一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的制作方法

本发明涉及变频控制领域，更加具体地说，是涉及一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统。

背景技术：

中压变频调速技术在大功率风机、泵、大功率电力机车牵引、大型船舶的电力推进系统以及轧钢工业等方面有着广阔的应用前景。在上述场合中，中压变频调速的应用不仅可以节能，还可以显著改善电机运行性能。

随着新型电力电子器件向高电压、大电流方向快速发展，多电平拓扑逆变器称为中压变频调速主电路的首选方案，而多电机由于可以使用相同容量电机在不增加相电压的情况下大大减小相电流，同时提高系统的冗余性等诸多优点收到越来越多的关注。

目前大功率同步电机变频装置的变频核心技术主要被国外几家大公司掌握，市场基本上被他们垄断。近几年国内也有数家高压变频公司相继推出了级联型拓扑结构产品，也试制出了功率单元串联多电平方式高压变频器，但技术上还落后于国外大公司。我国政府部门和行业内生产研究单位对多相高压变频器技术相当重视，国务院和国家经委曾先后发文推广此技术。长期来看，大功率多相变频技术在未来可应用于精轧机等高端领域，具有良好的发展趋势。

目前，尤其是在我国级联型多相大功率精轧变频器的应用领域，尚未有效解决当前设备普遍存在的耗能大，运行性能弱，以及高次谐波对电网造成的污染等问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是针对现有技术不足和缺陷，提供一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统，按照本发明所提供的技术方案制成的变频调速系统具有良好可以节约能源、提高运行性能，减少对电网的高次谐波污染的功能。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统，包括：变频器系统、变频调速系统、控制系统及能量回馈系统。

所述变频器系统、变频调速系统及能量回馈系统分别与控制系统串联，所述变频调速系统包括控制器、变频器、功率单元及双绕组电机，变频调速系统包括vfd、励磁系统、同步电机绕组及控制器，励磁系统包括功率逆变装置，控制系统包括主控器、转子、编码器、整步器、主控系统包括dsp及fpga，能量回馈系统主要包括变频器，所述igbt器件设置在电路尾端与变频器系统及能量回馈系统分别串联，所述各装置之间通过但不限于现有的连接方式进行连接。

所述控制器位于电路起始端，所述控制器内置控制系统，所述变频器由控制系统控制，所述变频器由功率单元组成，所述功率单元至少为3个。

所述励磁系统与两台并联的vfd并联，所述每套vfd与对应的同步电机绕组，所述励磁系统采用他厉方案，所述励磁系统的给定电流通过控制器的控制系统控制，所述励磁系统包括功率逆变装置，所述功率逆变装置为级联型四象限功率单元，所述功率逆变装置与主电路串联，所述变频器内置多重化pwm，使得变频器输出近乎完美的正弦波，所述电动机内置静音装置，所述变频器输出端功率因数不小于0.95。

所述主控器内置主控系统，所述主控系统设置为双矢量控制模式，所述主控系统内有转子，所述转子通过但不限于有线或无线的方式与编码器连接，所述第二组矢量角比第一组矢量角大30°，所述转子通过整步器整步后通过编码器输出，主控系统包括dsp及fpga，所述dsp采用六相电流与调节器串联，控制两组绕组单独进行电流坐标变换，所述调节器接收反馈pi调节后输出两个绕组不同的电压矢量，将母线采样板发来的单元母线电压值结合，集中发送给主控器，所述fpga为单元脉冲分配控制，形成光纤驱动信号，并将光纤驱动信号传递至主控器。

所述变频调速系统采用两个绕组的三相电流值，经过z坐标变化，分析出5,7次谐波含量值，与给定的5,7次谐波通过调节器进行pi调节，将谐波调节后的电压分量叠加到基波控制的电压分量模型中进行控制。

所述变频器内置双pwm，所述pwm采用3单元级联技术即18脉波整流技术，所述pwm由全控制型igbt器件控制，所述pwm与igbt器件通过有线或无线的方式连接，所述pwm的静态速度误差根据vdi/vde2185确定为基速以下运行时基速的±0.1％，当运行在基速以上时不超过设定速度的±0.1％

