一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法及系统与流程

本发明属于煤矿通风系统，具体涉及一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法及系统。

背景技术：

1、伴随着煤炭行业电气化程度逐渐深化和对安全生产的高要求，通风系统正在煤矿生产中扮演着越来越重要的角色，一旦发生动力电源掉电，将很有可能因为通风不能正常工作而造成极其严重的安全事故。尤其是主扇风机是煤矿的通风系统中最重要的设备，因此保证主扇风机的稳定运行成为供电系统的重要任务之一。

2、目前煤矿供电系统普遍采用的双电源供电方式，多为柴油发主扇风机系统，但是柴油发电系统对主扇风机动冲击电流抵抗能力较弱，容易造成启动过流。同时柴油发主扇风机在大多时刻处于冷备用状态，从当主电网断电到正常启动时间为分钟级别，不能满足主扇风机停电不停风的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法及系统，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法，包括：

3、在主扇风机处于冷备用状态时，级联储能变流器采用强惯性电压电流双闭环控制策略带动主扇风机降压启动，其中，电压环得到级联储能变流器交流侧三相电流参考信号，电流环得到级联储能变流器输出三相电压参考信号；

4、主扇风机运行稳定后，进行预同步后将主扇风机切换到主电网并网运行；

5、在主扇风机和级联储能变流器并网运行的主电网失电时，级联储能变流器断开与主电网的连接后带动主扇风机实现飞车启动；

6、当主电网恢复供电时，通过预同步后将主扇风机切换到主电网并网运行。

7、进一步的，所述电压环得到级联储能变流器交流侧三相电流参考信号的公式为：

8、

9、式中，ia_ref、ib_ref、ic_ref为所述的三相电流参考信号，ua_ref、ub_ref、uc_ref为给定级联储能变流器的交流侧三相电压参考信号；ua、ub、uc级联储能变流器交流侧实际输出的三相电压；ia、ib、ic为级联储能变流器交流侧实际输出的三相电流；s为拉普拉斯算子；l为并网电抗；pr是带宽和系数可设定的带通滤波器，起到强惯性作用；imax为最大限幅电流。

10、进一步的，所述电流环得到级联储能变流器输出三相电压参考信号的公式为：

11、

12、式中，k为电流环系数，k＝10ωl；ω为电网角频率，ua_out、ub_out、uc_out为级联储能变流器最终输出的三相电压参考信号；r为系数为1、带宽可设的带通滤波器，起到电压稳定作用。

13、进一步的，飞车启动的方法包括：

14、当主电网断电时，控制级联储能变流器和主扇风机断开与主电网的连接，并保持级联储能变流器和主扇风机的连接；

15、通过锁相环检测级联储能变流器交流侧电压信号的幅值u’与角频率ω’和初相位α’，作为飞车启动初始状态的电压参考信号的幅值uref、角频率ωref、初相位α0，公式为：

16、

17、电压参考信号的幅值uref、角频率ωref随着主电网的幅值e和角频率ω进行上升，直到恢复正常值，飞车启动过程中级联储能变流器输出的电压参考信号的幅值uref和角频率ωref的变化如下公式：

18、

19、其中，k1、k2为上升系数，0＜k1＜1，0＜k2＜1；

20、根据电压参考信号的幅值uref、角频率ωref和初相位α0，确定飞车启动过程中给定的级联储能变流器交流侧三相电压参考信号，公式为：

21、ua_ref＝uref·sin(ωreft+α0)

22、ub_ref＝uref·sin(ωreft+α0-2π/3)。

23、uc_ref＝uref·sin(ωreft+α0+2π/3)

24、第二方面，本发明提供一种基于级联储能变流器的主扇风机控制系统，包括：级联储能变流器、主扇风机和切换开关km1；

25、级联储能变流器的输出交流侧与主扇风机的进网侧连接，切换开关km1用于同时控制所述主扇风机与级联储能变流器与主电网的连接。

26、本发明的有益效果在于：采用级联储能变流器和强惯性电压电流双闭环离网电压控制方法，在主扇风机处于冷备用状态下离网带主扇风机启动，保证了级联储能装置不会因为冲击性负荷而过流；将煤矿主扇风机正常启动后挂网运行，降低主扇风机直接启动对主电网的冲击；当主扇风机并网运行主电网失电时，结合飞车启动策略可快速实现主扇风机飞车启动，达到主电网停电时主扇风机停电不停风的效果。

技术特征：

1.一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1中所述的基于级联储能变流器的主扇风机控制方法，其特征在于，所述电压环得到级联储能变流器交流侧三相电流参考信号的公式为：

3.根据权利要求2中所述的基于级联储能变流器的主扇风机控制方法，其特征在于，所述电流环得到级联储能变流器输出三相电压参考信号的公式为：

4.根据权利要求3中所述的基于级联储能变流器的主扇风机控制方法，其特征在于，飞车启动的方法包括：

5.一种基于级联储能变流器的主扇风机控制系统，其特征在于，包括：级联储能变流器、主扇风机和切换开关km1；

技术总结
本发明提供一种基于级联储能变流器的主扇风机控制方法及系统，包括：在主扇风机处于冷备用状态时，级联储能变流器采用强惯性电压电流双闭环控制策略带动主扇风机降压启动；主扇风机运行稳定后，进行预同步后将主扇风机切换到主电网并网运行；在主扇风机和级联储能变流器并网运行的主电网失电时，级联储能变流器断开与主电网的连接后带动主扇风机实现飞车启动；当主电网恢复供电时，通过预同步后将主扇风机切换到主电网并网运行。本发明可以降低主扇风机直接启动对主电网的冲击，实现了主电网停电时主扇风机停电不停风的效果。

技术研发人员：胡顺全,李强,郭志强,徐振真,任其广,陈早军,苏大汇
受保护的技术使用者：新风光电子科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14