CN110162835B - 基于仿真的高压变频器选型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于仿真的高压变频器选型的方法，高压变频器用于大功率电机负载的启动，方法的步骤包括：构建仿真模型，仿真模型包括异步电机、与异步电机耦接的高压变频器、以及与异步电机耦接的转矩控制器；预设若干组转速‑转矩特性参数；根据转速‑转矩特性参数，高压变频器、转矩控制器依次向异步电机输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟异步电机的启动；获取在异步电机的启动过程中电机启动特性的数据，启动特性的数据至少包括以下参数：异步电机的电压、电流；根据获取到的启动特性的数据，选择相应型号的高压变频器，完成选型。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种基于仿真的高压变频器选型的方法。
背景技术
在现代工业迅猛发展的大环境下，高压变频器在各行各业的应用已经相当普遍；其中，将高压变频器应用在电机启动中，当该电机为一些大型甚至超大型高压电机时，则选择合适的高压变频器就无从下手。现有技术中，对于这些大型甚至超大型高压电机的选择，一般是采用估算电机启动过程中的平均值来进行选型，但是这种选型方式存在以下缺陷：
1、估算的平均值无法真实反应出启动过程中电机输出的电流真实大小；
2、负载启动过程中，随着负载转矩的波动，流经电机的电流峰值可能会超出高压变频器的电流保护值；
3、高压变频器的电压波动会造成启动过程中流经电机的电流发生变化，利用估算平均值无法反应出该启动过程对电机负载的影响；
4、高压变频器选型的不匹配容易导致现场电机启动失败，影响项目进度，还增加了额外的成本投资。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于仿真的高压变频器选型的方法。
为达到以上目的，本发明实施例提供一种基于仿真的高压变频器选型的方法，所述高压变频器用于大功率电机负载的启动，所述方法的步骤包括：
构建仿真模型，所述仿真模型包括异步电机、与所述异步电机耦接的高压变频器、以及与所述异步电机耦接的转矩控制器；其中，所述转矩控制器为异步电机负载；
预设若干组转速-转矩特性参数；
根据所述转速-转矩特性参数，所述高压变频器、所述转矩控制器依次向所述异步电机输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机的启动；
获取在所述异步电机的启动过程中电机启动特性的数据，所述启动特性的数据至少包括以下参数：异步电机的电压、电流；
根据获取到的所述启动特性的数据，选择相应型号的高压变频器，完成选型。
在上述技术方案的基础上，在所述预设若干组转速-转矩特性参数之前，还包括步骤获取转速-转矩特性参数；所述获取转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将实际异步电机负载的转速-转矩特性曲线进行离散化处理，获得实际异步电机负载的若干组转速-转矩特性参数。
在上述技术方案的基础上，所述预设若干组转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将获得的所述若干组转速-转矩特性参数存储于数据库。
在上述技术方案的基础上，所述根据转速-转矩特性参数，所述高压变频器、所述转矩控制器依次向所述异步电机输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机的启动的具体步骤包括：
设定所述异步电机的启动时间；
根据所述仿真模型的应用场景，选择一组转速-转矩特性参数中的转速、转矩。
在上述技术方案的基础上，所述根据获取到的所述启动特性的数据，选择相应型号的高压变频器的具体步骤包括：
根据所述启动特性的数据获得每个参数的最大峰值、有效值；
根据获得的所述异步电机的电压、电流的最大峰值、有效值来选择相应型号的高压变频器。
在上述技术方案的基础上，所述转速控制信号、转矩控制信号为转速-转矩特性参数中的一组转速、转矩。
在上述技术方案的基础上，所述高压变频器为单元级联型高压变频器。
在上述技术方案的基础上，所述启动特性的数据还包括：所述异步电机的转速、所述异步电机负载的转矩。
在上述技术方案的基础上，构建所述仿真模型的平台为MATLAB。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明解决了大型甚至超大型高压电机的难以选择合适的高压变频器的问题，其对高压的异步电机进行建模，将该异步电机负载的转速-转矩特性曲线进行离散化得到转速-转矩特性参数，并根据转速-转矩特性参数中的转速和转矩控制所述异步电机的启动，其模拟电机负载启动条件更加贴近于实际负载要求，以此获取异步电机运转数据的可视图，并依据直观的可视图中的参数进行处理分析，得到与异步电机匹配的最佳高压变频器的型号；所述可视图中的参数来源于异步电机的实时测量，其在仿真环境下代替真实原件进行仿真试验，其设计方法简洁，试验次数可以进行多次且未增加材料成本，节约试验材料，降低试验强度，节省测试费用，且为高压电机的高压变频器选型提供了有效参考。
