[發明專利]船用中高壓軟啟動器晶閘管控制方法

在審

• 申請號: 202211554346.7
• 申請日: 2022-12-06
• 公開（公告）號: CN115720070A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 程昭竣;曹陽;劉鑫;蔣山;陳茂才
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七〇四研究所
• 主分類號: H02P21/34
• 分類號: H02P21/34
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;徐穎

本發明涉及一種船用中高壓軟啟動器晶閘管控制方法，船用電網通過可控晶閘管給三相電機供電，在電機啟動階段控制器設置一個定頻率f中斷，進入中斷后完成晶閘管控制，并設定一個電周期的次數為f÷50Hz；每個中斷中采用能抵抗諧波干擾的雙dq變換鎖相環技術對船舶電網進行相位跟蹤，獲得晶閘管三相輸入相位角度；每個電周期中使用階躍函數對啟動過程中啟動電壓反饋偏差處理計算觸發角，更新一次觸發角；相位與觸發角比較依據線電壓觸發邏輯，使用高頻PWM脈沖對晶閘管進行觸發，并對PWM進行同步校準。在船舶電網中，降低較差的電能質量對軟啟動器控制的影響，使得晶閘管的控制準確無誤。

技術領域

本發明涉及一種控制技術，特別涉及一種船用中高壓軟啟動器晶閘管控制方法。

背景技術

受限于目前半導體器件制造水平，晶閘管的耐壓等級有限，6kV的中壓已基本達到晶閘管的極限；同時，在船舶應用中，船舶電網容量小加之用電設備復雜，使得船舶電網電能質量相對較差；而且船舶艙室內空間狹小，設備如有故障難以維修，若船舶在航行時設備損壞更為棘手。因此，在船舶中高壓應用中，可靠性是重中之重，而軟啟動器的核心是晶閘管，所以能否對晶閘管實施準確無誤的控制成為設備能否可靠運行的重要因素。

發明內容

針對中高壓軟啟動穩定性問題，提出了一種船用中高壓軟啟動器晶閘管控制方法，有效提高了軟啟動器晶閘管控制的可靠性和穩定性。

本發明的技術方案為：一種船用中高壓軟啟動器晶閘管控制方法，船用電網通過可控晶閘管給三相電機供電，在電機啟動階段控制器設置一個定頻率f中斷，進入中斷后完成晶閘管控制，并設定一個電周期的次數為f÷50Hz；每個中斷中采用能抵抗諧波干擾的雙dq變換鎖相環技術對船舶電網進行相位跟蹤，獲得晶閘管三相輸入相位角度；每個電周期中使用階躍函數對啟動過程中啟動電壓反饋偏差處理計算觸發角，更新一次觸發角；相位與觸發角比較依據線電壓觸發邏輯，使用高頻PWM脈沖對晶閘管進行觸發，并對PWM進行同步校準。

進一步，所述晶閘管三相輸入相位角度計算：

雙dq變換鎖相環技術對船舶電網進行相位跟蹤，獲得角度為wt，wt范圍為0-2π，將0-2π轉換為0-360度；

檢測Uab從正變負的過零點，從該過零點開始，比較60度內Ubc和Uca的大小，如果UbcUca則為正序，線電壓Uab的相位角AngleAB＝wt+90，線電壓Ubc的相位角AngleBC＝AngleAB-120，線電壓Uca的相位角AngleCA＝AngleBC-120；若AngleAB、AngleBC、AngleCA的計算結果360度，則計算結果-360，若AngleAB、AngleBC、AngleCA的計算結果0度，則計算結果+360；

檢測Uab從正變負的過零點，從該過零點開始，比較60度內Ubc和Uca的大小，如果UbcUca則為負序，線電壓Uab的相位角AngleAB＝wt+90，線電壓Uca的相位角AngleCA＝AngleAB-120，線電壓Ubc的相位角AngleBC＝AngleCA-120；若AngleAB、AngleBC、AngleCA的計算結果360度，則計算結果-360，若AngleAB、AngleBC、AngleCA的計算結果0度，則計算結果+360。

進一步，所述觸發角計算：

首先使用階躍函數對給定電壓與實際電壓的差值進行處理，得到曲線γ,γ＝sgn(給定電壓-實際電壓)；然后每一電周期對γ進行一次PI計算，得到曲線β，β＝Kp×γ+Ki×Σγ，若β120，則β＝120，其中Kp、Ki分別為比例系數和積分系數，Kp、Ki默認取值120÷(期望啟動時間(秒)×50)；最后用最大觸發角150度減去β得到觸發角α，α＝150-β。

進一步，所述晶閘管觸發邏輯為：