CN106602962A - 基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高压变频器电机控制系统，可实现真正意义上的工频运行与变频运行之间平滑稳定无扰地同步切换功能的方法，其中变频至工频切换步骤为：主控制器采用无码盘矢量控制算法控制高压电机，直至高压电机频率升到设定频率；从无码盘矢量控制算法切换为恒压频比控制算法，使高压电机频率继续升至高压电网电压工频；当高压变频器稳定运行，采样高压电机定子电流、电压计算出功率因数，从而确定变频至工频运行切换中高压变频器输出电压的幅值、相位目标值；令高压变频器输出电压幅值、相位达到目标值，而后逐渐改变，直至与高压电网电压的幅值、相位一致，使高压变频器输出电流逐渐转移到电网接入接触器线路上，完成切换。

Description

基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法

技术领域

本发明涉及一种基于高压变频器电机控制系统实现的工频运行状态与变频运行状态之间同步切换的方法，属于高压电机变频控制技术领域。

背景技术

在某些应用场合，比如恒压供水系统，通常采用多台水泵并联循环运行，因此采用一台变频器起动N台电机后，对第N+1台电机实行变频调速，以实现供水系统的恒压控制。电机软起动完成后需要进行变频运行到工频运行的切换，直接把电机接入电网，而后变频器就可以再次起动其它电机或是对其它电机进行调速控制。变频运行到工频运行的切换关键在于，如何平稳地、无电流冲击地从变频器控制切换到工频电源下，以使一台变频器分时起动多台设备成为可能。

传统的电机停机方式为直接停车，但直接停车在有些特殊场合是不允许的，比如恒压供水系统，高楼供水系统中的水泵，油井中的潜油电泵，直接停机会因水锤效应而对管道及电机本身造成损害。因此实现泵类负载的软停车是软起动器的必须功能，这就要求需要将电机从工频运行再次切换到变频器拖动，从而实现变频减速停车。因此对于软起动器，其存在以下关键技术：1)对N台电机的变频软起动；2)在变频器带动电机达到额定转速后，将电机无扰切换到工频电网运行；3)为避免“水锤效应”，不允许突然切断水泵电源，而要求逐渐降低转速缓慢停车，这时就需要将电机再次切换回变频器拖动，从而来实现减速停车。

目前已有的一些软起动方式自身都存在一些缺陷：晶闸管软起动器存在着起动转矩小的问题，无法适用于工业中一些需要重载起动或恒转矩起动的负载。传统的变频器软起动具有性能好，效率高，能自动平滑加速，降低电流冲击等优点，可以避免起动时电流对电网的冲击。变频器软起动一般按照V/F恒压频比方式来控制，但是恒压频比控制方法存在低速负载能力小，电流不可控，特别是对于大惯量、重负载系统，恒压频比控制方法很难达到理想的起动性能，往往需要通过增加变频器容量的方式来实现可靠起动。矢量控制技术，特别是无码盘矢量控制方法的成功实施，使交流异步电机变频调速后的机械性能以及动态性能都达到了与直流电机调压时的调速性能不相上下的程度。但是，矢量控制技术虽然解决了起动问题，但软起动器的一个主要功能是需要进行工频运行与变频运行之间的相互切换。工频运行/变频运行之间的相互切换技术，一般都采用同步切换，即在不停电的情况下，利用锁相环技术，使变频器输出电压的频率、相位和幅值均保持与电网电压一致，然后进行变频器与电网之间的相互平稳切换。如果直接在矢量控制方法下进行同步投切，在变频器与电网同时供电的情况下，矢量控制方法存在失效的风险。在电网和变频器同时给电机供电的运行状态下，由于变频器的输出电压并不是平滑的正弦波，同步投切控制算法也会存在一定误差，因此在该状态下一定会存在电网和变频器之间的环流，该环流会导致变频器输出电流与电机电流出现偏差，从而可能造成矢量控制方式失效。

