[发明专利]协调控制方法、变频器、励磁设备及静止变频启动系统

说明书

本发明提供了一种协调控制方法、变频器、励磁设备及静止变频启动系统，静止变频启动系统包括变频器、励磁设备、监控系统以及同期并网设备，能够实现变频器与励磁设备的协调控制，且可以根据同步电机不同运行工况选择不同的运行方式，运行方式灵活，运行范围广，运行可靠性高；本发明中同步电机在第一临界切换点之前，变频器与励磁设备各自独立控制，可以有效减小谐波等外部杂波对模拟量信号的干扰，提高励磁控制的准确性，进而提高变频器在脉冲换相阶段的换相成功率，且本发明控制过程简单清晰，利于控制，可提高同步电机在自然换相阶段的启动速率和稳定性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种协调控制方法、变频器、励磁设备及静止变频启动系统。

背景技术

大型交流同步电机因其功率因数可调、电机效率高等优点，被广泛应用于燃气发电、抽水蓄能、大型油气输送等工业大功率场合，其运行功率一般都在几十至几百兆瓦。同步电机因启动困难引起的大量能源消耗问题一直广受关注。同步电机的启动方式可分为机械式和电气式，机械式启动方式主要是采用同轴外加启动电机来拖动整个机组的启动，电气式启动方式则主要采用变频调速方式来实现整个机组的启动。相比机械式启动方式电气式启动方式则具有机械应力小、方便一拖多、可满足频繁启动等优点。在高压大功率变频领域，电流源型交-直-交负载换流变频器(以下简称变频器)因其结构简单、容量大、可靠性高、成本低、技术成熟等优点，是目前同步电机变频启动装置的主流技术。

变频器在启动同步电机过程中，为使转子获得最大的启动转矩，其控制系统需根据同步电机转子的位置判定通电的定子绕组相别，从而确定应该导通的晶闸管。但是在无位置传感器的同步电机启动过程中，由于无法直接获取电机转子位置，因此需要变频器与励磁设备协调控制，在同步电机转子绕子施加励磁电流后，通过定子侧的感应电动势计算转子位置，进而使变频器的相应晶闸管触发导通。现有技术中变频器与励磁设备之间接口主要纯模拟量接口或纯数字量接口两种接口。在纯模拟量信号接口控制中，变频器与励磁设备通过0～20mA模拟量信号实现协调控制，即在同步电机的整个启动过程中，变频器根据同步电机转速输出0～20mA模拟控制信号给励磁设备，励磁设备按照该模拟量控制信号输出对应的直流电流给同步电机的转子绕组，这种模拟量控制方式可以通过动态的调节励磁电流实现变频器启动力矩的实时调节，但是在单台变频器启动多台同步电机的情况下，该0～20mA模拟量信号需要通过中间继电器转接至多台同步电机对应的励磁设备，且需要在0～20mA与0～10V之间多次转换，该0～20mA模拟量信号在长距离的电缆传输及转换中易受到外部信号的干扰导致励磁电流异常，严重时将导致同步电机变频启动失败。在纯数字量信号接口控制中，变频器与励磁设备之间通过高低电平信号实现协调控制，即在同步电机启动时，变频器输出高电平信号给励磁设备，励磁设备根据内置的电流控制曲线输出直流电流给同步电机的转子绕组，这种数字量控制方式可以有效的避免长距离传输过程中信号被干扰的问题，但是在同步电机的整个启动过程中，励磁设备与变频器各自独立运行，励磁设备与变频器之间没有实时的控制信号通讯，如果励磁电流控制信号出现异常，则无法实时调节和校准；并且在同步电机同期并网阶段需要同期并网设备、励磁设备和变频器相配合，由于变频器与励磁设备之间接口主要纯模拟量接口或纯数字量接口，导致同期并网设备、励磁设备和变频器之间的协调控制过程过于复杂，不利于控制且控制效果差。

发明内容

为了克服上述现有技术中同期并网设备、励磁设备和变频器之间的协调控制过程过于复杂，不利于控制且控制效果差的不足，本发明提供一种协调控制方法、变频器、励磁设备及静止变频启动系统，静止变频启动系统包括变频器、励磁设备、监控系统以及同期并网设备，监控系统用于向变频器和励磁设备提供选择指令和电动工况启动指令并接收变频器和励磁设备返回的确认信息和电动工况启动就绪信号，同期并网设备用于接收变频器发送的并网请求指令并分别发送励磁调节信号和转速调节信号给励磁设备和变频器进而实现同步电机并网，实现变频器与励磁设备的协调控制，且控制过程简单清晰，利于控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种变频器与励磁设备的协调控制方法，包括：