變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)和控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)及控制方法，所述控制系統(tǒng)包括輸出功率計(jì)算單元、頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元、電壓頻率計(jì)算單元、電壓相位計(jì)算單元、電壓幅值計(jì)算單元以及功率模塊控制單元，其中：所述輸出功率計(jì)算單元，用于計(jì)算輸出功率；所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元，用于計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量；所述電壓頻率計(jì)算單元，用于計(jì)算三相電壓輸出頻率；所述電壓相位計(jì)算單元，用于獲得三相電壓輸出相位；所述電壓幅值計(jì)算單元，用于計(jì)算輸出電壓幅值；所述功率模塊控制單元，用于控制所述變頻變壓電源的各個(gè)功率模塊。本發(fā)明通過(guò)控制變頻變壓電源的輸出電壓的頻率、相位和幅值，從而避免岸電電源與船舶配電系統(tǒng)進(jìn)行帶電切換時(shí)的逆功率的發(fā)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及變頻變壓設(shè)備，更具體地說(shuō)，設(shè)及一種變頻變壓電源智能逆功率控制 系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變頻變壓電源是將市電通過(guò)功率變換電路轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯璧碾妷汉皖l率的一種 電源，如今，已在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
[0003] 船舶在港區(qū)航行及靠港期間，主要利用輔機(jī)發(fā)電機(jī)來(lái)滿足用電需求，該過(guò)程中輔 機(jī)發(fā)電機(jī)需燃燒大量的燃油（大多為柴油和重油）來(lái)工作。由于消耗燃油會(huì)產(chǎn)生大量的C〇2 及其他的污染排放，從而對(duì)沿海港口造成污染，嚴(yán)重影響了港口人民的生活。
[0004] 岸基供電技術(shù)是將陸地上的電源給?？吭诟劭诨蛘叽a頭的船舶供電，運(yùn)種供電技 術(shù)能夠有效減少船舶靠港期間的污染。目前世界上的岸電主要有60化和50化港口電網(wǎng)，分 別向60化和50化的船舶電網(wǎng)直接供電，都不設(shè)及變頻變壓技術(shù)。
[0005] 由于我國(guó)高壓電網(wǎng)采用的頻率和電壓分別10kV/50Hz或者化V/50化，而大部分船 舶供電采用的是6.化V/60化。如果直接將50化的電源接入船舶設(shè)備，會(huì)使設(shè)備的整體效率 下降30%。
[0006] 為提高岸基供電效率，通常采用單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源為船舶配電系統(tǒng)供 電。單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源是專(zhuān)口針對(duì)船上、岸邊碼頭等高溫、高濕、高腐蝕性、大負(fù) 荷沖擊等惡劣使用環(huán)境而特別設(shè)計(jì)制造的大功率變頻變壓電源設(shè)備，該電源的每相通過(guò)多 個(gè)低壓功率模塊串聯(lián)，從而形成高壓直接輸出。目前，單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源已應(yīng)用 于船上、船舶制造及修理廠、遠(yuǎn)洋鉆井平臺(tái)、岸邊碼頭等需要由50化工業(yè)用電變?yōu)?0化高質(zhì) 量穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源，W對(duì)船舶用電設(shè)備進(jìn)行供電的場(chǎng)合。
[0007] 然而，由于許多船舶在靠港后，要求由岸基供電時(shí)船上不停電，碼頭船舶岸基電源 與船舶配電系統(tǒng)需進(jìn)行帶電連接方式切換。由于船舶配電系統(tǒng)與岸基電源之間除了安全聯(lián) 鎖信號(hào)外，沒(méi)有其他信號(hào)交互，自動(dòng)化程度低，因此岸基電源連接船舶配電系統(tǒng)切換時(shí)，變 頻變壓電源根據(jù)命令要求輸出電壓/頻率，其通過(guò)輸出濾波、隔離、接口箱、船上進(jìn)線柜等， 直接送至船載的變頻變壓電源配電柜，同期屏根據(jù)采集到的信息，顯示電源的相序、頻率、 幅值、相位等信息，自動(dòng)判斷是否具備并網(wǎng)條件，通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的發(fā)電信息，直至具備并 網(wǎng)條件后將變頻變壓電源接入;成功并網(wǎng)后，發(fā)電機(jī)減小輸出功率，負(fù)載自動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)移至岸 基電源供電，切換完成后，發(fā)電機(jī)退出工作（即被動(dòng)切換）。在岸基電源被動(dòng)切換并網(wǎng)過(guò)程 中，由于并網(wǎng)時(shí)的岸基電源的=相輸出電壓幅值、=相輸出電壓相位、=相輸出電壓頻率與 船舶發(fā)電機(jī)的=相輸出電壓幅值、=相輸出電壓相位、=相輸出電壓頻率的差異，造成岸基 電源輸出功率逆向流入的情況，并導(dǎo)致高壓岸基電源單元內(nèi)部過(guò)壓故障，嚴(yán)重時(shí)甚至造成 功率器件的損壞。
[000引如圖1所示，是逆功率產(chǎn)生相量圖，g是變頻變壓電源輸出電壓矢量，g是船舶發(fā)電 機(jī)電源輸出電壓矢量，是變頻變壓電源輸出電流矢量。當(dāng)船舶發(fā)電機(jī)電源輸出電壓矢量^ 超前變頻變壓電源輸出電壓矢量時(shí)，變頻變壓電源輸出電壓矢量^與變頻變壓電源輸出 電流矢量相位角度大于90°，根據(jù)功率計(jì)算公式：as貸），此時(shí)，p<0,變頻變壓電源 處于逆功率狀態(tài)。如圖1所示，id是電流矢量按電壓矢量定向后分解得到的有功電流分量，iq 是電流矢量按電壓矢量定向后分解得到的無(wú)功電流分量，但變頻變壓電源系統(tǒng)處于逆功率 狀態(tài)時(shí)，有功電流分量id<0。圖1僅列出一種逆功率狀態(tài)，其它幾種逆功率狀態(tài)相量圖與圖1 類(lèi)似。
