CN112366985B - 一种高压变频器快速叠频制动控制方法 - Google Patents

一种高压变频器快速叠频制动控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112366985B
CN112366985B CN202011298065.0A CN202011298065A CN112366985B CN 112366985 B CN112366985 B CN 112366985B CN 202011298065 A CN202011298065 A CN 202011298065A CN 112366985 B CN112366985 B CN 112366985B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
frequency
given
value
superposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011298065.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112366985A (zh
Inventor
郝亚川
干永革
姜廷阳
傅永伟
赵聪
杨美霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cisdi Electric Technology Co ltd
Original Assignee
Cisdi Electric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cisdi Electric Technology Co ltd filed Critical Cisdi Electric Technology Co ltd
Priority to CN202011298065.0A priority Critical patent/CN112366985B/zh
Publication of CN112366985A publication Critical patent/CN112366985A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112366985B publication Critical patent/CN112366985B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/36—Arrangements for braking or slowing; Four quadrant control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/03—AC-DC converter stage controlled to provide a defined DC link voltage

Abstract

本发明涉及一种高压变频器快速叠频制动控制方法，属于电力电子与电气传动控制领域。采用的方法为：根据目标转速给定变化量提取减速指令，进行压频曲线调整，电压给定通过斜坡输出实现压频曲线平滑过渡。根据转速给定方向注入250Hz正序或负序电压，采用直流母线电压和电机电流模值双闭环控制，将直流母线电压给定值设置在空载母线电压值和过压保护值之间，和直流母线电压实际值进行PI调节，调节器输出作为叠频电流给定值，再和电机电流模值进行比例调节，调节器输出作为叠频电压给定值。到达目标转速后，调制度平滑过渡至初始压频曲线，制动过程完成。

