專利名稱:一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明專利涉及負(fù)載慣量的測量方法,特別是一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法。
背景技術(shù):
變頻電機(jī)包括電機(jī)和變頻器。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的發(fā)展,變頻器價格越來越低,它現(xiàn)在不僅大量用在工業(yè)控制中,而且已大量進(jìn)入民用設(shè)備中,如白色家電中的變頻洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱等。為了提高變頻器本身的動態(tài)性能和穩(wěn)定性,就需要根據(jù)電機(jī)負(fù)載慣量的大小調(diào)整變頻器的PI控制器的參數(shù);系統(tǒng)也可以根據(jù)檢測到的電機(jī)負(fù)載慣量的大小,自動調(diào)整系統(tǒng)的動作流程,從而使系統(tǒng)獲得最佳的效果。下面以洗衣機(jī)為例進(jìn)行說明全自動洗衣機(jī)工作時,希望能夠獲得洗衣機(jī)內(nèi)衣物的容量,從而可以據(jù)此自動選擇合適的洗滌水位和洗滌時間等,實現(xiàn)洗衣過程的模糊控制。而洗衣機(jī)內(nèi)衣物的容量可以通過測量洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒的慣量獲得,因此,如何實現(xiàn)洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒慣量的檢測是洗衣機(jī)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一,而洗衣機(jī)作為負(fù)載其為不規(guī)則形狀,其轉(zhuǎn)矩的確定比較復(fù)雜,因此如何檢測該類負(fù)載的慣量目前還是洗衣機(jī)領(lǐng)域的一項技術(shù)難點。因此,如何實現(xiàn)電機(jī)負(fù)載的慣量檢測,是電機(jī)和變頻器領(lǐng)域的技術(shù)人員需要解決的一項重要的關(guān)鍵技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能實現(xiàn)電機(jī)負(fù)載的慣量檢測的變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法。本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題,提供了一種技術(shù)方案變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法采用變頻器的PI控制器的輸出信號,結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)速來測量負(fù)載的慣量,包括以下步驟控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEEDl ;根據(jù)PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩Tl ;控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEED2 ;根據(jù)PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩T2 ;根據(jù)轉(zhuǎn)矩Tl和轉(zhuǎn)矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之間的加速度大小計算變頻電機(jī)負(fù)載的慣量J。所述PI控制器的輸出信號為電壓、電流、功率信號中的一個??刂谱冾l電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEED2的過程為勻加速過程。計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩時,采樣點數(shù)與采樣周期的乘積等于電機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍。采用了上述技術(shù)方案后,本發(fā)明帶來的有益效果(1)本發(fā)明根據(jù)變頻器的PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算負(fù)載的慣量,不需要額外的硬件電路,具有成本低的優(yōu)勢。 檢測結(jié)果可用于自動調(diào)節(jié)變頻器的PI控制器的參數(shù),還可用于控制系統(tǒng)根據(jù)慣量大小對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行智能控制或模糊控制,從而提高系統(tǒng)的性能、效率、自適應(yīng)和穩(wěn)定性。(2)由于可以根據(jù)PI控制器的多種輸出信號進(jìn)行負(fù)載慣量的檢測,從而具有良好的適配性。(3)由于在檢測負(fù)載慣量過程中,控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速的過程為勻加速過程,因此具有檢測精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。(4)由于在計算平均轉(zhuǎn)矩時采樣周期與采樣點數(shù)的乘積等于負(fù)載的轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍,從而具有檢測精度高的優(yōu)勢,可以廣泛應(yīng)用于白色家電變頻器、工業(yè)變頻器等技術(shù)領(lǐng)域。
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解,下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖,對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明,其中圖1為應(yīng)用系統(tǒng)框圖。圖2為PI控制器框圖。圖3為慣量檢測速度曲線。圖4為變頻電機(jī)負(fù)載慣量檢測流程圖。