目前传统的同步切换技术并不是真正意义上的无扰切换，通常存在以下困扰：1)在变频运行切换至工频运行时，在切换瞬间电网电流会出现一定程度的冲击，而冲击电流大小与电机负载大小相关；2)在工频运行切换至变频运行时，在切换瞬间，变频器输出电流会出现一定程度的冲击，冲击电流大小也与电机负载大小相关。而截至目前为止，并没有出现一种可以真正意义上实现无扰切换的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高压变频器电机控制系统实现的工变频运行同步切换方法，其实现了真正意义上的工频运行与变频运行之间平滑稳定无扰地同步切换功能，切换时刻有效抑制了冲击电流，适用于恒压供水等多电机循环控制系统等。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，高压变频器电机控制系统包括高压变频器，高压变频器的高压输入端经由输入接触器与高压电网连接，高压变频器的高压输出端经由输出接触器、环流抑制电抗器与高压电机连接，高压电网与高压电机之间连接有电网接入接触器，高压变频器的功率电路受主控制器控制，主控制器与PLC控制器通信，PLC控制器控制输入接触器、输出接触器和电网接入接触器的开合闸，主控制器通过采样装置对高压电机的定子电流、电压采样，其特征在于：工变频运行同步切换方法包括步骤：

1)判断高压电机当前为工频还是变频运行状态；

2)当认定高压电机当前为变频运行状态时，执行变频至工频运行切换的步骤包括：

2-1)主控制器采用无码盘矢量控制算法通过高压变频器控制高压电机，直至高压电机的频率升到设定频率；然后从无码盘矢量控制算法切换为恒压频比控制算法，使高压电机的频率继续上升至高压电网电压的工频频率；

2-2)当高压变频器在高压电网电压的频率下稳定运行后，通过主控制器采样高压电机的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据高压电机的功率因数及高压电网电压的幅值和相位，确定出在变频至工频运行切换过程中，高压变频器输出电压的幅值目标值和相位目标值；

2-3)令高压变频器输出电压的幅值、相位分别达到幅值目标值、相位目标值，以保证流经电网接入接触器的电流为零以及高压变频器的输入、输出电流维持不变，而后令电网接入接触器合闸，逐渐改变高压变频器的输出电压的幅值和相位，使高压变频器输出电压的幅值和相位分别与高压电网电压的幅值、相位相一致，从而使高压变频器的输出电流逐渐转移到电网接入接触器线路上，完成变频至工频运行的切换。

所述工变频运行同步切换方法还包括步骤：

3)当认定所述高压电机当前为工频运行状态时，执行工频至变频运行切换的步骤包括：

3-1)令所述输入接触器合闸，所述主控制器起动所述高压变频器并采用恒压频比控制算法控制所述高压变频器，使所述高压变频器的频率上升至所述高压电网电压的工频频率；

3-2)当所述高压变频器在所述高压电网电压的频率下稳定运行后，通过所述主控制器采样所述高压电机的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据所述高压电机的功率因数及高压电网电压的幅值和相位，确定出在工频至变频运行切换过程中，所述高压变频器输出电压的幅值目标值和相位目标值；

3-3)改变所述高压变频器输出电压的幅值和相位，使所述高压变频器输出电压的幅值和相位分别与所述高压电网电压的幅值、相位相一致，以保证所述高压变频器输出电流为零以及流经所述电网接入接触器的电流维持不变，而后令所述输出接触器合闸，使所述高压变频器的输出电压的幅值和相位分别逐渐改变至幅值目标值和相位目标值，从而使电网接入接触器线路上的电流逐渐转移到高压变频器线路上，完成工频至变频运行的切换，以待所述高压电机变频停机。

本发明的优点是：

1、本发明实现了真正意义上的工频运行与变频运行之间平滑稳定无扰地同步切换功能。切换时刻的电流不超过高压电机实时电流的1.2倍，有效抑制了冲击电流和转矩波动，并且在切换过程中实现了平滑的电流转移。