Description

一种高压变频器快速叠频制动控制方法
技术领域
本发明属于电力电子与电气传动领域，涉及一种高压变频器快速叠频制动控制方法。
背景技术
高压变频器采用H桥功率单元级联拓扑，输出电压范围3kV到10kV，具有输出电压谐波低、控制简单和性价比高等优点，广泛应用于风机、水泵等工艺调速和节能的场合。但高压变频器应用也有局限，拓扑结构决定了其制动性能受很大限制。在矿井提升机、皮带机等对制动性能有较高要求的场合，需要采用四象限高压变频器，存在着系统复杂、故障点多和价格昂贵等问题。为避免使用四象限高压变频器方案，国内外部分厂商尝试采用叠频制动方法改善高压变频器制动性能，使制动时间减少40％，其控制方法多采用定频定幅值开环控制，叠频制动功率不能进行调节，为适应不同工况叠频功率必须远大于机械功率，存在着能耗大和母线电压波动大等缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高压变频器快速叠频制动控制方法。本发明通过对直流母线电压和电机电流模值进行控制，实现了全调速范围叠频制动功率与机械功率的自适应，降低了高压变频器制动能耗和直流母线电压波动。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高压变频器快速叠频制动控制方法，包括以下步骤：
S1：根据转速给定变化提取减速指令；
S2：得到减速指令后，由第一压频曲线调整为第二压频曲线；
S3：根据转速给定方向注入250Hz正序或负序电压，叠频电压幅值给定采用直流母线电压和电机电流模值双闭环控制；
S4：到达目标转速后，由第二压频曲线调整为第一压频曲线，叠频电压输出变为0。
进一步，步骤S1中，所述减速指令Sd根据转速给定变化量进行提取，具体采用如下公式：
Figure BDA0002785986910000021
其中，Δwset为相邻采样周期的转速给定变化量，wset为转速给定值；若Sd等于1，则进行叠频制动；若Sd等于0，则不进行叠频制动。
进一步，步骤S2中，正常运行时高压变频器工作在第一压频曲线，当得到减速指令Sd为1后，由第一频曲线调整为第二压频曲线，在0.7倍额定转速以下第一压频曲线和第二压频曲线重合，在0.7倍额定转速以上第二压频曲线电压输出保持不变；电压经过斜坡函数输出，得到调制度m*和相角度
Figure BDA00027859869100000214
后，经过坐标变化得到三相基波电压给定
Figure BDA00027859869100000215
和
Figure BDA00027859869100000216
实现平滑过渡。
进一步，根据转速给定的方向决定注入的叠频电压相序，如果转速给定为正方向，叠频电压为负序；如果转速给定为反方向，叠频电压为正序，转速给定方向sign(ωset)计算方法如下：
Figure BDA0002785986910000022
sign(ωset)大于0为正方向，小于0为反方向；sign(ωset)大于0时用-250Hz进行积分生成电压角度
Figure BDA0002785986910000023
sign(ωset)小于0时，用250Hz进行积分得到电压角度
Figure BDA0002785986910000024
进一步，步骤S3中，叠频电压的幅值由直流母线电压和电机电流模值双闭环控制，直流母线电压给定设定在空载电压和过压保护值之间，电压调节采用PI调节器，比例系数Kpudc小于0，PI调节器输出下限幅值为0，上限幅值为1.1，PI调节器的输出|I*|作为电流环给定。
进一步，步骤S3中，电流环采用P调节器，比例系数KpI大于0，P调节器输出Δm作为叠频电压模值给定，下限幅为0，上限幅为0.3；得到Δm和
Figure BDA0002785986910000025
后，经过坐标变化得到三相叠频电压给定
Figure BDA0002785986910000026
和
Figure BDA0002785986910000027
叠频电压输出
Figure BDA0002785986910000028
和
Figure BDA0002785986910000029
加上基波电压输出
Figure BDA00027859869100000210
和
Figure BDA00027859869100000211
作为总的电压输出
Figure BDA00027859869100000212
和
Figure BDA00027859869100000213
进一步，步骤S4中，当目标转速到达后，Sd等于0，由第二压频曲线平滑过渡至第一压频曲线，叠频电压输出变为0，制动过程结束。
本发明的有益效果在于：本发明能够有效对叠频制动功率进行自动调节，实现叠频制动功率与机械功率自适应，最大限度减少了降速时间。同时，与现有技术相比，降低了总的制动能耗和母线电压波动。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为快速叠频制动整体控制框图；
图2为压频曲线1和压频曲线2框图；
图3为直流母线电压调节器框图；
图4为电机电流模值调节器框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
整体控制框图如图1所示，系统采用标幺值运算，具体实施步骤如下：
S1:提取减速指令
如果Sd等于1，进行叠频制动。如果Sd等于0，不进行叠频制动。Sd的提取方法如下：
Figure BDA0002785986910000041
其中，Δwset为相邻采样周期的转速给定变化量，wset为转速给定值。
S2:压频曲线调整
得到减速指令后(Sd等于1)，压频曲线由曲线1调整为曲线2。压频曲线1和2如图2所示，0.7倍额定转速以下曲线1和曲线2重合，0.7倍额定转速以上曲线2电压输出保持不变。为实现平滑过渡，电压经过斜坡函数输出。得到调制度m*和相角度
Figure BDA0002785986910000042
后，经过坐标变化得到三相基波电压给定
Figure BDA0002785986910000043
和
Figure BDA0002785986910000044
S3:叠频制动控制
叠频电压的相序由转速给定方向sign(ωset)决定，如果sign(ωset)大于0，用-250Hz进行积分生成电压角度
Figure BDA0002785986910000045
如果sign(ωset)小于0，用250Hz进行积分得到电压角度
Figure BDA0002785986910000046
sign(ωset)计算方法如下：
Figure BDA0002785986910000047
叠频电压的幅值由直流母线电压和电机电流模值双闭环控制。
直流母线电压调节器框图如图3所示。Udcset为直流母线电压给定，应设定在空载电压和过压保护值之间。电压调节采用PI调节器，比例系数Kpudc小于0，调节器输出下限幅值为0，上限幅值为1.1，调节器输出|I*|作为电流环给定。
电机电流模值调节器框图如图4所示，采用比例调节器，比例系数KpI大于0，调节器输出Δm作为叠频电压模值给定，下限幅为0，上限幅为0.3。得到Δm和
Figure BDA0002785986910000048
后，经过坐标变化得到三相叠频电压给定
Figure BDA0002785986910000049
和
Figure BDA00027859869100000410
叠频电压输出
Figure BDA00027859869100000411
和
Figure BDA00027859869100000412
加上基波电压输出
Figure BDA00027859869100000413
和
Figure BDA00027859869100000414
作为总的电压输出
Figure BDA00027859869100000415
和
Figure BDA00027859869100000416
S4:制动结束
当目标转速到达后，Sd等于0，压频曲线由曲线2平滑过渡至曲线1，叠频电压输出变为0，制动过程结束。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高压变频器快速叠频制动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据转速给定变化提取减速指令；
S2：得到减速指令后，由第一压频曲线调整为第二压频曲线；正常运行时高压变频器工作在第一压频曲线，当得到减速指令Sd为1后，由第一压 频曲线调整为第二压频曲线，在0.7倍额定转速以下第一压频曲线和第二压频曲线重合，在0.7倍额定转速以上第二压频曲线电压输出保持不变；电压经过斜坡函数输出，得到调制度m*和相角度
Figure FDA0003897617980000011
后，经过坐标变化得到三相基波电压给定
Figure FDA0003897617980000012
和
Figure FDA0003897617980000013
实现平滑过渡；
S3：根据转速给定方向注入5倍基波频率正序或负序电压，叠频电压幅值给定采用直流母线电压和电机电流模值双闭环控制；根据转速给定的方向决定注入的叠频电压相序，如果转速给定为正方向，叠频电压为负序；如果转速给定为反方向，叠频电压为正序，转速给定方向sign(ωset)计算方法如下：
Figure FDA0003897617980000014
sign(ωset)大于0为正方向，小于0为反方向；sign(ωset)大于0时用-250Hz进行积分生成电压角度
Figure FDA0003897617980000015
sign(ωset)小于0时，用250Hz进行积分得到电压角度
Figure FDA0003897617980000016
叠频电压的幅值由直流母线电压和电机电流模值双闭环控制，直流母线电压给定设定在空载电压和过压保护值之间，电压调节采用PI调节器，比例系数Kpudc小于0，PI调节器输出下限幅值为0，上限幅值为1.1，PI调节器的输出|I*|作为电流环给定；
电流环采用P调节器，比例系数KpI大于0，P调节器输出Δm作为叠频电压模值给定，下限幅为0，上限幅为0.3；得到Δm和
Figure FDA0003897617980000017
后，经过坐标变化得到三相叠频电压给定
Figure FDA0003897617980000018
和
Figure FDA0003897617980000019
叠频电压输出
Figure FDA00038976179800000110
和
Figure FDA00038976179800000111
加上基波电压输出
Figure FDA00038976179800000112
和
Figure FDA00038976179800000113
作为总的电压输出
Figure FDA00038976179800000114
和
Figure FDA00038976179800000115
S4：到达目标转速后，由第二压频曲线调整为第一压频曲线，叠频电压输出变为0。
2.根据权利要求1所述的高压变频器快速叠频制动控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述减速指令Sd根据转速给定变化量进行提取，具体采用如下公式：
Figure FDA00038976179800000116
其中，Δwset为相邻采样周期的转速给定变化量，wset为转速给定值；若Sd等于1，则进行叠频制动；若Sd等于0，则不进行叠频制动。
3.根据权利要求1所述的高压变频器快速叠频制动控制方法，其特征在于：步骤S4中，当目标转速到达后，Sd等于0，由第二压频曲线平滑过渡至第一压频曲线，叠频电压输出变为0，制动过程结束。
CN202011298065.0A 2020-11-18 2020-11-18 一种高压变频器快速叠频制动控制方法 Active CN112366985B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011298065.0A CN112366985B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种高压变频器快速叠频制动控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011298065.0A CN112366985B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种高压变频器快速叠频制动控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112366985A CN112366985A (zh) 2021-02-12
CN112366985B true CN112366985B (zh) 2022-11-25

