无刷双馈电机启动控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无刷双馈电机启动技术领域，特别是设及一种无刷双馈电机启动控制 系统和方法。
【背景技术】
[0002] 无刷双馈电机是一种新型电机。无刷双馈电机从级联电机演化而来，通过两套定 子绕组（分别为功率绕组和控制绕组）加特殊设计的转子来实现无电刷结构，从而提高电 机可靠性。无刷双馈电机既可W作为发电机运行，也可W作为电动机运行。作为电动机运 行时，设及启动问题。无刷双馈电机的启动是指电机从转速为0到转速为电机自然同步速 叫的过程。 阳003] 传统的无刷双馈电动机起动方式分为同步起动和异步起动。同步起动是无刷双馈 电动机两套定子绕组同时加激励源，此时电机表现出同步电机特性。具体是功率绕组加工 频电源激励，控制绕组加变频电源激励，控制绕组频率从-50化增加到OHz,相应电机转速 就能从0增加到rv从而起动电机。同步起动的问题在于需要全功率的变频器，运与无刷双 馈电动机能够使用部分容量变频器控制的初衷相违背，所W主流的起动方式是异步起动。
[0004] 异步起动是指无刷双馈电机两套定子绕组只有一套绕组加激励源，另一套绕组短 接。此时电机符合异步电机特性。传统的大功率无刷双馈电动机异步起动采用控制绕组串 联频敏电阻或者变电阻的方法，而小功率无刷双馈电动机采取直接在控制绕组上加短接接 触器的方法。传统的异步启动过程，无论是在控制绕组串联频敏电阻或者变电阻，还是增加 短接接触器，都会增大设备体积且增加成本。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种有利于减小设备成本和体积的无刷双馈电机启动控制系 统和方法。
[0006] 一种无刷双馈电机启动控制方法，包括：对变频器进行软启动；控制所述变频器 中的全桥逆变电路中的上桥臂或者下桥臂同步导通，从而短接无刷双馈电机的控制绕组； 对所述无刷双馈电机中的功率绕组供电开始异步启动；将完成异步启动时所述无刷双馈电 机的转速作为双馈同步运行转速；控制所述变频器输出与所述双馈同步运行转速对应的频 率，并控制所述变频器向所述控制绕组供电使得所述无刷双馈电机进入同步运行状态；控 制所述变频器逐步减小输出频率直至无刷双馈电机的转速达到自然同步转速，完成启动过 程。
[0007] 在其中一个实施例中，所述对变频器进行软启动的步骤包括：控制变频器的软启 动电路工作并向所述变频器供电；实时检测所述变频器所在的母线电压；判断所述母线电 压是否大于或等于预设值；若是，则控制所述变频器的软启动电路停止工作。
[0008] 在其中一个实施例中，所述对所述无刷双馈电机中的功率绕组供电开始异步启动 的步骤还包括：对所述全桥逆变电路中的功率器件的开关频率W及上桥臂或者下桥臂的同 步导通比进行调整。
[0009] 在其中一个实施例中，所述开关频率为3千赫兹，所述同步导通比为0. 4。
[0010] 在其中一个实施例中，还包括步骤：检测所述变频器所在的母线电压；根据所述 母线电压对制动电路中的开关器件的占空比进行调整直至母线电压稳定。
[0011] 一种无刷双馈电机启动控制系统，用于对无刷双馈电机的启动进行控制，所述无 刷双馈电机包括控制绕组和功率绕组，启动控制系统包括变频器、第一接触器、第二接触 器、转速检测电路W及控制装置；所述变频器通过所述第一接触器与供电电源连接；所述 变频器包括全桥逆变电路，用于与所述控制绕组连接；所述功率绕组通过所述第二接触器 与工频电源连接；所述转速检测电路用于对所述无刷双馈电机的转速进行检测并输出给控 制装置；所述控制装置用于控制所述第一接触器闭合，并控制所述变频器进行软启动；所 述控制装置在所述变频器完成软启动后控制所述全桥逆变电路中的上桥臂或者下桥臂同 步导通，从而短接所述控制绕组；所述控制装置还用于在所述控制绕组短接后控制所述第 第二接触器闭合，从而使得工频电源向功率绕组供电开始异步启动；所述控制装置还用于 将完成异步启动时所述无刷双馈电机的转速作为双馈同步运行转速；所述控制装置还用于 控制所述变频器输出与所述双馈同步运行转速对应的频率，并控制所述变频器向所述控制 绕组供电使得所述无刷双馈电机进入同步运行状态；所述控制装置还用于控制所述变频器 逐步减小输出频率直至无刷双馈电机的转速达到自然同步转速，完成启动过程。
[0012] 在其中一个实施例中，所述变频器还包括第=接触器、软启动电路、母线电容；所 述软启动电路和所述第=接触器并联设置；所述母线电容与母线连接，用于对母线电压进 行检测；所述控制装置用于控制第=接触器断开从而控制所述软启动电路工作，并根据母 线电容上检测到的电压值判断母线电压是否大于或等于预设值；所述控制装置还用于在母 线电压大于或者等于预设值时控制第=接触器闭合，从而控制软启动电路停止工作。
[0013] 在其中一个实施例中，所述控制装置还用于对所述全桥逆变电路中的功率器件的 开关频率W及上桥臂或者下桥臂的同步导通占空比进行调整。
[0014] 在其中一个实施例中，所述开关频率为3千赫兹，所述同步导通占空比为0. 4。
[0015] 在其中一个实施例中，所述变频器还包括制动电路；所述制动电路包括开关器件； 所述开关器件的输入和输出端分别与所述全桥逆变电路的输入端和输出端连接；所述开关 器件的控制端与所述控制装置连接；所述控制装置还用于根据所述母线电容检测到的母线 电压对所述开关器件的占空比进行调整直至母线电压稳定。
[0016] 上述无刷双馈电机启动控制方法和系统，通过控制变频器中的全桥逆变电路中的 上桥臂或者下桥臂同时导通实现控制绕组的短接，从而无需再在控制绕组上增加频敏电 阻、变电阻或者增加短接接触器即可实现无刷双馈电机的软启动，有利于减小设备成本和 体积。
【附图说明】
[0017] 图1为一实施例中的无刷双馈电机启动控制系统的结构示意图； 阳01引图2为一实施例中的无刷双馈电机启动控制方法的流程图；
[0019] 图3为图2所示的步骤S210的流程图；
[0020] 图4A为30kW无刷双馈电机直接短接启动时的功率绕组电流波形；
[0021] 图4B为30kW无刷双馈电机直接短接启动时的控制绕组电流波形；
[0022] 图5A为30kW无刷双馈电机采用本实施例中的启动控制方法启动时的功率绕组电 流波形；
[0023] 图5B为30kW无刷双馈电机采用本实施例中的启动控制方法启动时的控制绕组电 流波形；
[0024] 图6则为30kW无刷双馈电机采用本实施例中的启动控制方法启动时的母线电压 波形。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[00%] -种无刷双馈电机启动控制系统，可W利用传统的变频器实现电机的异步启动， 而无需在控制绕组上增加频敏电阻、变电阻或者增加短接接触器，不会增加设备成本和体 积。图1为一实施例中的无刷双馈电机启动控制系统的结构示意图。该无刷双馈电机启动 控制系统包括变频器110、第一接触器KM1、第