[0009] 針對(duì)上述逆功率的問(wèn)題，通常可在變頻變壓電源內(nèi)部加裝制動(dòng)吸收裝置，從而在 出現(xiàn)逆功率工況、單元母線電壓升高時(shí)，變頻變壓電源內(nèi)部通過(guò)電壓檢測(cè)，自動(dòng)將制動(dòng)裝置 加入，吸收運(yùn)部分逆功率，從而有效的吸收逆功率。但該方案增加了系統(tǒng)的成本，同時(shí)增加 了高壓變頻變壓電源裝置的體積，并增加了系統(tǒng)散熱等。此外，也可通過(guò)使用四象限回饋單 元來(lái)解決逆功率問(wèn)題:將逆向功率通過(guò)可控整流單元自動(dòng)回饋到電網(wǎng)。但該方案由于增加 了可控整流單元，使得系統(tǒng)硬件成本大大增加，并且控制系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜不易于實(shí)現(xiàn)，整機(jī)故 障率也會(huì)提高。
[0010] 由于通常僅在岸基電源與船舶配電系統(tǒng)進(jìn)行帶電切換、負(fù)載轉(zhuǎn)移的過(guò)程中出現(xiàn)船 舶發(fā)電系統(tǒng)向碼頭船舶岸電設(shè)施輸送電能，而在變頻變壓電源給船舶正常供電期間很少出 現(xiàn)逆功率問(wèn)題，W上兩種方法無(wú)疑大大增加了系統(tǒng)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述在岸基電源與船舶配電系統(tǒng)進(jìn)行帶電切 換的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)反向輸送電能的問(wèn)題，提供一種變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng) 及控制方法。
[0012] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種變頻變壓電源智能逆功率控制 系統(tǒng)，所述變頻變壓電源為單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源，所述控制系統(tǒng)包括輸出功率計(jì) 算單元、頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元、電壓頻率計(jì)算單元、電壓相位計(jì)算單元、電壓幅值計(jì)算單元 W及功率模塊控制單元，其中：所述輸出功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出 電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率;所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元，用于在所述輸出功率為負(fù)向功 率時(shí)，根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆功率指令電流和 逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量;所述電壓頻率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算 =相電壓輸出頻率;所述電壓相位計(jì)算單元，用于根據(jù)=相電壓輸出頻率獲得=相電壓輸 出相位;所述電壓幅值計(jì)算單元，用于根據(jù)輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算 輸出電壓幅值;所述功率模塊控制單元，用于根據(jù)所述=相電壓輸出頻率、=相電壓輸出相 位W及輸出電壓幅值控制所述變頻變壓電源的各個(gè)功率模塊。
[0013] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)中，所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元 通過(guò)第一 PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下運(yùn)算獲得頻率調(diào)節(jié)量Af:
[0014]
[0015] 其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率 指令電流，ifdb為逆功率反饋電流，i為第一 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。 ''S'
[0016] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)中，所述電壓頻率計(jì)算單元通 過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得=相電壓輸出頻率：
[0017] f 1 = f + A f，其中f為；相電壓指令頻率，。為輸出電壓頻率；
[0018] 所述電壓相位計(jì)算單元通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得=相電壓輸出相位：
[0019] 目U = /O dt，其中，《 =化fi。
[0020] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)中，所述電壓幅值計(jì)算單元通 過(guò)第二PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得輸出電壓幅值：
[0021]
[0022] 其中，kp為第二PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電 壓指令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值，i為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞 函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0023] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)中，所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元 通過(guò)將輸出電流經(jīng)克拉克變換和帕克變換獲得逆功率反饋電流。
