專利名稱：：矩陣變頻器在直流電源供電時的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種矩陣變頻器在直流電源供電時的控制方法。技術(shù)背景如圖2所示，傳統(tǒng)的變頻器一般采用交直交的結(jié)構(gòu)。整流橋堆1將三相交流電源的交流電整流成直流電給大電容3充電，逆變組件4把直流電變換成交流電，驅(qū)動馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)。在三相交流電源停電時，變頻器可以將蓄電池2(直流電源)的正、負(fù)極直接連接到主回路的大電容3上，給逆變組件4供電以驅(qū)動馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)。對于逆變組件4來講，整流橋堆1和蓄電池2提供的直流電是沒有本質(zhì)區(qū)別的，逆變組件4都能正常驅(qū)動馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)。參見圖1，矩陣變頻器是交-交直接變頻的結(jié)構(gòu)。典型的矩陣變頻器一般采用三相輸入三相輸出方式，輸入端子接電力系統(tǒng)的三相交流電源(R、S、T)，輸出端子接馬達(dá)的三相繞組(U、V、W)?？刂破?通過輸入線9檢測電源電壓，進(jìn)行矩陣變換計算后，輸出觸發(fā)脈沖8控制功率組件6將三相交流電源的交流電直接變換成交流電驅(qū)動馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)。由于矩陣變頻器具有輸入功率因數(shù)可任意調(diào)節(jié)、功率可雙向流動、輸出電壓和頻率可調(diào)、且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、效率高等特點(diǎn)，使其逐漸成為拖動控制領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，在三相交流電源停電，且只能給矩陣變頻器提供直流電源(一般用蓄電池供直流電)的情況下，也需要矩陣變頻器還能正常驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。但是矩陣變頻器的主回路上沒有大電容，在三相交流電源停電時，如果要將直流電源連接到矩陣變頻器上是不能直接采用傳統(tǒng)變頻器的連接方式。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種矩陣變頻器在直流電源供電時的控制方法，能夠在三相交流電源停電的情況下采用直流電源控制馬達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的矩陣變頻器在直流供電時的控制方法是，在直流電源供電的情況下，將直流電源的正極和負(fù)極分別對應(yīng)連接到矩陣變頻器的三個輸入端，即R輸入端、S輸入端和T輸入端，矩陣變頻器將直流電變換成交流電，驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。采用本發(fā)明的方法，矩陣變頻器完全可以按照正常三相交流電源電壓供電時的方式進(jìn)行變頻控制，輸出變頻變壓的交流電驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足在三相交流電源停電情況下使用直流電源控制馬達(dá)的需要。下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是矩陣變頻器采用本發(fā)明的控制方法的結(jié)構(gòu)圖；圖2是現(xiàn)有的傳統(tǒng)變頻器結(jié)構(gòu)圖；圖3是三相交流電源電壓的波形圖。具體實(shí)施例方式矩陣變頻器的控制策略有多種，如Venturini控制法、空間矢量法、標(biāo)量調(diào)制法等，但它們的控制目的是相同的，即輸出的電壓需要頻率和幅值可調(diào)，輸入功率因數(shù)接近士1，且輸入電流波形為正弦。為了達(dá)到上述目的，矩陣變頻器需要實(shí)時測量輸入的三相交流電源電壓，對輸入電壓進(jìn)行矩陣變換，以控制輸出電壓和輸入電流。三相交流電源的相電壓設(shè)定為Ue(t)=UmCosθUs(O=C/mcos(0-^)Ut(=Umcos(0+—)三相交流電源的線電壓設(shè)定為Ues(t)=Ue(t)-Us(t)Ust(t)=Us(t)-Ut(t)Ute(t)=UT(t)-UE(t)其中θ=ft，f是電源電壓的頻率，Um是相電壓的幅值三相交流電源電壓波形如圖3所示，圖中六個狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的線電壓和角度θ值列在下表1中，其中k是整數(shù)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>當(dāng)三相交流電源停電時，直流電源連接到矩陣變頻器輸入端的方式有6種。為了在直流供電的情況下，矩陣變頻器仍按矩陣的方式變頻變壓，矩陣變頻器的三個輸入端(R、S、Τ)都必須連接到直流電源的正、負(fù)電極上，但三個輸入端不能同時連接到直流電源的同一個電極上。接線方式如表2所示。其中V是直流電源提供的直流電壓幅值。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通過表1和表2的比較可以看出，直流電源連接到矩陣變頻器輸入端的六種方式對應(yīng)的狀態(tài)與圖3中三相交流電源電壓波形的六個狀態(tài)點(diǎn)非常相似，唯一不同點(diǎn)是電壓的幅值不同。