[发明专利]一种闭环及V/F控制的电机在MMC变频器下的启动方法

说明书

本发明公开了一种闭环及V/F控制的电机在MMC变频器下的启动方法，由给定频率f得出输出电压v以及给定的励磁电流i_flux_ref，检测实际的输出电流，根据此处基于V/F控制得出的给定的励磁电流i_flux_ref对输出电流形成闭环控制，使得输出电流不断趋近于给定的励磁电流i_flux_ref，再由反馈调节后的输出电流结合输出电压v得到输出电压控制信号，同时，经过MMC桥臂计算模块处理得出高频共模电压以及环流电流和能量控制信号，并且相应输出到MMC控制模块中控制电机启动，本设计使得电机启动时，MMC模块内的单元直压波动较小，即使在低频下启动，也能使得单元直压波动较低，快速完成启动。

技术领域

本发明涉及变频调速领域，特别是一种基于异步电机V/F的励磁闭环控制的MMC变频器启动方法。

背景技术

模块化多电平变频器(Modular Multilevel Converter，简称MMC)得到越来越多的关注和应用。它秉承了H桥级联模块化的优点，通过功率单元的级联容易实现多电平输出，且不需要输入移相变压器，易于四象限运行。由于这些突出优点，目前国内外主要研究将其应用在电力拖动AC/AC变频器等领域。但MMC拓扑结构存在一些缺点，由于模块电容悬浮，存在一定的单元直压波动，而且频率和波动幅值成反比。

启动性能是衡量大容量变频调速系统的重要指标之一，一般都是希望启动过程中有很大的启动转矩，同时启动电流尽可能的小。基于恒压频比开环控制(V/F)与矢量闭环控制的变频调速系统相比，具有不依赖电机参数、不需要速度反馈、控制方法简单、容易实现等特点，广泛应用于变频调速的风机和水泵等负载拖动。但同样，V/F控制相对于矢量闭环控制来说，其启动性能不是很好，尤其是拖动中大型负载时输出电流容易偏移、电压波动较大、非常容易出现启动失败、电流冲击过大等故障，直接启动电机时，电机内部磁链及反电动势几乎为零，起始电压几乎完全加载定子漏抗上，造成很大的励磁浪涌，而实际与磁链正交的电流分量(转矩)比例很低，这是传统的V/F控制下异步电机启动电流大却输出转矩低的主要原因，输出电流峰值在520A，整个启动过程非常缓慢，电机在2.33s时转速达到1276rmp后上升极为缓慢，频率给定在1.5s达到额定，若MMC变频器应用在低速大转矩启动，尤其在低频(5～10Hz)启动，以及低速大负载运行，会存在很大弊端。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电机在MMC变频器下结合V/F以及闭环控制以使得输出的电流、电压稳定并且拖动大容量负载时也能快速启动的启动方法。

本发明采用的技术方案是：

一种闭环及V/F控制的电机在MMC变频器下的启动方法，包括以下步骤：

S1、给定频率f，将给定频率f按照V/F控制曲线计算输出电压v，根据给定频率f以及输出电压v通过磁链计算得出给定的励磁电流i_flux_ref；

S2、检测供应电机运作的三相的输出电流ia、ib、ic，根据三相的输出电流ia、ib、ic换算出实际励磁电流的电流反馈量i_flux；

S3、对实际的励磁电流进行闭环控制，根据励磁电流i_flux_ref对电流反馈量i_flux进行PI调节，使得电流反馈量i_flux收敛于励磁电流i_flux_ref后结合输出电压v得到输出到MMC控制模块中的输出电压控制信号va*、vb*、vc*；

S4、经过MMC桥臂计算模块处理得出输出到MMC控制模块中高频共模电压va_H*、vb_H*、vc_H*以及环流电流和能量控制信号ia_cir_H*、ib_cir_H*、ic_cir_H*；

S5、MMC控制模块将输出电压控制信号、高频共模电压以及环流电流和能量控制信号结合生成三相上、下桥臂控制信号ua_up、ua_down、ub_up、ub_down、uc_up、uc_down。