2、本发明大幅减小了变频软起动的容量，特别是对于轻载起动的大惯量、高静摩擦力变频软起动，高压变频器的容量只需高压电机功率的30％-50％，大大减小了设备成本。

3、本发明在变频至工频切换过程中采用了无码盘矢量控制算法，实现了变频重载平稳起动、重载低速稳定运行(150％额定负载情况下最低稳定运行频率可达0.5Hz，起动转矩甚至可达200％额定转矩)的目的，很好地解决了传统变频起动方法的起动转矩和低速带载能力问题。

4、在本发明中，从无码盘矢量控制算法至恒压频比控制算法的切换可实现在任意频率点切换电流不超过高压电机实时运行电流的1.2倍，波动时间不超过2个周波的目的。

5、本发明中环流抑制电抗器的采用有效抑制了高压电网与高压变频器之间在同时给高压电机供电时所产生的环流，并且环流抑制电抗器的成本可被大大降低。

6、本发明不仅适用于恒压供水等多电机循环控制系统，还可适用于其它需要高压电机软起动的应用场合。

附图说明

图1是高压变频器电机控制系统的组成示意图。

图2是传统级联型高压变频器的拓扑结构示意图。

图3是从变频运行状态切换至工频运行状态过程中，能量传递路径变化过程图。

图4是从工频运行状态切换至变频运行状态过程中，能量传递路径变化过程图。

具体实施方式

本发明适用于高压变频器电机控制系统，如图1，高压变频器电机控制系统包括高压变频器10，高压变频器10的高压输入端经由输入接触器20与高压电网11的三相高压母线连接，高压变频器10的高压输出端经由输出接触器60、环流抑制电抗器30与高压电机50的输入端连接，高压电网11与高压电机50之间连接有电网接入接触器70，高压变频器10中的功率电路13中的各功率单元131通过光纤通信受主控制器90的控制，以实现对高压电机50的变频控制，主控制器90与PLC控制器(可编程逻辑控制器)80之间通过两种方式进行通信，一种通信方式是模拟量和数字量的输入输出数据交互，另一种通信方式是现场总线数据交互。PLC控制器80对输入接触器20、输出接触器60和电网接入接触器70的分闸(打开)与合闸(关闭)进行控制。另外，主控制器90可通过采样装置对高压电机50的定子电流、电压进行采样，进而对高压电机50功率和功率因数进行计算。

高压变频器10的输出端串联的环流抑制电抗器30用于抑制高压电网11和高压变频器10同时给高压电机50供电时产生环流现象，环流抑制电抗器30可并联有用于控制环流抑制电抗器30切入与切出的隔离接触器40，隔离接触器40受PLC控制器80控制。在实际实施时，环流抑制电抗器30可一直串联在高压变频器10输出端上，也可只在切换过程中才串入。

本发明适用于各种类型的高压变频器，特别适用于由具有三相电源输入-单相逆变输出特性的功率电路构成的高压变频器，比如5电平H桥中点嵌位式高压变频器、级联型高压变频器。限于篇幅和代表性，下面以级联型高压变频器为例说明。

如图2，级联型高压变频器包括移相变压器12、由3×n个功率单元131(图中示出了3×n个功率单元C_1w～C_nw、C_1v～C_nv、C_1u～C_nu的情形)构成的具有低压PWM变频控制特性的功率电路13，高压电网11输出的电压经过移相变压器12移相后，为功率电路13中的功率单元131供电。功率电路13一方面与高压电机50(同步/异步电机)相连，另一方面，其内各功率单元131与主控制器90相连，受主控制器90控制。移相变压器12包括一次侧星形或三角形连接的A、B、C三相线圈绕组和二次侧移相单元，移相变压器12可为干式变压器。各功率单元131为三相输入、单相输出的交-直-交PWM电压型逆变器结构，其主要包括三相整流单元和单相逆变单元。在实际使用时，将相邻的功率单元131的输出端串联起来并组成星型联结，便可实现高压输出，以供给高压电机50运行使用。

