CN105553342A - 级联型双变频器的运行控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种级联型双变频器的运行控制方法和系统，其是先控制主变频器发送开启命令打开离合器，再同时启动运行主变频器和从变频器，并使主变频器运行至预设频率，从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；在主从变频器均达到预设频率后，控制主变频器发送闭合命令闭合离合器；接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率，从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。从变频器直流电压和转矩电流跟随主变频器，达到工作频率，使从变频器输出的功率跟随主变频器的输出功率，以平衡主变频器和从变频器驱动的两台同步电动机的功率，从而实现节能，减缓系统设备受损。

Description

级联型双变频器的运行控制方法和系统

技术领域

本发明涉及变频控制技术领域，尤其是涉及一种级联型双变频器的运行控制方法和系统。

背景技术

双驱半自磨机在采矿领域获得了广泛的应用，双电机驱动功率大(双电机累加功率>100000KW)，加工效率高。半自磨机利用被磨物料自身和部分钢球为介质，通过相互的冲击和磨削作用实现粉碎；在加工过程中，物料逐渐变小，如保持磨机旋转速度不变，则物料不能保证在最高点下落，甚至随滚筒旋转，失去破碎效应，造成能源浪费；目前双驱半自磨机普遍采用工频拖动电机，电机启动完成后，启动离合器，离合器启动完成后，通过调整同步电机转子励磁电流相位平衡功率，磨机滚筒匀速运行。双驱半自磨机采用变频驱动系统控制具备良好的应用前景。

双驱半自磨机需要同时启动两台同步电动机并平衡两台电机的功率；在双驱半自磨机应用中，大功率同步电动机不安装编码器检测磁极初始位置和电机旋转速度，需要两台电机在无连接的情况下启动；在启动离合器时，双台电机需保持同频运行，离合器启动完成后要切换至功率平衡控制模式；在加速完成未投入矿石时，滚筒近似空载，转矩电流接近于0，要防止因转矩检测计算误差引起的能量回馈和单元直流过压；若在现有技术上简单采用两台高压变频分别各自驱动一台同步电动机无法满足双驱半自磨机同步电动机变频驱动控制要求。

发明内容

基于此，有必要针对现有变频控制技术无法满足双驱半自磨机同步电动机变频驱动控制要求的问题，提供一种级联型双变频器的运行控制方法和系统。

一种级联型双变频器的运行控制方法，包括以下步骤：

控制主变频器发送开启命令给离合器，使离合器打开；

接收启动指令，同时启动运行主变频器和从变频器，并控制主变频器运行至预设频率，控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；

在主变频器和从变频器均运行至预设频率后，控制主变频器发送闭合命令给离合器，使离合器闭合；

接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。

一种级联型双变频器的运行控制系统，包括主变频器和从变频器，其中，主变频器包括第一控制单元，从变频器包括第二控制单元；

第一控制单元用于控制主变频器发送开启命令给离合器，使离合器打开；

第一控制单元和第二控制单元用于接收启动指令，同时分别启动运行主变频器和从变频器；第一控制单元还用于控制主变频器运行至预设频率，第二控制单元还用于控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；

第一控制单元还用于在主变频器和从变频器均运行至预设频率后，控制主变频器发送闭合命令给离合器，使离合器闭合；

第一控制单元还用于在接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率；第二控制单元还用于在接收到所述离合器返回的闭合抱紧信息后，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。

根据上述本发明的方案，其是先控制主变频器发送开启命令打开离合器，再同时启动运行主变频器和从变频器，并使主变频器运行至预设频率，从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；在主从变频器均达到预设频率后，控制主变频器发送闭合命令闭合离合器；接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。依此方案，可以实现从变频器跟随主变频器运行，在离合器闭合前，从变频器频率跟随主变频器，达到预设频率；在离合器闭合后，从变频器直流电压和转矩电流跟随主变频器，达到工作频率，使从变频器输出的功率跟随主变频器的输出功率，以平衡主变频器和从变频器驱动的两台同步电动机的功率，从而实现节能，减缓系统设备受损。

