一种火电厂辅机变频器控制系统及方法_2

文档序号:9648434阅读:来源:国知局
的负载转矩1Y;
[0039] 步骤D,根据所述整流单元的负载电流所述电动机的负载转矩所述直流母 线的实际电压Vd。^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。
[0040] 借助于上述技术方案,本发明将"不控整流+逆变"的变频器结构改进为了"背靠背 全控型"的四象限运行变频器结构,依据动态能量平衡原理设计了两者之间基于降速信号修 正的协调控制算法;针对整流部分,提出了在正、反转同步速旋转坐标系中电流指令值的计 算算法,并设计了低电压穿越的控制算法;针对逆变部分,提出了基于降速信号的电机转速 闭环矢量控制设定值切换算法。利用本发明,当电网电压发生跌落时,无需外加辅助装置,仅 通过对整流单元的控制即可维持直流母线电压的稳定,进而保持逆变单元对电动机的有效 控制,实现低电压穿越;本发明针对不对称电压跌落情况,能在实现低压期间不间断连续运 行的同时消除不对称电压跌落给辅机变频器系统所带来的负面影响;在电网电压波动运种 较快的动态过程中,对所驱动电动机的转速给定进行合理设置并实现快速精确控制。
【附图说明】
[0041] 通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述W及其他目 的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,W示例性而非限制性的方式示出了本发明的若 干实施方式,其中:
[0042] 图1是本发明提供的火电厂辅机变频器控制系统的结构示意图;
[0043] 图2是本发明提供的火电厂辅机变频器控制方法的控制示意图之一;
[0044] 图3是本发明提供的火电厂辅机变频器控制方法的控制示意图之二;
[0045]图4是本发明提供的火电厂辅机变频器控制方法的流程示意图;
[0046] 在附图中,相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
【具体实施方式】
[0047] 下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解,给出运 些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明,而并非W任何 方式限制本发明的范围。相反,提供运些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整,并且能 够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0048] 根据本发明的实施方式,提出了 一种火电厂辅机变频器控制系统和方法。
[0049] 在本文中,附图中的任何元素数量均用于示例而非限制,W及任何命名都仅用于 区分,而不具有任何限制含义。
[0050] 下面参考本发明的若干代表性实施方式,详细阐释本发明的原理和精神。
[00引]示例忡系统
[0052] 图1所示为本发明提供的火电厂辅机变频器控制系统的结构示意图,如图1,该火 电厂辅机变频器控制系统包括变频器(图1中未示出)、整流检测单元100、整流控制单元 200、逆变检测单元300和逆变控制单元400。
[0053] 变频器具体包括整流单元500、逆变单元600和直流母线700。其中,整流单元500 是由IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)组成的S相桥式 全控整流电路;逆变单元600是由IGBT组成的=相桥式全控逆变电路;整流单元500的输 入端连接=相交流电源(W下简称"电源"),输出端连接直流母线700;逆变单元600的输 入端连接直流母线700,输出端连接电动机M。
[0054] 与传统的火电厂辅机变频器拓扑结构相比,本发明将"不控整流+逆变"的变频器 结构改进为了 "背靠背全控型"的四象限运行变频器结构,其优点在于当电网电压发生跌落 时,无需外加辅助装置,仅通过对变频器自身整流部分的控制即可维持直流母线电压的稳 定,进而保持变频器逆变部分对电机的有效控制,实现低电压穿越。
[00巧]针对变频器的整流部分和逆变部分,本发明分别设计了相应的控制方法,W下分 别进行介绍。
[0056] 1、整流部分对应的控制方法
[0057] 本发明针对整流部分设计的控制方法,其目标是确保在=相交流电源的电压(W 下简称"电源电压")发生跌落期间维持直流母线实际电压的稳定。
[005引整流检测单元100用于实时测量整流单元500的S相进线电流ig。,igb,ig。,电源电 压V,。,v,b,Vw,W及直流母线700的实际电压Vdc。