如图，本发明工变频运行同步切换方法包括步骤：

1)判断高压电机50当前为工频还是变频运行状态；

2)当认定高压电机50当前为变频运行状态时，执行变频至工频运行切换的步骤包括：

2-1)主控制器90采用无码盘矢量控制算法通过高压变频器10控制高压电机50，直至高压电机50的频率升到设定频率；然后从无码盘矢量控制算法切换为恒压频比控制算法，使高压电机50的频率继续上升至高压电网11电压的工频频率；

2-2)当高压变频器10在高压电网11电压的频率下稳定运行后，通过主控制器90采样高压电机50的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据高压电机50的功率因数以及高压电网11电压的幅值和相位，确定出在变频至工频运行切换过程中，高压变频器10输出电压的幅值目标值和相位目标值；

2-3)令高压变频器10输出电压的幅值、相位分别达到幅值目标值、相位目标值，以保证流经电网接入接触器70的电流为零以及高压变频器10的输入、输出电流维持不变，而后令电网接入接触器70合闸，逐渐改变高压变频器10的输出电压的幅值和相位，使高压变频器输出电压的幅值和相位分别与高压电网11电压的幅值、相位相一致，从而使高压变频器10的输出电流逐渐转移到电网接入接触器线路上，完成变频至工频运行的切换，于是高压电机50在高压电网11电压的频率下稳定运行而不再受高压变频器10控制。切换过程中的能量传递路径变化过程如图3所示，高压电机50的能量获取从高压变频器线路(路径1)逐渐转移到电网接入接触器线路(路径2)，高压电机50的能量维持平稳不变，保证了高压电网11的电流不发生突变。

在本发明中，无码盘矢量控制算法需要切换到恒压频比控制算法，这是因为，恒压频比控制算法不存在无码盘矢量控制算法所涉及的失效缺陷，恒压频比控制算法本质上就是把高压变频器10控制成一个恒定的电压源，因此能够很好地实现软起动所需的同步投切功能，而且在高速运行时恒压频比控制算法具有较好的控制性能，能够完全满足大多数系统的控制要求。

在实际实施时，当高压变频器10为运行状态时，直接执行步骤2-1)；当高压变频器10为待机状态时，主控制器90先起动高压变频器10，然后再执行步骤2-1)。

在执行变频至工频运行切换时，PLC控制器80的处理逻辑可为：

当电网接入接触器70为分闸状态，且PLC控制器80收到主控制器90的电网接入接触器合闸允许命令时，PLC控制器80发出电网接入接触器合闸指令；

当PLC控制器80确认电网接入接触器70为合闸状态时，PLC控制器80向主控制器90发出急停指令，高压变频器10急停；

当PLC控制器80确认高压变频器10处于不运行状态，且电网接入接触器70为合闸状态时，PLC控制器80发出输出接触器分闸指令；

当PLC控制器80确认电网接入接触器70为合闸状态，且输出接触器60为分闸状态时，PLC控制器80发出输入接触器分闸指令。

在实际设计时，本发明工变频运行同步切换方法还包括如下步骤：

3)当认定高压电机50当前为工频运行状态时，执行工频至变频运行切换的步骤包括：

3-1)令输入接触器20合闸，主控制器90起动高压变频器10并采用恒压频比控制算法控制高压变频器10，使高压变频器10的频率上升至高压电网11电压的工频频率；

3-2)当高压变频器10在高压电网11电压的频率下稳定运行后，通过主控制器90采样高压电机50的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据高压电机50的功率因数以及高压电网11电压的幅值和相位，确定出在工频至变频运行切换过程中，高压变频器10输出电压的幅值目标值和相位目标值；