附图说明

图1是其中一个实施例的级联型双变频器的运行控制方法的流程示意图；

图2是其中一个实施例的级联型双变频器频率跟随模式的控制原理图；

图3是其中一个实施例的级联型双变频器直流电压和转矩电流跟随模式的控制原理图；

图4是其中一个实施例的级联型双变频器的运行控制结构图；

图5是其中一个实施例的变频器的结构示意图；

图6是其中一个实施例的级联型双变频器的运行控制系统的结构示意图；

图7是其中一个实施例的级联型双变频器的运行控制系统的结构示意图；

图8是其中一个实施例的级联型双变频器的运行控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1所示，为本发明的级联型双变频器的运行控制方法的实施例。该实施例中的级联型双变频器的运行控制方法包括如下步骤：

步骤S101：控制主变频器发送开启命令给离合器，使离合器打开；

步骤S102：接收启动指令，同时启动运行主变频器和从变频器，并控制主变频器运行至预设频率，控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；

在本步骤中，从变频器的频率跟随主变频器的频率变化，并且从变频器的频率不超过主变频器的频率，预设频率是根据变频器正常运行参数确定的。

步骤S103：在主变频器和从变频器均运行至预设频率后，控制主变频器发送闭合命令给离合器，使离合器闭合；

步骤S104：接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。

在本实施例中，先控制主变频器发送开启命令打开离合器，再同时启动运行主变频器和从变频器，并使主变频器运行至预设频率，从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；在主从变频器均达到预设频率后，控制主变频器发送闭合命令闭合离合器；接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器运行至工作频率，从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。依此方案，可以实现从变频器跟随主变频器运行，在离合器闭合前，从变频器频率跟随主变频器，达到预设频率；在离合器闭合后，从变频器直流电压和转矩电流跟随主变频器，达到工作频率，使从变频器输出的功率跟随主变频器的输出功率，以平衡主变频器和从变频器驱动的两台同步电动机的功率，从而实现节能，减缓系统设备受损。

在其中一个实施例中，控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率的步骤包括以下步骤：

控制主变频器将主变频器的当前运行频率值通过通信通道传输给从变频器，控制从变频器以主变频器的当前运行频率值为目标频率值，跟随目标频率值运行至预设频率。

在本实施例中，从变频器的目标频率是通过通信通道获取的主变频器频率。

在其中一个实施例中，如图2所示，控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率的步骤包括以下步骤：

控制从变频器获取主变频器的当前运行频率值与从变频器的当前运行频率值的频率差值，频率差值经过第一比例积分调节器处理后获得频率调节值，根据频率调节值调节从变频器的频率，直至从变频器运行至预设频率。

在本实施例中，主变频器以频率给定模式运行，从变频器获得主变频器的当前运行频率值后，可以获得其与从变频器的当前运行频率值的频率差值，该频率差值通过第一比例积分调节器的处理，获得一个频率调节值，根据这一频率调节值调节从变频器的频率，可以使从变频器的频率跟随主变频器的频率变化，并且不超过主变频器的频率。

优选的，频率差值经过第一比例积分调节器的处理后，得到从变频器运行频率指令，以便从变频器跟随主变频器的输出频率。第一比例积分调节器属于从变频器的控制算法。

在其中一个实施例中，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率的步骤包括以下步骤：

控制主变频器将主变频器的当前直流电压值和当前转矩电流值通过通信通道传输给从变频器，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的当前直流电压和当前转矩电流运行至工作频率。

在本实施例中，从变频器是通过通信通道获取主变频器的直流电压和转矩电流。

在其中一个实施例中，如图3所示，控制从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率的步骤包括以下步骤：

控制从变频器以主变频器的当前直流电压值作为直流电压环参考值，以从变频器的当前直流电压值作为直流电压环反馈值，获取直流电压环参考值与直流电压环反馈值的直流电压差值，直流电压差值经过第二比例积分调节器处理后获得转矩电流补偿值；