[0024] 本發(fā)明還提供一種變頻變壓電源智能逆功率控制方法，所述變頻變壓電源為單元 級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源，所述控制方法包括W下步驟：
[0025] (a)根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率，并在所述輸出 功率為負(fù)向功率時(shí)執(zhí)行步驟(b);
[0026] (b)根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆功率指令 電流和逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量；
[0027] (C)根據(jù)所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算=相電壓輸出頻率、根據(jù)=相電壓輸出頻率獲得= 相電壓輸出相位、W及根據(jù)輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算輸出電壓幅值；
[0028] (d)根據(jù)所述S相電壓輸出頻率、S相電壓輸出相位W及輸出電壓幅值控制所述 變頻變壓電源的各個(gè)功率模塊。
[0029] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法中，所述步驟(b)中，通過(guò)第一 PI調(diào)節(jié)器經(jīng)Pi下反貸巧得頻率調(diào)節(jié)量A f:
[0030]
[0031] 其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率 指令電流，ifdb為逆功率反饋電流，1為第一PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0032] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法中，所述步驟(C)中，
[0033] 所述=相電壓輸出頻率通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得：
[0034] f 1 = f + A f，其中f為S相電壓指令頻率，f功輸出電壓頻率；
[0035] 所述=相電壓輸出相位通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得：
[0036] 目U = /O dt，其中，W =化fi。
[0037] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法中，所述步驟(C)中的輸出電 壓幅值通過(guò)第二PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得：
[00；3 引
[0039] 其中，kp為第二PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電 壓指令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值，i為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞 S 函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0040] 在本發(fā)明所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法中，所述步驟(b)中的逆功率 反饋電流由輸出電流經(jīng)克拉克變換和帕克變換獲得。
[0041] 本發(fā)明的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)及控制方法，通過(guò)檢測(cè)變頻變壓電源 的輸出電壓和輸出電流，來(lái)控制輸出電壓的頻率、相位和幅值，從而避免岸基電源與船舶配 電系統(tǒng)進(jìn)行帶電切換時(shí)的逆功率的發(fā)生。相對(duì)于現(xiàn)有方案，本發(fā)明無(wú)需增加制動(dòng)吸收裝置， 也無(wú)需增加四象限可控整流單元，大大降低了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1是逆功率產(chǎn)生的向量圖。
[0043] 圖2是本發(fā)明高壓變頻岸基電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖3是本發(fā)明變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
[0045] 圖4是本發(fā)明變頻變壓電源智能逆功率控制方法實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0047] 本發(fā)明的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，無(wú)需在功率模塊內(nèi)部增加制動(dòng)吸收 裝置，也無(wú)需增加四象限可控整流單元，即在不增加系統(tǒng)硬件及系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn) 變頻變壓電源的逆功率控制。
[004引在變頻變壓電源與船舶發(fā)電機(jī)電源同期并網(wǎng)過(guò)程中，需要滿足下述=個(gè)條件：（1) 變頻變壓電源輸出相序與船舶發(fā)電機(jī)電壓輸出相序一致；（2)變頻變壓電源輸出相位與船 舶發(fā)電機(jī)電壓輸出相位一致；（3)變頻變壓電源輸出頻率與船舶發(fā)電機(jī)輸出頻率一致;滿足 上述=個(gè)條件，可W達(dá)到平滑無(wú)沖擊的同步切換。
[0049]如圖2-3所示，是本發(fā)明變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖，該控 制系統(tǒng)可有效避免在船舶配電系統(tǒng)切換到岸基電源供電時(shí)的逆功率。本實(shí)施例中的變頻變 壓電源20為交-直-交高-高型高壓變頻變壓電源，其輸入功率因數(shù)高，輸出電壓接近正弦 波，輸出諧波小，通過(guò)低壓?jiǎn)卧?lián)得到高壓輸出，便于產(chǎn)品化生產(chǎn)和維修。該變頻變壓電 源20經(jīng)由進(jìn)線單元10(可包括高壓斷路器、系統(tǒng)綜合保護(hù)裝置、電量計(jì)量裝置等)連接高壓 電網(wǎng)（lOkV/化VS相高壓電），且該變頻變壓電源20的輸出經(jīng)濾波單元30(可包括濾波電感、 濾波電容和濾波電阻）濾波后，通過(guò)出線單元40(可包括輸出高壓斷路器及電量計(jì)量裝置 等)連接到船舶配電系統(tǒng)。
