[發明專利]一種變頻器安全工作區計算方法

在審

• 申請號: 201810087387.7
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108306574A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 唐鈺政;張健壯;李瓊林;張博;劉書銘;代雙寅;朱明麗;王毅;彭政;劉會金
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;武漢大學;國家電網公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P23/08
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發明公開了一種變頻器安全工作區計算方法，通過深入研究變頻器的內部結構，并對變頻器內部的整流、逆變環節以及外部電機運行的機械特性進行了系統性的研究和計算，將每次進行理論電壓暫降后計算得到的整流環節的輸出電壓和電流、逆變環節的輸出電壓以及三相異步電機的轉子電流和轉速與變頻器和三相異步電機可以正常工作的參數進行對比，從而得出變頻器整體在發生電壓暫降時能夠正常工作的安全工作區；本發明在不借用實驗設備的前提下，將整流、逆變和電機運行三個環節作為一個整體考慮來計算變頻器的安全工作區，計算速度快，計算精度高，且不會對變頻器和電機造成任何損壞。

技術領域

本發明涉及電力系統電能質量理論分析技術領域，尤其涉及發生電壓暫降情況下變頻器安全工作區的計算方法。

背景技術

隨著科技和經濟的快速發展，電網中使用敏感負荷的用戶越來越多，從而對電能質量提出了越來越高的要求；電壓暫降是影響用電設備正常運行的主要電能質量問題。不同負荷具有不同的運行特性，因此受電壓暫降的影響也不盡相同。對于供電網中的負荷設備，如果電壓發生變動或者突然變化導致其不能正常工作，造成嚴重的損失和危害，我們稱這類負荷為敏感設備，如計算機電源、可調速電機、交流接觸器、變頻器、可編程邏輯控制器等。

相比于其他設備，變頻器的內部結構比較復雜，內部的整流器和逆變器等電力電子裝置對電能質量的要求較高，能夠承受的電壓范圍較小。現階段對于交流接觸器、計算機電源等設備對電壓暫降的敏感度以及安全工作區的分析比較多，并且多采用實驗測量的方法，即利用實驗器材模擬電壓暫降的發生并測量記錄設備的工作情況；而采用實驗測量的方法不僅效率低下，且由于需要實際進行電壓暫降，容易損壞設備，對于復雜、敏感的變頻器非常的不適用。

因此鑒于電壓暫降問題的普遍性和嚴重性以及變頻器在工業生產過程中的大量使用，有必要研究出一套在電壓暫降情況下通過理論計算對變頻器的安全工作區進行分析計算的有效方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種變頻器安全工作區計算方法，能夠通過理論計算的方式得到變頻器的安全工作區，計算效率高，且不會對變頻器造成任何損壞。

本發明采用的技術方案為：一種變頻器安全工作區計算方法，包括如下步驟：

步驟A、設置電源端發生一次電壓暫降的幅值，根據設置的一次電壓暫降的幅值在電源端從額定電壓開始進行一次理論上的電壓暫降計算，即利用額定電壓減去一次電壓暫降的幅值，得到理論上電源端發生電壓暫降后的電壓；

步驟B、根據理論上電源端發生電壓暫降后的電壓計算變頻器中整流環節的輸出電壓和電流；

步驟C、根據步驟B計算求得的整流環節的輸出電壓和電流計算變頻器中逆變環節的輸出電壓；

步驟D、根據步驟C計算求得的逆變環節輸出的電壓計算三相異步電機的轉子轉速和轉子電流；

步驟E、根據步驟A設置的一次電壓暫降的幅值在電源端依次進行電壓暫降計算，直至電源端電壓從額定電壓變化到0，并在每一次電壓暫降計算后重復步驟B、步驟C和步驟D分別計算整流環節的輸出電壓和電流、逆變環節的輸出電壓以及三相異步電機的轉子電流和轉速，再將每次電壓暫降后計算得到的整流環節的輸出電壓和電流、逆變環節的輸出電壓以及三相異步電機的轉子電流和轉速與變頻器和三相異步電機可以正常工作的參數進行對比，得出變頻器整體在發生電壓暫降時能夠正常工作的安全工作區。

進一步地所述步驟A中，電源端設置的發生一次電壓暫降的幅值為額定電壓的5％或10％。

進一步地所述步驟B中，設定整流環節的輸出電壓為V_D，整流環節的輸出電流為I_D，整流環節的輸出電壓V_D的計算公式為：