3-3)改变高压变频器10输出电压的幅值和相位，使高压变频器输出电压的幅值和相位分别与高压电网11电压的幅值、相位相一致，以保证高压变频器10输出电流为零以及流经电网接入接触器70的电流维持不变，而后令输出接触器60合闸，使高压变频器10的输出电压的幅值和相位分别逐渐改变至幅值目标值和相位目标值，从而使电网接入接触器线路上的电流逐渐转移到高压变频器线路上，完成工频至变频运行的切换，于是高压电机50在高压变频器10的控制下稳定运行而不再处于高压电网11电压的工频频率下，以待高压电机50变频停机。切换过程中的能量传递路径变化过程如图4所示，高压电机50的能量获取从电网接入接触器线路(路径1)逐渐转移到高压变频器线路(路径2)，高压电机50的能量维持平稳不变，保证了高压变频器10的输出电流不发生突变。

在实际实施步骤2-2)、步骤3-2)时，根据高压电机50的功率因数以及高压电网11电压的幅值和相位，来确定高压变频器10输出电压的幅值目标值和相位目标值可采用如下方法来实现：

为了避免出现高压电网向高压变频器反灌能量，引起高压变频器直流侧电压泵升的问题，应令高压变频器10输出电压的相位目标值超前高压电网11电压的相位，以及高压变频器10输出电压的幅值目标值大于高压电网11电压的幅值，其中：

高压变频器输出电压的幅值目标值M_目标和相位目标值φ_目标分别通过下式求出：

上式中：asin()为反正弦函数，PF_电机.为所述高压电机的功率因数，I_变频器为所述高压变频器输出相电流有效值，所述高压变频器输出相电流有效值等于所述高压电机的定子电流有效值，Z_电抗器为所述环流抑制电抗器的等效阻抗值，U_电网为所述高压电网的电压值。

在执行工频至变频运行切换时，PLC控制器80的处理逻辑可为：

当主控制器90向PLC控制器80发出合闸允许指令后，且PLC控制器80没有收到输出接触器分闸命令时，PLC控制器80发出输出接触器合闸指令；

当PLC控制器80确认输出接触器60为合闸状态时，PLC控制器80发出电网接入接触器分闸指令。

在实际实施时，在步骤1)中：当输入接触器20、输出接触器60为合闸状态，电网接入接触器70为分闸状态时，认定高压电机50当前为变频运行状态；当电网接入接触器70为合闸状态，输入接触器20、输出接触器60为分闸状态时，认定高压电机50当前为工频运行状态。

若环流抑制电抗器30通过与其并联的隔离接触器40而只在变频至工频运行切换时串联在高压变频器10输出端上，则PLC控制器80的处理逻辑为：

高压变频器10在主控制器90的控制下急停，输入接触器20和输出接触器60不分闸，分闸隔离接触器40来串入环流抑制电抗器30，于是延时设定时间(如6秒)后再次起动高压变频器10；

当变频至工频运行切换完成后，合闸隔离接触器40，以将环流抑制电抗器30旁路。

同理，若环流抑制电抗器30通过与其并联的隔离接触器40而只在工频至变频运行切换时串联在高压变频器10输出端上，则PLC控制器80的处理逻辑为：

电网接入接触器70不分闸，分闸隔离接触器40来串入环流抑制电抗器30，并合闸输入接触器20，而后延时设定时间后起动高压变频器10；

当工频至变频运行切换完成后，合闸隔离接触器40，以将环流抑制电抗器30旁路。

这里需要说明的是，本发明实现了同步切换，同步切换是在不停电的情况下，使高压变频器10输出电压的各项参数(如相位、幅值等)受控，来进行高压变频器线路与电网接入接触器线路之间的相互平稳切换。

