高壓變頻器、控制系統(tǒng)及功率單元輸入有功電流計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高壓變頻器功率單元的輸入有功電流計(jì)算方法、高壓變頻器及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]單元串聯(lián)型高壓變頻器的功率單元一般采用三相輸入單相輸出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了功率單元的瞬時(shí)輸出功率是波動(dòng)的，必須通過(guò)穩(wěn)定功率單元的母線電壓才能達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的，同時(shí)，根據(jù)有功功率守恒可知功率單元的輸入有功電流必然也是隨之波動(dòng)的。
[0003]由于功率單元的輸入有功電流存在波動(dòng)，因此在對(duì)功率單元進(jìn)行PWM(PulseWidth Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)控制時(shí)，需要建立以功率單元的輸入有功電流作為前饋、同時(shí)以功率單元的母線電壓輸出作為反饋的雙環(huán)控制系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和控制性能。
[0004]功率單元的母線電壓可直接測(cè)量得到，而功率單元的輸入有功電流只能通過(guò)計(jì)算得到，現(xiàn)有的計(jì)算方法如下:
[0005]方法1:通過(guò)檢測(cè)每一功率單元的輸入電壓、電流，計(jì)算其輸入有功電流。但是，變頻器具有連接于電網(wǎng)和功率單元之間的移相變壓器，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，所述移相變壓器二次側(cè)存在的漏感(圖1中Lr、Ls、Lt為移相變壓器二次側(cè)等效漏感)會(huì)降低所述輸入電壓的測(cè)量精度，致使所述輸入有功電流的計(jì)算準(zhǔn)確度較低。
[0006]方法2:通過(guò)檢測(cè)每一功率單元的輸出電壓、電流，計(jì)算其輸入有功電流。但是，功率單元輸出側(cè)載波頻率較低、輸出電壓諧波大，根本無(wú)法保證所述輸出電壓的測(cè)量精度，同樣會(huì)造成所述輸入有功電流的計(jì)算準(zhǔn)確度較低。
[0007]因此，如何提高功率單元的輸入有功電流的計(jì)算準(zhǔn)確度，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明提供一種高壓變頻器功率單元的輸入有功電流計(jì)算方法、高壓變頻器及其控制系統(tǒng)，以提高單元串聯(lián)型高壓變頻器功率單元的輸入有功電流的計(jì)算準(zhǔn)確度。
[0009]一種高壓變頻器功率單元的輸入有功電流計(jì)算方法，包括:
[0010]獲取單元串聯(lián)型高壓變頻器的運(yùn)行信息，所述運(yùn)行信息包括電網(wǎng)電壓、變頻器整機(jī)輸出電流和功率單元的輸出電壓調(diào)制信息；
[0011]根據(jù)所述電網(wǎng)電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入電壓；
[0012]根據(jù)所述輸出電壓調(diào)制信息，計(jì)算得到所述功率單元的輸出電壓；
[0013]根據(jù)所述變頻器整機(jī)輸出電流、所述輸入電壓和所述輸出電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入有功電流。
[0014]其中，所述根據(jù)所述電網(wǎng)電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入電壓，包括:
[0015]采用公式Euint = Enf3t/ktrans,計(jì)算得到所述功率單元的輸入電壓；式中，Euint為所述功率單元的輸入電壓，Enet為所述電網(wǎng)電壓，ktrans為所述變頻器的移相變壓器變比。
[0016]可選地，所述獲取單元串聯(lián)型高壓變頻器的運(yùn)行信息前，還包括:
[0017]獲取所述變頻器停機(jī)時(shí)的電網(wǎng)電壓和功率單元的輸入電壓；
[0018]根據(jù)所述變頻器停機(jī)時(shí)的電網(wǎng)電壓和功率單元的輸入電壓，計(jì)算得到所述變頻器的移相變壓器變比。
[0019]其中，所述根據(jù)所述變頻器停機(jī)時(shí)的電網(wǎng)電壓和功率單元的輸入電壓，計(jì)算得到所述變頻器的移相變壓器變比，包括:
[0020]采用公式ktMns = E' net/E/ uint，計(jì)算得到所述變頻器的移相變壓器變比；式中，E/ _為所述變頻器停機(jī)時(shí)的電網(wǎng)電壓，ktMns為所述移相變壓器變比，E' uint為所述變頻器停機(jī)時(shí)的功率單元的輸入電壓。
