靜止變頻器功率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及靜止變頻器拖動發電機組啟動過程中的靜止變頻器功率控制方法。
【背景技術】
[0002] 如圖1所示，靜止變頻器拖動發電機組啟動過程中，當機組轉速超過設計的基值， 系統將進入弱磁區，靜止變頻器系統進入功率控制模式。
[0003] 在需要長時間連續運行的場合，在系統輸出功率一定的前提下，為了充分利用靜 止變頻器的一次電壓設計裕量，可適當抬高機端電壓參考值，提高機側直流電壓udl，進而可 降低靜止變頻器的直流電流。這不僅能減少一次回路的功率損耗，還利于晶閘管換相，對系 統的安全可靠運行有意義。
[0004] 然而，考慮到系統中壓電源的幅值存在波動，如果機側直流電壓udl高于網側直流 電壓U&，會影響系統的功率傳輸與安全運行。因此，在提升機端電壓的同時，需要考慮靜止 變頻器機橋與網橋的協調控制，防止網橋觸發角度限幅，導致回路電流失控。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是：通過引入靜止變頻器的網橋觸發角余弦值閉環控制，實現一種 機網協調的抗中壓電源波動功率優化控制。
[0006] 本發明采取的技術方案是：靜止變頻器功率控制方法，其特征是：當靜止變頻器 工作在弱磁區域時，引入以網橋觸發角余弦值為控制目標的輔助控制環，控制目標定值整 定，并將其輸出疊加于機端電壓參考值。
[0007] 進一步的，當在靜止變頻器系統進入弱磁工作區以后，啟動輔助控制環，對網橋觸 發角度的余弦值隊進行閉環PI控制，參考值可定值整定。
[0008] 進一步的，隊控制輔環的輸出，疊加到原有機端電壓控制環的參考值上，并設置電 壓參考值設置最大限幅。
[0009] 進一步的，當電機轉速超過弱磁轉速，靜止變頻器進入弱磁區運行，系統切換至功 率閉環控制模式；其中，功率參考值為Praf，Praf來自轉速閉環計算或定值曲線；
[0010]引入控制輔環，以網橋觸發角余弦值隊=c〇S(a)為直接控制目標，其調節器AKR的閉環計算輸出為uM_"f2，參考值UK_"f可定值整定；
[0011] 將uM_raf2疊加于發電機電壓控制環的參考值uM_raf，并得到新的參考值u' 為了 保證機橋晶閘管的安全可靠運行，設置限幅值υΜ__。在整個過程中，為保證換相安全，機橋 側采用恒換流剩余角度觸發策略；
[0012] 如式①所示，計算機橋側直流電壓Udl，得到電流參考值Iraf=Praf/Udl;
[0013]
[0014] 上式中，Ud為晶閘管三相全控橋直流側電壓，U為交流側線電壓有效值，α為觸發 角度，ω為交流側電壓角頻率，L。為換相電感，Id為回路電流；
[0015]當網橋觸發角余弦值UK大于參考值UK_raf，在輔助環AKR的作用下，機橋側直流電 壓緩慢升高；為了維持回路電流，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，并趨于參考 值；同時，功率外環會適當降低回路電流參考值；
[0016] 當中壓電源電壓降低時，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，當其大于UK_ ^時，輔助控制環將適當的降低機端壓參考值，保證網橋觸發角度不超過最小限制值；同 時，功率外環會適當提高回路電流參考值，以滿足功率需求。
[0017] 本靜止變頻器功率控制方法，當靜止變頻器進入弱磁區運行，系統切換至功率閉 環控制模式；其中，功率參考值SPraf，Praf來自轉速閉環計算或定值曲線。引入控制輔環， 以網橋觸發角余弦值UK=cos(α)為直接控制目標，其調節器AKR的閉環計算輸出為Ui raf2，如圖2所示，參考值UK_"f可定值整定。將UM_"f2疊加于發電機電壓控制環的參考值UM_ ，并得到新的參考值U'M_"f。為了保證機橋晶閘管的安全可靠運行，設置限幅值UM__。
[0018] 本發明的有益效果是：在滿足系統輸出功率的前提下，減小了對直流回路電流的 需求，同時兼顧了中壓電源幅值波動的影響；方便軟件實現，便于工程調試。
【附圖說明】
[0019] 圖1是靜止變頻器啟動主回路示意圖；
[0020] 圖2是本發明控制方法示意圖。
[0021] 圖 1 中：
[0022] ICB為輸入斷路器；
[0023] TLS為輸入變壓器；
[0024] DS為輸出刀閘；
[0025] G為被拖動發電機；
[0026] Ld為平波電抗器；
[0027] CLS為6脈波網側晶閘管變流器；
[0028] CMS為6脈波機側晶閘管變流器；
[0029] PT1為網側電壓互感器組；
[0030] PT2為機側電壓互感器組；
[0031] CT為網側晶閘管變流器電流互感器組；
[0032] IV為網側晶閘管變流器直流電壓；
[0033] Udl為機側晶閘管變流器直流電壓；
[0034]。為回路電流值。
[0035]圖2中：
[0036] ASR為自動轉速調節器；
[0037]ACR為自動電流調節器；
[0038]AKR為輔助控制環調節器；
[0039]EXC為機組勵磁控制器。
【具體實施方式】
