一種高壓變頻器工頻與變頻間無擾動切換的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及級聯(lián)式高壓變頻器，尤其是一種高壓變頻器工頻與變頻間無擾動切換 的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓變頻器在電力、冶金、礦井、石油、化工等高耗能行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是 在一些特殊場合下，如電機(jī)的軟啟動、電機(jī)工頻與變頻互相切換時電機(jī)負(fù)荷無擾動、對電網(wǎng) 要求較高以及電機(jī)的連續(xù)啟動等情況，需要變頻器對電機(jī)進(jìn)行無擾控制，達(dá)到對電機(jī)、電網(wǎng) 沖擊小甚至無沖擊等需求。
[0003] 通常用的無擾切換控制策略主要就是通過鎖相環(huán)技術(shù)，保證變頻器的輸出電壓和 電網(wǎng)電壓同頻、同幅、同相位的情況下進(jìn)行切換。然而現(xiàn)有的控制策略存在以下技術(shù)問題： 1、當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡或者諧波含量較大時，通常的鎖相環(huán)不能有效地提取出電網(wǎng)頻率和電 網(wǎng)相位，造成鎖相超時或者頻率和相位波動較大，以致切換失敗;2、變頻器模塊輸出并不一 定按照A-B-C的順序輸出，所以在切換前需要先進(jìn)行相位校正等，以避免相位輸出錯相，但 校正過程影響變頻器的工作效率;3、由于電壓采樣以及濾波環(huán)節(jié)等，會對變頻器輸出電壓 造成一定的延時，需要對此延時處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種高壓變頻器工頻與變頻間無擾動 切換的控制方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種高壓變頻器工頻與變頻間無擾動切換的控制方法，包括以下步驟 第一步:PLC對系統(tǒng)的DSP下發(fā)控制指令，該控制指令為電機(jī)工作狀態(tài)由變頻切換至工 頻狀態(tài)，或者由工頻狀態(tài)切換至變頻狀態(tài)； 第二步:對工頻電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相和鎖頻，以獲取電網(wǎng)電壓的頻率f、相位〃； 第三步:調(diào)節(jié)變頻器的相序與電網(wǎng)電壓的相序一致； 第四步:調(diào)節(jié)變頻器的相位與電網(wǎng)電壓的相位一致； 第五步:調(diào)節(jié)變頻器的幅值與電網(wǎng)電壓的幅值一致； 第六步：向PLC發(fā)送鎖相成功和調(diào)幅成功信號，啟動切換動作。
[0006] 進(jìn)一步，所述第二步中對工頻電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相和鎖頻的過程包括以下步驟： 首先高壓變頻器采用兩組電壓采集板，分別采樣變頻器輸出電壓以及工頻電網(wǎng)的電 壓； 對工頻電網(wǎng)的電壓進(jìn)行鎖相處理:三相電壓采集板的電壓信號Uga、Ugc分別經(jīng) 過逆時針等量3s/2r變換和順時針等量3s/2r變換得到工頻電網(wǎng)電壓的正序分量Ugd、Hgd 和負(fù)序分量Ugdru Ugqn ; 正序分量經(jīng)過負(fù)序分量的解耦后，再通過低通濾波器濾掉交流信號，得到工頻網(wǎng)側(cè)電 壓的正序分量取€_^03.、11§〇_^〇3; 根據(jù)鎖相環(huán)的原理，先將正序分行標(biāo)幺化處理，若鎖相角與電 網(wǎng)電壓相位同步時，q軸分量為〇; 再將參考值〇和實際的恥LP0S相減，得到誤差信號，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后得到角頻率的變化 量，再與目標(biāo)角頻率2通比較，得到網(wǎng)側(cè)電壓的實際角頻率和電網(wǎng)電壓的頻率f ; 所述實際角頻率經(jīng)過一階積分環(huán)節(jié)后，得到電網(wǎng)電壓的相位。
