高性能V／f控制在中壓變頻器中的實(shí)現(xiàn)

5 電流限制控制
電流限制控制目的是使電機(jī)能發(fā)出某一最大轉(zhuǎn)矩，并且不論負(fù)載有多重(甚至發(fā)生堵轉(zhuǎn))，變頻器也不會(huì)跳閘，即實(shí)現(xiàn)挖土機(jī)特性。由于這里所指的中壓變頻器是串聯(lián)的18個(gè)單元，采用載波水平移相PWM調(diào)制，該18個(gè)單元的中壓變頻器每個(gè)單元輸出功率平均分配，設(shè)每個(gè)單元的輸入功率為Pm，則總功率為：

式中，Ed為功率單元逆變器輸入電壓；Id為功率單元逆變器輸入電流；ωr為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率。
如果在直流側(cè)大電容的作用下Ed恒定，那么電流Id將與Tf1成正比。隨著負(fù)載的加重，轉(zhuǎn)矩增加，總可以通過(guò)適當(dāng)降低f1使Id限制在特定水平以下。為保證實(shí)現(xiàn)電流限制功能，還要適當(dāng)調(diào)節(jié)輸出電壓，為此設(shè)計(jì)了一種特殊的PI調(diào)節(jié)器，用于控制限制最大電流，實(shí)現(xiàn)挖土機(jī)特性。
圖3為最大電流限制調(diào)節(jié)的部分結(jié)構(gòu)框圖，最大電流限制PI調(diào)節(jié)器。以允許最大的電流(由參數(shù)P106設(shè)置)為給定值，以“定子電流3／2變換及分解”模塊輸出的電流有效值(標(biāo)么值)為反饋，輸出2個(gè)相同的調(diào)節(jié)量△f(由變量KK0118給出，頻率調(diào)節(jié)量)和△u(由變量KK0119給出，電壓調(diào)節(jié)量)，△u起輔助作用，用比例系數(shù)P121來(lái)調(diào)節(jié)。需說(shuō)明：這里雖然電流反饋值是有效值(標(biāo)么值)，但它是通過(guò)A、C兩相電流瞬時(shí)值實(shí)時(shí)計(jì)算的(電流矢量幅值)，因此，可以滿足電流調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)需求；PI調(diào)節(jié)器針對(duì)限制最大電流，電流只能從大(超過(guò)最大允許值)向小調(diào)，而不能從小向大調(diào)，因此，調(diào)節(jié)器輸出必須限幅(小于零)。根據(jù)變頻器電流限制的需要，設(shè)計(jì)的PI調(diào)節(jié)器與普通PI調(diào)節(jié)器有兩點(diǎn)不同：輸出調(diào)節(jié)量和輸出限幅。

為了方便，設(shè)計(jì)的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器采用增量式算法。為驗(yàn)證最大電流限制調(diào)節(jié)器的效果，進(jìn)行限制起動(dòng)電流實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)中電壓調(diào)節(jié)量的輸出KK0119的比例系數(shù)P121=1.0。P100為PI調(diào)節(jié)器的積分增益；P113為PI調(diào)節(jié)器的比例增益；P106為允許的最大電流有效值(標(biāo)么值)；P107為選擇最大電流模擬量連接子；KK0102為反饋的實(shí)際電流有效值(標(biāo)么值，數(shù)字濾波之前)；KK0103為反饋的實(shí)際電流有效值(標(biāo)么值，數(shù)字濾波之后)；P101為實(shí)際電流有效值濾波時(shí)間常數(shù)；KK0118為頻率調(diào)節(jié)輸出量。
圖4為限制起動(dòng)電流的實(shí)驗(yàn)波形，其中圖4a、b的實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：P100=50 ms，P113=0．05，P106=13％，P101=1 000 ms，控制反饋量KK0103。圖4a為KK0108(1波)和KK0103(2波)的波形，圖4b為KK0118(9波)和KK0102(10波)的波形；圖4c的實(shí)驗(yàn)參數(shù)是：P100=50 ms，P113=0．10，P106=13％?？刂品答伭縆K0102，圖4c為KK0118(7波)和KK0102(8波)的波形。

從圖4a、b可看出，以濾波后的電流有效值作為反饋，由于反饋信號(hào)的延時(shí)，使得控制量輸出滯后，雖然調(diào)節(jié)器較好控制濾波后的電流KK0103(圖4a)，但是此時(shí)對(duì)實(shí)際的電流值KK0102的控制并不好(圖4b)，電流動(dòng)態(tài)峰值到達(dá)7 V，而實(shí)際的允許最大電流值為1．3 V，達(dá)不到無(wú)“跳閘”；為了限制動(dòng)態(tài)電流，圖4c增大了比例增益，并用無(wú)延時(shí)的KK0102為反饋，這時(shí)動(dòng)態(tài)電流最大值被限制在2 V左右，較好地實(shí)現(xiàn)了限流目的。所以更為恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)參數(shù)，可以改善調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)效果。

6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述。調(diào)節(jié)定子電阻(IR降)補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器和最大電流限制控制器的參數(shù)，使得調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)效果較好；同時(shí)由于用于電流限幅的給定值P106，是為了限制過(guò)載設(shè)置的，它的值要比“跳閘”的過(guò)流值小。因此所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器可起到限制最大電流的作用，從而實(shí)現(xiàn)挖土機(jī)特性。