[0059] 可选地,整流检测单元100可W包括第一电流传感器、第一电压传感器、第二电 压传感器和锁相环。其中,第一电流传感器用于实时测量整流单元500的=相进线电流 ig。,igb,ig。;第一电压传感器用于实时测量电源电压V ,。,v,b,Vw;第二电压传感器用于实时 测量直流母线700的实际电压Vd。。
[0060] 整流控制单元200用于根据整流单元500的S相进线电流ig。,igb,ig。、电源电压 V,。,Vgb,V,。、直流母线700的实际电压Vd。,W及整流单元500的额定电流直流母线700 的电压设定值控制整流单元500中的IGBT打开或关断,W实现对整流单元500的S 相进线电流ig。,igb,ig。进行比例谐振PR闭环控制,进而使直流母线700的实际电压V d。保 持在与其电压设定值的差值小于一预设阔值的水平(即维持直流母线电压的稳定), 同时输出一降速信号至逆变控制单元。
[0061]具体的,直流母线700的电压设定值VdtfW与变频器的电压等级W及电动机M的额 定工作电压相关。
[0062] 假设本申请中的预设阔值为F,则使直流母线700的实际电压Vd。保持在与其电压 设定值Vd。^,W的差值小于一预设阔值的水平可W表示为:IVde-Vde^WfI<F。
[0063] 可选地,整流控制单元200包括:
[0064] 第一计算模块,用于获取整流单元500的额定电流Igf。,。,并根据该额定电流Igf。,。 计算整流单元500的电流上限值Igm。、。具体实施时,一般设定Igm。、= 1. 51 gf。,。。
[0065] 第二计算模块,用于对整流检测单元100测量得到的整流单元500的=相进线电 流ig。,igb,ig。和电源电压V ,。,v,b,VW进行3s/2s S相静止坐标到两相静止坐标的变换,得 到两相静止坐标系下整流单元500的进线电流和两相静止坐标系下的电源电压 Vsa, VsP O
[0066] 第=计算模块,用于根据第二计算模块得到的两相静止坐标系下的电源电压 Vs。,V, P,使用锁相环化L方法获取两相静止坐标系下电源的正序电压嗦,嗦、正序电压相角 0 1、负序电压也每和负序电压相角-0 1。
[0067]第四计算模块,用于根据第=计算模块得到的电源的正序电压相角01和负序电 压相角-0 1,对两相静止坐标系下电源的正序电压C:,碟和负序电压吃,每分别进行2s/2r 两相静止坐标到两相旋转坐标的变换,得到电源的正、负序电压定向的同步旋转坐标系下 的电压、左+乂_。
[006引第五计算模块,用于根据直流母线700的电压设定值整流检测单元100测 量得到的直流母线700的实际电压Vd。,对直流母线700的电压进行比例积分PI闭环控制, 得到变频器的有功功率指令Pg。,其目的是使直流母线700的实际电压Vd。保持在与其电压 设定值Vd。^^的差值小于上述预设阔值的水平。
[0069]第六计算模块,用于根据第四计算模块得到的电源的正、负序电压定向的同步旋 转坐标系下的电压也,语_W及第五计算模块得到的变频器的有功功率指令Pg。,按照如下公 式计算整流单元500的临时正、负序有功电流指令思+,思_:
[0071] 第屯计算模块,用于根据第一计算模块得到的整流单元500的电流上限值U拟及 第四计算模块得到的电源的正、负序电压定向的同步旋转坐标系下的电压<一'二_,对第六计 算模块得到的整流单元500的临时正、负序有功电流指令芭+,远_进行限幅处理;具体包括:
按照如下公式计算整流单元500的正、负序电流指令
[0076] 其中-(I荀+H荀-I),同化将降速信号置为第一逻辑位准(例如置为0)并 输出至逆变控制单元400,该第一逻辑位准的降速信号表示不需要改变电动机的转速;
[0077] 似若松4I+防I> /g",ax,按照如下公式计算整流单元5〇〇的正、负序电流指令
[0080] 同时,将降速信号置为第二逻辑位准(例如置为1)并输出至逆变控制单元400,该 第二逻辑位准的降速信号表示电源电压发生了跌落,需要适当调整电动机的转速。
[0081] 第八计算模块,用于根据第=计算模块得到的电源的正序电压相角0I和负序电 压相角-01,对整流单元500的正序电流指令當+_Kf,''gV_w'和负序电流指令运-_掛,宙-_地分别进 行正、负序化/2s两相旋转坐标到两相静止坐标的变换,得到两相静止坐标系下整流单元 500 的电流t日令igd_ref,igP_ref。
[0082] 第九计算模块,用于根据第二计算模块得到的两相静止坐标系下整流单元500的 进线电流ig。,ige和
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