[0007] 進(jìn)一步，所述第三步包括以下步驟:根據(jù)電網(wǎng)電壓的頻率f，調(diào)節(jié)變頻器的輸出電 壓與電網(wǎng)電壓頻率一致，待穩(wěn)定輸出后，再按照所述第一步的辦法，提取變頻器輸出電壓的 相位，根據(jù)此相位判斷出變頻器輸出電壓的相序是否和工頻電網(wǎng)電壓的一致，若不一致，則 緩慢改變變頻器的電壓輸出相位以達(dá)到與電網(wǎng)電壓一致。
[0008] 進(jìn)一步，所述第四步包括以下步驟:根據(jù)電網(wǎng)電壓的相位〃，調(diào)節(jié)變頻器的輸出電 壓相位，根據(jù)電網(wǎng)電壓與變頻器之間的相位差大小，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)制波的相位，以致變頻器輸 出電壓的相位與工頻電網(wǎng)電壓的相位基本一致。
[0009] 進(jìn)一步，所述第四步還包括:在調(diào)節(jié)變頻器的輸出電壓相位時，加入相位補(bǔ)償，保 證變頻器的輸出相位超前電網(wǎng)相位1°以內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步，所述第五步包括以下步驟:根據(jù)采樣電壓，計算一個周期內(nèi)的有效值，比 較變頻器輸出電壓幅值與工頻電網(wǎng)電壓的幅值大小，采用電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)控制調(diào)制比，參考 電壓值為工頻電網(wǎng)電壓值的基礎(chǔ)上加100V，在相位同步的基礎(chǔ)上，在切換前，控制變頻器輸 出相位超前于電網(wǎng)電壓相位。
[0011] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明無擾動切換的控制方法能有效地提取出電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)相位，從而避免造成鎖 相超時或者頻率和相位波動較大以致切換失敗的問題;兼具調(diào)節(jié)變頻器的相序與電網(wǎng)電壓 的相序一致，無需相位校正也可避免相位輸出錯相在調(diào)節(jié)相位時；同時在相位調(diào)節(jié)時加入 相位補(bǔ)償，就可以避免電壓采樣以及濾波環(huán)節(jié)的影響。
【附圖說明】
[0012] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施 例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在【附圖說明】前提下，獲得的其他設(shè)計方案和附圖： 圖1是本發(fā)明高壓變頻器變頻與工頻間無擾動切換的流程圖； 圖2是本發(fā)明高壓變頻器工頻與變頻間無擾動切換的流程圖； 圖3是本發(fā)明所采用的鎖相環(huán)原理圖。
【具體實施方式】
[0013] 參照圖1-圖2所示，為本發(fā)明的一種高壓變頻器工頻與變頻間無擾動切換的控制 方法，包括以下步驟： 第一步:接收PLC的切換指令 PLC對系統(tǒng)下發(fā)控制指令，包括電機(jī)工作狀態(tài)由變頻切換至工頻狀態(tài)(簡稱為變切工）、 由工頻狀態(tài)切換至變頻狀態(tài)(簡稱為工切變)等； 第二步:對工頻電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相和鎖頻 高壓變頻器采用兩組電壓采集板，分別采樣變頻器輸出電壓以及工頻電網(wǎng)（變頻器輸 入端）的電壓，首先對工頻電網(wǎng)的電壓進(jìn)行鎖相處理：三相電壓采集板的電壓信號 Ijg.a、_Ugb、分別經(jīng)過逆時針等量3s/2r變換(三相靜止對稱坐標(biāo)系變換為兩相同步旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）和順時針等量3s/2r變換得到工頻電網(wǎng)電壓的正序分量Ugd、Ugq和負(fù)序分量 Ugdn, Us.:，正序分量經(jīng)過負(fù)序分量的解耦后，再通過低通濾波器濾掉交流信號，得到工 頻網(wǎng)側(cè)電壓的正序分量s..、lig.q_pos。根據(jù)鎖相環(huán)的原理，先將正序分量s.、 進(jìn)行標(biāo)幺化處理，若鎖相角與電網(wǎng)電壓相位同步時，q軸分量為0。因此將參考值〇 和實際的Ugu 〇S相減，得到誤差信號，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后得到角頻率的變化量，再與目標(biāo)角頻 率2被比較