Family

ID=74533752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011298065.0A Active CN112366985B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种高压变频器快速叠频制动控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112366985B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6262555B1 (en) * 1998-10-02 2001-07-17 Robicon Corporation Apparatus and method to generate braking torque in an AC drive
EP1077527B1 (en) * 1999-08-18 2002-05-29 Holtz, Joachim, Prof. Dr. Ing. Method of braking a vector controlled induction machine, control device for carrying out the method and storage medium
JP4524855B2 (ja) * 2000-05-22 2010-08-18 株式会社安川電機 Ｐｗｍ制御インバータ
CN101340164B (zh) * 2008-05-06 2010-07-28 镇江华东电力设备制造厂 高压变频器能量回馈制动装置
CN107947645B (zh) * 2017-11-29 2021-03-05 苏州汇川技术有限公司 高压变频器快速制动系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112366985A (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4898230B2 (ja) 風力発電システムの運転制御方法及びその装置
CN102332727B (zh) 一种利用直流侧飞轮储能单元平滑永磁直驱风力发电系统输出有功功率的方法
CN111628660B (zh) 压缩机变频调速系统及直流母线电压的控制方法
CN105591584B (zh) 一种空调风机控制方法及装置
CN107528511B (zh) 一种风力发电机恒功率控制方法与装置
CN102412778A (zh) 全速度域转矩最大化的感应电机矢量控制电流分配方法
CN109217757A (zh) 无电解电容永磁同步电机驱动系统弱磁控制方法
Cho et al. Development and experimental verification of counter-rotating dual rotor/dual generator wind turbine: Generating, yawing and furling
CN109861286A (zh) 一种海上风力发电机组黑启动过程控制方法
CN109039180B (zh) 双馈感应发电机并网过程的分数阶控制方法
CN105099320B (zh) 永磁直驱风力发电机输出有功功率控制方法及装置
CN112366985B (zh) 一种高压变频器快速叠频制动控制方法
CN207117518U (zh) 基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统
CN112186814B (zh) 一种双馈风机有功功率输出速降控制系统及方法
CN105305918B (zh) 一种双馈电机的他控式控制方法及其双馈电机系统
CN109386427B (zh) 考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法
CN113162494B (zh) 一种无刷双馈感应发电机效率优化控制方法及系统
CN108233794B (zh) 负载换流逆变器驱动电励磁同步电机的快速停车方法
Serhoud et al. Maximal wind energy tracing of brushless doubly-fed generator under flux oriented vector control
CN203933491U (zh) 一种两象限运行绕线式电机转子侧单元并联分流传动系统
Mossa Field orientation control of a wind driven dfig connected to the grid
CN110707975A (zh) 一种多相带悬浮电容电机驱动拓扑的控制方法
CN104654643A (zh) 空调系统
Men et al. Implementation of a motor control system for electric bus based on DSP
CN113437916B (zh) 一种双馈异步电动机控制系统的起动方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant