[发明专利]一种基于转子磁链定向的同步调相机起动方法

说明书

本发明涉及一种基于转子磁链定向的同步调相机起动方法，根据采样得到的同步调相机定子三相电流、励磁电流、转子位置角度以及负载角，计算得到d‑q两相同步旋转坐标系下定子电流值；通过控制q轴定子电流分量对调相机转矩进行控制；通过调节d轴定子电流分量给定值与转子励磁电流给定值，在保证气隙磁场恒定的前提下，实现功率因数调节；利用定子电流d、q轴给定值与实际值间的误差，经比例积分PI控制器和dq轴解耦算法，计算得到参考电压；采用SVPWM调制策略得到6路脉冲信号；通过对励磁回路电流进行比例积分控制计算得到励磁电压给定值，再采用SPWM调制策略得到4路脉冲信号，并送入单相两电平变流器实现对励磁回路电流的控制。

技术领域

本发明属于电机控制领域，涉及同步调相机的起动技术，尤其是一种基于转子磁链定向的同步调相机起动方法。

背景技术

电力系统中同步发电机是最常见的旋转设备，它在发出有功功率的同时，还可以发出无功功率，而且是性能最优越的无功电源。同步调相机是一种特殊运行状态下的同步发电机，当应用在电力系统时，能根据系统的需要，在电网侧电压下降时自动的增加无功输出、电网侧电压上升时自动吸收无功，让电压值维持稳定，进而提高电力系统的稳定性，改善系统供电质量。在现代电网调节过程中，同步调相机不仅能快速灵活地实现负荷动态变化跟踪、调峰填谷、调频、调相、事故备用等多种功能，并且环保节能。随着我国近年来对智能电网建设以及新能源发展的重视，同步调相机在我国的发展潜力越来越大。

同步调相机起动方式和常规发电机的起动方式是不一样的，因为调相机自身没有起动力矩，不可以进行自起动，需采取其它起动方法，主要有以下四种方法：①直接起动；②异步起动；③电动机起动；④变频器起动。对于直接起动法，起动电流大，对电机有较大冲击，仅用于小型机组起动。对于电动机起动法，受起动电机和液力耦合器最大功率的限制，有起动容量不够的问题，所以也不适合同步调相机的起动。对于变频器起动，这种方法具有软起动、可频繁起动，调速范围宽等优点。但是，随负载转矩加大(转速不变)，电机电压升高、功率因数降低；起动过程中反电势过大而静止变频器无法提供足够大电压而导致需要更大容量静止变频器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种原理简单、可以实现功率因数的给定精确控制和系统稳定运行的同步调相机起动控制方法，提高了效率，减小静止变频器容量。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于转子磁链定向的同步调相机起动方法，包括同步调相机在转子磁链定向下的电流闭环控制、转速闭环控制、弱磁控制、坐标变换以及SVPWM(空间矢量脉宽调制，简称SVPWM)算法模块；将转子磁链与d-q两相同步旋转坐标系d轴重合，q轴超前d轴90°，根据采样得到的同步调相机定子三相电流、励磁电流、转子位置角度以及负载角，将定子三相电流从ABC三相静止坐标系转换到d-q两相同步旋转坐标系；通过控制q轴定子电流分量对调相机转矩进行控制；通过调节d轴定子电流分量给定值与转子励磁电流给定值，在保证气隙磁场恒定的前提下，实现功率因数调节；利用定子电流d、q轴给定值与实际值间的误差，经电流环比例积分(Proportional Integral简称PI)控制器和dq轴解耦算法，计算得到参考电压；采用SVPWM调制策略，得到控制静止变频器中功率器件开关的6路脉冲信号；通过对励磁回路电流进行比例积分控制计算得到励磁电压给定值，再采用SPWM(正弦脉宽调制，简称SPWM)调制策略得到4路脉冲信号，并送入单相两电平变流器实现对励磁回路电流的控制。

而且，的计算是将转子轴上的位置传感器信号经微分后的实际转速值与给定转速值经过比例计算控制器计算得出。

而且，实现三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的坐标变换，是根据采集到的电机定子三相电流值以及转子位置角度，利用坐标变换公式计算得到，将电机的控制变为按转子磁链位置定向的电流与转矩的分别控制。