Lci驱动高压同步电机并网控制方法
【专利摘要】LCI驱动高压同步电机并网控制方法，属于电机并网控制【技术领域】。本发明是为了解决同步电机在进行并网操作时，相位捕捉精度低，易对电机轴系造成损伤的问题。它作为一种自控变频式软起动方法，其锁相方法采用过零检测鉴相式全数字锁相环实现，它通过电网电压及电机端电压过零点对比进行相位检测，将电网三相电压的过零点及电机端电压的过零点进行比较，得到电网电压与电机端电压的相位差，并进入到相位控制器；最后将锁相环路的输出与频率控制器的输出结合，作为整流桥整流角α的调整信号，达到相位与频率的协调控制。本发明用于同步电机并网控制。
【专利说明】LCI驱动高压同步电机并网控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LCI驱动高压同步电机并网控制方法，属于电机并网控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 基于LCI (Load Commutated Inverter,负载换相逆变器）驱动的高压软起动装置 在将电机转速拉升至95%后进入并网调节状态，要想成功完成软起动器并网需要满足三个 条件：
[0003] 1)电机电压幅值条件
[0004] 同步电机并网应满足电机端电压幅值与电网电压幅值一致。当电机端电压与电网 线电压幅值不一致时，并网会引起较大的冲击电流。由于电机起动过程往往需要提供较大 转矩，因此励磁较大，当达到额定转速时，会使电机端电压大于电网电压，因此需要调节励 磁，使电机端电压满足并网条件。
[0005] 2)电机的转速条件
[0006] 并网时，电机频率应与电网频率一致。较大的转速误差会引起并网冲击甚至失步， 通常，两者间误差要求在0. 25Hz以内。
[0007] 3)电机的相位条件
[0008] 锁相环主要调节同步电机端电压的相位，使得端电压相位与电网相位相同。当存 在相位差时并网，会在电网与软起动器回路中产生很大的瞬时冲击电流，对电机轴系造成 损伤，此时带来的机械扭矩最高可达到额定时的7-10倍，严重时会扭断电机主轴。因此在 三个条件中，电机的相位条件要求最为严格。
[0009] 当电机端电压满足上述三个条件，即电机端电压的幅值、相位和频率同时满足上 述要求时就可以进行并网操作。此时将并网接触器合闸，切除软起动器，即将同步电机接入 电网，完成整个起动并网过程。因此在电机从零速起步到接近电网频率前，只进行速度调 节，当进入到接近电网频率后，开始进行电压幅值调节和相位调节。三个条件中，对相位的 要求最高，也是整个并网过程的难点，相位的正确捕捉直接决定整个并网操作是否成功。现 有同步电机在进行并网操作时，对相位的捕捉精度很难满足上述并网要求。
【发明内容】
[0010] 本发明目的是为了解决同步电机在进行并网操作时，相位捕捉精度低，易对电机 轴系造成损伤的问题，提供了一种LCI驱动高压同步电机并网控制方法。
[0011] 本发明所述LCI驱动高压同步电机并网控制方法，其并网控制方法为：
[0012] 首先：采集电网三相电压1^、％。、11。￡1,并对电网三相电压11￡113、％。、11。 ￡1采用一阶低通 滤波器滤波后获得滤波后的电网三相电压uab'、ub。'、u ea'，再将滤波后的电网三相电压 ua/、ubc/、ιι。，输入到电网电压过零捕获电路获得电网电压的过零点；
[0013] 同时采集同步电机端三相电压Muab、Mub。、Mu ea，将同步电机端三相电压Muab、Mubc、 Mum输入到电机端电压过零捕获电路获得电机端电压的过零点；
[0014] 其次：对电网电压的过零点和电机端电压的过零点进行比较，得到电网电压与电 机端电压的当前相位差，该当前相位差通过相位控制器处理后输出对同步电机的相位控制 信号；
