CN109217737A - 一种双馈电机的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双馈电机的控制系统及方法，其包括一个共用回路和多个子回路，采用一套控制器控制多台双馈电机的顺序启动和变频控制，多个子回路共用一个共用回路，降低了系统成本。

Description

一种双馈电机的控制系统和方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种双馈电机的控制系统和方法。

背景技术

电动机直接启动带来“启动电流过大、端电压下降、电网负荷波动大”等问题，为了解决上述问题，可以采用软启动、变频启动等措施，同时为了方便调速，通常情况下，会采用变频设备+电机的方法。不管是采用哪种类型的电机，通常的配备都是一台电机配一台变频设备，这样多台电机控制就需要多台变频器，这样就造成系统成本偏高。在某些场合，多台电机，只配备一台变频设备(该变频设备只控制其中的一台电机，以下称为“变频电机系统”)，这样是为了灵活调节系统某个性能参数，例如自来水供水系统，多台电机，配备一台变频电机系统，用来稳定供水的压力，这样的系统，其他电机依旧采用直接启动，仍旧带来以上的问题，在某些情况下，一台变频器控制一台电机实际上造成了资源的浪费。

双馈电机(包括无刷双馈和有刷双馈，不同的是电机的结构，控制部分类似)系统具备低压控制高压、小容量控制大容量的特点，它的变频控制系统也较常规的异步电机变频控制系统更为复杂(增加了串电阻启动装置等)，但是常规的双馈电机变频控制系统也采用一台电机配备一台控制器的方法，系统成本偏高。

单台双馈电机控制系统的构成及控制方法已在一些申请的专利文献中公开，如申请公布号为：CN 106685271 A和CN 108322107 A的专利中，公开了单台双馈电机的变频控制和运行方法，在此不再赘述。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双馈电机的控制系统和方法，其能实现多台双馈电机的控制，系统成本较低。

本发明的解决方案是这样实现的：一种双馈电机的控制系统，包括：

共用回路，与电网相连，包括变流器模块和变流器控制模块，用于对双馈电机实现变频控制；

两个或两个以上的子回路，所述子回路包括双馈电机和子回路控制模块，所述子回路控制模块控制子回路的启停、与共用回路的通断；

所述两个或两个以上的子回路并联后与共用回路串联。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述变流器模块包括网侧变流器、机侧变流器和储能电容，所述储能电容并联在网侧变流器和机侧变流器之间。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述共用回路还包括用于匹配电压等级的变压器，所述变压器设置在电网与网侧变流器之间。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述共用回路还包括第一辅助回路，所述第一辅助回路设置在变压器与网侧变流器之间，第一辅助回路包括保护回路、软启动回路和/或网侧滤波回路。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述共用回路还包括第二辅助回路，所述第二辅助回路设置在机侧变流器与子回路之间，第二辅助回路包括保护回路、机侧滤波回路和/或通断接触器。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述共用回路还包括可变电阻回路，所述可变电阻回路旁边接在共用回路和子回路的连接处，所述可变电阻回路包括可变电阻R和接触器KM1。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述可变电阻R为频敏电阻、水电阻或滑动电阻。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述两个或两个以上的子回路相同。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述子回路还包括接触器KM11、控制绕组短接接触器KM12和功率绕组通断控制开关Q1，当该子回路中双馈电机处于启动阶段或变频运行阶段时，该子回路中接触器KM11吸合，KM12断开，当该子回路中双馈电机处于异步状态稳定运行时，KM11断开，KM12吸合。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种双馈电机的控制方法，包括以下步骤：

S1、通过共用回路启动一个子回路中的双馈电机；

S2、短接启动的双馈电机的控制绕组，同时断开共用回路，使其异步稳态运行；

S3、跳转到步骤S1，直到所有双馈电机都处于异步稳态运行状态。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在本发明提供的实施例中，提出一种双馈电机的控制系统及方法，其包括一个共用回路和多个子回路，采用一套控制器控制多台双馈电机的顺序启动和变频控制，多个子回路共用一个共用回路，降低了系统成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实施方式中双馈电机的控制系统的电路图；

图2为本发明一种实施方式中双馈电机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本发明实施例如下，如图1所示，所述双馈电机的控制系统包括一个共用回路和多个相同的子回路。通常，一个共用回路和一个子回路组成了常规的一台变频设备控制一台双馈电机的方案，以下简称“一拖一”，为现有技术，在此不再赘述。如图1所示，控制模块并未在图中表示。控制模块分为两个部分，其中一个部分为变流器控制部分，通常采用DSP做为主控器件，当然也可以用其他器件作为主控器件，主要控制共用回路，用来对双馈电机实现变频控制，其系统组成和控制思路与常规的双馈电机控制相同，在此不再赘述；另一个部分为子回路控制部分，通常采用PLC做为主控器件，当然也可以用其他器件作为主控器件，主要对子回路之间的逻辑进行控制，如哪个子回路先启动，哪个回路接入变频控制等。