控制从变频器获取转矩电流补偿值与主变频器转矩电流值的转矩电流和值，再获取转矩电流和值与从变频器的当前转矩电流值的转矩电流差值，转矩电流差值经过第三比例积分调节器处理后获得电压调节值，根据电压调节值调节从变频器的输出电压，直至所述从变频器运行至所述工作频率。

在本实施例中，主变频器以频率给定模式运行，从变频器获得主变频器的当前直流电压值和当前转矩电流值后，先获取主变频器的当前直流电压值和从变频器的当前直流电压值这两者的差值，经过第二比例积分调节器处理后获得转矩电流补偿值；将转矩电流补偿值与主变频器的当前转矩电流值相加，再与从变频器的当前转矩电流值相减，经过第三比例积分调节器处理后获得电压调节值，根据这一电压调节值进行控制得到从变频器的输出电压，使从变频器运行至工作频率。

优选的，将转矩电流补偿值与主变频器的当前转矩电流值相加，再与从变频器的当前转矩电流值相减，经过第三比例积分调节器处理后，得到从变频器运行电压指令，以便从变频器跟随主变频器的输出电压。第二比例积分调节器和第三比例积分调节器属于从变频器的控制算法。

在其中一个实施例中，在主变频器和从变频器启动后，主变频器驱动第一同步电动机，从变频器驱动第二同步电动机；在离合器闭合后，第一同步电动机和第二同步电动机共同驱动双驱半自磨机。

在本实施例中，如图4所示，主变频器与第一同步电动机相连，从变频器与第二同步电动机相连。在主从变频器同时启动前，离合器打开，第一同步电动机和第二同步电动机均与双驱半自磨机脱开连接，在主从变频器同时启动后，从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行；在主从变频器均运行至预设频率后，离合器闭合，第一同步电动机和第二同步电动机共同驱动双驱半自磨机；在离合器闭合抱紧后，主变频器运行至工作频率，从变频器以直流电压和转矩电流跟随主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。主变频器以设定的频率给定模式运行至预设频率，从变频器以频率跟随模式运行至预设频率，可以完成第一同步电动机和第二同步电动机的启动；主变频器以设定的频率给定模式运行至工作频率，从变频器以直流电压和转矩电流跟随模式运行至工作频率，使从变频器输出的功率跟随主变频器的输出功率，可以调节平衡两台同步电动机的功率，满足双驱半自磨机同步电动机变频驱动的控制要求。

在一个优选的实施例中，主变频器将当前运行频率、当前直流电压、当前转矩电流通过高速数据通信通道传输给从变频器；根据系统运行状态和变频器运行频率启停离合器，并切换两台变频器的控制方式，实现双驱半自磨机的启动和双电机之间的功率平衡。如图5所示，直流电压为每相N个单元直流电压累加值，变频器可以检测直流电压，并把直流电压值传送给变频控制器，变频控制器计算三相直流相电压UA_dc、UB_dc、UC_dc的值；通过变频器中的霍尔传感器可以检测变频器的三相输出电流IA、IB、IC，并通过矢量变换转化为转矩电流。

根据上述级联型双变频器的运行控制方法，本发明还提供一种级联型双变频器的运行控制系统，以下就本发明的级联型双变频器的运行控制系统的实施例进行详细说明。

参见图6所示，为本发明的级联型双变频器的运行控制系统的实施例。该实施例中的级联型双变频器的运行控制系统包括主变频器200和从变频器300，其中，主变频器200包括第一控制单元210，从变频器300包括第二控制单元310；

第一控制单元210用于控制主变频器发送开启命令给离合器，使离合器打开；

第一控制单元210和第二控制单元310用于接收启动指令，同时分别启动运行主变频器200和从变频器300；第一控制单元210还用于控制主变频器200运行至预设频率，第二控制单元310还用于控制从变频器以频率跟随主变频器频率的模式运行至预设频率；

第一控制单元210还用于在主变频器200和从变频器300均运行至预设频率后，控制主变频器200发送闭合命令给离合器，使离合器闭合；

第一控制单元210还用于在接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制主变频器200运行至工作频率；第二控制单元310还用于在接收到离合器返回的闭合抱紧信息后，控制从变频器300以直流电压和转矩电流跟随主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至工作频率。

