可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及方法与流程

本发明涉及电机调速系统领域，具体涉及一种可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及方法。

背景技术：

无刷双馈电机是一种新型电机。无刷双馈电机通过功率绕组、控制绕组和特殊设计的转子来实现无电刷结构。目前，无刷双馈电机仅有超同步和亚同步两种工作模式。在这两种工作模式下，功率绕组必须接有稳定可靠高压电源。一旦该高电压电源出现异常，无刷双馈电机无法工作。现有的控制方案均不能确保功率绕组供电电源出现异常时，电机仍可以连续运行。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及其启动控制方法，可以解决无刷双馈电机在功率绕组供电电源出现异常时，电机仍可以连续运行，进一步提高无刷双馈电机运行的可靠性。

为达上述目的，本发明一种可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置，包括无刷双馈电机、三相全控型电网侧变流器、三相全控型电机侧变流器和第一、二交流电源，还包括控制开关、功率绕组控制开关以及系统控制单元，其中：所述三相全控型电网侧变流器交流侧与所述第一交流电源依次分相连接，所述三相全控型电网侧变流器的直流侧与所述三相全控型电机侧变流器的直流侧通过直流母线相连，所述直流母线上并联有直流母线电容，所述第二交流电源经过功率绕组控制开关与所述无刷双馈电机的功率绕组相连，无刷双馈电机的功率绕组通过控制开关实现绕组间的短接；所述三相全控型电网侧变流器、三相全控型电机侧变流器、控制开关、功率绕组控制开关由系统控制单元控制，所述系统控制单元通过三相全控型电网侧变流器、三相全控型电机侧变流器与控制开关和功率绕组控制开关的相互组合，实现多种运行模式，所述系统控制单元执行的控制序列包括：

步骤1：系统控制单元初始化，断开控制开关、功率绕组控制开关，将电网侧变流器投入运行，使电容两端电压达到设定值；

步骤2：根据负载情况和实际运行的要求，选择异步变频调速模式或亚同步调速模式或超同步调速模式，如果选择异步变频调速模式，则执行步骤3、如果选择亚同步调速模式，则执行步骤4、如果选择超同步调速模式，则执行步骤7；

步骤3：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，通过改变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和频率调节无刷双馈电机的转速，并重复执行本步骤；

步骤4：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，并转入步骤5；

步骤5：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关，通过电机侧变流器调节电机功率绕组端电压的幅值和相位，并转入步骤6；如果否，重复执行本步骤；

步骤6：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容两端电压的恒定；如果否，返回步骤6；

步骤7：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，并转入步骤8；

步骤8：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关，调节变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和相位，并转入步骤9；如果否，重复执行本步骤；

步骤9：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容两端电压的恒定；如果否，返回步骤9。

本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置，其中所述第一交流电源与第二交流电源为相同的交流电源。

本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置，其中所述第一交流电源与第二交流电源为不相同的交流电源。

为达上述目的，本发明提供了一种无刷双馈电机启动控制方法，该方法设置无刷双馈电机、三相全控型电网侧变流器、三相全控型电机侧变流器、控制开关、功率绕组控制开关以及系统控制单元，该方法包括以下步骤：

步骤1：系统控制单元初始化，断开控制开关、功率绕组控制开关，将电网侧变流器投入运行，使电容两端电压达到设定值；

步骤2：根据负载情况和实际运行的要求，选择异步变频调速模式或亚同步调速模式或超同步调速模式，如果选择异步变频调速模式，则执行步骤3、如果选择亚同步调速模式，则执行步骤4、如果选择超同步调速模式，则执行步骤7；

步骤3：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，通过改变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和频率调节无刷双馈电机的转速，并重复执行本步骤；

步骤4：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，并转入步骤5；

步骤5：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关，通过电机侧变流器调节电机功率绕组端电压的幅值和相位，并转入步骤6；如果否，重复执行本步骤；

步骤6：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容c两端电压的恒定；如果否，返回步骤6；

步骤7：闭合控制开关和断开功率绕组控制开关，并转入步骤8；

步骤8：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关，调节变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和相位，并转入步骤9；如果否，重复执行本步骤；

步骤9：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容两端电压的恒定；如果否，返回步骤9。

本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制方法，其中所述第一交流电源与第二交流电源为相同的交流电源。

本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制方法，其中所述第一交流电源与第二交流电源为不相同的交流电源。

本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及方法的优点和积极效果是：实现了无刷双馈电机在功率绕组供电电源出现异常时，电机仍可以连续运行，进一步提高了无刷双馈电机运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置的电路结构图；

图2是本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制方法的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合参照附图对本发明进一步详细说明本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及方法的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置，包括无刷双馈电机7、三相全控型电网侧变流器3、三相全控型电机侧变流器4、第一、二交流电源1、2和控制开关k1、功率绕组控制开关k2以及系统控制单元6。其中三相全控型电网侧变流器3交流侧与第一交流电源1依次分相连接，三相全控型电网侧变流器3的直流侧与三相全控型电机侧变流器4的直流侧通过直流母线相连，直流母线上并联有直流母线电容c。

第二交流电源2经过功率绕组控制开关k2与无刷双馈电机7的功率绕组相连，无刷双馈电机的功率绕组通过控制开关k1实现绕组间的短接。三相全控型电网侧变流器3、三相全控型电机侧变流器4、控制开关k1、功率绕组控制开关k2由系统控制单元6控制。

系统控制单元6通过三相全控型电网侧变流器3、三相全控型电机侧变流器4与控制开关k1和功率绕组控制开关k2的相互组合，实现多种运行模式，系统控制单元6执行的控制序列包括：

步骤1：系统控制单元初始化，断开控制开关k1、功率绕组控制开关k2，将电网侧变流器投入运行，使电容c两端电压达到设定值；

步骤2：根据负载情况和实际运行的要求，选择异步变频调速模式或亚同步调速模式或超同步调速模式，如果选择异步变频调速模式，则执行步骤3、如果选择亚同步调速模式，则执行步骤4、如果选择超同步调速模式，则执行步骤7；

步骤3：闭合控制开关k1和断开功率绕组控制开关k2，通过改变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和频率调节无刷双馈电机的转速，并重复执行本步骤；

步骤4：闭合控制开关k1和断开功率绕组控制开关k2，并转入步骤5；

步骤5：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关k1，通过电机侧变流器调节电机功率绕组端电压的幅值和相位，并转入步骤6；如果否，重复执行本步骤；

步骤6：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源2的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关k2，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容c两端电压的恒定；如果否，返回步骤6；

步骤7：闭合控制开关k1和断开功率绕组控制开关k2，并转入步骤8；

步骤8：判断电机转速是否达到预设转速，如果是，断开控制开关k1，调节变三相全控型电机侧变流器输出电压的幅值和相位，并转入步骤9；如果否，重复执行本步骤；

步骤9：判断无刷双馈电机功率绕组端电压的幅值、相位是否分别对应与第二交流电源2的幅值、相位相一致，如果是，闭合功率绕组控制开关k2，通过控制机侧变流器的输出电流幅值、相位，使电机的转速低于同步额定转速，并使网侧变流器工作于逆变状态，维持电容c两端电压的恒定；如果否，返回步骤9。

本发明提供的可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制方法步骤，与系统控制单元6执行的控制序列一致。

在本发明可实现多模式运行的无刷双馈电机启动控制装置及方法中，第一交流电源1与第二交流电源2可以为相同的交流电源，也可以为不相同的交流电源。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。