[发明专利]中高压同步电机自控变频软起动自动准同期并网控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步电机软起动领域。

背景技术

中压大功率同步电机的起动及并网困难成为其应用的重大障碍，是限制产业发展的重大技术难题，自动准同期装置是大型同步电机软起动装置中非常重要的组成部分。为了避免同步电机在并网时产生冲击电流损害电机及机械设备，并网时刻需要满足并网接触器两端电压的幅值，相位，频率保持一致，其中电机反电动势的相位与电网相位保持一致至关重要。如果并网时刻相位差较大，对转子轴系的危害是非常大的，会引起非常大的主轴扭矩，最高可达到额定转矩的7-10倍，当大功率电机起动并网时会对电网质量以及稳定性都会造成较大的影响。因此确保并网时刻电网电压与电机反电动势相位一致，对同步电机的最终并网成功至关重要。

要确保并网时刻并网接触器两端相位的一致，难点在于合闸指令发出到接触器主抽头闭合需要一定的时间，因此需要在控制算法中，预估接触器合闸这段时间内相角差的变化量，即准确计算出相角导前角δ。针对导前角的预报包括微分预报法、积分预报法。微分预报法认为滑差是稳定的，相角变化量与合闸时间成线性关系，但测量误差会随着合闸时间变大；采用积分预报的原理，可以极大减少噪声与预报的误差，即使在加速度滑差或随机滑差的情况下，也能获得较准确的导前时间。但以上2种预报方法均假设发电机在并网时速度恒定。实际上，发电机并网前速度可能是波动的，而且合闸时间越长，近似认为发电机恒速计算出的合闸角误差越大。为了在滑差变化情况下预估出合闸误差，提出滑差预报的分析方法，能较准确地描述发电机匀速或变速情况下的相角变化。模糊控制应用于准同期并网判决中。通过合闸前滑差的变化来进行导前相角预估，提出了有效的算法，但对合闸指令给出之后并网接触器合闸这段时间内的滑差变化无能为力。无论采用何种预报算法，滑差的稳定是确保并网合闸成功非常重要的必要因素。

在双闭环调速系统中，在电流内环具有非线性死区因子时，采用速度环PI算法会引起转速不规则波动，使得相角滑差产生不稳定现象的问题。

发明内容

本发明为了解决在双闭环调速系统中，在电流内环具有非线性死区因子时，采用速度环PI算法会引起转速不规则波动，使得相角滑差产生不稳定现象的问题，从而提出了中高压同步电机自控变频软起动自动准同期并网控制方法。

中高压同步电机自控变频软起动自动准同期并网控制方法为：通过控制器预设的准同期频率给定ω_si与电机实际频率ω做差，获得频率△ω，

将该频率△ω输入至选择器，经选择器选择：

若|△ω|≤△ω_e，则将频率△ω输入至准同期速度给定调节器，经准同期速度给定调节器处理获得速度调节器频率给定ω^*，

其中，△ω_e为进入准同期的频率误差限，

若|△ω|>△ω_e，则将频率△ω发送至升速速度给定调节器，经升速速度给定调节器处理，输出速度调节器频率给定ω^*，

将该速度调节器频率给定ω^*与电机实际频率ω做差获得比例速度控制器的输入频率△ω^*，并将获得的比例速度控制器的输入频率△ω^*发送至比例速度控制器，

该比例速度控制器的输入频率△ω^*经比例速度控制器处理，获得电流给定

将该电流给定输入至电流调节器，经电流调节器处理获得直流母线电流i_d，

将该直流母线电流i_d发送至电机实现中高压同步电机自控变频起动及准同期并网的控制，经过电机处理获得电机实际频率ω。

获得电流给定的具体过程为：

由速度调节器频率给定ω^*和电机实际频率ω根据公式(1)获得电流给定