高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機軟啟動技術領域，尤其涉及一種高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)領域變頻器有著廣泛的用途，特別是高壓變頻器，在交流電機控制、調(diào)速及軟啟動方面有著重要的應用。
[0003]在某些特殊的電機拖動應用場合，并不需求電機運行在變頻方式下，但又需要電機能夠平滑的升速到工頻，一般可采用如下設備實現(xiàn):
[0004]1.電機軟啟動器
[0005]電機軟啟動器一般采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間，軟啟動電機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電機逐漸加速，直到晶閘管完全導通，電機工作在額定電壓的機械特性上，然后晶閘管被自動芳路接觸器芳路，此時網(wǎng)端供電，實現(xiàn)平滑啟動。
[0006]此種方法降低了啟動電流，在運行時旁路掉晶閘管減小了熱損耗，并且成本相對較低。但啟動轉矩不足，不能帶重載啟動，面對負載轉矩波動啟動會不穩(wěn)定，并且啟動曲線不能隨用戶定義。
[0007]2.高壓變頻器軟啟動功能
[0008]現(xiàn)有的高壓變頻器軟啟動技術主要有以下幾種:
[0009]①同步并網(wǎng)方式。變頻器拖動電機加速到工頻，當變頻器輸出與電網(wǎng)相位一致時，變頻器立刻脫開電機，再合上工頻開關，電機改由電網(wǎng)供電。此種方法額外成本開銷小，但對負載要求高。在負載轉矩大，轉速跌落快，切換延時造成的相位差將會對電網(wǎng)造成沖擊，造成工頻開關跳閘，同時帶來電機的轉矩的波動。
[0010]②準同步并網(wǎng)方法。變頻器拖動到接近工頻，然后準同期并網(wǎng)裝置開始鎖相鎖壓，并向變頻器發(fā)送調(diào)節(jié)指令，使變頻器輸出和電網(wǎng)同頻、同相、同壓。當準同期并網(wǎng)裝置檢查到變頻器輸出和電網(wǎng)輸出相位誤差在可接受范圍內(nèi)時，同時合工頻開關斷變頻器輸出，完成變頻到工頻的切換。此種方法雖然對負載適應性好，但輸出控制精度低、誤差大，另外由于變頻器輸出切除和電網(wǎng)切入并不同步，因此并網(wǎng)的沖擊不可避免。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提出一種高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)對電機的無沖擊軟啟動，且提升對電機轉矩的適應性。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0012]一種高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)，包括:
[0013]開關KMl;
[0014]高壓變頻器，其進線端通過所述開關KMl與電網(wǎng)連接，出線端與電機的輸入端連接；
[0015]開關KM2，其連接于所述電網(wǎng)與所述電機的輸入端之間；
[0016]電壓采樣模塊，其連接于所述電網(wǎng)與所述高壓變頻器的信號輸入端之間，用于對電網(wǎng)電壓進行采樣；
[0017]所述高壓變頻器用于實時檢測所述電網(wǎng)電壓，在所述開關KMl閉合、開關KM2斷開時驅(qū)動所述電機從OHz逐步上升到工頻，并在所述電機上升到工頻后，輸出與所述電網(wǎng)電壓的相位、頻率及幅值一致的電壓到所述電機，然后閉合所述開關KM2，并在所述電機穩(wěn)定運行設定個數(shù)周期后，斷開所述開關KMl。
[0018]進一步地，所述高壓變頻器的出線端通過開關KM3與所述電機的輸入端連接。
[0019]進一步地，所述高壓變頻器的出線端與所述開關KM3之間還連接有電抗器。
[0020]進一步地，所述高壓變頻器與所述開關KMl之間還連接有充電電阻，該充電電阻與開關KM4并聯(lián)。
[0021]進一步地，所述高壓變頻器包括:順次連接的Clarke變換器、Park變換器、PI控制器、積分器、三角波發(fā)生器；所述三角波發(fā)生器還與所述Park變換器連接；
[0022]所述Clarke變換器用于對所述電網(wǎng)電壓波形進行Clarke變換；
[0023]所述Park變換器用于對經(jīng)過Clark變換的電壓波形進行Park變換；
[0024]所述PI控制器用于對經(jīng)過Park變換的電壓波形進行比例及積分調(diào)節(jié)；
[0025]所述積分器用于對經(jīng)過比例及積分調(diào)節(jié)的電壓波形進行積分運算；
[0026]所述三角波發(fā)生器用于將上述積分運算的結果轉換為含有電網(wǎng)頻率及相位信息的三角波。
