逆变器保护闭合保护怎么用，是按下去，还是不按下去

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-03-24 11:29 标签： 逆变器保护

开关来的信号有问题很有可能昰开关短路了，上电后CPU检测到开关是闭合状态直接启动逆变 

开关线我用焊机吹了的接头都没焊上
那是不是你的CPU检测的IO信号不对。

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随着新能源技术的发展偏远山區、海岛等独立电力系统越来越多地采用新能源发电设备与柴油发电机混合供电方式。

针对这类系统中新能源逆变器保护单独供电、与柴油发电机并联供电的功能需求以逆变器保护单独供电时采用电压源控制、与柴油发电机并联时采用电流源控制为基础，提出基于逆变器保护控制模式切换和柴油发电机准同期并联相结合的控制策略解决逆变器保护与柴油发电机并联过程的控制问题，电磁暂态时域仿真和1：1样机物理实验验证了该控制策略的有效性

独立电力系统是指独立运行在与大电网隔离地区的电力系统，常应用于偏远山区、孤立海岛等地区传统独立电力系统采用柴油发电机组、轻型燃气轮机发电机组等旋转发电装置，它存在噪声大、环境污染、偏远地区燃料补给困難等缺点

随着新能源发电技术的发展，独立电力系统越来越多地采用风能、太阳能等新能源发电装置单独供电或者采用与传统发电机並联向负载供电方式，来提高发电经济性、减少环境污染、增强偏远地区供电自给能力

然而，逆变器保护与发电机在电压与频率控制方法、输出端口阻抗特性、机电惯性、抗扰能力等方面均存在较大差异导致逆变器保护与发电机的并联控制较困难，传统的逆变器保护并聯、并网控制策略难以解决逆变器保护与发电机的并联控制问题因此，有必要开展逆变器保护与发电机并联控制策略研究为基于新能源发电的独立电力系统运行与控制提供技术基础。

根据并联对象的不同逆变器保护并联控制可分为逆变器保护之间相互并联、逆变器保護并入电网、逆变器保护与发电机并联三种类型。截至目前国内外学者在前两种并联系统控制方面已取得了丰硕的研究成果。其中逆變器保护之间相互并联的控制策略主要有主从控制法、下垂控制法、分布控制法等。

逆变器保护并网已经实现了电压源并网和电流源并网控制在逆变器保护与发电机并联控制方面，对于发电机在电网运行、逆变器保护投入并联运行的情况与逆变器保护并网的情况类似相關研究已比较成熟。因此本文只讨论逆变器保护在电网运行发电机投入并联运行的控制策略。

在这方面的研究中提出了一种柴油发电機和由逆变器保护接入的电池储能装置的无缝切换控制方法。但是该文献中除了两种设备的本地控制器外，还需要增设上层控制单元鉯实现两者的协调控制，这增加了系统控制的复杂性而且没有进行1∶1样机实验研究，其控制算法的实用性还有待进一步验证

本文以某噺能源发电逆变器保护与柴油发电机组混合供电系统为研究对象，在介绍该系统运行模式、发电机和逆变器保护的控制方式基础上结合逆变器保护在单独带负载、与柴油发电机组并联带负载等不同工况下的运行需求，提出了将逆变器保护电压源、电流源控制模式切换与柴油发电机准同期操作相结合的控制策略

在PSCAD/EMTDC中搭建了该系统的仿真模型，并在实验室构建了1∶1样机实验系统通过时域仿真和物理实验验證了所提出控制策略的有效性和实用性，降低了工程应用技术风险

图1 逆变器保护与柴油发电机混合供电系统结构

图4 新能源发电逆变器保護的控制框图

本文提出了一种基于模式切换的逆变器保护与发电机并联控制策略，其主要思想是：

1）逆变器保护单独带负载运行时采用恒電压控制模式且逆变器保护不锁相、控制器自身产生调制波相位。

2）在与发电机并联运行时采用恒电流控制模式但需要通过锁相产生調制波相位。

3）在不同工况切换时逆变器保护通过信号线检测发电机输出断路器的闭合状态来判断模式切换时刻的发生，并快速切换控淛模式；同时结合发电机的同期控制、逆变器保护电压外环PI控制器积分环节在切换时刻重新赋值等方法，来实现不同模式切换过程中较尛的系统冲击保证系统安全运行。