具体的，如图1所示，共用回路部分可以包括：主要由变压器、第一辅助回路、第二辅助回路、变流器模块、可变电阻回路组成。变压器主要用于匹配电压等级，第一辅助回路可以包括保护回路、软启动回路、网侧滤波回路等。第二辅助回路可以包括保护回路、机侧滤波回路、通断接触器等。变流器模块包括网侧变流器、机侧变流器及储能电容等器件。可变电阻回路包括可变电阻R和接触器KM1，可变电阻R可以是频敏电阻、水电阻、滑动电阻等类型。

子回路部分可以包括：包括双馈电机、接触器KM11、控制绕组短接接触器KM12，以及功率绕组通断控制开关Q1。当双馈电机处于启动阶段或变频运行阶段时，接触器KM11吸合，KM12断开，当双馈电机处于异步状态稳定运行时，KM11断开，KM12吸合。

如图2所示，为双馈电机的控制方法的流程示意图。所述双馈电机的控制系统的工作原理具体为，先启动一台双馈电机，启动过程完成之后，短接第一台双馈电机控制绕组，同时断开共用回路，使其异步稳态运行，之后同理启动第二台双馈电机，直至所有的双馈电机都启动运行，最后所有的双馈电机都处于异步稳态运行状态。另外，如果哪台双馈电机需要变频运行，可以将共用回路(变流器)接入这台电机，采用常规双馈电机的控制策略就能够实现变频控制。子回路控制部分的流程，如图2所示，假设系统拥有n台双馈电机，其中变量a、b、c代表编号为第a、b、c台双馈电机。系统分为两种情况：一种情况是共用回路有变流器模块，系统能够实现变频控制，从如图2中可以看出，这类系统具备两种稳态运行状态，稳态运行状态1，全部双馈电机都异步运行，稳态运行状态2，其中一台双馈电机变频运行，其他双馈电机异步运行；另一种情况是共用回路没有变流器模块，只有可变电阻模块，系统只能够依次实现双馈电机的控制绕组侧串电阻启动，此时系统只具备一种稳态运行状态，即稳态运行状态1，全部双馈电机都异步运行。

在本发明提供的实施例中，提出一种双馈电机的控制系统及方法，其包括一个共用回路和多个子回路，采用一套控制器控制多台双馈电机的顺序启动和变频控制，多个子回路共用一个共用回路，降低了系统成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双馈电机的控制系统，其特征在于，包括：

共用回路，与电网相连，包括变流器模块和变流器控制模块，用于对双馈电机实现变频控制；

两个或两个以上的子回路，所述子回路包括双馈电机和子回路控制模块，所述子回路控制模块控制子回路的启停、与共用回路的通断；

所述两个或两个以上的子回路并联后与共用回路串联。

2.根据权利要求1所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述变流器模块包括网侧变流器、机侧变流器和储能电容，所述储能电容并联在网侧变流器和机侧变流器之间。

3.根据权利要求2所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述共用回路还包括用于匹配电压等级的变压器，所述变压器设置在电网与网侧变流器之间。

4.根据权利要3所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述共用回路还包括第一辅助回路，所述第一辅助回路设置在变压器与网侧变流器之间，第一辅助回路包括保护回路、软启动回路和/或网侧滤波回路。

5.根据权利要求4所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述共用回路还包括第二辅助回路，所述第二辅助回路设置在机侧变流器与子回路之间，第二辅助回路包括保护回路、机侧滤波回路和/或通断接触器。

6.根据权利要1至5中任一项所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述共用回路还包括可变电阻回路，所述可变电阻回路旁边接在共用回路和子回路的连接处，所述可变电阻回路包括可变电阻R和接触器KM1。

7.根据权利要求4所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述可变电阻R为频敏电阻、水电阻或滑动电阻。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述两个或两个以上的子回路相同。

9.根据权利要求8所述的双馈电机的控制系统，其特征在于，所述子回路还包括接触器KM11、控制绕组短接接触器KM12和功率绕组通断控制开关Q1，当该子回路中双馈电机处于启动阶段或变频运行阶段时，该子回路中接触器KM11吸合，KM12断开，当该子回路中双馈电机处于异步状态稳定运行时，KM11断开，KM12吸合。

10.一种双馈电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过共用回路启动一个子回路中的双馈电机；

S2、短接启动的双馈电机的控制绕组，同时断开共用回路，使其异步稳态运行；

S3、跳转到步骤S1，直到所有双馈电机都处于异步稳态运行状态。