CN114221368A - 一种应用直流母线的能量回收控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种应用直流母线的能量回收控制系统，包括电压检测模块、电流检测模块、电势检测模块、电压/电流环比较模块、极坐标变换模块、同步坐标变换模块、第一调节模块、第二调节模块、第三调节模块、同步坐标反变换模块、PWM控制模块。本发明基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，各变频装置的直流侧连接起来，将传统靠电阻消耗电能转变成为依靠超级电容吸收存储能量，再经过一定控制维持直流母线电压在正常范围内，实现制动时能量回收、启动是电能释放的目的，达到节能减排的目的。

Description

一种应用直流母线的能量回收控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电网能量回收控制领域，尤其是一种应用直流母线的能量回收 控制系统及方法。
背景技术
自动化行业的仓储物流技术紧随经济发展也日趋成熟，行业应用的广度与 深度不断提高，自动化仓储市场规模在不断的扩大，“检储配”一体化基地将 会有越来越多的自动化立体仓库投入建设并使用。“节能降耗”也开始列入发 展要求，能量回收是实现这一要求的发展方向。
发明内容
针对上述一个或多个问题，本发明提供一种应用直流母线的能量回收控制 方法及系统，将传统靠电阻消耗电能转变成为依靠超级电容吸收存储能量，再 经过一定控制维持直流母线电压在正常范围内，实现制动时能量回收、启动是 电能释放的目的，达到节能减排的目的。
为实现上述目的，本发明选用如下技术方案：一种应用直流母线的能量回 收控制方法，将多个变频装置的直流侧以所述直流母线电性连接，所述控制方 法还包括：
获取所述直流母线电压参数，并通过第一调节模块以得到网侧变频装置的 d轴电流给定值Id给定；
获取电网电压Eabc的相位φ和输出电流的三相瞬时值Iabc，并通过同步坐标 变换模块以得到网侧变频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq；
根据所述d轴电流给定值Id给定和所述d轴电流测量值Id以第二调节模块 调节得到d轴电压给定值Vd给定；
根据所述q轴电流测量值Iq和预设的q轴电流给定值Iq给定以第三调节模 块调节得到q轴电压给定值Vq给定；
将所述d轴电压给定值Vd给定和所述q轴电压给定值Vq给定以及相位φ经过 同步坐标反变换模块输出网侧变频装置输出电压的瞬时给定值Vabc给定以使PWM 控制模块发出控制信号。
优选地，所述方法还包括：
获取所述直流母线电压给定值Vdc给定和电压测量值Vdc及电压控制误差△ Vdc，经过第一调节模块得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定。
优选地，所述方法还包括：
所述相位φ为所述电网电压Eabc通过极坐标变换模块输出，且所述电网电压 Eabc还通过极坐标变换模块输出电压幅值E。
优选地，所述方法还包括：
所述第一调节模块调节输出的d轴电流给定值Id给定和所述d轴电流测量 值Id以及d轴电流控制误差△Id通过第二调节模块调节后将d轴输出电压偏差 给定值△Vd给定和所述电压幅值E相加以得到d轴电压给定值Vd给定。
优选地，所述预设q轴电流给定值Iq给定为Iq给定＝0。
优选地，所述方法还包括：
所述第三调节模块对所述q轴电流测量值Iq和q轴电流给定值Iq给定以及q轴电流控制误差△Iq调节得到q轴电压给定值Vq给定。
另一方面，一种应用直流母线的能量回收控制系统，包括：
电压检测模块，用于获取直流母线电压参数；
电流检测模块，用于获取网侧三相的电流参数；
电势检测模块，用于获取网侧的电网电势参数；
电压/电流环比较模块，用于根据电流参数和/或电压参数进行差值运算以 获得控制误差。
优选地，所述系统还包括：
极坐标变换模块，用于根据所述电势检测模块获取的电网电压Eabc经过坐标 变换以得到所需的相位φ和电压幅值E；
同步坐标变换模块，用于根据所述电流检测模块所获取的输出电流的三相 瞬时值Iabc和所述极坐标变换模块输出的相位φ通过坐标旋转变换得到网侧变 频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq。
优选地，所述系统还包括：
第一调节模块，用于根据所述电压检测模块所获取的直流母线电压给定值 Vdc给定和电压测量值Vdc及电压环比较模块输出的电压控制误差△Vdc进行PI调 节以得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定；
第二调节模块，用于所述第一调节模块输出d轴电流给定值Id给定和所述同 步坐标变换模块输出的d轴电流测量值Id以及电流环比较模块输出的d轴电流 控制误差△Id进行PI调节以得到电压偏差给定值△Vd给定，并与电网电压幅值E 相加得到d轴电压给定值Vd给定；
第三调节模块，用于根据所述同步坐标变换模块输出的q轴电流测量值Iq和预设的q轴电流给定值Iq给定以及电流环比较模块输出的q轴电流控制误差 △Iq进行PI调节以得到q轴电压给定值Vq给定。
优选地，所述系统还包括：
