[發明專利]一種變頻調速器全模態電流統一建模方法

有效

• 申請號: 202010796273.7
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112001145B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張世鋒;劉翼肇;王金浩;常瀟;李勝文;張敏;李慧蓬;趙軍;樊瑞;肖瑩;胡多;毛瑞;王浩;高樂;王騰鑫;徐永海;徐少博
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院;華北電力大學
• 主分類號: G06F30/39
• 分類號: G06F30/39;H02J3/00;H02M7/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種變頻調速器全模態電流統一建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A、確定涵蓋變頻調速器ASD完整運行區間的運行模態，依據各相電流續流狀態將ASD運行過程劃分為以下四種模態：

模態1：三相電流斷續；

模態2：兩相電流斷續，一相電流連續；

模態3：一相電流斷續，兩相電流連續；

模態4：三相電流連續；

在電壓不平衡條件下，ASD由空載逐漸增加至額定負載，其運行模態將從模態1依次過渡到下一模態，直至模態4；

步驟B、以三相不控整流器二極管導通狀態為依據，確定ASD不同運行模態下整流器的工作狀態，共存在以下三種工作狀態：

工作狀態1：三相二極管均關斷狀態；

工作狀態2：兩相二極管同時導通狀態；

工作狀態3：三相二極管同時導通狀態；

根據三相電流續流狀態差異，在一個完整工頻周期內將ASD各相電流劃分為12個導通區間，在不同子區間中，ASD整流單元在所述三種工作狀態間切換；

步驟C、建立ASD整流器不同工作狀態下輸入電流統一分析模型，具體包括以下子步驟：

子步驟S31：針對三種工作狀態分別建立對應等效分析電路，所建立的三種等效分析電路為拓撲結構一致但器件參數不同的統一分析電路：

子步驟S32：建立ASD不同工作狀態下電流統一分析模型；

所述子步驟S32的具體過程如下：

在不平衡條件下，將電網電壓表達式統一寫為如式(1)所示：

式中U_ph為p相h次諧波電壓幅值，ω為工頻角頻率,為其相位，H為考慮的諧波電壓最高次數；

根據統一分析電路列寫微分方程如式(2)所示：

式中e_i(t)為網側等效電壓，u_c0i(t)為直流電容電壓，R_eq為線路等效電阻，i_i(t)為電感電流，L_eq為線路等效電感，C為直流側電容值；

對式(2)進行拉普拉斯變換并整理可以得到式(3)：

式中涉及參數的具體表達式如式(4)所示

式中，I_i為階段i開始時刻電感電流值，U_ci為階段i開始時刻電容電壓值，將s＝jhω代入式(4)前兩個表達式中，整理并表示為式(5)：

通過拉普拉斯變換，得到各導通階段內電感電流與電容電壓精確時域表達式如式(6)所示：

式中涉及的未知參數S₁、S₂、C_1i、C_2i、C_3i、C_4i由式(7)計算得到：

令X相與Y相代表換相過程開始前的ASD整流單元導通相，Z相在導通角為α_i的時刻開始與Y相進行換相導通，對于工作狀態3對應等效電路列寫方程組如式(8)所示：

式中u_yz(t)為換相單元網側等效電壓，i_yi(t)為Y相電流，i_zi(t)為Z相電流，L_s為換相電路等效電感，R_s為換相電路等效電阻；

將u_yz(t)統一整理為如式(9)所示：

式中U_zyih為等效電壓的h次諧波幅值，為對應相位，計算得到式(10)：

式中參數A由式(11)計算得到：

Y相與Z相電流如式(12)所示：

對于工作狀態2，狀態起始時刻能夠得到電容電壓、電感電流關系如式(13)所示：

在狀態結束時刻電容電壓、電感電流對應關系如式(14)所示：

對于工作狀態3，狀態起始時刻得到電容電壓、電感電流關系如式(15)所示：

在狀態結束時刻電容電壓、電感電流對應關系如式(16)所示：

通過迭代計算獲得各階段起始角以及各階段開始時刻電感電流和電容電壓初值，即可得到ASD整流單元在不同工作狀態下三相電流具體時域解析式；

步驟D、建立ASD全部運行模態下電流分析模型。