[0050] 具體地，上述變頻變壓電源20可采用單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源，其輸入端的 高壓電經(jīng)過(guò)移相變壓器降壓和隔離，副邊形成多組交流電分別供給=相的各個(gè)功率模塊 (每相的功率模塊數(shù)取決于輸出電壓等級(jí)）。每個(gè)功率模塊為交-直-交=相電壓源型拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，輸入為=相交流電，輸出為可變壓變頻單相交流電，每相的功率模塊輸出串接，輸出接 濾波單元30。
[0051] 本實(shí)施例中的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)包括輸出功率計(jì)算單元21、頻率 調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22、電壓頻率計(jì)算單元23、電壓相位計(jì)算單元24、電壓幅值計(jì)算單元25 W及 功率模塊控制單元26,上述輸出功率計(jì)算單元21、頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22、電壓頻率計(jì)算單 元23、電壓相位計(jì)算單元24、電壓幅值計(jì)算單元25 W及功率模塊控制單元26可由集成到變 頻變壓電源的控制忍片的軟件構(gòu)成，也可通過(guò)單獨(dú)的控制器及相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)。
[0052] 輸出功率計(jì)算單元21通過(guò)檢測(cè)變頻變壓電源的輸出電壓和輸出電流，并根據(jù)檢測(cè) 獲得的輸出電壓和輸出電流計(jì)算得到輸出功率。當(dāng)輸出功率為負(fù)向功率時(shí)，輸出功率計(jì)算 單元21向頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22輸出使能信號(hào)。具體地，輸出功率計(jì)算單元21可包括輸出 電壓采樣電路和輸出電流采樣電路，輸出電流采樣電路可采樣U相輸出電流和V相輸出電 流，輸出電壓采樣電路可采樣U相、V相、W相輸出電壓。
[0053] 此外，輸出功率計(jì)算單元21還將輸出電流經(jīng)克拉克(Clark)變換和帕克(park)變 換得到逆功率電流反饋。具體地，Clark變換公式為：
[0化4]
[0化5]
[0化6]
[0057]其中，iu為變頻變壓電源輸出U相采樣電流，iv為變頻變壓電源輸出V相采樣電流， iD為兩相靜止坐標(biāo)系下的D軸電流，iQ為兩相靜止坐標(biāo)系下的Q軸電流，id為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的d軸電流，iq為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的q軸電流，0為變頻變壓電源輸出電壓相位角度。
[005引頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22用于在輸出功率為負(fù)向功率時(shí)(例如接收到來(lái)自輸出功率 計(jì)算單元21的使能信號(hào)時(shí)），根據(jù)變頻變壓電源的輸出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆 功率指令電流和逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量。當(dāng)逆功率反饋電流小于逆功率指令電流 時(shí)，頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22輸出的頻率調(diào)節(jié)量自動(dòng)增加，運(yùn)樣電壓相位計(jì)算單元24的相位 自動(dòng)調(diào)整為當(dāng)前頻率下對(duì)應(yīng)的相位。通常，逆功率指令電流可設(shè)置為接近于0的負(fù)值(具體 可根據(jù)岸基電源可允許吸收的逆功率設(shè)定）。
[0059]電壓頻率計(jì)算單元23用于根據(jù)頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算=相電壓輸出頻率;電壓相位計(jì)算 單元24用于根據(jù)=相電壓輸出頻率獲得=相電壓輸出相位；電壓幅值計(jì)算單元25用于根據(jù) 輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算輸出電壓幅值;功率模塊控制單元26用于根 據(jù)=相電壓輸出頻率、=相電壓輸出相位W及輸出電壓幅值控制變頻變壓電源20的各個(gè)功 率模塊，即輸出=相變頻變壓信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)變頻變壓電源輸出=相正弦電壓，使變頻變壓 電源20輸出到船舶配電系統(tǒng)的電壓與船舶發(fā)電機(jī)的輸出相序一致、相位一致、頻率一致。
[0060] 具體地，頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元22是由逆功率電流指令與逆功率電流反饋之差，通 過(guò)第一 PI調(diào)節(jié)器輸出得到頻率調(diào)節(jié)量，具體地，第一 PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下運(yùn)算獲得頻率調(diào)節(jié)量 Af:
[0061]
[0062] 其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率 指令電流，ifdb為逆功率反饋電流，i為第一 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。 及
[0063] -般，逆功率電流指令iref為接近于0的負(fù)值。特別地，由于船舶岸電電源供電規(guī)范 中要求船舶岸電系統(tǒng)的=相輸出電壓頻率允許波動(dòng)范圍偏差應(yīng)為± 5% W內(nèi)，所W，頻率調(diào) 節(jié)量計(jì)算單元22輸出的頻率調(diào)節(jié)量應(yīng)該設(shè)定在± 5 % W內(nèi)。
[0064] 相應(yīng)地，電壓頻率計(jì)算單元23通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得=相電壓輸出頻率:fi = f + Af，其中f為=相電壓指令頻率，fi為輸出電壓頻率；電壓相位計(jì)算單元24通過(guò)W下計(jì)算 式計(jì)算獲得立相電壓輸出相位:目U = /W化，其中，W =化fl。
[0065] 電壓幅值計(jì)算單元25通過(guò)第二PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得輸出電壓幅值：
[0066]
[0067] 其中，kp為第二PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電 壓指令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值，i為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞 S 函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0068] 如圖4所示，是本發(fā)明變頻變壓電源智能逆功率控制方法實(shí)施例的示意圖，上述變 頻變壓電源為單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻變壓電源，該控制方法包括W下步驟：
[0069] 步驟S41:根據(jù)變頻變壓電源的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率，并在所述輸出 功率為負(fù)向功率時(shí)執(zhí)行步驟S42。
[0070] 步驟S42:根據(jù)變頻變壓電源的輸出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆功率指令 電流和逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量。該步驟中，可通過(guò)第一PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下運(yùn)算獲得 頻率調(diào)節(jié)量Af:
[0071]
[0072] 其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率 指令電流，ifdb為逆功率反饋電流，i為第一 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0073] 逆功率反饋電流可由輸出電流經(jīng)克拉克變換和帕克變換獲得。
[0074] 步驟S43:根據(jù)頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算=相電壓輸出頻率、根據(jù)=相電壓輸出頻率獲得= 相電壓輸出相位、W及根據(jù)輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算輸出電壓幅值。
[0075] 該步驟中，=相電壓輸出頻率通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得：
[0076] f 1 = f + A f，其中f為；相電壓指令頻率，f 1為輸出電壓頻率；
[0077] =相電壓輸出相位則通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得：
[007引 目U = /O dt，其中，W =化fi。
[0079] 輸出電壓幅值可通過(guò)第二PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得：
[0080]
[0081] 其中，kp為第二PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電 壓指令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值i為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞 函數(shù)中的積分項(xiàng)。
[0082] 步驟S44:根據(jù)=相電壓輸出頻率、=相電壓輸出相位W及輸出電壓幅值控制所述 變頻變壓電源的各個(gè)功率模塊。
[0083] 上述實(shí)施例W港口高壓變頻變壓電源為例，但該控制系統(tǒng)及方法同樣適用于其他 變頻變壓電源應(yīng)用場(chǎng)合。
[0084] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，所述變頻變壓電源為單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻 變壓電源，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括輸出功率計(jì)算單元、頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元、電壓 頻率計(jì)算單元、電壓相位計(jì)算單元、電壓幅值計(jì)算單元W及功率模塊控制單元，其中：所述 輸出功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率;所 述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算單元，用于在所述輸出功率為負(fù)向功率時(shí)，根據(jù)所述變頻變壓電源的輸 出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆功率指令電流和逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量； 所述電壓頻率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算Ξ相電壓輸出頻率;所述電壓相位 計(jì)算單元，用于根據(jù)Ξ相電壓輸出頻率獲得Ξ相電壓輸出相位;所述電壓幅值計(jì)算單元，用 于根據(jù)輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算輸出電壓幅值;所述功率模塊控制單 元，用于根據(jù)所述Ξ相電壓輸出頻率、Ξ相電壓輸出相位W及輸出電壓幅值控制所述變頻 變壓電源的各個(gè)功率模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述頻率調(diào) 節(jié)量計(jì)算單元通過(guò)第一 PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下運(yùn)算獲得頻率調(diào)節(jié)量Af:其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率指令 電流，ifdb為逆功率反饋電流，i為第一 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。 點(diǎn)3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓頻 率計(jì)算單元通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得Ξ相電壓輸出頻率： fi = f+Af，其中f為Ξ相電壓指令頻率，fi為輸出電壓頻率； 所述電壓相位計(jì)算單元通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得Ξ相電壓輸出相位： 白u(yù) = /?dt，其中，ω = 2灶1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓幅 值計(jì)算單元通過(guò)第二ΡΙ調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得輸出電壓幅值：其中，kp為第二ΡΙ調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二ΡΙ調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電壓指 令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值，i為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) .'S 中的積分項(xiàng)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻變壓電源智能逆功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述頻率調(diào) 節(jié)量計(jì)算單元通過(guò)將輸出電流經(jīng)克拉克變換和帕克變換獲得逆功率反饋電流。6. -種變頻變壓電源智能逆功率控制方法，所述變頻變壓電源為單元級(jí)聯(lián)型高壓變頻 變壓電源，其特征在于:所述控制方法包括W下步驟： (a) 根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率，并在所述輸出功率 為負(fù)向功率時(shí)執(zhí)行步驟(b); (b) 根據(jù)所述變頻變壓電源的輸出電流獲得逆功率反饋電流，并根據(jù)逆功率指令電流 和逆功率反饋電流計(jì)算頻率調(diào)節(jié)量； (C)根據(jù)所述頻率調(diào)節(jié)量計(jì)算Ξ相電壓輸出頻率、根據(jù)Ξ相電壓輸出頻率獲得Ξ相電 壓輸出相位、W及根據(jù)輸出指令電壓幅值和反饋的輸出電壓幅值計(jì)算輸出電壓幅值； (d)根據(jù)所述Ξ相電壓輸出頻率、Ξ相電壓輸出相位W及輸出電壓幅值控制所述變頻 變壓電源的各個(gè)功率模塊。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法，其特征在于：所述步驟 (b)中，通過(guò)第一PI調(diào)節(jié)器經(jīng)W下運(yùn)算獲得頻率調(diào)節(jié)量Af:其中，kp為第一 PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第一 PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，iref為逆功率指令 電流，ifdb為逆功率反饋電流，一為第一 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中的積分項(xiàng)。 度8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法，其特征在于：所述步驟 (C)中， 所述Ξ相電壓輸出頻率通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得： fi = f+Af，其中f為Ξ相電壓指令頻率，fi為輸出電壓頻率； 所述Ξ相電壓輸出相位通過(guò)W下計(jì)算式計(jì)算獲得： 白u(yù) = /?dt，其中，ω = 2灶1。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法，其特征在于：所述步驟 (C)中的輸出電壓幅值通過(guò)第二ΡΙ調(diào)節(jié)器經(jīng)W下計(jì)算獲得：其中，kp為第二ΡΙ調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki為第二ΡΙ調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，Vref為輸出電壓指 令，Vfdb為輸出電壓反饋，Vk為調(diào)節(jié)器輸出得到的電壓指令值，-為第二PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) 及 中的積分項(xiàng)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻變壓電源智能逆功率控制方法，其特征在于:所述步驟 (b)中的逆功率反饋電流由輸出電流經(jīng)克拉克變換和帕克變換獲得。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK105978040SQ201610423693
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】蔡準(zhǔn)
【申請(qǐng)人】蘇州匯川技術(shù)有限公司