CN110729925A - 用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法 - Google Patents

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吴勇
罗志贵
苏国友
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Abstract

本发明实施例提供一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，包括：系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。本发明实施例在同步电动机同步变频软启动过程中，可准确判断出同步电动机转子位置，以解决现有机械式位置传感器安装成本高的技术问题；并且可通过调整逆变超前角来提升逆变器的输出功率，增加同步电机启动时的转矩。

Description

用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法
技术领域
本发明涉及控制技术领域，更具体地，涉及一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法。
背景技术
由于大功率同步电机因其功率因数可调，效率高，运行稳定等优点，在工业领域应用越来越广泛。目前大型钢铁厂高炉鼓风机一般由大功率的同步电机动拖动，启动初期电机处于盘车状态，由盘车电机拖动整个机组转动，盘车电机旋转频率一般为0.5Hz。
目前大型同步电动机在同步变频软启动过程中，传统的同步变频软启动装置需要机械式位置传感器得到电机转子位置后控制逆变桥臂的开通状态。逆变桥臂的换相控制决定着变频器的输出转矩，转子位置判断成为了同步电机同步变频软启动的技术关键。由于安装机械式转子位置传感器价格较高，无位置传感器转子位置判断成为当下变频软启动的主流。
启动转矩是电动机启动并旋转的条件，而同步电动机的启动转矩为零，所以不能自行启动。原因是定子绕组接通电源产生旋转磁场，转子绕组通人励磁电流产生静止磁场，两者相互作用时，由于转子的惯性，使之瞬时受拉力，但很快又受斥力。因此，在旋转磁场旋转一周时，转子所受平均转矩为零，故同步电动机不能自行启动。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，该方法包括：系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
根据本发明实施例第二方面，提供了一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制系统，该系统包括：读取模块，用于系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收模块，用于接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；控制模块，用于检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法。
本发明实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，在同步电动机同步变频软启动过程中，可准确判断出同步电动机转子位置，以解决现有机械式位置传感器安装成本高的技术问题；并且可通过调整逆变超前角来提升逆变器的输出功率，增加同步电机启动时的转矩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的高压同步变频软启动装置一次系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的目的是解决同步电机的启动问题以及同步电动机异步启动法电流过大的问题，通过检测电动机的转子位置，控制逆变桥的导通关断，达到顺利换相，启动电机的目的。
为实现上述目的，参见图1，本发明实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，包括：系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
参见图2和图3，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，控制器系统初始化包括：控制器系统的AD、定时器、串口、IO口和SPI的初始化。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，控制器系统初始化之后，还包括：5V转3.3芯片端口初始化，OUT5信号拉高。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程，包括：
接收到启动合闸按钮的指令后，OUT5信号拉低，提供设定脉冲信号；
接收到高压柜断路器合闸反馈信号，进行初始位置角检测；
设置控制参数并写入相应变量后，进行相序检测和初始位置角区间计算；
进行开环方式触发，当触发频率到设定频率时，切换到低速过程；
进行AD采样、18阶滤波和转子位置角判断；
当电机转速达到第一设定转速时，进入高速连续控制阶段，设定时长后进行电流环计算控制；
当电机转速达到第二设定转速时，采用整流、逆变触发不对齐方式控制；
当电机转速达到第三设定转速时，加入转速环；
当电机转速保持在第四设定转速时，若相端电压与网侧电压过零点重合，则提供运行柜合闸信号，OUT5信号拉高，SFC退出。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述设定脉冲信号为500ms脉冲信号，所述设定频率的大小为3HZ，所述第一设定转速为150转/分钟，所述设定时长为2s，所述第二设定转速为600转/分钟，所述第三设定转速为1470转，所述第四设定转速为1495转/分钟。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述相序检测还包括：若相序检测错误则分闸，并上报故障。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述接收到启动合闸按钮的指令之前，还包括：通过触摸屏接收设置的启动参数。
本发明实施例根据电机端电压霍尔传感器采样到的电压信号进行处理，根据三相电压瞬时值判断出实时电机转子位置，控制单元根据电机转子位置输出逆变桥的导通桥臂，从而实现变频软启动的全过程同步跟踪。
本发明实施例提供的方法，在同步电动机同步变频软启动过程中，可准确判断出同步电动机转子位置，解决现有机械式位置传感器安装成本高的技术问题；并且可通过调整逆变超前角来提升逆变器的输出功率，增加同步电机启动时的转矩。
基于上述实施例的内容，本发明实施例提供了一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制系统，该用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制系统用于执行上述方法实施例中的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法。参见图4，该系统包括：读取模块401，用于系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收模块402，用于接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；控制模块403，用于检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
本发明实施例提供了一种电子设备，如图5所示，该设备包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503上并可在处理器501上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，例如包括：系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，例如包括：系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法，其特征在于，包括：
系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；
接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；
检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器系统初始化包括：控制器系统的AD、定时器、串口、IO口和SPI的初始化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器系统初始化之后，还包括：5V转3.3芯片端口初始化，OUT5信号拉高。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程，包括：
接收到启动合闸按钮的指令后，OUT5信号拉低，提供设定脉冲信号；
接收到高压柜断路器合闸反馈信号，进行初始位置角检测；
设置控制参数并写入相应变量后，进行相序检测和初始位置角区间计算；
进行开环方式触发，当触发频率到设定频率时，切换到低速过程；
进行AD采样、18阶滤波和转子位置角判断；
当电机转速达到第一设定转速时，进入高速连续控制阶段，设定时长后进行电流环计算控制；
当电机转速达到第二设定转速时，采用整流、逆变触发不对齐方式控制；
当电机转速达到第三设定转速时，加入转速环；
当电机转速保持在第四设定转速时，若相端电压与网侧电压过零点重合，则提供运行柜合闸信号，OUT5信号拉高，SFC退出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述设定脉冲信号为500ms脉冲信号，所述设定频率的大小为3HZ，所述第一设定转速为150转，所述设定时长为2s，所述第二设定转速为600转，所述第三设定转速为1470转，所述第四设定转速为1495转。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相序检测还包括：若相序检测错误则分闸，并上报故障。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收到启动合闸按钮的指令之前，还包括：通过触摸屏接收设置的启动参数。
8.一种用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制系统，其特征在于，包括：
读取模块，用于系统上电后读取EEPROM数据，控制器系统初始化；
接收模块，用于接收到仪控DCS的启动指令后，高压同步变频软启动装置进入启动过程；
控制模块，用于检测电机的初始转子位置，并根据所述初始转子位置控制逆变桥的导通。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述用于钢铁厂鼓风机高压同步变频软启动装置的控制方法的步骤。
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