具體實施例方式(實施例1)應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖1所示,本發(fā)明應(yīng)用于一變頻電機(jī)及其負(fù)載組成的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括變頻器、電機(jī)和負(fù)載,變頻器包括PI控制器這一軟件模塊。PI控制器框圖如圖2所示,PI控制器的輸入信號為目標(biāo)速度和反饋速度的誤差, 通過PI算法得到輸出信號,即電機(jī)的控制電壓,再按公式1根據(jù)電機(jī)的控制電壓計算電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,然后按公式2根據(jù)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電機(jī)速度計算電機(jī)負(fù)載的慣量。
Prt k-j Vc2T =
ω^(1)J = (T2_Tl)/(dco/dt)(2)式中J是電機(jī)的負(fù)載慣量,T是電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,ω是電機(jī)轉(zhuǎn)速,dco/dt是電機(jī)的加速度,h是常數(shù)。慣量檢測過程的速度控制曲線如圖3所示,在tl t2之間測量平均轉(zhuǎn)矩Tl,在 t3 t4之間測量平均轉(zhuǎn)矩T2,時間長度要求采樣周期與采樣點數(shù)的乘積等于負(fù)載設(shè)備的轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍;本發(fā)明的檢測流程如圖4所示,具體步驟如下首先控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEEDl ;等待電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到SPEEDl ;根據(jù)PI控制器的輸出電壓和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩Tl ;控制變頻電機(jī)勻加速到速度SPEED2 ;根據(jù)變頻器的PI控制器的輸出電壓和轉(zhuǎn)速計算電機(jī)勻加速過程中輸出的平均轉(zhuǎn)矩T2 ;最后根據(jù)轉(zhuǎn)矩Tl和轉(zhuǎn)矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之間的加速度大小計算變頻電機(jī)負(fù)載的慣量J。(實施例2)本實施例的檢測流程如實施例1,所不同的是本實施例的PI控制器輸出為電流信號,再按公式3根據(jù)電機(jī)的電流計算電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,然后按公式2根據(jù)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和
4電機(jī)速度計算電機(jī)負(fù)載的慣量。
權(quán)利要求
1.一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法,其特征在于采用變頻器的PI控制器的輸出信號,結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)速來計算負(fù)載的慣量,包括以下步驟51.控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEEDl;52.根據(jù)PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩Tl;53.控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEED2;54.根據(jù)PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩T2;55.根據(jù)轉(zhuǎn)矩Tl和轉(zhuǎn)矩T2的差值和SPEED1、SPEED2之間的加速度大小計算變頻電機(jī)負(fù)載的慣量J。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法,其特征在于所述PI控制器的輸出信號為電壓、電流、功率信號中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法,其特征在于控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEED2的過程為勻加速過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法,其特征在于計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩時,采樣點數(shù)與采樣周期的乘積等于電機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變頻電機(jī)負(fù)載的慣量檢測方法,其檢測過程如下首先控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)到一定速度SPEED1,根據(jù)變頻器的PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩T1;然后控制變頻電機(jī)均勻加速到速度SPEED2,根據(jù)變頻器的PI控制器的輸出信號和轉(zhuǎn)速計算電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩T2;最后根據(jù)轉(zhuǎn)矩T1和轉(zhuǎn)矩T2的差值和加速度大小計算變頻電機(jī)負(fù)載的慣量J。本發(fā)明根據(jù)變頻器的PI控制器的輸出信號和電機(jī)轉(zhuǎn)速計算負(fù)載的慣量,不需要額外的硬件電路,具有成本低的優(yōu)勢;又由于在計算平均轉(zhuǎn)矩時采樣周期與采樣點數(shù)的乘積等于負(fù)載的轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍,從而具有檢測精度高的優(yōu)勢。
文檔編號G01M1/10GK102455240SQ20111006017
公開日2012年5月16日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者何志明, 周文忠, 王明仁, 王紅興 申請人:無錫艾柯威科技有限公司