高性能V／f控制在中压变频器中的实现

5 电流限制控制
电流限制控制目的是使电机能发出某一最大转矩，并且不论负载有多重(甚至发生堵转)，变频器也不会跳闸，即实现挖土机特性。由于这里所指的中压变频器是串联的18个单元，采用载波水平移相PWM调制，该18个单元的中压变频器每个单元输出功率平均分配，设每个单元的输入功率为Pm，则总功率为：

式中，Ed为功率单元逆变器输入电压；Id为功率单元逆变器输入电流；ωr为电动机转子旋转角频率。
如果在直流侧大电容的作用下Ed恒定，那么电流Id将与Tf1成正比。随着负载的加重，转矩增加，总可以通过适当降低f1使Id限制在特定水平以下。为保证实现电流限制功能，还要适当调节输出电压，为此设计了一种特殊的PI调节器，用于控制限制最大电流，实现挖土机特性。
图3为最大电流限制调节的部分结构框图，最大电流限制PI调节器。以允许最大的电流(由参数P106设置)为给定值，以“定子电流3／2变换及分解”模块输出的电流有效值(标么值)为反馈，输出2个相同的调节量△f(由变量KK0118给出，频率调节量)和△u(由变量KK0119给出，电压调节量)，△u起辅助作用，用比例系数P121来调节。需说明：这里虽然电流反馈值是有效值(标么值)，但它是通过A、C两相电流瞬时值实时计算的(电流矢量幅值)，因此，可以满足电流调节的动态需求；PI调节器针对限制最大电流，电流只能从大(超过最大允许值)向小调，而不能从小向大调，因此，调节器输出必须限幅(小于零)。根据变频器电流限制的需要，设计的PI调节器与普通PI调节器有两点不同：输出调节量和输出限幅。

为了方便，设计的数字PI调节器采用增量式算法。为验证最大电流限制调节器的效果，进行限制起动电流实验。该实验中电压调节量的输出KK0119的比例系数P121=1.0。P100为PI调节器的积分增益；P113为PI调节器的比例增益；P106为允许的最大电流有效值(标么值)；P107为选择最大电流模拟量连接子；KK0102为反馈的实际电流有效值(标么值，数字滤波之前)；KK0103为反馈的实际电流有效值(标么值，数字滤波之后)；P101为实际电流有效值滤波时间常数；KK0118为频率调节输出量。
图4为限制起动电流的实验波形，其中图4a、b的实验参数为：P100=50 ms，P113=0．05，P106=13％，P101=1 000 ms，控制反馈量KK0103。图4a为KK0108(1波)和KK0103(2波)的波形，图4b为KK0118(9波)和KK0102(10波)的波形；图4c的实验参数是：P100=50 ms，P113=0．10，P106=13％。控制反馈量KK0102，图4c为KK0118(7波)和KK0102(8波)的波形。

从图4a、b可看出，以滤波后的电流有效值作为反馈，由于反馈信号的延时，使得控制量输出滞后，虽然调节器较好控制滤波后的电流KK0103(图4a)，但是此时对实际的电流值KK0102的控制并不好(图4b)，电流动态峰值到达7 V，而实际的允许最大电流值为1．3 V，达不到无“跳闸”；为了限制动态电流，图4c增大了比例增益，并用无延时的KK0102为反馈，这时动态电流最大值被限制在2 V左右，较好地实现了限流目的。所以更为恰当地调节参数，可以改善调节器的调节效果。

6 结语
综上所述。调节定子电阻(IR降)补偿、转差补偿器和最大电流限制控制器的参数，使得调节器的调节效果较好；同时由于用于电流限幅的给定值P106，是为了限制过载设置的，它的值要比“跳闸”的过流值小。因此所设计的调节器可起到限制最大电流的作用，从而实现挖土机特性。