高性能V／f控制在中壓變頻器中的實(shí)現

5 電流限制控制
電流限制控制目的是使電機能發(fā)出某一最大轉矩，并且不論負載有多重(甚至發(fā)生堵轉)，變頻器也不會(huì )跳閘，即實(shí)現挖土機特性。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)機轉子旋轉角頻率。
如果在直流側大電容的作用下Ed恒定，那么電流Id將與Tf1成正比。隨著(zhù)負載的加重，轉矩增加，總可以通過(guò)適當降低f1使Id限制在特定水平以下。為保證實(shí)現電流限制功能，還要適當調節輸出電壓，為此設計了一種特殊的PI調節器，用于控制限制最大電流，實(shí)現挖土機特性。
圖3為最大電流限制調節的部分結構框圖，最大電流限制PI調節器。以允許最大的電流(由參數P106設置)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(標么值)為反饋，輸出2個(gè)相同的調節量△f(由變量KK0118給出，頻率調節量)和△u(由變量KK0119給出，電壓調節量)，△u起輔助作用，用比例系數P121來(lái)調節。需說(shuō)明：這里雖然電流反饋值是有效值(標么值)，但它是通過(guò)A、C兩相電流瞬時(shí)值實(shí)時(shí)計算的(電流矢量幅值)，因此，可以滿(mǎn)足電流調節的動(dòng)態(tài)需求；PI調節器針對限制最大電流，電流只能從大(超過(guò)最大允許值)向小調，而不能從小向大調，因此，調節器輸出必須限幅(小于零)。根據變頻器電流限制的需要，設計的PI調節器與普通PI調節器有兩點(diǎn)不同：輸出調節量和輸出限幅。

為了方便，設計的數字PI調節器采用增量式算法。為驗證最大電流限制調節器的效果，進(jìn)行限制起動(dòng)電流實(shí)驗。該實(shí)驗中電壓調節量的輸出KK0119的比例系數P121=1.0。P100為PI調節器的積分增益；P113為PI調節器的比例增益；P106為允許的最大電流有效值(標么值)；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(標么值，數字濾波之前)；KK0103為反饋的實(shí)際電流有效值(標么值，數字濾波之后)；P101為實(shí)際電流有效值濾波時(shí)間常數；KK0118為頻率調節輸出量。
圖4為限制起動(dòng)電流的實(shí)驗波形，其中圖4a、b的實(shí)驗參數為：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)驗參數是：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，由于反饋信號的延時(shí)，使得控制量輸出滯后，雖然調節器較好控制濾波后的電流KK0103(圖4a)，但是此時(shí)對實(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7 V，而實(shí)際的允許最大電流值為1．3 V，達不到無(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)現了限流目的。所以更為恰當地調節參數，可以改善調節器的調節效果。

6 結語(yǔ)
綜上所述。調節定子電阻(IR降)補償、轉差補償器和最大電流限制控制器的參數，使得調節器的調節效果較好；同時(shí)由于用于電流限幅的給定值P106，是為了限制過(guò)載設置的，它的值要比“跳閘”的過(guò)流值小。因此所設計的調節器可起到限制最大電流的作用，從而實(shí)現挖土機特性。