一种自动抑制三相电流或电压不平衡的VF控制装置的制作方法

文档序号：22788948发布日期：2020-11-03 23:55阅读：242来源：国知局

本实用新型属于三相电流或电压输出平衡技术领域，具体涉及一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置。

背景技术：

变频装置的传统vf控制模块以输出正序电压为控制目标，在变频装置实际应用工程现场，往往存在着由输出三相电压不平衡(输入三相电压不平衡或是移相变压器三相阻抗不平衡等原因引起)以及输出侧三相阻抗不平衡(工程现场布置或是变频装置内阻等原因引起)带来的输出三相电流不平衡问题。

三相电流或电压不平衡产生的主要危害：

1、旋转电机在不对称状态下运行，会使转子产生附加损耗及发热，从而引起电机整体或局部升温，此外负序电流的反向磁场产生附加力矩会使电机出现振动。对发电机而言，在定子中还会形成一系列高次谐波。

2、引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作，直接威胁电网运行。

3、不平衡电压使硅整流设备出现非特征性谐波。

4、对发电机、变压器而言，当三相负荷不平衡时，如控制最大相电流为额定值，则其余两相就不能满载，因而设备利用率下降，反之如要维持额定容量，将会造成负荷较大的一相过负荷，而且还会出现磁路不平衡致使波形畸变，设备附加损耗增加等。

5、在三相四线制供电线路中不平衡电压会造成零点漂移，使相电压降低或升高，连接在电压降低那一相的电器无法工作，连接在电压升高相的电器就会烧毁。

6、不平衡的三相系统，存在大量的谐波和无功。不仅对用电设备造成危害，而且也增加了能耗。

上述问题的存在将会导致变频器输出至负载的三相电流或电压不平衡，从而引起负载中负序电流和负序磁场的产生，造成负载发热加剧，严重时或会引起绝缘击穿等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置，在vf控制模块基础上引进了传统负序电流抑制控制回路结构，通过负序电流抑制控制回路结构生成负序参考电压，再叠加由传统vf控制模块产生的正序参考电压即得到最终的调制参考信号；从而使得三相电流或电压控制平衡。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案包括：

一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置，包括传统vf控制模块、负序角度转换模块、负序dq轴电流提取模块、负序电压生成模块和频率使能模块；

所述传统vf控制模块包括正序电角度和正序电压，所述负序角度转换模块将所述正序电角度转换为负序电角度；

所述负序dq轴电流提取模块，用于将负序交流量转换为直流分量；

所述负序电压生成模块，用于将负序直流分量转换为负序abc轴交流电压；

所述频率使能模块，用于将所述负序abc轴交流电压叠加至所述正序电压上，即得到用于抑制负序电流的合成电压调制信号；

所述传统vf控制模块、负序角度转换模块、负序dq轴电流提取模块、负序电压生成模块和频率使能模块电连接。

进一步地，所述负序dq轴电流提取模块包括abc/dq变换模块和低通滤波器；

所述abc/dq变换模块中将abc轴中的负序交流量转换为dq轴的负序直流量，将abc轴中正序交流量转换为dq轴中正序交流量；

所述低通滤波器，用于获取所述dq轴的负序直流量和滤除正序交流量；

所述负序电压生成模块包括pi控制器和dq/abc变换模块；

所述pi控制器，在设定dq轴负序直流电流参考量为0基础上，对所述dq轴的负序直流电流分量生成负序dq轴直流电压；

所述dq/abc变换模块，将负序dq轴直流电压转换成负序abc轴交流电压。

现有技术中对于使三相电流或电压平衡的装置，一般采用传统vf控制模块，但是传统vf控制模块只有用于正序电流提取的正序电角度，无用于负序电流提取的负序电角度，因此，本实用新型通过现有的正序电角度与负序电角度的转换方式，设置了现有的负序角度转换模块，将在传统vf控制模块中得到的正序电角度，转换成负序电角度；并将现有的abc/dq变换模块和低通滤波器组成负序dq轴电流提取模块，pi控制器和dq/abc变换模块组成负序电压生成模块；在传统vf控制模块基础上引进了负序电流抑制控制回路结构，通过负序电流抑制控制回路结构生成负序参考电压，再叠加由传统vf控制模块产生的正序参考电压即得到最终的调制参考信号；从而使得三相电流控制平衡。

进一步地，所述传统vf控制模块启动电机时，运行频率为f1时，设输出负序电压系数v1＝0，运行频率为f2时，设输出负序电压系数v2＝1；

在f1～f2之间，所述频率使能模块，将所述负序dq轴电流提取模块输出的负序abc轴交流电压叠加至所述传统vf控制模块输出的正序电压上。

进一步地，所述运行频率f1为5hz，运行频率f2为6hz。

在传统vf控制方法启动电机至某一频率前电流存在振荡现象，这一过程采用定子电流提取出的负序电流是错误的，因此该阶段不可采用生成的负序电压来对三相不平衡电流进行控制，因此采用了现有的频率使能模块。

该现有的频率使能模块在f1～f2之间，将所述负序dq轴电流提取模块输出的负序abc轴交流电压叠加至所述传统vf控制模块输出的正序电压上，从而起到运行频率在f1之下关闭负序抑制结构，在f1～f2之间逐步开启负序电流抑制结构从而避免瞬时叠加过大负序电压引起过流故障，在f2之上正常开启负序电流抑制结构，保证输出的三相电流或电压平衡。

进一步地，所述负序角度转换模块，用于将三相电流或电压的正序角度进行反相的相位转换转换成负序角度。

进一步地，所述低通滤波器采用fir型或iir型滤波器。

进一步地，所述低通滤波器带宽设计范围为5-10hz。

滤波器的带宽设计影响负序电流提取效果，从而影响三相电流不平衡的抑制效果。本实用新型中低通滤波器带宽设计范围为5-10hz，综合考虑了变频器运行范围、三相电流不平衡抑制动态效果及正序交流分量滤波三个方面的因素。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置，通过输入负序电角度进入abc/dq转换模块并经设计的低通滤波器滤波后，能够实现三相电流中的负序直流分量的正确提取。

2、一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置，通过在负序电流抑制控制回路生成的负序abc轴交流电压上叠加传统vf控制生成的正序电压使得输出三相电流或电压平衡，从而使得三相电流或电压控制平衡。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为频率使能模块的运行电压及频率坐标图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

【实施例】

如图1、图2所示，一种自动抑制三相电流或电压不平衡的vf控制装置，包括传统vf控制模块、负序角度转换模块、负序dq轴电流提取模块、负序电压生成模块和频率使能模块；