[发明专利]一种变频调速器全模态电流统一建模方法

说明书

本发明公开了一种考变频调速器(Adjustable Speed Driver,ASD)全模态电流统一建模方法，包括以下步骤:A、确定涵盖ASD完整运行区间的运行模态；B、以三相不控整流器二极管导通状态为依据，确定ASD不同运行模态下整流器工作状态；C、建立ASD整流器不同工作状态下输入电流统一分析模型；D、建立ASD全部运行模态下电流分析模型。本发明可涵盖电压不平衡且谐波畸变条件下ASD全部运行工况下电流特性，为进一步抑制和治理非理想电网电压条件下ASD谐波污染提供理论基础。

技术领域

本发明属于用电设备电能质量发射特性分析领域，特别是涉及一种变频调速器全模态电流统一建模方法。

背景技术

变频调速器(Adjustable Speed Driver,ASD)是一种广泛应用于工业、商业以及交通等领域的电力电子设备，由于三相不控整流桥成本低廉、性能可靠，常用做ASD整流单元。但从电能质量角度来讲，由于整流单元非线性特点，导致ASD输入电流谐波畸变率较高，成为电力系统中重要谐波污染源。在配电网运行过程中，三相负荷不对称、不对称故障以及线路参数不对称等原因均可能造成三相电压不平衡，国标GB/T 15543-2008规定，电网正常运行时，负序电压不平衡度不应超过2％，短时不得超过4％。采用电容滤波的ASD对不平衡电压十分敏感，即使电网电压不平衡度满足国标要求，也可能引起整流桥电流分布不均，在增加器件导通损耗的同时也会进一步造成电网谐波污染。ASD输入电流建模研究是分析ASD电流谐波特性以及进一步限制和治理其谐波污染问题的基础，然而国内外现有建模研究仅适用于ASD部分运行模态，无法准确反映ASD全部运行工况下的电流特性，对于不平衡条件下ASD中间运行模态的电流建模尚缺乏研究。因此，需研究一种能涵盖ASD完整运行区间的全模态电流分析模型，以准确反映ASD在各类运行条件下电流特性。

发明内容

针对上述问题，本发明以电流续流状态为依据，提出了一种不平衡和谐波畸变条件下涵盖变频调速器ASD完整运行区间的全模态电流分析模型，解决了现有模型在非理想电压条件下无法覆盖ASD全部运行工况的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种变频调速器全模态电流统一建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、确定涵盖ASD完整运行区间的运行模态，依据各相电流续流状态将ASD运行过程划分为以下四种模态：

模态1：三相电流断续；

模态2：两相电流断续，一相电流连续；

模态3：一相电流断续，两相电流连续；

模态4：三相电流连续；

在电压不平衡条件下，ASD由空载逐渐增加至额定负载，其运行模态将从模态1依次过渡到下一模态，直至模态4；

其中，所述ASD为不控整流结构ASD，由整流单元、直流稳压单元、逆变单元和控制回路组成，ASD电流谐波分量由整流单元产生；通过建立ASD等值分析电路，以等值电阻R替代逆变单元和电机负载，其大小由电机参数决定，通过经验公式估算得到等值电阻R；

步骤B、以三相不控整流器二极管导通状态为依据，确定ASD不同运行模态下整流器的工作状态；

步骤C、建立ASD整流器不同工作状态下输入电流统一分析模型；

步骤D、建立ASD全部运行模态下电流分析模型；

优选地，步骤B中，ASD整流单元在不同运行模态下共存在以下三种工作状态：

工作状态1：三相二极管均关断状态；

工作状态2：两相二极管同时导通状态；

工作状态3：三相二极管同时导通状态。