[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

本發明公開了一種考變頻調速器(Adjustable?Speed?Driver,ASD)全模態電流統一建模方法，包括以下步驟:A、確定涵蓋ASD完整運行區間的運行模態；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工作狀態；C、建立ASD整流器不同工作狀態下輸入電流統一分析模型；D、建立ASD全部運行模態下電流分析模型。本發明可涵蓋電壓不平衡且諧波畸變條件下ASD全部運行工況下電流特性，為進一步抑制和治理非理想電網電壓條件下ASD諧波污染提供理論基礎。

技術領域

本發明屬于用電設備電能質量發射特性分析領域，特別是涉及一種變頻調速器全模態電流統一建模方法。

背景技術

變頻調速器(Adjustable?Speed?Driver,ASD)是一種廣泛應用于工業、商業以及交通等領域的電力電子設備，由于三相不控整流橋成本低廉、性能可靠，常用做ASD整流單元。但從電能質量角度來講，由于整流單元非線性特點，導致ASD輸入電流諧波畸變率較高，成為電力系統中重要諧波污染源。在配電網運行過程中，三相負荷不對稱、不對稱故障以及線路參數不對稱等原因均可能造成三相電壓不平衡，國標GB/T?15543-2008規定，電網正常運行時，負序電壓不平衡度不應超過2％，短時不得超過4％。采用電容濾波的ASD對不平衡電壓十分敏感，即使電網電壓不平衡度滿足國標要求，也可能引起整流橋電流分布不均，在增加器件導通損耗的同時也會進一步造成電網諧波污染。ASD輸入電流建模研究是分析ASD電流諧波特性以及進一步限制和治理其諧波污染問題的基礎，然而國內外現有建模研究僅適用于ASD部分運行模態，無法準確反映ASD全部運行工況下的電流特性，對于不平衡條件下ASD中間運行模態的電流建模尚缺乏研究。因此，需研究一種能涵蓋ASD完整運行區間的全模態電流分析模型，以準確反映ASD在各類運行條件下電流特性。

發明內容

針對上述問題，本發明以電流續流狀態為依據，提出了一種不平衡和諧波畸變條件下涵蓋變頻調速器ASD完整運行區間的全模態電流分析模型，解決了現有模型在非理想電壓條件下無法覆蓋ASD全部運行工況的問題。

根據本發明的一個方面，提供了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；

其中，所述ASD為不控整流結構ASD，由整流單元、直流穩壓單元、逆變單元和控制回路組成，ASD電流諧波分量由整流單元產生；通過建立ASD等值分析電路，以等值電阻R替代逆變單元和電機負載，其大小由電機參數決定，通過經驗公式估算得到等值電阻R；

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；

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；

步驟D、建立ASD全部運行模態下電流分析模型；

優選地，步驟B中，ASD整流單元在不同運行模態下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。