[發明專利]一種抽水蓄能電機靜止變頻器起動轉子初始位置確定方法

有效

• 申請號: 201610168656.3
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105680741B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 陶大軍;孫玉田;戈寶軍;肖芳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/20
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 陳潤明

一種抽水蓄能電機靜止變頻器起動轉子初始位置確定方法，目的在于在抽水蓄能電機水泵工況通過靜止變頻器起動前，準確地確定轉子主極位置與電機定子A相繞組軸線間的相對位置，從而確定對靜止變頻器逆變橋的哪兩支橋臂的晶閘管進行觸發，其技術要點包括：一、向抽水蓄能電機的轉子勵磁繞組中注入勵磁繞組電壓，檢測定子繞組三相感應線電壓和相電壓；二、利用檢測到的線電壓，通過轉子位置與定子線電壓的關系式計算位置角θ；三、通過定子繞組感應電壓幅值的相對大小關系確定轉子位置的對應區間；四、確定轉子主極停留區域區間對應的角度系數k。本發明提高了起動系統對電機初始位置檢測的準確度，可使電機轉子獲得最大的驅動轉矩。

技術領域：

本發明涉及電機轉子位置檢測的方法，具體涉及一種抽水蓄能電機靜止變頻器起動轉子初始位置確定方法。

背景技術：

抽水儲能作為一種經濟、靈活、并可大規模儲存電能的方式在平抑電網峰谷電能、維護電網穩定與可靠運行方面具有重要作用，特別是隨著核電站的建設及具有隨機性的風電在電網中比例的增加，抽水儲能已成為現代電網調節的重要手段。抽水儲能電站用的抽水蓄能電機通常是幾萬到幾十萬千瓦級的大型同步電機，其電動水泵起動技術一直是此類機組運行的關鍵技術之一。在綜合考慮經濟性及運行性能要求的前提下，抽水蓄能電機通過靜止變頻器(SFC)起動已成為最受歡迎的起動方式。

抽水蓄能電機在由停機狀態轉入電動水泵抽水工況時，電機處于靜止狀態，且定子繞組無感應電勢，靜止變頻器的逆變側閥橋因無換相電壓的支持而不能進行正常換相，因此，抽水蓄能電機靜止變頻器起動過程通常分為“脈沖運行”和“自然運行”兩個運行過程。在脈沖運行開始前，為了能使電機在起動初期產生最大的加速轉矩，需要確定首先通電的二個繞組及轉子初始位置，以確保通電繞組產生的電磁轉矩方向與抽水狀態轉速方向一致。目前，大部分抽水蓄能機組均通過在勵磁繞組中通入一上升變化的電流，從而在定子繞組中產生感應電壓，根據感應線電壓幅值的不同，確定首先在幅值較大的二繞組中通電。但這種方式通入的勵磁電流上升變化率不易控制，過快容量對勵磁繞組絕緣造成影響，上升過慢則不易測得定子繞組感應電壓，因此對測量設備要求較高，還需要建立數學模型來推算轉子位置，精度和可靠性均不高。

發明內容：

本發明旨在于提供一種抽水蓄能電機靜止變頻器起動轉子初始位置確定方法，其目的是為了在抽水蓄能電機水泵工況通過靜止變頻器起動前，準確地確定轉子主極位置與電機定子A相繞組軸線間的相對位置，即主極軸線與電機A相繞組間的夾角。

本發明的抽水蓄能電機靜止變頻器起動轉子初始位置確定方法，為實現上述目的所采用的技術方案在于其包括以下步驟：

一、向抽水蓄能電機的轉子勵磁繞組中注入勵磁繞組電壓，然后檢測定子繞組三相感應線電壓和相電壓；

二、利用檢測得到的定子繞組三相感應線電壓，通過轉子位置與定子線電壓的關系式(1)計算位置角θ，

式(1)中位置角θ是轉子主極軸線超前定子A相繞組軸線的電角度，k為大于等于0的整數，可取值0、1或2，視轉子所停位置對應的角度區間確定，

三、通過定子繞組感應相電壓幅值的相對大小關系，確定轉子位置的對應區間；

四、確定轉子主極停留區域區間對應的角度系數k，當計算出的θ角為負數時，再根據感應電壓符號關系確定k取1或2，當A相感應電壓為負時，k＝2，否則k＝1；當計算出的θ角為正數時，再根據感應電壓符號確定k取0或1，當A相感應電壓為負時取0，否則取1。

作為本發明的進一步改進，所述勵磁繞組電壓為低壓工頻或低于工頻的正弦交流電，低壓工頻或低于工頻的正弦交流電壓都是為了保證勵磁繞組里感應電壓不致過高，否則破壞勵磁繞組絕緣，其電壓等級頻率是在考慮實際抽水蓄能電機轉子勵磁繞組絕緣承受電壓等級的基礎上確定的注入勵磁繞組正弦交流電的電壓等級。