[發明專利]交交變頻器預測無環流控制方法

有效

• 申請號: 201310439836.7
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103532397A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 姜建國;王貴峰;朱春曉;徐亞軍;羅*
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M5/257
• 分類號: H02M5/257
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于大功率交流傳動領域，是在交交變頻器錯位無環流控制方法的技術上提出一種利用周期預測算法和外推插值預測算法。進一步說，是在交交變頻器正反晶閘管組過零切換過程中，根據當前的電流給定值預測電流過零點，提前做好切換準備，縮短切換死區時間，提升系統性能。

背景技術

隨著電力電子技術、微電子技術、工藝以及現代控制科學的迅速發展，大功率電力傳動領域交流傳動已經取代了以往直流傳動的統治地位。其中，交交直接變頻器原理基于可逆整流，工作可靠，流過電動機的電流近似于三相正弦，附加損耗小，脈動轉矩小，適合于低速大功率場合。對于大容量低速電力傳動生產領域，如：礦井提升機、軋鋼機及水泥磨球機等，交交變頻調速是一種比較理想的傳動方式。

大容量交交變頻器一般采用錯位無環流控制算法，通過控制正反組晶閘管開通時刻來實現變頻器輸出電壓變頻變壓的功能。無環流換向邏輯用于控制正反兩組晶閘管觸發脈沖的封鎖和釋放時刻，實現無環流換向，無環流換向邏輯應滿足以下要求：

(1)在電流給定極性反向后，準備切換。

(2)在零電流信號出現后，經第一級延時封鎖原工作組脈沖。

(3)兩組脈沖都封鎖后，經第二級延時發送待工作組脈沖，換向操作結束。

第一級延時用于可靠地檢測零電流，因為在零電流出現時，主電路電流不一定斷續，只有零電流信號持續時間大于一定時間時，才封鎖工作組脈沖。第一級延時一般整定為1～1.5ms。發出封鎖指令時，有可能下一個觸發脈沖已經出發晶閘管，因此不能馬上釋放觸發脈沖，會造成電源短路，換向失敗。因此要經過第二級延時，時間一般大于3.3ms(60°)。兩級延時加起來總“死時”約5ms，無法滿足交交變頻器的要求。因此引入了光電零電流檢測，理論上排除了零電流信號出現而主電路電流不為零的情況。但為防止干擾，兩級延時還是得以保留，分別減小到0.3ms和0.75ms。但由于應用屬于大功率電力傳動，給定電流信號在過零點附近不可避免地產生抖動和波動，干擾系統的正常運行。這種情況可能會導致切換時間延時、切換出錯，輸出電能質量下降、諧波分量增加，嚴重時甚至可能產生環流導致晶閘管損壞。

發明內容

本發明的目的是為了解決在交交變頻器正反晶閘管組過零切換過程中，因過零電流抖動導致的切換延遲、正反組切換錯誤等問題。根據當前的電流給定值預測電流過零點，提前做好切換準備，提高系統的可靠性和控制性能。

本發明提供一種交交變頻器預測無環流控制方法，包括如下步驟：

步驟1：根據電流給定值實時計算預測電流給定；

系統根據當前電流給定判斷系統所處暫態或穩態，進而實時計算預測電流給定；

步驟2：預測電流給定換向，提前做好切換準備；

當預測電流給定小于設定閾值時，判定為電流給定過零，系統預判電流換向，自動發出切換準備命令，進入步驟3；

步驟3：切換準備命令發出后，等待零電流信號持續時間超過0.3ms，將正反組全部脈沖封鎖從而關閉正反組所有晶閘管；

步驟4：正反組全部脈沖封鎖后，等待零電流信號持續時間超過0.75ms，根據此時的電流給定信號極性發送待工作組脈沖，從而開啟待工作組所有晶閘管，換向操作結束，自動進入下一個換向工作周期。

優選地，所述的實時計算預測電流給定，具體為：

在電力系統穩定運行時，負載電流呈周期性變化，本周期下一采樣時刻補償電流值利用所儲存的上一周期同一采樣點的補償電流值來代替，即

ick*(k+1)=ick*[k-(N-1)]]]>

上式中：N為一個基波周期中的采樣點數，為下一時刻的補償指令，k為某一時刻，*表示指令，為k-(N-1)時刻的補償指令。

優選地，所述的實時計算預測電流給定，具體為：