[0015] 对采集到的电网电压的两个相邻过零点进行计算，获得电网电压的频率；对采集 到的电机端电压的两个相邻过零点进行计算，获得电机端电压的频率；电网电压的频率与 电机端电压的频率进行比较，得到电网电压与电机端电压的当前频率差，该当前频率差通 过频率控制器处理后输出对同步电机的频率控制信号；
[0016] 将获得的对同步电机的相位控制信号和频率控制信号进行叠加，叠加结果作为整 流角α的调节信号，整流角α经调节后，输出给同步电机，以调整同步电机的相位；
[0017] 根据滤波后的电网三相电压uab'、ub。'、u ea'，对电网电压进行幅值检测，同时对 电机端电压进行幅值检测，将分别获得电网电压的有效值和电机端电压的有效值，电网电 压的有效值和电机端电压的有效值比较后获得电网电压与电机端电压的当前幅值差，该当 前幅值差通过励磁电流控制单元处理后输出对同步电机的励磁电流控制信号；
[0018] 最后：当所述当前相位差、当前频率差及当前幅值差分别满足预设置的阈值时，将 并网接触器合闸，同步电机接入电网，实现同步电机并网控制。
[0019] 所述电网电压的过零点和电机端电压的过零点均为正向过零点。
[0020] 电网电压与电机端电压的当前相位差采用定时器计算获得。
[0021] 当前相位差Λ β的获得方法为：
[0022]
【权利要求】
1. 一种LCI驱动高压同步电机并网控制方法，其特征在于，其并网控制方法为： 首先：采集电网三相电压11￡*、％。、11。￡1,并对电网三相电压11￡113、％。、11。 ￡1采用一阶低通滤波 器滤波后获得滤波后的电网三相电压Uab'、ub。'、uea'，再将滤波后的电网三相电压u ab'、 ubc/、U。/输入到电网电压过零捕获电路获得电网电压的过零点； 同时采集同步电机端三相电压Muab、Mube、Muea，将同步电机端三相电压Mu ab、Mube、Muea输 入到电机端电压过零捕获电路获得电机端电压的过零点； 其次：对电网电压的过零点和电机端电压的过零点进行比较，得到电网电压与电机端 电压的当前相位差，该当前相位差通过相位控制器处理后输出对同步电机的相位控制信 号； 对采集到的电网电压的两个相邻过零点进行计算，获得电网电压的频率；对采集到的 电机端电压的两个相邻过零点进行计算，获得电机端电压的频率；电网电压的频率与电机 端电压的频率进行比较，得到电网电压与电机端电压的当前频率差，该当前频率差通过频 率控制器处理后输出对同步电机的频率控制信号； 将获得的对同步电机的相位控制信号和频率控制信号进行叠加，叠加结果作为整流角 α的调节信号，整流角α经调节后，输出给同步电机，以调整同步电机的相位； 根据滤波后的电网三相电压uab'、ub。'、ιιΜ'，对电网电压进行幅值检测，同时对电机 端电压进行幅值检测，将分别获得电网电压的有效值和电机端电压的有效值，电网电压的 有效值和电机端电压的有效值比较后获得电网电压与电机端电压的当前幅值差，该当前幅 值差通过励磁电流控制单元处理后输出对同步电机的励磁电流控制信号； 最后：当所述当前相位差、当前频率差及当前幅值差分别满足预设置的阈值时，将并网 接触器合闸，同步电机接入电网，实现同步电机并网控制。
2. 根据权利要求1所述的LCI驱动高压同步电机并网控制方法，其特征在于，所述电网 电压的过零点和电机端电压的过零点均为正向过零点。
3. 根据权利要求1或2所述的LCI驱动高压同步电机并网控制方法，其特征在于，电网 电压与电机端电压的当前相位差采用定时器计算获得。
4. 根据权利要求3所述的LCI驱动高压同步电机并网控制方法，其特征在于，当前相位 差Λ β的获得方法为：
式中Τ为定时器的周期， Ν为相邻电网电压的过零点和电机端电压的过零点之间的定时器时钟计数值； f；lk为定时器时钟频率。
【文档编号】H02J3/38GK104104113SQ201410392138
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】金光哲, 高强, 荣万里, 付天雷, 徐殿国, 何崇飞 申请人:哈尔滨同为电气股份有限公司