在其中一个实施例中，如图7所示，从变频器300中的第二控制单元310包括第一获取单元311、第一比例积分调节器312和第一处理单元313；

第一获取单元311用于获取主变频器200的当前运行频率值与从变频器300的当前运行频率值的频率差值；

第一比例积分调节器312用于对频率差值进行处理，获得频率调节值；

第一处理单元313用于根据频率调节值调节从变频器300的频率，直至从变频器300运行至预设频率。

优选的，第一控制单元210控制主变频器200将主变频器200的当前运行频率值通过高速通信通道传输给从变频器300；

在其中一个实施例中，如图8所示，从变频器300中的第二控制单元310包括第二获取单元314、第二比例积分调节器315、第三获取单元316、第三比例积分调节器317和第二处理单元318；

第二获取单元314用于以主变频器200的当前直流电压值作为直流电压环参考值，以从变频器300的当前直流电压值作为直流电压环反馈值，获取直流电压环参考值与直流电压环反馈值的直流电压差值；

第二比例积分调节器315用于对直流电压差值进行处理，获得转矩电流补偿值；

第三获取单元316用于获取转矩电流补偿值与主变频器转矩电流值的转矩电流和值，再获取转矩电流和值与从变频器转矩电流值的转矩电流差值；

第三比例积分调节器317用于对转矩电流差值进行处理，获得电压调节值；

第二处理单元318用于根据电压调节值调节从变频器300的输出电压，直至从变频器300运行至工作频率。

优选的，第一控制单元210控制主变频器200将主变频器200的当前直流电压值和当前转矩电流值通过高速通信通道传输给从变频器300；

在其中一个实施例中，第一控制单元210还用于控制主变频器200发送开启命令给离合器的控制器，离合器的控制器打开离合器。

在其中一个实施例中，在主变频器200和从变频器300启动后，主变频器200驱动第一同步电动机，从变频器300驱动第二同步电动机；在离合器闭合后，第一同步电动机和第二同步电动机共同驱动双驱半自磨机。

本发明的级联型双变频器的运行控制系统与本发明的级联型双变频器的运行控制方法一一对应，在上述级联型双变频器的运行控制方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于级联型双变频器的运行控制系统的实施例中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种级联型双变频器的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制主变频器发送开启命令给离合器，使所述离合器打开；

接收启动指令，同时启动运行所述主变频器和从变频器，并控制所述主变频器运行至预设频率，控制所述从变频器以频率跟随所述主变频器频率的模式运行至所述预设频率；

在所述主变频器和所述从变频器均运行至所述预设频率后，控制所述主变频器发送闭合命令给所述离合器，使所述离合器闭合；

接收到所述离合器返回的闭合抱紧信息后，控制所述主变频器运行至工作频率，控制所述从变频器以直流电压和转矩电流跟随所述主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至所述工作频率。

2.根据权利要求1所述的级联型双变频器的运行控制方法，其特征在于，所述控制所述从变频器以频率跟随所述主变频器频率的模式运行至所述预设频率的步骤包括以下步骤：

控制所述从变频器获取所述主变频器的当前运行频率值与所述从变频器的当前运行频率值的频率差值，所述频率差值经过第一比例积分调节器处理后获得频率调节值，根据所述频率调节值调节所述从变频器的频率，直至所述从变频器运行至所述预设频率。

3.根据权利要求1所述的级联型双变频器的运行控制方法，其特征在于，所述控制所述从变频器以直流电压和转矩电流跟随所述主变频器的直流电压和转矩电流的模式运行至所述工作频率的步骤包括以下步骤：

控制所述从变频器以所述主变频器的当前直流电压值作为直流电压环参考值，以所述从变频器的当前直流电压值作为直流电压环反馈值，获取所述直流电压环参考值与所述直流电压环反馈值的直流电压差值，所述直流电压差值经过第二比例积分调节器处理后获得转矩电流补偿值；