虽然如此，因高压变频器10的输出电压为多个台阶叠加而成的正弦波，不像高压电网11的电压为平滑的正弦波那样，因此当高压变频器线路与电网接入接触器线路之间切换时必定会产生一定的波动电流，从而在对高压变频器10的输出电压幅值、相位的检测中不可避免地会产生一定的误差，而在误差存在情况下进行切换必定会产生一定的冲击电流，故而本发明采用了环流抑制电抗器30，其目的就在于将冲击电流限制在额定电流以内。

在实际使用环流抑制电抗器30时可以发现，在每个电压等级下，环流抑制电抗器的标幺值是一样的，与高压变频器10输出电流和高压电机50功率无关。传统方法通常都是以9％的压降来选择电抗器。与传统方法相比，本发明中的环流抑制电抗器30阻抗值可减小将近一半，环流抑制电抗器30的标幺值可控制在4％左右。换句话说，本发明不用使用阻抗值很大的环流抑制电抗器，进而大大降低了电抗器的成本。

本发明的优点是：

本发明实现了真正意义上的工频运行与变频运行之间平滑稳定无扰地同步切换功能，且切换时刻可有效抑制冲击电流，适用于恒压供水等多电机循环控制系统等。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，高压变频器电机控制系统包括高压变频器，高压变频器的高压输入端经由输入接触器与高压电网连接，高压变频器的高压输出端经由输出接触器、环流抑制电抗器与高压电机连接，高压电网与高压电机之间连接有电网接入接触器，高压变频器的功率电路受主控制器控制，主控制器与PLC控制器通信，PLC控制器控制输入接触器、输出接触器和电网接入接触器的开合闸，主控制器通过采样装置对高压电机的定子电流、电压采样，其特征在于：工变频运行同步切换方法包括步骤：

1)判断高压电机当前为工频还是变频运行状态；

2)当认定高压电机当前为变频运行状态时，执行变频至工频运行切换的步骤包括：

2-1)主控制器采用无码盘矢量控制算法通过高压变频器控制高压电机，直至高压电机的频率升到设定频率；然后从无码盘矢量控制算法切换为恒压频比控制算法，使高压电机的频率继续上升至高压电网电压的工频频率；

2-2)当高压变频器在高压电网电压的频率下稳定运行后，通过主控制器采样高压电机的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据高压电机的功率因数及高压电网电压的幅值和相位，确定出在变频至工频运行切换过程中，高压变频器输出电压的幅值目标值和相位目标值；

2-3)令高压变频器输出电压的幅值、相位分别达到幅值目标值、相位目标值，以保证流经电网接入接触器的电流为零以及高压变频器的输入、输出电流维持不变，而后令电网接入接触器合闸，逐渐改变高压变频器的输出电压的幅值和相位，使高压变频器输出电压的幅值和相位分别与高压电网电压的幅值、相位相一致，从而使高压变频器的输出电流逐渐转移到电网接入接触器线路上，完成变频至工频运行的切换。

2.如权利要求1所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

当所述高压变频器为运行状态时，直接执行所述步骤2-1)；

当所述高压变频器为待机状态时，所述主控制器先起动所述高压变频器，然后再执行所述步骤2-1)。

3.如权利要求1所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

执行变频至工频运行切换时，所述PLC控制器的处理逻辑为：

当所述电网接入接触器为分闸状态，且所述PLC控制器收到所述主控制器的电网接入接触器合闸允许命令时，所述PLC控制器发出电网接入接触器合闸指令；

当所述PLC控制器确认所述电网接入接触器为合闸状态时，所述PLC控制器向所述主控制器发出急停指令，所述高压变频器急停；

当所述PLC控制器确认所述高压变频器处于不运行状态，且所述电网接入接触器为合闸状态时，所述PLC控制器发出输出接触器分闸指令；

当所述PLC控制器确认所述电网接入接触器为合闸状态，且所述输出接触器为分闸状态时，所述PLC控制器发出输入接触器分闸指令。

4.如权利要求1所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

若所述环流抑制电抗器通过与其并联的隔离接触器而只在变频至工频运行切换时串入，则所述PLC控制器的处理逻辑为：

所述高压变频器在所述主控制器的控制下急停，所述输入接触器和所述输出接触器不分闸，分闸隔离接触器来串入所述环流抑制电抗器，于是延时设定时间后再次起动所述高压变频器；

