一种变频器并联驱动电机的变频器冗余控制系统和方法与流程

本发明涉及电力电子，特别是涉及一种变频器并联驱动电机的变频器冗余控制系统和方法。

背景技术：

1、我国某第三代压水堆核电站反应堆冷却剂系统采用双环路布置，每个环路布置两台60hz主泵，每台主泵均由一台变频器提供60hz电源，机组上行、下行、功率运行期间，变频器需要在18个月运行周期内保持不间断运行。

2、实践表明，我国某第三代压水堆核电站商运以来，由于变频器故障导致多起主泵停运、机组停堆事件，影响电站稳定、经济运行。

3、根据行业经验，变频器并联驱动电机是获得高可靠性和大容量功率变换的最佳解决方案之一。但是目前变频器并联驱动电机的控制系统为单一控制系统，单一控制系统故障影响变频器正常运行，不利于机组稳定、经济运行。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有变频器并联驱动电机的变频器单一控制系统故障影响变频器正常运行的问题，提供一种变频器并联驱动电机的变频器冗余控制系统，确保控制系统故障不影响变频器正常运行。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种变频器并联驱动电机的变频器冗余控制系统，包括互为主从的第一变频器和第二变频器；第一变频器包括第一变频器主回路模块和第一变频器控制模块；第二变频器包括第二变频器主回路模块和第二变频器控制模块；第一变频器主回路模块和第二变频器主回路模块的输入端均经过进线开关与交流母线电路连接；第一变频器主回路模块和第二变频器主回路模块的输出端均经过出线开关与电机电路连接；第一变频器控制模块和第二变频器控制模块均包括多个互为冗余的控制器；第一变频器控制模块的各个控制器分别与第一变频器主回路模块通过光纤通讯连接；第二变频器控制模块的各个控制器分别与第二变频器主回路模块通过光纤通讯连接；第一变频器控制模块的各个控制器分别与第二变频器控制模块的各个控制器通过光纤通讯连接。

4、进一步地，第一变频器主回路模块和第二变频器主回路模块均包括进线开关、移相变压器、功率单元和出线开关；第一变频器的移相变压器输入端和第二变频器的移相变压器输入端均与交流母线电路连接，第一变频器的移相变压器与交流母线连接的电路和第二变频器的移相变压器与交流母线连接的电路上均设有进线开关；第一变频器的移相变压器输出端依次与第一变频器的功率单元和电机电路连接，第二变频器的移相变压器输出端依次与第二变频器的功率单元和电机电路连接，第一变频器的功率单元与电机连接的电路和第二变频器的功率单元与电机连接的电路上均设有出线开关；第一变频器控制模块的各个控制器分别与第一变频器的功率单元通过光纤通讯连接；第二变频器控制模块的各个控制器分别与第二变频器的功率单元通过光纤通讯连接。

5、本发明还提供一种变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

6、第一变频器和第二变频器互为主从，其中一个变频器设置主变频器，另一个变频器设置为从变频器，主变频器和从变频器相互切换；

7、第一变频器的多个控制器互为冗余，其中一个控制器设置为主控制器，其余控制器设置为备用控制器，主控制器和备用控制器相互切换；

8、第二变频器的多个控制器互为冗余的，其中一个控制器设置为主控制器，其余控制器设置为备用控制器，主控制器和备用控制器相互切换；

9、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出功率。

10、进一步地，当主变频器和从变频器均正常运行时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

11、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

12、进一步地，主变频器和从变频器均正常运行包括主变频器和从变频器均正常启停，以及主变频器和从变频器均正常运行期间；

13、当主变频器和从变频器均正常启停时，主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出功率，确保电机升速、降速或转速运行；

14、当主变频器和从变频器均正常运行期间，主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

15、进一步地，当主变频器因移相变压器或功率单元短路导致跳机时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

16、将从变频器设置为主变频器；

17、主变频器的主控制器控制主变频器的功率单元向电机输出100％功率，确保电机额定功率运行；

18、当变频器跳机故障修复后，将跳机故障修复后的变频器设置为从变频器，从变频器建立输出电压后通过主变频器的主控制器和从变频器的主控制器与主变频器同期并联；

19、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

20、进一步地，当从变频器因移相变压器或功率单元短路导致跳机时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

21、主变频器的主控制器控制主变频器的功率单元向电机输出100％的功率，确保电机额定功率运行；

22、变频器跳机故障修复后，设置故障修复后的变频器为从变频器，从变频器建立输出电压后通过主变频器的主控制器和从变频器的主控制器与主变频器同期并联；

23、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

24、进一步地，当变频器的主控制器发生故障时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

25、主控制器发生故障变频器中的一个正常状态备用控制器设置为主控制器；

26、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器之间重新建立通讯；

27、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

28、进一步地，当变频器的一个或多个备用控制器发生故障时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

29、备用控制器发生故障变频器仅丧失一个或多个冗余控制器；主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

30、进一步地，当主变频器的变频器控制模块与从变频器的变频器控制模块之间通讯丧失或控制异常导致主变频器的主回路模块和从变频器的主回路模块向电机输出的电压频率、相角或幅值不同步，从变频器跳机时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

31、主变频器的变频器控制模块控制主变频器的变频器主回路模块向电机输出100％的功率，确保电机额定功率运行。

32、进一步地，当主变频器的变频器主回路模块或从变频器的变频器主回路模块发生功率单元旁路时，所述变频器并联驱动电机的变频器冗余控制方法，包括如下步骤：

33、主变频器的主控制器与从变频器的主控制器同步通讯，控制未发生功率单元旁路变频器的相同位置的功率单元旁路，主变频器的功率单元和从变频器的功率单元分别向电机同步输出50％的功率，确保电机额定功率运行。

34、本发明的有益技术效果：

35、本发明的变频器并联驱动电机的变频器冗余控制系统和方法，通过冗余控制系统，确保单台变频器故障不影响核电机组反应堆冷却剂系统主泵正常运行，有利于机组稳定、经济运行。