CN115425829A - 一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，变频器控制电机转速过程中，由于各种外部原因，导致供电电压短时间出现偏低现象，如有这种情况，通过修改变频器的控制参数，选择直流母线欠压调节器的工作方式，包括允许时间控制方式和欠压调节器不受最大时间限制控制方式。本发明目的在于保证控制给粉机变频器长期运行，确保机组可靠运行。供电电压短时较低时变频器可能出现跳闸。当供电电压出现短时间较低时，变频器通过自身控制方式，调整变频器的运行方式，维持直流母线电压在规定的范围内，不发生跳闸，躲过短时间供电电压偏低的情况。当电压恢复正常后，能够迅速按照给定的指令运行，进而保证机组安全稳定运行。

Description

一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法。

背景技术

对于采用钢球磨的机组制粉系统，原煤进入磨煤机磨制后，通过一次风送到粉仓。锅炉用粉通过变频器调整粉仓下部的给粉机转速，调整给粉量，通过一次风经粉管送到锅炉。如发生短时供电压发生摆动，相应给粉机发生跳闸，影响机组安全稳定运行。如何控制给粉机变频器，确保給粉机控制变频器在短时供电电压偏低的情况下能够躲过这种情况，不发生变频器跳闸。

由于我厂DCS系统采集380VAC的数据较少，并且DCS系统扫描时间为250ms,有可能无法采集到当时电压短时间的变化，无法确认是否是电源电压波动影响到变频器跳闸。查阅变频器内部跳闸记录，均显示电压低该变频器跳闸。机组停机后，给粉机变频器均停电，此时变频器均发出直流母线前压低跳闸信号，所以说，通过变频器的跳闸记录无法确认变频器跳闸的原因。变频器控制电机转速过程中，由于各种外部原因，导致供电电压短时间出现偏低现象，通过变频器自动调整输出频率，导致电机转速高于变频器输出的指令，此时，电机相当于一个发电机，提供电源给变频器直流母线段，维持直流母线段电压在规定的跳闸电压之上，维持电机保持最低转速，维持一次风最低送粉量，变频器不跳闸，躲过这个较低电压后，供电电压恢复正常，能够迅速按照要求的指令对电机进行控制，进而减少对机组安全稳定运行的影响。如果供电电压继续较低，如果变频器转速等于或低于变频器输出的最小指令，此时，变频器继续控制电机维持较低转速，会导致直流母线电压持续降低，直至跳闸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，避免变频器设备跳闸，影响机组安全稳定运行，避免机组异常运行，进而提高整台机组运行的可靠性。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，包括如下步骤：

变频器控制电机转速过程中，由于各种外部原因，导致供电电压短时间出现偏低现象，如有这种情况，通过修改变频器的控制参数，选择直流母线欠压调节器的工作方式，包括允许时间控制方式和欠压调节器不受最大时间限制控制方式。

进一步地，允许时间控制方式：

直流母线欠压调节器最大工作时间限制为500ms，通过调整变频器输出指令，使电机转速高于变频器输出指令所对应的电机同步转速，此时，电机相当于一个发电机，提供电源给变频器直流母线段，维持直流母线段电压在规定的跳闸电压之上，维持电机保持最低转速，维持一次风最低送粉量。

进一步地，允许时间控制方式的过程不超过500ms,变频器不跳闸，躲过这个较低电压后，供电电压恢复正常，能够迅速按照要求的指令对电机进行控制。

进一步地，如超过500ms后，直流母线欠压调节器不再进行调节，直至欠压跳闸或正常运行。

进一步地，欠压调节器不受最大时间限制控制方式：

直流母线欠压调节器在欠压条件下，一直进行欠压调解工作，直至欠压保护动作位置。

进一步地，欠压调节器不受最大时间限制控制方式进行欠压调节到直至无法维持直流母线最低电压为止，对防止变频器跳闸有最大的保护时间，进而减少对机组安全稳定运行的影响。

进一步地，欠压调节器不受最大时间限制控制方式中，如供电电压继续较低，如果电机转速等于或低于变频器输出的最小指令所对应电机同步转速，此时，变频器继续控制电机维持较低转速，会导致直流母线持续降低，直至跳闸。