三相交流電源供電時，六個狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的線電壓絕對值有兩種1.5扎和0，Um由三相交流電源相電壓的幅值大小確定。在直流供電源的情況下，六個狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的線電壓絕對值有兩種V和0，V為直流電壓幅值。提供直流電的器件不同，V的大小可能不同。結(jié)合圖1所示，在三相交流電源電壓正常的情況下，矩陣變頻器通過輸入線9能實(shí)時測量到三相交流電源電壓的幅值Um和角度θ，按照控制馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)的要求對三相交流電源輸入電壓進(jìn)行矩陣變換，輸出變頻變壓的交流電。其中三相交流電源電壓的角度θ是實(shí)時變化的，頻率為工頻f。在直流電源供電的情況下，控制器7通過輸入線9的檢測，參照表2，能判斷出直流電源連接到矩陣變頻器三個輸入端子的方式，得到對應(yīng)的狀態(tài)點(diǎn)和角度θ值，同時還可測量到直流電源的直流電壓值V。例如當(dāng)測量到的線電壓Uks(t)=V,Ust(t)=0,UTE(t)=-V時，就可判斷直流電源連接到矩陣變頻器輸入端子的方式對應(yīng)三相交流電源的狀態(tài)點(diǎn)①。此時，直流電源的正極連接到矩陣變頻器的輸入端子R上，直流電源的負(fù)極連接到矩陣變頻器的輸入端子S和T上，角度θ值等于0度。矩陣變頻器的控制器7完全可以按照正常電源(即三相交流電源)電壓供電時的方式進(jìn)行變頻控制，輸出變頻變壓的交流電去驅(qū)動馬達(dá)5運(yùn)轉(zhuǎn)。唯一的不同點(diǎn)是角度θ是不變化的，且電源電壓幅值為V。權(quán)利要求一種矩陣變頻器在直流電源供電時的控制方法，其特征在于在直流電源供電的情況下，將直流電源的正極和負(fù)極分別對應(yīng)連接到矩陣變頻器的三個輸入端，即R輸入端、S輸入端和T輸入端，矩陣變頻器將直流電變換成交流電，驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述直流電源的正極和負(fù)極按如下六種方式之一連接到矩陣變頻器的R輸入端、S輸入端和T輸入端；第一種，所述正極連接R輸入端，負(fù)極連接S輸入端和T輸入端；第二種，所述正極連接R輸入端和S輸入端，負(fù)極連接T輸入端；第三種，所述正極連接S輸入端，負(fù)極連接R輸入端和T輸入端；第四種，所述正極連接S輸入端和T輸入端，負(fù)極連接R輸入端；第五種，所述正極連接T輸入端，負(fù)極連接R輸入端和S輸入端；第六種，所述正極連接R輸入端和T輸入端，負(fù)極連接S輸入端；所述六種連接方式分別對應(yīng)三相交流電源電壓的六個狀態(tài)點(diǎn)，矩陣變頻器按六個狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的角度和實(shí)際電壓值對直流電源進(jìn)行矩陣變換，輸出交流電。3.如權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于第一種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)1，該狀態(tài)點(diǎn)1的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>第二種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)2，該狀態(tài)點(diǎn)2的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>第三種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)3，該狀態(tài)點(diǎn)3的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>第四種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)4，該狀態(tài)點(diǎn)4的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>第五種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)5，該狀態(tài)點(diǎn)5的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>第六種連接方式對應(yīng)三相交流電源電壓的狀態(tài)點(diǎn)6，該狀態(tài)點(diǎn)6的三相交流電源線電壓及對應(yīng)的角度為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中Um為三相交流電源相電壓的幅值，K為整數(shù)。全文摘要本發(fā)明公開一種矩陣變頻器在直流電源供電時的控制方法，在直流電源供電的情況下，將直流電源的正極和負(fù)極分別對應(yīng)連接到矩陣變頻器的三個輸入端，即R輸入端、S輸入端和T輸入端，矩陣變頻器將直流電變換成交流電，驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明能夠在三相交流電源停電的情況下采用直流電源控制馬達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。文檔編號H02P23/10GK101807877SQ20091005687公開日2010年8月18日申請日期2009年2月12日優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日發(fā)明者劉玉兵申請人:上海三菱電梯有限公司