[0027]進一步地，所述高壓變頻器還用于實時檢測自身母線擾動，并將其與所述電網(wǎng)電壓進行比對，然后根據(jù)比對結果通過SVPWM調(diào)制對所述母線電壓進行實時補償，直到所述高壓變頻器的輸出電壓與所述電網(wǎng)電壓的幅值一致。
[0028]一種高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的方法，包括如下步驟:
[0029]驅(qū)動電機從OHz逐步上升到工頻；
[0030]高壓變頻器實時檢測電網(wǎng)電壓，當電機上升到工頻后，高壓變頻器輸出與電網(wǎng)電壓的相位、頻率及幅值一致的電壓到所述電機，然后與電網(wǎng)共同驅(qū)動電機；
[0031 ] 當電機穩(wěn)定運行設定個數(shù)周期后，僅通過電網(wǎng)驅(qū)動電機。
[0032]進一步地，所述高壓變頻器通過如下步驟實時跟蹤所述電網(wǎng)電壓的相位及頻率:
[0033]通過Charke變換器對所述電網(wǎng)電壓的波形進行Clarke變換；
[0034]通過Park變換器對經(jīng)過Clark變換的電壓波形進行Park變換；
[0035]通過PI控制器對經(jīng)過Park變換的電壓波形進行比例及積分調(diào)節(jié)；
[0036]通過積分器對經(jīng)過比例及積分調(diào)節(jié)的電壓波形進行積分運算；
[0037]通過三角波發(fā)生器將經(jīng)過上述積分運算的結果轉換為含有電網(wǎng)頻率及相位信息的三角波。
[0038]進一步地，所述高壓變頻器通過如下步驟使其輸出電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致:
[0039]實時檢測自身母線擾動，并將其與所述電網(wǎng)電壓進行比對；
[0040]根據(jù)比對結果通過SVPWM調(diào)制對所述母線電壓進行實時補償，直到所述高壓變頻器的輸出電壓與所述電網(wǎng)電壓的幅值一致。
[0041]與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的技術后，電機啟動及切換到工頻電網(wǎng)的過程平滑、無沖擊，用戶可根據(jù)電機的實際情況在高壓變頻器上控制頻率提升曲線，提高了對電機的適應性。
【附圖說明】
[0042]圖1:本發(fā)明實施例提供的高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)組成示意圖；
[0043]圖2:上述系統(tǒng)中高壓變頻器的組成示意圖；
[0044]圖3:本發(fā)明實施例提供的高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0045]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0046]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的高壓變頻器并網(wǎng)實現(xiàn)電機軟啟動的系統(tǒng)組成示意圖，根據(jù)圖1所示，該系統(tǒng)包括:
[0047]高壓變頻器3，其進線端通過開關KMl與電網(wǎng)I連接，出線端與電機4的輸入端連接；
[0048]開關KM2，其連接于電網(wǎng)I與電機4的輸入端之間；
[0049]電壓采樣模塊2，其連接于電網(wǎng)I與高壓變頻器3的信號輸入端之間，用于對電網(wǎng)電壓進行采樣；
[0050]在高壓變頻器3與KMl之間還連接有充電電阻R，充電電阻R兩端并聯(lián)有開關KM4。高壓變頻器3的輸出端依次通過電抗器L、開關KM3與電機4的輸入端連接。
[0051]高壓變頻器3用于實時檢測電網(wǎng)I的電壓，在開關KMl及開關KM3閉合、開關KM2斷開(變頻合閘，工頻分閘)時驅(qū)動電機4從OHz逐步上升到工頻，并在電機4上升到工頻后，輸出與電網(wǎng)I的電壓的相位、頻率及幅值一致的電壓到電機4，然后閉合開關KM2 (工頻合閘)，并在所述電機穩(wěn)定運行設定個數(shù)周期后，斷開開關KMl及開關KM3 (變頻分閘)。
[0052]在上述電路中，充電電阻R用于限制流入高壓變頻器3中的電流，電抗器L可減少高壓變頻器3產(chǎn)生的諧波，以及來自電網(wǎng)的浪涌電流及過電壓對高壓變頻器3的影響。
[0053]根據(jù)圖2所示，高壓變頻器3包括順次連接的Clarke變換器301、Park變換器302、PI控制器303、積分器304、三角波發(fā)生器305 ;三角波發(fā)生器305還與Park變換器302連接；
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