所述pwm的冲击速不大于0.25％秒，恢复时间不大于200ms，

作为优化，各部件的连接方式采用dp通信方式

作为进一步地优化，vfd采用液晶触摸屏汉字显示。

所述采用两台3000v5mwvfd分别驱动同步电机两组绕组，每台装置包含9个功率单元，毎相包含3个功率单元，输出电压为7电平阶梯波形。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明公开了一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统主要是采用七电平单元级联型变频器驱动双绕组同步电机，不仅同时具备能量回馈功能，还采用矢量控制的控制方式，同时配合励磁系统进行励磁给定，实现精轧机组的在线加速、减速功能。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的七电平变频器系统图结构示意图。

图3为本发明提供的一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的功率逆变装置结构示意图。

图4为本发明提供的一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的双dq坐标系下六相同步电机控制方案结构示意图。

图5为本发明提供的一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统的基于双pwm三相全桥能量回馈技术构示意图。

图中：1：变频器系统、2：变频调速系统、3：控制系统、4：能量回馈系统。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。

如图1所示，一种用于精轧机组的大功率同步机变频调速系统，包括：变频器系统1、变频调速系统2、控制系统3及能量回馈系统4，所述各装置之间通过但不限于现有的连接方式进行连接，所述igbt器件设置在电路尾端与变频器系统1及能量回馈系统4分别串联；所述变频器系统1、变频调速系统2及能量回馈系统4分别与控制系统3串联，所述变频调速系统2包括控制器、变频器、功率单元及双绕组电机，变频调速系统2包括vfd、励磁系统、同步电机绕组及控制器，励磁系统包括功率逆变装置，控制系统3包括主控器、转子、编码器、整步器、主控系统包括dsp及fpga，能量回馈系统4主要包括变频器，所述励磁系统采用他厉方案，所述励磁系统包括功率逆变装置，

如图2所示，所述控制器位于电路起始端，所述控制器内置控制系统，所述变频调速系统采用两个绕组的三相电流值，所述变频器内置双pwm，所述采用两台3000v5mwvfd分别驱动同步电机两组绕组，每台装置包含9个功率单元，毎相包含3个功率单元，输出电压为7电平阶梯波形。

如图3所示，所述功率逆变装置为级联型四象限功率单元，所述功率逆变装置与主电路串联，所述变频器内置多重化pwm，使得变频器输出近乎完美的正弦波，所述电动机内置静音装置，所述变频器输出端功率因数不小于0.95，所述第二组矢量角比第一组矢量角大30°。

如图4所示，所述变频器由控制系统控制，所述变频器由功率单元组成，所述功率单元至少为3个。

所述转子通过整步器整步后通过编码器输出，主控系统包括dsp及fpga，所述dsp采用六相电流与调节器串联，控制两组绕组单独进行电流坐标变换，所述调节器接收反馈pi调节后输出两个绕组不同的电压矢量，将母线采样板发来的单元母线电压值结合，集中发送给主控器，所述fpga为单元脉冲分配控制，形成光纤驱动信号，并将光纤驱动信号传递至主控器。

所述变频调速系统的两个绕组采用z坐标变化，分析出5,7次谐波含量值，与给定的5,7次谐波通过调节器进行pi调节，将谐波调节后的电压分量叠加到基波控制的电压分量模型中进行控制。

如图5所示，所述pwm采用3单元级联技术即18脉波整流技术，所述pwm由全控制型igbt器件控制，所述pwm与igbt器件通过有线或无线的方式连接，所述pwm的静态速度误差根据vdi/vde2185确定为基速以下运行时基速的±0.1％，当运行在基速以上时不超过设定速度的±0.1％，所述pwm的冲击速不大于0.25％秒，恢复时间不大于200ms。

优选地，所述各部件的连接方式采用dp通信方式

优选地，vfd采用液晶触摸屏汉字显示。

所述励磁系统与两台并联的vfd并联，所述每套vfd与对应的同步电机绕组，所述主控器内置主控系统，所述主控系统设置为双矢量控制模式，所述主控系统内有转子，所述转子通过但不限于有线或无线的方式与编码器连接，

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。