同步坐标反变换模块，用于根据第二调节模块调节输出的d轴电压给定值 Vd给定和第三调节模块调节输出的q轴电压给定值Vq给定以及所述极坐标变换模 块输出相位φ经坐标旋转反变换后得到网侧变频装置输出电压的瞬时给定值 Vabc给定；
PWM控制模块，用于根据所述同步坐标反变换模块输出的输出电压的瞬时给 定值Vabc给定发出控制信号。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制动状 态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，各变频装置 的直流侧连接起来，将传统靠电阻消耗电能转变成为依靠超级电容吸收存储能 量，再经过一定控制维持直流母线电压在正常范围内，实现制动时能量回收、 启动是电能释放的目的，达到节能减排的目的。
附图说明
为了更清楚地说明技术方案，下面将对实施方式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方式，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这 些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了能够清楚、完整地理解技术方案，现结合实施例和附图对本发明进一 步说明，显然，所记载的实施例仅仅是本发明部分实施例，所属领域的技术人 员在没有作出创造性劳动的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。
如图1所示，一种应用直流母线的能量回收控制系统，包括：
第一电压检测模块，用于获取直流母线电压给定值Vdc给定；
第二电压检测模块，用于获取直流母线电压测量值Vdc；
第一电压环比较模块，用于进行差值运算获得电压控制误差△Vdc；
电流检测模块，用于获取输出电流的三相瞬时值Iabc；
电势检测模块，用于获取电网电压Eabc；
极坐标变换模块，用于根据所述电势检测模块获取的电网电压Eabc经过坐标 变换以得到所需的相位φ和电压幅值E；
同步坐标变换模块，用于根据所述电流检测模块所获取的输出电流的三相 瞬时值Iabc和所述极坐标变换模块输出的相位φ通过坐标旋转变换得到网侧变 频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq；
第一电流环比较模块，用于进行差值运算获得d轴电流控制误差△Id；
第二电流环比较模块，用于进行差值运算获得q轴电流控制误差△Iq；
第一调节模块，用于根据所述第一电压检测模块所获取的直流母线电压给 定值Vdc给定和所述第一电压检测模块所获取的电压测量值Vdc及第一电压环比较 模块输出的电压控制误差△Vdc进行PI调节以得到网侧变频装置的d轴电流给 定值Id给定；
第二调节模块，用于所述第一调节模块输出d轴电流给定值Id给定和所述同 步坐标变换模块输出的d轴电流测量值Id以及第一电流环比较模块输出的d轴 电流控制误差△Id进行PI调节以得到电压偏差给定值△Vd给定，并与电网电压幅 值E相加得到d轴电压给定值Vd给定；
第三调节模块，用于根据所述同步坐标变换模块输出的q轴电流测量值Iq和预设的q轴电流给定值Iq给定以及第二电流环比较模块输出的q轴电流控制 误差△Iq进行PI调节以得到q轴电压给定值Vq给定。
同步坐标反变换模块，用于根据第二调节模块调节输出的d轴电压给定值 Vd给定和第三调节模块调节输出的q轴电压给定值Vq给定以及所述极坐标变换模 块输出相位φ经坐标旋转反变换后得到网侧变频装置输出电压的瞬时给定值 Vabc给定；
PWM控制模块，用于根据所述同步坐标反变换模块输出的输出电压的瞬时给 定值Vabc给定发出控制信号。
一种应用直流母线的能量回收控制方法，将多个变频装置的直流侧以所述 直流母线电性连接，所述控制方法还包括：
获取所述直流母线电压给定值Vdc给定和电压测量值Vdc及电压控制误差△ Vdc，经过第一调节模块得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定；
获取电网电压Eabc的相位φ和输出电流的三相瞬时值Iabc，并通过同步坐标 变换模块以得到网侧变频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq；
根据所述d轴电流给定值Id给定和所述d轴电流测量值Id以第二调节模块 调节得到d轴电压给定值Vd给定，所述第一调节模块调节输出的d轴电流给定值 Id给定和所述d轴电流测量值Id以及d轴电流控制误差△Id通过第二调节模块 调节后将d轴输出电压偏差给定值△Vd给定和所述电压幅值E相加以得到d轴电 压给定值Vd给定；
所述第三调节模块对所述q轴电流测量值Iq和q轴电流给定值Iq给定以及 q轴电流控制误差△Iq调节得到q轴电压给定值Vq给定，所述预设q轴电流给定 值Iq给定为Iq给定＝0；
将所述d轴电压给定值Vd给定和所述q轴电压给定值Vq给定以及相位φ经过 同步坐标反变换模块输出网侧变频装置输出电压的瞬时给定值Vabc给定以使PWM 控制模块发出控制信号。
本实施案例基于通用变频装置均采用交－直－交变频方式，当电机处于制 动状态时，其制动能量反馈到直流侧，为了更好的处理反馈制动能量，各变频 装置的直流侧连接起来，将传统靠电阻消耗电能转变成为依靠超级电容吸收存 储能量，再经过一定控制维持直流母线电压在正常范围内，实现制动时能量回 收、启动是电能释放的目的，达到节能减排的目的。