[0040]以下結合附圖對本發明作進一步說明：當電機轉速超過弱磁轉速，靜止變頻器進 入弱磁區運行，系統切換至功率閉環控制模式。其中，功率參考值為Praf，Praf來自轉速閉環 計算或定值曲線。
[0041] 實施例1
[0042] 本靜止變頻器功率控制方法，當靜止變頻器工作在弱磁區域時，引入以網橋觸發 角余弦值為控制目標的輔助控制環，控制目標定值整定，并將其輸出疊加于機端電壓參考 值。當在靜止變頻器系統進入弱磁工作區以后，啟動輔助控制環，對網橋觸發角度的余弦值 隊進行閉環PI控制，參考值可定值整定。υκ控制輔環的輸出，疊加到原有機端電壓控制環 的參考值上，并設置電壓參考值設置最大限幅。
[0043] 如圖2所示，引入控制輔環（圖2虛線框內部分），以網橋觸發角余弦值UK= cos(α)為直接控制目標，其調節器AKR的閉環計算輸出為UM_"f2，參考值隊^可定值整定。
[0044] 將UM_raf2疊加于發電機電壓控制環的參考值UM_raf，并得到新的參考值U'M_raf。為了 保證機橋晶閘管的安全可靠運行，設置限幅值UM__。在整個過程中，為保證換相安全，機橋 側采用恒換流剩余角度觸發策略。
[0045] 如式①所示，計算機橋側直流電壓Udl，得到電流參考值Iraf=Praf/Udl。
[0046]
[0047] 上式中，Ud為晶閘管三相全控橋直流側電壓，U為交流側線電壓有效值，α為觸發 角度，ω為交流側電壓角頻率，L。為換相電感，Id為回路電流。
[0048]當網橋觸發角余弦值UK大于參考值UK_raf，在輔助環AKR的作用下，機橋側直流電 壓緩慢升高。為了維持回路電流，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，并趨于參考 值。同時，功率外環會適當降低回路電流參考值。
[0049] 當中壓電源電壓降低時，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，當其大于UK_ ^時，輔助控制環將適當的降低機端壓參考值，保證網橋觸發角度不超過最小限制值。同 時，功率外環會適當提高回路電流參考值，以滿足功率需求。
【主權項】
1. 靜止變頻器功率控制方法，其特征是：當靜止變頻器工作在弱磁區域時，引入以網 橋觸發角余弦值為控制目標的輔助控制環，控制目標定值整定，并將其輸出疊加于機端電 壓參考值。2. 根據權利要求1所述的靜止變頻器功率控制方法，其特征是：當在靜止變頻器系統 進入弱磁工作區以后，啟動輔助控制環，對網橋觸發角度的余弦值隊進行閉環PI控制，參 考值可定值整定。3. 根據權利要求2所述的靜止變頻器功率控制方法，其特征是：U在制輔環的輸出，疊 加到原有機端電壓控制環的參考值上，并設置電壓參考值設置最大限幅。4. 根據權利要求3所述的靜止變頻器功率控制方法，其特征是： 當電機轉速超過弱磁轉速，靜止變頻器進入弱磁區運行，系統切換至功率閉環控制模 式；其中，功率參考值為Praf，Praf來自轉速閉環計算或定值曲線； 引入控制輔環，以網橋觸發角余弦值UK= cos ( α )為直接控制目標，其調節器AKR的 閉環計算輸出為UM_"f2，參考值UK_"f可定值整定； 將UM_"f2疊加于發電機電壓控制環的參考值U M_"f，并得到新的參考值U' 為了保證機橋晶閘管的安全可靠運行，設置限幅值UM__。在整個過程中，為保證換相安全，機橋側采 用恒換流剩余角度觸發策略； 如式①所示，計算機橋側直流電壓UHi，得到電流參考值上式中，Ud為晶閘管三相全控橋直流側電壓，U為交流側線電壓有效值，α為觸發角度， ω為交流側電壓角頻率，L。為換相電感，I d為回路電流； 當網橋觸發角余弦值UK大于參考值U K_raf，在輔助環AKR的作用下，機橋側直流電壓緩 慢升高；為了維持回路電流，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，并趨于參考值；同 時，功率外環會適當降低回路電流參考值； 當中壓電源電壓降低時，在自動電流調節器ACR的作用下，UK將增大，當其大于U K_"f時，輔助控制環將適當的降低機端壓參考值，保證網橋觸發角度不超過最小限制值；同時， 功率外環會適當提高回路電流參考值，以滿足功率需求。
【專利摘要】本發明公開了靜止變頻器功率控制方法，當靜止變頻器工作在弱磁區域時，引入以網橋觸發角余弦值為控制目標的輔助控制環，控制目標定值整定，并將其輸出疊加于機端電壓參考值，實現靜止變頻器機網協調的優化功率控制。當在靜止變頻器系統進入弱磁工作區以后，啟動輔助控制環，對網橋觸發角度的余弦值UK進行閉環PI控制，參考值可定值整定。本發明的有益效果是：在滿足系統輸出功率的前提下，減小了對直流回路電流的需求，同時兼顧了中壓電源幅值波動的影響；方便軟件實現，便于工程調試。
【IPC分類】H02P9/00
【公開號】CN105281621
【申請號】CN201510650683
【發明人】石祥建, 吳龍, 劉騰, 王鳳明, 劉為群, 胡華榮
【申請人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 大唐國際發電股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月9日