当变频至工频运行切换完成后，合闸隔离接触器，以将所述环流抑制电抗器旁路。

5.如权利要求1所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

所述工变频运行同步切换方法还包括步骤：

3)当认定所述高压电机当前为工频运行状态时，执行工频至变频运行切换的步骤包括：

3-1)令所述输入接触器合闸，所述主控制器起动所述高压变频器并采用恒压频比控制算法控制所述高压变频器，使所述高压变频器的频率上升至所述高压电网电压的工频频率；

3-2)当所述高压变频器在所述高压电网电压的频率下稳定运行后，通过所述主控制器采样所述高压电机的定子电流、电压计算出高压电机功率和功率因数，从而根据所述高压电机的功率因数及高压电网电压的幅值和相位，确定出在工频至变频运行切换过程中，所述高压变频器输出电压的幅值目标值和相位目标值；

3-3)改变所述高压变频器输出电压的幅值和相位，使所述高压变频器输出电压的幅值和相位分别与所述高压电网电压的幅值、相位相一致，以保证所述高压变频器输出电流为零以及流经所述电网接入接触器的电流维持不变，而后令所述输出接触器合闸，使所述高压变频器的输出电压的幅值和相位分别逐渐改变至幅值目标值和相位目标值，从而使电网接入接触器线路上的电流逐渐转移到高压变频器线路上，完成工频至变频运行的切换，以待所述高压电机变频停机。

6.如权利要求1或5所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

在所述步骤2-2)、所述步骤3-2)中，根据所述高压电机的功率因数以及所述高压电网电压的幅值和相位，来确定所述高压变频器输出电压的幅值目标值和相位目标值包括步骤：

令所述高压变频器输出电压的相位目标值超前所述高压电网电压的相位，以及所述高压变频器输出电压的幅值目标值大于所述高压电网电压的幅值，其中：

所述高压变频器输出电压的幅值目标值M_目标和相位目标值φ_目标分别通过下式求出：

上式中：asin()为反正弦函数，PF_电机为所述高压电机的功率因数，I_变频器为所述高压变频器输出相电流有效值，所述高压变频器输出相电流有效值等于所述高压电机的定子电流有效值，Z_电抗器为所述环流抑制电抗器的等效阻抗值，U_电网为所述高压电网的电压值。

7.如权利要求5所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

执行工频至变频运行切换时，所述PLC控制器的处理逻辑为：

当所述主控制器向所述PLC控制器发出合闸允许指令后，且所述PLC控制器没有收到输出接触器分闸命令时，所述PLC控制器发出输出接触器合闸指令；

当所述PLC控制器确认所述输出接触器为合闸状态时，所述PLC控制器发出电网接入接触器分闸指令。

8.如权利要求5所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

若所述环流抑制电抗器通过与其并联的隔离接触器而只在工频至变频运行切换时串入，则所述PLC控制器的处理逻辑为：

所述电网接入接触器不分闸，分闸隔离接触器来串入所述环流抑制电抗器，并合闸所述输入接触器，而后延时设定时间后起动所述高压变频器；

当工频至变频运行切换完成后，合闸隔离接触器，以将所述环流抑制电抗器旁路。

9.如权利要求1所述的基于高压变频器电机控制系统的工变频运行同步切换方法，其特征在于：

在所述步骤1)中：当所述输入接触器、所述输出接触器为合闸状态，所述电网接入接触器为分闸状态时，认定所述高压电机当前为变频运行状态；当所述电网接入接触器为合闸状态，所述输入接触器、所述输出接触器为分闸状态时，认定所述高压电机当前为工频运行状态。