本文建立了逆变器保护与发电机混合供电系统的仿真模型并在实验室构建了1∶1样机实验系统，通过鈈同工况下的时域仿真和物理实验验证了所提切换控制策略的有效性。该控制策略不仅能保证不同工况下的稳定运行、实现不同工况之間切换的暂态过程中系统平稳过渡以及灵活调配逆变器保护和发电机并联运行的功率分配而且具有控制原理简单、工程实现容易、不需偠增加用于逆变器保护和发电机之间协调的上层控制器等优点。

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用于电连接逆变器保护与电机的方法

[0001]本发明涉及一种用于电连接逆变器保护与由逆变器保护馈电的电机的方法其中包括多个相并且断开的电连接在逆变器保护和机器之間闭合。

[0002]在用永久励磁的同步机驱动的高速列车中存在如下问题:在行驶速度高的情况下在同步机中感应产生高的电压感应产生的电压能夠提高到在逆变器保护的输入侧上施加的中间回路电压的2.5倍或者甚至更高。在不利的情况下这会导致高的电流被驱使经过逆变器保护，所述电流损该逆变器保护

[0003]为了保护逆变器保护，已知的是在逆变器保护和牵引发动机之间设置有断开保护，通过所述断开保护牵引發动机能够与逆变器保护电断开。在打开断开保护之后该断开保护必须能够再次闭合。所述闭合即使在行驶期间也必须是可行的为此，逆变器保护应在闭合时接通使得感应产生的高的电压总是立即在端子上衰减，以便避免在中间回路中驱使过高的电流穿过逆变器保护

[0004]本发明的目的是，提出一种将逆变器保护与电机电连接的方法通过所述方法能够实现以保护材料的方式闭合电连接。

[0005]该目的通过开始提出类型的方法实现其中根据本发明在不同的时间点闭合所述连接的至少两个相。

[0006]本发明以下述考虑为出发点:只要所述连接闭合那么電流再次开始流动经过电机。相应的磁场再次建立使得在闭合连接的那一刻由电机吸收能量。这能够引起:机器的电扭矩在短暂的时刻内茬闭合之后直接大幅下降使得在电机中并且在与其连接的可移动的元件中产生强烈的机械晃动。这不仅导致在行驶的列车中的晃点而且吔导致传动系的材料疲劳

[0007]为了使这样的晃动保持得尽可能低，有利的是在尽可能有利的时间点闭合所述连接。为了发现有利的时间点对于逆变器保护能够使用场定向的调控，其中评估发动机定子的“电压矢量(Spannungszeiger) ”并且在有利的矢量位置处闭合断开保护然而在断开保护嘚最佳的闭合时间点中在适当的转子位置中也产生如下问题:发动机处的扭矩在闭合所述保护时短暂地跳跃从而产生晃动。即使该晃动通过良好的闭合时间点减少然而所期望的是，进一步减少该晃动

[0008]本发明此外以如下思考为出发点:在接通断开保护或者接通开关时，电机的楿的实际电流为零即使在所述保护以受转子位置控制的方式闭合时，由此也仅可行的是在闭合时间点将来自场调节器的唯一的预设的電流相置为零。在三相连接中这其余两个相的额定电流不等于零。额定电流在接通时间点为零的相能够从零起缓慢地建立实际电流额萣电流和实际电流在断开保护或者接通开关的闭合时间点重合，使得该相能够平稳地起振然而在其余两个相中存在如下情况:在接通时间點上，额定电流和实际电流彼此分开由此引起所不期望的扭矩冲击。

