值限制器，限定比值P的最大值和最小值。该值限制器的使用，限定了比值P的最大值和最小值，从而减少了误动作，以提高***利用资源。
进一步地，步骤d后还包括一个步骤：增加一个值限制器，以用以限制目标母线电压的最大值和最小值。该值限制器的使用，限定了比值P的最大值和最小值，从而减少了误动作，以提高***利用资源。
附图说明
图1是本发明用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法的流程图。
图2是步骤2的示意框图。
图3是母线电压值Ed的电压图。
图4是采用本发明前后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，包括以下步骤，
(1)、开启PFC；
(2)、设定目标电压饱和率Ratio_target以及读取实际母线电压值Ed，在本实施例中目标电压饱和率一般设定为90％左右；母线电压与电机驱动相电压间的关系如附图3所示。
(3)、计算得到实际电压饱和率Ratio_v_e；
(4)、计算得到目标母线电压值Ed_target；
(5)、调节PFC；
(6)、改变实际母线电压值Ed以趋近于目标母线电压值Ed_target；即改变实际母线电压值Ed以使得实际母线电压值Ed与目标母线电压值Ed_target相同或相近，比如在两者的误差在目标母线电压值的+10％或-10％之内。
所述的步骤(2)还可以是：读取d轴电压指令Vd、q轴电压指令Vq以及直流电压Ed，这三个值均可以通过硬件的传感器及驱动算法获取。
将上述三个值代入计算出实际电压饱和率Ratio_v_e。
所述的步骤(3)还可以是：a、将实际电压饱和率Ratio_v_e与目标电压饱和率Ratio_target相除，得到一比值P；b、1减去比值P经过PI算法得到一个偏置系数C；c、将该系数乘以直流电压值Ed，得到一个偏置电压值E′；d、目标母线电压值Ed_target＝直流电压值Ed+偏置电压值E′。
其中，PI系数是根据PFC的DC电压跟随速度设定。
步骤a与步骤b之间还包括以下步骤：增加一个值限制器，限定比值P的最大值和最小值。即值在比值P的最大值和最小值之间的，信号有效且可以进行下一步数据处理。该比值P的最大值为Ed_max/Ed，该比值P的最大值为Ed_min/Ed，其中Ed_max和E_min的值也是根据实际的***设定的。
步骤d后还包括一个步骤：增加一个电压限制器，以用以限制目标母线电压的最大值和最小值。即值在目标母线电压的最大值和最小值之间的，信号有效且可以进行下一步数据处理。目标母线电压的最大值和最小值是根据***的情况设定，不同的***具有不同的电压限定值，图中所示的粗线条是目标母线电压值Ed_target，细线条是实际电压饱和率Ratio_v_e；
在本实施例中，设置最小母线电压为300V，最大母线电压为380V，目标母线电压跟随电压饱和率的调制方法，如图4所示。未使用本发明方法时，目标母线电压一般为固定值，如图4所示380V水平线；使用本发明后，则根据饱和率进行可变调节。图4中位于90％-95％之间的那条曲线为实际电压饱和率，位于90％以下的那条曲线为本发明所调节的目标母线电压值。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)、开启PFC；
(2)、设定目标电压饱和率Ratio_target以及读取实际母线电压值Ed；
(3)、计算得到实际电压饱和率Ratio_v_e；
(4)、计算得到目标母线电压值Ed_target；
(5)、调节PFC；
(6)、改变实际母线电压值Ed以趋近于目标母线电压值Ed_target。
2.根据权利要求1所述用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)还可以是：读取d轴电压指令Vd、q轴电压指令Vq以及直流电压Ed，将上述三个值代入计算出实际电压饱和率Ratio_v_e。
3.根据权利要求1所述用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，其特征在于：所述的步骤(3)还可以是：a、将实际电压饱和率Ratio_v_e与目标电压饱和率Ratio_target相除，得到一比值P；b、1减去比值P经过PI算法得到一个偏置系数C；c、将该系数乘以直流电压值Ed，得到一个偏置电压值E′；d、目标母线电压值Ed_target＝直流电压值Ed+偏置电压值E′。
4.根据权利要求3所述用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，其特征在于：步骤a与步骤b之间还包括以下步骤：增加一个值限制器，限定比值P的最大值和最小值。
5.根据权利要求3所述用于无刷直流电机驱动变频器的母线电压控制方法，其特征在于：步骤d后还包括一个步骤：增加一个值限制器，以用以限制目标母线电压的最大值和最小值。
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