[发明专利]基于平均功率反馈的变频器并联控制方法

说明书

技术领域

本发明应用于大功率传动领域，具体地说就是使多台较小功率的变频器协同工作，共同控制较大功率电机的场合。

背景技术

随着科学技术的进步，交流传动在现在工业中的应用越来越多。与之相对应的是，我们日常发电的70%都是被传动设备所消耗，可见传动是能量消耗的主力。变频器以其优异的节能降耗能力和出色的速度控制精度，在近10年逐渐成为传动设备的标准控制设备，其用场合越来越多。

现在的变频器产品一般以IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管），作为功率器件，拓扑上采用交流转化为直流然后再转化为交流（AC-DC-AC）的方式，而且其开关频率在1.25~16kHz之间，输出电流波形和控制响应速度都很出色。但这种变频器容量由于受功率器件的限制，一般的，在低压（380V~480V）范围，其功率不超过800kW，中压（690V）范围，其功率不超过1500kW。而且随着功率的增加，变频器的设计难度也随之增大，所用器件的成本也极具增加。不仅如此，在功率更大的传动场合，如矿山、冶金等需要数兆瓦到数十兆瓦的场合，就没有与之对应的变频器可以使用，只能使用GTO（Gate Turn-Off Thyristor门控晶闸管）或IGCT（Intergrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管）作为功率器件，采用交-交变频的方式在进行控制，这样一来，传动控制的精度较之前大为下降。

通过变频器的并联，我们可以将多台较小功率变频器的输出在电机侧并联在一起，使它们同时为一个较大功率的电机进行供电并进行控制，从而解决大功率传动场合变频器容量不足的问题。如我们可以将两台800kW的变频器进行并联，共同向一台1500kW的电机进行供电。但变频器并联的问题是如何实现各个并联变频器之间功率均分的问题，如两台800kW的变频器进行并联，共同向一台1500kW的电机进行供电，如何保证每个变频器只输出一半的电机功率，即750kW。如果不能很好的功率均分，则会一台变频器超负荷运行，另一台则输出很小的功率，从而使过载运行的变频器损坏。

现在只有少数厂家推出了能并联的变频器产品，其并联方式也和简单，一种是在各个变频器的输出侧接很大的均流电抗器，通过电感来抑制变频器之间的环流。一种是使用双绕组电机，每个绕组都接一台变频器。这方法都是即增加设备的成本，又增加了设备的体积。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于平均功率反馈的变频器控制方法，能够在不增加成本的基础上实现变频器的并联。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于平均功率反馈的变频器控制方法，其特征在于：

变频器并联系统中的每个变频器，通过三相静止坐标系到两相旋转坐标系的坐标变换器将变频器的实际三相输出电流变为在旋转坐标系中两相相对静止电流，然后结合控制器得到两相旋转坐标系中的参考控制电压，得到系统中单个变频器自身的有功功率和无功功率；

变频器并联系统中的每个变频器都接收系统中其它并联的变频器自身的有功功率和无功功率信息，并计算变频器并联系统的平均有功功率和平均无功功率；

系统中的每个变频器按照平均有功功率和无功功率来调节其自身的有功功率和无功功率，使得每个变频器符合变频器并联系统功率分配。

按上述方案，系统中的每个变频器按照平均有功功率来调节其自身的有功功率时，将自身的有功功率和系统的平均有功功率进行反馈调节，使自身的有功功率跟踪系统的平均有功功率，其反馈调节量作为转矩补偿量，合成到由转速调节器得到转矩指令值中，得到补偿后的转矩指令值，以此补偿后的转矩指令值得到两相旋转坐标系下的转矩电流指令值和估算的转差角速度，转矩电流指令值经电流闭环调节，得到补偿后的转矩参考电压；

系统中的每个变频器按照平均无功功率来调节其自身的无功功率时，将自身的无功功率和系统的平均无功功率进行反馈调节，使自身的无功功率跟踪系统的平均无功功率，其反馈调节量作为两相旋转坐标系下的励磁电压补偿量，合成到由励磁电流调节器得到励磁参考电压值中，得到补偿后的励磁参考电压；

将得到的补偿后的转矩参考电压、补偿后的励磁参考电压，通过两相旋转坐标系到三相静止坐标系的坐标变换器进行转换，转换后的参考电压生产PWM脉宽以控制变频器。

按上述方案，它具体包括以下步骤：

1）获得变频器实际有功功率P、实际无功功率Q和平均有功功率P_ave、平均无功功率Q_ave：