一種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法：方法采用的系統(tǒng)包括分別與電機(jī)連接的工作和備用電源，工作和備用電源的輸出之間設(shè)有整流器連接，整流器還通過(guò)逆變器連接電機(jī)；方法：S1,失電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)殘壓建模；S2，預(yù)測(cè)電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)殘壓；S3，預(yù)測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)失電后母線(xiàn)殘壓的初值，當(dāng)母線(xiàn)殘壓的初值小于母線(xiàn)額定電壓時(shí)，確定啟動(dòng)UPS逆變器，使UPS逆變器穩(wěn)定在為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供電的工作狀態(tài)；S4，將母線(xiàn)殘壓相位與備用電源電壓相位進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相位差小于20°時(shí)，將備用電源投入。本發(fā)明既能在市電失電時(shí)為重要負(fù)荷短時(shí)供電，又能主動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，快速將備用電源切換投入避免對(duì)負(fù)荷造成沖擊，能夠有效限制備用電源投入瞬間沖擊電流。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)失電時(shí)無(wú)縫切換供電的方法，尤其是涉及一種基于殘壓預(yù)估 的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)失電時(shí)會(huì)出現(xiàn)殘壓，對(duì)切換備用電源供電會(huì)有很大影 響。現(xiàn)有切換裝置的低壓?jiǎn)?dòng)方式采用低電壓檢測(cè)配合固定延時(shí)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)母線(xiàn) 殘壓幅值較低時(shí)，電源切換時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)受到的沖擊較大。因此，高壓大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)失 電后采用備用電源恢復(fù)供電時(shí)，須面對(duì)備用電源與電機(jī)負(fù)荷殘壓相位差過(guò)大的問(wèn)題，該問(wèn) 題目前尚無(wú)理想的解決辦法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方 法，可根據(jù)感應(yīng)電機(jī)的殘壓跌落時(shí)間特性使備用電源滿(mǎn)足快速合閘及退出條件，提高電網(wǎng) 重要負(fù)荷的供電可靠性。
[0004] 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法，其特征是：所述方法采用的無(wú)縫切 換供電系統(tǒng)包括分別與所述電機(jī)連接的工作電源和備用電源，所述工作電源和備用電源的 輸出之間設(shè)有整流器連接，所述整流器還通過(guò)逆變器連接所述電機(jī)；所述方法包括以下步 驟：
[0006] SI,失電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)殘壓建模
[0007] S1-1，計(jì)算電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)定子磁鏈
[0008] 正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)電壓的空間矢量為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法，其特征是：所述方法采用一無(wú)縫切換 供電系統(tǒng)，其包括分別與所述電機(jī)連接的工作電源和備用電源，所述工作電源和備用電源 的輸出之間設(shè)有整流器連接，所述整流器還通過(guò)逆變器連接所述電機(jī)； 所述方法包括以下步驟： S1，失電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)殘壓建模 Sl-I，計(jì)算電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)定子磁鏈 正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)電壓的空間矢量為：
其中，U(t)為母線(xiàn)電壓的空間矢量，（:·、為電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)電壓相量，e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)， ?s為系統(tǒng)頻率，t為時(shí)間，j為虛數(shù)單位； 定子磁鏈與電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)電壓的關(guān)系為：
其中，Vs為定子磁鏈； S1-2,計(jì)算電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)子磁鏈 轉(zhuǎn)子磁鏈與電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)電壓的關(guān)系為：
其中，Ψ,為轉(zhuǎn)子磁鏈，R,為轉(zhuǎn)子電阻，Ls為電動(dòng)機(jī)定子電感，L,為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電感，Lm 為電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電感，s為轉(zhuǎn)差率； S1-3,計(jì)算電壓跌落后電動(dòng)機(jī)定子磁鏈 電壓跌落時(shí)定子磁鏈為：
其中，Ts，= (Ls-LmVLr)/Rs，Tr，= (Lr-LmVLs)/Rr，Vs0 為定子磁鏈初值，Vr0 為轉(zhuǎn)子磁 鏈初值為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； S1-4,計(jì)算電壓跌落后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈 電壓跌落時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈為：
其中，Mm為電動(dòng)機(jī)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的互感； 51- 5，計(jì)算電壓跌落后電動(dòng)機(jī)定子電流 電壓跌落時(shí)電動(dòng)機(jī)定子電流為：
S1 -6,計(jì)算電動(dòng)機(jī)A相定子電流過(guò)零時(shí)間 令電壓跌落時(shí)電動(dòng)機(jī)A相定子電流為零，