进一步地，欠压调节器不受最大时间限制控制方式中，变频器迅速降低变频器的输出频率和电压，此时电机转速高于变频器输出的频率，此时电机相当于发电机，通过直-交变换回路中的二极管反过来给变频器送电，维持直流母线电压在规定的范围内。

进一步地，欠压调节器不受最大时间限制控制方式过程在0～1秒的范围内，超过这个时间，直流母线电压降低到跳闸电压后直接跳闸，保护设备。

进一步地，变频器在供电电压低于85％时，变频器启动欠压调节功能，通过快速降低变频器的输出指令，电机由于惯性，使电机的转速超过变频器输出指令中频率对应的电机同步转速，使电机短时间成为一个发电机，向变频器供电，此时变频器接受这些反馈能量，维持直流母线电压，确保控制直流母线电压在规定的范围内，确保控制可靠。

本发明技术方案的目的在于保证控制给粉机变频器长期运行，确保机组可靠运行。供电电压短时较低时变频器可能出现跳闸。如有这种情况，通过选择变频器的相应的控制参数，当供电电压出现短时间较低时，变频器通过自身控制方式，调整变频器的运行方式，维持直流母线电压在规定的范围内，不发生跳闸，躲过短时间供电电压偏低的情况。当电压恢复正常后，能够迅速按照给定的指令运行，向锅炉提供煤粉，维持锅炉正常运行，进而保证机组安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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为本发明的结构原理示意图；

图2为本发明图1中二极管整流装置的结构原理示意图；

图3为本发明图1中逆变装置的结构原理示意图；

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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。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。

实施例1

如图1-图3所示：

一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，通过变频器调整给粉机转速调整给粉量，通过一次风量经粉管送到锅炉，实现对锅炉燃烧的控制。使用ABB公司的型号为ACS510变频器。变频器控制电机转速过程中，由于各种外部原因，导致供电电压短时间出现偏低现象，此时，通过变频器的控制参数，选择直流母线欠压调节器的工作方式，有三种方式：

0)欠压调节器不工作。选择该项，直流母线欠压调节器不工作，有多少能量输出多少，直至欠压保护动作。

1)允许时间：选择该项，直流母线欠压调节器最大工作时间限制为500ms。通过调整变频器输出指令，使电机转速高于变频器的输出指令，此时，电机相当于一个发电机，提供电源给变频器直流母线段，维持直流母线段电压在规定的跳闸电压之上，维持电机保持最低转速，维持一次风最低送粉量，这个过程不超过500ms,变频器不跳闸，躲过这个较低电压后，供电电压恢复正常，能够迅速按照要求的指令对电机进行控制。如果超过500ms后，直流母线欠压调节器不再进行调节，按照选项0)进行控制，直至欠压跳闸或正常运行。

2)欠压调节器不受最大时间限制：选择该项，直流母线欠压调节器在欠压条件下，一直进行欠压调解工作，直至欠压保护动作位置。通过比较，对欠压保护最好的选项应该是2)。因为该项进行欠压调节到直至无法维持直流母线最低电压为止。对防止变频器跳闸有最大的保护时间。进而减少对机组安全稳定运行的影响。如果供电电压继续较低，如果电机转速等于或低于变频器输出的最小指令所对应的电机同步转速，此时，变频器继续控制电机维持较低转速，会导致直流母线持续降低，直至跳闸。

本发明方法仅涉及到供电电压短时偏低，经过短暂的低电压后，供电电压恢复正常，确保变频器控制电机稳定运行。为此，我们选择2)，这种情况下，可以确保变频器最大的供电电压偏低时间而不跳闸，进而能够尽可能的维持设备运行。

重点说明的是：当供电电压电压较低时，产生的直流母线电压较低，在低到一定电压范围内，如果选择欠压调节器选项2)，此时，应当启动欠压调节功能，此时变频器迅速降低变频器的输出频率和电压，此时电机转速高于变频器输出的频率，此时电机相当于发电机，通过直-交变换回路中的二极管反过来给变频器送电，维持直流母线电压在规定的范围内。这个过程大约在0～1秒的范围内，超过这个时间，直流母线电压降低到跳闸电压后直接跳闸，保护设备。如果不选择欠压调节，此时直流母线电压快速下降，直至跳闸。这两种选择方式形成时间差是防止变频器跳闸最大时间，这完全取决于变频器的性能和电机的惯性。惯性越大，形成反送电的能力越强，维持直流母线电压的能力越强，保持不跳闸的时间越长，对变频器维持不跳闸的时间越长，有利于躲过短时低电压供电情况，维持设备稳定运行，进而维持机组安全稳定运行。

