一种变频器并联控制系统及方法与流程

本技术属于变频器控制领域，具体涉及一种变频器并联控制系统及方法。

背景技术：

1、当今，以船舶、风电、轧机、svg等为代表的大型装备都在向大功率化发展，10mw以上机型已经逐渐成为主流，但是单台变频器额定功率过大不但面临着各种技术难题同时也会面临诸如单个设备尺寸变大、故障影响变大等不可避免的问题，最为经济和有效的解决方案就是在合理的数量上实现多机并联，协同，常见的就是双机并联的拓扑。

2、双机并联拓扑既可以完成功率要求，也可以将故障影响分担，能在一台发生故障时保持一定的动力输出，保障整个大系统的安全稳定，此外，两个柜体可以灵活安排空间排布，对安装空间不再有苛刻的要求。双机并联要达到期望的效果又有着各种协同联动的策略问题。

3、现有技术中，双机并联一般采用平均分配功率的策略，而且两台变频器同时工作，一般不支持单机模式，若有一台产生故障，则两台变频器同时切除。当系统需要以低功率运行的时候，这种两台变频器同时工作策略增加了能源的损耗，若其中一台产生故障，就不能保证系统运行，降低了系统的可靠性。

技术实现思路

1、基于以上技术问题，本技术提出一种变频器并联控制系统及方法。

2、第一方面，本技术提出一种变频器并联控制系统，包括:主变频器、从变频器、主控单元；

3、所述主变频器的输出端通过光纤与所述从变频器的输入端相连接，所述从变频器的输出端通过光纤与所述主变频器的输入端相连接；所述主变频器的通信端与所述主控单元的第一通信端相连接，所述从变频器的通信端与所述主控单元的第二通信端相连接；

4、所述主控单元用于向所述主变频器和从变频器发送控制指令。

5、所述主变频器的机侧端与第一机侧隔离断路器的第一端相连接，所述第一机侧隔离断路器的第二端与电机的第一端相连接，所述从变频器的机侧端与第二机侧隔离断路器的第一端相连接，所述第二机侧隔离断路器的第二端与所述电机的第二端相连接。

6、第二方面，本技术提出一种变频器并联控制方法，采用所述变频器并联控制系统实现，包括：采用主从控制策略、功率动态分配策略、故障切除及恢复策略、单机模式双机模式切换策略的一种或几种，实现变频器并联控制；

7、所述主从控制策略用于指定所并联的变频器为主变频器或从变频器；

8、所述功率动态分配策略用于根据主控单元发出的目标转速指令，动态控制主变频器与从变频器的功率分配；

9、所述故障切除及恢复策略用于当主变频器或从变频器发生故障时，将发生故障的主变频器或从变频器切除，保持未发生故障的主变频器或从变频器正常工作，以未发生故障的主变频器或从变频器额定功率为限制进行功率输出；

10、所述单机模式双机模式切换策略用于将主变频器或从变频器从单机模式切换为双机模式，或者从双机模式切换为单机模式。

11、所述主从控制策略包括：

12、主控单元在逆变启动前向所并联的变频器发送主从配置指令，使所并联的变频器在逆变启动后锁定所述从配置指令中的主从配置；

13、所述主控单元基于所述主从配置向所并联的主变频器控制指令，使所述主变频器通过光纤与从变频器进行通讯，进而所述主变频器与从变频器共同完成所述控制指令。

14、在所述主变频器通过光纤与从变频器进行通讯时，主变频器添加标志位，并判断从变频器是否具有相同的标志位，若主变频器与从变频器具有相同的标志位，则所述主变频器将报警信息返回所述主控单元，并禁止启动主变频器。

15、所述主从控制策略还包括：若主变频器或从变频器发生故障，则封锁发生故障的变频器，故障的变频器通过光纤发送故障消息给未发生故障的变频器。

16、所述功率动态分配策略包括：

17、主控单元向主变频器发送目标转速指令，使所述主变频器根据所述目标转速指令获取转速目标值及对应电机功率曲线的功率值；

18、若所述功率值小于单台变频器额定功率的第一设定百分比阈值，仅启动所述主变频器，所述从变频器处于逆变启动的备妥状态；

19、若所述功率值大于或等于单台变频器额定功率的第一设定百分比阈值，同时启动所述主变频器与从变频器，主变频器与从变频器均分功率。

20、在所述仅启动所述主变频器，所述从变频器处于逆变启动的备妥状态之后，若所述功率值大于或等于单台变频器额定功率的第一设定百分比阈值时，则启动所述从变频器，将所述主变频器的功率向从变频器转移，直至主变频器与从变频器均分功率。