[0009]根据本发明所述连接的至少两个相在不同的时间点闭合。由此不僅能够对于一个相引入平稳的起振而且能够对于第二相实现相当平稳的起振，其方式为:第二相的闭合时间点处于适合的时间点上扭矩沖击能够减小并且机械部件能够得到保护。

[0010]有利的是电连接的所有相能够单独地、即在不同的时间点被接通。由此能够在选择闭合时间點时实现最大的灵活性并且能够以特别的程度减少扭矩冲击

[0011]适当的是，所述连接包括三个相如在三相电流或者力流中普遍的那样。当艏先断开其中两个相时在空的、即不接地的星形接点中由此中断经过所有相的电流的流，使得电连接(虽然不完全与逆变器保护断开)能够視作为已断开通过指出在空的星形接点中穿过相的电流的总和为零的基尔霍夫定律，前两个待连接的相是否同时接通或者在不同的时间點接通能够是任意的因为一个唯一的相的连接不引起任何电流的流。因此当相中的至少一个相单独地并且在时间上与至少另一个相分開地接通就足够。

[0012]电机有利地是轨道车辆的驱动发动机其中本发明尤其适合于在永久励磁的同步机中应用。然而本发明不局限于同步机嘚使用因此本发明例如也能够在其它接通的机器、例如接通的磁阻机中有利地应用。电机也能够是用于从机械能产生电流的发电机整鋶器适当地从轨道车辆的中间回路电压产生穿过所述连接的相的电流。中间回路电压能够是中间回路直流电压所述中间回路直流电压由逆变器保护转换为交流电压。

[0013]尤其有利的是本发明此外可在电机的正在运转的运行中应用，其中正在运转的机器通过逆变器保护将电压感应产生到逆变器保护的输入回路、即例如中间回路中所述电压为逆变器保护中的输入电压的至少1.5倍。所述连接根据预设的标准、例如電压标准打开其中从逆变器保护到电机的连接的打开在至少两个相中进行。在存在预定的条件时例如在经过预设的时间间期后或者在逆变器保护和/或电机中存在预定的状态时，以根据本发明的方式再次闭合所述连接由此继续进行电机的运行。

[0014]在本发明的一个有利的实施方式中打开电连接的所有的相并且在时间上单个地闭合所有的相。由此能够实现用于良好地接通电机或者用工作电压馈送电机的最大鈳能的自由度尤其，在非空的星形接点中电机能够为每个相在时间上单独地加载电流。

[0015]如果至少两个相在这些相的额定电流过零点时閉合扭矩冲击能够保持地尤其小。过零点涉及电机在这些相中的额定电流的过零点有利的是，这两个相是电连接的最后接通的两个相

[0016]为了确定电机的各个相的额定电流需要的是，了解电机的转子位置相应地，显示电机的转子位置的参数通过传感器测量并且根据测量數据确定转子位置根据转子位置能够确定各个相的额定电流，其中额定电流适当地是经过所述相的下述电流在所述电流的情况下在将各个相与逆变器保护连接时不产生任何扭矩跳跃。根据转子位置直接地或者根据额定电流的大小能够确定各个相的额定电流的过零点即洳下时间点，在所述时间点上经过一个相位的电流为零

[0017]也有利的是，所有的相在其额定电流过零点时闭合在星形接点打开的情况下也鈳行的是，前两个相共同地、即同时闭合并且第三相仅在此之后才闭合

[0018]在空的星形接点中，根据基尔霍夫定律仅在至少两个相闭合的凊况下电流能够流经这些相。由此不可行的是这两个相的闭合力矩置于这些相的过零点上。为了引起尽可能小的扭矩冲击由此能够有利的是，前两个相在其额定电流的过零点之外闭合并且第三相尤其在其额定电流的过零点中闭合。闭合力矩能够由此定向到前两个待闭匼的相的相位上使得扭矩冲击是非常小的。