[0021]其中，所述根據(jù)所述輸出電壓調(diào)制信息，計(jì)算得到所述功率單元的輸出電壓，包括:
[0022]米用公式υΜ?; = Ud(:*(2*usCurPWMValue-usCarrFreqMax)/usCarrFreqMax,計(jì)算得到所述功率單元的輸出電壓；式中，Uout為所述功率單元的輸出電壓，Udc為所述功率單元的母線電壓，usCurPWMValue為所述輸出電壓調(diào)制信息，usCarrFreqMax為調(diào)制波周期對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值。
[0023]其中，所述輸出電壓調(diào)制信息為:所述功率單兀Η橋輸出中的任一個(gè)IGBT的輸出電壓調(diào)制信息。
[0024]其中，所述根據(jù)所述變頻器整機(jī)輸出電流、所述輸入電壓和所述輸出電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入有功電流，包括:
[0025]采用公式id = 2*Uout*1ut*cos Θ /3*Euint，計(jì)算得到所述功率單元的輸入有功電流；式中，id為所述功率單元的輸入有功電流，為所述輸出電壓，1ut為所述變頻器整機(jī)輸出電流，cos Θ為輸出功率因數(shù)，Euint為所述輸入電壓。
[0026]一種高壓變頻器控制系統(tǒng)，包括主控制板和功率單元控制板，其中，所述功率單元控制板包括邏輯控制器和數(shù)字信號(hào)處理器，所述邏輯控制器連接于所述主控制板和所述數(shù)字信號(hào)處理器之間；
[0027]所述主控制板用于，獲取單元串聯(lián)型高壓變頻器運(yùn)行時(shí)的電網(wǎng)電壓和變頻器整機(jī)輸出電流，并將其下發(fā)至所述邏輯控制器；
[0028]所述邏輯控制器用于，獲取所述單元串聯(lián)型高壓變頻器運(yùn)行時(shí)的功率單元的輸出電壓調(diào)制信息；將所述輸出電壓調(diào)制信息、所述電網(wǎng)電壓和所述變頻器整機(jī)輸出電流發(fā)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器；
[0029]所述數(shù)字信號(hào)處理器用于，根據(jù)所述電網(wǎng)電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入電壓；根據(jù)所述輸出電壓調(diào)制信息，計(jì)算得到所述功率單元的輸出電壓；根據(jù)所述變頻器整機(jī)輸出電流、所述輸入電壓和所述輸出電壓，計(jì)算得到所述功率單元的輸入有功電流。
[0030]可選地，所述主控制板還用于，獲取所述變頻器停機(jī)時(shí)的電網(wǎng)電壓和功率單元的輸入電壓；
[0031 ] 所述邏輯控制器還用于，將所述電網(wǎng)電壓和所述功率單元的輸入電壓發(fā)送至所述數(shù)字信號(hào)處理器；
[0032]所述數(shù)字信號(hào)處理器還用于，根據(jù)所述電網(wǎng)電壓和所述功率單元的輸入電壓，計(jì)算得到所述變頻器的移相變壓器變比。
[0033]一種高壓變頻器，其特征在于，包括上述任一種高壓變頻器控制系統(tǒng)。
[0034]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明首先根據(jù)電網(wǎng)電壓的測(cè)量值計(jì)算得到變頻器功率單元的輸入電壓，并根據(jù)變頻器功率單元的輸出電壓調(diào)制信息計(jì)算得到變頻器功率單元的輸出電壓；之后，再根據(jù)上述計(jì)算值和變頻器整機(jī)輸出電流的測(cè)量值，利用有功功率守恒原理，計(jì)算得到變頻器功率單元的輸入有功電流。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用計(jì)算方式獲取變頻器功率單元的輸入輸出電壓，取值更為精確，進(jìn)而提高了變頻器功率單元的輸入有功電流的計(jì)算準(zhǔn)確度。此外，由于本發(fā)明只涉及母線電壓和變頻器整機(jī)輸出電流的測(cè)量，根本無(wú)需針對(duì)各個(gè)變頻器功率單元單獨(dú)進(jìn)行電壓、電流測(cè)量，因此降低了系統(tǒng)硬件成本。
【附圖說(shuō)明】
[0035]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的一種單元串聯(lián)型高壓變頻器的功率單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一公開(kāi)的一種高壓變頻器功率單元的輸入有功電流計(jì)算方法流程圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二公開(kāi)的一種高壓變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性