21、在主变频器与从变频器均分功率之后，若继续增加所述转速目标值，则同步增加主变频器与从变频器的功率，直至主变频器与从变频器的功率满载；当所述转速目标值使得主变频器与从变频器的功率满载后开始下降时，同步均匀减小主变频器与从变频器的功率，根据所述转速目标值对应的电机功率曲线的功率值，计算主变频器与从变频器的总功率，若所述总功率小于单台变频器额定功率的第二设定百分比阈值，并且持续时间大于第一时间阈值，则将从变频器的功率全部转移至主变频器，从变频器退出。

22、所述故障切除及恢复策略包括：

23、当主变频器处于工作状态，并且从变频器处于备妥状态时，若主变频器发生故障，则断开主变频器与第一机侧隔离断路器的连接，进入故障保护状态，从变频器带速启动，以从变频器额定功率为限制进行功率输出；若主变频器故障解决，主控单元向主变频器发送复位指令，复位成功后将主变频器进行备车操作，当检测到主变频器无故障信号且处于备妥状态下，启动主变频器，主变频器与从变频器均分功率；

24、若从变频器发生故障，则断开从变频器与第二机侧隔离断路器的连接，以主变频器额定功率为限制进行功率输出，若从变频器故障解决，主控单元向从变频器发送复位指令，复位成功后将从变频器进行备车操作，当检测到从变频器无故障信号且处于备妥状态下，启动从变频器，主变频器与从变频器均分功率。

25、所述故障切除及恢复策略还包括：

26、当主变频器与从变频器均在工作状态时，若主变频器或从变频器发生故障，以预设定功率步长分别将主变频器与从变频器的功率降至未发生故障变频器能够承受的功率范围，断开故障变频器与电机间的机侧隔离断路器，以未发生故障变频器的额定功率为限制进行功率输出，若故障解决后，主控单元发送复位指令，复位成功后将故障恢复后的变频器进行备车操作，当检测到故障恢复后的变频器无故障信号且备妥状态下，启动故障恢复后的变频器，主变频器与从变频器均分功率。

27、所述单机模式双机模式切换策略，包括：单机模式切换双机模式以及双机模式切换单机模式；

28、所述单机模式切换双机模式包括：

29、主变频器以单机模式启动，当完成启动后的时间大于第二时阈值时，则闭合第二机侧隔离断路器以使从变频器与第二机侧隔离断路器连接，启动从变频器，主变频器与从变频器均分功率，完成双机模式切换；

30、所述双机模式切换单机模式包括：

31、主变频器与从变频器以双机模式启动，当完成启动后的时间大于第二时间阈值时，则计算主变频器与从变频器的当前总功率，若所述当前总功率低于单台变频器额定功率则将从变频器的功率转移至主变频器；若所述当前总功率高于单台变频器额定功率，则先将主变频器与从变频器的当前总功率降至低于单台变频器额定功率，再将从变频器的功率全部转移至主变频器，转移完成后停止从变频器，断开第二机侧隔离断路器。

32、所述单机模式包括：仅有一台变频器运行的模式，在发出启动命令之前主控单元将单机模式指令发送到主变频器或者从变频器中，主变频器与从变频器均完成备车后，所述主变频器或从变频器按照接收到的单机模式指令进行启动。

33、所述双机模式包括：两台变频器同时运行的模式，在发出启动命令之前主控单元将双机模式指令发送到主变频器或者从变频器中，主变频器与从变频器均完成备车后，所述主变频器或从变频器按照接收到的双机模式指令进行启动。

34、所述单台变频器额定功率为主变频器或从变频器的额定功率，并且所述主变频器的额定功率等于从变频器的额定功率。

35、有益效果：

36、本技术提出一种变频器并联控制系统及方法，通过光纤实现双机并联控制，能够灵活地配置主变频器与从变频器关系，并实现主变频器与从变频器交叉控制，进而实现脉冲同步控制，功率动态分配策略能够兼顾能源效率、机器使用寿命与指令响应速度，单机故障切除及恢复策略能够在单台变频器故障时及时切换模式并保持一定的动力输出，对船舶的航行安全提供有力保障。