[發明專利]一種用于傳動系統的多逆變模塊并聯變頻裝置及控制策略

無效

• 申請號: 201110323971.6
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102355195A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 喬鳴忠;張曉鋒;魏永清
• 申請（專利權）人: 喬鳴忠;張曉鋒;魏永清
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P21/06;H02M7/493
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于傳動系統的多逆變模塊并聯變頻裝置及控制策略，其特征在于：樣機裝置包括整流器、逆變器、制動裝置、冷卻系統、保護裝置、接口等設備；控制策略是將逆變器同步技術和均流技術與電機的矢量控制技術結合應用，解決了樣機裝置中帶電機負載時四個逆變器同頻率、同相位輸出難的問題，實現了較高靜、動態性能的逆變器并聯變頻調速控制方法，適應電機變頻調速控制的需要。

2.根據權利要求1所述的用于傳動系統的多逆變模塊并聯變頻裝置，其特征在于：逆變模塊并聯結構用于大功率傳動系統中，系統有快速的速度響應，可以實現四象限操作，而且此種逆變器并聯結構通過適當的控制其功率因數更高，達到0.98。

3.根據權利要求1所述的用于傳動系統的多逆變模塊并聯變頻裝置，其特征在于：電網電壓通過一臺3/6相變壓器接至整流器，網側進線與整流器之間安裝有電抗器。整流變壓器的一次側接成Δ接法，二次側的兩個繞組分別接成Y接法和Δ接法，其線電壓相同，容量相等，但相位則相差30°角。整流器采用兩個三相半控整流單元并聯，整流單元的容量相同。

4.根據權利要求2所述的整流裝置，其特征在于：當整流單元起動時，通過充電電阻給電容充電。當電容電壓上升到一定值后，充電模塊被短路，半控整流橋開始工作。整流器中的晶閘管采用MFC90模塊。網側進線電抗器可抑制電網電壓的突變和電流的沖擊，減小了整流單元的諧波電流，也減小了換向缺口，同時可以平衡并聯的電流。使用2％的網側進線電抗器。

5.根據權利要求1所述的逆變裝置，其特征在于：樣機裝置中逆變器共有四個單元，每個逆變器單元功率相同，輸出三相交流電，四個逆變器單元輸出通過平衡電抗器連接。

逆變器四個單元的電路結構相同，每個逆變單元的三個橋臂中點接輸出電抗器，而且四個電抗器之間沒有電磁耦合。出線電抗器作用是阻止各支路電流的變化，減小電流的差異，實現負載電流平衡。通過逆變模塊并聯，每個模塊分擔的電流只有電機相電流的1/4，特別是對上兆瓦級的電力推進，并聯可以使各模塊主開關器件的電流應力大大減小，從根本上提高可靠性，降低成本。

6.根據權利要求1所述的接口裝置，其特征在于：變頻器與監控裝置接口包括帶開放式現場總線Profibus的通訊板和本身具有接口模塊的可編程控制器。

操控面板與總控單元接口的特征在于，變頻器的操作和參數設置采用西門子的OPIS操作面板，OPIS安裝在變頻器的正面面板上，提供系統的工作狀態、參數設定值、實際值、故障分析等信息。在OPIS操作面板的背后，有一個9針的串口插頭。操作面板和帶控制軟件的PC都可以通過串口與變頻器控制箱的上位機板進行通信。

總控單元與逆變控制器接口的特征在于：總控單元和逆變模塊控制器是變頻器的核心控制部件，它們通過總控單元電路板上的雙口RAM交換數據。其中總控單元主要完成整個變頻調速系統的管理功能，它依據采集到電機轉速控制信號向四個逆變模塊控制器發送轉矩和轉向等指令，協調四個逆變模塊控制器工作。

7.根據權利要求1所述的保護裝置，其特征在于：變頻器設有制動斬波單元。當檢測到直流母線電壓高于設定值時，制動斬波單元就開始工作，支撐電容放電使母線電壓下降，若母線電壓繼續上升，則斷開主開關；為了避免出現短路故障，逆變器主開關器件的PWM信號經脈沖分配、死區限制、上下橋臂互鎖、最小脈寬限制、邏輯保護、光電轉換等電路處理后，并經光纖隔離送到門極驅動電路，驅動IGBT工作；當系統發生過載、缺相等一般性故障時，控制單元根據檢測到的信號進行判斷和處理，一般情況先封鎖主開關器件IGBT的觸發脈沖，然后根據情況決定是否斷開IGBT。

8.根據權利要求1所述的同步控制策略，其特征在于：在同步控制方案中，每個控制器通過CAN總線發送和接收同步基準信號，各控制器發送的同步信號中包含有自己的模塊號信息，這樣就可以按模塊號來定義各控制器發送同步信號的優先級。當模塊檢測到有比自己優先級高的同步信號時只接收不發送同步信號，如果在一段時間內沒有接收到比自己優先級高的同步信號，則該模塊發送同步信號。