附图说明
图1为本发明实施例中一种基于大功率异步电机的高压变频器的选择方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种基于大功率异步电机的高压变频器的选择方法的电气图；
图示：1-异步电机，2-高压变频器，3-转矩控制器，4-三相可编程电压源，5-三相断路器，6-数据库，7-电压测量表，8-电流测量表，9-转速-转矩测量表。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。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。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例
本发明实施例提供一种基于仿真的高压变频器选型的方法，所述高压变频器用于大功率电机负载的启动，解决了大型甚至超大型高压电机的难以选择合适的高压变频器的问题。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于仿真的高压变频器选型的方法，所述高压变频器用于大功率电机负载的启动，所述方法的步骤包括：
步骤S1：构建仿真模型，如图2所示，所述仿真模型包括异步电机1、与所述异步电机1耦接的高压变频器2、以及与所述异步电机1耦接的转矩控制器3；其中，所述转矩控制器3为异步电机负载；
在本实施例中，所述仿真模型还包括耦接的三相可编程电压源4和三相断路器5，且所述高压变频器2还与所述三相断路器耦接5。
步骤S2：预设若干组转速-转矩特性参数；
具体地，所述预设若干组转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将获得的所述若干组转速-转矩特性参数存储于数据库6，在本实施例中，所述若干组转速-转矩特性参数存储于外置电子表格中，所述数据库6为所述外置电子表格，其中，存储了所述若干组转速-转矩特性参数的外置电子表格用于为所述高压变频器2、所述转矩控制器3提供输入转速控制信号、转矩控制信号的数值。
步骤S3：根据所述转速-转矩特性参数，所述高压变频器2、所述转矩控制器3依次向所述异步电机1输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机1的启动；
具体地，所述根据转速-转矩特性参数，所述高压变频器2、所述转矩控制器3依次向所述异步电机1输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机1的启动的具体步骤包括：
设定所述异步电机1的启动时间；
根据所述仿真模型的应用场景，选择一组转速-转矩特性参数中的转速、转矩；
更进一步地，所述转速控制信号、转矩控制信号为转速-转矩特性参数中的一组转速、转矩。
步骤S4：获取在所述异步电机的启动过程中电机启动特性的数据，所述启动特性的数据至少包括以下参数：异步电机的电压、电流；
具体地，所述根据获取到的所述启动特性的数据，选择相应型号的高压变频器2的具体步骤包括：
根据所述启动特性的数据获得每个参数的最大峰值、有效值；
根据获得的所述异步电机1的电压、电流的最大峰值、有效值来选择相应型号的高压变频器。
步骤S5：根据获取到的所述启动特性的数据，选择相应型号的高压变频器，完成选型；
在本实施例中，根据监测所述异步电机1获取的所述异步电机1的电压和所述异步电机1的电流的波形图，获得所述异步电机1的电压、所述异步电机1的电流的最大值和有效值，或者是依据电压电流计算功率，根据所述异步电机1的电流、功率，选择相应型号的高压变频器，即完成选型。
作为对本实施例的进一步完善与补充，在所述预设若干组转速-转矩特性参数之前，还包括步骤获取转速-转矩特性参数；所述获取转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将实际异步电机负载的转速-转矩特性曲线进行离散化处理，获得实际异步电机负载的若干组转速-转矩特性参数。
综上所述，所述方法对高压的异步电机进行建模，将实际的异步电机负载的转速-转矩特性参数预先处理，并根据转速-转矩特性参数中的转速和转矩控制所述异步电机的启动，其模拟电机负载启动条件更加贴近于实际负载要求，以此获取异步电机1运转数据的可视图，并依据直观的可视图中的参数进行处理分析，得到与异步电机1匹配的最佳高压变频器的型号；所述可视图中的参数来源于异步电机1的实时测量，其在仿真环境下代替真实原件进行仿真试验，其设计方法简洁，试验次数可以进行多次且未增加材料成本，节约试验材料，降低试验强度，节省测试费用，且为高压电机的高压变频器选型提供了有效参考。
进一步地，所述高压变频器2为单元级联型高压变频器。采用单元级联型高压变频器作为高压电机的软启动装置，来控制高压电机的启动过程，其软启动回路电流小，可以连续启动，能实现同期和锁相两种无扰动的变频切工频方式，对负载系统来说完全无冲击。
