[发明专利]一种计及换相重叠角变化的静止变频器负载换相起动数值仿真方法

说明书

本发明公开了一种计及换相重叠角变化的静止变频器负载换相起动数值仿真方法，包括以下步骤：1、假定SFC运行于恒直流电流模式，简化定子电流对时间的函数关系；2、假定SFC运行过程中忽略定子谐波分量，仅计及基波分量的影响，利用Park方程得到转子电流、阻尼绕组电流、转速的微分方程组；3、使用四阶龙格库塔法进行微分方程组计算。4、对机端电压波形补偿由定子电流换相引起的压降，得到较为光滑的机端电压。5、近似考虑每两个过零点间为正弦波，取较为光滑的机端电压正弦波的绝对值的最大值作为两个过零点间的峰值用于下一次换相重叠角μ的计算。本发明消除了仿真流程中的矛盾，有效地提高仿真精度，以满足理论分析及现场事故定位的需求。

技术领域

本发明属于静止变频器负载换相数值仿真技术领域，特别涉及一种计及换相重叠角变化的静止变频器负载换相起动数值仿真方法。

背景技术

静止变频器(SFC)在抽水蓄能、调相机等启动过程中被大规模使用，SFC主要的作用在于通过变化定子电流形成的磁场拖动转子旋转，并根据转子转速的改变定子电流形成的磁场。SFC启动旋转电机的过程分为强迫换相阶段及负载自然换相阶段。负载自然换相发生在在一定转速下，机端电压已经能够形成足够的换相电压，换相时不会导致定子电流换相失败。

负载自然换相时，由于机端电压在发生变化，其换相过程中的换相重叠角μ将不会保持恒定，机端电压与换相重叠角存在一个动态关系，如式1，式2所示。

注：所有变量及参数说明见计算实例。

国内不少文献开展了负载换相阶段的仿真工作，但均未考虑机端电压变化导致换相重叠角μ变化的情况。文献[1-4]中假设仿真过程中μ保持不变，I_K保持不变。这样的假设是与仿真过程存在明显矛盾的。因此有必要考虑机端电压U值变化时，μ值变化对数值仿真结果的影响。

相关文献及专利有：

(1)田立军，陆于平.抽水蓄能电动发电机起动过程数字仿真[J].电力系统自动化，1997，21(7).

(2)李玉玲，王自涛，戈宝军.同步电动机静止变频自然换流起动过程研究[J].哈尔滨理工大学学报，2002，5(1).

(3)戈宝军，李玉玲，李波.抽水蓄能电机静止变频器起动过程分析[J].电机与控制学报.2002，6(3).

(4)戈宝军，李玉玲.励磁控制下抽水蓄能电机静止变频器起动研究[J].电机与控制学报.2003，7(3).

文献[1]分析了抽水蓄能电动发电机起动过程数字仿真过程，但并未考虑换相重叠角μ的变化，假定转速变化过程中μ恒定，因而存在矛盾。本专利在文献(1)的基础上考虑了μ的变化，在仿真过程中消除了公式的矛盾，相当于对文献(1)进行了发展。

文献[2-4]沿用了文献[1]的数字仿真模型，因而同样未考虑换相重叠角μ的变化，假定转速变化过程中μ恒定，因而存在矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有数值仿真技术的不足，提供一种计及换相重叠角变化的静止变频器(SFC)负载换相起动数值仿真方法，以满足理论分析及现场事故定位的需求。

为实现上述目的，本发明所采用的方法为：

一种计及换相重叠角变化的静止变频器负载换相起动数值仿真方法，包括以下步骤：

步骤一，设静止变频器运行于恒直流电流模式，根据定子电流电角度随时间的变化和换相重叠角，得到定子A相电流与定子电流电角度之间的关系；

步骤二，设静止变频器运行过程中仅计及基波分量的影响，利用Park方程得到转子电流、阻尼绕组电流和转速的微分方程组；