控制所述从变频器获取所述转矩电流补偿值与所述主变频器的当前转矩电流值的转矩电流和值，再获取所述转矩电流和值与所述从变频器的当前转矩电流值的转矩电流差值，所述转矩电流差值经过第三比例积分调节器处理后获得电压调节值，根据所述电压调节值调节所述从变频器的输出电压，直至所述从变频器运行至所述工作频率。

4.根据权利要求1所述的级联型双变频器的运行控制方法，其特征在于，所述控制主变频器发送开启命令给离合器，使所述离合器打开的步骤包括以下步骤：

控制主变频器发送开启命令给离合器的控制器，所述离合器的控制器打开所述离合器。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的级联型双变频器的运行控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述主变频器和所述从变频器启动后，所述主变频器驱动第一同步电动机，所述从变频器驱动第二同步电动机；在所述离合器闭合后，所述第一同步电动机和所述第二同步电动机共同驱动双驱半自磨机。

6.一种级联型双变频器的运行控制系统，其特征在于，包括主变频器和从变频器，其中，所述主变频器包括第一控制单元，所述从变频器包括第二控制单元；

所述第一控制单元用于控制主变频器发送开启命令给离合器，使所述离合器打开；

所述第一控制单元和所述第二控制单元用于接收启动指令，同时分别启动运行所述主变频器和从变频器；所述第一控制单元还用于控制所述主变频器运行至预设频率，所述第二控制单元还用于控制所述从变频器以频率跟随所述主变频器频率的模式运行至所述预设频率；

所述第一控制单元还用于在所述主变频器和所述从变频器均运行至所述预设频率后，控制所述主变频器发送闭合命令给所述离合器，使所述离合器闭合；

所述第一控制单元还用于在接收到所述离合器返回的闭合抱紧信息后，控制所述主变频器运行至工作频率；所述第二控制单元还用于在接收到所述离合器返回的闭合抱紧信息后，控制所述从变频器以直流电压和转矩电流跟随所述主变频器直流电压和转矩电流的模式运行至所述工作频率。

7.根据权利要求6所述的级联型双变频器的运行控制系统，其特征在于，所述第二控制单元包括第一获取单元、第一比例积分调节器和第一处理单元；

所述第一获取单元用于获取所述主变频器的当前运行频率值与所述从变频器的当前运行频率值的频率差值；

所述第一比例积分调节器用于对所述频率差值进行处理，获得频率调节值；

所述第一处理单元用于根据所述频率调节值调节所述从变频器的频率，直至所述从变频器运行至所述预设频率。

8.根据权利要求6所述的级联型双变频器的运行控制系统，其特征在于；所述第二控制单元包括第二获取单元、第二比例积分调节器、第三获取单元、第三比例积分调节器和第二处理单元；

所述第二获取单元用于以所述主变频器的当前直流电压值作为直流电压环参考值，以所述从变频器的当前直流电压值作为直流电压环反馈值，获取所述直流电压环参考值与所述直流电压环反馈值的直流电压差值；

所述第二比例积分调节器用于对所述直流电压差值进行处理，获得转矩电流补偿值；

所述第三获取单元用于获取所述转矩电流补偿值与所述主变频器转矩电流值的转矩电流和值，再获取所述转矩电流和值与所述从变频器转矩电流值的转矩电流差值；

所述第三比例积分调节器用于对所述转矩电流差值进行处理，获得电压调节值；

所述第二处理单元用于根据所述电压调节值调节所述从变频器的输出电压，直至所述从变频器运行至所述工作频率。

9.根据权利要求6所述的级联型双变频器的运行控制系统，其特征在于：

所述第一控制单元还用于控制主变频器发送开启命令给离合器的控制器，所述离合器的控制器打开所述离合器。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的级联型双变频器的运行控制系统，其特征在于：

在所述主变频器和所述从变频器启动后，所述主变频器驱动第一同步电动机，所述从变频器驱动第二同步电动机；在所述离合器闭合后，所述第一同步电动机和所述第二同步电动机共同驱动双驱半自磨机。