上述披露的仅为本发明优选实施例的一种或多种，用于帮助理解技术方案 的发明构思，并非对本发明作其他形式的限制，所属领域的技术人员依据本发 明所限定特征作出其他等同或惯用手段的置换方案，仍属于本发明所涵盖的范 围。

Claims (10)

1.一种应用直流母线的能量回收控制方法，将多个变频装置的直流侧以所述直流母线电性连接，其特征在于所述控制方法还包括：
获取所述直流母线电压参数，并通过第一调节模块以得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定；
获取电网电压Eabc的相位φ和输出电流的三相瞬时值Iabc，并通过同步坐标变换模块以得到网侧变频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq；
根据所述d轴电流给定值Id给定和所述d轴电流测量值Id以第二调节模块调节得到d轴电压给定值Vd给定；
根据所述q轴电流测量值Iq和预设的q轴电流给定值Iq给定以第三调节模块调节得到q轴电压给定值Vq给定；
将所述d轴电压给定值Vd给定和所述q轴电压给定值Vq给定以及相位φ经过同步坐标反变换模块输出网侧变频装置输出电压的瞬时给定值Vabc给定以使PWM控制模块发出控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种应用直流母线的能量回收控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述直流母线电压给定值Vdc给定和电压测量值Vdc及电压控制误差△Vdc，经过第一调节模块得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定。
3.根据权利要求1所述的一种应用直流母线的能量回收控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述相位φ为所述电网电压Eabc通过极坐标变换模块输出，且所述电网电压Eabc还通过极坐标变换模块输出电压幅值E。
4.根据权利要求1所述的一种应用直流母线的能量回收控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一调节模块调节输出的d轴电流给定值Id给定和所述d轴电流测量值Id以及d轴电流控制误差△Id通过第二调节模块调节后将d轴输出电压偏差给定值△Vd给定和所述电压幅值E相加以得到d轴电压给定值Vd给定。
5.根据权利要求1所述的一种应用直流母线的能量回收控制方法，其特征在于：所述预设q轴电流给定值Iq给定为Iq给定＝0。
6.根据权利要求5所述的一种应用直流母线的能量回收控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第三调节模块对所述q轴电流测量值Iq和q轴电流给定值Iq给定以及q轴电流控制误差△Iq调节得到q轴电压给定值Vq给定。
7.一种应用直流母线的能量回收控制系统，其特征在于包括：
电压检测模块，用于获取直流母线电压参数；
电流检测模块，用于获取网侧三相的电流参数；
电势检测模块，用于获取网侧的电网电势参数；
电压/电流环比较模块，用于根据电流参数和/或电压参数进行差值运算以获得控制误差。
8.根据权利要求7所述的一种应用直流母线的能量回收控制系统，其特征在于还包括：
极坐标变换模块，用于根据所述电势检测模块获取的电网电压Eabc经过坐标变换以得到所需的相位φ和电压幅值E；
同步坐标变换模块，用于根据所述电流检测模块所获取的输出电流的三相瞬时值Iabc和所述极坐标变换模块输出的相位φ通过坐标旋转变换得到网侧变频装置的d轴电流测量值Id和q轴电流测量值Iq。
9.根据权利要求8所述的一种应用直流母线的能量回收控制系统，其特征在于还包括：
第一调节模块，用于根据所述电压检测模块所获取的直流母线电压给定值Vdc给定和电压测量值Vdc及电压环比较模块输出的电压控制误差△Vdc进行PI调节以得到网侧变频装置的d轴电流给定值Id给定；
第二调节模块，用于所述第一调节模块输出d轴电流给定值Id给定和所述同步坐标变换模块输出的d轴电流测量值Id以及电流环比较模块输出的d轴电流控制误差△Id进行PI调节以得到电压偏差给定值△Vd给定，并与电网电压幅值E相加得到d轴电压给定值Vd给定；
第三调节模块，用于根据所述同步坐标变换模块输出的q轴电流测量值Iq和预设的q轴电流给定值Iq给定以及电流环比较模块输出的q轴电流控制误差△Iq进行PI调节以得到q轴电压给定值Vq给定。
10.根据权利要求9所述的一种应用直流母线的能量回收控制系统，其特征在于还包括：
同步坐标反变换模块，用于根据第二调节模块调节输出的d轴电压给定值Vd给定和第三调节模块调节输出的q轴电压给定值Vq给定以及所述极坐标变换模块输出相位φ经坐标旋转反变换后得到网侧变频装置输出电压的瞬时给定值Vabc给定；
PWM控制模块，用于根据所述同步坐标反变换模块输出的输出电压的瞬时给定值Vabc给定发出控制信号。
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