一种静止变频启动装置的转子位置检测和转速控制方法与流程

本发明涉及静止变频启动装置sfc的转子位置检测和转速控制方法，属于电力电子与电气传动
技术领域：
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背景技术：
：静止变频启动装置sfc广泛用于大型燃气发电机组和抽水蓄能电站。将发电机当作同步电动机使用，通过sfc向发电机提供可变电压和频率的电源，同时控制励磁调节器，在启动过程中向发电机转子加入适当的励磁电流，从而使机组启动。逐步提高sfc输出的频率，使转子转速逐步增加，以满足燃气发电机组和抽水蓄能发电机组升速的要求。转子位置检测是大型同步电机变频启动关键技术之一。早期sfc系统通常采用机械位置传感器来实现电机转子位置的精确检测，然而，机械位置传感器存在维护量较大的问题。随着控制技术、电子技术和测量技术的不断发展，越来越多的sfc不再使用机械位置传感器，转而采用各种无位置传感器的转子位置观测算法。无位置传感器的转子位置观测算法可以避免机械位置传感器的多种问题，但也给sfc的控制提出了更高的要求。由于sfc系统自身的特殊工况，在电机的不同运行阶段，转子位置的观测也有不同的方法与需求。目前的无位置传感器的转子位置观测算法仍然存在故障率高、预测位置不准确的缺陷。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：如何准确、方便地实现sfc启动过程中转子位置的检测和转速的控制。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种静止变频启动装置的转子位置检测和转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：电机静止状态时，通过电机转子突加直流励磁实现对转子初始位置的检测；根据定子感应电压计算转子初始位置，进而确定静止变频启动装置sfc机桥侧的触发角；步骤2：在电机频率为0～7hz时，按照设定的升速曲线，让电机旋转起来；步骤3：电机转子旋转过程中，通过电机定子电压的符号实现对转子位置的检测，确定转子所处的位置区间；根据转子所处的位置区间，确定sfc机桥侧的触发角；在电机频率为7hz以上时，通过改变sfc网桥侧的触发延迟角，使转速上升。优选地，所述步骤1的具体方法为：其中，θr为转子的初始位置，ua和ub分别为定子a相电压和定子b相电压；当ua为正时，θr的取值范围在-90～+90°之间，转换到0～360°范围；当ua为负时，θr的取值范围在90～270°之间；表1静止时触发信号与转子位置角的对应关系θr区间300～360°0～60°60～120°120～180°180～240°240～300°θr+90°30～90°90～150°150～210°210～270°270～330°330～30°触发晶闸管4、34、56、56、12、12、3表1第三行中，1为sfc机桥侧a相下桥臂晶闸管，2为sfc机桥侧c相上桥臂晶闸管，3为sfc机桥侧b相下桥臂晶闸管，4为sfc机桥侧a相上桥臂晶闸管，5为sfc机桥侧c相下桥臂晶闸管，6为sfc机桥侧b相上桥臂晶闸管。优选地，所述步骤3的具体方法为：通过电机定子电压uab、ubc、uca的符号实现对转子位置的检测，确定转子所处的位置区间及sfc机桥侧的触发角，如表2所示；表2触发信号与转子位置区间的对应关系其中，uab为a、b相电压，ubc为b、c相电压，uca为c、a相电压；表2第三行中，1为sfc机桥侧a相下桥臂晶闸管，2为sfc机桥侧c相上桥臂晶闸管，3为sfc机桥侧b相下桥臂晶闸管，4为sfc机桥侧a相上桥臂晶闸管，5为sfc机桥侧c相下桥臂晶闸管，6为sfc机桥侧b相上桥臂晶闸管。优选地，所述步骤3中，当需要增加电机转速时，通过减少sfc网桥侧的触发延迟角，使直流电压和电流增加，从而使电机转速上升。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，转子位置检测包括转子初始位置的检测和电机转子旋转过程中转子位置的检测，转速控制方法是通过改变sfc网桥侧的触发延迟角实现的。实验表明，本发明提供的方法能够准确地实现sfc启动过程中转子位置的检测和转速的控制，且操作方便，不需要频繁地进行维护，可靠性高。附图说明图1为本实施例提供的静止变频启动装置机桥侧的控制电路示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。图1为本实施例提供的静止变频启动装置机桥侧的控制电路示意图，所述的静止变频启动装置sfc机桥侧的控制电路包括sfc机桥侧a相下桥臂晶闸管1、sfc机桥侧c相上桥臂晶闸管2、sfc机桥侧b相下桥臂晶闸管3、sfc机桥侧a相上桥臂晶闸管4、sfc机桥侧c相下桥臂晶闸管5、sfc机桥侧b相上桥臂晶闸管6等。sfc机桥侧c相上桥臂晶闸管2、sfc机桥侧a相上桥臂晶闸管4、sfc机桥侧b相上桥臂晶闸管6的正极均连接电源正极，sfc机桥侧a相下桥臂晶闸管1、sfc机桥侧b相下桥臂晶闸管3、sfc机桥侧c相下桥臂晶闸管5的负极均连接电源负极，sfc机桥侧a相上桥臂晶闸管4的负极、sfc机桥侧a相下桥臂晶闸管1的正极均连接a相接线，sfc机桥侧b相上桥臂晶闸管6的负极、sfc机桥侧b相下桥臂晶闸管3的正极均连接b相接线，sfc机桥侧c相上桥臂晶闸管2的负极、sfc机桥侧c相下桥臂晶闸管5的证极均连接c相接线。sfc启动的过程分成三个阶段：1、电机静止状态时，当电机转子突加励磁时，在电机的定子侧会产生感应电动势，通过测量电机的定子电压ua和ub，根据公式(1)式计算转子的初始位置θr。ua和ub分别为a相电压和b相电压；当ua为正时，转子位置θr的取值范围在-90～+90°之间，转换到0～360°范围；当ua为负时，转子位置θr的取值范围在90～270°之间。根据转子初始位置，确定sfc机桥侧的触发角。如表1所示。表1静止时触发信号与转子位置角的对应关系θr区间300～360°0～60°60～120°120～180°180～240°240～300°θr+90°30～90°90～150°150～210°210～270°270～330°330～30°触发晶闸管4、34、56、56、12、13、32、电机低速(比如频率为0～7hz)旋转时，按照设定的升速曲线，让电机旋转起来。3、电机高速(比如频率为7hz以上)旋转时，通过电机定子电压uab、ubc、uca的符号实现对转子位置的检测，确定转子所处的位置区间及sfc机桥侧的触发角，如表2所示。uab为a、b相电压，ubc为b、c相电压，uca为c、a相电压。表2触发信号与转子位置区间的对应关系θr区间300～360°0～60°60～120°120～180°180～240°240～300°uab++---+ubc-+++--uca---+++θr+90°30～90°90～150°150～210°210～270°270～330°330～30°触发晶闸管4、34、56、56、12、12、3当需要增加转速时，通过减少sfc网桥侧的触发延迟角，使直流电压和电流增加，从而使电机转速上升。实验表明，本发明提供的方法能够准确地实现sfc启动过程中转子位置的检测和转速的控制，且操作方便，不需要频繁地进行维护，可靠性高。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本
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的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。当前第1页12