一种火电厂辅机变频器控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及变频器技术领域，更具体地，本发明的实施方式设及一种 火电厂辅机变频器控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的 描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003] 近年来，随着电力电子技术的高速发展和火电厂节能需求的日益增强，火电机组 的辅机设计开始逐步转向变频技术，基于变频器在辅机的软启动、变频调速、经济运行等方 面的优势，目前变频器已在火力发电领域得到了广泛应用，约95%的辅机已改用变频驱动 方式运行。然而，变频器对于其电源的波动极为敏感，实际中辅机变频器的动力电源和控制 电源往往均取自厂用电源，当厂用电源因诸如电网故障、大型设备的启停等原因发生电压 跌落时，变频器会因低压而闭锁输出。对于火电机组而言，当其重要辅机（如给煤机、空预 器等）因变频器低压闭锁而发生大规模停运时会触发全炉膛灭火保护（MFT)动作而跳机， 运将严重影响到局部电网的安全稳定运行。
[0004] 鉴于近年来因重要辅机低压跳闽所引起的火电机组非停事故频发，全国各级电网 公司已先后开展了火电机组重要辅机变频器的低电压穿越整改工作，并明确出台了相关的 技术规范。所谓变频器低电压穿越，是指当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅 值和持续时间在规定的低电压穿越区内时，变频器应能够可靠供电并保障供电对象的安全 运行，即要求变频器在发生电压跌落时能保持不间断连续运行进而保障重要辅机在低压期 间的持续稳定工作。
[0005] 因此，如何对现有的火电厂辅机变频器进行改造W满足电网低电压穿越的要求， 不仅关乎火电机组自身的安全可靠性，更对保证整个电力系统的安全、稳定、经济运行具有 重大的意义。
【发明内容】
[0006] 目前已有的火电厂辅机变频器低电压穿越改造措施主要可分为两个层面，即：硬 件层面和软件层面，W下分别介绍。
[0007] 1、硬件层面
[0008] 硬件层面，又可划分为对火电厂辅机变频器自身的功能进行改造和增加额外辅助 穿越装置运两大类。
[0009] 对火电厂辅机变频器自身的功能进行改造：
[0010] 1)选择能够在小幅电压跌落条件下正常工作的变频器，如施耐德ATV71变频器， 但目前绝大多数的变频器正常工作电压范围为-15%~10%，因而无法满足低电压穿越的 电压跌落深度要求；
[0011] 2)选择具有失电再启动功能的变频器，如ABB-ACS510变频器，其能在厂用电瞬时 失电后3s内重新自启动，然而，多台辅机（如给煤机）变频器的失电重启会造成炉膛负压 的剧烈波动，对机组的安全运行造成极大的危害。同时，失电再启动也并非真正意义上的不 间断连续运行，因而无法实现低电压穿越。
[0012] 增加额外辅助穿越装置：
[0013] 1)交流补偿方式：将动态电压恢复器值VR)串入辅机变频器的动力电源与交流进 线端之间，当发生电网电压跌落时，通过控制DVR快速地输出相应的电压幅值和相位来对 变频器交流进线端的电压进行补偿，从而将变频器与电网电压跌落故障"隔离"开来W实现 故障期间的不间断连续运行；
[0014] 。直流补偿方式：变频器自身的控制及其功率输出均来源于其直流母线，在电网 电压跌落发生时对变频器的直流母线进行补偿供电确保其母线电压稳定即可实现低电压 穿越。目前的直流补偿装置可分为有源和无源两大类，有源装置一般采用直流蓄电池或不 间断电源OJP巧而无源装置一般采用的是不控整流加升压电路的补偿原理（即AC/DC+DC/ DC)。
[001引 2、软件层面
[0016] 软件层面，即通过改进控制方法来实现低电压穿越，可划分为DCS控制逻辑改进 和辅机变频器控制改进运两大类。
[0017] DCS控制逻辑改进：
[0018] 此方案的前提是辅机变频器具有失电再启动功能，W给煤机为例，通过对锅炉炉 膛安全监控系统（FSS巧中的给煤机全停逻辑加W延时W避免电网电压跌落导致给煤机变 频器全停时触发MFT信号，待电网电压恢复后变频器再跟踪当前的电机实际转速再启动。 然而，此方案在本质上仅是人为地让DCS控制系统屏蔽掉故障信号，对于低压期间辅机变 频器跳闽所带来的各种系统安全隐患并无任何改善作用，甚至会恶化事故的影响。因此，此 方案治标不治本，实际可行性不大。
[0019] 辅机变频器控制改进：
