[发明专利]抽水蓄能机组静止变频启动超低频阶段控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抽水蓄能机组静止变频启动超低频（电机频率低于0.2Hz）控制的关键技术之一，属于抽水蓄能电站静止变频启动技术。

背景技术

目前，在世界各国，抽水蓄能电站一般都将静止变频启动作为首选的启动方式，在抽水蓄能电站自动控制系统及成套设备中，静止变频器为其中的关键启动设备，对于保证大型抽水蓄能机组的快速可靠启动和抽水蓄能电站的稳定运行具有重要意义。长期以来，我国大型抽水蓄能电站控制系统设备一般采用与主机捆绑招标的方式从国外引进，国内的研究单位和设备厂商参与甚少。因此，国内在此方面的研究很少，尤其在抽水蓄能电站静止变频启动低速阶段无位置传感器启动的控制这一核心技术方面，国内尚无文献对此进行深入研究。

抽水蓄能电站静止变频器为“交-直-交”电流源型，整流桥将交流电整流成直流电，逆变桥再将直流电逆变为频率可调的交流电，中间的平波电抗器用于整流桥输出后的平波和去耦，使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小，具有电流源特性。基本工作原理为：控制系统根据电机转速和位置信号，控制晶闸管静止变频装置对同步电机进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。

在抽水蓄能机组的变频器启动控制中，机组在超低频阶段的控制是能否成功启动的关键技术，也就是必须解决无位置传感器的超低频转子位置检测技术。目前已有的文献对抽水蓄能机组的静止变频启动控制原理进行了介绍，但没有对变频启动的超低频阶段控制进行深入研究的相关文献。变频启动超低频阶段控制难点：在电机频率低于0.2Hz时，机端电压很低且谐波含量很大，很难通过电压信号直接获取电机转子位置。

因此，超低频变频启动控制技术是变频器启动关键技术之一，也是我国抽水蓄能电站静止变频启动装置国产化的一个技术难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是电机超低频转子位置如何计算，主要解决难点：如何根据机端感应电压信号计算出超低频阶段的转子位置。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：抽水蓄能机组静止变频启动超低频阶段控制方法，其特征在于，转子绕组施加励磁电流，三相定子绕组会产生感应电动势；定子为零时，同步电机阻尼绕组q轴电流为0；阻尼绕组d轴电流为                                                。

产生的定子三相感应电动势的磁链表达式如下： 

 （1）

--定转子之间的互感系数；

--定子与d轴阻尼绕组之间互感系数；--转子电流；

--转子轴线与A相轴之间夹角；

由（1）表达式可以推导出三相定子感应电动势：

（2）

由式（2）可得：

   (3)

从式（3）可知，通过机端线电压可以确定转子位置，附图2为三路线电压与转子位置之间关系图。在电机处于超低频阶段，没有必要计算出转子位置的准确位置，只需要确定转子位置所处的矢量区域即可确定逆变侧的控制脉冲。在启动过程中，转子位置处于不同位置，相应机端线电压的最大值也不同，利用这一点可以得出机端线电压与变流器逆变侧的控制脉冲关系，如表1；

表1 机端电压与逆变侧的控制脉冲关系