进一步地，所述启动特性的数据还包括：所述异步电机1的转速、所述异步电机负载的转矩。测量所述异步电机1的转速、所述异步电机负载的转矩还可以用于获得所述异步电机1的频率和所述异步电机1在启动过程中异步电机负载的实际转矩。所述异步电机1的转速、所述异步电机负载的转矩的数据通过连于所述异步电机1上的转矩、转速测量表来获取。
进一步地，构建所述仿真模型的平台为MATLAB；优选MATLAB软件对所述方法提供一个仿真平台，所述仿真模型中涉及的元器件直接选取，建模快速便利。
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。
在本实施例中，在MATLAB软件中，选择异步电机1、高压变频器2、转矩控制器3、三相可编程电压源4、三相断路器模型5，将所述三相可编程电压源4、三相断路器模型5、高压变频器2、异步电机1依次相连，以及将所述转矩控制器3的输出端连于所述异步电机1上，所述转矩控制器3的输入端连于数据库6，所述异步电机1上还连有用于测量所述异步电机1启动过程中电气参数的电压测量表7、电流测量表8、以及转速-转矩测量表9；其中，所述数据库6为外置电子表格，所述转矩控制器3用于根据存储有实际若干组转速-转矩特性参数的外置电子表格和高压变频器2中的输出转速向所述异步电机1输出转矩；所述实际若干组转速-转矩特性参数来源于需要进行仿真的电机的实际转速-转矩特性曲线。
所述高压变频器2、转矩控制器3根据若干组转速-转矩特性参数向所述异步电机1输入转速和转矩，该转速和转矩能达到让异步电机正常启动即可，观察所述电压测量表7、电流测量表8、以及转速-转矩测量表9测量到的电气参数，根据监测所述异步电机1获取的所述异步电机1的电压和所述异步电机1的电流的波形图，获得所述异步电机1的电压、所述异步电机1的电流的最大值和有效值，或者是依据电压电流计算功率，根据所述异步电机1的电流、功率，选择相应型号的高压变频器，即完成高压变频器相对于高压电机的选型。
本发明不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于仿真的高压变频器选型的方法，所述高压变频器用于大功率电机负载的启动，其特征在于，所述方法的步骤包括：
构建仿真模型，所述仿真模型包括异步电机、与所述异步电机耦接的高压变频器、以及与所述异步电机耦接的转矩控制器；其中，所述转矩控制器为异步电机负载；
预设若干组转速-转矩特性参数；
根据所述转速-转矩特性参数，所述高压变频器、所述转矩控制器依次向所述异步电机输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机的启动；
获取在所述异步电机的启动过程中电机启动特性的数据，所述启动特性的数据包括以下参数：异步电机的电压、电流；
根据所述启动特性的数据获得异步电机的电压、电流的最大峰值、有效值；
根据获得的所述异步电机的电压、电流的最大峰值、有效值选择相应型号的高压变频器。
2.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，在所述预设若干组转速-转矩特性参数之前，还包括步骤获取转速-转矩特性参数；所述获取转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将实际异步电机负载的转速-转矩特性曲线进行离散化处理，获得实际异步电机负载的若干组转速-转矩特性参数。
3.根据权利要求2所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，所述预设若干组转速-转矩特性参数的具体步骤包括：
将获得的所述若干组转速-转矩特性参数存储于数据库。
4.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，所述根据转速-转矩特性参数，所述高压变频器、所述转矩控制器依次向所述异步电机输出转速控制信号、转矩控制信号，模拟所述异步电机的启动的具体步骤包括：
设定所述异步电机的启动时间；
根据所述仿真模型的应用场景，选择一组转速-转矩特性参数中的转速、转矩。
5.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，所述转速控制信号、转矩控制信号为转速-转矩特性参数中的一组转速、转矩。
6.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，所述高压变频器为单元级联型高压变频器。
7.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，所述启动特性的数据还包括：所述异步电机的转速、所述异步电机负载的转矩。
8.根据权利要求1所述的基于仿真的高压变频器选型的方法，其特征在于，构建所述仿真模型的平台为MATLAB。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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