CN108880402B - 一种大功率九相电机缺相并网方法 - Google Patents

一种大功率九相电机缺相并网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大功率九相电机缺相并网方法，所述的九相电机采用九相分体式变频器驱动，所述的并网方法包括：确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输入端收到的电压为正序，确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输出电压为正序，运行中的两套功率单元运行至50Hz时进行并网功能使能，当运行中的两套功率单元满足并网条件时，准备并网；并网的时间点控制为：当前运行中的两套功率单元的输入电压In_Uab波形和输出电压波形Out_Uab的过零点基本重合时并网功能开始动作，三套功率单元同时进行旁路，实现并网。当有一相出现故障时，实现变频器拖动电机缺相启动并进行工频并网。节省了成本，减小了并网冲击电流，提高了系统的稳定性和可靠性。

Description

一种大功率九相电机缺相并网方法
技术领域
本发明涉及变频控制技术领域，特别涉及一种大功率九相电机缺相并网方法。
背景技术
现有技术中，变频控制三相电机的特点是追求变频器输出电压为正弦波，导致变频器结构复杂、可靠性低，只要其中一个器件损坏，将导致整个传动系统出现故障，且工频并网电流非常大，约为电机额定电流的5～7倍。
三相变频调速系统只要有一相出现问题，变频系统就无法工作，若还需要采用工频并网，则接触器等其他器件需要的过载能力更高，才能满足工频并网所需适应的大电流，设备的可靠性降低，成本升高。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种大功率九相电机缺相并网方法，当有一相出现故障时，实现变频器拖动电机缺相启动并进行工频并网。节省了成本，减小了并网冲击电流，提高了系统的稳定性和可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种大功率九相电机缺相并网方法，所述的九相电机采用九相分体式变频器驱动，所述的九相分体式变频器包括从电源端依次连接的电源断路器、移相变压器和三组并联的变频功率单元：功率单元一、功率单元二和功率单元三；每组变频功率单元均并联有旁路开关；
所述的并网方法包括如下步骤：
步骤一、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输入端收到的电压为正序，即In-Uab超前In-Ubc 120°、In-Ubc超前In-Uca 120°、In_Uca超前In-Uab 120°；
步骤二、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输出电压为正序，即Out_Uab超前Out-Ubc 120°、Out-Ubc超前Out-Uca 120°、Out-Uca超前Out-Uab 120°；
步骤三、将其中一台功率单元禁止投入，另外两套功率单元进行六相缺相运行；
步骤四、运行中的两套功率单元运行至50Hz时进行并网功能使能，则此两套功率单元均需要满足以下条件：变压器二次侧电压通过锁相环程序判断为正序、功率柜输出电压通过锁相环程序判断为正序、移相变压器二次侧电压与变频器输出电压的有效值和相位以及频率的误差判断全部在允许范围内，则缺相并网功能动作允许；
步骤五、当运行中的两套功率单元满足步骤四所述的并网条件时，准备并网；并网的时间点控制为：当前运行中的两套功率单元的输入电压In_Uab波形和输出电压波形Out_Uab的过零点基本重合时并网功能开始动作，三套功率单元同时进行旁路，实现并网。
所述的移相变压器为一次侧三相10Kv输入、二次侧九相1270V输出。二次侧绕组输出的三组九相电压，第一组+40°/-320°、-80°、-200°，第二组0°、-120°、-240°，第三组+80°/-280°、-40°、-160°。
所述的三组并联的变频功率单元均为三相两电平变频单元，均包括不控整流部分和两电平IGBT逆变部分。
所述的三组并联的变频功率单元的输出电压相位为：功率单元一输出电压相位为0°、-120°、-240°，功率单元二输出电压相位为-40°、-160°、-280°，功率单元三输出电压相位为-80°、-200°、-320°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)电机允许缺相启动运行。
2)并网冲击电流较工频并网大大降低。
3)提高了系统的可靠性、稳定性，并降低了成本。
附图说明
图1为九相分体式变频器驱动九相电机电气结构图；
图2为两电平变频功率单元电气结构图；
图3为功率单元整流前端线电压为正序示范图；
图4为缺相并网动作前相关波形图；
图5为缺相并网动作后相关波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种大功率九相电机缺相并网方法，如图1所示，所述的九相电机采用九相分体式变频器驱动，所述的九相分体式变频器包括从电源端依次连接的电源断路器QF0、移相变压器B1和三组并联的变频功率单元：功率单元一VFD1、功率单元二VFD2和功率单元三VFD3；每组变频功率单元均并联有旁路开关QF1、QF2、QF3；
所述的移相变压器B1为一次侧三相10Kv输入、二次侧九相1270V输出。二次侧绕组输出的三组九相电压，第一组+40°/-320°、-80°、-200°，第二组0°、-120°、-240°，第三组+80°/-280°、-40°、-160°。
