CN107872176B - 一种同步机组启动用静止变频器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同步机组启动用静止变频器的控制方法，其包括静止变频器启动的初始阶段及脉冲换相阶段，对开关器件触发脉冲构建重叠触发脉冲，确保开关器件触发导通，形成电流通路，迅速建立直流母线电流。本发明提供的技术方案可以避免发生因变频器在强迫换相阶段无法建立直流母线电流而导致大型同步机组启动失败的事故；在无需增加硬件成本的条件下，提高了大型同步机组的启动成功率，降低了机组启动失败的风险和启动失败的事故发生率。
Description
技术领域
本发明涉及一种静止变频器的控制方法，具体涉及一种防止同步机组启动失败的静止变频器脉冲触发控制方法。
背景技术
大型交流同步电机因其具有功率因数可调、电机效率高、运行功率在几十至几百兆瓦等优点，所以广泛应用于燃气发电、抽水蓄能、大型油气输送等工业大功率场合。大型同步机组因启动困难引起的大量能源消耗的问题一直广受关注。大型同步电机的启动方式可分为机械式和电气式；机械式启动采用同轴外加启动电机拖动整个机组的方式；电气式启动则采用变频调速方式来实现整个机组的启动。与机械式启动比，电气式启动具有机械应力小，方便一拖多，可满足频繁启动等优点。在高压大功率变频领域，电流源型交-直-交负载换流变频器因其结构简单、容量大、可靠性高、成本低、技术成熟等优点成为大型电气式启动装置的主流技术。
电流源型交-直-交负载换流静止变频器在运行过程中，通过控制晶闸管开关器件的触发脉冲建立直流母线电流。如果直流母线电流建立失败，则变频器无法正常运行，同步机组启动失败。因此，需要提供一种能可靠建立直流母线电流的控制技术，使静止变频器正常运行，克服大型同步机组启动失败的弊端。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种同步机组启动用静止变频器的控制方法该方法在静止变频器启动初始阶段及脉冲换相阶段，通过对开关器件触发脉冲构建重叠触发脉冲，以确保开关器件触发导通，形成电流通路，迅速建立起直流母线电流。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种启动同步机组的静止变频器的控制方法，所述方法包括如下步骤：
A、接收监控系统启动指令的变频器进入启动初始阶段；
B、所述变频器获取并锁定转子初始位置后，并向整流桥和逆变桥所需导通的开关管发出重叠触发脉冲；
C、根据变频器对直流母线是否成功建立电流，确定退出启动初始阶段或持续发出重叠触发脉冲。
所述步骤A中启动初始阶段包括同步机组频率为0Hz的阶段，和变频器即将发出第一组触发脉冲的工作阶段。
所述步骤B中重叠触发脉冲包括即将导通的开关管同时发出相同的触发脉冲。
所述步骤C中根据直流母线电流值是否超过设定值确定直流母线电流的建立是否成功。
如直流母线电流建立成功，变频器进入同步机组运行频率低于5Hz的强迫换相阶段；此时直流母线电流间断电流；进入强迫换相阶段的变频器对整流桥和逆变桥所需导通的开关管发出重叠触发脉冲，重新建立直流母线电流；或
如直流母线电流建立成功且变频器已进入自然换相阶段，清除强迫换相标志位，变频器封锁重叠触发脉冲，发出常规触发脉冲。
所述自然换相阶段为同步机组运行频率高于5Hz时的工作阶段；所述常规触发脉冲包括双窄或单窄触发脉冲。
所述变频器为静止变频器。
所述静止变频器包括依次连接的：整流器、DC电抗器、逆变器和。
所述整流器将恒定的三相交流电变成由相控可控硅控制的直流电。
所述DC电抗器对所述整流器输的直流电流进行平波；
所述逆变器将DC电抗器输出的直流电转换为幅值和频率可变的交流电，所述逆变器通过相控可控硅使发电机加速转动。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供供了一种启动同步机组的静止变频器的控制方法，该方法可以快速触发导通开关器件并形成电流通路，迅速可靠地建立起直流母线电流，避免了因变频器无法建立直流母线电流而导致大型同步机组启动失败的事故的发生；
2、本发明提供一种启动同步机组的静止变频器的控制方法，该方法也避免了因变频器在强迫换相阶段无法建立直流母线电流而导致大型同步机组启动失败的事故的发生；
3、此外，本发明提供的方法，在无需增加硬件成本的条件下，大大提高了大型同步机组的启动成功率，降低了机组启动失败的风险和启动失败的发生率。
附图说明
图1为静止变频器6-6脉波主回路拓扑图；
图2为静止变频器6-6脉波双窄触发脉冲分配图；
图3为静止变频器6-6脉波重叠触发脉冲分配图；
图4为静止变频器12-6脉波主回路拓扑图；
图5为静止变频器12-6脉波双窄触发脉冲分配图；
图6为静止变频器12-6脉波重叠触发脉冲分配图；
图7为同步机组变频启动初始及强迫换相阶段控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，用六-六脉波主回路拓扑图启动大型同步机组，六-六脉波静止变频器启动初始时刻，整流桥和逆变桥需要同时有晶闸管开关器件导通，形成电流通路。如图2所示，大型同步机组启动用六-六脉波静止变频器的常规双窄触发脉冲；按照常规触发(即依次触发)脉冲控制方式，逆变桥侧晶闸管开关器件T21和T26给出相应触发脉冲g21和g26，但此时整流桥侧没有触发脉冲，按此常规触发脉冲控制，在静止变频器启动初始阶段由于不能形成电流通路，因此建立不起直流母线电流，会导致大型同步机组启动失败；
如图3所示，为防止六-六脉波静止变频器直流母线电流建立失败的脉冲触发，在静止变频器启动初始阶段，通过逻辑运算，在整流桥和逆变桥两端同时发出相同的触发脉冲，控制晶闸管开关器件，确保形成电流通路，顺利建立起直流母线电流，提高机组启动成功率。
