[發明專利]一種閉環及V/F控制的電機在MMC變頻器下的啟動方法

有效

• 申請號: 201710928512.8
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107872172B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 藍競豪;黃頌儒;周治國;楊順祿
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: H02P1/26
• 分類號: H02P1/26;H02P27/04;H02P27/14
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 李旭亮

本發明公開了一種閉環及V/F控制的電機在MMC變頻器下的啟動方法，由給定頻率f得出輸出電壓v以及給定的勵磁電流i_flux_ref，檢測實際的輸出電流，根據此處基于V/F控制得出的給定的勵磁電流i_flux_ref對輸出電流形成閉環控制，使得輸出電流不斷趨近于給定的勵磁電流i_flux_ref，再由反饋調節后的輸出電流結合輸出電壓v得到輸出電壓控制信號，同時，經過MMC橋臂計算模塊處理得出高頻共模電壓以及環流電流和能量控制信號，并且相應輸出到MMC控制模塊中控制電機啟動，本設計使得電機啟動時，MMC模塊內的單元直壓波動較小，即使在低頻下啟動，也能使得單元直壓波動較低，快速完成啟動。

技術領域

本發明涉及變頻調速領域，特別是一種基于異步電機V/F的勵磁閉環控制的MMC變頻器啟動方法。

背景技術

模塊化多電平變頻器(Modular Multilevel Converter，簡稱MMC)得到越來越多的關注和應用。它秉承了H橋級聯模塊化的優點，通過功率單元的級聯容易實現多電平輸出，且不需要輸入移相變壓器，易于四象限運行。由于這些突出優點，目前國內外主要研究將其應用在電力拖動AC/AC變頻器等領域。但MMC拓撲結構存在一些缺點，由于模塊電容懸浮，存在一定的單元直壓波動，而且頻率和波動幅值成反比。

啟動性能是衡量大容量變頻調速系統的重要指標之一，一般都是希望啟動過程中有很大的啟動轉矩，同時啟動電流盡可能的小。基于恒壓頻比開環控制(V/F)與矢量閉環控制的變頻調速系統相比，具有不依賴電機參數、不需要速度反饋、控制方法簡單、容易實現等特點，廣泛應用于變頻調速的風機和水泵等負載拖動。但同樣，V/F控制相對于矢量閉環控制來說，其啟動性能不是很好，尤其是拖動中大型負載時輸出電流容易偏移、電壓波動較大、非常容易出現啟動失敗、電流沖擊過大等故障，直接啟動電機時，電機內部磁鏈及反電動勢幾乎為零，起始電壓幾乎完全加載定子漏抗上，造成很大的勵磁浪涌，而實際與磁鏈正交的電流分量(轉矩)比例很低，這是傳統的V/F控制下異步電機啟動電流大卻輸出轉矩低的主要原因，輸出電流峰值在520A，整個啟動過程非常緩慢，電機在2.33s時轉速達到1276rmp后上升極為緩慢，頻率給定在1.5s達到額定，若MMC變頻器應用在低速大轉矩啟動，尤其在低頻(5～10Hz)啟動，以及低速大負載運行，會存在很大弊端。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種電機在MMC變頻器下結合V/F以及閉環控制以使得輸出的電流、電壓穩定并且拖動大容量負載時也能快速啟動的啟動方法。

本發明采用的技術方案是：

一種閉環及V/F控制的電機在MMC變頻器下的啟動方法，包括以下步驟：

S1、給定頻率f，將給定頻率f按照V/F控制曲線計算輸出電壓v，根據給定頻率f以及輸出電壓v通過磁鏈計算得出給定的勵磁電流i_flux_ref；

S2、檢測供應電機運作的三相的輸出電流ia、ib、ic，根據三相的輸出電流ia、ib、ic換算出實際勵磁電流的電流反饋量i_flux；

S3、對實際的勵磁電流進行閉環控制，根據勵磁電流i_flux_ref對電流反饋量i_flux進行PI調節，使得電流反饋量i_flux收斂于勵磁電流i_flux_ref后結合輸出電壓v得到輸出到MMC控制模塊中的輸出電壓控制信號va*、vb*、vc*；

S4、經過MMC橋臂計算模塊處理得出輸出到MMC控制模塊中高頻共模電壓va_H*、vb_H*、vc_H*以及環流電流和能量控制信號ia_cir_H*、ib_cir_H*、ic_cir_H*；

S5、MMC控制模塊將輸出電壓控制信號、高頻共模電壓以及環流電流和能量控制信號結合生成三相上、下橋臂控制信號ua_up、ua_down、ub_up、ub_down、uc_up、uc_down。