其中，real ()為對(duì)括號(hào)內(nèi)式中求實(shí)部計(jì)算； 得到對(duì)應(yīng)的A相定子電流過(guò)零時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)間為：tl，t2, t3，…，t20 ; S2,預(yù)測(cè)電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)殘壓 在A相定子電流過(guò)零時(shí)間分別為tl，t2, t3,…，t20時(shí)，分別進(jìn)行下列步驟計(jì)算： 52- 1，計(jì)算A相斷流后電動(dòng)機(jī)定子磁鏈 A相斷流后電動(dòng)機(jī)定子磁鏈為：

其中，Sl、S2、S3為以下方程的解：
其中，S1為待求變量，Tr = Lr/Rr ; S2-2,計(jì)算A相斷流后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈 A相斷流后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈為：
式中，
S2-3,計(jì)算A相斷流后電動(dòng)機(jī)定子電流 A相斷流后電動(dòng)機(jī)定子電流為：
S2-4,計(jì)算定子電流過(guò)零時(shí)間 令電動(dòng)機(jī)定子電流為零，
得到對(duì)應(yīng)的定子電流過(guò)零時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)間為：tm S2-5，計(jì)算失電后電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)殘壓 失電后電動(dòng)機(jī)母線(xiàn)殘壓初值為：
失電后感應(yīng)電動(dòng)機(jī)殘壓空間矢量表達(dá)式為：
53, 由S2-5中的公式（1)、（2)預(yù)測(cè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)失電后母線(xiàn)殘壓的初值，當(dāng)母線(xiàn)殘壓的 初值小于母線(xiàn)額定電壓時(shí)，確定啟動(dòng)UPS逆變器，使UPS逆變器穩(wěn)定在為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供電的 工作狀態(tài)； 54, 將母線(xiàn)殘壓相位與備用電源電壓相位進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相位差小于20°時(shí)，將備用 電源投入； 55, 檢測(cè)備用電源投入后沖擊電流的幅值大小，仿真結(jié)果表明備用電源投入后產(chǎn)生的 沖擊電流小于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流，表明備用電源合閘條件是正確且有效的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于殘壓預(yù)估的電機(jī)無(wú)縫切換供電方法，其特征是：當(dāng)UPS 逆變器啟動(dòng)后，通過(guò)控制逆變器來(lái)控制與逆變器相連的母線(xiàn)殘壓相位值，逐步調(diào)整母線(xiàn)殘 壓相位，使母線(xiàn)殘壓相位逐步接近備用電源電壓相位，使之盡快滿(mǎn)足備用電源合閘條件； 所述的逆變器控制方法如下： 逆變器通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和母線(xiàn)電壓外環(huán)控制并穩(wěn)定逆變器輸出功率，而電流內(nèi)環(huán)則 用于改善控制性能；在控制系統(tǒng)中，對(duì)d軸和q軸分別進(jìn)行雙閉環(huán)控制，外環(huán)控制負(fù)載側(cè)輸 出功率，內(nèi)環(huán)控制該軸的電流分量，改善其動(dòng)態(tài)性能； d軸外環(huán)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速反饋量之差通過(guò)一個(gè)PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算之后得到 電流給定值，再與實(shí)際電流相比較，其結(jié)果通過(guò)一個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行計(jì)算實(shí)現(xiàn)電流的內(nèi)環(huán)控 制； 最后，同樣通過(guò)SVPWM算法驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件得到PWM脈沖信號(hào)，即可輸出所需的有功功 率，q軸同理； 控制系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)PI控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的功率控制； 所述的逆變器控制方法分為三個(gè)工作階段： 第一階段：逆變電源接收到啟動(dòng)信號(hào)，在空載情況下開(kāi)始工作；系統(tǒng)檢測(cè)到故障信息 之后，經(jīng)過(guò)短暫的判斷時(shí)間，確定是故障之后發(fā)出工作電源斷路器動(dòng)作信號(hào)，斷路器收到分 閘指令，經(jīng)過(guò)固有分閘時(shí)間再實(shí)現(xiàn)分閘動(dòng)作：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)電源；當(dāng)確定故障之后，逆變 電源收到開(kāi)啟信號(hào)，此時(shí)逆變電源處于空載狀態(tài)； 第二階段：逆變電源接入系統(tǒng)，為負(fù)載供電，并調(diào)節(jié)輸出電壓相位；當(dāng)斷路器斷開(kāi)，工 作電源切斷，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入惰行狀態(tài)；逆變電源由空載接入為電動(dòng)機(jī)供電，逆變電源由 空載到接入負(fù)載，經(jīng)歷動(dòng)態(tài)過(guò)程，要求在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定的供電；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行之 后，逆變電源開(kāi)始第二階段的工作：對(duì)輸出電壓的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)； 相位調(diào)節(jié)通過(guò)改變逆變器的參考電壓，將幅值不變但相位有所變化之后的電壓作為逆 變器的新給定輸出電壓；通過(guò)逐次小角度地改變逆變器輸出電壓的相位，在短時(shí)間內(nèi)調(diào)整 到備用電源電壓的相位，即與備用電源電壓相位一致； 第三階段：當(dāng)逆變器輸出電壓相位調(diào)整到與備用電源電壓相位一致時(shí)，切換到備用電 源旁路，逆變電源退出運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK104393672SQ201410747959
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】曾偉章, 李雄峰, 羅建, 何堅(jiān), 翟照輝, 任宗基, 鐘振興, 吳杰輝, 周海瀟, 楊沛霖, 葉俊鴻, 李曉鈞, 羅志勇, 姚志良, 鄒小輝, 黃世昌, 戴華, 劉超 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局, 重慶大學(xué)