[0020] 在电压跌落期间辅机变频器采用降转速恒磁通v/f控制方式，即当电压下降时降 低变频器的控制频率W保持电机磁通不变，同时在负载允许的范围内降低转矩，从而实现 变频器和电机两者在电网电压跌落期间的不间断安全连续运行。然而，v/f控制策略是基 于电机的静态数学模型而建立，其在电网电压波动运种较快的动态过程中控制性能较差， 而且v/f控制策略仅适用于50%~85%的低电压范围，因而无法完全满足低电压穿越的电 压跌落深度要求。另外，v/f控制仅适用于电网电压对称跌落的情况，对于电网电压不对称 跌落所带来的变频器母线电压波动及电机转矩脉动等负面影响其无法克服。
[0021] 综上所述，目前已有的火电厂辅机变频器低电压穿越改造措施中仅有增加额外辅 助穿越装置运一方案可满足电网低电压穿越的要求，然而，对于火电厂中众多的辅机变频 器而言增加额外辅助穿越装置会大幅增加电厂的运行成本，且辅助装置与辅机变频器之间 的协调控制问题也较为复杂，运些都制约了此种方案的推广应用。
[0022] 为此，非常需要一种改进的火电厂辅机变频器低电压穿越改造措施，W满足电网 低电压穿越的要求。
[0023] 在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种火电厂辅机变频器控制系统及方 法。
[0024]在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种火电厂辅机变频器控制系统，包括： 变频器、整流检测单元、整流控制单元、逆变检测单元、逆变控制单元；
[00巧]所述变频器包括：
[0026] 整流单元，为由绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的S相桥式全控整流电路；
[0027] 逆变单元，为由IGBT组成的S相桥式全控逆变电路；W及，
[002引直流母线；
[0029] 所述整流单元的输入端连接=相交流电源，输出端连接所述直流母线；
[0030] 所述逆变单元的输入端连接所述直流母线，输出端连接电动机；
[003。 所述整流检测单元用于实时测量所述整流单元的S相进线电流ig。，igb，ig。，所述 S相交流电源的电压Vg。，Vgb，Vg。，W及所述直流母线的实际电压Vd。；
[003引所述整流控制单元用于根据所述整流单元的S相进线电流ig。，igb，ig。、所述S相 交流电源的电压Vg。，Vgb，Vw、所述直流母线的实际电压Vd。，W及所述整流单元的额定电流 Igf。,。、所述直流母线的电压设定值Vd。^^，控制所述整流单元中的IGBT打开或关断，W实现 对所述整流单元的S相进线电流ig。，igb，ig。进行比例谐振PR闭环控制，进而使所述直流母 线的实际电压Vd。保持在与其电压设定值V 的差值小于一预设阔值的水平，同时输出一 降速信号至所述逆变控制单元；
[0033] 所述逆变检测单元用于实时测量所述整流单元的负载电流所述直流母线的实 际电压Vd。、所述电动机的负载转矩
[0034] 所述逆变控制单元根据所述整流单元的负载电流所述电动机的负载转矩町、所 述直流母线的实际电压Vd。W及所述降速信号，设定转速值，并依据所述转速值调整所述逆 变单元的输出电压W使所述电动机按照所述转速值转动，W使所述变频器实现低电压穿越。
[0035] 在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种火电厂辅机变频器控制方法，用于 对一变频器进行控制，所述变频器包括：整流单元、逆变单元和直流母线；所述整流单元为 由绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的=相桥式全控整流电路；所述逆变单元为由IGBT组成 的=相桥式全控逆变电路；所述整流单元的输入端连接=相交流电源，输出端连接所述直 流母线；所述逆变单元的输入端连接所述直流母线，输出端连接电动机；所述火电厂辅机 变频器控制方法，包括：
[003引步骤A，实时测量所述整流单元的S相进线电流ig。，igb,ig。，所述S相交流电源的 电压V.。，Vgb,Vg。，W及所述直流母线的实际电压Vd。；
[0037] 步骤B，根据所述整流单元的S相进线电流ig。，igb，ig。、所述S相交流电源的电压Vs。，Vgb,Vg。、所述直流母线的实际电压Vd。，W及所述整流单元的额定电流Ut。、所述直流母 线的电压设定值￥4。_^，控制所述整流单元中的1681'打开或关断，^实现对所述整流单元的 S相进线电流ig。，igb，ig。进行比例谐振PR闭环控制，进而使所述直流母线的实际电压Vd。保 持在与其电压设定值Vd。^^的差值小于一预设阔值的水平，同时输出一降速信号；
[003引步骤C，实时测量所述整流单元的负载电流心所述直流母线的实际电压Vd。、所述 电动机