[发明专利]一种高压变频器同步切换的控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种高压变频器同步切换的控制系统及控制方法，属于电力电子领域。该控制系统包括电压检测模块、信号处理和PWM计算模块、IO控制模块；该方法是用电压检测模块检测工频电压信号，并对其进行锁相计算，得到工频电压的幅值和角度，对投入PWM计算的变频器输出调制度和电压基波初相角进行补偿，预估实际输出的变频电压幅值和角度，得到投切指令时，根据工频电压与预估变频电压之间的角度差值调节投入PWM计算的变频器输出频率和输出相角，根据工频电压的幅值调节投入PWM计算的变频器输出电压调制度，当调节到工频电压与预估变频电压幅值、相位、频率一致时，同步切换。本发明能够实现平滑无扰切换，同时降低设备成本。

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及一种高压变频器同步切换的控制系统和控制方法，适用于类似拖动交流旋转电机的变频器控制系统。

背景技术

变频器具备电压，频率可调的特点，在运动控制系统中能够优化启动性能，提高运行效率，起到节电，节能的作用。但高压变频器是由电力电子器件组成的复杂系统，因环境、器件老化等原因需要定时检修或不定时维修，这就需要工频侧与变频器之间进行不定时的切换，传统控制需要反复停机，造成巨大的经济损失，为避免类似情况，就需要无扰切换技术。

同步切换控制，即控制变频器与工频电网在互相切换的过程中不需停机，转速不需有大的变动，切换电流不会有大的冲击。

目前已具备多种工频投切的方法，其实现原理和效果也都不同，有的采用冷切换方式，需预测接触器开断时间内的电机速降和相位偏移，其控制效果易受接触器开断时间精度和负载情况影响；有的采用热切换方式，需要同时检测工频电压和变频器输出电压，增加设备空间和成本。

因此，亟需一种既能使工频投切不受时间精度和负载情况的影响，又能减低设备空间和成本的高压变频器同步切换的控制系统和控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高压变频器同步切换的控制系统和控制方法，该方法采用热切换方式，利用工频电压的检测信号调整变频器的输出，使得切换时达到无电流冲击，无转速扰动的控制效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种高压变频器同步切换的控制系统，包括电压检测模块、信号处理和PWM计算模块，以及IO控制模块；

所述电压检测模块，用于对输入工频电压的检测；

所述信号处理和PWM计算模块，用于对检测的电压信号进行锁相计算和角度跟踪算法，输出相位和幅值的补偿等控制方法的运算，最后输出合适的PWM脉冲，控制电力电子开关器件的通断；

所述IO控制模块，用于对接触器状态的检测和控制，根据控制器的指令进行相应的切换操作。

2、一种高压变频器同步切换的控制方法，具体包括以下步骤：

S1：用电压检测模块检测工频电压信号，对检测到的电压信号进行锁相计算，得到工频电压信号的实际频率F_reqac、三相基波电压角度θ_ac和电压幅值U_acm；

S2：用信号处理和PWM计算模块对投入PWM计算的变频器输出调制度m和电压基波相角θ_inv进行补偿，预估实际输出的变频电压幅值U_inv1和角度θ_inv1；

S3：得到切换指令时，变频器输出先升速至工频电压频率，设定目标输出频率为工频电压信号的实际频率F_reqac；

S4：判断输出频率达到设定目标时，进入相位和幅值跟踪算法；

S5：判断工频电压信号与变频预估电压信号幅值、相位、频率一致时，进行同步切换操作。