[發明專利]一種雙饋異步電動機控制系統的起動方法和裝置

有效

• 申請號: 202110653912.9
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113437916B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 倪鍇;彭國嘉;甘醇;曲榮海;胡義華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/34;H02P25/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

本發明公開了一種雙饋異步電動機控制系統的起動方法和裝置，屬于電機技術領域。本方法首先通過開環給定轉子d、q軸電壓給定值采集并計算電機接近起動時該轉子位置對應的d、q軸電流反饋值i_rdq，并將其作為閉環控制的參考電流限幅或給定值，不需要安裝原動機拖動電機起動或采取開關切換運行模式，有效簡化雙饋異步電動機的起動過程，實現雙饋異步電動機直接起動。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，更具體地，涉及一種雙饋異步電動機控制系統的起動方法和裝置。

背景技術

我國能源發展堅持節約發展、清潔發展和安全發展的戰略路線，現階段船舶推進的動力系統在能量變換和分配上有了顯著發展，電氣化成為船舶推進系統的發展趨勢。船舶工業的發展對全球交通運輸和世界經濟具有重要的影響，并且大型船舶的相關技術在軍事領域也得到了相當的重視，是國家軍事實力的重要體現。為了滿足不斷提高的船舶用電需求，基于電力推進系統的全電船舶已逐漸成為世界各大型造船廠的船舶生產標準，這也是未來船舶的發展方向。

雙饋異步電動機相對于鼠籠式異步電動機來說，具有轉差功率可以回饋、功率變換器容量可調等優點。但是，雙饋異步電動機也存在起動電流較大，調速范圍有限、結構復雜等缺點。目前，有許多關于雙饋異步電動機起動方法的研究，常規的雙饋異步電動機起動方法采用原動機拖動或采用感應電機接線方式起動，前者需要外加一臺電動機或者其他設備拖動雙饋異步電動機起動；后者通常需要額外開關設備或軟件控制開關的算法，二者都存在雙饋異步電動機起動軟硬件相對復雜的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種雙饋異步電動機控制系統的起動方法和裝置，旨在解決現有雙饋異步電動機起動需要額外的電機或開關設備，起動控制更復雜的問題。

為實現上述目的，本發明一方面提供了一種雙饋異步電動機控制系統的起動方法，

雙饋異步電動機控制系統包括：三相交流調壓器，背靠背功率變換器、控制器和雙饋異步電動機。所述三相交流調壓器輸入端與電網連接，輸出端接網側變換器。網側變換器輸出直流電壓接并聯電容和直流母線。所述雙饋異步電動機的定子側接三相交流調壓器，轉子側接轉子側功率變換器，以實現對轉子電流的控制。進一步的，所述背靠背功率變換器包含多個橋臂和直流母線電容，每個橋臂包括上開關管和下開關管；所述網側變換器上開關管的發射極和下開關管的集電極連接作為橋臂的輸入端，各橋臂輸入端分別與所述三相調壓器輸出端連接；轉子側功率變換器上開關管的發射極和下開關管的集電極連接作為橋臂的輸出端，各個橋臂輸出端分別與所述雙饋異步電動機轉子繞組一端連接；所述直流母線電容的一端與各個橋臂上開關管的集電極連接；所述直流母線電容的另一端與各個橋臂下開關管的發射極連接。

起動方法包括以下步驟：

(1)將直流母線電壓升高到預設工作值，給定轉子d、q軸電壓參考值，在定子三相電壓處于電機臨界啟動電壓時，計算開環下轉子d、q軸電流；

(2)將所述開環下d、q軸電流分別設置為閉環雙饋運行控制時的d軸電流參考值的限幅值和q軸電流參考值；

(3)電機以閉環雙饋控制運行方式在上述預設設置值下提高電機定子側電壓直到電機起動。

進一步地，將直流母線電壓升高到預設工作值具體包括：

(A1)采集電機定子側三相電壓，計算得到定子電壓矢量角度θ₁；

(A2)根據直流母線電壓給定值和采集到的直流母線電壓u_dc，計算得到網側變換器d軸電流給定值預設網側變換器q軸電流給定值為零；