如图2所示，所述的三组并联的变频功率单元均为三相两电平变频单元，均包括不控整流部分和两电平IGBT逆变部分。
所述的三组并联的变频功率单元的输出电压相位为：功率单元一输出电压相位为0°、-120°、-240°，功率单元二输出电压相位为-40°、-160°、-280°，功率单元三输出电压相位为-80°、-200°、-320°。
所述的三组并联的变频功率单元还有输入端接触器KM1-KM3和输出端接触器KM4-KM6。
所述的并网方法包括如下步骤：
步骤一、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输入端收到的电压为正序，即In_Uab超前In_Ubc 120°(6.667ms)、In_Ubc超前In_Uca 120°(6.667ms)、In_Uca超前In_Uab 120°(6.667ms)；如图3所示，为输入端电压正序的波形，波形1为In_Uab；波形2为In_Ubc；波形3为In_Uca。
步骤二、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输出电压为正序，即Out_Uab超前Out_Ubc 120°(6.667ms)、Out_Ubc超前Out_Uca 120°(6.667ms)、Out_Uca超前Out_Uab120°(6.667ms)；
步骤三、将其中一台功率单元禁止投入，另外两套功率单元进行六相缺相运行；
以功率单元二缺相为例，功率单元一和功率单元三运行；
步骤四、运行中的两套功率单元(功率单元一和功率单元三)运行至50Hz时进行并网功能使能，则此两套功率单元(功率单元一和功率单元三)均需要满足以下条件：变压器二次侧电压通过锁相环程序判断为正序、功率柜输出电压通过锁相环程序判断为正序、移相变压器二次侧电压与变频器输出电压的有效值和相位以及频率的误差判断全部在允许范围内，则缺相并网功能动作允许；
步骤五、当运行中的两套功率单元(功率单元一和功率单元三)满足步骤四所述的并网条件时，准备并网；并网的时间点控制为：当前运行中的两套功率单元的输入电压In_Uab波形和输出电压波形Out_Uab的过零点基本重合时并网功能开始动作，三套功率单元同时进行旁路，实现并网。
见图4中，曲线4为功率单元一输入电压1-In_Uab波形，曲线5为功率单元一输出电压1-Out_Uab波形，当1-In_Uab与1-Out_Uab的波形同时过零时，进行三套功率单元同时并网。
并网动作前的波形情况见图4：取投入的两台功率柜其中一台观测，波形4为功率单元一的1-In_Uab，波形5为功率单元一1-Out_Uab，两个波形的过零点基本重合时并网功能开始动作。
并网动作后的波形情况见图5：波形6为功率单元一的1-Out_Uab，波形7为功率单元二2-Out_Uab，未投入的功率单元二2-Out_Uab在并网完成前没有波形显示，即功率单元二是起始是缺相状态，并网完成后功率单元二2-Out_Uab出现波形，且功率单元一1-Out_Uab超前功率柜2-Out_Uab 40°。图4与图5的波形代表缺相并网功能成功完成。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种大功率九相电机缺相并网方法，其特征在于，所述的九相电机采用九相分体式变频器驱动，所述的九相分体式变频器包括从电源端依次连接的电源断路器、移相变压器和三组并联的变频功率单元：功率单元一、功率单元二和功率单元三；每组变频功率单元均并联有旁路开关；
所述的并网方法包括如下步骤：
步骤一、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输入端收到的电压为正序，即In-Uab超前In-Ubc 120°、In-Ubc超前In-Uca 120°、In- Uca超前In-Uab 120°；
步骤二、确定功率单元一、功率单元二和功率单元三输出电压为正序，即Out- Uab超前Out-Ubc 120°、Out-Ubc超前Out-Uca 120°、Out-Uca超前Out-Uab 120°；
步骤三、将其中一台功率单元禁止投入，另外两套功率单元进行六相缺相运行；
步骤四、运行中的两套功率单元运行至50Hz时进行并网功能使能，则此两套功率单元均需要满足以下条件：变压器二次侧电压通过锁相环程序判断为正序、功率柜输出电压通过锁相环程序判断为正序、移相变压器二次侧电压与变频器输出电压的有效值和相位以及频率的误差判断全部在允许范围内，则缺相并网功能动作允许；
步骤五、当运行中的两套功率单元满足步骤四所述的并网条件时，准备并网；并网的时间点控制为：当前运行中的两套功率单元的输入电压In- Uab波形和输出电压波形Out-Uab的过零点基本重合时并网功能开始动作，三套功率单元同时进行旁路，实现并网；
所述的移相变压器为一次侧三相10Kv输入、二次侧九相1270V输出，二次侧绕组输出的三组九相电压，第一组+40°/-320°、-80°、-200°，第二组0°、-120°、-240°，第三组+80°/-280°、-40°、-160°。
2.根据权利要求1所述的一种大功率九相电机缺相并网方法，其特征在于，所述的三组并联的变频功率单元均为三相两电平变频单元，均包括不控整流部分和两电平IGBT逆变部分。
3.根据权利要求1所述的一种大功率九相电机缺相并网方法，其特征在于，所述的三组并联的变频功率单元的输出电压相位为：功率单元一输出电压相位为0°、-120°、-240°，功率单元二输出电压相位为-40°、-160°、-280°，功率单元三输出电压相位为-80°、-200°、-320°。
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