变频器主要组成说明如下：

(1)交-直变换：交流电经整流后，变成直流电。由于为二极管进行整流，二极管不能对入口电流进行控制，完全取决于入口和出口电压的平衡来控制的。

(2)直流母线电压：Uv,代表直流母线电压。直流母线欠压调节器实际上就是维持这个电压不低于变频器跳闸的最低电压。

(3)能耗回路：如果直流母线电压过高，维持直流母线电压的电容耐压程度不能超过一定值，超过该值，电容易损坏。这个能耗回路就是维持直流母线电压不超过一定值的手段之一，超过某一值后，通过该控制回路消耗掉一部分能量，确保直流母线电压不超标。

(4)直-交变换：把Uv电压直流电转换为输出频率/电压可变的交流电，进而实现对电机转速的控制。

本发明通过变频器的控制原理，交-直整流阶段一般采用二极管完成，由于二极管的单向性，确保电流只能维持变频器的直流母线电压，不能把直流母线电流反送电网。在直-交变换阶段，一般情况下是变频器向电机供交流电。当变频器启动欠压调节功能时，变频器的输出频率会迅速降低，此时供电电压也会降低，此时电机由于惯性继续高速运转，此时电机转速高于变频器的输出频率所对应的电机同步转速，此时电机相当于一个发电机，对变频器通过直-交回路中的二极管反送电导致直流母线上，维持直流母线电压在规定的工作范围内，避免变频器因欠压跳闸。本发明主要利用变频器欠压调节器选择功能，选择欠压调节功能，当变频器供电电压偏低时启动直流母线欠压调节器，利用变频器的特性实现欠压调节功能，用以维持直流母线电压在规定的工作范围内，避免因直流母线电压低而跳闸，避免机组设备异常运行，提高机组设备运行的稳定性。

变频器的供电电压有多种类型，较为常见的为供电电压为380VAC变频器。ABB公司变频器ACS510正常情况下，在供电电压大于额定电压85％时，变频器可以正常工作。如果供电电压低于85％，如果控制变频器控制参数选择欠压调节，此时，变频器启动欠压调节功能，通过快速降低变频器的输出指令，电机由于惯性，使电机的转速超过变频器输出指令中频率对应的电机同步转速，使电机短时间成为一个发电机，向变频器供电，此时变频器接受这些反馈能量，维持直流母线电压，确保控制直流母线电压在规定的范围内，确保控制可靠。这个过程很短，大约在0～1S左右，超过这个时间段，电机不能总维持转速超过变频器输出指令，转速不断的下降，直至转速等于或小于变频器输出指令中频率对应的电机同步转速，此时不能反送电，需要消耗直流母线电压，如果供电电压不能快速恢复正常，直流母线电压会快速降低，导致因直流母线电压低变频器跳闸。如果不选择欠压调节功能，变频器依然会按照给定输出指令控制电机，由于供电电压供给的能量不足，又没有其他的能量提供，会导致变频器直流母线电压快速降低，直至跳闸。

如图1所示，二极管整流装置就是采用二极管单向导电特性，实现把交流电整流成直流电。三相电经过二级管整流，形成电压为U的直流线段，即直流母线段。直流母线段处增加两个电容C1\C2，用来消除电压脉动的功能。

如图2所示，VD1～VD6是单向二极管，实现交流电转换为直流电二极管。

如图3所示，直流母线段后连接的为逆变装置，该装置采用IGBT电子管，用来把直流电转为交流电的装置。图3中，VD7～VD12是二极管，具有保护功能，同时是实现电机向变频器反送电的装置。V1～V6是IGBT电子管，是实现直流电变为交流电的装置。U、V、W是变频器输出的三相，无论电机采用星型连接还是角型连接，均接在这三根线上即可。