[0019]此外尤其有利的是在这两个首先闭合的相中，在额定电流和实际电流之间的差值上的这两個积分的和是最小的积分或者这两个积分在此适当地从闭合的相位考虑直至其后预设的相点。相点是时间点所述时间点适当地位于闭匼时间点之后的T/6和T/3之间，其中T是额定电流的全振荡的时间间隔也就是说，相时间点在闭合时间点之后的60°和120°之间。根据本发明的该设计方案，即使在与通过计算得出的最小值偏离直至20%时也确保最小值(以在通过计算得出的最小值中并且在真实的积分总和中相等的积分极限为湔提)实际电流要么在所述连接处测量要么在电连接的相处直接测量或者通过模拟逆变器保护和电机的交互来确定。

[0020]本发明的另一个有利嘚实施方式提出:待闭合的第二相在其过零点中闭合所述过零点直接跟随首先闭合的相的过零点。由此也能够将扭矩冲击保持为低的

[0021]另┅个有利的实施方式提出:所述连接的三个相在相互直接跟随的过零点中闭合。这种可简单控制的开关算法确保电机中非常小的扭矩冲击

[0022]夲发明此外定向于如下机器系统，所述机器系统具有电机、用于将输入电压转换为具有多个相的机器电压的逆变器保护和用于切换逆变器保护的控制单元

[0023]为了实现少磨损地接通电机，提出:机器系统根据本发明具有接通开关所述接通开关对于所述相中的至少两个相具有自身的并且可单独操控的接通元件，其中控制单元制备用于单独地控制接通元件以闭合各个相连接

[0024]在上文中关于所述方法描述的细节也可應用于机器系统，其中控制单元制备用于控制单独的、多个或者所有所描述的方法细节这样的制备能够通过控制单元的相应的控制程序洏存在，其流程(例如结合适当的输入信号如传感器信号)引起这样的控制。对此控制单元适当地包括电子元件，如处理器和数据存储器所述电子元件对于运行控制程序是必要的。

[0025]机器系统适当地是轨道车辆或者设置在轨道车辆中电机有利地是轨道车辆的驱动发动机并苴逆变器保护是发动机逆变器保护。接通开关适当地是断开保护输入电压能够是中间回路电压、尤其是轨道车辆的中间回路电压。

[0026]为了精确地接通相有利的是，精确地限定接通开关的切换时间晶闸管具有精确的切换时间从而是用于接通开关的尤其适合的切换元件。

[0027]本發明的在上文中所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式方法，接合下文中对实施例的描述变得更清楚和哽容易理解所述实施例结合附图来详细阐述。实施例用于阐述本发明并且本发明不局限于在其中给出的特征的组合也不在功能性的特征方面受限。此外每个实施例的对此适合的特征也能够明确地、单独考虑，从一个实施例中移除引入到另一个实施例中以补充所述实施例和/或与任意权利要求组合。

[0029]图1示出具有两个发动机逆变器保护的被驱动的轨道车辆的示意图所述发动机逆变器保护分别供给两个牵引发动机，

[0030]图2示出图1中的逆变器保护的电路图所述逆变器保护具有牵引发动机中的一个和中间接入的断开保护，

[0031]图3示出在断开保护的三個接通元件的所标明的闭合时间点的经过逆变器保护和牵引发动机之间的电连接的三个相的三个相电流的图表

[0032]图4示出在另外的闭合时间點的图3中的图表，以及

[0033]图5示出图4中的中间的图表的放大的部段所述部段具有在额定电流和实际电流之间的所标明的积分面。

[0034]图1示出轨道車辆2的示意图所述轨道车辆具有机动车4，所述机动车具有四个被驱动的车轴车轴中的每一个车轴由电机6驱动，所述电机分别构成为同步发动机并且作为牵引发动机驱动列车所有的牵引发动机6由牵引逆变器保护8馈电。牵引逆变器保护8包括输入整流器10所述输入整流器从架空线路的电网电压中(必要时经由多个级)产生中间回路12中的中间回路直流电压。

[0035]四个逆变器保护14与中间回路12电连接所述逆变器保护在该實施例中

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