如图4所示，用十二-六脉波静止变频器的常规双窄触发脉冲启动大型同步机组；同理，在十二-六脉波静止变频器启动初始时刻，整流桥组和逆变桥需要同时有晶闸管开关器件导通，形成电流通路。十二-六脉波相比六-六脉波静止变频器，在启动初始阶段建立直流母线电流需要更多的晶闸管开关器件同时导通，按照常规触发(即依次触发)脉冲控制方式，如图5所示，整流桥1的晶闸管开关器件T21和T26给出相应触发脉冲g21和g26，逆变桥侧晶闸管开关器件T31和T36给出相应触发脉冲g31和g36，但此时整流桥2没有触发脉冲，按此常规触发(即依次触发)脉冲控制方式，在静止变频器启动初始阶段由于不能形成电流通路，因此建立不起直流母线电流，会导致大型同步机组启动失败。
如图6所示，为防止十二-六脉波静止变频器直流母线电流建立失败的脉冲触发，在静止变频器启动初始阶段，通过逻辑运算，在整流侧和逆变侧两端同时发出相同的触发脉冲，控制晶闸管开关器件，确保形成电流通路，顺利建立起直流母线电流，提高机组启动成功率。
如图7所示，大型同步机组变频启动初始至强迫换相阶段控制流程图，变频器的具体控制及步骤：
(1)静止变频器接收到机组启动指令，启动初始阶段标志位置位，进入启动初始阶段并获得转子初始位置信息，在确定当前为启动初始阶段且转子初始位置已锁定后，整流桥和逆变桥两端的触发脉冲相互配合构建重叠触发脉冲，确保相应晶闸管开关器件在触发后能形成直流母线电流所必须的电流通路；如果转子位置还不能锁定，则继续获取转子位置信息，直至转子位置信息正确获取；
(2)整流桥和逆变桥两端相互配合发出重叠触发脉冲后，根据在一持续时间内，直流母线电流值是否大于由机组运行状态决定的值，来判断直流母线电流是否已经建立成功，大于为直流母线电流建立成功，反之，直流母线电流建立不成功；
(3)如果直流母线电流建立成功，则清除启动初始阶段标志位，进入强迫换相阶段，同时置位强迫换相阶段标志位；如果直流母线电流建立不成功，则整流桥和逆变桥两端继续相互配合发出重叠触发脉冲，直到直流母线电流建立成功；
(4)如确定当前已进入强迫换相阶段，则在整流桥和逆变桥两端相互配合发出重叠触发脉冲，然后再执行步骤(5)；反之则直接执行步骤(5)；
(5)判断直流母线电流是否已建立成功且已进入自然换相阶段。根据在一持续时间内，直流母线电流值是否大于由机组运行状态决定的值，来判断直流母线电流是否已经建立成功，大于为直流母线电流建立成功，反之，直流母线电流建立不成功；自然换相工作阶段一般指大型同步机组运行频率高于5Hz时的工作阶段，但不现定于5Hz；
(6)在确定直流母线电流已建立成功且变频器已进入自然换相阶段后，清除强迫换相标志位，整流桥和逆变桥分别配置常规双窄或单窄触发脉冲。
需要声明的是，本发明的发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。在本发明的精神和原理启发下，本领域技术人员可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
Claims (8)
1.一种同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
A、接收监控系统启动指令的变频器进入启动初始阶段；
B、所述变频器获取并锁定转子初始位置后，并向整流桥和逆变桥所需导通的开关管发出重叠触发脉冲；
C、根据变频器对直流母线是否成功建立电流，确定退出启动初始阶段或持续发出重叠触发脉冲；
所述步骤C中根据直流母线电流值是否超过设定值确定直流母线电流的建立是否成功；
如直流母线电流建立成功，变频器进入同步机组运行频率低于5Hz的强迫换相阶段；此时直流母线电流为间断流；进入强迫换相阶段的变频器对整流桥和逆变桥所需导通的开关管发出重叠触发脉冲，重新建立直流母线电流；或如直流母线电流建立成功且变频器已进入自然换相阶段，清除强迫换相标志位，变频器封锁重叠触发脉冲，发出常规触发脉冲。
2.根据权利要求1所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述步骤A中启动初始阶段包括同步机组频率为0Hz的阶段，和变频器即将发出第一组触发脉冲的工作阶段。
3.根据权利要求1所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述步骤B中重叠触发脉冲包括即将导通的开关管同时发出相同的触发脉冲。
4.根据权利要求1所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述自然换相阶段为同步机组运行频率高于5Hz时的工作阶段；所述常规触发脉冲包括双窄或单窄触发脉冲。
5.根据权利要求1所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述变频器为静止变频器。
6.根据权利要求5所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述静止变频器包括依次连接的：整流器、DC电抗器和逆变器。
7.根据权利要求6所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述整流器将恒定的三相交流电变成由相控可控硅控制的直流电。
8.根据权利要求6所述的同步机组启动用静止变频器的控制方法，其特征在于：所述DC电抗器对所述整流器输的直流电流进行平波；
所述逆变器将DC电抗器输出的直流电转换为幅值和频率可变的交流电，所述逆变器通过相控可控硅使发电机加速转动。
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