如果直流母线欠压调节器选择0)，出现欠压情况后，电机依然保持原有的转速运行，会导致变频器直流母线电压快速降低到欠压跳闸的电压，会导致变频器跳闸。如果直流母线欠压调节器选择2)，如果欠压情况出现，会快速调整电机转速，以便维持直流母线电压在要求的范围之内，直至无法维持才能跳闸，为给粉机跳闸提供一段维持时间，尽可能的减少给粉机变频器跳闸，提高给粉机运行的可靠性，进而保证机组运行的稳定性。

本发明的目的在于保证控制给粉机变频器长期运行，确保机组可靠运行。供电电压短时较低时变频器可能出现跳闸。我们通过选择变频器的相应的控制参数，当供电电压出现短时间较低时，变频器通过自身控制方式，调整变频器的运行方式，维持直流母线电压在规定的范围内，不发生跳闸，躲过短时间供电电压偏低的情况。当电压恢复正常后，能够迅速按照给定的指令运行，向锅炉提供煤粉，维持锅炉正常运行，进而保证机组安全稳定运行。

本发明通过分析变频器的工作原理，找到变频器供电电压短时偏低时如何防止变频器直流母线电压低跳闸的情况。即当变频器检测到供电电压偏低时，随机启动直流母线欠压调整功能，按照控制参数2006选择的控制方式，启动变频器直流母线电压欠压时的调整功能，用以维持直流母线电压在规定的工作范围内，避免变频器设备跳闸，影响机组安全稳定运行，避免机组异常运行，进而提高整台机组运行的可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，包括如下步骤：

变频器控制电机转速过程中，如供电电压短时间出现偏低现象，可通过修改变频器的控制参数，选择直流母线欠压调节器的工作方式，包括允许时间控制方式和欠压调节器不受最大时间限制控制方式。

2.根据权利要求1所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，允许时间控制方式：

直流母线欠压调节器最大工作时间限制为500ms，通过调整变频器输出指令，使电机转速高于变频器输出指令所对应的电机同步转速，此时，电机相当于一个发电机，提供电源给变频器直流母线段，维持直流母线段电压在规定的跳闸电压之上，维持电机保持最低转速，维持一次风最低送粉量。

3.根据权利要求2所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，允许时间控制方式的过程不超过500ms,变频器不跳闸，躲过这个较低电压后，供电电压恢复正常，能够迅速按照要求的指令对电机进行控制。

4.根据权利要求3所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，如超过500ms后，直流母线欠压调节器不再进行调节，直至欠压跳闸或正常运行。

5.根据权利要求1所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，欠压调节器不受最大时间限制控制方式：

直流母线欠压调节器在欠压条件下，一直进行欠压调解工作，直至欠压保护动作位置。

6.根据权利要求5所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，欠压调节器不受最大时间限制控制方式进行欠压调节到直至无法维持直流母线最低电压为止，对防止变频器跳闸有最大的保护时间，进而减少对机组安全稳定运行的影响。

7.根据权利要求6所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，欠压调节器不受最大时间限制控制方式中，如供电电压继续较低，如果电机转速等于或低于变频器输出的最小指令所对应电机同步转速，此时，变频器继续控制电机维持较低转速，会导致直流母线持续降低，直至跳闸。

8.根据权利要求5所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，欠压调节器不受最大时间限制控制方式中，变频器迅速降低变频器的输出频率和电压，此时电机转速高于变频器输出的频率，此时电机相当于发电机，通过直-交变换回路中的二极管反过来给变频器送电，维持直流母线电压在规定的范围内。

9.根据权利要求5所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，欠压调节器不受最大时间限制控制方式过程在0～1秒的范围内，超过这个时间，直流母线电压降低到跳闸电压后直接跳闸，保护设备。

10.根据权利要求1所述的防止控制电机变频器供电电压短时偏低跳闸的方法，其特征在于，变频器在供电电压低于85％时，变频器启动欠压调节功能，通过快速降低变频器的输出指令，电机由于惯性，使电机的转速超过变频器输出指令中频率对应的电机同步转速，使电机短时间成为一个发电机，向变频器供电，此时变频器接受这些反馈能量，维持直流母线电压，确保控制直流母线电压在规定的范围内，确保控制可靠。

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